技术一：市长决策桌

（1）智慧城市：领导决策平台。

平台构建以智能化的信息平台为手段，以物联网、云平台等ICT技术为支撑，针对中国城市未来智能化发展产生的新需求，在中国的城市决策体制和城镇化发展背景下，实现满足城市各层面决策者的城市数据分析表达和决策信息实时传递，为决策行为提供一体化的辅助支持平台（图2-3-6、图2-3-7、图2-3-16）。

（2）技术创新：智能数据化决策。

八大功能模块（表2-3-1）支持智能决策；评估指标体系作为决策数据基础；关键数据挖掘和数据的空间可视化；用户需求为导向的进化更新。

图2-3-6　智能市长桌决策平台结构框架
Fig.2-3-6　Intelligent decision-making platform framework mayor desk

全面感知 （intensive sense）：在充分的数据支撑下决策。
准确判断 （accurate judgment）：能对状态和后果做出预判。
恰当反应 （appropriate reaction）：能根据情景分析调动资源应对，实现最小能源、资源、时间、社会心理消耗。
持续学习 （continuous learning）：能不断改进决策模型和流程，实现持续进步。

表2-3-1　八大模块功能介绍
Table 2-3-1　Introduction of the eight main functions

①发展业绩模块。

政府计划的执行情况，包括各类经济指标、环境保护指标、保障房指标、减排指标等。不同省市的政绩考核指标有所差别，但一般可分为经济发展、社会发展、环境发展三大部分（图2-3-8）。因此，针对不同的城市，决策平台的指标选取上应有所差别，综合评价方法可参照政绩评价权重。

②资源统筹模块。

盘点市内可用资源，包括人力资源、空间资源、财力资源等（图2-3-9）。整合现阶段能用和可用的人、财、物，以对外转化资源，对内盘活资源、资源统筹模块可以反映城市决策者所利用的各类资源的总体和细分状况，是支撑决策的重要组成部分。

图2-3-7　发展业绩模块
Fig.2-3-7　Development performance module

图2-3-8　资源统筹模块
Fig.2-3-8　Resource planning module

图2-3-9　向上联络模块
Fig.2-3-9　Contact upward module

③向上联络模块。

城市决策者需要紧跟上级指示及精神，详细阅读下发的各类文件，所以单独辟出向上联络模块，将各类文件分类整理，便于实时传达信息、随时查询记录（图2-3-10）。它反映城市上级的管理和决策信息，是管理决策的指导依据。

图2-3-10　日常管理模块
Fig.2-3-10　Daily management module

④日常管理模块。

城市决策者每日的工作安排和必须解决的事务，包括三个部分：日程安排，运用云计算软件设置每日的计划表，可实时更新，方便掌控自己的行程；文件预览，预先上传每日所处理的重要文件或会议简介，使城市决策者在开会或决策前先进行概略了解；远程会议，连接视频设备，使城市决策者足不出户便可掌控所关心的会议议程，免除了会场来回的交通时间消耗（图2-3-11）。

图2-3-11　市长决策平台界面
Fig.2-3-11　Interface of intelligent decision-making platform：mayor desk

⑤经验引介模块。

城市决策者需要紧跟发展的脚步，对周边地区以及标杆城市所做的管理措施及实践项目进行了解，同时给本市的发展带来经验与启发（图2-3-12）。需设置专业团队每日更新各个子模块的案例内容，实时更新，保证城市决策者每日看到最新动态与优秀案例。它反映城市决策者所关心的发展借鉴对象，不断学习全球的最佳实践案例。

图2-3-12　经验引介模块
Fig.2-3-12　Experience reference module

⑥突发事件模块。

城市决策者需要对突发事件进行最快的反应，做出最适当的处理，以将市民的生命、财产损失减少到最低。本模块设置报警系统，对接气象局、公安局、环保局、交通局等重要部门，第一时间将突发事件上报，并对发生地直接定位，使整个领导班子能够第一时间启动应急预案或直接赶到现场解决事件，是保障城市管理和决策正常运行的工具（图2-3-13）。

图2-3-13　突发事件模块
Fig.2-3-13　Unexpected events module

⑦意见汇聚模块。

城市决策者需要对本市的各项状况和机能保持实时关注。这就需要一套自下而上的信息反馈机制，包括普通市民意见、各专家意见、人大政协意见、企业机构意见等，都要统筹研究后进行处理或采纳（图2-3-14）。它反映多方参与城市管理和决策的途径，是城市决策者广泛听取多方建议和意见的快速通道。

图2-3-14　意见汇聚模块
Fig.2-3-14　Suggestions module

⑧重大项目模块。

城市决策者在任期内需要作出亮点的重大项目。模块内包括城市决策者关心的重大项目目标、完成计划、时间节点、完成程度，同时还能够实时更新现场画面，随时掌控项目进度（图2-3-15）。它反映城市决策者关心的重要项目管理，是实现决策目标的关键点。

图2-3-15　重大项目模块
Fig.2-3-15　Major project module

何华武　院士　中国铁路总公司总工程师

依目前中国城镇化的发展进程，中国很容易落入中等收入陷阱。如何避免中国落入这一陷阱，我们项目提出了从智能的角度，更加科学合理地建设。这与目前国家提出的“万众创业、大众创新”的背景吻合。智能建设是中国新型城镇化与新常态经济发展的重要板块。

智能建设应大量引入北斗卫星的运用。北斗卫星导航定位系统到2020年预计成为全球四大导航定位系统之一，且是我国拥有自主知识产权的卫星导航定位系统。我们要在智能建设中强调北斗卫星的运用。

图2-3-16　智能市长桌
Fig.2-3-16　The intelligent mayor desk(www.daowen.com)

技术二：规划方案场景虚拟现实技术

（1）虚拟现实技术概述

北京伟景行数字城市科技有限公司开发的城市仿真软件系统——Gvitech CityMakerTM系统提供了支持通用GIS系统的接口，可以与GIS系统相连构成三维数字化的城市信息管理系统。

如果相关部门或领导想了解城市各方面的信息，为决策和管理提供依据，可以直接从三维可视化的数字城市系统中查询，它比传统方式更直观、快捷、信息量充分，内容更新也更快。另外，CityMakerTM系统还可与多个城市设施管理系统如水电、燃气、管道、市政等相集成，提供更为丰富和强大的管理功能。

运用了CityMaker三维城市仿真系统结合其他仿真系统作为2010年上海世博会园区的虚拟现实系统平台，通过这一平台进行土地控制研究、规划设计方案比较以及空间环境效果实时体验（图2-3-17）。

图2-3-17　2010年上海世博会园区虚拟现实平台
Fig.2-3-17　2010 Shanghai EXPO VR platform

课题组对世博园区用地范围内的现状建筑进行素体块三维建模和重点建筑详细建模，并链接详尽的调研数据库。对于世博园区的主要轴线和重点场馆，课题组进行重点表现，模拟未来建成后的世博会现场气氛，决策者和设计师可以任意视点、速度，自由地在虚拟场景中漫游，进行仿真的现场决策和深度论证。

（2）核心功能

●方案比较功能

规划设计和规划管理中经常需要处理多方案比较的问题。本系统的方案比较功能将不同的方案放在完全相同的场景中进行比较，充分保证了方案比较的公正和公平（图2-3-18）。用户可以自由地切换当前显示哪个方案，也可以切换到双屏显示模式，同时观察两个方案。对于同一个三维场景而言，本系统支持同时建立多组方案比较。

●高度调整功能

图2-3-18　实时方案比较
Fig.2-3-18　Real time comparison of scenarios

图2-3-19　模型高度调整
Fig.2-3-19　Height adjustment of model

高度是规划和设计中需要推敲的重要内容。使用高度调整功能，能够实时改变模型的高度，便于用户观察建筑物处于不同高度时对场景的不同影响，以及所产生的不同的规划指标。在高度调整时，本系统提供三种高度模式，允许在三者之间自由切换。同时，本系统还允许用户编辑高度值，并能实时显示相对调整值。

●分类显示功能

城市规划中经常把建筑和用地等分成不同的类型，例如将用地分成居住用地、商业用地、绿地等多种类型。利用分类显示功能，可以在场景中给不同类型的建筑或用地染上不同的颜色加以区分。用户可以自定义分类条件和用于渲染的颜色，也可以增加新的分类类型。利用去除贴图工具则可以控制显示的效果。图2-3-20为“分类显示”控制面板。

●日照分析功能介绍

应用日照分析功能，用户可以观察到特定建筑物的阴影对其他建筑物的影响。进行日照分析时，用户设定场景所处的城市后，系统能够给出任意节气、任意时间的阴影状态，并可进行连续播放。为了控制阴影显示效果，日照分析功能同时允许用户设定阴影亮度和阴影播放速度（图2-3-21）。

图2-3-20　分类显示
Fig.2-3-20　Clasified display

图2-3-21　“日照分析”控制面板
Fig.2-3-21　Solar analysis

（3）虚拟现实（VR）技术应用

VR技术使城市能以数字化、信息化、可视化的方式记录下来，并且完全拟真地呈现出来。可以预见，三维数字城市仿真技术的研究成果必将为城市的决策管理、规划设计的科学化提供有力的支撑，使各类论证的结果更为有据可依、详实可靠。

●VR技术的研究现状

VR技术最早在20世纪中期由美国VPL探索公司提出，后来美国宇航局（NASA）利用流行的液晶显示电视和其他设备，开始研制低成本的VR系统，推动了该技术硬件的进步。目前，VR技术已获得了长足的发展。国内直到20世纪80年代末才开始进行研究，目前还处于初级阶段。

我国VR技术研究起步较晚，与发达国家相比还有一定的差距，但现在已引起国家有关部门和科学家们的高度重视，并根据我国的国情，制定了发展VR技术的各项研究计划。国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。国内一些科研院所已积极投入到了这一领域的研究工作中。

●VR技术的发展趋势

VR技术是高度集成的技术，涵盖计算机软硬件、传感器技术、立体显示技术等。VR技术的研究内容大体上可分为VR技术本身的研究和VR技术应用的研究两大类。根据VR所倾向的特征不同，目前VR系统主要划分为四个层次，即桌面式、增强式、沉浸式和网络分布式。

VR技术的实质是构建一种人能够与之进行自由交互的“世界”。在这个“世界”中，参与者可以实时地探索或移动其中的对象。沉浸式VR是最理想的追求目标，实现的主要方式是戴上特制的头盔显示器、数据手套及身体部位跟踪器，通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。桌面式VR被称为“窗口仿真”，尽管有一定的局限性，但由于成本低廉而仍然得到了广泛应用。增强式VR主要用来为戴上立体眼镜的群体观察虚拟环境，性能介于以上两者之间，也成为开发的热点之一。网络分布式VR是基于网络的虚拟环境，在这个环境中，位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络加一个VR环境，通过计算机与其他用户进行交互，并共享信息。

●VR在建筑和规划领域的应用

在建筑和规划学科领域，VR可系统用于展示城市规划、宣传城市建设、提升城市形象等方面。根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和将来任意时间的情况展示在规划设计者、政府决策者、投资开发者和普通市民面前。

根据城市的当前状况和对城市的规划资料完成城市的设计；交互控制软件可以帮助使用者从任意角度、距离和精细程度观察场景，可以选择并自由切换多种运动模式，如行走、驾驶、飞翔等，并可以自由控制浏览的路线。同时，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。

城市仿真就是将VR技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年，城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性，都是传统方式所无法比拟的。

技术三：方案模拟桌

（1）物理形式

模拟桌（图2-3-22）的思想来源于在最原始的设计方法中，通过控制模型来推敲方案。智能模拟的物理方法是基于实体模型设计的。当模型中一个或多个体块被改变或被旋转，可以直观地反馈视觉的可达性、阴影的覆盖范围以及其他环境适应性指标的变化。现代科技的应用进一步改善了这种基于设计模型的物理方法。一项试验性的产品被称为“智能模拟桌”（simulation desk），该产品已经应用在意大利米兰理工大学的城市模拟实验室以及其他研究机构的科研项目中。智能模拟桌的工作原理是：在一个真实的桌面上放置着实体规划方案模型，通过可移动光源、小型风机以及其他微环境模拟装置，对模型进行环境影响的测评。随着模型的改变，模拟装置产生的效果也相应变化，并且通过可视化的效果反馈给设计师，因此设计师可以根据反馈信息更准确地从环境影响的角度优化方案。

（2）数字形式

数字形式的方案模拟桌实际上是方案模拟的综合软件平台。通过计算机软件绘制虚拟的方案模型，并且在建模的同时由计算机实时地完成环境指标的模拟和分析。相对于物理方法，数字智能模拟方法用虚拟的二维或三维模型取代实体模型，用实时的分析图像取代可视化的实体模型反馈信息，减少了小型模拟设备的使用而引入了计算机辅助软件的技术。不仅如此，数字方法还可以通过执行相关的软件来计算综合的指标系统，进而反映城市物质空间背后的属性。

（3）综合形式

未来智能模拟方法的理想模式应当是物理方法与虚拟方法相结合的，即一方面设计师可以通过手工操作塑造空间模型（实体或者虚拟），另一方面通过数字方法进行环境指标的模拟以及评价结果的反馈。有两项关键技术可以支撑综合方法的智能模拟。第一项技术是物联网传感技术，本研究将此类产品称为“模拟桌1.0”。该技术可以通过传感装置建立真实模型与虚拟信息的联系，将实体的信息以数据的方式采集到电脑中。第二项技术是三维全息投影技术（Holographic 3D）。该技术可以通过真实和虚拟信息的相互转换实现人机交互。

图2-3-22　模拟桌
Fig.2-3-22　Simulation desk

刘先林　院士　中国测绘科学研究院

近几年来，地理信息行业有了许多突破性的进展，首要方面是地理信息应用需求的变化。从2014年下半年开始，地理信息行业开始关注室内空间、地下空间，不仅是测绘，还要详尽的分析、建模等。测绘在方式和技术方面有了许多进步。在制图采集方面，现在是通过左右前后沿道路采集照片，这样可以更快捷且更精确的建模。采集到的这些照片可通过集群计算、图形处理器（GPU）的使用，快速全自动建模。这种建模方式的速度和精度，与过去相比都是不可想象的。过去建模很耗财力、耗精力，要8万～10万元/km²甚至更多，现在有了通过照片建模的技术就不需要花大人力和大财力。过去我们测绘建模，仅仅是为了观察和观测现状情况。现在有了全息三维测量技术，可以在测绘过程中把50多种地面物体都自动提取、分层处理、添加属性。每一种物体都有唯一的编码，记录其几何属性，实现更精细、更精确的测量和管理。由于分层分类很多，需要处理过程的智能化。激光技术的运用可以大大简化测绘工作的操作，代替过去的人工操作。由此产生详尽的全息三维分析报告，相比于传统的报告，三维分析报告包含了各个类别的统计，如道路类、植物类、生物类等，涵盖了井盖、路灯、树叶、树干、绿地、路面、斑马线、电线、电杆等各个方面，精度可以准确识别20 cm直径的树干，目前的技术能够达到90%左右的正确率。从过去0.5 m的测量精度，逐渐精细到现在的0.05 m，如自行车锁车环都可以识别出来。全息三维技术获得的分析报告，可以通过管理多种分层实体的唯一编码，从而实现对智能城市的对象管理。智能城市的地理信息服务不再局限于二维，而是二维、三维联动，今后一定是全三维的，实现智能城市测绘的智能化。