摘 要：在中國城市建設邁入高質量發(fā)展時期，智能空間日益普及的社會背景下，該文通過研究智能城市空間云技術，以實例解析云技術在智能生態(tài)、智能交通、智能教育等場景中的應用。得到云技術的革新方向與發(fā)展趨勢，得出城市空間設計將因為智能軟件程序的應用得到品質的提升，帶動區(qū)域經(jīng)濟綠色發(fā)展，推動城市向著更智能的方向邁進。

關鍵詞：智能城市；云技術；空間設計；智能軟件；應用場景

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）23-0018-04

Abstract： Against the backdrop of high-quality development of urban construction in China and the increasing popularity of intelligent spaces， thispaperstudiessmart city's urban spatial cloud technology and analyzes its applications in intelligent ecology， intelligent transportation， intelligent education， and other areas through case studies， so as to get the innovation direction and development trend of cloud technology. It is concluded that urban space design will improve the quality of the application of intelligent software programs， promote the green development of regional economy， and promote the city to move forward in a more intelligent direction.

Keywords： smart city; cloud technology; spatial design; intelligent software; application scenario

智能城市作為城市發(fā)展的新趨勢逐漸嶄露頭角。城市空間云技術，作為支撐智能城市建設的重要組成部分，融合了云計算、大數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)等先進技術，為城市數(shù)據(jù)的存儲、處理和共享提供了全新的解決方案。在城市規(guī)劃、交通管理、環(huán)境監(jiān)測等方面，城市空間云技術正展現(xiàn)出巨大的潛力，為構建更加智能、綠色、可持續(xù)的城市提供新的思路與技術支持。本研究的目的在于通過深入剖析城市空間云技術在智能城市中的具體應用場景，揭示其對城市管理與發(fā)展的積極影響。

1 智能城市與城市空間云技術概述

智能城市是一種基于先進信息技術的城市發(fā)展模式，旨在通過高度數(shù)字化和智能化的手段，提升城市的治理效能、資源利用效率和居民生活質量。利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，實現(xiàn)城市基礎設施的互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)的實時采集和分析，以及智能決策的推動。智能城市通過建設智慧交通、環(huán)境監(jiān)測、智能安防等系統(tǒng)，實現(xiàn)城市各領域的智能化管理，為可持續(xù)發(fā)展和提升城市生活質量創(chuàng)造條件[1]。

城市空間云技術是一種綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)分析和地理信息系統(tǒng)的先進技術，旨在實現(xiàn)城市空間數(shù)據(jù)的高效管理與應用。其基本原理在于將城市中涉及的各類空間信息，如地理位置、建筑結構、交通流動等，通過云計算的強大計算能力進行集中存儲、處理和分析。這種集成的空間信息體系能夠為城市決策者提供全面、多維度的數(shù)據(jù)支持，有助于深入理解城市運行的復雜性[2]。

2 城市空間云技術應用場景研究

城市空間設計的“智能化”設計主要體現(xiàn)在綜合應用平臺中的智慧系統(tǒng)集成，即將城市公共空間設計中所需的導視系統(tǒng)、求助系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和智慧灌溉系統(tǒng)等程序通過智慧開放空間云的統(tǒng)計和分析，上傳到遠程應用終端，最終實現(xiàn)城市空間的管理者、使用者都能通過電腦軟件、手機APP等方式實現(xiàn)云統(tǒng)計和云管理[3]，如圖1所示。

2.1 智能生態(tài)系統(tǒng)在城市空間中的應用

城市空間的生態(tài)評價標準是相當重要的。城市空間云平臺具備服務區(qū)間內(nèi)的生態(tài)監(jiān)測和預警功能，系統(tǒng)利用探測傳感器，RFID射頻識別系統(tǒng)及GIS、GPS、RS系統(tǒng)的聯(lián)合作用對城市開放空間內(nèi)的綠色植被區(qū)域實施生態(tài)監(jiān)測[4]。RFID系統(tǒng)將綠色植被當下的植株水含量、土壤水飽和度、土壤微量元素占比和病蟲害情況分析等數(shù)據(jù)輸送至系統(tǒng)終端；配合3S技術對溫度、濕度、降雨量的情況整理。輸出區(qū)間內(nèi)植物的生長情況、健康狀態(tài)、氣候影響報告[5]。城市空間云平臺的監(jiān)測系統(tǒng)還可以通過探測系統(tǒng)對空氣質量進行紅外分析，對空氣中的負氧離子濃度、空氣中PM2.5含量及空氣中的細菌量進行分析和評價[6]。

長春市凈月區(qū)于2020年啟用生態(tài)模型庫EIMs，旨在獲取各類城市生態(tài)系統(tǒng)服務評估及其他典型綜合指標核算服務。截至2023年12月，凈月區(qū)環(huán)境評估指數(shù)有7.8%的提升。平臺通過對空氣質量、水體質量、植物生長情況的數(shù)據(jù)分析，并通過手機程序推送給管理人員治理建議，為公共空間的環(huán)保和運營提供有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)和科技支撐[7]。

2.2 智能安保系統(tǒng)在城市空間中的應用

云平臺通過360°視頻監(jiān)控設備及高清攝像機捕捉區(qū)域內(nèi)畫面，對進入城市開放空間的人群實施遠程保護，當游憩過程中發(fā)生緊急情況及危險時，安全防護系統(tǒng)就會啟動園區(qū)應急救援系統(tǒng)，及時搶救處理，避免或減少危險的發(fā)生[8]。在智能城市的建設中，SOS一鍵求助系統(tǒng)是重要的設計內(nèi)容。城市開放空間云平臺的求助系統(tǒng)利用GPS定位技術、SOS服務中心與城市空間安全防護系統(tǒng)共同構建[9]。城市開放空間內(nèi)的市民發(fā)生突然傷病或遭到傷害時，可以通過手機小程序運行SOS一鍵求助，平臺收到求助信號后會將求助者定位，即時畫面遞交給SOS服務中心，使求助者迅速獲得幫助[10]。

2.3 智能交通系統(tǒng)在城市空間中的應用

實時停車APP通過在城市空間周邊設置智能停車系統(tǒng)，可以實時獲取停車位信息，包括空位數(shù)量、位置等，方便用戶快速找到停車位[11]。同時，智能停車系統(tǒng)APP還支持用戶預約停車服務，即通過智能停車系統(tǒng)，可以提前預約停車服務，節(jié)省停車時間，避免在停車場周圍尋找停車位的時間浪費[12]。APP還聯(lián)動第三方平臺，設置自動繳費業(yè)務，智能停車系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動繳費功能，市民可以通過手機或支付寶等方式進行停車費的繳納，提高停車的效率[13]。智能停車系統(tǒng)在城市開放空間的應用，可以提高城市的交通效率和市民的出行體驗，減少交通擁堵和環(huán)境污染，促進城市可持續(xù)發(fā)展。

2.4 智能教育系統(tǒng)在城市空間中的應用

云計算可以應用于實驗室自動化和智能化。使用機器學習算法來優(yōu)化實驗參數(shù)和流程，提高實驗效率和準確性。智能實驗室還可以利用傳感器和機器視覺技術，實現(xiàn)實驗設備的自動監(jiān)控和控制。云計算提供了彈性和可擴展的計算資源，可以滿足虛擬現(xiàn)實應用的高性能計算需求。虛擬實景建筑漫游軟件依托云計算平臺，綜合運用計算機圖形學、虛擬現(xiàn)實技術、交互設計等多個領域的技術，將實際建筑物的外部和內(nèi)部呈現(xiàn)為高度逼真的虛擬場景，使用戶能夠在計算機或虛擬現(xiàn)實設備上自由瀏覽和交互。軟件廣泛應用于城市博物館、房地產(chǎn)展示、文化遺產(chǎn)保護等領域[14]。虛擬實景建筑漫游軟件也為高校教育提供了新的教學手段，可以更靈活地進行遠程教學、虛擬實驗等。沈陽建筑大學在展覽館中啟用虛擬實景建筑漫游軟件，輔助外國建筑史課程教學，為學生提供一種身臨其境的學習體驗[15]。學生通過虛擬漫游軟件自由漫游歷史建筑，近距離觀察細節(jié)，深入了解外國建筑史以及建筑演變背后的文化和歷史脈絡。通過與在線學習平臺結合，學生可以隨時隨地通過電腦或手機進行學習，使得教學更具包容性和靈活性[16]。智能教育系統(tǒng)還可以高效處理數(shù)據(jù)的分析和挖掘，幫助科研人員發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和趨勢。通過機器學習算法，可以從海量數(shù)據(jù)中提取有用的信息，加快科學研究的進展。例如，人工智能可以用于基因組學研究中的基因序列分析，幫助科學家理解基因功能和疾病機制。

智能教育軟件應用推廣迅速，據(jù)LPthb教育研究統(tǒng)計，2023年我國智能教育行業(yè)產(chǎn)值為3 419.5億元，其中在線教育規(guī)模972.6億元，數(shù)字化教學APP規(guī)模704.3億元，如圖2所示。隨著教育數(shù)字化戰(zhàn)略發(fā)展，2024年僅K12教育信息化經(jīng)費投入高達2 000億元；2025年中國在線職業(yè)教育市場規(guī)模將達到6 497億元[17]。

2.5 智能灌溉系統(tǒng)在城市開放空間中的應用

城市開放空間的受眾群體會在不同時段進入開放空間的休閑區(qū)、景觀欣賞區(qū)等，白天幾乎無間斷的人流量限制了管理人員的植被澆灌時間。為保證對市民無打擾、無影響、無時限的區(qū)間植被灌溉，智慧城市開放空間云平臺設置了精準灌溉程序。該程序將根據(jù)智慧生態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)對園區(qū)溫度、濕度、降雨量、土壤濕度、植物生長數(shù)據(jù)、植物個體水量需求、精準澆灌范圍的數(shù)據(jù)報告，精準地實施智慧灌溉。這樣的灌溉方式可以避免灌溉噴水對空間內(nèi)市民的干擾，給予科學合理的灌溉水量。成都市浣花溪公園市民廣場用水量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：2023年7月使用智慧灌溉系統(tǒng)的用水量，較2020年同期未使用智慧灌溉系統(tǒng)時期的傳統(tǒng)灌溉用水量節(jié)約180 m3 [18]。

3 案例解析：城市公共空間智能化設計

杭州市西湖區(qū)的城市公共空間采用了智慧管理系統(tǒng)，運用信息化、數(shù)字化管理軟件對城市空間給予科學治理。城市公共空間附屬停車位實現(xiàn)了杭州市內(nèi)全域開放空間，旅游景點，博物館展覽館等公共空間的智能化集成管理，通過系統(tǒng)平臺的統(tǒng)一制定，加強管理不合理抬桿、涂改覆蓋車牌捕捉監(jiān)控儀器，停車時間記錄，系統(tǒng)自動扣費及車管收入自動統(tǒng)計功能[19]。西湖區(qū)城市智能空間設計利用高位視頻為停車區(qū)域及附近路段進行動態(tài)管理，向導航APP推送停車位置的動態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的車位綜合調度和手機查詢，解決了停車難的問題。城市空間選用的智慧型城市燈桿同樣給市民生活帶來便利，智慧燈桿以傳統(tǒng)照明燈桿為載體，搭載數(shù)據(jù)采集、通信基站、智能應用和信息交互等各類桿件，進行多桿合一設計[20]。在終端層，可實現(xiàn)智能照明、微氣象監(jiān)測、視頻采集、Wi-Fi覆蓋、LED信息顯示、公共廣播和充電樁等功能模塊，成為城市物聯(lián)傳感網(wǎng)絡的采集端，從而為智慧城市治理提供城市安防治理、交通治理、便民服務、環(huán)境監(jiān)測、智能控制等功能[21]。在智慧燈桿項目建設中，聚焦智能終端的組網(wǎng)方案，聯(lián)通燈桿搭載的多個設備，給出滿足應用場景需求的一體化解決方案。在城市公共空間的設計、建造及運營過程中，加入智能軟件的輔助將提供更安全、更有趣、更具環(huán)保性的公共空間，更是實現(xiàn)綠色建筑和智能建筑的途徑。

4 城市空間云技術應用場景的技術創(chuàng)新與挑戰(zhàn)

城市空間云技術作為一種新興的信息技術，具有廣泛的應用場景，涉及城市交通、規(guī)劃設計、環(huán)境監(jiān)測、安全管理等多個領域。在這些應用場景中，城市空間云技術不斷進行技術創(chuàng)新，以應對各種挑戰(zhàn)。首先，城市交通是城市空間云技術的重要應用場景之一[22]。在交通管理方面，城市空間云技術可以通過實時監(jiān)測交通流量、預測擁堵情況、優(yōu)化交通信號控制等手段，實現(xiàn)智能交通管理和優(yōu)化。然而，面對龐大的交通數(shù)據(jù)和復雜的交通環(huán)境，城市空間云技術需要不斷創(chuàng)新，提高數(shù)據(jù)處理和分析的效率，以應對日益增長的交通需求。其次，城市規(guī)劃設計是另一個重要的應用場景。城市空間云技術可以為城市規(guī)劃和設計提供精準的空間數(shù)據(jù)支持，幫助規(guī)劃者制定科學合理的城市發(fā)展方案。然而，城市規(guī)劃涉及多個方面，包括地形地貌、用地類型、人口分布等，因此城市空間云技術需要不斷創(chuàng)新，提高數(shù)據(jù)采集和分析的精度和全面性。另外，城市環(huán)境監(jiān)測與治理也是城市空間云技術的重要應用場景之一。城市空間云技術可以通過監(jiān)測空氣質量、水質污染、垃圾處理等環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對城市環(huán)境的實時監(jiān)測和智能化治理[23]。然而，城市環(huán)境涉及復雜的多元因素，城市空間云技術需要不斷創(chuàng)新，提高環(huán)境監(jiān)測和治理的精準度和有效性。城市安全監(jiān)控與應急響應也是城市空間云技術的重要應用場景之一。城市空間云技術可以結合視頻監(jiān)控、傳感器數(shù)據(jù)等信息源，實現(xiàn)對城市安全狀態(tài)的實時監(jiān)測和預警。

5 城市空間云技術發(fā)展前景

城市空間云技術的發(fā)展前景非常廣闊。隨著城市化進程的加速和信息化技術的不斷發(fā)展，城市面臨著越來越多的挑戰(zhàn)和需求，如交通擁堵、環(huán)境污染、安全隱患等。城市空間云技術作為一種整合城市各類數(shù)據(jù)資源的新型技術，可以實現(xiàn)對城市空間的實時監(jiān)測、分析和管理，為城市智能化建設和精細化管理提供了有力支持。通過整合地理信息、人口統(tǒng)計、交通流量等多種數(shù)據(jù)資源，城市空間云技術可以實現(xiàn)智能交通管理、智慧環(huán)境監(jiān)測、智能安全監(jiān)控和城市規(guī)劃設計優(yōu)化等功能，有望為城市提供更加智能、便捷、安全、舒適的生活環(huán)境。未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等相關技術的不斷發(fā)展和應用，城市空間云技術將進一步拓展應用領域，為城市發(fā)展帶來更多新的機遇和可能性[24]。

6 結束語

城市空間應用智能云技術將進一步便利市民生活，繁榮城市人文，推動城市綠色發(fā)展。城市空間的智能便捷和生態(tài)環(huán)保是城市發(fā)展的趨勢，未來幾年，城市空間智能化會在其形式、功能、過程與價值方面賦予以更多內(nèi)涵。智能城市空間設計方法能給當下與未來的城市空間設計提供理論與實踐模型，為我國城市特色文化打造、城市與社會的文化活力提升提供積極有益的借鑒。

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基金項目：吉林省高教科研重點課題（JGJX2023C151）；吉林省高教科研重點課題（JGJX2023C152）

第一作者簡介：徐慧敏（1987-），女，碩士，講師。研究方向為智能城市設計與智慧教學應用。