未来已来?探索杭州“城市大脑”交通系统 | 智慧城市系列研究

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智慧城管
亿欧
严鹏健
2019-06-18 · 16:05
[ 亿欧导读 ] 2016年,“城市大脑”初次出现在公众的眼前,短短三年时间里,它就从杭州市走到了全国乃至全世界的台前。城市大脑做对了什么?本文将对该问题进行细致深入的探索。
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“城市大脑是杭州献给整个世界的一个礼物,就像当年罗马给了世界一个下水道,伦敦给了世界一个地铁,纽约给了世界一个电网。”

—— 阿里技术委员会主席王坚

城市大脑不等于智慧城市,城市大脑和智慧城市的差异在于对数据的使用。智慧城市更强调基础设施铺设,通过硬件实现功能。城市大脑更多聚焦于数据的使用,希望利用数据创造新的价值。以交通为例,城市大脑重在挖掘现有摄像头采集数据的价值,通过海量交通数据源的汇集、融合、存储和分析,强化政府决策与资源配置能力,并实现异常告警、交通疏导和智慧调度等功能。

根据杭州市城市大脑规划和阿里云公布信息,起初根植于交通领域的城市大脑,现已在交通以外的警务、旅游、医疗等多个领域进行了试点布局。未来,城市大脑计划向更广阔的城市治理领域扩张。

城市大脑发展历程

  • 2016年3月,城市大脑在杭州启动,由杭州市政府主导,包括阿里云在内的13家企业参与其中。城市大脑在诞生之初就已明确了它的使命,就是解决城市“四肢发达,头脑简单”的弊病。

  • 2016年10月,在杭州云栖大会上,城市大脑1.0版发布,引发了行业内外的广泛热议,当时各方关注的主要问题是城市大脑的作用、架构和它与智慧城市的差异。

  • 2017年11月,城市大脑与其余三家平台一同入选“国家新一代人工智能开放创新平台”名单,城市大脑在改善城市交通治理方面的成效得到官方认同。

  • 2018年5月,杭州市发布全国首个城市数据大脑规划,时限为5年,规划首次确定了城市大脑未来各阶段的主要建设目标和应用领域(交通、平安城市、城管、旅游、医疗、环境、信用)。

  • 2018年9月,城市大脑发布2.0版。

  • 2018年12月,城市大脑(综合版)发布,城市大脑步入3.0建设阶段。

截至今日,城市大脑已覆盖了杭州、通州、雄安、澳门、吉隆坡、苏州、海口、广州、重庆、西安、福州、衢州、乌镇等十余个城市。

杭州市城市大脑发展现状

2019年5月23日,亿欧智库发布了《道阻且长,行则将至——2019年中国智慧城市发展研究报告》,报告聚焦于智慧安防、智慧交通和智慧社区落地应用情况,围绕政策完整度、基础设施与服务水平、应用落地实施进度三大标准,对北京、上海、广州、深圳、杭州等智慧城市发展水平较高的城市进行了逐一评估。其中,杭州市以85.6分位居第二,在智慧交通领域应用落地排序中位居第一。

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相较于早在2011年就做好智慧城市发展规划的上海市,杭州市在智慧城市建设规划方面起步较晚,2015年杭州市经信委出台了第一部智慧应用发展规划:《杭州信息经济智慧应用总体规划(2015-2020 年)》。然而,在此后的短短几年时间里,杭州市智慧城市建设水平就在城市大脑的辅助协同下,实现了高倍速增长。同时,城市大脑建设也由杭州市开始,向国内外的十余个城市扩散。

亿欧智库拟在智慧城市的报告基础上,进一步拆分城市大脑深耕的杭州市交通系统,梳理关键技术要点,以解答一个重要问题,城市大脑是如何提高杭州市智慧城市发展水平的?

城市大脑背后的技术

2016年,源于王坚对城市数据治理的灵感,城市大脑雏形在杭州市诞生。参与城市大脑启动阶段建设的13家企业中,除去硬件厂商、运营商和政务信息化企业,其余企业表现出两大共性,一是地域分布方面,以本地化企业为主;二是技术布局方面,企业在人工智能(视觉识别方向)领域拥有技术储备。其余企业包括阿里云(杭州)、浙大中控(杭州)、海康威视(杭州)、大华股份(杭州)、依图科技(上海)。

2019年,城市大脑开放生态吸引到的服务商数量进一步增加。据《城市大脑探索“数字孪生城市”白皮书》披露,全国范围内参与城市大脑建设的企业中,人工智能独角兽厂商即有数十家。除去上文提及企业外,还包括银江股份、易华录、上海电科、图盟、商汤科技、东方网力、中兴科创、浙大网新、泰瑞等主要企业,各企业基于在自身专长领域的经验和技术储备,纷纷投身于城市数据治理和公共服务改进浪潮。

其中,据杭州市数据资源局披露信息,在杭州市城市交通大脑建设中发挥了重要作用的单位包括:

  • 浙大中控:信号灯自动配时算法、绿波系统与重点车辆管控系统、交通大数据处理与分析。

  • 银江股份:信号灯自动配时算法、城市交通画像与交通健康状况素描。

  • 大华股份:人车视频结构化处理。

  • 数源科技:公交及新能源出租车物联网设备供应、车辆信息处理与分析。

  • 海康威视:图像视频监控及存储设备供应、编解码算法、Smart视频监控技术。

  • 阿里云:Maxcompute计算平台、数据采集平台、数据交换平台、开放算法平台、数据应用平台。

  • 高德地图:数据底盘(路网信息、人流轨迹、实时路况、政府开放数据等)、大数据处理与分析、公共服务系统。

为刻画上述单位机器视觉能力,亿欧智库对榜单评测资料和相关学术论文资料进行了检索整理。并从系统支撑角度上看,对底层阿里飞天云平台架构进行了梳理。

KITTI榜单

KITTI榜单排序标准是计算机视觉技术在车载环境下识别立体图像(stereo)、光流(optical flow)、视觉测距(visual odometry)、3D物体检测(object detection)和3D跟踪(tracking)等项目的性能。根据榜单项目成绩排名,阿里巴巴iDST、AILabsX在行人识别、鸟瞰图检测项目表现突出,大华股份作为人车视频结构化处理的主要单位,在2D汽车检测、3D跟踪、场景流量评估和景观分割项目表现突出,二者技术方向相互补充,构成城市交通大脑强大的图像和视频分析能力。

KITTI榜单分项目排名

注:本文仅跟踪iDST、AILabsX、DH-*名称在榜单中的排序,原iDST已纳入达摩院MIT机器智能技术研究院,未获知其是否继续参与KITTI数据集识别,以及其提交成绩使用的名称。

根据阿里云官方披露信息,上述行人检测、车辆识别等技术已应用于城市交通大脑的建设之中。

机器视觉论文

亿欧智库对CVPR、AAAI、ACM-MM收录的阿里系视觉识别相关论文进行了样本搜集,论文研究方向主要是对车辆、行人的识别,以及识别效率及识别准确度的提升等方面。

阿里系视觉识别期刊论文

阿里飞天云平台

阿里飞天云是阿里云开发的大型分布式计算系统,目前已发展至2.0阶段。系统集成了阿里云在基础设施、边际网络、系统适配、人工智能和公共云领域积蓄的全面技术能力,为城市交通大脑运行提供稳定、高效和安全的支撑。

阿里飞天云平台系统架构

城市大数据具有多元汇聚、海量数据、大规模实时计算和数据敏感等特征,发展城市级大数据平台的关键在于平台的存储、计算与安全能力。飞天云平台在上述领域积累有丰富且拥有自主知识产权的技术储备。

  • 盘古分布式存储系统:EB级存储,全球首个微秒级延迟,百亿级IOPS公有云存储集群。

  • Maxcompute大数据计算: EB级数据存储,内建多种计算模型和服务接口,满足广泛的数据分析需求,一切服务“开通”即用。在速度、成本和存储读取能力方面均获得过世界级竞赛排序第一的成绩,相较于Hive、Spark/SQL有巨大的速度领先优势。

  • Blink流计算:实时数据洞察,关键性能指标为开源Flink的3-4倍,数据延迟降至亚秒~秒级,单个作业吞吐量达百万(记录/秒)级别,兼容各类云数据存储系统。

  • 数据安全:超大规模的基础防御能力,提供完善的数据加密、云防火墙、态势感知等安全产品阵列,保护中国超过40%的网站,防御全国50%的大流量DDoS攻击。

城市大脑四大能力

城市大脑将上述积累进行了落地应用,形成了以下四项核心竞争能力:

  • 城市感知能力:接入主流厂商的摄像头、传感设备和原有损坏较严重的SCATS配套地磁线圈等全量多维数据,依靠流计算能力和机器视觉能力,在不同视频质量、光照、天气、夜晚等条件下,对人、车、物和交通异常情况进行实时识别,形成对城市路况的全面认知。实现秒级报警、信号灯智能配时、智能诱导(高德地图)等能力。

  • 全量数据平台建设能力:实现上百PB数据的在线存储和每日PB级别的计算吞吐能力,计算请求3S内响应,数据实时接入延迟低于200ms。打破数据孤岛,实现多源数据融合分析,构建起了500多个指标的城市大脑指标体系,用以交通全局态势刻画,规律分析和精准管理。提升城市“数据密度”和“微粒管理”水平。

  • 城市交通协同和交通预测:根据全局实时路况预测未来交通网络状态。实现更优的城市管理、更高效的应急车辆导航、全局车辆调度和信号灯协同提供支撑。

  • 数据价值挖掘能力:基于弹性计算、数据底盘和开放生态,随着数据的不断累积,越来越多的企业和优秀人才得以加入,形成覆盖视频智能、数据智能和应用智能的城市大脑超市。

杭州市交通大脑收效

城市交通大脑应用于杭州市的效果直观体现在效率的提升和服务的丰富上。

  • 信号灯智能配时:已覆盖路口1300个,接入视频4500路。路段通行速度提升15%。

  • 应急车辆一路护航:应急车辆到达时间节省50%。

  • 智能巡检系统:覆盖3400路监控球机,每2分钟便对城市道路交通状况进行一次扫描。可跟踪两重一危车辆,智能识别110种警情。主动报警,日均发现警情3万余起,准确率95%以上。

  • 警力调配系统:通过手持终端,直接指挥杭州市200余名交警就近前往现场处置。

  • 公共交通工具调度:基于视频、高德和运营商等数据,识别人群密集区域,测算所需运力,进行公交车班次规划、出租车调度等,降低人群滞留率。

  • 人工智能公交线路:基于公交大数据,设计全新公交线路、包括站点设置、线路布置、首末班车时间、潜在客流分析、运营时间设定等。已开通两路数据大公交。

  • 泊位全城共享:城市级共享泊位平台,接入各类停车场库泊位资源。市民通过支付宝或贴心城管应用即可预约停车,通过高德地图获得“车到位”的精确导航服务。

  • 武林智慧停车系统:包括智能停车诱导系统和无感支付系统,实时监测停车数量、空置率、周转率,并基于数据智能预测下一时间段停车情况。

结语

城市大脑构想源于交通,但不会止于交通。多源数据融合和数据积累,必将引出更多奇妙的创想。除交通外,现在在杭州落地的还包括智慧警务(快感快知快处;天鹰全城检索系统)、欢乐旅游(精准导流;在线一站式预定全流程旅游服务)、舒心就医(先看病,后付钱)三大系统。同时,城市大脑还在人们看不见的地方,服务于城市的迭代规划和转型升级。回到前文问题,城市大脑是如何提高杭州市智慧城市发展水平的?综合来看,城市大脑的竞争优势在于全量多维数据融合、EB级数据存储、高效与实时数据计算、领先的机器视觉能力、开放且易于接入的应用生态和丰富的用户触点(支付宝、高德地图等)。

随着《新型智慧城市评价指标(2018)》发布,各地城市大数据平台部署拥有了具体明确的路径。同时,各行业领军企业如华为、腾讯、百度、京东、滴滴等在城市大数据平台布局已陆续启动,平台建设预计将进一步加速。放眼未来,亿欧智库认为,秉持开放原则,熟知自身竞争优势,并能够将其应用落地的企业将会在城市大数据平台竞争中胜出。


更多关于智慧城市的分析内容,请查看报告:《道阻且长,行则将至——2019年中国智慧城市发展研究报告》

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