随着新兴信息技术的驱动，未来城市即将迈入高度智慧化的、以服务为核心导向的新型智慧城市，智慧交通的发展理念和模式也将产生更深刻的变革，将更强调利用未来科技推动城市治理服务转型，实现城市高效能、包容性和可持续发展。本文聚焦未来智慧交通四大体系建设，提出全息感知城市、在线推演城市、精明管控城市和全程服务城市(简称“4C”)的新一代智慧交通整体构思，探索利用未来科技推动城市治理服务转型的路径。

未来城市和交通发展趋势

1、未来城市将发展成为以服务为核心导向的新型智慧城市

工业文明以来，城市由数字化、信息化时代逐渐步入高度智慧化的智慧城市3.0时代，即以服务为核心导向的新型智慧城市时代(见下图)。智慧城市发展主要有四方面特征：1)数据采集，新型智慧城市由以往关注数据采集与信息获取转变为聚焦数据知识加工，提供更高附加值的信息服务；2)信息解析，新型智慧城市强调认知智能，在继承以往快速运算与信息感知基础上实现智慧化决策；3)城市建设主体，由政府主导演变为政企合作和多主体协同参与，以满足多群体多元化服务需求；4)功能应用，新型智慧城市时代注重以用户服务需求为核心导向实现应用整合。

2、未来交通将实现按需响应的新型智慧交通服务

国际权威机构普遍认为，未来15~30年城市交通将发生颠覆性改变。麦肯锡咨询公司认为未来15年出行方式将呈现七大趋势：共享移动性、汽车电气化、自动驾驶、新型公共交通、可再生能源、新型基础设施、物联网普及。未来出行方式将依托万物互联的大数据感知，以新一代交通基础设施和新一代交通工具为载体，提供按需响应的新型交通服务。美国《2016—2045年新兴科技趋势报告》对未来30年交通相关的新兴科技进行了预测，物联网、清洁能源、数据挖掘、区块链、量子计算等技术将对传统交通模式进行洗牌，我们正处于第四次科技革命的风口浪尖。

未来城市和交通的关键特征

新一代信息技术的创新为未来城市注入了源源不断的动力，推动安全、便捷、高效、绿色、经济的综合交通体系呈现跨越式进步。未来城市和交通系统将以万物互联和全息感知为基础，以城市的精明治理和人的出行为核心打造可持续移动性服务。具体体现为以下四个关键特征。

1)未来复杂交通巨系统要求构建一个万物互联、多元化、多维度的大数据全息感知体系。物理技术、数字技术和生物技术的创新融合与高速发展，为实现城市的万物互联提供基础，未来交通系统将发展成为集成多源传感、机器视觉、计算机网络等技术的复杂巨系统，系统体系更加庞大、组织更加复杂、需求更加多样、范围更加宽广。数字化与信息化作为城市发展的重要基础，需通过加强无线通信和传感系统，构建新一代信息感知环境，实现智慧交通系统的全面感知、高效传输与智能控制，建立满足未来城市和交通系统的大数据全息感知体系。

2)未来城市更多强调治理而非管理，强调政府服务转型、服务协同和创造社会价值，城市发展将突出精明治理、精明增长。未来城市治理体系将凝聚城市战略体系、空间规划体系、公共政策体系、智慧交通支撑体系和治理机制体系为一体，更加关注交通需求的精准管控、交通管理的精明控制和交通服务的个性提供，以寻求城市治理的突破点，提升未来城市智慧化治理水平。

3)未来交通重点关注可持续移动性，更强调服务于人的出行需求和多方协同参与。未来城市将从关注交通的通行能力向提升出行的可达性、公平性与可持续性转变，更注重多种出行方式融合与出行环境提升，公众需求越来越得到政府和服务行业的重视，通过将交通规划师、交通运营商、普通市民等利益相关团体联合起来，让他们全面、透明地参与交通可持续移动性规划，从而构建高效、公平、健康的城市交通环境，营造宜居宜业的城市生态圈(见下表)。

4)未来的出行服务更加强调以多模式、网络化、协同化的组织，向用户提供满足个性化需求、注重服务体验的全过程一体化出行服务。未来的交通将以满足不同出行者的个性化需求为目标，制定符合实际需求的服务方案，提供差异化、多样化的全过程服务，对出行链进行一体化整合与优化，以高品质、高质量、高效率的服务方式满足市民出行的需要。

上述四个方面也是欧美发达国家智慧交通建设的核心内容。欧美智慧城市体系中，智慧交通是普遍关注的建设内容，其核心主要体现在四大体系建设(见下表)，即智慧感知(如智慧道路)、智慧决策(如智慧物流、智慧停车、定制化货运)、智慧运营(如智慧交通控制)及智慧服务(全链条个性服务，如智慧接驳、定制化信息、机器人取货)，这也代表了未来智慧交通发展的必然方向。

构建4C智慧交通完整体系

未来城市将朝着高度智慧化的方向发展，强调利用未来科技推动城市治理服务转型，实现城市高效能、包容性和可持续发展。未来城市将发展成为可感知、可运营、可管控、可服务的城市(见下图)，核心是要依托智慧交通和未来科技打造四个城市，即全息感知城市、在线推演城市、精明管控城市和全程服务城市，简称“4C”。

1 、建立基于空间单元 大数据的全息感知系统

数据作为城市建设、管理、发展的基础，数据感知体系正逐步由“被动建设、缺乏层次”向“深度洞察、全息感知”转变。

面向未来复杂的交通巨系统要求，需以前端设施标准布设、多源监测、智能分析为重点，对人流、物流、车流、资金流、基础设施、城市运行、自然环境等所有与交通相关的社会生产生活要素进行全面数字化，并对各要素的时空演化轨迹进行全链条跟踪采集，打造覆盖全对象、全时空、全粒度的新一代智慧道路感知生态体系(见下图)。

新一代智慧道路感知生态体系

1)全对象感知，对人、车、路的状态及交通流、环境信息进行全面感知，构建交通系统的人-车-路-交通流-城市环境全息化感知体系。

2)全时空感知，对道路交通运行演化态势、交通基础设施全生命周期进行持续跟踪和深度洞察分析，实现道路交通动态运行和交通基础设施项目前期规划设计、施工、竣工移交、监测、养护等业务的应用支撑，构建全方位、持续化的全时空监测体系，全面把握城市及交通综合发展动态。

3)全粒度感知，从宏观—中观—微观多层次、全粒度采集线圈、地磁、卡口检测的道路交叉口数据，断面微波、视频、广域雷达检测的路段数据，视频、微波、手机信令检测的行人数据及全网城市交通运行数据，对各类事件、行为、特征进行精准描述与刻画。

在新一代感知体系框架下，未来城市交通将以智慧道路为载体单元，对前端设施统一、整体布控，对采集数据分布式汇集、加工，建立“智慧路段+智慧路面+智慧路口”三位一体的新型智慧道路感知监测标准体系。

1)智慧道路，以智慧路灯杆为载体，通过集成和整合数据，实现综合感知服务。集成道路设施设备智能监控、车流量检测、道路险情识别、车路协同交互、交通信息发布等功能于一体，全面感知道路运行状况。

2)智慧路面，以智慧路贴为载体，安装在车道分割线或路肩表面上，含定位、检测、提示、自组网等功能于一体，集成先进的微传感技术、微功耗处理器技术和低功耗无线通信技术，实现交通参数检测、车辆轨迹跟踪、行人过街警示、行车安全提示等应用，并与智慧路灯杆进行联动，实现综合监测。

3)智慧交叉口，以智慧信号灯为载体，主动集成和整合道路内跨行业交通设施，通过前端边缘计算与后台集成管控，实现以智慧交叉口为单元的公交优先控制、运行智慧监测和设施智慧运维。

2 、建立复杂环境下交通情景再现 与预判的在线推演系统

基于人工智能和机器学习，在城市交通大脑中还原现实中的交通运行情况，实时推演和预测交通运行状态，实现“感知-推演-管控-服务-感知”的自学习闭环，重塑交通“战略制定-战术演练-精准调控”的管理模式，这既是实现精细化交通管理与控制的技术要求，也是建设高效、安全、协同的智慧城市交通环境的必备条件。

1)基于在线仿真模型，实时推演各种复杂交通条件下现实道路交通运行状况。

通过实时在线交通推演系统，实现对宏观片区交通运行状态及微观走廊、节点交通流状况的整体掌控。依托实时流量数据、浮动车数据和互联网等大数据资源，实时模拟交通流运行状况，预测短时交通流变化趋势，分析交通拥堵成因和拥堵影响。既可实现区域交通联控和交通流均衡，又可在交通预警与诱导、信号配时优化、预案评估与优选、微创新交通改善方案评估等方面提供精准的管控或预防措施，全面提升交通管控和决策水平，实现道路高效有序运行。深圳市已经完成福田中心区在线交通仿真系统建设，在区域交通联控和均衡交通流方面发挥重要作用，未来将进一步覆盖全市，作为城市交通大脑实现交通整体调控和事件快速响应(见下图)。

深圳市实时在线交通仿真平台

2)基于交通事故实时推演模拟，全面降低各种突发交通事件(事故)的负面影响。

通过实时在线推演，在发生交通事故时，即时生成交通应急方案，快速、智能化部署警力，最大限度降低事故造成的负面影响。以深圳南坪快速路牛咀大桥交通事故为例，基于在线仿真系统推演并通过针对性的警力部署与诱导分流方案制定，高效引导车辆避开事故点，实现15min完成有效疏解，交通事故处理效率提升了一倍。在过去没有该系统的情况下，拥堵可能持续30min以上。

3 、构建交通规划-设计-运营-管理的精明管控系统

为满足新时期日益复杂的城市交通管控需求，城市交通管控体系由碎片化、被动响应向供需匹配、整体调控转变，以交通大数据作为构建交通规划-设计-运营-管理城市交通精明增长模式的新引擎，进一步推动政府规划建设管理流程再造与升级。

1)建设面向未来城市的交通大数据规划建设决策支持系统。

以交通大数据规划建设决策支撑平台为依托，通过多元大数据融合分析，为交通战略政策制定、交通基建决策、交通综合治理、环境安全评估等提供科学的决策支持。例如支撑深圳城市总体规划的人口分析，将手机数据与人口普查数据、建筑物普查数据、城市用水用电量及垃圾产生量等数据融合分析，判断实际管理人口规模、分布及增长趋势，结果显示深圳市实有人口持续增长，外围增长更快。

2)实现基于大数据空间活动机理分析与仿真技术的交通精细化设计。

一是从传统基于OD分析到基于居民活动空间的分析，建立从多源数据采集到需求特征识别再到交通设计细节落地的交通精细化设计流程。例如，深圳市在福田中心区街道设计和景观提升工作中，通过无人机监测与视频识别、共享单车订单数据和过街流量监测数据分析主要街道步行流量、行人驻停时间和活动、单车使用时间与停放特征，以针对性地进行人行道和非机动车道空间优化、街道功能与临街界面优化、街道景观综合提升等。二是通过数据模型和交通仿真进行枢纽、轨道交通车站、道路等交通组织设计预演模拟，辅助于设计方案的比选和优化，减少盲目建设和改造带来的成本浪费。

3)打造面向未来车联网和无人驾驶的智慧道路运营。

一是基于城市宏观交通管控策略，实现从设施模式-组织模式-城市级管控模式变革，提前预研未来街道设计及运行组织模式，如更窄更有效的车道+更充足的非机动交通空间。二是加快推动国家及地方无人驾驶测试标准制定，推动研究建立涵盖无人驾驶运营组织模式、基础设施建设、无人驾驶车辆选型、无人驾驶管控中心和规范标准的城市级无人驾驶解决方案，为未来智慧城市建设探索有益路径。三是构建全时空复杂环境下的车路协同管控中心，实现基于城市级在线推演平台的无人车智能调度；通过搭建无人车单车智能调度、集群组织调度、动态路径规划、全自动停车等无人驾驶算法资源池，制定无人车调度策略资源库；依托交通在线仿真技术，实时推演相应车辆调度策略，评估调度效果，实现无人车零干预、零操作、多场景的智能调度。

4)建设面向未来道路交通全时空资源优化配置的精明调控系统。

以全面提升未来道路交通的全时空资源优化配置为目标，从区域级、城市级、走廊级、节点级四个层级构建未来城市交通精明调控系统。①区域级调控，基于互联网+大数据技术，在区域宏观控制战略指导下，制定面向多元需求的个性化管控方案。例如，美国部分州基于Metropia手机应用实现民众全过程诱导和奖励机制，影响了20%的人在高峰期改变出行计划(见下图)。②城市级调控，基于交通溯源技术，构建全网协调运行的道路精明管控平台。例如，深圳市通过融合手机信令、出租汽车OD等数据，分析出行总量和路径，搭建了全市交通溯源平台，辅助制定策略来调控跨区及关键走廊的出行，在时间上削峰填谷，空间上控密补稀，实现区域时空平衡。③走廊级调控，基于实时交互和位置感知技术，实现不同公共交通流量、不同控制模式、不同交通饱和度以及不同道路条件下的全场景特种车辆和公共交通信号优先，同时预留车联网环境下人、车、路协同控制功能。④节点级调控，结合城市特点与交通肌理，通过可变车道、借道左转、拉链式通行、信号配时智能化等微创新服务，均衡节点时空资源，满足特定交通需求时空变化，实现精细化管控与微创新挖掘。

 4 、构建综合性-个性化的全链条智慧出行服务系统

出行即服务是未来城市交通服务的主流趋势，通过将各种交通方式全部整合到统一的服务体系与平台，实现信息集成、运营集成和支付集成，优化社会资源配置，为用户提供“综合性-个性化”的全链条智慧出行服务(见下图)。

基于MaaS的智慧出行核心架构

1)MaaS基于强大的后台出行规划系统提供高效、绿色、智慧出行服务。

MaaS是以出行者体验为导向，以准备时间、等待时间、响应时间以及状态切换时间最小化为目标，提供共享、整合、服务和引导：共享，要求各种交通数据全面共享；整合，各种交通方式高度整合，基于主动交通需求管理的思路调控交通需求，并实现支付体系一体化；服务，提供无缝衔接、安全便捷和舒适的全链条出行服务；引导，扩大绿色出行比例，引导公共交通出行。

2)政府-市场-企业-市民合作和共同参与建设全过程出行服务。

全面整合各类出行的基础数据和海量化动态信息，打破原有以政府为主导的交通规划、建设、运行管理模式，建立政府-市场-企业-市民协同共建的交通规划管理新模式。例如，芬兰在欧盟率先试点推行MaaS服务，由政府引导，MaaSGlobal公司作为全球首个MaaS运营服务商，开发了名为Whim的手机应用，以实现不同模式的服务预定。

本文面向以服务为核心导向的新型智慧城市时代，借鉴欧美等先进智慧城市的发展趋势判断，围绕未来智慧交通感知体系、决策体系、管控体系、服务体系四大体系建设，提出了全息感知城市、在线推演城市、精明管控城市和全程服务城市的新一代智慧交通整体解决方案和推进路径。这有助于推动未来城市交通运行组织模式和服务模式变革，也为新时期城市智慧管理和运行服务提供指引。

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