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李德仁:如何应对超大城市中出现的问题

中国科学院院士、中国工程院院士、武汉大学教授李德仁以“超大城市问题与对策”为主题,在大会现场做了精彩报告。

以下为中国科学院院士、中国工程院院士、武汉大学教授李德仁先生以“超大城市问题与对策”为主题的演讲内容(未经本人审核):

李德仁:各位领导、各位嘉宾、朋友们:每年一度的中国智慧城市大会,我多次讲智慧城市,我今天想讲一个更大一点的概念,超大城市的问题与对策。要解决这些问题,智慧城市是一个重要的退守,但是,还有很多其它的问题需要我们大家来共同努力。

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我讲四个问题:一、超大城市的形成。二、超大城市的问题。三、国外超大城市发展借鉴。四、我国超大城市发展的对策。五、结论与展望。

一、超大城市的形成

城镇化是当今世界上最周期的社会、经济现象,这个趋势还在加剧,每年有超过六千万人涌入城市,平均每周有一百万人进入城市。当前的城镇化仍然在加快,出现了大都市和城市群,全世界358个百万级以上人口城市中有153个会出现在亚洲,有27个人口超过千万的“超级城市”中15个会在亚洲。从1950-2030年世界城镇人口发展变化趋势图,到2030年会超过60%的人口都在城市。

武汉是超过一千万人口的城市,在增长的情况下,非常美丽。但是,今年夏天,汛期到来,24小时降550毫米水,出现了到武汉“看海”的景象。

城市化进程中涌现各种城市病,我讲四个问题:第一,异常脆弱的基础设施;第二,日益加剧的交通拥堵,像我们的首都,人们经常说首都是“首堵”,晚上12点飞机落地,进城花2.5小时,有人进城花3小时,2011年城镇人口已经达到56%,建筑密集、施工密集上涨,2010年是1985年的20倍。

二、超大城市的问题

我讲五个问题:第一,超大城市地面沉降问题。特别是北方城市,希腊、意大利和罗马、墨西哥是超大城市。我们今天要讲北京的下沉,InSAR时序分析技术监测北京市地面沉降,从2010到2011年买了德国的TeraSAR,监测北京市的下降,北京东部地区最大年沉降速率大于100毫米,上海20-40毫米;天津是60-100毫米,北京也到了100毫米,我们监测了东部大城市地表的下降,而且市东北部以及北部地区出现漏洞基本连成一片,朝阳和东部咸宁侯沉降严重。对不对?用GPS、北斗验证是对的。把十年数据放一起来看,北京市累计地面沉降量的时空演化过程,2003-2010年间北京市地面沉降的时空演化过程,可以看出地面沉降量呈现逐年增大的趋势。

地面沉降与地下水位的关系,地下水位越低,空洞越大,下沉越快,与地质构造有关系。北京有几个地质断裂带,顺义断裂、通州断裂、孙河断裂和黄庄高丽营断裂,通州在断裂带上,这涉及到安全问题。地面沉降与可压缩土层厚度的关系,与含水层的结构优关系,细纱和黏土构成的图质较细地区沉降比较厉害。我的学生在北京首都师范大学跟英国学生花了很多时间研究了北京市的沉降。要治理这个问题,可不是智慧城市所能解决的,地下灌水,要控制高层建筑,住建部领导一定要当心。与地下水的开采有关系,地下水开采少的地方,沉降速度降低,开采多的地方沉降大。

第二,极端条件环境下城市灾害频发。现在是东边日出西边雨,经常出现风雨冰雹,这条马路下冰雹,其它地方干干净净的,暴雨集中下降,什么原因?城市热岛,什么叫城市热岛?温家宝总理从中南海测了温度,然后再到前门测温度,温度差5度,中南海低,前门高,为什么呢?因为城市微气侯,人太多,还有空调的应用,冬天要取暖,把热气吸进来,把冷气吹出来,造成城市极端的高温、极端的低温。空气污染,雾霾,原来北京没有桑拿,现在有桑拿天,极端条件之下,超大城市引起的热导效应,武汉可以开始“看海”了。

2012年,北京有特大暴风,今年在邢台。2013年昆明市雨灾。武汉大学学生们说请大家春天在看樱花、夏天来武汉大学看海。这就是城市病,对于城市病这样一个问题,极端条件引起的,突然降很多雨,历史上比现在少。所以,呼吁海绵城市,什么是海绵城市呢?10%的降雨通过地表径流,对于地面的压力很小。现在城市不透水层超过75%以后,55%的雨要在地表径流,对城市地表产生压力,出现水坑、积水,不是给排水的人不修地下水管,而是由于这个问题造成径流太大。武汉今年夏天出现好多问题,550毫米的雨,图中的地区不透水表面面积超过78.75%,由于这样的原因,武汉市还有第二个问题,武汉市原来很多湖,南湖、沙湖,填了很多,填湖干什么?盖房子卖钱,水面很小,水本来往湖里流,湖小了,武汉有南湖花园,东湖新村。径流增加,有的流到小区房子里。由土地利用性质变化导致的,这是归住建部和国土资源部管的。发达国家海绵城市改造启示,北卡搞城市公园,减少地表汇流的速度。珠江三角洲不透水面监测,2013年广州核心地区不透水面积超过城市表面面积的75%。人不能违反自然规律,不能给城市太大的压力。

第三,超大城市交通用度问题。停车难,高峰期交通拥堵,机场高速路现在不安全,原来上了高速路就放心了,现在上去以后就走不动了。交通管理难、出行难。美国2007年因交通拥堵造成经济损失872亿美元,浪费汽油28亿加仑。中国15座主要城市居民每天上班比欧洲多消耗576亿分钟,折合经济损失高达200亿人民币。武汉市2013年822万户籍人口,路网平均车速一小时21.4公里。香港、东京车速是60公里。在重大灾害面前,交通网非常脆弱。

第四,超大城市能源问题。能源生产不可持续,如果智慧能源有作用,智慧能源把它管起来,通过传感器可以实现紧急错高峰,不同区间给不同的电价,这是智慧能源可以做到的。美国奥巴马抓智慧美国,住家的房顶上铺上太阳能电池,自己发电解决自己的需要,余下来的可以并网,能源板的钱政府可以提供无息贷款。我现在问一个问题,我跟一个日本教授讨论,日本教授研究了这个问题,中国从拉萨-兰州-太原-北京-天津-大连向北的中国城市,均可以在建筑物顶部和向阳免安装太阳能电池板发电,测绘学应当和能源专家一起做这件事情,利用太阳能和风能的路灯照明系统已经在我国许多地方推广。电动汽车有序充电,电动汽车可以找到哪有充电桩。根据家庭结构不同能节省20-50%能源,当你出去旅游时候,自动帮你关掉能源。

第五,智慧城市管理问题。现有城管系统存在的问题,公共基础设施管理问题,城市体制存在缺陷,管理理念落后,城市公共设施维护困难,缺乏专业的管理与维护队伍,政府和市民没有形成良性互动。现有应急系统存在的问题,事前预警不足,事后不久困难;风险评估不足,应急资源配置无序。

三、国外超大城市发展借鉴

重视规划,不同阶段推进城市规划,从1868年的规划,修了纽约中央公园,那么好的地方,不让卖钱,修了中央公园。1907年又搞公园,又美化城市。到1929年提出卫星城的概念,1968年搞郊区化概念然后搞区域可持续发展,做到经济公平、环境优美。2010年又做规划,解决各个区域之间的联系。2015年提出供应、开放空间、宗地再开发、保证水质等。布局从中心摊大饼变成多中心,19世纪城市够共卫生运动和城市下层人民住房运动,伦敦市停车一小时5英镑,引导大家汽车不进城。城市结构从中央型到分散型到绿化型,绿地面积明显在增加。东京也差不多,东京地震以后做了重新规划,东京搞了首都圈,环形的空地,做绿化卫星城,搞多中心的城市建设。大连也一样,由于时间关系,不介绍了。我很高兴,北京要做大北京,北京到天津到保定,希望把这个大规划做好,只有把规划做好了,能够与时俱进,才能保证超大城市的发展。

四、我国超大城市发展对策

十八大提出我们面临着城镇化、新型工业化和信息化阶段,我们目标是低碳、绿色、可持续发展,所以,智慧城市是一个抓手,通过我们的后发优势实现中国梦,习主席多次在讲。智慧城市在数字城市的基础上把物联网、云计算用起来,能实现实时的对城市里的人和物的各种状态和变化,推动智能管理和公共服务。智慧城市可以做的事情很多,生存繁衍、经济发展、社会交往、文化享受,智慧安防、智慧环保、智慧能源、智慧城管、智慧养老、智慧国土等。把马云物流拉到制造多前端,产品的定型、用料,由用户自己决定,用户可以看到加工的全过程,保证不买假货,提高GDP30-40%,全世界有研究。社会交往,智慧交通、购物、社会综合管理。

文化享受,智慧户外流媒体、教育、旅游。我们现在用无人机做三维精细模型,成本很低,全自动化的VR和人工智能AR。室内测量系统,走一圈就可以把内部的三维地图通过深度学习的方法做出来。模型干什么用呢?每一个超市、每一个机场、每一个图书馆等等,你早上进去的时候帮助你找到你需要的东西。我们在太原做了地下管网、交通、环境、气象等多传感器组成的传感网,管电的人不再偷电,用电的人也不能偷电,全部用传感器封起来,能利用这些传感器网监测、收集、城市管网运行数据,包括电力传感器、水网传感器、燃气传感器,在三维地理数据环境下分析,就可以实现城市数据进行分析、处理、决策过程智能化。

可以对突发事件作出预案,可以做资源的调度与处理。我们要求建立智慧城市运营中心,这点太重要了,不能搞烟囱,由市级主管领导牵头,成立智慧城市运营中心,通过联席会议、通过办公室管好城市的四件事:城市IT运维;城市大数据中心,城市运行监控与指挥中心,智慧城市服务中心。这个系统智慧城市的心脏,这个中心可以帮助推进智慧交通,把所有数据收到交管中心,把传感器放到不同地方,发挥它的功能,通过传感器到数据处理其到多元信息融合到应用,这是API和APP,所有人都可以在上面做研发。

纽约用无人机可以测汽车是否超速。要生产安全的、可以监测的无人机,可以用海量的信息云智能交通,让车速从22公里提升到60公里,这样城市就活起来了,如果降到10公里,城市就死掉了。数据开放,北京、上海、武汉等城市数据已经开放,六个一标准:用一套标准,一朵云,武汉云是山东浪潮公司提供的,一个中心,政府公开数据库中心,用一张图,一站式服务,48个数据,现在已经涨到850项数据项社会公开。

五、结论与展望

我的结论是三点:纵观人类的发展,城市走向超大化是历史的必然,它有作用,有推进社会进步的作用,在这种情况之下,既然全球要城市化,我们要统筹超大城市的土地经济利用、城市可持续发展、历史文化遗产的保护等深层次问题,智慧城市对经济转型发展、城市智慧管理和对大众的智能服务具有广泛的前景,使得人们与自然更加协调发展。

我今天就讲这些,谢谢大家!

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