即时广域综合感知服务商椭圆时空 的“星池计划”星座，旨在实现10分钟级响应式遥感，为智慧城市在传感器层次的问题解决，提供了希望和思路。

  在上世纪90年代多媒体技术兴起后，出现了一个著名的游戏《模拟城市》（SimCity）。它的主要内容是玩家在一块地形上，自己规划城市，吸引人口流入，接着进行日常管理和现代化建设，处理各种洪水、火灾、风灾，提高城市运行效率。

  《模拟城市》的特点是实时化，玩家作为市长，能够正常的看到工厂、房屋在建造，发电厂在冒烟，车辆在马路上奔驰，污染物在空中飘散、人们在花园里休憩，火灾烧毁商场，洪水淹没民宅……而市长不能直接指挥市民、警察或者消防队，只能依靠设立机构、修改规划之类的方式，让城市自己运行。到了2013版的《模拟城市》，颗粒度更加细化，玩家还可以直接点击路上行人，倾听他们对城市管理和规划的意见……这实际上的意思就是今天智慧城市想要做到的，几乎已经接近了元宇宙的概念。

  《模拟城市》开创了一个全新的游戏类型，也给真正的城市管理者们提供了重要的思索——真正的城市，能不能像游戏那样去规划和管理？实际上，国外确实有一批年轻专家就是因为体验类似的游戏，才决心投身城市管理，实践自己在游戏中摸索出来的规划和方法。反过来，也有不少城市规划师通过游戏，来测试自己的方案会带来什么结果。国外甚至以《模拟城市》为平台，开展了城市规划师锦标赛。

  那么，真正的城市，能像打游戏一样去管理和规划吗？这就向人们提出了一个重要的问题，我们能不能将一座城市真正地数字化、信息化，把各种传感器采集的信息实时更新，创造出数字孪生城市。如此，便能支持决策，实现实时化的资源调配、指挥控制能力。

  这种理念听起来很美好，执行起来却有巨大的困难。不过让人高兴的是，有一批信息化企业已经奔跑在这个赛道上，并愿意为此实施长期的努力。

  要想按照《模拟城市》来管理现实中的城市，要解决的问题是很复杂的。传统管理方式和生活方式的惯性、管理人员对信息化工具的掌握水平、现有智慧城市体系的技术成熟度等，都是智慧城市建设者们要去面对的。

  其中，比较突出的一个困难是传感器到决策的流程如何缩短，压缩到接近实时甚至实时的程度。决策到执行的流程，执行结果反馈与评估，同样有必要进行强力压缩。以上种种，对包括传感器在内的总体信息化，提出了强烈需求。根据《颠覆未来智慧城市的四大传感器技术》一文的介绍：

  “在智慧城市中，传感器、摄像头、无线设备、数据中心的网络构成了关键的基础架构。

  传感器网络包括声学、激光雷达，3D摄像头传感器、环境传感器、流量传感器、气体传感器以及湿度和温度传感器等等。

  未来智慧城市主要利用四大传感器技术来扩展其智慧功能——电子传感器、红外传感器、热传感器、接近传感器和激光雷达传感器。”

  然而，这么多传感器，就一定能提供足量的信息给智慧城市的管理者们做决策吗？恐怕还是远远不足的。

  关于智慧城市，国内外有一些奖项。例如在“2023世界智慧城市大奖·中国”的评选中，东莞战胜厦门、太原，摘得“城市大奖”桂冠。根据背景资料，这个奖项在2011年创办，由联合国人居署、世界经济论坛、世界银行等国际组织支持，被誉为世界智慧城市领域的“奥斯卡”，洛杉矶、新加坡、圣彼得堡、迪拜、纽约等城市都曾荣获奖项。东莞之所以能够获奖，是因为在“数字赋能双万城市（GDP过万亿、人口过千万）”建设中取得了很大成绩，作为一个人口超过1000万的超大城市，“不断运用数字化、智慧化手段破解‘大城市病’的难题”。在历届颁奖中，上海、武汉、长沙都曾获得此殊荣，意味着上述城市在智慧城市建设上取得了长足进步和巨大成绩。

  但是，熟悉这几座城市，尤其是在这些城市长期生活和工作的人们明白，它们还远未达到智慧城市的理想模样，城市管理在很大程度上依然是人力驱动的，要想实现从SimCity（模拟城市）到Smart City（智慧城市）的跨越，还要引入更具有革命性的手段。

  住房和城乡建设部为落实《国民经济与社会持续健康发展第十四个五年规划和2035年远大目标纲要》有关要求，决定在开展城市综合管理服务平台建设和联网工作的基础上，全面加快建设城市运行管理服务平台，推动的城市运行管理系统，简称为“一网统管”。有分析家评论说，“一网统管”意味着智慧城市进入深水区。

  据介绍，城市运行管理服务平台，是以物联网、大数据、人工智能、5G移动通信等前沿技术为支撑，整合城市运行管理服务有关信息系统，以此来加强对城市运行管理服务状况的实时监测、动态分析、统筹协调、指挥监督和综合评价。

  可以看出“一网统管”的首要环节，就是实时监测，是为决策提供信息。如果信息不充分、不完整、到位不同步，会给决策带来非常大的困难，迫使管理者继续依赖传统的城市管理模式。

  分析一下具体单位的具体业务流程，会发现，可以压缩的环节不在少数。商业航天企业椭圆时空科技有限公司（以下简称“椭圆时空”）在调研中发现，广东省约有8000余座水库，其中，中小型水库占据大多数，受制于水文站建设成本高、地处偏远通信不便，每年汛期的水文监测都面临着严峻的压力。遥感图像虽能在某些特定的程度上分析水位，但受天气、精度、即时性等方面制约，不能够实现全天候实时高精度的监测，无法全面支撑防汛对监测的要求。针对此种情况，广东水利部门曾经尝试过雷达水位计、无人船、无人机等手段，但综合的成本、精度与时效性仍不理想。数据采集的高成本与低时效性，对提升科学调度、控洪防洪能力，带来很大阻碍。

  如果把智慧城市的概念向外扩展，就是智慧地球。无论智慧城市还是智慧地球，基本要素是网络和物联网构成的万物互联基础设施。这里连接万物的触角，是传感器。从实践来看，现有的传感器体系显然是不够用的。

  类似的需求，促使椭圆时空提出并启动建设“星池计划”星座。星座计划由一百余颗卫星组成，通过组网及星间通信链路形成智能卫星星座系统。同时，星座系统具备地面传感器直接触发天基传感器、地面传感器数据自动回传、遥感图像星地一体化智能处理等技术，能轻松实现卫星遥感图像10分钟以内提供给用户、地面传感器数据实时回传等功能。为智慧城市在传感器层次的问题解决，提供了希望和思路。

  2023年12月4日，星池一号第二组A／B星由长征二号丙运载火箭从酒泉卫星发射中心成功发射，为“星池计划”通导遥一体化星座的建设奠定了坚实基础。

  卫星应用界一直在探讨，智慧城市到底要建立什么样的传感器体系，天基系统在智慧城市中，应当发挥啥作业，如何发挥作用。实际上，结合《模拟城市》来理解就能得出答案。

  在游戏中当市长，获得的是“上帝视角”，城市各处发生的各类问题（数据）会立马生成提示，玩家一览无遗，实时掌握。

  然而在现实的城市管理中，单纯依靠地面传感器，缺乏广域的视觉层面的能力。地面摄像头固然提供了中心城区的无缝隙覆盖，但是在多数时候，摄像头是为治安、交通之类的目标服务，归属于不同的部门；另外，现有的摄像头虽然引入了人工智能图像识别，可以具体识别出人员、车辆的身份，但是过于细节化。对于城市宏观管理来说，需要有一种“上帝视角”的手段作为宏观支撑，即具备一种广域综合感知，用人工智能提取重要变化信息，然后把其他频段的地面传感器信息融入其中，形成一种分辨率平滑缩放的城市态势图。

  要想获得这样的广域综合感知，也就是广域综合感知，有航空和天基两种模式。考虑到国内空中交通管制的严格程度，以及通用航空基础条件薄弱等情况，天基系统可能是唯一的选择。但是，传统天基系统存在着数据量过大、利用率太低的问题。而且应急拍摄的响应速度严重滞后，常常出现已拍摄的图像用不上；需要用图时，找不到合适的图像，或没有能够立即响应拍摄的卫星等状况。

  为此，国内有多家企业正在投入研发，试图解决“按需拍摄”的问题。例如椭圆时空正在建设的“星池计划”系统没采用传统遥感卫星的人力指令拍摄模式，而是把地面传感器与天基卫星结合起来，减少依靠人力执行的环节，以提升响应能力。在“星池计划”中，地面传感器假如发现某些参数超过了阈值，就会向过顶卫星发起指定地理位置的拍摄指令；卫星拍摄完成后，通过星上智能处理，把所需要的信息回传到地面系统。椭圆时空相关负责的人介绍，根据测算，从传感器发起请求，到信息进入态势感知图，基本能控制在10分钟以内，具备提供即时广域综合感知服务的能力。

  在一些允许使用无人机航空监视的地区和场景下，星池计划还能轻松实现天地一体化。卫星对立体空间实施相对大范围的监测。识别出重点区域后，由无人机临空，进行长时间、高分辨率的专题监测。在这样的一个过程中，无人机的指挥、调度、操纵和数据回传，能够最终靠星池星座的通信功能来实现。星池计划还可以转发北斗系统的导航增强信号，脱离地面参考站，为中低空无人机提供亚米级甚至厘米级的导航服务，这对于城市和山地的精确导航，很有重要的价值。

  “上帝视角”有一个重要的特点，就是地面上任何一处发生的事情，监测者能第一时间感知。在现实中，即时广域综合感知的需求还体现在另一方面，即远程传感器的数据如何快速实时回传。

  智慧城市并不仅仅是针对繁华市区，在很多城市的行政区划内，还有大片无人区，这样的一种情况在胡焕庸线以西是常态，就算在经济发达的广东省也不可避免地存在。在这些位置，设置了为数不少的传感器，例如前文中讨论的水利行业水库监测，还有地震监测部门的地震波传感器、电力设备监测等，同样有着远程数据通信需求。

  虽然智慧城市建设中都提到了5G的应用，5G也专门为物联网设置了窄带业务板块，但在这些区域，5G覆盖率也不乐观，这就导致了传感器数据的远程回传成了大问题。

  以地震监测为例，国内有团队研发出地震波监测传感器，能够监测到100千米以外的地震波状态，如果规模化部署，能够为地震预警避险争取更多的时间。但是，布置在城市周边无人区的传感器所监测到的数据，难以及时传回城市管理者手中。在科研阶段，可以靠人力，每两个月到现场拷贝一次数据。但是业务化应用场景下，一定要考虑传感器长期自动化运行和数据回传，否则就没办法满足国家在应急领域的“四预”要求，即预报、预警、预演、预案。

  引入“星池计划”后，可以在震波监测传感器上安装通信模组，实时采集传感器状态。一经发现异常，数据通过卫星传回的同时，系统自动调用遥感卫星及时响应拍摄。这对于应急、救援管理部门来说，既拿到了传感器监测的精准数据，同时又拿到了遥感的广域地球观测信息，能够有效服务于预报、预警以及救援预案的制定。

  在后续救援过程中，“星池计划”可以为救援人员提供通信保障、综合感知服务。后方指挥所真正获得即时广域综合感知能力，能够用上帝视角来监控救援进程、实施指挥和增援。如果结合数字孪生技术，对救援过程中的资源进行动态调度和优化，将提供真正的智慧化应用场景的支持，实现精准救援，有效挽救更多生命。

  因此，要想实现《模拟城市》般的智慧城市梦想，需要从上帝视角——也就是天基信息开始，把各种传感器提供的信息无缝拼接，为城市管理者、规划者和应急决策者，提供全颗粒度、全层次和全频段的信息支撑体系，实现从传感器到决策的近实时持续更新。

  做到了上面这些工作，我们才可以真正解决智慧城市在传感器层次上的需求，也就是发现、识别、跟踪、辅助决策以及执行后的反馈。因此能判断，类似于“星池计划”这样的天基系统，起到的作用远远超越了传统的卫星遥感服务。

  据悉，“星池计划”星座预计在2027年完成整体建设，未来将服务于数十万亿元规模的数字化的经济领域，为智慧地球的建设提供高价值的数据底座支撑。

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