智慧城市时代的城市照明规划研究

李 农，丁一凡

(北京工业大学城市照明规划设计研究所，北京 100124)

引言

随着科学技术的发展，以物联网、云计算和智能感知等为代表的新技术，正推动人类社会由信息化向智慧化迈进。智慧城市建设热潮正席卷全球，多数国家和地区明确提出智慧城市建设目标。我国也将大力发展智慧城市写入了“十三五”规划纲要[1]。目前，住建部、工业和信息化部制定的与智慧城市相关标准已达20多个。显然，智慧城市已成为城市未来的发展趋势。

众所周知，智慧城市的实现需要大量的各类硬件支撑，纵览国内外智慧城市的建设试点大多将智慧城市硬件依附在城市灯杆上。因此，从硬件设备取电的便捷性和支撑件分布的广泛性来看，选择城市照明的灯杆作为支撑有其必然性。

而城市灯杆传统上属于城市照明领域，因此必将与城市照明的建设与规划发生关联，那么智慧城市时代的到来,对城市照明规划会带来怎样的影响？相互间会存在怎样的作用？这样的问题都值得进行深入的研究，从而为即将到来的智慧城市时代做出必要的技术准备。

1 我国智慧城市发展情况

智慧城市作为城市发展新理念，内容和形式都在不断更新，我国国家标准中将智慧城市定义为：“运用信息通信技术，有效整合各类城市管理系统，实现城市各系统间信息资源共享和业务协同，推动城市管理和服务智慧化，提升城市运行管理和公共服务水平，提高城市居民幸福感和满意度，实现可持续发展的一种创新型城市”[2]。

目前全球已有1200多个智慧城市的项目正在实施[3]，研究包括智慧道路、智慧街区、社会管理、公共服务等多方面内容。在我国，智慧城市建设以城市试点模式推进，当前由住建部和科技部公布的智慧城市试点共计290个[3]，以城市(区、县、镇)为单位建设落实，从基础设施、城市管理、资源环境、社会民生、产业经济等方面多维度把控智慧城市建设，并印发了《国家智慧城市(区、镇)试点指标体系(试行)》文件及GB/T 33356—2016《新型智慧城市评价指标 》标准对智慧城市建设程度评级。

2 城市照明规划概述

城市照明总体规划是为确定城市照明的规划和布局，实现城市功能照明与景观照明的建设目标，合理利用城市形态，协调城市照明空间布局等所做的一定期限内的综合部署和具体安排[4]。

依据本文第一作者主持编制、即将颁布的T/CSUS—2019《城市照明规划标准》(征求意见稿)，其由总则、术语、基础规划、城市景观照明空间结构与布局、城市功能照明规划指引、城市景观照明规划指引、城市夜景利用规划、节能与环保、规划实施与保障共九章和三个附录组成。其中与智慧城市建设关系最为密切的是城市景观照明空间结构与布局和城市功能照明规划指引两部分。

前者是城市照明规划的核心，其偏重于空间规划，其中一项重要的任务是提取整合城市景观照明载体，从而形成一幅完整的城市夜景画面，即将城市照明构成要素归纳成“点”(标志物、重要建筑物、节点)、“线”(道路、水系)、“面”(区域)三个层次，经过合理有序地规划组织，形成城市完整、清晰的城市景观照明格局。城市照明规划构成如表1所示。其规划的核心步骤如下：

表1 城市照明规划框架结构构成Table 1 Urban lighting planning frame structure

1)城市规划解读与城市研究:解读相关规划,深入调研分析,把握城市整体历史、现状、形象特征及文化内涵。

2)城市照明空间结构的组织:依据城市空间发展战略明确各分区的规划功能定位,提出各自城市照明分区定位。

3)城市照明结构层次的梳理:宏观划分组织照明要素,构建城市照明框架体系。

住建部要求城市道路必须达到“有路必有灯”，城市功能照明规划指引是对城市功能照明的技术要求，它涉及众多的城市主要道路，这部分将是与智慧城市发生紧密关联的内容。

3 智慧城市对照明规划的影响

3.1 对城市景观照明空间结构与布局影响

城市照明规划中关于城市景观照明空间结构与布局的规划思想是“萃取”的过程，即选取典型、优美、重点的城市形态与载体，经过点线面的结构形态，通过科学合理的规划组织，最终形成展现城市优美夜景观的城市空间形态。

智慧城市规划建设的思想是“撒胡椒面”，追求城市各类智慧应用分布的均匀性，即所谓的全覆盖。

两者规划建设的思路不尽相同，但在城市照明规划中景观照明空间结构与布局元素选取时，虽考虑了构成点线面结构载体的典型、优美特性，同时也考虑了观看者的属性，即人车流量的大小，因此与智慧城市的规划建设的重点建设区域选取范围要求基本一致。

由此可见，城市照明规划中的城市景观照明空间结构与布局可以作为智慧城市规划建设的重点建设区段或分批建设的早期建设内容的重要参考。

本文第一作者依据智慧城市建设要求，统计了智慧城市与照明规划重点建设区域比较表(表2)，由此可见照明规划重点区域可基本覆盖智慧城市重点区域，智慧城市规划建设中基于产业发展的区域(如高新技术产业园区、物流仓储区等)与城市照明规划中基于光污染控制的区域(教育与医疗区域)除外。

表2 智慧城市与照明规划重点建设区域比较表Table 2 Table of comparison between smart city and urban lighting planning in key construction areas

综上，智慧城市规划建设对城市照明规划中城市景观照明空间结构与布局的影响有限，城市景观照明空间结构与布局的规划建设内容可以大范围涵盖智慧城市规划建设的要求，但难以完全覆盖。

3.2 对城市功能照明规划的影响

传统城市照明规划中对城市功能照明的控制重点放在功能照明用量“大户”道路功能照明上，其重点是消除道路景观照明对道路功能照明的视功能影响和节能要求。智慧城市建设涉及硬件和软件两个方面，其中硬件建设大多需要依附于城市道路灯杆，因此城市功能照明规划应予以响应，以确保与后期智慧城市建设的合理衔接。

即使智慧城市规划建设追求城市各类智慧应用分布的均匀性，但考虑到服务人群密度、投资量、投入产出比及建设周期等诸多因素，每个城市区域智慧城市的建设“密度”必有所区别，当然区域内作为主要承载体的道路功能照明灯杆的“承载量”也必然不同，因此在城市照明规划中基于智慧城市建设的考量对城市功能照明的规划控制部分应予以体现。

首先应根据智慧城市建设要求(如表2所示)，利用城市用地规划图，做出类似于图1所示的城市智慧城市建设密度分布图，依智慧城市建设密度从大到小，可划分为1～3级的智慧城市建设区，以此作为区域内道路智慧城市建设“承载量”的依据(同样对应三个级别)，分别就电力要求(严格讲应属于电力规划的范畴)、智慧灯杆的排布方式以及建设原则等给出规划建议。

图1 智慧城市建设密度分布概念图Fig.1 Map of density distribution of smart city construction

必要时还可以给出灯杆排布间距的建议。可根据本文第一作者就目前各类智慧城市硬件服务范围(图2中所有数据均取当前技术下一般应用情况中的最大范围值)的研究给出建议值。

由图2可知，当前技术条件下关键技术覆盖范围多集中在0～200 m内，可将该值作为智慧灯杆密度参照数值。在1级智慧城市建设区,取参考值的中间值100 m作为高密度智慧灯杆间距，以普通灯杆间距50 m为例，至少每隔1个灯杆安置一个智慧灯杆能基本满足智慧城市需求;同理,在2级智慧城市建设区，取200 m作为普通密度智慧灯杆间距，至少每隔3个灯杆安置一个智慧灯杆；在3级智慧城市建设区,可选择性安置智慧灯杆。

图2 智慧城市关键硬件技术覆盖范围图Fig.2 Key technologies coverage in smart city

4 结语

随着信息技术的高速发展，智慧城市建设需求大量出现，智慧硬件大多搭载于照明载体上，其对城市照明规划自身的影响相对有限，但城市照明规划却对智慧城市建设具有重要的引导和支撑作用。本文从智慧城市建设需求出发，分析了其对城市照明规划的可能影响，以及城市照明规划如何配合智慧城市建设，为今后完善城市照明规划和兼顾智慧城市建设要求提出了若干可供借鉴的建议，以期进一步丰富与时俱进的城市照明规划理论。