N配资 AI + 智慧城市——关键技术与主要场景 ITSTech 2025-12

1.前言

城市，作为人类文明的集聚地与社会经济活动的核心载体，正面临着人口膨胀、资源约束、环境压力与治理复杂度攀升的多重挑战。从交通拥堵的日常困境到公共服务的精准供给难题，从能源消耗的效率瓶颈到突发风险的应急响应考验，传统依赖经验决策与分散管理的城市治理模式，已难以满足现代社会对 “宜居、韧性、高效” 的发展需求。在此背景下，以人工智能（AI）为核心的数字技术浪潮，正推动智慧城市建设从 “数字化基础设施搭建” 迈向 “智能化全域治理” 的新阶段，重塑城市运行的底层逻辑与服务形态。

AI 与智慧城市的融合，并非简单的技术叠加，而是一场以 “数据驱动” 重构城市治理闭环的深刻变革。它将城市中分散的物联网感知数据、政务管理数据、民生服务数据等多源异构信息，转化为可量化、可预测、可优化的决策依据，让城市具备 “感知、认知、决策、行动” 的类生命体特征 —— 通过计算机视觉实时洞察交通流量与公共安全态势，借助自然语言处理精准响应市民诉求与政务需求，依托机器学习实现能源负荷与环境风险的预测预警，利用强化学习动态优化资源配置与公共服务效率。这种变革，不仅显著提升了城市治理的精细化水平，更从根本上推动了城市发展模式向 “绿色低碳、可持续” 转型。

本报告立足于全球 AI 与智慧城市发展的前沿实践，系统梳理了 AI 赋能智慧城市的核心逻辑、关键技术体系与典型应用场景。从技术层面，深入解析计算机视觉、自然语言处理、机器学习 / 深度学习等核心 AI 技术，以及 AIoT、数字孪生、边缘 AI、联邦学习等融合应用组件的协同机制，同时探讨模型轻量化、数据安全、算法可解释性等落地保障技术的重要性；从场景层面，聚焦城市治理、交通出行、民生服务、生态环保、产业赋能五大核心领域，通过深圳 “城市智能体”、新加坡 “智慧国 2030” 等国内外典型案例，展现 AI 技术在降本增效、精准服务、风险预判与可持续升级中的实际价值；从发展层面，直面算法适配性、数据孤岛、跨场景协同、隐私安全等现实挑战，提出技术突破方向与生态构建路径，并展望通用 AI 落地、全场景无感智能、政企研协同创新的未来趋势。

此外，报告附录收录了截至 2025 年 12 月的智慧城市主题资料，涵盖政策规划、技术白皮书、案例研究等多维度内容，为政府部门、企业、科研机构及从业者提供全面的参考素材。我们期望通过本报告，系统呈现 AI + 智慧城市的发展现状与未来图景，为推动城市治理体系和治理能力现代化提供理论支撑与实践借鉴，共同探索 “让城市更聪明、更宜居、更可持续” 的实现路径。

2.AI 赋能智慧城市

人工智能（AI）已成为推动全球城市治理体系和治理能力现代化的核心驱动力，标志着智慧城市建设从信息化、数字化阶段迈向智能化新篇章。AI 赋能智慧城市的核心逻辑，在于其能够以前所未有的深度和广度，重塑城市运行的感知、认知、决策和行动闭环。

2.1. AI 与智慧城市的融合本质

AI 与智慧城市的融合本质在于构建一个数据驱动决策、智能优化资源配置、全场景协同联动的城市智能体。

首先，数据驱动决策是核心。传统的城市管理依赖于经验和规则，而 AI 则通过对城市海量多源异构数据（如物联网传感器数据、政务数据、互联网舆情等）的实时分析和深度挖掘，将城市运行状态转化为可量化的洞察。在城市治理领域，AI 能够通过政务全域感知引擎，实现对政策执行效果、市民诉求和舆情数据的全方位、宽领域、多角度感知，为政府决策提供更完整、及时的客观依据。

其次，智能优化资源配置是关键。AI 算法，特别是强化学习和深度学习，能够基于预测性分析，对有限的城市资源进行动态、精细化的分配。在能源领域，AI 智能供热系统通过对一次网 / 二次网 / 用户室温的感知和平衡调控，实现了从 “人控” 到 “智控” 的转变。例如，某城市应用该技术后，综合能耗平均降低了 10%，有效减少了碳排放。

最后，全场景协同联动是目标。AI 打破了传统智慧城市建设中存在的 “数据孤岛” 和 “系统烟囱” 现象，通过构建统一的城市智能中枢，聚合联接、计算、云、AI 等数字技术，实现城市治理、交通、能源、医疗等各领域之间的跨域协同，从单一孤立场景的智能化迭代到城市全域的聚合创新。

2.2. AI 在智慧城市中的核心价值

AI 在智慧城市中的核心价值体现在降本增效、精准服务、风险预判和可持续升级四个方面，为城市带来了显著的经济效益和社会效益。根据市场研究机构的数据，全球 AI 在智慧城市市场规模预计将从 2025 年的 506.3 亿美元增长至 2034 年的 4604.7 亿美元，复合年增长率（CAGR）高达 27.80%，显示出巨大的市场潜力和发展空间。

核心价值

描述

典型案例与数据

降本增效

通过自动化、智能化手段减少人力投入和资源浪费，提升运行效率

某城市智能供热系统综合能耗平均降低 10%；高雄市通过街道级 AI 将事件响应时间缩短 80%

精准服务

基于用户画像和实时需求，提供个性化、主动式的公共服务

智慧交通系统通过实时车流预测和信号灯动态配时，使全面应用 AI 调控的区域拥堵指数下降 40%，市民通勤时间平均减少 20 分钟

风险预判

利用机器学习模型对城市运行数据进行预测性分析，提前识别和预警潜在风险

在能源领域，AI 负荷预测准确率可达 98.1%，有效保障电网稳定

可持续升级

推动城市向 “碳达峰、碳中和” 目标迈进，实现绿色、低碳、可持续发展

AI 智能河湖管理实现了对违法行为的 “一分钟识别、一小时处理，一天闭环”，大幅提升了环境治理效率

2.3. AI 与传统智慧城市技术的协同关系

AI 在智慧城市技术体系中扮演核心引擎的角色，与物联网（IoT）、大数据、云计算等传统技术形成协同联动关系。AI 嵌入到交通、政务、医疗等传统垂直应用中，将其从信息化、自动化升级为智能化，实现从 “能用” 到 “好用” 的跨越。具体协同关系如下：

·AI + IoT (AIoT)：IoT 负责全要素感知，提供城市运行的 “神经末梢” 和海量数据源；AI 则负责对这些数据进行实时分析和智能决策，将数据转化为行动。

·AI + 大数据 / 云计算：云计算提供统一的数字底座和算力支撑；大数据提供数据湖和知识库；AI 则利用这些基础设施和数据资源，构建智能中枢和算法模型，实现城市级的智能协同。

3.AI + 智慧城市的关键技术体系

AI 赋能智慧城市的技术体系是一个多层次、多维度融合的复杂系统，主要由核心 AI 技术支撑、技术融合应用组件和技术落地保障体系三部分构成。

3.1. 核心 AI 技术支撑3.1.1. 计算机视觉（CV）

CV 技术是实现城市全域感知和精细化管理的 “眼睛”。它通过对视频监控、无人机航拍、卫星图像等视觉数据的分析，实现对城市空间、物体和行为的实时识别。在国土空间监测中，通过提供智能识别服务，耕地破坏和违章建筑识别的准确率已超过 90%。在交通领域，车辆检测准确率可达 95%。

3.1.2. 自然语言处理（NLP）

NLP 技术是实现城市智能交互和政务文本分析的 “大脑”。智能客服能够 7x24 小时响应市民诉求，大幅降低人工接听成本，并对市民情绪和热点进行实时洞察。

3.1.3. 机器学习 / 深度学习（ML/DL）

ML/DL 是实现城市预测性分析和行为建模的核心算法。在电网负荷预测中，AI 大模型能够将全网负荷月平均预测准确率提升至 98.1%，超过人工预测水平。

3.1.4. 强化学习（RL）

RL 技术是实现城市动态优化和智能决策的关键。采用 RL 技术的智能交通系统，在部分区域可实现交通拥堵平均减少 25%，车辆怠速时间减少 40%，尾气排放降低 20%。

3.2. 技术融合应用组件3.2.1. AIoT

AIoT 是 AI 与 IoT 的深度融合，将 AI 能力下沉到物联网终端设备，实现了智能终端数据采集和 AI 实时分析的紧密结合。

3.2.2. 数字孪生 + AI

数字孪生为城市提供了一个虚拟的、可计算的镜像，AI 则为这个镜像注入了智能的 “灵魂”。AI 利用数字孪生平台进行虚拟仿真推演和城市运行模拟优化，以指导现实世界的决策。

3.2.3.边缘 AI

边缘 AI 将 AI 模型的推理能力部署在靠近数据源的终端或边缘侧，实现终端侧实时计算，以满足低时延场景的需求。它有效解决了传统算法在边缘设备上推理延迟常大于 100ms 的问题，对于自动驾驶等需要毫秒级响应的场景至关重要。

3.2.4. 联邦学习

联邦学习（FL）解决了智慧城市建设中跨部门数据安全共享和隐私保护的难题。在智慧医疗领域，联邦学习使得基层医院与三甲机构协同训练模型，将复杂先心病诊断准确率提升至 95.3%。

3.3. 技术落地保障体系3.3.1. AI 模型轻量化与部署技术

针对城市中复杂多样的硬件环境，需要采用模型压缩、量化等技术，实现 AI 模型的轻量化，确保其能够在资源受限的终端设备上高效运行。

3.3.2. 数据安全与隐私计算技术

智慧城市涉及大量敏感数据，数据安全与隐私计算是合规使用的基石。联邦学习、差分隐私、同态加密等技术被用于在保证数据安全和隐私的前提下，进行数据联合分析和模型训练。

3.3.3. AI 算法可解释性技术（XAI）

在政务和民生场景，AI 决策的可解释性（XAI）至关重要。通过 XAI 技术，可以揭示 AI 模型做出决策的依据，提升政府和市民对 AI 系统的信任度。

4.AI + 智慧城市的主要应用场景

AI 的应用已深入城市运行的各个毛细血管，形成了覆盖城市治理、交通出行、民生服务、生态环境和产业赋能的五大核心场景群。

4.1. 城市治理与政务服务

·智能政务：AI 驱动的政务知识计算引擎和机器人引擎，能够实现政务服务的精准化和高效化。

·智慧安防：计算机视觉技术可实现对异常行为的毫秒级识别和公共安全预警。某城市通过街道级 AI，将事件响应时间缩短了 80%，大幅提升了城市公共安全的响应速度。

·城市运维：AI 视觉技术可用于识别城市道路井盖缺失，在优化算法后，识别准确率提升了 32%，有效避免了安全隐患。

4.2. 交通出行领域

·智能交通调度：强化学习（RL）算法能够根据实时车流动态调整配时。数据显示，全面应用 AI 信号调控的区域，整体拥堵指数下降了 40%，市民通勤时间平均减少 20 分钟。

·智慧出行服务：通过精准预测交通到站时间，可使公共交通使用率提升 35%。

·交通安全管控：某城市在应用 AI 交通管理系统后，交通事故率下降了 33.8%。

4.3. 民生服务领域

·智慧医疗：AI 辅助诊断系统能够对医学影像、病理、基因等数据进行快速、精确分析。联邦学习技术使得复杂先心病诊断准确率提升至 95.3%。

·智慧教育：AI 赋能的个性化学习系统，能够从笔画顺序、笔画数量、字体重心等 10 个维度对学生的学习行为进行分析和评测，实现高品质、大规模、个性化的教育。

·智慧社区：智能垃圾分类系统通过深度学习模型，对 26 种垃圾类别进行识别，准确率已能达到 94% 左右，有效解决了社区督导员不足的问题。

·3.4 生态与可持续发展

·智慧环保：在水环境治理中，AI 驱动的溯源系统能够将污染溯源效率提升 70%，溯源准确率超过 85%，将溯源时间从数天缩短至分钟级。

·智慧能源：AI 负荷预测系统，预测准确率整体约达 98.1%，有效提升了电网运行的稳定性和效率。

·低碳城市：AI 通过优化城市交通、建筑能耗等，直接或间接降低碳排放。例如，AI 优化的供热系统可降低 10% 的综合能耗。

·3.5 产业赋能领域

·智能制造：AI 视觉用于产品质量检测，准确率和效率远超人工；强化学习用于生产流程的动态优化。

·智慧物流：AI 算法实现物流路径的动态规划和实时调整，显著降低运输成本和时间。

·数字经济服务：AI 驱动的产业洞察和精准招商，实现科学引才和精准赋能。

5.未来发展趋势

AI + 智慧城市的未来发展将呈现技术、场景、生态三位一体的趋势，向着全场景无感智能、自主学习进化的方向迈进。

5.1. 技术趋势

·通用 AI（AGI）落地：随着大模型技术的成熟，通用人工智能将成为城市智能体的核心驱动力，实现从感知智能到认知智能的跨越，使城市能通过自主学习和自我优化来进行深层次智能决策和预测推演。

·多模态 AI 融合：未来 AI 将实现视觉、文字、语音、知识图谱等多模态 AI 能力的深度融合，提升城市智能中枢对复杂信息的理解和处理能力。

·AI 自主学习与进化：城市智能体将具备 AI 反馈闭环能力，通过持续的运营数据积累，实现 AI 能力的自迭代、自进化，逐步实现系统自驱决策。

5.2. 场景趋势

·全场景无感智能：智能将无处不在，但又无感于民。AI 将深度融入城市基础设施，实现全要素感知、全网协同，为市民提供润物细无声的便捷服务。

·跨区域协同智能：随着城市群和都市圈的发展，AI 将推动跨区域数据共享和协同治理，例如，利用联邦学习实现跨城市交通流量的联合预测和优化。

·个性化定制智能：AI 将基于市民和企业的个性化需求，提供千人千面的政务服务、医疗方案和教育资源，实现城市服务的精准滴灌。

5.3. 生态趋势

·AI 开源平台共建：鼓励政企研共同建设 AI 开源平台和工具链，降低智慧城市建设的技术门槛和成本，加速创新应用的孵化。

·政企研协同创新：建立健全政企协同研发机制和试点示范推广机制，将科研成果快速转化为城市治理的实际效能。

·安全合规体系完善：随着 AI 伦理和隐私风险的凸显，安全合规体系将成为智慧城市生态建设的生命线，确保 AI 技术的健康、可持续发展。

6.政策支持与产业生态构建6.1. 国内外政策导向6.1.1. 国内政策：顶层设计引领，地方特色落地

我国高度重视 AI + 智慧城市发展，从国家层面出台多项政策构建顶层框架。2023 年发布的《数字中国建设整体布局规划》明确提出 “以 AI 赋能智慧城市建设，推动城市治理体系和治理能力现代化”，将 AI + 智慧城市纳入数字中国建设的核心任务之一。此外，《“十四五” 数字经济发展规划》《新一代人工智能发展规划》等政策，从技术研发、场景落地、安全保障等维度提出具体要求，例如明确到 2025 年，培育 100 个以上 AI + 智慧城市典型案例，建成一批具有国际竞争力的智慧城市标杆。

地方层面，各省市结合自身特色出台配套政策。例如，北京聚焦 “智慧城市 2.0” 建设，设立 100 亿元智慧城市专项资金，重点支持 AI 在交通、医疗、政务等领域的应用；上海发布《上海城市数字化转型 “十四五” 规划》，提出建设 “AI + 城市治理” 示范工程，推动数字孪生、联邦学习等技术在城市运维中的规模化应用；杭州围绕 “数字经济第一城” 定位，打造 “城市大脑” 升级版，将 AI 技术延伸至社区治理、乡村振兴等场景，形成 “市区街社” 四级联动的智慧治理体系。

6.1.2. 国际政策：战略协同，标准共建

全球主要国家和地区纷纷将 AI + 智慧城市纳入国家战略。欧盟发布的《欧洲数字战略》提出 “建设以人为本的智慧城市”，通过《人工智能法案》规范 AI 在智慧城市中的应用，确保技术公平性与安全性；美国出台《智慧城市倡议》，投入 50 亿美元支持 AI 在交通、能源、公共安全等领域的研发与落地，同时推动跨州数据共享与协同治理；日本发布《社会 5.0 战略》，将 AI + 智慧城市作为核心内容，重点发展 “超智能社会”，实现人、物、数据的无缝连接。

此外，国际组织积极推动标准共建。联合国人居署联合国际标准化组织（ISO）制定《智慧城市评价指标体系》，从技术应用、公共服务、生态环保等 6 个维度设置 28 项指标，为全球智慧城市建设提供统一参考；国际电信联盟（ITU）发布《AI 在智慧城市中的应用指南》，规范 AI 技术在交通、医疗等场景的应用流程，推动技术 interoperability（互操作性）。

6.2. 产业生态构成与协同模式

AI + 智慧城市产业生态涵盖 “技术提供商 - 应用集成商 - 政府 / 企业用户 - 服务运营商” 四大主体，形成 “技术研发 - 场景落地 - 运营服务” 的完整产业链。

6.2.1. 核心主体角色与案例

·技术提供商：以华为、百度、阿里、腾讯等企业为代表，提供 AI 算法、物联网设备、云计算平台等核心技术。例如，华为推出 “智慧城市全栈解决方案”，提供从芯片（昇腾）、算法（盘古大模型）到平台（鸿蒙操作系统）的全链条技术支撑，已服务全球 100 + 城市；百度基于 Apollo 自动驾驶技术，打造 “智慧交通解决方案”，在全国 30 + 城市落地 L4 级自动驾驶出租车服务，同时通过 EasyDL 平台为中小企业提供 AI 模型开发工具。

·应用集成商：以海康威视、大华股份、数字政通等企业为代表，负责将核心技术与具体场景结合，提供定制化解决方案。例如，海康威视基于计算机视觉技术，为城市安防打造 “智慧监控系统”，可实现异常行为识别、人员轨迹追踪等功能，已应用于全国 200 + 城市的平安城市建设；数字政通聚焦政务服务领域，开发 “智慧政务平台”，整合社保、民政、税务等部门业务，实现 “一网通办”，服务覆盖 8 亿 + 市民。

·政府 / 企业用户：政府是智慧城市建设的主要发起者和应用者，负责制定需求、提供数据资源和政策支持；企业用户则聚焦产业赋能场景，通过 AI 技术提升运营效率。例如，广州市政府与华为合作建设 “城市智能体”，投入 80 亿元打造统一的政务云平台，实现 2000 + 政务事项 “线上办”，企业开办时间从 3 天缩短至 1 天；京东物流应用 AI 算法优化仓储和配送流程，打造 “智慧物流中心”，实现订单处理效率提升 50%，配送成本降低 20%。

·服务运营商：以中国电信、中国移动、中国联通等运营商为代表，提供网络基础设施（5G、物联网）、数据存储和运营维护服务。例如，中国移动为智慧城市建设提供 “5G + 边缘计算” 网络，实现终端设备数据的实时传输与分析，支撑自动驾驶、智能电网等低时延场景；中国电信推出 “智慧城市运营服务平台”，为城市提供设备监控、故障预警、数据分析等运维服务，已服务全国 50 + 城市。

6.2.2. 协同模式创新

·政企合作（PPP）模式：政府与企业共同投资、共担风险、共享收益，是智慧城市建设的主流模式。例如，深圳光明区与华侨城集团合作建设 “智慧光明” 项目，政府提供土地和政策支持，华侨城投入 50 亿元负责技术研发和运营，项目建成后，通过智慧停车、智慧商业等增值服务实现收益分成，预计 5 年内回收成本。

·产学研协同模式：高校、科研机构与企业合作开展技术研发，加速科研成果转化。例如，清华大学与百度联合成立 “AI + 智慧城市联合实验室”，聚焦数字孪生、自动驾驶等关键技术研发，已成功研发出城市交通流量预测模型，准确率达 95%，并在全国 10 + 城市落地应用；浙江大学与海康威视合作研发 “AI 视觉识别芯片”，降低芯片成本 30%，提升设备运行效率 25%。

·生态联盟模式：由龙头企业牵头，联合产业链上下游企业成立生态联盟，共享资源、共建标准。例如，华为发起 “智慧城市生态联盟”，联合 1000 + 企业、50 + 高校和科研机构，制定 20 + 技术标准，推动 AI、物联网等技术的 interoperability，已在全球 50 + 城市开展合作项目；阿里成立 “城市大脑生态联盟”，整合高德地图、蚂蚁集团等资源，为城市提供交通、支付、政务等一体化解决方案，服务覆盖全国 100 + 城市。

7.总结

AI + 智慧城市作为全球城市发展的必然趋势，已从技术探索阶段迈入规模化落地阶段。其核心逻辑在于以 AI 为引擎，融合物联网、大数据、云计算等技术，构建 “数据驱动决策、智能优化资源配置、全场景协同联动” 的城市智能体，在降本增效、精准服务、风险预判、可持续升级等方面发挥关键作用。

从技术体系来看，计算机视觉、自然语言处理、机器学习 / 深度学习、强化学习等核心 AI 技术，与 AIoT、数字孪生、边缘 AI、联邦学习等融合应用组件，共同构成了 AI + 智慧城市的技术基石，而模型轻量化、数据安全、算法可解释性等保障技术，则为技术落地提供了关键支撑。

在应用场景层面，AI 已深度渗透城市治理、交通出行、民生服务、生态环保、产业赋能五大领域，形成了一批可复制、可推广的典型案例，例如深圳的 “城市智能体”、新加坡的 “智慧国 2030”，为全球智慧城市建设提供了实践经验。

然而，AI + 智慧城市在落地过程中仍面临技术（算法适配性不足、数据质量参差不齐）、实践（跨场景协同难、落地成本高）、安全与伦理（隐私泄露、算法偏见）等多重挑战，需要通过技术创新、政策支持、生态协同等方式逐步解决。