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閱讀 2926 次 智慧城市的理論研究與實踐

摘要:隨著世界城市化的快速發展,當前全球已經超過一半人口居住在城市,但是隨之而來的是各城市問題,人口膨脹、交通擁堵、基礎設施短缺、環境問題越來越引起世人的關注。如何應對這種種問題,不同的理論不斷的被提出并逐漸改進,智慧城市的理論就是在這樣的背景下從數字城市、智能城市一步步的演化過來。本文主要闡述了智慧城市產生的背景、基本概念和內涵、國內外的研究現狀以及實踐情況。...

 智慧城市的理論研究與實踐

白聰霞  陳曉鍵

 一、“智慧城市”理論產生的背景

 自從工業革命以來,世界城市的發展進入快速城鎮化階段。然而伴隨著城市化的發展,各種城市問題不斷涌現,環境污染嚴重、人口快速膨脹、交通越來越擁堵、甚至公共安全問題頻發。面對這一系列的問題,從學界、業界到管理層都在尋找解決這些問題的良策。不斷有新的理論被提出,從操作層面到理論層面都在不斷的實踐,不斷的改進。尤其近年來,一些新的理論頗受人們熱捧,如智能城市、數字城市一直到智慧城市。由于近年來信息技術發展迅速,加之云計算、移動互聯網、大數據等技術的不斷發展突破,智慧城市這一理念迅速被各界人士所接受,世界各國的一些城市相繼提出了智慧城市的發展戰略。

 從現有的資料來看,“智慧城市”的概念最早起源于“智慧的地球”的理論。而這一理論最早是在2008年提出的,所謂“智慧的地球”實際上就是充分利用IT技術,把感應器嵌入到全球各個角落,將電網、鐵路、橋梁、隧道、公路等各種物體普遍連接,形成所謂“物聯網”,再通過“互聯網”將“物聯網”整合起來,使人們能以更加精細和動態的方式管理生產和生活,實現全球“智慧”狀態。

 正是在這樣的大背景下,智慧城市在國內外都得到長足的發展,甚至上升到了國家戰略,我國從2012年12月開始,住建部下發《關于開展國家智慧城市試點工作的通知》,并且先后已經分兩批公布了190 多個試點名單。此外,國家發改委、財政部、住建部等八部委聯合發布了《關于促進智慧城市健康發展的指導意見》。其中智慧城市未來目標:到2020年建成一批特色鮮明的智慧城市,同時提出城市人民政府從城市發展的戰略全局出發研究編制智慧城市建設方案,并將加快出臺智慧城市建設的標準體系、評價體系和審計監督體系,推行智慧城市重點工程項目風險和效益評估機制。管理層開始不斷強化智慧城市發展理念,也開始從頂層設計對智慧城市進行定位,2014年3月份在《國家新型城鎮化規劃》就提出了推進智慧城市建設,并提出了智慧城市建設的方向。對于智慧城市在城市發展中的作用人們也是給予很高的期望,智慧城市建設是推動集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮化發展,拉動內需,帶動產業轉型升級的重要途徑。除了從業人員、學界和管理層不斷更新觀念外,對智慧城市對城市發展的拉動和實際產生的效應也有量化的表達,比如據世界銀行測算:一個百萬人口以上的智慧城市的建設,在投入不變的情況下,實施全方位的智慧管理,將能增加城市的發展紅利2.5到3倍,這意味著智慧城市可促進實現4倍左右的可持續發展目標,并引領世界城市的發展方向。

 隨著關注智慧城市的熱度越來越高,關于智慧城市解決當前問題的作用也是給予高度的評價,甚至認為超智慧城市方向發展已經是一種必然趨勢,而且智慧城市的發展能夠不斷提升城市的效率、公平性以及城市居民的生活質量。

 二、“智慧城市”的概念、內涵和特征

 1、智慧城市的概念

 智慧城市的概念一經提出,就受到不少學者的關注和傳播,但是關于智慧城市的概念,目前很多學者都認為還沒有一個很嚴謹科學的解釋能夠囊括它的全部內涵。“智慧城市”更加聚焦民生與服務、更加鼓勵創新與發展、更加關注共享與協同、更加強調感知與物聯。從目前的研究成果來看,很多組織或學者都對智慧城市的含義進行過詮釋,這其中既有Siemens、Hita-chi、IBM、Cisco等世界知名企業,也有智慧城區論壇(ICF)、國際城市管理協會(ICMA)、城市和區域創新研究中心(URENIO)等政府與民間組織,還包括麻省理工學(MIT)、維也納理工大學(Vienna UT)等學術研究機構。Forrester、Rudolf Giffinge、Andera Caragliu、J.Domingue及Caragliu等分別從不同角度定義智慧城市。

    除了國外機構和學者給出了很多不同的概念之外,我國學者也給了一些不同的定義。董宏偉智慧城市理論開始強調人以及社會資本的重要性,強調技術和硬件設施只是手段,而人和社會資本才是發展智慧城市的核心。陳銘,王乾晨等認為智慧城市應理解為城市信息化理念的升華,是城市信息化的更高階段。李德仁院士認為,智慧城市的理念是把傳感器裝備到城市生活中的各種物體中形成 “物聯網”,并通過超級計算機和云計算實現物聯網的整合,從而實現數字城市與城市系統整合。簡而言之,“智慧城市=物聯網+互聯網”。張永民智慧城市是以互聯網、物聯網、電信網、廣電網、無線寬帶網等網絡組合為基礎,以智慧技術高度集成、智慧產業高端發展、智慧服務高效便民為主要特征的城市發展新模式。我國學者毛光烈的觀點,即認為智慧城市就是信息化與城市化、工業化、市場化深度融合的城市。也有一些學者從信息技術、規劃和管理等角度對智慧城市給出了不同的見解,在此就不一一闡述。縱觀學者們對智慧城市的定義,首先有一點就是很多學者都是做信息技術研究者居多,所以會發現很多的定義出現偏重對信息技術的強調。當然有些內容還是學者們共同認可的,比如智慧城市的發展離不開互聯網、多媒體等信息技術的發展,尤其當前非常熱門的大數據對智慧城市的建設更是非常的有建設意義。學者們也認同智慧城市不同于數字城市,是數字城市的更高級形式。而智慧城市同時也是智慧地球的一項具體內容,張永民認為智慧城市是智慧地球的縮影,是智慧地球在城市的體現形式。

 2、智慧城市的內涵

 關于智慧城市的內涵,從現有的資料來看,也是不同專業背景的學者給出的解釋與其所研究的方向的關聯度較大,對其內容深度上強調較多。智慧城市就是通過智能的感知、建模、分析、集成和處理,以更加精細和動態的方式優化城市管理、城市運行和城市生活,從而使城市達到前所未有的高度“智慧”狀態。而董宏偉、寇永霞則認為智慧城市的內涵主要包括以下6個核心方面:智慧技術、智慧設施、智慧人民、智慧制度、智慧經濟和智慧環境。并且認為智慧城市的這幾個方面相互緊密聯系,尤其認為智慧人民則是智慧城市的根本,貫穿其他幾個所有方面,并為其他幾方面的建設和創新創造條件。陳銘、王乾晨等認為智慧城市的內涵是以信息、知識為核心資源,以新一代信息技術為支撐手段,以泛在高速光纖網絡為基礎,通過廣泛的信息獲取和對環境的透徹感知以及科學有效的信息處理,創新城市管理模式、提高城市運行效率、改善城市公共服務水平,全面推進信息化與工業化、城市化、市場化和國際化的融合發展。也有學者從民眾創新的角度給出了智慧城市的見解,也符合當前國家強調全民創業,萬眾創新的大環境背景。認為智慧城市是新一代信息技術支撐、知識社會創新2.0環境下的城市形態,通過新一代信息技術支撐實現全面透徹感知、寬帶泛在互聯、智能融合應用,推動以用戶創新、開放創新、大眾創新、協同創新為特征的以人為本的可持續創新。以上幾位學者關于智慧城市的內涵可以看出,大家角度不同,對各個方面的內容各有所側重。為啥出現這么多的不同見解,也可以說明智慧城市的理論還是在探討和不斷深化其內涵的階段。大家還沒有認為哪位學者的解釋能夠完全把智慧城市的內涵都解釋清楚了,可以完整的代表智慧城市的核心。這同樣也促使我們更多的學者來繼續探討智慧城市的相關內容,不斷完善它的內涵和外延,讓理論更加成熟。而學者李建明認為智慧城市的內涵主要體現在以下3個方面,包括整合與優化資源配置;可持續發展;提升城市品質。

    縱觀國內外智慧城市的發展及建設過程,以信息通訊技術(Information Communication Technology,ICT)為支撐的基礎設施建設是智慧城市的基礎條件,但這絕不應成為全部,便捷,更綠色,這一系列內容構成了智慧城市建設的基本理念。

    3、智慧城市的特征

關于智慧城市的特征也有一些學者提出了不同的闡述,但是通過對現有成果的分析,筆者較為認同史璐提出的四點特征:

 (1)基于透徹感知的物聯化(nstrumented);

 (2)更全面的互聯互(Interconnected);

 (3)全面升級的智能化(Intelligent);

 (4)系統運作和激勵創新。

 筆者認為這幾點闡述的還是較為全面,當然這只是筆者一家之言,而智慧城市的理論本身還在不斷的完善和深化,會有更多的學者來研究智慧城市,也會有更全面的內容提出。

 三、“智慧城市”發展階段

 關于智慧城市發展階段筆者查閱了智慧城市現有的相關資料,發現學者們探討的不是很多。王世偉提出了智慧城市建設的階段劃分,他認為智慧城市按其建設的過程大致可以分為三個階段:

 (1)第一階段為前智慧城市建設階段,這一階段的特點是注重技術的發展,其著力點是信息基礎設施建設和信息通訊技術的推廣,城市信息化和數字城市正是這一階段的理念與實踐。

 (2)第二階段是智慧城市建設的初級階段,這一階段的特點是注重構建城市泛在網絡和服務。

 (3)第三階段是智慧城市的高級階段,這一階段的特點是注重社會、環境與管理,其著力點是整合、惠民、綠色。智慧城市的三個發展階段是前后緊密相續或互相交叉或交融的。

 四、國內外的研究現狀

 1、國內研究現狀

    雖然智慧城市理論提出的時間不長,但是我國學者對智慧城市的研究熱情是高漲的,查閱學術期刊網檢索智慧城市,發現從09年開始智慧城市的相關論文發文量是急劇增多。研究問題的角度也呈現出多面性,多層次的特點。從技術發展的視角,李德仁院士認為智慧城市是數字城市與物聯網相結合的產物;劉倫、劉合林等以大數據為背景對國際智慧城市的建設經驗進行了介紹;秦蕭、甄峰研究了大數據在智慧城市中的應用以及大數據背景下智慧城市的空間規劃方法,認為目前,中國的智慧城市發展還停留在概念炒作的初級階段,忽視了以空間分析為核心的城市研究在智慧城市發展過程中的前提和基礎作用。鄔賀銓也從大數據和智慧城市關系的角度做了分析,認為智慧城市是城鎮化進程的下一個階段,也是城市信息化的新高度、現代化城市之璀璨愿景。并認為智慧城市可以產生大數據,而大數據支撐智慧城市,大數據的挖掘有利于智慧城市的經濟發展與社會管理,其價值的合理共享、利用將創造巨大的社會財富。柴彥威、申悅等從時空間的角度研究了智慧城市的規劃與管理,此外也從比較微觀的層面研究了智慧社區的問題。

 除了以上對智慧城市建設中的基本問題進行研究外,也有一些學者對智慧城市測度、智慧城市發展中的風險問題以及建設中一些誤區進行了闡述。任利成、張明柱對我國智慧城市發展水平應用聚類分析方法,構建智慧城市發展指數,用聚類分析方法對我國50個城市進行綜合分析和分類。張毅、陳友福、徐曉林、胡小明、鄧賢峰都對智慧城市建設過程過中面臨的各種風險進行了分析,并提出了相應的應對策略。喬鵬程、高璇對當前智慧城市建設中存在的誤區進行了分析。許慶瑞、吳志巖等提出了金字塔-星狀結構的智慧城市模型,認為智慧城市既整合了數字城市、生態城市、創新城市等的特征,又凌駕于它們之上,是城市發展的高級形態。還有一些學者從實證的角度對智慧城市進行了研究,北京市東城區智慧城區評價指標體系研究課題組就對北京市智慧城市的發展進行了發展指數測算與實證分析。

 除了學者機構對智慧城市的研究不斷升溫,管理部門也是在智慧城市發展中起到了引導和推動的作用。住建部正在編制智慧城市評價模型以及基礎評價標準體系的國家標準,該標準將是國內第一個指導與評價智慧城市的國家標準。

 2、國外研究現狀

    國內智慧城市從理論到實踐都發展的轟轟烈烈,但實際上智慧城市最早提出是由國外的機構提出的。最先提出這一概念的是IBM公司,在2008年提出了“Smart Planet”,也就是“智慧地球”,其核心是物聯化、互聯化和智能化的理念。而“Smart City”即智慧城市也由此而生,進而引發了智慧城市建設的熱潮。歐洲智慧城市研究組織等機構提出的以新興的城市發展理念為核心的觀點,認為智慧城市應延續創新城市、低碳城市的主脈絡,通過“智慧公眾、智慧經濟、智慧流動、智慧治理、智慧生活及智慧環境等六個領域來建設實現智慧城市”,以滿足城市居民的需求和工作為出發點,這一路徑的核心是信息技術+新興發展理念+公眾需求,城市政府在這一路徑中發揮著更加重要的作用。歐盟于2006年11月20日發起了Living Labs網絡,它是通往歐盟創新系統關鍵一步。Living Lab強調以人為本、以用戶為中心和共同創新。歐盟將Living Lab的建設作為信息社會、知識社會條件下重塑其科技創新能力和全球競爭力的重要舉措,將Living Lab的發展通過網絡化的方式來發展,是歐盟運作Living Lab的一項很值得關注的創新,為解決社會問題提供機會該組織還發起了歐洲智慧城市網絡,這些前期的實踐為智慧城市后來作為一種理論提出做好前期的準備和鋪墊。

    美國能源部認為,智慧城市是指通過監測和整合各種重要基礎設施的運營情況,優化其資源配置,規劃其維護措施,監督城市安全,同時最大化地服務城市居民。國外學者瓦叔布恩等認為智慧城市是靈活運用計算機技術,在公益事業與行政方面,更加理性地提高相互關聯性、讓城市成為更有效率性的城市。

 五、國內外的實踐案例

    目前智慧城市實踐涉及到城市交通、電網、醫療、產業、城市管理、政府、建筑等強應用領域,甚至包括智慧規劃。也包括智慧旅游、智慧農業等在內的弱應用領域。當今世界發達國家紛紛不斷加快智慧城市建設步伐,我國也在積極推動智慧城市建設,2012年,我國住房和城鄉建設部公布90個首批國家智慧城市試點以來,智慧城市不斷發展,截至目前,我國國家智慧城市試點已達193個,智慧城市建設總數達到392個,其中環渤海地區、長三角地區和珠三角地區是智慧城市開展較為積極的區域。北京、上海、廣州、深圳、寧波、南京等智慧城市發展較快,已成為該領域的先行示范城市,在我國,智慧城市不僅已進入規劃和建設推動階段,而且智慧城市建設競賽全面展開。

    隨著智慧城市熱度不斷升溫,越來越多的城市打出了智慧城市的招牌,不管是在城市的營銷方面,還是在城市的招商引資甚至是在吸引人才方面都作為主要的賣點來宣傳。可見智慧城市的理念已經越來越多得到管理層面的重視,不在僅僅是設計師們的設計理念,而是城市發展的戰略。很多城市都在社會發展規劃中把建設智慧城市作為轉變發展方式、實現可持續發展的重要手段。

 1、國內的規劃實踐

 (1)南京“智慧城市”建設的實踐

    南京市早在2008年開始立項實施“智慧城市”建設,是國內最早探索“智慧城市”建設的城市之一,雖然當時還沒有非常明確的智慧城市的理念,只是在數字城市和智能城市的理念下對城市的發展進行引導。而且這個“智慧城市”的內涵和后來“智慧城市”的內涵還是有所差別的。目前,南京市已發放市民卡超過800萬張,實現了社保、醫療、旅游、交通、小額支付等30多個領域的應用,成為政府加載公共管理服務、信息惠民的重要載體。南京市推進車輛智能卡工程,整合公安、交通指揮、環保限行、特殊車輛管理等需求,累計發卡超過150萬張,建成500多座視頻監控基站,形成交通管理電子圍欄。南京市還重點開發了“我的南京”城市智能門戶APP軟件,為公眾提供政務資訊、交通出行、醫療服務等便捷式公共服務。南京市政務服務中心推出了許可審批“一站式”服務,市級許可審批事項及與之關聯的公共服務事項集中進入中心,實行“一門受理、一次告知、前臺收件、后臺運行、聯審會辦、限時辦結”的管理體制,申請人通過市民卡,可快速檢索個人申辦事項辦理情況,并可在中心進行小額繳費、消費等,實現政務事項“一卡通”辦理。2014年南京市政府擬定的《關于加快智慧南京建設的意見》明確南京將在2020年建成國內一流的智慧城市,成為國內智慧城市建設的引領者。

    從目前南京智慧城市建設來看,涉及到了生活的方方面面,方便了市民日常的生活,提高了城市的管理能力和運行效率,這樣的成果是一個“雙贏”局面,這也是為什么智慧城市能夠在短時間內成為各個城市熱捧的一個發展理念。

 (2)上海智慧城市建設實踐

 上海市的智慧城市建設目前已經進行到第二輪的階段,第一輪智慧城市是以《上海市推進智慧城市建設201l-2013年行動計劃》為開端,數字惠民、智慧城管、兩化融合和電子政務行動,初步實現智慧城市建設應用領域全覆蓋。截至2013年底,光纖到戶覆蓋總量約800萬戶,是2010年的6.7倍,實現城鎮化地區覆蓋。衛生信息化工程實現市區及醫聯等多平臺互聯互通,動態采集維護3000多萬份健康檔案;建立統一的食品安全投訴舉報熱線,辦理時間從30天縮減到19天;在43個社區試點開展以生活服務、智能家居等為重點的“智慧社區”建設。網格化管理模式從城市建設向綜合管理拓展,有效推動大聯動、大聯勤;公共交通綜合信息服務渠道向移動網絡拓展,ETC建設基本覆蓋全市主要道口。推動政府數據資源向社會開放,開通國內首個“政府數據服務網”;網上行政審批平臺在內資企業設立、建設工程等領域實現并聯審批;“12345”市民服務熱線、法人數字證書“一證通用”等渠道整合不斷深化。

    第二輪智慧城市建設從2014-2016年,發展的重點是智慧教育、智慧交通和智慧醫療等。未來三年將著力實施智慧化引領的“活力上海(LIVED)五大應用行動”,強化信息基礎設施、信息技術產業和網絡安全保障“三大支撐體系”,引導推動建設50個重點專項。五大應用行動:著眼城市宜居(Livable)、著眼產業創新(Innovative)、著眼運行可靠(Viable)、著眼透明高效(Efficient)、著眼區域(District)示范。

 在國內智慧城市的實踐中,除了南京、上海之外,寧波、杭州等城市的建設也是非常的成功,比如寧波圍繞港口物流和企業電子商務進行突破。當全市信息化初具規模,政府又逐步加大投入將“智慧”模式向社區服務、城市管理和農業生產輻射,形成“全面推進、均衡發展”勢頭,在此就不在一一闡述。

 2、國外的規劃實踐

 (1)斯德哥爾摩智慧城市實踐

 在普華永道2012年智慧城市報告中,斯德哥爾摩名列第五,分項排名中智能資本與創新、安全健康與安保均為第一,城市的智慧服務做得非常好。如智能化的垃圾處理系統,城市垃圾桶有著不同的分類,并且每個垃圾桶與城市垃圾管道相通,由智能系統控制每天進行傳送、分揀。如智能化的公共交通系統,在通往城市中心的公路上安裝了許多監測器,利用自動拍照、激光掃描、射頻識別等現代科學技術,對進入市中心的車輛進行自動識別和記錄,在城市公路使用高峰期的時間段對進出市中心的車輛收取擁堵稅,使交通擁堵水平降低了25%,溫室氣體排放量下降了40%。

 (2)新加坡的“智慧國”

 新加坡也是當前智慧城市建設比較成熟的國家之一,早在2006年,新加坡就實施了一個項目叫“智慧國2015計劃”,欲將新加坡建設成為以信息通信為驅動的國際大都市。他們的這個發展理念到后來剛好符合智慧城市建設的相關理念,這也是新加坡能夠在智慧城市建設上比較成功的原因之一。為支持“智慧國2015計劃”,新加坡實施了下一代全國寬帶網絡計劃,旨在實現光纖到戶,政府為此提供了高達10億新元的資金,至今該網絡已實現60%的國土覆蓋。IDA表示:“智慧國”的愿景可以用一句話來形容,就是“利用無處不在的信息通信技術,將新加坡打造成一個智慧的國家、一個全球化的城市”。在多年的發展過程中,新加坡在利用信息通信技術促進經濟增長與社會進步方面都處于世界領先地位。在電子政府、智慧城市及互聯互通方面,新加坡的成績更是引人注目。主要通過電子政府提升政府能效;無線通信技術激活“智慧城市”;互聯互通打造“物聯網”未來。

 除了以上兩個國家的智慧城市實踐之外,也有很多國家都在把智慧城市的理念提升到國家戰略的高度,從頂層開始設計架構,發展本國經濟和城市建設。如美國就通過智能電網建設來引領本國智慧城市的建設,此外韓國首爾的“U-city”、英國、丹麥,日本“i-japan(智慧日本)戰略2015”等國家在智慧城市的實踐上都進行了有效的實踐。

 六、結語

 智慧城市的理念將會讓我們的城市變的越來越方便,也越來越健康,城市內部的交流和聯系將更加便捷和順暢。在我國全力發展新型城鎮化戰略的背景下,有學者認為智慧城市是解決城市問題的關鍵手段,也是國家實現新型城鎮化發展的重要途徑。但是當前智慧城市建設中也出現了只注重一些重要項目,忽略了民眾真正需要的一些民生項目,正如有的學者所言:出現了擠占市場發揮作用的空間,忽略了市場對智慧城市的需求,導致智慧城市建設與實際需求相去甚遠的事實。但是,物聯網、云計算等核心技術高速發展,智慧城市發展規,發展政策的不斷出臺,以及智慧城市建設在全球范圍的持續升溫,昭示出全球或將迎來智慧城市時代。

(本文來源:陜西省土木建筑學會   文徑網絡設計項目投資中心:劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)

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