智慧城市論文：智慧城市概念與要素探析

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本文作者：閆海、任利成 單位：太原科技大學(xué)

本文通過對國內(nèi)外智慧城市研究文獻(xiàn)進(jìn)行回顧與分析，對智慧城市的不同概念進(jìn)行了系統(tǒng)闡述及區(qū)別分析，探索了智慧城市構(gòu)成要素并構(gòu)建了智慧城市的研究框架。

城市演進(jìn)與智慧城市概念辨析

城市是人類社會發(fā)展到一定歷史階段必然的產(chǎn)物，并且隨時(shí)間以及科技的發(fā)展而不斷演化，其演化過程表現(xiàn)出明顯的階段性特征[4]。

（一）城市的發(fā)展進(jìn)程

嚴(yán)格來講，真正的城市出現(xiàn)在工業(yè)革命以后，蒸汽機(jī)改變了生產(chǎn)方式與勞動(dòng)關(guān)系,人類進(jìn)入了工業(yè)社會，工業(yè)化城市隨之出現(xiàn)。在工業(yè)化以前，城市以及城市理論的發(fā)展受歷史以及科技限制一直比較單一。工業(yè)革命后，城市的發(fā)展呈現(xiàn)多樣性，不同城市發(fā)展理論悄然盛行，這其中包括全球城市（世界城市1991）理論、柔性城市(后福特城市1997)理論、信息城市（數(shù)字城市1998）理論、智能社區(qū)（智能城，21世紀(jì)初）理論，以及包括最近幾年盛行的智慧城市理論。這其中影響最大的當(dāng)屬信息城市理論也就是數(shù)字城市理論，此理論的提出者將城市視為信息經(jīng)濟(jì)的集聚地。海量信息的傳輸與處理離不開計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)。智慧城市是數(shù)字城市發(fā)展的下一階段，強(qiáng)調(diào)無處不在的互聯(lián)互通、全面的感知和更深入的智能，建立以物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算為主要技術(shù)代表的感知社會。

（二）智慧城市的不同定義

在世界各地，不同國家的學(xué)者在不同環(huán)境背景下賦予了智慧城市不同的含義（見表1）。通過梳理發(fā)現(xiàn)，美國學(xué)者對智慧城市的定義大都側(cè)重于技術(shù)在智慧城市的應(yīng)用，例如在Harrison等人的研究中認(rèn)為智慧城市依靠技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市的感知化、互聯(lián)化與智能化。感知化是通過使用傳感器、電話、個(gè)人設(shè)備、碼相機(jī)、智能手機(jī)、植入式設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)及其他類似的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括人體感應(yīng)傳感器來實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界的數(shù)據(jù)采集和整合?；ヂ?lián)化是指這些數(shù)據(jù)能夠整合到統(tǒng)一的計(jì)算平臺，并且此類信息能夠在不同的城市服務(wù)中進(jìn)行交流。智能化則包含復(fù)雜的分析、建模、優(yōu)化及業(yè)務(wù)操作流程中的可視化，以便做出更好的決策。同樣，Toppeta關(guān)于智慧城市理解是基于信息通訊技術(shù)和新一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展和宜居性的改善。Washburn認(rèn)為智慧城市是智慧計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施組件和服務(wù)的集合。智慧計(jì)算指的是新一代硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集成，智慧技術(shù)能夠提供IT系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)時(shí)感知和先進(jìn)的分析，這將優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、平衡企業(yè)資產(chǎn)、給人們提供實(shí)時(shí)的信息，幫助人們對選擇和行動(dòng)做出更聰明的決定。國內(nèi)學(xué)者駱小平認(rèn)為各種先進(jìn)的技術(shù)，尤其是信息技術(shù)的運(yùn)用是智慧城市概念的核心。而張永民和杜忠潮所理解的智慧城市的概念在強(qiáng)調(diào)智慧技術(shù)的同時(shí)也注重各種網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)組合）的作用。

Giffinger等人認(rèn)為智慧城市表現(xiàn)為以前瞻性的方式去考慮城市問題、提出解決城市問題的方案。其中前瞻性有諸多代表，例如自我認(rèn)知、靈活性、可變性、協(xié)同作用、個(gè)性、和戰(zhàn)略性行為。Caragliu等人覺得智慧城市是人人參與的一個(gè)社會，通過對社會軟件（人力資源、社會管理）和硬件（通信設(shè)施等）的投資，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的增長、居民生活質(zhì)量的提高以及對自然資源實(shí)現(xiàn)智慧的管理。智慧城市可以被認(rèn)為是一個(gè)連接多個(gè)子系統(tǒng)和部件的大型有機(jī)系統(tǒng)。Dirks和Keeling[14]把智慧城市看做一個(gè)有機(jī)集成系統(tǒng)。城市核心系統(tǒng)之間的相互關(guān)系使得系統(tǒng)變得更加智慧，系統(tǒng)之間協(xié)作運(yùn)行。秦洪花等認(rèn)為智慧城市是城市各個(gè)方面的系統(tǒng)整合，以此讓城市中各個(gè)功能彼此協(xié)調(diào)運(yùn)作，以達(dá)到為企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的發(fā)展空間，為市民提供更高品質(zhì)生活的目的。

智慧城市要素研究

（一）智慧城市的核心構(gòu)成

智慧城市的建設(shè)內(nèi)容包羅萬象，涉及到水、電、交通、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、政府等等。唐建榮、鄧賢峰等人[15]認(rèn)為智慧城市的建設(shè)應(yīng)當(dāng)包含智慧交通、智慧城市光網(wǎng)、智慧工業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧政府服務(wù)、智慧電網(wǎng)、智慧青奧、智慧城市市民卡、智慧生態(tài)、智慧社區(qū)十大示范工程，分屬于經(jīng)濟(jì)、市民與政府三大領(lǐng)域。吳余龍和艾浩軍[16]認(rèn)為智慧城市建設(shè)應(yīng)當(dāng)包括基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)、社會管理以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展四大方面。其中基礎(chǔ)設(shè)施是城市各個(gè)領(lǐng)域智慧化的基礎(chǔ)。智慧城市的根本目的在于使城市運(yùn)行更加安全、便捷、高效、綠色，其功能范圍覆蓋了城市的產(chǎn)業(yè)、生活、公共三大領(lǐng)域[17]。綜合分析可得出，智慧城市主要由三大核心構(gòu)成，分別是智慧產(chǎn)業(yè)、智慧市民和智慧政府，可有效覆蓋智慧城市建設(shè)的各個(gè)方面。

（二）智慧城市的構(gòu)成要素

1.城市基礎(chǔ)建設(shè)。智慧城市是城市發(fā)展的高級階段，必須有良好的基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)?；A(chǔ)建設(shè)的范圍包括城市的各個(gè)組成部分，Washburn等人認(rèn)為城市智慧化的程度取決于七個(gè)關(guān)鍵的城市基礎(chǔ)設(shè)施組件和服務(wù)：城市管理、教育、醫(yī)療衛(wèi)生、公共安全、房地產(chǎn)、交通運(yùn)輸、公用事業(yè)[18]。國內(nèi)學(xué)者楊紅艷通過案例驗(yàn)證了城市基礎(chǔ)建設(shè)是智慧城市發(fā)展的必要。她以首爾市、新加坡市、紐約市、臺灣桃園縣四個(gè)全球智慧城市優(yōu)秀實(shí)踐城市作為研究案例，認(rèn)為智慧城市的建設(shè)要具備良好的基礎(chǔ)設(shè)施條件，包括良好的信息化、經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展[19]。

2.技術(shù)。智慧城市的發(fā)展需要技術(shù)的推動(dòng)，必須依靠多種有力的技術(shù)，包括建筑技術(shù)、能源技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)技術(shù)以及信息和通信技術(shù)。信息通信技術(shù)是智慧城市的主要驅(qū)動(dòng)力，其集成與開發(fā)可以改變一個(gè)城市的外觀，提高城市的管理和運(yùn)作，包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)清洗、空間信息格、泛在網(wǎng)、無標(biāo)簽識別在內(nèi)的八種核心技術(shù)。除此之外，智慧城市的建設(shè)還依賴于智慧計(jì)算技術(shù)在城市關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施組件和服務(wù)中的應(yīng)用。

3.經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)是智慧城市建設(shè)的主要推動(dòng)力。擁有較高的經(jīng)濟(jì)競爭力被認(rèn)為是智慧城市的屬性之一。衡量一個(gè)地區(qū)競爭力的關(guān)鍵指標(biāo)之一，也包括城市作為經(jīng)濟(jì)引擎能力的大小[20]。Giffinger認(rèn)為，智慧城市的框架包括六個(gè)主要部分（智慧經(jīng)濟(jì)、智慧居民、智能管理、智慧的流動(dòng)、智慧環(huán)境、智慧生活）。其中智慧經(jīng)濟(jì)包括各地的經(jīng)濟(jì)競爭力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力、商標(biāo)數(shù)量、生產(chǎn)效率和勞動(dòng)力市場的靈活性，還包括在全國乃至全球市場的整合能力。由IBM商業(yè)價(jià)值研究院的一系列研究，確定了商業(yè)經(jīng)濟(jì)作為智慧城市的核心系統(tǒng)之一，包括城市交通、供水、能源、金融等服務(wù)體系。智慧經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵是創(chuàng)建良好的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，因?yàn)樗稍黾泳蜆I(yè)機(jī)會，發(fā)展人力資源和改進(jìn)生產(chǎn)力。

4.政策環(huán)境。從一個(gè)普通的（非智慧）的城市，到一個(gè)智慧城市的轉(zhuǎn)型需要技術(shù)因素、政治因素以及體制因素的交互作用。來自于政府內(nèi)部（如政策議程和政治綱領(lǐng)）和外部（社會因素的變化）的壓力在很大程度上會影響到智慧城市項(xiàng)目的順利實(shí)施。為保障智慧城市項(xiàng)目的順利實(shí)施，制度上的準(zhǔn)備比如消除法律和監(jiān)管上的障礙是很重要的。政策環(huán)境是城市的非技術(shù)問題，但是好的政策能創(chuàng)造條件讓城市發(fā)展。

5.城市居民。智慧城市的建設(shè)主題與服務(wù)對象都是人，而人又是智慧城市能否順利實(shí)現(xiàn)的重要因素之一。城市性能不僅僅取決于城市的基礎(chǔ)設(shè)施（有形資本），而且越來越取決于可利用的、高質(zhì)量的知識交流和人力資本（人和社會資本）。Jesse的研究表明，受大學(xué)教育居民比例的增加可顯著提升城市的生產(chǎn)力與城市的整體競爭力[21]?！拔铩背淦淞恐挥兄悄?，“人”才是智慧的關(guān)鍵。智慧城市項(xiàng)目能夠提高市民生活質(zhì)量，提升城市的宜居性，同時(shí)能夠培養(yǎng)明智的、具有創(chuàng)新性與參與性的公民。此外，智慧城市的項(xiàng)目能夠讓市民參與到城市的治理和管理中，甚至在某種程度上影響到智慧城市的成敗。

6.自然環(huán)境。智慧城市在環(huán)境方面具有前瞻性，其概念的核心之一就是利用技術(shù)保護(hù)自然環(huán)境的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。智慧城市的實(shí)現(xiàn)，一方面，不能以犧牲自然環(huán)境為代價(jià)；另一方面，智慧城市的建設(shè)又可促進(jìn)自然環(huán)境的改善。以智能化為特征的技術(shù)在城市節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的深入應(yīng)用能夠促進(jìn)節(jié)能減排和低碳生態(tài)。特別值得注意的是，智慧城市能夠保護(hù)自然環(huán)境和相關(guān)的設(shè)施設(shè)備，如對下水道和排污監(jiān)控系統(tǒng)的感知預(yù)檢。這些因素都影響城市的可持續(xù)發(fā)展和宜居性，在建設(shè)和考核智慧城市項(xiàng)目時(shí)，這些因素應(yīng)當(dāng)考慮進(jìn)去。

智慧城市研究框架

基于上述分析，在參考了Hafedh[22]等人對智慧城市結(jié)構(gòu)的理解后，本文提出了一個(gè)全面的理解智慧城市概念與研究智慧城市建設(shè)所必不可少的框架（見圖1）。該框架包括三層，最內(nèi)是目標(biāo)層智慧城市，中間領(lǐng)域?qū)邮侵腔鄢鞘兴ㄔO(shè)和服務(wù)的三大領(lǐng)域，最外要素層則是構(gòu)成智慧城市的六大要素。此框架的建立及要素的解析能夠幫助理解智慧城市的內(nèi)涵，也為構(gòu)想智慧城市、實(shí)施智慧城市建設(shè)方案，以及應(yīng)對相關(guān)的挑戰(zhàn)提供了一個(gè)理論基礎(chǔ)。在評估城市的智慧化程度和考核智慧城市項(xiàng)目時(shí)，所有這些因素都是重要的指標(biāo)。