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

本文通過對國內外智慧城市研究文獻進行回顧與分析，對智慧城市的不同概念進行了系統闡述及區別分析，探索了智慧城市構成要素并構建了智慧城市的研究框架。

城市演進與智慧城市概念辨析

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

（一）城市的發展進程

嚴格來講，真正的城市出現在工業革命以后，蒸汽機改變了生產方式與勞動關系,人類進入了工業社會，工業化城市隨之出現。在工業化以前，城市以及城市理論的發展受歷史以及科技限制一直比較單一。工業革命后，城市的發展呈現多樣性，不同城市發展理論悄然盛行，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（數字城市1998）理論、智能社區（智能城，21世紀初）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屬信息城市理論也就是數字城市理論，此理論的提出者將城市視為信息經濟的集聚地。海量信息的傳輸與處理離不開計算機與互聯網。智慧城市是數字城市發展的下一階段，強調無處不在的互聯互通、全面的感知和更深入的智能，建立以物聯網和云計算為主要技術代表的感知社會。

（二）智慧城市的不同定義

在世界各地，不同國家的學者在不同環境背景下賦予了智慧城市不同的含義（見表1）。通過梳理發現，美國學者對智慧城市的定義大都側重于技術在智慧城市的應用，例如在Harrison等人的研究中認為智慧城市依靠技術實現城市的感知化、互聯化與智能化。感知化是通過使用傳感器、電話、個人設備、碼相機、智能手機、植入式設備、網絡及其他類似的數據采集系統，包括人體感應傳感器來實現真實世界的數據采集和整合?；ヂ摶侵高@些數據能夠整合到統一的計算平臺，并且此類信息能夠在不同的城市服務中進行交流。智能化則包含復雜的分析、建模、優化及業務操作流程中的可視化，以便做出更好的決策。同樣，Toppeta關于智慧城市理解是基于信息通訊技術和新一代互聯網的應用，實現城市可持續發展和宜居性的改善。Washburn認為智慧城市是智慧計算技術應用于關鍵基礎設施組件和服務的集合。智慧計算指的是新一代硬件、軟件和網絡技術的集成，智慧技術能夠提供IT系統和現實世界的實時感知和先進的分析，這將優化業務流程、平衡企業資產、給人們提供實時的信息，幫助人們對選擇和行動做出更聰明的決定。國內學者駱小平認為各種先進的技術，尤其是信息技術的運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調智慧技術的同時也注重各種網絡（互聯網、物聯網、電信網、廣電網、無線寬帶網等網絡組合）的作用。

Giffinger等人認為智慧城市表現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，例如自我認知、靈活性、可變性、協同作用、個性、和戰略性行為。Caragliu等人覺得智慧城市是人人參與的一個社會，通過對社會軟件（人力資源、社會管理）和硬件（通信設施等）的投資，以實現經濟的增長、居民生活質量的提高以及對自然資源實現智慧的管理。智慧城市可以被認為是一個連接多個子系統和部件的大型有機系統。Dirks和Keeling[14]把智慧城市看做一個有機集成系統。城市核心系統之間的相互關系使得系統變得更加智慧，系統之間協作運行。秦洪花等認為智慧城市是城市各個方面的系統整合，以此讓城市中各個功能彼此協調運作，以達到為企業提供優質的發展空間，為市民提供更高品質生活的目的。

智慧城市要素研究

（一）智慧城市的核心構成

智慧城市的建設內容包羅萬象，涉及到水、電、交通、環境、經濟、政府等等。唐建榮、鄧賢峰等人[15]認為智慧城市的建設應當包含智慧交通、智慧城市光網、智慧工業、智慧醫療、智慧政府服務、智慧電網、智慧青奧、智慧城市市民卡、智慧生態、智慧社區十大示范工程，分屬于經濟、市民與政府三大領域。吳余龍和艾浩軍[16]認為智慧城市建設應當包括基礎設施、公共服務、社會管理以及產業發展四大方面。其中基礎設施是城市各個領域智慧化的基礎。智慧城市的根本目的在于使城市運行更加安全、便捷、高效、綠色，其功能范圍覆蓋了城市的產業、生活、公共三大領域[17]。綜合分析可得出，智慧城市主要由三大核心構成，分別是智慧產業、智慧市民和智慧政府，可有效覆蓋智慧城市建設的各個方面。

（二）智慧城市的構成要素

1.城市基礎建設。智慧城市是城市發展的高級階段，必須有良好的基礎設施為基礎。基礎建設的范圍包括城市的各個組成部分，Washburn等人認為城市智慧化的程度取決于七個關鍵的城市基礎設施組件和服務：城市管理、教育、醫療衛生、公共安全、房地產、交通運輸、公用事業[18]。國內學者楊紅艷通過案例驗證了城市基礎建設是智慧城市發展的必要。她以首爾市、新加坡市、紐約市、臺灣桃園縣四個全球智慧城市優秀實踐城市作為研究案例，認為智慧城市的建設要具備良好的基礎設施條件，包括良好的信息化、經濟和社會的發展[19]。

2.技術。智慧城市的發展需要技術的推動，必須依靠多種有力的技術，包括建筑技術、能源技術、網絡技術、移動技術以及信息和通信技術。信息通信技術是智慧城市的主要驅動力，其集成與開發可以改變一個城市的外觀，提高城市的管理和運作，包括物聯網、云計算、增強現實、數據融合、數據清洗、空間信息格、泛在網、無標簽識別在內的八種核心技術。除此之外，智慧城市的建設還依賴于智慧計算技術在城市關鍵基礎設施組件和服務中的應用。

3.經濟。經濟是智慧城市建設的主要推動力。擁有較高的經濟競爭力被認為是智慧城市的屬性之一。衡量一個地區競爭力的關鍵指標之一，也包括城市作為經濟引擎能力的大小[20]。Giffinger認為，智慧城市的框架包括六個主要部分（智慧經濟、智慧居民、智能管理、智慧的流動、智慧環境、智慧生活）。其中智慧經濟包括各地的經濟競爭力、創新能力、創業能力、商標數量、生產效率和勞動力市場的靈活性，還包括在全國乃至全球市場的整合能力。由IBM商業價值研究院的一系列研究，確定了商業經濟作為智慧城市的核心系統之一，包括城市交通、供水、能源、金融等服務體系。智慧經濟的關鍵是創建良好的經濟產業發展環境，因為它可增加就業機會，發展人力資源和改進生產力。

4.政策環境。從一個普通的（非智慧）的城市，到一個智慧城市的轉型需要技術因素、政治因素以及體制因素的交互作用。來自于政府內部（如政策議程和政治綱領）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目的順利實施。為保障智慧城市項目的順利實施，制度上的準備比如消除法律和監管上的障礙是很重要的。政策環境是城市的非技術問題，但是好的政策能創造條件讓城市發展。

5.城市居民。智慧城市的建設主題與服務對象都是人，而人又是智慧城市能否順利實現的重要因素之一。城市性能不僅僅取決于城市的基礎設施（有形資本），而且越來越取決于可利用的、高質量的知識交流和人力資本（人和社會資本）。Jesse的研究表明，受大學教育居民比例的增加可顯著提升城市的生產力與城市的整體競爭力[21]。“物”充其量只有智能，“人”才是智慧的關鍵。智慧城市項目能夠提高市民生活質量，提升城市的宜居性，同時能夠培養明智的、具有創新性與參與性的公民。此外，智慧城市的項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.自然環境。智慧城市在環境方面具有前瞻性，其概念的核心之一就是利用技術保護自然環境的同時實現可持續發展。智慧城市的實現，一方面，不能以犧牲自然環境為代價；另一方面，智慧城市的建設又可促進自然環境的改善。以智能化為特征的技術在城市節能環保領域的深入應用能夠促進節能減排和低碳生態。特別值得注意的是，智慧城市能夠保護自然環境和相關的設施設備，如對下水道和排污監控系統的感知預檢。這些因素都影響城市的可持續發展和宜居性，在建設和考核智慧城市項目時，這些因素應當考慮進去。

智慧城市研究框架

基于上述分析，在參考了Hafedh[22]等人對智慧城市結構的理解后，本文提出了一個全面的理解智慧城市概念與研究智慧城市建設所必不可少的框架（見圖1）。該框架包括三層，最內是目標層智慧城市，中間領域層是智慧城市所要建設和服務的三大領域，最外要素層則是構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涵，也為構想智慧城市、實施智慧城市建設方案，以及應對相關的挑戰提供了一個理論基礎。在評估城市的智慧化程度和考核智慧城市項目時，所有這些因素都是重要的指標。