学术：你真的懂什么是智慧城市吗？

Original 2016-11-14 ☞ 信息与电子前沿

今日荐文

今日荐文的作者为中国电子科技集团公司第15研究所专家李建明。本篇节选自论文《智慧城市综述》，发表于《中国电子科学研究院学报》第9卷第3期。下面和小编一起开始学习吧~

一、智慧城市的提出背景

城市是人类文明的标志，是经济发展到一定阶段的产物。城市化是人类文明推进的重要趋势，是现代化的重要内容。在当前经济全球化的大背景下，城市化正深刻地改变着世界、改变着人们的生活。2011年，中国城镇人口比例达到51.27%，意味着我国发展成为了“城市化”国家。然而，随着城市化进程的不断加快，城市环境、城市资源及城市管理等方面面临的问题与挑战日益突出和严峻，人们的需求规模日益扩大与城市供给日益有限之间的矛盾也将会不断增大。如何在城市化推进的过程中，最大限度地优化和利用有限的资源支撑城市的经济增长和可持续发展已经成为城市治理面临的首要问题，要想解决这一问题城市必须采用新的措施来使自己变得更加智慧，这显然离不开科技的发展和创新。

随着互联网、物联网及相关信息通信技术的高速发展与深入应用，信息化向更高层次的智慧化发展已经成为必然趋势。在此背景下，“智慧地球”的理念于2008年提出后就受到了社会各界的广泛关注，并由此引伸出许多对应于不同地理范围的智慧构想，智慧城市即为其中最引人注目的一个。由于云计算、移动互联网、大数据等信息技术的不断发展突破，智慧城市这一理念迅速为各界人士所接受，世界各国的一些城市相继提出了智慧城市的发展战略。

智慧城市是城市化发展的新视角、新思维，可以看作是解决城市面临诸多挑战的一个机遇，是城市治理的一条可行新路径。智慧城市可以通过对城市各类信息资源进行收集、跟踪、集成、共享以及分析，有效规划和管理城市资源、公共服务、各类活动及其带来的经济、社会或环境变化，从而提升城市竞争力，吸引人才和投资，促进经济转型，进而实现城市的可持续发展。

二、智慧城市的概念与内涵

对智慧城市的认识是一个逐步渐进的过程，对智慧城市的解读也各有差异，目前还没有统一的定义。

IBM公司把智慧城市定义为“充分利用信息化相关技术，通过监测、分析、整合以及智能响应的方式，综合各职能部门，整合优化现有资源，提供更好的服务、绿色的环境、和谐的社会，保证城市可持续发展，为企业及大众建立一个优良的工作、生活和休闲的环境。”；
华为公司把智慧城市定义为“通过建设宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源、建立电子政务、电子商务、劳动社会保险等信息化社区，逐步实现城市国民经济和社会的信息化，使城市在信息化时代的竞争中立于不败之地。”；
北京大学朱跃生教授认为：数字城市+物联网+云计算+移动互联网=智慧城市；
宁波智慧城市规划研究院院长顾道德认为智慧城市应更加突出人工智能和人的智慧相结合，既要汇聚人的智能，又要赋予物以智能。

综上所述，智慧城市应该是运用物联网、云计算、移动互联网等前沿信息技术把把城市里分散的、各自为政的信息化系统整合起来，提升为一个具有较好协同能力和调控能力的有机整体，从而让人们的生活更便利、政府职能部门的决策更明智。

具体来说，智慧城市本质上需要具备以下几大特征：

①全面感知：利用遍布各处的智能传感器和设备实现对城市物理空间的实时、全面、综合的感知，动态的获取城市的各类信息，进而对城市核心系统进行实时感测、监控及分析；

②充分整合：通过城市的“三网”融合，再加上运用物联网和云计算平台对多元异构数据进行整合，呈现城市核心系统的运行全图，搭建成智慧城市的信息基础设施；

③协同运作：基于搭建的基础设施，建立公共服务和管理平台，能够为城市的各个关键系统和参与者提供和谐高效的协作能力，使城市运行在最佳状态；

④多样化服务：智慧城市所构建的服务，是一种新的提供服务的体系结构，对所感知到的海量数据能够进行不同深度的处理、挖掘与延伸，为人们提供不同种类、不同层次、不同要求的低成本、高效率的智慧化服务；

⑤激励创新：鼓励政府、企业和个人在智慧城市基础设施之上进行科技和业务的创新应用，为城市提供源源不断的发展动力。

智慧城市是城市发展的高级阶段，是一种城市治理的新路径。智慧城市建设可以激发科技创新，转变经济增长方式、推进产业转型升级和经济结构调整，转变政府的行为方式、提高政府的效率，也有利于提高城市管理水平、提升城市的综合竞争力，使我们的城市运行更安全、更高效、更便捷、更绿色、更和谐。

三、国内外智慧城市发展现状

在全球范围内，智慧城市整体上已经进入了规划和建设阶段，主要集中分布在美国、欧洲的瑞典、爱尔兰、德国、法国，以及亚洲的中国、新加坡、日本、韩国，大部分国家的智慧城市建设都处于有限规模、小范围探索阶段。

（一）国外智慧城市发展现状

2009年9月，美国中西部爱荷华州的迪比克市与IBM共同宣布，将建设美国第一个“智慧城市”，一个由高科技充分武装的60000人社区。通过采用一系列IBM新技术“武装”的迪比克市将完全数字化，并将城市的所有资源都连接起来（水、电、油、气、交通、公共服务等），因此可以侦测、分析和整合各种数据，并智能化地做出响应，服务于市民的需求。其实施核心是水、电、气三表的实时监测。

在瑞典，其智慧城市建设在交通系统上得到了最大的体现。瑞典首都斯德哥尔摩交通拥挤非常严重，于是，瑞典当局在2006年初宣布征收“道路堵塞税”。在IBM公司的助力下，斯德哥尔摩在通往市中心的道路上设置了18个路边控制站，通过使用RFID技术以及利用激光、照相机和先进的自由车流路边系统，自动识别进入市中心的车辆，自动向在周一至周五（节假日除外）6:30到18:30之间进出市中心的注册车辆收税。通过收取“道路堵塞税”减少了车流，交通拥堵降低了25%，交通排队所需的时间下降50%，道路交通废气排放量减少了8%～14%，二氧化碳等温室气体排放量下降了40%。

在新加坡，早在2006年就启动“智慧国家2015”计划，力图通过包括物联网在内的信息技术，将新加坡建设成为经济、社会发展一流的国际化城市。在电子政府、智慧城市及互联互通方面，新加坡的成绩引人注目。

在日本，2009年7月推出“i-japan（智慧日本）战略2015”，旨在将数字信息技术融入生产生活的每个角落，目前将目标聚焦在电子化政府治理、医疗健康信息服务、教育与人才培育等三大公共事业。

在韩国，2009年，韩国仁川市宣布与美国思科公司合作，以网络为基础，全方位改善城市管理效率，努力打造一个绿化的、资讯化的、无缝连接便捷的生态型和智慧型城市。

（二）国内智慧城市发展现状

目前，国家层面关于智慧城市标准方面最新、最具权威性的文件是《中国智慧城市标准体系》。该标准由全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会组织专家起草，2013.11正式发布。该体系对“智慧城市”的定义、体系、功能特征、建设关键部署等进行了详细阐述，为我国智慧城市建设提供了依据。标准体系框架包含智慧城市建设涉及的基础设施、建设与宜居、管理与服务、产业与经济、安全与运维5大类别标准，分4个层次表示，涵盖16个技术领域，包含101个分支的专业标准，总体涉及国家、行业、地方标准共3255个。

智慧城市建设作为实现新型城镇化的重要途径，已提升到国家战略的高度。截止到2013年8月，国家智慧城市试点已达193个。包括首批公布的90个和第二批公布的103个（区、县、镇）。经过地方城市申报、省级住房城乡建设主管部门初审、专家综合评审等程序，试点城市将经过3―5年的创建期，住建部将组织评估，对评估通过的试点城市（区、镇）进行评定，评定等级由低到高分为一星、二星和三星。预计2014下半年智慧城市建设将提速，各个试点城市的项目或将陆续落地，未来10年与智慧城市相关的投资有望达到2万亿元。

截至2012年年底，我国已有154个城市提出建设智慧城市，41个地级以上城市在“十二五”规划或政府工作报告中正式提出建设智慧城市，80%以上的二级城市明确提出建设智慧城市的发展目标。2013年年初，住建部公布了首批90个国家智慧城市试点名单，据悉第二批试点城市名单近期也将公布，届时该名单上的“智慧城市”将逾200个。

2014年3月，国家标准化管理委员会发布了《关于成立国家智慧城市标准化协调推进组、总体组和专家咨询组的通知》。国家标准委经商发展改革委、科技部、工业和信息化部、住房和城乡建设部等有关部门，决定成立国家智慧城市标准化协调推进组、国家智慧城市标准化总体组和国家智慧城市标准化专家咨询组。此举有利于推进我国智慧城市标准化工作的统筹与协调管理，发挥标准化在智慧城市建设中的技术支撑作用。

当前，我国智慧城市的建设主要有以下几个特点：

第一，多类建设模式。华南师范大学教授许晶华总结了3种建设模式，即成都、上海、重庆、南京、江苏扬州等主导的信息基础设施先导模式；以天津、杭州、广州、西安、江苏无锡等为代表的智能产业驱动模式；北京、沈阳、武汉、浙江宁波、广东深圳等进行的以发展城市智能服务为突破口的建设模式。
第二，发展不平衡。《首届中国智慧城市发展水平评估报告》对全国96个城市的官方数据、第三方数据与申请公开数据进行统计、量化处理后，其结果显示：我国处于智慧城市规划布局阶段的城市有17个，启动准备阶段有26个，建设推进阶段有46个，部署应用阶段有7个，初具规模阶段0个。

四、智慧城市的关键技术

通过对智慧城市概念内涵的分析，可以总结得出智慧城市发展需要解决的问题包括全面的感知，广泛的互联互通，海量数据的存储、管理及控制，信息的整合、分析及智能化处理，智慧化应用支撑等。此外，为了保证城市的可持续发展还需要不断完善面向城市智慧化的服务体系架构。服务体系架构的不断完善与信息化技术的不断成熟相互促进，实现智慧城市的不断向前发展。

因此，支撑智慧城市建设的具体技术包括物联网技术、云计算技术、移动互联网技术、异源异构数据集成技术、大数据处理技术、智能科学技术、标准与安全共性技术、系统工程技术及虚拟现实技术等。

（一）物联网技术

对于物联网，需要用动态、发展的眼光来看待，它的内涵也越来越丰富。物联网广义上是指在物理世界的客观实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交互需求的互联互通互操作。物联网依托多种信息获取技术，包括传感器、传感器网络、RFID、条形码、多媒体采集技术等。除了射频识别技术等信息获取技术外，物联网的关键技术还包括智能感知技术、网络协同技术及服务优化技术等。

（二）云计算技术

云计算是基于互联网的相关服务增加、使用和交付模式，是一种按使用量付费的模式，是通过使计算分布在大量的分布式计算机上实现的，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云计算涉及到的技术包括编程模式、海量数据分布存储技术、海量数据管理技术、虚拟化技术及云计算平台管理技术。

（三）移动互联网技术

移动互联网是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业务，包括终端、软件和应用三个层面。随着技术和产业的发展，未来，LTE（长期演进，4G通信技术标准之一）和NFC（近场通信，移动支付的支撑技术）等网络传输层关键技术也将被纳入移动互联网的范畴之内。

（四）异源异构数据集成技术

由于软硬件平台及数据模型的不同，导致在智慧城市中需要对存取方式、结构和精确度都不同的数据进行处理，包括以关系表为代表的结构化数据、以XML为代表的半结构化数据以及以文本文件为代表的无结构化数据。异源异构数据的集成能够更好地利用分布在各处的数据资源，实现不同数据资源的合并和共享。

（五）大数据处理技术

大数据处理技术是IT领域新一代的技术和架构，它能够帮助人们存储管理好大数据并从大体量、高复杂的数据中提取价值。大数据技术涉及到的技术包括分析技术、存储数据库及分布式计算技术。

（六）智能科学技术

智能科学是脑科学、认知科学、人工智能等的交叉学科，研究智能的理论和技术。智能科学不仅要进行智能的功能仿真，而且要研究智能的机理，探索智能的新理论、新方法及新技术。该技术的发展为智慧城市提供智慧的技术基础，支持智慧城市中海量信息的智能识别、融合、运算、监控和处理等功能。

（七）标准与安全共性技术

标准为在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用和重复使用的一种规范性文件。智慧城市的建设离不开标准体系的指导。安全技术能够为智慧城市的构建、运行及领域应用提供处理安全问题的解决方案。

（八）系统工程技术

系统工程技术是多门专业组织管理技术的总称。主要有运筹学、概率论与数理统计学、控制论、信息论等。系统工程技术能够解决智慧城市的体系结构、支撑平台、系统集成及实施方法等，支持智慧城市的构建、集成和运营。

（九）虚拟现实技术

虚拟现实技术是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物，它为实施智慧城市战略提供了三维描述方法和人机交互的虚拟城市环境，具有多维动态可视化和实时交互式操作的效果。

五、智慧城市发展的策略建议

建设智慧城市是加快产业转型升级、推动创新型城市建设的重大战略举措。作为中国电子行业的龙头企业，我们认为智慧城市建设进程中以下几方面的工作不容忽视。

（一）尽快构建出完善的顶层设计并规划建设的路线图

顶层设计是一个工程学术语，是指统筹考虑项目各层次和各要素，追根溯源，统揽全局，在最高层次上寻求问题的解决之道。通过顶层设计，可以解决理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、避免重复建设等方面的问题。

对于智慧城市的顶层设计，目前我国还处于尝试阶段，还没有一套成熟完善的顶层设计。由于缺乏完善的顶层设计作指导，使得信息孤岛现象频频出现，存在资源浪费、效率低下、重复建设等现象。

此外，智慧城市建设具有难度大、周期长的特点，不可能一蹴而就。因此，除了构建并完善顶层设计之外，还需要制定长期规划，根据城市的实际情况规划出适合自己的智慧化建设路线图，并逐步实施，稳步推进。

（二）坚持以人为本的建设宗旨

智慧城市建设是对人居住环境的改造，其最终落脚点应该是能够为人们提供什么样的公共服务以改善居住环境，提高生活品质。因此，在智慧城市建设的政府服务、公共服务及商业服务等服务领域的实践过程中应充分吸纳公众意见，尊重民意，集中民智，坚持以人为本的建设宗旨。

（三）确立智慧城市建设与运营的商业模式

确立智慧城市建设与运营模式，有利于明确在智慧城市建设与运营过程中，政府、运营商及其他各类主体所扮演的角色和起到的作用，也能够实现智慧城市建设的可持续发展。建设与运营模式的确立需要根据城市的自身情况来选取，例如美国纽约当地政府部门对智慧城市整体建设与运营有较强的掌控需求，有充足的资金，有较强的运营管理能力，采用的是政府投资建设模式；台北的当地政府不具备大规模投资的能力或意愿，对项目建设的控制需求不强，但需要掌控项目规划。相对的，运营商具有更加规范的运营管理能力，所以它采用的是政府牵头、运营商建设的BOT模式。

（四）逐步完善智慧城市的标准体系框架

智慧城市建设是一个复杂而庞大的工程，离不开国家标准规范的引导和指导。标准规范是建设推进智慧城市健康发展的一个重要保障。许多国家已经认识到了标准规范在智慧城市建设过程中的重要作用，都在制定自己的智慧城市标准体系。目前，我国已经形成了一套中国智慧城市标准体系，但是随着智慧城市建设不断向前推进，该标准体系还需要不断完善，以更好的发挥标准化在智慧城市建设中的技术支撑作用。

（五）加强物联网等新兴技术的研发，掌握智慧城市建设的关键技术

智慧城市的建设和发展离不开物联网等新兴技术的不断发展与提升，目前，我国在感知技术领域、传输技术领域、智能信息处理领域、共性支撑技术领域等都存在一定的技术瓶颈，如果不能在这些方面取得突破，那么建设智慧城市的关键技术就掌握在他人手中，智慧城市的建设和发展进程也将处处受制于人。因此，我们要加大力度研发新兴技术，突破技术瓶颈，掌握关键技术的自主知识产权。

（六）结合城市的实际情况，因地制宜，突出特色

每座城市都有自己的特色，有自己的发展重点，在智慧城市的建设过程中，要处理好共性和个性的关系，要充分学习吸收其他城市的有共性的解决方案，但绝对不能完全照搬，必须结合自身的实际情况，根据自身的基础优势和实际需要，建设成具有自身特色的智慧城市。

（七）健全智慧城市的法律法规，保障信息安全

智慧城市中传输和交互的数据量极其庞大，使得信息安全尤为重要。此外，由于智慧城市是数字化、信息化、网络化程度更强，信息更开放的城市，使得在智慧城市中将会面临更大的被侵权风险，因此，我们要健全法律法规，约束公众行为，使之自觉不做侵权、侵犯他人隐私之事。

（八）坚持示范先行，带动整体推进

在智慧城市的建设进程中，要处理好典型示范与整体推进的关系。要坚持示范先行，首先在信息化程度较高，基础设施较全的城市展开智慧城市的示范工程建设，以积累经验并发挥示范引领作用，带动社会各界和各区域的广泛参与，最终实现智慧城市建设的整体向前推进。

六、结语

智慧城市是战略性的复杂系统工程，需要有计划有步骤地循序渐进、稳步推进。目前，我国的智慧城市还处于建设的初期阶段，不可避免还存在一些问题，但是，通过政府、企业和市民的共同努力，相信在不久的将来，我们一定能够将智慧城市建设发展成为城市建设的主流和解决城市化进程中出现的各种问题的关键，一定能实现智慧城市的健康发展，迎来一个智慧城市、绿色城市、和谐城市及可持续发展的繁荣城市的时代。