智慧城市论文：智慧城市概念与要素探析

本文作者：闫海、任利成 单位：太原科技大学

本文通过对国内外智慧城市研究文献进行回顾与分析，对智慧城市的不同概念进行了系统阐述及区别分析，探索了智慧城市构成要素并构建了智慧城市的研究框架。

城市演进与智慧城市概念辨析

城市是人类社会发展到一定历史阶段必然的产物，并且随时间以及科技的发展而不断演化，其演化过程表现出明显的阶段性特征[4]。

（一）城市的发展进程

严格来讲，真正的城市出现在工业革命以后，蒸汽机改变了生产方式与劳动关系,人类进入了工业社会，工业化城市随之出现。在工业化以前，城市以及城市理论的发展受历史以及科技限制一直比较单一。工业革命后，城市的发展呈现多样性，不同城市发展理论悄然盛行，这其中包括全球城市（世界城市1991）理论、柔性城市(后福特城市1997)理论、信息城市（数字城市1998）理论、智能社区（智能城，21世纪初）理论，以及包括最近几年盛行的智慧城市理论。这其中影响最大的当属信息城市理论也就是数字城市理论，此理论的提出者将城市视为信息经济的集聚地。海量信息的传输与处理离不开计算机与互联网。智慧城市是数字城市发展的下一阶段，强调无处不在的互联互通、全面的感知和更深入的智能，建立以物联网和云计算为主要技术代表的感知社会。

（二）智慧城市的不同定义

在世界各地，不同国家的学者在不同环境背景下赋予了智慧城市不同的含义（见表1）。通过梳理发现，美国学者对智慧城市的定义大都侧重于技术在智慧城市的应用，例如在Harrison等人的研究中认为智慧城市依靠技术实现城市的感知化、互联化与智能化。感知化是通过使用传感器、电话、个人设备、码相机、智能手机、植入式设备、网络及其他类似的数据采集系统，包括人体感应传感器来实现真实世界的数据采集和整合。互联化是指这些数据能够整合到统一的计算平台，并且此类信息能够在不同的城市服务中进行交流。智能化则包含复杂的分析、建模、优化及业务操作流程中的可视化，以便做出更好的决策。同样，Toppeta关于智慧城市理解是基于信息通讯技术和新一代互联网的应用，实现城市可持续发展和宜居性的改善。Washburn认为智慧城市是智慧计算技术应用于关键基础设施组件和服务的集合。智慧计算指的是新一代硬件、软件和网络技术的集成，智慧技术能够提供IT系统和现实世界的实时感知和先进的分析，这将优化业务流程、平衡企业资产、给人们提供实时的信息，帮助人们对选择和行动做出更聪明的决定。国内学者骆小平认为各种先进的技术，尤其是信息技术的运用是智慧城市概念的核心。而张永民和杜忠潮所理解的智慧城市的概念在强调智慧技术的同时也注重各种网络（互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合）的作用。

Giffinger等人认为智慧城市表现为以前瞻性的方式去考虑城市问题、提出解决城市问题的方案。其中前瞻性有诸多代表，例如自我认知、灵活性、可变性、协同作用、个性、和战略性行为。Caragliu等人觉得智慧城市是人人参与的一个社会，通过对社会软件（人力资源、社会管理）和硬件（通信设施等）的投资，以实现经济的增长、居民生活质量的提高以及对自然资源实现智慧的管理。智慧城市可以被认为是一个连接多个子系统和部件的大型有机系统。Dirks和Keeling[14]把智慧城市看做一个有机集成系统。城市核心系统之间的相互关系使得系统变得更加智慧，系统之间协作运行。秦洪花等认为智慧城市是城市各个方面的系统整合，以此让城市中各个功能彼此协调运作，以达到为企业提供优质的发展空间，为市民提供更高品质生活的目的。

智慧城市要素研究

（一）智慧城市的核心构成

智慧城市的建设内容包罗万象，涉及到水、电、交通、环境、经济、政府等等。唐建荣、邓贤峰等人[15]认为智慧城市的建设应当包含智慧交通、智慧城市光网、智慧工业、智慧医疗、智慧政府服务、智慧电网、智慧青奥、智慧城市市民卡、智慧生态、智慧社区十大示范工程，分属于经济、市民与政府三大领域。吴余龙和艾浩军[16]认为智慧城市建设应当包括基础设施、公共服务、社会管理以及产业发展四大方面。其中基础设施是城市各个领域智慧化的基础。智慧城市的根本目的在于使城市运行更加安全、便捷、高效、绿色，其功能范围覆盖了城市的产业、生活、公共三大领域[17]。综合分析可得出，智慧城市主要由三大核心构成，分别是智慧产业、智慧市民和智慧政府，可有效覆盖智慧城市建设的各个方面。

（二）智慧城市的构成要素

1.城市基础建设。智慧城市是城市发展的高级阶段，必须有良好的基础设施为基础。基础建设的范围包括城市的各个组成部分，Washburn等人认为城市智慧化的程度取决于七个关键的城市基础设施组件和服务：城市管理、教育、医疗卫生、公共安全、房地产、交通运输、公用事业[18]。国内学者杨红艳通过案例验证了城市基础建设是智慧城市发展的必要。她以首尔市、新加坡市、纽约市、台湾桃园县四个全球智慧城市优秀实践城市作为研究案例，认为智慧城市的建设要具备良好的基础设施条件，包括良好的信息化、经济和社会的发展[19]。

2.技术。智慧城市的发展需要技术的推动，必须依靠多种有力的技术，包括建筑技术、能源技术、网络技术、移动技术以及信息和通信技术。信息通信技术是智慧城市的主要驱动力，其集成与开发可以改变一个城市的外观，提高城市的管理和运作，包括物联网、云计算、增强现实、数据融合、数据清洗、空间信息格、泛在网、无标签识别在内的八种核心技术。除此之外，智慧城市的建设还依赖于智慧计算技术在城市关键基础设施组件和服务中的应用。

3.经济。经济是智慧城市建设的主要推动力。拥有较高的经济竞争力被认为是智慧城市的属性之一。衡量一个地区竞争力的关键指标之一，也包括城市作为经济引擎能力的大小[20]。Giffinger认为，智慧城市的框架包括六个主要部分（智慧经济、智慧居民、智能管理、智慧的流动、智慧环境、智慧生活）。其中智慧经济包括各地的经济竞争力、创新能力、创业能力、商标数量、生产效率和劳动力市场的灵活性，还包括在全国乃至全球市场的整合能力。由IBM商业价值研究院发布的一系列研究，确定了商业经济作为智慧城市的核心系统之一，包括城市交通、供水、能源、金融等服务体系。智慧经济的关键是创建良好的经济产业发展环境，因为它可增加就业机会，发展人力资源和改进生产力。

4.政策环境。从一个普通的（非智慧）的城市，到一个智慧城市的转型需要技术因素、政治因素以及体制因素的交互作用。来自于政府内部（如政策议程和政治纲领）和外部（社会因素的变化）的压力在很大程度上会影响到智慧城市项目的顺利实施。为保障智慧城市项目的顺利实施，制度上的准备比如消除法律和监管上的障碍是很重要的。政策环境是城市的非技术问题，但是好的政策能创造条件让城市发展。

5.城市居民。智慧城市的建设主题与服务对象都是人，而人又是智慧城市能否顺利实现的重要因素之一。城市性能不仅仅取决于城市的基础设施（有形资本），而且越来越取决于可利用的、高质量的知识交流和人力资本（人和社会资本）。Jesse的研究表明，受大学教育居民比例的增加可显著提升城市的生产力与城市的整体竞争力[21]。“物”充其量只有智能，“人”才是智慧的关键。智慧城市项目能够提高市民生活质量，提升城市的宜居性，同时能够培养明智的、具有创新性与参与性的公民。此外，智慧城市的项目能够让市民参与到城市的治理和管理中，甚至在某种程度上影响到智慧城市的成败。

6.自然环境。智慧城市在环境方面具有前瞻性，其概念的核心之一就是利用技术保护自然环境的同时实现可持续发展。智慧城市的实现，一方面，不能以牺牲自然环境为代价；另一方面，智慧城市的建设又可促进自然环境的改善。以智能化为特征的技术在城市节能环保领域的深入应用能够促进节能减排和低碳生态。特别值得注意的是，智慧城市能够保护自然环境和相关的设施设备，如对下水道和排污监控系统的感知预检。这些因素都影响城市的可持续发展和宜居性，在建设和考核智慧城市项目时，这些因素应当考虑进去。

智慧城市研究框架

基于上述分析，在参考了Hafedh[22]等人对智慧城市结构的理解后，本文提出了一个全面的理解智慧城市概念与研究智慧城市建设所必不可少的框架（见图1）。该框架包括三层，最内是目标层智慧城市，中间领域层是智慧城市所要建设和服务的三大领域，最外要素层则是构成智慧城市的六大要素。此框架的建立及要素的解析能够帮助理解智慧城市的内涵，也为构想智慧城市、实施智慧城市建设方案，以及应对相关的挑战提供了一个理论基础。在评估城市的智慧化程度和考核智慧城市项目时，所有这些因素都是重要的指标。