智慧城市是新型城鎮化的動力標志*

文/牛文元

中國科學院科技政策與管理科學研究所 北京 100190

1 提取新型城鎮化三大本質元素

新型城鎮化內涵的科學度量，可以從精心提取的三大元素中表達出來，即城鎮發展的“動力”、城鎮發展的“質量”、城鎮發展的“公平“。這三個有機統一的本質元素的交集，反映出對于新型城鎮化健康程度的宏觀識別：

其一，新型城鎮化發展的“動力”表征：一個城鎮的“發展能力”、“發展潛力”、“發展規模”、“發展速度”及其可持續性，即新型城鎮化財富集聚能力的持續增長，構成了新型城鎮化發展的動力表征。其中包括城鎮的自然資本、生產資本、人力資本和社會資本的總和稟賦，以及對于上述4種資本的合理協調、優化配置、結構升級和對于城鎮創新能力和競爭能力的有效培育等；

其二，新型城鎮化發展的“質量”表征：一個城鎮的“人與自然和諧”、“生態文明程度”和“居民生活品質”及其對于理性需求（包括物質和精神需求）的接近程度，構成了衡量新型城鎮化發展的質量表征。其中包括城鎮的有效承載力水平、生態環境支持水平、精神愉悅水平和生態文明水平的綜合度量；

其三，新型城鎮化發展的“公平”表征：一個城鎮的“共同富裕”程度及其對于二元結構、貧富差異和城鄉差異的克服程度，構成了判斷新型城鎮化發展的公平表征。其中包括人均財富占有的人際公平、資源共享的代際公平、平等參與的區際公平和城鄉一體化發展水平的總和。

研究指出，在城鎮化發展進程的不同階段之中，只有上述3大本質元素的宏觀識別達到理論判斷的臨界閾值之內時，城鎮化的健康發展和“人的城鎮化”才具有新型、活力、綠色、文明的統一內涵，對于新型城鎮化發展的追求才能具備可觀控的和可測度的共同基礎。

2 智慧城市建設是新型城鎮化的動力

黨的“十八大”報告指出，堅持走中國特色新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化道路，推動信息化和工業化深度融合、工業化和城鎮化良性互動、城鎮化和農業現代化相互協調，促進工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展。其中可以深刻領悟，在新的歷史時期下，信息化將是推動工業化、城鎮化和農業現代化的基本手段。

國際上普遍認為：智慧城市是集自我創新功能、時空壓縮功能、自動識別功能、智慧管理功能于一身的高度數字化、網絡化、精準化、智能化的信息集合體。按照IBM認定智慧城市所具有的4大特征：全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯、智能融合的應用以及以人為本的可持續創新[1]。

智慧城市充分應用信息化時代的強大學習能力和超大計算能力。在數字生產、數字流通、數字分配和數字消費的總鏈條中，通過數字地圖、傳感網、物聯網、泛能網、云計算、大數據、RFID和嵌入式系統等，經過調控中心的智慧產出，有效實施全程監控、智能尋優，達到精準識別并直接參與城市規劃、城市建設、城市的生產消費流通，以及資源智慧管理、經濟智慧管理、市政智慧管理、社會智慧管理、安全智慧管理、家庭智慧管理等，從而使新型城鎮化處于精準、高效、健康、安全、舒適的全方位智慧服務之中。總括起來，智慧城市是信息時代的載體，是知識經濟的結晶，是可持續發展的支撐，它將在新一輪社會財富增長中，尋求并實現新型城鎮“動力、質量、公平”3大元素的交集最大化[2]。

在承認上述理論概括的前提下，本文重點討論促進新型城鎮化的第一元素：即為新型城鎮化提供發展“動力”表征的智慧城市。這就是說，對于新型城鎮化建設的動力而言，智慧城市將是當前和未來時期城鎮建設的主要思考。

提及智慧城市建設，可能使人陷入某種誤區，以為智慧城市就是物聯網、傳感網以及現實生活中的“三網”融合、“三屏”合一等技術層面上的問題。實質上，智慧城市建設是信息化推動工業化、城鎮化、農業現代化的時代體現和具體落實；是21世紀創新驅動、產業升級、結構重整，實現財富充分涌流的新興平臺；是支撐現代社會結構、社會組織、社會效率整體推進的內在動因；是全面更新生產領域、流通領域、消費領域，涉及“自然資本、生產成本、人力資本、社會資本”的深度數字管理；是承載綠色發展、環境治理、生態文明進而實現可持續發展的歷史使命。可以毫不夸張地說，智慧城市是遍及“生產、流通、消費”、“管理、服務、生活”、“綠色、生態、文明”全方位多層次的系統建設。

3 智慧城市的源流脈絡

早在“智慧城市”術語提出之前，在有關IT產業的規劃中，已經提出電子政務、電子商務、遠程教育、遠程醫療等，期間有關數字城市、智能交通、智能電網以及Cyber-City、Digital-City、U-City等，這些均可視作為提出智慧城市的前奏。2007年10月，歐盟在《歐盟智慧城市報告》中率先在城市發展傳統理論的基礎上提出一種創新構想，可視為現代意義上“智慧城市”概念的發端。

真正意義上的智慧城市，源于IBM提出的“智慧地球”這一理念。2008年11月，IBM在美國紐約發布《智慧地球：下一代領導人議程》的主題報告中，首先提出“智慧地球”的理念、內涵、設想和行動，希冀把新一代信息技術充分運用在人們所面對的各行各業中。

其后在2008年11月25日，IBM連續發布了4篇評述來闡述這一戰略構想。

奧巴馬就任美國總統后，對IBM的“智慧地球”概念做出了積極回應。在其主導下，到2009年1月，“智慧地球”已成為美國國家戰略的一部分，正式成為美國應對當時金融危機乃至國家長遠發展計劃的有力選項，被稱為是美國的新經濟增長點，也是美國在21世紀不做世界第二的有力支撐。其后采用一系列IBM新技術的美國迪比克市，以完全數字化建設為標志，將城市的所有資源和管理（水、電、油、氣、交通、公共服務等）都連接起來，將監測、分析和整合各種數據，通過智能化的分析，對于城市的管理與服務地做出及時的精確響應，滿足城市發展的各類需求。

其后，歐盟提出智慧城市的“六大關鍵要素”的智慧輪（圖1）[3]。

2009年，英國政府推出了一份綱領性文件《數字英國》，主題是推廣全民數字應用，提供更好的數字服務，從而將英國打造成世界數字之國；日本于2009年7月推出“i-japan戰略2015（智慧日本）”；新加坡提出了“智慧國2015”；2010年，巴西里約熱內盧州布濟烏斯市被計劃打造成拉丁美洲第一座“智慧城市”，主題是“更好地利用能源”；2011年6月，韓國發布了“Smart Seoul 2015”計劃（即“智慧首爾2015”）。

圖1 歐盟提出智慧城市的六大要素智慧輪

出于商業目的，IBM提出了“智慧城市在中國突破”的戰略方案，并相繼與中國大陸的多個省市簽署了“智慧城市”共建協議，使得“智慧地球”、“智慧城市”等新概念引起各界廣泛關注。在IBM《智慧的城市在中國》白皮書中，基于新一代信息技術下的智能傳感設備，將城市設施節點連成網絡，并與互聯網系統全面對接融合，在智慧分析的基礎上，進入有序的響應與實時的監控。

為應對智慧城市建設的趨勢，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布了《國家智慧城市試點暫行管理辦法》，中華人民共和國工業和信息化部也在醞釀相關標準。

2011年，上海浦東新區和中國智慧工程研究會先后制訂“智慧城市指標體系1.0”和“中國智慧城市（鎮）科學評價指標體系”。

2012年12月，在中國工程院組織起草并發布的《中國工程科技中長期發展戰略研究報告》中，將智能城市列為中國面向2030年30項重大工程科技專項之一。

2013年8月5日，中華人民共和國住房和城鄉建設部對外公布國家智慧城市試點名單，確定103個城市（區、縣、鎮）為2013年度國家智慧城市試點，其中包括83個市、區；20個縣、鎮以及在2012年首批試點基礎上擴大范圍的9個市、區。加上此前公布的首批90個國家智慧城市試點，目前中國智慧城市試點已達193個。

截至2012年，施耐德電氣已在全球包括中國、印度、歐洲、美國、南美等國家和地區的200多個城市開始進行智慧城市的建設。盡管目前對于智慧城市建設的爭議仍在繼續，但是建設智慧城市的浪潮已遍及全世界的事實，卻是確定無疑的。

4 建設智慧城市的五大戰略要點

4.1 戰略藍圖——智慧城市的頂層設計與總體規劃

目前，中國智慧城市建設的最大缺憾是沒有宏觀全局的“頂層設計”。許多號稱智慧城市建設試點的主管部門，均未認真組織專業隊伍，進行智慧的、前瞻的、統一的規劃與設計。從傳統城市建設經驗告訴我們：智慧城市的頂層設計達到什么高度，城市的智慧水平才能達到什么高度；頂層設計思考了什么智慧，城市才能具有什么智慧；頂層設計考慮得有多么全面，城市的管理與運行才能實現多么全面的成效。可以這么說，截至目前全世界尚未見到一份真正意義上的智慧城市建設藍圖。智慧城市的頂層設計通常應有4大文本構成：即頂端規劃設計的“制度文本”、標準統一融合的“建設文本”、多元智慧有序的“運行文本”、數字分析應用的“服務文本”。

4.2 戰略基礎——智慧城市基礎設施的布設、融合、標準

智慧城市建設所必需的數字網絡功能體取決于適應智慧城市的基礎設施建設。這些設施通常應包括城市多元控制節點和終端的可讀可視可感建設，統一融合傳輸線路快速高效通達的網絡建設，陸空天傳感實現的通聯技術，超大容量、超高速的計算中心建設，復雜網絡交換技術、虛擬現實技術和社會計算技術，數據挖掘及預測預警技術以及不斷升級的城市創新與城市服務研發中心和專業實驗室建設等。

4.3 戰略核心——智慧城市的數字生產、數字流通、數字消費、數字應用

以寬帶化、全覆蓋、信息易獲取、傳輸無障礙、分辨率可調整、圖像可視化、傳感器智能化等為特點的數字生產、數字流通和數字應用，是智慧城市建設的戰略核心。由此，智慧服務的空間布局、關鍵節點的選取、網絡線路的布設、信號通暢的傳輸、監控中心的處理、終端用戶的反饋、智能水平的提高等，是智慧城市運行的必然要求。

4.4 戰略主導——智慧城市全方位的物聯網、監測網、計量網建設

“物聯網”概念最早于1999年提出，即把所有物品通過射頻識別（RFID）等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。2005年11月17日，國際電信聯盟發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式確立了“物聯網”的概念。可以說，物聯網描繪的是將一個充滿智能化的標準生產、便捷運送、識別認證、安全輸運、及時檢測集于一身的“物-人”系統，融入到現代城市生活之中。它的終極任務是實現“三零”目標，即零廢品、零庫存、零中間交易成本。“傳感網”以對物理世界感知為目的，以信息獲取為中心，以網絡為交互載體，提供感知信息服務的智能綜合信息系統。除傳感節點組網外，傳感網必須能與互聯網、移動通信網、廣播電視網實現全面融合。以第三次工業革命的核心標志為例，將清潔能源加上互聯網再加上分布式構成的新一代能源革命的基本框架，實質上是智慧城市中物聯網、監測網、計量網建設的一個特例。

4.5 戰略啟動——智慧城市的政務管理、市政管理、安全運行管理、社會民生管理、家庭智能生活管理

智慧城市建設的戰略啟動必須關注與廣大民眾密切相關的施政管理、與居民切身利益有關的社會民生管理以及與城市生活質量有關的智能家庭管理。在這一方面，政府管理部門、信息產業部門和家電生產部門，已投入了極大的熱情，取得了一些成果。但是由于建設智能城市的總體框架不完善，它們的努力也許會帶來一定的風險，這一點必須引起充分的注意。

5 提升智慧城市能級為新型城鎮化積累更多財富

（1）智慧城市建設的規劃與設計，以及表達智慧城市信息基礎設施完善程度的“數字覆蓋率”、“數字分辨率”、“數字傳輸速率”、“數字應用效率”和“數字鴻溝差異率”，是任何一個城市進入智慧城市的先決條件和戰略準備。一個城市的智能化水平，首先取決于它的信息獲取能力，以及與該能力有充分聯系的信息產生、信息傳遞和信息應用等各環節。智慧城市信息基礎設施的規劃與建設，其中心始終圍繞著城市對于信息獲取總能力和數字應用總能力的持續提高。上已述及，對于一個高效、便捷、精準、綠色的智慧城市建設，信息基礎設施的規劃和建設居于戰略基礎地位，這事實上是一個聯系著航天（外空間）、航空、地面、地下的立體網絡，該網絡通過各類傳感器、各類調制解調裝置、各類接受通道、各類標準適配、不同應用終端、多元反饋系統、分類識別系統、不同社會計算和各類虛擬現實中心等組成，從信號（包括衛星信號）接收、圖形圖像處理、光纖傳輸網絡、超大型計算機樞紐同常規的社會、經濟、環境統計資料的有機結合，形成智慧城市信息基礎設施規劃的基本內容，其中包括了不斷更新的技術進步，也包括了不斷提高的城市管理水平，同時還牽涉到城市立法與決策的相應轉換，從而為信息城市數字化水平的整體提高，編制出高質量的城市運行圖。同時，智慧城市信息基礎設施的規劃與建設作為最必要的戰略準備，還必須針對每個城市的自身特點及城市的發展方向，嚴格地從空間布局、網絡構戰、數據處理、應用領域、運行安全和效能評估諸多方面，做出升級傳統城市規劃的整體思考[4]。

（2）城市基礎數據庫建設：一個城市的信息化程度，從源頭上取決于該城市基礎數據庫的容量、速度、便捷性、可靠性、可更新能力和智能化水平。從宏觀上去考察，一個智慧城市的基礎數據庫至少應包括以下14項內容：

智慧人口（戶籍）管理：針對衡量城市人口整體狀況的各項基本指標，特別是人口結構、人口素質、人口動態變化、個人身份識別、個人信用檔案、人的戶籍管理、人的基本生理指標、人的職業流動等，從宏觀管理到微觀管理應當有全面的記錄；

智慧土地（地籍）管理：主要對城市規劃、土地利用、地形地貌特征、城市空間布局、城市圖形、地產價格及其動態變化、城市土地級差地租動態變化等，一直到門牌、戶型、街道、城市基礎設施（能源、交通、通訊、自來水及排污管道等）的動態記錄和識別；

智慧資源管理：自然資源（能源、水資源、氣候資源、生物資源）以及人力資源、社會資源等；

智慧生產管理：主要針對設計、原材料、加工、節能減排、包裝環節以及研發、孵化 試等生產性服務業；

智慧市場管理：主要針對貿易、企業、工商等的經濟增長、統計報表等，做出實時的記錄和存儲，同時對于物流配送以及市場消費的監管；

智慧金融管理：涉及政府債務、流動性、企業經營、國際貿易、股票交易、債券、保險、投資、信用、理財等的電子管理；

智慧交通管理：立體化、智能化、自動化的交通網絡管理；

智慧社區管理：對每一個社區的家庭、健康、教育、娛樂、社區活動、社區建設、社區服務等，做出系統的記錄；

智慧環境管理：對于城市中環境污染源、治理狀況、環保設施、環保產業以及城市生態、城市綠化、城市園林等的系統檔案；

智慧文化管理：包括網絡教育、遠程醫療、數字圖書、數字出版、數字新聞、多媒體娛樂等；

智慧災害管理：城市火災、洪災、風災、地震、交通災害、管道泄露、地面沉降等；

智慧犯罪管理：城市安全、罪犯識別等；

智慧社會民生管理：就業、失業、教育、醫療、養老、社會救濟、慈善事業等；

智慧家庭管理：終身學習、家庭護理、家庭勞動、家庭事務、家庭安全、個人娛樂等。

以上14個大類的城市數據庫建設，將為促進智慧城市的發展奠定堅實的基礎。

（3）加速電子政務建設。智慧城市建設中，電子政務是提高政府工作效率，提升政府施政水平，優化政府服務功能的最佳選擇；同時也是提高政府辦公透明度、實現公正廉潔和有效監督的重要工具。因此，數字政府是智慧城市建設中占有戰略主導地位的一項任務。在全世界各國倡導的信息高速公路的5大應用領域中，電子政府均被列為數字應用的第一位。同傳統定義下的政府運作相比，電子政府可以認為是行政管理的一場革命性變化。在智慧城市中的計算機、數據庫、信息技術和互聯網，為電子政府提供了技術支撐條件和信息交流的公共平臺。通過這個平臺，引導城市管理邁向更加快速、更加高效和更加智能的臺階。政府在一個社會系統中居于核心的地位，它肩負著對整個社會導向、協調、控制、管理和服務的功能。城市經濟的發展、城市社會的進步、城市文化的繁榮、城市人民生活質量的保障等，都離不開政府的主導作用。在一個高度數字化的城市中，政府執行上述功能的基本途徑是通過廣泛收集“自然、社會、經濟”復雜系統中的各類信息，在進行加工整理和方案預演后，向公眾發布有關指令性的、調控性的、解釋性的和服務性的“高等級信息集合”，同時能夠快速有效地收集到社會反饋的廣泛信息，以便于對“高等級信息”進行修正和優化。鑒于這些原因，在智慧城市規劃中一向把電子政府作為智慧城市的神經中樞去建設，它將打破現有行政機構的人為組織界限，構建一個電子化的虛擬機關，突破時間限制（如現行的8小時工作制）、空間限制（如現行的嚴格屬地原則）、流程限制（如現行的必須一級對一級的轉送）、暗箱限制（如現行的關系尋租、政治尋租等），達到政務公開、采購公開、管理公開和服務公開。據統計，由于逐步實現電子政府和提高政府的信息化水平，1992—1998年的6年間，美國政府員工減少了24萬人，全國關閉了近2000個辦公室，減少政府開支1180億美元。在對民眾和企業的服務方面，政府中的20個局確立了3000項服務標準，廢止了1.6萬項以上的過時行政法規，簡化了3.1萬多項行政服務。但是，這里必須關注的最大挑戰之一是政府網的安全問題。一個電子政府的運行，如果不能成功抵御計算機病毒的侵襲和黑客的攻擊，如果沒有出色的防火墻和穩定可靠的密碼技術，那就很難達到智慧城市的預定要求。

（4）全方位的電子商務架構：智慧城市的最大服務對象和需求用戶之一是關于電子商務的全面建設。隨著信息時代的到來與加速發展，聯系到千家萬戶和每個公民的切身需求，電子商務系統的全方位、多等級和虛擬化建設，將成為未來城市發展活力的具體體現之一。電子商務建設的關鍵和難點，集中地體現在如何完成“物流、信息流、貨幣流”三者的有機匹配和統一網絡化。在城市商業行為中，創造一個“公信、穩定、安全、有序、高效”的虛擬商業環境，把每個人、每個企業、每樣產品、每項政府采購和各類供需交易等的交換活動轉換成一種全新的方式，即把包括生產中心、采購中心、倉儲中心、配送中心、批發中心、零售中心和各類電子住戶充分聯結的物流系統；把網絡查詢、電子訂貨、電子交易、價格協商、電子指南、合同擬訂、電子服務、電子廣告和電子仲裁的信息流系統；把虛擬資本、投資往來、貨幣兌換、股權交易、電子消費、電子結算、電子錢包、電子家政計劃等的貨幣流系統，整體地納入到不同級別、不同類型、不同平臺、不同中心的統一數字管理體系之中，這將是智慧城市建設中一個特別龐大、特別精密和具有特別法律效力的戰略實體工程。

（5）城市智能交通的全面建設是城市居民熱切盼望的智慧城市成果。城市交通是一個高度動態化的空間網絡體系。它從一個（隨機的）起點，經過不同等級通道，通過不同交叉聯結，經歷不同信號調控和不同速度交混，走到目的地的（隨機的）終點，其中還包括了不同車輛特性，不同靜態交通（如停車場、修理廠、洗車廠等），不同環保要求和不同交通工具的具體規定。城市交通智能化的最終目的是實現“路程最小化、時間最小化和成本最小化”的目標函數。城市交通智能化必須把地理信息系統、全球定位系統和衛星遙感技術的3S技術，加上各種智能化傳感器，結合城市規劃中的現實交通網絡（包括地面交通、地下交通、空中交通和鐵路、公路、水路）和未來發展的交通網絡，在智慧城市的總體規劃下，完善不斷變化著的城市電子地圖和各類地物標志，周密設置不同交通等級的虛擬控制中心，虛擬流動模擬、虛擬通過能力、虛擬交通疏導方案、虛擬交通尋址的優選，從而將移動物體（車輛）的流動通量，無人值守的自動調控信號及車載智能終端等的信息采集、信息處理、信息反饋和優化決策組成一個高度靈敏的交通智能系統，該系統將成為智慧城市建設中首先實現的可行目標。

中國智慧城市的建設，是新型城鎮化實現人口集聚、財富集聚、智力聚集、消費聚集的新一輪要求，是落實十八屆三中全會精神的具體響應，它的強勁動力必將成為促進中國走出“增長停滯魔咒”和克服“中等收入陷阱”的重要選項之一。隨著智慧城市的實現，將能更加優化地配置城市的自然資本、貨幣資本、人力資本、生產資本、社會資本和政治資本，由此達到大力節省資源，提高整體效率，促進經濟發展、推動社會進步，改善生態質量的基本要求，將國家可持續發展戰略所規定的目標扎實地向上推進一步。

據世界銀行的測算，一個規模百萬人口城市的智慧城市建設，當其基本達到實際運行的程度時，在投入不變的條件下該城市的總產值（城市總財富）將會增加2.0—2.5倍，相當于目前傳統城市狀態下的3倍，這意味著智慧城市可為促進經濟規模再度翻兩番，逐步達到世界向往的“四倍躍進”目標，邁進一大步。這些財富的創造如果同時加上城市的制度建設、城市的社會和諧、城市的組織程度、城市的環境質量、城市的宜居水平、城市的生態文明、城市的文化精神等，智慧城市建設的價值將會大大超出它僅僅對于經濟增長的貢獻。

1 Townsend，Anthony M.Smart Cities:Big Data,Civic Hackers,and the Quest for a New Utopia，W.W.Norton&Company，2013.

2牛文元.生態文明的理論內涵與計量模型.中國科學院院刊，2013，28（2），163-172.

3 Cohen B.What Exactly IsASmart City?Fast Company，2012.

4牛文元.中國可持續發展總論.路甬祥總主編.《中國可持續發展總綱》國家卷（第1卷）.北京:科學出版社，2007.