信息可視化推進城市公共服務信息化研究*
——基于“智慧城市”公共服務功能的分析

■高慧軍 高 萍 郝東英

信息可視化推進城市公共服務信息化研究*
——基于“智慧城市”公共服務功能的分析

■高慧軍 高 萍 郝東英

加強城市公共服務的信息化是當今全球化、城市化、數字化發展的要求。“智慧城市”模式以強大的信息技術為依托，成為城市公共服務信息化的重要表現模式和發展趨勢。本文通過對智慧城市模式的信息化特征和公共服務功能的論述，以“2012年‘智慧城市’國際信息設計展”作品為案例，論證了信息可視化可以突破智慧城市模式的瓶頸，推動城市公共服務信息化。

信息可視化；城市公共服務信息化；智慧城市；功能

一、“智慧城市”的信息化特征和公共服務功能

2012年，國務院發布《關于大力推進信息化發展和切實保障信息安全的若干意見》中，明確指出“要提高政府電子政務的公共服務能力，提升城市功能運行的信息化程度，并且提出要建設智慧城市”①。由此，智慧城市成為城市公共服務信息化的重要表現模式和發展趨勢。

（一）智慧城市的信息化特征

數字化和信息化是智慧城市得以產生的基礎和前提，同時，智慧城市也是智慧地球理念的具體化和數字城市的延伸和拓展。此外，智慧城市具有強大的信息化特征，在一定意義上，智慧城市可以被看作是現代城市信息化的標志性形式。智慧城市的信息化特征集中表現在以下幾方面：

1.基于互聯網的協同性。互聯網是現代信息技術的產物，各種網絡技術的發展為城市中物物之間、人物之間、人人之間的全面互通、互動，提供了打破時空限制的基礎條件。作為智慧城市“神經網絡”的互聯網，以其全面感知、可靠傳遞、智能處理的信息特征，極大地增強了智慧城市隨時隨地提供智能服務的能力。②

2.強大的信息感知性。智慧城市的物質基礎是實在的物理城市，它利用基于網絡的感知系統，智能地識別和感知城市環境的各種變化，包括溫度、濕度、噪聲、氣壓、光強度、土壤成分，移動物體的大小、速度和方向等物理現象，并對數據進行分析和處理，進而對環境變化做出相關反應，促進城市系統和諧、高效地運行。

3.智能化的技術融合性。現代城市管理是一個開放的復雜系統，信息感知技術不僅可以收集和處理海量城市信息，而且“能夠通過智能融合技術實現對海量的數據的存儲、計算與分析，并且通過引入人的‘智慧’參與，以提高城市的應急反應及決策支持能力”③。

（二）智慧城市的公共服務功能

1.城市綜合智能服務系統。這是基于互聯網的城市網格化管理和服務系統。迪比克市是美國建立的第一個智慧城市。它通過物聯網將自來水、電、燃氣、交通、公用設施等基本公共服務連結起來，監測和分析各種數據并做出及時回應，從而為居民提供更加方便有效的公共服務。

2.城市智能交通服務系統。智能交通系統通過各種傳感數據，利用采集來的交通流量、噪音、路況、事故、天氣等信息，與市民進行交互體驗，為市民出行提供實時、適當的交通信息。智能交通服務系統是各國各地智慧城市建設采用的最基本、也是最常見的服務功能。

3.城市智能醫療服務系統。一些智慧城市也能提供遠程智能化醫療服務，如遠程視頻診斷、醫學資料數據庫實時使用、電子病歷隨時異地調閱、緊急救護無線通信等。

4.城市智能公共安全服務系統。城市公共安全服務是我國智慧城市的典型功能之一，能夠實現居民區、學校和醫院等公共場所的安全防控④。

二、信息可視化的特征及其推動智慧城市建設的作用

由于智慧城市所依托的信息化和數字化技術的高端性，使它在城市公共服務功能發揮中遇到了瓶頸，因此需要采取有效的手段對信息化技術加以改進，才能有效推進智慧城市的建設。信息可視化的應用是突破這些瓶頸的途徑之一，其在國內外的運用實踐證明，它將成為我國城市公共服務信息化的推動力。

（一）智慧城市信息化存在的突出問題

智慧城市模式以其強大的數字信息化手段在城市公共服務中發揮著巨大作用。但是信息化技術仍存在一些目前還難以克服的問題，主要表現在以下兩大方面：

1.對服務信息的處理和提供者而言，存在著數據組織無序和信息爆炸問題。海量的信息需要海量的傳感器，但是由于各類傳感器采集數據的標準不同，所以終端用戶在采集數據后，可能面臨數據在格式和語義等方面不一致的問題，因此數據的關聯性和一致性等問題亟待解決⑤。

2.對服務信息的使用者，也就是城市公眾來講，存在著難以接收和理解海量信息的問題。一般的信息數字化處理形成的公共服務信息和功能，對異質化的城市居民來說，存在使用便利性和效果的差異，枯燥的數據、呆板的數字形象、不適當的數字存放和調取地點都可能降低智慧城市的服務作用。

（二）信息可視化化解智慧城市的信息化問題

信息可視化不是一個新概念。早在18世紀后期，數據圖形學科正式建立，此后，抽象信息的視覺表達手段開始被用來揭示數據及其他隱匿模式的奧秘。20世紀90年代期間問世的圖形化界面，使人們可以直接與可視化信息進行交互，從而推動了十幾年來的信息可視化研究。1989年，斯圖爾特·卡德、約克·麥金利和喬治·羅伯遜將其定義為“Information Visualization”，即信息可視化。作為一個跨學科概念，信息可視化是旨在研究大規模信息資源的視覺呈現，以幫助人們理解、分析和利用這些數據，最終使人們形成對事物的整體認識的過程⑥。

信息可視化的特征和作用表現在：

1.信息可視化的主要目標是通過設計適當的外部視覺輔助、支持人的思維。信息可視化結合可視化工具和數據挖掘法，為人們提供有趣的圖案⑦，這有助于抽象的知識和信息在明顯的結構和模式中顯現，促進信息心理地圖的構建。設計良好的信息可視化工具還可以促進使用者進行思維和推理，幫助城市居民建立對未來的預期⑧。

2.信息可視化工具可以幫助理解多個數據庫中的數據之間的關系。在海量信息處理中，中繼技術在保證網絡信息融合的同時，也保證了信息處理的準確性。

3.信息可視化增加了信息源的公共性和使用效用。信息可視化具有的自由開放的特質，吸引了藝術家和設計師的廣泛參與，從而使其增加了公共信息和服務的美感與公眾接近性。⑨

由此可見，信息可視化不僅解決了海量信息的獲取、挖掘和處理難度問題，最重要的是可以使信息的使用者便于獲取、理解和使用公共服務信息和功能。信息可視化運用的最大意義是將信息的價值最大化，實現城市實景影像的可視化。其中，可視化的實景影像中包含的地理、經濟和人文信息是聚合用戶數據和實現空間信息社會化服務的全新數據源。

三、信息可視化推進城市公共服務信息化的實例分析

“智慧城市”國際信息設計展是2012年北京國際設計周的專題展覽。該展覽首次從信息設計的角度探討信息可視化在智慧城市建設中的應用和對城市信息化產生的影響。展品包括來自14個國家，50個設計師事務所、數字研究機構和實驗室的75件信息可視化作品，分享了全球各地智慧城市信息設計優秀案例。本文在對其中的典型作品進行案例分析后，可以看到信息可視化在政府推行城市公共服務職能中的有效性。（10）

（一）西方國家信息可視化推進城市公共服務信息化的實例分析

國外信息可視化的類型很多以作品特點為分類標準，可將“智慧城市”國際信息設計展中展出的75件作品分為采集型、交互型、終端型和實時型四大類型。

1.采集型的信息可視化：民眾有效表達共同利益的新途徑。以人為本是智慧城市追求的價值，在城市公共服務信息化的過程中，采集類的信息可視化占據著重要地位。因為對信息的分析與篩選，才會形成大范圍內公眾的共識，才可能實現公民真正想表達的共同利益。《美國推特心情》便是此類信息可視化的優秀案例。

如同“微博”在中國當前信息交流平臺上的地位，對于美國而言，其民眾在“推特”（Twitter）上所表現出的感受相比于官方的書面的表達更為真實，同時也更有價值。信息設計師根據2006年9月至2009年8月收集的3億多條推文計算得出數據，以密度統計地圖呈現。而后，根據每條推文情緒特有的詞表來推斷民眾的心情狀態。簡單地說，就是通過推文的密度來放縮各州版圖的大小，來表示各州推文的數量。在圖中，我們可以實時地觀測到各個州發送推文的數量和他們的情緒傾向。顏色越偏綠表示情緒越愉快。采集型的信息可視化，讓普通市民都可以對這些信息直接進行簡單的感性分析，透露出不同州的人們生活方式的區別不斷影響著他們所在地版圖的大小和情緒的變化等信息線索。

圖1 智慧城市國際信息設計展海報

圖2 《美國推特心情》示意圖

《美國推特心情》證明信息可視化可以幫助公民表達并實現共同利益。當政府公布某項公共決策時，就可以通過類似這樣的平臺采集信息，較為真實地得到公眾對該決策的反饋。同理，公眾也可以通過此類作品，更為直觀地體會政府對整個社會的影響，同時也會有更多的人去主動進行類似的情緒表達。這種便捷有效的信息流通為提高城市公共服務的決策和運行質量提供了前提和基礎。

2.交互型的信息可視化：政府與公民雙向有效溝通的新平臺。在Web 2.0時代，新媒體的發展勢頭迅猛，人人都可成為公共事件的創造者和傳播者，面臨逐漸平民化的媒體報道和監督問題，城市需妥善處理體制內監督和體制外公眾監督的關系。在“智慧城市”國際信息設計展所展示的案例中，交互型的信息設計作品《生態星球》（11）利用色彩斑斕的設計，迎合現今活躍的社交媒體，將網絡用戶在社交網絡Twitter上所發表的言論以可視化的形式展現出來，為社交媒體、網絡用戶和政府構建一座更便捷、更直接的橋梁。《生態星球》是美國有限電視新聞網（CNN）為“2012聯合國可持續發展大會里約20峰會”而作，用樹木的生長表示人們談論話題的傳播進展。每當有標記“里約20”話題的推特消息發布，都會在星球上形成一棵小樹苗，樹苗的位置依據信息發布者的全球定位確定。當消息不斷地被轉發與評論，樹苗就會迅速生長，人們的對話與類似的話題還會形成樹木的枝椏。看一棵小樹苗如何在短時間內長成參天大樹，整個星球被信息數據形成的植被覆蓋。這件作品很巧妙地將信息可視化與環境保護相結合，兼備實用性和觀賞性，更重要的是，它表達了一種渴望地球生態環境改善、整個星球欣欣向榮的美好愿望，同時呼吁更多人來關注。

交互型的信息可視化能夠直觀清晰地呈現公共事件的傳播過程、傳播渠道以及公眾在公共事件中的參與度，并將紛繁的網絡數據以一種更簡單、更直接、更系統化的方式呈現給政府，為城市更為高效地實現公共服務職能、及時地處理公共事件提供幫助。

3.終端型的信息可視化：聚焦、鎖定多元化服務下的精確受眾。維持環保與經濟之間的平衡是許多城市在可持續性發展中面臨的難題之一。2011年，哥本哈根政府與美國麻省理工學院可感知實驗室（MIT Sense Able City Lab）合作，推出一種全新的智能自行車輪（Copenhagen Wheel），并實施由哥本哈根市長富蘭克延森（Frank Jensen）所領導的政府團隊率先騎乘的推廣方案，在哥本哈根提倡環保、安全、健康的交通出行，該案例名為《哥本哈根之輪》（12）。

智能、感知和可持續是哥本哈根之輪的標志，它能將傳統單車改造成電動單車和移動傳感器的結合體。通過傳感器與藍牙功能，公眾可以使用智能手機與它對話，使其成為生活中的左右手。同時，公眾還可通過手機實現打開和鎖定單車、改變掛擋和自主選擇動力等功能。此外，儲存騎單車剎車時浪費掉的能量，轉化成提速助推力，這可以鼓勵公眾延長自行車的使用距離，以減少溫室氣體的排放。輪子上的傳感器還可收集使用者的腳蹬力度和周圍環境情況，使用者可通過網頁和手機獲取這些信息，為其合理制定出行計劃提供便利。當然，公眾可以選擇分享這些數據，使這些微小數據形成一個環境數據庫，從而使每個人都可以受益。

圖3 《生態星球》交互平臺

圖4 《哥本哈根之輪》宣傳海報

4.實時型的信息可視化：真正將公共資源提供給公民享有。一座城市若要快捷合理地運行，方便暢通的交通是其必不可少的因素。新加坡在智慧城市發展道路上獨辟蹊徑，獨創智慧花園型城市國家。他們全力打造了系列信息可視化作品《實時新加坡》（13），旨在構建智能交通系統、發展清潔能源、廢水利用、垃圾處理、推廣“綠色建筑”等。

新加坡的人均機動車擁有數為1.6輛，這給城市交通帶來了巨大的壓力，同時也滋生了效率降低、環境破壞和財產損失等問題，由此每年造成的損失占GDP的1.5%—4%。新加坡政府撥款給新加坡國家科研基金，與美國麻省理工學院合作，共同研究開發“新加坡——麻省理工學院科研技術聯盟未來城市流動研究項目”，解決新加坡交通擁堵、低效率問題的“實時新加坡”項目是其中一部分。該項目通過建立一個分布式地反映城市活動的實時數據開放平臺，為公眾實時掌握城市的全方位數據提供便利。其嘗試消除公眾與實時數字數據之間的距離，將公眾生成的數據即時回饋給公眾，方便他們獲取實時信息，進行決策優化。等時地圖根據交通耗時成比例變形，可以準確告知民眾從出發地到達目的地所需要的真實時間，除了考慮行程路線等常規問題，應用還能精準計算由于堵車、意外事故、工作日與休息日等方面因素帶來的影響。基于“實時新加坡——等時地圖”這一平臺，開放社區可創建多個應用程序，提取有價值的數據信息，挖掘公眾的創意潛能。

圖5 《實時新加坡——等時地圖》示意圖

（二）我國信息可視化推進城市公共服務信息化的實例分析

通過上文的分析，我們可以理性地看到信息可視化對于城市公共服務信息化的潛在推動力。我國的信息可視化已有了初步的模型，從“智慧城市”國際信息設計展主展品《智慧北京GeoPulse Beijing》可見一斑。

這一案例綜合了西方國家信息可視化的多種特性，集采集型、交互型、終端型以及實時型案例的特點于一身，使公民得以有效表達共同利益，與政府進行雙向有效溝通，鎖定精確受眾享受多元化政府服務，最終將公共利益最大化。

《智慧北京》基于地球脈搏的設計思想，用一種全新的方式，將地理位置信息進行可視化處理。該用戶界面基于地理信息系統（GIS），由航拍影像、地圖和數據集共同組合而成。數據集包括人口和統計數據、實時數據、計算數據和仿真數據。該界面可以將城市的一切事物呈現其中，真正實現模擬與數字設備的交互，紙筆與電腦、投影的結合。一本交互書、一臺觸屏電腦、三面投影、七塊屏幕，就可模擬出整個北京的城市動態，改變原有電子政務與市民的距離感與更新的滯后性。

圖6 《智慧北京GeoPulse Beijing》實景照片

《智慧北京》可以被看作一個“平民化”的總操作臺，這也充分體現了信息可視化在推進城市公共服務信息化的特點。因為信息可視化技術的利用，在有效解決社會民生等問題的同時，不忽視城市的經濟建設，符合我國城市公共服務信息化建設過程中的核心理念。同時，它也是一個新的起點，讓公眾通過信息可視化理解北京城市發展中的問題。

圖7 信息可視化技術支持下的城市管理平臺模擬模型

四、結語

信息可視化對于城市公共服務信息化建設的推動力已在現實中得到證實。2011年聯合國發布的《世界城市展望報告》中顯示，全世界有一半城市人口，40年后城市化率更達到62.4%（14）。這意味著未來的城市，特別是大城市將是大數據的海洋。有效利用信息將成為公共服務水平整體提升的必要條件。目前世界很多城市相繼走上了信息可視化之路，雙向信息渠道的有效建構對于城市公共服務信息化建設而言，無疑具有深遠的影響。

注釋：

① 國發〔2012〕23號.國務院辦公廳.國務院關于大力推進信息化發展和切實保障信息安全的若干意見.http://www.gov.cn/zwgk/2012－07/17/content_2184979.htm。

② 宋剛、鄔倫：《創新2.0視野下的智慧城市》，《城市發展研究》，2012年第9期。

③ 宋剛、唐薔：《現代城市及其管理——一類開放的復雜巨系統》，《城市發展究》，2007年第2期。

④ 李德仁、邵振峰、楊小敏：《從數字城市到智慧城市的理論與實踐》，《地理空間信息》，2011年第6期。

⑤ 李德仁、姚遠、邵振峰：《智慧城市的概念、支撐技術及應用》，《工程研究》，2012年第4期。

⑥ Stuart K.Card，Jock D.Mackinlay，Ben Shneiderman（1999）.Readings in Information Visualization：Using Vision to Think.Morgan Kaufmann Publishers.p.8.

⑦ Ben Shneiderman.Inventing Discovery Tools：Combining Information Visualization with Data Mining.Information Visualization 2002（1）：5－12.

⑧ Kamran Sedig，Sonja Rowhani，Jim Morey，Hai-Ning Liang.Application of information visualization techniques to the design of a mathematical

mindtool：a usability study.Information Visualization.2003（2）：142－159.

⑨ Andrew Vande，Moere.Helen.On the Role of Design in Informationvisualization.Information Visualization 2010（4）：356－371.

（10） 2012北京國際設計周“智慧城市”專題展覽項目組，歌華藍石數字藝術館，http://www.modachina.org/zhan/info/341。

（11） ［美］CNN、［德］Heimat-Berlin、［美］Minivegas：生態星球，http://cnn-ecosphere.com/

（12） ［美］麻省理工大學可感知城市實驗室：《哥本哈根之輪》，http://senseable.mit.edu/copenhagenwheel/

（13） ［美］麻省理工大學可感知城市實驗室：《實時新加坡：等時地圖》，http://senseable.mit.edu/livesingapore/exhibition.html。

（14） World Population Prospects The 2010 Revision：5.http://esa.un.org/unpd/wpp/documentation/pdf/wpp2010_volume-i_comprehensivetables.pdf。

（作者高慧軍系中國傳媒大學經濟與管理學院副教授；高萍系中國傳媒大學經濟與管理學院副教授；郝東英系馬克至尚傳媒公司數字媒體專員）

【責任編輯：潘可武】

*本文系教育部人文社科基金規劃項目“新媒體公共文化服務合作治理研究”（項目編號：14YJA630011）的研究成果。