智慧城市生態系統與城市空間模型的構建

辛暉

智慧生態城市是利用先進的信息和網絡技術實現以人為本的城市智慧管理，論文提出了“智慧生態城市”的概念，以生態和諧理論為研究基礎，構建智慧生態城市空間模型，為建設生態、健康、宜居和可持續發展的城市空間提供了理論支持。

“智慧城市”于2008年由IBM公司首次提出，在我國被認為推動新型城鎮化、提升城市綜合競爭力的重要舉措。近年來，我國智慧城市建設進程速度非常快，智慧城市建設在中國領先也有不少城市，如：北京市、上海市、廣州市、深圳市、佛山市、武漢市、寧波市等，已成為國內智慧城市建設的典范。 “智慧”為人們創造了太多的想象空間與完美的特性，但在實際的智慧城市化進程中仍可能產生“非智慧性”現象。如今關于智慧城市研究與實踐存在著技術化傾向嚴重、與信息化城市概念混淆、生態環境因素考慮欠缺。因此，生態理念的提出，確定“智慧”與“生態”二者存在必然的關聯性，必須將智慧城市與生態發展相結合，以“智慧生態城市”來促進智慧城市建設，以解決人口健康問題、商業系統的效率問題、交通擁堵問題、水資源的利用問題、能源問題以及各種因素相互關聯的挑戰。通過這些基礎性的理論研究，促進城市的智慧化和生態化的和諧發展。通過建設智慧城市，提高人與人、人與物、物與物的互聯互通、全面信息感知的能力，很大程度上提高政府管理和服務職能，提升公眾的物質和文化生活水平。這一定義未提及生態環境的可持續發展，一定程度上也反映出對經濟的關注遠遠超過了對生態環境的關注。

一、智慧生態城市的概念

“智慧”二字包括常規智慧和應變智慧、道德智慧和自然智慧。首先是能力方面，智慧是指效率、競爭力、預見性、創造性，是人與社會融合發展的綜合能力；其次是結構體系方面，智慧是由知識結構體系、智力和非智力體系、方法和技能體系等多個子系統的構成的錯綜復雜綜合系統；角色關系方面，智慧是處理人和人、人和自然環境、人和地域等關系時，最大限度地整合競爭與協調的關系，沿用自然和生態關系的和諧，如智慧旅游減少了游客的盲目性，提高了旅游的預見性，促使旅游產業生態化。

智慧生態城市不是簡單地“智慧城市+生態城市”，而是信息化與工業化，城鎮化和農業現代化整合發展的完整模式，是將智慧特征與生態特征融為一體并予以升華，以和諧作為其核心內容，以人為本的理念作為起點，從經濟上、生活上和管理上提升城市運行效率、催生大規模新興產業、引發新一輪科技創新、創造更美好的城市生活，“通過上層設計進行整體規劃建設路徑，采取高新技術做為支撐對管理能力進行再升級，構建新型的商業模式和體系加強產業活力，最終全方位地提升城市的智慧化運作水平”。綜合利用各類信息技術和硬件產品，以“數字化、智能化、協同化、互動化、融合化”為主要特征，通過對城市中人的行為的全面感知，優化和提升城市的運行效率，實現人們的生活更加便利、環境更加友好、資源能夠更加地全理利用的可持續發展的城市。

二、智慧生態城市的建設目標

（一）智慧生態城市建設目標與發展進程

以智慧城市而言，根據國家發改委和工信部共同提出的《指導意見》，將智慧城市建設概括為：公共服務便捷化、基礎設施智能化、網絡安全長效化、城市管理精細化、生活環境宜居化。本文認為，智慧生態城市的核心是在提高城市的智慧水平和生態水平的基礎上，將智慧與生態給予完美的融合，實現經濟、社會、生態的可持續發展（圖1）。

具體從以下五個方面，兩個角度（提升型目標和降低型目標）來確定。第一，將信息和數據最大化地轉化成智力資源。智力資源包括擁有知識和技能的人力資本和科研機構，還包括作為智力成果和智力載體存在的有形資源，使轉化過程消耗的物質、能源最小化；第二，將智力資源以極高的效率轉化成城市的發展競爭力，使城市在經濟、就業、水力、電力、道路建設、衛生、民生事業等的發展對生態環境的損害最小化；第三，將城市的發展競爭轉化為城市發展的自我完善能力和城市創造力，使城市發展的經濟風險、社會風險、生態風險最小化；第四，將城市發展的自我完善能力和城市創造力轉化為優良的城市生態環境，使優良的城市生態環境的構建、維持成本最小化；第五，在優良的城市生態環境中為使市民的文明水平和幸福感指數提升最大化，對人類健康的損害最小化。

（二）智慧生態城市模型

圖1表達的智慧生態城市建設目標，包括兩個方面：一是具有層次遞進關系。一個城市的智慧建設可以根據的自身的發展情況，確定從哪個階段介入；二是可以同時結合多個因素加以組合。同時，各階段目標之間也存在著遞進關系（圖2）。通過本模型可以對智慧生態城市進行漸進認識，為智慧生態城市建設從理論上提供補充和完善，為我國城市制定差異化智慧生態城市建設的戰略規劃提供了基本的理論支持。

三、智慧生態城市空間模型的構建

城市就象一個生命有機體，根據智慧生態城市的基本組成，搭建了智慧生態城市空間的基本框架，包括以下兩個方面：首先，智慧生態城市建設是為了公眾提供智慧服務，以信息流的方式將政府、企業和民眾等各項數據信息需求傳遞給智慧管理中心，對智慧生態城市運營規劃與管理以及高效建設起著助推的作用；其次，智慧管理中心是的最核心的部分，不僅對整個智慧生態城市實現自上而下的監控和管理，采用集體智慧理論，通過VR、RS、GPS、GIS等先進技術，將基本數據通過智能網絡平臺自下而上的信息反饋，通過信息整合實現更加以人為本的城市管理與規劃決策的完美結合，將城市的公共服務水平和管理效率能夠大幅度地提升。

智慧生態城市的空間結構為城市規劃提供科學合理的空間布局，統籌考慮智能技術與數據平臺建設的影響，構建人與人、人與環境和諧發展的城市空間。根據以上分析，搭建出智慧生態城市的立體空間模型，將智慧生態城市結構布局從整體上更清晰地展現。

（一）時間維度。時間維度記錄了智慧生態城市從啟動、發展和提升完善三個階段，充分展示了智慧生態城市發展變化的全過程。

（二）思維維度。思維維度集中了人類的智慧，一方面開拓了全新的智慧生態城市空間，另一方面，有效地解決了公眾的服務需求。先進的終端設備捕獲的大數據進行分析處理和共享，使公眾的生活質量與城市的協同發展更上一層樓。

（三）技術維度。以技術支撐為保障的智慧生態城市建設需要和技術創新為主要驅動力。

（四）物理維度。智慧生態城市的物理維度主要有兩個方面，一是真實的城市物理架構，包括城市的自然環境、城市供水、道路建設、城市交通、公共服務等城市公共空間，如：公園、街道、自然景觀、醫療等。二是利用高科技手段，對城市全方位進行數字化管理生成的虛擬數字空間。

（五）網絡維度。依托互聯網而存在，主要包括網絡和數據通信設備、網絡空間以及網絡軟件支持，完成大數據的收集，實現資源共享，是智慧生態城市建設和發展的重要保障。

（六）信息維度。智慧生態城市通過互聯網把城市的各種元素連接起來，海量信息的流轉和交換，結合大數據挖掘對大量數據和信息高度共享，實現城市資源物聯，創造城市協同工作和生活環境，打破城市管理信息孤島。同時，信息安全問題在智慧生態城市建設和發展過程中也需引起高度重視。

智慧生態城市建設不能僅限于城市基礎設施建設，需要從全局的角度，充分讓公眾作為城市管理的重要參與者，通知智慧管理中心設計系統性的解決方案。空間模型從多個角度描繪了智慧生態城市的基本形態。信息維度完全改變了城市運行模式和和管理形態，使城市資源進行整合；技術維度是信息與網絡維度的保障，只有技術的長足進步與發展，智慧生態城市建設的目標才有可能實現。各個維度是在物理維度的基礎上進行的，物理維度是智慧生態城市建設的根本。整個生態系統以思維維度為中心，即是智慧生態城市建設的源頭，也是終點。六個維度緊密相連，環環相扣，從不同方面智慧生態城市全面實現提供了一定的理論基礎。

智慧生態城市空間模型中的六個維度與智慧生態城市的各層級建設目標一一對應，其對應關系見表1。

智慧生態城市的建設將是多維度的統一，為了將多種形式的資源充分整合，由物理維度和網絡維度為智慧生態系統搭建了實踐的平臺，思維維度為指出了以人為本的智慧生態系統的建設方向，二者高度融合與協作，實現服務于“人”的智慧生態城市建設的可持續發展戰略。在信息維度的層面上，根據城市環境的改變、公眾需求的提升達到城市協同，即時調整城市建設的方案，進行精細化管理，最終實現可持續發展的、以人為本的智慧生態城市的建設。