國外智慧城市研究述評及其啟示

熊翔宇+鄭建明

摘 要 論文以國外智慧城市建設的相關研究論文為數據源，借助java語言對該領域的相關關鍵詞進行詞頻統計，分析了智慧城市的概念和內涵以及構成要素，歸納了國外一些智慧城市建設的案例，在此基礎上討論了智慧城市建設中的技術手段，最后提出了對我國新型城鎮化與信息化融合進程的啟示。

關鍵詞 智慧城市 新型城鎮化 信息化

分類號 G250.7

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2017.12.017

Abstract This paper takes the international research papers in smart city as the data source to extract the high frequency key words with the help of Java language. It analyzes the concept， connotation and components of the smart city and sums up some cases of foreign smart cities development. Also， it discusses the technological means in building a smart city. Finally， the suggestions on the integration process of new urbanization and informationization in China are given.

Keywords Smart city. New urbanization. Informationization.

0 引言

改革開放30多年來，我國城鎮化率逐年穩步提升。根據世界銀行的數據，我國的城鎮化率從1960年的16%攀升到了2015年的56%[1]，有預測表明，在2030年前后我國城鎮化率將接近70%，達到中等發達國家的水平。

與此同時，科技革命帶來的信息技術成為新興生產力的突出代表，推動著工業社會向信息社會轉變。信息化作為推動中國經濟發展的重要增長點，是我國新型城鎮化建設的迫切需要和必然選擇，信息化與新型城鎮化的互相滲透融合已成為提升城鎮發展質量、提高人民生活水平的動力。而隨著新型城鎮化與信息化進程的不斷推進，以及全球信息化進程的加速發展，“智慧城市”成為全球城市發展的新主題與新動力已毋庸置疑，同時更是推進新型城鎮化建設的重要抓手。新型城鎮化與信息化，正借由“智慧城市”這一主題交相融合。

國外對“智慧城市”的研究大約興起于上世紀末，經過10多年的發展，對智慧城市的理論研究已較為成熟，在實踐環節也有所突破。國內學者對智慧城市的關注開始于2009年IBM公司提出的“智慧地球”概念。本文將采用java語言，通過詞頻統計對智慧城市相關研究領域主題進行分析，調研相關外文文獻，采用內容分析法，評述國外智慧城市相關研究情況，并分析“智慧城市”中新型城鎮化與信息化融合的情況，以期望對我國智慧城市和新型城鎮化建設進程有所借鑒。

1 文獻統計分析概述

英文中表達“智慧城市”的詞匯有三個，分別為Smart City、Intelligent City和Wisdom City，國外相關研究在描述智慧城市時，主要使用Smart City和Intelligent City。其中“Smart City”一詞在我國同樣被較多使用；而“Intelligent City”則更加強調信息技術在城市中的運用，某種程度上，更接近于城市信息化和數字城市的概念；“Wisdom City”則鮮有國外學者使用，大部分使用該詞的都是我國學者。因此，在統計與智慧城市相關文獻時，筆者采用檢索式“TI=Smart* Cit* OR TI=Intelligent Cit*”在Web of Science核心合集數據庫中進行檢索，經合并剔除重復和非相關論文后，得到697篇結果。其中絕大部分文獻出現在2011年及以后，共602篇。國外關于智慧城市的研究雖然開始較早，但是近幾年才呈現出研究的爆發態勢。

對697篇文獻的關鍵詞使用Java進行詞頻統計，剔除掉“Smart City”“Smart Cities”“City”“Cities”“Intelligent City”等主領域相關關鍵詞以后，得到的詞頻在10次以上的關鍵詞從高到低排列情況如下表。

由表1可知，在智慧城市相關的研究文獻中，Internet of things（物聯網）、Big data（大數據）、Network（網絡）、ICT（信息通信技術）、Sensors（傳感器）、Cloud computing（云計算）等面向應用的關鍵詞較為突出。同時，Sustainability（可持續性）、Governance（治理）、Management（管理）、Innovation（創新）、Design（設計）等描述智慧城市內涵與要素的關鍵詞也占有一定的比重，此外有部分文獻是對國外相關智慧城市案例進行研究評述的。

2 智慧城市研究主題分析

2.1 智慧城市的概念和內涵

國外對智慧城市之概念和內涵的研究主要從兩種不同的角度切入，其一著重于描述智慧城市之建設目標，其二圍繞基礎設施建設、現代通信技術利用、創新能力培養等多元化手段作為支撐要素展開。

描述智慧城市的建設目標集中在討論智慧城市為市民帶來的積極作用上。R. G. Hollands在2008年曾經指出，智慧城市的界定是復雜而困難的，但智慧城市往往將技術性的信息化變革與經濟、政治和社會文化的變化聯系在一起[2]；P. Rios在2008年提出，智慧城市是可以給市民帶來靈感的，讓市民分享文化、知識和生活的，并且激發市民創造力的城市[3]；A. Caragliu， C. Del Bo和P. Nijkamp則于2011年合作研究提出，“智慧城市”應該具有的特征標簽是其擁有可以通過生產力的量變和質變讓現代城市得以繁榮的智慧之舉[4]；P. Lombardi， S. Giordano和H. Farouh等人于2012提出，智慧城市重視基于現代信息通信技術的人力和社會資本，以支撐城市經濟增長并且搭建財富創造平臺，從而提高人民生活質量[5]；M. Angelidou則于2014年提出智能城市是以利用人類、集體和技術資本來增強城市群的發展和繁榮的發展模式概念[6]。以上這些研究從不同的角度指出了智慧城市帶來的積極效應，其本質都可歸于以人為本、造福市民，這也正是我國新型城鎮化建設的目的之一。endprint

在智慧城市之多元化支撐要素方面，主要集中在基礎設施建設、現代通信技術利用、創新能力培養、市民素質提升等方面。N. Komninos分別于2002年和2006年對智慧城市的含義進行了闡述。他在2002年列舉了智慧城市四種可能的含義：第一是將電子和數字技術廣泛應用于社區和城市；第二是利用信息技術來改造某個區域內生活和工作的一些重要和基本的方面；第三是在城市中嵌入信息和通信技術；第四則是通過加強信息和通信技術與人類在空間區域里的緊密結合，以加強分類創新、學習、知識和解決問題的能力[7]。2006年，他再次強調，智慧城市是一個包含了很強大的學習能力與創新能力的地區，是內置式地嵌入了創造性、知識創造力、以及通信和知識管理的數字基礎設施[8]。2008年，IBM把智慧城市定義為：能夠充分利用物質基礎設施、IT基礎設施、社會基礎設施和商業基礎設施這四大基礎設施相互通聯以產生集體智慧的城市。IBM認為關鍵之處在于虛擬網絡與四大基礎設施之間的深度融合，以實現全面感知、四大基礎設施之間的深度融合，以實現相互通聯、實時數據之間的深度融合的以實現智慧化[9]。R. G. Hollands于2008年提出了智慧城市的六點重要內涵，即：網絡化的基礎設施；商業主導形式的發展；商業驅動的城市發展、技術、城市管理者的角色和功能的轉變以及這三點之間的聯系；高科技和創意產業；社會學習、社會教育和社會資本；社會和環境的可持續性[2]。此外，J. R. Gil-Garcia，T. A. Pardo和T. Nam在2015年發表的文獻中提出，智慧城市是一個包含了多方面愿景的相當復雜的系統[10]，R. Khatoun和S. Zeadally[11]，以及A. Meijer，M. P. R. Bolívar[12]在2016年同樣也提到這一點。以上這些研究提出了創建智慧城市所需要的基礎設施建設、電子與數字技術、現代通信技術、創新能力培養、關系調控能力等多元化的支撐手段，而現代信息技術尤其被視作城市智慧化的必要條件之一，這與我國強調現代信息技術的信息化建設不謀而合。

筆者以為，國外對智慧城市概念和內涵的研究不論是從描述智慧城市建設目標之角度切入，還是從多元化支撐手段的要素研究角度切入，都與我國新型城鎮化與信息化建設密切關聯。建設智慧城市造福市民的本質與我國新型城鎮化建設的目的異曲同工，建設智慧城市的必要支撐手段也同樣與我國的信息化建設殊途同歸。

2.2 智慧城市的構成要素

國外對智慧城市構成要素的研究雖視角各異，但大致可以分為目標視角、驅動力視角和效用視角。其中目標視角涉及到的要素主要是基于對智慧城市的設定與展望，例如智慧的經濟、智慧的生態系統、智慧的道路交通等；驅動力視角涉及到的要素主要是對影響智慧城市的因素剖析，例如大學因素、產業因素、政府因素；效用視角涉及到的要素主要是對智慧城市的功效與應用的分析，例如城市服務、交通與通信、能源等。

在目標視角上，D. Toppeta于2010年將智慧城市表達為由多個子系統構成的大系統，并從信息流動和智能交通系統、人力資源和社會資本的開發、經濟2.0（提高競爭力的智慧經濟以及優質和可持續的生活）、生態系統（可持續的環境和可再生的各種能源）、電子民主與電子政務2.0以及智慧政府等角度分類闡釋了智慧城市的目標導向構成要素[13]；與此類似的還有2007年奧地利維也納技術大學的R. Giffinger， C. Fertner， H. Kramar等人在其研究的項目“智慧城市：歐洲中型城市排名”中給出的智慧城市的六項構成要素：智慧經濟、智慧人口、智慧管理、智慧移動、智慧環境、智慧生活[14]。此外，P. Goswami在2015年對印度的智慧城市進程分析中提出了一個智慧城市模型說，指出智慧的宜居城市的設計和發展離不開全面的、持續的、綜合的、至關重要的研發工作，說明了建設智慧城市應當重視抗災能力、健康和積極的疾病控制、適宜的空氣、廢物處理、優質的休息時長、運輸效率、道路交通安全、氣候相容性、碳中和、城郊相接的建設、發展新技術等構成要素[15]。

在驅動力視角方面，部分學者分析了智慧城市的構成要素。L. Leydesdorff和M.Deakin在2011年把用于解釋大學、企業和政府三者間在知識經濟時代新關系的三螺旋模型引入智慧城市的研究中，認為城市是“大學-產業-政府”三者發生交互作用的密度網絡，這三者中，大學提供智力資本，產業創造財富，而公民社會的民主政府為前二者提供了參與的平臺，泛在的信息通信技術可以加強這樣一個密度網絡[16]。

在效用視角方面，研究者的分析于前兩者相比則更加具有應用價值。IBM商業價值研究所的S. Dirks， M. Keeling 和 J. Dencik于2009年在IBM環球商業服務的執行報告中提出了城市服務（包含公共服務管理和地方政府管理）、市民（包含醫療和教育、公共安全、政府服務）、商業（包含商業環境和管理負擔）、交通（包含汽車和道路、公共交通、機場和海港）、通信（包含寬帶和無線、手機和電腦）、水（包含衛生設備、淡水供應、海水）、能源（包含石油和天然氣、可再生能源、核能），認為這七個要素是智慧城市核心系統，也是IBM的各項技術重點應用的領域[17]。

這三種不同的視角，都突出了信息化在建設智慧城市中的重要作用，尤其是目標視角中的智能交通系統、電子民主與電子政務，驅動力視角中的泛在的信息通信技術的支持，效用視角中的城市服務與通信服務，都依賴于信息化建設。總覽國外對智慧城市的構成要素研究，無論基于哪個理論視角，其對于智慧城市構成要素的設計的宗旨都是更好地服務民生，這一理念與我國新型城鎮化建設的最終目的有異曲同工之處。

2.3 智慧城市的案例分析

經過十多年的發展，智慧城市的研究取得了一定的成果，在實踐環節也有所突破，全球智慧城市的建設呈現出大規模爆發趨勢，越來越多的城市加入到了建設智慧城市的行列。智慧城市作為最具創造力的城市形態，已成為全球城市謀求發展的戰略選擇，現在全球有不少于200個的智慧城市項目正在實施中。目前智慧城市的相關研究中，討論智慧城市建設實例的比重也逐步增多。endprint

A. Mahizhnan于1999年以缺乏自然資源的島國新加坡為例，分析了其由工業經濟轉向信息經濟過程中制訂的一系列打造成為“智慧島”的策略，措施包括接受新的信息技術、政府開展一系列的計劃以及建立必要的基礎設施等[18]。2008年，R. G. Hollands在其研究中引述了英國城市南安普敦在2006年智慧城市建設的重點——智能卡項目，該項目體現了政府對于將所有城市居民納入公共服務體系的密切關注；同時，Hollands也提到了澳大利亞布里斯班市采用了為期十年的智慧城市愿景，旨在解決促進信息獲取、終身學習、數字鴻溝、社會融合和經濟發展方面的問題[2]。2013年，T. Gea， J. Paradells， M. Lamarca等人分析了西班牙城市巴塞羅那（Barcelona）在建設智慧城市中對物聯網的應用的經驗和教訓[19]。R. P. Dameri在2014年與C. Rosenthal-Sabroux合作編寫的書中，以荷蘭首都阿姆斯特丹（Amsterdam）和意大利西北部港市熱那亞（Genoa）為研究對象，比較分析了智能和數字城市各自不同的舉措和策略，以探討智慧城市和數字城市各自的概念與戰略之間的關系[20]。2016年，B. Granier和H. Kudo以日本的智慧社區為例，探討了ICT對于促進公民參與的巨大潛力，并認為公民參與是智慧城市定義中的一個關鍵要素[21]。

國外智慧城市建設的實踐大致可以劃分為以下三個方面：（1） 信息化基礎設施建設（例如建立智能電網與智慧照明等信息化基礎設施，以降低能源消耗）； （2） 社會信息化推廣（例如推廣公共服務產業信息化，提高市民社會生活領域的信息化程度，打造以人為本的智慧都市）； （3） 國家信息化戰略規劃（例如將對信息化的研究提高到國家戰略層次，集中研究國家信息化戰略）。表2概括了部分國外智慧城市建設的相關情況。其中部分城市在建設智慧城市的過程中，以單項或多項技術為重點建設對象，而這些技術也將在本文下一部分“智慧城市的技術手段”中以討論。

2.4 智慧城市的技術手段

智慧城市是基于物聯網、云計算、人工智能等技術而形成的一種新型信息化的城市形態，在智慧城市建設中利用信息技術打造信息化的城市，在信息化建設中發展智慧城市，是目前全球智慧城市共同的智慧選擇。智能城市電網（Smart City Grid）、智慧城市照明（Intelligent City Lamplight）、智能交通系統（Intelligent Transport System， ITS）、電子政務（Electronic Government） 等都是智慧城市的信息化手段實現。

在2014年，D. Menniti， N. Sorrentino， A. Pinnarelli等人研究了未來智慧城市中的虛擬能源區之微型智能電網的協調問題，認為在未來的智慧城市，新的信息和通信技術將使現有資源得到更加有效的管理[33]；A. Lavric， V. Popa， S. Sfichi在同年提出了基于大規模無線傳感器網絡的路燈控制系統，并視其為邁向智能城市的關鍵步驟，這個系統架構采用集成多普勒傳感器來檢測車輛，當檢測到車輛燈光時，路燈就會調亮到預設值以保證道路安全，因此可以節省電力和維護成本[34]；Z. Liang和Y. Wakahara在2013年研究了基于實時交通信息的智能交通系統的城市交通預測，并提出了采用不同建模方法的兩個不同的城市交通預測模型[35]；Schlingensiepen J， Mehmood R， Nemtanu FC則在2015年研究了智慧城市中自動運輸系統的框架問題，認為智慧城市的一個核心功能就是運輸，提出了一個可以在智能環境中給用戶提供個性化移動服務的自動運輸系統的設計框架[36]。2016年，I. A. T Hashem， V. Chang， N. B. Anuar等人討論了將大數據應用于智慧城市建設中的可行性，認為大數據可以從來自不同數據源的大量數據中獲得潛在的有價值線索，并以此為城市制定決策而服務[37]。L. G. Anthopoulos和C. G. Reddick在2016年發表的文獻中研究了智慧城市與電子政務的相互關系[38]。

此外，國際上還有對社會各方面的智慧研究，如：對在醫療領域實現信息化開展智慧醫療（Smart Healthcare）以改善市民醫療體驗的研究；對將信息技術應用于家居以便利市民生活的智慧家居（Smart Home）研究；對采用了現代信息技術的智能公民卡（Citizen ID Smartcard）的研究；對老齡化愈加嚴重情況下的利用信息服務的智慧養老（Smart Retirement， 如AmIE Project）研究；以及用信息技術來改變傳統教育模式智慧教育（Smart Education）研究。這些智慧城市的舉措都根植于信息化建設的基礎之上，利用信息技術來解決城市發展中存在著的日益嚴峻的問題。以交通擁堵問題為例，僅依靠擴建道路這類傳統方法來緩解日益增長的交通需求，很難適應社會經濟快速發展的需求，而建立城市的智能交通系統則是最有效的措施。因此，基于信息技術的解決方案已成為全球處理城市發展進程中面臨問題矛盾的重要選擇。

在智慧城市中運用信息技術開發智慧項目，與我國利用信息化手段推動新型城鎮化的發展不謀而合。新型城鎮化道路要求更加重視城鎮建設質量內涵的提升，而將大數據、云計算、物聯網等一系列嶄新的信息化技術引入新型城鎮化建設，以信息化助推新型城鎮化，可以為城市基礎設施裝備與城鎮布局優化乃至城鎮經濟的可持續發展指引一條智慧的道路。

3 智慧城市建設對我國新型城鎮化與信息化融合進程的啟示

2015年4月7日，我國住建部和科技部公布了第三批國家智慧城市試點名單，確定北京市門頭溝區等84個城市（區、縣、鎮）為國家智慧城市2014年度新增試點，河北省石家莊市正定縣等13個城市（區、縣）為擴大范圍試點，加上2013年8月5日對外公布的2013年度國家智慧城市試點名單所確定的103個城市（區、縣、鎮），以及住房城鄉建設部此前公布的首批90個國家智慧城市試點，目前國家智慧城市試點已達290個。智慧城市的創建已經開始和城市市政基礎設施建設、便民服務等結合，以便引導各地城市管理和公眾服務的智慧化，探索新型城鎮化推進模式。endprint

2014年3月頒布的《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》中明確了對推進智慧城市的要求，規劃重視物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術的應用與信息網絡、數據中心等信息基礎設施的建設，要求實現信息化與城市經濟社會發展的深度融合[39]。而2016年7月國務院印發的《國家信息化發展戰略綱要》，提出以信息化驅動現代化，增強發展新動力[40]。

如今，發展智慧城市是提高城鎮化質量、推進內涵型城鎮化建設的重要舉措，其中信息技術手段，是建設智慧城市重中之重。國外智慧城市的研究和實踐對我國新型城鎮化與信息化進程的啟示筆者認為應從四個方面考慮。

3.1 新型城鎮化建設應堅持集約化發展

《國家新型城鎮化規劃（2014-2020年）》中明確指出了加快綠色、智慧、人文的新型城市建設[32]。中國特色的新型城鎮化建設，需要改變以往粗放式的發展模式，順應現代城市發展的新理念新趨勢，追求集約、創新、融合、和諧、綠色和特色發展。在新型城鎮化建設中運用智慧城市所提倡的生態文明理念，構建綠色的生產、生活與消費模式。例如：控制能耗與排放；節約利用土地、水和能源；促進資源循環利用；加快建設可再生能源體系，提高新能源和可再生能源利用比例；倡導綠色建筑；推廣綠色出行。

將智慧城市建設中的集約節約理念服務于新型城鎮化，利用智能的基礎設施建設來完善推動新型城鎮化綠色循環低碳發展的體制機制，實行嚴格的生態環境保護制度，形成節約資源和保護環境的空間格局和產業結構，改變民眾的生產和生活方式，將具有重要意義。

3.2 新型城鎮化建設應堅持智能化發展

新型城鎮化建設與智慧城市的建設都面臨強烈的服務和以人為本的需求，力求提升人民生活的便捷度與舒適度，更好地服務民生。城鎮信息化是實現資源高效配置、城鎮經濟快速發展、提高城鎮化建設質量、提高人民生活水平的必經之路。因此新型城鎮化建設中，開發利用社會信息資源，提供必要的信息服務，促進基礎設施智能化和公共服務便捷化，是提升市民生活品質的重要舉措。

探索建設真正以人為本的新型城鎮化，應以智能化技術為支撐，利用物聯網、云計算、大數據、人工智能等多項信息技術來解決新型城鎮化發展中的問題，發展智能電網、智慧照明、智能交通系統等智能基礎設施建設，推進智慧醫療、智慧養老、智慧教育、智慧家居等項目，同時促進信息技術在政府管理、商業交易等領域的廣泛應用，以全面提升新型城鎮化的內在品質。

3.3 新型城鎮化建設應注重頂層設計

智慧城市的整體解決方案并非是技術應用和設施的簡單疊加，而是在一體化頂層設計指導下，充分考慮各層次、各領域要素的共建共享；避免智慧城市中應用系統出現信息孤島問題，需要促進系統間的數據共享與應用協同，這是智慧城市的推進方向。同智慧城市建設一樣，新型城鎮化建設同樣需要統攬全局、整體謀劃，從系統方法論的角度關注新型城鎮化的建設，避免條塊分割，各自為政。

一個完整的智慧城市的設計，將會惠及到城市、鄉村、社區、乃至每個家庭、每一個人，同樣，黨和政府的各項新型城鎮化政策，也是要實現城鄉一體化。黨的十八大報告提出，要推動“工業化和城鎮化良性互動、城鎮化和農業現代化相互協調”，走“中國特色”新型城鎮化道路。這就意味著，新型城鎮化是一項系統工程，需要立足自身，統籌兼顧；科學規劃，重點突出；資源整合，協作共享；夯實基礎，循序漸進。

因此，新型城鎮化規劃的制定，需要合理確定中央與地方分工，因地制宜研究制定符合本地實際的具體措施，以推動大中小城市和小城鎮協調發展、產業和城鎮融合發展，促進中國特色新型城鎮化持續健康發展。在宏觀的整體頂層設計與戰略藍圖的指引下，進行統籌兼顧的思考和長遠持續的規劃，借力系統的政策體系支撐和可操作的方法論與實踐相結合，才能實現以人為本、公正和諧，集約智能、綠色低碳的新型城鎮化，最終提升鎮、鄉、村、社區、家庭乃至每個人的幸福指數。

3.4 關注新型城鎮化與信息化融合

智慧城市的本質在于信息化與城鎮化的高度融合，是城鎮信息化向更高階段發展的表現。信息化是先進生產力的代表，為城鎮建設提供了全新的思路和有效的手段；城鎮化的發展也為信息化帶來了良好的發展環境，成為社會信息化的依托。

新型城鎮化建設應當重視發揮信息化在新型城鎮化中的重要作用，推動社會信息資源多元發展，在新型城鎮化建設中推進信息化建設，以信息化建設助力新型城鎮化建設，二者相互融合相互促進。

新型城鎮化與信息化的融合，包括但不限于以下幾個方面：一是產業集群建設與信息化建設的深度融合，依托支柱優勢產業與引進新興戰略產業，以信息技術為重要支撐，提升新型城鎮化內涵及質量；二是建立中小企業信息平臺，以網絡為依托，建立行業式信息發展平臺，增加企業間交流與合作，爭取建立產、學、研一體化信息平臺，保證中小企業迅速成長，以帶動新型城鎮化經濟發展，推進新型城鎮化進程；三是逐步推進公共服務體系信息化，促使高校優質資源公開化，醫療保障體系便捷化，政務工作靈活透明化，交通出行高效化，以提升新型城鎮化質量。

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