智慧城市的內(nèi)涵與外延

智慧城市的背景與定義

    一、背景

    胡錦濤主席于2003年提出“要更好地堅持全面發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展”的科學發(fā)展觀�！秶�家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006━2020年）》中的“城鎮(zhèn)化和城市發(fā)展”要求建立“城市信息平臺”。溫家寶總理于2009年提出“感知中國”，隨后，科技部于2010年開始在國家“863”計劃布局，立項對“智慧城市”開展研究。  2013年，住建部等國家部委出臺了智慧城市建設(shè)試點的相關(guān)政策。2014年，《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》首次明確將智慧城市作為我國城市創(chuàng)新發(fā)展的基本形態(tài)之一，隨后，國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合出臺《關(guān)于促進智慧城市建設(shè)若干意見》，明確了我國智慧城市建設(shè)的基本理念、指導原則、支持政策等。同年年9月，財政部發(fā)布會的《關(guān)于推廣運用政府和社會資本合作模式有關(guān)問題的通知》指出，要盡快形成有利于促進政府和社會資本合作模式（PPP）發(fā)展的制度體系。

    二、智慧城市的定義

    智慧城市的特征包括智慧的經(jīng)濟、智慧的市民、智慧的管理、智慧的流動、智慧的環(huán)境和智慧的生活六個方面，這六個方面形成城市智慧的整體。從社會學角度，智慧城市的建設(shè)過程，就是以社會經(jīng)濟繁榮為目標，以社會和諧穩(wěn)定為前提，以民生幸福為考核標準，解決人與自然的可持續(xù)發(fā)展，人與人的協(xié)調(diào)發(fā)展以及人與自我的認知和幸福感提升。

    智慧城市是以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以物聯(lián)化和互聯(lián)化的方式動態(tài)感知、分析和整合城市方方面面的數(shù)據(jù)，使城市中各個部分協(xié)調(diào)配合，在城市的經(jīng)濟、交通、通信、教育、環(huán)境、能源、安全、管理、服務(wù)、文化、醫(yī)療等方面實現(xiàn)更高效、更便捷的運作模式，極大的提高居民生活質(zhì)量，塑造良好城市整體環(huán)境，促進人和城市之間和諧溝通交互的新型城市形態(tài)。

    換句話說，智慧城市以信息技術(shù)為支撐，通過健全、透明、充分的信息獲取，通暢、廣泛、安全的信息共享，和有效、規(guī)范、科學的信息利用，提高城市運行和管理效率，改善城市公共服務(wù)水平，增強處理突發(fā)事件的能力，讓城市成為和諧社會的中樞。

智慧城市的核心內(nèi)容

    1.概念模型

    無論何種類型的城市，市民、政府和企業(yè)（包括組織）是智慧城市的服務(wù)主體，如圖1所示。智慧城市中服務(wù)主體所涉及的活動包括文化、健康、教育、政務(wù)、建筑、金融、交通、資源、購物、旅游、環(huán)境、生活、環(huán)保和公共安全等諸多方面，如圖2所示。智慧城市主要體現(xiàn)在各種城市活動的智慧性。對城市而言，所謂智慧，就是能夠高速、高效率和高質(zhì)量的進行和完成城市服務(wù)主體所涉及的各種活動�；蛘哒f，智慧城市系統(tǒng)應(yīng)該使城市服務(wù)主體能夠及時得到所需的高質(zhì)量服務(wù)。在各種城市活動中，政府、企業(yè)、市民三者之間通過各種智慧應(yīng)用系統(tǒng)獲取、傳遞、交換相應(yīng)的數(shù)據(jù)與信息。

    圖1智慧城市的服務(wù)主體

    圖2智慧城市服務(wù)主體的主要活動

    2.智慧模型

    所謂“智慧”是指對事物能迅速、靈活、正確地理解和解決問題的能力。智慧城市是典型的數(shù)據(jù)密集型處理環(huán)境，如圖3所示，通過對城市服務(wù)主體活動數(shù)據(jù)的透徹感知，由互聯(lián)互通的系統(tǒng)匯聚了海量的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的描述規(guī)范，通過發(fā)現(xiàn)、建立和利用海量數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使海量數(shù)據(jù)經(jīng)由智能處理成為充分可用的信息，然后結(jié)合各行業(yè)領(lǐng)域模型，從中發(fā)現(xiàn)各行業(yè)領(lǐng)域的知識規(guī)律，作為各行業(yè)領(lǐng)域決策的依據(jù)，同時通過互聯(lián)互通的系統(tǒng)為服務(wù)主體提供所需的數(shù)據(jù)和智慧應(yīng)用服務(wù)。

    圖3智慧模型

    3.功能模型

    智慧城市涉及城市生活的所有參與者，也涉及到城市生活的各個領(lǐng)域，在構(gòu)建和諧發(fā)展的智慧城市過程中，應(yīng)重視智慧城市所能提供的各項基本功能。如圖4所示，在新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施之上，通過不斷整合城市中的各項資源，構(gòu)建全新的城市發(fā)展環(huán)境，建立新的城市服務(wù)和發(fā)展模式。城市是由政府、居民、企業(yè)構(gòu)成的一個復雜有機體，因此，智慧城市所提供的功能必須是多樣化的，包括行政管理、基礎(chǔ)建設(shè)、交通運輸、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生、金融服務(wù)、旅游休閑、公共安全等多種功能。因此，智慧城市需要從城市職能出發(fā)，打造智慧的城市功能，推動城市功能的不斷完善。

    圖4智慧城市的功能模型

    4.參考模型

    依據(jù)智慧城市的概念模型、智慧模型和功能模型，從技術(shù)角度，給出智慧城市的六層參考模型，如圖5所示，包括城市感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)智能處理與存儲層、支撐服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層和智慧應(yīng)用層，位于兩側(cè)的標準與評測和安全保障體系分別貫穿這六層，即“六橫兩縱”智慧城市技術(shù)架構(gòu)。

圖5智慧城市參考模型

    城市感知層：實現(xiàn)“智慧城市”數(shù)據(jù)的感知、采集與獲取，以及糾錯與融合等數(shù)據(jù)預(yù)處理；

    傳輸層：實現(xiàn)對感知數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)處理與存儲的傳輸，以及實現(xiàn)智慧城市各個信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通；

    數(shù)據(jù)智能處理與存儲層：實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲、處理和管理，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)演進和數(shù)據(jù)養(yǎng)護等智能處理過程，向上層提供智能處理后的數(shù)據(jù)支持；

    支撐服務(wù)層：通過各種軟件中間件構(gòu)建面向應(yīng)用的公共服務(wù)支撐平臺，向應(yīng)用服務(wù)層和智慧應(yīng)用層提供共性服務(wù)支持；

    應(yīng)用服務(wù)層：該層匯聚了不同行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用服務(wù)，作為構(gòu)建各行業(yè)領(lǐng)域智慧應(yīng)用的基礎(chǔ)；

    智慧應(yīng)用層：直接面向各級用戶和終端設(shè)備，為各行業(yè)（區(qū)域）和不同級別用戶提供具體智慧應(yīng)用；

    安全保障體系：安全保障體系貫穿于數(shù)據(jù)感知、傳輸、存儲、處理、呈現(xiàn)與應(yīng)用服務(wù)的整個生命周期；

    標準與評測：標準與評測同樣涵蓋了智慧城市技術(shù)與系統(tǒng)的所有方面。

智慧城市外延

    1.與相關(guān)領(lǐng)域概念的聯(lián)系和區(qū)別

    在某種程度上，智慧城市同時也是新興創(chuàng)新技術(shù)的集成和應(yīng)用環(huán)境，其中典型的包括物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)等。

    （1）物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換與通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是當今ICT發(fā)展熱點，其重點在于強調(diào)物聯(lián)，并不強調(diào)上層的智慧，為實現(xiàn)智慧，物聯(lián)是必備的基礎(chǔ)，但物聯(lián)并不等于智慧應(yīng)用。

    （2）云計算強調(diào)云布局的計算方式，在基礎(chǔ)設(shè)施、平臺、應(yīng)用三層都有云的實現(xiàn)方式，云的價值在于資源的節(jié)約與部署的快捷。由于這種有效的投資節(jié)約性與部署便捷性，使應(yīng)用充分利用高級計算能力成為可能。同樣計算能力并不意味著智慧，但充分的計算能力無疑是確保智慧的基礎(chǔ)，由于云的聚合模式，使得云支撐智慧應(yīng)用實施效率更高。

    （3）數(shù)字城市強調(diào)城市信息的數(shù)字化，是一個虛擬的賽博空間，主要包含城市信息基礎(chǔ)設(shè)施、城市地理空間框架和城市三維展示系統(tǒng)。智慧城市強調(diào)各種城市感知手段、高性能計算平臺、高速傳輸網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字城市的集成創(chuàng)新，是一個賽博-物理網(wǎng)，是在已有“數(shù)字城市”建設(shè)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，充分利用信息通信技術(shù)，通過智慧地感知、分析、集成和應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)城市的“智慧”狀態(tài)。

    （4）智慧地球于2008年首次被提出，其核心是把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，即將感應(yīng)器嵌入和裝備到全球每個角落的醫(yī)院、電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩和油氣管道等各種物體中，通過互聯(lián)形成“物聯(lián)網(wǎng)”，然后通過超級計算機和云計算將物聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)社會與物理世界融合，使得人類能以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，形成“智慧的地球”�！爸腔鄣厍颉笔且粋�理想化的目標，鑒于當今國際現(xiàn)實，在可預(yù)見的將來，“智慧城市”是當前各國更加可行的發(fā)展選擇。“智慧城市”是“智慧地球”理念的延伸，以城市為主體進行“智慧化”實踐具有很強的合理性和可行性，因為城市是現(xiàn)行行政區(qū)劃構(gòu)成中的重要單元。

    2.產(chǎn)業(yè)鏈與產(chǎn)業(yè)體系

    智慧城市的產(chǎn)業(yè)構(gòu)成包括：（1）網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等信息基礎(chǔ)設(shè)施；（2）感知、采集、終端等設(shè)備及其軟件；（3）操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)軟件；（4）數(shù)據(jù)處理、共性支撐服務(wù)與應(yīng)用服務(wù)等軟件；（5）行業(yè)智慧應(yīng)用平臺與系統(tǒng)；（6）系統(tǒng)集成等。

    智慧城市是虛擬經(jīng)濟與實體經(jīng)濟相結(jié)合的產(chǎn)物，有可能推動城市范圍內(nèi)生產(chǎn)、生活、管理方式和經(jīng)濟社會發(fā)展觀發(fā)生深刻變化。智慧城市的建設(shè)與發(fā)展，將催生出一批新興的產(chǎn)業(yè)，同時也將促進現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，如制造業(yè)、農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。

    對于我國而言，智慧城市建設(shè)將直接催生新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在智慧城市建設(shè)過程中培育物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新型產(chǎn)業(yè)，同時加快光通信、移動通信、地球空間信息、軟件及服務(wù)外包等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時智慧城市也是促進城市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要契機，這些產(chǎn)業(yè)包括智慧社區(qū)、智慧家庭、智慧交通、智慧物流、智慧醫(yī)療、智慧銀行、智慧電網(wǎng)、智慧政府、智慧學校、智慧環(huán)保、智慧建筑等對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有直接拉動作用的、可持續(xù)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。

    對制造業(yè)而言，通過智慧手段促進先進制造業(yè)的發(fā)展，如汽車產(chǎn)業(yè)、鋼鐵產(chǎn)業(yè)、石化產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)、食品加工產(chǎn)業(yè)等，促進制造業(yè)由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造和制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的融合發(fā)展，讓信息技術(shù)更好地融入企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)品營銷及經(jīng)營管理等環(huán)節(jié)，明顯增強企業(yè)自主創(chuàng)新能力，大幅提升核心競爭力，全面實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的自動化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和協(xié)同化。

    對農(nóng)業(yè)而言，智慧農(nóng)業(yè)通過精準農(nóng)業(yè)的引入，由信息技術(shù)支持可以定位、定時、定量地實施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理。以最少的或最節(jié)省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環(huán)境，高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源，取得經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

    對現(xiàn)代服務(wù)業(yè)而言，可以利用智慧手段增強城市的服務(wù)功能、拓寬行業(yè)服務(wù)內(nèi)容、提升集聚水平和強化輻射能力。例如，通過建立和利用一體化的物流平臺來整合物流資源和提高物流效率，通過電子商務(wù)平臺來提升現(xiàn)代商貿(mào)業(yè)的發(fā)展等。

    綜上所述，智慧城市的產(chǎn)業(yè)體系就是通過打造以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、軟件和信息服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)為代表的智慧信息產(chǎn)業(yè)、以智能制造為代表的智慧工業(yè)、以設(shè)施農(nóng)業(yè)和精準農(nóng)業(yè)為代表的智慧農(nóng)業(yè)，以現(xiàn)代物流和電子商務(wù)為代表的智慧服務(wù)業(yè)，提高信息技術(shù)對經(jīng)濟發(fā)展的貢獻率，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，以智慧城市建設(shè)帶動智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐智慧城市建設(shè)。