新型智慧城市頂層設計經驗分享

新型智慧城市(smart city)這一律念發端於20世紀80年代的信息城市(information city)，經歷了20世紀90年代的智能城市(intelligent city)與數字城市(digital city)，在2000年後逐步演化爲新型智慧城市。2009年IBM公司首次提出了新型智慧城市願景，使得新型智慧城市理念與實踐在全球範圍內迅速傳播。

與新型智慧城市同時備受關注的是信息與通訊技術(ICT：Information and Communications Technology)領域的大數據(Big Data)概念。做爲與傳統數據相區別的「大」數據，它的數據量已經從太字節(TB，240)級上升到拍字節(PB，250)級，甚至是澤字節(ZB，270)級。據統計，現在人們每兩天生產的數據量就與人類文明發展至2003年產生的總數據量至關，而迄今爲止人類所積累的數據量的90%都來自過去兩年。

那麼，大數據與新型智慧城市這兩個常常被相提並論的概念之間存在怎樣的關聯關係?在具體的新型智慧城市規劃中，大數據又扮演着什麼角色，具備怎樣的發展前景?本文將着重探討上述問題。

一、大數據與新型智慧城市：演進與關聯

1.1 新型智慧城市

出版於1972年的《後工業社會的來臨》(The Coming of PostIndustrial Society)一書將1970年做爲工業社會與後工業社會的分水嶺，劃分的依據即在於ICT的發展及對平常生活的普遍滲透，同時ICT也逐漸成爲社會經濟發展的關鍵，所以後工業社會一般也被稱爲信息社會。受這一思想影響，20世紀80年代的城市研究提出了信息城市概念。到20世紀90年代初，長期從事城市模型研究的邁克爾·巴蒂(Michael Batty)提出了智能城市概念，核心思想在於強調互聯網技術對提高信息交流和加強城市競爭力的重要地位。新千年後，對等互聯網絡技術(P2P：peer-to-peer)、移動智能終端和物聯網對城市生產、生活的影響日益深入，在ICT技術支持下，城市功能更加複雜，城市運行日益高效，城市各個子系統的交叉複合也愈來愈深刻。可是將ICT技術普遍應用於城市發展並不是僅僅爲了提高城市運行效率，其最終目標應是城市經濟的可持續發展、城市生活品質的提高以及城市社會經濟活動公平性的促進。基於這些認識，新型智慧城市概念應運而生。

然而，新型智慧城市概念也受到了許多質疑，主要緣由在於新型智慧城市內涵寬泛，不只包括城市技術系統，也包括城市管理系統，還包括城市人文系統，同時其目標指向也涉及經濟、政治、人文等多個維度，爲新型智慧城市的確切定義形成了極大困難。目前學術界對於新型智慧城市還沒有給出廣爲承認的統必定義，僅有一個包含六個子系統的新型智慧城市框架被較多使用，這六個子系統分別是：智慧經濟(smart economy)、智慧市民(smart people)、智慧管理(smart governance)、智慧移動(smart mobility)、智慧環境(smart environment)與智慧生活(smart living)。而產業界對新型智慧城市的認識可總結爲利用新一代的軟、硬件和聯絡技術賦予ICT系統以實時的真實世界數據，與先進的科學分析技術相結合，協助人們進行更加理性的決策，從而提升生產生活水平。

1.2 大數據

現在，人們天天發送10萬條推特，谷歌每分鐘執行200萬次搜索，全世界天天產生2.5艾字節(EB，260)數據，截至2013年互聯網數據量已達到1 000艾字節……這些數字共同構成了所謂「大數據」。不一樣機構和學者爲大數據提出過多種不一樣定義，其中較被普遍承認的是描述大數據與傳統數據主要差異的「3V」特徵——大容量、高速度與多樣性。大容量體現爲其數據量每每達到艾字節或澤字節級別，很難以傳統數據處理方式在合理時間內完成分析;高速度體現爲數據生成過程的流動速度，也就是大數據具備實時性;而多樣性則主要表如今大數據類型和來源的多樣。這些特色使得可以有效管理大數據、廣泛適用的數據組織與處理技術成爲關鍵。

1.3 演進與關聯

能夠看到，新型智慧城市概念的演進與ICT的日趨發展密不可分。歸納而言，大數據與新型智慧城市分別表明了20世紀以來ICT進步的兩個方面——大數據概念的提出和發展主要來自於ICT領域的發展，而新型智慧城市概念的提出和發展則是ICT影響下人類社會的思想觀念與建設實踐演進的反映，二者之間具備緊密的關聯關係。新型智慧城市的發展必須依託於ICT技術的發展，而城市生產、生活的日趨複雜也爲ICT領域提出了新的機遇和挑戰。一方面，市民對基於ICT的各種服務需求激增，爲ICT的進一步發展提供了市場支持;另外一方面，用戶在享受服務的同時，也生成了巨量潛存巨大社會、商業、科學價值的信息，也就是大數據。新型智慧城市的規劃與建設，須要有充分的技術與條件處理城市運行過程當中產生的大數據，如城市交通系統產生的實時交通訊息、城市經濟系統產生的商業活動信息等，特別是城市管理層(城市政府)對新型智慧城市進行智慧管理須要創建一整套大數據管理系統，不只涉及數據的收集、存儲、分析方法，還涉及來自不一樣行業、不一樣類別數據的整合問題。這一系列城市功能脫離大數據技術都是沒法實現的(表1)。

表1 ICT數據管理方法與新型智慧城市的演進與關聯

2 、大數據時代的新型智慧城市規劃實踐：國際案例與經驗

由上文能夠看出，新型智慧城市這一律念來自於產業界，並由政府和產業界推進實踐，而學術界雖然也已開展相關研究，但還沒有成爲新型智慧城市建設的主要推進力，且部分研究與應用實踐尚有必定差距。參考新型智慧城市六大系統的分析框架，分別梳理大數據相關技術在各個系統的應用。須要指出的是，六大系統中的智慧經濟側重產業發展，智慧市民側重教育、我的發展與社會公平等，與大數據相關性較弱，故不做探討。

2.1 大數據基礎設施

大數據的獲取與傳輸依賴於覆蓋普遍、速度快捷的互聯網絡，所以互聯網基礎設施的鋪蓋與升級是新型智慧城市建設的必要環節。早在1993年，美國率先提出了國家信息基礎設施(NII)計劃，並隨後提出了全球信息基礎設施(GII)計劃。至今，已有大量國家或地方政府提出高速或超高速寬帶網絡建設計劃，同時，隨着智能移動終端的普及，免費無線網絡也成爲網絡基礎設施的建設重點。

在上述「硬件」基礎設施以外，「軟件」基礎設施——開放數據一樣是新型智慧城市建設的重要基礎。開放數據與衆包開發已成爲國外新型智慧城市建設的必需環節。

2.2 智慧管理

由城市運行所產生的交通、環境、市政、商業等各領域數據量是巨大的，這些數據通過合理的分析挖掘可產生大量傳統數據所不能反映的城市運行信息。目前與智慧管理相關的大數據來源主要包括由遍及全市的攝像頭收集的視頻影像，由各種傳感器收集的環境等方面信息，由各種終端收集的刷卡信息，由市民經過手機應用或社交網站貢獻的相關信息等。其應用方式主要體如今三個領域。一是實時監控與突發事件處理。二是市政服務。三是公衆參與，大數據令人們得以構建反映城市建成環境實時變化的三維可視化系統，這類系統可做爲公衆參與的平臺。

2.3 智慧出行

交通流的合理規劃與疏導是幾乎全部城市長期面臨的問題，而大數據的普遍性與實時性則爲解決這類問題提供了新的可能。目前大數據在智慧出行領域的應用主要體如今兩方面。一是交通流量實時監控。二是交通訊息實時提供。

2.4 智慧環境

在新型智慧城市概念出現以前，生態城市、低碳城市等概念就已被普遍接受，也是新千年後全球城市發展的關注重點。目前大數據在智慧環境領域的應用主要體如今兩方面。一是能源使用管理，安裝在電網系統中的傳感器可實時收集用戶的能耗信息，並按時段調配能源供給或在電力峯值不一樣的建築物之間進行電力融通，提升能源使用效率。二是環境質量監控，如哥本哈根利用安裝在自行車輪上的傳感器收集空氣質量信息，巴塞羅那利用安裝在路燈上的傳感器收集噪聲、污染信息等。

2.5 智慧生活

雖然新型智慧城市涉及大量技術內容，但其核心價值仍在於爲市民提供更高質量的生活(Quality of Life)，這也是幾乎全部國外新型智慧城市建設項目所不斷強調的。目前大數據在此領域的應用主要體如今生活服務方面，經過雲計算等技術對實時信息進行分析並據此爲市民提供更多生活服務實時信息。智慧社區概念，經過智能網絡系統將社區的服務、信息和人羣等各種資源相結合，將物理空間的社區轉化爲一個更加緊密聯繫的社區。但也能夠看到，在醫療、教育這兩個智慧生活的重要方面，大數據還沒有得到較多實質性的應用。

大數據概念的提出是ICT技術，例如移動智能終端、物聯網等在當前社會生產、生活中普遍應用和滲透的發展結果。新型智慧城市建設着眼於提高城市可持續發展能力和競爭力，並以提升城市生活品質爲根本目標，其規劃與建設須要依託於整合ICT的城市基礎設施規劃與建設，在運行和管理層面，新型智慧城市則須要大數據相關技術的支持。然而，大數據自己的三個特色——大容量、高速度和多樣性，則分別給大數據的存儲、處理及系統整合提出了巨大挑戰。目前來看，大數據相關技術在新型智慧城市規劃與建設中的應用取得了至關多的進展，但仍處於起步探索階段。一方面，其應用範圍較多侷限在新型智慧城市各個子系統，較少有整合多個系統的應用案例，但也能夠看到，整合多個城市系統數據的數據平臺也在構建當中。另外一方面，大數據在各個子系統的應用方式雖然具體內容不一樣，但大多可概括爲實時信息的收集監控、分析與推送，隨着長期大數據的積累，其應用方式有待得到更多拓展，如我國的北京城市實驗室(BCL)正在利用多年積累的北京公交和軌道交通刷卡數據研究北京的城市貧困問題。