崇明智慧生態(tài)島規(guī)劃與建構(gòu)*

吳志強(qiáng) 呂 薈 胥星靜

0 引言

崇明島是上海的一塊特別之地，其自然資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況都與上海其它地方有別。

崇明島位于長(zhǎng)江流域和東部沿海地區(qū)的交匯點(diǎn)，是中國(guó)的第三大島嶼，也是世界上最大的河口沖積島。崇明的自然資源，特別是灘涂土地面積，風(fēng)能、太陽(yáng)能和大量生物能等綠色能源供給狀況以及岸線資源等在崇明島所處的區(qū)域內(nèi)都具有一定優(yōu)勢(shì)。

由于崇明島遠(yuǎn)離上海市中心，受交通條件的制約，人流、物流和信息流嚴(yán)重受阻，所受輻射影響較小，導(dǎo)致工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益等方面在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)明顯缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。

同時(shí)崇明島因其特定的地理區(qū)位條件和

生態(tài)資源環(huán)境等因素，是上海可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略空間。崇明島目前還是一片低密度的城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)，處于城鎮(zhèn)化發(fā)展的中前期，同時(shí)也是上海最具潛在戰(zhàn)略意義的發(fā)展空間之一，崇明島的發(fā)展得到了各方面的高度關(guān)注（圖1）。

1 智慧生態(tài)導(dǎo)向的崇明島

1.1 智慧與生態(tài)

據(jù)錢學(xué)森提出的系統(tǒng)理論，城市是一個(gè)典型的開(kāi)放復(fù)雜巨系統(tǒng)，系統(tǒng)本身與系統(tǒng)周圍的環(huán)境有物質(zhì)、能量、信息等的交換，同時(shí)包括大量的子系統(tǒng)。智慧與生態(tài)就是分別從信息和物質(zhì)能量的交換上實(shí)現(xiàn)城市整體的高效和合理運(yùn)作。

智慧城市（Smart City）是20世紀(jì)末特別是21世紀(jì)初以來(lái)在全球展開(kāi)的未來(lái)城市發(fā)展的新理念和新實(shí)踐，其中也融合了數(shù)字城市、信息城市等眾多概念。信息通信技術(shù)（ICT）的融合與發(fā)展推動(dòng)了信息社會(huì)及知識(shí)社會(huì)的形成和發(fā)展，深刻地改變著人們生活、工作方式、組織方式、社會(huì)形態(tài)與創(chuàng)新模式。在先進(jìn)信息通信技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)智慧城市中無(wú)所不在、無(wú)時(shí)不在的數(shù)字聯(lián)系。至2013年初，全球范圍內(nèi)多個(gè)城市都開(kāi)展了各式各樣的智慧城市實(shí)踐，中國(guó)也有數(shù)十個(gè)城市進(jìn)入這一行列，提出要建設(shè)智慧城市，“創(chuàng)建面向未來(lái)的智慧城市”已成為城市未來(lái)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)型發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。然而這些城市基于不同的發(fā)展背景和需求，對(duì)智慧城市這一概念的解讀和闡釋也各有區(qū)別。

生態(tài)城市（Ecological City）自聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）于1971年在“人與生物圈”計(jì)劃中明確提出以來(lái)，人與環(huán)境和諧發(fā)展的思想逐步深入人心。世界各國(guó)相繼開(kāi)展了生態(tài)城市規(guī)劃建設(shè)實(shí)踐。在中國(guó)，生態(tài)城市建設(shè)也呈現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)展的趨勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)已有超過(guò)200個(gè)城市紛紛提出建設(shè)生態(tài)城市的目標(biāo)。探索符合我國(guó)國(guó)情，特別是在高速大規(guī)模城鎮(zhèn)化發(fā)展背景下的生態(tài)城市發(fā)展道路已成為城市規(guī)劃學(xué)界的一項(xiàng)重要課題。

表1 崇明智慧建設(shè)推進(jìn)

表2 崇明生態(tài)建設(shè)推進(jìn)

1.2 崇明島的智慧生態(tài)發(fā)展

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，伴隨著崇明島的城鄉(xiāng)建設(shè)和各方面的關(guān)注，崇明的智慧生態(tài)建設(shè)也得到了極大的發(fā)展。從智慧建設(shè)方面，主要是城鄉(xiāng)信息化建設(shè)的推進(jìn)，近年來(lái)簽訂了多輪合作協(xié)議，以企業(yè)拉動(dòng)智慧基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)的建設(shè)，其建設(shè)目標(biāo)的提法也從“無(wú)線崇明”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸腔鄢缑鳌保ū?）。

崇明的生態(tài)建設(shè)上，2002年的上海市第八次黨代會(huì)就提出，要“積極做好崇明開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備”，并隨后編制了《崇明島域總體規(guī)劃綱要》。“十一五”期間，上海將崇明島定位為現(xiàn)代化生態(tài)島，大力發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，積極推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。2010年上海世博會(huì)的成功舉辦，也為崇明島創(chuàng)新理念和先進(jìn)科技的發(fā)展帶來(lái)了新機(jī)遇，同年頒布的《崇明生態(tài)島建設(shè)綱要（2010—2020年）》，啟動(dòng)建設(shè)崇明可持續(xù)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)，提出至2020年建設(shè)環(huán)境和諧優(yōu)美、資源集約利用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的現(xiàn)代化生態(tài)島（表2）。

崇明島雖然早就提出了“智慧崇明”和“崇明生態(tài)島”的建設(shè)目標(biāo)，但兩者的相互結(jié)合還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，比如生態(tài)規(guī)劃中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匱乏、不能及時(shí)掌握準(zhǔn)確信息，將阻礙城市生態(tài)規(guī)劃甚至城市的健康運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展，在未來(lái)實(shí)踐中將可能產(chǎn)生新的問(wèn)題。崇明作為一個(gè)整體系統(tǒng)，最終的良好發(fā)展需要這兩者之間的充分融合，“智慧”和“生態(tài)”應(yīng)該成為崇明實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的左右手。

圖2 智慧生態(tài)城市的系統(tǒng)框架建構(gòu)

圖3 智慧城市的運(yùn)行

圖4 崇明智慧生態(tài)島模型框架

2 崇明智慧生態(tài)島

2.1 基本建構(gòu)

崇明既是一個(gè)生態(tài)資源稟賦良好的島，也是一個(gè)生態(tài)敏感性較強(qiáng)的島，同時(shí)面對(duì)著交通逐漸便利及人口增長(zhǎng)的大趨勢(shì)，其生態(tài)環(huán)境也有著被破壞的風(fēng)險(xiǎn)，崇明生態(tài)環(huán)境的3個(gè)突出特點(diǎn)可概括為：稟賦優(yōu)良、環(huán)境敏感、壓力巨大。

智慧生態(tài)島是崇明發(fā)展的必然選擇，在當(dāng)前城鎮(zhèn)化的發(fā)展背景下，智慧生態(tài)的崇明應(yīng)具有對(duì)象、空間和系統(tǒng)3個(gè)基本維度。其中作為對(duì)象的城市人是主體和核心，各層次的城市空間是載體，各城市功能系統(tǒng)則是整體系統(tǒng)下的城市安全、城市環(huán)境、城市交通等子系統(tǒng)（圖2）。智慧生態(tài)島應(yīng)該具有感知、判斷、反應(yīng)和學(xué)習(xí)的四大方面的智能特性，以實(shí)現(xiàn)全面感知、準(zhǔn)確判斷、恰當(dāng)反應(yīng)的基本功能，來(lái)達(dá)到以最小化消耗、最大化產(chǎn)出的生態(tài)性運(yùn)行。同時(shí)，通過(guò)在城市發(fā)展進(jìn)程中的不斷自我學(xué)習(xí)和發(fā)展，提升城市復(fù)雜巨系統(tǒng)自身的智慧性。

2.2 智慧生態(tài)框架

崇明的智慧生態(tài)發(fā)展模型實(shí)際上就是針對(duì)崇明的資源條件和發(fā)展現(xiàn)狀，以智慧技術(shù)為手段，以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，選擇最適合崇明城市可持續(xù)發(fā)展的路徑。

實(shí)現(xiàn)崇明智慧生態(tài)的基本模型分為四大方面，即監(jiān)測(cè)感知、中樞控制和面向用戶的發(fā)布。智慧生態(tài)系統(tǒng)由感受端、控制端、用戶端三大部分組成，分別對(duì)應(yīng)作用于城市的監(jiān)測(cè)神經(jīng)、中樞控制、操作對(duì)象，通過(guò)感知數(shù)據(jù)、判斷分析和反饋應(yīng)對(duì)作用于對(duì)象的空間載體（圖3）。

（1）挖掘感知數(shù)據(jù)。在對(duì)崇明生態(tài)現(xiàn)狀定性和定量研究的基礎(chǔ)上，確定崇明智慧生態(tài)發(fā)展的目標(biāo)體系，初步對(duì)崇明島各層面各系統(tǒng)的生態(tài)智慧進(jìn)行規(guī)劃布局和選擇示范點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成了各系統(tǒng)城市設(shè)計(jì)的智能化生態(tài)模擬監(jiān)測(cè)和調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)和崇明智慧生態(tài)島規(guī)劃建設(shè)實(shí)施的導(dǎo)則。在海量數(shù)據(jù)背景下，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘確定關(guān)鍵監(jiān)控監(jiān)測(cè)和感知反饋的指標(biāo)。

（2）智慧判斷分析。在建立智慧的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，有效監(jiān)測(cè)崇明島中各感知要素的變化趨勢(shì)，基于生態(tài)分析，通過(guò)評(píng)價(jià)、計(jì)算和多項(xiàng)類因子的綜合組織和分析，量化計(jì)算支持定性與定量的發(fā)展變化趨勢(shì)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷和發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問(wèn)題并分析其重要性與緊迫性，并通過(guò)各功能子系統(tǒng)形成反饋與應(yīng)對(duì)。

（3）準(zhǔn)確反饋應(yīng)對(duì)。根據(jù)智慧監(jiān)測(cè)和分析判斷的結(jié)果，感受端包括各類監(jiān)測(cè)設(shè)備，及時(shí)將信息收集傳送；控制端通過(guò)大量計(jì)算，得出結(jié)果并作出判斷分析，并將數(shù)據(jù)面向不同對(duì)象發(fā)布；用戶端包括與城市生活息息相關(guān)的各方面人群。將需要響應(yīng)的分析結(jié)果輸出給政府、企業(yè)和個(gè)人用戶端，從而合理引導(dǎo)城市可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)和方向，協(xié)同調(diào)控實(shí)現(xiàn)理性發(fā)展與控制。同時(shí)對(duì)反應(yīng)的實(shí)施結(jié)果進(jìn)行再感知，以作為一次判斷分析的依據(jù)。

比如在城市功能子系統(tǒng)中的交通子系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)道路實(shí)時(shí)信息和車輛目的地信息的監(jiān)測(cè)和掌握，可以對(duì)城市交通擁堵?tīng)顩r和節(jié)點(diǎn)做出預(yù)判，并對(duì)駕駛者進(jìn)行引導(dǎo)和調(diào)節(jié)，從而防患于未然地減少城市堵塞的發(fā)生，這就是一次城市智慧運(yùn)行的流程。

2.3 智慧的生態(tài)島

通過(guò)各種途徑匯聚和發(fā)揮信息技術(shù)為城市提供強(qiáng)大支持，使城市生態(tài)友好、敏銳發(fā)展。采用智慧信息技術(shù)構(gòu)建城市的關(guān)鍵設(shè)施，通過(guò)提供服務(wù)，使城市的管理服務(wù)更有效，為市民提供人與社會(huì)、人與人、人與物和諧共處的環(huán)境。

基于以上的基本分析，智慧的生態(tài)島應(yīng)該是在感知、判斷和反應(yīng)的往復(fù)循環(huán)過(guò)程中，實(shí)質(zhì)上并不是簡(jiǎn)單重復(fù)循環(huán)，而是在每一次的智慧處理過(guò)程中，不斷地學(xué)習(xí)和提高智慧性，達(dá)到自組織的螺旋上升的整體提升。同時(shí)以智慧的城市系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)城市資源輸入端的較小消耗和城市功能輸出端的較大產(chǎn)出（圖4）。

上述的交通系統(tǒng)實(shí)例中，通過(guò)對(duì)一次交通擁堵節(jié)點(diǎn)的預(yù)判和引導(dǎo)調(diào)節(jié)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)，在下一次的交通導(dǎo)向中，就可以主動(dòng)避開(kāi)這些節(jié)點(diǎn)選擇其它更合理的路線，更進(jìn)一步的從根本上優(yōu)化城市的運(yùn)行方案。而這一過(guò)程的結(jié)果就是城市交通的運(yùn)行以更小的能源消耗完成了一定量的人或物的空間轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了更高的效率。

故通過(guò)崇明智慧生態(tài)島建設(shè)的智慧生態(tài)體系建構(gòu)，可以支撐崇明島生態(tài)建設(shè)更加合理、有序地運(yùn)行，打造未來(lái)的“智慧生態(tài)島”。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 智慧的手段和生態(tài)的目標(biāo)

智慧不僅僅是城市發(fā)展的目標(biāo)，而更多應(yīng)是城市發(fā)展和提升自我的工具和手段。城市的發(fā)展目標(biāo)應(yīng)是通過(guò)城市外部資源的最小化，以智慧的城市運(yùn)行發(fā)掘城市潛能的最大化，推動(dòng)城市的生態(tài)化發(fā)展。

3.2 相對(duì)的智慧和永恒的生態(tài)

以信息通信技術(shù)為代表的智慧技術(shù)正在經(jīng)歷高速的進(jìn)步和發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐需要時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)，很多不成熟的技術(shù)都具有兩面性和不確定性。以解決現(xiàn)有城市問(wèn)題而發(fā)展和應(yīng)用的智慧技術(shù)是否會(huì)引發(fā)新的未知問(wèn)題甚至造成很大災(zāi)難都不得而知。如果為了解決一個(gè)問(wèn)題而使用的智慧技術(shù)需要一系列更新的技術(shù)來(lái)解決它引發(fā)的新問(wèn)題，那肯定不是真正的智慧。

智慧是相對(duì)于時(shí)間和空間存在的智慧，不同的城市發(fā)展階段和城市條件特征，需要適應(yīng)于此時(shí)此地的智慧技術(shù)，并不一定具有普適性。如崇明島是基于一個(gè)良好的生態(tài)綠底，需要的是保持其良好的生態(tài)環(huán)境品質(zhì)的同時(shí)完成其城鎮(zhèn)化進(jìn)程。

3.3 智慧生態(tài)化的城市生命體

生命體的生態(tài)和高效是大自然億萬(wàn)年間進(jìn)化的選擇結(jié)果，城市已經(jīng)具有并且還將更加向著復(fù)雜巨大系統(tǒng)的類生命體發(fā)展，智慧生態(tài)化的城市生命應(yīng)是具有可感知、可判斷、可反應(yīng)、可學(xué)習(xí)的城市“基因”，具有培育可持續(xù)發(fā)展的城市生命的能力。

3.4 具有彈性的智慧生態(tài)發(fā)展框架

建構(gòu)一套“智慧生態(tài)城市”發(fā)展的框架的不確定因素是多方面的，包括數(shù)據(jù)、方法和經(jīng)驗(yàn)等多方面。“智慧城市”本身是一種對(duì)城市未來(lái)發(fā)展模式的探索，而建立以“智慧生態(tài)城市”為目標(biāo)的發(fā)展體系框架，更是一種全新的探索與嘗試。上述不確定因素和多方面的缺乏，使得“智慧生態(tài)城市”的發(fā)展需要具有更多彈性空間，并有待于在實(shí)踐中逐步調(diào)整完善。

構(gòu)建“智慧生態(tài)城市”框架的意義在于可以避免城市發(fā)展建設(shè)的無(wú)謂浪費(fèi)和曲折彎路，形成一個(gè)良性和彈性的框架。目前對(duì)于智慧城市和智慧生態(tài)城市很多方面的研究尚處于一個(gè)發(fā)展的初期階段，與構(gòu)建一個(gè)全面的、成熟的智慧生態(tài)城市仍有距離。只有對(duì)城市生命保持敬意和尊重，在人與城市的交往中不斷通過(guò)智慧和生態(tài)予以反饋和完善，才能找到“城市，讓生活更美好”最關(guān)鍵的鑰匙。

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