智慧城市頂層設計相關問題探討

王藝

中圖分類號：TN915 文獻標志碼：A 文章編號：1009-6868 （2014） 04-0033-004

摘要：基于智慧城市頂層設計的構(gòu)成和關鍵要素，提出智慧城市頂層設計框架應由指引體系、保障體系，以及資源環(huán)境平面、基礎設施平面、信息設施平面、科教文化平面和應用集群平面等5個功能平面組成；指出通過資源環(huán)境、基礎設施、科教文化和應用集群本體的完善，統(tǒng)籌規(guī)劃基礎信息工程建設，配套多種舉措促進信息化價值的最大化實現(xiàn)才能充分發(fā)揮智慧城市中信息的價值。

智慧城市；頂層設計；信息消費；感知網(wǎng)絡

This paper presents the framework of smart city top-down design， which consists of guidance system， assistance system， and five functional layers： resource and environment， urban facilities， information facilities； educational， scientific and cultural； and application aggregation. In order to fully exploit the potential of the information layer， we should improve the core function of other four layers， give an overall consideration of information infrastructure， and maximize the value of informatization through other means.

smart city； top-down-design； information consumption； sensing network

智慧城市作為面向未來的一種城市形態(tài)，在國家推進新型城鎮(zhèn)化以及促進信息消費中發(fā)揮著重要作用。智慧城市的頂層設計能夠?qū)崿F(xiàn)目標導向下的整體規(guī)劃，以全局視角和整體思維規(guī)劃和協(xié)同各個項目的建設和運行，協(xié)調(diào)和調(diào)動城市的各種元素協(xié)同能動，發(fā)揮各自優(yōu)勢，致力于共同目標的實現(xiàn)。因此，完善的智慧城市頂層設計被認為是實現(xiàn)智慧城市可持續(xù)發(fā)展的關鍵要素之一。

目前，部分城市已相繼開展智慧城市頂層設計工作。但對智慧城市的頂層設計本身的理解各不相同，有的立足于城市某一產(chǎn)業(yè)或幾大領域，變?yōu)榱水a(chǎn)業(yè)或領域的規(guī)劃設計；有的把規(guī)劃內(nèi)容集中在信息化設計領域，過于強調(diào)信息技術的使用和信息設施的建設和完善，試圖跳過必要的基礎設施的改造和完善，憑借信息技術使得城市功能有一個大的飛躍。因而有必要對智慧城市的頂層設計本身進行相應的探討。

1 智慧城市頂層設計框架

城市是一個復雜的巨系統(tǒng)。針對智慧城市建設的復雜性，智慧城市頂層設計是按照科學的城市發(fā)展理論，在經(jīng)濟建設、政治建設、文化建設、社會建設和生態(tài)文明等五位一體總體布局指導下，以城市發(fā)展突出問題為牽引，立足城市現(xiàn)實基礎，強調(diào)城市區(qū)位優(yōu)勢，從全局視角出發(fā)進行的智慧城市總體架構(gòu)設計。智慧城市頂層設計在明確的發(fā)展目標指引下，統(tǒng)籌經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境、民生等多個方面協(xié)調(diào)發(fā)展，調(diào)動政府、企業(yè)、社會團體和民眾等各種力量的積極參與，綜合理念、制度、方法、技術等多種元素的協(xié)同驅(qū)動，確保智慧城市建設目標的實現(xiàn)。

智慧城市的頂層設計框架是指在進行智慧城市頂層設計時必須系統(tǒng)性考慮的關鍵要素，以及這些要素之間的相互關系。從頂層設計的角度看，智慧城市就是在一套明確的指引體系的指導下，在一套完善的保障體系的保障下的多個城市功能平面的系統(tǒng)性升級，以及這些平面間的相互協(xié)同所達到的城市智慧化升級的持續(xù)化過程和階段性成果的集合。智慧城市頂層設計框架如圖1所示。

2 智慧城市指引體系

智慧城市指引體系是指導和引領智慧城市建設和發(fā)展的綱要。各個城市功能平面乃至保障體系的構(gòu)建或者升級優(yōu)化都需要服從指引體系所規(guī)定的愿景、目標、指導意見、基本原則、整體規(guī)劃和評價體系。智慧城市指引體系如圖2所示。

智慧城市的愿景是為了生活在城市中的人群更幸福。創(chuàng)新城市、綠色城市、宜居城市和高效城市是城市發(fā)展的4個具體目標[1-9]。為了實現(xiàn)上述愿景和目標，首先應確立指導意見和基本原則。指導意見主要起到對發(fā)展目標的確定和采取哪些主要措施的指引的作用，也包含了智慧城市建設的關鍵理念。指導意見之外，必須確立一些基本原則并按照其所訂立的核心要旨指導智慧城市的各項建設工作，才能保證建設目標和建設效果都符合智慧城市發(fā)展的實際要求。

為確保建設目標的順利實現(xiàn)，應進行整體規(guī)劃和評價體系的制訂。智慧城市的整體規(guī)劃是基于城市現(xiàn)狀、城市定位和城市發(fā)展目標開展的全局性整體策劃工作。通過對智慧城市建設的目標和任務進行全面和系統(tǒng)的規(guī)劃，達到提升城市管理與服務水平、促進經(jīng)濟發(fā)展和提高市民生活品質(zhì)的目的。智慧城市規(guī)劃涉及智慧城市的建設目標、建設范圍、建設周期、總體架構(gòu)、建設任務、重點工程和保障措施等內(nèi)容。而如何評價智慧城市的建設效果是管理智慧城市建設的重要環(huán)節(jié)之一。企業(yè)和居民是城市的服務對象，對建設效果具有最終的評價權(quán)。評價體系能夠幫助把握智慧城市的發(fā)展水平，進行科學和合理的決策，也能對建設效果進行正確的評估，找出不足之處予以改善，確保智慧城市建設快速和健康地進行。

3 智慧城市保障體系

智慧城市保障體系服從智慧城市指引體系的指導，從體制機制體系、標準規(guī)范體系、建設運營機制和政策法規(guī)體系等多個層面支撐和保障城市的多個功能平面的功能升級和相互協(xié)同，確保智慧城市發(fā)展目標的實現(xiàn)。由于篇幅所限，本文不做詳細討論。

4 智慧城市功能平面

從智慧城市發(fā)展目標的角度審視，城市由5個功能平面組成：資源環(huán)境平面、基礎設施平面、信息設施平面、科教文化平面和應用集群平面。它們是城市賴以存在和發(fā)展的核心系統(tǒng)。城市的智慧化意味著這些系統(tǒng)的本體提升和相互協(xié)同后的整合提升。

4.1 資源環(huán)境平面

資源環(huán)境平面是城市居民賴以生存和成長、城市賴以運行和發(fā)展的物質(zhì)環(huán)境，是城市發(fā)展的根基。

從城市到智慧城市，資源環(huán)境平面首先面臨自身本體功能的建設和完善，實現(xiàn)城市資源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展的目標，實現(xiàn)“美麗中國”的美好藍圖。通過合理的城市密度和城市空間規(guī)劃、可再生能源體系和區(qū)域冷熱電三聯(lián)供能源利用體系建設、發(fā)展高產(chǎn)值低能耗的綠色經(jīng)濟、建設綠色大樓、綠色工廠、綠色因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）等綠色單元、實施公共設施節(jié)能減排、構(gòu)建再生資源回收利用體系等一系列措施推動低碳城市的建設、倡導和鼓勵綠色消費、構(gòu)建高效的資源再生循環(huán)網(wǎng)絡、推動生態(tài)園林城市建設，加強環(huán)境監(jiān)控保護、建設優(yōu)美宜居的城市環(huán)境。

在完善本體功能的基礎上，采用先進信息技術促成資源環(huán)境系統(tǒng)效能提升。建立健全資源能源綜合利用效率監(jiān)測和評價體系，構(gòu)建城市范圍集中能耗統(tǒng)一監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能減排目標的可管和可控。構(gòu)建泛在環(huán)境監(jiān)測感知系統(tǒng)，實時監(jiān)測城市環(huán)境現(xiàn)狀，形成實時和歷史的城市環(huán)境監(jiān)測全視圖，完善污染治理監(jiān)督體系，輔助城市環(huán)境管理和整體規(guī)劃。

4.2 基礎設施平面

城市基礎設施包括工程性基礎設施和社會性基礎設施兩類?；A設施平面主要指前者。

基礎設施平面首先應進行自身本體功能的建設和完善。中國城市基礎設施普遍存在歷史欠帳，不解決這些問題，智慧城市的建設很難取得滿意的效果。例如，地下管網(wǎng)設施系統(tǒng)性改造、公共交通出行設施的優(yōu)先發(fā)展、城市道路網(wǎng)絡系統(tǒng)的完善、城市照明系統(tǒng)的完善、生活垃圾分類回收體系和存量治理、危險品全生命周期過程監(jiān)控體系、城市消防體系的完善等。

在此基礎上，借助各種信息新技術和信息設施實現(xiàn)基礎設施的智能化能力和綜合能力的全面提升。通過在傳統(tǒng)基礎設施上增加感知、交互、智能判斷等能力，實現(xiàn)城市基礎設施的升級，實現(xiàn)傳統(tǒng)基礎設施的精細化管理、效能提升和全程全網(wǎng)協(xié)同。通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等新技術幫助實現(xiàn)傳統(tǒng)基礎設施的升級和完善，使其使用價值最大化。

4.3 信息設施平面

智慧城市的信息設施平面本身面向城市居民直接提供服務，實現(xiàn)人與人的通信以及人與物的通信。信息設施平面也服務于其他功能平面，實現(xiàn)這些平面中信息化構(gòu)件的互聯(lián)互通、資源環(huán)境平面的效能升級、基礎設施平面的能力升級、科教文化平面的能力提升和應用集群的協(xié)同整合[10-11]。

（1）建設全覆蓋的深度感知網(wǎng)絡

城市應采取配套措施在市政配套上鼓勵諸如平安城市中的視頻感知網(wǎng)絡、資源環(huán)境系統(tǒng)中的環(huán)境感知網(wǎng)絡等這樣的行業(yè)感知網(wǎng)絡在覆蓋范圍、感知內(nèi)容和精度等方面進一步提升，并實現(xiàn)受管控的感知信息共享機制；通過發(fā)展群體感知技術實現(xiàn)感知任務分發(fā)與感知數(shù)據(jù)收集，完成大規(guī)模復雜的社會感知任務?？紤]將市政建設與感知基礎設施建設相結(jié)合，形成城市范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、信息感知和信息發(fā)布的包含終端設備通用物理加載平臺和互聯(lián)網(wǎng)絡的基礎設施，降低需要廣泛布放感知終端的智慧城市應用的部署難度。

（2）構(gòu)建泛在高速智能通信管道

以光網(wǎng)城市為核心，融合2G/3G/Wi-Fi/LTE等無線技術形成的無處不在和無縫覆蓋的高速信息智能管道，是智慧城市基礎設施的核心之一。高速信息智能管道由移動通信網(wǎng)絡、Wi-Fi網(wǎng)絡、公眾集群通信網(wǎng)絡、有線寬帶網(wǎng)絡和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡等組成。依托現(xiàn)有通信網(wǎng)絡，進行網(wǎng)絡的寬帶化、智能化、泛在化建設，包括部署城市光網(wǎng)，4G技術升級，以及建設智能通信管道等。

（3）打造信息服務高效云設施

智慧城市依賴的信息系統(tǒng)基于計算、存儲、網(wǎng)絡等硬件資源構(gòu)建。采用服務器虛擬化、云存儲、云計算承載網(wǎng)絡等技術建設多種形式的云數(shù)據(jù)中心設施，在基礎設施即服務（IaaS）虛擬化技術的基礎上實現(xiàn)物理資源的共享和業(yè)務處理能力的動態(tài)彈性擴展，實現(xiàn)資源的集中復用，實現(xiàn)資源的綠色節(jié)能運行模式[12]。

（4）提供開放的信息服務平臺

公共信息服務平臺的構(gòu)建，其目標大致有兩種。第一種是“合并同類項”，即將多個信息系統(tǒng)重復構(gòu)建的部分合并到一個“公共平臺”中。從而實現(xiàn)通用功能的“基礎設施化”，避免重復建設，降低總體成本。第二種是“整合多系統(tǒng)”，即從數(shù)據(jù)共享和交換、系統(tǒng)協(xié)同等角度出發(fā)，建設公共平臺，集成數(shù)據(jù)或應用?；谥袊鞘小靶畔⒐聧u”的現(xiàn)狀，以及信息系統(tǒng)建設和運營管理的現(xiàn)狀，智慧城市的公共信息服務平臺，最迫切的任務是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合和系統(tǒng)的協(xié)同。

（5）發(fā)展專業(yè)化信息外包服務

專業(yè)公司通過采用先進技術構(gòu)建共享的專業(yè)化維護平臺和專家隊伍完成信息技術服務，可以充分體現(xiàn)專業(yè)分工效率，減少客戶開支，改善客戶服務效果。實踐證明，政府信息服務外包已經(jīng)成為政府在信息化過程中提高效率、精簡機構(gòu)、減少開支的重要手段，也是中小企業(yè)提高信息化水平，降低信息化成本，提升企業(yè)綜合競爭力的有效手段。

4.4 科教文化平面

教育、科學和文化是城市的重要功能，更是促進城市發(fā)展的核心要素之一，形成一個獨立的功能平面。與此類似，聯(lián)合國成立了專門的教科文組織。

在本體建設層面，建設完善的教育體系保障城市人才集群、保障多層次人才隊伍的形成和公民素質(zhì)的提高、尤其需要通過教育體系優(yōu)先發(fā)展智力資本、構(gòu)建吸引人才和集聚人才的城市環(huán)境；發(fā)展多層次科研體系促進創(chuàng)新目標實現(xiàn)，構(gòu)建多元化的科研體系，鼓勵企業(yè)對于科研的積極投入；通過文化建設提升城市的競爭力，注重傳統(tǒng)優(yōu)秀文化的保護和弘揚，造就鮮明城市個性，弘揚先進城市精神，鼓勵先進文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

在科教文化體系自身本體功能的建設和完善的基礎上，充分發(fā)揮信息技術的作用能夠進一步提升科教文化發(fā)展水平，取得更好的效果。科教體系采用諸如在線培訓、遠程教育和開放大學、超算中心為代表的公共研發(fā)平臺等信息化技術能大大提高工作效率，實現(xiàn)知識共享和團隊協(xié)力。而公共數(shù)字文化利用信息技術拓展公共文化服務能力和傳播范圍，對于消除數(shù)字鴻溝，滿足群眾不斷增長的精神文化需求、提高全民族素質(zhì)，構(gòu)建社會主義核心價值體系具有重要意義

4.5 應用集群平面

智慧城市的應用集群平面是針對特定領域、服務或特定目標實施的應用的集合。既有應用可引入信息新技術等智慧化元素提高智慧程度，新的智慧化應用也在不斷形成。

智慧政府應用充分利用新一代信息技術，貫徹服務型政府理念，強調(diào)創(chuàng)新方法，提高政府辦公、監(jiān)管、服務、決策的智能化水平，幫助實現(xiàn)形成高效、敏捷、便民的新型政府；智慧民生應用以民眾服務為目標，從公共服務入手，實現(xiàn)居民生活更安全、健康和便捷，實現(xiàn)信息化服務隨時隨地獲??；智慧產(chǎn)業(yè)則是指大力發(fā)展符合效率更高、消耗更低、響應更快、質(zhì)量更好的城市發(fā)展目標的城市產(chǎn)業(yè)。

5 信息價值的充分發(fā)揮

在智慧城市的頂層設計中，信息化，即信息技術和信息設施價值的充分發(fā)揮對于智慧城市的發(fā)展至關重要。在頂層設計中，在重視信息化的作用的同時，尤其要注意不要為信息化而信息化，不要唯信息化，而是要通過多種手段實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展，充分發(fā)揮信息化的價值。

（1）資源環(huán)境、基礎設施、科教文化和應用集群本體的完善

從城市的功能平面角度看，提升城市智慧化的工作分成3類：

·資源環(huán)境、基礎設施、科教文化和應用集群平面的本體技術的提升、主體功能的建設和完善。

·資源環(huán)境、基礎設施、科教文化和應用集群平面通過信息化系統(tǒng)實現(xiàn)功能的升級和效能的提升。

·資源環(huán)境、基礎設施、科教文化利用信息服務設施平面實現(xiàn)管理對象的深度感知和反向控制、信息化構(gòu)件的高速實時互通、云設施使用、數(shù)據(jù)融合和業(yè)務協(xié)同。

后兩類工作都屬于信息化范疇。因此，信息技術的運用對于提升城市智慧化目標至關重要。這也成為很多智慧城市建設的首要切入環(huán)節(jié)。信息技術和信息基礎設施是城市成長為智慧城市的核心要素。但僅僅具備這個要素，智慧城市無法持續(xù)發(fā)展深入。這是因為第一類工作對智慧城市發(fā)展目標的實現(xiàn)同樣至關重要。

（2）統(tǒng)籌規(guī)劃基礎信息工程建設

智慧城市中的信息工程以深入的感知、頻繁的信息交互、多源數(shù)據(jù)的集成和融合、異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同等為突出特征。在各種信息工程的建設過程中，必須把握其發(fā)展規(guī)律，注重統(tǒng)籌規(guī)劃。例如，對于涉及到數(shù)據(jù)和協(xié)同兩個層面的公共信息服務平臺，由于其跨部門的特點，往往需要經(jīng)歷多個實施階段：數(shù)據(jù)的共享和交換；城市公共數(shù)據(jù)集獨立存儲、即時同步和對外開放；跨系統(tǒng)業(yè)務流驅(qū)動。對于泛在高速智能通信管道，落實“寬帶中國”戰(zhàn)略，政府應在財稅和政策等層面積極扶持；政府在小區(qū)寬帶進入和無線基站建設選址等方面給予政策保障；政府機關、企事業(yè)單位、市政設施、公共設施向?qū)拵ЫㄔO開放。

（3）信息化價值的最大化實現(xiàn)

單純的信息化不足以充分發(fā)揮信息化的價值。頂層設計中應提倡采用多種舉措使得信息工程價值最大化，讓信息技術更有效提升城市智慧。例如引入先進的信息化架構(gòu)設計方法論，通過方法論確保信息系統(tǒng)構(gòu)建的成效；政府數(shù)據(jù)開放助力政府解決社會難題，推動服務型政府建設，促進公眾的數(shù)據(jù)創(chuàng)新應用，充分發(fā)掘政府公共數(shù)據(jù)的附加價值。

信息系統(tǒng)的使用能夠提高工作效率和管理水平。如果信息技術的引入能夠和管理方法的革新有機結(jié)合，則能夠進一步提升實施效果，甚至帶來突破性的變革。某些情況下，先進的管理方法能夠貫徹執(zhí)行，還需要配套的信息技術和信息化手段的支撐。缺乏這種支撐，新的管理方法可能無法落地。在這樣的情形下，信息技術是必備的使能因素。例如，數(shù)字城管體系中的網(wǎng)格管理模式與城管通信息系統(tǒng)的有機結(jié)合[13-14]，新加坡交通管理體系中中心區(qū)擁堵收費方法與專用短程通信（DSRC）和儲值IC卡的有機結(jié)合[15]等。

6 結(jié)束語

從全球的實踐看，智慧城市頂層設計的實施需要重點關注以下幾個方面：

首先，必須讓頂層設計成果成為各方認可的行為準則，避免將頂層設計局限在信息化主管部門層面，而是讓相關方都參與到頂層設計工作中來，形成充分反映各方訴求的綜合方案，體現(xiàn)系統(tǒng)整合思路和全局思維，讓各個項目之間形成系統(tǒng)協(xié)同效益。

其次，頂層設計是一個不斷完善的過程。群體的認知、外部環(huán)境的發(fā)展變化、實踐檢驗的結(jié)果，乃至各個發(fā)展節(jié)點的具體目標等會對頂層設計不斷提出新的要求。因此，在保持階段性穩(wěn)定的基礎上，頂層設計應保持相應的彈性，允許不斷有更新加入，以完成必要的調(diào)整，滿足新形勢和新環(huán)境下城市發(fā)展的需要。

最后，如何將頂層設計的成果貫徹到后續(xù)的智慧城市實施工作中是發(fā)揮頂層設計價值的關鍵。其中的重點應考慮將事權(quán)、人權(quán)和財權(quán)的相匹配，以及發(fā)展目標和績效考核的相匹配，進行相應的制度性安排。

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