智能城市評價指標(biāo)體系：研制過程與應(yīng)用

吳志強(qiáng)*，潘云鶴，葉啟明，孔翎聿

aTongji University, Shanghai 200092, China

bChinese Academy of Engineering, Beijing 100088, China

智能城市評價指標(biāo)體系：研制過程與應(yīng)用

吳志強(qiáng)a,*，潘云鶴b，葉啟明a，孔翎聿a

aTongji University, Shanghai 200092, China

bChinese Academy of Engineering, Beijing 100088, China

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Received 3 May 2016

Revised 25 May 2016

Accepted 6 June 2016

Available online 30 June 2016

智能城市

評價體系

開放數(shù)據(jù)

城市生命

智能度

本文對全球38組現(xiàn)有的智能城市評價指標(biāo)體系進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理分析后，依據(jù)體系建構(gòu)、方法與指標(biāo)選取等方面的特點(diǎn)，詳細(xì)剖析了38組現(xiàn)有系統(tǒng)的二級指標(biāo)和三級指標(biāo)，以此歸類分析后，確定智能城市評價指標(biāo)體系(City IQ Evaluation System)的通用基礎(chǔ)。通過聚類分析，得到5個維度。依托中國工程院、德國工程院、瑞典皇家工程院、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部規(guī)劃管理中心、國務(wù)院發(fā)展研究中心等在內(nèi)的共14個單位的275位專家，通過指標(biāo)篩選、指標(biāo)調(diào)整和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，完成了City IQ Evaluation System-1.0基礎(chǔ)版本的研制。并通過對指標(biāo)數(shù)據(jù)源更普適、開放、動態(tài)的調(diào)整，得到了改進(jìn)后的City IQ Evaluation System-2.0版本，引入IQ測評的偏差測智法得到了City IQ Evaluation System-3.0版本。研究團(tuán)隊(duì)基于City IQ Evaluation System對全球41個智能城市進(jìn)行多輪測評。綜合來看，City IQ Evaluation System系列評價指標(biāo)體系的特點(diǎn)包括：以智能生命體理論作支撐，以更普適、開放、動態(tài)的數(shù)據(jù)源形成指標(biāo)，并以IQ測評的思想和方法提升City IQ Evaluation System的靈敏性和準(zhǔn)確性。

? 2016 THE AUTHORS.Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

1.全球智能城市評價指標(biāo)體系

1.1.現(xiàn)有智能城市評價體系剖析

作為全球智能城市發(fā)展的評價標(biāo)準(zhǔn)，智能城市評價指標(biāo)體系的建立并沒有全球的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[1]，其研制目標(biāo)、主體、應(yīng)用對象具有多元性。目前，全球共38組獨(dú)立的智能城市評價指標(biāo)體系，主要分布于東亞、歐洲、北美洲以及大洋洲等區(qū)域。這38組獨(dú)立的智能城市評價指標(biāo)體系的研制主體包含20個高校研究團(tuán)隊(duì)、8個政府部門、10個企業(yè)或協(xié)會，時間跨度為1995—2015年，見表1[2-23]。由于部分系統(tǒng)目前還在不斷更新，如TU Wien體系[2]、ICF評價指標(biāo)體系[3]等。

從指標(biāo)體系的架構(gòu)來看，在現(xiàn)有可查證的38組評價指標(biāo)體系中，三級指標(biāo)都可量化。在38組中，具有完整的一級、二級和三級指標(biāo)的評價指標(biāo)體系只有17組。這17組中只有龔炳錚指標(biāo)體系[24]和中國智慧工程研究會指標(biāo)體系[25]的二級指標(biāo)可量化，所以在實(shí)際操作中，一個體系的二級指標(biāo)的評價結(jié)果與其三級指標(biāo)的評價結(jié)果存在自相矛盾的問題。38組評價指標(biāo)體系中有17組只存在一級指標(biāo)和三級指標(biāo)；IBM評價指標(biāo)體系和NSCI評價指標(biāo)體系這兩組較為特殊，為矩陣式評價體系[26]。

指標(biāo)體系中的維度內(nèi)容反映了指標(biāo)體系所重點(diǎn)關(guān)注的要素[27]，也帶有一定的價值導(dǎo)向性。一個相關(guān)的定量研究關(guān)注了2013年以前的20組評價指標(biāo)，得到了在評價維度中關(guān)注排前三位的內(nèi)容分別是智慧基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、智慧政府和智慧市民[28]。從維度的設(shè)置來看，本研究所關(guān)注的38組指標(biāo)體系，還有關(guān)于智慧的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、智慧的環(huán)境(也是維度中的重要內(nèi)容)，都與智能城市的實(shí)踐密切相關(guān)[29]。

表1 全球38組智能城市評價指標(biāo)體系分析

(續(xù)表)

從指標(biāo)體系研制方法上看，具有完整的三個層級的指標(biāo)體系，大多采用了常規(guī)的主觀賦值的方式，如AHP、Delphi和專家會議方法相結(jié)合的方式。這種方式能夠較好地利用專家資源和經(jīng)驗(yàn)[30]，并能結(jié)合定性和定量因素整體考慮[31]。而不包含評價標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)體系則較多采用客觀賦值方法，如GRA、PCA、TOPSIS和FCE等，主要是為了賦權(quán)重、排除關(guān)聯(lián)較大的指標(biāo)等的影響[31]。這類方法避免了通過二次分類或量化帶來的人為因素干擾，直接實(shí)現(xiàn)了維度到指標(biāo)的轉(zhuǎn)換與選擇。

1.2.智能城市評價指標(biāo)體系的缺陷及啟示

為了給研制City IQ Evaluation System帶來實(shí)質(zhì)的幫助，除了向已有的指標(biāo)體系學(xué)習(xí)外，還重點(diǎn)關(guān)注了這些體系中存在的缺陷，啟示后續(xù)研制思想、方法與過程。我們分析了這些評價指標(biāo)體系的缺陷，從研制主體缺陷、內(nèi)容設(shè)置、方法、指標(biāo)的數(shù)據(jù)源與結(jié)果四方面進(jìn)行分析。

1.2.1.評價指標(biāo)體系的主體缺陷

第一類主體研制缺陷表現(xiàn)為城市政府是研制主體。主要依照其城市的發(fā)展水平和標(biāo)準(zhǔn)來研制指標(biāo)，使得評價指標(biāo)體系存在天生的約束性，普遍適用價值較低，不能夠來評價其他城市。這樣的案例如中國的南京、寧波、上海浦東城市評價指標(biāo)體系。

第二類主體研制缺陷表現(xiàn)為國家政府是研制主體。國家政府通過自上而下的行政力量制定指標(biāo)，基本上是遵照其國內(nèi)的發(fā)展情況和價值導(dǎo)向進(jìn)行研制，無法進(jìn)行跨國比較，沒有普適性[28]。這樣的案例如研制較早的澳大利亞體系、日本體系等。這一研制主體后來逐漸演變?yōu)榈谌N類型。

第三類主體研制缺陷表現(xiàn)為專業(yè)企業(yè)和國家的專業(yè)行政部門作為研制主體。這種類型的研制主體，一方面存在著以自我發(fā)展為目標(biāo)的利益訴求，另一方面也沿襲了以本地情況作為評價指標(biāo)體系研制的基礎(chǔ)，不具有普適性價值。案例如國脈公司評價指標(biāo)體系、中國智慧工程研究會體系。

而以學(xué)術(shù)研究團(tuán)體為主體進(jìn)行研制 的評價指標(biāo)體系，往往能夠更加客觀地從智能城市發(fā)展本質(zhì)入手，進(jìn)行評價指標(biāo)體系的研制。City IQ Evaluation System立足于本研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合了中國工程院、德國工程院和瑞典皇家工程院等在內(nèi)的國內(nèi)外14家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的275位專家共同研制，保證了研制主體的公正性和科學(xué)性。這也成為City IQ Evaluation System具有普遍適用價值的前提條件。

1.2.2.指標(biāo)體系核心思想缺失與維度研制缺陷

從指標(biāo)體系的內(nèi)容設(shè)置上來看，存在的主要弊病體現(xiàn)在缺少效益評價、缺乏軟件關(guān)注。評價維度中對投入指標(biāo)的衡量較多，但對智能城市效益、效果進(jìn)行衡量的指標(biāo)較少[32]。另外，缺乏對于智能城市建設(shè)中軟件部分的關(guān)注，如關(guān)注人的要素[32]和關(guān)注驅(qū)動發(fā)展的使用者的角度來評價智慧設(shè)施的建設(shè)、發(fā)展[33]和設(shè)施的使用狀況等[34]。總的來看，不少指標(biāo)體系著眼于過程的客觀化，而忽視了指標(biāo)體系所需要的核心理念支撐。因此，在指標(biāo)體系設(shè)計(jì)中將平衡各方要素，綜合硬件和軟件的建設(shè)及反饋。

1.2.3.方法上的缺陷

從方法上來看，專家群對于指標(biāo)體系的描述、方法的選取都會影響到指標(biāo)體系的構(gòu)成[30]。因此，雖然較多的指標(biāo)體系都運(yùn)用了Delphi和專家會議方法，但因?qū)＜一驕y評機(jī)構(gòu)影響力較弱、權(quán)威性較低[35]，評價結(jié)果可能是無效的。

同時，我們還注意到層次分析法的結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)定量和定性指標(biāo)的共存[31]，但這一方法在使用過程中會產(chǎn)生較難控制的主觀干預(yù)[30]。因此，在指標(biāo)體系的研制過程中既要綜合定性和定量方法[36]，也要通過創(chuàng)新流程設(shè)計(jì)，充分利用專家資源。

1.2.4.指標(biāo)選擇與數(shù)據(jù)上的缺陷

從指標(biāo)的數(shù)據(jù)源和指標(biāo)結(jié)果方面來看，這些指標(biāo)體系在指標(biāo)數(shù)據(jù)來源方面反映出以下幾點(diǎn)缺陷：第一，相同指標(biāo)但不同對象的數(shù)據(jù)來源口徑不同的問題[37]；第二，指標(biāo)的數(shù)據(jù)源更新周期較長，數(shù)據(jù)不能動態(tài)調(diào)整[36]；第三，政府?dāng)?shù)據(jù)的不可靠性[37]；第四，指標(biāo)數(shù)據(jù)源并非一手?jǐn)?shù)據(jù)，真實(shí)性存疑[38]。而從指標(biāo)結(jié)果來看，部分指標(biāo)體系的結(jié)果不是相對數(shù)，缺乏可比性[38]。針對這些缺陷，在指標(biāo)體系設(shè)計(jì)初期，就應(yīng)考慮到指標(biāo)的數(shù)據(jù)源的可靠性、開放性及實(shí)時可獲得和測評的需求，且相同指標(biāo)需要使用一個口徑。而指標(biāo)結(jié)論采用相對數(shù)，使結(jié)果更加合理，且增加了可比性。

2.研制理念、方法與過程

2.1.核心理論：智慧生命體

在本研究所關(guān)注的指標(biāo)體系中，部分智能城市評價指標(biāo)體系更多基于可持續(xù)發(fā)展、信息化或生態(tài)化理論進(jìn)行建構(gòu)，如Patrizia Lombardi依托發(fā)展的三螺旋理論、基于智能城市主體建立的指標(biāo)體系[1]。其余指標(biāo)體系甚至缺失核心的理論支撐，而從技術(shù)層面，或從城市的信息化程度表現(xiàn)、硬件建設(shè)等方面進(jìn)行指標(biāo)體系建構(gòu)。

我們認(rèn)為智能城市評價指標(biāo)體系應(yīng)根植于智能城市的核心價值、認(rèn)知與理論，即依據(jù)城市進(jìn)化的哲學(xué)思想和所秉持的城市智能化發(fā)展趨勢價值觀[39]，形成“感知-判斷-反應(yīng)-學(xué)習(xí)”智能城市發(fā)展的四個循環(huán)階段，推動城市的持續(xù)智能化過程，見圖1。

全面感知：在感應(yīng)和傳導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施及充分的數(shù)據(jù)和計(jì)算支撐下，時刻掌握各城市主體的需求和變化。借助射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)(GPS)等，通過傳感網(wǎng)、通信網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等感知城市信息。

精準(zhǔn)判斷：在全面感知的基礎(chǔ)上，對城市中發(fā)生的任何狀態(tài)變化所產(chǎn)生的信息，都能及時地進(jìn)行自動識別、數(shù)據(jù)篩選、計(jì)算判斷。

反應(yīng)恰當(dāng)：基于精準(zhǔn)判斷而得到的城市發(fā)展情景，調(diào)動資源和生成預(yù)案，實(shí)現(xiàn)最少能源、資源、時間、社會心理消耗。

能夠?qū)W習(xí)：通過前三個過程，智能城市能夠反思學(xué)習(xí)，不斷提升感知，改進(jìn)決策模型和流程，實(shí)現(xiàn)持續(xù)進(jìn)步和更高階的智能化。

圖1.智能城市發(fā)展核心理念圖。

眾多學(xué)者也都認(rèn)同這一觀點(diǎn)，認(rèn)為智能城市是自組織、自適應(yīng)，并具有進(jìn)化能力的智能生命體[40]。以自我組織和學(xué)習(xí)過程為主導(dǎo)的社會創(chuàng)新是智能城市中不可或缺的一部分[2]?；谥悄苌w以及其重要的四個內(nèi)涵，我們從指標(biāo)體系建構(gòu)原則和方法層面進(jìn)行了創(chuàng)新。

2.2.創(chuàng)新研制步驟：基礎(chǔ)City IQ Evaluation System-1.0版本

基于對智能城市以智慧生命體從四個內(nèi)涵進(jìn)行測量的原則和目標(biāo)，本評價指標(biāo)體系以City IQ Evaluation System命名，并在2013年研制了基礎(chǔ)City IQ Evaluation System-1.0版本后，于2014年從普適、開放和動態(tài)數(shù)據(jù)源角度進(jìn)行調(diào)整，得到了改進(jìn)版本City IQ Evaluation System-2.0。并于2015年對測評結(jié)果引入偏差測智法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，得到了改進(jìn)版本City IQ Evaluation System-3.0。這一部分以介紹City IQ Evaluation System-1.0研制過程為主，從初始指標(biāo)獲取、維度研制、指標(biāo)遴選、指標(biāo)調(diào)整和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化五個步驟進(jìn)行分析。

2.2.1.初始指標(biāo)環(huán)：自三個渠道的基本220個指標(biāo)

為了做到不漏選指標(biāo)，指標(biāo)體系研制團(tuán)隊(duì)從三個渠道構(gòu)建指標(biāo)環(huán)，供指標(biāo)遴選環(huán)節(jié)使用。這三個渠道包括：專家建議、其他指標(biāo)體系指標(biāo)庫以及研制團(tuán)隊(duì)提議。研究基于廣泛的資源建構(gòu)起了項(xiàng)目專家?guī)欤喊ㄖ袊こ淘?、德國工程院、瑞典皇家工程院、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部規(guī)劃管理中心、國務(wù)院發(fā)展研究中心等單位在內(nèi)的共14個單位的275位專家，從中獲取了“城市可持續(xù)發(fā)展智慧監(jiān)測指標(biāo)”，共121個指標(biāo)。從其他指標(biāo)體系庫中，獲得了共153個指標(biāo)。而研制團(tuán)隊(duì)新提案指標(biāo)共38個。將這三個渠道的指標(biāo)進(jìn)行匯總、去重和歸類，最終形成了包含220個指標(biāo)的初始指標(biāo)環(huán)，見圖2。

圖2.包含220個指標(biāo)的初始指標(biāo)環(huán)。

2.2.2.維度：城市智慧度的五個維度

以城市為智慧生命體，作為重要的環(huán)節(jié)之一，指標(biāo)體系的維度建設(shè)需要兼顧這一體系的表現(xiàn)方式。從傳統(tǒng)的測評城市經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和產(chǎn)業(yè)[28]，到ICT硬體建設(shè)，以及人在這一過程中的支持和互動作用[33]，都能夠反映出城市在“感知-判斷-反應(yīng)-學(xué)習(xí)”這一過程的智慧程度，并能夠突出智能城市發(fā)展環(huán)境、未來趨勢、建設(shè)運(yùn)營和本地參與的分目標(biāo)。

基于對其他評價指標(biāo)的評價維度設(shè)計(jì)的分析和專家意見，本指標(biāo)體系形成了3+2的五個維度(表2)。三個對智能城市環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與管理評價的維度，分別是建設(shè)與環(huán)境水平、管理與服務(wù)水平、經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)水平。兩個支撐維度，從智能城市硬件條件和軟件狀態(tài)進(jìn)行評價，分別是信息化水平、居民素養(yǎng)水平。圖3 展示了五個評價維度的內(nèi)在邏輯。可以看到，本指標(biāo)體圍繞城市智慧度的測定，將產(chǎn)出要素和投入支撐要素[32]都容納進(jìn)來。

2.2.3.指標(biāo)遴選：智慧測量原則

指標(biāo)遴選是本指標(biāo)體系構(gòu)建中的另一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Carli等認(rèn)為傳統(tǒng)的城市智慧評價指標(biāo)顯得無效，只有做到智能計(jì)量、監(jiān)控和管理，才能實(shí)現(xiàn)對城市智慧度的評價[41]。De Santis等認(rèn)為更貼近本地和人的評價方法、動態(tài)指標(biāo)應(yīng)用等是促進(jìn)城市智商(IQ)測評發(fā)展的關(guān)鍵步驟[42]。

從遴選原則來看，結(jié)合不重復(fù)性和國際可行性這兩個指標(biāo)應(yīng)具有的基本條件，及前文已分析的現(xiàn)有指標(biāo)體系存在的指標(biāo)缺陷，本指標(biāo)體系特別強(qiáng)調(diào)了參評指標(biāo)應(yīng)具有的三個特點(diǎn)：統(tǒng)一口徑、動態(tài)調(diào)整和開放數(shù)據(jù)。統(tǒng)一口徑，要求指標(biāo)的獲得口徑需能夠提供覆蓋所有城市的數(shù)據(jù)。動態(tài)調(diào)整，強(qiáng)調(diào)了指標(biāo)口徑數(shù)據(jù)的自我更新要快。開放數(shù)據(jù)，為避免政府?dāng)?shù)據(jù)發(fā)布的不準(zhǔn)確、不可比和不確定的可信度[38]，強(qiáng)調(diào)了通過網(wǎng)絡(luò)獲得第三方開放數(shù)據(jù)。定性地從專家會議評分、Delphi法，結(jié)合定量分析的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)法、模糊評估法，從220個初始指標(biāo)中遴選出了36個參與評價城市智慧水平的指標(biāo)，見圖4。通過這一步形成了City IQ Evaluation System-1.0版的智能城市評價指標(biāo)體系。

2.2.4.指標(biāo)調(diào)整

2013—2014年間，對獲得的36個指標(biāo)進(jìn)行了多次試評。試評選取了上海浦東、寧波、南京、武漢等城市進(jìn)行測評。同時，通過中國智能城市建設(shè)與推進(jìn)戰(zhàn)略研究項(xiàng)目部，向院士專家發(fā)放56份問卷，特別是對各維度間的包含指標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行了平衡。最終從36個指標(biāo)中得到了最終的20個指標(biāo)，即每個維度包含5個指標(biāo)。

表2 City IQ Evaluation System-1.0版本維度與指標(biāo)

圖3.City IQ Evaluation System智能城市評價維度關(guān)系圖。

圖4.指標(biāo)遴選后包含36個指標(biāo)的City IQ Evaluation System結(jié)構(gòu)。

2.2.5.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

較多的指標(biāo)體系同時包含定量測量和通過定性判定轉(zhuǎn)化為定量測量的指標(biāo)[31]，如在王振源指標(biāo)體系中，通過定性判定實(shí)現(xiàn)級別量化[43]，定性指標(biāo)定量化過程還存在于周驥DPSIR模型[28]、世界經(jīng)濟(jì)論壇評價指標(biāo)體系、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部指標(biāo)體系、工業(yè)和信息化部指標(biāo)體系等。本指標(biāo)體系中的少量指標(biāo)也采用了類似的處理方式，如突發(fā)事件應(yīng)急反應(yīng)水平這一指標(biāo)，以數(shù)值100表示有詳細(xì)的突發(fā)事件智能應(yīng)急水平應(yīng)用：包括城市政府網(wǎng)站有網(wǎng)上報(bào)案系統(tǒng)、應(yīng)急事件預(yù)案、應(yīng)急事件即時指導(dǎo)等。數(shù)值50表示有應(yīng)用、無具體內(nèi)容或者部分地區(qū)有應(yīng)用。數(shù)值0：較差水平，表示沒有應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)定量指標(biāo)和定性指標(biāo)(能被量化的)的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，消除指標(biāo)間不同量綱的影響，使得每一指標(biāo)最終取值在0～100的范圍內(nèi)，符合百分制的評分習(xí)慣，也可反映各測評城市間同一指標(biāo)的相對數(shù)值，更具可比性[38]。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法如下面的公式所示，本指標(biāo)體系采用了第二類計(jì)算過程，即以本指標(biāo)中的測評城市獲得的最大值為100，其他城市依照與該城市的比值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的0～100間的值。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法的選擇是通過多次試驗(yàn)后確定的。

第一類：Ai′ = (Ai-Amin)/(Amax-Amin)

第二類：Ai′ = Ai/ Amax

第三類：Ai′ = ( Ai-ā)/σi，其中，σi2= ∑(Ai-ā)2/n

在對20項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，得到了每一項(xiàng)指標(biāo)在不同城市的表現(xiàn)，以數(shù)值0～100顯示。各城市的每一維度總分為所包含的指標(biāo)數(shù)值的平均值。城市智慧度總得分為五個維度總分的平均值。具體標(biāo)準(zhǔn)化處理和計(jì)算過程如表3所示。這一計(jì)算過程中，從指標(biāo)到維度，從維度到最終綜合得分，均計(jì)算平均值，一方面是因?yàn)橹笜?biāo)體系設(shè)計(jì)時注意了各維度、指標(biāo)間的均衡性，另一方面避免再次加權(quán)帶來的反向作用以及對結(jié)果產(chǎn)生的不可比性等后果。

3.面向更普適、開放、動態(tài)的數(shù)據(jù)源：City IQ Evaluation System-2.0改進(jìn)版本

3.1.City IQ Evaluation System-2.0的內(nèi)涵與數(shù)據(jù)源調(diào)整

City IQ Evaluation System-1.0經(jīng)過多學(xué)術(shù)團(tuán)體、專家的通力協(xié)作，通過指標(biāo)遴選和調(diào)整，形成了City IQ Evaluation System城市智慧度測評的基礎(chǔ)版本。這一包含36個指標(biāo)的評價指標(biāo)體系從指標(biāo)選取、方法等角度都具有合理性。

但在經(jīng)過初步測試后，發(fā)現(xiàn)其中一些指標(biāo)存在數(shù)據(jù)獲取困難，以及數(shù)據(jù)質(zhì)量不理想的問題。同時，離研究團(tuán)隊(duì)所希望達(dá)到的更具全球普適性價值、動態(tài)、開放地測評城市智慧度的要求還存在距離，因此綜合指標(biāo)的數(shù)據(jù)質(zhì)量、預(yù)評估結(jié)果以及專家的第二輪反饋意見，對36個指標(biāo)進(jìn)行了明確、刪減和修正，形成了本指標(biāo)體系的20個指標(biāo)，見表4。

這20個指標(biāo)均滿足了三個重要特點(diǎn)：全球適應(yīng)性的數(shù)據(jù)、具有非政府干預(yù)的開放數(shù)據(jù)、及時和動態(tài)調(diào)整的數(shù)據(jù)。其中既包含定性測量指標(biāo)，也包含定量測量指標(biāo)[36]。

同時，與傳統(tǒng)指標(biāo)相比，這20個指標(biāo)更加真實(shí)、及時地反映智能城市的感知、判斷、反應(yīng)和學(xué)習(xí)四個內(nèi)涵，測量城市智慧度的創(chuàng)新方法。如城市PM2.5/PM10監(jiān)測點(diǎn)密度，反映出對空氣要素的“感知”水平，以及城市在應(yīng)對環(huán)境變化議題上的“判斷”和“反應(yīng)”程度。又如，網(wǎng)上公眾參與比例指公眾通過網(wǎng)絡(luò)將訴求傳遞給決策者，影響決策的程度，反映出城市在“感知”民意層面的靈敏的智慧表現(xiàn)。

表3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及指標(biāo)計(jì)算

最終，結(jié)合5個維度和20個指標(biāo)的City IQ Evaluation System-2.0建構(gòu)完成，見圖5，圖中顯示了這一指標(biāo)體系的全部內(nèi)容，其中，由外向內(nèi)圈層依次展示：220個初選指標(biāo)、36個篩選指標(biāo)、20個最終指標(biāo)、5個維度和1個評價城市智慧度的核心。表4顯示了5個維度所包含的20個指標(biāo)的具體信息。

3.2.City IQ Evaluation System-2.0的全球各智城評價結(jié)果

為了測試City IQ Evaluation System-2.0的全球通用性，在對中國33個城市進(jìn)行測評的基礎(chǔ)上，與33個主要來自歐洲和美國的城市組成全球41個樣本城市，一起進(jìn)行智慧度測評。其中，新增的33個歐洲和美國城市均為在世界范圍內(nèi)廣泛宣傳其智能城市建設(shè)理念，并長期致力智能化建設(shè)實(shí)踐的城市。表5展示了41個城市依照City IQ Evaluation System-2.0測評的結(jié)果。圖6節(jié)選了其中9個城市的智慧表現(xiàn)，并同過City IQ Evaluation System-2.0分?jǐn)?shù)羅盤對每個維度和指標(biāo)的得分進(jìn)行更為直觀的可視化。

圖5.City IQ Evaluation System-2.0 版本維度與指標(biāo)。

3.2.1.City IQ Evaluation System-2.0測評結(jié)果

以下是基于City IQ Evaluation System-2.0對全球41個城市的測評結(jié)果，見表5和圖6。

表5 全球41個城市依照City IQ Evaluation System-2.0測評的結(jié)果

3.2.2.City IQ Evaluation System-2.0結(jié)果分析

從全球41個城市智慧度測評的結(jié)果來看，最高分為倫敦66，最低分為維羅納26，相差2.5倍，體現(xiàn)了SCEIS的全球適用性和靈敏性。但總體來看，各城市間的相差情況比預(yù)想要低，證明所選擇的41個樣本城市確實(shí)算是世界智能城市實(shí)踐中的代表。

圖6.City IQ Evaluation System-2.0智慧度分?jǐn)?shù)羅盤。

綜合平均值超過60的高分城市包括倫敦、阿姆斯特丹、赫爾辛基等。這些城市大都作為本國具有明顯資源優(yōu)勢的城市，也是較為傳統(tǒng)的全球城市區(qū)域或大都市區(qū)[44]。而維羅納、桑坦德、馬拉加、腓特烈港等城市得分低于40，多因注重發(fā)展個別方面，而非全局。例如，腓特烈港市采用以德國電信公司主導(dǎo)、政府配合合作的模式，推廣通信技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展知識城市[22]，其他方面涉及較少，測評結(jié)果的綜合得分較低。

建設(shè)環(huán)境方面，得分最高為阿姆斯特丹98，最低為意大利維羅納13，相差達(dá)8倍。這一維度的測評結(jié)果顯示出了三個城市梯隊(duì)：22個城市得分平均值超過70，12個城市平均值介于49～69，7個城市得分均不到40。

管理服務(wù)方面，得分最高為赫爾辛基75，最低為馬拉加18，相差將近4倍。管理服務(wù)方面排名靠前的城市，多為國家政治、經(jīng)濟(jì)、文化等重要的中心城市，如波士頓、阿姆斯特丹、倫敦、上海浦東等，平均值均超過70。而金華、科隆、里昂等城市在公共服務(wù)領(lǐng)域的智慧化程度較低，得分不超過40。

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)方面，得分最高為華盛頓特區(qū)76，最低為維羅納12，相差6倍多。其他國際城市在智慧經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)方面區(qū)別不明顯，證明了這些城市在智能產(chǎn)業(yè)和科研經(jīng)費(fèi)方面都位于國際前列。

信息化方面，得分最高為巴黎伊西萊穆利諾71，最低為桑坦德31，相差接近2.3倍。各國首都的平均值排名均在前列，寧波、無錫、鎮(zhèn)江、上海浦東等中國城市的排名也較靠前。說明這些智能城市在硬件設(shè)施方面投入大、收效顯著。

居民素質(zhì)方面，得分最高為美國迪比克72，最低為湖北武漢11，相差約7倍。受網(wǎng)民比例、受教育人口比例、人均網(wǎng)購支出金額等指標(biāo)的影響，資源優(yōu)勢型城市并沒有在這方面有良好的表現(xiàn)。中國城市的排名普遍靠后，體現(xiàn)出了全球城市在這一指標(biāo)上還存在較大差異。

4.面向IQ測評導(dǎo)向：City IQ Evaluation System-3.0改進(jìn)版本

4.1.City IQ Evaluation System-3.0的內(nèi)涵與偏差測智法引入

從City IQ Evaluation System-2.0針對全球41個智能城市的測評結(jié)果中可以看出，這一評價指標(biāo)體系具有較高的靈敏性，其在數(shù)據(jù)來源方面顯示出了這一評價指標(biāo)體系具有的更加普適、開放和及時動態(tài)的特點(diǎn)，這也是本評價指標(biāo)體系與其他體系的重大差異，是對傳統(tǒng)城市智慧度測評思想、方法的革新。

但與IQ測評方式相比，City IQ Evaluation System-2.0雖然實(shí)現(xiàn)了測評數(shù)據(jù)的及時動態(tài)等特點(diǎn)，但其結(jié)果仍然無法從群體角度反映智慧的整體化發(fā)展水平，與IQ的評價思想與結(jié)果存在一定差距，不能反映城市智能化程度，如同人的智慧程度不斷向上浮動的弗林效應(yīng)(Flynn effect)[46]。

因此，在2014年的City IQ Evaluation System-2.0版本的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)于2015年將IQ評價的思想和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理方法引入City IQ Evaluation System的研制中，以達(dá)到將城市作為生命體來測量其智慧發(fā)育的初始目標(biāo)。作為這一次調(diào)整的成果，City IQ Evaluation System-3.0改進(jìn)版本于2015年研制完成，并投入應(yīng)用。具體來講，City IQ Evaluation System-3.0同樣設(shè)定100分作為標(biāo)準(zhǔn)，但與City IQ Evaluation System-2.0將同一指標(biāo)中樣本最大值作設(shè)為100的IQ比值(ratio IQ)不同，City IQ Evaluation System-3.0引入IQ偏差測評方法，將各指標(biāo)的平均值設(shè)定為100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即Ai′= Ai/ Amean，測評結(jié)果也類似IQ測評結(jié)果，見圖7。

這一結(jié)果進(jìn)一步符合IQ測評思想和結(jié)果表現(xiàn)，也更加能夠客觀地反映測試樣本城市在城市群體中的智慧度表現(xiàn)。

4.2.City IQ Evaluation System-3.0的全球各智能城市評價結(jié)果

同樣地，針對2014年基于City IQ Evaluation System-2.0版本進(jìn)行城市智慧度測評的41個全球城市，以City IQ Evaluation System-3.0版本進(jìn)行了新一輪的測評，結(jié)果如表6所示。圖8展示了節(jié)選的9個城市基于City IQ Evaluation System-3.0測評結(jié)果的分?jǐn)?shù)羅盤。對比表5和表6，可以發(fā)現(xiàn)由于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的100分基準(zhǔn)由樣本城市的最大值變?yōu)槠骄鶖?shù)，表6的各維度得分中出現(xiàn)了分值大于100的結(jié)果，圖8同樣如此。

4.2.1.City IQ Evaluation System-3.0測評結(jié)果

表6和圖8是全球41個城市的City IQ Evaluation System-3.0測評結(jié)果。

4.2.2.City IQ Evaluation System-3.0結(jié)果分析

與2014年由City IQ Evaluation System-2.0測評的結(jié)果相比，2015年City IQ Evaluation System-3.0針對全球41個智能城市的測評結(jié)果顯示出了以下的特點(diǎn)。

第一， City IQ Evaluation System-3.0測評結(jié)果基本與City IQ Evaluation System-2.0的測評結(jié)果保持總體排名的穩(wěn)定。在小范圍內(nèi)個別城市略有浮動。較為明顯的是泰州上升10名，華盛頓特區(qū)上升5名，無錫上升4名，巴黎伊西萊穆利諾下降5名，金華下降4名等。倫敦保持了第一名的位置，而最后6個城市名次未變。

圖7.以100為平均值的IQ測試標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果(圖片來源： https∶//commons.wikimedia.org/wiki/File∶IQ_distribution.svg)。

表6 全球41個城市的City IQ Evaluation System-3.0測評結(jié)果

第二，全球41個智能城市中，中國城市5個維度接近平均值的水平較低，但在個別指標(biāo)方面表現(xiàn)突出，呈現(xiàn)出5個維度的不均衡發(fā)展。而歐洲和美國城市基本滿足了5個維度均接近平均值，呈現(xiàn)出較為均衡的發(fā)展態(tài)勢。見圖9中各分?jǐn)?shù)羅盤的平均值100紅線。

圖8.City IQ Evaluation System-3.0智慧度分?jǐn)?shù)羅盤。

第三，總的來看，41個城市在智能城市管理與服務(wù)、智能城市建設(shè)與環(huán)境方面的變現(xiàn)更為突出。而在居民智能素養(yǎng)及智能經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)方面的表現(xiàn)較差。

這些結(jié)論一方面反映了經(jīng)過一年的發(fā)展，各城市在智能城市建設(shè)和經(jīng)營方面取得不同程度的發(fā)展，進(jìn)步較慢的城市在一些維度中反而相對退步；另一方面，由于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化將值100由原先的樣本最大值變?yōu)槠骄?，也能夠更加直觀地反映發(fā)展超出平均水平的城市。

這進(jìn)一步證明了City IQ Evaluation System-3.0與City IQ Evaluation System-2.0相比，靈敏度并未減弱，反而更加強(qiáng)調(diào)與平均水平的比較優(yōu)勢和劣勢。

4.2.3.C ity IQ Evaluation System-3.0結(jié)果分析

進(jìn)一步將City IQ Evaluation System-3.0中的五個維度按城市智能所依托的硬件和軟件的發(fā)育程度分類，建設(shè)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、硬件設(shè)施的三大方面作為該智能城市的智能生長硬件，取各維度的平均值，管理服務(wù)和居民素質(zhì)作為智能發(fā)育軟件，同樣取維度平均值。綜合前一階段對全球41個城市的智能測評結(jié)果，將其分布于智能生長硬件和智能發(fā)育軟件坐標(biāo)系，以100作為生長發(fā)育程度的高低分界，同樣見圖9。

第一組團(tuán)(左下)：智能硬件與軟件生長發(fā)育程度都較低。包括大多數(shù)中國智能城市以及部分歐洲智能城市。處于該階段的城市多為選擇智能城市某一方面進(jìn)行建設(shè)，且處于智能城市從理念轉(zhuǎn)向?qū)嶋H行動的初級階段。

第二組團(tuán)(右下)：智能硬件生長程度高，軟件發(fā)育程度低。來自中國的城市占據(jù)了這一階段的主要部分。這反映出這些城市在短期內(nèi)達(dá)到的智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大量投入和成效，但智能管理服務(wù)和居民素質(zhì)并不是在短期能夠得到顯著提升的。

第三組團(tuán)(左上)：智能硬件生長程度較低，軟件發(fā)育程度高。城市以公共服務(wù)的智能化優(yōu)先于基礎(chǔ)設(shè)施等的硬件智能化建設(shè)，諸如在管理、商業(yè)、教育等方面均有比其他城市更多的智能化措施和政策的投入。

第四組團(tuán)(右上)：智能硬件與軟件生長發(fā)育程度均較高。位于這一象限的城市不僅體現(xiàn)出了在智能基礎(chǔ)設(shè)施等硬件方面建設(shè)投入的實(shí)效，還反映了在智能軟件方面所具有的實(shí)力，而這種實(shí)力較難通過短期的城市建設(shè)、政策刺激和投資實(shí)現(xiàn)。

5.結(jié)論

分析了全球38組ICESs，研究顯示現(xiàn)有的ICESs并不完全可靠，因?yàn)楝F(xiàn)有指標(biāo)評價體系的數(shù)據(jù)源受到各國統(tǒng)計(jì)體系的影響，缺乏全球可比性。這些體系的數(shù)據(jù)來源均不同程度受各國、各研制機(jī)構(gòu)的背景影響。為了避免評價體系過于主觀，本評價體系應(yīng)該開放公共數(shù)據(jù)，并致力于實(shí)現(xiàn)實(shí)時的數(shù)據(jù)更新，以更精準(zhǔn)地反映快速的城市變化?；诖耍驹u價體系所得到的測評結(jié)果顯得更具全球可比性和可信度。

(1)智慧生命體的理論支撐。智能城市評價指標(biāo)體系應(yīng)當(dāng)根植于智能城市理論。本研究以智慧生命體理論作為指標(biāo)體系建立核心思想，圍繞將智能城市看作可“感知-判斷-反應(yīng)-學(xué)習(xí)”四個內(nèi)涵持續(xù)智化的生命體，相較于基于可持續(xù)發(fā)展、信息化和可持續(xù)等理論建立的指標(biāo)體系，或單純從技術(shù)層面衍生出的評價指標(biāo)體系而言，更具開創(chuàng)意義和價值，也更加周全、可靠。

圖9.全球41個智能城市IQ生長發(fā)育程度分析(根據(jù)ICES智慧度測評結(jié)果整理，2015)。

(2)普適、開放和動態(tài)的指標(biāo)數(shù)據(jù)源。在City IQ Evaluation System-1.0符合智能城市評價體系的基本條件、科學(xué)性等要素的基礎(chǔ)上，City IQ Evaluation System-2.0將指標(biāo)來源從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)源調(diào)整為更具全球普適性、網(wǎng)絡(luò)開放、及時和動態(tài)調(diào)整特征的數(shù)據(jù)源，避免了現(xiàn)有指標(biāo)體系中數(shù)據(jù)存在的獲取不直接、可信度不高、來源不同口徑、無法動態(tài)調(diào)整等問題。而這也是本評價指標(biāo)體系區(qū)別于其他指標(biāo)體系的重要特點(diǎn)。

(3)借鑒IQ測評思想與方法。在最終針對中國國內(nèi)8個城市以及國際41個城市的智慧度測評中，在指標(biāo)、維度和綜合得分階段采用了相對值的標(biāo)準(zhǔn)化方法，City IQ Evaluation System-2.0將樣本城市指標(biāo)的最大值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)值，而City IQ Evaluation System-3.0進(jìn)一步引入IQ測評方法中的偏差測智法，針對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行改進(jìn)，以樣本城市各指標(biāo)的平均值作為100分進(jìn)行測評。IQ的測評思想和方法的引入強(qiáng)化了將智能城市看作城市生命體這一觀念，也更具合理性。測評結(jié)果顯示出了City IQ Evaluation System系列的較高靈敏性。

當(dāng)然，City IQ Evaluation System系列評價指標(biāo)體系后續(xù)也將歷年更新，不斷對指標(biāo)、指標(biāo)數(shù)據(jù)源進(jìn)行改進(jìn)和提升，最終為推動智能城市的建設(shè)、運(yùn)用和發(fā)展提供更具價值和公信力的測評結(jié)果。

致謝

City IQ Evaluation System以及本文的完成，需要感謝Dr.XU Xingjing, Prof.CAO Buyang, Prof.LIU Yan, Dr.SHAN Tubin, Mr.KONG Linyu, Ms.ZHANG Weijun, Mr.ZHANG Heng，赫爾佐格教授，Muler教授，Prof.Dr.Klaus Kornwachs等。感謝來自于中國工程院、德國工程院、瑞典皇家工程院、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部規(guī)劃管理中心、國務(wù)院發(fā)展研究中心等單位的專家、院士提供的寶貴意見和給予本研究Contribution的關(guān)注。感謝唐小薇女士的貢獻(xiàn)。

感謝中國工程院2015重點(diǎn)項(xiàng)目“中國新型城鎮(zhèn)化的智能建設(shè)戰(zhàn)略研究”(2014-XY-47)和中國工程院課題“智能城市的規(guī)劃建設(shè)與大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”(2014-XX-01)的資助。

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2095-8099/? 2016 THE AUTHORS.Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

英文原文: Engineering 2016, 2(2): 196-211

Zhiqiang Wu, Yunhe Pan, Qiming Ye, Lingyu Kong.The City Intelligence Quotient (City IQ) Evaluation System: Conception and Evaluation.

Engineering, http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.02.009