智慧城市投入與產(chǎn)出典型相關(guān)分析模型與應(yīng)用
—— 以A新區(qū)為例

唐懷坤 顧 穎 陳 翔

1.中通服咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.中興通訊股份有限公司

0 引言

智慧城市是一個(gè)開放復(fù)雜巨系統(tǒng)工程，其投資建設(shè)與產(chǎn)出的關(guān)聯(lián)關(guān)系也存在很多不確定性，當(dāng)前行業(yè)比較關(guān)注的是如何提升智慧城市投資的效率，通過當(dāng)前大量的智慧城市建設(shè)實(shí)踐中提取出有成效的部分加以總結(jié)，找出關(guān)鍵核心要素，為新城區(qū)的智慧城市的投資找到關(guān)鍵方向是本文的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

1 投入-產(chǎn)出分析總體思路

為研究智慧城市投入-產(chǎn)出之間的關(guān)系，通過建立智慧城市投入指標(biāo)以及智慧城市產(chǎn)出后評(píng)估指標(biāo)，搭建“投入—產(chǎn)出”預(yù)測模型，如圖1所示。闡述智慧城市建設(shè)投入與建設(shè)成果產(chǎn)出之間的互動(dòng)關(guān)系，為預(yù)先評(píng)估智慧城市建設(shè)執(zhí)行成效提供有效依據(jù)，并能夠?yàn)橹腔鄢鞘薪ㄔO(shè)者在制定智慧城市建設(shè)規(guī)劃、計(jì)劃時(shí)找到資源分配的重點(diǎn)。

圖1 智慧城市投入與產(chǎn)出分析模型圖

2 投入-產(chǎn)出典型相關(guān)分析

2.1 典型相關(guān)分析思路

典型相關(guān)分析（canonical correlation analysis），是對(duì)互協(xié)方差矩陣的一種應(yīng)用。本文采用的是SPSSPRO數(shù)據(jù)科學(xué)分析軟件，根據(jù)該軟件對(duì)典型相關(guān)分析的描述，它的作用是研究多個(gè)變量和多個(gè)變量之間的線性相關(guān)關(guān)系，能夠揭示出兩組變量之間的內(nèi)在聯(lián)系，首先在每組變量中找到變量的線性組合，使得兩組的線性組合之間具有最大的相關(guān)系數(shù)，然后選取和最初挑選的這對(duì)線性組合不相關(guān)的線性組合使其配對(duì)，直到兩組變量之間的相關(guān)性被提取完畢。

輸入：設(shè)X（1），…，X（n）為取自正態(tài)總體的樣本，每個(gè)樣品測量兩組指標(biāo)，為兩項(xiàng)以上的定量變量或者有序定類變量，分別記為X=（X1，…，Xp）'；Y=（Y1，…，Yq）'，為兩項(xiàng)以上的定量變量或者有序定類變量。原始資料矩陣為：

檢驗(yàn)第一對(duì)典型變量的相關(guān)系數(shù)，即：

輸出：成對(duì)典型變量的相關(guān)性，以及典型變量對(duì)研究變量的解釋比例。

它的似然比統(tǒng)計(jì)量為：

則統(tǒng)計(jì)量：

通過以上過程實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)目標(biāo)，首先是數(shù)據(jù)的簡化，用少量的線性組合來解釋兩組變量之間的相關(guān)作用；其次是數(shù)據(jù)解釋，尋找特征值。

2.2 典型相關(guān)分析結(jié)果

通過采集變量數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSSPRO分析軟件，得出投入要素與產(chǎn)出要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如表1所示，可以看出，投資依然是最首要的影響因素，這也是智慧城市屬于項(xiàng)目型投資的本質(zhì)所決定的，因此本次投入產(chǎn)出典型相關(guān)分析的重點(diǎn)是僅次于資金投入的、相關(guān)性又比較大的因素。

表1 投入-產(chǎn)出關(guān)系矩陣

3 投入-產(chǎn)出典型相關(guān)分析在某市A新區(qū)的應(yīng)用

A新區(qū)位于廣東省東南部，粵港澳大灣區(qū)最東端。區(qū)位優(yōu)勢明顯，對(duì)外交通便捷，是粵港澳大灣區(qū)向粵東沿海經(jīng)濟(jì)帶輻射的重要戰(zhàn)略增長極。某市A新區(qū)智慧城市的建設(shè)是一項(xiàng)重要投資，資金投入具有較大的保障。但是，A新區(qū)智慧城市的建設(shè)還需要其他重要成功要素。因此，課題更關(guān)注的是僅次于資金投入的第二、第三的重要因素。因此，下文對(duì)于資金投入之外的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行分析。

（1）數(shù)字底座方面

加強(qiáng)組織投入（0.636）：減少“組織熵增”，打造智慧某市A新區(qū)建設(shè)高效協(xié)同體。組織的結(jié)構(gòu)決定了組織的功能，某市A新區(qū)當(dāng)前建設(shè)階段的數(shù)字底座包括信息基礎(chǔ)設(shè)施、公用基礎(chǔ)設(shè)施、時(shí)空信息平臺(tái)等，這些是智慧某市A新區(qū)當(dāng)前建設(shè)的重中之重。作為城市新開發(fā)區(qū)域的某市A新區(qū)，城市管理者團(tuán)隊(duì)陸續(xù)到位，其中城市決策者、職能部門和管理團(tuán)隊(duì)成員還需要緊密圍繞某市A新區(qū)管理委員會(huì)加強(qiáng)統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)、職能部門之間的協(xié)同、團(tuán)隊(duì)建設(shè)與組織考核，還需要與電信運(yùn)營商、鐵塔公司、其他大型參建單位加強(qiáng)組織溝通、戰(zhàn)略協(xié)同。如果在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域每個(gè)部門都僅僅從自己部門分管工作利益出發(fā)，不能從建設(shè)理念、建設(shè)思路、管理方式與方法上保持協(xié)同和協(xié)調(diào)一致，則會(huì)導(dǎo)致智慧某市A新區(qū)新的建設(shè)理念、發(fā)展規(guī)劃如果不能很好貫徹，最終導(dǎo)致整個(gè)智慧某市A新區(qū)建設(shè)的“熵增”，帶來資源和投入的浪費(fèi)。

規(guī)劃與實(shí)施（0.584）：探索“原始創(chuàng)新”，建設(shè)A新區(qū)特色的全球領(lǐng)先數(shù)字孿生城市。智慧城市的理念從提出到實(shí)踐不到15年，其本體論、認(rèn)識(shí)論、方法論仍然在理論研究、項(xiàng)目實(shí)踐中持續(xù)摸索，仍然不夠成熟。因此，到目前為止還沒有可以照搬照抄成熟的樣本城市供某市A新區(qū)參考，從這個(gè)角度來說，試錯(cuò)成本很高、“慢就是快”。但是，總體來看數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基本規(guī)律已經(jīng)逐步顯現(xiàn)，從雄安、貴陽、南京江北新區(qū)智慧城市的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和建設(shè)方向來看，城市需要完善的數(shù)字孿生城市頂層設(shè)計(jì)與建設(shè)一套完備的數(shù)字孿生城市操作系統(tǒng)。當(dāng)前A新區(qū)已經(jīng)建成并使用了多維空間地理信息平臺(tái)可視化系統(tǒng)，目的是在當(dāng)前階段加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè)之間的統(tǒng)籌，特別是當(dāng)前急需地下管線之間的建設(shè)協(xié)同。這套系統(tǒng)是未來某市A新區(qū)數(shù)字孿生城市的雛形，也可以看作某市A新區(qū)數(shù)字孿生城市的1.0版，目前全球還沒有成熟的數(shù)字孿生城市的模式，某市A新區(qū)作為飛地模式，如果能圍繞數(shù)字孿生城市的頂層設(shè)計(jì)、規(guī)劃與實(shí)施，將形成某市A新區(qū)特色的智慧城市建設(shè)模式，將實(shí)現(xiàn)基于某市A新區(qū)數(shù)字孿生平臺(tái)的某市A新區(qū)發(fā)展“五統(tǒng)一”，即統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一運(yùn)營、統(tǒng)一管理。

（2）數(shù)據(jù)資源方面

規(guī)劃與實(shí)施（0.513）：培育“數(shù)據(jù)要素生產(chǎn)力”，形成基于數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

《中共中央國務(wù)院關(guān)于構(gòu)建更加完善的要素市場化配置體制機(jī)制的意見》提出：數(shù)據(jù)已成為新的生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)治理需要整合數(shù)字資源、制定共享機(jī)制、規(guī)劃數(shù)據(jù)資源使用范圍，部分?jǐn)?shù)據(jù)需要開展政企合作，借助社會(huì)企業(yè)的力量充分發(fā)揮數(shù)據(jù)資源的價(jià)值。A新區(qū)智慧城市建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程，數(shù)據(jù)資源之間的互聯(lián)互通、大數(shù)據(jù)挖掘與使用將極大地促進(jìn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)要素的價(jià)值變現(xiàn)，形成數(shù)據(jù)要素生產(chǎn)力。當(dāng)前A新區(qū)正在著力建設(shè)一套時(shí)空數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括時(shí)空數(shù)據(jù)管理、更新及公共圖層使用三方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。時(shí)空數(shù)據(jù)庫建設(shè)：建設(shè)一套時(shí)空數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)時(shí)空數(shù)據(jù)一體化管理，涵蓋運(yùn)行支撐庫、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、房屋庫、人口庫、法人庫和專題數(shù)據(jù)庫；應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)：建設(shè)基礎(chǔ)應(yīng)用和示范性應(yīng)用系統(tǒng)，包括地址編碼引擎、全文搜索引擎、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、登錄后查看資源管理系統(tǒng)、運(yùn)維管理系統(tǒng)、某市A新區(qū)一張圖等基礎(chǔ)應(yīng)用、智慧決策專題、城市要素專題、建設(shè)查違專題、城市安全專題、國土資源專題、項(xiàng)目全生命周期管理專題、應(yīng)急專題、智慧交通等專題示范性應(yīng)用。但是總體來看，力量比較分散，仍然需要?dú)w一化管理思想，將各個(gè)線條歸一化到一套基于數(shù)字孿生的城市操作系統(tǒng)中，在這個(gè)總體平臺(tái)上進(jìn)行規(guī)劃與實(shí)施。

示范項(xiàng)目（0.513）：把握“建設(shè)時(shí)序”，形成需求場景-試點(diǎn)示范-總結(jié)提高的閉環(huán)機(jī)制。智慧某市A新區(qū)的數(shù)據(jù)資源開發(fā)與共享，需要一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕ㄔO(shè)時(shí)序，關(guān)鍵不是靠逐個(gè)項(xiàng)目投資堆積起來的人、財(cái)、物的投入，而是需要依據(jù)中遠(yuǎn)期需求開展試點(diǎn)示范，在數(shù)據(jù)充分、條件成熟的行業(yè)開展試點(diǎn)示范，成熟一個(gè)復(fù)制一個(gè)，逐步擴(kuò)大數(shù)據(jù)資源共享與使用的范圍、邊界、類型，要在“需求場景-試點(diǎn)示范-總結(jié)提高”的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)小步快速迭代。比如在建筑領(lǐng)域，國家已經(jīng)在推廣BIM的使用，建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的數(shù)字化程度較高，就可以先做一批示范，獲取經(jīng)驗(yàn)，摸索出成功路徑之后盡快擴(kuò)大使用范圍，形成從BIM到CIM邊界不斷擴(kuò)大的示范機(jī)制。

（3）智慧應(yīng)用方面

在投入產(chǎn)出要素的五大方面相關(guān)性比來看，智慧應(yīng)用這一產(chǎn)出指標(biāo)比數(shù)字底座與數(shù)據(jù)資源要低，也反映出智慧應(yīng)用較強(qiáng)的市場參與行為，但是前提是要加強(qiáng)政府組織與引導(dǎo)，形成政府引導(dǎo)、商家競爭、技術(shù)比對(duì)、市場搞活的智慧應(yīng)用市場生態(tài)體系。

組織投入（0.371）：加強(qiáng)“政策引導(dǎo)”，減少市場干預(yù)豐富智慧應(yīng)用場景。目前各類智慧應(yīng)用對(duì)應(yīng)的行業(yè)技術(shù)已基本成熟，業(yè)內(nèi)有大量的解決方案，對(duì)于某市A新區(qū)來說，智慧應(yīng)用的場景非常之多，政府也沒有精力對(duì)所有智慧應(yīng)用場景都大包大攬。智慧應(yīng)用可以直接引入相關(guān)成熟技術(shù)與企業(yè)參與建設(shè)，需要組織加強(qiáng)招商引資，加強(qiáng)政策制定的科學(xué)性和目標(biāo)性，智慧政務(wù)、智慧交通、智慧城管、智慧教育、智慧醫(yī)療等可以采用BOT、PPP、直接采購運(yùn)營服務(wù)、放開市場搞活等多種模式，政府開放數(shù)據(jù)接口，國有企業(yè)、私營企業(yè)都可以在數(shù)字孿生某市A新區(qū)規(guī)劃的統(tǒng)一組織下，開展市場化競爭，通過競爭帶動(dòng)技術(shù)研發(fā)、技術(shù)應(yīng)用、成本下降、活躍各類智慧應(yīng)用市場。

規(guī)劃與實(shí)施（0.274）：積累“數(shù)據(jù)資產(chǎn)”，圍繞統(tǒng)一規(guī)劃積累智慧某市A新區(qū)城市數(shù)據(jù)資產(chǎn)。各類智慧應(yīng)用都可以分為應(yīng)用場景前臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)和城市數(shù)據(jù)后臺(tái)三大部分，而智慧應(yīng)用場景之間這些方面是系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)用的關(guān)系，如果僅僅關(guān)注各個(gè)行業(yè)的智慧應(yīng)用的開發(fā)和建設(shè)、使用，而不關(guān)注應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)資產(chǎn)的積累，則每套智慧應(yīng)用將形成新的信息孤島、信息荒島，因此仍然需要圍繞智慧A新區(qū)數(shù)字孿生城市操作系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)沉淀。鼓勵(lì)社會(huì)企業(yè)參與智慧應(yīng)用建設(shè)，但是需要統(tǒng)一底層城市數(shù)據(jù)，新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資產(chǎn)也保留在城市的數(shù)據(jù)資產(chǎn)庫中，通過不斷地迭代積累城市數(shù)據(jù)。

（4）生態(tài)宜居方面

規(guī)劃與實(shí)施（0.352）：建設(shè)“田園A新區(qū)”，數(shù)字化賦能生態(tài)金山銀山。環(huán)境友好為招商引資提供保障，也吸引人才和企業(yè)入駐，而生態(tài)的投入主要是政府公共預(yù)算為主，資金投入是關(guān)鍵，投入的重點(diǎn)關(guān)鍵在于在現(xiàn)有環(huán)境法律法規(guī)的框架下加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)督和審計(jì)。除了資金投入以外，如果沒有清晰的規(guī)劃與實(shí)施路線，則會(huì)導(dǎo)致智慧環(huán)保、綠色節(jié)能等實(shí)施方面不可持續(xù)，需要重視圍繞統(tǒng)一的數(shù)字孿生A新區(qū)規(guī)劃，搭建智慧環(huán)保的物聯(lián)感知破平臺(tái)、城市環(huán)境監(jiān)測與治理聯(lián)動(dòng)。

組織投入（0.297）：保障“宜居A新區(qū)”，強(qiáng)有力的組織推動(dòng)A新區(qū)宜居。生態(tài)建設(shè)是一項(xiàng)外部性很強(qiáng)公共工程，但是短期效益較差，中長期效益往往較好，因此需要某市A新區(qū)加強(qiáng)組織投入，在智慧某市A新區(qū)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維的過程中要通過組織強(qiáng)有力的理念堅(jiān)持、環(huán)保執(zhí)法來確保某市A新區(qū)生態(tài)文明的進(jìn)程。

（5）網(wǎng)絡(luò)安全方面

規(guī)劃與實(shí)施（0.235）：構(gòu)筑“安全A新區(qū)”，保障A新區(qū)智慧城市平穩(wěn)發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)安全是智慧城市穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)，也是智慧城市發(fā)展的目標(biāo)之一，網(wǎng)絡(luò)安全保障對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的可靠性、網(wǎng)絡(luò)防攻擊編碼的要求較高，屬于投資密集型領(lǐng)域。同時(shí)也需要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃，提前制定網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制、應(yīng)急措施，對(duì)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)的安全區(qū)域、安全等級(jí)、安全規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。

人才保障（0.184）：組建“安全團(tuán)隊(duì)”，形成較高技術(shù)素養(yǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全保障隊(duì)伍。隨著新基建的深入開展，城市基礎(chǔ)設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)緊耦合，美國5·7油管道黑客攻擊事件也為全球智慧城市建設(shè)、新基建的推進(jìn)中的網(wǎng)絡(luò)安全問題敲響了警鐘。網(wǎng)絡(luò)與信息安全事件往往是黑客發(fā)起的攻擊行為，因此是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)團(tuán)隊(duì)與技術(shù)團(tuán)隊(duì)之間的實(shí)力較量，智慧某市A新區(qū)建設(shè)的過程中要擁有一支穩(wěn)定、高水平的網(wǎng)絡(luò)安全保障隊(duì)伍，

（6）數(shù)字經(jīng)濟(jì)方面

組織投入（0.507）：搞活“數(shù)字產(chǎn)業(yè)”，培育智慧某市A新區(qū)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代國際競爭力。依據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局《數(shù)字經(jīng)濟(jì)及其核心產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)分類（2021）》，數(shù)字經(jīng)濟(jì)分為數(shù)字產(chǎn)品制造業(yè)、數(shù)字產(chǎn)品服務(wù)業(yè)、數(shù)字技術(shù)應(yīng)用業(yè)、數(shù)字要素驅(qū)動(dòng)業(yè)、數(shù)字化效率提升業(yè)5大類，其中前4類是發(fā)展新型數(shù)字產(chǎn)業(yè)，第5類是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。可以產(chǎn)出，這些領(lǐng)域是以企業(yè)作為創(chuàng)新主體，同時(shí)某市A新區(qū)需要加強(qiáng)引導(dǎo)、組織投入、政策引導(dǎo)、資金支持，比如建立數(shù)字經(jīng)濟(jì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的“鏈長制”；找準(zhǔn)特色定位，成立數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)核心領(lǐng)域引導(dǎo)基金等。

規(guī)劃與實(shí)施（0.461）：需要注重政府引導(dǎo)招商引資，需要?jiǎng)佑媒M織力量開展招商引資活動(dòng)，并納入組織指標(biāo)，投入引導(dǎo)資金，通過不同類型的核心企業(yè)帶動(dòng)本地特色產(chǎn)業(yè)形成主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集群，形成區(qū)位熵效應(yīng)。制定區(qū)域數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展五年總體規(guī)劃、核心特色產(chǎn)業(yè)的專項(xiàng)扶持規(guī)劃。并在規(guī)劃中落實(shí)組織職責(zé)、財(cái)政扶持、教育培訓(xùn)、評(píng)估機(jī)制等保障措施。

4 結(jié)束語

智慧城市開放復(fù)雜巨系統(tǒng)，要堅(jiān)持系統(tǒng)論思想，從本質(zhì)來上說以上建設(shè)要素之間不是完全的線性關(guān)系，典型相關(guān)分析對(duì)智慧城市投資可持續(xù)性有重要意義，為了簡化計(jì)算，本文通過采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了典型相關(guān)的分析，研究人員也可以采用綜合集成方法研究。