面向城市生態(tài)空間的智慧城市體系與建設(shè)策略研究

摘要：生態(tài)空間作為城市的重要組成部分，不僅為城市生物多樣性提供保障，維護(hù)環(huán)境質(zhì)量，還是城市智慧化發(fā)展的重要空間載體。當(dāng)前，以人工智能為核心的新一代信息技術(shù)正不斷與城市生態(tài)系統(tǒng)相互滲透、交織影響，形成了生態(tài)空間智慧化發(fā)展的新趨勢。城市生態(tài)空間的智慧城市建設(shè)代表著生態(tài)文明與數(shù)字技術(shù)的深度融合，是數(shù)字技術(shù)驅(qū)動下形成的人—機(jī)—環(huán)復(fù)合系統(tǒng)，可以有效提升城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，并為居民提供更加優(yōu)質(zhì)、舒適的生活環(huán)境。從智慧城市體系構(gòu)建的角度出發(fā)，探討了城市生態(tài)空間智慧化的發(fā)展趨勢。針對城市生態(tài)空間進(jìn)行智慧城市體系構(gòu)建，并詳細(xì)分析該體系的技術(shù)要素構(gòu)成。在此基礎(chǔ)上，提出了城市生態(tài)空間智慧城市建設(shè)的策略，包括堅持規(guī)劃引領(lǐng)、強(qiáng)化統(tǒng)籌建設(shè)、促進(jìn)虛實互動和優(yōu)化機(jī)制設(shè)計等。此外，還對城市生態(tài)空間的智慧城市發(fā)展前景進(jìn)行了展望。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷演進(jìn)和應(yīng)用場景的持續(xù)拓展，未來城市生態(tài)空間將呈現(xiàn)出更加智能化、綠色化、人性化不斷融合發(fā)展的特點，并向“類生命體”的方向進(jìn)化。在推動城市生態(tài)空間智慧化發(fā)展、構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的智慧城市體系方面，本研究具有理論意義和實踐價值。

關(guān)鍵詞：生態(tài)空間；智慧城市；體系構(gòu)建；發(fā)展策略

DOI：10.3969/j.issn.1674-7739.2024.06.002

一、城市生態(tài)空間智慧化發(fā)展趨勢

城市生態(tài)空間是在城市范圍內(nèi)由生態(tài)系統(tǒng)所主導(dǎo)占據(jù)的空間。城市生態(tài)空間不僅為城市提供綠地和自然景觀，還能調(diào)節(jié)城市微氣候、凈化空氣、促進(jìn)水循環(huán)，為城市提供生物多樣性和多元生態(tài)服務(wù)功能，是城市可持續(xù)發(fā)展的重要基石。近年來，以城市生態(tài)空間為核心的生態(tài)城市成為全球城市發(fā)展的重要方向，其中歐洲城市走在前列。例如，瑞典的馬爾默、丹麥的哥本哈根、德國的弗萊堡等城市，通過生態(tài)環(huán)境優(yōu)化、綠色建筑、低碳交通、可持續(xù)雨水管理和生物多樣性保護(hù)等方式，成功實現(xiàn)了城市與自然的和諧共生。當(dāng)前，生態(tài)優(yōu)先和綠色發(fā)展是我國城市發(fā)展面臨的重要要求。黨的二十屆三中全會以及《中共中央關(guān)于進(jìn)一步全面深化改革、推進(jìn)中國式現(xiàn)代化的決定》在生態(tài)文明領(lǐng)域做出重大戰(zhàn)略部署，提出“加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，健全生態(tài)環(huán)境治理體系，推進(jìn)生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生”，城市生態(tài)空間在城市面向未來的綠色、低碳、智能的發(fā)展中的作用不斷凸顯。

在信息時代，城市的智慧化發(fā)展同樣成為大勢所趨。智慧城市是融合信息技術(shù)的新興城市形態(tài)，通過人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)、云計算和5G等先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用，提高城市發(fā)展與管理的效能，優(yōu)化資源分配。智慧城市作為城市最新的發(fā)展階段，引領(lǐng)城市在生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。[1]近年來，我國各地城市積極開展智慧城市建設(shè)。新時期智慧城市發(fā)展呈現(xiàn)出技術(shù)、空間和社會三元融合的趨勢，[2]而智能技術(shù)也深度影響到城市生態(tài)空間的多個領(lǐng)域。[3]但相對而言，智慧城市建設(shè)多聚焦于居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等城市空間，對于生態(tài)空間涉及較少。在國外發(fā)達(dá)國家的新城規(guī)劃中，智慧與綠色、生態(tài)、低碳等理念在高度融合，技術(shù)在深度協(xié)同。智慧生態(tài)融合發(fā)展成為普遍趨勢。[4]相對而言，我國智慧城市建設(shè)對生態(tài)環(huán)境因素考慮較少。[5-6]信息技術(shù)手段可以實現(xiàn)對城市生態(tài)空間的全面感知和智能管理，提高生態(tài)空間的利用效率和服務(wù)水平，優(yōu)化城市自然資源保護(hù)和管理，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。在生態(tài)文明和數(shù)字中國的雙重背景下，新時期城市需要通過智慧與生態(tài)技術(shù)的充分融合，打造面向未來、可持續(xù)發(fā)展的城市新形態(tài)。生態(tài)空間的智慧化發(fā)展對于提升城市整體的生態(tài)與智慧水平具有重要意義。

聚焦于城市生態(tài)空間的智慧城市建設(shè)，是貫徹新發(fā)展理念、實現(xiàn)城市高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。生態(tài)空間的智慧城市是基于生態(tài)文明理念，通過綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)、城市規(guī)劃、信息技術(shù)與系統(tǒng)工程的跨學(xué)科方法，對生態(tài)空間的信息化進(jìn)行全面規(guī)劃、建設(shè)和管理的過程。通過運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實現(xiàn)生態(tài)空間的科學(xué)化、智能化和精細(xì)化規(guī)劃、建設(shè)、管理和治理，可以有效提升生態(tài)空間的服務(wù)功能和生態(tài)價值，推動城市健康永續(xù)發(fā)展。在城市生態(tài)空間的建設(shè)中引入智能化手段，以更好地保護(hù)和管理城市的自然資源。生態(tài)空間的智慧城市建設(shè)本質(zhì)上是基于生態(tài)空間構(gòu)建智慧—生態(tài)的城市二元協(xié)同的系統(tǒng)，實現(xiàn)城市生態(tài)化與智慧化的融合發(fā)展（圖1）。通過數(shù)字技術(shù)對城市生態(tài)空間進(jìn)行智能化、精細(xì)化賦能，為市民提供更加綠色宜居的人居環(huán)境。

二、生態(tài)空間智慧城市體系構(gòu)建

（一）人—機(jī)—環(huán)復(fù)合體系

城市生態(tài)空間的智慧化發(fā)展本質(zhì)上是數(shù)字技術(shù)驅(qū)動的人—機(jī)—環(huán)（人、數(shù)字技術(shù)、環(huán)境）體系的創(chuàng)新構(gòu)建。在前信息時代，人與生態(tài)空間的互動主要體現(xiàn)在人對于自然環(huán)境的直接性改造、干預(yù)，以及自然環(huán)境對人為行為的反饋。隨著信息時代的來臨，包括傳感器、攝像頭、無人機(jī)、大數(shù)據(jù)平臺等在內(nèi)的新興設(shè)施設(shè)備，通過收集環(huán)境數(shù)據(jù)、監(jiān)測生態(tài)指標(biāo)和輔助決策等方式，不斷介入人與自然的關(guān)系。人與生態(tài)環(huán)境之間新的交互界面和交互關(guān)系開始出現(xiàn)，這為人與機(jī)器之間、人與生態(tài)空間之間的互動帶來了全新的可能性。人—機(jī)—環(huán)的關(guān)系因數(shù)字技術(shù)的涌現(xiàn)而變得更加復(fù)雜，這三者之間的多云互動、相互影響和交織關(guān)系，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，呈現(xiàn)出更多的復(fù)雜性、多樣性特征（圖2）。

城市生態(tài)空間智慧城市體系的構(gòu)建，本質(zhì)上是構(gòu)建一個基于數(shù)據(jù)與信息流的人—機(jī)—環(huán)相互融合、協(xié)同發(fā)展的復(fù)合系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實現(xiàn)對城市生態(tài)空間的全面感知、智能分析和智能響應(yīng)，從而推動城市可持續(xù)發(fā)展的縱深拓展。通過智能化手段，城市生態(tài)環(huán)境可以得到了更加精細(xì)化的管理。例如，城市中的公園和濕地等生態(tài)空間，可以通過傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實時監(jiān)控，實時了解土壤濕度、植被生長等信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)生態(tài)修復(fù)和保護(hù)，以促進(jìn)人與自然的和諧共生。面向生態(tài)空間的智慧城市建設(shè)，通過數(shù)字技術(shù)將人類活動、技術(shù)設(shè)備和自然環(huán)境有機(jī)結(jié)合，可實現(xiàn)城市生態(tài)空間的智能化管理與發(fā)展，優(yōu)化生態(tài)空間自組織與他組織的協(xié)作過程，促進(jìn)城市生態(tài)空間系統(tǒng)治理的深刻而全面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

（二）總體技術(shù)架構(gòu)

城市生態(tài)空間的智慧城市總體架構(gòu)與通用型的智慧城市架構(gòu)類似，其以信息架構(gòu)（Information Architecture，IA）為核心，但更聚焦于生態(tài)空間，強(qiáng)調(diào)生態(tài)文明與可持續(xù)發(fā)展。智慧生態(tài)空間的總體架構(gòu)可以歸納為“感知－數(shù)據(jù)－平臺－應(yīng)用”四層次聯(lián)動的體系（圖3）。感知層類似于系統(tǒng)的“觸手”和“眼睛”，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和傳輸；數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲、整合和分析；平臺層提供統(tǒng)一的管理平臺；應(yīng)用層實現(xiàn)智慧化場景應(yīng)用。四個層次構(gòu)成整體協(xié)同的指揮系統(tǒng)，可全面提升生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)感知能力，整合生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建數(shù)據(jù)賦能的決策分析和應(yīng)用?；诳傮w技術(shù)體系，推進(jìn)城市生態(tài)空間相關(guān)的技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合和數(shù)據(jù)融合，融合生態(tài)環(huán)境、城管、水務(wù)、住建、園林局、農(nóng)林和國土等相關(guān)業(yè)務(wù)部門需求，分析設(shè)計智能化業(yè)務(wù)應(yīng)用及治理場景，形成跨層級、跨業(yè)務(wù)的多維度協(xié)同發(fā)展格局，能夠?qū)崿F(xiàn)城市生態(tài)空間精準(zhǔn)高效的治理和科學(xué)智能的決策與服務(wù)。

三、生態(tài)空間智慧城市要素構(gòu)成

（一）感知層

感知層是智慧生態(tài)空間的基礎(chǔ)，通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等將生態(tài)空間的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集。布局全方位、多角度、立體化的生態(tài)空間泛在感知終端體系，常見的傳感器采集數(shù)據(jù)包括空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)（如SO2、O3、CO、氮氧化物、PM10、PM2.5等）、環(huán)境數(shù)據(jù)（如濕度、溫度、pH值、溶氧、電導(dǎo)、重金屬等）、土壤數(shù)據(jù)（如土壤溫濕度、肥力、pH值等）、天氣數(shù)據(jù)（如大氣壓力、氣溫、濕度、風(fēng)速等）、海綿城市監(jiān)測數(shù)據(jù)（如雨水管排放口、河道斷面、管控分區(qū)監(jiān)測點、雨水調(diào)蓄設(shè)施、典型下墊面狀態(tài)等），以及植被覆蓋、生物活動、人員活動等。通過全面采集空氣自動站、大氣微站、水自動站、污染源在線監(jiān)控、機(jī)動車遙感監(jiān)測、揚(yáng)塵監(jiān)測、生物多樣性在線監(jiān)測等前端感知設(shè)備數(shù)據(jù)，構(gòu)建萬物互聯(lián)、高速協(xié)同、安全可控的生態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)。對城市范圍內(nèi)現(xiàn)有的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)、水環(huán)境數(shù)據(jù)、土壤環(huán)境數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、污染源監(jiān)管數(shù)據(jù)等生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成生態(tài)環(huán)境態(tài)勢感知網(wǎng)，為城市生態(tài)空間的精準(zhǔn)、高效、協(xié)同的智慧化治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

（二）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)對感知層匯聚的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲和管理。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)、邊緣計算技術(shù)、云計算平臺的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)對生態(tài)空間的海量數(shù)據(jù)的高效處理和分析。對來自不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同形態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分類和分層，形成數(shù)據(jù)資源框架。設(shè)計數(shù)據(jù)共享交換管理體系，對數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、存儲、管理、共享交換、分析挖掘等提出框架性方案，支撐分布式計算、流式數(shù)據(jù)處理、大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、地理信息支撐等功能。通過數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和挖掘，提取出有價值的信息和知識，為生態(tài)空間的規(guī)劃和管理提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。

（三）平臺層

平臺層為城市生態(tài)空間的管理和服務(wù)提供統(tǒng)一的管理平臺和應(yīng)用接口，為城市生態(tài)空間的智慧化管理提供技術(shù)支持和服務(wù)保障。生態(tài)空間的管理者和使用者可以通過平臺層實時查看生態(tài)空間的狀況，并進(jìn)行相關(guān)干預(yù)。各地針對城市生態(tài)空間已經(jīng)開展了廣泛的平臺建設(shè)。例如，將海綿城市的理念和智慧城市的技術(shù)融合的智慧海綿城市通過信息化手段實現(xiàn)水資源的高效管理利用。[7]助力海綿城市建設(shè)的海綿城市智慧管控平臺，包括海綿設(shè)施一張圖和各子系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對海綿城市整體情況的展示和查詢、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控、項目管理、績效考核、智能預(yù)警，并提供相關(guān)決策輔助。智慧園林管理平臺通過建立統(tǒng)一的園林資源庫（包括綠地、林地、風(fēng)景區(qū)、有害生物、古樹名木等），對園林資源進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)管，包括綠地面積的變化、綠地健康狀態(tài)等，并對公園和風(fēng)景區(qū)人流量、人流密度、市民活動舒適體驗進(jìn)行評估，促進(jìn)森林公園安防監(jiān)控及森林防火監(jiān)控，提高園林綠化業(yè)務(wù)管理效率和質(zhì)量，助推生態(tài)宜居城市建設(shè)。

在平臺層的建設(shè)中，應(yīng)整合城市生態(tài)空間各類環(huán)境信息資源，構(gòu)建“一張圖”，實現(xiàn)多個平臺的融合，包括各類生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)急系統(tǒng)、監(jiān)察移動執(zhí)法系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)綜合決策分析系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)中心、污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)等。例如，北京市海淀區(qū)的“城市大腦”以“生態(tài)環(huán)境一張圖”為載體，構(gòu)建全域展示平臺，結(jié)合空間數(shù)據(jù)實現(xiàn)海淀區(qū)各類環(huán)境要素基于一張地圖時空可視化展示，實現(xiàn)生態(tài)空間的“看得見、看得清、看得全、看得遠(yuǎn)”，幫助管理人員直觀、便捷地了解大氣環(huán)境、水環(huán)境、污染源監(jiān)管等方面關(guān)鍵指標(biāo)的動態(tài)信息，為城市污染防治、環(huán)境監(jiān)管等決策提供支持。此外，城市生態(tài)空間的平臺層也需要向功能復(fù)合、協(xié)同建設(shè)的方向發(fā)展，注重與城市其他平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)合與業(yè)務(wù)對接，切實發(fā)揮綜合性智慧管控的作用。

（四）應(yīng)用層

應(yīng)用層是智慧生態(tài)空間系統(tǒng)面向最終用戶的終端層，能夠?qū)崿F(xiàn)城市生態(tài)空間的智慧化應(yīng)用場景，通過PC、大屏、移動端等各類智能終端，實現(xiàn)對城市生態(tài)空間的智能化管理和服務(wù)，可提高生態(tài)空間的利用效率，切實提升城市居民的生活體驗。生態(tài)空間的主要應(yīng)用包括大氣污染防治綜合管理、水污染防治綜合管理、土壤污染防治綜合管理、污染源綜合監(jiān)管、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量管理、安全應(yīng)急管理及公眾服務(wù)管理等，也包括與營建和空間營造相結(jié)合的智慧公園和智能交互設(shè)施等。其中，智慧公園充分體現(xiàn)了軟硬件深度融合的復(fù)合性，其基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施則包括智慧綜合桿、智慧廢物箱、智慧人行道、智慧座椅、智慧廁所、智慧售賣、智能標(biāo)識和智慧互動裝置等；而智慧公園的運(yùn)營管理設(shè)施則包括智慧灌溉和智慧海綿系統(tǒng)等。游客可以通過智能手機(jī)、多媒體觸摸屏設(shè)備等智慧終端查詢公園電子地圖游覽線路，通過各類智能交互設(shè)施與公園生態(tài)環(huán)境進(jìn)行智能交互，對動植物進(jìn)行智能識別。公園也可運(yùn)用二維碼識讀、射頻識別等技術(shù)實現(xiàn)公園景點講解、植物科普等服務(wù)。

四、生態(tài)空間智慧城市建設(shè)策略

（一）堅持規(guī)劃引領(lǐng)

規(guī)劃是城市生態(tài)空間智慧城市體系構(gòu)建的基礎(chǔ)。智慧城市規(guī)劃也被稱為智慧城市頂層設(shè)計（smart city top-level design），是從城市發(fā)展需求出發(fā)，運(yùn)用體系工程方法統(tǒng)籌協(xié)調(diào)城市各要素，開展智慧城市需求分析，對整個城市或特定領(lǐng)域的智慧化建設(shè)目標(biāo)、總體框架、建設(shè)內(nèi)容、實施路徑等方面進(jìn)行整體性規(guī)劃和設(shè)計的過程。在面向城市生態(tài)空間的智慧城市規(guī)劃階段，需從城市發(fā)展與居民需求出發(fā)，基于本地區(qū)生態(tài)空間的特點和現(xiàn)狀，對包括信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)字治理等領(lǐng)域建設(shè)以及工作機(jī)制方面進(jìn)行調(diào)查分析和合理評價。通過分析基底與目標(biāo)之間的差距，推導(dǎo)出信息化系統(tǒng)建設(shè)的需求?；谥腔鄢鞘凶钚录夹g(shù)趨勢，通過宏觀策略與可實施路徑相結(jié)合，提出個性化的生態(tài)空間智慧城市的技術(shù)體系設(shè)計思路和原則。結(jié)合系統(tǒng)工程迭代演進(jìn)式發(fā)展特征，將所有建設(shè)內(nèi)容按信息技術(shù)體系進(jìn)行分層歸類，建立引領(lǐng)未來的總體架構(gòu)，推動城市生態(tài)空間的可持續(xù)發(fā)展。同時，統(tǒng)籌智慧城市規(guī)劃（頂層設(shè)計）與空間規(guī)劃、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃以及其他各類專項規(guī)劃的關(guān)系。此外，還需要加強(qiáng)規(guī)劃的實施和監(jiān)督，確保規(guī)劃的有效落實。

（二）強(qiáng)化統(tǒng)籌建設(shè)

在面向生態(tài)空間智慧城市建設(shè)過程中，需要注重各個要素之間的協(xié)同和配合。通過統(tǒng)籌感知層、數(shù)據(jù)層、平臺層和應(yīng)用層之間的建設(shè)，實現(xiàn)信息流的無縫銜接和應(yīng)用場景高效協(xié)同。同時，還需要注重與城市其他領(lǐng)域的智慧城市系統(tǒng)的對接和融合，將生態(tài)空間充分融入智慧城市復(fù)雜巨系統(tǒng)。城市生態(tài)空間智慧化建設(shè)涉及環(huán)境管理、城市建設(shè)、空間規(guī)劃、信息技術(shù)等多個部門的業(yè)務(wù)和事權(quán)，因此要強(qiáng)調(diào)多部門合作與資源整合。各部門必須協(xié)同工作，統(tǒng)籌資源配置，形成合力。通過部門協(xié)作與聯(lián)合決策，實現(xiàn)生態(tài)空間的綜合管理。此外，還需統(tǒng)籌信息化工程和土建工程的建設(shè)，推動生態(tài)系統(tǒng)與城市基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同建設(shè)，包括地下基礎(chǔ)設(shè)施（如管網(wǎng)等）、地面基礎(chǔ)設(shè)施（如智能交通、智慧照明設(shè)施等）以及生態(tài)空間的設(shè)施（如生態(tài)修復(fù)、環(huán)境監(jiān)測設(shè)施等），以形成一個高效聯(lián)動的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。例如，在城市生態(tài)空間同時進(jìn)行智能灌溉系統(tǒng)和地下水排放系統(tǒng)的建設(shè)，確保水資源的高效利用。

（三）促進(jìn)虛實互動

虛實互動是智慧城市發(fā)展的重要方向，數(shù)字技術(shù)作為數(shù)字生態(tài)空間和實體生態(tài)空間的交互工具和界面，可以增強(qiáng)城市居民對生態(tài)環(huán)境的感知和體驗。信息系統(tǒng)產(chǎn)生的信息及居民反饋到系統(tǒng)中的信息構(gòu)成城市的數(shù)字環(huán)境，其相對獨(dú)立，有自身的維度和規(guī)則。[8]在信息時代，城市生態(tài)空間不僅是物理層面的，也有數(shù)字化存在的特征，同時還具有虛實融合與交互的特性。隨著虛擬現(xiàn)實（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）、元宇宙、數(shù)字人等技術(shù)的發(fā)展，智慧生態(tài)空間可以通過虛實互動的方式豐富城市生態(tài)空間的應(yīng)用場景，為城市居民提供更為生動的環(huán)境感知和服務(wù)體驗。例如，市民可以在生態(tài)空間使用智能手機(jī)或AR眼鏡接收虛擬的導(dǎo)覽信息、植物的科普知識，或?qū)崟r的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。以智慧公園為例，無錫蠡湖公園應(yīng)用人工智能和元宇宙技術(shù)構(gòu)建能和游客“聊天”的“數(shù)字鳥”，[9]提升了濕地生物多樣性保護(hù)和科普的趣味性，能夠有效吸引更習(xí)慣于數(shù)字化交往的新生代年輕人的參與。

在重慶市廣陽島智創(chuàng)生態(tài)城城市設(shè)計征詢項目中，設(shè)計要求打造“面向500年前的生態(tài)，50年后的生活場景”，強(qiáng)調(diào)生態(tài)文明與智慧技術(shù)的結(jié)合，要前瞻性運(yùn)用各類創(chuàng)新技術(shù)體現(xiàn)生態(tài)與智慧的雙基因?qū)傩?，展望未來空間組織和建造模式，構(gòu)建未來場景體系。[10]規(guī)劃提出了生態(tài)數(shù)字孿生模型（E-CIM）的框架，體現(xiàn)了規(guī)劃方案對生態(tài)文明的具體詮釋。[4]通過匯集城市大腦AI數(shù)據(jù)中心的全域數(shù)據(jù)資源，搭載E-CIM生態(tài)城市數(shù)字孿生平臺，對規(guī)劃區(qū)整體的碳中和情況、生物多樣性情況、生態(tài)環(huán)境敏感性情況進(jìn)行監(jiān)測并推演，對可能產(chǎn)生的問題進(jìn)行及時預(yù)警，并通過人工智能專家系統(tǒng)提供解決方案（圖4）。

（四）優(yōu)化機(jī)制設(shè)計

機(jī)制設(shè)計是城市生態(tài)空間智慧城市體系發(fā)展的重要保障。合理的機(jī)制設(shè)計可以確保城市生態(tài)空間智慧城市體系的科學(xué)建設(shè)、順利落地和高效運(yùn)行。綠色智慧城市的建設(shè)會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)信息，亟需解決各級、各類信息平臺的協(xié)同互聯(lián)與信息共享。[11]因此，應(yīng)建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制，促進(jìn)與生態(tài)空間相關(guān)的不同部門之間的數(shù)據(jù)交流和共享。制定統(tǒng)一的生態(tài)數(shù)據(jù)治理流程、數(shù)據(jù)治理標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。形成標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)目錄和使用規(guī)范，供相關(guān)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)分析使用，為生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)。應(yīng)強(qiáng)化政策激勵與資金支持，通過設(shè)立專項基金、提供財政補(bǔ)貼等方式，推動生態(tài)空間的各類信息化項目的建設(shè)。推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，以規(guī)范生態(tài)空間智慧體系的建設(shè)與管理，確保其符合生態(tài)文明和城市可持續(xù)發(fā)展的要求。通過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范和相關(guān)機(jī)制保障，確保城市生態(tài)空間相關(guān)的各系統(tǒng)和平臺之間的兼容性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效流轉(zhuǎn)和信息互聯(lián)互通，提高信息化系統(tǒng)建設(shè)的效率和管理水平。鼓勵公眾參與，開展公眾教育和宣傳。例如，政府可以將生態(tài)管理平臺部分?jǐn)?shù)據(jù)向公眾開放，通過PC端、手機(jī)App移動終端建立環(huán)保宣傳、信息公開、網(wǎng)上辦事、互動交流、投訴舉報等各項專題，鼓勵公眾參與生態(tài)空間的管理與事務(wù)監(jiān)督，通過多樣的數(shù)字化手段開展科普教育，使市民成為智慧生態(tài)空間建設(shè)的重要主體。

五、小結(jié)與展望

當(dāng)前智慧城市建設(shè)已成為推動城市現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展的重要趨勢，城市日益數(shù)字化的潮流不可阻擋。在全球生態(tài)危機(jī)頻發(fā)的背景下，基于信息通信技術(shù)和智能設(shè)施創(chuàng)新的城市生態(tài)環(huán)境智慧化建設(shè)將為城市發(fā)展提供新的思路。[12]城市生態(tài)空間作為智慧城市的重要領(lǐng)域，其智慧化發(fā)展對于提升城市整體智慧水平、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。通過運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)空間的科學(xué)化、智能化和精細(xì)化規(guī)劃、建設(shè)、管理和運(yùn)營，可有效提升生態(tài)空間的社會經(jīng)濟(jì)效益、綜合服務(wù)功能和生態(tài)價值，推動城市可持續(xù)發(fā)展。

未來，隨著生成式人工智能（AIGC）、大語言模型（LLM）等前沿技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和進(jìn)步，新興技術(shù)將在城市生態(tài)空間智慧化發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。城市生態(tài)空間的構(gòu)成在智能技術(shù)的創(chuàng)新實踐下變得更加復(fù)合化。[3]城市生態(tài)空間將會呈現(xiàn)出更加智能化、綠色化和人性化融合的趨勢。城市生態(tài)空間作為生態(tài)文明的體現(xiàn)，也將會是數(shù)字技術(shù)驅(qū)動的生態(tài)創(chuàng)新實驗場。在持續(xù)迭代的前沿技術(shù)對生態(tài)空間不斷介入、干預(yù)和交互的背景下，城市生態(tài)空間的智慧城市體系將演進(jìn)出人—機(jī)—環(huán)系統(tǒng)的“復(fù)合智能體”，將具有“類生命體”的特征，能夠自我學(xué)習(xí)、自動演進(jìn)和持續(xù)進(jìn)化。通過技術(shù)與生態(tài)的深度融合，以生態(tài)空間為重要表征的城市創(chuàng)新發(fā)展也將呈現(xiàn)出新的形態(tài)。

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Research on the Construction and Strategy of Smart City System for Urban Ecological Space

Wang Meina， Li Hao

（Beijing Tsinghua Tongheng Planning and Design Institute Co. Ltd， Beijing 100044， China）

Abstract： As an important part of the city， ecological space not only ensures urban biodiversity and environmental quality， but also serves as an important space carrier for the intelligent development of cities. At present， the new generation of information technology with artificial intelligence as the core is constantly penetrating and intertwining with the urban ecosystem， forming a new trend of intelligent development of ecological space. The smart city construction of urban ecological space represents the deep integration of ecological civilization and digital technology， and is a human-machine-environment composite system， which can effectively improve the quality of the urban ecological environment and provide residents with a better and more comfortable living environment. From the perspective of the construction of the smart city system， this paper discusses the development trend of the intelligence of urban ecological space， constructs the smart city system for the urban ecological space， and analyzes the technical elements of the system in detail. On this basis， this paper proposes strategies for the construction of smart cities in urban ecological space， including adhering to planning guidance， strengthening overall construction， promoting virtual-real interaction， and optimizing mechanism design. In addition， this paper also looks forward to the development prospect of smart cities in urban ecological space， and believes that with the continuous evolution of digital technology and the expansion of application scenarios， the future urban ecological space will show the characteristics of more intelligent， green， and humanized continuous integration and development， and will undergo the evolution of \"quasi-organism\". The research in this paper has theoretical significance and practical value in promoting the intelligent development of urban ecological space.

Key words： ecological space; smart city; system construction; construction strategy

■責(zé)任編輯：許" 丹