第三节 智慧城市的概念

虽然智慧城市建设已经在世界范围内得到认可，但人们对于智慧城市概念的理解还存在差异。为了更好地了解智慧城市，我们将从智慧城市的概念辨析、技术架构、应用等角度进行简要说明。

一 智慧城市的概念辨析

1．智慧城市的概念

简单来说，智慧城市就是以新一代信息技术和网络宽带化为支撑，以实现城市管理信息化、基础设施智能化、公共服务便捷化、产业发展现代化、社会治理精细化。通俗地讲，这给城市装上了神经系统，使城市能够以人的智慧作为支撑高效地运行。

很多专家和组织对智慧城市的内涵提出了自己的观点，他们大体上是从系统、应用和技术三个层面来理解的。从系统层面看，作为一个类生命体的大系统，通过感知、认知、学习、成长等环节的培育和发展，智慧城市具有发现问题、解决问题的能力，并能不断增强自身的智慧化水平；从应用层面看，智慧城市能够提高城市生活、资源管理、环境保护、经济活动等领域的信息化与智能化水平，实现城市资源的有效开发和利用及经济社会的可持续发展；从技术层面看，智慧城市是在信息技术支撑下发展起来的更智能、更便利的新型城市，主要依托物联网、互联网、云计算、大数据等技术手段，以实现人与物、物与物、人与人之间的互联互动。

2．数字城市、智能城市与智慧城市概念辨析

随着城市信息化工作的不断深入，我国出现了数字城市、智能城市、智慧城市的概念。城市的数字化、智能化、智慧化是递进关系，数字化是智能化和智慧化的基础条件，智能化是智慧化的微观组成部分。虽然智能城市和数字城市有时都被看作智慧城市，但实际上三者的侧重点各有不同。

（1）数字城市与智慧城市的差别

数字城市是管理与信息服务充分实现计算机化的城市，是智慧城市的基础和重要组成部分。数字城市的概念是在20世纪末出现的，其推动力来自空间地理技术的成熟。今天的数字城市是指能够提供完善信息服务的城市，具有完善的信息基础设施、完善的网络服务和丰富的信息内容服务。数字城市强调直接面向人的信息服务，用户主要通过计算机、手机等设备获得系统提供的信息。

（2）智能城市与智慧城市的差别

智能指人的智慧和行动能力，有两种含义，一是指智慧与才能，二是指智力。智慧是指人的辨析判断、发明创造的能力，有两种含义，一是指聪明才智，二是指梵语“般若”的意译，指超越世俗虚幻的认识，获得把握真理的能力。可见，两个词语都有聪明才智的意思，两者的差别在于智能更偏重于能力，智慧更偏重于明判与创新，需要拥有更多的知识和更强的学习能力。

智能城市是智能技术被充分应用的城市。智能技术使智能软件系统采用人处理事务的逻辑来代替人自动处理事务，如智能电网、智能交通、智能环保等智能技术使用的自动化系统。随着城市智能化水平的提高，居民的生活会更加方便，工作会更有效率。

国外更多的是建设智能城市，我国更多的是建设智慧城市。国外在整体的智慧城市规划方面有所欠缺，其智能城市建设更侧重于按行业设计的智能项目建设，关注单项工程的效益。中国的智慧城市是在智能城市建设内容的基础上，建设更有效益的信息化城市，并制定城市的信息化规划，考虑城市的整体效益。当前，机器的智能还赶不上人的智慧，因此，我们可以在宏观规划上运用人的智慧，在微观处理上使用机器的智能，以充分发挥各自的长处。从这个角度上讲，我国的智慧城市定位更高，其建设难度比单个领域的智能系统的建设大得多。

3．智慧城市对应的英文名称辨析

智慧城市是一个引进的概念，但其英文名称有着不完全相同的含义。IBM在“智慧地球”概念的基础上提出了Smart City，其中文译名为智慧城市，而智慧城市的英文译名为Wisdom City或Wise City。在实际应用中，我们较常使用Smart City、Smarter City、Intellectualized City等英文名称，这些词在我国都被称为智慧城市。

Smart City直译为灵敏的城市，Smart在英文里是聪明、机灵、精明的意思，没有“智慧”之意。Smarter City的翻译为更加灵敏的城市，其与Smart City没有本质差别。Intellectualized City应该被翻译为智能城市，其对应于城市信息化三阶段（数字化、网络化、智能化阶段）中的最后阶段。但聪明的（Smart）、智能的（Intellectual）都与智慧的（Wise）含义有所差别。

Wisdom City（Wise City）是国内的翻译，西方语境下的“智慧”与中国的“智慧”还是存在差异的，中国更多的是从哲学层面来认识“智慧”，讲究对规律和世界观的把握。最近，Wise City也得到普遍应用，例如，香港在提到2020年建成智慧城市时就使用了Wise City，它是以提高城市人群、企业的智慧化水平为中心来开展的。

二 智慧城市的技术架构

物质、能量、信息是构成世界的三个基本要素，人类从未停止过对它们的探索和追寻。随着语言、文字、印刷术、电子通信技术、电子计算机的发明和应用，人类文明传承和发展的速度不断加快。城市的可持续发展需要“智慧”地组织和运行，这样，智慧城市与信息技术进步之间就建立了联系。在知识社会环境下，智慧城市根据城市运营和管理需要，通过人与物、物与物、人与人的广泛连接，将信息技术与其他资源要素组织起来，综合运用数据、信息和智慧的力量，以促使城市更加“智慧”地运行。

整个智慧城市系统的技术架构的分层方法有多种方式，较为简化的方式是将智慧城市体系划分为感知层、网络层、应用层（见图1-1）。其中，感知层主要通过安置在城市基础设施、货物、人体以及其他物体上的传感器，信息识别码、监测设备等进行数据采集，以获得位置、状态等信息；网络层通过物联网、互联网、移动通信网等网络进行数据传输；应用层则是在感知层和网络层的基础上，利用大数据、云计算等，服务于城市民生、资源环境、产业经济、基础设施和城市管理。基于市政基础设施的感知层、网络设施的网络层和居于后台的数据计算中心，可以看作对底层基础设施的智慧化，是新一代信息技术应用的关键。

随着科技的不断进步，智慧城市所借助的技术手段也在与时俱进，现阶段采用的信息技术主要有数字城市相关技术、物联网技术、云计算技术。

1．数字城市相关技术

数字城市相关技术是覆盖整个城市的信息技术，把分散的各类信息按城市的地理坐标组织起来，这样既能体现自然、人文、社会等各类信息的相互关系，又能按地理坐标进行信息的检索和使用。数字城市可以被理解为我们生活的城市在数字世界中的副本，数字城市的资料具有数字化、地理化和可视化的特点。数字城市按表现形式可以分为以文本形式提供的信息点、二维数字城市平面、三维数字城市空间、四维时空数字城市空间。在数字城市相关技术发展过程中，起到关键作用的是3S技术，包括遥感技术（Remote Sensing, RS），地理信息系统（Geography Information System, GIS），全球定位系统（Global Positioning System, GPS）。

2．物联网技术

1999年，物联网的概念就出现了。2001年，加州大学伯克利分校首次提出了智能微尘的概念。2005年，国际电信联盟（International Telecommunication Union, ITU）在其发布的《ITU互联网报告2005：物联网》中，正式定义了“物联网”的概念，物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，以进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。具体地说，感应器被嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体后，其与网络连接，形成了物联网。物联网能够实现人与人、人与机器、机器与机器的互联互通，充分发挥人与机器的优点。

3．云计算技术

云计算是一种基于互联网模式的计算，是分布式计算等的延伸和发展。用户无须关心操作系统、数据库及平台软件环境、底层硬件环境、计算中心的地理位置、软件提供方和服务渠道，只需选择数据和算法即可获取最终结果，这如同电的使用一样方便。云计算通过软件的重用和柔性重组，以进行服务流程的优化与重构，促进软件之间的资源聚合、信息共享和协同工作，可以快速处理海量数据，为用户提供更快捷的个性化交互服务。

三 智慧城市的应用

图1-2是智慧城市的应用架构。按照管理对象的自然属性或社会属性，我们可以将智慧城市的应用分为自然资源环境的智慧化应用与社会生产生活的智慧化应用两大范畴，其中，自然资源环境的智慧化应用是社会生产生活的智慧化应用的外部条件。按照技术和应用的分层，智慧城市的应用又可分为底层基础设施的智慧化和上层智慧应用，底层基础设施的智慧化是上层智慧应用的支撑。当然，智慧城市的应用还有很多种分类方法，例如，中国社会科学院城市发展与环境研究所的智慧城市课题组就将智慧应用分为智慧服务、智慧经济和智慧生活三类，其中，智慧政务、智慧交通、智慧医疗、智慧教育、智慧环境、智慧能源、智慧安全、智慧社区等都是智慧服务的内容。按照以人为本的思路，在上层社会生产生活的智慧化应用中，政府管理、社会事业、产业发展和市民生活之间存在着诸多联系，但它们最终都是围绕着居民的生活、工作和学习需求展开的；社会生产生活的智慧化应用也与社会人文环境相交融。

上层智慧应用包括自然资源环境的智慧化应用和社会生产生活的智慧化应用两部分。其中，社会生产生活的智慧化应用包括政府管理的智慧化、社会事业的智慧化、产业发展的智慧化和市民生活的智慧化。

1．自然资源环境的智慧化应用

自然资源环境的智慧化应用，主要是资源的有效利用和生态环境的改善。其在城市运营过程中采取低碳环保的智慧化运行方式，其中，较为典型的应用有智慧能源、智慧水源、智慧环保等。

通过不断的技术创新和制度变革，智慧能源在能源开发、利用、生产、消费的全过程和各环节融入人类智慧，以建立和完善符合生态文明（Ecological Civilization）和可持续发展要求的能源技术和能源制度体系，这是一种全新的能源利用模式。由于城市的地理位置、人口和经济结构发生显著的变化，智慧水源会从水资源的储量、降水量、消耗量、利用方式等多方面出发，充分利用自然水循环，建立生活水循环体系，制定适宜的供应和价格体系，以帮助市民养成更好的用水习惯，减少水浪费和水处理成本。智慧环保把感应器和装备嵌入各种环境监控对象中，利用云计算将环保领域与物联网连接起来，以实现环境业务系统的整合，实现更加精细和动态的环境管理和决策。

2．政府管理的智慧化

政府管理的智慧化对于社会发展、企业生产经营、市民居住生活都有广泛的影响。政府政策主导着社会的发展方向和发展方式，使企业经营负担减轻和效率提高，让市民的生活更加舒适、便利和丰富多彩。在政府管理的智慧化方面，较为典型的应用有智慧安全、智慧政务、智慧城管等。另外，城市规划设计的智慧化在建设环节极大影响着人们在城市的居住、交通等方面的生活质量。

智慧安全以城市公共安全资源为载体，来构建城市日常管理、应急指挥、预防预警三位一体的安全防护体系，实现智能化日常安全管理、传感器自动报警预警、快速反应及智能辅助决策等。智慧政务是指利用新一代信息技术，提高政府办公、监管、服务、决策的智能化水平，使政府的公共服务更加高效和便民。智慧城管是新一代的信息技术支撑、知识社会创新环境下的城市管理模式，它能够实现全面透彻感知、宽带泛在互联、智能融合应用，推动以人为本的可持续创新，完善社会治理、城市美化、环境卫生等。智慧城市建设本身是一个复杂工程，我们要在信息技术和人的需求不断发展的条件下，让智慧城市系统在城市的生产、生活之中发挥作用，以持续地促进城市发展和社会进步，这需要政府细致的、智慧的规划管理。

3．社会事业的智慧化

交通、医疗、教育等社会事业的智慧化，能够更好地解决民生问题，这对于提高整个社会效率和人的幸福度非常重要。通过政府的主导，企业和社会各界的共同参与，智慧城市的建设在提升城市运行效率和公共服务水平的同时，可以推动城市的发展和转型升级。在社会事业的智慧化方面，较为典型的应用有智慧交通、智慧医疗、智慧教育等。

智慧交通依靠城市交通基础设施以及车辆中的传感器，可以实时收集整个城市的车流量、道路状况、天气、事故等信息，以设计最优的交通指挥方案和行车路线，从而提高交通效率，提高道路有效供给，降低事故发生率，减少能源消耗，减少温室气体排放；其在对中长期交通运行情况分析的基础上，还可以为交通设施的建设、维护、升级提供有价值的参考，这便于城市交通系统的不断完善。智慧医疗可以在更大范围内集中专家和医疗人员的智慧，不断推动医疗技术进步；医生能借助智慧医疗获得大量科学依据来支持他们的诊断，必要时智慧医疗可以借助专家会诊，确定更合理的医疗方案；医生、医疗研究人员、药物供应商、保险公司等可以从跨医院的大数据中获取有效的信息，智慧医疗使整个医疗生态圈的每个群体获益。智慧教育通过扩大覆盖范围，降低学习成本，充分发挥信息化和资源共享的优势，创新教育模式和教育手段；它能够通过增强互动性、个性化而提高教学质量，通过增强开放性、公共性而促进教育均衡发展。

4．产业发展的智慧化

产业经济发展决定了政府的财政收入和市民的就业情况，如果产业经济发展不好，那么政府很难实现社会的良好治理和城市的高效建设。产业发展的智慧化，能够为产业发展保驾护航。在产业发展的智慧化方面，较为典型的应用有智慧制造、智慧商务、智慧物流等。

在工业4.0热潮下，我国也在“中国制造2025”规划中积极推动智慧制造的发展与应用，合理设计的智慧制造可以提高生产效率和产品质量，降低生产成本和环境污染，提高人民的生活质量。智慧商务可以利用数据仓库、数据挖掘技术对客户数据进行系统的储存和管理，借助各种数据统计分析工具对客户数据进行分析，从而改善商务决策水平，增强综合竞争力。智慧物流利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，能够自行解决物流中的某些问题。

5．市民生活的智慧化

市民的居住环境，实际上是城市环境的缩小版，智慧社区、智慧家居、智慧生活等典型应用仍然处处体现着自然资源环境及社会生产生活的智慧化应用。

智慧社区是借助互联网、物联网，基于海量信息和智能处理构建的社区形态，涉及智能楼宇、智能家居、物业管理、路网监控、智能医院、食品药品管理、票证管理、家庭护理、个人健康及数字生活等。智慧家居又称智能住宅，当家庭智能网络将家庭中各种各样的家电通过家庭总线技术连接在一起时，功能强大、高度智能化的现代智能家居系统就形成了。智慧生活是指利用现代科学技术实现吃、穿、住、行等的智能化，将电子科技融入日常工作、生活、学习及娱乐中。