第三节 智慧城市的体系框架

智慧城市包括新一代城市信息基础设施、智慧政府、智慧经济、智慧社会、智慧城市发展环境五大部分。与智慧城市密切相关的关键技术是物联网、云计算、移动互联网、大数据等新一代信息技术以及新一代地理信息系统。

一、组成部分

智慧城市包括新一代信息基础设施、智慧政府、智慧经济、智慧社会、智慧城市发展环境五大部分，如图1-10所示。众所周知，城市包括政治、经济、社会三个主要方面。相应地，智慧政府、智慧经济、智慧社会是智慧城市的三大领域。

1．新一代信息基础设施

随着物联网、移动互联网等应用的快速发展，要求城市的网络基础设施的性能也要相应提高。新一代城市信息基础设施主要包括超大带宽的城市骨干网、无处不在的无线接入。要建设新一代城市信息基础设施，有关城市应配合国家的“宽带中国”计划，实施“宽带城市”计划，建设城市光网，建设无线城市和U-City。

2．智慧政府

现代政府事务日益复杂，传统政府的智能水平已经难以应付这种新的形势。随着物联网、云计算、移动互联网、Web 2.0等新一代信息技术飞速发展，电子政务正由电子政府到智慧政府转变。智慧政府是指利用物联网、云计算、移动互联网、人工智能、数据挖掘、知识管理等技术，提高政府办公、监管、服务、决策的智能化水平，形成高效、敏捷、便民的新型政府。智慧政府是电子政务发展的高级阶段。与传统电子政务相比，智慧政府具有透彻感知、快速反应、主动服务、科学决策等特征。

3．智慧经济

智慧经济的载体是智慧产业。智慧产业是指数字化、网络化、信息化、自动化、智能化程度较高的产业。智慧产业是智力密集型产业、技术密集型产业，而不是劳动密集型产业。2011年6月，美国政府确立了智慧制造（Smart Manu-facturing）四个方面的优先行动计划，包括为智能制造搭建工业建模与仿真平台，可负担的工业数据采集和管理系统，业务系统、制造工厂和供应商企业级集成，以及智慧制造的教育和培训。在我国，工业和信息化部、科技部、财政部、商务部、国资委联合印发的《关于加快推进信息化与工业化深度融合的若干意见》，把“智能发展，建立现代生产体系”作为推动两化深度融合的基本原则之一。

智慧经济的主体是智慧企业。智慧企业是指生产经营智能化水平较高的企业，是企业信息化发展的高级阶段。智慧企业在研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等关键环节以及综合集成的智能化程度较高，商业智能（BI）系统、知识管理系统等在企业得到应用，企业仿佛拥有“数字神经系统”。与传统企业相比，智慧企业具有学习和自适应能力，能够灵敏地感知到企业内外环境变化并快速做出反应。

4．智慧社会

智慧社会是指高度智能化的社会。智慧社会主要包括两个方面的内容：一是社会事业的智能化，如智慧教育、智慧医疗、智慧学校、智慧医院等；二是市民生活的智能化，如智慧社区、智慧家居。智慧社会是社会信息化发展的高级阶段。构建智慧社会，是保障和改善民生的重要内容。

5．智慧城市发展环境

智慧城市发展环境主要包括三个方面的内容：一是与智慧城市相关的政策法规、标准规范、人才队伍等；二是与智慧城市相关的信息安全情况；三是与智慧城市相关的新一代信息通信技术产业发展情况。智慧城市发展环境的好坏，直接影响智慧城市建设的进度和质量。因此，有关城市应理顺智慧城市建设的体制机制，构建良好的发展环境。

值得指出的是，如果智慧城市建设完全由政府主导，那政府就错位、越位了。智慧城市包括智慧政府、智慧经济、智慧社会三大领域。智慧政府建设应由政府主导，而智慧经济建设则应发挥企业的主体作用，智慧社会建设需要社会各界的力量和参与。

二、关键技术

物联网、云计算、移动互联网、大数据、空间信息技术和人工智能是智慧城市的六大关键技术，如图1-11所示。

在智慧城市中，物联网采集数据，云计算处理数据、移动互联网传输数据，大数据挖掘数据。物联网、云计算、移动互联网、大数据的集成应用将推动城市信息化模式创新。

1．物联网技术

物联网（Internet of Things）是不同传感器之间按约定的协议进行信息交换和通信，以实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简单地说，物联网就是通过传感器联网，以实现物与物之间的通信。物联网将人与人之间的通信连接扩展到人与物、物与物之间的通信。

物联网技术在城市交通管理、城市环境监测、城市灾害预警、重要场所安防等领域具有广阔的应用前景，可以提高有关政府部门监管水平和快速反应能力，减少人民生命和财产损失，方便人民群众生产生活。

2．云计算技术

云计算（Cloud Computing）是一种可以随时随地方便地、按需地通过网络访问可配置计算资源的共享池的模式，这个池可以通过最低成本的管理或与服务提供商交互来快速配置和释放资源。按部署方式，云计算分为公共云、私有云和混合云三类。按服务内容，云计算分为基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）、数据即服务（DaaS）等类型。

云计算行业可以比喻成电力行业，与“发电－输电－用电”过程类似：软硬件集中部署在云计算中心/平台（就像“发电站”），用户使用云计算中心/平台的资源（就像“用电”），而互联网就是“输电线”。对于许多硬件设备和软件，就像不需要每家每户配备发电机而直接买电一样，用户也不需要这些硬件设备和软件而直接使用云计算中心/平台的资源。

云计算技术正好切合我国当前一些城市电子政务集中化趋势。例如，建设基于云计算的城市数据中心或超算中心，推进市政府各部门的机房大集中，实现统一运维。建设基于云计算技术的市政府网站群，形成以城市政府门户网站为主网站、部门网站为子网站的政府网站群。建设基于云计算技术的城市综合信息服务平台，推进业务应用信息系统互联互通，促进信息共享和业务协同。

3．移动互联网技术

移动互联网就是移动通信与互联网的结合。近年来，随着中国移动、中国电信、中国联通三大电信运营商第三代移动通信（3G）业务的开展，全国各地无线城市建设的兴起，苹果公司iPhone等移动智能终端的普及，中国移动互联网将进入飞速发展阶段。根据中国互联网络信息中心发布的《第39次中国互联网络发展状况统计报告》，截至2016年12月，中国手机网民规模达6.95亿户，网民中使用手机上网人群的占比达95.1%，如图1-12所示。

随着移动互联网技术的发展，移动电子政务（M-Government）、移动电子商务将快速发展。与传统电子政务相比，移动电子政务可以使公务员可以通过手机随时、随地处理公务，通过“微博”与企业和社会公众进行互动。企业和社会公众可以通过手机随时、随地获取政府信息或电子化服务，即时得知办事结果。移动电子商务使市民可以通过手机进行购物，方便市民生活。此外，手机微博、手机QQ等使市民享受数字化生活。

4．大数据技术

近年来，随着信息化建设的深入，数据量呈爆炸性增长态势。大数据是指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合。大数据的核心内容是数据挖掘和数据可视化，使人们从数据中获取有价值的信息和知识。

随着城市信息化建设的深入，许多政府部门积累了海量数据，迫切需要进行处理、分析和数据挖掘。利用大数据技术对海量数据进行管理和挖掘，是提高城市规划、建设和管理智能化水平的重要手段。例如，通过对历年城市遥感图像的比对，可以掌握城市化动态和特点。

新一代信息技术及其在智慧城市中的作用如表1-2所示。

5．空间信息技术

与一般信息系统相比，地理信息系统（GIS）的最大优势是空间可视化，即可以直观地看到事物的地理空间分布情况。对于管理对象是地理空间分布的部门，如规划、国土、环境、交通、农业、水利、铁道、地震、气象、海洋等，地理信息系统是信息化必建项目。目前，地理信息系统已经进入网络化、三维化发展阶段，出现了WebGIS、3DGIS。

云计算、移动互联网、大数据的出现将催生新一代地理信息系统（NGG），如云GIS（CloudGIS）、空间信息云、移动GIS（MobileGIS）、智慧GIS（SmartGIS）、嵌入式GIS等。与传统地理信息系统相比，NGG的特点是智能化、移动化、海量化、嵌入化。NGG的空间分析能力更强，基于位置的服务水平更高；NGG可以处理海量空间数据，实时展现城市地下空间和地表建筑，在计算机中再现整个城市；NGG能够按需嵌入其他信息系统，使之具有地理可视化功能。NGG在智慧国土、智慧环境、智慧交通等领域具有广阔的应用前景。

6．人工智能

人工智能是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它试图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。

1950年，阿兰·图灵提出了著名的“图灵测试”理论，能够通过测试的就是具有人工智能的机器人。2014年6月7日是图灵逝世60周年纪念日，在英国皇家学会举行的“2014图灵测试”大会上，图1-13所示的聊天程序“尤金·古斯特曼”（Eugene Goostman）通过了图灵测试，标志着人工智能进入一个新时代。