智慧城市的背景與定義

    一、背景

    胡錦濤主席于2003年提出“要更好地堅持全面發展、協調發展、可持續發展”的科學發展觀。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006━2020年）》中的“城鎮化和城市發展”要求建立“城市信息平臺”。溫家寶總理于2009年提出“感知中國”，隨后，科技部于2010年開始在國家“863”計劃布局，立項對“智慧城市”開展研究。  2013年，住建部等國家部委出臺了智慧城市建設試點的相關政策。2014年，《國家新型城鎮化規劃（2014—2020年）》首次明確將智慧城市作為我國城市創新發展的基本形態之一，隨后，國家發改委等八部委聯合出臺《關于促進智慧城市建設若干意見》，明確了我國智慧城市建設的基本理念、指導原則、支持政策等。同年年9月，財政部發布會的《關于推廣運用政府和社會資本合作模式有關問題的通知》指出，要盡快形成有利于促進政府和社會資本合作模式（PPP）發展的制度體系。

    二、智慧城市的定義

    智慧城市的特征包括智慧的經濟、智慧的市民、智慧的管理、智慧的流動、智慧的環境和智慧的生活六個方面，這六個方面形成城市智慧的整體。從社會學角度，智慧城市的建設過程，就是以社會經濟繁榮為目標，以社會和諧穩定為前提，以民生幸福為考核標準，解決人與自然的可持續發展，人與人的協調發展以及人與自我的認知和幸福感提升。

    智慧城市是以新一代信息技術為基礎，以物聯化和互聯化的方式動態感知、分析和整合城市方方面面的數據，使城市中各個部分協調配合，在城市的經濟、交通、通信、教育、環境、能源、安全、管理、服務、文化、醫療等方面實現更高效、更便捷的運作模式，極大的提高居民生活質量，塑造良好城市整體環境，促進人和城市之間和諧溝通交互的新型城市形態。

    換句話說，智慧城市以信息技術為支撐，通過健全、透明、充分的信息獲取，通暢、廣泛、安全的信息共享，和有效、規范、科學的信息利用，提高城市運行和管理效率，改善城市公共服務水平，增強處理突發事件的能力，讓城市成為和諧社會的中樞。

智慧城市的核心內容

    1.概念模型

    無論何種類型的城市，市民、政府和企業（包括組織）是智慧城市的服務主體，如圖1所示。智慧城市中服務主體所涉及的活動包括文化、健康、教育、政務、建筑、金融、交通、資源、購物、旅游、環境、生活、環保和公共安全等諸多方面，如圖2所示。智慧城市主要體現在各種城市活動的智慧性。對城市而言，所謂智慧，就是能夠高速、高效率和高質量的進行和完成城市服務主體所涉及的各種活動。或者說，智慧城市系統應該使城市服務主體能夠及時得到所需的高質量服務。在各種城市活動中，政府、企業、市民三者之間通過各種智慧應用系統獲取、傳遞、交換相應的數據與信息。

    圖1智慧城市的服務主體

    圖2智慧城市服務主體的主要活動

    2.智慧模型

    所謂“智慧”是指對事物能迅速、靈活、正確地理解和解決問題的能力。智慧城市是典型的數據密集型處理環境，如圖3所示，通過對城市服務主體活動數據的透徹感知，由互聯互通的系統匯聚了海量的多源異構數據。這些數據具有統一的描述規范，通過發現、建立和利用海量數據之間的關聯關系，使海量數據經由智能處理成為充分可用的信息，然后結合各行業領域模型，從中發現各行業領域的知識規律，作為各行業領域決策的依據，同時通過互聯互通的系統為服務主體提供所需的數據和智慧應用服務。

    圖3智慧模型

    3.功能模型

    智慧城市涉及城市生活的所有參與者，也涉及到城市生活的各個領域，在構建和諧發展的智慧城市過程中，應重視智慧城市所能提供的各項基本功能。如圖4所示，在新一代信息基礎設施之上，通過不斷整合城市中的各項資源，構建全新的城市發展環境，建立新的城市服務和發展模式。城市是由政府、居民、企業構成的一個復雜有機體，因此，智慧城市所提供的功能必須是多樣化的，包括行政管理、基礎建設、交通運輸、文化教育、醫療衛生、金融服務、旅游休閑、公共安全等多種功能。因此，智慧城市需要從城市職能出發，打造智慧的城市功能，推動城市功能的不斷完善。

    圖4智慧城市的功能模型

    4.參考模型

    依據智慧城市的概念模型、智慧模型和功能模型，從技術角度，給出智慧城市的六層參考模型，如圖5所示，包括城市感知層、傳輸層、數據智能處理與存儲層、支撐服務層、應用服務層和智慧應用層，位于兩側的標準與評測和安全保障體系分別貫穿這六層，即“六橫兩縱”智慧城市技術架構。

圖5智慧城市參考模型

    城市感知層：實現“智慧城市”數據的感知、采集與獲取，以及糾錯與融合等數據預處理；

    傳輸層：實現對感知數據到數據處理與存儲的傳輸，以及實現智慧城市各個信息系統數據的互聯互通；

    數據智能處理與存儲層：實現對數據的存儲、處理和管理，通過數據關聯、數據演進和數據養護等智能處理過程，向上層提供智能處理后的數據支持；

    支撐服務層：通過各種軟件中間件構建面向應用的公共服務支撐平臺，向應用服務層和智慧應用層提供共性服務支持；

    應用服務層：該層匯聚了不同行業領域的應用服務，作為構建各行業領域智慧應用的基礎；

    智慧應用層：直接面向各級用戶和終端設備，為各行業（區域）和不同級別用戶提供具體智慧應用；

    安全保障體系：安全保障體系貫穿于數據感知、傳輸、存儲、處理、呈現與應用服務的整個生命周期；

    標準與評測：標準與評測同樣涵蓋了智慧城市技術與系統的所有方面。

智慧城市外延

    1.與相關領域概念的聯系和區別

    在某種程度上，智慧城市同時也是新興創新技術的集成和應用環境，其中典型的包括物聯網和云計算技術等。

    （1）物聯網是通過RFID、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網連接起來，進行信息交換與通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控與管理的一種網絡。物聯網是當今ICT發展熱點，其重點在于強調物聯，并不強調上層的智慧，為實現智慧，物聯是必備的基礎，但物聯并不等于智慧應用。

    （2）云計算強調云布局的計算方式，在基礎設施、平臺、應用三層都有云的實現方式，云的價值在于資源的節約與部署的快捷。由于這種有效的投資節約性與部署便捷性，使應用充分利用高級計算能力成為可能。同樣計算能力并不意味著智慧，但充分的計算能力無疑是確保智慧的基礎，由于云的聚合模式，使得云支撐智慧應用實施效率更高。

    （3）數字城市強調城市信息的數字化，是一個虛擬的賽博空間，主要包含城市信息基礎設施、城市地理空間框架和城市三維展示系統。智慧城市強調各種城市感知手段、高性能計算平臺、高速傳輸網絡和數字城市的集成創新，是一個賽博-物理網，是在已有“數字城市”建設和應用的基礎上，充分利用信息通信技術，通過智慧地感知、分析、集成和應用服務，實現城市的“智慧”狀態。

    （4）智慧地球于2008年首次被提出，其核心是把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，即將感應器嵌入和裝備到全球每個角落的醫院、電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩和油氣管道等各種物體中，通過互聯形成“物聯網”，然后通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來，實現社會與物理世界融合，使得人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活，形成“智慧的地球”。“智慧地球”是一個理想化的目標，鑒于當今國際現實，在可預見的將來，“智慧城市”是當前各國更加可行的發展選擇。“智慧城市”是“智慧地球”理念的延伸，以城市為主體進行“智慧化”實踐具有很強的合理性和可行性，因為城市是現行行政區劃構成中的重要單元。

    2.產業鏈與產業體系

    智慧城市的產業構成包括：（1）網絡、計算、存儲等信息基礎設施；（2）感知、采集、終端等設備及其軟件；（3）操作系統與數據庫等系統軟件；（4）數據處理、共性支撐服務與應用服務等軟件；（5）行業智慧應用平臺與系統；（6）系統集成等。

    智慧城市是虛擬經濟與實體經濟相結合的產物，有可能推動城市范圍內生產、生活、管理方式和經濟社會發展觀發生深刻變化。智慧城市的建設與發展，將催生出一批新興的產業，同時也將促進現有產業快速發展，如制造業、農業和現代服務業。

    對于我國而言，智慧城市建設將直接催生新一代信息技術產業的快速發展，在智慧城市建設過程中培育物聯網、云計算等新型產業，同時加快光通信、移動通信、地球空間信息、軟件及服務外包等產業的發展。同時智慧城市也是促進城市產業轉型升級的重要契機，這些產業包括智慧社區、智慧家庭、智慧交通、智慧物流、智慧醫療、智慧銀行、智慧電網、智慧政府、智慧學校、智慧環保、智慧建筑等對國民經濟和社會發展具有直接拉動作用的、可持續發展的新興產業。

    對制造業而言，通過智慧手段促進先進制造業的發展，如汽車產業、鋼鐵產業、石化產業、裝備制造業、食品加工產業等，促進制造業由生產型制造向服務型制造和制造業與服務業的融合發展，讓信息技術更好地融入企業產品研發設計、生產過程控制、產品營銷及經營管理等環節，明顯增強企業自主創新能力，大幅提升核心競爭力，全面實現企業生產經營的自動化、集成化、網絡化、智能化和協同化。

    對農業而言，智慧農業通過精準農業的引入，由信息技術支持可以定位、定時、定量地實施一整套現代化農事操作技術與管理。以最少的或最節省的投入達到同等收入或更高的收入，并改善環境，高效地利用各類農業資源，取得經濟效益和環境效益。

    對現代服務業而言，可以利用智慧手段增強城市的服務功能、拓寬行業服務內容、提升集聚水平和強化輻射能力。例如，通過建立和利用一體化的物流平臺來整合物流資源和提高物流效率，通過電子商務平臺來提升現代商貿業的發展等。

    綜上所述，智慧城市的產業體系就是通過打造以物聯網、云計算、軟件和信息服務業等產業為代表的智慧信息產業、以智能制造為代表的智慧工業、以設施農業和精準農業為代表的智慧農業，以現代物流和電子商務為代表的智慧服務業，提高信息技術對經濟發展的貢獻率，推動產業結構優化升級，轉變經濟發展方式，以智慧城市建設帶動智慧產業發展，以智慧產業發展支撐智慧城市建設。