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何為智慧城市?
智慧城市(smartcity)這一概念發(fā)端于20世紀80年代的信息城市(informationcity)，經(jīng)歷了20世紀90年代的智能城市(intelligentcity)與數字城市(digitalcity)，在2000年后逐步演化為智慧城市。2009年IBM公司首次提出了智慧城市愿景，使得智慧城市理念與實(shí)踐在全球范圍內迅速傳播。目前，在歐洲和北美已有數百座城市宣布建設智慧城市，IBM公司參與的智慧城市項目多達2500余個(gè)，微軟、思科、西門(mén)子、日立、松下等科技公司以及埃森哲、奧雅納等商業(yè)或工程咨詢(xún)公司也在積極涉足智慧城市建設，預計至2020年智慧城市相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模將達到4000億美元。
與智慧城市同時(shí)備受關(guān)注的是信息與通信技術(shù)(ICT：InformationandCommunicationsTechnology)領(lǐng)域的大數據(BigData)概念。作為與傳統數據相區別的“大”數據，它的數據量已經(jīng)從太字節(TB，240)級上升到拍字節(PB，250)級，甚至是澤字節(ZB，270)級。據統計，如今人們每?jì)商焐a(chǎn)的數據量就與人類(lèi)文明發(fā)展至2003年產(chǎn)生的總數據量相當，而迄今為止人類(lèi)所積累的數據量的90%都來(lái)自過(guò)去兩年。
那么，大數據與智慧城市這兩個(gè)經(jīng)常被相提并論的概念之間存在怎樣的關(guān)聯(lián)關(guān)系?在具體的智慧城市規劃中，大數據又扮演著(zhù)什么角色，具有怎樣的發(fā)展前景?本文將著(zhù)重探討上述問(wèn)題。
1、大數據與智慧城市：演進(jìn)與關(guān)聯(lián)
1.1智慧城市
出版于1972年的《后工業(yè)社會(huì )的來(lái)臨》(TheComingofPostIndustrialSociety)一書(shū)將1970年作為工業(yè)社會(huì )與后工業(yè)社會(huì )的分水嶺，劃分的依據即在于ICT的發(fā)展及對日常生活的廣泛滲透，同時(shí)ICT也逐漸成為社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵，因此后工業(yè)社會(huì )通常也被稱(chēng)為信息社會(huì )。受這一思想影響，20世紀80年代的城市研究提出了信息城市概念。到20世紀90年代初，長(cháng)期從事城市模型研究的邁克爾˙巴蒂(MichaelBatty)提出了智能城市概念，核心思想在于強調互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對提升信息交流和增強城市競爭力的重要地位。新千年后，對等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)(P2P：peer-to-peer)、移動(dòng)智能終端和物聯(lián)網(wǎng)對城市生產(chǎn)、生活的影響日益深刻，在ICT技術(shù)支持下，城市功能更加復雜，城市運行日益高效，城市各個(gè)子系統的交叉復合也越來(lái)越深入。但是將ICT技術(shù)廣泛應用于城市發(fā)展并非僅僅為了提升城市運行效率，其最終目標應是城市經(jīng)濟的可持續發(fā)展、城市生活品質(zhì)的提升以及城市社會(huì )經(jīng)濟活動(dòng)公平性的促進(jìn)?；谶@些認識，智慧城市概念應運而生。
然而，智慧城市概念也受到了許多質(zhì)疑，主要原因在于智慧城市內涵寬泛，不僅包括城市技術(shù)系統，也包括城市管理系統，還包括城市人文系統，同時(shí)其目標指向也涉及經(jīng)濟、政治、人文等多個(gè)維度，為智慧城市的確切定義造成了極大困難。目前學(xué)術(shù)界對于智慧城市尚未給出廣為認可的統一定義，僅有一個(gè)包含六個(gè)子系統的智慧城市框架被較多使用，這六個(gè)子系統分別是：智慧經(jīng)濟(smarteconomy)、智慧市民(smartpeople)、智慧管理(smartgovernance)、智慧移動(dòng)(smartmobility)、智慧環(huán)境(smartenvironment)與智慧生活(smartliving)。而產(chǎn)業(yè)界對智慧城市的認識可總結為利用新一代的軟、硬件和聯(lián)絡(luò )技術(shù)賦予ICT系統以實(shí)時(shí)的真實(shí)世界數據，與先進(jìn)的科學(xué)分析技術(shù)相結合，協(xié)助人們進(jìn)行更加理性的決策，從而提高生產(chǎn)生活水平。
1.2大數據
如今，人們每天發(fā)送10萬(wàn)條推特，谷歌每分鐘執行200萬(wàn)次搜索，全世界每天產(chǎn)生2.5艾字節(EB，260)數據，截至2013年互聯(lián)網(wǎng)數據量已達到1000艾字節……這些數字共同構成了所謂“大數據”。早在1980年，著(zhù)名未來(lái)學(xué)家阿爾文˙托夫勒就在《第三次浪潮》一書(shū)中提及了“大數據”;大約2009年，大數據概念開(kāi)始在ICT領(lǐng)域興起。不同機構和學(xué)者為大數據提出過(guò)多種不同定義，其中較被廣泛認可的是描述大數據與傳統數據主要差別的“3V”特征——大容量、高速度與多樣性。大容量體現為其數據量往往達到艾字節或澤字節級別，很難以傳統數據處理方式在合理時(shí)間內完成分析;高速度體現為數據生成過(guò)程的流動(dòng)速度，也就是大數據具有實(shí)時(shí)性;而多樣性則主要表現在大數據類(lèi)型和來(lái)源的多樣。這些特點(diǎn)使得能夠有效管理大數據、普遍適用的數據組織與處理技術(shù)成為關(guān)鍵。
1.3演進(jìn)與關(guān)聯(lián)
可以看到，智慧城市概念的演進(jìn)與ICT的日趨發(fā)展密不可分。概括而言，大數據與智慧城市分別代表了20世紀以來(lái)ICT進(jìn)步的兩個(gè)方面——大數據概念的提出和發(fā)展主要來(lái)自于ICT領(lǐng)域的發(fā)展，而智慧城市概念的提出和發(fā)展則是ICT影響下人類(lèi)社會(huì )的思想觀(guān)念與建設實(shí)踐演進(jìn)的反映，兩者之間具有緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系。智慧城市的發(fā)展必須依托于ICT技術(shù)的發(fā)展，而城市生產(chǎn)、生活的日趨復雜也為ICT領(lǐng)域提出了新的機遇和挑戰。一方面，市民對基于ICT的各類(lèi)服務(wù)需求激增，為ICT的進(jìn)一步發(fā)展提供了市場(chǎng)支持;另一方面，用戶(hù)在享受服務(wù)的同時(shí)，也生成了巨量潛存巨大社會(huì )、商業(yè)、科學(xué)價(jià)值的信息，也就是大數據。智慧城市的規劃與建設，需要有充分的技術(shù)與條件處理城市運行過(guò)程中產(chǎn)生的大數據，如城市交通系統產(chǎn)生的實(shí)時(shí)交通信息、城市經(jīng)濟系統產(chǎn)生的商業(yè)活動(dòng)信息等，特別是城市管理層(城市政府)對智慧城市進(jìn)行智慧管理需要建立一整套大數據管理系統，不僅涉及數據的收集、存儲、分析方法，還涉及來(lái)自不同行業(yè)、不同類(lèi)別數據的整合問(wèn)題。這一系列城市功能脫離大數據技術(shù)都是無(wú)法實(shí)現的。
2、大數據時(shí)代的智慧城市規劃實(shí)踐：國際案例與經(jīng)驗
由上文可以看出，智慧城市這一概念來(lái)自于產(chǎn)業(yè)界，并由政府和產(chǎn)業(yè)界推動(dòng)實(shí)踐，而學(xué)術(shù)界雖然也已開(kāi)展相關(guān)研究，但尚未成為智慧城市建設的主要推動(dòng)力，且部分研究與應用實(shí)踐尚有一定差距。因此，本文將主要圍繞各地政府或產(chǎn)業(yè)界主導的相關(guān)建設項目，對大數據時(shí)代的智慧城市規劃實(shí)踐予以梳理。由于提出時(shí)間尚短，目前關(guān)于智慧城市還未出現成熟的評價(jià)體系，僅有來(lái)自柯恩教授的“十佳智慧城市排名”較被認可，本文參考這一系列排名(世界排名及洲排名)，綜合考慮大數據相關(guān)技術(shù)在各地的應用水平，選擇10座智慧城市為重點(diǎn)案例，結合少數其他案例，分析總結大數據在國際智慧城市規劃中的應用進(jìn)展。
同時(shí)，本文參考智慧城市六大系統的分析框架，分別梳理大數據相關(guān)技術(shù)在各個(gè)系統的應用。需要指出的是，六大系統中的智慧經(jīng)濟側重產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智慧市民側重教育、個(gè)人發(fā)展與社會(huì )公平等，與大數據相關(guān)性較弱，故不作探討。
2.1大數據基礎設施
大數據的獲取與傳輸依賴(lài)于覆蓋廣泛、速度快捷的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，因此互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的鋪蓋與升級是智慧城市建設的必要環(huán)節。早在1993年，美國率先提出了國家信息基礎設施(NII)計劃，并隨后提出了全球信息基礎設施(GII)計劃。至今，已有大量國家或地方政府提出高速或超高速寬帶網(wǎng)絡(luò )建設計劃，如新加坡(2005)在“智慧國2015”(iN2015)計劃中提出建設全面覆蓋的超高速寬帶網(wǎng)絡(luò )等信息通訊基礎設施;倫敦計劃投資2400萬(wàn)英鎊以較低的價(jià)格為中小型企業(yè)提供超高速寬帶網(wǎng)絡(luò );在英國智慧城市計劃競賽中入圍的布里斯托和伯明翰正分別投資l100萬(wàn)英鎊和800萬(wàn)英鎊用于寬帶網(wǎng)絡(luò )建設;芝加哥正在投資建設一條新的光纖網(wǎng)絡(luò )以使網(wǎng)速達到千兆級別，并希望以極具競爭性的價(jià)格吸引更多公司于芝加哥落戶(hù)。同時(shí)，隨著(zhù)智能移動(dòng)終端的普及，免費無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )也成為網(wǎng)絡(luò )基礎設施的建設重點(diǎn)，如倫敦正在與英國五大移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商之一的O2公司合作建設歐洲最大的免費無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，計劃鋪設在畫(huà)廊、博物館及全市150個(gè)地鐵站;紐約計劃在富爾頓街(FultonStreet)、BAM文化區等十余處街區提供免費無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò );舊金山試點(diǎn)在主要街道市場(chǎng)街(MarketStreet)提供免費無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò );阿姆斯特丹試點(diǎn)在艾瑟爾堡(IJburg)港口提供免費無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等。
在上述“硬件”基礎設施之外，“軟件”基礎設施——開(kāi)放數據同樣是智慧城市建設的重要基礎。開(kāi)放數據與眾包開(kāi)發(fā)已成為國外智慧城市建設的必需環(huán)節。舊金山于2009年立法開(kāi)放數據，是美國第一個(gè)為開(kāi)放數據立法的城市，此后已有來(lái)自多個(gè)政府部門(mén)的500多組數據被發(fā)布，由此催生了200多項手機應用;紐約已開(kāi)放2400多組數據并從2009年起每年舉辦BigApps程序開(kāi)發(fā)競賽，是目前開(kāi)放數據量最大的城市;倫敦也是全球最早推出開(kāi)放數據平臺的城市之一，由此開(kāi)發(fā)的手機應用已被大量下載;維也納、巴塞羅那、阿姆斯特丹、西雅圖、波士頓等城市均已開(kāi)放幾百至千余組數據;哥本哈根還計劃建設比開(kāi)放數據平臺更為全面、結構化、標準化的“開(kāi)放價(jià)值網(wǎng)絡(luò )”(openvaluenetwork)，統一管理數據質(zhì)量，制定使用條款，并提供數據整合、可視化等服務(wù)。
2.2智慧管理
由城市運行所產(chǎn)生的交通、環(huán)境、市政、商業(yè)等各領(lǐng)域數據量是巨大的，這些數據經(jīng)過(guò)合理的分析挖掘可產(chǎn)生大量傳統數據所不能反映的城市運行信息。目前與智慧管理相關(guān)的大數據來(lái)源主要包括由遍布全市的攝像頭收集的視頻影像，由各類(lèi)傳感器收集的環(huán)境等方面信息，由各類(lèi)終端收集的刷卡信息，由市民通過(guò)手機應用或社交網(wǎng)站貢獻的相關(guān)信息等。其應用方式主要體現在三個(gè)領(lǐng)域。一是實(shí)時(shí)監控與突發(fā)事件處理，如巴塞羅那和格拉斯哥都計劃在全市大規模布置攝像頭或傳感器以及時(shí)識別火災、犯罪等異常情況;巴西里約熱內盧還開(kāi)設了一座建設有80m寬監視屏的城市運行控制中心，顯示來(lái)自全市900多個(gè)攝像頭的監控影像，由來(lái)自30個(gè)不同部門(mén)的50名工作人員對洪水威脅、交通事故、管道泄漏等突發(fā)事件做出應急控制。二是市政服務(wù)，如維也納、波士頓、格拉斯哥都推出(或計劃推出)用于報告市政故障的手機應用;而瑞典斯德哥爾摩自2007年至今已投資7000萬(wàn)歐元開(kāi)發(fā)50多項電子服務(wù)，并藉此降低了城市的管理成本。三是公眾參與，大數據使人們得以構建反映城市建成環(huán)境實(shí)時(shí)變化的三維可視化系統，這類(lèi)系統可作為公眾參與的平臺，如Autodesk公司在德國班貝格市(Bamberg)開(kāi)發(fā)的城市三維可視化系統被用于討論新鐵路線(xiàn)建設，市民使用iPad即可了解鐵路線(xiàn)對周邊環(huán)境的影響，節省了公眾參與的時(shí)間。
2.3智慧出行
交通流的合理規劃與疏導是幾乎所有城市