智慧城市生態(tài)系統(tǒng)與城市空間模型的構(gòu)建

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智慧生態(tài)城市是利用先進的信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)以人為本的城市智慧管理，論文提出了“智慧生態(tài)城市”的概念，以生態(tài)和諧理論為研究基礎(chǔ)，構(gòu)建智慧生態(tài)城市空間模型，為建設(shè)生態(tài)、健康、宜居和可持續(xù)發(fā)展的城市空間提供了理論支持。

“智慧城市”于2008年由IBM公司首次提出，在我國被認為推動新型城鎮(zhèn)化、提升城市綜合競爭力的重要舉措。近年來，我國智慧城市建設(shè)進程速度非?？?，智慧城市建設(shè)在中國領(lǐng)先也有不少城市，如：北京市、上海市、廣州市、深圳市、佛山市、武漢市、寧波市等，已成為國內(nèi)智慧城市建設(shè)的典范。 “智慧”為人們創(chuàng)造了太多的想象空間與完美的特性，但在實際的智慧城市化進程中仍可能產(chǎn)生“非智慧性”現(xiàn)象。如今關(guān)于智慧城市研究與實踐存在著技術(shù)化傾向嚴重、與信息化城市概念混淆、生態(tài)環(huán)境因素考慮欠缺。因此，生態(tài)理念的提出，確定“智慧”與“生態(tài)”二者存在必然的關(guān)聯(lián)性，必須將智慧城市與生態(tài)發(fā)展相結(jié)合，以“智慧生態(tài)城市”來促進智慧城市建設(shè)，以解決人口健康問題、商業(yè)系統(tǒng)的效率問題、交通擁堵問題、水資源的利用問題、能源問題以及各種因素相互關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)。通過這些基礎(chǔ)性的理論研究，促進城市的智慧化和生態(tài)化的和諧發(fā)展。通過建設(shè)智慧城市，提高人與人、人與物、物與物的互聯(lián)互通、全面信息感知的能力，很大程度上提高政府管理和服務(wù)職能，提升公眾的物質(zhì)和文化生活水平。這一定義未提及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，一定程度上也反映出對經(jīng)濟的關(guān)注遠遠超過了對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注。

一、智慧生態(tài)城市的概念

“智慧”二字包括常規(guī)智慧和應(yīng)變智慧、道德智慧和自然智慧。首先是能力方面，智慧是指效率、競爭力、預(yù)見性、創(chuàng)造性，是人與社會融合發(fā)展的綜合能力；其次是結(jié)構(gòu)體系方面，智慧是由知識結(jié)構(gòu)體系、智力和非智力體系、方法和技能體系等多個子系統(tǒng)的構(gòu)成的錯綜復(fù)雜綜合系統(tǒng)；角色關(guān)系方面，智慧是處理人和人、人和自然環(huán)境、人和地域等關(guān)系時，最大限度地整合競爭與協(xié)調(diào)的關(guān)系，沿用自然和生態(tài)關(guān)系的和諧，如智慧旅游減少了游客的盲目性，提高了旅游的預(yù)見性，促使旅游產(chǎn)業(yè)生態(tài)化。

智慧生態(tài)城市不是簡單地“智慧城市+生態(tài)城市”，而是信息化與工業(yè)化，城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化整合發(fā)展的完整模式，是將智慧特征與生態(tài)特征融為一體并予以升華，以和諧作為其核心內(nèi)容，以人為本的理念作為起點，從經(jīng)濟上、生活上和管理上提升城市運行效率、催生大規(guī)模新興產(chǎn)業(yè)、引發(fā)新一輪科技創(chuàng)新、創(chuàng)造更美好的城市生活，“通過上層設(shè)計進行整體規(guī)劃建設(shè)路徑，采取高新技術(shù)做為支撐對管理能力進行再升級，構(gòu)建新型的商業(yè)模式和體系加強產(chǎn)業(yè)活力，最終全方位地提升城市的智慧化運作水平”。綜合利用各類信息技術(shù)和硬件產(chǎn)品，以“數(shù)字化、智能化、協(xié)同化、互動化、融合化”為主要特征，通過對城市中人的行為的全面感知，優(yōu)化和提升城市的運行效率，實現(xiàn)人們的生活更加便利、環(huán)境更加友好、資源能夠更加地全理利用的可持續(xù)發(fā)展的城市。

二、智慧生態(tài)城市的建設(shè)目標

（一）智慧生態(tài)城市建設(shè)目標與發(fā)展進程

以智慧城市而言，根據(jù)國家發(fā)改委和工信部共同提出的《指導(dǎo)意見》，將智慧城市建設(shè)概括為：公共服務(wù)便捷化、基礎(chǔ)設(shè)施智能化、網(wǎng)絡(luò)安全長效化、城市管理精細化、生活環(huán)境宜居化。本文認為，智慧生態(tài)城市的核心是在提高城市的智慧水平和生態(tài)水平的基礎(chǔ)上，將智慧與生態(tài)給予完美的融合，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展（圖1）。

具體從以下五個方面，兩個角度（提升型目標和降低型目標）來確定。第一，將信息和數(shù)據(jù)最大化地轉(zhuǎn)化成智力資源。智力資源包括擁有知識和技能的人力資本和科研機構(gòu)，還包括作為智力成果和智力載體存在的有形資源，使轉(zhuǎn)化過程消耗的物質(zhì)、能源最小化；第二，將智力資源以極高的效率轉(zhuǎn)化成城市的發(fā)展競爭力，使城市在經(jīng)濟、就業(yè)、水力、電力、道路建設(shè)、衛(wèi)生、民生事業(yè)等的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的損害最小化；第三，將城市的發(fā)展競爭轉(zhuǎn)化為城市發(fā)展的自我完善能力和城市創(chuàng)造力，使城市發(fā)展的經(jīng)濟風險、社會風險、生態(tài)風險最小化；第四，將城市發(fā)展的自我完善能力和城市創(chuàng)造力轉(zhuǎn)化為優(yōu)良的城市生態(tài)環(huán)境，使優(yōu)良的城市生態(tài)環(huán)境的構(gòu)建、維持成本最小化；第五，在優(yōu)良的城市生態(tài)環(huán)境中為使市民的文明水平和幸福感指數(shù)提升最大化，對人類健康的損害最小化。

（二）智慧生態(tài)城市模型

圖1表達的智慧生態(tài)城市建設(shè)目標，包括兩個方面：一是具有層次遞進關(guān)系。一個城市的智慧建設(shè)可以根據(jù)的自身的發(fā)展情況，確定從哪個階段介入；二是可以同時結(jié)合多個因素加以組合。同時，各階段目標之間也存在著遞進關(guān)系（圖2）。通過本模型可以對智慧生態(tài)城市進行漸進認識，為智慧生態(tài)城市建設(shè)從理論上提供補充和完善，為我國城市制定差異化智慧生態(tài)城市建設(shè)的戰(zhàn)略規(guī)劃提供了基本的理論支持。

三、智慧生態(tài)城市空間模型的構(gòu)建

城市就象一個生命有機體，根據(jù)智慧生態(tài)城市的基本組成，搭建了智慧生態(tài)城市空間的基本框架，包括以下兩個方面：首先，智慧生態(tài)城市建設(shè)是為了公眾提供智慧服務(wù)，以信息流的方式將政府、企業(yè)和民眾等各項數(shù)據(jù)信息需求傳遞給智慧管理中心，對智慧生態(tài)城市運營規(guī)劃與管理以及高效建設(shè)起著助推的作用；其次，智慧管理中心是的最核心的部分，不僅對整個智慧生態(tài)城市實現(xiàn)自上而下的監(jiān)控和管理，采用集體智慧理論，通過VR、RS、GPS、GIS等先進技術(shù)，將基本數(shù)據(jù)通過智能網(wǎng)絡(luò)平臺自下而上的信息反饋，通過信息整合實現(xiàn)更加以人為本的城市管理與規(guī)劃決策的完美結(jié)合，將城市的公共服務(wù)水平和管理效率能夠大幅度地提升。

智慧生態(tài)城市的空間結(jié)構(gòu)為城市規(guī)劃提供科學(xué)合理的空間布局，統(tǒng)籌考慮智能技術(shù)與數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的影響，構(gòu)建人與人、人與環(huán)境和諧發(fā)展的城市空間。根據(jù)以上分析，搭建出智慧生態(tài)城市的立體空間模型，將智慧生態(tài)城市結(jié)構(gòu)布局從整體上更清晰地展現(xiàn)。

（一）時間維度。時間維度記錄了智慧生態(tài)城市從啟動、發(fā)展和提升完善三個階段，充分展示了智慧生態(tài)城市發(fā)展變化的全過程。

（二）思維維度。思維維度集中了人類的智慧，一方面開拓了全新的智慧生態(tài)城市空間，另一方面，有效地解決了公眾的服務(wù)需求。先進的終端設(shè)備捕獲的大數(shù)據(jù)進行分析處理和共享，使公眾的生活質(zhì)量與城市的協(xié)同發(fā)展更上一層樓。

（三）技術(shù)維度。以技術(shù)支撐為保障的智慧生態(tài)城市建設(shè)需要和技術(shù)創(chuàng)新為主要驅(qū)動力。

（四）物理維度。智慧生態(tài)城市的物理維度主要有兩個方面，一是真實的城市物理架構(gòu)，包括城市的自然環(huán)境、城市供水、道路建設(shè)、城市交通、公共服務(wù)等城市公共空間，如：公園、街道、自然景觀、醫(yī)療等。二是利用高科技手段，對城市全方位進行數(shù)字化管理生成的虛擬數(shù)字空間。

（五）網(wǎng)絡(luò)維度。依托互聯(lián)網(wǎng)而存在，主要包括網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)空間以及網(wǎng)絡(luò)軟件支持，完成大數(shù)據(jù)的收集，實現(xiàn)資源共享，是智慧生態(tài)城市建設(shè)和發(fā)展的重要保障。

（六）信息維度。智慧生態(tài)城市通過互聯(lián)網(wǎng)把城市的各種元素連接起來，海量信息的流轉(zhuǎn)和交換，結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)和信息高度共享，實現(xiàn)城市資源物聯(lián)，創(chuàng)造城市協(xié)同工作和生活環(huán)境，打破城市管理信息孤島。同時，信息安全問題在智慧生態(tài)城市建設(shè)和發(fā)展過程中也需引起高度重視。

智慧生態(tài)城市建設(shè)不能僅限于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，需要從全局的角度，充分讓公眾作為城市管理的重要參與者，通知智慧管理中心設(shè)計系統(tǒng)性的解決方案。空間模型從多個角度描繪了智慧生態(tài)城市的基本形態(tài)。信息維度完全改變了城市運行模式和和管理形態(tài)，使城市資源進行整合；技術(shù)維度是信息與網(wǎng)絡(luò)維度的保障，只有技術(shù)的長足進步與發(fā)展，智慧生態(tài)城市建設(shè)的目標才有可能實現(xiàn)。各個維度是在物理維度的基礎(chǔ)上進行的，物理維度是智慧生態(tài)城市建設(shè)的根本。整個生態(tài)系統(tǒng)以思維維度為中心，即是智慧生態(tài)城市建設(shè)的源頭，也是終點。六個維度緊密相連，環(huán)環(huán)相扣，從不同方面智慧生態(tài)城市全面實現(xiàn)提供了一定的理論基礎(chǔ)。

智慧生態(tài)城市空間模型中的六個維度與智慧生態(tài)城市的各層級建設(shè)目標一一對應(yīng)，其對應(yīng)關(guān)系見表1。

智慧生態(tài)城市的建設(shè)將是多維度的統(tǒng)一，為了將多種形式的資源充分整合，由物理維度和網(wǎng)絡(luò)維度為智慧生態(tài)系統(tǒng)搭建了實踐的平臺，思維維度為指出了以人為本的智慧生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)方向，二者高度融合與協(xié)作，實現(xiàn)服務(wù)于“人”的智慧生態(tài)城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在信息維度的層面上，根據(jù)城市環(huán)境的改變、公眾需求的提升達到城市協(xié)同，即時調(diào)整城市建設(shè)的方案，進行精細化管理，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的、以人為本的智慧生態(tài)城市的建設(shè)。