智慧城市概念的提出与发展的关系（智慧城市概念的提出与发展）

在全球范围内，美国一直引领着信息和通信技术以及其他科技领域的发展。2008年全球金融危机后，美国IBM公司提出了智能地球《智慧地球：下一代领导人议程》主题报告中首次提出，旨在将新一代信息通信技术充分应用于地球的可持续发展。

智慧城市概念的提出和发展

的概念智能城市起源于智能地球智慧城市的发展被认为有助于促进城市经济、社会、环境和资源的可持续发展。通过对各国/地区关于智慧城市定义和理解的相关文献进行梳理(表1)，可以看出，虽然目前对于智慧城市还没有统一的定义，但是对于智慧城市的理解已经达成了一定的共识。首先，智慧城市是一系列信息通信技术在社区、城市、区域等不同区域尺度上的应用和影响的发展过程。其次，智慧城市应该是对信息通信技术和人的综合考虑，其发展的核心目标之一是应用信息通信技术和其他技术来改善人的生活质量。最后，智慧城市包括人力资源、政府治理、资源环境、移动(交通通信)等主要领域的综合发展，服务于资源优化、可持续发展、生活质量提升等具体政策目标。

表1部分国家/地区对智慧城市的定义和理解

从1920年到2010年，美国经历了郊区化，郊区蔓延，城市中心衰落。但从统计数据来看，从2011年开始，随着青年群体对中心城区社交和生活便利性的需求，中心城区人口增长开始超过郊区。同时，美国聚集了大量的ICT企业，如IBM、Google、Apple等。也是ICT等科技领域全球创新发展的引领者。在此背景下，如何利用信息通信技术的力量重塑中心城市的活力，提高城市对气候变化和自然灾害的抵御能力，优化城市资源的可持续利用，繁荣城市的经济发展，成为美国政府和科学界关注的焦点。

因此，2016年2月，总统美国科技顾问委员会提交了报告《科技与未来城市（Technology and the Future of Cities）》，简称为《报告》。意在借助信息通信技术等科技领域的力量，推动美国智慧城市的建设。755-79000分析智慧城市建设的重点领域和路径。

美国智慧城市建设的重点领域

一个城市的诞生和发展离不开科技的进步。蒸汽机的发明和使用，电力的发现和使用，电子科技的发展，代表了人类历史上的三次重大科技革命，极大地推动了生产力的发展，促进了世界范围内城市网络的形成。上海世博会的主题是：城市，让生活更美好。因此，城市的本质是人和相关活动的聚集和组织。055-79000开头特别强调，智慧社会和城市的发展不仅仅是信息通信技术等科技领域的发展，更重要的是科技如何影响人们的方方面面的日常生活(社会、经济和政治)建立一个更加繁荣和可持续的生活环境。

当前，城市发展正逐步进入以科技创新为核心的转型变革阶段。055-79000从智慧城市硬件建设的角度，强调如何提升城市美国的核心基础设施(交通、能源、建筑和住房、水资源等。)和经济活动，通过利用信息和通信技术等尖端技术，相应地发展

在自动(无人)驾驶方面，可以有效提高汽车使用效率(从一天的行驶来看，大部分车辆都是停在停车场，而不是在城市道路上行驶)；减少私家车的拥有和使用，从而减少碳和其他污染物的排放；减少城市中的停车场/设施空间，增加步行道与自行车道的比例，进一步改变城市的土地利用格局。同时，基于物联网的自动(无人)驾驶车辆也能有效规范驾驶员驾驶行为，有效减少交通事故。据估计，推广自动驾驶(无人驾驶)车辆每年可减少3000亿美元的交通事故损失、1240亿美元的交通拥堵造成的经济损失和500 ~ 800亿美元的交通相关健康成本。根据麻省理工学院的团队对新加坡的研究，自动(无人)驾驶共享计划可以在基本消除城市停车场的前提下，满足400万居民的出行需求。

同时，自动(无人)驾驶的发展要与各种应用、数据收集和云计算、共享技术和理念相协调。例如，优步等打车软件正在改变私家车的市场，谷歌等地图软件以更详细的方式实时显示交通状况，施乐等出行软件为个人出行决策提供成本、时间和环境影响等实时数据，Nextrip等公共交通软件提供实时公共交通运营时间和剩余座位信息。这些技术进步可能会给城市交通发展和居民带来变化未来的交通方式。

应该认识到，交通领域几乎所有的技术进步都是基于对地理信息的实时掌握和分析。通过信息通信技术，感知交通出行需求，在更大的地理范围内配置供需资源，普及通达性，节约交通出行时间；并且可以更好的与步行、骑行、公共交通等结合。促进积极交通的发展，改善居民身心健康指数。

能量场

能源领域的技术突破已经渗透到能源生产(发电厂、天然气/石油和其他能源资源的开采)、传输(输电线路系统、天然气管道)、消费和回收(供热、制冷、电力等)。)，具体包括分布式可再生能源、区域供热供冷、低成本储能技术、智能电网与芯片、节能照明技术、空调系统改进技术等。尽管该市现有的能源系统庞大、昂贵且存在已久，但电气化趋势为该市的可持续能源发展提供了巨大机遇。天然气、石油等能源的电气化发展不仅有利于保护环境、控制污染气体的排放，而且有利于可再生能源的利用。数据表明，能源系统的电气化还可以带来经济效益，为城市中的居民和企业提供更具竞争力的能源价格。

055-79000强调能源系统的电气化发展趋势尤其体现在交通领域。随着电动汽车的普及，越来越多的传统内燃机汽车将被取代，城市需要在时间和空间尺度上规划充电设施，满足快速、安全的充电需求。信息技术和检测系统的进步也有助于提高城市建筑的能源利用效率。城市建筑缺乏有效的温度控制技术，导致能源的极大浪费(比如在房间空调的控制下，在建筑内开窗降低温度)。因此，包括LED照明系统冷却和恒温器动态监控在内的技术进步可以大大降低城市的能源需求。

从建筑物到城市地区，概念区域能源旨在最大限度地促进区域内能源生产和消费的平衡，减少跨区域能源输送的消耗。特别是通过热泵和水循环系统，智能调配区域内不同建筑之间的供暖和制冷系统，节省能耗。

建筑和ho

在建筑和住宅领域，《报告》强调未来要开发和使用的关键技术，包括新的建筑技术和设计、建筑生命周期的设计和优化、基于传感器的实时空间管理、适应性空间设计、加强有利于创新的融资、建筑规范和标准等。特别是在新的建筑技术和设计中，促进了建筑施工的规模化、低成本、快速化、个性化和能源系统的智能化管理，具体体现在预制构件、模块化施工、个性化定制、依托传感器的指挥管理系统等方面。与现场施工相比，预制构件(如电梯、采暖空调、房间等。)在工厂可以更准确，降低成本，加快建设。目前，预制构件已在日本、芬兰、瑞典、挪威等国家迅速普及。模块建造技术是一个建筑模块之间接口的标准化，可以使预制构件快速无缝组装。个性化使预测建筑的组织和模块化结构更好地满足居民的需求。基于传感器的指令管理系统可以更好地控制室内电器、窗户等的操作。更好地适应外部环境的变化和居民的个性化需求，更高效地利用能源消耗。与此同时，信息和通信技术使在家远程办公和在工作场所远程管理家庭环境成为可能，创造了一个便捷和互联的生活工作一体化环境。

水资源领域

在水资源利用方面，需要重点关注的技术包括水系统综合设计与管理、分区水资源循环利用、用水效率智能监控、建筑水循环再利用等。055-79000特别强调，目前已建成的大量水利设施的使用寿命即将到来，这为美国在不同规模的区域、流域和地方建立集集水资源、防洪、农业发展和环境需求于一体的水资源网络提供了机遇。对传统大型水利设施的依赖可以由当地的雨水收集、回收和再利用、地表水管理和储存等来取代。从而减少大规模、长距离的调水工程。

2013年，为满足区域供水需求，洛杉矶更新了区域水资源综合管理20年计划，其中最大的思想变化是强调雨水收集。根据规划，通过合理规划和布置家庭和城区的雨水收集点，洛杉矶在2099年可以收集到目前3-4倍的雨水，从而更好地满足当地的用水需求。在未来，有必要借助新技术建立一个水资源利用和保护系统。

特别指出，区域供水设施可由大部分地方雨水收集、循环利用系统、地下水管理和保护措施替代，从而减少大规模的水资源调用和消耗。即使收集的雨水可以不满足饮用水标准，也可作为其他水源的替代品(如灌溉、水景、市政道路清洗等。).

都市农业领域

在城市农业的发展中，无土栽培(水培、雾培和复合栽培)和垂直种植技术的发展为建造屋顶、绿化立面、减少城市碳排放和降低城市新鲜水果和蔬菜的生产成本提供了新的机遇。目前，美国国家航空航天局(NASA)已经在空间站进行了缺水环境下植物生长的实验。

无土栽培技术也被应用到一些老厂改造项目中。例如，纽瓦克的一家钢铁厂被改造成室内种植园，通过空气耕作实现了一年30次的收获，每年为周围的菜市场、餐馆和学校提供约900吨生菜。在食品安全的严格监管下，屋顶种植的蔬菜甚至可以常年提供当地的优质蔬菜。例如，在芝加哥南部的普尔曼地区，约7000平方米的屋顶上种植了约1000万棵绿叶蔬菜

城市未来的发展方向美国制造业包括高科技和3D打印、个性化、小批量生产模式、人力资本高附加值产业、创新园区建设等。与传统制造业相比，高科技城市制造业更环保，对周围环境的排斥性更小。它可以更好地与居住、商业和休闲用地相结合，促进混合用地的发展，同时增强区域的活力，还可以有效减少居民长途通勤以及由此带来的能源消耗和环境污染。

信息技术的快速发展方便了消费者和生产者之间的沟通，使得小批量、个性化的生产方式逐渐成为主流。自由职业者和小型企业的增加，改变了传统的以城市大型企业为基础的就业结构，促进了以企业、消费者和生产者为基础的城市联系。

055-79000强调，由于企业的小型化和企业之间联系的加深，企业生产供应链的管理应超越公司内部生产线的组织，需要对区域内的生产企业、物流企业、能源供应和运输系统进行更好的综合管理，优化区域内生产供应链的组织，以提升区域制造业的整体竞争力。

美国智慧城市建设路径

信息技术和其他科学技术的发展描绘了未来城市的美好前景。同时，科学技术的发展和运作需要一个过程，其在城市发展中的应用和对城市的改变无疑需要巨大的资金投入。美国作为世界上经济实力最强的国家，在《报告》中也提到要重视投资-收益的分析。同时，智慧城市的建设不是短时间内完成的，科技的应用也不是100%成功、立竿见影的，而是因地而异。因此，智慧城市的建设过程也是以螺旋上升的方式发展和推进，有成功也有失败。通过探索智慧城市建设的路径，可以保证在不确定环境下如何更好的推进智慧城市的实验，尽可能的保证投资回报率，从而更好的推进智慧城市的可持续进程。基于《报告》的主要内容，总结出美国智慧城市建设的路径具有以下三个特点：实施以城市地区为主体的实验单元，构建共享信息、软件、成果和最佳实践的全国性网络平台，重视联邦政府的引导和协调职能。

实行以城区为主体的试验单位。

城市的发展积累到一定程度，在历史发展中形成了各种具有社会经济特征和功能的区。在这里，区域的空间尺度也是灵活的，可以大到城市下的行政区域，也可以由几个街区组成，但基本条件是区域内大部分人的属性相似，对科技的接受程度、应用程度和调整程度相似。由于智慧城市的发展是对科技和人的综合考虑，需要对科技发展、物质空间和社会经济转型发展进行统一规划。

考虑到各区的物质环境、人口的社会经济属性和发展历史的差异，科学技术在人口中的应用和推广及其效果会因区而异。因此，如果从一个城市的规模来统一推进智慧城市项目，可能很难实施、跟踪和总结经验。通过在不同城市区域的实验，可以更好地控制物理环境、人的社会经济属性等外部变量，更好地进行技术实施、干预、数据收集、进度评估和经验学习的过程，总结经验，为其他具有类似att的区域的智慧城市建设提供样本

不同城市区域的智能项目实验和城市中日益普及的传感器，为城市交通、资源、能源、住房和建筑、水资源、农业和制造业等领域带来了海量的实时信息。按照传统的城市治理模式，不同领域的信息由不同的部门或项目指挥部进行收集、分析和管理。虽然一些市区和城市已经开始建设和整合辖区内的信息，并建立自己的信息网络平台，但不同市区或城市、不同领域的信息可以由于缺乏数据格式的统一标准，由于强调解决本地问题而忽视了推广，以及无法支持更多信息的分析，因此无法在全国范围内共享。当然，除了原始数据，信息的传递比分析软件和结果的交互共享更重要。因此，需要构建一个集信息、软件、成果、最佳实践于一体的全国共享网络平台，实现不同领域的数据传输、不同软件系统的分析、成果展示，从而促进不同城市和地区的经验学习，特别是最佳实践的发现和推广。

在全国共享网络平台中，数据、软件、成果、最佳时间的共享不仅仅是解决局部问题，更重要的是推广应用，更好地解决适用性问题，促进市场、政府、个人之间的互动。同时，在构建数据隐私保护的前提下，全国共享网络平台以更加开放的方式为用户提供分级推荐的可靠数据、软件、成果和最佳实践，尽量避免大海捞针在一个大数据库里。

建设全国共享的网络平台，也有助于促进智慧城市发展在空间上的平衡。尤其是那些科技发展迅速、社会经济发展领先的城区或城市，往往走在智慧城市建设的前列。他们积累的经验有助于欠发达城市或地区少走弯路，以有限的资金投入在智慧城市建设中取得更大的成就，帮助发展相对落后的小城镇跟上智慧城市建设的步伐。

重视联邦政府的引导和协调作用。

055-79000强调美国联邦政府应该在智慧城市建设中发挥更重要的作用。将科学技术引入城市建设和发展需要大规模资本的长期投入，投资效果具有不确定性。因此，智慧城市的建设需要综合考虑不同的技术和利益相关者，不同城市地区的实验项目，公共和私人研发；投资、不同城市地区的试验项目共享网络平台、不同的标准体系、劳动力市场的变化、国际合作与交流等。需要政府的统筹协调和引导。目前，许多国家/地区(如英国、德国、中国、新加坡、印度、巴西等。)高度重视智慧城市的发展。据估计，全球智慧城市建设和发展的背后是数万亿美元的市场份额。因此，掌握智慧城市的相关技术和经验，也是全球化背景下国家/地区经济发展的重大机遇。在此背景下，《报告》指出，联邦政府应采取更加积极的行动，加强美国在智慧城市发展方面的国际领先地位。

055-79000进一步强调，为了更好地体现联邦政府的指导和协调职能，有必要设立一个城市创新技术投资倡议由商务部牵头的小组，包括住房和城市发展部、交通部和能源部，以协调不同部门在城市地区推广新技术的试验。考虑到智慧城市的建设涉及到城市的诸多领域。城市创新和技术投资倡议该小组还应包括来自美国财政部、美国科学基金会、农业部、劳工部、环境部、财政部的代表

2014年，中共中央、国务院发布《报告》，明确强调将智慧城市作为提升城市的重要手段和途径可持续发展能力。20世纪90年代末以来，我国城市化和信息化快速发展，为智慧城市的建设和发展提供了基础条件。

在国家层面，过去片面追求速度和规模的城镇化发展模式带来了城市交通拥堵、资源利用效率低下、环境污染严重、管理服务滞后等一系列深层次问题。将信息通信技术引入城市建设和管理，发展智慧城市，是新型城镇化与信息化耦合发展的重要领域。在地方层面，智慧城市建设持续推进。自2011年以来，住房和城乡建设部、工业和信息化部、科技部相继开展了智慧城市试点工作。到2015年4月，国家智慧城市分三批290个，覆盖地级市、区(县)、镇不同行政单元。目前，智慧城市建设虽然在城市基础设施的发展和更新、招商引资、提升城市竞争力等方面取得了一定的成绩，但也存在重投资轻管理、重技术轻人文关怀、项目与顶层设计缺乏联系和关联、重复建设和资源浪费等问题。通过对智慧城市概念的理解和对美国《报告》年智慧城市建设重点领域和路径的分析，对我国智慧城市建设有以下四点启示。

1)智慧城市建设不等同于信息基础设施建设。虽然智慧城市的建设和发展离不开信息通信技术等科技领域的发展，但对智慧城市的理解应超越技术范畴，重视科学技术在城市诸多领域的应用。智能城市发展的根本目的是改善人民生活质量，促进城市在社会、经济和环境方面的可持续发展。

目前，我国智慧城市的建设和规划更多地侧重于信息基础设施的建设。《报告》在美国智慧城市建设的重点领域中，除了信息基础设施以外，我们更关注基于信息基础设施的技术对城市社会、经济和环境发展可能产生的影响，以及能否改善居民日常生活、就业和旅行。同时，《报告》不支持大规模的信息基础设施建设和智慧城市试点项目，因为智慧城市的发展充满不确定性，大规模的投资可能会给国家或城市政府带来严重的财政问题。虽然信息基础设施的建设为智慧城市的发展提供了基础条件，但只有信息基础设施才能提高城市发展的智慧。

社会发展有不同的阶段(如起步阶段、发展阶段、成熟阶段)。由于我国社会经济发展水平不平衡，智慧社会发展存在明显的区域差异。所以，对于不同发展阶段的城市，智慧城市建设的方向应该是不同的。比如智慧社会起步阶段和发展阶段的城市(如中西部四线城市三、和农村)，要重视信息基础设施建设，打造智慧城市建设的基础。对于已经处于智能社会发展到成熟阶段的城市(如北京、上海等一线城市，南京、杭州等准一线城市)，更应关注科技在不同层面的应用，以及是否达到资源优化、可持续发展、居民改善等政策目标生活质量。

2)智慧城市的建设离不开大数据和政府主导的全国共享网络平台。目前，中国智慧城市的建设和规划主要由信息技术企业主导，城市中信息基础设施收集的相关数据也掌握在这些企业内部。不考虑数据隐私及其潜在的数据安全风险，分散在各个企业的数据集由于缺乏沟通和共享，并没有发挥出应有的分析价值。同时，在政府内部，各部门之间的数据交换存在障碍，没有实现联网。这也导致一些部门为了收集某一方面的数据而重复投资建设，导致资源的低效利用和浪费。

考虑到中国已经拥有最多的互联网用户，而且互联网已经渗透到居民的方方面面日常生活中，建立一个以智慧城市发展为主题，集信息、软件、成果、最佳实践于一体的全国共享网络平台显得尤为重要。其中，政府应制定数据标准格式、数据共享机制、数据隐私处理等相关法律法规。及时为智慧城市建设提供数据支撑，避免数据重复投入。

其中，目前统一空间数据的标准格式尤为重要。长期以来，规划、国土等不同部门使用不同格式的空间地图，造成数据不兼容，规划不协调。同时，政府应建立不同部门与政府-社会之间的数据共享机制，并在共享机制内制定数据隐私保护和处理的相关法律法规。在保证数据隐私安全的前提下，为智慧城市建设提供数据支撑，也避免了不同部门、公司对数据的重复投入。

3)智慧城市的建设可以这不可能一蹴而就。应合理投资，逐步建设和发展。智慧城市的建设和发展是一个不断尝试科学技术、干预和调整发展、积累和推广经验的过程。这种经验的适用性也受到不同地区特点的影响。因此，在中国，应首先选择有代表性的智慧城市试点地区。在改善现有信息基础设施的基础上，应鼓励不同的技术在不同的部门进行试验。借助数据共享平台，来自地理、规划、社会、经济等不同学科的学者。应吸引其加强研究，总结相关经验，为其他地区智慧城市的建设和发展提供指导。而且对这种经验的严谨分析和归纳要注意地域特殊性，避免简单的重复科技及其在不同城区或城市的应用，导致智慧城市的建设和发展千面化，忽视地方特色。

4)智慧城市建设需要政府协调各部门、各机构，发挥其引导、协调、多类别支撑作用。智慧城市建设涉及多个领域，相互交叉，单一部门难以指导和协调。同时，智慧城市的建设也需要充分考虑不同的技术和利益相关者，这就涉及到居民的改善生活质量，需要政府干预和规划引导。特别是智慧城市的建设，往往是以城区实验为基础，需要政府投资主导的示范性智慧城市实验项目，逐步引导社会、个人等不同市场资本进入。此外，由于智慧城市的建设离不开大数据，数据标准格式、数据共享机制、数据隐私处理等规章制度的设计也需要政府制定和引导。

结论

通过分析智慧城市的概念和主要内涵，指出智慧城市的建设不等于信息通信技术的发展，而是科学技术在不同区域尺度上的应用和影响的发展过程，其本质是

由于智慧城市的建设是一个不确定环境下的长期发展过程，是一个不断实验的过程，《报告》指出，要实施以城市地区为主体的实验单元，建设一个共享信息、软件、成果和最佳实践的全国网络平台，重视联邦政府的指导和协调作用，从而更好地推进智慧城市的持续进程。过去30年，中国经历了快速城市化和信息化同步发展，智慧城市建设快速推进。基于对《报告》的解读，指出我国智慧城市建设应考虑四个方面。1)需要明确的是，智慧城市的建设不能等同于信息基础设施的建设，而应更加关注信息通信技术在不同领域的应用及其对居民日常生活质量的影响。2)依托政府建设国家智慧城市共享网络平台，为智慧城市建设提供大数据，加快制定数据标准格式、数据共享机制、数据隐私处理等规章制度。3)智慧城市的建设是一个长期的发展过程，在不确定的环境中不断经受考验，应该理性地、循序渐进地推进。4)智慧城市建设需要国家政府的统一协调和指导。

当然，与美国先城市化后信息化的历史不同，中国代表了一个同时经历快速城市化和信息化的发展中国家。因此，中国的智慧城市建设也要谨慎对待发达国家的案例和经验，需要在智慧城市建设过程中积累中国的经验。这一经验不仅有利于我国新型城镇化的发展和社会经济发展的创新转型，也为发展中国家建设智慧城市提供了更加切实可行的参考样本，具有潜在的国际市场机遇。