火狐体育安卓版本:理论丨大数据时代新型智慧城市建设路径研究

来源:火狐体育官网直播 作者:火狐体育软件下载 日期:2024-01-16 22:15:22

  新型智慧城市建设是解决城市发展中诸多问题的可行路径,大数据技术是新型智慧城市建设的主要基础。文章全面研究新型智慧城市建设的理论基础、大数据与智慧城市的关系、大数据下新型智慧城市建设的底层逻辑,分析在大数据等新技术作用下,城市生产力、生产关系和上层建筑共同推进信息化城市到智慧化城市、再到新型智慧城市的过程。在此基础上,文章提出在大数据产业蒸蒸日上背景下新型智慧城市的建设体系。

  大数据提升了使用者的决策力、洞察发现力和流程优化能力,为此近年来各国争相利用大数据开展智慧城市建设。技术层面上,智慧城市将现代城市建设所需的生产要素纳入同一框架内,并利用信息和通信技术有效提升城市竞争力,大数据成为智慧城市建设之基。截至2019年,我国已有500多个城市开展了智慧城市建设,但由于顶层设计和风险评估匮乏、民众参与度低、信息流通性差、技术平台与信息化水平匹配度低等问题,导致智慧城市的建设成效并不显著,无法体现其协同效应和涌现效应。2020年的新冠肺炎疫情更是凸显了智慧城市建设在应对突发事件时的不足。因此,新型智慧城市建设需要总结前期经验,在科学技术的指导下,厘清大数据时代建设智慧城市的底层逻辑,从思路、模式、机制和方法四方面构建建设体系。

  早期关于智慧城市的研究将其形容为城市发展过程中的科技化、创新化和全球化进程,而这一切的基础是大数据的广泛应用。大数据技术在实体经济领域加快速度进行发展后,IBM公司明确定义智慧城市为“运用信息和通信技术方法感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。”随着大数据涉及的领域慢慢的变多,智慧城市涵盖的内容也更为丰富,需要基于多学科的交叉理解才能把握其基本内涵,但这也导致智慧城市概念无法统一。现有研究中,学者们多从城市功能和技术水平的角度来定义智慧城市。前者认为智慧城市的发展与城市经济、政府、民众、交通、环境、生活等要素的智慧水平、协调关系、相互间促进程度有关,只有这一些要素实现耦合协调发展,才能有效推进智慧城市建设。后者认为智慧城市的发展是信息存储、数据流通、信息利用等先进信息技术在固有城市部分的结合。实际上,以上两个角度的概念紧密联系,后者提及的信息技术应用与存储最终还会落实到城市发展涉及的各类要素的具体功能之上。因此,可以将智慧城市概括为:在大数据加快速度进行发展的基础上,在先进信息技术的辅助下,实现城市经济、政府、民众、交通、环境、生活等各类要素间的数据流通、信息存储和信息利用,解决城市化进程中面临的各类问题,以此来实现城市发展的快捷、便利、智慧化目标。

  随着以大数据为引领的云计算、物联网、5G技术、区块链、AI技术等新一代信息技术的加快速度进行发展,智慧城市不再停留于概念层面的认知,逐步走入人们的生活。智慧城市的发展以大数据为基础支撑,云计算等则是智慧城市具体的应用场景支撑。在构建智慧城市过程中,数据源多种多样,各类线上与线下数据并存,实时与非实时数据并存,使城市数据获取呈现越来越明显的多模式属性,为城市数据挖掘提供了丰富的素材。但数据的获取手段不同、系统来源不同,存储格式亦不相同,使数据组成结构和模型结构存在异构性,加之数据的实时变化特性,导致城市数据具有高度的复杂性,数据描述涉及多重维度,提高了智慧城市建设的难度。如道路交互与通行监控的车速、车距等数据信息不但可以用于检测车辆是否超速、预估道路拥堵情况,还能够最终靠计算机视觉算法,跨越摄像头,对目标车辆运作情况进行定向监测,更可以将数据作为车辆牌照识别的数据源。

  关于智慧城市建设中大数据应用方面的研究涉及从数据轨迹挖掘、管理、分析和应用角度构建智慧城市发展技术框架,数据融合方面的研究则包含数据融合模型设计、数据融合框架构建、信息融合框架构建等。虽然研究的角度多样,但这些基于Web API信息集成、元数据、语义聚合、知识图谱技术等的研究仅停留在理论框架层面,如何用好大数据技术仍需要厘清新型智慧城市建设的理论基础、大数据与智慧城市的关联效应以及智慧城市建设的逻辑。

  大数据在经济发展、社会稳定、人民生活中的作用逐渐重要,甚至成为了新的发展资源。新的信息技术被应用于智慧城市建设的各行业,使智慧城市经历了由信息化城市到数字化城市再到新型智慧城市的过程。

  生产力作为衡量经济社会持续健康发展成效的尺度,对经济社会持续健康发展水平的提升起关键性作用。随人类社会的发展,生产力的质、量同时发生明显的变化,生产工具从石器发展至计算机、物联网等,各国以信息技术发展为基础的城市建设速度也随之加快。1993年我国就已确定进入了智慧城市的探索阶段,为建设“信息准高速国道”,开展了“金桥”“金卡”和“金关”工程,虽然互联网刚刚兴起,智慧城市理念尚未提出,但政府工作重点已经是城市的信息化建设和促进互联网发展。2008年IBM公司提出“智慧地球”的概念,智慧城市建设随之兴起。随信息技术水平的迅速提升,在各类新技术的支撑下,我们国家发展智慧城市的生产力条件随之成熟。此外,高水平的城市建设对城市服务能力提出了更高的要求,服务融合越发明显;高等教育提升了人类驾驭信息技术的能力,满足了生产力发展需要的人力资本条件。上述条件的有机结合、共同作用,成为利用信息化手段建设和实现智慧城市的生产力基础。

  生产关系作为生产方式的社会形式,其转变产生了对发展智慧城市的迫切需求。现代城市的发展伴随着城市规模的扩大、人口的增加,“城市病”“大城市病”凸显,人口与资源、环境等方面的矛盾加剧,使城市生产、交换和消费等环节发生明显的变化,促进了智慧城市发展。一方面,城市产业不再单一化发展,而是产业间联系和竞争的多元化发展,城市发展的核心变为以信息化和工业化融合发展为基础、促进生产性信息服务业持续稳定发展、提升居民素质和收入水平。另一方面,城市化促进了科技和工业化进步,改变了社会生活参与主体的生活方式和消费模式。为满足大家日渐增长的需求,必须发展智慧城市、提高城市宜居水平、创建和谐城市。此外,城市人口的增加对政府执政方式、服务能力提出新要求,要建立适合城市居民需求的智能协调系统,使实体系统与虚拟空间的数据流有效结合。

  社会进步的根本动力是经济基础和上层建筑之间的冲突,这对智慧城市发展有显著的推动作用,大多数表现在各国政府对智慧城市发展实践和政策法规的引导支持上。为发展智慧城市,发达国家提出了多种战略规划,如美国的“智慧地球”战略、日本的“I-Japan战略2015”、澳大利亚的“国家数字化的经济”战略、新加坡的“智慧国家2025”发展规划。为缩小与发达国家的差距,我国也制定了以信息化为主导的发展规划,还在各地设立了多个试点,开启智慧城市建设。我国的智慧城市建设虽然总体态势良好,但也存在诸多问题,如数据孤岛和重复建设、顶层规划匮乏、信息保护缺位、项目离散明显等。针对这样一些问题,各级政府纷纷出台指导意见,有效推进了智慧城市发展。

  可以按照马克思主义经济学基础原理,确定技术、主体和模式作为智慧城市建设的要素,进而构建其逻辑框架。按照摩尔定律,信息技术超越其他技术的加快速度进行发展是城市生产力发展的重要推动力,而信息技术作为科学技术的重要组成部分,慢慢的变成了先进生产力的代表,能够有效保障智慧城市发展的基本需求。在逐渐“大众化”的信息技术带领下,智慧城市发展也越发“大众化”。智慧城市发展的参与主体可大致分为政府、企业、研究机构和公众,主体间的协同合作程度是智慧城市发展水平的体现。生产力发展到某些特定的程度,能够以特有的形式和规范体系形成不同的推进模式和体制机制,保障智慧城市的发展。但要选择正真适合的发展模式实现智慧城市有序、有效发展,此外,还能够最终靠信息技术的推进和主体协同的持续改进优化发展模式。

  根据城市的规模、生态、地理位置等要素,政府按其发展的策略和规划,设计城市运行和管理模式,建设城市公共平台;结合数字城市设计需求,通过信息化、大数据、智能化等技术和手段,建设新型智慧城市。城市基础、政府制度、数据支撑是新型智慧城市建设的主要构成要素。其中,数据支撑是虚拟空间层面的展现,数据支撑的程度不同导致城市发展速度、建设重点不完全一样,大数据包含了数据的收集、共享、集成和应用等,其作用特别的重要。数据建设的重点不是数据信息量,而是数据信息的专业化处理与应用,即对可能具有潜在价值的大量数据来进行处理和分析。新型智慧城市建设要在大数据的背景下进行,就需要明晰二者的交互关系(见下图)。

  第一,大数据伴随着智慧城市的建设而产生。大数据来源于物联网技术下城市资源环境、基础设施、移动设备、移动宽带网络在日常生活中产生的数据,其运行过程是物联网和人工智能等技术取得智慧城市基础数据后,运用云计算进行信息分布式挖掘,最后获得数据增值。第二,大数据服务于智慧城市。政府完善治理能力和运行管理能力、发展数字经济、建设公共服务体系的动力和途径是建设智慧城市,这需要大数据提供支撑,发挥数据化的作用,为民众提供智能化、便捷化的服务,为城市发展提供有针对性的对策。

  大数据、人工智能、云计算、物联网等技术的共同作用,进一步促进了智慧城市发展。大数据技术的全面渗透体现在信息联通、协同管理、资源整合等方面,这成为智慧城市发展的基础。

  因系统元素数据量庞大、种类繁多,致使元素间关系复杂、层次结构多样,由此形成了复杂巨系统,这也是大数据时代新型智慧城市建设的逻辑框架。复杂巨系统犹如有机体,不断进化与成长,形成新组织、新形态、新功能;系统间的物质和能量以及信息之间相互置换,不断形成新的子系统。钱学森为从技术角度解决复杂巨系统问题,提出了“综合集成研讨厅”方法,由不同领域专家利用计算机和网络技术对收集的信息和数据做处理,综合专家智慧解决复杂多变系统产生的问题。智慧城市正是这样一个开放的复杂巨系统,存在诸多种类要素,子系统间存在复杂多变关系,在系统间信息和能量交互转递、频繁更新的过程中,新的组织和子系统不断涌现。大量数据伴随着城镇化和城市规模的扩大逐步显现,且数据来源、类型多样化。开放复杂巨系统及其解决方法作为建设智慧城市的逻辑框架,通过数据全域标识、状态精准感知、数据实时分析、模型科学决策、智能精准执行,实现城市的模拟、监控、诊断、预测和控制,处理大量来源多样且类型多变的数据,解决复杂多变的数据间的关系,全面提高城市物质、智力、信息等资源的配置效率,完善城市运转状态。

  大数据下新型智慧城市规划建设的理论逻辑是《马丘比丘》在国际现代建筑协会中再次提出的基于复杂系统理论的规划理念。新型智慧城市基于海量、多样、快速且价值密度低的大数据的复杂系统理论,将城市的参与主体、人与社会、人与自然密切联系起来,对城市进行重新规划。智慧城市将城市作为一个生态系统,利用物联网连接万物、互联网传播速度快、覆盖面广的特性以及大数据决策平台的智能性,使原来条块化的参与主体、基础设施、交通物流、能源环境等子系统构成一个复杂生态巨系统,利用大数据的智慧分析在其间建立普遍联系。

  “综合集成研讨厅”的功能特点类似于“物联+互联+智能”,智慧城市的建设正是利用了这一特点进行数据的智能化和信息化处理。物联网通过射频识别、二维码、智能传感器等设备,感知、获取、收集物体所在区域、所在时间、所处场景等信息,编码后进行实时、准确传送,实现信息的交流和分享。互联网的信息交换不受空间、人员、时间的限制,最大化利用信息传输技术,保证了信息传输的及时性、有效性、真实性。云计算和人工智能提高了城市的数据处理和计算能力,实现了数据的动态变化感知、互联互通、信息智能应用,一体化的社会管理模式则实现了智慧城市的智能化管理。建设新型智慧城市的技术架构包括了大数据、区块链、虚拟现实等技术工具以及物联网、互联网、数据驱动决策等技术模型,“工具+模型”的组合构成了建设新型智慧城市的技术逻辑基础。

  大数据为人们的生活、城市的发展带来了更大的便利,也为新型智慧城市的建设开启了更广阔的空间。我们要把握这一机遇,在智慧城市建设的理念、机制、模式、方法上寻求突破。

  首先,在建设理念上,要转变建设目标,关注智慧城市的功能范畴,注重建设成效。大数据、人工智能等现代信息技术通过挖掘和应用城市数据资源,能够实现数据、技术和城市治理的融合发展以及经济、社会、资源与生态的可持续发展,因此,应该改变以往仅注重城市信息化建设的理念,关注城市的可持续发展。最早的智慧城市建设目标是提高政府工作效率,实现便捷服务,政务系统建设也曾成为智慧城市建设的主要项目。随着大数据的发展,新型智慧城市建设将公众、企业、政府作为主要服务对象,城市的功能应该在原有的基础上,进一步实现产业数据化和数据产业化,打造良好生态环境和健康文化生活环境,促进产业经济创新发展。而且,大数据时代要以提高居民生活品质、提升居民生活感受作为衡量新型智慧城市建设成效的指标,摒弃以往以项目数量多寡、项目建成与否、项目技术复杂程度为标准的评价体系。

  其次,在建设机制上,完善顶层设计和政府的公共服务职能,以社会和企业为建设和运营主体,建设城市生态圈。合理、高效的治理组织体系是建设智慧城市的基础保障,应该首先完善顶层设计,并且由主要领导负责统筹规划。在由智慧城市向新型智慧城市转变的过程中,大数据技术不断更迭,在技术与城市发展的不断融合中,城市运营主体由早期的政府转变为社会和企业,政府的角色逐步调整为通过政策法规和市场监管进行引导和监督,政府在公共服务、基础设施和资金供给等方面的支持能够缓解市场压力,推动城市建设。城市生态圈建设中,各类参与企业通过广泛的合作,经由数据的空间组合,推动城市大数据的系统建设,在促进市场良性发展的同时实现共赢。

  再次,在建设模式上,一城一策,统筹规划。新型智慧城市建设要以资源禀赋为基础,根据各城市的发展历程、发展能力,定位城市发展功能,采取不同的发展策略,制定不同的城市发展规划。分级、分类、分领域、分步骤推进新型智慧城市的建设,要完善制度和体系标准,通过城市衔接机制搭建基础信息平台,改变小而散乱的局面,通过信息的共商、共建、共用,助力社会治理和城市运行向精细、高效的信息化、智能化发展,实现新型智慧城市的统筹规划。

  最后,在建设方法上,促进数据整合,构建新型智慧城市数据融合框架。城市数据主要来自于政务、企业和行业系统,数据类型丰富、基数大、增速快,实时性高,流动性显著,异构特征突出。新型智慧城市建设要整合处理、分析不同来源的数据,合理化利用城市资源。各部门、各地区要共同协作,分工建设,通过各类技术措施,经由功能平台、互联网等设施,统一布局和统筹规划,打造城市共性信息化基础设施;以城市地理空间数据为根基,构建数据资源体系,并采用基于大数据技术的分布式存储结构,构建数据融合体系,通过收集、处理与分析基础地理信息数据、政府、企业和个人数据,标准化处理描述某种类型资源属性的结构化数据,实现城市各应用系统之间的互操作和同一主题的资源聚合,实现舆情监控、预警监测与问题定位,实现惠民服务与城市精准治理,为城市决策者提供数据服务。

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