光宇蓄電池科技研究丨大數據與智慧城市之間存在怎樣的關聯關係?

　　那麼，大數據與智慧城市這兩個經常被相提並論的概念之間存在怎樣的關聯關係?在具體的智慧城市規劃中，大數據又扮演著什麼角色，具有怎樣的發展前景?本文將著重探討上述問題。

　　1、大數據與智慧城市：演進與關聯

　　1.1 智慧城市

　　出版於1972年的《後工業社會的來臨》(The Coming of PostIndustrial Society)一書將1970年作為工業社會與後工業社會的分水嶺，劃分的依據即在於ICT的發展及對日常生活的廣泛滲透，同時ICT也逐漸成為社會經 濟發展的關鍵，因此後工業社會通常也被稱為資訊社會。受這一思想影響，20世紀80年代的城市研究提出了資訊城市概念。到20世紀90年代初，長期從事城 市模型研究的邁克爾·巴蒂(Michael Batty)提出了智能城市概念，核心思想在於強調互聯網技術對提升資訊交流和增強城市競爭力的重要地位。新千年後，對等互聯網路技術 (P2P：peer-to-peer)、移動智能終端和物聯網對城市生產、生活的影響日益深刻，在ICT技術支持下，城市功能更加複雜，城市運行日益高 效，城市各個子系統的交叉複合也越來越深入。但是將ICT技術廣泛應用於城市發展並非僅僅為了提升城市運行效率，其最終目標應是城市經濟的可持續發展、城 市生活品質的提升以及城市社會經濟活動公平性的促進。基於這些認識，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疑，主要原因在於智慧城市內涵寬泛，不僅包括城市技術系統，也包括城市管理系統，還包括城市人文系統，同時其 目標指向也涉及經濟、**、人文等多個維度，為智慧城市的確切定義造成了極大困難。目前學術界對於智慧城市尚未給出廣為認可的統一定義，僅有一個包含六個 子系統的智慧城市框架被較多使用，這六個子系統分別是：智慧經濟(smart economy)、智慧市民(smart people)、智慧管理(smart governance)、智慧移動(smart mobility)、智慧環境(smart environment)與智慧生活(smart living)。而產業界對智慧城市的認識可總結為利用新一代的軟、硬體和聯絡技術賦予ICT系統以即時的真實世界數據，與先進的科學分析技術相結合，協 助人們進行更加理性的決策，從而提高生產生活水準。

　　1.2 大數據

　　如今，人們每天發送10萬條推特，穀歌每分鐘執行200萬次搜索，全世界每天產生2.5艾位元組(EB，260)數據，截至2013年互聯網數據 量已達到1 000艾位元組……這些數字共同構成了所謂“大數據”。早在1980年，著名未來學家阿爾文·托夫勒就在《第三次浪潮》一書中提及了“大數據”;大約 2009年，大數據概念開始在ICT領域興起。不同機構和學者為大數據提出過多種不同定義，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” 特徵——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位元組或澤位元組級別，很難以傳統數據處理方式在合理時間內完成分析;高速度體現為數據生成 過程的流動速度，也就是大數據具有即時性;而多樣性則主要表現在大數據類型和來源的多樣。這些特點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 成為關鍵。

　　1.3 演進與關聯

　　可以看到，智慧城市概念的演進與ICT的日趨發展密不可分。概括而言，大數據與智慧城市分別代表了20世紀以來ICT進步的兩個方面——大數據 概念的提出和發展主要來自於ICT領域的發展，而智慧城市概念的提出和發展則是ICT影響下人類社會的思想觀念與建設實踐演進的反映，兩者之間具有緊密的 關聯關係。智慧城市的發展必須依託於ICT技術的發展，而城市生產、生活的日趨複雜也為ICT領域提出了新的機遇和挑戰。一方面，市民對基於ICT的各類 服務需求激增，為ICT的進一步發展提供了市場支持;另一方面，用戶在享受服務的同時，也生成了巨量潛存巨大社會、商業、科學價值的資訊，也就是大數據。 智慧城市的規劃與建設，需要有充分的技術與條件處理城市運行過程中產生的大數據，如城市交通系統產生的即時交通資訊、城市經濟系統產生的商業活動資訊等， 特別是城市管理層(城市政府)對智慧城市進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，還涉及來自不同行業、不同類別 數據的整合問題。這一系列城市功能脫離大數據技術都是無法實現的。

　　2 、大數據時代的智慧城市規劃實踐：國際案例與經驗

　　由上文可以看出，智慧城市這一概念來自於產業界，並由政府和產業界推動實踐，而學術界雖然也已開展相關研究，但尚未成為智慧城市建設的主要推動 力，且部分研究與應用實踐尚有一定差距。因此，本文將主要圍繞各地政府或產業界主導的相關建設專案，對大數據時代的智慧城市規劃實踐予以梳理。由於提出時 間尚短，目前關於智慧城市還未出現成熟的評價體系，僅有來自柯恩教授的“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 慮大數據相關技術在各地的應用水準，選擇10座智慧城市為重點案例，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展。

　　同時，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技術在各個系統的應用。需要指出的是，六大系統中的智慧經濟側重產業發展，智慧市民側重教育、個人發展與社會公平等，與大數據相關性較弱，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於覆蓋廣泛、速度快捷的互聯網路，因此互聯網基礎設施的鋪蓋與升級是智慧城市建設的必要環節。早在1993年，美國率先 提出了國家資訊基礎設施(NII)計畫，並隨後提出了全球資訊基礎設施(GII)計畫。至今，已有大量國家或地方政府提出高速或超高速寬頻網路建設計畫， 如新加坡(2005)在“智慧國2015”(iN2015)計畫中提出建設全面覆蓋的超高速寬頻網路等資訊通訊基礎設施;倫敦計畫投資2 400萬英鎊以較低的價格為中小型企業提供超高速寬頻網路;在英國智慧城市計畫競賽②中入圍的布裏斯托和伯明翰正分別投資l100萬英鎊和800萬英鎊用 於寬頻網路建設;芝加哥正在投資建設一條新的光纖網路以使網速達到千兆級別，並希望以極具競爭性的價格吸引更多公司於芝加哥落戶。同時，隨著智能移動終端 的普及，免費無線網路也成為網路基礎設施的建設重點，如倫敦正在與英國五大移動網路運營商之一的O2公司合作建設歐洲最大的免費無線網路，計畫鋪設在畫 廊、博物館及全市150個地鐵站;紐約計畫在富爾頓街(Fulton Street)、BAM文化區等十餘處街區提供免費無線網路;三藩市試點在主要街道市場街(Market Street)提供免費無線網路③;阿姆斯特丹試點在艾瑟爾堡(IJburg)港口提供免費無線網路等。

　　在上述“硬體”基礎設施之外，“軟體”基礎設施——開放數據同樣是智慧城市建設的重要基礎。開放數據與眾包開發已成為國外智慧城市建設的必需環 節。三藩市於2009年立法開放數據，是美國第一個為開放數據立法的城市，此後已有來自多個政府部門的500多組數據被發佈，由此催生了200多項手機應 用;紐約已開放2400多組數據並從2009年起每年舉辦Big Apps程式開發競賽，是目前開放數據量最大的城市;倫敦也是全球最早推出開放數據平臺的城市之一，由此開發的手機應用已被大量下載;維也納、巴賽隆納、 阿姆斯特丹、西雅圖、波士頓等城市均已開放幾百至千餘組數據;哥本哈根還計畫建設比開放數據平臺更為全面、結構化、標準化的“開放價值網路”(open value network)，統一管理數據品質，制定使用條款，並提供數據整合、可視化等服務。

　　2.2 智慧管理

　　由城市運行所產生的交通、環境、市政、商業等各領域數據量是巨大的，這些數據經過合理的分析挖掘可產生大量傳統數據所不能反映的城市運行資訊。 目前與智慧管理相關的大數據來源主要包括由遍佈全市的攝像頭收集的視頻影像，由各類感測器收集的環境等方面資訊，由各類終端收集的刷卡資訊，由市民通過手 機應用或社交網站貢獻的相關資訊等。其應用方式主要體現在三個領域。一是即時監控與突發事件處理，如巴賽隆納和格拉斯哥都計畫在全市大規模佈置攝像頭或傳 感器以及時識別火災、犯罪等異常情況;巴西里約熱內盧還開設了一座建設有80 m寬監視屏的城市運行控制中心，顯示來自全市900多個攝像頭的監控影像，由來自30個不同部門的50名工作人員對洪水威脅、交通事故、管道洩漏等突發事 件做出應急控制。二是市政服務，如維也納、波士頓、格拉斯哥都推出(或計畫推出)用於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 7000萬歐元開發50多項電子服務，並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境即時變化的三維可視化系統，這類 系統可作為公眾參與的平臺，如Autodesk公司在德國班貝格市(Bamberg)開發的城市三維可視化系統被用於討論新鐵路線建設，市民使用iPad 即可瞭解鐵路線對周邊環境的影響，節省了公眾參與的時間。

　　2.3 智慧出行

　　交通流的合理規劃與疏導是幾乎所有城市長期面臨的問題，而大數據的廣泛性與即時性則為解決這類問題提供了新的可能。目前大數據在智慧出行領域的 應用主要體現在兩方面。一是交通流量即時監控，如倫敦、波士頓和伯明翰(計畫)利用遍佈全市的攝像頭監控即時交通流量;伯明翰還將攝像頭和各類感測器收集 到的交通資訊統一傳送至控制中心，由工作人員即時調控交通。二是交通資訊即時提供，如阿姆斯特丹和巴賽隆納通過安裝在停車場的感測器為市民提供即時停車位 資訊，以引導居民合理出行;多倫多和巴賽隆納(計畫)為市民提供公車即時位置資訊;波士頓為學生家長提供校車位置資訊;倫敦為市民提供公用自行車位置信 息等。

　　2.4 智慧環境

　　在智慧城市概念出現之前，生態城市、低碳城市等概念就已被廣泛接受，也是新千年後全球城市發展的關注重點。目前大數據在智慧環境領域的應用主要 體現在兩方面。一是能源使用管理，安裝在電網系統中的感測器可即時收集用戶的能耗資訊，並按時段調配能源供給或在電力峰值不同的建築物之間進行電力融通， 提高能源使用效率，如倫敦、阿姆斯特丹、西雅圖、斯德哥爾摩等許多城市都計畫推行智慧電網(Smart Grid)，日本千葉與日立公司合作建立了地區能源管理系統(AEMS)。二是環境品質監控，如哥本哈根利用安裝在自行車輪上的感測器收集空氣品質資訊， 巴賽隆納利用安裝在路燈上的感測器收集雜訊、污染資訊等。

　　2.5 智慧生活

　　雖然智慧城市涉及大量技術內容，但其核心價值仍在於為市民提供更高質量的生活(Quality of Life)，這也是幾乎所有國外智慧城市建設專案所不斷強調的。目前大數據在此領域的應用主要體現在生活服務方面，如維也納、巴賽隆納、紐約等城市在開放 數據的基礎上眾包開發了幾十種至上百種生活服務類手機應用，多倫多、格拉斯哥等城市則通過雲計算等技術對即時資訊進行分析並據此為市民提供更多生活服務實 時資訊。此外，思科公司提出了智慧連接社區概念(Smart+Connected Communities)，通過智能網路系統將社區的服務、資訊和人群等各類資源相結合，將物理空間的社區轉化為一個更加緊密聯繫的社區。但也可以看到， 在醫療、教育這兩個智慧生活的重要方面，大數據尚未獲得較多實質性的應用。