广义智慧城市顶层设计系统方法论与务实发展实践探索

陈如明

（工业和信息化部通信科学技术委员会，北京 100846）

1 引言

随着信息技术的快速演进提升，信息资源日显重要，以信息经济及知识经济为基本特征的未来城市智能化与智慧化发展新理念成为必然趋势，并进一步向城市群与区域经济的一体化协同综合优化资源处理方向发展，广义智慧城市基本理念的重要性与吸引力将日益显现。

2 广义智慧城市理念[1-5][9-17]

2.1 背景

欧盟较早重视信息技术对未来城市发展的重要作用，在2006年至2008年期间提出了智能城市（Smart City）之类的网络与城市规划发展及评价体系等概念；2008年11月美国IBM公司董事长兼CEO彭明盛抛出了“Smarter Planet，智慧地球/智慧星球”的概念。Smarter一词为Smart（智能）的比较级，IBM大中华区CEO钱大群将其翻译成“智慧”进行推广，并进而提出了“智慧×××”及“智慧地球，赢在中国”等说法，主要强调智能化与感知对产业部门应用的作用与推动经济发展的战略重要性。

智慧地球概念进入中国已是2009年，由于城市是国家发展的核心部位，因此由智慧地球概念转而重点聚焦智慧城市的发展问题。中国温家宝总理于2009年三谈“感知中国”，强调占领制高点决定国家未来。从“感知中国”的提出时段、战略目标及实质内涵来看，它与“智慧地球”类似，是针对“智慧地球”提出的具中国特色的具体目标，强调物联／传感网凸显对智能／智慧城市的重要标志作用。2011年，智慧城市成为全球城市最关注的热点话题之一，我国也十分重视智慧城市建设，北京、上海、天津、广州、重庆、武汉、深圳、成都、南京等30多个城市在2011年先后发布了智慧城市的规划与行动计划，工信部、科技部、住建部及卫生部等均在积极推进智慧城市的试点工作。住建部的新型城镇化智慧城市试点规模极为庞大，总共分两批，包括第一批再扩展9个，共计试点城市达202个，并筹划第三批。根据一些资料统计，目前大约全国有400个城市热衷于推进发展智慧城市。

2.2 广义智慧城市理念

对智慧城市的定义及内涵目前根据各自不同战略利益与视野有多种不同见解，并在探索、发展中期望逐步走向趋同与融合。典型的以信息技术为核心的智慧城市定义与内涵论述主要强调利用新一代信息通信技术为主体，促使城市科学发展，对人创新的重要基础核心作用及资源配置综合优化未直面触及。全国人大原副委员长、国内外著名经济学家及社会活动家成思危先生对“智慧城市”给出了狭义与广义的两种较全面的定义与基本理念。

狭义的定义就是用信息技术来改进城市管理和促进城市的发展，而从更广义的角度及更高的角度来看，就是怎样运用人们的智慧来管理与发展好城市。对此要遵循4个原则：第一是以人为基础；第二是以土地为载体；第三是以信息技术为先导；第四是以资本为后盾，此即为城市的四大核心资源。因此从广义上说，智慧城市就是如何尽可能优化地配置好城市各种核心资源，从而管理与发展好城市。

在2011年我国智慧城市发展势头过热时，成思危于2012年第二届中国智慧城市大会上提出了智慧城市要“量力而行，尽力而为，突出重点，讲求实效”的十六字发展方针。在2013年初的第三届中国智慧城市大会上，成思危进一步提出推进智慧城市建设首先要重点从善治政府、和谐社区、精明增长、绿色经济、智能交通、多彩文化、终身学习和全民保健这八方面切入发力。2014第四届中国智慧城市大会上，成思危讲明了广义智慧城市和新型城市化之间的关系。广义智慧城市实际上即是把计算机的人工智能和人的智慧结合起来，包括人、地、信息技术和资本，真正把人的因素和利用信息技术结合起来，把城市建设好、管理好。从数字城市到智能城市，再到智慧城市及广义智慧城市，这是4个不同层次的概念。这些即为成思危先生广义智慧城市的最基本理念。

广义智慧城市理念有较好包容性、可扩展性与可持续性。首先将以人为本的人文理念作为基础，强调人的大脑的智慧创新的头等重要作用，并紧密瞄准城市人民的切实需求。城市第一把手及其智囊团队在现代智能化技术支持下，调动城市人的智慧创新能力，应对各种城市发展难题与挑战，做出及时有效与有战略视野的综合决策，以确保城市的健康、可持续发展。同时，广义智慧理念强调了信息通信等先进科学技术的先导作用，以及根据实际情况的狭义智慧城市的先导与有效发展。注重创新驱动及人的智慧创新与综合资源有效利用及顶层规划设计与建设的广义智慧城市符合城市市长们的视野，可较好地助力全面推进技术、政治、经济、文化、社会、生态多位一体的以智慧创新为核心的有中国特色的新型城市／城镇化/域市群与区域经济一体化的健康与可持续发展。

“智慧城市”建设要“智”和“慧”协同、融合发展，而且“智能”不等于“智慧”，“智慧”与“智能”相比确属更高层次。应充分运用泛在感知－物联／传感网、移动互联网、云计算及宽带光网络、MESH及自组织网络SON、SDN/NFV、大数据处理、智能运营管道等一系列先进ICT手段提高城市产品服务的“智”，以创造优质生态、人文和科技及融资环境增进城市人的“慧”。在此基础上将智商、情商、变商等与人的天才创造力融为一体，进一步更有效优化各类资源配置，建立以数字城市／无线城市/智能城市等智能平台为基础，提升智慧创新环境的有效支撑平台。此外，再加上人的大脑的智慧与创新能力融为一体，即三维空间域C（Cyber SpaceDomain，信息网络空间域）、P（Physical SpaceDomain，物理空间域）及HB（Human Brain SpaceDomain，大脑空间域）融为一体，尽可能优化配置好城市各种核心资源，以实现城市发展向真正的智慧城市务实迈进。

无论是智慧城市或新型城镇化的规划与发展，均要强调人的基础作用与核心作用。智慧城市，特别是具有更优良顶层设计与统筹协同能力的广义智慧城市理念，是推进信息化与人工智能及新型城镇化与智慧治理导向下的广义智慧城市群与新经济区发展的有机结合点，必须予以充分重视与支持。

目前国际上普遍认为智慧城市是集自我创新功能、时空压缩功能、自动识别功能、智慧管理功能于一身，并高度数字化、网络化、泛在化、精准化的信息集合体，亦是进一步促进创新驱动发展的新平台。在此，广义智慧城市包容各类狭义智慧城市发展，但更强调电脑与人脑的有机结合，即上述三维综合空间域融为一体，进一步扩展综合各类核心资源的优化配置利用及顶层设计的总体统筹约束，以取得更好的利用效率与价值，并能更节省与有效利用各类资源。

3 广义智慧城市的顶层设计系统方法论[17]

3.1 顶层设计中顶层的基本涵义

（1）顶层设计是战略层面的总体蓝图设计，是有高瞻远嘱性、统筹协同性及智能智慧性的统一总体规划设计。

（2）广义智慧城市应有效助力执行十八大五位一体的总体精神，推进城市／城镇化务实、又好、又快可持续发展，推动信息化和工业化深度融合、新型工业化和城镇化良性互动、新型城镇化和农业现代化相互协调，促进新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化这新四化同步发展这一国家级顶层的战略要求。因此涉及新型城镇化与以人为核心的创新驱动的重要会议的要求，以及习总书记与李总理我国最高层领导的有关顶层指导思想，都应成为广义智慧城市顶层总体设计及建设规划推进的基本指导思想。

（3）有些与信息技术相关的顶层设计方法论，如IEM（Information Engineering Methodology，信息工程方法论）认为，大型信息系统建设应有四个层次的工作：高层构思，即业务领导和高管层提出系统建设的顶层要求和发展愿景；业务域分析，即按相关的业务域（职能域）进行需求分析和业务建模；接下来，是系统设计和建造的中下层工作。这就是面向对象信息工程（OOIE）的“金字塔模型”，该模型的上两层就是顶层设计层，是以信息工程方法论（IEM）为指导的主要工作；下两层属于软件工程方法论（SEM）的工作，即通常的系统设计和建造工作。

3.2 广义智慧城市顶层设计的基本思路

广义智慧城市的顶层设计是一个城市战略层面的总体蓝图设计，是从全方位的视角对城市各种核心资源进行有效统筹协同联合优化的总体约束设计，使城市规划设计与建设推进均遵从这一顶层理念上的约束设计要求，以保证这些核心资源能统筹协同联合优化地发挥好作用。进行广义智慧城市顶层架构的设计，需要对整个架构的各个方面、各种参与力量、各种正面的促进因素和负面的限制因素进行统筹规划和设计，力争达到人、地、信息、资本、环境与信息应用发展之间的统筹、协调，以便顺利地将广义智慧城市建设向前推进。

顶层设计对广义智慧城市建设的成效至关重要，可以说，没有一个好的广义智慧城市的顶层设计，便不可能有一个良好的顶端规划与建设实施及智慧化运营、决策管理和智慧服务、惠及民生的智慧城市，顶层设计的好坏决定着广义智慧城市的成功与否及成效多寡。目前全世界的广义智慧城市建设还处在摸索过程中，亟需全面整体的技术模型来规范软件、接口、体系标准等关键要素。尤其在中国条块分割的行政体系下，广义智慧城市推进如果没有一个整体性的顶层设计指导，在实施过程中必然会遭遇各自为政、信息孤岛、部门利益驱动下的难以协同运作等城市信息化建设的老问题，从而增加广义智慧城市建设无效乃至失败的风险。

“广义智慧城市”的基本内涵是将视野聚集在人、地、信息、资本四要素上，利用信息技术相关工具为先导，依托人的智慧进行综合统筹、平衡考虑的复杂巨系统工程。这将有效助力新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化这“新四化”的有机融合发展，并建设绿色、宜居及幸福的生活环境，使城市能够集约、绿色、宜人、可持续地发展。广义智慧城市亦将有效地助力推进新型城镇化的发展，在广义智慧城市建设中应避免“有居民、无产业”、“有样子、不惠民”和“有智能、不智慧”。广义智慧城市是对智慧城市的拓展，是在更大、更多元层面上进行协同综合优化的智慧城市建设。成思危先生创导的广义智慧城市基本理念包容着狭义智慧城市，即目前人们常说的以信息技术为主体的智慧城市，甚至针对城市特点以某一智慧项目为目标的智慧城市，但缺乏较好统筹协同的过份狭义的智慧城市发展有很多负面因素，必须向广义智慧城市发展。

目前，我国智慧城市、广义智慧城市的建设已经步入从启动至规划与分阶段、分步骤推进建设的快速发展阶段，全国上百个城市都提出了智慧城市的建设方案，大规模的城市信息化升级正在拉开帷幕。广义智慧城市建设是一项复杂的巨系统工程，要完成这种复杂工程，需要以理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、部件标准化等综合集成系统学及方法论（系统方法论），从全局视角出发，对项目的各个层次、要素进行统筹优化考虑与推进。

3.3 广义智慧城市顶层设计方法论

广义智慧城市是一个复杂巨系统，目前，全球“广义智慧城市”的建设仍处于起步阶段，相关理论还较为匮乏。在做广义智慧城市规划设计时，应充分参考业界领先的理论体系以及自身在广义智慧城市的理论研究中积累的理论基础，合理规划设计广义智慧城市整体架构。

（1）EA（FEA、TOGAF）框架体系

FEA是一个在用的EA（Enterprise Architecture，企业架构），拥有完整的方法论体系，FEA对于广义智慧城市顶层设计具有重要的借鉴意义。开放组（The Open Group）推出的企业架构框架TOGAF在全球得到了广泛采用，2009年推出的最新版TOGAF9增加了架构内容框架、架构能力框架及SOA等内容，已经成为了一个非常完整的顶层设计架构开发方法论。

（2）SOA架构

SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务的体系结构）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种各样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

SOA技术为广义智慧城市应用中的数据融合与服务融合提供了关键的技术支持，按此建设广义智慧城市需要规划先行、合理布局、应用驱动、注重实效、自主可控、长效发展。

（3）IEM方法

如上所述，IEM（Information Engineering Methodology，信息工程方法论）认为大型信息系统建设应有四个层次的工作，这就是面向对象信息工程（OOIE）的“金字塔模型”，该模型的上两层，就是顶层设计层，下两层属于软件工程方法论（SEM）的工作。

（4）COBIT IT治理

COBIT（Control Objectives for Information and related Technology，信息系统和技术控制目标）包含34个信息技术过程控制，并归集为四个控制域。COBIT目前已成为国际上公认的IT管理与控制标准。该理论的意义在于：实现广义智慧城市目标与IT治理目标之间的桥梁作用。

（5）ITIL政府IT服务管理

ITIL（Information Technology Infrastructure Library，信息技术基础架构库）主要适用于ITSM（IT Service Management，IT服务管理）。

（6）共享服务中心（SSC）理念与最佳实践

共享服务中心所集中的通常是诸如财务、信息系统、人力资源、法律、采购、研发等职能，通过这种方式，既可以发挥规模效应、节约成本，同时也有助于保证这些职能的质量和一致性。

由于广义智慧城市实际智慧化运营要特别强调云化运营的作用，因此这约10种基本方法协议中尤其应特别重视支持云化作用的SOA，可考虑以此为基础并可与其它协议有效互通，一些在智慧政务、智慧交通等智慧项目中已应用较多的协议EA（FEA、TOGAF）、IEM等可予保留并直接互通。还有一些情况是涉及一些应用目标与环境，其优化统筹环境太过复杂，非上述一些方法所能覆盖与描述，对此则应局部优化再松耦合，并借助市场驱动进行统筹优化综合调节、借助互联网思维原则进行统筹优化创新。

在进行各类细节目标架标设计时，应特别注意其系统性能架构、功能平台架构及相应数据架构间的紧密结合与映射，这样有利于各类规划建设的设计与务实落地推进。对以中心城市为核心的智慧城市群的顶层设计应根据该城市群的特点，充分发挥广义智慧城市的统一全面协同一体化发展理念，聚焦其主要问题解决、互补协同优势发挥、资源利用综合优化配置利用，特别是重点智慧项目诸如智慧环境、智慧交通、智慧社区、智慧民生、智慧产业及智慧创新等。同时，广义智慧城市的运作必然要产生大数据，从而亦必然是在大数据环境中运营，因此要特别重视大数据价值的挖掘与有效利用。

涉及智慧城市／广义智慧城市资本运作，往往是运作企业与政府按照PPP模式成立的智慧城市运营公司共同负责智慧城市项目的规划、融资、建设及运营工作。对政府融资企业运营类项目，运营模式是政府融资建设，并且项目建成后由企业来运营，包括BL（建设-租赁）、BOT（建设-经营-转让）、BOO（建设-拥有-经营）和BOOT（建设-拥有-经营-转让）模式。在融资模式上也需要政府、企业和公众共同发挥创造力，灵活运用BL、BT、BLT、BOT、B TO、BOO、BOOT、ROT、POT、BOOST、TOT、PFI等方式组织实施。

总之，广义智慧城市顶层设计应遵循上述中央领导与文件顶层指导精神、广义智慧城市基本理念及顶层设计的一些基本系统方法论及相关协议，结合所在城市的基本特点确定好其战略愿景蓝图目标、可扩展的协同、统筹、优化的框架约束要求与开放性原则以及发展指导方向，达到城市核心资源的最佳分配，利用与管理好城市，使城市有计划、有步骤、又好又快地向前发展。而且应强调指出，一方面涉及其理念发展与新的顶层设计导指思想与发展方向在不断演进提升，相关复杂巨系统的综合集成系统方法论从体系架构至综合优化方法亦在不断完善与提高中，因此广义智慧城市顶层设计亦必然是一个不断完善的过程，必须适时进行相应更新提高，以满足新形势、新环境下城市发展的新需求。相应广义智慧城市的总体架构如图1所示：

图1 广义智慧城市的总体架构图

4 广义智慧城市的务实发展实践探索[1-20]

4.1 务实发展策略思考

有关务实发展策略思考可见相应参考文献，在此强调几点：

（1）始终牢记互联网思维与安全保障第一要务作用。

（2）5G启动的战略价值及对广义智慧城市发展的有效支撑。

结合3GPP R13/14/15/16/17等推进步骤，10项较可取的关键技术的走向如下：

1）多元、多维、多层次异构网络/系统深度协同与融合；

2）大规模多天线MIMO（Massive MIMO）技术；

3）超密集组网；

4）高频段（6GHz—100GHz）频谱扩展、高低频段协同融合运作及智能频谱运作与管理；

5）新型高状态调制及编码、编码调制和网络编码技术；

6）物联网感知／认知的增强及D2D终端直联技术和可穿戴智能终端及智能WBAN；

7）同时同频全双工FDD／TDD彻底融合及灵活双工与特效TDD双工；

8）非正交及海量连接的新高效多址连接传输技术（由NOMA至PDMA、SCMA及MUSA等）；

9）基于轨道角动量（OAM）的“旋转式”（“扭曲型”）无线传输技术；

10）基于不平稳谱随机过程信号设计技术的超窄脉冲式TPM（时相调制）及超窄带（UNB）技术。

考虑5G务实推进，首先应瞄准ITU 5G标准化的明确实施日期目标，以中国“IMT-2020推进组”为核心，拟订积极严密的实施计划，有机分工协同，夺取5G标准化胜利第一仗。

（3）“用互联网+”理念及“互联网思维”有机组合，在这万物移动互联时代充分发挥创新驱动的有效作用。

4.2 广义智慧城市的务实发展实践探索

（1）一年一度的全国性大会及明确性主题的全国行

2011年4月21日在北京国家会议中心召开首届中国智慧城市大会，主题为：智能让城市更美好。论坛主席成思危先生作主旨报告，全面阐述广文智慧城市蜝本理念。为响应成思危主席的讲话精神：要充分调研各地，建设各自特色的智慧城市，开始全国行智慧城市巡回考察研讨会活动，首先与北京市进行对接、研讨。此后，从2012年至2015年相继开展了第二至第五届中国智慧城市大会，主题分别为“中国智慧城市创新与发展的路径选择”“智慧城市助力新型城镇化”“大数据点睛智慧域市发展”“智慧治理，畅想城市智慧新生活”。2016年拟于1月6至7日举办第六届中国智慧城市大会，主题为“广义智慧城市有效助力“互联网+”及中国新常态经济发展”。尔后，再展开以每年相应主题为聚焦目标的的全国行交流与研讨和推广智慧城市及广义智慧城市理念的实践活动。

（2）实践探索的主要进展与成果

1）中国智慧城市论坛精心组织了成思危任主编、陈如明任执行主编，汇集全国顶级专家五年来智慧城市高端学术思想与探索实践的文集《广义智慧城市导论》，该文集将于2016年初出版，用于广义智慧城市理念的规划、设计、建设、融资、运行等实践工作，包括其基本系统方法论在内的有益指导与参考。

2）中国智慧城市论坛联手中信网信公司联合成立“广义智慧城市顶层设计研究中心”进行深入研究，并组织国内顶层设计知名专家和企业进行多次广义智慧城市顶层设计深度研讨，完成了“广义智慧城市顶层设计与建设规划框架（V3.3版）”，用于后续广义智慧城市实际规划设计与建设实践的指南与参考。

3）中国智慧城市论坛选定武汉为第一个广义智慧城市实践基地，将为武汉市从智慧城市向更高层次的广义智慧城市发展积极贡献力量。同时，后续将把武汉的可推广经验向全国其他城市传播。

4）中国智慧城市论坛联合指南针智慧城（北京）投资管理有限公司成立智慧城市规划研究院，指导指南针智慧城公司开展广义智慧城市示范区工作。

至今，通过这五年左右的实践活动，中国智慧域市论坛专家库已拥有全国各行各业及各领域专家130余名，其中有知名的智库专家30余名，他们是进行每年大会及全国行交流研讨的核心平台中坚实力。

（3）应特别强调的三个广义智慧城市规划建设与实施探索案例

1）中兴网信广义智慧城市探索，已运用广义智慧城市理念及顶层设计方法，支持中兴公司在国、内外诸多城市进行智慧城市规划建设工作。

2）武汉广义智慧城市探索，这对武汉积极参与发动的中国第四极的湖北、湖南、江西三省的中部特大经济区的有效发展有重要的支持作用。

3）指南针智慧城公司典型示范区广义智慧城市探索，将运用广义智慧城市理念与PPP有效融资手段规划建设中国东、南、西、北、中5个智慧城市典型示范区。

总之，广义智慧城市及智慧城市具备的几个基本显著特征将是“设施更先进，发展更科学，管理更高效，执行更务实，环境更绿色，城市更安全，社会更和谐，生活更美好”。通常还可用更简明易记的几个关键字来描述智慧城市的主要特征与目标，即“安全幸福，绿色和谐，便捷宜居，智慧高效”，无论是多少关键字，汇成一个基本目标为：使城市更智慧，让生话更美好，或智慧城市让生活更美好！

广义智慧城市四大战略价值为：全面提升城市生产力水平、全面提升城市智能／智慧创新能力水平、全面提升政府管理与服务效率及水平以及全面提升城市惠民、幸福、安全、和谐、绿色、宜居水平，开启智慧新生活！

[1] 成思危. 中国智慧城市论坛2011、2012、2013、2014年度中国智慧城市大会主旨报告[EB/OL]. [2015-10-10]http://www.chinasmartcity.org/.

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