国际智慧城市建设的案例分析:巴塞罗那

智慧城市能够利用最新技术提高资源利用效率,实现节能化,因此受到各国政府的欢迎。目前全球有600 多个智慧城市项目正在实施。同时,现在发达国家地区正值产业转型和社会发展时期,他们认识到智慧城市的前瞻性、超前性,相继提出了智慧城市的战略举措。本文以西班牙的巴塞罗那为案例来分析智慧城市建设,进而探讨我国智慧城市建设过程中现存的问题,并提出相应的对策与建议。

巴塞罗那,是世界上旅游业、金融业、文化业和高科技产业高度发达的地区。2009 年,巴塞罗那市政议会提出了“智慧城市”模式以提高居民生活质量,并确保城市更有效率和可持续发展,该战略定位与巴塞罗那的现代城市规划相一致。“倡议旨在实现巴塞罗那的2020 年远景,成为一个全球性城市创新生态系统的发展模式范本”。这些目标明确了城市正在和将要面临着的挑战,也为应对日益变化的国际局势和纷繁复杂的社会经济发展问题,开发在巴塞罗那全市范围内的无障碍互访模式。

巴塞罗那正在建设成为一个紧凑型新型智慧城市, 以其独特的 作为智慧城市规划的标识,巴塞罗那的城区是按阿拉伯数字排列进行划分的。即技术革新区,正是巴塞罗那更新和拓展新的发展空间的一个规模巨大的项目。是这座新型城市的新亮点,其中包括有最创新的公司,研究、培训和技术转移中心,以及住房(4000 户政府补贴住宅)、设施(145,000平方米的土地)和绿地(114,000平方米)。同时,巴塞罗纳城市理事会和 社区共同通过城市遗产保护计划,将新建项目邻近地区114处工业遗产保护起来。基于此,我们有必要对巴塞罗那智慧城市建设有一个了解和再认识,以期对我国智慧城市建设提供相应的对策与建议。

2、巴塞罗那智慧城市的建设

2.1.巴塞罗那智慧城市

巴塞罗那智慧城市在市议会领导下,规划和协调经济、环境和社会可持续发展,为人们提供高质量的生活和工作机会。高新科技园区如提高了巴塞罗那城市品牌和创新生态系统,巴塞罗那智慧城市规划与整合了再生项目[2],启动了520个街区作为首批绿色城市,通过设计高质量的体系结构,打造易于访问的现代城市设计典范试验区。同时,还将1992年奥运会车辆用于欠发达地区和忽视工业区,改善其严重的公用车辆老化的问题。而高新技术开发区则应对第三次浪潮转型,如高科技区、Diagonal Mar虚拟社区和Poblenou 的e区。

巴塞罗那为确保智慧城市的综合规划,遵循自上而下的设计方法。不忽视社区在智能城市规划过程中基本单元的作用,尽管公民享有广泛的最终用户信息和通信技术的具有包容性的服务饱受批评。但在,公民依然可以通过三个大屏幕共享媒体服务。云平台可以让人们创建和发送信息,并通过手机分享个人意见,感受到更多参与和从事现场的社会活动。

同时,随着基于Web 2.0移动手机的出现,人们自由地表达自己的想法,分享内容,知道城市其他地方实时发生的事件。例如,巴塞罗那的城市包容性社区,其中有包括减灾、扶贫等项目,以及投资1.41 亿欧元的La Mina项目。

2.2.绿色的巴塞罗那

为减少二氧化碳排放量,巴塞罗那推出涵盖能源替代、运输管理和绿色建筑的新绿色城市运行计划。巴塞罗那是欧洲使用太阳能电池板密度最高的城市,2006年,太阳能板覆盖在建筑物的屋顶达40.095平方米, 如Forum Esplanade 就有10.500平方米的太阳能电池板表面。

在过去十年间巴塞罗那已调整整个城市的供水系统,太阳能提供所有居民包括对私人和公共房屋、医院、餐厅以及办公室空间的热水供应。2000 年以来,城市规定所有新建筑物必须安装太阳能作为能源的补充来源。到2012 年,还建立了全城范围电动车/ 滑板车的充电站,提供免费充电。同时,巴士站还按照了太阳能动态信息广告牌,向市民提供关于班车时刻动态和其他事件信息。目前,市议会也推出了混合动力公交车。

2.3.互联的巴塞罗那

如今,巴塞罗那全市范围都覆盖了宽带网络。巴塞罗那市议会为市民提供免费的WiFi服务,市民连接到互联网只需要通过WiFi接入点或各个市政设施及公共接入点,便可轻松上网。同时,还通过50MBit/s微波连接到核心网络WiMAX 的基站。每个基站设置了三个部分,每个部分在自己的2.5GHz频带里有10MHz的通道。“家庭光纤”是一个试点项目,室内安装一个光纤网络的Poblenou乘以这个地区的带宽。而“T-City Friedrichshafen”是一个城市数字网络,超快速光纤和移动网络提高数据传输,实施应用程序;其中,有超过300公里的光纤和基础城市管理模型的集约化信息应用技术。

2.4.巴塞罗那的基础设施建设

这个城市大量的实时数据交互实现人际交流。无线传感器和路由器网络,嵌入式移动设备实现高层访问和现实世界数据、资源的利用,如停车传感器、交通流量、污染和噪音传感器,致力于监控城市垃圾桶垃圾容量和提高废物管理的传感器;智能化传感器,管理林地、维修和灌溉的绿色地带;公共道路交通灯在事故之后会转呈琥珀色,防止交通堵塞,而夜光路标警报异常情况,相机自动捕获图像传输给城市警方。

2.5.开放式集成的巴塞罗那

巴塞罗那还通过Cisco城市智能服务平台实现了所有信息集成,这些计划实施旨在提高信息处理效率。目前,传感器收集的数据都使用不同类的通信技术。针对这些问题,巴塞罗那开发城市统一的操作系统,集成了所有城市数据,如产品流动、安全、智能电网和运输数据等信息,并引入互联网络。

链接方便又高度安全的城市智能服务平台,涵盖了运输、房地产、安保、商业服务、教育、卫生、体育娱乐(智慧城市的传媒与娱乐网络)和政府等8个领域。初步估计从Cisco可能减少电讯业成本达30%,与此同时运作的资金成本也能节约20至30%。此外,它可以减少高达25%的城市服务资金支出,以及增加城市新的收入渠道。

2.6.先进的一体化的巴塞罗那

由于欧洲伽利略卫星地理定位系统提供的服务,在巴塞罗那应用智慧城市应用程序的初始阶段,人们可以基于可视化地图数据,交互式浏览、寻找最近位置的公共汽车车站、地理位置、旅游地点。这座城市作为一种系统镜像,可实时利用智能的数据资源和应用程序来搜索,如:

谷歌公交:计划将公共交通工具上的行程提供给市区服务系统和咨询用户的手机上。它还提供线路两个点之间几个不同选项,并提供经营者、行车时间、时刻表和路线,包括实时事件、公共工程和交通密度信息。

虚拟TMB:能找到最近的巴士站、地铁站、电车、所有列车。虚拟旅游巴士如巴塞罗那巴士 Turístic,能提供每个站的说明和沿途的旅游景点信息。

IRIS:将街道信息发送给iPhone移动电话用户供其查询,各个街道的摄像机可提供实时交通状况图像提供信息资料,并显示当前车流量和预估15分钟内的交通流量,为市民提供最佳出行时间。

2.7.开放智能创新系统的巴塞罗那

创建智慧城市将由创新商业模式带来巨大的经济增长机会。巴塞罗那市议会与思科合作进行城市基础设施建设、服务管理和日常业务,需要大量的研究和专业技术人员。这座城市正成为智慧城市产品开发、新产品测试的大实验室,创新中心将创造长期的经济增长和高科技技术创新和创业基地。思科创新中心将围绕巴塞罗那通过先进的网络协作技术支撑拓展到其他领域的创新及科技进步。巴塞罗那媒体、信息和通信技术中心成为企业孵化器、技术创新和技术转移中心、新材料技术、智能能源和建筑能效中心,Cibernarium培训中心也是这个城市创新生态系统的重要组成部分。22 @Barcelona项目使用的200公顷的Poblenou工业用地,正在建设着一个高度知识密集的创新区,这一举措描绘了一个城市的创新模式,提供了一个构筑知识型社会新的挑战应对模式。据了解,巴塞罗那市需要投入1.8亿欧元的建设资金,这是一个在欧洲最雄心勃勃和最重要的创新型城市建设项目。

综上所述,巴塞罗那智慧城市建设的经验总结。

3、中国与发达国家智慧城市建设的差距

在我国,所有一线城市和50% 以上的二线城市都提出了建设“智慧城市”的目标。仅2012 年就有北京、常州、南京等26个城市将智慧城市建设列入本年的工作计划。初步预测,“智慧城市”市场规模在“十二五”期间累计将超过1万亿元,“十三五”期间累计将达到数万亿元。仅在智慧医疗基础设施方面投入就将达250亿元,可以直接和间接创造近百万个知识型就业岗位。中国智慧城市建设与发达国家尚有较大差距,还存在很多不足之处。

3.1.城市基础条件建设薄弱

智慧城市作为一个全新的理念,其核心特征是将信息资源作为重要的生产要素,来推动城市经济转型升级,创造经济社会发展竞争的新优势。“智慧城市”需要投入大量的资金用于一系列城市基础条件建设。

例如,实现100 兆光纤到户,将宽带上网速度提升50倍;要实现从WLAN 到3G,再到4G,宽带无线网将无所不在,每个人都随时“在线”;要实现一座物联城市,城市每个“单元”都能够被传感器、网络连接;通过云计算,进行深度分析,实现可控。从而运用于城市公共安全、制造生产、环境监控、智能交通、智能家居、公共卫生、健康监测、金融贸易等多个领域,实现智慧社区、智慧家庭、智慧交通、智慧物流、智慧医疗、智慧银行、智慧电网、智慧政府、智慧学校、智慧农业、智慧环保、智慧建筑和跨行业智慧等。

目前,智慧城市建设还未形成国家层面战略和总体规划,在国家层面没有明确的牵头部门,有关管理职责不清。各地智慧城市建设基础参差不齐,低水平重复建设,实用主义现象严重的情况,造成投入成本增高、资源利用率低等后果。另一方面,城市发展又必须以资本为后盾,由于地区经济发展差异和原有基础设施建设缺少统筹规划或是欠债太多,中国的城市发展光靠地方政府财政投入是远远不够的,必须调动各方面的力量,特别是民间资本,鼓励外来资本进入一些可开放领域的投资。

3.2.信息安全可靠性及核心技术问题较多

有研究者认为:“智慧城市在技术上是个危险的架构,当城市与社会的政务、城市管理、医疗、商业、运输、环境、通信、水和能源等城市运行的各个核心系统都实现网络互联,所有的数据都能共享时,那么将在城市管理者与市民头上悬着两个‘堰塞湖’,即网络的可靠性与数据的安全性。因为一旦发生全面或局部的网络瘫痪,都将造成城市运行的混乱;而国家机密、企业私有信息、个人隐私信息一旦泄露,可出现灾难性的后果。”

我国在智慧城市建设过程中,信息安全依然存在很多隐患,尚没有完整的信息安全保障体系和智慧城市信息安全的标准,以及相应的安全凭证和体系来有效保障信息的传输数据环节。由于部分关键核心技术依赖国外,甚至一些规划设计可能由国外的组织和企业主持或参与,可能造成国家信息安全隐患。高端芯片、关键组件、基础软件等核心技术储备不足,大部分核心技术、产品依赖国外;基础技术研究、产品研发、成果转化等技术支撑能力不强。

例如,作为智慧城市动态感知关键设备——传感器,我国传感器在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊应用的高端方面与国外企业差距巨大,中高档传感器产品几乎100%从国外进口,90%芯片依赖国外,国内缺乏对新原理、新器件和新材料传感器的研发和产业化能力。设计技术、可靠性技术、封装技术、装备技术等方面,与国外相比都存在较大差距。

目前,国内尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,国产传感器可靠性比国外同类产品低1~2个数量级,传感器封装尚未形成系列、标准和统一接口。传感器工艺装备研发与生产长期为国外垄断。传感器工艺制备中的某些关键技术,如深刻蚀技术(LIGA技术)、高温欧姆接触技术、使用温度大于300℃、高可靠的MEMS封装技术、快速测试技术、高仿真模拟技术等,尚未取得突破性进展和批量生产的验证。

可以说,传感器只是我国智慧城市建设中核心产品技术上尴尬局面的一个缩影,建设安全可靠的智慧城市要求我国建立完整的信息安全保障体系,有效保障信息传递环节,提升安全保障能力,从而为自主、高效地开展智慧城市建设奠定基础。我国建设智慧城市应积极加大技术创新投入,突破高端芯片、关键组件、基础软件等核心技术,强化技术支撑体系,占领科技制高点,建设从研发、生产到应用的完整技术链条,占领产业制高点,减少对国外技术和产品的依赖;着力夯实信息安全基础,确保智慧城市的建设安全总体自主可控。

3.3.行业标准和规范缺失

智慧城市建设覆盖诸多领域,目前缺乏统一的行业标准、建设标准和评估标准等来约束和指导,不同系统之间接口复杂,不易实现系统互联互通和信息的共享协同,有形成“智能孤岛”的可能。缺乏物联网、云计算等技术标准,若照搬国际组织控制的相关标准,未来要支付大量的专利费用,大大增加成本和风险。研究建立智慧城市的标准体系,从一开始就做好整体布局与顶层设计,全面梳理原有的相关标准,推动共性和关键标准及行业标准的制定。

3.4.智慧城市建设宣传不到位

“智慧城市”是一种看待城市发展的新角度,是一种城市经济发展的新战略思维。“智慧城市”是以低消耗、低排放、高效率为基本特征,是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济增长模式和生产方式的根本变革。它要求城市的管理者和运营者把城市本身看成一个生命体,要求普通百姓认识到,城市本身不是由若干功能的简单叠加,城市是一个系统。城市中的人、交通、能源、商业、通信、水等,这些过去被分别考虑、分别建设的领域,实际上是普遍联系、相互促进、彼此影响的整体。只不过由于过去科技手段的不足,这些领域之间的关系一直是隐形的存在。而未来,借助新一代的物联网、云计算、决策分析优化等信息技术,通过感知化、互联化、智能化的方式,可以将城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施连接起来,成为新一代的智慧化基础设施,使城市中各领域、各子系统之间的关系显化,就好像给城市装上网络神经系统,使之成为可以指挥决策、实时反应、协调运作的“系统之系统”。

同时,城市的各项工作要立足于满足群众工作和生活的需要,让人民群众生活得更方便、更舒心、更幸福,这是城市管理工作的基本立足点;以人为本,改善环境,提高百姓生活质量作为智慧城市建设的根本目标。在智慧城市建设过程中,与普通大众存在着这样或那样的息息相关的信息安全问题,如市民上网、手机短信收发、网上银行、通讯窃听、电讯防骗等在日常生活中的信息安全事项(计算机病毒、个人隐私等)。这都需要加强宣传,提高人民素质,使普通百姓获得这方面的知识,提高自身信息安全的保护能力,成为智慧城市建设的积极参与者。

3.5、产业规划和良性循环的商业模式不尽合理

智慧城市首先应该具有智慧的经济结构和产业体系,高效增长的城市经济体系。目前,由于还没有理顺智慧城市建设的统筹规划和顶层设计,城市社会系统矛盾众多,例如:城市用地不断扩大、社会阶层日趋开放、城市人口高度密集、城市空间结构日益复杂、社会成员日益异质化、社会文化渐趋世俗化等;城市社会系统问题还包括经济问题、管理问题、环境问题、社会问题、基础设施问题、城市发展模式问题等。我国很多智慧城市建设进程和产业发展还不能够做到协调一致,对涉及的物联网、云计算等产业缺乏统筹规划、合理布局和有效支持。商业模式单一,主要依靠政府的投资和管理,未能有效引入社会力量的参与,不利于产业转型升级和发展方式转变。

4、中国智慧城市建设的对策

智慧城市是一个典型的复杂系统工程,应当在智慧城市建设过程中结合本地经济社会发展的实际情况,借鉴和吸取国内外成功案例的经验,高起点规划合理性的智慧城市战略,这是一个值得深入探讨的问题。

4.1.全面认知“智慧城市”内涵,做好顶层规划设计

国内目前提出智慧城市建设规划( 包括部分省份、地市、区县和园区等) 的地方已达180 多个,总体投资规模已经达到数万亿元,主要分布在智能交通、产业基地建设、公共服务、智能通讯、电力、旅游等领域,目前主要是地方政府、运营商和大型企业的合力推动,这样一个庞大的产业,要有序推进,具有可操作性、高端规划、面向未来的顶层设计是关键。部分“智慧城市”规划设计者对于智慧城市还不能够完全理解深层次内涵,建设理念、内容和措施与“数字城市”、“信息化建设”或“技术创新”大体相同。因此,深刻地认识智慧城市在城市综合发展层面上的内涵,是成功建设“智慧城市”的前提。

上述国际智慧城市成功的案例表明,智慧城市建设对政策具有较强的依赖性,从国家层面制定智慧城市发展规划纲要,进一步明确我国智慧城市中长期发展目标和主要任务;确定国家归口管理部门及相关职能机构,加强总体规划设计,统筹推进,指导各级政府、企业和社会各方面有序开展智慧城市建设。

在地方层面,应分别从政策和法规两个方面来保障智慧城市的建设:必须制定一套适合智慧城市建设的引推政策,该政策的核心是发展规划,其内容应包括建设的指导方针、实施原则、目标与任务及工作计划;另外还必须设立让全社会全员共同参与建设的各项鼓励措施;必须制定加快构筑智慧城市相关产业发展的政策,该政策的侧重点要放在优先发展智慧交通、智慧物流、智慧医疗、服务型政府电子政务、人才培养扶持措施上,加强产学研相结合,用信息技术改造传统产业,以及保护知识产权的法律和一系列信息安全的管理规定。

同时,我们也认识到智慧城市代表着信息社会和知识经济的发展趋势,城市中的各项活动均以信息资源为媒介,并按照信息社会的规则来完成。因此,不但要夯实技术和网络设施等硬件基础,还要完善配套的软件,加强信息资源建设与管理,建立健全信息社会相关的法规标准。

4.2.建立符合智慧城市建设的管理体系

在智慧城市建设过程中,可以采取自上而下或自下而上的参与性规划方法,鼓励各方力量参与智慧城市建设,提高广大公众的参与程度。为此,各级政府部门应借鉴案例经验,加强与公众的互动,以获取公众对其广泛深入的支持,使智慧城市建设惠及全民;同时应引入竞争机制,充分运用市场力量以提高建设效率,保证建设质量,提高企业竞争力,促进本土信息产业的发展。

在推进智慧城市建设进程中,决策应在深入调查研究、广泛听取各方面意见、充分论证的基础上确定。充分发挥专家、学者和研究咨询机构的作用,对于涉及面广和专业性强的决策事项,可通过举行论证会、座谈会及其他形式的咨询活动,进行科学论证。

4.3.“智慧城市”需要多方位着手,多维度交互作用

由于智慧城市是由支撑体系、社会活动体系、经济活动体系和空间体系共同作用完成的一个复杂的系统。现有研究有半数与信息技术的运用相关,如云计算、无线城市、物联网、数字城市等,反映出信息技术的运用是智慧城市的缘起特征,目前来看也是核心内容。

国家测绘地理信息局于“十一五”期间开始全面推进数字中国地理空间框架建设,目前已在全国29个省、自治区、直辖市的112个城市( 区) 开展了数字城市建设,近30个城市已基本完成建设任务,近20个城市已经通过了省级测绘行政主管部门组织的预验收。显然,数字城市建设完成为很多城市投入智慧城市建设,奠定了很好的基础。然而,也必须看到,智慧城市不仅仅是技术的,更是涉及空间、经济、社会、制度和管理等全方位革新的新的城市发展模式,如与空间体系相关的城市发展、城市化,与社会活动相关的电子政务、信息社会等,与经济活动相关的工业化、电子商务等。

很多地方在智慧城市建设中,强调利用先进的智能技术和机器设备进行“智慧监控”,而忽略以人为本的“智慧服务”,这与智慧城市本质上致力于“改变组织之间的信息交互模式,优化政府、企业和全社会协同机制”的思想是背道而驰;应以国际先进经验为榜样,针对具有广大人民群众的民生质量工程和迫切需要解决的切实问题,将信息化手段与完善服务的理念和措施相结合,才能建成真正的“智慧城市”。

4.4.智慧城市建设需要有自身的特色,具可持续发展

中国各个城市的智慧城市建设需要建立一套符合自身实际的方法与策略,不能盲目地接受“舶来品”。如果将城市看作一个生命体,“智”主要是指“智能化、自动化”技术水平,是一个城市智商的体现;而“慧”,主要是指一个城市的“灵性、人文、创造力”,是城市情商的水平。智慧城市建设的难点不仅在于各个城市本身的建设基础和经济基础不同,还在于各个城市对于先进技术的创新与应用情况和人才储备存在差异。

为此,智慧城市建设必须要有科学的方法,一是要遵循城市发展的规律:①不同城市必须结合本地发展的需求和实际,制定差异化的建设策略和方案;②要切忌脱离城市实际、不计投入、急功近利的思想,对于基础条件较为薄弱的城市,更要根据本地的信息化、经济和社会发展基础的现状逐步探索、循序渐进;③要深入研究本地在各个历史发展阶段的需求和特征,有效地评估投入产出的效益,形成着眼长远需求的“智慧城市”建设方案。

二、是要大力发展与本地区风土人情相适宜的新兴文化产业,促进智慧城市和城市文化发展有机统一,整体提高城市居民修养和生活品质。并努力在物联网、下一代互联网、第三代通信网和下一代广播电视网的关键环节和核心技术创新和文化创新上取得突破。

三、是做好地区产业规划布局,推动产业升级转型。将智慧城市相关产业发展列入国家和地方战略新兴产业振兴规划,规划好产业链和产业集群,培养一批核心骨干企业,实现规模效益。推动物联网等产业迅速发展,带动整体产业的转型升级。创新商业模式,引入市场机制,扩大投资渠道,鼓励社会各方面广泛参与,打造专业的智慧城市运营商。

四、是加强与科研院所、专业机构的联系,引进、培养和储备智慧城市紧缺技能人才、复合型人才,促进区域之间智慧城市建设的人才交流、优势互补和共同发展。