智慧城市建设项目的实现路径研究——从顶层设计、分步实施到功能涌现

蒋卫平 时怀磊

(深圳大学土木工程学院，广东 深圳 518000)

0 引言

IBM公司于2008年11月提出“智慧地球”(Smart Planet)的概念，并建议美国奥巴马政府投资建设项目——新一代智慧型信息基础设施[1]。之后，奥巴马政府在经济复兴计划中首次使用了“智慧城市”的概念。随着城市能源、环境、人口以及社会管理问题的日益凸显，城市发展的问题再一次面临考验。现阶段限制我国发达城市飞速发展的主要因素是人口剧增所造成的环境破坏、资源浪费、安全和交通拥堵等一系列问题，所以，智慧城市相关项目的建设被很多发达城市认为是解决城市问题的有效途径之一。智慧城市建设项目是以物联网、大数据、云计算等信息技术为基础的，在大数据时代下，智慧城市就是通过多学科、跨领域地充分利用大数据技术，实现智慧城市设计、智慧建造和智慧运营[2]。信息技术已在我国城市的建筑业、机械制造业、电子制造业、工农业等各个领域得到广泛应用，对智慧城市建设项目来说，信息技术同样也是重点，不断更新技术是发展智慧城市及其项目的关键所在。

我国政府对智慧城市的建设非常重视，2011年以来，我国在277个发达城市启动了智慧城市建设项目，我国智慧城市的建设已经从宏观的理念向实践项目的建设转变。尽管我国智慧城市建设项目如火如荼，但也要注意到我国智慧城市建设水平仍未进入世界先进行列。目前我国的信息技术水平相比于发达国家来说还很落后，对于智慧城市建设项目中运用的先进技术和科学方法还缺乏比较专业的理论指导和实践规划，导致我国智慧城市建设项目的发展走了弯路，还有可能造成严重的危害和后果。现阶段我国智慧城市建设项目存在“大而全，难落地、难运营”等问题，智慧城市的顶层设计缺乏系统性和前瞻性，容易陷入重技术、轻管理、轻人文的误区[3]。本文试图从复杂系统视角出发，探究智慧城市建设项目的实现路径，从而为我国智慧城市建设提供更多的方法论支持。

1 复杂系统视角下的智慧城市建设项目

智慧城市本身是一个复杂系统，一个高水平的智慧城市往往涉及许多大型项目，每一个项目之间都存在必然的联系，图1展示了智慧城市建设项目之间的关联性，项目与项目之间的相互作用共同促进了智慧城市的发展。

城市的发展要以人为本，居民是城市的载体，智慧城市建设项目要以提高居民的生活质量水平为出发点。如图1所示，智慧城市要以提高居民的生活环境质量为重点，而居民的生活离不

图1 智慧城市建设项目系统模拟示意图

开衣食住行、学习、工作等基础设施的建设。城市居民需要生活，智慧城市建设项目就要以住宅、医院、超市、公共设施等基本生活保障设施的建设为基础；城市居民需要工作，智慧城市建设项目就离不开商业大楼、大厦、工厂、电站等保障居民工作场所设施的建设；城市居民需要旅游，智慧城市建设项目就需要火车站、飞机场、酒店、物流业等休闲场所设施的建设。

智慧城市要能够保证环境资源的可持续发展，其建设项目必须建立在资源节约和环境保护的基础之上。人类的生命和生活离不开水，水资源也是城市建设发展必不可少的，所以智慧城市建设项目要进行污水处理、工业废水处理以及水处理循环再利用等保障水资源设施的建设；智慧城市离不开能源设施，所以相关项目要进行新能源、电源、汽油、大型中央电源等保障城市能源设施的建设；智慧城市离不开交通设施，所以相关项目要进行铁路、航空、海运、公路等交通设施的建设；智慧城市离不开通信技术的建设，所以相关项目要进行互联网、电话、广播等通信设施的建设。

对于这样一个复杂系统，不能遵循传统的线性思维。典型的线性思维理论，如系统还原论，认为复杂的系统、事物、现象可以将其分解为各部分组合来加以理解和描述[4]。而实际上，在面对复杂系统(由各子系统整合而涌现新功能的整体)时，系统还原论显得无能为力。因此，遵循复杂系统方法论，找到应对智慧城市建设项目的科学方法很有必要。本文依据复杂系统方法，构建智慧城市建设项目的分阶段实现模型，见图2。

图2 智慧城市建设项目分阶段实现模型

首先，在具体项目建设之前，需要进行顶层设计，运用复杂系统思维，构思好城市整体功能以及应该具备的各子系统，并预先规划好各子系统之间的关系(如平行建设项目或先后建设项目)。其次，按照顶层设计思路，对智慧城市进行分步建设。最后，通过现代化的先进技术实现各子系统之间的连通，实现城市的整体功能。

2 智慧城市建设项目的分阶段实现

2.1 项目的顶层设计

我国智慧城市建设项目目前存在一些问题，所以必须要有正确的顶层设计，虽然住建部、工信部、科技部等都在试图对智慧城市做顶层规划和设计，但前期并没有太多的资金支持，这无疑会影响智慧城市建设项目的发展。针对目前智慧城市建设项目遍地开花、缺乏长远规划的现状，智慧城市建设项目需要加强顶层设计，制定标准的规范体系。在进行智慧城市建设项目顶层设计时，可借鉴传统的“天人合一”的中国智慧理念以及现代科学中的复杂系统思维，运用场景模拟手段，对智慧城市建设项目方案进行评估和选择。所谓的“天人合一”就是在智慧城市建设项目中要确保做到天时、地利与人和，只有这样，才能体现智慧城市的理念。我国古代的“天人合一”思想在很多古城的建设中得到了充分的体现。时至今日，仍然有很多这样的古城作为城市设计和建设项目的案例，其中的思维和技巧被运用到现代都市的设计和建设项目中。如北京古城、乌镇、宏村、诸葛村等古城、古镇、古村的设计思想和设计技巧，都可在智慧城市建设项目的顶层设计中有所借鉴。

智慧城市建设项目的顶层设计需要有合理的政策和机制设计，以较小的直接干预和直接资源的投入激发较大的市场动力和发展潜力为目标；智慧城市建设项目需要合理的发展规划，要从城市整体的角度提出智慧城市建设项目发展的规划、前景、实现路径和总体布局，并从中提炼出项目发展的核心亮点，谋划项目实施的保障措施；智慧城市建设项目需要有正确的行动计划，要从长期战略规划的角度出发，提出阶段性的重点项目实施计划、运营模式以及招商引资等策略；智慧城市建设项目需要优化信息化架构的设计，确定合理的信息系统架构、功能设计和系统应用等建设思路。

根据上述智慧城市建设项目顶层设计的构思，运用复杂系统思维，将城市子系统的关系梳理清楚，重视城市系统的整体功能，运用场景模拟手段，构建顶层设计方案[5]。

2.2 项目的分步实施

智慧城市建设项目是一项系统工程，要做好整体规划，避免无序建设，就要循序渐进，分步实施，做到建设一个，应用一个，成熟一个，完善一个，逐步形成各类技术和建设的标准及规范。遵循智慧城市建设项目的顶层设计方案以及其中所阐述的实施原则，按计划、分步骤地推进项目建设。根据现代精益建设项目思想，追求智慧城市建设项目的品质和效率，处理好各子系统建设项目间的关系(平行建设项目或先后建设项目)，统筹推进智慧城市建设项目。

整合城市产业资源，聚集智慧城市相关产业组织，集聚政、产、学、研、资、介各方资源和优势，服务于智慧城市建设项目，集全社会之力打造为所有市民服务的智慧型城市[4]。

智慧城市建设项目不可能一蹴而就，要分步实施，在充分衔接城市发展战略和规划的基础上，分阶段逐步实现智慧城市建设项目的发展目标[5]。

2.3 项目的功能涌现

此阶段需要将各子系统连通，可运用大数据技术等现代技术，实现所有子系统功能的整合以及整个智慧城市功能的涌现。成功的智慧城市建设项目能够实现对外界感知的敏感，能够对大多数突发性事件防患于未然[6]。

智慧城市建设项目的功能实现关键在于城市居民，项目的功能反映市民的需求，体现善治、共治的思想，各类愿景和建设方案在拟定过程中应鼓励市民积极参与，从而抓住市民的真正需求，做到项目的选择、功能建设真正满足市民生活的需要，在这个大系统中，几乎所有市民都可能成为系统的使用者。通过构建城市文化，有效地引导使用者的行为，实现智慧城市的智慧应用[7]。

3 结语

每个城市的发展都应该按照自身的实际能力和经济水平进行，智慧城市建设项目的实施也应采取不同的模式和方法。虽然目前智慧城市建设项目还存在各种问题，但是随着时代和信息技术的不断发展，相信智慧城市建设项目会成为推动我国城市建设发展的主要动力。本文介绍了复杂系统视角下智慧城市建设项目的实现路径。运用复杂系统方法和复杂系统思维，从城市建设项目的顶层设计出发，对智慧城市建设项目进行分阶段分步实施，并运用先进技术实现城市项目整体功能的涌现。不同城市在智慧化建设过程中，应根据自身的特点以及智慧城市建设项目的长期规划要求，选准出发点，找到最适合智慧城市建设项目的实现路径。希望本文的相关研究可以为智慧城市建设项目的发展提供一些建议和帮助，也希望我国智慧城市建设项目可以健康可持续地发展。