智慧城市和弹性城市概念综述

臧慧怡，仓 昀

（1.盐城师范学院，江苏 盐城 224000；2.澳门城市大学，中国 澳门 999078；3.苏北农业农村现代化研究院，江苏 盐城 224000；4.盐城城乡融合发展研究院，江苏 盐城 224000；5.盐城工业职业技术学院，江苏 盐城 224000）

一、引言

城市化进程在经济发展、资源利用、生活质量、时间成本和可持续发展等方面对城市产生了不同程度的影响（1）。随着城市化和人口的增长，城市病的症状越来越突出，如能源短缺、空气污染和废物管理等（2）。 在这种情况下，使用信息通信技术（ICT）和其他现代技术解决这些问题，并将改善城市运作方式和管理效率的技术运用到智慧城市的建设中十分必要（3）。学者们认为，信息通信技术是智慧城市发展的一个重要方面，概念仍在完善中。 智慧城市的内涵是通过信息通信技术的应用创新，增强城市基础设施功能，改革和重新连接管理城市系统，提高生活品质并解决可持续发展问题（4）。 世界各国家正在努力尝试建设智慧城市。 例如美国圣地亚哥安装了3200 个智能传感器，以优化交通和停车系统，提高城市和人民的安全、环保意识和城市整体宜居性等(Montgomery,2019)。 上海智慧城市规划的核心是基于互联网经济， 让居民享受更方便的日常生活。迄今为止， 全球已有1000 多个智慧城市试点项目正在进行建设。 同时，中国国内约500 个智慧城市正在利用技术和数据来改变城市面貌。

目前， 世界遭受了全球气候变化带来的灾难，快速的城市发展使城市易受自然灾害影响，灾难性洪水、地震和飓风等气象灾害给城市造成了巨大损失（5）-（7）。除了自然灾害，人类的行为也对城市造成了严重的破坏，如突然暴发的新冠病毒，给人类带来巨大的风险，影响超过180 个国家和地区。 中国武汉拥有1100 多万城市人口， 由于这场巨大的城市危机而封城。 因此，随着城市日益脆弱，社会发展不确定性上升，人们风险意识增强。 建设一个弹性城市正逐渐受到世界各国的重视。 弹性城市可以吸收、适应和转换外部压力，在发生危机、危险或灾难时确保城市安全（8）。

目前关于智慧城市和弹性城市的评论和研究非常零碎，概念不统一，一般分开阐述，很少有研究将智慧城市和弹性城市结合起来考虑。 智慧城市和弹性城市在处理城市问题时有重叠的部分，两者的治理体系和治理能力既相互交叉，又相互补充。 本研究的目的是对两者概念进行文献综述，确定智慧城市和弹性城市之间的概念差异和联系。 这种综述有助于确定智慧城市和弹性城市之间的关系，在这些领域寻找研究差距和未来的研究方向。 它旨在对智慧城市和弹性城市概念提供清晰理解，找到他们可能的联系和差异，促进对智慧城市和弹性城市的进一步研究和实践。

二、调查方法

（一）样本选择及文献数据动态分析

本文将“智慧”“弹性”和“城市”作为主题词，在WOS 数据库以“主题”关键词检索相关文献资料。截至2021 年，从WOS 数据库中共计检索到192 篇相关英文文献，并使用部分会议期刊及博士论文作为补充（不包含在统计文章内）（9）。 Holling,(1973)最初提出生态系统行为弹性概念，并逐步引入城市研究领域。 随后，智慧城市吸引了学者的关注，研究过程贯穿20 世纪90 年代的智能运动，经历了从数字到智能，再到物联网的发展过程（10）。

从时间分布看，前30 年“智慧”和“弹性”城市两者在各自领域稳步发展，2010 年开始研究成果快速增长。 从“智慧城市”为主题的期刊论文看，2019年呈现明显增长趋势；从“弹性城市”为主题的期刊论文看，在2017 年，弹性城市的期刊论文开始急剧增加，之后下降到一个稳定的水平。 弹性城市的研究相对来说较为缓慢，智慧城市的研究受到的关注和发展速度比弹性城市快（图1）。但是从2011 年至2021 年基于WOS 数据库中检索到183 篇英文相关文献看，探讨以“智慧”“弹性”和“城市”为主题的期刊论文，在2019 年后研究增长趋势均较快（图2）。

图1 2005—2021 年智慧城市与弹性城市研究统计趋势图表

图2 2011—2021 年“智慧城市和弹性城市”主题研究统计趋势图

然后， 在WOS 中检索相关文章的类别用于智慧城市和弹性城市主题的研究领域，发现相关文章共涵盖56 个类别， 主要集中在城市研究、 环境研究、环境科学、绿色可持续科学技术、工程电气电子、能源燃料、地理（占比10%以上，不含10%）等类别（图3）。

图3 “智慧城市和弹性城市”研究类别图

综上所述，从时间上看，智慧城市和弹性城市作为近年来全球研究的热点，处于上升趋势。 从研究类别看，智慧城市和弹性城市研究涉及的领域较多，但是主要集中在城市、环境、技术等领域。

（二）研究方法

研究基于以上文献，使用定性描述法。 首先，检索WOS，梳理相关文献，将每年发表的文章数量用于比较智慧城市和弹性城市的时间研究趋势；文章的类别用于比较智慧城市和弹性城市研究领域。 其次，探讨智慧城市和弹性城市之间的概念差异与联系。 第一步，通过搜索从适当的数据库中选择文献样本，通过手动阅读标题、关键词和摘要进行筛选。第二步，讨论分析相关文章中智慧城市和弹性城市整个内容， 确定解析智慧城市和弹性城市概念，比较分析两者之间的概念联系和差异。 第三步，对智慧城市和弹性城市之间的研究联系和差异进行定性总结和讨论。

三、智慧城市和弹性城市概念综述

（一）智慧城市

在数字信息发展中，从20 世纪80 年代的信息城市过渡到90 年代的智能城市和数字城市，2000年后逐渐演变化成智慧城市。 学者从“信息城市”和“数字城市” 的技术视角认为信息通信技术是城市创新型电子服务的关键驱动力（11）。 同时，Yovanof &Hazapis(2009)认为，“数字城市”是一个通过通信基础设施与创意导向服务连接起来的社区，这些服务通过数字交付得到增强， 并以开放网络为基础，提高资源消耗（13）。 韩国开发了U-City 技术，即通过数字网络进行管理，并为相应数字连接的社区提供服务（14）。 此例表明，智慧城市是建立在城市数字化和在城市基础设施易获取数据的基础上并发展起来。

2010 年欧盟开始使用“智能”一词概述在生态维护背景下的可持续发展， 智慧开始作为学术界讨论的对象。在研究早期，Ottawa 大学治理中心开始批评智慧城市的概念过于技术驱动（15）。然而，技术创新是智慧城市的基础，与“知识城市”相似，都鼓励知识创新。 因此，智慧城市最初由“信息城市”衍生而来，发展至今，已逐渐演变为以技术为中心的城市。但是目前还没有明显的理论框架支撑智慧城市概念的基本定义。 学者们对智慧城市有着不同的定义， 例如Batty 强调互联网技术在提升信息交流和增强城市竞争力中重要地位（16）。 Harrison 等人(2010)将智能城市定义为集合智能互联的容器，可以通过设备、探测器、应用程序和智能设备收集整合实时真实数据，并将这些数据集成到各种城市网络计算服务中以实现“互联互通”。同时，使用先进的分析、模拟、计算和服务做出更好的判断，实现“智能化”。 Benites 等(2021)将智慧城市解释为工具， 以帮助政策制定者和城市管理者基于信息通信技术（ICT）提出解决方案，引导解决处于对抗状态的城市战略计划（17-19）。

“智慧城市” 是当代以技术为中心的城市总称。然而，它还包含其他内涵。从文献综述中获得的智慧城市的主要特征和概念总结：（1）以具有信息通信技术的信息系统为中心的城市管理， 使用互联网提供先进性和创新性服务， 改善生活质量和自然资源管理的可持续性（20）。（2）知识增强城市与创新和建设创意驱动的社区，是知识建设机构、增强数字网络和知识管理的基础（21）。确定物联网，大数据和云计算是智慧城市规划和开发最有前途的技术， 吸引市民参与并促进城市生活各个方面的创新服务和应用（22）。

（二）弹性城市

弹性这个词的意思是“反弹”，是指系统在事件发生后恢复到正常状态的能力， 回到变化前的状态（23）。Holling(1973)衡量系统弹性及对改变和破坏的适应能力， 同时保持总体或状态变量之间的相同的关系。 Allenby 和Fink(2005)定义弹性源于保留原有功能的系统， 并在内部和外部环境变化时及时适应，从而进一步推动城市发展。 Cimellaro 等人(2010)构建了一个解决技术和组织问题的弹性概念框架。CS Holling 在1973 年引入了韧性城市概念(Odiase等,2020)。 在指定概念时，国家科学挑战赛（NSC）将弹性定义为当关注一个重大事件时做出的适当反应， 能够吸收不良事件以及减轻负面情况的影响。它保留或恢复城市性能的能力，促进城市进步或繁荣，同时尽量减少对未来发展的有害影响。

弹性城市的研究方法趋于多样化，Balaei 等人(2018)提出了一个称为综合聚合弹性估计（CARE）的新框架， 通过建立指标的弹性量化模型识别受灾害影响供水弹性的社会变量。 除此之外，Odiase 等人(2020) 在尼日利亚的研究中， 创建了社区弹性指数（CRI），计算社区恢复状态。他在研究中指出，未来的弹性社区高度依赖于社区政府机构的战略规划。Das和Zhang(2021)在研究新加坡应对社会灾害时认为，国家主导的技术，如Trace Together 和Safe Entry，有助于机构的技术治理， 但自下而上的数字解决方案和民间社会组织及个人的创新参与对于建设一个智能和有弹性的国家同样重要。 Ribeiro 和Pena Jardim Gonalves(2019)，通过城市弹性的科学技术审查，侧重于四个基本弹性要素：抗性、恢复、适应和转型以及城市弹性。 这些弹性要素已经在物理、环境、文化、制度和社会等几个领域进行了研究。

基于学者们的研究， 总结了、 弹性概念定义：（1）一个城市的能力、个体、社区、机构、企业和生存方式，无论面临长期的压力还是在急性冲击的情况下，都将适应和应对（24）。 （2）城市环境、社会生态以及社会技术网络能够在中断后维持或快速恢复功能，建设适应性强、快速转换的城市，以便适应当前或未来的建设（7）。（3）城市弹性是支持生活条件和城市健康的生态系统（25）。

四、结论

通过上述研究，分析比较智慧城市和弹性城市概念，主要分为联系与差异两部分，其中概念差异研究主要分为驱动力与侧重点两方面。

（一）智慧城市和弹性城市之间的联系

弹性城市对智慧城市的影响是积极的。 根据文章的研究课题和类别，分别从物理、社会和环境三个维度进行考虑。 研究证明，弹性可以帮助实现智慧城市，并对于智慧城市规划的三个维度产生至关重要的影响。 例如，在物理方面，物联网基础设施的弹性是智慧城市所必需的；同时弹性有助于克服智慧城市的负面影响，例如数据流中断等（26）。 在社会和环境方面，弹性城市可以采取相应的行动作为智慧城市的发展基础， 并在智慧城市独自运行时，帮助城市更好地适应和生存（27）。

智慧城市对弹性城市的影响有两面性。 许多研究人员已经证明，智能技术和思维的引入对弹性城市的发展具有积极作用。 现代信息通信技术，如物联网大数据分析技术为开发弹性城市提供了一个开放的机会。 它们可以提高运输系统的智能化水平，在能源供给方面优化资源分配，提供防灾信息和增加抵抗自然的弹性。 在社会和环境方面，智慧城市对弹性城市的积极影响没有得到明确阐述，但朱诗瑶等人(2019)对中国的样本城市进行统计时发现， 智慧城市主要在城市基础设施方面做出贡献，但是在经济和体制的恢复力方面，对社会和环境影响较小。

在物理、社会和环境方面，智慧城市对弹性城市产生了一些负面影响。 在物理方面，由于智慧城市服务高度依赖数据，他们更容易受到数据流中断的影响，这使得物理基础设施应对安全威胁的弹性较低（28）。此外，提高信息通信技术可以创建其他解决路径，在易受攻击的硬件和软件中导致弹性减弱（29）。在社会和环境方面， 智慧城市正在让城市弹性变小，在面临未来的社会和气候风险时，较少考虑环境和公共平等与正义（30）。 综上所述，智慧城市和弹性城市之间关联性的定性分析证明了它们联系的存在。 虽然相关论文有限，但近年来还是受到各界的关注，研究智慧城市和弹性城市之间联系，意味着它们对城市发展既重要又必要，可以通过它们之间的有效合作来规划和治理城市。

（二）智慧城市和弹性城市之间差异

1.驱动力不同。 研究者们指出，智慧城市是利用智能化技术将城市建设得更加智能。因此，物联网范式在城市环境中的应用是智慧城市研究的主要驱动力，创造力是关键因素之一。 因此，许多研究都寻求先进技术解决城市发展和管理的紧迫问题（31）。 以便更好地利用公共资源，提高城市服务质量，降低公共行政管理的营运成本（32）。同时，弹性城市更多关注的是气候变化问题，解决城市应对灾害时的恢复力。因此，弹性城市倾向于关注缓解自然危害，这是弹性城市定义中最广为人知的驱动力之一（7）。 因此，可以将弹性城市总结为被动寻找保持和恢复外部影响因素的方法过程。这样，弹性城市就可以被描述为一个积极的过程， 采用信息通信技术以找到更好的方法来改善服务。

2.侧重点不同。 智慧城市和弹性城市研究解决城市问题的侧重点不同。 在智慧城市中，主要通过采用和发展技术， 解决智慧城市的规划和实践问题，解决智慧城市在环境和社会领域的挑战。 这些研究回答了如何使城市变得智能以及如何建设智慧城市的问题。 同时，智慧城市被视为一种双刃剑。几乎一半的文章提到智慧城市的副作用，如快速开发技术、忽视环境和社会发展引起的问题。 建议采取有效的解决方案来解决诸如网络脆弱、 网络安全、数据丢失、公共隐私和平等问题。 因此，可持续性是智慧城市面临的最大挑战之一，可持续性会作为将来智慧城市的研究重点。

另一方面，弹性城市侧重气候变化问题，侧重在城市和城市基础设施方面的详细定义。 随着对自然灾害（例如洪水、地震、飓风、新冠病毒）和社会问题（如恐怖主义、贫困）的频繁发生，弹性城市被认为有能力应对这两种类型的威胁（33）。 更重要的是，考虑到2050 年城市人口将超过66%， 研究认为弹性城市作为一个面向未来的城市，要准备应对各种城市危机。 一般来说，弹性城市研究试图回答什么是弹性城市和为什么城市需要具有弹性。 因此，现有弹性城市研究的目标仍停留在概念、定义和识别阶段，而智慧城市研究已经处于应用阶段。

五、研究不足与展望

对城市问题和城市压力的日益关注反映了全球对智慧城市和弹性城市的兴趣。 本文探讨了两者之间的概念差异和联系，对涉及的智慧城市和弹性城市进行全面的文献查阅。 从WOS 数据库2011 年至2021 年收藏的论文中共选取183 篇论文作为科学测量分析的样本收集，同时辅以少量会议论文作为补充。

收集的研究文献提供了关于智慧城市和弹性城市的概念研究， 并有助于更好地了解它们的起源、驱动力、侧重点。 这些研究结果可作为智慧城市和弹性城市的研究人员和城市决策者的在建设和治理城市时的指导。 但是，本文仅针对WOS 数据库中的文章进行讨论，数量较少，涉及面较窄。 本文从概念方面分析、探讨智慧城市和弹性城市的相关性和差异未免有些片面，对两者的研究进展和演变也未涉及。 因此，不能深入研究它们的进一步容和实践方向，需要在以后的研究中进行充实。

注释：

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(3)Huovila A, Bosch P, Airaksinen M. Comparative analysis of standardized indicators for Smart sustainable cities: What indicators and standards to use and when?[J/OL]. Cities, 2019, 89:141-153. https://doi.org/10/ghs72d.

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