美欧日智慧城市发展构想与实践
自从2008年IBM公司提出“智慧地球”概念以来,利用信息通信技术等手段整合城市能源、交通、建筑、生产与环境系统,提高城市生活质量、运行与服务效率,确保满足当代人与后代人的经济、社会与文化需求的智慧城市建设实践,已成为联合国与发达国家政府的一项核心政策内容[1]。目前,我国正以前所未有的速度推进城市化发展,随之而来的城市环境污染、交通堵塞、公共服务短板等方面的城市病日益突出,迫切需要建立科学的测度指标并发挥科技的作用,有效治理城市病,建设智慧可持续城市,使城市居民感到生活便捷、环境舒适。美欧日的智慧城市发展构想与实践对我国城市发展具有借鉴意义。
一、智慧城市的发展目标
为响应联合国2030年可持续发展目标——“建设包容、安全、有抵御灾害能力和可持续的城市和人类住区”,2015年12月,联合国欧洲经济委员会与国际电信联盟联合发布《智慧可持续城市指标》文件,提出智慧城市发展的六大目标[2]:①吸引力。有认同感与归属感,能够吸引投资者与居住者。②社会凝聚力。公平、包容、无障碍。③幸福感。改善人力资本,获得发展机会,提供高质量的生活、健康、福利、教育与安全服务。④有弹性。对气候变化、经济危机与社会演化有预期与准备、能够适应。⑤可持续资源利用。改善土地管理,保护稀缺性资源,可持续生产、储存、运输、配送和消费,回收材料。⑥保护与改善环境。改善环境质量,保护、恢复和提高本地和全球环境,保护植物与动物多样性和迁移,减少污染。
二、智慧城市的测度指标
联合国欧洲经济委员会与国际电信联盟联合发布的《智慧可持续城市指标》文件提出了经济、环境、社会与文化等三大领域18个主题共71项智慧可持续城市指标,包括43项核心指标和28项附加指标(见表1)。核心指标可适用于全球各个城市,附加指标可依据城市自身的经济能力、人口增长、地理位置等情况选择采用。
表1 联合国欧洲经济委员会-国际电信联盟智慧城市测度指标
领域 |
主题 |
核心指标 |
附加指标 |
经济 |
信息通信技术基础设施 |
互联网入户、电子设备普及率 |
无线宽带用户、固定宽带用户 |
创新 |
研发支出、专利 |
/ | |
就业 |
就业趋势 |
创意产业就业、旅游业就业 | |
贸易(电子商务、进出口) |
电子商务交易 |
电子和移动支付、知识密集型进出口 | |
生产力 |
/ |
公司提供的电子化服务、计算平台、中小企业发展趋势 | |
基础设施(自来水、健康、电力、交通、建筑) |
智能水表、智能电表、电力系统的可靠性、公共交通系统、道路交通效率、实时公共交通信息、电动车占比 |
供水系统泄露、体育运动基础设施、交通监控、公共建筑综合管理 | |
环境 |
空气质量 |
空气污染、温室气体排放 |
空气污染监测系统 |
水 |
水资源质量、废水处理、家庭环境卫生 |
家庭节水、排水系统管理 | |
噪声 |
噪声暴露 |
噪声监测 | |
环境质量 |
电磁辐射影响、固体废弃物处理、感知环境质量 |
/ | |
生物多样性 |
绿地面积和公共空间、本地物种监测 |
自然保护区 | |
能源 |
/ |
可再生能源消费、家庭节能 | |
社会与文化 |
教育 |
学生的信息通信技术能力、成人识字率趋势、接受高等教育的比例 |
在线学习系统 |
卫生 |
电子档案、医疗资源共享、预期寿命、孕产妇死亡率趋势 |
远程医疗技术、住院病床、健康保险 | |
安全(抢险救灾、突发事件、信息通信) |
脆弱性评估、减灾计划、应急响应、信息安全与隐私保护 |
灾害与紧急警报、儿童在线保护 | |
住房 |
住房开支、贫民窟减少 |
/ | |
文化 |
智能图书馆、文化基础设施建设 |
文化遗产保护 | |
社会包容 |
公众参与、收入平等、特殊需求人群的机会、对技能人才的吸引力 |
基尼系数 |
三、智慧城市发展技术重点
2016年2月,美国总统科技顾问委员会(PCAST)发布《城市技术与未来》报告[3],提出政府与私营部门应通力合作,重点开发与应用信息通信、清洁能源、新型交通、新的供水系统、建筑创新、立体种植农业、清洁制造业等新技术提高智慧城市的发展水平(见表2)。
表2 PCAST提出的智慧可持续城市的技术重点
领域 |
技术/概念重点 |
目标 |
交通运输 |
多模态信息与通信技术应用与模型融合 |
节省时间、提高交通舒适度与运输能力 |
数字化应需运输 |
泛在获取性 | |
骑行与步行道设计 |
低成本活动性 | |
机动车电气化 |
降低交通运营成本 | |
自动驾驶车辆 |
零交通排放、零碰撞与死亡,降低噪声,改变交通生活方式,为公共交通服务覆盖不到、伤残或年老者提供定制化交通解决方案 | |
能源 |
分布式可再生能源 |
提高能源效率 |
热电联产 | ||
集中供热制冷 | ||
低成本能源存储 |
交通运输与水资源协同管理 | |
智能微电网 |
增强对气候变化与自然灾害的适应力 | |
节能照明 | ||
先进供热通风与空气调节系统 |
低噪声、零空气污染 | |
建筑与住房 |
新的建筑技术与设计 |
负担得起的住房 |
全生命期建筑设计与优化 |
健康的生活与工作环境 | |
实时空间管理传感与驱动 | ||
自适应空间设计 |
热舒适 | |
促进创新的金融、税收与标准 |
提供便宜的创新与创业空间、增强对气候变化与自然灾害的适应性 | |
水资源 |
综合供水系统设计与管理 |
积极整合生态系统,智能整合水、卫生、防洪、农业与环境系统,提高水效率 |
水资源局域循环 | ||
用水智能计量 | ||
建筑物与城区重新利用 |
增强对气候变化与自然灾害的适应性 | |
制造业 |
应需高技术制造 |
创造新就业,提供培训与教育、生活与工作紧密融合 |
增材制造 | ||
小批量生产 | ||
人力资本与设计密集型高附加值制造 | ||
创新园区 |
转换与再利用城市空间 | |
农业 |
城市农业与立体种植 |
降低农业用水量 |
清洁运送农产品 | ||
提供新鲜农产品 |
四、日本智慧城市建设实践
2016年6月23日,日本内阁发布了未来城市的战略构想及进展报告[4]。为应对全球变暖,2008年日本提出建设未来城市环境模式的构想;为尝试采取能源相关新技术,2010年日本提出建设智慧社区模式的城市构想;为尝试采用ICT技术运用到生活设施智能化,2012年日本提出了建设ICT智慧城市的构想。
日本智慧城市建设选定横滨、丰田、京阪奈、福冈、九州等试点城市。横滨参加机构主要有东芝、日产汽车、松下、明电、东京电力、东京燃气等,目标是开展电力、燃气、热能、交通设施等协作。丰田主要参加机构是丰田汽车、中部电力、东邦燃气、夏普、富士通、三菱重工等,目标是电力、燃气、交通设施等协作。京阪奈主要参加机构有关西文化学术研究推进机构、同志社协议会、关西电力、大阪燃气等,目标是开展电力、燃气、交通设施等协作。九州主要参加机构是新日本制铁、日本IBM、富士电机等,目标是开展电力、燃气、水、废弃物、交通设施等协作。由于日本企业积极参加智慧城市建设,整合了电力、热能、交通设施、水和废弃物领域等,形成了协作效应。
九州作为智慧城市建立了利用太阳能和燃料电池直流发电的住宅区,同时把工厂在生产过程中产生的氢气和废弃热量收集起来作为能源再利用,实现了示范区内能源的自给自足。九州智慧城市的示范区设立了生态城、亚洲低碳中心、无碳街区,并建立了机器人护理特区,用机器人等ICT技术应对老龄化社会的护理课题。在电力公司没有参与的情况下,九州建立了智能电网,实现了电力的自给自足。无论从硬件环境还是居民的意识,九州都走在智慧城市的最前列。
五、智慧城市发展对策建议
为规范和推动智慧城市的健康发展,引领中国特色的新型城市化之路,2012年国家住房和城乡建设部开始启动国家智慧城市试点工作,截至2015年4月,先后三批对外公布的国家智慧城市试点共有290个。经地方城市申报、省级主管部门初审、专家综合评审等程序,试点城市将经过3-5年的创建期,住建部将组织评估,对评估通过的试点城市(区、镇)进行评定,评定等级由低到高分为一、二、三星。2013年国家工业和信息化部批准成立了“中国智慧城市产业联盟”。进入“十三五”时期,各地都已经纷纷启动智慧城市发展规划编制。
美欧日智慧城市建设的重点都是利用信息通信技术,实现电力、燃气与交通协作,实现智能交通、智能电力输送、建筑节能,减少城市的空气、噪声与水污染,提高城市生活质量、运行与服务效率,使居民生活更便捷、环境更舒适,对我国未来城市化发展具有借鉴意义。
(1)构建智慧城市发展的监测指标。住房和城乡建设部将组织对智慧城市试点的评估。联合国《智慧城市发展监测指标》可作为评估城市经济、环境、社会与文化性能、监测城市可持续发展的一个工具,帮助城市评估其可持续发展的优势与不足,为城市发展提出具体措施建议,使城市发展更可持续、更有韧性。建议住房和城乡建设部采用联合国《智慧可持续城市监测指标》的核心指标对智慧城市试点开展持续监测,此外,建议采用联合国《智慧可持续城市监测指标》的附加指标对省会城市与直辖市智慧城市试点开展持续监测,总结并分享智慧可持续城市发展经验,从而更加科学地指导中央与地方各级政府协调促进智慧城市发展。此外,积极推进与发达国家和新兴经济体国家的科学家之间的国际合作,共享智慧城市研究与实践经验。
(2)加强智慧城市技术研究。智慧城市发展目标的实现需要集成利用信息通信技术、清洁能源、新型交通、新的供水系统、建筑创新、立体种植农业、清洁制造业等科技创新的力量,整合城市能源、交通、建筑、生产与环境系统,解决城市环境污染、交通堵塞、公共服务不周等问题,保障城市居民生活、健康、福利、教育与安全的基本需求,并注重城市文化、资源的多样性,寻找自身独特的城市可持续发展路径。建议国家发改委、科技部、能源部、环保部、国土资源部、住房与城乡建设部、中国科学院等相关部门统筹协调,发挥中国智慧城市产业联盟的协同作用,推进智慧城市技术研发,设立智慧可持续城市技术系统研究专项,集成相关科技创新力量。
(张秋菊 胡智慧 王宝)