智慧城市視野下的城市風險識別研究——以智慧北京建設為例

張立超，劉怡君，李娟娟

(1. 中國科學院科技政策與管理科學研究所，北京 100190； 2. 中國科學院大學，北京 100049；3. 中央財經大學經濟學院，北京 100081)

1 問題的提出

智慧城市(Smart City)這一概念，源自20 世紀90 年代興起的智慧增長(Smart Growth)的理念，根據全國人大常委會原副委員長、中國智慧城市論壇主席成思危的理解，所謂智慧城市是指用人的智慧和先進的技術手段管理的城市。他認為推進智慧城市建設，重點要從善治政府、和諧社區、精明增長、綠色經濟、智能交通、多彩文化、終身學習和全民保健8 個方面著手［1］。按照國務院參事牛文元的觀點，智慧城市是一種綜合的城市信息工程，其基本功能包括自我學習、優化運行、預測預警、安全防護等［2］，其中安全預警功能是智慧城市的重要職能之一。

風險是一種與人類相生相伴的普遍現象，廣泛存在于人們的各類生產與生活實踐當中，它已成為眾多學科關注的焦點，從風險的理論研究逐漸延伸和拓展到對風險的實務研究。伴隨著城市的快速發展也出現了一系列的問題，表現為人口劇增、污染加劇、環境惡化、資源短缺、交通擁堵、住房緊張、食品安全、治安隱患、突發事件等，嚴重影響和制約著城市的健康發展。國外城市發展經驗表明，當城市化率達到50% ～60%的時候，經濟發展容易失調，社會矛盾往往集中多發，也即所謂的“城市病”［3］。因此，從可持續發展觀點出發，如何科學有效地識別城市風險問題是當前和未來一段時期內城市發展的重要目標之一。

當前我國智慧城市建設已進入高速發展期［4］，如何最大限度地整合利用城市信息資源，最大幅度地感知城市風險的征兆，利用智能化手段治理城市問題、規避風險，提升城市居民的生活品質和城市整體競爭力，建設自然—經濟—社會—人口—資源—環境相融合、共發展的城市綠色發展之路，已成為各地政府共同關注的一項重要課題。

2 智慧城市視野下的城市風險識別與誘因分析

2.1 智慧城市視野下下的城市風險誘發因素分析

城市風險可分為生態-資源-經濟-社會4 個層面(見圖1)。4 個層面中任何一個層面受損，都將導致該城市系統的結構發生變化，進而進入非穩定狀態。

(1)源于生態本底(自然層次)的風險。生態本底層面的風險主要是指在城市發展的進程中由于環境污染、生態破壞而引發的風險，包括環境質量因素、生態失衡因素、自然災害因素等。其中環境質量因素是指居民直接或間接地向城市排放的污染廢棄物超過其自我凈化的能力，涉及大氣、土壤、水域、噪音、生活垃圾等方面;生態失衡因素指土地退化、城市局部氣候變異以及生物多樣性銳減等生態性問題，造成城市生態結構和生態功能的削弱，并隨之帶來的水華效應、熱島效應、灰霾效應、沙塵效應和禿斑效應等［5］;自然災害因素是地震、冰雹、暴雨、洪澇、臺風、泥石流等給城市造成的人員傷亡與財產損失。

圖1 城市風險來源的金字塔式分析框架

(2)源于物質資源(基礎層次)的風險。物質資源層面主要是指城市中的電力、供水、能源、糧食、交通、網絡、通訊等，這些是城市正常運轉的基本保證，任何環節的失靈或滯后都可能導致城市的癱瘓，主要涉及有基礎設施因素、公共交通因素、能源安全因素、糧食保障因素等。其中基礎設施方面主要是供水、供電、住房、郵電通信等一些城市生存與發展所必需的公共資源的配置情況;公共交通方面是城市居民出行所乘坐的公共汽車、軌道交通以及相應的城市道路建設配套情況;能源安全方面主要指能源結構不合理、利用效率低下、過度開采所造成的風險;糧食保障方面主要是涉及糧食在儲備、流通、消費等環節的保障能力以及與其他城市間的依存程度。

(3)源于經濟運行(發展層次)的風險。經濟運行層面主要是考察當地的經濟運行態勢及經濟發展趨勢，從發展動力層面考量城市的可持續發展程度，涉及經濟擾動因素、金融市場因素、產業結構因素、就業收入因素。其中經濟擾動方面源于經濟發展過程中的一些不穩定變化，諸如市政改革、稅收政策、出口貿易等;金融市場方面主要考察貨幣與資本市場的情況，如股份制的改革、銀行的不良資產、期貨交易價格等，金融體系的運轉失靈會導致整個城市經濟秩序發生混亂;產業結構方面主要是城市發展過程中產業產值比重、成本結構、市場結構以及垂直整合程度等情況;就業收入方面主要是由城市就業壓力的增加、用工需求不匹配、財富的不合理分配、收入差距的拉大等引發的。

(4)源于社會組織(主體層次)的風險。社會組織層面主要是指反映城市利益主體的政府、社區、居民和其他組織存在著的不穩定、不確定狀態，并且可能帶來的社會失序和社會危害，主要包括人口增長因素、組織制度因素、衛生安全因素、社會治安因素等。其中人口增長方面是由城市的人口快速膨脹以及流動人口的增加所帶來的一系列問題，涉及人口的總量規模、年齡結構、性別比例、區域分布等;組織制度因素主要是社會保險、福利、救濟等一些社會保障制度的完善程度，這是維持社會穩定必要基礎;衛生安全方面主要包括給市民身體健康帶來損害的重大食物中毒、食源性病害等食品安全問題以及天花、流感、瘧疾等大范圍傳染性疫情引發的風險;社會治安方面主要是涉及人身財產安全的一些違法犯罪問題、集會示威等重大性的治安事件、因政治動蕩、軍事戰爭爆發以及由此衍生的饑荒等群體性事件、恐怖主義活動等。

2.2 城市風險識別運作思路

到目前為止，在世界范圍內，智慧城市在交通能源、社會治安、災害防治、環境管理、醫療衛生等領域都有著大量的實踐。其中，在自然災害預警方面，巴西里約熱內盧以常規天氣預報為原始數據，分析其在城市中的降雨量分布范圍，進而計算出可預期的洪水分布以及對城市的影響，有效地改善了以往因雨季來臨便出現山體滑坡、泥石流并造成洪水淹城的狀況［6］;在城市公共治安方面，美國芝加哥通過智能化的信息技術手段發現關鍵事件點，據此改變警力部署和警員的工作方式，從而提升了工作效率，節約了警力;在交通治理方面，美國紐約通過智能交通系統(ITS)的建設，利用閉路電視、交通信號燈、環形探測器、大型電子屏，一旦曼哈頓島某一路段發生交通事故或出現擁堵，系統會及時發出指令，對附近區域的信號燈進行重新編程，閉路電視也會立即對準現場，為工作人員處理事故和擁堵提供實時圖像反饋［7］;在災害預警方面，韓國的東灘、板橋、恩平等城市目前已基本實現利用紅外線攝像機和無線傳感器網絡對火災進行實時監控，一旦辦公樓、住宅出現險情，可通過廣播、短信、電子廣告牌等發布預警［8］。

從系統科學的角度出發，城市是一個由相互聯系、相互作用、相互依存的若干要素組成的具有特定功能的有機整體，在智慧城市的建設過程中，城市系統內的運行主體——居民、企業、政府三者圍繞市場條件，在政治、經濟、生態、技術、法律、產業等宏觀環境的共同作用下，形成的空間投影和集聚效應，物質流、信息流、能量流、資金流、技術流和知識流等各類要素資源在系統內部高效快速地流動，一旦城市系統內部某一節點出現損害，將導致各要素資源發生紊亂，進而影響整個城市系統的運行效率和功能;結合智慧城市實時響應、全面感知、動態調整、戰略預警的主要特點，充分發揮智慧城市的互聯感知功能，綜合運用射頻識別、視覺采集、紅外感應、無線定位、激光掃描等技術手段對城市各類要素進行智能感知、識別、定位、跟蹤、監測與管理，及時有效地甄別城市風險的弱信號，發布預警信息(見圖2)。

圖2 智慧城市運行模型圖

3 關于北京智慧城市建設過程中的探索實踐

3.1 相關背景

北京作為我國的政治中心、經濟中心和文化中心，具有人口眾多、建筑密集、經濟要素高度集中、社會文化活動頻繁、國際交往活動密切等顯著特征，生態環境、基礎設施、商品供給、經濟活動、公共衛生、社會治安任何一個方面出現問題，都會影響城市的健康發展。自1999 年北京提出建設“數字北京”以來，經過十年的發展，北京的信息化水平已處于國內領先地位;2012 年3月《智慧北京行動綱要》對外發布，正式提出未來十年將大力推進寬帶泛在、智能融合、創新可持續在內的“智慧北京”建設，重點圍繞北京城市發展過程中的資源瓶頸、交通擁堵、均衡發展、城市安全等問題提出解決思路［9］。

3.2 智慧北京建設中的風險因素分析

根據以上所建立的城市風險來源的識別分析框架，從北京市發展建設過程中的生態本底、物質資源、經濟運行、社會組織4 個層面開展風險識別工作。其中，在物質本底層面主要是對北京的生態環境承載能力等進行考察分析，及時應對自然災害及其衍生災難的發生;在物質資源層面主要是涉及北京的重大基礎設施建設情況、公共交通網絡、水電氣等能源保障、糧食基本供應水平等方面，這是城市正常運轉的基礎保障;在經濟運行層面重點考量北京經濟運行壓力、金融安全、對外貿易與產業結構風險、就業壓力、收入分配等方面內容，及時規避因經濟發展失衡所引發的風險;在社會組織層面考慮北京人口的快速增長、社會保障制度的健全性以及衛生狀況、社會治安所帶來的威脅與挑戰等(見表1)。

表1 智慧北京建設中風險的主要來源

續表1

3.3 構建智慧城市視野下的城市風險識別系統

智慧城市的理念就是把城市本身看作一個非線性、動態的、開放的系統，城市中的醫療、食品、住宅、交通、物流、金融、環保等構成了一個個的子系統，共同形成一個普遍聯系、相互促進、彼此影響的有機整體。子系統之間通過物質流、信息流、能量流、資金流、技術流和知識流進行互聯互通互享，居民、政府、企業、市場形成協同共生機制，共同保證城市的穩定有序協調發展。根據城市風險來源，結合智慧城市的相關特征，構建智慧北京的風險識別系統(見圖3)。

圖3 智慧北京的四維城市風險識別系統

(1)生態層面:圍繞城市發展中面臨的環境質量、生態失衡、自然災害等風險因素，采用智能多媒體環境監控技術，對高能耗、高污染、高噪音的行業進行監管治理，有效降低城市發展對環境的負面影響，遏制重大污染源事件的發生;搭建土壤、氣候、動植物等生態安全監測系統，實現生態信息全方位、多角度、立體式的采集、分析，維護生態系統平穩運行;提高重大自然災害的預報水平，實現以自動氣象站為基礎平臺、智能綜合應急指揮中心為核心的氣象運營服務體系，加強災害應急處理能力。

(2)資源層面:圍繞城市發展中面臨的基礎設施、公共交通、能源安全、糧食保障等風險因素，完善和拓展城市基礎設施建設，發展智能電網、智慧水務、智能管網，實現分布式能源儲備，打造智能樓宇，在自然災害、極端天氣條件或外力破壞下，仍能保持城市正常運轉，不發生大面積停電、停水、停氣事故;優先發展快速公交路網建設和地鐵、輕軌等“不占路”交通方式，科學設計中心城區與郊區出行所不同的分流模式;建立在用車智能檢測與維護系統(I/M 系統)，淘汰高排放車輛，借鑒廣東的經驗發展慢行交通綠道，倡導綠色出行模式［10］;因地制宜提供多種換乘駁接方式(包括P +R 停車場、自行車換乘、社區巴士等)，構建以樞紐站點為核心的交通銜接體系，同時加強交通事故現場應急智能處理能力建設;構建智慧能源網絡，營造先進儲能系統，提高能源使用效率，對能源實現智能配置，應對能源安全挑戰;建立糧食監控網絡中心，對各城區的糧食供給和需求情況進行實時監控，包括生產能力、儲備情況、價格趨勢，保證糧食的充足供給。

(3)經濟層面:圍繞城市發展中面臨的經濟擾動、金融市場、產業結構、就業收入等風險因素，以綠色、集群、高效為發展目標，對一些重大市場經濟信號開展監測，包括政策體制的調整、供求關系的變化、商品價格的波動，從而保證城市經濟平穩運行;重點捕捉利率水平、證券期貨、銀行信貸等金融市場動態，維護金融市場的穩定;以智慧城市建設帶動集成電路、新型顯示、移動通信、軟件信息、數字內容、先進制造、航空航天等產業的發展，拉動芯片、光纜、傳感器、嵌入式系統等軟硬件產品需求，創造大量知識型的就業服務崗位，并積極與鋼鐵、煤炭、化工等傳統產業融合，促進城市結構升級、服務轉型與經濟增長。

(4)社會層面:圍繞城市發展中面臨的人口增長、組織制度、衛生安全、社會治安等風險因素，建立和完善人口信息化管理平臺，科學管理城市流動人口，重點關注被邊緣化城鎮人口的生存狀況;以改善民生為根本出發點，推進智慧政府、智慧社區、智慧家庭等民生項目建設，完善醫療、養老、保險、救濟的社會保障體系;通過食品生產流通銷售檢測網絡、疫情網絡監控系統、醫療數據共享平臺的建立，及時有效地捕捉食品安全與疫情信號并予以實時響應;采用三維掃描、生物特征識別、可視化指揮等技術手段，對社會治安、犯罪事件、恐怖主義進行實時監控、智能分析和科學預警，有效打擊和預防城市犯罪活動，維護社會的安全穩定，高效處理突發應急事件。

［1］成思危. 建設廣義智慧城市的八項主要任務［J］.中國信息界，2013，(2):14 -17.

［2］牛文元. 智慧城市的頂層設計［C］.中國發展戰略學研究會2013 年學術年會.2013.

［3］牛文元. 中國新型城市化報告2013［M］.北京:科學出版社，2013.

［4］中新網. 中國促智慧城市建設，10 試點城市初步完成項目設計［EB/OL］. http://www. chinanews. com/sh/2014/02 -14/5837659. shtml，2014 -02 -14.

［5］王如松，胡聃，李鋒等. 區域城市發展的復合生態管理［M］.北京:氣象出版社，2010.

［6］貝爾信. 颶風桑迪敲響警鐘，智慧城市預警自然災害［EB/OL］.http: //www.bellsent.com/news_info/2012110215502546.html，2012 -11 -02.

［7］蓋世汽車網. 他山之石，世界各國城市治堵妙招盤點［EB/OL］.http://auto. gasgoo. com/News/2012/07/03044616461660-051235602. shtml，2012 -07 -04.

［8］新華網. U-City:城市的未來之路［EB/OL］. http://news. xinhuanet. com/world/2011 - 03/19/c_121206475. htm，2011 -03 -19.

［9］北京市經濟和信息化委員會. 智慧北京行動綱要［EB/OL］. http://www. bjeit. gov. cn/xxh/tzgg/201203/t20120319_23140. htm，2012 -03 -19.

［10］林偉強，邱鹍. 珠三角綠道規劃中慢行交通設計的經驗及啟示［J］.公路交通科技(應用技術版)，2013，(12):105 -108.