粵港澳大灣區智慧城市建設網絡空間結構及其優化策略分析

溫 馨，高維新，朱金勛

（1.湖南農業大學 公共管理與法學學院，湖南 長沙 410128；2.廣東海洋大學 經濟管理學院，廣東 湛江 524088）

0 引言

智慧城市緣起于國際商業機器公司（IBM）在2009 年提出的“智慧地球”理念，即“構建智慧地球，從城市開始”。這一理念充分體現了“技術性”與“人本性”引導下的未來城市發展模式。自2009 年起，世界各國紛紛利用云計算、物聯網和大數據等信息技術開展智慧城市建設，智慧城市建設的集群輻射效應也在實踐過程中持續擴大。第七版“IESE 城市動態指數2020”的數據顯示，2020 年世界智慧城市建設水平排名前五的城市分別是倫敦、紐約、巴黎、東京和雷克雅未克。與此同時，中國也積極開展“智慧城市”試點建設。2015 年，智慧城市首次寫入我國政府工作報告。經過初期的爆發式增長，環渤海、長三角、珠三角和中西部四大智慧城市群基本形成。截至2020 年，中國智慧城市試點數量已接近800個，超過歐洲、印度和美國之和。然而，在取得積極進展的同時，也暴露出數據融合不足、業務協同不夠、發展水平不均等系列問題，亟需在實踐中不斷調整優化。在數字經濟發展邁入高質量發展新階段的背景下，如何提升智慧城市建設水平，破解智慧城市建設過程中的障礙，是推進我國城市治理現代化的關鍵。

回顧相關文獻，國外對智慧城市的研究主要集中在動態監測和差異分析上，多以民生需求為分析角度，運用各類數理模型展開分析。例如，Janani 等認為智慧城市是依托新興技術手段而創建的一種具有高效便捷性特征的城市服務綜合系統，其智能應用場景可涵蓋智能電網、智能道路、智能照明、智能公共交通、智能環境監測、智能停車和智能廢物處理等多方面［1］；Georgios等研究發現利益相關者可通過建立戰略伙伴關系，適應不同群體的需求，從而推動智慧城市建設行穩致遠［2］；Wang 等研究認為，盡管智慧城市可以讓城市變得更好，但也有可能加劇群體不平等［3］；Lee等采用關鍵詞網絡分析法，評估智慧城市道路發展狀況，認為城市道路是支持智慧城市功能有效發揮的重要載體［4］。Padhy 等通過構建地面自由空間光學（FSO）模型，實時分析布巴內斯瓦爾智能城市建設中能見度與大氣衰減之間的關系［5］；Csukás等運用案例研究法分析得出，參與式治理是提高智慧城市建設水平的關鍵［6］。相對而言，國內的學者則更關注政府在智慧城市建設中的功能與地位。區別于國外，我國智慧城市的智慧化建設首先體現在公共資源配置、基礎設施建設與維護、醫療衛生服務等政府常規職能方面。有學者認為，基礎設施是智慧城市信息交換共享的主要載體［7］；智慧城市建設本質上是國民經濟信息化、環境維護自動化、生活服務便捷化和社會管理智能化的模式創新，對于高效整合城市內部碎片化的公共資源意義重 大［8］；也 有 學 者 運 用 能 力 成 熟 度［9］、多 時 點DID［10］、驗證性因子分析［11］等 研究方法對智慧 城市建設水平展開測度。

總的來說，當前學術界對智慧城市建設的理論探討較多，多以全球、全國和省市為尺度展開分析。然而，雖有學者考慮到智慧城市建設的區域差異，但并未對空間關聯效應下智慧城市建設的時空發展差異展開更細致的分析，也沒有全面考量智慧城市群不同于智慧城市單體的特征。基于此，本文運用綜合測度模型、修正引力模型等，對粵港澳大灣區智慧城市之間的相互關系、演化特征和動力機制進行量化分析，以期豐富智慧城市群建設的理論研究及應用研究。

1 研究區域概況、指標體系與研究方法

1.1 研究區域概況

粵港澳大灣區是指由香港、澳門兩個特別行政區和廣東省的廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、江門、惠州、中山和肇慶9 市組成的“9 ＋2”城市群，總面積約5.6 萬km2。2020 年末，總人口約7000 萬人，經濟總產值超過11 萬億元。在國家推進智慧城市建設背景下，粵港澳大灣區以港、澳、廣、深四大中心城市作為重要支點，大力推進智慧城市建設，智慧城市建設后發增長優勢逐步顯現，孕育了騰訊、華為、格力等一批具有世界影響力的科技領軍企業，與智慧城市相關的大數據、云計算、人工智能、傳感器、通信等新興技術大規模地應用于經濟建設、政府治理和民生服務等領域。2019 年，《粵港澳大灣區發展規劃綱要》布局試行新型智慧城市聯網，先行支持廣州、深圳、佛山、中山等試點開展智慧城市建設綜合改革，建設智慧公路試點工程（廣東）和新一代國家交通控制網，推進廣深試點智能交通示范區建設，建設粵港澳大灣區國家生物信息中心節點和“互聯網＋醫療健康”示范省，建立集社會治安一體化聯動協作防控機制等，粵港澳大灣區智慧城市建設迎來利好。

1.2 指標體系

當前，對于智慧城市建設水平評價指標體系的構建，國際上比較具有代表性的有IBM、歐盟、西班牙等智慧城市評估標準。作為智慧城市理念的提出者，IBM認為智慧城市由功能互補的城市核心系統組成，其規劃和實施需要考慮城市服務、市民、商業、交通、通信、水、能源等不同維度。歐盟將智慧城市看作是城市可持續發展的綜合助推器，并從智慧經濟、智慧出行、智慧環境、智慧公民、智慧生活、智慧治理6 個方面對智慧城市的發展做出了愿景式的評估。2018 年，西班牙IESE商學院發布全球智慧城市報告，重點從公共管理、社會凝聚力、科技、環境等方面分析全球165 個智慧城市建設水平。此外，也有學者結合智慧城市建設目標，從不同角度構建評價指標體系。例如，Antwi－ Afari 等采用模糊綜合評價（FSE）技術，驗證得出經濟、環境、治理、人是智慧城市評價體系的重要組成部分［12］。Abu－ Rayash 等立足智慧城市可持續發展的目標，指出經濟、環境、社會、治理、能源、基礎設施、交通和流行病恢復能力是構成智慧城市彈性治理的關鍵［13］。楊凱瑞等認為智慧城市建設是一個投入和產出的過程，并以生產要素稟賦理論為依據，構建出包括人力、物力、財力等投入產出要素的智慧城市建設評價指標體系［14］。顏姜慧等指出智慧城市是一個人造的開放復雜巨系統，交通系統、安防系統、環境系統、經濟系統是智慧城市的細胞［15］。任亮等認為智慧城市是新興信息技術在城市規劃、管理以及運行等領域的深度應用，可從智慧政府、智慧生產、智慧民生、創新驅動等方面評價其建設水平［16］。杜德林等提出智慧城市是城市可持續發展的高級形態，可從智慧經濟、智慧交通、智慧醫療、智慧教育、智慧管理5 個方面展開評價［17］。

綜上所述，大多數研究認為智慧城市建設主要體現在智慧經濟、智慧生活、智慧設施、智慧管理4個方面。其中，智慧經濟核心在于城市經濟的升級優化；智慧生活強調智慧服務對人們生產生活的提質作用；智慧設施關注基礎設施建設的智能化改造，增進經濟效益和社會效益；智慧管理強調通過智能化運營實現政府組織結構和工作流程的重組與優化。為此，本文在已有研究基礎上，基于科學性、系統性、合理性及數據可獲取性等原則，從智慧經濟、智慧生活、智慧技術、智慧治理4 個子系統構建粵港澳大灣區智慧城市建設水平評價指標體系（表1）。其中，智慧經濟反映區域經濟的增長潛力、產業結構合理性以及知識產權資源分布情況，包括人均GDP、二三產業占比、高新技術產業產值占GDP 比例、優勢創新機構新興技術產業占比、優勢創新機構制造業占比5 個二級指標；智慧生活側重城市生活智能化水平、居民生活的便捷度和智能民生項目的可使用性，包括每百戶家庭計算機擁有量、常住人口數字化水平、電力消費量、移動電話用戶數、互聯網寬帶接入戶數5 個二級指標；智慧技術反映科學技術在不同時空資源整合優化使用情況，包括人均技術市場合同成交金額、專利申請量、R＆D 經費占GDP 的比重、財政支出中科學技術支出的比重4 個二級指標；智慧治理側重通信網絡普及程度、城市高品質管理程度及數字化政務服務程度，包括市政府政務公開網站、政府信息網上公開量、智慧城市相關發展綱要、百度搜索年均指數4 個二級指標。

表1 粵港澳大灣區智慧城市建設水平評價指標體系Table 1 Evaluation index system of smart city construction level in Guangdong－ Hong Kong－ Macao Greater Bay Area

本文研究時間節點為2010 年、2015 年和2019年。數據來源于對應年份的《中國統計年鑒》《中國城市統計年鑒》《廣東統計年鑒》《香港統計年鑒》《澳門統計年鑒》《粵港澳大灣區數字經濟與人才發展研究報告》等，缺失數據經插值法計算得到。

1.3 研究方法

綜合測度模型：本文運用極差標準化法進行數據標準化處理，以消除指標間的性質、量綱差異和數量級的影響。然后采用熵值法賦權，加權求得粵港澳大灣區智慧城市建設水平。計算公式為：

式中：Ei為信息熵；Zi為指標標準化值；Wi為指標權重值；Mi為智慧城市建設水平。

修正引力模型：引力模型可用于分析和預測城市在一定空間范圍內的聯結狀態。然而，在現有模型中城市質量的測度多以國內生產總值和總人口數的乘積來表征，未充分考量政治、經濟、文化等諸多因素對城市建設水平的影響。此外，在城市群的擴容下，城市之間的邊界效應被弱化，城市距離已不再僅僅簡單取決于地理空間上的距離，而應綜合考慮多重因素，將地理距離、時間距離、社會距離、文化距離進行融合，以此反映吸引力隨距離衰減的情況。為此，本文在原有引力模型的基礎上，參考王欣、劉建華、李艷等的研究［18－20］，引入綜合維度相對引力常量修正引力模型：①智慧城市建設水平的修正。引入前文所述的“智慧城市”的概念和指標修正智慧城市建設水平，描述智慧城市在一定時期內關于智慧經濟、智慧生活、智慧技術、智慧治理等領域的綜合質量和發展潛力。②空間距離的修正。考慮到數據的可獲性，引入“經濟距離”的概念和統計方法對地理距離進行修正，即通過智慧城市之間的地理距離（Dij）比上智慧城市人均GDP 的差值（Di－Dj）修正最短直線距離，綜合反映智慧城市之間的空間距離。③經驗常數的修正。傳統引力模型恒定經驗常數為1，有學者認為經驗常數應隨著時代背景和戰略導向的變遷而不斷改變。為此，本文引用城市化率修正經驗常數，以此表征智慧城市吸引力的方向和大小。經過以上推導，修正后引力模型計算公式為：

式中：Rij為智慧城市i 和j 間的聯系強度；Kij為經驗常數；Mi與Mj分別為智慧城市i 和j 綜合建設質量；Dij為智慧城市i 和j 間的地理距離；Di－Dj為智慧城市i 和j 間的經濟距離；Ti、Tj為智慧城市i和j 的城市化率；Ri為智慧城市i 與其他所有城市的聯系強度的總和。

2 結果及分析

2.1 智慧城市建設空間分異演化

運用公式（1）—（3）計算求得2010、2015 和2019年粵港澳大灣區智慧城市建設水平得分，并應用自然間斷點分級法將評分結果劃分為5 級并進行地圖表達，結果如圖1 所示。

圖1 2010、2015 和2019 年粵港澳大灣區智慧城市建設質量情況Figure 1 Quality of smart city construction in Guangdong－ Hong Kong－ Macao Greater Bay Area in 2010，2015 and 2019

從總體上看，在國家政策支持和現代化城市治理現實要求下，粵港澳大灣區智慧城市建設發展態勢良好，穩中有升。2010 年，粵港澳大灣區智慧城市建設處于萌芽階段，智慧城市建設水平平均值尚未達到300，平均水平較低；2015 年，依托高鐵、城際鐵路、普速鐵路、干線鐵路與高速公路、機場、港口無縫鏈接的立體交通網，粵港澳大灣區智慧城市正式進入籌備建設階段，建設水平的平均值達到355；2019年，以高速光網、移動物聯網、4K高清等新一代信息技術為標志的新業態、新產業不斷涌現。粵港澳大灣區各城市的智慧建設水平進一步提升，有64%的城市智慧建設水平高于400。從城市層面來看，2010—2019 年，佛山、東莞、江門、中山等城市的智慧建設水平總體呈上升趨勢，香港、澳門、深圳、珠海和肇慶等城市的智慧建設水平增長幅度不大。香港、深圳、廣州和佛山等珠江東翼城市由于地理距離相近，人才、技術等創新資源交流頻繁，發展成為粵港澳大灣區智慧城市建設的核心區。相較而言，珠海、肇慶、中山、江門等珠江西翼城市的創新發展環境建設較薄弱，是粵港澳大灣區智慧城市建設的邊緣區。總體上，粵港澳大灣區智慧城市建設空間集聚明顯，集聚強度呈現出由珠江東翼向珠江西翼發散的空間格局。相較于固化的珠江東西翼的空間結構，智慧城市之間的行政壁壘和邊界屬性在重大跨界交通工程開通的影響下逐步模糊化，這種關系空間的重塑將為粵港澳大灣區智慧城市協同發展帶來新的機遇。

2.2 智慧城市建設網絡結構特征

運用公式（4）—（5）計算求得粵港澳大灣區智慧城市聯系強度，在此基礎上利用Circos 弦圖對其展開可視化分析，結果如圖2 所示。從圖2 可見，粵港澳大灣區智慧城市建設聯系強度在研究期內逐漸增強，高值區主要集中在港深、廣佛、澳珠3 個都市圈同城化區域。協同網絡呈現出多核心、網絡化、一體化的演變趨勢。2010 年，粵港澳大灣區智慧城市整體聯系較稀疏，僅有澳門與珠海、香港與深圳、廣州與佛山的聯系值在100 以上，其余城市間聯系值均低于100，表明城市之間智慧化建設的聯系非常微弱。這與當時經濟發展水平較低、互聯互通程度不足、標準化程度不高等原因相關；2015 年，智慧城市聯結線數目增多，以香港與深圳、澳門與珠海、廣州與佛山、珠海與中山為極點支撐的聯系網絡初步成型。這些極點城市處于粵港澳大灣區智慧城市建設網絡中的核心位置，集聚了灣區內主要的核心科技資源。它們憑借著良好的產業基礎、豐富的人才資源以及強大的科技創新能力，與鄰近地區在云計算、大數據以及“互聯網＋”等領域的合作交流頻密，聯系值普遍在200 以上。其他城市的智慧化聯系強度逐年遞增，但受限于交通物流水平、區域創新組織差異以及大數據與算法技術薄弱等空間制約條件，區位毗鄰作用不突出；2019 年，隨著粵港澳大灣區城市群發展規劃政策的落實，大灣區的一體化優勢開始凸顯，智慧市政、智慧安防等領域逐漸進入成熟狀態。澳門與珠海、廣州與佛山的網絡化發展漸至成熟，香港與深圳、珠海與中山、深圳與東莞的空間互動勢頭強勁。然而，隨著城市間空間距離拉大，這些智慧城市之間聯系量逐漸減少。智慧城市尚處于初級發展階段，發展能力水平差異大，顯現碎片化發展，合作基礎不牢固、可持續運營能力較差等問題普遍存在。究其原因在于：一方面，從行政上看，粵港澳三地處于不同的行政管理體制內，城市管理部門缺乏協同、城市管理的數據及應用缺乏整合，智慧城市的整體效益難以發揮；另一方面，大灣區內部市際間發展不平衡，特別是珠江東西兩翼經濟發展差異大。這也是粵港澳大灣區智慧城市建設亟待破解的難題。

圖2 2010、2015 和2019 年粵港澳大灣區智慧城市建設水平的網絡結構特征Figure 2 Network structure characteristics of smart city construction in Guangdong－ Hong Kong－ Macao Greater Bay Area in 2010，2015 and 2019

2.3 智慧城市建設相互作用強度

從2010、2015 和2019 年粵港澳大灣區智慧城市建設水平的相互作用強度情況表（表2）可以看出，粵港澳大灣區智慧城市建設聯系最為密切的區域集中在香港、澳門、廣州、深圳、珠海和佛山等6 個城市，聯系總量占全部地區的比例的80%以上。其次是東莞和中山，智慧城市建設聯系總量分別占全部地區的4%和7%以上。這突出地反映出粵港澳大灣區的智慧城市建設相互作用強度存在空間分布不均衡的現實狀況。

表2 2010、2015 和2019 年粵港澳大灣區智慧城市建設水平的相互作用強度情況表Table 2 Interaction intensity of smart city construction level in Guangdong－ Hong Kong－ Macao Greater Bay Area in 2010，2015 and 2019

從大灣區各個城市來看，廣州作為國家中心城市、國家超算中心和綜合性門戶城市，電子政府、智能交通、智能港口、智能化城市管理等普遍應用，天河二號等一批智慧新設施、新產業快速布局發展。廣佛同城之后，廣佛智能化建設聯動趨勢顯現，智慧城市建設聯系強度值在420 以上，對粵港澳大灣區智慧城市建設起著輻射和帶動作用。港澳是兩個高度發達的國際大都市，在政府服務、金融、工商、交通、物流等方面大量采用新科技，彰顯高度智能化，智慧城市建設聯系強度值在290 以上。借助強大的科技創新能力，深圳和珠海在粵港澳大灣區智慧城市建設方面已經擁有明顯的領先優勢，取得的成績已經得到了廣泛的認可，智慧城市建設聯系強度值在270 以上，成為粵港澳大灣區智慧城市建設的地方性集聚地和輻射中心。其余5 個城市是弱聯系城市，是粵港澳大灣區智慧城市建設中必不可少的區域。可見，粵港澳大灣區智慧城市建設“一超多強”局面較為顯著，未來發展的潛力巨大。雖然近年來粵港澳大灣區去邊界化趨勢明顯，城市間流動性增強，但是智慧城市在空間上基本遵從“中心—外圍”式分布。弱聯系城市距離核心城市較遠，主要分散于粵港澳大灣區的邊緣地帶。

3 結論與對策建議

本文從智慧經濟、智慧生活、智慧技術、智慧治理4 個維度構建粵港澳大灣區智慧城市建設質量評價指標體系。綜合利用網絡分析、修正引力模型等理論與方法，集成空間分異演化、網絡結構特征、相互作用強度等多源異構研究結果，綜合反映粵港澳大灣區智慧城市建設之間一對一、一對多、多對多的關系。主要結論如下：①2010—2019 年，粵港澳大灣區智慧城市建設快速發展，空間集聚明顯，以香港、深圳、廣州和佛山等為珠江東翼城市樞紐，中山、肇慶、江門和珠海等珠江西翼城市為重要節點，構成粵港澳大灣區智慧城市建設空間特征。②粵港澳大灣區智慧城市建設聯系強度逐漸增強，協同網絡呈現出多核心、網絡化、一體化的演變趨勢。然而，受制于體制機制障礙，粵港澳大灣區智慧城市建設網絡疏密程度不同，高值區主要集中在港深、廣佛、澳珠3個都市圈同城化區域，其他城市的智慧化聯系較不緊密。③粵港澳大灣區智慧城市建設水平的相互作用強度呈梯度分布特征，香港、澳門、廣州、深圳、珠海和佛山的聯系總量占全部地區的比例的80%以上。弱聯系城市距離核心城市較遠，主要分散于粵港澳大灣區的邊緣地帶。

針對當前粵港澳大灣區智慧城市建設發展不平衡、不充分的問題，提出以下建議：①建立粵港澳大灣區智慧城市建設合作統籌協調機制。在粵港澳大灣區建設領導小組框架下組建大灣區智慧城市發展委員會，賦予智慧城市發展規劃職能，全面統籌制訂大灣區智慧城市發展規劃，協調三地智慧城市創新合作活動，不斷深化智慧城市各領域合作。②規劃引導粵港澳大灣區智慧城市發展。緊抓粵港澳大灣區和深圳中國特色社會主義先行示范區建設重大機遇，將智慧城市建設納入到大灣區總體規劃，統一規劃部署基礎設施、數據、業務、應用和服務互聯互通。在民生、產業、環保、公共安全、城市服務等專項規劃中側重智慧建設的內容，因地制宜推進智慧城市的整體布局和分段發展。③搭建粵港澳大灣區智慧城市開放合作平臺。以國家創新驅動發展戰略為指導，充分利用大灣區溝通內外、輻射全球的獨特優勢，拓展多層次、寬領域、全方位的合作。一是注重信息公開和資源整合。建立完善大灣區智慧城市建設標準和政策法規，構建數據采集分析、決策支持、共享交換等一體化的大數據管理與服務平臺，推進大灣區信息技術與城市建設技術、業務、數據融合；二是以大網絡大系統大平臺建設為導向，充分應用人工智能、大數據、物聯網、云平臺等新技術，推動各地區、各部門專用網絡和信息系統整合融合，實現城市規劃、建設、管理和服務智慧化；三是開發本土化核心技術。核心技術是助力智慧城市能級和品質雙提升的重點。大灣區各地在智慧城市技術研究與應用、科技成果轉化、人才培養方面各有千秋，本土化核心技術互補性較強，產學研用合作的空間很大。為此，應結合大灣區各地技術基礎，在借鑒吸收國外先進科學技術的同時大力推動智慧城市核心技術的本土化發展，構建以人為中心、以多元技術融合為依托的一體化智能建設。④充分發揮港深、廣佛、澳珠等核心城市發展能級的輻射帶動作用，加強核心城市與周邊城市分工協作、優勢互補，提升大灣區智慧城市網絡聯系密度，促進大灣區智慧城市空間結構由簡單的組團結構向復雜的網絡結構特征演進。同時，結合各地發展歷程、發展能力和發展方向，多措并舉推進智慧交通、智慧能源、智慧市政、智慧社區建設，逐步形成頂層設計引導、城市層級銜接、差異化建設的新型智慧城市發展新格局。