杨瑛：新标准观指引下的智慧城市顶层设计

 

　　智慧城市是城市可持续发展与新一代信息技术结合的产物，是当今世界城市发展的新目标和新模式。智慧城市运用物联网、云计算、大数据、空间地理等新一代信息技术，促进了城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。建设智慧城市，对加快工业化、信息化、城镇化、农业现代化融合，提升城市可持续发展能力具有重要意义。认知和推动智慧城市实践要转变以往技术驱动、软件设计、集成部署的传统理念，要充分考虑技术与应用、管理与服务融合，资本与产业、建设与运营统筹等多维复杂要素，在城市建设的全生命周期中融会贯通“智慧”的思想与能力。

 

　　智慧城市是跨维度空间的复杂有机体，需要由众多利益相关方广泛参与，借助智慧思维下的顶层设计，建立跨时空、多维度、智能化发展的良性生态环境。鉴于其发展动因和建设实施的复杂性，有必要综合运用体系化、系统化、标准化新思维、新方法和新工具，结合区域、历史、文化及经济等自然禀赋实际，适时分析、探索解决当前困扰城市发展的资源匮乏、经济发展、普惠服务、社会治理、老龄化等突出问题。

 

 

　　新标准观，并非从0到1的创新，而是透过事物的表象深刻理解标准的规律和本质，以及时代所赋予的新内涵。标准及标准化自古有之。古汉语中“标”指同类事物的典型代表，“准”指同类事物的基准和准则。如果某个事物既具有同类事物的典型特征，又是同类事物运动变化所遵循的准则，从哲学的角度看就可以被抽象成为本质规律。由此，不难理解标准天然具有的判断性和比较性，以及标准化作为自然界客观存在的现象和发展规律。

 

 

　　自然界存在标准化现象，自然选择本身就是一种标准化的过程。与人类有目的地开展标准化活动相比，自然界的标准化是无意识的。如同类物质具有相同的外观特征和内部构造，同种动物具有相同的器官、外观、骨骼和身体结构组织。树木都由树干、树枝、树叶、花朵、果实等组成，同一种树木有相同形状的树叶、花朵和果实。每种物质都由一系列相同的晶体结构、分子结构或原子结构以固定的形式组合而成；如雪花由无数六角形结晶体按照统一的规则排列而成。此外，自然界的其他动物也具有标准化行为。据研究，世界上所有的蜜蜂按照统一的方法筑造蜂巢，一致为正六角形，巢的底部有三个完全相同的菱形，且菱形的两个钝角和两个锐角有着相同的度数。

 

　　标准与标准化快速发展于西方工业技术革命时期。英国作为工业革命的代表性国家，提出“标准”的定义为“法律所规定的，一般用作比较单位，借以确定其他物品正确度的度量衡、价值或数量”和“标准化”的定义为“为了所有有关方面的利益，特别是为了促进最佳的全面经济并适当考虑产品使用条件与安全要求，在所有有关方面的协作下，进行有秩序的特定活动所制订并实施各项规则的过程”。其实质是通过协商一致，制定和使用工业、工程领域的技术标准，实现工业产品在规格上的统一，进而带来产品和过程的简化，生产效率和经济效益的提升。美国提出“标准”的定义为“对材料、机器、某种外购物、自制件或者生产过程列出必要的说明清单”，“标准化”的定义为“在有关各方的共同利益和合作下，针对某一专门活动的规律性方法制定和应用规章的过程。某一方面标准是某一方面标准化工作的成果。而且该成果只能由某一公认的标准团体所取得”。

 

　　目前，标准与标准化的最具权威性的定义来自于国际标准化组织（ISO）第2号指南（第八版）：标准化是为了在一定范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同使用的条款的活动。这些活动主要包括编制、发布和实施标准的过程。标准化的主要作用在于为预期目的改进产品、过程或服务的适用性，防止贸易壁垒，并促进技术合作。标准是为了在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并经一个公认机构批准。标准宜以科学、技术和经验的综合成果为基础，以促进最佳的社会效益为目的。

 

　　伴随工业社会向信息社会转型，标准及标准化的范畴和效能也在悄然发生变化。法规性、条例性等的管理和强制约束功能得到社会各层次的普遍重视，标准及标准化在管理、服务、治理等非技术领域的推广应用效能不断得到强化和发展。性能、流程、方法等具体技术条款的最优实践等功能进一步深化，针对核心具体问题的可执行性、可操作性和规范性越来越明确和细分。一方面，不难看出工业化生产过程的标准及标准化效能正在得到充分发挥；另一方面，针对社会转型和互联网等虚拟空间治理需求下的管理性、体系性标准及标准化活动不断创新实践。

 

 

　　标准化作为一项独特的专业活动，兼具了自然科学和社会科学的复合属性。对于智慧城市标准化而言，其跨学科、跨时空、跨领域等属性更为突出。自2012年以来，多个标准化国际组织启动智慧城市标准化工作，全球超过30个国家的专家及业内力量积极参与。国际上标准化组织以及相关企业积极推动智慧城市实践，各主要国家政府高度关注智慧城市发展，纷纷将智慧城市纳入其新时期国家发展的战略选择。2015年9月，美联邦政府发布“智慧城市行动倡议”，推动智能应用、鼓励跨城市合作，促进国际交流，并安排专门资金强化城市服务服务供给、改善交通、应对气候变化并刺激经济复苏。国际主要标准化组织在智慧城市标准化方面的工作现状见表1。

 

　　截止到目前，各国际标准化组织普遍关注智慧城市发展实践中对于标准化的需求总体研究，以及对于基础性、总体性标准等的研制工作。2013年，欧盟的主要标准化组织CEN与CENELEC联合成立了“智慧&可持续城市与社区协调组”（SSCC-CG），旨在促进欧盟智慧城市标准化工作，已有多个欧盟国家积极参与。英国标准化学会先后发布了《智慧城市标准化战略》《智慧城市框架：智慧城市与社区战略制定指南》《智慧城市术语》《智慧城市概念模型》，以及《标准在智慧城市中的角色》等文件。同年，德国标准化协会（DIN）与德国电子与信息技术标准化委员会（DKE）制定了《德国智慧城市标准化路线图》。德国是欧盟智慧城市协调组核心成员，并委派专家担任了IEC智慧城市系统评估组副主席。美国标准化协会组织了一个成员联合论坛来讨论标准和认证在智慧城市国际和国家发展中的作用。

 

　　中国智慧城市标准工作始于2011年，由全国信息技术标准化技术委员会、通信标准化协会、智能建筑和标准化技术委员会等着手分别推动智慧城市基础性、总体性标准的研制。2014年，国家标准委联合相关部门成立国家智慧城市协调推进组、总体组、专家咨询组等，负责组织推动中国智慧城市标准体系框架以及重点标准研制，如参考模型、顶层设计指南、评价模型、数据融合、公共信息服务平台等国家标准的研制。在国家智慧城市标准体系框架分类下，共有总体标准、支撑技术与平台、基础设施、建设与宜居、管理与服务、产业与经济、信息安全保障七大类标准，但是对于产业与经济、管理与服务的标准研制一直处于比较薄弱和空白状态。

 

　　从目前智慧城市建设比较活跃的英、美、中等国家看，标准化工作的重心仍然聚焦于技术类标准的研制和应用。

 

 

　　英国标准化学会提出了智慧城市的新内涵，在建成环境中有效整合物理、数字及人类系统，为市民提供可持续、繁荣及充满包容性的未来。传统的城市发展与管理模式不再适用于当前实际，中央与地方事权划分，城市各区域功能定位，国内与国际城市关系等不断调整。政府管理和服务，企业生存和发展，居民生产和生活等实际需求，对于城市运转这个“复杂大系统”的效率要求更高、更精确、应变能力更强，城市居民的满意程度不断提高，城市经济社会发展更加多元、抗风险能力更强，形成城市可持续发展总目标下不断完善的良性循环机制。

 

　　针对智慧城市面临的迫切需求与复杂问题，其标准化工作呈现体系化设计、个性化实施等特征。一方面，各个城市和区域由于资源禀赋、历史文化等个性化特征使得其发展建设呈现多样化、灵活性等特点。另一方面，由于智慧化目标与城市发展问题存在的共性和规律性特点，使得智慧城市标准化呈现体系化、系统化、规范化设计需求，世界主要城市可以借助互联网和快速推广的最佳实践，高效率地探索解决不同城市发展中的共性、关键性问题。

 

　　智慧城市标准化首先要解决管理的一致性和规范性问题。由于不一致、不规范使得秩序出现混乱，从而效率降低、消耗增加，导致在城市范围内或者跨城市范围的群体、组织和系统无法有序、良性运转。第一，针对城市中大规模、有组织的活动，开展标准化可以确保活动的有序组织和高效运行。第二，标准作为解决技术的最佳实践，是对于事物稳定和最佳状态的技术选择。智慧城市发展需要遵循的技术规范，规定了在推进工业化、信息化转型实践中针对某类基础性对象的行为准则，例如安全、环保、可持续等。第三，强化顶层、系统化设计实施，寻求破解城市发展瓶颈。智慧城市发展涉及经济、社会、文化等各个领域，以系统的眼光和思维，在智慧城市这个复杂大系统下，探寻标准化对象实体，以及与此类对象实体相关的关联关系；通过最佳实践的应用，使得标准化对象与关联事物间实现物质、信息和能力的按需传递和便捷交换。

 

　　在智慧城市标准化中，带有体系与系统设计特性的顶层方法以及质量、评估、评价等具有愿景和度量特性的标准、规范成为城市建设实践中法制化、制度化的延伸。技术特征使得智慧城市标准应用具有先进、有序和价值等效率，满足智慧城市可持续化、科学化发展路径的选择需求。系统性或体系化则是将管理、技术两个特征集成、融合于城市发展中，以达到系统效能整体提升的最终目标。

 

 

　　进入到后工业化发展时期，世界主要国家的城市发展都面临规模日益扩张、人口增长、城镇化、老龄化等问题。为此，对于城市发展所需的自然资源、人力资源、信息资源等稀缺、不可再生资源的顶层设计、统筹处理就越来越迫切。借助标准化思维和工具，强化智慧城市顶层设计，以促进城市经济的可持续增加、居民生活幸福指数提升，确保资源、环境以及人类均衡发展。

 

 

　　从ICT的视角看，智慧城市是多个系统组成的整体，多个垂直系统将其资源和能力共享出来，以建立一个提供更多功能的新系统；同时通过开放标准、治理与服务标准，充分发挥ICT的创新融合优势，引导规范智慧城市的设计、实施的关键环节和要素。从国内外智慧城市顶层设计和实践探索看，目前智慧城市发展急需形成体系化的设计能力、数据到智慧的转化能力和社会多元化治理的能力。

 

　　⒈智慧城市的体系化设计能力

 

　　经济增长的原动力在于人口增长和科技进步。人口增长受到物质和空间的制约，如何在有限空间和物质资源条件下为人口增长创造有利条件；科技进步发展到现在，技术与应用集成创新、技术创新成为满足人们需求的有效工具。智慧化设计、智能化管理各类资源，技术创新有效支撑社会管理、产业发展与公共服务等的履行。通过ICT技术与产品汇聚数据、信息，经过加工处理形成知识与智能，以支持服务于智慧城市建设实践。

 

　　复杂系统中对于业务与信息的可测量、可控制和可管理的系统性思维逐渐得到重视和付诸实践。复杂系统最大范围地涵盖了人机接口，数据采集、存储与传输，智能搜索与分析，决策支持等领域，系统间逐渐突破了原有的业务管理边界，涉及人力与服务、城市运行、产业发展、资源保护、生态宜居等全领域、全流程。资源与业务的全覆盖带来了对于整体能力的要求，对于系统的整体设计、集约化部署、持续改进与运营等提出了更高要求，对于信息系统提供的支撑提出了便捷、精准、可靠，建设部署高效、绿色、环保，用户满意度高等实质性需求。

 

　　⒉从数据到智慧的转化能力

 

　　具有业务和背景属性特点的数据构成信息，信息是表征事物间联系的消息、指令或信号。智慧是迅速、灵活、正确地做出理解和处理的能力，是通过对于隐性知识的挖掘和应用，进而提高决策正确性的能力。智慧城市需要接受的信息是全方位的，对信息的传递要求更为迅速和可靠；对信息的加工、处理由被动转为主动，从定性分析转为定量分析，支持决策；对信息流动的条规性要求转为咨询性要求；同时，对信息提出了宏观规划、微观调控和监控能力的要求。

 

　　从数据到智慧的转化过程如图1所示，不仅仅是技术应用与业务目标的融合叠加，还在于对人类行为轨迹的数据化使得我们可以站在另外一个更为细致的观察和测量水平，获取数据及其相关性，以进一步扩大知识视野和提升智慧能力。据研究发现，93%的人类行为都是可以预测的。人类行为并非随机的小概率事件，是在意向作用下非常规的突变行为，即人们的活动具有间歇性，会在短期内突然爆发，然后又趋于沉寂。为此，在公共安全领域，城市数据源与社交网络数据联系，预测犯罪趋势、热点问题、热点区域、发案概率，进而有针对性地部署和预防。国内外很多城市将犯罪数据与公司发薪日、音乐会、球赛、节假日等相关联，以帮助推算犯罪趋势。

 

　　⒊社会治理多元化和广泛参与的能力

 

　　在智慧城市环境下，城市运行管理方式随着经济关系变化而变化。政府作为权力运行的主体，显现出几个特征：权力在城市政治体系中向下转移，城市居民积极参与；地方政府成为创新的主要节点；在此环境下，更多的机构、组织、人员参与，形成多重权力主体，城市运行于更为商业化的机制中。传统模式下政府负责提供的公共服务，已有其他非政府主体参与，与私营机构的合作，如技术与资金的风险共担、投融资等机制逐步建立。

 

　　智慧城市治理呈现如下特征：架构由垂直独立型发展为扁平协同性；管理方式由行政管理为主发展为行政管理与社会自我调节相结合；从经济主导型向社会服务与经济主导相得益彰型转变。从狭义的视角看，在城市范围内，政府、企事业单位、非营利组织形成相互依赖和博弈的治理体系，形成参与、沟通、协商、合作的治理机制。

 

 

　　当前智慧城市发展处于仁者见仁、智者见智的实践探索阶段。针对性强的管理、系统等类标准对于提升智慧城市顶层设计、信息共享、经济和社会转型发展等具有重要的引导、规范意义。通过开放标准、治理与服务标准，发挥ICT的创新融合优势，引导、规范智慧城市的设计与实施。

 

　　⒈体系化设计能力类标准

 

　　对于复杂系统全方位整体能力要求的标准化，主要从两个角度予以统一与规范。一个角度是从顶向下，强化系统化设计。这需要统一业务、数据、系统建模等的描述方法和设计方法，确保在复杂环境下的语义能够被有关各方正确理解。可以通过符合标准的工具进行规范化设计和开发。另一个角度是分析确定核心要素、关键系统和指标，从度量、评估和实施的层面，选用符合标准的技术、产品和服务，以最终满足整体能力的需求。

 

　　⒉数据到智慧转化能力类标准

 

　　站在标准化的视角研究智慧能力，传统的数据元、元数据、分类编码以及接口等具体标准的遵循和研制是基本诉求。围绕挖掘隐性知识的需求，对于一体化建模、知识图谱、海量分析处理等与技术创新、模式创新等相关的标准化活动越来越活跃。此外，围绕城市公共服务、数据服务等的发展，还需要研制推广提高服务和质量水平的具体规范，以达到给当前提升城市满意度水平提供有力支撑。

 

　　⒊多元化治理能力类标准

 

　　智慧城市构建了一个自我学习、自我优化的复杂生态系统，在该系统内通过测试、评估、认证等管理标准，形成不断递进、优化的良性循环机制。为适应智慧城市治理多元、分散、网络以及多样性等特点，需要运用新标准观对于城市中的资本、土地、劳动力、技术、信息、知识等生产要素进行系统化管理，包括对于角色、职责、利益等多维度的定位、设计和架构。同时，对于城市发展所必须的强制性、规范性要求，如物理安全、环境保护、信息安全、健康安全等基础领域需要遵循最优实践与基本要求。

 

 

　　英国标准化学会在智慧城市标准研制等方面非常活跃，自2012年起围绕战略、流程和技术等方面出台了一系列标准化文件，这些文件尽管不属于英国国家标准，但是这些文件对于引导、规范和推动智慧城市顶层设计和实施具有实践指导意义。

 

 

　　“标准在智慧城市中的角色”研究提出了城市向智慧化发展过程中制定的四方面标准：一是需要为城市决策者确定发展目标和评价标准。目前可遵循的规范性文件如BS8900可持续发展，BS8904社区可持续发展指南，ISO全球城市指标，PAS2070城市碳排放评价等。二是需要研制基础设施和服务间的信息获取、共享标准。智慧城市中共性基础设施的集约化建设模式，以及云计算、大数据等的技术服务模式，需要尽快满足针对特定服务交付系统的互操作标准，一方面提高基础设施的利用效率，另一方面提高跨系统间的对于数据、信息、知识的按需共享效能。目前，急需研制跨系统的总体互操作框架，城市基础设施和数据通用指南，智慧城市数据概念模型等。三是需要研究遵循智慧城市发展中的风险管理标准。在智慧城市中，对于数据、信息、知识等的掌控程度和风险管理是当前需要解决的共性难题。目前，需要遵循的标准包括BSI ISO 27000系列安全标准，BS10012个人信息管理系统最佳实践，ISO/IEC 29100隐私风险管理等。四是对于智慧城市愿景的统一认识。术语、框架与可视化建模与展现等标准，支持智慧城市利益相关方在统一的语义、语用、本体环境下，共同推动智慧城市的协同发展。

 

 

　　英国标准化学会提出的一系列具有引导、规范性质的文件，基本上属于基础性、框架性、愿景性的“标准”条款。从语义、本体层面，统一了概念和共享环境设计；从互操作框架、概念模型等多个层次，体系化设计了数据开放、共享等组织管理机制；从愿景、要素、目标和方法论等层面，统一方向，提出用于评价、评估的关键要素和指标，引导、管理智慧城市实践。尽管该系列文件并非理想化、完美化的智慧设计，但“重管理性、轻技术性、求系统性”的新标准观贯穿其中，对于智慧城市顶层设计的指导性、引导性特点非常鲜明。

 

　　英国标准化学会推荐建筑信息模型标准（BIM）。BIM是对任何建成对象（包括建筑物、桥梁、道路、工艺装置）物理和功能特性的共享数字表式。[4]BIM借助共享的三维模型及其所带的智能结构化数据的创建、整理和交换为支撑，实现在数字、物理、信息资产整个生命周期内的价值协同。BIM已经被广泛应用于建筑、制造、城市管理和节能控制等领域。例如将BIM用于建筑和工业生产的建模和三维可视化，通过BIM来实现对于数字化资产数据的采集、管理、利用等。美国国家标准技术研究所（NIST）曾发表报告，指出建筑行业因数据交换问题每年损失百亿美元。英国政府商务办公室发表报告，预测通过持续推进项目集成，可节省建设项目成本的三成。目前，中国关于公共机构、建筑和工业的节能项目中，很多技术解决方案都提及BIM。BIM作为一种模型标准和工具，被应用到综合能效监测平台中。相信未来BIM在解决城市规划、管理，节能、绿色等焦点问题中会发挥更大的作用，支撑服务业务的可视化、数据的可采集、不同系统间和不同利益相关方的数据开放和业务协同等目标。

 

 

　　借助历史最长的标准化组织（英国标准化学会）对于智慧城市标准化的实践探索，不难看出“重管理性、轻技术性、求系统性”的新标准观已经初现端倪。新标准观并非完全的新生事物，自然界的标准化现象，工业社会的标准化规律，乃至社会转型时期对于标准化的影响，都反映到新标准观的特征中来。

 

　　国内外智慧城市发展尚处于起步阶段。鉴于其自身的复杂性、多维空间性等，需要有一套科学、规范的指导性文件、标准或方法论，以指导面向具体城市实践的、具有可操作性和有效性的顶层设计。

 

　　标准化要适应城市转型发展的需求迫切。在智慧城市实践中，由于传统思维的惯性，智慧城市愿景的前瞻性，以及多年来技术的依赖和主导性，使得在具体组织标准化工作中，技术性为主导的工作思路很难调整到位。在英国标准化学会发布的系列文件中，尽管有很多创新和调整，但是ICT技术主导的情况和任务依然很庞大。

 

　　顶层设计的引导性、规范性作用需要进一步强化。借助标准工具和手段，体现管理性、系统性特征，重点突破围绕城市管理、城市服务的语义、方法、评估、设计、模型等标准，力争通过系统化的设计和实施，推动急需的管理和系统类标准研制，推动相关技术标准的选型和应用等工作。

 

　　作为跨领域、跨学科、跨系统的超复杂系统，智慧城市需要综合、有效运用标准化工具，需要运用新标准化思维进行顶层设计。智慧城市标准呈现管理性、技术性和系统性特征。管理特征使得标准具有了统一、规范的效力，带有体系与系统设计特性的顶层方法以及质量、评估、评价等具有愿景和度量特性的标准成为城市发展实践中法制化、制度化的延伸。技术特征使得智慧城市标准应用具有先进、有序和价值等效率。系统性或体系化将管理、技术两个特征集成、融合于城市发展中，以达到系统效能提升的最终目标。智慧城市建设呼唤系统类标准、管理类标准和技术类标准，尤其是前两者，以促进智慧城市的可持续发展。