王廣斌，崔慶宏，劉 歡

（同濟大學 經濟與管理學院，上海 200092，E-mail：tsinghongcui@126.com）

國外智慧城市研究的現狀分析與啟示

王廣斌，崔慶宏，劉 歡

（同濟大學 經濟與管理學院，上海 200092，E-mail：tsinghongcui@126.com）

以2010～2015年間Web of ScienceTM核心合集數據庫中標題為智慧城市的有效文獻作為數據，使用共被引分析的研究方法，用CiteSpaceШ軟件對其研究現狀進行研究：關鍵詞、文獻、期刊、作者的共引與主要研究國家的合作網絡分析，并進一步分析得出國外智慧城市研究的4點啟示：關注技術進步、集成與融合，強調創(chuàng)新驅動城市服務水平，參與式政策制定與城市治理以及注重城市的可持續(xù)發(fā)展，以期為我國智慧城市的相關研究與建設活動提供借鑒與參考。

智慧城市；共引分析法；CiteSpace III；知識圖譜

城市發(fā)展所面臨的問題與挑戰(zhàn)突出地表現在城市人口持續(xù)增加引起資源與能源消耗的巨大壓力，受氣候變化與經濟增長的雙重影響，如何創(chuàng)新城市生活生產方式，發(fā)展和創(chuàng)新更加綠色與可持續(xù)的城市發(fā)展模式已成為普遍共識。由于智慧城市對城市問題的解決、資源與能源使用效率的提高、城市可持續(xù)發(fā)展能力與競爭能力提升的潛在價值，國外學術界對其進行了廣泛而又深入的研究。對國外智慧城市研究進展的分析，有助于及時了解與跟蹤研究熱點與動態(tài)，把握研究脈絡以及演進過程，為我國智慧城市相關研究與建設活動提供啟示。特別是通過計算機可視化信息軟件的處理，可將分析的結果直觀形象地顯現出來，進而達到可視化的效果[1]。在不同的可視化軟件中，CiteSpace可以探測和分析學科研究前沿隨時間的變化趨勢，通過文獻信息可視化使研究者能夠直觀地辨識出學科前沿的演化路徑及學科領域的經典基礎文獻[2]。

1 數據來源、研究方法與工具

數據來源為Web of ScienceTM核心合集中的引文索引Science Citation Index Expanded（SCIEXPANDED）與Social Sciences Citation Index（SSCI）中的外文文獻。以標題TI=（smart city OR smart cities OR smarter city OR smarter cities）為檢索條件，時間跨度為2010～2015年，檢索時間為2016年1月6日，共得到246篇文獻。本文對上述文獻進行逐一選擇，去除研究主題不符、無關鍵詞和作者的文獻，最終得到有效文獻179篇。

文獻計量學主要通過量化指標對某一研究領域全部文獻的整體分布和個體體征進行計算和分析，包括共詞分析和共引分析兩種方法[3]。

（1）共被引分析（Co-Citation Analysis）。是指兩篇文獻共同出現在第三篇施引文獻的參考文獻目錄中，則這兩篇文獻形成共被引關系。即當兩篇文獻A、B同時被文獻C引用時，則稱A與B之間存在一個共被引關系[4]。由于該方法分析結果的客觀性、系統性，國內各領域學者競相將其引進到研究中來，或揭示科學結構，或進行前沿分析、以及領域分析[5]。文獻耦合是指兩篇文獻共同引用的參考文獻的情況，兩篇文章引用了同一篇文獻，則兩篇文獻之間就存在耦合關系[6]。即當文獻A與文獻B同時引用文獻C及其他文獻時，文獻A與文獻B之間具有耦合關系。兩篇文獻的相同參考文獻越多，表示兩篇文獻耦合的強度越大，在研究主題上越接近。

（2）共詞分析法（Co-term Analysis）。其思想來源于文獻計量學的引文耦合與共被引概念，即當兩個能夠表達某一學科領域研究主題或研究方向的專業(yè)術語（多為主題詞或關鍵詞）在一篇文獻中同時出現，表明這兩個詞之間具有一定的關系，同時出現的次數越多，表明它們的關系越密切、距離越近[7]。其基本原理是對一組詞兩兩統計它們在同一組文獻中出現的次數，通過這種共現次數來測度它們之間的親疏關系，常用的共詞的可視化方法有基于關系的網絡可視化（如CiteSpace）和基于距離的二維空間坐標的可視化（如VOSviewer的Mapping方法和早期的MDS方法）[6]。

本文所使用的工具為CiteSpace軟件[8]，它是用于計量和分析科學文獻數據的可視化軟件，主要用于關鍵詞共現、主要作者、文獻及期刊的共被引情況進行分析。

2 現狀分析

2.1 關鍵詞共現分析

關鍵詞能準確而直觀地表述文獻主題。通過對關鍵詞的共詞分析可以找到某一學科領域的研究熱點，并揭示其研究范式[7]。在國外智慧城市研究的179篇文獻中共有184個不同的關鍵詞，使用CiteSpaceШ軟件（設定閥值為3）得出21個關鍵詞。其中，被引頻次前6位關鍵詞的具體頻次、中心性（用于表征重要性的指標）及年份如表1所示。

表1 國外智慧城市研究的高頻關鍵詞

2.1.1 物聯網

物聯網由傳感器和其他組件構成，用于將物理世界（如人/身體、設備、交通工具、道路、建筑物、植物與動物等）與數字鏡像相連接。通過與其他技術的結合來對城市各種數據持續(xù)進行監(jiān)控和獲取變化，使其與生物內部系統的運行和對環(huán)境做出反應的方式相類似[9]。

此外，通過物聯網與云計算、數字城市等的集成用于構建智慧城市的4層架構：感知層、網絡層、應用層以及服務層[10]，Chen[11]則將2G-RFID技術集成到物聯網的架構中用以創(chuàng)建供M2M通訊使用的智能系統。物聯網用于上述架構的主要目的在于提供更高質量的智能服務，比如智能停車、維修服務以及遠程健康監(jiān)控等。

2.1.2 網絡

智慧城市中的網絡研究主要包括兩個方面：

（1）網絡技術層面。無線網絡、無線傳感器網絡、物聯網傳感器網絡等，這些技術本質上是基于網絡的，目的在于使不同領域與維度間的廣泛交互成為可能[12]，如為了更好地對城市公共停車位進行管理，無線網絡的進步為其便捷管理提供了可能[13]；無線傳感器網絡則被用于監(jiān)控智慧城市中物體的運動，并可以被應用到交通、旅游等領域[14]。此外，智慧城市亦常被視作是不同維度間技術與設備的整合，它們通過多種網絡相互連接，這些網絡以城市的物理空間和社會的決策流形式提供關于人和物質流動的連續(xù)數據。

（2）城市物理空間網絡。道路網絡、交通網絡及其子網絡等[15]，更多地關注于對其進行基于信息與通訊技術的優(yōu)化或改造，本質上是用更加有效與高效的方式使其提供更高質量的公共服務。

2.1.3 信息與通訊技術

信息與通訊技術被視作推動城市可持續(xù)發(fā)展的重要力量，也被視作解決當前城市與環(huán)境復雜問題的工具，亦有助于增強市民產生城市信息所起的作用和能力[16]。信息與通訊技術在智慧城市中的應用廣泛，國外學者更多地關注于如何提高城市能源使用效率與提升公共服務能力上：通過可再生能源與綠色信息與通訊技術系統的結合，對電力系統運行進行優(yōu)化使其更加智能和環(huán)保[17]；還探索應用于提供更為高效的公共服務以應對城市經濟社會的變化與市民對服務現代化的需求[18]。

此外，它還通過與其他智慧城市技術進行集成與整合以實現從家庭到市區(qū)提供實時的能量和物質流反饋[19]。

2.1.4 傳感器

國外智慧城市研究中將傳感器視為收集城市實時、有價值數據的重要工具，亦使智慧城市具備可感知的能力（光、溫度、濕度等），并被廣泛地應用于智慧城市的各個領域。傳感器與其他技術（物聯網、無線網絡等）相結合為數據的收集、傳輸、加工與使用提供基礎性條件并致力于提供更好的公共服務。如城市范圍內的傳感器網絡可以提供實時的有價值信息：市民的出行流動、噪音和其他形式的環(huán)境污染（空氣質量的監(jiān)測）、交通和天氣狀況等；巴塞羅那配有傳感器的無線連接垃圾桶未來可能監(jiān)測到垃圾桶里的有毒物質，更好地實現城市廢棄物的管理。

2.1.5 大數據

大數據強調對海量數據的分析、處理與應用水平，并關注于增強對城市動態(tài)性變化的分析以及預測能力，旨在為不同人群提供有效、高效的信息與服務。Jara等[20]通過對來自SmartSantander項目數據的分析給出了智慧城市大數據分析的經驗：傳感器數據管理、數據融合和從數據中發(fā)現知識。

然而，大數據在智慧城市中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，包括：存儲成本、快速檢索和獲取的自動化程度低等[21]。

2.2 作者共引分析

作者共引分析可以發(fā)現在該研究領域做出重要貢獻的學者以及他們之間的相互引用關系，其中：共引頻次越高說明作者的學術相關性越強[22]。運行CiteSpaceШ軟件（閥值設定為13），在對作者共引分析知識圖譜進行分析的基礎上，得出了國外智慧城市研究中被引頻次＞13的10位主要研究者，他們各自的共被引頻次、中心性以及其主要貢獻如表2所示。

2.3 文獻共引分析

文獻共引用于分析當前該研究領域的重要文獻，使用CiteSpaceШ軟件（閥值設定為10），在對文獻共引分析知識圖譜進行分析的基礎上，得出被引頻次＞11研究文獻的作者及發(fā)表年份，其中被引頻次排名前5位的文章/專著、共引頻次、中心性以及來源如表3所示。

表2 共被引作者的頻次排序

表3 文獻共引數據

Hollands RG[23]提供反對一些城市更多地在修辭上標簽自己為智慧（Smart）的初步批判性爭論：智慧城市本身很難定義并分析其原因（不同城市標簽間的區(qū)分、商業(yè)銷售的目的以及對城市發(fā)展具有積極作用），從網絡基礎設施、商業(yè)主導的城市發(fā)展、社會與環(huán)境的可持續(xù)能力等特征屬性對智慧城市標簽進行解讀，在對自認為是“智慧城市”的一些案例進行批判后，指出進步的智慧城市更強調人力資本，而不應盲目地相信信息技術能夠自發(fā)地進行城市變革與促進城市發(fā)展；需要對在城市中使用信息技術的企業(yè)、政府、社區(qū)與生活在城市中的普通人進行平衡，同樣也需要平衡城市的經濟發(fā)展與可持續(xù)能力。Giffinger等[24]從Urban Audit（CORE），Espon 1.4.3 project（FUA level）以及Espon 1.2.1 project（NUTS3 level）等數據庫中獲取公共和開放的數據，進一步提煉出智慧城市的6個基本特征與31項要素，并基于此對歐洲70個中等城市（城市人口在10～50萬）進行了排名。上述特征與要素又于2013年與2014年分別進行了調整，調整后的內容包括：28個要素和81項指標，并在2015年對歐洲的大型城市（城市人口在30～100萬）進行排名。Caragliu A[25]給出了聚焦而又具有可操作性的智慧城市的定義，并認為創(chuàng)意階層的出現、城市環(huán)境的質量和對其關注、教育水平、公共管理的可訪問能力與ICT的使用均與城市財富正相關，這一結果促進了歐洲城市新戰(zhàn)略議程的制定，并將有助于實現城市的可持續(xù)發(fā)展。Naphade M[26]從城市化、經濟增長、技術進步與環(huán)境的可持續(xù)能力4個方面分析了促使智慧城市出現的驅動力，并指出向智慧城市轉變需要在規(guī)劃、管理和運營上的創(chuàng)新；并通過正在世界各地進行的幾個項目，進一步分析了向智慧城市轉變的機遇和挑戰(zhàn)。城市規(guī)劃和技術專家Townsend A M以寬泛的歷史視角審視既有城市規(guī)劃與設計的推動力以及從19世紀工業(yè)城市崛起至今的信息技術。技術大亨、企業(yè)家、市長和新興起的城市黑客（Civic Hackers）正在試圖塑造這一新的領域——智慧城市，并認為其動機、愿望和缺點共同提供一種新的方式來引導共建未來的努力[27]。

2.4 期刊共引分析

期刊共引（兩種期刊中的文獻被其他期刊同時引用的情況）分析用于確定該研究領域中的重要期刊。使用CiteSpaceШ軟件（閥值設定為20），在對期刊共引分析知識圖譜進行分析的基礎上得出被引頻次＞20的7種主要期刊，它們各自的具體被引頻次、中心性與2010～2015年間首次被引用的年份如表4所示。

表4 國外智慧城市研究的重要期刊

2.5 主要國家的合作網絡分析

CiteSpace提供了3個層次的科學合作網絡分析，微觀的學者（Co-Author）合作網絡、中觀的機構（Co-institutions）合作網絡和宏觀的國家或地區(qū)（Co-country/territory）的合作[6]。在主要國家的合作網絡分析中，節(jié)點代表國家，節(jié)點的大小代表發(fā)文數量多少。節(jié)點之間連線的多少代表國家之間合作關系的強弱，中心性的高低則決定了國家在智慧城市研究領域的重要性[28]。運行CiteSpaceШ軟件（閥值設定為6）得出進行智慧城市研究的8個主要國家，這些國家的被引頻次、中心性以及2010～2015年首次被引用的年份如表5所示。

表5 重點國家頻次排序

3 主要啟示

近年來，國外對智慧城市的研究呈現出逐年增長趨勢并在內容上不斷發(fā)展，主要研究領域涉及信息技術與通訊技術（比如：物聯網、網絡、傳感器與大數據）對智慧城市的推動作用及具體應用，側重于以更先進的技術與設備應用對城市各子系統進行再造與優(yōu)化，使其在產出上、運行效率、對資源/能源消耗的效率以及服務能力上有進一步的提升，以更好地提高城市居民的生活質量、提升城市的競爭力與增強城市的可持續(xù)發(fā)展能力。結合上述可視化研究的內容，得出如下的啟示以期為國內智慧城市研究與建設提供借鑒與參考。

（1）建設目標注重城市的可持續(xù)發(fā)展。城市的進一步發(fā)展需要各種資源的投入，相對于城市的不斷增長與向前發(fā)展，城市所提供和消耗的資源是有限的，這就需要在不斷的城市“規(guī)劃-建設-運行-管理”理論研究與實踐活動中，持續(xù)地對各項城市活動進行流程化、科學化與標準化，使得城市系統對各項例行事務的處理響應速度更加迅速、處理過程和結果更加有效；將不同的群體從可以由機器、設備與技術完成的各項例行事務中解放出來，從事更加有創(chuàng)意的創(chuàng)新活動；在不斷地對城市系統的良好運行做“加法”的同時，最大限度地發(fā)揮資源的功效以滿足城市運行與發(fā)展所需的各種功能需求，由此進一步降低對環(huán)境的負面影響。

從某種程度上說，城市的可持續(xù)發(fā)展既是智慧城市各項活動的出發(fā)點，也是智慧城市建設的終極目標。智慧城市的一系列活動不單單是信息與通訊技術在城市各子系統中的應用，而更強調在滿足公共需求以及解決部分城市突出問題的過程中，通過信息與通訊技術對城市建設、運營、管理與發(fā)展理念上進行有意識的重塑、優(yōu)化或再造，以能動地實現城市資源的更優(yōu)化配置，旨在有效與高效地實現城市經濟、社會與環(huán)境三者間的協調發(fā)展。

（2）建設過程關注技術進步、集成與融合。在關鍵詞共現分析中，頻次總量前5位的關鍵詞中涉及技術的分別為物聯網、網絡、信息與通訊技術以及大數據，隨著上述技術的普遍推廣使用以及性能的進一步提高，城市所具備類似于人類的神經系統網絡將逐漸形成并趨于精細化，即“城市神經系統網絡”：前端的傳感器與其他工具及設備構成了獲取神經信號的末梢感知端，用來辨別和接受各種（光、溫度、濕度、聲波以及震動等）既定的神經信號；物聯網作為物體間相互聯系的環(huán)境和通道，為不同物體神經信號間的共享與互通創(chuàng)造了條件，并有可能進一步優(yōu)化物體間功能、運行與使用上的協同；以無線網絡為代表的泛在網絡與傳統以及更加新型的網絡共同組成了神經信號的傳輸通道；以云計算以及人工智能等為代表的計算處理技術構成了神經中樞，在充分利用物理設備的過程中，實現對海量數據的精細化處理及應用。各種信息與通訊技術的集成與融合，逐漸使城市系統具備智能，進而更好地服務于城市居民的生活與持續(xù)推動經濟、社會與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

（3）城市服務能力的提升需要創(chuàng)新驅動。技術、工具與設備雖然能夠更好地完成一些復雜、繁重的計算任務以及實現對例行事務更加精細化的處理；而“創(chuàng)意引擎”的角色則是由不同人群所充當的，在不斷進行的城市系統改造過程中，在具體的各項活動中創(chuàng)造性地尋求和提出改進的理念、進行著思維方式的轉變和適應，通過技術工具的使用更好地服務于城市的高效運行。新的理念與創(chuàng)意的產生需要問題、目標與需求的激發(fā)，隨著城市系統在技術不斷驅動下運行的更加高效、順暢與有序，不同創(chuàng)新團體的更多精力、其他各種投資與資源投入的結合，將會推動技術的進一步發(fā)展以及新的城市發(fā)展模式與理念的提出，將采用更加有效與高效的工具、方法與方式對城市的各項活動做持續(xù)不斷地改造、優(yōu)化及重塑，以更好地服務于城市可持續(xù)發(fā)展和城市居民高品質的生活。各種城市智能服務是凸顯創(chuàng)新驅動城市服務水平的重要外在表現，如廢棄物管理將物理基礎設施嵌入到垃圾箱與卡車的設備中，數據由垃圾箱的物聯網部件產生，并且與無線傳感器網絡相結合用于將數據傳輸到中央系統進行進一步的處理。

（4）參與式政策制定與城市治理強調市民參與。政策制定凸顯電子民主[25]，由市民、私營組織以及政府部門共同參與，通過分布式平臺架構鼓勵市民參與討論、進行決策制定，私營組織為滿足當地政府的決策制定提供技術支持。市民對預定項目以正式文本提案的形式提出其觀點與評價，市民團體則提出項目的團體意見，政府部門代表部分團體意見對決策的制定與實施負最終責任。智慧城市治理除了關注治理的組織與結構，更強調市民參與：市民參與有助于增加智慧城市建設政策與規(guī)則制定的透明性與可行性，并在一定程度上減少推行與實施的阻力；市民參與智能服務的開發(fā)與設計，對新服務的認知與體驗有助于新服務功能定位的準確以及推向市場的商業(yè)化成功；市民參與智慧城市建設的眾籌模式，有助于拓展融資渠道并且增強智慧城市建設的可持續(xù)能力；市民的參與式感知為獲取更為準確并且成本更低的城市信息提供新途徑。

4 結語

本文采用共引分析與共詞分析的研究方法，借助于CiteSpaceШ軟件工具對2010～2015年間國外智慧城市研究的文獻進行分析，研究結果表明：與智慧城市研究相關的高頻關鍵詞主要關注于信息技術，其中前5位的高頻關鍵詞是物聯網、網絡、ICT、傳感器與大數據；國外智慧城市研究的主要作者有Caragliu A、Hollands RG、Giffinger R、Komninos N、Batty M、Schaffers H、Graham S、Nam T、Chourabi H與Harrison C等，重要的文獻或者著作包括“Will The Real Smart City Please Stand Up? Intelligent，Progressive，or Entrepreneurial?”，“Smart Cities Ranking of European Medium-Sized Cities”，“Smart Cities in Europe”，“Smarter Cities and Their Innovation Challenges”以及《Smart cities：big data，civic hackers，and the quest for a new utopia》。國外智慧城市研究共引期刊頻次較多地集中在《City：analysis of urban trends，culture，theory，policy，action》、《IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE》、《Journal of Urban Technology》、《Urban Studies》、《COMPUTER》、《Cities》與《SENSORS》上，表明上述期刊是該領域研究的重要期刊。對智慧城市進行研究主要國家包括：西班牙、意大利、中國、英格蘭、美國、韓國、瑞士與希臘。結合上述可視化研究的內容，得出如下的啟示：智慧城市建設目標注重城市的可持續(xù)發(fā)展，建設過程則關注技術進步、集成與融合，城市服務能力的提升需要創(chuàng)新驅動以及參與式政策制定與城市治理強調市民參與。

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Current Status Analyses and Enlightenments of Smart City Abroad

WANG Guang-bin，CUI Qing-hong，LIU Huan
（School of Economics and Management，Tongji University，Shanghai 200092，China，E-mail：tsinghongcui@126.com）

Journal articles are retrieved from Web of Science database (from 2010 to 2015) by using the search condition，which titles contain smart/smarter city/cities. Co-citation analysis method is used to analyze effective articles. Besides，current status of smart city aboard is analyzed by CiteSpaceШ，whose contents include co-citation analyses of key words，literatures，journals，authors and co-country analysis. Conclusive enlightenments are shown below：research on smart city abroad pays close attention to technology progress，integration and amalgamation，emphasizes enhancement of innovation-driven urban services，innovates participatory policymaking and urban governance and lays emphasis on urban sustainable development.

smart city；co-citation analysis method；CiteSpaceШ；knowledge mapping

F294

A

1674-8859（2016）06-055-06

10.13991/j.cnki.jem.2016.06.011

王廣斌（1967-），男，教授，博士生導師，研究方向：工程項目管理，建筑經濟，工程管理信息化；

崔慶宏（1984-），男，博士研究生，研究方向：工程管理信息化，智慧城市；

劉 歡（1993-），女，碩士研究生，研究方向：工程項目管理。

2016-05-30．