李曉峰

（北京聯(lián)合大學(xué)智慧城市學(xué)院）

智慧城市信息化架構(gòu)及面臨的挑戰(zhàn)

李曉峰

（北京聯(lián)合大學(xué)智慧城市學(xué)院）

LI Xiao-feng

(College of Intellectualized City, Beijing Union University)

隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，城市發(fā)展遇到了各種不同問題的挑戰(zhàn)，而智慧城市概念的提出，為解決這些問題提供了解決之道。文章系統(tǒng)地闡述了智慧城市發(fā)展背景和我國(guó)智慧城市發(fā)展概況，總結(jié)了我國(guó)在智慧城市建設(shè)中的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)、城市信息共享與協(xié)作等十大信息化需求，并在此基礎(chǔ)上給出了智慧城市云信息化架構(gòu)，根據(jù)已有規(guī)范將框架分為政務(wù)內(nèi)網(wǎng)云、政務(wù)外網(wǎng)云和公共服務(wù)云三種具有不同耦合程度的云，并對(duì)智慧城市信息化架構(gòu)中的安全保障、運(yùn)營(yíng)管理、法規(guī)、政策三大保障體系進(jìn)行了闡述。文章最后，根據(jù)智慧城市發(fā)展內(nèi)涵，提出了智慧城市建設(shè)中所面臨的政府體制創(chuàng)新、信息安全、公共信息資源共享等五大挑戰(zhàn)。

智慧城市；信息架構(gòu)；云計(jì)算

1.引言

城市是以非農(nóng)業(yè)人口為主的地區(qū)，與地區(qū)周圍比工商業(yè)發(fā)達(dá)，通常是周圍地區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)、文化的交流中心。伴隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)度不斷加快，根據(jù)聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)事務(wù)部統(tǒng)計(jì)，2009年全世界城市人口數(shù)首次超過農(nóng)村人口數(shù)，并且預(yù)計(jì)到2050年，居住在城市的人口數(shù)將占世界人口總數(shù)的70% ，根據(jù)我國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2012年公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2011年我國(guó)城鎮(zhèn)居民人口首超農(nóng)業(yè)人口，占人口比例51.27%[1][2]，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院預(yù)測(cè)，從2010年到2030年，中國(guó)將新增3.1億城市居民，城鎮(zhèn)化水平將達(dá)到70%，屆時(shí)，中國(guó)城市人口總數(shù)將超過10億，世界范圍內(nèi)，城鎮(zhèn)化率在不斷增長(zhǎng)，而中國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程發(fā)展更快，中國(guó)城鎮(zhèn)化率從10%到50%用了60年，而歐洲用了150年，高速的城鎮(zhèn)化，帶來了蓬勃的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但也為城市發(fā)展帶來了巨大壓力，同樣，這種壓力在中國(guó)也顯得尤為突出。

隨著人口不斷涌入城市，所需的資源不斷超過城市的承載能力，城市通過不斷擴(kuò)張物理空間來提高城市承載能力，而這種簡(jiǎn)單擴(kuò)展方式、人口的高度集中帶來了越來越多的問題，如污染問題、擁擠的居住空間、犯罪問題、就業(yè)問題、交通堵塞、垃圾處理、能源的大量消耗等等，學(xué)者和城市管理者逐漸意識(shí)到，城市性能（urban performance）的提升不能僅僅依靠硬件基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量和科技含量上的提升，而更需要不同種類的硬件基礎(chǔ)設(shè)施之間的協(xié)調(diào)工作，需要適當(dāng)?shù)纳鐣?huì)資本的建立，同時(shí)也需要各種不同的現(xiàn)實(shí)社會(huì)的信息來為城市治理提供數(shù)據(jù)支撐和智力支撐，管理者需要以更廣泛的視角、更加系統(tǒng)的思考、更加深入的洞察來實(shí)現(xiàn)城市、社會(huì)的治理，在這種情況下，傳統(tǒng)的思路、方法、工具顯得力不從心，學(xué)者和管理者開始探索一種新的思路。

在這種背景下，IBM在2009年首次系統(tǒng)提出智慧城市概念以來[6][7]，由于智慧城市的基本理念是基于可持續(xù)發(fā)展、低碳、環(huán)保等概念基礎(chǔ)上，與目前城市發(fā)展理念一致，所以在全世界范圍內(nèi)迅速形成了智慧城市建設(shè)高潮，到2011年底，全球已經(jīng)有超過100個(gè)城市正在進(jìn)行智慧城市規(guī)劃、建設(shè)[8]，根據(jù)賽迪智慧城市研究中心統(tǒng)計(jì)，到2012年2月，國(guó)內(nèi)規(guī)劃和在建的智慧城市數(shù)量已達(dá)36個(gè)[9]，而隨著2012年11月22日國(guó)家住房城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能與科技司下發(fā)國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作的通知[10]以來，分別于2013年1月28日和2013年8月1日公布了兩批試點(diǎn)名單[11][12]，共計(jì)193個(gè)城市（含區(qū)、縣、鎮(zhèn)）。通過這幾年智慧城市的發(fā)展實(shí)踐，人們發(fā)現(xiàn)充分利用信息技術(shù)所帶來的強(qiáng)大的信息采集、傳輸和處理能力，是智慧城市建設(shè)中不可或缺的重要組成部分，所以對(duì)智慧城市中的信息化架構(gòu)和所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行總結(jié)研究，對(duì)于智慧城市的發(fā)展是很有現(xiàn)實(shí)和理論意義的。

本文根據(jù)國(guó)內(nèi)智慧城市的發(fā)展現(xiàn)狀，首先總結(jié)了智慧城市建設(shè)中對(duì)信息化建設(shè)的需求，并在此需求的基礎(chǔ)上根據(jù)智慧城市建設(shè)情況，總結(jié)提出智慧城市的信息化框架，同時(shí)指出國(guó)內(nèi)智慧城市建設(shè)中所面臨的挑戰(zhàn)。

2.智慧城市信息化建設(shè)需求

城市是由經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和空間三個(gè)基本要素組成，并且這三個(gè)要素相互作用。城市的發(fā)展理念與人類社會(huì)生產(chǎn)力水平發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類文明發(fā)展相關(guān)，1992年聯(lián)合國(guó)在里約熱內(nèi)盧召開“地球峰會(huì)”（Earth Summit）①地球峰會(huì)，英文為earth summit，又稱聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展會(huì)議（The United Nations Conference on Environment and Development，簡(jiǎn)稱UNCED），是聯(lián)合國(guó)重要會(huì)議之一。已召開會(huì)議情況見http://www.earthsummit.info/。，會(huì)上通過“環(huán)境與發(fā)展宣言”，這標(biāo)志著世界各國(guó)普遍接受可持續(xù)性發(fā)展（sustainable development）的理念，為了全面支持在世界范圍內(nèi)落實(shí)《21世紀(jì)議程》，聯(lián)合國(guó)大會(huì)在1992年成立了可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)。聯(lián)合國(guó)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的定義是“即滿足當(dāng)代人的需求，又不對(duì)后代人滿足其需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”。

可持續(xù)發(fā)展的理念要求城市的發(fā)展是可持續(xù)的，其包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)。智慧城市是對(duì)城市可持續(xù)性發(fā)展理念的支撐，其充分利用現(xiàn)代通信與信息技術(shù)發(fā)展成果，將其用于城市規(guī)劃、城市建設(shè)、城市狀態(tài)監(jiān)控、社會(huì)治理等城市綜合治理所有環(huán)節(jié)，使得城市能夠沿著可持續(xù)之路發(fā)展。

目前城市發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)是多方面的[13][16][17]，在經(jīng)濟(jì)方面面臨新興經(jīng)濟(jì)的出現(xiàn)、傳統(tǒng)工業(yè)效率提升、區(qū)域合作不斷增強(qiáng)等挑戰(zhàn)，在資源環(huán)境方面面臨能源需求不斷增長(zhǎng)、環(huán)境日益惡化、土壤和水資源保護(hù)、垃圾處理等挑戰(zhàn)，在社會(huì)治理方面，面臨就業(yè)、社會(huì)治安管理、社會(huì)公平以及人們?cè)谛畔⑼该鞯确矫嬉蟮奶魬?zhàn)。而中國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，同時(shí)又是世界第二大經(jīng)濟(jì)體，又有著其發(fā)展的特殊性，對(duì)于中國(guó)來說在經(jīng)濟(jì)方面面臨著房?jī)r(jià)持續(xù)高漲、消費(fèi)拉動(dòng)不足、服務(wù)業(yè)相對(duì)落后、地方財(cái)政收入困窘等挑戰(zhàn)，在資源環(huán)境方面面臨能源供給不平衡、環(huán)境污染嚴(yán)重、大氣治理刻不容緩、水資源和土地資源短缺等挑戰(zhàn)，在社會(huì)治理方面面臨著城市人口壓力不斷加大、農(nóng)業(yè)人口市民化障礙重重、社會(huì)保障體系不完善、城市管理不能適應(yīng)城市、社會(huì)發(fā)展需要等挑戰(zhàn)。

城市發(fā)展中遇到的這些挑戰(zhàn)促使人們尋找適合的解決之道，而這些解決辦法又必須是資源友好型、環(huán)境友好型，又必須是低碳、環(huán)保、綠色、可持續(xù)的，同時(shí)又要求是有效率的，而現(xiàn)代通信與信息技術(shù)（ICT）的飛速發(fā)展，使得信息傳播和處理速度極大提高，價(jià)格不斷降低，充分利用信息技術(shù)，可以極大降低生產(chǎn)、消費(fèi)的中間環(huán)節(jié)，減少能源的消耗，同時(shí)大量數(shù)據(jù)的匯總，使得生產(chǎn)活動(dòng)越來越可控，社交網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展又在不斷改變?nèi)藗兊纳詈蜏贤?xí)慣，而收集匯總的大量城市基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)和社會(huì)運(yùn)行數(shù)據(jù)又能為城市建設(shè)和社會(huì)治理提供更加有效、快速的判斷數(shù)據(jù)支撐，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到充分利用通信與信息技術(shù)可以為城市的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的工具，而建設(shè)智慧城市之所以能夠在世界范圍內(nèi)得到廣泛關(guān)注也正因?yàn)榇恕?/p>

智慧城市的建設(shè)中信息化系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)核心內(nèi)容，這些信息化系統(tǒng)的建設(shè)是要幫助解決城市發(fā)展中遇到某些的問題，而這些可以用信息化手段解決(或者能有助于解決)的問題就形成了智慧城市信息化系統(tǒng)建設(shè)中的需求。我們以中國(guó)智慧城市發(fā)展為主，總結(jié)智慧城市中信息化系統(tǒng)需求如下：

1)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

需要一個(gè)全面覆蓋城市所轄地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬和寬帶接入范圍，提高移動(dòng)網(wǎng)的覆蓋率、速率和接通率，特別要關(guān)注城郊區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部，要能夠提供一個(gè)服務(wù)水平一致，價(jià)格一致的網(wǎng)絡(luò)接入基礎(chǔ)。

2)城市規(guī)劃的信息化。

城市規(guī)劃是人類為了在城市的發(fā)展中維持公共生活的空間秩序而作的未來空間的安排[17]。城市規(guī)劃已有完善的法規(guī)系統(tǒng)、行政系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)②此處的技術(shù)體系指的是城市規(guī)劃學(xué)上的技術(shù)體系，指的是不同層面的戰(zhàn)略規(guī)劃和實(shí)施性規(guī)劃。和運(yùn)作體制支撐，城市規(guī)劃雖然是對(duì)城市土地的利用進(jìn)行規(guī)劃，但其依據(jù)卻包括的人文、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，對(duì)于這么一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，應(yīng)該對(duì)規(guī)劃依據(jù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，形成對(duì)城市規(guī)劃執(zhí)行過程中是否能到達(dá)預(yù)期目的不間斷預(yù)測(cè)，十分重要，其不僅能對(duì)規(guī)劃調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐，而且能對(duì)規(guī)劃執(zhí)行過程形成有效監(jiān)管。

3)城市基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測(cè)。

此處指的城市基礎(chǔ)設(shè)施包括工程性基礎(chǔ)設(shè)施和社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施，工程性基礎(chǔ)包括能源設(shè)施、供/排水設(shè)施、交通設(shè)施、郵電通信設(shè)施、環(huán)保設(shè)施、防災(zāi)設(shè)施③能源設(shè)施包括電力、煤氣、天然氣、液化石油氣、暖氣和新興太陽(yáng)能設(shè)施等；供/排水設(shè)施包括水資源保護(hù)、自來水廠、供水管網(wǎng)、排水和污水處理；交通設(shè)施分為對(duì)外交通設(shè)施和對(duì)內(nèi)交通設(shè)施，對(duì)外交通設(shè)施包括航空、鐵路、航運(yùn)、長(zhǎng)途汽車和高速公路，對(duì)內(nèi)交通設(shè)施包括道路、橋梁、隧道、地鐵、輕軌高架、公共交通、出租汽車、停車場(chǎng)、輪渡等；郵電通信設(shè)施包括郵政、電報(bào)、固定電話、移動(dòng)電話、互聯(lián)網(wǎng)、廣播電視等；環(huán)保設(shè)施包括園林綠化、垃圾收集與處理、污染治理等；防災(zāi)設(shè)施包括消防、防汛、防震、防臺(tái)風(fēng)、防風(fēng)沙、防地面沉降、防空等。，社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施包括行政管理、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生、商業(yè)服務(wù)、金融保險(xiǎn)、社會(huì)福利等設(shè)施。智慧城市應(yīng)該能對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全面動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，生成的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠?yàn)槌鞘薪ㄔO(shè)、城市治理、政策制定提供數(shù)據(jù)支撐。

4)醫(yī)療服務(wù)。

目前我國(guó)醫(yī)療水平不平衡，醫(yī)療資源相對(duì)不足的現(xiàn)象依然十分顯著，在智慧城市建設(shè)中要充分利用遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子病歷共享、遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)等信息化手段，為居民提供更加便捷、及時(shí)、低廉的健康醫(yī)療服務(wù)是智慧城市建設(shè)非常重要的內(nèi)容之一。

5)交通服務(wù)。

中國(guó)的城市道路越修越寬，但是同時(shí)人們又感覺到道路越來越堵，城市交通普遍面臨日益擁堵的壓力，道路雖然寬了，但是路網(wǎng)不合理，疏導(dǎo)措施不到位，直接導(dǎo)致了城市交通的擁堵，所以城市規(guī)劃、建設(shè)及其管理不到位是城市交通擁堵的一個(gè)重要原因。在智慧城市建設(shè)中，通過對(duì)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行監(jiān)測(cè)、車流、人流統(tǒng)計(jì)，可以為路網(wǎng)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)通過ICT技術(shù)構(gòu)建多種方式的、智能的交通信息發(fā)布、疏導(dǎo)渠道，能夠?yàn)槭忻癯鲂刑峁┘皶r(shí)、有效提示。

6)養(yǎng)老服務(wù)。

中國(guó)人口快速老齡化給社會(huì)發(fā)展帶來了巨大壓力，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)[19]，我國(guó)在2000年65歲老人已占總?cè)丝诘?%，進(jìn)入老齡社會(huì)，到2013年65歲老人已達(dá)9.4%，如何為老年人提供必要的健康服務(wù)，如何使老年人能夠獨(dú)立、安全地在家里生活等，是當(dāng)前急需解決的問題，而智慧城市建設(shè)可以通過遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程健康服務(wù)、居家養(yǎng)老服務(wù)信息化等手段，提供適合中國(guó)國(guó)情的居家養(yǎng)老模式。

7)社會(huì)治安。

建立可持續(xù)發(fā)展的城市，需要一個(gè)安全的社會(huì)環(huán)境，目前人員流動(dòng)大，不穩(wěn)定因素多，互聯(lián)網(wǎng)犯罪數(shù)日益增多，使得社會(huì)安全綜合治理面臨諸多挑戰(zhàn)。在智慧城市建設(shè)中，要通過充分的系統(tǒng)互聯(lián)、部門間和城域間信息共享，提高突發(fā)事件預(yù)判能力，提高案件的破獲能力，降低社會(huì)治安治理綜合成本，同時(shí)通過智慧城市建設(shè)，將群防群治的理念引導(dǎo)到網(wǎng)絡(luò)空間，使得公民能夠充分參與社會(huì)綜合治理，為公民提供安全的生活工作環(huán)境。

8)電子政務(wù)

我國(guó)從2002年中辦17號(hào)文《關(guān)于我國(guó)電子政務(wù)建設(shè)指導(dǎo)意見》下發(fā)開始，電子政務(wù)建設(shè)不斷深化發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的虛擬政府從本質(zhì)上來講需要打破實(shí)體政府的條塊化限制，而這意味著需要打破實(shí)體政府中已形成的責(zé)權(quán)利的平衡關(guān)系，這就造成了電子政務(wù)中信息共享的障礙，而新一屆中央領(lǐng)導(dǎo)班子在十八中提出的深化政治體制改革為打破這種信息共享壁壘提供了契機(jī)。智慧城市建設(shè)中應(yīng)該充分利用這一有利時(shí)機(jī)，建立政府內(nèi)、地方間、政府與社會(huì)間的有效、安全的信息共享機(jī)制和系統(tǒng)，提高政府綜合社會(huì)治理能力，降低社會(huì)綜合治理成本，提高政府工作效率，為市民、企業(yè)、社團(tuán)提供更加便捷的公共服務(wù)。

9)城市信息共享與協(xié)作

城市是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，要想借助信息化技術(shù)使得這個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)更加高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，首先要對(duì)整個(gè)城市運(yùn)行狀態(tài)從不同側(cè)面進(jìn)行有效感知，了解城市的運(yùn)行狀態(tài)，由于城市各個(gè)組成部件之間的相關(guān)聯(lián)系、相互作用，要想使得某一個(gè)城市組件更有效地運(yùn)行，需要通過獲取其他部件的數(shù)據(jù)，從而形成對(duì)本系統(tǒng)有效運(yùn)行的合理規(guī)劃。同時(shí)，城市的發(fā)展和運(yùn)行也受到周邊環(huán)境，甚至是世界上其他城市的影響，所以也需要在各個(gè)城市之間能夠依據(jù)具體問題，形成有效的城市間數(shù)據(jù)共享機(jī)制，為城市的有效運(yùn)轉(zhuǎn)提供ICT支撐。

10)大數(shù)據(jù)分析

城市數(shù)字化的結(jié)果，不僅使得城市中的組成部件能夠充分利用城市數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更加有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)城市數(shù)據(jù)的充分匯總，可以使得決策者使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，找到數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，使政府能夠建立更加有效的公共事務(wù)管理方針、政策、制度，能夠建立更加高效的管理體制，能夠更加精準(zhǔn)地實(shí)施社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的調(diào)控功能。

3.智慧城市信息化框架

智慧城市信息化架構(gòu)④在有些資料描述信息化架構(gòu)時(shí)，會(huì)在最底層加入感知層也有稱為物聯(lián)感知層，而在智慧城市中，感知不僅是對(duì)物的感知，還包括對(duì)整個(gè)城市社會(huì)面信息的感知，所以對(duì)于城市的感知應(yīng)該是融入到整個(gè)城市的應(yīng)用系統(tǒng)中，通過應(yīng)用系統(tǒng)的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)來進(jìn)行物的感知、人的感知和社會(huì)面信息的感知。由網(wǎng)絡(luò)層、IaaS層、PaaS層和SaaS組成，而支撐整個(gè)智慧城市信息化架構(gòu)的還包括運(yùn)營(yíng)管理、安全保障和法規(guī)、政策、規(guī)范支撐。

網(wǎng)絡(luò)層是指為信息傳輸提供各種通信管道的技術(shù)和設(shè)備。其包括局域網(wǎng)技術(shù)（如以太網(wǎng)、WIFI等）、城域網(wǎng)技術(shù)（如WiMax、SDH等），移動(dòng)通信技術(shù)（如GSM、3G、4G等）、衛(wèi)星通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)（如ADSL等）。智慧城市中的網(wǎng)絡(luò)層是智慧城市通信基礎(chǔ)設(shè)施，為智慧城市中的各種傳感器、設(shè)備、系統(tǒng)提供廣泛的互聯(lián)和共享。

在智慧城市建設(shè)中，要充分利用云計(jì)算技術(shù)所帶來的集約、低碳、可擴(kuò)展性、高可靠性、按需服務(wù)的特點(diǎn)，在云計(jì)算技術(shù)框架上來構(gòu)建智慧城市的整體信息架構(gòu)，這個(gè)目前在智慧城市建設(shè)中已達(dá)成了共識(shí)。但是在云計(jì)算框架中構(gòu)架智慧城市信息化架構(gòu)，要充分考慮目前以形成的各項(xiàng)政策、制度對(duì)框架的約束作用。

在中辦2006年18號(hào)文件[23]中明確指出：“政務(wù)內(nèi)網(wǎng)由黨委、人大、政府、政協(xié)、法院、檢察院的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通形成，主要滿足各級(jí)政務(wù)部門內(nèi)部辦公、管理、協(xié)調(diào)、監(jiān)督和決策的需要，同時(shí)滿足副省級(jí)以上政務(wù)部門的特殊辦公需要”,“政務(wù)內(nèi)容要求與外部網(wǎng)絡(luò)物理隔離”，“政務(wù)外網(wǎng)主要滿足各級(jí)政務(wù)部門社會(huì)管理、公共服務(wù)等面向社會(huì)服務(wù)的需要”，政務(wù)外網(wǎng)要去與互聯(lián)網(wǎng)邏輯隔離。針對(duì)智慧城市中不同系統(tǒng)之間的安全需求，在智慧城市中要分別構(gòu)建政務(wù)內(nèi)網(wǎng)云、政務(wù)外網(wǎng)云和公共服務(wù)云。政務(wù)內(nèi)網(wǎng)云是滿足政務(wù)內(nèi)網(wǎng)安全要求的獨(dú)立私有云，其在自有的IaaS上構(gòu)建PaaS和SaaS，雖然其具有與外網(wǎng)物理隔離的要求，但是其依然需要考慮構(gòu)建一個(gè)高安全等級(jí)的可信通信信道來實(shí)現(xiàn)與政務(wù)外網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，在政務(wù)內(nèi)網(wǎng)上，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，構(gòu)建針對(duì)政務(wù)內(nèi)網(wǎng)的SaaS應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)政務(wù)內(nèi)網(wǎng)軟件服務(wù)共享化，減少重復(fù)建設(shè)投資，同時(shí)PaaS層也為上層應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)新提供支撐。政務(wù)外網(wǎng)云和公共服務(wù)云在滿足邏輯安全隔離的要求上，共享IaaS服務(wù)，由于政務(wù)外網(wǎng)云和公共服務(wù)云在服務(wù)對(duì)象、安全要求、以及平臺(tái)中間件方面的要求的不同，所以針對(duì)政務(wù)外網(wǎng)云和公共服務(wù)云分別構(gòu)架不同的PaaS層，在各自不同的PaaS層上，分別為政務(wù)外網(wǎng)云和公共服務(wù)云提供平臺(tái)支撐。政務(wù)外網(wǎng)PaaS為政務(wù)外用應(yīng)用提供平臺(tái)支撐，在PaaS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享、流程有效銜接、統(tǒng)一安全控制保障等目標(biāo)，簡(jiǎn)化上層應(yīng)用服務(wù)開發(fā)，降低應(yīng)用開發(fā)成本，突出業(yè)務(wù)創(chuàng)新，基于統(tǒng)一的政務(wù)外網(wǎng)PaaS構(gòu)建不同職能部門的應(yīng)用服務(wù)，構(gòu)建政務(wù)外網(wǎng)SaaS服務(wù)。在公共服務(wù)PaaS，為市民、企業(yè)、社團(tuán)提供統(tǒng)一的平臺(tái)支撐，公共服務(wù)間的數(shù)據(jù)共享、安全保障等目標(biāo)，降低研發(fā)成本，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)接入服務(wù)，在為各方提供便捷、高效的基礎(chǔ)公共服務(wù)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)創(chuàng)新，構(gòu)建個(gè)性化的公共服務(wù)SaaS層，激發(fā)信息產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新活力。

圖 1 智慧城市云信息化架構(gòu)

在智慧城市信息化建設(shè)中，由于信息的海量集中和共享，在帶來便利性的同時(shí)，也帶來了巨大的信息安全挑戰(zhàn)[20][21][22]。在智慧城市建設(shè)中不僅要考慮各類傳感器、終端、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的安全，更應(yīng)該對(duì)智慧城市中各個(gè)系統(tǒng)的安全需求進(jìn)行全面、細(xì)致分析，確定安全目標(biāo)及子目標(biāo)的分解，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和評(píng)估方法，同時(shí)要針對(duì)不同的系統(tǒng)相關(guān)人員，有針對(duì)性地做好信息安全培訓(xùn)工作，要形成對(duì)智慧城市常態(tài)化、可持續(xù)改進(jìn)的安全體制機(jī)制。

智慧城市建設(shè)不可能一蹴而就，智慧城市的內(nèi)涵決定了智慧城市建設(shè)是一個(gè)持續(xù)發(fā)展的過程，這要求智慧城市的建設(shè)要站在城市信息系統(tǒng)全生命周期的角度去考慮，不僅要注重建設(shè)，更要注重系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理，要針對(duì)不同層次，不同的應(yīng)用確定恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)營(yíng)管理模式和方法，建立相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)體制、標(biāo)準(zhǔn)，和運(yùn)營(yíng)評(píng)價(jià)體系。要形成以政府為主導(dǎo)，民眾、協(xié)會(huì)、聯(lián)盟等社會(huì)團(tuán)體⑤2014年6月19日，中關(guān)村大數(shù)據(jù)交易產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布了《中關(guān)村數(shù)海大數(shù)據(jù)交易平臺(tái)規(guī)則》，這是我國(guó)發(fā)布的首個(gè)大數(shù)據(jù)交易行業(yè)規(guī)范，對(duì)大數(shù)據(jù)交易市場(chǎng)從行業(yè)角度形成了完整的規(guī)范，這充分發(fā)揮了行業(yè)聯(lián)盟對(duì)市場(chǎng)行為的規(guī)范作用，對(duì)智慧城市中的大數(shù)據(jù)開發(fā)使用，以及智慧城市建設(shè)中多方參與制度規(guī)則建設(shè)有著很好的示范作用。多方參與的法規(guī)、政策、規(guī)范制定機(jī)制，通過法規(guī)限制，政策引導(dǎo)，行業(yè)規(guī)范約束的智慧城市制度生態(tài)體系。

4.智慧城市建設(shè)中面臨的挑戰(zhàn)

在智慧城市中，全新的應(yīng)用理念、技術(shù)架構(gòu)都將使智慧城市建設(shè)面臨著新的挑戰(zhàn)，概況起來有：

1)政府體制創(chuàng)新

ICT技術(shù)的飛速發(fā)展，將人類迅速推進(jìn)到信息時(shí)代，在信息時(shí)代改變的不僅是人類獲取、掌握、應(yīng)用知識(shí)的方式，更是極大地、并且不斷地改變著人們的交流方式，生活方式，同時(shí)微博、微信等個(gè)人信息平臺(tái)的出現(xiàn)，也改變著社會(huì)信息的傳播方式，這一系列變化要求政府社會(huì)治理方式進(jìn)行相應(yīng)改變，從而更加有效地管理網(wǎng)絡(luò)化社會(huì)。政府的信息化是伴隨著ICT技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的，目前各國(guó)都進(jìn)行了大量投入來建設(shè)電子政務(wù)，但是初期的電子政務(wù)建設(shè)只是考慮如何在已有的體制框架內(nèi)如何利用ICT技術(shù)提高信息的傳輸和處理速度，但是隨著網(wǎng)絡(luò)使用的越來越普遍，原有的社會(huì)治理體制已很難滿足人們對(duì)公共事務(wù)信息公開透明、社會(huì)事務(wù)參與和政府辦事效率的要求，這就要求政府在保障社會(huì)安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，通過體制創(chuàng)新來適應(yīng)信息社會(huì)的發(fā)展，通過體制的創(chuàng)新對(duì)信息社會(huì)形成一種更加有效的治理模式。而智慧城市的建設(shè)，并不是將城市的信息化進(jìn)行量上的增加，而是要通過智慧城市建設(shè)中的信息充分收集、共享，打破部門界限，突破傳統(tǒng)的體制限制，以信息化技術(shù)平臺(tái)為支撐，探索如何對(duì)社會(huì)進(jìn)行更加有效治理的新機(jī)制、新體制。

2)法律法規(guī)的健全

由于網(wǎng)絡(luò)上大量數(shù)據(jù)的存在，網(wǎng)絡(luò)上信息互動(dòng)逐漸成為人們交流的主要方式，各國(guó)已逐步認(rèn)識(shí)到對(duì)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行法制化管理已不僅僅是維護(hù)個(gè)人、企業(yè)、組織的合法權(quán)益，更是在保障國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定。隨著智慧城市的建設(shè)，各種不同社會(huì)組織、政府部門之間、企業(yè)和政府之間都會(huì)形成不同的信息交互機(jī)制，人們?cè)诔浞窒硎軘?shù)據(jù)共享帶來的便利性同時(shí)，也帶來了個(gè)人隱私保護(hù)、商業(yè)秘密保護(hù)、政府信息安全保護(hù)、城市基礎(chǔ)設(shè)施非法受控等一系列問題，這就要求在智慧城市的建設(shè)中，需要管理者，未雨綢繆，能夠?qū)χ腔鄢鞘写嬖诘娘L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，建立有效的法律法規(guī)保障，畫出紅線，從法律層面保障智慧城市能夠安全穩(wěn)定地長(zhǎng)期發(fā)展。

3)信息安全

隨著智慧城市的建設(shè)，信息系統(tǒng)將會(huì)成為支撐整個(gè)城市有效運(yùn)行不可缺少的組成部分，龐大的智慧城市信息系統(tǒng)將會(huì)帶來系統(tǒng)邊界模糊、信息系統(tǒng)面臨的安全威脅面擴(kuò)大、個(gè)人信息和隱私保護(hù)安全威脅增大、共享云的安全、傳感網(wǎng)安全、通信基礎(chǔ)設(shè)施安全、信息安全直接影響實(shí)體安全等眾多問題，這使得信息安全的重要性更加凸顯，如何在智慧城市中保障信息的安全將是智慧城市建設(shè)中面臨的巨大挑戰(zhàn)。解決這些安全問題，不僅要從不同的技術(shù)層面上，如傳感安全、網(wǎng)絡(luò)安全、云計(jì)算安全、應(yīng)用安全上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，更要從安全管理、安全監(jiān)管、等級(jí)保護(hù)、安全培訓(xùn)等多維度進(jìn)行保障。

4)投融資平臺(tái)

龐大的智慧城市建設(shè)，需要大量的資金投入，而這只依靠政府是很難進(jìn)行有效支撐的，這需要在智慧城市建設(shè)中，充分發(fā)揮政府引導(dǎo)資金的作用，充分利用各類投融資渠道，吸取企業(yè)、社會(huì)資金，根據(jù)不同的項(xiàng)目類型，不同項(xiàng)目的商業(yè)模式，對(duì)城市信息系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)維模式進(jìn)行創(chuàng)新，找到一條適應(yīng)中國(guó)國(guó)情，可支撐智慧城市持續(xù)發(fā)展的模式。

5)公共信息資源共享

通過智慧城市建設(shè)，城市將會(huì)形成龐大的公共信息資源池，釋放這些公共信息資源，會(huì)極大促進(jìn)信息消費(fèi)，促進(jìn)其他社會(huì)資源的有效配置，促進(jìn)政府信息公開，促進(jìn)公眾對(duì)政府信息資源多元化需求，同時(shí)也能夠促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是在實(shí)現(xiàn)公共信息資源充分共享的時(shí)候，需要解決公共信息資源共享面臨的平臺(tái)技術(shù)、安全保障、市場(chǎng)機(jī)制、公益機(jī)制、政府相應(yīng)的管理機(jī)制等問題，在智慧城市建設(shè)中，要對(duì)公共信息資源蘊(yùn)含的巨大價(jià)值要有充分認(rèn)識(shí)，同時(shí)在智慧城市建設(shè)中，也要對(duì)公共信息資源共享所面臨的問題給與充分關(guān)注、認(rèn)真思考和積極應(yīng)對(duì)，只有這樣才能在保證公平性和普惠性原則的基礎(chǔ)上，充分釋放公共信息資源的市場(chǎng)價(jià)值。

5.總結(jié)

由于智慧城市建設(shè)與目前城市發(fā)展理念相適應(yīng)，同時(shí)也是解決目前城市、社會(huì)發(fā)展所面臨的問題的一種解決途徑，所以智慧城市概念一經(jīng)提出便得到了世界各國(guó)的積極響應(yīng)。2010年廣州、上海、寧波、武漢等城市先后在其相關(guān)政府工作報(bào)告中提出建設(shè)智慧城市，同年科技部啟動(dòng)了863計(jì)劃“智慧城市（一期）”項(xiàng)目，并先后啟動(dòng)了支撐智慧城市建設(shè)的科技支撐項(xiàng)目，工業(yè)與信息化部也于2010年開始主辦相關(guān)智慧城市的研討會(huì)議，2012年12月份，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布在全國(guó)開展建設(shè)智慧城市試點(diǎn)的通知，并在2013年先后確定兩批試點(diǎn)城市，共計(jì)193個(gè)城市，各級(jí)政府對(duì)智慧城市表現(xiàn)出了極大的建設(shè)熱情，更重要的是，人們認(rèn)識(shí)到智慧城市建設(shè)將是新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體、消除城鄉(xiāng)數(shù)字鴻溝的有效推手。但是在智慧城市建設(shè)的過程中，我們要對(duì)智慧城市的建設(shè)將面臨的問題要有充分的預(yù)估，要注重智慧城市中技術(shù)問題，也要注重政府自身的體制創(chuàng)新，注重規(guī)章制度和建設(shè)機(jī)制、運(yùn)行監(jiān)管機(jī)制的建設(shè)，只有這樣智慧城市的建設(shè)才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

[1]2011年國(guó)民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持平穩(wěn)較快發(fā)展，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2012.1.17，http://finance.sina.com.cn/china/ hgjj/20120117/100911220801.shtml

[2]汝信,陸學(xué)藝,李培林等.社會(huì)藍(lán)皮書:2012年中國(guó)社會(huì)形勢(shì)分析與預(yù)測(cè).北京：社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，ISBN 9787509729304，2012

[3]Newton P. Urban indicators for managing cities[J]. Urban indicators for managing cities: Cities data book. Manila: Asian Development Bank, 2001.

[4]h t t p://e n.w i k i p e d i a.o r g/w i k i/S o c i a l_ capital#Definitions.2C_forms.2C_and_measurement

[5]社會(huì)資本：關(guān)于社會(huì)結(jié)構(gòu)與行動(dòng)的理論，(美)林南，譯者：張磊，上海人民出版社，2005.2.1，ISBN：7208051615

[6]Smarter Cities： New York 2009， http://www.ibm. com/smarterplanet/us/en/smarter_cities/article/ newyork2009.html

[7]Harrison C, Donnelly I A. A theory of smart cities[C]// Proceedings of the 55th Annual Meeting of the ISSS-2011, Hull, UK. 2011, 55(1).

[8]2011中國(guó)智慧城市調(diào)研報(bào)告.中國(guó)信息化雜志社.2011.10

[9]2012年我國(guó)智慧城市建設(shè)趨勢(shì)分析，路琨，2012.7.9，http://www.ccidconsulting.com/article/2091. jhtml

[10]住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于開展國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作的通知，2011.11.22， http://www.mohurd.gov. cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjjskj/201212/t20121204_212182. html

[11]住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于做好國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作的通知， 2013.1.28， http://www.mohurd.gov. cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjjskj/201302/t20130204_212789. html

[12]住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳關(guān)于公布2013年度國(guó)家智慧城市試點(diǎn)名單的通知，2013.8.1， http://www. mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjjskj/201308/ t20130805_214634.html

[13]Smart City 2020, technology and society in the modern city. Jan Hedlund, March 2012, http://www.microsoft. com/global/sv-se/offentlig-sektor/PublishingImages/ Smart_city_2020.pdf

[14]21世紀(jì)日程，http://www.un.org/chinese/events/wssd/ agenda21.htm

[15]Harmonious Cities: State of the world’s cities 2008/2009，. http://sustainabledevelopment.un.org/ content/documents/11192562_alt-1.pdf

[16]吳志強(qiáng)，李德華. 城市規(guī)劃原理（第四版）[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010

[17]Johnson, B.O.R., Cities, systems of innovation and economic development. Innovation: Management, Policy & Practice, 2008. 10(2-3): p. 146--155.

[18]Maktav, D. and C. Jurgens, Multi-criteria spatial decision support system for valuation of open spaces for urban planning. Advances in Space, 2011.

[19]中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2012，http://www.stats.gov.cn/tjsj/ ndsj/2013/indexch.htm

[20]馮登國(guó),等. 云計(jì)算安全研究[J]. 軟件學(xué)報(bào), 2011(1): 71-83.

[21]武傳坤. 物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)初探[J]. 中國(guó)科學(xué)院院刊, 2010. 25(4): 411-419.

[22]傅穎勛,羅圣美,舒繼武. 安全云存儲(chǔ)系統(tǒng)與關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展, 2013(1): 136-145.

[23]《國(guó)家信息化領(lǐng)導(dǎo)小組關(guān)于推進(jìn)國(guó)家電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的意見》,中央辦公廳2006年第18號(hào)文件

[24]國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)高技術(shù)司.《“十二五”國(guó)家政務(wù)信息化工程建設(shè)規(guī)劃》[J]. 2012年第1202號(hào)文件

The information architecture and challenges of smart city in china

With the global urbanization increasing, more and more challenges appear in city development. In this situation, the idea of smart city appears providing a resolution for these challenges. This paper summarizes the development background of smart city and the development situation in china. The ten information demands, network infrastructure, urban planning, monitor of urban infrastructure, sharing and cooperative of urban information, are put forward. According to these demand, a smart city cloud information architecture is provided. The architecture has three basic cloud between which there exists different coupling degree, the government intranet cloud, the government extranet cloud and the public service cloud. Three basic supporting elements of the architecture, security, operation and policies and standards are also making a brief introduction. Smart city is a huge system. There are many technology and policy challenges in the construction process. Five challenges, reform of government institutions and innovation of the system, information security and public information sharing etc, is provided according to present construction situation.

smart city;information infrastructure;cloud computing