牛 強(qiáng) 夏 源 牛雪蕊 周 燚 NIU Qiang, XIA Yuan, NIU Xuerui, ZHOU Yi

0 引言

自IBM于2009年提出智慧城市的愿景以來(lái)，智慧城市的理念就成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)并迅速傳播到中國(guó)，在中國(guó)掀起一股建設(shè)智慧城市的熱潮。智慧城市旨在通過(guò)智能手段解決城市中的管理、環(huán)境、交通和基礎(chǔ)設(shè)施等基本問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)、培育高智人群、改善環(huán)境質(zhì)量、優(yōu)化城市管理、提升生活品質(zhì)以及促進(jìn)交通可達(dá)性等目標(biāo)[1-2]。智慧城市被視為解決當(dāng)前城市中交通擁堵、環(huán)境污染、就業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等復(fù)雜問(wèn)題的萬(wàn)能藥[3]，得到了產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界、政府的廣泛重視。截止到目前為止，我國(guó)已經(jīng)有超過(guò)500個(gè)城市在進(jìn)行智慧城市試點(diǎn)。

然而在這個(gè)建設(shè)過(guò)程中，智慧城市也面臨著許多困境。部分城市把智慧城市建設(shè)等同于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在這些設(shè)施建設(shè)上投入巨資，收集、存儲(chǔ)了大量數(shù)據(jù)，卻提升不了城市的治理水平。究其原因，在于這些城市忽略了數(shù)據(jù)的分析和利用，不能將數(shù)據(jù)應(yīng)用到城市問(wèn)題解決、城市治理中來(lái)?？梢哉f(shuō)，當(dāng)前的智慧城市能做到“眼觀六路，耳聽(tīng)八方”，但是缺乏一個(gè)智慧的“大腦”來(lái)分析、利用收集到的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的癥結(jié)，給出智慧的解決方案。

針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出智慧模型就相當(dāng)于智慧城市的大腦，可以滿(mǎn)足智慧城市分析的需要；然后詳細(xì)論述了智慧模型的概念、類(lèi)型、作用及其在智慧城市中的運(yùn)作機(jī)制，以期喚醒政府、企業(yè)和市民對(duì)智慧本原的認(rèn)識(shí)，推廣智慧模型在智慧城市中的應(yīng)用，推動(dòng)智慧城市早日實(shí)現(xiàn)“智慧”。

1 智慧城市的智慧現(xiàn)狀

1.1 智慧城市的智慧所在

對(duì)于智慧城市（Smart city）的概念，學(xué)術(shù)界并未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。我們從“智慧”入手，來(lái)解讀智慧城市的概念。智慧城市的核心在于實(shí)現(xiàn)智慧，其概念起源于國(guó)外的“smart city”。smart的英文釋義中就能體現(xiàn)智慧的含義，即“intelligent, capable of independent and apparently intelligent action”[4]（聰明的，能夠獨(dú)立明智行動(dòng)的）。而中文“智慧”的釋義為“對(duì)事物能認(rèn)識(shí)、辨析、判斷處理和發(fā)明創(chuàng)造的能力”[5]。綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)智慧的解釋?zhuān)梢园l(fā)現(xiàn)感知、分析和應(yīng)對(duì)3個(gè)要素涵蓋了智慧的主要特征。

同理，智慧城市必須具備這3個(gè)特征才能實(shí)現(xiàn)“智慧”。首先是感知的實(shí)現(xiàn)，相當(dāng)于給城市裝上眼、耳、鼻，使城市能夠通過(guò)各種傳感器設(shè)備來(lái)感知、采集城市中的各種數(shù)據(jù)。然后是分析的實(shí)現(xiàn)，相當(dāng)于給城市裝上大腦，使城市能夠通過(guò)數(shù)據(jù)分析，了解城市現(xiàn)狀、發(fā)現(xiàn)城市問(wèn)題、探尋城市運(yùn)營(yíng)機(jī)制、預(yù)測(cè)城市未來(lái)、生成問(wèn)題解決方案。最后是應(yīng)對(duì)的實(shí)現(xiàn)，相當(dāng)于給城市裝上手腳，使城市能夠自主解決城市問(wèn)題，迅速、靈活、準(zhǔn)確地對(duì)城市進(jìn)行調(diào)控。智慧城市的實(shí)現(xiàn)，3個(gè)特征缺一不可：感知是先導(dǎo)，感知到數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)分析和應(yīng)對(duì)的源泉；分析是核心，感知的數(shù)據(jù)必須通過(guò)分析才能發(fā)揮作用，而應(yīng)對(duì)也是基于分析出的應(yīng)對(duì)方案來(lái)開(kāi)展調(diào)控；應(yīng)對(duì)是智慧城市的理想目標(biāo)，理想中的智慧城市可以像人一樣獨(dú)立自主地解決城市問(wèn)題。

1.2 當(dāng)前的智慧實(shí)現(xiàn)情況

針對(duì)智慧的3個(gè)特征，我們從3個(gè)方面來(lái)分析當(dāng)前我國(guó)智慧城市中“智慧”的實(shí)現(xiàn)情況。

在感知層面，我國(guó)很多城市已經(jīng)建起了大量設(shè)備，并收集到了大量數(shù)據(jù)，能夠初步實(shí)現(xiàn)感知的功能。然而，智慧城市建設(shè)中還是廣泛存在“數(shù)據(jù)孤島”、“信息孤島”等問(wèn)題。對(duì)此國(guó)家也要求“加強(qiáng)市政設(shè)施運(yùn)行管理、交通管理、環(huán)境管理、應(yīng)急管理等城市管理數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)和功能整合，建設(shè)綜合性城市管理數(shù)據(jù)庫(kù)”[6]。因此，當(dāng)前感知層面的難點(diǎn)和未來(lái)的重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)整合共享。

在分析層面，現(xiàn)狀智慧城市中已使用的分析工具數(shù)量較少，也不能很好地滿(mǎn)足智慧城市的分析需要，主要體現(xiàn)在3點(diǎn)：其一，城市作為復(fù)雜巨系統(tǒng)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)數(shù)量多、頻率高，現(xiàn)有的分析工具難以高效、實(shí)時(shí)地分析這些數(shù)據(jù)；其二，現(xiàn)狀分析工具缺乏對(duì)城市運(yùn)作機(jī)制的分析與理解，導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析浮于表面，不能抓住問(wèn)題關(guān)鍵；其三，現(xiàn)狀分析工具缺少?zèng)Q策支持能力，目前的分析主要停留于對(duì)現(xiàn)狀的測(cè)度評(píng)價(jià)，無(wú)法指導(dǎo)方案制定和選擇，決策者往往仍然需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定方案。因此，中國(guó)的智慧城市建設(shè)在智慧分析層面，還處于起步階段。

在應(yīng)對(duì)層面，我國(guó)的實(shí)踐尚處于萌芽階段。目前能實(shí)現(xiàn)的如：智能紅綠燈系統(tǒng)可以根據(jù)道路交通流量和行人數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)紅綠燈的信號(hào)，以減少停車(chē)次數(shù)和延誤時(shí)間。但是目前城市中類(lèi)似的應(yīng)對(duì)還非常少，因?yàn)閼?yīng)對(duì)的實(shí)現(xiàn)需要城市達(dá)到更高的智慧程度，十分依賴(lài)分析的支撐。而當(dāng)前城市中還沒(méi)有建立起成熟的分析技術(shù)體系，應(yīng)對(duì)也就難以實(shí)現(xiàn)。

綜上，當(dāng)前階段，感知已初步實(shí)現(xiàn)，分析才剛剛起步，而應(yīng)對(duì)還在待開(kāi)發(fā)階段。智慧城市建設(shè)要想更進(jìn)一步發(fā)展，給它裝上一個(gè)智慧的“大腦”是關(guān)鍵。

2 智慧城市的大腦——智慧模型

智慧城市的大腦必須綜合運(yùn)用測(cè)度、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、模擬、決策等多種類(lèi)型、不同側(cè)重點(diǎn)的方法和模型，才能滿(mǎn)足智慧城市多方面、多層次分析的需要。我們將這些能滿(mǎn)足智慧城市分析需求的模型、工具、方法的集合稱(chēng)為智慧模型。正是這些模型的應(yīng)用，使得城市的運(yùn)轉(zhuǎn)更加智慧。智慧模型的來(lái)源廣泛，包括智慧城市中正在使用以及可能使用的各種數(shù)學(xué)模型和大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)方法。

圖1 5類(lèi)智慧模型資料來(lái)源：作者自繪。

2.1 智慧模型的類(lèi)型

智慧模型種類(lèi)數(shù)量眾多，為方便智慧城市應(yīng)用智慧模型，本文從智慧城市的需求出發(fā)，按照智慧模型不同的作用，將其分為5類(lèi)（圖1）。5類(lèi)模型共同作用，可以應(yīng)用于智慧城市中從問(wèn)題發(fā)掘到問(wèn)題解決的全過(guò)程。

（1）城市測(cè)度評(píng)價(jià)模型

城市測(cè)度評(píng)價(jià)模型通過(guò)一系列精煉的指標(biāo)、圖示或特征類(lèi)別來(lái)反映城市當(dāng)前的各種狀態(tài)，如交通流量現(xiàn)狀、醫(yī)療教育設(shè)施分布現(xiàn)狀等。該類(lèi)模型具體包括協(xié)調(diào)度分析、多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)等多種量化評(píng)估方法。運(yùn)用該類(lèi)模型可以監(jiān)測(cè)、評(píng)估城市運(yùn)行狀態(tài)，從而即時(shí)發(fā)現(xiàn)城市問(wèn)題。

（2）城市預(yù)測(cè)和模擬模型

城市預(yù)測(cè)和模擬模型可以基于現(xiàn)有發(fā)展條件或者特定政策情景來(lái)預(yù)測(cè)或模擬城市未來(lái)的改變。具體可采用時(shí)間序列分析、回歸分析等統(tǒng)計(jì)分析方法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法和元胞自動(dòng)機(jī)、多主體系統(tǒng)等現(xiàn)代計(jì)算方法。運(yùn)用該類(lèi)模型在一定程度上可以對(duì)城市未來(lái)的人口分布、交通分布、公共服務(wù)需求量等情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，輔助發(fā)現(xiàn)城市問(wèn)題，合理制定策略以應(yīng)對(duì)未來(lái)變化。

（3）運(yùn)籌和決策模型

運(yùn)籌和決策模型主要用于問(wèn)題解決方案的生成。運(yùn)籌決策模型包括運(yùn)籌學(xué)、單目標(biāo)決策、博弈論等多種方法。運(yùn)用該類(lèi)模型一方面更加科學(xué)，可以更準(zhǔn)確地找到相對(duì)最優(yōu)的解決方案；另一方面更加迅速，可以大大加快問(wèn)題的解決速度和響應(yīng)速度。

圖2 智慧模型的作用資料來(lái)源：作者自繪。

（4）城市改變影響評(píng)估模型

城市改變影響評(píng)估模型主要用于評(píng)估不同的城市問(wèn)題解決方案對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、交通、生態(tài)、物質(zhì)空間環(huán)境等產(chǎn)生的影響。所采用的方法主要有數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、應(yīng)用模型法、仿真法等。城市改變影響評(píng)估模型的評(píng)價(jià)結(jié)果為人們選擇最優(yōu)問(wèn)題解決方案提供了科學(xué)依據(jù)。

（5）城市運(yùn)作模型

城市運(yùn)作模型可以解析城市構(gòu)成要素之間的相互聯(lián)系和相互作用關(guān)系以及城市現(xiàn)象的成因，成果表現(xiàn)為反映城市運(yùn)作機(jī)制的數(shù)學(xué)模型或者規(guī)則。該類(lèi)模型內(nèi)涵廣泛，包括元胞自動(dòng)機(jī)、重力模型等多種模型。城市運(yùn)作模型是上述4類(lèi)模型的基礎(chǔ)，是發(fā)現(xiàn)城市問(wèn)題、合理運(yùn)籌決策的科學(xué)保障。

2.2 智慧模型的作用

上述5類(lèi)智慧模型不是孤立地發(fā)揮作用，而是協(xié)調(diào)配合著共同解決城市中的問(wèn)題或提供更智能的城市服務(wù)。例如，智慧城市在實(shí)時(shí)監(jiān)控過(guò)程中，利用測(cè)度評(píng)價(jià)模型發(fā)現(xiàn)了某個(gè)異?，F(xiàn)象或城市問(wèn)題，就可能會(huì)馬上從運(yùn)作模型庫(kù)中尋找、匹配可以合理解釋該現(xiàn)象或問(wèn)題的運(yùn)作模型，并進(jìn)行標(biāo)定，作為后續(xù)分析的基礎(chǔ)；然后運(yùn)用預(yù)測(cè)模型模擬問(wèn)題的演化趨勢(shì)；接下來(lái)通過(guò)運(yùn)籌決策模型生成多個(gè)方案，并通過(guò)改變影響評(píng)估模型對(duì)這些方案進(jìn)行綜合評(píng)估，從中挑選出最優(yōu)方案進(jìn)行實(shí)施；在方案實(shí)施過(guò)程中，智慧城市還會(huì)通過(guò)測(cè)評(píng)模型，監(jiān)測(cè)城市運(yùn)行狀況，評(píng)估問(wèn)題的解決情況，繼續(xù)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——解決問(wèn)題”的過(guò)程。如此形成一個(gè)智慧的循環(huán)（圖2），不停循環(huán)往復(fù)，保證城市的健康運(yùn)行。

3 智慧模型在智慧城市中的應(yīng)用

為了具體說(shuō)明5類(lèi)智慧模型在智慧城市運(yùn)行中如何協(xié)調(diào)配合、共同發(fā)揮作用，下文選取智慧城市中的6個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)：智慧管治、智慧產(chǎn)業(yè)、智慧交通、智慧基礎(chǔ)設(shè)施、智慧環(huán)境、智慧生活，結(jié)合具體場(chǎng)景，詳細(xì)展現(xiàn)智慧模型在其中的應(yīng)用。

3.1 智慧模型與智慧管治

智慧管治是應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代技術(shù)手段構(gòu)建的統(tǒng)一的城市綜合管理與服務(wù)平臺(tái)[7]。智慧管治強(qiáng)調(diào)管治主體多元化、管治形式合作化和管治過(guò)程協(xié)商化的政府、企業(yè)和公眾三位一體的管治體系。它涵蓋了城市的市政管理、公共安全管理、公共設(shè)施管理、社會(huì)生活管理等多個(gè)領(lǐng)域。

以公共服務(wù)設(shè)施管理為例，政府和市民可以應(yīng)用智慧模型分析現(xiàn)狀公共服務(wù)設(shè)施的數(shù)量、分布和使用情況等數(shù)據(jù)，測(cè)評(píng)公共服務(wù)可達(dá)性、居民滿(mǎn)意度等指標(biāo)（亦即測(cè)度評(píng)價(jià)模型），發(fā)現(xiàn)當(dāng)前公共服務(wù)設(shè)施存在的問(wèn)題；然后通過(guò)相關(guān)性分析判定公共服務(wù)布局與居民滿(mǎn)意度之間的關(guān)系（亦即城市運(yùn)作模型）；根據(jù)分析結(jié)果，可以構(gòu)建起公共服務(wù)選址模型、公共服務(wù)分配模型（亦即運(yùn)籌決策模型），進(jìn)而構(gòu)建出確保居民滿(mǎn)意的公共服務(wù)設(shè)施布局方案（包括公共服務(wù)設(shè)施位置、等級(jí)和數(shù)量的安排）。最后政府和市民還可以運(yùn)用改變影響評(píng)估模型來(lái)評(píng)估這些方案的綜合效益，以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇最優(yōu)方案。通過(guò)智慧模型將居民需求與公共服務(wù)設(shè)施布局對(duì)接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了自上而下與自下而上相結(jié)合的管理。

在智慧管治中智慧模型以社會(huì)管治問(wèn)題為導(dǎo)向，不停地分析城市數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)城市問(wèn)題，并迅速制定解決方案反饋給城市管理者，幫助解決城市問(wèn)題。整個(gè)分析決策過(guò)程中，不同類(lèi)型的智慧模型分工協(xié)作，共同提升城市管治的科學(xué)性和高效性。

3.2 智慧模型與智慧產(chǎn)業(yè)

智慧產(chǎn)業(yè)一方面指新一代信息技術(shù)催生的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)、RFID產(chǎn)業(yè)、傳感器產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，另一方面也指工業(yè)、服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智慧化，包括智慧物流、智慧零售等。智慧模型在智慧產(chǎn)業(yè)中，一方面可以幫助政府制定城市產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，一方面可以幫助企業(yè)自身制定企業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

以產(chǎn)業(yè)規(guī)劃為例，運(yùn)用智慧模型，政府可以對(duì)城市的產(chǎn)業(yè)體系、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)空間布局等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，測(cè)評(píng)城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，挖掘產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題（亦即測(cè)度評(píng)價(jià)模型）；然后可以對(duì)影響城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響因素如產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)聯(lián)系等進(jìn)行分析，并總結(jié)其影響機(jī)制（亦即城市運(yùn)作模型）；根據(jù)解析的機(jī)制，可以預(yù)測(cè)城市未來(lái)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r（亦即預(yù)測(cè)模擬模型)；綜合這些分析預(yù)測(cè)結(jié)果，可以運(yùn)用模型生成多種產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方案：包括產(chǎn)業(yè)發(fā)展方案、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方案、產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化方案等（亦即運(yùn)籌決策模型）；最后還可以建立指標(biāo)體系，評(píng)估不同方案的綜合效益，包括經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益等多個(gè)方面（亦即改變影響評(píng)估模型）。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，政府可以挑選出最優(yōu)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方案。產(chǎn)業(yè)規(guī)劃實(shí)施后，政府可以繼續(xù)應(yīng)用模型，對(duì)反饋的產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市產(chǎn)業(yè)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，實(shí)時(shí)調(diào)整產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。

在智慧產(chǎn)業(yè)中，政府應(yīng)用智慧模型可以在分析了解市場(chǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，選擇正確的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，全面地整合產(chǎn)業(yè)資源，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從而科學(xué)地實(shí)現(xiàn)對(duì)城市產(chǎn)業(yè)的宏觀調(diào)控；企業(yè)運(yùn)用智慧模型可以根據(jù)市場(chǎng)狀況快速反應(yīng)，制定正確的產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略，從而在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)權(quán)。智慧模型可以幫助城市產(chǎn)業(yè)更加健康平穩(wěn)地發(fā)展。

3.3 智慧模型與智慧交通

智慧交通指的是城市交通系統(tǒng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析為代表的智能傳感技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等多種技術(shù)，以期解決交通擁堵、能源消耗、環(huán)境污染等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)交通智慧化的過(guò)程[8]。

以共享單車(chē)投放優(yōu)化為例，決策者運(yùn)用智慧模型可以分析共享單車(chē)的時(shí)空分布數(shù)據(jù)，通過(guò)單車(chē)使用率等指標(biāo)來(lái)判斷共享單車(chē)在各個(gè)停車(chē)點(diǎn)的投放數(shù)量是否合理（亦即測(cè)度評(píng)價(jià)模型）；然后可以分析數(shù)據(jù)，了解居民使用共享單車(chē)的行為習(xí)慣（亦即城市運(yùn)作模型）；根據(jù)居民使用單車(chē)的習(xí)慣，可以預(yù)測(cè)城市共享單車(chē)的適宜投放地點(diǎn)及數(shù)量（亦即預(yù)測(cè)模擬模型）；綜合預(yù)測(cè)結(jié)果，智慧模型可以生成多種單車(chē)投放方案（亦即運(yùn)籌決策模型）；最后，決策者可以構(gòu)建指標(biāo)體系，對(duì)這些方案的綜合效益做出評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果選擇最優(yōu)的單車(chē)投放方案（亦即改變影響評(píng)估模型）。

智慧模型應(yīng)用在智慧交通中，一方面可以協(xié)助政府科學(xué)規(guī)劃交通設(shè)施，管理交通運(yùn)行，緩解交通擁堵問(wèn)題；另一方面還可以為運(yùn)輸公司和市民提供出行服務(wù)，保證其出行的環(huán)保、便捷、安全、高效、可視、可預(yù)測(cè)，提高其出行品質(zhì)。智慧模型在智慧交通中的應(yīng)用相對(duì)成熟，高德地圖、百度地圖等公司已經(jīng)可以通過(guò)對(duì)城市交通運(yùn)行狀況的分析，為居民提供行車(chē)路線(xiàn)建議，這正是應(yīng)用智慧模型進(jìn)行智慧分析的一種體現(xiàn)。

3.4 智慧模型與智慧基礎(chǔ)設(shè)施

智慧基礎(chǔ)設(shè)施包括新一代信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及經(jīng)過(guò)智能化轉(zhuǎn)型的城市基礎(chǔ)設(shè)施[9]。其中信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)施包括寬帶網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等；城市基礎(chǔ)設(shè)施智能化轉(zhuǎn)型指水、電、氣、熱管網(wǎng)及道路橋梁等設(shè)施的智能化建設(shè)。

以智慧供電為例，管理者應(yīng)用智慧模型可以分析供電數(shù)據(jù)，迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)時(shí)監(jiān)管供電設(shè)施。具體來(lái)說(shuō)，管理者可以通過(guò)智慧模型來(lái)分析城市中電力設(shè)施、用電終端的能源生產(chǎn)使用情況，測(cè)評(píng)設(shè)施現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)供電不足或供電浪費(fèi)等供電問(wèn)題（亦即測(cè)度評(píng)價(jià)模型）；然后分析城市用電量的影響因素和影響機(jī)制（亦即城市運(yùn)作模型），預(yù)測(cè)城市各地區(qū)未來(lái)用電量情況（亦即預(yù)測(cè)模擬模型）；根據(jù)分析預(yù)測(cè)結(jié)果，可以模擬保證居民需求的儲(chǔ)能供能設(shè)施規(guī)劃布局方案（亦即運(yùn)籌決策模型），從而精準(zhǔn)匹配能源消費(fèi)需求，科學(xué)合理調(diào)配資源，解決供電不足或資源浪費(fèi)問(wèn)題。最后還可以評(píng)估供電方案的經(jīng)濟(jì)成本和可行性，作為管理者挑選方案的依據(jù)（亦即改變影響評(píng)估模型）。

智慧模型應(yīng)用在智慧基礎(chǔ)設(shè)施中，不僅能夠通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行中的問(wèn)題，并迅速生成解決方案；還可以幫助人們?cè)诜治鲈O(shè)施使用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，科學(xué)規(guī)劃設(shè)施布局，全面提升基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)效率。

3.5 智慧模型與智慧環(huán)境

智慧環(huán)境強(qiáng)調(diào)運(yùn)用傳感器、智能卡、RFID、識(shí)別碼和攝像頭等感知設(shè)備來(lái)采集和捕獲環(huán)境信息，然后分析感知信息，發(fā)現(xiàn)環(huán)境問(wèn)題并迅速反應(yīng)，如此實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)管的智能化。智慧環(huán)境涵蓋了城市的生態(tài)保護(hù)、污染防治等多個(gè)領(lǐng)域。

以大氣污染防治為例，智慧模型可以協(xié)助管理者分析大氣污染成因，制定大氣污染防治方案。對(duì)于收集到的大氣污染相關(guān)數(shù)據(jù)（PM2.5數(shù)據(jù)、工廠位置數(shù)據(jù)、道路汽車(chē)通行量等），管理者可以運(yùn)用智慧模型清洗加工數(shù)據(jù)，提取出能測(cè)評(píng)地區(qū)大氣污染嚴(yán)重度、工廠廢氣量、汽車(chē)尾氣排放量的指標(biāo)（亦即測(cè)度評(píng)價(jià)模型）；然后對(duì)這些指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，分析判斷不同地區(qū)造成大氣污染的主要因素（亦即城市運(yùn)作模型）；根據(jù)分析的大氣污染成因，可以構(gòu)建模型，生成多套大氣污染防治方案供人挑選（亦即運(yùn)籌決策模型）；對(duì)于這些方案，可以采用指標(biāo)體系法構(gòu)建指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)其綜合社會(huì)效益，便于管理者挑選最優(yōu)方案（亦即改變影響評(píng)估模型）。

在智慧環(huán)境中，智慧模型可以實(shí)時(shí)分析獲取到的環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS系統(tǒng)，進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估，發(fā)現(xiàn)環(huán)境問(wèn)題，自動(dòng)生成解決方案并評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量和污染排放的智慧監(jiān)測(cè)、預(yù)警和管理[10]。

3.6 智慧模型與智慧生活

智慧生活強(qiáng)調(diào)通過(guò)收集分析生活相關(guān)數(shù)據(jù)，為居民提供智能的生活服務(wù)，使居民的生活更加便捷。智慧生活包括智慧醫(yī)療、智慧教育、智慧旅游等多個(gè)領(lǐng)域。

以智慧旅游為例。智慧模型可以分析旅游相關(guān)數(shù)據(jù)（手機(jī)APP訂單信息、用戶(hù)旅行項(xiàng)目軌跡、景區(qū)的實(shí)時(shí)游客人數(shù)等），梳理數(shù)據(jù)，整理不同景區(qū)的旅游人數(shù)變化情況（亦即測(cè)度評(píng)價(jià)模型）；分析得到居民旅游習(xí)慣和景點(diǎn)游客數(shù)時(shí)空變化規(guī)律（亦即城市運(yùn)作模型）；據(jù)此預(yù)測(cè)未來(lái)景點(diǎn)游客數(shù)目變化情況（亦即預(yù)測(cè)模擬模型），為居民推薦旅游路線(xiàn)，保證居民旅游時(shí)避開(kāi)游客高峰；甚至可以綜合景點(diǎn)附近的交通、住宿數(shù)據(jù)，為居民提供涵蓋交通方式選擇、旅館選擇的旅游規(guī)劃（亦即運(yùn)籌決策模型）。

在智慧生活中，智慧模型以滿(mǎn)足居民的生活需求為導(dǎo)向，對(duì)居民的生活行為、情感表達(dá)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，快速實(shí)時(shí)地為居民提供問(wèn)題解決方案和生活規(guī)劃。智慧模型甚至可以在居民行動(dòng)之前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)“思人所思，想人所想，做人所做”。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)與探索，智慧城市已經(jīng)初步建立起多種數(shù)據(jù)采集渠道，并逐步解決了“信息孤島”、“行業(yè)孤島”等問(wèn)題，其工作重心正在從數(shù)據(jù)管理轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)分析。而智慧的分析需要智慧的模型，通過(guò)計(jì)算分析來(lái)發(fā)現(xiàn)城市問(wèn)題、解析成因、提供解決方案。從這個(gè)作用來(lái)看，智慧模型就相當(dāng)于智慧城市的大腦，是智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵所在。為此，本文針對(duì)智慧模型，解析了它的概念、特征，將其分為5大類(lèi)型，初步構(gòu)建出了智慧模型的框架，并結(jié)合實(shí)例介紹了其在智慧城市6個(gè)子系統(tǒng)中的應(yīng)用。該成果可以從理論和方法論層面指導(dǎo)智慧城市構(gòu)建自己的“大腦”，從根本上提升城市的智慧程度。

盡管如此，智慧模型的研究才剛剛開(kāi)始，存在大量工作要做：一方面，現(xiàn)成的智慧模型尚為數(shù)不多，需要眾多專(zhuān)家學(xué)者一起來(lái)針對(duì)智慧城市建設(shè)的需求進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)；另一方面，智慧模型要能集成到智慧城市系統(tǒng)中，系統(tǒng)地發(fā)揮作用，還有大量的開(kāi)發(fā)工作?？傊腔勰Ｐ偷捏w系充實(shí)和付諸實(shí)踐，尚需學(xué)者和從業(yè)者的深入研究和長(zhǎng)期不懈努力。

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