王 旭 程 金

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 概述

改革開放40年來，我國城市不斷向前發(fā)展，尤其是中心城市以自身強(qiáng)大資源聚集優(yōu)勢(shì)，吸引著周邊人口不斷涌入。我國在城市化進(jìn)程中，主要體現(xiàn)為大量人口從農(nóng)村地區(qū)遷移到城市地區(qū)[1]。為滿足不斷增加的城市居民人口需求，保護(hù)城市環(huán)境，提高資源的利用效率，城市必須采取更先進(jìn)的方案以使之管理更加智能，發(fā)展更加可持續(xù)。

日益凸顯的城市問題，迫切需要相應(yīng)的緩解方案。2008年，IBM(國際商業(yè)機(jī)器公司)提出“智慧的地球”[2]這一全新的概念。基于城市變量的智能決策、側(cè)重于異構(gòu)數(shù)據(jù)集指數(shù)增長的潛在趨勢(shì)預(yù)測(cè)以及隨時(shí)隨地獲取信息的能力促成了智慧城市的出現(xiàn)[3]。2012年，我國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部啟動(dòng)智慧城市建設(shè)的試點(diǎn)工作[4]其中包括所有省級(jí)以上城市和89%的地級(jí)城市。然而各地市自身的規(guī)模、發(fā)展?fàn)顟B(tài)、地理文化等要素稟賦，疲于達(dá)到預(yù)期效果，不能對(duì)資源有效的管理，導(dǎo)致不同城市的發(fā)展情況必然存在差異。

2 智慧城市指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 智慧城市

本文推演的發(fā)展建設(shè)過程本質(zhì)上就是一個(gè)地區(qū)不斷城市化的過程，通過發(fā)揮信息及通訊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，整合城市發(fā)展的可利用資源，在保證可持續(xù)發(fā)展前提下，將城市居民體驗(yàn)置于考察重點(diǎn)，以提高城市在不同職能方面的競爭力[5]。實(shí)時(shí)收集計(jì)算分析各方數(shù)據(jù)，從生態(tài)系統(tǒng)的角度出發(fā)，著手優(yōu)化智慧經(jīng)濟(jì)、智慧移動(dòng)技術(shù)、智慧環(huán)境、智慧居民、智慧生活與智慧治理六個(gè)方面之間的耦合關(guān)系，在技術(shù)改革、環(huán)境制約與居民生活之間尋找平衡點(diǎn)[6]。提高城市居民參與度，注重人與環(huán)境的交互體驗(yàn)是打造智慧城市，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步、社會(huì)平等的關(guān)鍵所在。

2.2 智慧城市的相關(guān)評(píng)價(jià)

近年來，智慧城市的發(fā)展績效評(píng)價(jià)日益受到學(xué)者廣泛關(guān)注。約翰·埃爾金頓[7]為評(píng)價(jià)智慧城市提供了新思路，參考他的三重底線原則，嘗試從社會(huì)績效、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境三個(gè)維度對(duì)目標(biāo)城市進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。Ritala[8]從社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三個(gè)層面對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展模式進(jìn)行評(píng)估，印證了在城市可持續(xù)發(fā)展評(píng)估中運(yùn)用三重底線原則的可行性[9]。

從本質(zhì)上看，目前針對(duì)智慧城市評(píng)價(jià)的討論，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行：一種評(píng)價(jià)方法以信息通訊技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為導(dǎo)向評(píng)價(jià)智慧城市，另一種著重關(guān)注城市居民依托ICT技術(shù)所實(shí)現(xiàn)生活狀態(tài),評(píng)價(jià)方法過于主觀。考慮到城市間的區(qū)域特征，基礎(chǔ)設(shè)施及經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的差異性，缺乏對(duì)具體城市相關(guān)舉措的實(shí)證研究，提出的改進(jìn)措施不具有說服力。

綜合已發(fā)表的研究成果，筆者對(duì)智慧城市各種評(píng)價(jià)工具的屬性已有初步了解。Fietkiewicz等[10]采用評(píng)價(jià)電子政務(wù)成熟度的量化標(biāo)準(zhǔn)模型，實(shí)證分析了31個(gè)智慧城市的政府官方網(wǎng)站信息體系結(jié)構(gòu)的平均質(zhì)量。Girardi[11]借助KPI(關(guān)鍵績效指標(biāo))定性并定量的估計(jì)，技術(shù)創(chuàng)新對(duì)城市等經(jīng)濟(jì)，環(huán)境及社會(huì)領(lǐng)域帶來的潛在可智能性的影響程度。Anand[12]使用模糊層次分析法權(quán)衡城市可持續(xù)發(fā)展情況。

不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系或是很難應(yīng)對(duì)我國智慧城市的現(xiàn)狀，或是過重關(guān)注國家層面的指標(biāo)要求，而忽略了城市居民的生活感受,并且忽略了區(qū)域城市發(fā)展特色，缺乏對(duì)已有城市群建設(shè)發(fā)展情況的橫、縱向比較，這就很難兼顧城市結(jié)構(gòu)因素、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差異、信息通信技術(shù)落實(shí)現(xiàn)狀幾大主要方面對(duì)智慧城市建設(shè)的協(xié)同影響情況。

2.3 智慧城市評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

智慧城市的發(fā)展建設(shè)評(píng)價(jià)是一個(gè)高度復(fù)雜和系統(tǒng)化的工程，不光要考慮以智慧城市建設(shè)為導(dǎo)向的指標(biāo)設(shè)置，即以產(chǎn)出為導(dǎo)向的指標(biāo)建立，還要關(guān)注智能化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用水平對(duì)衡量城市建設(shè)的影響效果，即以投入為導(dǎo)向的指標(biāo)建立[13]。參照中國國情，兼顧2016年頒布的國家新型智慧城市評(píng)價(jià)指標(biāo)[14]。表1列出評(píng)價(jià)系統(tǒng)所涉及的具體范圍，并延伸至要素指標(biāo)層面，且對(duì)每一要素加以解釋說明，本文計(jì)劃從創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智慧經(jīng)濟(jì)、智慧基礎(chǔ)設(shè)施、智慧政務(wù)、智慧民生五個(gè)方面綜合分析智慧城市的發(fā)展能力。

表1 智慧城市發(fā)展模式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

因素層“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”包含兩層指標(biāo)，分別體現(xiàn)了城市對(duì)創(chuàng)新研發(fā)的投入情況，城市信息通訊行業(yè)的發(fā)展?jié)摿Γ瑒?chuàng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況；因素層“智慧經(jīng)濟(jì)”包含三層指標(biāo)，分別體現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展水平，創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)的集聚程度，以及城市對(duì)外貿(mào)易的發(fā)展程度；“因素層”智慧基礎(chǔ)設(shè)施包含兩層指標(biāo)，分別體現(xiàn)城市移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)以及大數(shù)據(jù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況；“因素層”智慧政務(wù)包含兩層指標(biāo)，分別體現(xiàn)城市電子政務(wù)的實(shí)現(xiàn)水平及所在地區(qū)的信息通訊環(huán)境；“因素層”智慧民生包含三層指標(biāo)，體現(xiàn)居民生活環(huán)境建設(shè)、改善程度及交通便利水平。

3 評(píng)價(jià)方法及數(shù)據(jù)的選取

3.1 主成分分析

主成分分析(Principal Component Analysis)作為一種廣泛應(yīng)用的處理技術(shù)，能夠挖掘原始矩陣數(shù)據(jù)內(nèi)在的線性組合特征。利用協(xié)方差矩陣的特征向量和對(duì)應(yīng)的特征值，識(shí)別各個(gè)主要影響成分。選取對(duì)應(yīng)最大特征值的分量作為第一個(gè)主成分，該變量對(duì)其他數(shù)據(jù)的變異性影響最大，代表沿著描述最大擴(kuò)散軸的原始數(shù)據(jù)分布方向。以此類推，可以逐步確定出第n個(gè)主成分，這些主成分之間互不相關(guān)，且方差遞減。本文將成分按照對(duì)應(yīng)方差從大到小排列，當(dāng)選取所有主成分的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到80%時(shí)，則認(rèn)為選取的主成分可以較好的表述原數(shù)據(jù)矩陣，這樣就達(dá)到既減少了變量數(shù)目又抓住了主要矛盾的目的。

3.2 智慧城市可持續(xù)發(fā)展能力的實(shí)例研究

本文選取2017年中國大陸12個(gè)主要城市的面板數(shù)據(jù)，分別為北京、上海、廣州、杭州、天津、南京、重慶、西安、武漢、濟(jì)南、沈陽、哈爾濱等12個(gè)城市，數(shù)據(jù)源自各地2018年統(tǒng)計(jì)年鑒，《2017中國大數(shù)據(jù)城市發(fā)展報(bào)告》《中國開放數(shù)林指數(shù)2017》《中國地方政府?dāng)?shù)據(jù)開放報(bào)告(2017)》《省級(jí)政府網(wǎng)上政務(wù)能力調(diào)查評(píng)估報(bào)告(2017)》《第43次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況統(tǒng)計(jì)報(bào)告》《大數(shù)據(jù)城市網(wǎng)絡(luò)安全指數(shù)報(bào)告2017》，中國環(huán)境檢測(cè)總站，《互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)報(bào)告》《2017年度中國最主要城市交通分析報(bào)告》等。評(píng)估從目標(biāo)城市的可持續(xù)發(fā)展模式與城市發(fā)展智慧程度出發(fā)，針對(duì)城市現(xiàn)存的發(fā)展模式，整合出標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)估模式，表2為12座城市的統(tǒng)計(jì)性描述。

表2 智慧城市因素指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)

為了保證分析變量內(nèi)在相關(guān)性，要事先分析數(shù)據(jù)矩陣的信度與效度。數(shù)據(jù)矩陣效度高，則信度一定可靠。本文分析采用IBM SPSS Statistic 22軟件，測(cè)定樣本KMO值為0.635，原始變量數(shù)據(jù)適用于主成分分析法。如表3所示，前6個(gè)主成分的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到83.8%。

3.3 實(shí)證結(jié)構(gòu)及分析

本文基于智慧城市評(píng)價(jià)系統(tǒng)模型收集并整理了我國4個(gè)主要直轄市及12座省會(huì)城市2017年的主要數(shù)據(jù)，針對(duì)部分缺失數(shù)據(jù)，根據(jù)往年的數(shù)據(jù)合理推斷。建立基于信息通信技術(shù)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境層面的12×17評(píng)估矩陣，并分析其中主要成分。應(yīng)用主成分分析方法，求得主要成分特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率，如表3所示。

表3 樣本主要成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率

前6個(gè)主成分的因子載荷情況如表4所示。第一主成分主要與高新技術(shù)制造業(yè)產(chǎn)值(X13)、人均地區(qū)生產(chǎn)總值(X21)、年末寬帶接入用戶數(shù)(X32)、“互聯(lián)網(wǎng)+”城市服務(wù)滲透系數(shù)(X53)、城市擁堵指數(shù)(X54)有關(guān)。第二主成分主要與研究用于實(shí)驗(yàn)發(fā)展(R&D)經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出相當(dāng)于地區(qū)生產(chǎn)總值比例(X12)、第三產(chǎn)業(yè)占地區(qū)生產(chǎn)總值之比(X22)、政府?dāng)?shù)據(jù)開放水平(X41)有關(guān)。第三主成分主要與電子政務(wù)能力水平(X42)有關(guān)。第四主成分主要與外商直接投資項(xiàng)目個(gè)數(shù)(X24)有關(guān)。第五主成分主要與科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)業(yè)單位數(shù)(X23)、空氣質(zhì)量指數(shù)(X51)有關(guān)。第六主成分主要與信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)人口占比(X11)、移動(dòng)電話普及率(X31)、所在省(市區(qū))大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況(X33)有關(guān)。計(jì)算分析得出樣本城市的主成分得分矩陣，各城市的綜合得分情況也在表5中反映。

表4 前6個(gè)主成分的載荷矩陣

表5 樣本城市主成分的得分情況

研究結(jié)果表明，我國不同城市在智慧城市的發(fā)展模式上存在差異。很明顯，創(chuàng)新技術(shù)和智慧經(jīng)濟(jì)是反映城市智慧發(fā)展能力的兩個(gè)重要組成部分，方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到55.6%。北京在所有主要成分中得分均具有明顯優(yōu)勢(shì)，城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展已逐漸從要素驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，北京憑借其得天獨(dú)厚的國內(nèi)資源及國際貿(mào)易地位，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，高新產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)帶動(dòng)著北京的智慧經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式顯現(xiàn)。從知識(shí)溢出的角度來看，北京依靠自身優(yōu)勢(shì)不斷吸引外部資源，而上海則依靠反哺模式發(fā)展，廣州與杭州等地采取多元一體化模式，全方位補(bǔ)齊城市發(fā)展短板。上海地理優(yōu)勢(shì)顯著，與外資企業(yè)溝通便利，政府鼓勵(lì)對(duì)外貿(mào)易的同時(shí)，對(duì)外貿(mào)易也在刺激城市不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的活躍度，高新技術(shù)制造業(yè)完善了地區(qū)的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易績效短板，居民生活便利程度在“互聯(lián)網(wǎng)+”的高度推廣下顯著提升。廣州與武漢均依托自身高新技術(shù)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，成功吸引大量外部資源落地合作。政務(wù)開放水平與自身的社會(huì)生產(chǎn)活躍程度協(xié)調(diào)性較差，資源消耗可能在未來制約城市發(fā)展。相比而言，杭州的地區(qū)信息通訊技術(shù)發(fā)達(dá)水平突出，政府對(duì)企業(yè)的扶持力度明顯，兩方面的相互促進(jìn)，有效緩解了城市資源配置不靈的尷尬局面。

4 結(jié)論及優(yōu)化討論

本文構(gòu)建了智能城市可持續(xù)發(fā)展能力評(píng)價(jià)模型，采用主成分分析方法，對(duì)我國12個(gè)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過提取分析成分的特征值評(píng)價(jià)城市的發(fā)展績效，借此識(shí)別城市現(xiàn)有發(fā)展模式的薄弱點(diǎn)。從整體上看，大部分城市已經(jīng)從要素驅(qū)動(dòng)逐步轉(zhuǎn)為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展模式，盡管大部分城市的智慧設(shè)施建設(shè)水平較低，但城市建設(shè)邊際效益仍呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。信息通訊企業(yè)與高科技制造業(yè)的可持續(xù)生產(chǎn)力，都對(duì)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到促進(jìn)作用。大多數(shù)城市仍處于智慧基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的初級(jí)階段，現(xiàn)有狀態(tài)還不能有效滿足居民需求。盡管大多數(shù)城市在空間及數(shù)據(jù)的共享性方面的改善可觀，但是城市交通情況并不能令人滿意。

智慧城市的發(fā)展過程中，創(chuàng)新是技術(shù)發(fā)展的根本驅(qū)動(dòng)力，不同城市也在逐年重視創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)城市不具備類似北京等地的先天優(yōu)勢(shì)時(shí)，將發(fā)展重點(diǎn)分散到利益相關(guān)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)不同產(chǎn)業(yè)間的協(xié)同發(fā)展，堅(jiān)實(shí)行業(yè)的整體發(fā)展基礎(chǔ)，同樣能夠達(dá)到城市發(fā)展勢(shì)頭迅猛的局面。政府應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)加大在民生類的通訊產(chǎn)品的開發(fā)投資，這樣能夠有效提升公眾參與度。