智慧城市全球发展态势

汤莉华　杨翠红　黄文丽

李泳涵　马　君　宋海艳

张　亮

1　引言

2009年，IBM公司首次将“智慧地球”的理论具体落实到“智慧城市”建设实践。在IBM提出“智慧城市”概念之前，国外部分国家已经开始智慧城市建设的探索。1990年在美国旧金山国际会议上，提出“智慧城市，快速系统，全球网络”的议题，会后正式出版的文集成为早期研究智慧城市的代表性文献。智慧城市概念立即引起了国内外各界人士的极大关注，全球掀起智慧城市建设热潮。据统计，截止到2014年，全球有300多个城市正在进行智慧建设，主要集中在美国、欧洲的瑞典、爱尔兰、西班牙、德国，以及亚洲的日本、中国、新加坡、韩国，其中，欧洲和亚洲是智慧城市建设较为积极的地区^[1]。

智慧城市概念提出之初，国内外学者从不同的角度讨论其内涵，有的从技术角度，有的从生态、环境角度，有的从制度、管理角度等。随着智慧城市概念的逐步发展，智慧城市的内涵与外延也日趋明朗化，简单概括起来，智慧城市是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。

智慧城市经常与数字城市、感知城市、无线城市、智能城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念相交叉。“智慧城市”与“智能城市”最大的区别在于，“智慧城市”强调人的因素、体现人文关怀，只有人才能谈得上智慧，而物只能谈智能水平^[2]。智慧城市是城市发展与演进的更高阶段，在数字城市和智能城市的基础上，强调通过动态感知，来实现对城市各个构成要素的动态管理，以人为本和实现可持续发展是其内在的核心价值。

有两种驱动力推动智慧城市的逐步形成，一是以物联网、云计算、移动互联网为代表的新一代信息技术，二是知识社会环境下逐步孕育的开放的城市创新生态。前者是技术创新层面的技术因素，后者是社会创新层面的社会经济因素。2009年新一代信息技术的发展为城市信息化、现代化建设提供了新方向和新趋势，特别是物联网、云计算概念的提出，打破了传统城市发展思维，实现以知识、技术、信息等创新要素为增长动力的“智慧”运行，即智慧城市理念的提出。

作为城市化的高级阶段，智慧城市是以科技智慧为支撑、以管理智慧为保障、以人文智慧为目标的城市信息化系统工程^[3]，也是以大系统整合、物理空间和网络空间交互的、公众广泛参与、城市管理更加精细、城市环境更加和谐、城市经济更加高端、城市生活更加宜居、城市文化更加繁荣为特征的城市创新发展模式。根据不同的智慧类型，智慧城市可以分为三大类：

一是以数字科技为中心的科技型智慧城市。科技型智慧城市强调通过信息通信技术的广泛充分应用，提升城市信息化水平，它较多地是关注新技术的应用，主要是以科研人员为主体，以实验室为载体实现技术的创新发展。因此，这种智慧城市主要是以自然科学为基础，强调物质世界的“真”智慧。

二是以管理服务为中心的管理型智慧城市。管理型智慧城市强调以技术实现更高效的城市管理，主要是以政府为主体，以服务政府为目的。这种智慧城市主要是以管理学、经济学等社会科学为基础，强调政府管理在“真”的基础上获得“善”智慧。

三是以人文科学为基础的人文型智慧城市。人文型智慧城市强调提升城市的人文关怀和文化精神，是以城市居民为主体，强调居民体验，实现居民满意幸福。这种智慧城市主要是以人文科学为基础，强调在“真”和“善”的基础上获得终极的城市生活之“美”。目前，当代社会最关心也最需要的就是人文型智慧城市。^[4]

2　主要国家发展战略要点

近年来，在全球范围内，“智慧城市”整体上已进入规划和建设阶段，它的发展给信息技术、环境保护等科学领域带来了新的机遇和挑战。以此为契机，美国、欧盟、东亚、中东等国家和地区，都对智慧城市的发展做出了战略性的布局，在信息技术、信息基础设施等关键领域投入大量的资源，以期拉动本国或地区经济的持续发展与繁荣。

2.1　美国

2008年以来，美国政府将智慧城市建设上升到国家战略的高度，加快了智慧城市的实践研究，不断加大信息技术在城市管理、服务和运行中的应用，着力打造基于信息技术和数字化的“智慧城市”。

1）智慧城市建设相关政策

美国政府制定了一系列政策，投入了大量的资源大力发展信息技术，重点投资与建设基础设施、智能电网等领域，从信息基础设施建设、国家税收政策保障、知识产权保护、数据开发等方面来架构智慧城市发展实践的平台。

早在20世纪90年代，克林顿政府就曾耗资2 000亿 ～ 4 000亿美元，计划用20年时间建成美国国家信息高速公路基础设施。于1993年、1994年分别颁布“国家信息基础设施行动计划”（The National Information Infrastructure: Agenda for Action）和“全球信息基础设施行动计划（GII）”；1996年10月启动“下一代因特网”（Next Generation Internet）^[5]研究计划。1999年启动“21世纪的信息技术：对美国未来的一项大胆投资（IT2）”（Information Technology for the Twenty-first Century: A Bold Investment for the America’s Future）^[6]，还计划通过加强基础研究来促进信息技术的发展，然后利用最先进的信息技术加强和加速所有科学和工程领域的研究，以及研究信息革命对社会和经济的影响。

2009年1月7日，IBM与美国智库机构信息技术与创新基金会（ITIF）联合提交“The Digital Road to Recover: A Stimulus Plan to Create Jobs，Boost Productivity and Revitalize America”计划，提出通过信息通信技术（ICT）投资智能电网、智能医疗、宽带网络三个领域。同年美国政府总统奥巴马宣布，实施智能电网拨款项目（Smart Grid Investment Grant Program, SGIG），以此带动整个美国地区的智慧电网发展^[7]；后又出台《经济复苏和再投资法》（Recovery and Reinvestment Act）^[8]。在此法案中，提出以信息技术改造能源效率（energy efficiency），投入500亿美元改造电力系统，发展智能电网；500亿美元用于发展住宅节能化、节能家具、建筑物能源使用管理系统以及建设现代化公共基础设施；72亿美元用于宽带建设，其中包括宽带技术机会计划（Broadband Technology Opportunities Program）和乡村公共服务计划（Rural Utilities Service Program）；医疗领域投资约190亿美元用于加速健康信息技术（health information technology）的推广和加强个人隐私权的保障。2010年3月美国联邦通信委员会（FCC）正式对外公布了未来10年美国的高速宽带发展计划，将目前的宽带速度提高25倍，到2020年以前，让1亿户美国家庭互联网传输的平均速度从现在的每秒4兆提高到每秒100兆^[9]。2011年出台“2011年电子政府法案”，紧接着又发布了“关于信息系统保护的国家计划”。2013年7月，美国联邦地理数据委员会（FGDC）发布新的美国国家科技数据基础设施（NSDI）战略规划草案（2014—2016）^[10]，战略目标十分明确： 发展国家共享服务功能、确保联邦地理空间资源的可说明与有效管理，实现对国家地理空间社区的领导。

2）美国国家科学基金会（NSF）对智慧城市建设相关研究项目的投资

随着美国智慧城市的进一步发展与规划，美国NSF也做出积极应对，对智慧城市建设的相关基础研究进行了直接的资助^[11]。近4年来，NSF对智慧城市建设直接资助的项目达到22项，资助金额为1 000万美元，资助项目数量及金额在2015年达到一个峰值（见图1）；对智慧城市建设至关重要的基础设施研究“下一代因特网”和“智能电网”的项目资助分别达到98项和319项，累计资助金额分别为5 400万和1.36亿美元。其中，资助金额少于或等于5万美元的有34项，5万 ～ 10万18项，大部分资助额在10万 ～ 50万美元，达286项，50万 ～ 100万美元67项，大于100万美元的有34项（见图2）。

图1　美国NSF对智慧城市相关项目投入分布

图2　美国NSF对智慧城市相关项目投入数量与金额

3）智慧城市建设实践

美国各大城市结合城市特点与定位，开始了一系列的智慧城市实践活动，成效显著。

表1　美国部分智慧城市及其建设内容^[12]

（续表）

2.2　欧盟

欧洲各国信息化建设较早，信息技术、信息基础设施比较完善、信息法规比较完整，同时具有良好的工业化基础和城市化发展水平。欧洲在建设理念和发展主题上更具有特色，立足环境可持续发展、社会以人为本、经济持续增长，更加关注信息技术在城市公共交通、理疗服务、生态环境、智能建筑等民生领域的应用，目标是通过信息共享和低碳战略来推动城市低碳、绿色与可持续发展。

2.2.1 智慧城市建设相关政策

在智慧城市发展计划和政策领域，欧盟出台了一系列措施大力促进智慧城市的发展。2002—2005年，欧洲实施了“电子欧洲”行动计划，2006—2010年间完成了第三阶段的信息社会发展战略。在这个基础上，欧洲各城市开始了智慧城市的实践。

十多年来，欧盟启动了“欧洲理智能源计划”（Intelligent Energy for Europe）、“欧洲能源计划”（The European Strategic Energy Technology Plan, SET–Plan），并于2006年发起欧洲Living Lab（ENoll）组织及Living Lab（生活实验室）计划，推动智慧城市的建设^[13]。2009年颁布了“欧洲智慧城市计划”（European Initiative on Smart Cities）^[14]，给出了2010 年到2020 年的“计划路线图”（Indicative Road Map），主要内容涉及战略目标、具体目标、为实现目标所采取的行动、公共及私人投资以及关键绩效指标。2010年5月“Fireball协同行动”^[15]启动。该行动从“未来互联网研究和实验”、以用户为中心的欧洲城市开放创新网络、侧重点不一的智慧城市试点项目三方面进行协同，实行资源、信息及经验的共享，探索未来互联创新模式，制定城市未来互联创新路线图与行动方案，促进智慧城市的发展。2011 年欧盟推出“智慧城市和社区计划”（Smart Cities and Communities Initiative）^[16]，计划2012年投入8 100万欧元用于支持交通和能源的试点项目，力争通过对能源的可持续利用和生产实现温室气体排放量到2020年减少40%，2050年发展低碳经济。2012年7月，欧盟发起了“智慧城市和社区的欧洲创新伙伴关系”（European Innovation Partnership on Smart Cities and Communities, EIP–SCC）^[17]，把能源、交通和信息等领域的技术与城市需求相结合，并在特定的城市开展示范项目。如高效供热和制冷系统、智能仪表、实时能源管理、零排放建筑、智能交通等，欧盟委员会将在2013年为上述示范项目投资3.65亿欧元^[18]。

2.2.2　智慧城市建设实践

欧洲智慧城市建设多采取机构负责、PPP模式（政府和企业合作的模式）、多方出资的模式，在智能城市基础设施建设与相关技术创新、公共服务、交通及能源管理等领域进行了多项成功实践，各国结合自身特点与需求，定位本国智慧城市发展的方向，在打造开放创新、可持续智慧城市方面取得了较大的进展。如荷兰定位建设“可持续发展的智慧城市”、意大利发展“人文关怀的智慧城市”、英国的“数字英国（Digital Britain）”、卢森堡的“无线市政”、瑞典的“智慧交通”、芬兰致力于建设“整体而长期的智慧城市”、法国“以人为本的智慧城市”、西班牙的“可持续城市交通”、德国建设内容“务求实效、以人为本”等。

表2　欧洲部分智慧城市及其建设内容^[19]

（续表）

2.3　日本

为应对新世纪面临的能源危机和环境安全等严峻挑战，近年来日本大力开展“智慧城市”示范工程建设，竭力打造节能环保型城市，以使自身能够在经济、交通、能源、环境、安全等层面，建设宜居且可持续发展的城市。日本先后于2001年、2006年推出“e-Japan”、“u-Japan”计划。“e-Japan”（2001—2005）战略目标是推进宽带平台使用，使日本2006年后成为全球最先进的ICT国家；“u-Japan”（2006—2010）旨在打造“任何人、任何地方、任何时间”都可以上网的环境，实现“基于电脑终端通信的电子向导社会”。2009年，日本又推出至2015年的中长期信息技术发展战略“i–Japan（智慧日本）战略2015”，从“以人为本”出发，着眼于应用数字化技术，大力发展电子政府和电子地方自治体，推动医疗、健康和教育的电子化，打造普遍为国民所接受的数字化社会，提升国家的竞争力，参与解决全球性的重大问题，确保日本在全球的领先地位。

日本从 e-Japan 到 u-Japan 再到i-Japan 实现三级跳，将新一代信息技术应用到城市的建设中，从而带动智慧城市的发展。日本智慧城市建设采取政府与民间企业共同主导的经营模式。政府部门支持智慧城市建设，日本内阁府、环境省、文部科学省、 经济产业省、总务省等各省负责出台并宣讲智慧城市的相关政策。这些构想大体包括未来城市环境构想、智慧社区构想和ICT智慧城镇构想3种类型。^[20]

日本智慧城市着重关注硬件设施与软件设施的建设，主要包括能源、交通系统、上下水道，以及医疗、护理服务，教育服务和安全服务等领域。具体体现在分布式新能源的利用、EMS 建设以及新型交通系统建设（日本智能城市门户 Japan Smart City Portal（JSCP））。其中 EMS 包括区域能源管理系统（CEMS）和需要方能源管理系统：家庭能源管理系统（HEMS）、楼宇能源管理系统（BEMS）、工厂能源管理系统（FEMS）、电动汽车管理中（EVS）和需求响应（DR）。^[21]

为推动智慧城市建设在日本的切实发展，2010年日本在多个产业经济省选出横滨市、丰田市、京都府、北九州市为国家级试点城市，试点城市根据各自发展需求与特点，完成总体规划，具体见表3。

表3　日本试点城市建设内容^[22]

2.4　韩国

韩国遵循发展“绿色国家”、构建世界“绿色强国”的战略目标，在建设智慧城市的过程中，注重信息基础设施建设，提出新一代智慧城市理念“U–City”，通过数字宽带信息网，由城市综合监控中心综合管理数字家庭、电子政务、电子教育、电子交通等，在社会各领域谋求全面发展，提高市民生活水平和便捷度。^[23]与此同时，秉持绿色生态城市管理理念，有计划地有效减少温室气体排放、开发绿色技术、培育绿色产业、发展绿色国土和绿色交通，改变生活模式，提高居民生活质量。为此韩国政府出台了一系列政策与措施支持本土智慧城市建设。

2004年3月，韩国政府推出U–Korea发展战略，以网络为基础打造绿色、数字化、无缝移动连接的生态智慧型城市。2009年，提出“绿色IT国家战略”，计划到2012年底建成“G速互联网”，将网速提高至每秒1G字节，并为此规划投入4.2万亿韩元。截至2009年底，韩国网速和宽带覆盖率均居全球首位，互联网网速平均传输速率达20.4 M/s，家庭宽带覆盖率达95%。2009年韩国政府公布了《韩国型智能电力网蓝图》，2010年韩国知识经济部发布了“智能电网发展路线2030”，将韩国智能电网发展规划为2009—2012年（建设智能电网示范工程，用于技术创新与商业模式探索）、2013—2020年（智能电网基础设施建设）、2021—2030年（完成全国层面的智能电网建设）3个阶段以及智能输配电网、智能用电终端、智能交通、智能可再生能源发电和智能用电服务5个重点建设领域，总投资高达27.5万亿韩元。2012年，韩国科学技术委员提出“第三轮R&D领域发展计划（2013—2017）”，未来科学部提出“第5次国家信息化基本计划（2013—2017）”，将智能电网作为智慧城市建设的重点内容。^[24]

基于良好的信息化基础，韩国各大城市智慧城市的发展实践项目演绎着多样性内容，构建特色不一的“智慧城市”，具体见表4。

表4　韩国部分智慧城市建设内容^[25]

2.5　中国

2010年中国提出智慧城市顶层设计的概念后，于2012年陆续出台顶层设计的规划内容，住建部开始部署智慧城市建设试点工作，由政府主导的智慧城市建设更多地瞄准基本公共服务领域。

2.5.1　智慧城市建设相关政策

2011—2015年间，国务院先后颁布了《关于印发工业转型升级规划（2011—2015年）的通知》《关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见》《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》《关于促进地理信息产业发展的意见》《智慧城市健康发展指导意见》等规划提高社会管理和城市运行信息化水平，加快物联网建设，引导智慧城市建设健康发展。

各部门也先后制定了多项与智慧城市相关的规划。工业和信息化部印发《信息化和工业化深度融合专项行动计划（2013—2018）》；国家测绘地理信息局颁布《测绘地理信息科技发展“十二五”规划》加快提升智能化水平、培育智能制造生产模式，出台《智慧城市时空信息云平台建设试点技术指南》建立智慧城市支撑体系；住房和城乡建设部发布《关于开展国家智慧城市试点工作的通知》^[26]，同时印发《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系》，管理办法包括国家智慧城市试点的申报、评审、创建过程管理和验收等方面的细则，指标体系包括保障体系与基础设施、智慧建设与宜居、智慧管理与服务及智慧产业与经济。

2013年1月，中国城市科学研究会与国家开发银行签署《“十二五”智慧城市建设战略合作协议》^[27]，国开行将在“十二五”后3年内，提供不低于800亿元的投融资额度支持国内智慧城市建设。2015年11月，“十三五”规划建议明确提出，“十三五”我国将支持绿色城市、智慧城市、森林城市建设和城际基础设施互联互通。业内认为，这意味着在“十三五”期间，中国将进入智慧城市2.0时代^[28]。

2.5.2　智慧城市建设投入

我国智慧城市建设自2010年开始推进，至2015年底，全国有500余个城市投入智慧城市建设。从整体投资规模来看，“十二五”期间智慧城市建设投资超过2万亿元，IT投资规模近1万亿元。“十三五”期间，我国智慧城市建设投入有望超过4万亿^[29]元。

国家自然科学基金和国家社会科学基金也对智慧城市相关项目研究进行了直接投入，立项资助金额近千万，具体参见表5和表6：

表5　国家自然科学基金资助的智慧城市相关在研项目^[30]

（续表）

表6　国家社科基金资助的智慧城市相关在研项目^[31]

2.5.3　智慧城市建设实践

智慧城市理念为城市发展提供了新的思路和途径，也是未来中国新型城镇化发展目标和方向。

从中央到地方都在谋划智慧城市的建设布局。中国自“十二五”规划以来，各大城市纷纷开展智慧城市建设，提出智慧城市发展规划，以改善人居环境质量、优化生产生活方式和城市管理、提升居民幸福感。根据我国智慧城市建设“一城一策”原则，各个城市的智慧城市建设出发点也各有不同，提出了“智慧深圳”、“数字南昌”、“健康重庆”、“生态沈阳”等，以实现智慧城市建设和城市既定发展战略目标的有机统一。近年来，我国一些较发达地区和城市也在“智慧城市”的建设中取得长足发展，具体如表7所示：

表7　中国部分智慧城市建设内容^{[32][33][34][35][36][37][38]}

（续表）

3　科学研究及技术发展全景展示

本文选用美国汤森路透公司Web of Science （WOS）数据库平台的SCI-EXPANDED （Science Citation Index Expanded，即科学引文索引）、SSCI（Social Sciences Citation Index，即社会科学引文索引）、A&HCI（Arts & Humanities Citation Index，即人文艺术引文索引）、CPCI–S （Conference Proceedings Citation Index–Science，即科学会议引文索引）、CPCI–SSH （Conference Proceedings Citation Index–Social Science & Humanities，即人文社会科学引文索引）5个子数据库作为学术论文数据来源，文献采集的时间范围从1997年至2015年，同时采用DII （Derwent Innovations Index，即德温特专利）数据库作为专利数据来源，文献采集的时间范围从1979年至2015年，数据采集时间是2015年11月2日。根据检索策略（参见文后附录），对智慧城市相关论文或专利进行搜索和筛选，最终获得2 119篇论文和481项专利。

所选用的文献分析工具中，除了WOS平台自带的分析功能外，本文还采用了汤森路透公司的TDA（Thomson Data Analyzer）数据分析工具、共享软件CiteSpace和微软公司的EXCEL软件，对数据进行可视化分析处理。

3.1　领域发展概况

智慧城市相关研究论文中，1997年^[39]至今论文总产出为2 119篇，随年份变化智慧城市的研究论文数量呈稳定增长趋势（见图3），且自2012年开始，期刊和会议论文发文数量都有较大涨幅，其中会议论文发文数量在2013年、2014年呈快速增长，增长幅度远超期刊论文发文数量。

在智慧城市研究领域，1979年^[40]至今DII专利共计481族，期间，随着年份的变化专利族数量呈逐步增加趋势（见图4）。1979—2003年，专利族数量保持基本稳定不变，年均不超过4族，专利发明水平尚处于萌芽阶段；2003年至2008年，专利族数量平稳增加，由2003年的4族升至2008年的22族，这一阶段相关发明专利的发展呈现出成长性特点；2009—2013年，DII专利产出数量急速上升，专利族数量以年均22族增速持续增加，于2013年达到峰值，专利产出数量计115族，这一阶段专利的研发呈现出爆发性特征；2013年至今，由于研究者投资于研发的资源投入已达到一定规模，技术的相对成熟使研发产出陷入瓶颈，专利产出数量逐渐减缓，趋于稳定，这一时期，专利研发呈现出成熟性特征。

图3　期刊论文和会议论文产出量年度趋势分布

图4　智慧城市专利年度趋势分布

从研究领域来看，学术论文数量占据前10位的分别是Engineering（工程学科）770篇，Computer Science（计算机科学）730篇，Environmental Sciences Ecology（环境生态学）274篇，Business Economics（商业经济学）226篇，Telecommunications（电信学科）213篇，Energy Fuels（能源燃料）167篇，Materials Science（材料科学）139篇，Urban Studies（城市研究）128篇，Public Administration（公共行政）112篇，及Transportation（交通运输）100篇（见图5）。其中工程科学和计算机科学两大类分别占发文总量的35.48%和33.64%，可见该领域是智慧城市研究关注的重要领域。

图5　智慧城市研究领域分布图

根据期刊论文和会议论文产出和作者数量生成论文生命周期图（见图6），得出如下推论：智慧城市相关研究在1997—2008年处于缓慢增长期，2008—2013年发文作者数量、发文数量均呈现快速上升，尤其是2013年，发文数量和发文作者数量呈倍数增长，出现爆发增长态势，2014年有小幅回落，目前智慧城市的相关研究仍处于成长期。

图6　智慧城市研究领域论文生命周期

依据DII专利族数量和发明人数据生成智慧城市研究领域的专利生命周期图（见图7），1979—2015年，专利产出与专利权人数量整体呈逐渐增加的发展趋势。期间，1979—2003年为专利技术研发的平稳期，智慧城市专利技术发展相对缓慢，专利族数量与专利权人数量在这5年内发展变动幅度较小；2004—2013年为专利产出的高发年，专利的发展呈现出高速增长态势，专利族数量与专利权人数量均显著增加，2004年专利产出量与专利权人数量出现一次快速上升，2005年专利产出量显著增加，2006年作者人数急剧扩大，由2003年的4人增至14人。特别需要指出的是，2013年达到专利研究近30年的峰值，专利产出数量合计117族，专利权人115人。2013年以后，专利研发开始进入稳定发展期，2014年、2015两年，随着智慧城市专利研究趋于成熟，专利族数量与专利权人数量有所回落，专利产出均为71族，生命周期逐渐趋于稳定。

图7　智慧城市专利生命周期图

在智慧城市相关的研究，1997年至今学术论文研究细分领域位列前五的学科领域分别是工程应用、计算机科学、环境科学与生态学、商业与经济学和电信学等学科（见图8），2010年之前，计算机科学一直是智慧城市领域研究的主流，自2011年之后，工程应用领域研究异军突起，与计算机学科领域一起引领整体研究趋势。

其中，选取发文量排名前10的国际会议进行分析，结果如图9所示。其中，排名会议发文量前5位的分别是：Kyoto Meeting on Digital Cities（京都，日本）17篇，4th International Conference of Urbanization and Land Resource Utilization（天津，中国）14篇，International Conference on Construction and Real Estate Management（堪萨斯市，美国）11篇，8th International Forum on Knowledge Asset Dynamics Ifkad（萨格勒布，克罗地亚）11篇，1st International Conference on Energy and Environmental Protection Iceep 2012（呼和浩特，中国）11篇，说明这些会议是智慧城市学科领域比较重要、有影响力的国际会议。

图8　细分领域论文发表量年度分布

图9　智慧城市国际会议产出前10

选取发文量排名前10位的国际会议地点进行分析，如图10所示，排名前3位的分别是武汉、北京、上海，新加坡排名第5位，日本京都排名第6位；前10位的城市中，中国占8个，由此可见，中国召开了比较多有关智慧城市的国际会议，在该领域具有突出的影响力。

3.2　主要国家科研实力分析

1997—2015年各国智慧城市相关研究论文发表数量（见图11）对比可以看出，具备较强科研实力的国家有中国、美国、意大利、英国、日本、西班牙、德国、澳大利亚、荷兰、韩国等。其中中国占绝对优势，发文量占比高达45.48%，随后依次是美国（11.56%）、意大利（9.52%）、英国（7.31%）、日本（6.51%）、西班牙（4.89%）、德国（4.09%），其他国家的发文均低于发文总量的4.0%。

图10　智慧城市国际会议地点排名前10

图11　主要国家论文产出对比

根据主要国家和研究细分领域论文产出对比，生成优势领域对比图（见图12），由于中国的发文量占绝对优势，在主要领域（位列前五的学科领域分别是工程应用、计算机科学、环境科学与生态学、商业与经济学和电信学等学科）的发文趋势引领了整体发文的趋势，而美国、意大利、西班牙、德国等国家的计算机科学发文超过工程领域发文。

研究智慧城市的主要国家近3年（2012—2014）发文量对比（见图13）显示，多数国家近3年发文数量处于平稳增长，2013年、2014年的发文量相差不大。但是意大利、德国两个国家在2014年的发文数量出现比较大的增加，发文比较活跃。

图12　主要国家优势领域对比

图13　主要国家近3年发文量对比

根据论文产出主要国家近3年（2012—2014）和近10年（2005—2014）的对比（见图14），可以看出论文产出总量位列第六的国家西班牙，比值最高占比89.06%，其次是产出总量位列第三的意大利，占比84.62%，接着是产出总量位列第十的韩国，占比82.50%，占比超过50%的国家依次还有：德国（77.05%）、日本（76.25%）、英国（占比75.76%）、澳大利亚（占比74.42%）、荷兰（占比65.79%）。近3年论文产出占比大，说明该国家在智慧城市领域的研究正处于热点期，而中国近3年与近10年占比显示，发文趋于稳定。

图14　主要国家论文产出近3年占近10年百分比

就国家专利产出数量而言，处于遥遥领先地位的是中国，其次是美国、韩国、日本、德国、中国台湾、加拿大、法国、英国和瑞典，如表8、图15所示。中国以347族专利位列第一，远远高于列于第二的美国，占据专利产出全球总量的73.05%，这说明中国在智慧城市研究领域内的专利发明水平位于世界先进水平；美国专利产出位居第二，共66族；Top10中其他8个国家的专利产出合计60族，只占据全球总量的12.62%。在专利引用方面，引用频次情况与产出数量情况基本一致，中国和美国依旧处于绝对优势地位，其他各国专利水平相对均衡。

表8　主要国家专利产出对比

3.3　主要机构竞争力分析

在智慧城市相关研究中，1997年至今论文产出的位列前15的研究机构依次为中国科学院、武汉大学、京都大学（日本）、哈尔滨理工大学、代尔夫特理工大学（荷兰）、北京大学、天津商业大学、北京师范大学、米兰理工大学（意大利）、清华大学、北京航空航天大学、中国地质大学 、北京交通大学、同济大学、波罗尼亚大学（意大利）、那不勒斯菲里德里克第二大学（意大利）、浙江大学（见图16），其中中国的研究机构有12所，日本有1所，意大利3所，荷兰1所，中国的研究机构占绝对优势，尤其是中国科学院，处于领先地位，武汉大学、哈尔滨理工大学分别位列第二、第四。

图15　智慧城市领域前10名国家（地区）专利产出分布

对比研究机构近3年论文产出，发文量位居前10的机构依次为中国科学院、武汉大学、哈尔滨理工大学、代尔夫特理工大学（荷兰）、波罗尼亚大学（意大利）、那不勒斯菲里德里克第二大学（意大利）、北京师范大学、清华大学、浙江大学、北京交通大学（见图17），以上机构均是1997年至今发文排名前15的机构，说明这些研究机构在智慧城市领域的学术研究依然保持活跃。根据论文产出主要机构近3年发文量占10年发文量的比值来看，那不勒斯菲里德里克第二大学、波罗尼亚大学、代尔夫特理工大学的比值分别位列第一、二、三名，其余7家机构近3年发文占比也超过50%及以上，说明以上机构的研究在近3年十分活跃。

图16　论文产出排名前15位的研究机构对比

图17　近3年主要研究机构论文产出对比

依据DII专利产出数据分析，得出专利族数量排名的前15家机构（见表9）。智慧城市研究领域中专利族数量最多的机构是美国思科技术公司与韩国三星电子有限公司，专利产出均为10族；并列第二名的是美国帕洛阿尔托研究分公司与美国施乐公司，专利产出为7族；中国东方电力试验研究有限公司与深圳先进技术研究所以6族专列并列第三名；第7 ～ 15家机构并列第四位，专利产出均为4族。从专利产出数量上来看，前15家机构中，美国机构6家，中国机构9家，韩国机构1家，表明中国、美国的研究机构在这个领域发展实力强劲。就专利权机构的布局而言，美国在前3名机构中占据50%的份额，表明美国的单个机构贡献率较高；就数量而言，中国在前15家机构中占据60%，表明中国个体机构的贡献率均衡，但专利产出总数在世界总量中处于绝对领先地位。

表9　智慧城市研究领域前15位机构专利产出分布

（续表）

4　研究主题分析

将检索所得2 119条题录信息导入CiteSpace中，运行软件生成智慧城市热点关键词图谱（见图18）。图中节点越大代表其出现频次越高，通常频次高的关键词可以表现出一个研究领域的热点。对高频关键词进行统计，得到智慧城市领域关键词排名前20的高频热点词列表（见表10），排名第一的关键词为“smart city（智慧城市）”，出现频次为276次；排名第二的关键词为smart grid（智能电网），出现频次为107次，eco-city（生态城市）、digital city（数字城市）、low-carbon city（低碳城市）、sustainable developmen（可持续发展）、e-commerce（电子商务）紧随其后，都是智慧城市的热点领域。结合时间轴观察热点领域出现年份，可以看出，2002年以前，研究热点digital city（数字城市）、e-commerce（电子商务）、information（信息）、networks（网络）等领域已出现；而sustainable developmen（可持续发展）、eco-city（生态城市）在2002—2009年间出现并受到关注；2009年smart city（智慧城市）概念出现，之后，low-carbon city（低碳城市）、cloud computing(云计算)、urban planning（城市规划）、big data（大数据）逐渐出现并成为关注重点。

图18　智慧城市热点关键词时区图

表10　智慧城市领域高频关键词Top20

借助CiteSpace的词频探测技术和算法，通过对词频的时间分布，探测出其中频次变化率较高的词（burst term），通过这些词频的变动趋势，来判定前沿技术领域和技术发展趋势。对高burst值的热点词进行探测，结果如图19所示。在图20中，近5年的爆发词有：smart city（智慧城市）、low-carbon city（低碳城市）、digital city（数字城市）、low-carbon economy（低碳经济）、electronic commerce（电子商务）、eco-city（生态城市）、urban planning（城市规划）、smart grid（智能电网），说明这些主题是近年来智慧城市的重要前沿领域。

图19　近5年排名居前突增关键词

采用TDA对论文作者关键词^[41]进行统计分析发现（见图20），2014年学术论文较多关注的关键词依次有：智能城市、智能电网、物联网、云计算等，2013年较多关注的关键词有：智能城市、智能电网、生态城市、物联网、云计算、数字城市等，2012年较多关注的关键词有智能城市、智能电网、物联网、生态城市、云计算等，2011年较多关注的关键词有低碳城市、生态城市、数字城市、智能城市等。其中，在发文量呈暴涨趋势的2013年，对发文涨幅贡献量最大的是“智能城市”和“智能电网”的相关研究成果。

图20　近5年主要主题趋势分布

智慧城市研究领域481族专利所分布的国际专利分类（IPC）TOP10如表11所示，其中，IPC分布主要集中于物理、电学、作业运输这三大领域，在IPC TOP 10分类中，物理类专利合计181族，电学类专利169族，作业运输类专利61族。就细分技术而言，物理领域中的交通控制系统技术的专利产出数量位居第一，为74族。其次还有分布在电学领域中的发电、变电和配电，电通信技术等细分领域，都是专利产出的高发技术领域。其次，涉及较多的细分技术领域还包括电动车辆动力装置、输送、测量等。

表11　智慧城市研究领域IPC排名Top10

（续表）

5　研究总结与发展建议

智慧城市是城市发展的高级阶段，通过国内外政策及建设实践调研，结合文献计量分析，可以得到如下结论：

5.1　智慧城市建设与研究均进入快速发展期

从建设实践来看，智慧城市经历了1990—2007年的萌芽期和2008—2010年的建设初期，现已进入快速发展期（2011—）。欧美各国及东亚国家纷纷出台政策、投入大资金支持智慧城市建设。美国投入了大量的资源大力发展信息技术，力图从技术层面支持现代公共基础设施、智能电网、数据开发等智慧城市发展实践平台的建设，其中NSF更是对智慧城市建设基础研究进行多项直接资助。欧盟从政策、资金和技术上对生态环境、智能建筑等民生领域进行了大力的支持，以期实现智慧城市建设的绿色与可持续发展。东亚各国也都制定了一系列政策发展信息技术，支持本国智慧城市建设。日本提出“环境考虑型城市”的建设理念、韩国秉持“绿色国家”的发展理念，中国采用顶层设计的模式，从国家层面出台智慧城市建设的规划内容，资金投入逐年增加。从论文产出情况来看，1997—2015年总体数量保持着逐渐上升的趋势，智慧城市相关研究在1997—2008年处于缓慢增长期，2008—2013年发文作者数量、发文数量均呈现快速上升，尤其是2013年，发文数量和发文作者数量呈倍数增长，出现爆发增长态势，其中，“智能城市”和“智能电网”的相关研究文献量突出，2014年有小幅回落，目前智慧城市的相关研究处于成长期，其中会议论文发文数量在2013年、2014年呈快速增长，增长幅度远超期刊论文发文数量。从发文活跃度来看，多数国家近3年发文数量处于平稳增长，2013年、2014年的发文量相差不大。但是意大利、德国两个国家在2014年的发文数量出现比较大的增加，发文比较活跃。就专利申请量的发展变化而言，1979—2013年，专利申请量总体呈上升态势，且增长速度较快，于2013年达到这一时期的峰值，申请专利115族。之后，专利申请量逐渐回落。从专利产出生命周期来看，1979—2003年为专利技术研发的平稳期；2003—2013年专利产出与专利权人数量快速增加，专利发明进入高速成长期，2013年达到峰值，专利产出117族，专利权人115人。2013年以后，专利研发开始进入稳定发展期，专利族数量与专利权人数量有所回落，生命周期逐渐趋于平稳。专利申请趋势经历了由初步萌芽期向高速成长期过渡，进而转变为稳定成熟期的发展过程，说明智慧城市建设相关技术已经渐趋成熟。

5.2　中国在智慧城市领域的研究处于全球领先地位

从发文国家来看，中国、美国、意大利、英国、日本、西班牙、德国、澳大利亚、荷兰、韩国等。其中中国研究实力占据绝对优势，发文量占比高达45.48%。智慧城市主要相关研究领域（位列前5的相关领域分别是工程应用、计算机科学、环境科学与生态学、商业与经济学和电信学等学科）的发文趋势引领了整体发文的趋势。其中美国、意大利、西班牙、德国，等国家的计算机科学发文超过工程领域发文，其他国家均与整体趋势相同。从发文机构来看，发文量最多的前15位机构中，中国的研究机构有12所，日本有1所，意大利3所，荷兰1所，中国研究机构的科研实力占据绝对优势，其中中国科学院处于领跑地位。从国际会议的举办情况看，前10位的召开城市中，中国占8个，说明大部分智慧城市的国际会议都在中国的城市举办，可见中国对于智慧城市发展问题非常关注，中国是智慧城市领域重要国际会议的召开地。从专利产出数量上来看，前15家机构中，美国机构6家，中国机构9家，韩国机构1家，说明中国、美国在智慧城市领域发展迅速。就专利权机构的布局而言，美国在前3名机构中占据50%的份额，表明美国的单个机构贡献率较高；就数量而言，中国在前15家机构中占据60%，表明中国个体机构的贡献率均衡，但专利产出总数在世界总量中处于绝对领先地位。

5.3　科技型智慧城市在智慧城市研究中受到更多关注

从研究领域看，工程科学和计算机科学是智慧城市研究最关注的领域，近70%的文献来源于该领域。另外，环境生态学、商业经济学、电信学科、能源燃料等领域也是智慧城市研究较受关注的学科。利用TDA进行主题分析来看，根据作者关键词近5年（2010—2014）发文分析，较多关注的关键词依次有：智能城市、智能电网、物联网、云计算、生态城市、数字城市、低碳城市等。其中发文量呈暴涨趋势的2013年，发文涨幅贡献量最大的是智能城市和智能电网。从CiteSpace主题分析可以看出，智慧城市是排名第一的关键词智能电网，生态城市、数字城市、低碳城市、可持续发展、电子商务等也是智慧城市的重点关注领域。而从近几年的高频Burst词中，可以看出，近5年来智慧城市、低碳城市、数字城市、低碳经济、电子商务、生态城市、城市规划、智能电网是近年来的重要前沿领域。从专利的技术布局来看，智慧城市的专利主要集中于物理、电学、作业与运输等技术领域。细分领域中，交通控制系统、供电或配电的电路装置或系统、电动车辆动力装置系统等都是这一时期智慧城市研究领域的技术热点。

鉴于以上分析与研究结论，对于我国智慧城市建设与研究提出如下发展建议：

关注管理型与人文型智慧城市建设与研究。智慧城市是信息时代的城市新形态，是将信息技术广泛应用到城市的规划、服务和管理过程中，通过市民、企业、政府、第三方组织的共同参与，对城市各类资源进行科学配置，提升城市的竞争力和吸引力，实现创新低碳的产业经济、绿色友好的城市环境、高效科学的政府治理，最终实现市民高品质的生活。智慧城市的建设和研究需要突出“以人为本”的核心价值，方能实现城市建设由技术主导型向可持续方向发展。

6　附录

数据来源：论文数据来自Science Citation Index Expanded（SCIE）、Social Science Citation Index（SSCI）、Arts & Humanities Citation Index (A & HCI)、Conference Proceedings Citation Index-Science (CPCI–S)和Conference Proceedings Citation Index-Social Science & Humanities (CPCI–SSH)；专利数据来自Derwent Innovations Index（DII）。

文献时间范围： 数据库收录起始年—2015.11.01。

检索策略：见附表。

附表　智慧城市研究检索策略

（续表）

（续表）

致谢

上海交通大学城市科学研究院刘士林教授和张立群副教授对本章内容进行审阅并提出宝贵意见，谨致谢忱。

【注释】

[1]侯远志，焦黎帆.国内外智慧城市建设研究综述［J］.产业与科技论坛，2014，13（24）：94–97.

[2]Deakin M.Al Waer H.From intelligent to smart cities ［J］.Intelligent Buildings International, 2011, 3(3): 140–152.

[3]刘士林.新常态下的智慧城市建设探析［J］.中国国情国力，2015（6）：47–48.

[4]刘士林.智慧城市建设更应追求“真善美”［N］.人民日报，2015–05–31（5）.

[5]下一代因特网［EB/OL］.(2000–7–19)［2015–11–10］.http：//www.people.com.cn/GB/channel5/29/20000719/150651.html.

[6]曹军.IT ～ 2计划：美国对未来的大胆投资［J］.电子展望与决策，2000（3）：18–19.

[7]陈伟清，谭云，孙栾.国内外智慧城市研究及实践综述［J］.广西社会科学，2014（11）：141–145.

[8]The American Recovery and Reinvestment Act of 2009: Information Center［EB/OL］.［2015–10–22］.https://www.irs.gov/uac/The-American-Recovery-and-Reinvestment-Act-of-2009：-Information-Center.

[9]各国“智慧城市”发展现状［EB/OL］.(2012–03–28)［2015–10–22］.http：//www.smarthomecn.com/html/2012-03/17715p3.html.

[10]One Hundred Eleventh Congress of the United States of America［EB/OL］.［2015–10–22］.http：//www.gpo.gov/fdsys/pkg/BILLS-111hr1enr/pdf/BILLS-111hr1enr.pdf.

[11]National Science Foundation.http：//www.nsf.gov/ ［DB/OL］.［2015–10–22］.http：//www.nsf.gov/awards/about.jsp.

[12]陈伟清，谭云，孙栾.国内外智慧城市研究及实践综述［J］.广西社会科学，2014（11）：141–145.

[13]安邦.智慧城市的国际实践［J］.新重庆，2014（3）：48.

[14]European Commission.European Initiative on Smart Cities ［DB/OL］.［2015–10–22］.http： //setis，ec.europa.eu /about-setis /technology-roadmap /europeaninitiative-on-smart-cities.

[15]从智慧城市到智慧上海 ［EB/OL］.(2012–1–10)［2015–10–22］.http：//whb.news365.com.cn/kjwz/201201/t20120110_201836.html.

[16]European Commission launches Smart Cities and Communities initiative ［EB/OL］.［2015–10–22］.http：//www.covenantofmayors.eu/European-Commissionlaunches-Smart，220.html.

[17]Smart Cities and Communities ［EB/OL］.［2015–10–22］.http：//ec.europa.eu/eip/smartcities/.

[18]科技部.欧盟启动“智能城市欧洲创新伙伴行动” ［EB/OL］.(2012–8–10) ［2015–10–22］.http：//www.Most.gov.cn /gnwkjdt /201208/t20120809_96143.htm．

[19]Hans Schaffers, et al.FIREBALL White Paper: Smart Cities as Innovation Ecosystems Sustained by the Future Internet［DB/OL］.(2012–05–09)［ 2015–12–21］.http：//www.anci.it/Contenuti/Allegati/White%20paper%20Fireball%20su%20Smart%20City.pdf.

[20]李彬，魏红江，邓美薇.日本智慧城市的构想、发展进程与启示［J］.日本研究，2015（2）：39–40.

[21]冯浩，汪江平，高伟俊，等.日本智慧城市建设的现状与挑战［J］.建筑与文化，2014（12）：111–112.

[22]成建波.智慧城市的国际战略比较［J］.现代产业经济，2013（4）：66–72.

[23]云朋.未来智慧生态城市探索——韩国仁川自由经济区研究［J］.北京规划建设，2014（01）：50.

[24]罗梓超，李萌.韩国智能电网发展分析［J］.科技创新导报，2014（32）：14–16.

[25]陈桂香.国外“智慧城市”建设概览［J］.中国安防，2011（10）：100–104.

[26]关于开展国家智慧城市试点工作的通知 ［EB/OL］.(2012–11–22) ［2015–12–21］.http：//www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjjskj/201212/t20121204_212182.html.

[27]“十二五”智慧城市建设战略合作协议 ［EB/OL］.(2013–1–14)［2015–12–21］.http：//www.360doc.com/content/13/0114/23/6913722_260211212.shtml.

[28]智慧城市：十三五进入2.0时代 市场规模万亿级［DB/OL］.(2015–11–29) )［2015–12–21］.http：//tech.163.com/15/1129/08/B9IUSSJQ000915BF.html.

[29]毛明，符媛柯，李佳熙，等.智慧城市发展现状及趋势浅析［J］.物联网技术，2015（9）：85–87，90.

[30]科学基金网络信息系统 ［DB/OL］.［2015–10–27］ .http：//isisn.nsfc.gov.cn/egrantindex/funcindex/prjsearch-list.

[31]国家社科基金项目数据库 ［DB/OL］.［2015–10–27］.http：//gp.people.com.cn/yangshuo/skygb/sk/index.php/Index/index.

[32]张西增，王新南.智慧城市发展战略与国内外实践研究［J］.现代商贸工业，2013，13：5–7.

[33]智慧城市报道：智慧城市跨越2014，迎接2015“新常态”［R］.办公自动化杂志，2015，297（04）：9–12.

[34]陈伟清，覃云，孙栾.国内外智慧城市研究及实践综述［J］.广西社会科学，2014，233（11）：141–145.

[35]南宁市人民政府关于印发“智慧南宁”建设总体规划（2014—2020年）的通知［EB/OL］.(2014–07–23) ［2015–12–21］.http://www.cdpsn.org.cn/policy/dt203l40811.htm.

[36]全球智慧城市评比，台北市排名13 ［EB/OL］.(2014–11–12)［2015–12–21］.http://www.bnext.com.tw/article/view/id/34387.

[37]全球十大智慧城市排名 ［EB/OL］.(2012–10–15) ［2015–12–21］.http://wo.poco.cn/6063584/post/id/1080573［2012–10–15］.

[38]扎实推进智慧城市建设 ［EB/OL］.［2015–11–5］.http://www.hangzhou.gov.cn/main/zwdt/ztzj/zstjzhcsjs/.

[39]尽管智慧城市的概念在2009年才诞生，但在此之前早就有引发智慧城市的技术及其相关研究，因此本项目组数据分析的起止时间与数据库收录时间一致。

[40]尽管智慧城市的概念在2009年才诞生，但在此之前早就有引发智慧城市的技术及其相关研究，因此本项目组数据分析的起止时间与数据库收录时间一致。

[41]WOS检索系统的关键词有两种，一种是Key Words by author（论文作者提供的关键词），一种是Key Words plus（系统从论文的引文标题中抽取的关键词），本文选择前一种关键词进行分析。