智慧城市顶层设计的思路及其误区

◎ 徐 昊 袁 峰

智慧城市顶层设计的思路及其误区

◎ 徐 昊 袁 峰

随着智慧城市建设在全国各地如火如荼的展开，智慧城市顶层设计的重要性越发凸显。然而，顶层设计自身也逐渐暴露出一些问题。本文结合智慧城市建设的实践经验，在给出智慧城市顶层设计总体思路的同时，分析总结了当前顶层设计存在的若干误区。

智慧城市 顶层设计 设计思路 设计误区

一、引言

“智慧城市”是近年最热的词汇之一，上海、宁波、无锡、深圳、武汉、佛山、成都等国内各大城市纷纷提出了相关建设计划并付诸实践。如火如荼的建设浪潮之中，混乱和低效的问题逐渐暴露出来，各大城市纷纷展开智慧城市顶层设计，寻找能够指导智慧城市建设的良方。

顶层设计又称自顶向下的设计（Topdown Design），是理念与实践之间的路线图，总体规划与实施方案的衔接桥梁，以确保在实践过程中能够“按图施工”，避免混乱无序。智慧城市是一个新领域、新战场，作为其理论指引和实践纲领，“智慧城市顶层设计”也是一个新生事物，其自身也存在很多问题，需要不断完善。[1-4]对智慧城市顶层设计的流程、内容、思路都做过一些研究和总结，本文在这些先期研究的基础上，结合自身的实践经验，给出智慧城市顶层设计总体思路，同时也分析总结了当前顶层设计存在的若干误区，希望给同行一些有益的参考。

二、顶层设计的意义

顶层设计对智慧城市建设的意义主要表现在三个方面：

1.明晰智慧城市建设蓝景和实施计划，让“智慧城市”不再雾里看花。对城市决策者而言，可以通过顶层设计掌握未来城市发展的蓝景、时间表、预算投入等；对职能部门而言，可以明确业务发展目标，指引其进行业务流程优化；对企业而言，可以找到发力点，在政府的引导和规范下参与智慧城市建设。

2.从全局着眼制定总体框架，避免信息孤岛和重复建设。顶层设计中要梳理城市功能体系中的共性需求，以共享和开放为指导原则，避免信息孤岛和重复建设，最大化资源利用率。信息化统筹单位可以依据顶层设计进行立项审批，明确优先的项目内容和限制的项目内容，实现效益最大化。

3.指导共性平台的统一建设和标准规范的制定，确保平台的兼容性和扩展性，达到1+1＞2的效果。分解出具体的建设任务，小步快跑，实现渐进式的项目推进，分阶段促成智慧城市愿景的达成。

三、顶层设计的思路

我国的政府管理体制实行的是条块管理，地方上大多数职能部门同时接受条线上级部门和属地政府的管理。条线部门从中央一直贯穿到基层，早些年已经由中央政府牵头做过一些以信息化为主要抓手的顶层设计，典型的如十二金工程。而地方政府的顶层设计则是近年智慧城市概念带动下才姗姗起步。

以下以市/区一级地方政府的智慧城市顶层设计为例，介绍顶层设计的主要思路。条线部门顶层设计的结构类似，但内容上侧重条线领域内的职能、流程、系统和相关标准规范。顶层设计是自顶向下的统筹考虑，主要包含以下几个方面：

功能架构设计：目的是明确智慧城市核心业务的功能体系，描绘智慧城市建设效果，确保智慧城市的功能设计符合城市发展定位。

系统架构设计：目的是确定智慧城市建设的技术大框架，设计基础设施、共性平台和领域应用系统等支撑业务运转所需的系统组件，给出最合理的逻辑关系，避免信息孤岛和重复建设。

信息架构设计：目的是梳理和完善信息资源目录，构建“采集、共享、管理、使用”一体化的支撑各类业务运转所需的信息体系。

标准、安全和保障体系设计：目的是建立智慧城市建设及运行的技术标准和操作规范，从整体审视安全风险并制定应对措施，指导和规范信息化建设，同时对组织、机制、资金、政策、人才等保障顶层设计落地的非技术因素进行设计，确保相关项目群的顺利实施。

（一）功能架构设计

智慧城市顶层设计是从城市信息化规划的视角切入的城市总体规划设计。功能架构设计（也称业务架构设计）是顶层设计的核心，描述了建设智慧城市要达到什么愿景，在城市运转的方方面面如何体现出智慧，以及城市的各个主体（政府各部门、企业、市民）如何共同参与智慧城市的建设和运营。

功能架构设计不涉及具体的技术手段，重点是面向城市的预期发展愿景，设计合理的人员和资源配置，梳理和再造关键的业务流程。以政府业务的智慧化升级转型为例，美国政府信息化顶层设计的业务参考模型（政府功能/业务架构）包括39个业务线、153个子功能，基本覆盖了政府运行的方方面面。其核心思想是以业务为中心进行梳理，打破部门和系统的界限。科学合理的功能架构设计的前提是对业务的深入理解，以及对相关技术、政策、资源的准确把握。

政府是智慧城市建设的主要推动力量，因此功能架构的设计范围是以政府职能为出发点，主要包括四个方面：1.改善民生服务，推进社会文化领域的资源整合，推进城乡公共服务均等化，最大限度满足城市居民物质文化需求；2.提高政府效能，实现政府决策科学化，实现公共事务处理和公共资源分配的开放透明，使城市管理和社会治理向互动化、精细化、人性化转变；3.促进经济转型，优化产业结构，更多依赖于信息和知识等无形资源驱动和创新驱动；4.改善生态环境，提高生态环境的智能监测和综合治理水平，推动绿色可持续发展。

功能架构设计可分为共性功能和个性功能两部分。共性功能对所有城市大同小异，典型如：为“改善民生服务”，推行市民卡，打通社保、卫生、公交等领域应用，改造市民的消费和身份认证流程；为“提高政府效能”，建立综合城市管控体系，以信息化协同平台为支撑，实现跨部门的指挥联动。个性功能则与不同城市的特点（城市规模、历史……）和定位（旅游城市、工业城市……）紧密结合，特别是“促进经济转型”和“改善生态环境”，与各地的产业发展情况以及生态构成有很大关系。

图1 智慧城市四层架构及纵横两个维度建设模型示意

（二）系统架构设计

信息时代，城市功能设计的实现在很大程度上要依赖各式各样的信息系统。系统架构设计是从全局着眼，提出满足功能架构设计需求的最合理的系统组成以及相互之间的逻辑关联，是顶层设计的主体部分。

根据分层设计理论，智慧城市的系统架构大体上可以分为“感传知用”四层，并可以进一步分解为纵向和横向两个维度的建设内容[5，6]，如图1所示。横向的建设内容是智慧城市的内功，包括各水平层面的基础设施和共性平台的设计，目标是实现区域信息化的互联互通和标准的统一，打破信息孤岛，避免重复建设。这一部分应由地方信息化主管部门统一主导。纵向的建设内容是智慧城市的招式，主要是各种垂直领域（医疗、教育、环保……）的智慧应用，过去的建设模式是一竿子捅到底，未来应在顶层框架设计下基于共享资源平台统筹规划建设。这一部分应由各自领域的业务职能部门牵头主持，结合具体业务进行规划设计和建设运营。

系统架构设计的重点工作如下：

2.以公共平台为切入点。智慧城市系统架构中，公共平台是衔接横向建设内容与纵向建设内容的桥梁，是贯彻以集约的横向平台支撑丰富纵向系统的建设思路的最佳切入点。典型的公共平台包括城市公共信息平台、政务云服务平台等。这些公共平台应由地方信息化主管部门统建，并通过强制措施保障公共平台得以充分使用。工信部发布的《基于云计算的电子政务公共平台顶层设计指南》，就各省市政府如何组织开展公共平台建设提出了指导意见，其他公共平台的国家级指导意见预计也将陆续出台。

3.理顺系统的上下级对接关系。系统架构的设计需要重点着眼于系统的接口约束。当前，政府的应用系统主要是条线结构，自上而下延伸，地方的系统应充分遵从条线部门的总体设计和规定，能够对接上级应用系统。同时，地方的应用系统也必须通过规范的接口标准对接地方上的公共平台，实现互联互通。这样就需要在接口标准的设计上充分考虑纵向上各条线的现行标准和横向上本地区已制定的标准，通过标准化带动系统的融合。因此，顶层设计中需要对各个条线的接口约束进行研究，结合地区情况进行完善，设计出相应的标准规范并推行。

4.提出合理可行的建设运营方案。系统架构的设计还应包含各系统的实施任务表，提出各系统建设的牵头单位和配合单位、时间计划、建设模式和资源投入。设计中要对建设和运营给予相同程度的重视，处理好业务主管者、建设者和运营者的关系。业务需求的发生与认定来自业务主管者，系统的功能与结构确定由建设者负责，运行管理方式与经营模式由业务主管者和运营者共同商定。建设和运营的成本也需充分考虑，对建设和运营的资金筹措进行规划。

（三）信息架构设计

系统是智慧城市的骨架，信息是智慧城市的血液。信息架构设计是针对支撑业务运转所需的信息流的设计，着重研究信息的表达和传递，理顺信息从产生到消费的生命周期。

目前，我国政府部门掌握着社会资源中大部分有价值的信息以及3000多个信息数据库。但是，由于政府公开信息的渠道和方式尚未完善，其中许多信息资源还没有充分开发利用，信息缺乏流动、传递和扩散，导致企业与个人无法通过正规渠道获取所需的数据资源。即便在政府内部，在条块分割的管理结构影响下，跨部门的数据共享也存在诸多问题和阻碍，“信息孤岛”现象非常突出，存在重复采集，数据使用渠道不一、流程混乱，数据的有效性和权威性无法保证，并且缺乏对物联网数据资源的统筹考虑。

2.2.2 水稻不同生育期的抗病力也不同，幼穗分泌期和孕穗期最易感病，一般分蘖以前比较抗病。苗龄越小越抗病。同一品种苗期表现的抗病性大多与成株期抗病性呈正相关。在植株形态上，叶面较窄、挺直的品种，往往抗病性较强。凡稻株上叶片水孔数较多的较易感病，感病品种的总氮量尤其是游离氨基酸含量高，还原糖含量低，碳氮比例小，多元酚类物质少，抗病品种正相反。

顶层设计要解决信息架构的问题，关键是要：

1.全面梳理信息资源。掌握目前有哪些信息资源，基础四大库的建设情况如何，各大专题库的建设情况如何，谁采集、谁管理、谁使用。做好信息资源目录的设计，方便信息的管理和使用。

2.设计科学合理的信息共享体系。政府内部的信息资源应通过标准化的接口，以一个统一的平台作为枢纽，将多种来源的信息进行汇聚、共享和分发。以各层级的信息共享平台为核心载体，应制定数据格式标准，定义省-市-区-镇街-社区多级的数据流向，互联互通。

3.提出可操作的信息整合实施指引。面向各业务部门，编写数据整合操作指南，以职能部门的视角，详细描述如何共享自己的数据，以及如何获取和使用其他部门的数据，指导信息化主管部门和各职能部门的数据采集、梳理、管理、使用。

4.设计一套可持续的信息资源管理机制。定义信息生命周期各阶段的责任人，理顺数据生命周期，避免重复采集，数据不一致；实现一数一源；制定安全策略和隐私保护机制。前端信息采集的集中化是避免资源浪费的好方法，应从制度设计上予以规范和保障。一些地方已经形成了出租屋管理员代计生、公安等部门上门采集、更新数据的运行模式。出租屋管理员每月走访辖区内的出租屋，用平板电脑核查和更新信息，将信息同步到流管部门的系统中，计生、公安等部门如有需求，再从流管系统中将数据拷走。

5.探索数据开放的方式方法。在满足政府内部跨部门信息共享的同时，基于数据公开的需要，在保证信息安全的前提下，建设政府数据开放试点，将政府的部分数据资源有条件的开放给公众，引导有能力的企业或个人能够独立开发出基于各种政府数据的商业应用，释放数据潜在价值，构建出政府支撑、企业参与、多方受益的信息资源生态圈。

信息架构设计中，信息化主管部门应主导完善数据接口标准并贯彻实施，各业务部门应积极配合数据梳理，提出数据需求，并以开放的心态看待数据权问题。

（四）标准、安全和保障体系设计

标准规范、安全策略和人财物的保障是智慧城市建设的主要环境因素，对智慧城市建设起着重要的保障作用，因此都是顶层设计需要考虑的内容，具体要考虑的内容如下：

1.形成智慧城市建设与运行需要遵从的标准规范。对业务、系统、数据各层面各环节的重要约束进行提炼，包括信息系统需要互联时的物理接口、数据交换技术规范、标准工作流程以及信息安全的技术规定，并提出标准规范的设计原则与完善手段（通过相关项目不断积累和完善），指导项目承建商用于系统建设，指导信息化主管部门进行项目立项和验收。国家与行业对于智慧城市的建设与运行已形成一些标准规范，尤其电子政务、电子商务、信息安全等领域的标准规范已比较齐全，但在某些场合，需要针对实际问题，编制技术规程，以指导具体事务。

2.提出智慧城市建设与运行需要完善的政策法规。智慧城市涉及的新技术、新应用、新业态发展，在国家层面上虽然已出台一些政策法规，但尚不完善。由于各类城市在法规制定与标准编制的权限和能力是有限的，因此应结合当地具体情况依据国家的相关政策制定地方的实施细则，甚至可推进地方信息化发展的综合立法，按法定程序贯彻落实，以创造智慧城市建设的良好政策环境。

3.形成智慧城市安全保障的完整闭环。遵循贯彻落实国家信息安全等级保护制度要求，从安全制度规范体系、技术、管理、运行各个方面进行全面设计和建设，加强信息安全管理，提升智慧城市在物理安全、网络安全、系统安全、数据安全、应用安全和管理安全方面的保障能力，最终形成有效的安全防护能力、隐患发现能力、应急响应能力和系统恢复能力，形成可靠、完善的信息安全保障体系，保障核心要害资源的安全。

4.营造智慧城市建设的配套环境。组织、机制、资金、政策、人才、管理等非技术因素也是决定智慧城市建设成败的关键因素。顶层设计中应明确提出机构调整、政策制定等需要地方领导决策的内容，明确提出涉及智慧城市建设、运营的关键部门所应承担的职责，明确项目审核清单和基本原则，提出优先、鼓励和支持建设的项目内容以及限制建设的项目内容，并建议从体制设计上改变信息化主管部门的弱势地位，以保障约束力和执行力。

四、顶层设计的误区

（一）从“重复建设”到“重复设计”的困局

我国政府的条块管理体制以条线管理和属地管理相结合的多头管理模式为特征，不可避免会造成不同来源的设计思路及需求互相冲突。条线和地方都从各自的角度进行顶层设计，出发点不同，其设计必然存在差异。最后谁的设计能落实就看资金，谁出钱谁说了算，如果双方都出钱就造成重复建设。这样的情况确实有些讽刺意味，本为避免重复建设而进行的顶层设计，到头来变成了重复设计，最终还是避免不了重复建设。

因此，地方政府和各个条线的上级部门要充分沟通，各自的顶层设计要相互接纳磨合，也要各有侧重。条线部门对各自领域的发展规律、内在需求、重点难点更了解，应从全行业的层面主导领域内（智慧医疗、智慧教育、智慧交通等）的顶层设计，而地方则应结合地方的实际情况，侧重跨部门的业务设计和共性支撑平台的设计。条线部门在做顶层设计时，需要充分从地方和基层搜集需求、了解资源约束和可能遭遇的困难，尽最大努力保证顶层设计科学合理，可以切切实实落地。同时，条线的顶层设计应着重于大框架、指导原则和共性需求，为地方政府预留出结合本地情况对顶层设计进行补充和解释的余地。无论体制机制还是技术手段都时刻在发生变革，这要求顶层设计要能够有一定预见性，同时也能够灵活的适应变化，对基础的和原则性的东西做刚性的约束，对实现细节之类的内容做柔性的建议。

（二）顶层设计片面偏向信息化

对“智慧城市”的理解，一个常见的错误是过于看重手段（特别是技术手段）而非目标，认为智慧城市建设的关键就在于采用先进的技术。然而，智慧城市的内涵应体现在其建设目标侧重于最终应用效果，即“提高城市居民的满意度和城市的竞争力”。云计算、物联网等具体技术手段都是为实现这个目标而服务的。从这个角度看智慧城市建设，则可以清楚地认识到技术只是手段，必须与体制机制的优化、政策法规的配套紧密结合，才能真正实现智慧城市的建设目标。

在“技术为王”的错误思路指导下，顶层设计也容易重技术设计、轻业务规划，片面偏向信息化架构的设计，而忽略了其他因素。实际上，智慧城市建设不仅是科技和信息化部门的任务，还包含行政流程的优化、民生服务机制的探索、产业政策的制定等。

因此，智慧城市顶层设计应该是全面和立体的，设计团队除了信息化专家之外，还应包含政策研究专家、产业规划专家……甚至来自各职能局的各领域的业务专家，整个设计团队密切配合，梳理现存问题、业务发展需求，从多角度制定出完善的设计方案。

（三）设计、建设、运营脱节，各方配合不顺

智慧城市建设涉及设计、建设、运营三个关键环节和众多的参与者（地方政府、各职能部门、企业），地方政府往往是最积极的推动者，但如果缺乏动员机制，就会造成很大的内耗，甚至设计、建设、运营几个环节的脱节。

通常，地方政府为积极推进智慧城市建设，委托设计单位统筹规划设计，要求各个职能局配合进行需求的梳理，完成设计后要求各个职能局按照顶层设计分头建设、上线运行。整个过程中职能局始终是被动的，但却要承担建设运营的职能，担负着实现最终建设效果的重任。

地方上，各个职能局信息化意识参差不齐，可能缺乏清晰的智慧化建设方向和思路，较高较远的规划建议得不到重视。尤其在设计阶段，其参与的积极性不高，消极配合需求调研，不去认真进行项目的可行性论证，导致需求梳理出现重大偏差，项目完成后上线才发现大量问题。此外，职能局的参与积极性还取决于各方权责利的清晰界定，部分职能部门出于安全责任方面的考虑，不愿意配合。例如，“公共信息资源共享平台”是各领域智能化应用的基础平台，但出于数据安全方面的顾虑，在实际操作中跨部门的数据共享实施难度很大。另外，一些地方的顶层设计涉及到当地产业的智能化发展规划，但缺乏合适的手段和模式调动企业的积极性，把相关企业纳入政府的规划体系，导致项目的实施计划可行性不佳。

因此，设计有效的动员机制，充分调动地方上各职能局和相关企业的积极性，确保其在设计、建设、运营各环节的深度参与，也是智慧城市顶层设计的重要任务。

（四）缺乏定量分析和研究

顶层设计是全局层面的规划设计，应该做到目标清晰明确、架构科学合理。但很多时候，顶层设计团队并不注重收集和整理设计的依据，而倾向于把不同地方的设计思路生搬硬套。生搬硬套做出来的顶层设计，其合理性往往存在问题。举例说明，同样一套无纸化办公系统，从投资回报率的角度，在A地是合理可行的项目，在B地有可能就是不合理的。一切决策都应基于科学全面的分析论证，用数据说话。在把无纸化办公系统列入项目清单之前，需要进行细致的调研和定量分析研究，收集本地的会议数量、纸张损耗量等，全面评估系统的投资回报率，而后再进行决策。

五、结束语

智慧城市建设需要顶层设计，从功能架构、系统架构、信息架构和相关保障体系等方面对智慧城市建设统筹规划，以避免建设中出现混乱和无序。当前，智慧城市顶层设计自身也存在一些认识上的误区和操作上的困难，需要引起重视，积极探索解决之道，以期发挥其应有的作用，更好的指导智慧城市建设。

[1]程大章,沈晔.智慧城市的规划设计之规划流程.智能建筑与城市信息,2013.

[2]程大章,沈晔.智慧城市的规划设计——规划内容.智能建筑与城市信息,2013.

[3]何军.智慧城市顶层设计与推进举措研究——以智慧南京顶层设计主要思路及发展策略为例.城市发展研究,2013.

[4]黄波,莫祯贞.顶层设计——智慧城市的必然选择.中国信息界,2013.

[5]袁峰,徐昊.智慧城市建设的思考与展望.城市观察,2012.

[6]袁峰,徐昊.智慧城市建设的两个维度.城市观察,2013.

The Conceptual Design of Smart City Construction and Some Misunderstandings

Hao Xu,Feng Yuan

In recent years,the construction of Smart City is conducted all over the country.The importance of conceptual design has been realized.However,since the Smart City is a new thing and its conceptual design has no previous successful experience,some problems emerge.In this paper,we draw the ideas of conceptual design of Smart City from our practice,and figure out how it suffers from some serious misunderstandings.

smart city; conceptual design; design process; misunderstanding

F299.2

10.3969/j.issn.1674-7178.2014.03.016

徐昊，博士，助理研究员，广州中国科学院软件应用技术研究所智慧城市研究中心主任。袁峰，博士，副研究员，广州中国科学院软件应用技术研究所常务副所长，长期关注智慧城市领域的技术革新和实践。

（责任编辑：卢小文）