信息可视化推进城市公共服务信息化研究*——基于“智慧城市”公共服务功能的分析

■高慧军 高 萍 郝东英

信息可视化推进城市公共服务信息化研究*
——基于“智慧城市”公共服务功能的分析

■高慧军 高 萍 郝东英

加强城市公共服务的信息化是当今全球化、城市化、数字化发展的要求。“智慧城市”模式以强大的信息技术为依托，成为城市公共服务信息化的重要表现模式和发展趋势。本文通过对智慧城市模式的信息化特征和公共服务功能的论述，以“2012年‘智慧城市’国际信息设计展”作品为案例，论证了信息可视化可以突破智慧城市模式的瓶颈，推动城市公共服务信息化。

信息可视化；城市公共服务信息化；智慧城市；功能

一、“智慧城市”的信息化特征和公共服务功能

2012年，国务院发布《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》中，明确指出“要提高政府电子政务的公共服务能力，提升城市功能运行的信息化程度，并且提出要建设智慧城市”①。由此，智慧城市成为城市公共服务信息化的重要表现模式和发展趋势。

（一）智慧城市的信息化特征

数字化和信息化是智慧城市得以产生的基础和前提，同时，智慧城市也是智慧地球理念的具体化和数字城市的延伸和拓展。此外，智慧城市具有强大的信息化特征，在一定意义上，智慧城市可以被看作是现代城市信息化的标志性形式。智慧城市的信息化特征集中表现在以下几方面：

1.基于互联网的协同性。互联网是现代信息技术的产物，各种网络技术的发展为城市中物物之间、人物之间、人人之间的全面互通、互动，提供了打破时空限制的基础条件。作为智慧城市“神经网络”的互联网，以其全面感知、可靠传递、智能处理的信息特征，极大地增强了智慧城市随时随地提供智能服务的能力。②

2.强大的信息感知性。智慧城市的物质基础是实在的物理城市，它利用基于网络的感知系统，智能地识别和感知城市环境的各种变化，包括温度、湿度、噪声、气压、光强度、土壤成分，移动物体的大小、速度和方向等物理现象，并对数据进行分析和处理，进而对环境变化做出相关反应，促进城市系统和谐、高效地运行。

3.智能化的技术融合性。现代城市管理是一个开放的复杂系统，信息感知技术不仅可以收集和处理海量城市信息，而且“能够通过智能融合技术实现对海量的数据的存储、计算与分析，并且通过引入人的‘智慧’参与，以提高城市的应急反应及决策支持能力”③。

（二）智慧城市的公共服务功能

1.城市综合智能服务系统。这是基于互联网的城市网格化管理和服务系统。迪比克市是美国建立的第一个智慧城市。它通过物联网将自来水、电、燃气、交通、公用设施等基本公共服务连结起来，监测和分析各种数据并做出及时回应，从而为居民提供更加方便有效的公共服务。

2.城市智能交通服务系统。智能交通系统通过各种传感数据，利用采集来的交通流量、噪音、路况、事故、天气等信息，与市民进行交互体验，为市民出行提供实时、适当的交通信息。智能交通服务系统是各国各地智慧城市建设采用的最基本、也是最常见的服务功能。

3.城市智能医疗服务系统。一些智慧城市也能提供远程智能化医疗服务，如远程视频诊断、医学资料数据库实时使用、电子病历随时异地调阅、紧急救护无线通信等。

4.城市智能公共安全服务系统。城市公共安全服务是我国智慧城市的典型功能之一，能够实现居民区、学校和医院等公共场所的安全防控④。

二、信息可视化的特征及其推动智慧城市建设的作用

由于智慧城市所依托的信息化和数字化技术的高端性，使它在城市公共服务功能发挥中遇到了瓶颈，因此需要采取有效的手段对信息化技术加以改进，才能有效推进智慧城市的建设。信息可视化的应用是突破这些瓶颈的途径之一，其在国内外的运用实践证明，它将成为我国城市公共服务信息化的推动力。

（一）智慧城市信息化存在的突出问题

智慧城市模式以其强大的数字信息化手段在城市公共服务中发挥着巨大作用。但是信息化技术仍存在一些目前还难以克服的问题，主要表现在以下两大方面：

1.对服务信息的处理和提供者而言，存在着数据组织无序和信息爆炸问题。海量的信息需要海量的传感器，但是由于各类传感器采集数据的标准不同，所以终端用户在采集数据后，可能面临数据在格式和语义等方面不一致的问题，因此数据的关联性和一致性等问题亟待解决⑤。

2.对服务信息的使用者，也就是城市公众来讲，存在着难以接收和理解海量信息的问题。一般的信息数字化处理形成的公共服务信息和功能，对异质化的城市居民来说，存在使用便利性和效果的差异，枯燥的数据、呆板的数字形象、不适当的数字存放和调取地点都可能降低智慧城市的服务作用。

（二）信息可视化化解智慧城市的信息化问题

信息可视化不是一个新概念。早在18世纪后期，数据图形学科正式建立，此后，抽象信息的视觉表达手段开始被用来揭示数据及其他隐匿模式的奥秘。20世纪90年代期间问世的图形化界面，使人们可以直接与可视化信息进行交互，从而推动了十几年来的信息可视化研究。1989年，斯图尔特·卡德、约克·麦金利和乔治·罗伯逊将其定义为“Information Visualization”，即信息可视化。作为一个跨学科概念，信息可视化是旨在研究大规模信息资源的视觉呈现，以帮助人们理解、分析和利用这些数据，最终使人们形成对事物的整体认识的过程⑥。

信息可视化的特征和作用表现在：

1.信息可视化的主要目标是通过设计适当的外部视觉辅助、支持人的思维。信息可视化结合可视化工具和数据挖掘法，为人们提供有趣的图案⑦，这有助于抽象的知识和信息在明显的结构和模式中显现，促进信息心理地图的构建。设计良好的信息可视化工具还可以促进使用者进行思维和推理，帮助城市居民建立对未来的预期⑧。

2.信息可视化工具可以帮助理解多个数据库中的数据之间的关系。在海量信息处理中，中继技术在保证网络信息融合的同时，也保证了信息处理的准确性。

3.信息可视化增加了信息源的公共性和使用效用。信息可视化具有的自由开放的特质，吸引了艺术家和设计师的广泛参与，从而使其增加了公共信息和服务的美感与公众接近性。⑨

由此可见，信息可视化不仅解决了海量信息的获取、挖掘和处理难度问题，最重要的是可以使信息的使用者便于获取、理解和使用公共服务信息和功能。信息可视化运用的最大意义是将信息的价值最大化，实现城市实景影像的可视化。其中，可视化的实景影像中包含的地理、经济和人文信息是聚合用户数据和实现空间信息社会化服务的全新数据源。

三、信息可视化推进城市公共服务信息化的实例分析

“智慧城市”国际信息设计展是2012年北京国际设计周的专题展览。该展览首次从信息设计的角度探讨信息可视化在智慧城市建设中的应用和对城市信息化产生的影响。展品包括来自14个国家，50个设计师事务所、数字研究机构和实验室的75件信息可视化作品，分享了全球各地智慧城市信息设计优秀案例。本文在对其中的典型作品进行案例分析后，可以看到信息可视化在政府推行城市公共服务职能中的有效性。（10）

（一）西方国家信息可视化推进城市公共服务信息化的实例分析

国外信息可视化的类型很多以作品特点为分类标准，可将“智慧城市”国际信息设计展中展出的75件作品分为采集型、交互型、终端型和实时型四大类型。

1.采集型的信息可视化：民众有效表达共同利益的新途径。以人为本是智慧城市追求的价值，在城市公共服务信息化的过程中，采集类的信息可视化占据着重要地位。因为对信息的分析与筛选，才会形成大范围内公众的共识，才可能实现公民真正想表达的共同利益。《美国推特心情》便是此类信息可视化的优秀案例。

如同“微博”在中国当前信息交流平台上的地位，对于美国而言，其民众在“推特”（Twitter）上所表现出的感受相比于官方的书面的表达更为真实，同时也更有价值。信息设计师根据2006年9月至2009年8月收集的3亿多条推文计算得出数据，以密度统计地图呈现。而后，根据每条推文情绪特有的词表来推断民众的心情状态。简单地说，就是通过推文的密度来放缩各州版图的大小，来表示各州推文的数量。在图中，我们可以实时地观测到各个州发送推文的数量和他们的情绪倾向。颜色越偏绿表示情绪越愉快。采集型的信息可视化，让普通市民都可以对这些信息直接进行简单的感性分析，透露出不同州的人们生活方式的区别不断影响着他们所在地版图的大小和情绪的变化等信息线索。

图1 智慧城市国际信息设计展海报

图2 《美国推特心情》示意图

《美国推特心情》证明信息可视化可以帮助公民表达并实现共同利益。当政府公布某项公共决策时，就可以通过类似这样的平台采集信息，较为真实地得到公众对该决策的反馈。同理，公众也可以通过此类作品，更为直观地体会政府对整个社会的影响，同时也会有更多的人去主动进行类似的情绪表达。这种便捷有效的信息流通为提高城市公共服务的决策和运行质量提供了前提和基础。

2.交互型的信息可视化：政府与公民双向有效沟通的新平台。在Web 2.0时代，新媒体的发展势头迅猛，人人都可成为公共事件的创造者和传播者，面临逐渐平民化的媒体报道和监督问题，城市需妥善处理体制内监督和体制外公众监督的关系。在“智慧城市”国际信息设计展所展示的案例中，交互型的信息设计作品《生态星球》（11）利用色彩斑斓的设计，迎合现今活跃的社交媒体，将网络用户在社交网络Twitter上所发表的言论以可视化的形式展现出来，为社交媒体、网络用户和政府构建一座更便捷、更直接的桥梁。《生态星球》是美国有限电视新闻网（CNN）为“2012联合国可持续发展大会里约20峰会”而作，用树木的生长表示人们谈论话题的传播进展。每当有标记“里约20”话题的推特消息发布，都会在星球上形成一棵小树苗，树苗的位置依据信息发布者的全球定位确定。当消息不断地被转发与评论，树苗就会迅速生长，人们的对话与类似的话题还会形成树木的枝桠。看一棵小树苗如何在短时间内长成参天大树，整个星球被信息数据形成的植被覆盖。这件作品很巧妙地将信息可视化与环境保护相结合，兼备实用性和观赏性，更重要的是，它表达了一种渴望地球生态环境改善、整个星球欣欣向荣的美好愿望，同时呼吁更多人来关注。

交互型的信息可视化能够直观清晰地呈现公共事件的传播过程、传播渠道以及公众在公共事件中的参与度，并将纷繁的网络数据以一种更简单、更直接、更系统化的方式呈现给政府，为城市更为高效地实现公共服务职能、及时地处理公共事件提供帮助。

3.终端型的信息可视化：聚焦、锁定多元化服务下的精确受众。维持环保与经济之间的平衡是许多城市在可持续性发展中面临的难题之一。2011年，哥本哈根政府与美国麻省理工学院可感知实验室（MIT Sense Able City Lab）合作，推出一种全新的智能自行车轮（Copenhagen Wheel），并实施由哥本哈根市长富兰克延森（Frank Jensen）所领导的政府团队率先骑乘的推广方案，在哥本哈根提倡环保、安全、健康的交通出行，该案例名为《哥本哈根之轮》（12）。

智能、感知和可持续是哥本哈根之轮的标志，它能将传统单车改造成电动单车和移动传感器的结合体。通过传感器与蓝牙功能，公众可以使用智能手机与它对话，使其成为生活中的左右手。同时，公众还可通过手机实现打开和锁定单车、改变挂挡和自主选择动力等功能。此外，储存骑单车刹车时浪费掉的能量，转化成提速助推力，这可以鼓励公众延长自行车的使用距离，以减少温室气体的排放。轮子上的传感器还可收集使用者的脚蹬力度和周围环境情况，使用者可通过网页和手机获取这些信息，为其合理制定出行计划提供便利。当然，公众可以选择分享这些数据，使这些微小数据形成一个环境数据库，从而使每个人都可以受益。

图3 《生态星球》交互平台

图4 《哥本哈根之轮》宣传海报

4.实时型的信息可视化：真正将公共资源提供给公民享有。一座城市若要快捷合理地运行，方便畅通的交通是其必不可少的因素。新加坡在智慧城市发展道路上独辟蹊径，独创智慧花园型城市国家。他们全力打造了系列信息可视化作品《实时新加坡》（13），旨在构建智能交通系统、发展清洁能源、废水利用、垃圾处理、推广“绿色建筑”等。

新加坡的人均机动车拥有数为1.6辆，这给城市交通带来了巨大的压力，同时也滋生了效率降低、环境破坏和财产损失等问题，由此每年造成的损失占GDP的1.5%—4%。新加坡政府拨款给新加坡国家科研基金，与美国麻省理工学院合作，共同研究开发“新加坡——麻省理工学院科研技术联盟未来城市流动研究项目”，解决新加坡交通拥堵、低效率问题的“实时新加坡”项目是其中一部分。该项目通过建立一个分布式地反映城市活动的实时数据开放平台，为公众实时掌握城市的全方位数据提供便利。其尝试消除公众与实时数字数据之间的距离，将公众生成的数据即时回馈给公众，方便他们获取实时信息，进行决策优化。等时地图根据交通耗时成比例变形，可以准确告知民众从出发地到达目的地所需要的真实时间，除了考虑行程路线等常规问题，应用还能精准计算由于堵车、意外事故、工作日与休息日等方面因素带来的影响。基于“实时新加坡——等时地图”这一平台，开放社区可创建多个应用程序，提取有价值的数据信息，挖掘公众的创意潜能。

图5 《实时新加坡——等时地图》示意图

（二）我国信息可视化推进城市公共服务信息化的实例分析

通过上文的分析，我们可以理性地看到信息可视化对于城市公共服务信息化的潜在推动力。我国的信息可视化已有了初步的模型，从“智慧城市”国际信息设计展主展品《智慧北京GeoPulse Beijing》可见一斑。

这一案例综合了西方国家信息可视化的多种特性，集采集型、交互型、终端型以及实时型案例的特点于一身，使公民得以有效表达共同利益，与政府进行双向有效沟通，锁定精确受众享受多元化政府服务，最终将公共利益最大化。

《智慧北京》基于地球脉搏的设计思想，用一种全新的方式，将地理位置信息进行可视化处理。该用户界面基于地理信息系统（GIS），由航拍影像、地图和数据集共同组合而成。数据集包括人口和统计数据、实时数据、计算数据和仿真数据。该界面可以将城市的一切事物呈现其中，真正实现模拟与数字设备的交互，纸笔与电脑、投影的结合。一本交互书、一台触屏电脑、三面投影、七块屏幕，就可模拟出整个北京的城市动态，改变原有电子政务与市民的距离感与更新的滞后性。

图6 《智慧北京GeoPulse Beijing》实景照片

《智慧北京》可以被看作一个“平民化”的总操作台，这也充分体现了信息可视化在推进城市公共服务信息化的特点。因为信息可视化技术的利用，在有效解决社会民生等问题的同时，不忽视城市的经济建设，符合我国城市公共服务信息化建设过程中的核心理念。同时，它也是一个新的起点，让公众通过信息可视化理解北京城市发展中的问题。

图7 信息可视化技术支持下的城市管理平台模拟模型

四、结语

信息可视化对于城市公共服务信息化建设的推动力已在现实中得到证实。2011年联合国发布的《世界城市展望报告》中显示，全世界有一半城市人口，40年后城市化率更达到62.4%（14）。这意味着未来的城市，特别是大城市将是大数据的海洋。有效利用信息将成为公共服务水平整体提升的必要条件。目前世界很多城市相继走上了信息可视化之路，双向信息渠道的有效建构对于城市公共服务信息化建设而言，无疑具有深远的影响。

注释：

① 国发〔2012〕23号.国务院办公厅.国务院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.http://www.gov.cn/zwgk/2012－07/17/content_2184979.htm。

② 宋刚、邬伦：《创新2.0视野下的智慧城市》，《城市发展研究》，2012年第9期。

③ 宋刚、唐蔷：《现代城市及其管理——一类开放的复杂巨系统》，《城市发展究》，2007年第2期。

④ 李德仁、邵振峰、杨小敏：《从数字城市到智慧城市的理论与实践》，《地理空间信息》，2011年第6期。

⑤ 李德仁、姚远、邵振峰：《智慧城市的概念、支撑技术及应用》，《工程研究》，2012年第4期。

⑥ Stuart K.Card，Jock D.Mackinlay，Ben Shneiderman（1999）.Readings in Information Visualization：Using Vision to Think.Morgan Kaufmann Publishers.p.8.

⑦ Ben Shneiderman.Inventing Discovery Tools：Combining Information Visualization with Data Mining.Information Visualization 2002（1）：5－12.

⑧ Kamran Sedig，Sonja Rowhani，Jim Morey，Hai-Ning Liang.Application of information visualization techniques to the design of a mathematical

mindtool：a usability study.Information Visualization.2003（2）：142－159.

⑨ Andrew Vande，Moere.Helen.On the Role of Design in Informationvisualization.Information Visualization 2010（4）：356－371.

（10） 2012北京国际设计周“智慧城市”专题展览项目组，歌华蓝石数字艺术馆，http://www.modachina.org/zhan/info/341。

（11） ［美］CNN、［德］Heimat-Berlin、［美］Minivegas：生态星球，http://cnn-ecosphere.com/

（12） ［美］麻省理工大学可感知城市实验室：《哥本哈根之轮》，http://senseable.mit.edu/copenhagenwheel/

（13） ［美］麻省理工大学可感知城市实验室：《实时新加坡：等时地图》，http://senseable.mit.edu/livesingapore/exhibition.html。

（14） World Population Prospects The 2010 Revision：5.http://esa.un.org/unpd/wpp/documentation/pdf/wpp2010_volume-i_comprehensivetables.pdf。

（作者高慧军系中国传媒大学经济与管理学院副教授；高萍系中国传媒大学经济与管理学院副教授；郝东英系马克至尚传媒公司数字媒体专员）

【责任编辑：潘可武】

*本文系教育部人文社科基金规划项目“新媒体公共文化服务合作治理研究”（项目编号：14YJA630011）的研究成果。