基于citespace的国外智慧城市研究进展与热点分析

朱畅，丁仁船

(安徽建筑大学 公共管理学院，安徽 合肥 230601；)

0 引言

1998年美国副总统戈尔提出了“数字化地球”的概念，继而出现了数字化城市的概念，数字化城市的主要特点是利用IT技术向数字化虚拟现实呈现城市的过去，现在和未来。智慧城市则被大多数学者专家视为数字化城市的进一步发展和延伸。2005年，欧盟正式推出“i2010”战略，致力于开发最新的通信系统，新网络，新服务和创新媒体内容，进一步拓展了智慧城市的技术发展。2006年，新加坡启动了“智慧县2015”计划，积极利用物联网和新一代信息技术，将国家建设成为国际经济和社会发展具有代表性的国际城市。2008年，博尔德市启动城市智能电网项目，试打造美国第一个完全集成智能电网的城市和相关技术的实验平台。2009年，欧盟委员会提出了“ICT发展与创新战略”，并宣布了“欧盟IOT行动计划”。杜布克市和IBM共同宣布将城市建设成美国第一个智慧城市。日本在“电子日本”和“u日本”计划之后提出“i日本战略2015”，重点关注智能医疗，推动医疗电子化，大力发展电子政务和电子地方，设置“电子政务”、“医疗卫生”、“教育人才”三个核心领域。2010年，欧洲委员会发布“欧洲战略2020”并出版“欧洲数字化议程”。美国联邦通信委员会宣布美国未来10年的高速宽带发展计划。2012年，智慧城市和智慧社区建立创新型伙伴关系。BSI(英国标准协会)制定并发布智慧城市的第一个标准，这为探索智能技术为城市治理和领导带来了具体的可实施方向。

自2009年IBM提出“智慧城市”理念开始，我国逐步兴起智慧城市的建设风潮，截至2015年我国已有290个智慧城市试点，各级政府希望通过“智慧城市”实现对城市的精细化和智能化管理，从而减少资源消耗，降低环境污染，解决交通拥堵，消除安全隐患，最终实现城市的可持续发展。目前关于智慧城市的研究众多，但是基于知识图谱系统分析该领域的研究进展和重点热点很少。本文基于WOS数据库，运用可视化工具(CiteSpaceⅢ)，具体对国家(地区)及机构、关键词共现、文献共被引等进行分析，以探究智慧城市领域的研究热点和未来趋势，以期掌握该领域研究状况，摸清存在问题，为积极稳妥推进我国智慧城市的发展提供可资借鉴的参考。

1 研究方法和数据来源

1.1 研究方法

Citespace是基于JAVA的可视化文献分析软件，它采用一种适于多元、分时、动态的复杂网络分析，绘制科学和技术领域发展的知识图谱，直接地展现科学知识领域的信息全景，显示一个学科或知识域在一定时期发展的趋势、动向及热点，形成若干研究前沿领域的演进历程，是进行可视化分析较好的工具[1]。本文将利用citespace软件对智慧城市相关研究进行分析，探究哪些研究方向成为热点，而哪些研究又产生了重大的影响。

1.2 数据来源与处理

美国科学情报研究所构建的Web of science数据库，属于web of knowledge的核心数据库，是人文社科以及创新管理领域的主要引文数据库之一，包括SCI-E，SSCI，以及A&HCI等子数据库，集中了学术界高水平的优秀成果，也是研究领域中使用较为广泛和权威的检索工具，所检索的结果可信度较高[1]。本文在Web of science核心数据库中以智慧城市为主题，时间跨度选择2007年至2017年，文献类型限定为article、proceeding paper、review，选择全记录与引用的参考文献与纯文本的方式进行下载，最终检索结果为1140条记录。本文将基于这1140条数据利用citespace软件进行可视化分析，即关键词共现分析(KCA)和文献共被引分析(DCA)，并对citespace软件进行设置，时间范围为2007-2017年，时间片段为1年，对搜集数据的Author和Institution、Term、Keyword、Cited Reference等进行分析。为了便于Citespace软件运算分析，经过调适，阈值选择为(3，3，15)、(4，3，15)、(4，3，15)。

2 结果分析

2.1 WOS中检索智慧城市的基本特征

截至2017年7月25日，在Web of Science中以智慧城市为主题进行检索，主题文献共计1140篇，被引频次总计10101，去除自引的被引频次总计9185，施引文献总计8550，去除自引的施引文献总计8123，每项平均引用次数为5.52，h-index指数为41。基于文献的出版年度，智慧城市相关主题的文献数量总体趋势平稳，且有上升的趋势，与此同时，文献的每年引文数量也呈现出逐年上升的趋势，如图1、2所示。

图1 智慧城市2007-2017每年出版文献数趋势图

在研究方向方面，如表1所示，工程类(443篇)、计算机科学类(421篇)、电信类(292篇)、其他科学技术类(119篇)、能源燃料类(116篇)、仪器仪表类(105篇)、环境科学生态学(103篇)等是研究较多的方向。而以WOS的检索分类为特征，如表2所示排在前三的是电信类(292篇)、电气电子工程类(279篇)、计算机科学信息系统类(256篇)。从两者的交叉可以看到与智慧城市研究紧密相关的研究主要集中在计算机科学、电信类、仪器仪表和环境能源等，这也与智慧城市的基本目标一致即智慧城市的核心是通过对人力和社会资本以及传统和现代通信基础设施的投资(运输、信息和通信技术)，追求可持续经济发展；并通过公众参与性政策管理自然资源。

图2 智慧城市文献2007-2017每年引文数趋势图

在国家(地区)与研究机构方面，如表美国(220篇)、中国(208篇)、西班牙(161篇)、意大利(157篇)、英格兰(92篇)位列前五。再从研究机构细分，中国科学院、意大利博洛尼亚大学、中国武汉大学、意大利米兰理工大学、中国上海交通大学和华中科技大学等高校贡献文献较多，但是整体研究机构呈现的特点是比较发散，世界各地遍地开花，除了第一个中国科学院占比超过2%，其他的都在2%以内，且差距微小。但是其中中国的高校研究机构在前五中占据了三位，可以看出智慧城市的研究建设在国内的受重视程度，这也和中国近年逐渐突出的城市病紧密相连，智慧城市是中国政府积极寻求治理城市病的最佳突破口。

表1 智慧城市研究方向检索特征表

表2 智慧城市 “检索分类”的特征(文献数量前10位)

2.2 关键词共现分析

关键词是论文主要内容的提炼，能充分体现作者的学术思想和学术观点。关键词共现分析理论认为，当两个关键词同时出现在一篇文献中时，这两个关键词就存在共现关系[2]。关键词共现的频次越多，文献所研究的主题越接近，在知识图谱上它们之间的距离就越接近。关键词中心性是指某一节点在某一领域中的中介作用及其影响程度，一般认为，关键词中心性超过0.1即为较强，通过该点展开的研究较多，其有较强的影响力[3]。

表3 智慧城市国家(地区)与研究机构分析(文献数量前10位)

由表4可以看出以下的关键词是2007—2017年以来专家学者们研究智慧城市领域一直关注的热点。其研究重点主要包括以下及各个方面：①智慧城市本身；智慧城市、城市分别位列第一位和第三位，还有系统、模型等关键词也是研究热点，这反映出专家学者对智慧城市的定义、包含的维度以及其应该是什么样的系统或模型等研究的热衷。②建设智慧城市的要素：网络、物联网、互联网被引频次分别是106、75、68，另外无线传感器网络、智能电网、大数据等也是热点词汇，这些都是构建智慧城市的关键技术支撑，如何实现技术上的突破和科学技术在实际中的应用是建设智慧城市的重中之重。③智慧城市的应用：智慧城市的应用即是创新城市管理，所以关键词“管理”在智慧城市的研究领域中有较强的中介作用和影响力，智慧城市即是以一种更智慧的管理方法通过利用物联网、云计算等为核心的新一代信息技术来改变政府、企业和人们相互交往的方式，对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出快速、智能的响应，提高城市运行效率、为居民创造更美好的城市生活[4]。

表4 按频次排序的关键词

在智慧城市研究的关键词突现分析中，土地利用、精细增长、影响、行为等词汇从2007年开始兴起，于2012、2013年热度开始下降，而智能电网、设计、交通运输等关键词开始成为热点。这和国外对智慧城市的研究主要围绕的几个方面十分相符，一是外部条件如何影响智慧城市治理。智慧城市政策更有可能在已经具备智能特性的城市中设计和实施，更有可能在更密集和更富有的城市地区实施[5]。而在已经具备智能特性和更富有的城市中，土地资源更加紧张，经济增长模式可能已经或者正谋求慢慢从粗放型转向集约型，而这正是这些城市政府所寻求的突破，因而智慧城市概念模型的提出对这些城市的政府行为产生了一系列的影响，它不是帮助政府解决所有这些问题而是加强城市系统解决各种各样问题的能力。正如前文所述智慧城市模型现在更多的是在世界较发达的地区实施，这些城市更加具备实施智慧城市的外部条件，它们不仅已经形成了大量的硬件、软件和基础设施部门，如智能电网、大数据等。同时，智慧城市的主要元素是智慧政府，政府在城市中扮演的角色是至关重要的[6-7]，这些城市政府的行为也是影响智慧城市实施的重要外部条件。二是如何理解智慧城市治理模型；智慧城市的主要目的在于通过创新合作极大的增加公共价值，而公共价值分为两个方面即经济价值和公共价值主张。经济价值指公共行为产生的经济上的回报，而公共价值主张从终端用户即城市市民的角度来体现公共价值，政府应该主动提供特定的公共服务而不是放弃原有的资源部署使之进入市场，但是公共价值应该考虑集体公民的需求和欲望，那么城市治理过程中产生的公共价值是否被表现出来了，如何设计才能在城市治理过程中将公共价值体现出来。三是如何以公共价值评估智慧城市治理的绩效。智慧城市治理是一种新的城市治理模型，它对政府的城市管理行为产生了深远的影响，因而国外一些专家学者对智慧城市治理的绩效进行评估的研究很多。Rodrl'guez和Meijer从智能治理和智慧治理的角度出发认为智慧城市治理应该产生三个方面的结果：对政府组织的改变，如高效的政府和灾害管理准备。二是改变政府对其他城市管理参与者的立场，例如以公民为中心的服务和政府与公民的互动。三是城市经济政治环境等各方面的改善，如经济增长、社会更加包容、生态环境良好、受过高等教育的公民数增加等。通过突现词分析能够看出国外智慧城市研究一个基本的脉络延续和现在的热点以及未来的发展趋势等[8]。

表5 智慧城市研究的关键词突现表

2.3 文献共被引分析

随着智慧城市研究的增多，发表的文献也日益增多，对该领域的文献进行共被引分析可得到智慧城市研究领域的核心文献。以参考文献Cited Reference为网络节点，适当设置阈值，得到智慧城市共被引文献分析知识图谱。在对文献共引分析知识图谱进行分析的基础上，得出被引频次＞30的文献的中心性、发表年份、作者、来源以及文献标题如表6所示。

Atzori，L、Gubbi，J和Zanella，A三人均从对智慧城市建设十分重要的科学技术即物联网技术进行研究探讨。Atzori，L(2010)针对物联网提出它是实现多种技术和通信集成的最好方案，如识别和跟踪技术，有线和无线传感器和执行器网络，加强通信协议(与下一代互联网共享)，智能物体分布的智慧情报等都与物联网紧密相关。物联网领域任何的进步一定是在不同知识领域进行的协同活动的结果，如电信，信息学，电子和社会科学等领域。在这样一个复杂的情况下，Atzori，L(2010)做了项调查，物联网方式的不同愿景被报告和启用技术进行了回顾[9]。Zanella，A(2014)他认为物联网能透明和无缝的整合大量不同的异构系统，同时提供开放式访问的一系列数字服务，物联网建设的总体架构是一个非常复杂的任务，主要是因为设备十分不同。他特别关注到一个城市的物联网系统有其特定的应用领域，其是设计来支持智慧城市的愿景，旨在利用最先进的通信技术为城市管理和市民提供增值服务[10]。Gubbi，J(2013)和Zanella，A一样均是探讨物联网相关技术创新和发展，他提出一种面向云的全球物联网实现方案，讨论了在不久的将来可能推动物联网研究的关键技术和应用领域[11]。

表6 按频次排序的共被引文献分析

而Caragliu，A和Hollands，RG的研究角度则不同于前面三者。Caragliu，A(2011)从智慧城市和智慧城市政策之间的关系出发，认为智慧城市的研究已经逐渐成熟，这个学术概念的提出也产生了若干政策倡议；然而，到目前为止，还没有对城市智慧与智慧城市政策之间的关系进行大规模的评估。他通过对智慧城市进行准确的定义，调查研究了智慧城市与智慧城市政策强度之间的实证关系。他为314个欧盟城市组建了四种不同类型政策和智慧城市特色的新颖数据，其实证结果表明，智慧城市政策更有可能在已经具备智能特征的城市中进行设计和实施，智慧城市政策在更密集和更富裕的城市地区得到实施。这些实证结果需要对实际实施的智慧城市政策的效果进行进一步研究，从而验证这一政策概念作为一个城市整体发展模式的潜力，其中包括城市增长的主要内生驱动因素[12]。Hollands，RG(2008)认为智慧城市本身很难定义，一些城市过多地从网络基础设施、商业主导的城市发展、社会与环境的可持续能力等特征属性对智慧城市进行标签化，并自认为是“智慧城市”的做法是错误的，他在对的一些案例进行批判后，指出智慧城市应该重点强调人力资本，而不应盲目地认为信息技术能够自发地进行城市变革与促进城市发展；需要对在城市中使用信息技术的企业、政府、社区与普通市民进行平衡，同样也需要平衡城市的经济发展与可持续能力[13]。

3 主要启示

近年来，国外对智慧城市的研究呈现出逐年增长趋势并在内容上不断创新，主要涉及的研究领域有土地利用、精细增长、系统、智慧城市的影响和政策行为以及信息技术与通讯技术(比如：大数据、物联网、云计算与传感器等)，对智慧城市的发展建设起了巨大的推动作用，国外的研究更加侧重于以更先进的技术与设备应用设计或者优化城市各子系统，使其运行更高效便捷，提升服务能力，从而提高城市居民的生活质量、提升城市的竞争力与增强城市的可持续发展能力。而我国目前智慧城市研究领域的核心是物联网，与其紧密相连的是云计算、大数据等现代高新信息技术，这和国外的信息技术和通讯技术等研究热点相似。同时目前我国大多数中小城市仍处于城镇化初级阶段，因而近年来智慧城市的相关研究中新型城镇化占重要的研究内容，但是国内对智慧城市本身的定义和智慧城市系统及其子系统以及智慧城市建设对政府管理，尤其对城市居民生活的影响等方面的研究较少，这与国外的研究存在差距。结合上述可视化分析研究的内容，本文得出如下的启示希望为国内智慧城市研究与建设提供借鉴与参考。

(一)差异定位，注重地方优势和特色更好的激发智慧城市的活力。十九大报告提出“建设现代化经济体系，坚持质量第一、效益优先。”据统计目前我国已有290个智慧城市试点，虽然数量众多，但是建设质量层次不齐。这和地方政府之间盲目攀比政绩密切相关，申请该项目然而后期又缺乏相应的规划，同时一些中小型城市中一直秉持传统的建设思路，从而导致出现“千城一面”的格局，这极大的降低了智慧城市建设的质量和产生的效益。智慧城市的建设不是简单的信息技术的复制，但为每一个城市量身定制一套智能技术又很难实现，因而每个城市都需要从近远期发展、经济资源和本地创新能力的基础上实现均衡，不能过度标准化智慧城市的建设，不然会降低促进创造和创新竞争的积极性。利用智慧城市的先进信息技术手段为之服务，更好的规划城市的发展路径，从而激发城市独特的活力[14]，实现区域经济高质量发展，这也符合现代化经济体系建设的要求。

(二)技术支撑，发展自主研发能力为智慧城市建设提供坚实的科学技术基础。智慧城市的核心特征是物联化、互联化和智能化，均离不开信息技术(云计算、大数据、互联网、无线宽带、物联网、3S技术等)的支撑。然而目前国内很多智慧城市的建设往往重模仿而忽视了自身的信息技术的研发，这需要当地政府和高校智库等研究机构建立良好的合作关系，同时从政策上支持和鼓励企业紧密结合市场需求、着重应用，进行科学技术的研发和创新[15]，这是智慧城市建设的核心驱动力，也是提升智慧城市建设质量的根本路径。

(三)信息集成，整合共享政府分治形成的信息“孤岛”。目前我国政府各部门独立分管城市政治经济社会生活的各个方面，各部门间很少进行信息的共享更谈不上交流。然而，城市病的出现是一个系统的问题，仅仅依靠单个局部治理很难从根本上解决问题，这需要城市管理的各个部门相互配合、共享信息，才能从根本上解决城市病。因此各个城市在进行信息基础设施建设时要保障信息的集成共享和互联互通。同时，需要重视技术标准和规范的建设，统一规划各行业信息化发展的目标、框架、任务、运营管理机制[16]。

(四)以人为本，完善相关法律规范。正如Hollands的观点，智慧城市的核心在于人力资本，它的最终服务对象也是普通的市民。党的十九大报告提出，中国特色社会主义进入新时代，社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。因而智慧城市的建设应该将市民对美好生活的需要放在首位，同时积极鼓励市民参与到智慧城市的建设中来。市民参与不仅有助于增加智慧城市建设政策与规则制定的透明性与可行性，并在一定程度上减少推行与实施的阻力；而且有助于智能服务开发与设计的功能定位的准确以及推向市场的商业化成功；还能够帮助智慧城市建设获取更为准确和成本更低的城市信息。另外，智慧城市的建设需要全方位的收集和监控城市运行中的各类数据信息，但是每个城市所能容忍的被监视的程度不同，因而需要收集什么信息，如何保障不侵害个人、组织的隐私以及信息的安全性，这需要建立和完善相关法律规范予以保护。

[1]Chen C.CiteSpace II：Detecting and visualizing emerging trends and transient patterns in scientific literature[J].Journal of the China Society for Scientific&Technical Information,2006,57(3)：359-377.

[2]Su H N,Lee P C.Mapping knowledge structure by keyword co-occurrence：a first look at journal papers in Technology Foresight[J].Scientometrics,2010,85(1)：65-79.

[3]房宏君.国内科技人才研究的来源分析和热点分析[J].人力资源管理, 2011(12)：120-121.

[4]巫细波,杨再高.智慧城市理念与未来城市发展[J].城市发展研究,2010,17(11)：56-60.

[5]Caragliu A,Bo C D,Nijkamp A P.Smart Cities in Europe[J].Urban Insight,2012,18(2)：65-82.

[6]Alawadhi S,Aldama-Nalda A,Chourabi H,et al.Building Understanding of Smart City Initiatives[C]// International Conference on Elec-tronic Government. Springer, Berlin, Heidelberg,2012：40-53.

[7]Chourabi H,Nam T,Walker S,et al.Understanding Smart Cities：An Integrative Framework[C]//Hawaii International Conference on System Sciences.IEEE Computer Society,2012：2289-2297.

[8]Giffinger R,Fertner C,Kramar H,et al.Smart cities - Ranking of European medium-sized cities[R].October 2007.

[9]Atzori L,Iera A,Morabito G.The Internet of Things：A survey[J].Computer Networks,2010,54(15)：2787-2805.

[10]Zanella A,Bui N,Castellani A,et al.Internet of Things for Smart Cities[J].IEEE Internet of Things Journal,2014,1(1)：22-32.

[11]Gubbi J,Buyya R,Marusic S,et al.Internet of Things(IoT)：A vision,architectural elements,and future directions[J]. Future Generation Computer Systems,2012,29(7)：1645-1660.

[12]Caragliu A,Bo C F D.Social Science Computer Review：Do Smart Cities Invest in Smarter Policies?Learning From the Past,Planning for the Future[J].Social Science Computer Review,2015,34(6)：657-672.

[13]Hollands R G.Will the Real Smart City Please Stand Up?[J].City,2008,12(3)：303-320.

[14]辜胜阻,王敏.智慧城市建设的理论思考与战略选择[J].中国人口·资源与环境,2012,22(5)：74-80.

[15]辜胜阻,杨建武,刘江日.当前我国智慧城市建设中的问题与对策[J].中国软科学,2013(1)：6-12.

[16]李德仁,姚远,邵振峰.智慧城市中的大数据[J].中国建设信息化,2015,58(21)：631-640.