智慧城市是信息化城市的高级形态和最新表现形式。自2008年IBM提出“智慧地球”理念后，引发了全球智慧城市建设的热潮。在IBM与思科(Cisco) 等跨国企业推动下，“智慧城市”建设在中国也得到快速的发展。2012年开始，住房和城乡建设部、科技部、工信部等国家部委陆续开展智慧城市建设试点，截止2017年底超过500个城市明确提出或正在建设智慧城市^[1]。住房和城乡建设部从保障体系与基础设施、智慧建设与宜居、智慧管理与服务、智慧产业与经济等方面提出智慧城市(镇、区) 建设试点指标体系和实践内容框架^[2]。2016年国家标准委发布了《新型智慧城市评价指标》，突出惠民服务、精准治理等指标内容，强调了智慧城市建设在改善民生、提升城市治理能力中的支撑作用。同时，在《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》中明确提出智慧城市建设方向，智慧城市成为推动新型城镇化、实现可持续发展的重要手段^[3]。智慧城市建设具有重要的实践意义和价值。

随着智慧城市建设实践的快速发展，我国学者从城市科学、地理科学、管理科学等不同学科领域，对智慧城市进行了较为系统的探索研究，尤其伴随物联网、云计算、大数据、人工智能和区块链等新一代信息技术的突破性发展，智慧城市更成为学者研究的热点。理论探索方面，从早期关注智能基础设施、智慧城市顶层设计框架^{[4, 5]}、智慧城市建设模式路径以及智慧政务^[6]、智慧旅游^[7]、智慧城管、智慧社区^[8]等内容，逐渐转向对人工智能与区块链、数字经济、时空信息平台^[9]、数字孪生城市等内容的探索。实践方面，地方政府将智慧城市作为重要的发展战略和目标，关注数字经济发展、智慧功能空间塑造以及智慧服务应用拓展。本研究在相关政策梳理的基础上，重点从多学科综合的角度，对中国智慧城市研究取得的进展进行归纳分析，并对未来重点研究领域进行展望，既有利于推动智慧城市研究的深入，也有利于拓展智慧城市的建设实践。

智慧城市是一个复杂开放的巨系统，具有显著的系统综合特征。自2008年提出智慧城市以来，我国学者从地理信息、城市科学、公共管理等不同学科角度，对智慧城市内涵进行了界定。①地理信息科学角度，认为智慧城市是通过无处不在的传感网将数字城市与现实城市关联，把海量数据存储、计算、分析和决策交由云计算平台处理，并按照分析决策结果对各种设施进行自动化控制^[10]。②从城市科学角度，认为智慧城市建设是推动新型城镇化发展的重要动力^[11]，除技术支撑之外，还应充分考虑信息技术对城市政府、企业和居民活动及其空间的影响^[12]。并将智慧城市理解为利用新一代信息技术解决城乡发展的问题，以实现城乡经济、社会和环境协调、高效发展^[13]。③从公共管理学角度，智慧城市被认为是通过技术、人与环境的综合设计和系统性分析，实现多主体共同参与的智慧治理^[14]。面向城市灾害风险，通过建立判断精准、反应迅速的城市突发事件应急支撑体系，实现从“事后应对”到“事前预防”的转变^[15-17]。④从系统工程学的视角，认为现代城市是由“赛博—物理—社会”等三个系统耦合而形成，现代城市的“智慧”表现为“生理智能”、“社会智能”和广义“人工智能”等三种智能形式综合而形成的“整体谐生智能”，其演化过程对应于智慧城市的发展过程^[18]。

近些年来，学者们对智慧城市发展阶段研究，主要集中在智慧城市在城市化、城乡融合过程中所处的地位，以及智慧城市本身的阶段性划分(图 1)。①智慧城市是信息化城市发展的高级阶段。传统城市朝着智能化、生态化和可持续化方向不断发展，最终迈向智慧城市发展阶段。现代城市发展可分为信息城市、数字城市和智慧城市三大阶段，每个阶段的标志性事件均发生在美国^[10]。信息城市是充分利用信息技术，开发利用信息资源，促进信息交流和知识共享，进而推动经济社会转型发展^[19]。数字城市是在信息城市的基础上，利用遥感、全球定位系统、地理信息系统、航空摄影测量、城市仿真、虚拟显示等技术，将实体城市在虚拟空间进行数字化呈现^[20]。进入智慧城市发展阶段，通过数字城市与物理城市的有机融合，形成虚实一体化的空间^[10]，并借助云计算和人工智能技术提供各种智能化的服务^[21]。②智慧城市阶段分为两个子阶段。一是技术主导型阶段，尤其是关注城市建设的硬实力，旨在通过技术手段实现城市经济和管理效率的提升；二是更加注重人文与创新环境建设阶段，即重视城市软实力的提升^[22]。在“人本”与“技术”的共同推动下^[23]，移动信息时代的城市成为融技术、经济、社会、空间于一体的全新智慧城市^[24]。③未来的智慧社会发展阶段。智慧社会是要实现更大范围空间的智慧化，尤其是促进区域一体化协同与城乡融合发展，实现智慧社会的更高愿景^[25]。同时，智能技术和社会多元治理动态结合的智慧治理也是智慧社会的重要表现^[26]。

图 1(Fig. 1)

图 1 智慧城市发展阶段 Fig.1 The Development Stages of Smart Cities

智慧城市发展受到诸多因素的影响，这些因素相互联系相互促进，共同推动智慧城市发展与创新。智慧城市的影响因素研究主要集中在以下几方面：①技术因素。数字城市、物联网、云计算三大类技术是智慧城市发展基础^{[27, 28]}，大数据、人工智能技术应用为公共资源配置和城市治理的科学决策提供支持，并有助于优化智慧城市功能^{[4, 29, 30]}。地理信息系统(GIS)、建筑信息模型(BIM) 以及城市信息模型(CIM) 的发展优化了实体城市在智慧城市平台的模型呈现^[31]。近些年，区块链技术的诞生有效促进了智慧城市信息共享、利用与安全^[32]。目前，在技术因素中，最为重要的可能就是物联网技术，物联网技术可谓是智慧城市的核心，也有学者甚至认为智慧城市就是物联网的具体应用。新的物联网应用正在推动全球范围内的智慧城市计划。它提供了远程监控、管理和控制设备的能力，以及从大量实时数据流中创建新的洞察力和可操作信息的能力^[28]。②资本因素。资本是智慧城市建设和运营的经济基础，在智慧城市建设初期主要以政府投资为主，随着智慧城市建设的深入，政府和社会资本合作的PPP模式成为推动我国智慧城市建设的最优途径^{[33, 34]}。资本要素通过促进科技创新、优化经济运行环境来推动智慧城市建设^{[35, 36]}。③人才因素。人才是决定城市学习和创新能力的关键要素^{[14, 37]}。在推进智慧城市建设的过程中，一方面需要通过创造良好的物质环境和文化氛围来吸引和集聚外部人才，另一方面以产、学、研、用等多方合作的模式，培养发展智慧产业所需的关键人才^[37]。④社会文化因素。智慧城市建设离不开人文、教育和社会资本在其中的作用，这些是智慧城市建设的软实力^[22]。随着智慧城市技术的不断应用，人们感受到了智慧城市给生产生活带来的巨大变化，日益增长的智慧生活需求又进一步拉动智慧城市建设加速推进。⑤设施因素。信息基础设施是智慧城市建设中的底层架构，信息基础设施与智慧城市建设目标关联较大，在智慧城市建设决策中发挥着重要作用^{[38, 39]}。⑥产业因素。智慧产业发展从打造新产业新业态和促进信息技术与传统产业融合两方面出发，推动产业结构优化升级，使经济发展更加智慧、健康和高效^[40]。⑦政策因素。从国家到地方，出台了很多有关智慧城市发展的政策文件^{[41, 42]}，并且随着智慧城市政策的试点推广，城市之间可以进行政策制度的互动与借鉴^[43]。智慧城市政策体系的逐步建立完善，对智慧城市的健康有序推进具有重要保障作用^[44]。

智慧城市的逻辑框架对指导智慧城市的规划建设与管理具有十分重要作用。近些年来，学者们从不同角度对智慧城市逻辑框架进行探索。①技术支撑角度。巫细波构建了“感知层、网络层和应用层”三层框架^[45]；李德仁和宋刚在网络层和应用层之间添加了服务层，提出了包括感知层、网络层、服务层和应用层四个层次框架^{[27, 46]}；随着云计算技术的发展，服务层结构进一步细化，服务层可划分为基础设施层、数据层和平台层三层^[47]。②社会管理角度。许庆瑞充分考虑和分析智慧城市的社会层面，提出智慧城市的“三层四柱”框架模型，“三层”即群众基础、创新系统和可持续发展，“四柱”即信息/数字技术、科技创新系统、政策与体制，以及智慧社会服务^[22]。③经济运行角度。智慧城市框架分为投入要素和产出成果两部分，高技术的人力资源、信息化基础设施以及资本是重要的投入要素，智慧的城市治理、智慧的社会经济、智慧的居民生活、智慧的人文素养是产出的成果，这形成了智慧城市建设的投入—产出框架^[48]。④综合规划角度。甄峰从技术、社会、空间和保障的综合维度，提出了智慧城市的顶层设计框架^[49]。陆小敏考虑“城市主体”需求，设计了由城市基础要素、运行管理、公共服务、技术支撑、法律保障、评估等六大体系构成的智慧城市顶层设计总体框架^[50]。

学者们从不同角度对智慧城市的行业应用进行界定：①应用内容角度。智慧城市能够提供人类生活、经济社会发展、文化享受、环境保护和行政管理等多种应用^{[10, 51-53]}，随着智慧城市研究的深入，应用行业进一步细分为智慧政务、智慧交通、智慧教育、智慧医疗、智慧家居和智慧社区等^{[10, 54-58]}。②应用层级角度。智慧城市应用可以自下而上分为多个层次，分别是基础业务、行政业务、智慧服务和智慧城市运行管理，低层次应用为高层次应用提供支撑，高层次应用指导低层次应用运行^[59]。③服务流程角度。在智慧城市系统的应用与实践中，城市管理者往往更关注其应用的服务流程，以智慧城管为例，可按服务流程分为感知、分析、服务、指挥、监察五大应用^[60]。④系统复合角度。智慧城市的业务框架由业务单元、业务交互、IT能力、业务目标和服务对象五个模块组成，每个模块又根据内容进行细分，且各模块之间横向、纵向和侧向之间相互联系、相互作用，呈现出一个多维视角的立体化城市应用复合结构^[58]。

智慧城市发展战略是对智慧城市发展所进行的长远性、全局性、根本性的谋划，发展对策是实现智慧城市发展战略的具体的近期手段和措施。总体上，学者们主要围绕以下方面进行战略及对策研究：①智慧城市顶层设计战略及对策。智慧城市建设要从全局和公共利益及需求出发，去制定科学、理性的顶层设计方案^[49]。在借鉴成熟体系结构基础上，按照硬件、软件、资源建设、人才培养等结构进行设计^{[52, 61]}。同时，坚持因地制宜、以人为本的要求和价值观，建设中国特色的智慧城市，实现“经济—社会—生态”全面可持续发展，以满足居民生活的安全感和幸福感^[22]，通过塑造本地化的空间场所以应对全球流动性的挑战^[62]。各城市需立足于自身规模等级与比较优势，提出符合发展实际的智慧城市目标与顶层设计架构^[63]。②智慧城市双轮驱动战略及对策。在智慧城市的建设中，要处理好市场“无形之手”和政府“有形之手”之间的关系，建立市场和政府共同作用的双轮驱动的动力机制^[41]。鼓励社会主体广泛参与共建，鼓励民间机构协助政府处理公共事务，共同分担运营风险^[64]。③智慧城市创新推动战略及对策。智慧城市建设，要处理好技术创新与制度创新的关系，促进产业技术与金融资本的有效对接，发挥民营企业和民间资本在智慧城市建设中的重要作用^[41]。同时，鼓励民众参与在线政务服务的设计和体验，并发挥互联网企业的作用，推动开放创新^[65]。④智慧城市信息共享战略及对策。我国城市的各部门之间往往缺乏互联互通和信息共享，存在“信息孤岛”、信息碎片化和信息化建设形式化等问题，造成大量资源浪费^[66]。搭建公共开放数据平台是智慧城市建设中不可或缺的内容，也是政府开放数据服务的重要基础。开放数据平台的建设需要政府主导、多方参与和坚持面向社会互动共享的原则^[64]，特别需要加强跨地区、跨部门和跨层级的数据互通和信息互联^[65]。⑤智慧城市安全保障战略及对策。当前，智慧城市建设面临着市场、技术兼容性、信息安全等风险。高起点、全方位推进智慧城市建设，需要系统评估其面临的潜在风险，通过完善标准规范和法规体系，加强网络安全能力建设，为智慧城市高效、安全运行提供制度保障^{[41, 65, 67]}。

尽管已有成果针对智慧城市内涵、逻辑框架、发展战略与对策等开展了大量的研究，但当前智慧城市研究存在的缺乏跨学科融合、体系性不强、与时代发展需求结合不足等薄弱方向亟待加强。

一是跨学科的智慧城市研究存在不足。不同学科领域的学者基于各自学科视角，进行智慧城市的理论研究和实践探索，但这些成果带有明显的学科“烙印”，存在系统性、综合性不强的问题^{[12, 68]}。以智慧城市框架研究为例，已有研究或侧重于技术框架构建，或侧重于具体的智慧应用，而从多学科角度构建融合技术、活动、空间和管理为一体化的研究框架较少。

二是忽视智慧城市体系研究。智慧城市的研究范畴主要集中在城市内部，区域视角的智慧城市研究较少，且立足于智慧城市群研究，尚未涉及系统而规范的智慧城市体系研究^[69]。城市要素和所在区域的要素存在广泛联系和双向互动的关系，城市无法脱离区域而独自实现智慧化。因此，需要探索构建新的智慧城市体系理论，实现区域系统智慧化，推动区域可持续发展。

三是缺乏对智慧城市影响因素的系统性研究。表现为对技术、资本、人口、基础设施和政策等因素研究较多，对社会文化、环境、开放合作等因素研究较少；从单一要素视角，分析各个独立因素对智慧城市发展产生的影响，很少从系统的视角分析各个因素在智慧城市发展中的协同作用^[70]。同时，多数学者从静态的视角分析智慧城市的影响因素，而忽视影响因素及其结构的动态变化。

四是忽视新时代发展路径研究。十九大指出中国特色社会主义进入新时代，社会主要矛盾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，智能技术对改善人民美好生活需求和供给的匹配关系、促进城乡区域协调发展具有重要支撑作用，这赋予了智慧城市建设新的使命，尤其是创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念的提出，要求智慧城市建设要做出积极的响应，但是这方面的研究才刚刚起步，相关的研究成果并不多。

面向未来的智慧城市研究创新，应重点聚焦内涵功能、体系结构、系统组织、要素机制、路径与策略等核心内容，在研究过程中注重城市技术、社会文化、经济发展、空间功能、资源环境与各类设施的多元协同发展，突出智慧城市研究的技术融合、方法融合、虚实空间融合和政策融合，进行跨学科的智慧城市内涵、标准与指标体系研究，开展智能化的城市体系与网络结构研究。通过多源数据融合的方法，开展智慧城市仿真模拟、数字孪生城市以及智慧城市系统协同研究，从全面、系统和动态等视角开展智慧城市影响因素与动力机制研究，探索符合中国国情的智慧城市协调、创新、绿色、开放和共享发展路径(图 2)。

图 2(Fig. 2)

图 2 未来的智慧城市研究重点与内容 Fig.2 The Future Research Priorities and Content of Smart Cities

跨学科研究，既有利于激发新的创新点和增长点，也有利于推动科学和技术的重大突破，它是现代科学研究的重要趋势。所谓跨学科研究，是打破狭隘的学科偏见，突破学科之间的限制，跨越不同学科“范式”(理论、方法、模型、范例和研究传统等相互联系与相互作用的整体) 之间的边界或“范式”之间的转换^[71]，基于不同学科视角，融合运用不同的学科工具进行综合研究。未来推动跨学科的智慧城市研究主要包括三个方面：①加强跨学科的智慧城市内涵挖掘。在前文述及的智慧城市内涵多学科研究现状基础上，将不同学科概括出的不同维度和不同层次的智慧城市内涵整合，挖掘并建立更贴近智慧城市“真实”的科学内涵；②加强跨学科的智慧城市标准研究。目前出台的智慧城市国家标准主要是由信息通信技术领域的学者和企业主导，总体上偏重智慧城市建设的技术原则和要求。在后续标准研究中，应进一步关注智慧城市体系、公共安全、公众隐私等领域的规范要求，组织更多的社会人文领域学者参与其中，加强强制性的综合国家标准研究；③加强跨学科的智慧城市评价指标体系研究。融合各个学科视角的评价指标，拓展指标评估范围，平衡各类指标所占比重，分析和归纳出一个更加科学、更加全面、更加系统的智慧城市综合评价指标体系。同时针对大中小城市、发达地区和欠发达地区城市制定差异化的智慧城市评价指标体系。

城市体系是指在一个相对完整的区域或国家中，以中心城市为核心，由不同职能分工、不同等级规模城市，联系密切、相互依存组成的有机整体^[72]。与传统城市体系相比，智慧城市体系强调了智能技术与不同尺度、不同职能类型城市的融合，所呈现出的智慧区域、城市、功能区、社区等智慧化空间体系。未来对智慧城市体系研究主要包括两个方面：①智慧城市体系理论研究。随着现代交通网络的完善，尤其是高速铁路网络的快速发展，不断拉近城市之间的时间距离，实体城市体系空间被逐渐压缩。同时，在新一代信息通讯技术的推动之下，信息通信网络高速发展，城市之间的信息流动进一步拉近了城市之间的距离，赛博空间的意义和地位进一步凸显，其与实体空间相互融合，对传统城市体系空间结构和网络系统产生颠覆性影响，形成智慧的城市体系。随着智慧城市信息平台的建成，智慧城市应用逐渐丰富，并能基于信息网络快速输出和分享，这些是否会打破传统城市的职能结构与规模结构，这将成为智慧城市体系理论研究的重要课题；②智慧城市体系实证研究。智慧城市发展较快的区域主要集中在东部沿海地区，尤其是长三角地区、珠三角地区和京津冀地区，以及中西部重点区域。这些地区经济社会基础较好，城市化程度较高，更容易形成以中心城市为核心的智慧城市体系。所以，应针对上述重点区域进行智慧城市体系实证研究，同时要加强智慧城市体系试点政策研究，为智慧城市体系发展提供良好的经验。

立足于通信技术、无人驾驶、人工智能等未来技术的进步和发展，加强未来技术应用场景下的智慧城市仿真模拟与要素系统协同建设研究。①推动智慧城市仿真模拟分析与数字孪生城市研究，依托城市大数据平台，以及“智慧大脑”建设，融合BIM、CIM等技术，进行大规模实体城市三维空间的数据信息集成、动态展示、空间综合仿真模拟分析，探索与实体物理空间同步建设运行的数字孪生城市^[29]，建立人机互动的智慧城市规划、建设与运行管理的全生命周期智能化决策体系；②开展未来技术应用场景下的智慧城市功能空间组织研究，探讨未来智慧社会发展框架下，城市各类社会经济活动的区位变化、集聚与扩散趋势，以及城市功能空间组织与设施供需匹配关系的演变^[73]。例如，在未来无人驾驶技术普遍应用场景下，如何调整城市交通系统、交通设施与资源配置模式？如何规划城市道路网与停车设施以适应无人驾驶技术发展的需求？等等；③加强智慧城市系统与其他系统协同建设，协同智慧城市建设与国土空间规划、公共安全体系建设、资源优化配置等需求，探讨智慧城市系统与国土空间信息平台、公共安全与应急管理平台等的系统融合、业务协同与一体化建设技术方法。

影响因素及动力机制研究要体现全面性、系统性和动态性原则，即：要客观考虑所有因素对研究对象的作用，挖掘各个因素之间的相互联系与作用，以及各个因素对研究对象作用的动态变化性。对智慧城市影响因素及动力机制研究主要包括三个方面：①加强智慧城市影响因素全面研究，尤其是注重目前关注较少的社会文化、自然环境、开放合作等因素研究。事实上，社会文化是智慧城市内涵和功能的重要体现，自然环境因素是智慧城市建设的自然物质基础和空间载体，而开放合作是从外部环境持续不断获取发展所需资源的关键和主要推动力；②加强智慧城市影响因素系统研究，在全面分析智慧城市人地关系地域系统基础上，探索技术创新与经济、社会、文化、制度等要素系统的互动耦合关系，确定智慧城市发展的比较优势和竞争优势，引导智慧城市的特色发展；③加强智慧城市影响因素动态研究，关注影响因素的重要性变化和单个因素内部结构的动态变化。在智慧城市发展初期，技术、资金、人口和基础设施等因素可能是主导因素，到了智慧城市发展的中后期，产业、人才、社会文化和环境等因素则成为新的主导因素，而且单个因素的内部结构也会发生变化。例如，随着技术创新，物联网、大数据、云计算、人工智能和区块链等技术先后出现，并递进推动智慧城市的建设与发展。

立足于中国国情，以及当前推动城市创新、协调、绿色、开放和共享发展的内在需求，探索符合中国国情和城市特色的智慧城市发展路径，从根本上解决城市发展动力、发展不平衡问题、人与自然和谐问题、发展的内外联动问题，以及社会公平正义问题。因此，下一步智慧城市发展路径研究主要包括五个方面：①创新发展路径研究，关注国家战略科技力量、企业技术创新能力、人才创新活力和科技创新体制机制对智慧城市发展作用机理的研究，同时积极探索智慧城市的经济、社会文化和制度创新的实现路径；②协调发展路径研究，加强智慧城市发展过程中经济和社会协调、物质和文化协调、大中小城市和小城镇协调、城市和乡村协调以及区域之间的协调研究，关注以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局下，智慧城市国内和国际资源要素的协调利用研究，并探索智慧城市实现协调发展的综合路径；③绿色发展路径研究，推进智慧城市人地关系地域系统研究，关注智慧城市发展过程中资源约束趋紧、环境污染严重和生态系统退化等问题，加强智慧城市建设和资源环境相适应的发展路径研究，推动智慧城市生产生活方式绿色转型，促进智慧城市绿色可持续发展；④开放发展路径研究，在开放共赢这一时代发展的必然趋势之下，加强智慧城市技术开放合作研究，关注智慧城市对外开放水平、质量和内外联动性的研究，推进在基础公共信息数据有序开放趋势下，智慧城市统一共享开放平台的建设路径研究；⑤共享发展路径研究，既要探索智慧城市建设过程中政府机构、企业、科研院所、高校等主体的资源要素深化共享路径，也要探索不同城市之间技术、经验和成果的共享模式。

在智慧城市建设实践快速发展的同时，对中国智慧城市理论探索与研究提出更高的要求。近十年来，学者重点从智慧城市的概念内涵、发展阶段、系统框架、影响机制、功能应用等角度出发，进行了多学科的研究。尤其是城市科学、信息科学领域的探索，促进了智慧城市研究范式由技术主导向人本化、社会经济系统综合方向拓展，突出了智慧城市建设在推动新型城镇化、提升可持续发展能力中的作用。在此基础上，进一步强调跨学科多维度智慧城市研究的重要性，并提出智慧城市体系、智慧城市仿真模拟、智慧城市人地系统协同、智慧城市驱动机制与建设路径等未来重点研究方向，为未来的智慧城市建设实践提供指导。