智慧城市顶层设计方法

1、智慧城市顶层设计方法摘要：智慧城市建设已经成为我国新型城镇化建设、促进城市转型发展的重要战略，但目前尚 未形成系统化的智慧城市顶层设计方法。对现有的智慧城市架构设计研究进行了归纳，对智 慧城市顶层设计的概念和方法进行了分析，重点分析了成熟的体系结构方法对智慧城市顶层 设计的借鉴意义，从系统工程角度提出了智慧城市顶层设计的过程模型，并提出智慧城市顶层设计的几点建议，为形成智慧城市顶层设计方法体系提供参考。关键词：智慧城市；顶层设计；系统工程；架构设计；应用系统架构21、 引言 32、 智慧城市架构设计综述5（一）基于通信技术视角的架构设计6.（二）基于数据视角的架构设计6（三）基于概念域视角的架

2、构设计6.（四）基于城市系统视角的架构设计7.（五）综合视角的架构设计83、 智慧城市顶层设计概念10（一）系统工程领域的顶层设计概念 10（二）宏观政策领域的顶层设计概念 10（三）对智慧城市顶层设计概念和方法的思考114、 智慧城市顶层设计方法12（一）顶层设计常见方法12（二）几种成熟体系结构方法及其借鉴意义125、 智慧城市顶层设计过程16（一）智慧城市顶层设计应运用系统思维方法16（二）系统工程常见方法论17（三）智慧城市顶层设计过程模型186、 启示 19（一）理性借鉴成熟体系结构方法19（二）重视数据的作用和软环境建设20（三）加强智慧城市的评价和反思 207、 参考文献： 22

3、引言智慧城市（Smart City ）的概念最早由旧M在1992年提出1 , 2008年前后开始得到世界各国和地区的广泛关注，美国、欧盟、日本、韩国、新加坡、印度等先后开展智慧城市实践。目前在实践中对智慧城市并无统一的定义，从信息技术、经济社会、城市动态发展等不同角度有不同的解读。如Washburn等认为智慧城市是使用ICT技术使城市要素和城市服务更加智能、互联、高效； Harrison 将智慧城市定义为感知化、互联化、智能化的城市3 ；Nam和Pardo认为，智慧城市是通过建立参与式治理，提高对人力资本、社会资本及IT基础设施的投资，来推动可持续发展和提升生活质量； Harrison 和 D

4、onnelly5 认为，智慧城市的本质是一个城市信息系统， 在城市内部实现信息的产生、收集、传递、运用、反馈；Zygiaris6 认为，智慧城市是对传统的城市特征和绿色、智能、开放、创新等新理念的概括，是以IT为基础的城市创新生态系统。自 2013 年以来，我国政府通过一系列政策文件的发布，逐步构建了有关智慧城市的宏观政策体系（参见表1 ）。2016 年政府工作报告明确提出“打造智慧城市，改善人居环境”。近年来，国务院及各部委相继出台的关于大数据、“互联网 + ”、物联网、云计算、宽带中国、电子商务、信息消费、信息惠民、智能制造、大众创业万众创新、PPP （公私合作）的政策文件，大多通过城市开

5、展落地工作，使得智慧城市成为新时期政策红利形成叠加、集中释放的重要载体，为智慧城市的建设提供了新的发展视角和实现模式。智慧城市是物联网、云计算、大数据、空间地理信息等新一代信息技术创新应用与城市转型发展的深度融合，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式，体现了城市走向绿色、低碳、可持续发展的本质需求。 7 建设智慧城市既是我国主动适应经济新常 态、提升城市承载能力、促进经济提质增效、提高市民生活品质的现实需要，也是积极引领经济新常态，走中国特色新型城镇化道路，协同推进新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化和绿色化的战略抉择8。在国家政策鼓励和城市发展现实需求的双重推动下，我国越来

6、越多的城市将智慧城市列入重点工作，截至 2014年底，全国所有副省级及以上城市、89%的地级及以上城市、47%的县级及以上城市都提出要建设智慧城市9。表1我国智慧城市相关政策发布时间政策名称主要内容2013年8月8日国务院关于促进信息消费扩 大内需的若干意见（国发201332号）提出“加快智慧城市建设，在有条件的城市 开展智慧城市试点示范建设”2014 年 3月 16日国家新型城镇化规划（2014-2020 年）»提出“推进智慧城市建设”，并指出“信息 网络宽带化、规划管理信息化、基础设施智 能化、公共服务便捷化、产业发展现代化、社会治理精细化”的智慧城市建 设方向2014 年 8月

7、 27日关于促进智慧城市健康发展 的指导意见（发改高技20141770 号）提出了 “公共服务便捷化、城市管理精细化、生活环境宜居化、基础设施智能化、网络安全长效化”的发展目标，明确指出要“科学制定智慧城市建设顶层设计”2015年10月29日中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议提出以“支持绿色城市、智慧城市、森林城 市建设”来“拓展区域发展新空间”2016 年 9月 29日国务院关于加快推进“互联 网+政务服务”工作的指导意 见（国发201655 号）提出“加快新型智慧城市建设。创新应用互 联网、物联网、云计算和大数据等技术，力口 强统筹，注重实效，分级分类推进新型智慧城市

8、建设，打造透明高效的服务 型政府”4在智慧城市的建设热潮中，逐渐显现出“设计局限化、信息碎片化、建设空心化、安全脆弱化”的乱 象。部分城市信息化基础较弱，智慧建设成熟度不高，平台化意识不强，互联互通、信息共享、业务协同的模式并未完全形成，在传统电子政务建设中未能彻底解决的 一些老大难问题仍未得到解决，而且在大数据时代背景下更加凸显，影响了智慧城市的应用 成效。这些问题的主要原因之一就是缺乏顶层设计和统一规划。对于智慧城市这一复杂巨系 统，需要有顶层设计作为建设的蓝图。尽管“智慧城市”已成为世界公认的城市发展新理念，业界和学术界仍然少有研究对这 一发展理念进行系统的思考10。国内外对智慧城市顶层

9、设计的理解各有侧 重，且研究均处 于起步阶段，尚未形成适用于我国国情的成熟的方法论体系。本文从系统思维视角，从顶层 设计的概念和特点出发，归纳现有体系结构方法，通过对国内外智慧城市顶层设计框架的概 括和分析，梳理智慧城市顶层设计方法论的一般特点和现存问题，并提出了若干启示和思考， 为我国智慧城市顶层设计的体系化提供参考。2、 智慧城市架构设计综述国内外城市对智慧城市架构设计的研究和实践众多，对智慧城市顶层设计有一定的借鉴 意义，但大多数实际上是单一视角的框架设计而非顶层设计，且大都处在探索阶段，尚未出 现成熟、通用的方法。随着时间的推移，智慧城市的架构设计思路也在不断深化和扩展， 可分为基于通

10、信技术视角、基于数据视角、基于概念域视角、基于城市系统视角和综合视角 等类别。（一）基于通信技术视角的架构设计早期的智慧城市架构设计建立在ICT的基础上，主要聚焦技术架构，形式较为类似。Komninos从技术角度提出智慧城市的三层架构，由下到上分别为数据层、应用层、用户接 口层，另有一纵向管理层，为用户提供数据权限 15。Al-Hader等人提出智慧城市的五层金 字塔架构，由下到上分别为基础设施层、数据资源层、智慧管理层、智慧接口层、智慧城市 层（即系统集成层）16。Anthopouos等人提出基于SOA的智慧城市五层架构，由下到上分别为信息层、基础设 施层、业务层、服务层和用户层17 o L

11、iu和Peng提出智慧城市的四层架构，由下到上分别 为感知层、传输层、处理层和应用层。（二）基于数据视角的架构设计数据在智慧城市中的作用日益受到重视。Balakrishna提出智慧城市应用的三个基础构件，分别为城市基础设施、高速网络和智慧数据资源。Rong等人提出智慧城市的六层架构,由下到上分别为数据获取层、数据传输层、数据可视化和存储层、支撑服务层、领域服务层、 事件驱动的智慧应用层，标准、评价、安全和维护是重要的保障条件。（三）基于概念域视角的架构设计基于概念域的探讨较为广泛，有些仅罗列了智慧城市的基本要素，有些对要素间的相互 关系进行了分析， 并提出了综合性的分析框架。Giffinger

12、和Gudrun提出智慧城市六要素，分别为经济、治理、环境、人、移动性、生活Nam和Pardo从智慧城市概念角度提出，技术、人和制度是智慧城市的关键组成部分，三者相互联系。 Nam 和 Pardo 又从城市创新角度提出智慧城市的技术、组织、政策三要素，认为智慧城市不是一个城市“智慧”程度的状态，而是该城市使其自身变得“智慧”的努力 22 。在此基础上， Chourabi 和 Nam 等人提出智慧城市八要素并提出了一个综合性分析框架，其核心为技术、组织、政策，还包括治理、人群、经济、基础设施、自然环境。 Neirotti 等人提出智慧城市七要素，分别为自然资源和能源、交通和移动性、建筑、生活、政府

13、、经济、人。 Gil-Garcia 和 Pardo 等人综合多种智慧城市要素，分析提出“一纵三横”的智慧城市概念域架构，纵向为技术和数据层，横向分别为物理环境层、社会层和政府层，其中，技术和数据层包括ICT等技术、数据和信息，物理环境层包括自然环境、生态可持续、城市基础设施，社会层包括知识经济、商业环境、人力资源和创新力、治理与合作，政府层包括制度法规、城市治理、公共服务。（四）基于城市系统视角的架构设计Harrison 和 Donnelly 从城市信息系统视角出发提出智慧城市的五层架构模型，由下到上分别为自然环境、基础建设、资源、服务、社会系统。 Zygiaris 从城市生态系统视角提出智慧

14、城市的七层城市创新生态系统模型， 将经济、技术、社会问题相结合，由下到上分别为城市层、绿色城市层、互联层、智能设备层、开放整合层、应用层、创新层，通过关键绩效指标法对可持续性进行评定并反馈6 。张振刚等借鉴综合微观分析方法提出智 慧城市系统的五维度模型，包括发展战略维度、社会活动维度、经济活动维度、基础支撑维度、城市空间维度，其中发展战略维度位于理念层，社会活动维度和经济活动维度位于活动层，基础支撑维度和城市空间维度位于物理层。（五）综合视角的架构设计陆小敏等提出智慧城市六大体系的架构模型，包括三个横向体系基础要素体系、运行管理体系、公共服务体系，两个纵向体系技术支撑体系、法律保障体系，以及一

15、个引导整体的评估体系。孙亭和满青珊提出基于EA 的智慧城市架构模型，由下到上为保障体系、运行体系、应用体系和产业体系、智慧城市领域， 其中应用体系包括基础设施层和应用层，各体系间相互关联27 。甄峰和秦萧提出环状的智慧城市架构模型，由内到外为数据平台层、业务应用层、空间规划层、实施保障层28 。陈如明提出屋型智慧城市架构模型，由下到上为城市基础设施平台、信息支撑技术平台、城市要素、智慧化运营管理和综合决策、城市愿景，纵向支撑为保障机制、技术标准和指标指数测评体系。83、 智慧城市顶层设计概念(一)系统工程领域的顶层设计概念顶层设计(top-down design )概念由Niklaus Wir

16、th 于20世纪70年代提出，最初是一 种大型程序的软件工程设计方法，主要采用“自顶向下逐步求精、分而治之”的原则进行设 计。其后逐步成为系统工程学领域一种有效的复杂应用系统的综合设计方法。与之相对应的 是自底向上设计(bottom-up design ),两者相辅相成。顶层设计方法强调复杂工程的整体性，注重规划设计与实际需求的紧密结合，从全局视角出发，自上而下逐层分解、分别细化，统筹考虑各个层次、各个要素， 在系统总体框架约束下实现总体目标。与自底向上设计相比，更加能够确保系统整体性，结果可控性更强， 但对于复杂系统的操作难度较大。近年来，顶层设计的概念已逐步扩展到社会科学、自然科学等各个领

17、域。2000年前后,顶层设计的概念被引入到我国电子政务网络建设中，以解决电子政务网络建设中各自为政、重复投资、信息孤岛等问题。2010年国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中提出“重视改革顶层设计和总体规划”，是我国国家层面政策文件中首次出现“顶层设计”概念。此后，顶层设计这一系统工程领域的理念和方法开始广泛应用于宏观改革，电子政务、智慧城市、“互联网+”、大数据等政策规划相继体现顶层设计思想，从总体上提出全面的框架性设计，体现理论思想一致、功能相互协同、结构直观清晰、资源交换共享、标准规范统一，起到指导性、统领性的作用。（三）对智慧城市顶层设计概念和方法的思考按照顶层设计的一般概念，智慧城

18、市顶层设计指的是从城市发展的全局视角出发，对智慧城市的各个层次、各个要素进行系统化的统筹考虑和设计，实现智慧城市发展的总体目标。在我国条块分割的行政体系下， 智慧城市推进如果没有整体性的顶层设计来指导，在实施过程中将遭遇各自为政、数据烟囱等信息化建设的老问题，增加智慧城市建设失败的风险。而在实践中应避免“顶层设计”成为标签，设计仅停留在顶层，缺少“自上而下、层层细化”的过程，造成顶层设计难以落地。国内外智慧城市的建设思路和模式存在一定的差异。国外智慧城市普遍信息化基础设施建设较好，侧重行业设计，聚焦于一项特定的智慧工程，关注单个工程效益；而国内智慧城市的信息化基础、观念、技术参差不齐，往往是城

19、市整体规划，关注整体效益13 。这种建设思路和模式的差异，造成智慧城市顶层设计在国内外的内涵和意义将有所不同，难以简单借鉴国外经验。我们认为，智慧城市具有多重内涵，既是信息技术的集成实现，也是新时期政策红利形成叠加、集中释放的重要载体，同时城市系统与其中的人类活动相互作用。因此，对智慧城市顶层设计的认知，既不能单纯地停留在信息系统设计层面，也不能等同于经济社会改革的宏观设计，需要结合国情建立适合的顶层设计方法论。我国的智慧城市顶层设计是将战略愿景通过信息化手段落地实施的“蓝图”，是立足城市的基础和优势， 从城市的问题和需求出发，对城市发展战略和发展路线的系统化整体设计，对各方面资源要素和参与力

20、量进行统筹协调和约束，确保城市发展目标的实现，应该同时具有引领性、指导性、明确性和可操作性。在大数据时代，智慧城市的顶层设计一方面应更加重视数据的整合、流通、共享开放和深度利用，另一方面应重视软环境的建设。智慧城 市发展是一项长期而复杂的系统工程，不可能一蹴而就，“自上而下、逐层细化”的过程无 法一步到位，需要长期的调整。4、 智慧城市顶层设计方法（一）顶层设计常见方法顶层设计的几类常见方法包括技术路线图方法、能力分解方法、体系结构方法、风险矩 阵方法等。其中 体系结构方法注重采用规范化的设计过程，从多个视角对体系建设进行描 述，关注整体架构、要素关系和主要功能，过程往往包括需求工程、体系结构

21、工程、评估验 证等阶段，强调采用成套的方法和制度，制定指导性文件，体系建设具有探索性、创新性、 多元性和滚动性等特点，与智慧城市的设计特点契合度较高。成熟的体系结构方法包括Zachman框架、EA架构、SOA架构、IEM框架等，目前的顶 层设计实践中基于EA和SOA架构的较多。根据系统工程理论，建立系统首先要规划一个开 放、弹性、可扩充的总体架构31,对成熟的体系结构方法进行研究，借鉴其中的设计思想 并进行修改和细化，能够为智慧城市顶层设计方法的构建提供一些参考思路。（二）几种成熟体系结构方法及其借鉴意义1. Zachman框架体系1987年John Zachman在复杂系统工程研究中提出的Z

22、achman企业架构和信息系统框架32 ，是全球第一个IT 总体架构的框架理论，也是体系结构方法的基础，至今仍被广泛接受。 Zachman 框架是一种逻辑结构，以图表的形式，将系统内容抽象成为系统体系结构框架在6种视角观察下的6个方面，形成对系统体系结构的整体描述。框架模型是一个6义矩阵，横向维度为 6W ( what, how, where, who, when, why )，即数据、功能、网络、人员、时间、动机等六个描述的焦点，纵向维度反映IT架构层次，从上到下为范围模型、企业模型、系统模型、技术模型、组件模型、功能模型，对应规划者、所有者、设计者、构建者、分包商、运营企业六个角色的视角。

23、Zachman 框架是由多个存在一定约束和影响关系的子模型构成，表现出多视图的特征，能够对复杂系统进行分解描述，能够照顾到各个利益相关者，需求和技术实现能够一一映射，不会规划出冗余功能，以上特点和智慧城市具有一定匹配度。在智慧城市顶层设计中，可以借鉴 Zachman 框架从全局视角描述系统的思想，明确不同角色在智慧城市系统中有不同的作用和关注点，在设计之前先考虑架构以避免需求增加带来的系统重复冗余。但Zachman框架仅仅是内容的分类方法，对架构创建过程的指导性不强，设计结果的展示度不高。2. TOGAF框架体系TOGAF 全称为开放群组架构框架( The Open Group Archite

24、cture Framework ) 33 ，由The Open Group 发起和设计，最初版本在1995年发布，至今已更新到TOGAF9.1 ,目前一般应用于商业企业，是目前市场占有率最高的企业架构框架。TOGAF体系全面且复杂，内容包括架构开发方法( ADM )、架构内容框架、参考模型、架构开发指引和技术、企业连续统一体及工具、架构能力框架六个部分。其中架构开发方法是核心，是在预备阶段后，依次为架构愿景、业务架构、信息系统架构、技术架构、机会及解决方案、迁移规划、实施治理、架构变更管理的迭代过程，需求管理适用于该迭代过程的所有阶段。 ADM 开发得到的成果以架构内容框架展现。TOGAF框架

25、是协助设计、评价、验收、运行、使用和维护信息化总体框架的工具，在智慧城市顶层设计中，借鉴TOGAF框架，有助于理解业务、技术以及项目之间的工作协同 和相互影响，可以形成较为标准化、通用化的结果，也适用于城市部门级的设计。但 TOGAF框架的复杂程度高，存在一定的借鉴难度。3. FEAF不FEA框架体系FEAF （Federal Enterprise Architecture Framework ） 34是针对美国联邦政府的架 构框架理论，由美国CIO Council于1998年4月启动，1999年9月发布第一版。FEAF旨在为 各联邦机构提供基础性架构，促进横向（联邦政府各部门之间）和纵向（联

26、邦政府与州政府 和地方政府间）的信息共享、互操作以及通用业务共享开发，是一个概念化的框架，说明 了架构组件的整体结构和彼此之间的关系，包括架构驱动力、战略方向、当前架构、目标架 构、过渡过程、架构片段、架构模型和标准八个组成部分。F EAF发布后，美国白宫的管理与预算办公室（OMB ）成立FEA管理办公室（FEA- PMO）进行FEA开发，并于2002年发布了第一版FEA。FEA是一套较成体系的顶层设计方法， 核心内容包括绩效参考模型、业务参考模型、服务构件参考模型、数据和信息参考模型、技 术参考模型，还包括配套实施指南，以及评估完整性、使用状况和使用效果的评估框架（EAAF）,和用来识别和管

27、理跨部门项目的联邦过渡框架（ FTF） 35。顶层管理思路为 自顶而下的设计和自下而上的匹配，从顶层和全局的高度将所有联邦机构电子政务建设纳入 一个通用的架构之下，统一部署联邦政府的业务流程和IT结构，促使政府从机构分割走向跨机构的协同工作，促进横向和纵向的IT资源整合，从而避免重复投资，提升政府运作效能。FEA推动跨部门业务协同、提升政府运作效能的出发点与智慧城市高度匹配。FEA提出划分架构片段的方法，采用统一的架构模型对各个架构片段进行描述，降低了开发架构的复 杂性，且可以采用增量方式对架构进行开发和维护。在智慧城市顶层设计中可以借鉴这种适应变化的思想，提升可扩展性和标准性。另外，FEA框

28、架重视绩效评估和改进反馈，值得在智慧城市顶层设计中予以重视。4. DoDAF框架体系DoDAF 全称为美国国防部架构框架(Department of Defense ArchitectureFramework ),前身是C4ISR体系结构框架，于2003年8月发布第一版，目前已更新到2.02 版本。DoDAF采用标准方法，为复杂系统的结构化提供指导，能够打破部门或项目的层次 界限，提升联合作战能力。DoDAF2.0版本36的体系结构开发过程从以产品为中心转向以 数据为中心，立足于实体机构转型，以支持核心决策过程、符合用户需要与目的为根本出发 点。其组成为三层结构，自上而下为 DoD架构框架、核

29、心架构数据模型和DoD架构存储系 统，其中DoD架构框架包含可遴选的全景视图、能力视图、数据和信息视图、操作视图、项 目视图、服务视图、标准视图和系统视图等八种视图，共52种模型。在DoDAF框架体系中，各指挥组织、各部门的信息架构采用统一且协调的描述方式， 以及兼容且可集成的技术规范，为智慧城市跨部门业务协同提供有益的经验。以数据为中心 的思想值得智慧城市顶层设计借鉴。八个视图能够有针对性地应答智慧城市为何做、如何做 等问题，52个模型并非全部适用，需要遴选。5. SOA框架体系面向服务的体系架构 SOA (Service-Oriented Architecture )是一种粗粒度、松耦合

30、的服务架构，将应用系统的不同功能实体(服务)通过定义精确的接口联系起来，可以以通 用的方式进行交互，服务的接口独立于硬件平台、操作系统、网络环境和编程语言。SOA方法易维护，灵活性和可用性强。其架构中的功能模块可以分为七层，包括已有系统资源、组 件层、服务层、商业流程层、表示层、企业服务总线、辅助功能。SOA框架体系为智慧城市中的数据融合与服务融合提供了关键的技术支持，能够较好地适应系统的复杂性增长，增加重用以减少成本。但 SOA偏重于网络服务视角，不易于与非SOA系统互通，在智慧城市顶层设计实践中需要和 TOGAF、FEA等框架结合考虑。6. ATA框架体系在FEAF、DoDAF和TOGAF

31、等成熟框架与敏捷开发融 合这一技术趋势下，高焕堂和高燕平提出了敏捷顶层设计方法ATA ( Agile Top-level Architecture Design ) 31 。基于FEAF、 DoDAF 框架的基础，结合敏捷开发方法，将顶层设计里的系统接口迅速落实为软件代码。 ATA 方法顶层架构由下到上依次为系统架构、业务架构、愿景。为配合敏捷的迭代机制，ATA特别创造一个中层设计，是系统接口的代码实现，采用迭代模式以敏捷TDD方法对代码进行检验并反馈。 ATA 方法将层次分析法应用于智能城市的设计及效能评估，重视决策者、设计团队和专家组的协作讨论。智慧城市顶层设计过程(一)智慧城市顶层设计应

32、运用系统思维方法钱学森院士于1985 年就已提出将城市作为一个整体来研究，开辟城市学学科，并提出城市是一个复杂的巨系统，要用系统科学的方法对城市进行研究。戴汝为院士提出数字城市也是一类开放的复杂巨系统。按照钱学森院士提出的系统分类方法，系统与其环境有物质、能量和信息的交换，子系统种类多并有层次结构，子系统之间关联关系复杂，则称为开放的复杂巨系统。在数据时代，智慧城市与外部环境随时产生物质流、信息流、资金流、人才流的交换，且对人类生活产生巨大影响，智慧城市本身不是子系统的单纯组合而是一个协调发展的整体，其中子系统数量繁多、联系紧密且层次复杂，因此智慧城市也具备复杂巨系统的特征。系统方法是现代科学

33、思维的基本方法，以系统理论为基础，将研究对象作为动态整体加以研究。这种思维方法是目前人类掌握的最高级、最科学的思维方式。智慧城市是一项复杂的系统工程，其顶层设计应运用系统思维方法。（二）系统工程常见方法论系统工程观念阐明了系统工程活动的背景、任务和过程，也阐明了解决问题的总原则。系统工程方法论由辨识环境、确立目标、价值度量、构成系统概念（系统综合）、系统分析、开发求解方案、决策等七个基本逻辑程序构成39 。系统工程方法论具备整体性、结构性、动态性、开放性、综合性等特点，主要可分为硬系统方法论、软系统方法论、复杂系统方法论三大类别。硬系统方法论产生于20 世纪五六十年代，包括运筹学方法论、系统工

34、程方法论、系统分析方法论、系统动力学方法论等。其中以 A.D.Hall 于1969 年提出的系统工程方法三维结构矩阵40 最为著名。 Hall 的三维结构将整个工程视为一个过程系统，具有时间维、逻辑维、知识维三个维度。其中时间维表示进程顺序的规划、拟定方案、研制、生产、安装、运行、更新等七个阶段，逻辑维表示问题形成、目标选择、系统综合、系统分析、最优化、决策、实施等七个精细步骤，知识维表示过程所需知识和技术。硬系统方法是目标导向的，要求问题和需求清晰，用定量模型对系统进行设计和模拟，寻找一个最优解，方法核心是优化过程。软系统方法论产生于20 世纪 80 年代，应对系统中人、信息、社会等非结构化

35、因素增多，许多因素难以量化的趋势， P. Checkland 提出软系统思维框架， 其实施过程分为不良结构系统情境描述、问题情境表达、建立系统基本定义、建立概念模型、概念模型与问题比较、可行满意解、采取行动改善问题等7个阶段。软系统方法适用于目标不清、结构难以定义的系统，强调人的行为和意志对系统的影响，方法核心是学习过程。复杂系统方法论产生于20 世纪 90年代，包括钱学森等提出的从定性到定量的综合集成方法 38 、顾基发等提出的“物理事理人理”（WSR ）方法论、Sawagagi 等提出的Shinayakana 系统方法论43 等。该类方法的特点是强调人类知识和经验、社会信息和计算机技术的结

36、合，强调定性和定量的结合，强调软、硬方法的结合。（三）智慧城市顶层设计过程模型智慧城市作为复杂巨系统，系统要素繁多、系统结构复杂，难以将目标全部准确量化，没有唯一的最优解决方案，且受到人类活动、行政人员意志的直接影响。智慧城市顶层设计过程是涉及多领域知识、社会理论和信息技术相结合的过程，智慧表现为对知识、信息的综合集成，相比之下从定性到定量的综合集成方法具有较大借鉴意义。基于钱学森等人的综合集成方法过程框图 38 ，提 出智慧城市顶层设计过程模型（参见图 1 ）。在智慧城市顶层设计过程中，具体体现为：由信息化、管理学、业务领域等各方面专家组成的专家群依据经验知识和城市现状，提出智慧城市建设的愿

37、景目标， 明确问题，并对解决问题的途径提出假设；对智慧城市系统进行建模，输入城市现状系统模型和建设需求，输出智慧城市顶层设计模型，通过对模型的研究进而对实际城市系统进行研究，建模过程既需要统计数据、资料以及通过数据挖掘分析得到客观的理性知识，也需要重视不同领域专家群的经验与感性认识；对系统模型进行仿真分析，并依据分析结果进行系统优化，通过反复分析实现从定性认识上升到定量认识；将优化所得的定量结果提交专家群分析判断，验证经验性假设的正确性， 如果不正确需再调整模型，并重复上述过程，直到得出较优的解决方案，形成结论和政策建议。Di智制城市顶层设计过程模型6、 启示智慧城市顶层设计这一概念得到高度关

38、注，但是目前各界对于这一概念还处于初步探索 阶段，具有影响力的、成熟的相关研究成果并不多，现有研究成果的理论性和系统性有待进 一步提升。在我国智慧城市顶层设计热度极高但研究和实践尚不成熟的情况下，需要研究一 套适合国情的，具有可复用、松耦合、高扩展性、易于理解、指导性强等特点的科学的方法 体系，对智慧城市顶层设计进行指引。（一）理性借鉴成熟体系结构方法TOGAF、FEA等成熟的体系结构方法与智慧城市的顶层设计具有很多共通点，如设计目 标均要实现信息共享和业务协同，设计重点都是各子系统间的关系，定位都包括将战略目标19落实为建设实践的指导，要求具有高度的整体性和可操作性。但是智慧城市顶层设计除了

39、业 务和技术系统的架构设计外，还需对宏观战略、发展理念、目标体系、实施路径、体制机制等方面进行设计， 层次更高、设计范围更广，并不能够直接沿用任何一种体系结构方法，只能有选择地借鉴体系结构方法在分类方法、分析视角、参考模型、评估方法等方面的部分成熟理念。（二）重视数据的作用和软环境建设智慧城市是大数据发展的主要载体，而智慧城市发展的核心是数据资源，两者密不可分，在大数据时代， 智慧城市更加重视数据的整合、流通、共享开放和深度利用 44 。为实现智慧城市中跨部门、跨系统的信息共享和业务协同，提升城市系统的运行效能，在顶层设计中，应重视数据的作用，构建及时革新观念和方法，以大数据资源为核心，大数据

40、理念为引导，大数据技术为支撑，构建智慧城市模型。智慧城市的应用主要通过信息化系统来实现，但信息化系统的设计并非智慧城市顶层设计的全部内容，体制机制、法规标准、人文环境、运营模式等软环境的建设也十分重要。在智慧城市顶层设计过程中，需要构建全面的发展要素体系，将城市的体制机制改革、运营模式创新等纳入考虑。（三）加强智慧城市的评价和反思智慧城市建设并不是一个短期工作，不可能一步到位，需要运用科学方法进行持续改进。作为指导智慧城市建设的“蓝图”，智慧城市顶层设计应能指导这一改进的过程。国内外信息化建设的经验表明，系统的绩效评估不但能对智慧城市建设的成果进行考核评价，而且能够发现实施中有待提升的地方，能

41、够对智慧城市的发展起到导向性作用。因此，一套完整的智慧城市顶层设计方法应该包括智慧城市的评价指标体系和评价方法， 通过对智慧城市进行适时的评价，评估当前建设的成效，探讨调整的方向，总结经验教训，及时反馈并完善智慧城市建设路径。267、 参考文献：Gibson D V, Kozmetsky G, Smilor R W. Technopolis Phenomenon: Smart Cities, Fast Systems, Global Ne twork sM. Hard back :Rowman & Littlefie ld Publishers,1992.Washburn D, Sin

42、dhu U. Helping CIOs Understand“ Smart City ” Initiatives#Growth, 2009.Harrison C, Eckman B, Hamilton R, et al. Foundations for Smarter CitiesJ. IBMJournal of Research & Development, 2010, 54(4): 350-365.Nam T, Pardo T A. Conceptualizing Smart City with Dimensions of Technology, People, and Insti

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