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地球信息科学学报 >

2022 , Vol. 24 >Issue 6: 1073 - 1086

DOI: https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2022.210665

“2021中国地理信息科学理论与方法学术年会”优秀论文

“一联三生”体系下粤港澳大湾区智慧城市群的构建

  • 杨尧 , 1, 2 ,
  • 赵耀龙 , 1, 2, * ,
  • 王彬 1, 2
展开
  • 1.华南师范大学地理科学学院,广东省智慧国土工程技术研究中心,广州 510631
  • 2.自然资源部华南热带亚热带自然资源监测重点实验室,广州 510631
*赵耀龙（1974— ）,男,河南沈丘人,教授,博士生导师,主要从事地理信息科学与技术研究。 E-mail:

杨 尧（1994— ）,男,河南新乡人,博士生,主要从事空间分析与政策模拟研究。E-mail:

收稿日期: 2021-10-24

  修回日期: 2021-12-27

  网络出版日期: 2022-08-25

基金资助

国家自然科学基金项目(41871292)

广东省科技项目(2018B020207002)

广州市科技项目(201803030034)

收起

Construction of Smart Urban Agglomeration in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area under the System of "One Connection and Ecological-Living-Production Space System"

  • YANG Yao , 1, 2 ,
  • ZHAO Yaolong , 1, 2, * ,
  • WANG Bin 1, 2
Expand
  • 1. School of Geography, Guangdong Research Center of Smart Land Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
  • 2. Key Laboratory of Natural Resources Monitoring in Tropical and Subtropical Area of South China,Ministry of natural resources, Guangzhou 510631, China
*ZHAO Yaolong, E-mail:

Received date: 2021-10-24

  Revised date: 2021-12-27

  Online published: 2022-08-25

Supported by

National Natural Science Foundation of China(41871292)

Science and Technology Projects of Guangdong Province(2018B020207002)

Science and Technology Projects of Guangzhou City(201803030034)

Fold

摘要

自1978年以来,我国城镇化经历了外延粗放扩张式的快速发展模式,不具有可持续性。城市群作为推进后城镇化发展阶段的主体形态,其智慧化建设成为重要的研究内容。但智慧城市群建设如果缺乏理论指导,会陷入一定的盲目性。因此,本文力图通过对城市的“智慧”和城市群的空间概念体系的本质认知,构建“互联互通、生产、生活、生态”（简称为“一联三生”）体系下的智慧城市群理论框架。结果表明：① 智慧城市与智慧城市群的建设需要“命运共同体”的灵魂引领。在对心理学领域“智慧”充分认知的基础上,提出“以人为本的自主调节”的智慧城市灵魂。自主调节包括实时的智慧感知、智慧评估和智慧优化;② “一联三生”构成城市群空间概念体系,包含“一联”和“三生”等4个主题内容;③ 实现“一联三生”的智慧感知、智慧评估和智慧优化是智慧城市群构建的核心内容。结合粤港澳大湾区实际,提出了粤港澳大湾区智慧城市群的建设目标与内容,并探讨了地理空间信息在粤港澳大湾区智慧城市群建设中的支撑作用,为我国智慧城市群的框架构建提供理论参考。

关键词： 智慧城市; 城市群; 智慧城市群; 粤港澳大湾区; 三生空间; 一联三生; 地理空间信息; 智慧感知

本文引用格式

杨尧 , 赵耀龙 , 王彬 . “一联三生”体系下粤港澳大湾区智慧城市群的构建[J]. 地球信息科学学报, 2022 , 24(6) : 1073 -1086 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2022.210665

Abstract

As the progress of reform and opening up, the urbanization in China has experienced extensional and extensive development mode. However, the development model is not sustainable. Considering that urban agglomeration is the main form for promoting the future urbanization, the construction of smart urban agglomeration has become the research focus. The lack of theoretical guidance will lead to certain blindness in construction of smart urban agglomeration. Therefore, this paper aims to build up a theoretical framework for the construction of smart urban agglomeration under the system of "One Connection and Ecological-Living-Production Space System" through the cognition of the essence of "smart" as well as urban agglomeration. The results show that: (1) The construction of smart cities and smart urban agglomeration cannot be separated from the soul guidance of a community of life. Therefore, based on the comprehensive cognition of "wisdom" in psychology, it is proposed that the soul of a smart city shall be oriented to the self-regulation for people oriented, including real-time smart perception, smart assessment, smart optimization, and smart implementation; (2) "Interconnection, Production, Life, and Ecology" (One Connection and Ecological-Living-Production Space System) are the four major sections of spatial systems of smart urban agglomeration; (3) Fulfillment of smart perception, smart assessment, and smart optimization in "One Connection and Ecological-Living-Production Space System" is the core of constructing smart urban agglomeration. Meanwhile, combined with the actual situation of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (GBA), the objective and content of constructing GBA urban agglomerations are further studied. In addition, the supporting role of geospatial information technology in GBA urban agglomeration is discussed so as to provide reference for the establishment of theoretical framework of constructing smart urban agglomerations in China.

Key words： smart city; urban agglomeration; smart urban agglomerations; GBA; ecological-living-production space system; one connection and ecological-living-production space system; geospatial information; wisdom perception

1 引言

当城市依靠自身无法提升其可持续发展能力时,便会联合周边城市相互合作,随着联合城市的增多,最终形成城市群这一命运共同体[1-2]。以现代产业体系为支撑的城市群是中国新型城镇化发展到较高阶段的产物,作为区域发展增长极,成为国家参与全球竞争与国际分工的主体单元[3],被纳入国家发展战略。但是城市群的发展存在诸如城市产业恶性竞争[4]、生产要素流动受阻[5]、跨界生态问题严重[6]和公共服务资源配置不均[7]等“城市群病”,严重制约了城市群的可持续发展。智慧城市建设曾被认为是解决城市病的重要途径[8-9],因此,智慧城市群的建设有望解决城市群发展过程中的问题,引导城市群的健康发展。但是,如果智慧城市群缺乏理论指导,则会陷入建设的盲目性。目前,为我国智慧城市群建设提供理论指导的学术成果十分有限[10-11]。因此,需要深刻理解智慧城市与城市群的本质内涵,做好智慧城市群的顶层理论设计,科学指导智慧城市和智慧城市群的建设。
自智慧城市概念提出以来,在政府的支持与企业的参与下,理论与实践研究如火如荼。但由于出发点与侧重点的不同,智慧城市的内涵至今仍尚未形成统一的认识[12-13]。有从技术角度认为智慧城市是智能化的物联网与数字城市相结合的产物,强调大数据的处理能力[14],认为大数据可提升城市管理者分析与解决城市问题的能力[15];有从城市发展角度认为智慧城市是城市与万物和谐发展的新模式[16],带来了虚拟空间与实体空间的复杂作用[17];也有从系统论角度认为智慧城市是复杂耦合多要素的城市巨系统[18]。内涵的模糊势必导致顶层设计缺乏科学性和统一性[19],继而出现地方上建设的盲目性与跟风性,常强调提升政府效率而忽视居民的感受与需求[20],甚至在公共安全危机出现时面临“瘫痪”[21-22]。此外,城市群作为中国特有的学术术语经历了学习借鉴[23]、概念辨析[24⇓⇓-27]、尺度界定[28-29]等学术交流后得到基本共识。而后学者们投入到城市群的实证研究中,涉及城市间动态流关系[30-31]、产业集聚[32-33]、空间结构[34]、范围识别[35]、生态环境[36]等方面。当前,智慧城市的基础设施建设火热,但城市的“智慧”到底是什么?亟待厘清。同时,城市群研究方向成果丰富,但尚缺少对城市群空间概念体系的讨论,智慧城市群研究理论体系支撑不足。
智慧城市群作为城市群的智慧化建设,是在智慧城市与城市群的基础上提出的概念。国外没有针对智慧城市群的系统研究,但在建设智慧城市的某一方面时,可能会涉及空间范围内多个城市间的合作,某种程度上具有智慧城市群的雏形。例如,美国东北部大都市带为解决交通问题,纽约、波士顿、费城等城市通过建立联合智慧交通实验室,共享数据,联合分析来改善城市间交通拥堵问题,以实现降低气体排放、区域污染的目标;新加坡政府通过“智慧国2025”计划,建设覆盖整个国家的“智慧国平台”,来实现无缝畅通,以民众为中心的整体型政府[37];日本也计划在丰田、北九州、横滨、关西 4个城市间展开智慧能源合作,协调运输、热能与电力方面的能源使用。相较国外偏向某一领域的智能化应用,我国学者已开始对智慧城市群概念进行探索性研究,认为智慧城市群是智慧城市与城市群的有机结合,涉及长江三角洲[38-39]、京津冀[40]、呼包鄂[41]、厦漳泉[11]等城市群。也有学者对城市群的智慧化建设水平进行评价,如京津冀[42]、山东半岛[43]、北部湾[44]、呼包鄂[45]等城市群。相较于上述研究中智慧城市群概念或定义的探索,陈博等[10,46]较为系统地分析了智慧城市群的内涵、架构与发展战略,并且提出了智慧城市群的建设路径;张协奎等[47]基于国内外智慧城市群研究与实践,提出了完善理论支撑、加强城市间联通与可持续发展的3条建议。但目前作为智慧城市群基础的智慧城市与城市群还存在着诸如概念界定尚未统一、缺乏科学的顶层设计、缺少理论基础等问题,致使智慧城市群的涵义和内容也存在诸多尚未解决的疑问。
粤港澳大湾区由珠江三角洲（简称“珠三角”） 9个城市、香港特别行政区、澳门特别行政区组成。2019年2月,中共中央、国务院印发了《粤港澳大湾区发展规划纲要》[48]（以下简称《纲要》）,依此指导粤港澳大湾区当前和今后一个时期的合作发展。《纲要》中明确提出建设粤港澳大湾区智慧城市群,建设全面覆盖、泛在互联的智能感知网络以及智慧城市时空信息云平台、空间信息服务平台等信息基础设施[49]。智慧城市群的构建将有利于促进粤港澳大湾区城市群的高质量可持续发展,例如,智慧地使城市群产业功能互补、协同发展;智慧地提高城市群互通互联水平;智慧地协调更大尺度“山水林田湖草”生态文明建设等工作。本文以粤港澳大湾区这一开放程度最高、城市联系最为紧密、经济活力最强的城市群为例,在理解城市的“智慧”与城市群空间概念体系的基础上,提出智慧城市“命运共同体”的灵魂概念,构建“互联互通、生产、生活、生态”（简称“一联三生”）体系下的粤港澳大湾区智慧城市群整体架构,为我国智慧城市群建设提供理论支撑。

2 城市群的空间概念体系

2.1 城市群在中国的缘起与发展

我国城市群（Urban Agglomeration）概念源于国外,虽在国外文献中存在相似概念,但并无与之相对等的名词[50]。19世纪末,西方学者开始探索城市过度扩张带来的问题,并注意到扩张所形成的新型空间组织形式。英国城市学者霍华德所提出的“田园城市”[51]被视为是城市群的思想启蒙,但与现代意义上的城市群在概念内涵上具有较大差异。现代城市群强调城市间的密切联系,田园城市虽然在空间上具有大城市与卫星城的组合,却以减少依附关系为目标。现代意义上的城市群概念起源于法国地理学家戈特曼的大都市带理论[52],其学说贡献在于强调大都市区的空间聚集和以交通走廊为纽带的城市间联系,而不仅仅是在空间上的简单扩张。大都市带理论是对传统城市理论的新突破,进而引发了研究巨型城市区域的热潮,对其后都市圈[53]、城乡混合 区[54]、全球城市区域[55]、多中心区域[56]、城市群等概念具有重要理论启发性和现实指导意义。
20世纪80年代,宁越敏[57]首次以“巨大城市带”的译名将大都市带理论引入国内,国内学者开始逐渐关注这一城市发展现象。1988年,周一 星[25]将中国的城市区域概念与国际通用概念接轨,对后续研究起到示范意义。1992年,姚士谋[58]首次对我国城市群进行系统研究,“城市群”逐渐发展成为我国“大都市带”的代名词。此后,方创琳等[50]、顾朝林等[59]对城市群的概念和界定标准进行研究,概念内涵与空间界定在我国逐渐清晰。我国城市群研究虽然起步较晚,但经过学者们的共同努力,已经使“城市群”成为中国最流行的空间概念之一。

2.2 城市群空间概念体系

空间概念体系是社会经济和自然环境的空间反映形式,表现了各种物质要素在空间范围内的分布特征和组合关系。就城市与国土空间而言,生产、生态和生活的“三生空间”从功能视角对空间进行了划分。生产空间为人类提供生物质产品、非生物质产品和服务;生活空间满足人类居住、娱乐、医疗和教育等需求;生态空间为人类提供生态产品与服务[60]。政府管理部门与学术界一直致力于促进生态空间山清水秀、生产空间集约高效、生活空 间宜居适度。城市群由城市构成,除了关注城市“三生空间”研究的问题外,城市间的生产空间如何协同发展[61-62],生态空间如何联防联治[63-64],生活空间如何共建共享[65-66]以及如何促进资源要素在城市群内高效流动[67-68],都是城市群需关注的重要问题。因此,城市群的空间概念体系应由“一联三生”的4个主要方面构成。

2.2.1 生产

城市群的生产空间集约高效,需要生产空间上的要素在城市群内合理分配,这主要体现在城市间产业的协同发展。已有研究表明,城市间产业的分工、互动和协同发展有利于城市群生产效率的提升[69],协同集聚又通过知识外溢效应促进了产业的优化升级[70],进而可以带动区域经济发展,成为区域经济增长极。但如何避免城市间产业恶性竞争,减少同构性、同质化发展是城市群当前“生产”所面临的问题。

2.2.2 生态

城市群在成为区域经济增长极的同时,生产、生活空间不断侵占生态空间,使生态环境系统胁迫压力加大,也可能成为生态环境问题最为严峻的区 域[71]。城市群作为由城市组成的命运共同体,大气、水环境等污染存在着风险传递的现象[72],面对生态问题一荣俱荣、一损俱损。如何实现跨界生态系统的联合监测、预警、防控和治理,建立生态补偿机制、生态屏障和生态廊道是城市群“生态”面临的问题。

2.2.3 生活

城市群生活空间上的要素与居民生活息息相关,如公共就业服务、卫生医疗、公共教育、文化娱乐等。受城市经济发展水平影响,城市间基本公共服务的供给能力存在差异[73],而公共服务差异度又会增大经济发展差异度[66],形成恶性循环,不利于城市群协调发展,成为资源要素自由流动的障碍。面对行政级别不对等,行政区划刚性约束等现实问题,如何平衡各方利益,合理分配“生活”要素,实现城市群“生活”的公平正义是当前面临的问题。

2.2.4 互联互通

城市群并非空间上邻近城市的简单聚集,也非简化的人为归类,其本质在于城市间的经济社会联系,即在城市群合作治理机制（“软联通”）支持下,在综合交通运输网络和信息网络基础设施（“硬联通”）的基础上,实现人流、物流、资本流与信息流的高效流动。只有形成城市间关联配套、有机互动、高效畅通的生产要素流动与资源配置格局,才能使“三生空间”合而为一,使城市群成为具有生命力的有机体。
“一联三生”四者的关系既相互独立,又相互关联,具有共生融合、制约效应（图1）。生产为城市群生活质量和生态服务提供更多发展模式的选择,是城市群实现生活宜居和生态美丽的经济保障支持;生态为城市群提供生态服务的同时,也对生产与生活的发展方向与规模起到约束作用;生活则为居民创造优质的城市群生活圈,消除人才流动的障碍;互联互通则是为“三生”在城市群大尺度下协同发展奠定联系基础。
图1 城市群的“一联三生”

Fig. 1 Spatial concept system of urban agglomeration

3 “一联三生”体系下粤港澳大湾区智慧城市群的构建

自1978年以来,中国浓缩了西方国家近一个世纪的城镇化进程,土地城镇化远快于人口城镇化[74],外延粗放扩张式的空间构造致使城镇化伴随着一系列城市问题。为寻求“城市病”的解决途径,众多城市概念应运而生,智慧城市便是其一。但由于出发点与侧重点的不同[75],智慧城市的内涵至今仍尚未形成统一的认识,缺乏科学、统一的顶层设计,导致建设存在一定的盲目性[76],也给智慧城市群的内涵界定带来一定的困惑。智慧城市群是城市群与智慧城市的有机结合,智慧城市群的构建需要深刻理解城市的“智慧”内涵。

3.1 城市的“智慧”

当“Smart City”被翻译成“智慧城市”时,中西方关于智慧城市的含义便产生了差异。单词“Smart”有思维敏捷、智能之意,因此西方智慧城市更加侧重某领域的智能化建设,而汉语“智慧”的内涵理解要远丰富于“智能”。心理学家认为,智能是主体在多种环境下达成目标的能力[77],常过分关注如何运用自己的能力去达到目标,属于目标驱动。然而,智慧更加注重整体的利益,可以平衡自我与他人、整体与部分、长期与短期的利益,甚至会对自身的目标做出让步与妥协,属于价值观驱动。因此,有学者认为智慧应由良好品德与聪明才智共同构成[78]。城市若具有智慧,就应当拥有追求“德”和“才”过程中感知、思考与调整的能力,使自身实现“德才兼备”的特征。对城市而言,“德”应以提升居民生活质量和幸福感为出发点,即以人为本,“才”应是城市解决问题的能力,只有“德才兼备”才是城市智慧的表现。
一个国家、一个民族不能没有灵魂[79],公平正义是司法的生命与灵魂[80],乡风文明是乡村振兴的灵魂[81]。灵魂是生命的原则,为生命体的发展提供了思想保证和精神动力。智慧城市作为拥有“智慧”的“命运共同体”,必然拥有对品德和行为进行约束和指导的灵魂,城市的发展应当遵从“命运共同体”的灵魂。结合城市的“智慧”,作为“命运共同体”的智慧城市的灵魂应有以下特征[82]：
（1）以人为本。城市理论学者芒福德曾说：“人类用了几千年,才对城市获得了局部的认识,或许要用更长的时间才能弄清城市的潜在特性[83]。”尽管在漫长的岁月中,人类一直为城市植入各式各样的形体,附加无穷无尽的意义,但时至今日,我们仍无法否认,人类最伟大的创造,正是能够让我们活着并且活得更好的城市。或许亚里士多德关于城市的描述更贴近城市的本质,“人们为了生活来到城市,为了更美好的生活留在城市[84]。”
（2）自主调节。智慧城市具有的“才”应是一套完整的自主调节体系,包括实时的、循环往复的自我感知、自我评估和自我优化。自我感知是城市通过物联网、传感器实时地获取城市信息,全面地感知现状;自我评估是在“智慧”的思维下,采用向“善”的评价指标,对城市现状进行评估;自我优化是基于自我评估的结果,通过模拟优化的方法将城市调整为“智慧”的状态,为政府的实施制定合理的优化方案。
（3）理念融合。智慧城市通过对城市经济、社会、生态等领域智慧化的建设,来实现美好的城市生活。其他城市概念则从各自领域反映了城市的时代发展需求。因此,智慧城市的建设应该吸纳各类城市发展理念的优势,以这些城市概念为目标的统筹考虑（图2）。
图2 智慧城市的理念融合

Fig. 2 Concept integration of smart city

综上所述,“以人为本的自主调节”应是智慧城市的灵魂,实现“人性化的多理念融合独立个体”也是灵魂的核心所在。

3.2 “以人为本的自主调节”理念引领下粤港澳大湾区智慧城市群的建设架构

粤港澳大湾区智慧城市群应在数字城市群的基础上,对大湾区的“一联三生”进行以人为本的自主调节,实现“一联三生”实时、循环往复的智慧感知、智慧评估、智慧优化与智慧实施（图3）。
图3 粤港澳大湾区智慧城市群的基本构架

Fig. 3 Framework of smart urban agglomerations in GBA

3.3 粤港澳大湾区智慧城市群建设的主要内容

根据粤港澳大湾区智慧城市群的建设架构,其主要内容体现在“以人为本”的理念引领下,以智慧地使城市群产业功能互补、协同发展;智慧地协调 “山水林田湖草”生态文明建设;智慧地提升大湾区生活圈生活质量;智慧地提升城市群互通互联水平等工作为目标,针对大湾区生产、生活、生态和互联互通4个方面存在的问题进行自主调节。

3.3.1 生产

粤港澳大湾区已基本形成了战略新兴产业为主导、先进制造业与服务业为主体的产业发展体系,但仍面临产业同质化现象。计算机通信、电器机械、基础化工、金属制品业等主导产业在珠三角各市占比均较高,同时,制造业产业链上缺少研发性核心技术支撑,导致产业附加值较低。此外,近年来港澳地区制造业空心化,服务业又未与珠三角地区形成密切合作,导致了两地竞争大于合作的局面。粤港澳大湾区智慧城市群“生产”部分的建设应实现对上述问题的自主调节。在对城市群产业结构变化、产业转移、创新能力发展、产业合作项目等情况动态感知监测的基础上;以城市群产业高质量、可持续发展为目标,建立科学合理的产业协同度等方面的评估方法,建立动态的监督评估机制,及时发现不足;借助仿真模拟的手段,结合各市产业发展基础,寻找最优的产业布局,并将结果实时地反馈给有关部门以确保产业政策不断跟进,推进城市群产业协同发展（图4）。
图4 粤港澳大湾区智慧城市群的“生产”框架

Fig. 4 Framework of "Production" of smart urban agglomerations in GBA

3.3.2 生态

粤港澳大湾区地处海陆交界区域,自然环境复杂、开发强度大,面临着较为突出的生态问题。人口、资本的高度集中,生活、生产区域连绵成片,导致了大湾区内生态空间不断被挤占。自然海岸线与湿地面积大幅缩减,特色生态系统天然红树林面积不断被侵蚀。行政区交界处污染严重超过生态自净能力,多条河流出现水体黑臭现象。此外,特殊的行政层级导致生态资源和信息未实现互通共享,大尺度生态环境的规划、标准、责任难以统一制定,致使生态治理问题出现“自扫门前雪”的状况。针对上述问题,智慧城市群“生态”的自主调节可借助“空-天-地-海-网”一体化智能监测设备与技术,对自然资源多源异构大数据进行统一、实时的感知监测;在此基础上,对大湾区全域全要素自然资源的自然和功能属性开展时空多维度变化集成分析与评价,揭示气候胁迫、人类足迹区、海洋生态环境变化对“山水林田湖草”的影响机制、影响强度,评估大湾区生态系统自然资源禀赋、开发利用效率、保护修复效果等;基于复杂系统理论与地理模拟技术,针对评估结果,朝着可持续发展的目标开展自然资源的时空优化模拟,为政府优化调控路径提供研究基础（图5）。
图5 粤港澳大湾区智慧城市群的“生态”框架

Fig. 5 Framework of "Ecological" of smart urban agglomerations in GBA

3.3.3 生活

推进基本公共服务均等化是粤港澳大湾区智慧城市群“生活”的核心内容。目前,粤港澳大湾区内部公共服务分布不均衡和优质公共服务资源相对匮乏的现象仍然明显。医疗保障方面,港澳与珠三角的医疗保障体系尚不能对接,加之珠三角社区医疗组织机构公共服务建设相对滞后,导致港澳人士参加内地社保意愿低,在内地就医时会产生较高费用;教育方面,珠三角公办学校尤其是优质学位资源有限,加之学籍管理制度严格,难以满足港澳籍学生需求,港澳人士只能将子女留在本地就学或者进入民办学校,不利于湾区内部人才的流通;养老方面,珠三角地区目前存在养老资源少、分配不均衡、从业人员缺乏、养老服务企业发展水平低等问题,且仅有民办机构可以接受港澳老人入住,难以满足区域居民养老需求。为实现大湾区公共服务均等化,应对“生活”空间上的要素进行以人为本的自主调节。实时获取管理部门“生活”专题统计数据、POI兴趣点数据、RFID物联网数据以及网络舆情等数据,以基础时空数据为载体,智慧地感知公共服务与相关基础设施的类型、数量、等级及容量等信息;通过熵值法、基尼系数等方法,全面评估城市群内部公共服务水平与空间差异,针对评估中暴露出存在公共服务供需失衡的区域;借助系统动力学、智能体及地理模拟等技术,通过优化模拟,兼顾公平与效率地调整公共服务资源分配格局,为政府智慧地实施提供决策支持,以实现宜居宜业宜游的优质生活圈（图6）。
图6 粤港澳大湾区智慧城市群的“生活”框架

Fig. 6 Framework of "Live" of smart urban agglomerations in GBA

3.3.4 互联互通

粤港澳大湾区“三生空间”上的资源要素合理配置离不开“硬联通”与“软联通”的支撑。大湾区目前已基本形成了公路运输与轨道运输为主的综合立体交通网络,同时拥有世界最大的机场群与发达的水运、航空交通体系,吞吐量排名全球前列,基本实现了1 h通勤圈。此外,粤港澳大湾区大数据中心建设、5G通信布局、IPv6网络与高速光网建设使得大湾区信息空间联系更为紧密。但目前大湾区“互联互通”仍有完善空间,交通资源、交通基础设施在城市间、珠江东西两岸间分布不均衡现象明显,跨珠江廊道建设仍需加快。城乡联通效率不足,制约了核心城市的辐射能力,并且2种制度、 3个关税区一定程度限制了资源要素的高效流通。为解决大湾区“联通”面临的问题,可借助定点监测（线圈,视频）、移动监测（FCD、手机信令与CDR、公交卡、地图客户端）以及文本挖掘（网页文本、SNS消息、知识图谱）等手段实现大湾区“联通”的实时感知,并建立跨部门、跨行业交通数据资源汇聚共享和开放应用机制;基于获取的感知大数据,进行“联通”网络结构稳健性、出行行为与“联通”状态相互影响、“联通”与“三生空间”相互作用机制等分析、评估工作;以评估结果为依据,基于Braess悖论等交通网络理论,结合GIS、交通工程学、人工智能、知识工程等学科优势,对“联通”进行建模优化,为政府“铁-公-水-航-邮”综合交通基础设施的规划、设计、建设、运行管理提供科学参考（图7）。
图7 粤港澳大湾区智慧城市群的“联通”框架

Fig. 7 Framework of "Interconnection" of smart urban agglomerations in GBA

4 地理空间信息在粤港澳大湾区智慧城市群建设中的支撑作用

智慧城市群建设是跨领域、多学科、多系统的,需要强有力的技术支撑,涉及物联网、云存储、边缘计算、人工智能、ICT和地理空间信息技术等,其中地理空间信息在智慧城市群建设中起到了重要的基础支撑作用（图8）。
图8 地理空间信息在粤港澳大湾区智慧城市群建设中的支撑作用

Fig. 8 the Supporting role of geospatial information in GBA urban agglomeration

智慧感知方面,智慧城市群的目标是在数字虚拟空间建立一个与现实世界虚实映射的数字孪生世界,实现对城市群“一联三生”信息的实时感知。“一联三生”数据是海量多源异构大数据,来源广、体量大、种类繁,需要以地理空间信息为载体进行资源采集、汇集,并通过时空标识、统一格式、一致性处理和空间化等过程,使“一联三生”信息在三维空间和时间交织构成的四维环境中具有时空基础,为智慧评估和智慧优化提供统一的时空数据基础。感知内容上,一方面要对城市群依托的地理空间进行感知,例如,陈明发等[85]通过提取不透水地表,感知粤港澳大湾区城市群空间形态的变化,为理解城市群演化提供研究基础;另一方面要对附着在地理空间上的城市群社会和经济等信息进行感知。如张琛等[86]以地理空间信息为载体,通过社交媒体大数据感知新冠肺炎疫情爆发期间不同区域的舆情演化特征,为网络舆情引导、社会综合治理提供参考依据。
智慧评估方面,在构建地理空间信息与“一联三生”评估指标体系的基础上,对城市群的地理空间和以地理空间为基底的社会和经济等信息进行空间评估,可以有效地评估城市群发育扩张的合理性和“一联三生”资源要素在地理空间上的布局状况,评估现状与以人为本、可持续发展等理念的差距,为智慧优化提供优化目标。例如,杨建思等[87]通过夜光遥感影像与土地覆盖信息评估城市内部空置现象,为城市更新改造提供依据。杨光等[88]以地理空间信息为基底,利用嵌套缓冲区与基尼系数方法,定量评估城市群绿地资源空间分布的合理性,并为大湾区减少社会绿地不公平现象和未来区域绿化政策提出了政策建议。
智慧优化方面,智慧城市群的目标是将城市群空间格局与“一联三生”调整为“智慧”的状态,涉及空间格局优化与“一联三生”资源要素在空间上的布局问题,可通过元胞自动机、多智能体系统等地理模拟模型,对城市群空间格局与复杂系统内的“一联三生”实体要素进行建模,模拟其地理过程与格局,同时采用蚁群算法等地理空间优化模型,基于智慧评估结果的多目标约束,合理解决城市群空间格局与“一联三生”实体的空间优化布局问题。例如,梁志承等[89]耦合蚁群算法和SCS-CN水文模型,建立不透水地表空间布局优化模型,以径流系数最小为目标,获得广州市越秀区不透水面地表最优空间布局,可有效降低城市暴雨内涝风险21.19%,为城市内涝防治政策提供了有益的参考信息。孙立等[90]通过多目标空间优化模型对地理空间上的公安派出所与警力资源进行模拟优化,有效降低派出所服务区重叠度（17.2%）和平均响应时间（6.67 s）,提高面积覆盖度（12.01%）和需求点覆盖度（7.25%）,并提高研究区内各区域应急响应时间的公平性（基尼系数由0.382降低到0.268）,为政府部门提供了规划决策建议。

5 结语

本文在探索粤港澳大湾区智慧城市群的框架体系过程中：① 基于城市的“命运共同体”理念,提出“以人为本的自主调节”的智慧城市灵魂,其中的自主调节是对城市自身实时的、循环往复的智慧感知、智慧评估、智慧优化和智慧实施;② “一联三生”构成城市群空间概念体系,“一联三生”四者的关系既相互独立,又相互关联,具有共生融合、制约效应;③ 以问题为导向,初步构建了粤港澳大湾区智慧城市群基本构架,即实现大湾区“一联三生”的智慧感知、智慧评估、智慧优化是智慧城市群构建的核心内容。逻辑内涵上,通过智慧感知,实现粤港澳大湾区的实时感知,并完成数字孪生;在智慧感知的基础上,对粤港澳大湾区的“一联三生”是否满足幸福社会和可持续发展进行智慧评估;基于智慧评估的结果,面向以人为本的目标,通过空间优化模拟进行智慧优化,实现自主调节,为政府的智慧实施提供决策支持;④ 地理空间信息通过资源汇聚、空间评估和地理模拟优化等,对“一联三生”的智慧感知、智慧评估和智慧优化提供核心支撑。
本文以粤港澳大湾区城市群为例构建了智慧城市群的理论框架体系,其主要研究内容的具体实施途径则需要在实践中不断探索和完善。智慧城市群架构的实施涉及多学科交叉,本文旨在抛砖引玉,希望引起多学科的关注,共同探索深钻这一新兴研究方向。

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