抽象城市是人类最重要和最复杂的创造物之一，自数字技术出现以来，它们的复杂性一直在稳步增加年龄。信息学，即信息科学，现在已经发展到了一个地步对提高理解和基于证据的可操作知识的高度期望城市研究人员、管理者和规划者的优势似乎是合理的。但是在那里的时候比以往任何时候都更多的信息，多种理论，模型，方法，迄今为止，我们所依赖的工具可能在城市中不再有用。信息时代。本章概述了城市的事态科学和规划，指出以前可靠方法的局限性和面对城市生活和功能的巨大发展的工具发达国家。本章最后提出了面向数据的策略的建议这可能会取代我们直到最近使用城市数据的方式。

城市结构的再利用新时代新用途的新用途和基础设施；新部门的预期劳动力、新的城市管理形式和新的城市决策途径，科技公司越来越多地发号施令；的作用超本地和全球代理人，以及任何规模的新政治联盟

一、不一样的城市

毫无疑问，信息通信技术显着增加了基本的复杂性城市。此外，迄今为止，大多数城市 ICT 应用的零碎性质是反复杂性概念的理论，它需要相互依赖和相互作用。一捕获了由 ICT 造成的相互依赖的复杂性的日常示例通过城市形态与功能脱节的相关概念（Batty 2018）以及活动的碎片化（Couclelis 2009 ; McBride et al. 2019），这会影响城市的宏观和微观层面。前一个概念涉及关系一方面，在居住、工作、购物等经典城市活动之间，学习，再创造等，另一方面，这些活动所在的城市场所发生。在传统的前ICT城市中，两者之间有着密切的对应关系。各种城市活动和适应支持它的城市空间。对应的spondence 曾经如此可靠，以至于在某个时刻知道某人在哪里随着时间的推移，人们相对容易猜测他们可能在做什么——反之亦然（“如果工作，那么在工作场所，如果购物，那么在购物中心，如果得到然后在学校接受教育”）。活动和地点之间的这种匹配也在传统城市土地利用和交通模式及规划的核心人们从一个地方到另一个地方的流动很大程度上取决于每天的日程安排 .可预测的活动与城市形态和功能紧密相连。在大部分当今的工业化世界，这些城市活动与城市活动之间的密切联系空间正在瓦解，因此，模型预测城市增长和变化变得越来越不可靠。

活动碎片化的概念揭示了微观层面这个现象。事实上，一段时间以来，由于信息通信技术，越来越多的数字日常活动可以分解为任务并连续进行白天几个不同的地方和几个不同的时间间隔（图9.1）。对于越来越多的人来说，强制性的周一至周五 8 –5 已一去不复返了在办公室，或全家周六去购物中心。这些传统专门的地方仍然存在，但我们也可以在参观完药物后在家购物商店，在工作休息时在我们工作的电脑上看电影，关闭一个在高档酒店享用马提尼午餐后，我们的汽车提供额外的商务优惠，请关注在床上、骑自行车去校园之前，在我们的智能手机上进行大学讲座，或在健身房的智能手表上监控我们的实时健康指标，以加快速度稍后在诊所检查。

关于即将到来的智慧城市的不断扩大的国际对话肯定会为城市研究和管理增加了几层复杂性。尽管智慧城市的概念仍然是不明确的和开放式的，一般来说很少，如果有的话当今存在公认的例子，对几个预期的（或期望）定义特征：智慧城市将是可持续的、宜居的、公平的、有创意，有创意。最重要的是，他们将能够利用非凡的技术，尤其是 ICT、人工智能 (AI) 和大数据，已经在我们眼前展开。所有这些希望，假设，和预期的特性现实，甚至相互兼容？还有意图与现实之间不可避免的差距。正如 Goh（2015 年，第 169 页）所问：“当智能计划遇到混乱的政治、社会系统和不同尺度的城市治理？” 想到美国旧金山。那里，世界上最著名的新信息技术的温床并存拥有天价的房产价值和一些最严重的无家可归者在工业化世界的任何城市都可以找到肮脏的街道。

进一步：智能与智能并不完全相同。聪明，就像聪明一样，有寓意好玩的，有点肤浅的，不是很严肃的，不是很好的结果。一个聪明的孩子。一只聪明的狗。一个聪明的答案。街头智慧。一个聪明的诡计。从这个意义上说，智慧城市很容易变得聪明，闪烁着耀眼的光芒。在这里和那里（然后）建立联系，但也有很多是技术的技术-nology 的缘故，无益的，不需要的，浪费的，歧视性的，逆行的，短暂的，或彻底破坏——现在，或几年后。我们的城市如何不仅聪明，而且真正聪明？

因此，智慧城市现象包含了许多重大的新挑战当前的城市研究和管理。一方面，智能（城市）增长最近才意味着明智地管理城市发展，在社会、财政和环境上可持续的，注意资源限制，准备充分利用比较优势并抓住出现的机会，同时关注社区意见、公平性和规划者的建议。另一方面，智慧城市是科幻小说中的仿生城市。在中等的中间，我们发现一些这样和一些那样的混合方法，甚至是乍看之下似乎不相容的共存观点。例如，欧盟委员会的网站首先将智慧城市定义为“一个地方传统网络和服务通过数字化的使用变得更加高效和电信技术，以造福其居民和企业，”但几行之后，欧洲智慧城市和社区伙伴关系被介绍为主要是关于治理、公民身份、明智的监管，以及其他此类传统的软命令可以追溯到伯里克利的雅典（欧洲2020 年委员会）。

不同的作者还提供了许多对比鲜明的定义和描述智慧城市。因此，Caragliu 等人。( 2009 , p. 50)对人力和社会资本以及传统（交通）和现代（ICT）的投资基础设施推动可持续的经济增长和高质量的生活，通过参与式治理对自然资源进行明智的管理，”而Batty ( 2018 , p. 178) 强调技术方面：“智能的本质那么，城市就在于定义它的技术。”格特曼等人。( 2015 ) 采取不同的方法，尝试将智慧城市分为四类，如如下： (a) 智能机器和信息 [原文如此] 组织；(b) 伙伴关系和合作; (c) 学习和适应；(d) 为未来投资。这些类别在上一章中进行了讨论，它们很有趣且合理，但更多地是作为替代抽象类型而不是作为可能的描述，实际种类的城市。

信息学，越来越受欢迎的信息科学术语，已被定义为作为“对任何系统的行为和结构的研究，该系统生成、存储、处理然后呈现信息；它基本上是信息科学。该领域考虑了信息系统之间的交互和用户，以及两者之间接口的构建。”（技术百科）。智慧城市只是城市信息学的一个应用领域，尽管它是其中之一考虑到城市日益增长的重要性在当今世界和任何可以想象的不久的将来。并非巧合的是，巴蒂的（2018 年，第 176 页）“智慧城市本质上使计算机和通讯成为可能。嵌入城市肌理中的各种元素”非常接近于使用上述定义中的术语“系统”。但同样需要信息学在这个仍然是传统的城市，那里有许多被视为理所当然的规律越来越受到信息通信技术的挑战。

下一节提供了对当前城市管理方法的广泛概述研究和规划，寻求确定现代信息学可能的领域有关键作用。

9.2 城市研究与规划，昨天和明天

9.2.1 作为场所的城市

城市复杂性的一个直接后果是可能的接近城市研究的方法。一方面，范围广学科观点，因此可以添加“城市”一词作为限定词几乎适用于任何经验学科。因此，我们有城市经济学、城市社会学、城市历史、城市地理、城市生态、城市交通、城市健康、城市人类学、城市规划等，现在还有城市信息学。在此外，还有许多跨学科和方法论的观点和适用于城市的方法，如后马克思主义、后结构主义、性别研究、科学技术研究、定量社会科学、空间分析、计算机仿真和建模、网络视角、设计视角等等。在“关于城市的关键思想家”中，Koch 和 Latham（2017 年）收集了 40以某种方式做出重大贡献的学者的简介对城市的研究，强调“一种或另一种”，因为城市的多样性所代表的方法非常惊人。虽然之间存在显着的亲和力相关学科或方法（例如，城市社会学和城市人类学，或空间分析、数学建模和计算机模拟），其他都是如此在智力上彼此相距甚远，以至于他们似乎几乎不一样一般话题。有人可能会说，关于城市的各种观点和理论

局部一致，但全局不一致。最具创意的城市新作可能是在智力之间发现并建立重要联系的东西实际或方法论上偏远的城市研究领域。一个例子是工作由 Reades 等人撰写。（2018 年）关于绅士化，它结合了空间分析、质量tive研究和机器学习表明可以分析现有的邻里变化的模式和过程，以确定可能经历的区域未来的变化。

城市理论自古就存在，但自世界之日起蓬勃发展第二次世界大战以及建立专门研究他们的学术单位和期刊研究，以及快速增长的城市数量、规模、复杂性和重要性现代世界。同时，定量和计算转向社会科学和城市规划使得更彻底和经验丰富相关工作，同时也促进了理论发展，受到新可用的意见和知情的讨论。

这种向更现实的经验理论发展的趋势现在可能正在逆转。我们早先看到了基于重力的空间交互建模，它的支柱之一定量城市理论和规划，风险随着城市变得越来越不相关活动在空间和时间上变得更加碎片化，随着城市形态的与功能断开。基于城市元胞自动机的情况似乎也是如此建模，另一种流行的方法，也依赖于近端假设同源地和土地利用之间的关系。距离原则是真的衰变是这些模型的基础，它太基础了，不会过时只要人和城市居住在物质世界中；但不得不与之共存虚拟世界的原理使其理论效用更加难以捉摸。

其他看待城市的方式，例如涉及认知的方式（想想空间句法，城市环境的易读性，在陌生的地方找到自己的路，识别空间中的位置）原则上可能更具弹性。但面对无处不在用于导航、兴趣点 (POI) 位置、与地点相关的信息的 tous 数字辅助设备化，以及一般的环境问题解决，是否人类的空间能力可能不会随着时间的推移而降低。更乐观的是，空间能力应该在涉及 ICT 的任务中得到提高，就像在没有 ICT 的情况下它们会退化一样更需要。

经济、人口和技术仍然是少数关键驱动因素城市的增长和变化，特别是在世界上那些尚未沉浸在 ICT 中。越来越多的生态条件，如水资源利用城市化的关键驱动因素增加了能力和气候。大多数这些因素移动缓慢，可以用传统数据相对较好地解释方法。但是，一个城市越是成为信息社会的一部分，就越它的研究需要关于在研究过程中变化的转瞬即逝现象的指标天、小时或分钟。其中许多可能是当地的生活质量因素（噪音水平、空气污染、交通状况、特殊事件引起的干扰或事件），而其他，例如对社区健康和安全的威胁，或任何规模的能源和信息网络的完整性，都可能具有更广泛的意义。

9.2.2 作为网络节点的城市

绝大多数城市研究都将城市视为一种地方，但另一种、越来越相关的思考城市的方式是作为节点在一个网络中。这个想法已经存在了一段时间，并被反映在其他人，在克里斯塔勒广为人知的中心地方理论中，该理论认为个体定居点作为以人口规模为中心的递归区域层次结构中的元素在最大的定居点上。由此产生的空间布置的理想化模型是嵌套六边形的层次结构，其顶点是较小的定居点这取决于中央较大的一个。虽然中心地理论强调贸易和距离的概念，它还清楚地描述了受约束的定居点系统通过关系网络在一起。

Christaller 的相互依存城市网络的概念也出现在很多地方。更大的规模，在 Doxiadis ( 1968 ) 的 Ecumenopolis 愿景中。这是作者的对即将到来的遍布全球的各种规模的城市网络的术语，在极限情况下，它变成了一个连续的城市化走廊的网格（“Ecumene”是希腊语，意为有人居住的世界）。大都市——字面意思是大城市——是同一想法的一个更谦虚和更广为人知的版本，其中有世界各地的多个实际实例。虽然这个词早先出现在在 20 世纪的著作中，它被 Gottman ( 1961 ) 关于美国东北海岸。吸引人的名字 BosWash，为城市从马萨诸塞州波士顿到华盛顿特区的集聚区是记忆最深刻的Gottman 开创性研究的一部分。

当代最系统化的城市作为节点概念的方法在城市网络中很可能以国际组织的工作为代表全球和世界城市研究网络（GaWC 2020）。相关学者GaWC 网络有时将他们的工作描述为元地理学——一种地理学地理——强调他们所采用的城市的全球视角。该小组的重点是世界范围内不同重要程度的城市等级立场和规模（世界、全球、周边和专业城市），重点是构成国际网络的相互依赖和其他关系的城市互动。社会经济、政治和物理特征个别城市被检查到它们反映或促进的力量的程度将世界城市联系在一起，例如资本外逃的全球现象，工业试错位、劳动力迁移、贸易和资源流动、创新和技术扩散等。研究这些大多是无形的长距离流动网络及其对当地的影响，GaWC 研究人员必须提出新的问题，要求新类型的数据和新的可视化形式——换句话说，定义一个新的城市研究议程。该网络的网站提供了丰富的信息关于近三百名附属成员的工作。

9.2.2 作为网络节点的城市

9.2.3 城市规划

城市规划——专业的和学术的——是另一个正在研究的领域受到信息时代城市发展的重大影响。喜欢都市的研究、规划在几个不同的尺度上处理城市，从邻国的borhood 公园到大都市。与城市研究不同，规划者的方法工程师多于科学家，综合多于分析，更多行动导向胜于知识导向。这两者的主要区别然而，事实上，规划本质上和根本上是关于未来，而城市研究和数据充其量只是关于最近的过去。预测-城市研究人员开发的模型仍然在一定程度上满足当前的规划需求，但假设、概括和经验法则内置于其中的可能很快就会过时。具有讽刺意味的是，深刻的定性不确定性污点，对像规划这样面向未来的努力最重要的那种，可能在可用数据的数量和质量大幅增加的时候也在急剧增加。

城市管理也是一种规划形式，在较短的时间内运作并处理更具体的问题集。专业规划和管理——对城市治理的直接贡献，他们的错误有很好的后果超越研究论文被拒的威胁。尽管与因此，城市研究、规划和管理涉及对城市，以及与城市一样复杂但又不同的信息需求研究员。例如，规划现在必须（在许多国家/地区根据法律）考虑到公众经常含糊不清或相互矛盾的意见，同时也适应政治干预和处理无数地方和地区法规可能包括相互矛盾的、过时的或其他无益的限制。

对于城市规划而言，事情并不总是那么复杂。在现代，规划起初是一个简单的工程专业，专注于城市卫生国家和其他基础设施开发，在采用系统方法之前和 1950 年代和 60 年代的运筹学方法论，以及后来的其他以全面的、综合的或战略性的规划为名的观点。它是只有在参与式时代开始的 1970 年代的社会运动中，规划人员整理的纸洒在街道上。计划不再执行为人民，但与人民。民意调查、公开听证会、讲故事、政治活动越来越多地取代了计算机模型，尤其是在诸如此类的国家作为缺乏强大规划传统的美国。但是，地理信息系统（GIS）最终填补了技术空白，但没有办法背部。

在规划中采用 GIS 起初并非没有问题。批评者是担心可能会剥夺那些缺乏必要数字技术的人的权利识字，通过关注容易衡量的东西来影响社会优先事项，将技术官僚主义的世界观强加于他人的观点，引入隐私和监视等新问题。这些担忧已经在很大程度上解决了，以至于大多数曾经是批评者现在经常自己使用 GIS。

作为对批评的回应，学术规划者在很大程度上开发了方法论基于GIS的公众参与时代，创建公众参与的子领域参与 GIS (PPGIS)，对于明确定义的利益相关者群体，参与GIS（PGIS；Jankowski 和 Nyerges 2001）。规划支持系统 (PSS) 应运而生在 1990 年代初期，作为对社会规划日益复杂的回应重视意见的多样性和公共决策的科学基础（Brail 和 Klosterman 2001；Geertman 和 Stillwell 2009；Geertman 等人。2015 年）。PSS 是通过计算资源的重大改进和地理空间数据的可用性，并且严重依赖于快速扩展和增加地理信息系统的复杂性。PSS的主要目的是整合社会和利用我们这个时代的计算财富进行规划的技术方面，因此，至少在概念上，这是迄今为止地理设计理念的最佳体现之一。当前的PSS 形式成功地支持公众参与，允许收集和通过众包方法处理广泛的相关数据。这PSS 的采用一直很缓慢，但该领域继续吸引着相当大的兴趣，现在也来自传统城市规划之外的学者和实践者。

9.3 推测

9.3.1 机器人时代？

人类在前工业时代度过了数千年，然后工业时代持续了一些两百年，后工业时代已经陪伴了我们短短几十年，随之而来的信息时代一词已经显得太有限了。对，这就是大数据时代，但同时也是一个无名时代的曙光（姑且称之为机器人时代），大数据体现在机器中。现在有讲第二个机器时代（Brynjolfsson 和 McAffee 2014），具有特权的系统信息超过能量作为输入，输出智能和物理物体和体力劳动：大脑加在肌肉上，思维内置在惰性物质中。即将到来的感知机器世界——自动驾驶汽车、互联网东西，无人机运送我们的包裹或打我们的战争，卫星决定将哪些信息传输到全球城市网络的哪个城市，等等否则我们还无法想象（让我们先不要谈论围绕合成的机器生物学或量子计算机）——定义一个挑战普通理论的现实治疗。事实上，希腊词理论的字面意思是沉思、观看、从外面看东西。试图发展最终将是徒劳的通过“从外部看”城市的传统理论至少在部分由异构、交互智能系统的新兴网络组成。

我们还没有到达那里，我们仍然需要弄清楚如何最好地使用大数据富矿。单靠数据挖掘不可能给出城市问题的答案

研究、管理或规划需求，尤其是在帮助准备方面为将来。但是当前的核心可能存在某些基本原则即使上层建筑也可以依赖的定量理论仍然有效理论（处理社会经济或其他经验过程）不再是有帮助。Batty 和 March ( 1976 ) 将这些效应称为残差，Couclelis ( 1984 )发展了先验结构的相关思想。这些原则具有弹性因为它们是形式的而不是经验的：它们是抽象的属性作为系统的系统，或在其派生中使用的形式语言，限制模型可以表示的内容。在空间系统中，它是特定的属性转移到模型中的抽象空间形式。这里有一些候选人在城市和地理文献中确立的这些原则：距离衰减；空间异质性；空间自相关；缩放定律；排名-尺寸规则；网络属性；可能是分形增长。等等。可能有来自网络空间属性的附加效果，可以添加到名单。可以想象这些原则的适当组合，形成数据挖掘的混合方法中的分析骨干和任何其他强面向数据的技术。但这是另一种讨论，另一种类型的书。

9.3.2 城市的认知平面

本节中的推测仍在继续，但现在更现实的是：怎么可能我们最好地利用城市信息学的财富和前景——不是在少数情况下年，但今天呢？如果数据不能自己说话，什么是秩序元素，什么结构化方法可以让数据唱歌吗？这是一个初步的建议。

城市——尤其是信息时代的城市——不仅高度复杂，但也由许多高度复杂的部分组成。此外，这些部分是它们在性质上如此不同，以至于它们可能被视为不同的现实——ities，部分不兼容。考虑：智慧城市作为技术成就与人类的家园相比；智慧城市作为地点与全球网络上的节点城市联系；智慧城市作为现实和虚拟维度的融合。

解决当今整个城市现实的可能性越来越小。与当前的建模概念。不可能有全面的理论或框架能够公正地应对城市日益增长的信息时代复杂性。什么可能取而代之的是制定策略来指导数据的选择，工具和方法，以便根据研究或决策的目标问题，整合了城市对比视图的相关关键方面在分析中。

为了了解这种信息学策略可能需要什么，这里有一个结合不同城市景观的说明性框架，以响应特定的疑问或问题。它基于一系列认知平面的概念，每一个都将支持不同质量部分的数据和方法城市现实，以及不同性质的知识。举个简单的例子，对于任何合理定义的问题，可能需要系统地收集和

将四个或五个以下类型的特定相关信息编织在一起不同的认知平面，例如：

•物理、社会和人口空间结构的测量城市，包括来自和关于分布式传感器和相关的信息有形基础设施；

•有关社会、商业、金融、政府等的信息 ICT 网络，两者都有本地和远程，包括支持物理基础设施的数据；关于关键功能水平的测量和定性信息城市的各个方面（本地和长途），包括交通、能源生产和分销、商业、商业服务、健康和人类服务、政府等（本地和长途）；

•有关影响或可能影响的代理和力量（本地和全球）的信息很快会直接或间接影响城市功能，包括最近的技术自动驾驶汽车和物联网等重大突破，以及政治变化，例如私人公司对个人数据的权力。

对于每个问题或目标（与效率、增长、社会正义、可持续性、生活质量、公共安全、治理等），适当的分析应选择或开发方法、模型和工具以允许解决问题高度异质的知识的具体整合真正的智慧城市需求。这些工具只是最初步的迹象可能看起来可以在这里建议。可能性包括某种类型的信息——用于遍历认知集的过滤系统（类似于推荐引擎）平面，用于形式化目标或研究的人工智能 (AI) 技术激发搜索、语义网络和本体的问题，以提供结构ture 并帮助指导从语义异质中选择变量城市现实的新平面。事实上，城市系统的系统分解上面初步勾勒的信息松散地基于信息本体由 Couclelis ( 2010 ) 提出。

9.4 结论

本章介绍了为什么照常营业的几个原因城市研究、管理和规划不可能持续太久信息时代的城市。我们会错过传统的理论、模型、在过去的一个世纪里为我们服务的方法和方法，当这些只要可操作的新方法和工具不支持，就不能再依赖但它的存在是为了帮助我们充分利用无处不在的高质量城市数据。作为一个一个好的传统理论或模型可能会丢失的一个例子是它的作用在限制可能性的空间，所以不是一切都可以。在这个在本章中，我们顺便提到了两个至少可以部分发挥作用的概念关键的可能性聚焦角色：首先，残留物或非经验效应隐藏在我们更成功的空间模型（Batty March 1976），其次是本体，

它提供结构和限制含义，以帮助保持数据的语义解释一致。结合最广泛的数据挖掘技术从某种意义上说，诸如此类的秩序、可靠性和一致性的先验要素可能塑造能够公正对待我们这个时代前所未有的数据财富的混合策略。如果信息学是信息科学，我们应该从它那里寻找答案超越大数据及其在 ICT 中的作用的问题。

猜测到此结束。这本书有一个非常具体的双重目标，这是对迄今为止形成的方法的全面概述城市信息学的核心，以及研究工具的技术介绍理解和创建明天的智慧城市所必需的。这应该有帮助为回答可能被问到的两个主要问题做好准备本书的总主题： (a) 新信息科学如何引领到新的城市科学？(b) 大数据如何带来可操作的智慧在普遍的不确定性和复杂性的条件下？不在范围内本书直接解决这些问题，尽管它的原始章节有助于已经开始的必要讨论。

GIS的公众参与目前较少，目前的信息服务停留在视频与文字上，关于GIS应用的一些理论还不完善。

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