智慧城市建設是歷史發展到一個階段的必然產物，既是中國當前面對的重大挑戰和重大機遇的匯聚點，也是推動信息化、城鎮化、工業化和農業現代化同步發展的好抓手和好平臺。但目前在所有智慧城市建設的規劃或是頂層設計中，對城市氣候學信息知識加以應用的非常有限，這對一個具有更透徹的感知、更全面的互聯互通、更深入智慧化的城市，顯然是一個明顯的失誤。這一失誤將對城市建設規劃、城市總體布局及城市環境保護產生重大影響。從城市規劃和管理角度來看，如果不重視城市發展對地域環境氣象條件的影響，以及氣候變化對城市區域的影響，很可能會造成難以逆轉的嚴重后果。盡管在污染治理上投入大量資金，最終改進大氣環境質量的收效可能會被抵消。相反，如果在城市發展中合理考慮氣象條件，科學規劃布局，會對于改善城市大氣環境條件，實現良好的人居環境，將起到重要的作用。大數據技術的出現，使這種考慮在實際工作中成為可能。

大數據（Big Data）作為當前最時髦的話題，它的內涵和標準是不斷變化的。其概念最早是由美國麥肯錫咨詢公司和EMC公司于2011年提出，目前業界公認的涵義是指以更經濟和高效的方式從大容量、高頻率和異構數據中獲取價值的新一代架構和技術，是海量異構數據和分析方法（Analytics）的緊密結合。就大數據的實質而言，并不僅在數據規模之“大”，而在于由于應對此挑戰而隨之帶來的思維、技術和方法上的全新變革，通過大數據能夠“發現大價值、推進大科技，實現大發展”。正如麥肯錫公司在研究報告中所指出的，數據已經滲透到每一個行業和業務職能領域，逐漸成為重要的生產因素，而人們對于大數據的運用將預示著新一波生產率增長和消費者盈余浪潮的到來。如同互聯網一樣，大數據不僅僅是信息技術領域的革命，更將在政治、經濟、生活等領域產生深遠的影響，成為驅動城市智慧化發展的不竭動力。

一、智慧城市建設與城市環境氣候圖

我國在快速城鎮化發展的過程中，由于城鎮人口的急劇增長和城市的蔓延式發展，改變了城市區域的土地利用結構和下墊面特性，使得原有的自然植被或裸露土地被各式各樣的建筑物以及大量的瀝青、水泥馬路所代替，人們的生產和生活改變了城市大氣的熱力和動力狀況，進而城市生產、建筑物、氣候和環境間的矛盾也日趨凸現。城市工業排放的大量煙塵、氣溶膠、顆粒物以及城市道路上汽車尾氣和工地揚塵等對于城市的氣溫、濕度、能見度、風和降水都有影響，帶來了一系列的城市問題，產生了“城市熱島”、“城市干島”、“城市渾沌島”、“城市洪峰”等城市特有的現象，反過來又極大地影響著人們的生產和生活。如何積極應對氣候變化，治理環境污染和改善城市形態，從而創造舒適和諧的人居環境，是擺在城市建設和管理者面前的重大課題。

智慧城市就是運用先進的信息感知、通信、網絡、數據處理等技術手段將城市生態系統中的基礎設施、資源環境、市政管理、經濟產業和社會民生等系統的核心信息進行感知、傳輸、處理、分析和共享，最終實現反饋控制。智慧城市建設是一項龐大而復雜的工程，由于不同城市信息化發展基礎不同、城市發展側重點不同、城市所處的地理環境不同以及城市文化的不同，智慧城市建設的規劃呈現出各具特色的形式。但無論何種特色，在規劃中關注城市環境氣候的影響是必要的，也是必須的。

傳統的城市規劃及管理的觀念和方法正在受到前所未有的挑戰。傳統的城市規劃理論中，關于氣象因素對城市建設和城市環境的影響已經有所考慮，主要是以風玫瑰圖和污染系數為依據?？陀^上這種方式也起到了一定的指導作用，具有一定的理論性和客觀性。但隨著城市規模的擴張、城市功能結構的變化、城市環境問題日益的突出，這種方式就出現了局限性，迫切需要尋找基于大氣環境優化的可持續發展城市規劃新理論和新方法。智慧城市的建設為解決這個問題帶來了新的機遇和途徑。借助智慧城市建設所匯聚的海量數據，利用大數據挖掘手段，通過數據的智能分析得出城市運行相關的各類智慧信息，包括氣象因素對城市建設和城市環境的影響，深刻認識城市發展以及城市區域間相互影響的規律，制定科學合理的城市規劃，是各級城市政府應對發展不確定性、規避市場風險和實行宏觀調控的必要手段。

在智慧城市建設背景下，城市環境氣候圖是建立在統一的空間地理信息系統（GIS）基礎上，由一系列基礎數據輸入圖層和城市環境氣候圖構成。其中基本輸入圖層包括氣候和氣象數據的分析圖、地理地形圖、綠色植被覆蓋圖以及規劃數據。城市環境氣候圖分由兩張圖組成，分別是城市氣候分析圖和城市氣候規劃建議圖。

（一）城市氣候分析圖

城市氣候分析圖包括三個方面的內容。一是針對熱環境的分析，主要分析城市熱島效應以及不同城市生物氣候的分析狀況，特別是受冷壓或熱壓影響的不舒適地區；二是針對風環境的分析，主要描述和表達當地空氣交換循環風流動的模式及阻擋風流通的建筑物或工廠等；三是確定空氣污染區域，特別需要描述出人為污染源和受污染影響不同程度的區域。通過對以上三個方面的分析，利用建立在空間地理信息系統上的基礎數據輸入層的信息，對城市的熱環境、空氣流通以及空氣污染分布狀況都可以得到精細的了解，對解析現存城市氣候狀況是至關重要的。

（二）城市氣候規劃建議圖

城市氣候規劃建議圖的制作過程就是利用城市氣候分析圖的氣候信息和評估結果，結合其他相關數據，通過智能化的分析，指出明確的氣候問題和敏感區域，并提出在后期土地開發、城市發展、人口布局等方面相應的規劃策略。

在繪制城市氣候規劃建議圖的過程中，要明確智慧城市建設應該遵從其所處的自然氣候這一基本原則，充分考慮城市化進程中的外部氣候，以及城市發展如何影響其內外氣候，避免規劃實施后造成意想不到的后果，避免其應對措施只集中解決眼前的問題，而不去評估規劃進程為什么會產生這樣的后果。

二、智慧城市建設賦予城市環境氣候圖新的內涵

智慧城市的建設只有信息技術的參與是遠遠不夠的，智慧城市建設應該是一種綜合性的建設，是一個綜合性的城市發展的概念，它包含市民素質的提高，創造力的提升，城市交通、污染問題的解決，整個社會的透明、公開、公正、公平，這些都應該屬于智慧城市建設的范疇。智慧城市的建設目標應該是服務于市民、服務于企業和服務于政府。而城市規劃也并非一項純工程技術行為，也非發展藍圖的描繪，它具有強烈的公共政策屬性，因此智慧城市使“規劃就是向權力訴說真理”成為可能。

另外，智慧城市建設程度越高的地區，越容易受到氣候變化的影響。因為智慧城市運轉高度依賴于一個綜合復雜的網絡體系以支持其交通運輸、衛生健康、教育服務及能源和通訊設施。這些基礎設施之間密集的交叉關系會使氣候變化對其影響更加復雜。如降水和暴雨會造成“城市洪峰”，高溫影響會造成“城市熱島”，干旱和水資源短缺會造成“城市干島”等。也正是因為智慧城市的建設，通過繪制城市環境氣候圖，在城市規劃階段就嚴密地考慮這些氣象因素的影響，使得克服這些城市通病成為可能。

首先，智慧城市的頂層設計能夠綜合考慮影響城市發展和運行管理的各類因素，這其中就包括氣象因素的影響。繪制更加精準的城市環境氣候圖是智慧城市建設必不可少的一項工作。

其次，智慧城市的城市環境氣候圖可以幫助實現由滯后向實時、由粗放到精細、由靜態到動態、由被動向主動的轉變。

再次，由于智慧城市的建設，使得城市環境氣候圖的繪制不僅僅依賴土地利用信息，而是在土地利用信息的基礎上，綜合考慮建筑樓宇信息、生物氣候學信息等，制定更為完善的智慧城市環境氣候圖。

最后，智慧城市環境氣候圖的應用范圍遠遠超出城市規劃輔助工具的范疇，其應用將擴展到環境治理、人口布局、節能低碳和應對氣候變化等相關工作。

可以預見，在智慧城市規劃建設的理念下，對城市環境氣候影響的重視將被提到空前的高度，將在政策保障、工作機制、人才培養等方面會有比較大的提高。通過宣傳教育，從市民、企業到政府部門，對城市與氣候變化的關系、對人與自然和諧相處的意義會有顯著的改變。

三、智慧城市環境氣候圖繪制思路與實施策略

通過智慧城市的建設，使得能夠實時收集城市乃至全世界不同氣象觀測站的氣象數據，利用大數據技術，在綜合分析氣象、氣候、土地利用和地理地貌等因素的基礎上，充分利用城市統一的空間地理信息系統（GIS），構建智慧城市環境氣候評估與應用信息平臺，利用該平臺制定有針對性的生態可持續智慧城市規劃建議，從而改善城市千城一面的發展模式，提升城市品質和市民健康舒適的生活。這就是繪制智慧城市環境氣候圖的主要思路和目的。構建環境氣候評估與應用信息平臺是繪制智慧城市環境氣候圖的關鍵步驟，參與平臺構建的不應僅僅是氣候學研究人員，還應該有城市規劃人員、建筑師和房地產商等相關人員的參與。此外，平臺數據要盡可能包含方方面面的相關數據，充分利用大數據挖掘技術，繪制出符合城市實際情況的環境氣候圖。

大數據為數據采集提供了新的方法和路徑。繪制智慧城市環境氣候圖必須建立在大數據分析的基礎之上，而大數據的質量、數據來源及挖掘應用的方式和流程就顯得尤為重要。因此，繪制智慧城市環境氣候圖，在政府部門層面應注意如下問題。

（一）提升數據采集能力

在政府內部，首先是要明確構建環境氣候評估與應用信息平臺和數據資源管理的綜合協調部門，建立所需基礎數據資源的標準，完善數據資源采集、共享、利用和保密等相關制度。在數據采集過程中，一是要對跨部門的相關數據進行整合、分類，實現對繪制環境氣候圖所需數據的全收集、全覆蓋，并在此基礎上形成相關主題數據庫。二是要注重非結構化數據的匯集。某些文本、音頻、視頻形式的數據，往往會被傳統的系統忽略，今后要加強收集。另外在日常過程中積累起來的個人經驗，以往也未受到重視，也沒有系統性地整理和存儲，實際上這些“隱性”的知識也是構建環境氣候評估與應用信息平臺非常重要的組成部分。三是通過多種途徑獲取政府內外部相關數據，并在政府部門和公共范圍機構之間，實行無償數據共享。要加強統籌建設跨層級、跨部門環境氣候評估與大數據應用信息平臺，完善交換共享平臺的覆蓋范圍，打通信息橫向和縱向的共享渠道，推進跨地區、跨部門信息資源共享。

（二）建立信息比對和更新機制

目前，我國政府的數據采集仍以部門各自采集為主，缺乏橫向比對，這就給數據質量帶來了很大的影響。智慧城市環境氣候評估與大數據應用信息平臺同樣存在如此問題，主要體現在記錄遺漏、數據錯誤、信息過時等。因此，應完善數據的采集機制，建立數據更新策略，通過條塊結合比對、第三方驗證的方法，即部門權威數據與條塊化數據核實相結合，同時引入數據涉及到的個人和企業、其它部門的相關數據加以校驗，以提高數據的完整性、準確性和及時性。

（三）推進大數據挖掘應用和有序開放

在提高數據數量和質量的同時，積極探索繪制環境氣候圖的大數據應用方式和方法。綜合考慮數據的可得性、數據分析的復雜度和可能的效益等因素，確定應用的重點和時序。當然，大數據應用不限于智慧城市環境氣候評估與應用信息平臺的應用，政府還可以將非涉密的政務數據逐步對社會開放，提高整個社會對政務信息資源的開發利用水平，這樣一方面可以豐富應用，優化公眾體驗，另一方面也有利于大數據產業的發展。

智慧城市環境氣候評估與應用信息平臺應該納入智慧城市建設的總體架構之中，成為智慧城市建設的一項重要的應用，成為城市動態規劃的主要依據。動態規劃現已逐漸在國內外被規劃界所接受，把規劃看成一個過程，而不是結果，既注重建設行為的協調性，更注重運用政策杠桿，關注近期的需要并強調靈活性，使規劃不再是被動的藍圖，而成為一個改善城市主動而具體的工具。智慧城市的環境氣候評估與應用平臺從傳統的單純輔助制圖向規劃信息管理、決策支持方面擴展，從單個城市的規劃信息平臺向區域一體化、城鄉統籌的規劃信息化應用拓展，這將成為提高城鄉規劃科學性和權威性的重要支撐手段。通過構建智慧城市的環境氣候評估與應用平臺，可以實現城鄉區域性規劃多源、多尺度、多時態空間信息數據和應用資源的整合，順應了未來區域層面各類規劃信息數據共享化趨勢。

智慧城市環境氣候圖的繪制應該充分考慮目前國家大力提倡和要求的節能減排、應對氣候變化方面的相關政策和措施。各級政府可以召集發改委、規劃、國土、氣象、環保等部門聯合制定有關政策和工作機制，在各部門資源匯聚共享的基礎上，開發研制智慧城市環境氣候評估與應用平臺，依據該平臺繪制出環境氣候圖，并確保在實際規劃、環保及土地利用過程中得到應用。