中小城市数字化转型是一个持续演进的过程。本文基于中小城市数字化转型挑战及总体思路，分析中小城市数字化转型的需求，提出中小城市数字化转型的参考模式，并提供中国和日本的部分城市实践，作为可借鉴的路径。
本报告认为城市的功能可归类为民生与服务、产业与经济、治理与运行、环境与低碳、政府效能、基础设施6个领域，中小城市数字化转型也将围绕这6个功能领域来开展，除此之外，为促进城市整体的数字化转型工作，城市还需要提供政策、资金、人才、标准等一系列支持的措施，本报告中称之为发展保障（领导力/政策）领域。因此，本报告从上述7个领域来研究中小城市的数字化转型需求。
根据调研，在7个数字化转型领域中，综合关注度由高到底的排序为：民生与服务、产业与经济、政府效能、治理与运行、基础设施、发展保障（领导力/政策）、环境与低碳，如下图所示。而每个领域中大家认为排名前三的内容则是(调研图表见附录)：
（1）民生与服务领域：排名前三的依次是智慧公共服务、智慧医疗、智慧社区。
（2）产业与经济领域：排名前两名的是智慧园区、智慧农业，智能制造和智慧能源产业并列第三。
（3）政府效能领域：排名第一的为政府数据共享、开放和数据安全，第二和第三则为政府协同办公，政府与企业、市民协作。
（4）治理与运行领域：排名第一的为智慧化城市运行管理，第二和第三则为数字乡村治理、智慧城市应急。
（5）基础设施领域：排名第一的为市政基础设施智能化，其次为城市物联网、云、人工智能、数据平台等数字基础设施，并列第三的为城市网络安全设施和智慧交通设施。
（6）发展保障（领导力/政策）领域：排名前三的依次是数字化人才、数字化组织机制、数字化政策/规划。
（7）环境与低碳领域：排名前三的依次是智慧环保、智慧能源、智慧水务的相关解决方案。
注：横向为各领域内调研对象对此领域关注度排序反馈的统计，纵向为对各横向领域加权平均值的从高到低排序、体现了调研对象对7个领域数字化转型关注度的综合排序
来源：本报告调研统计
在 之前的一篇文章里 ，我们曾经分析了“民生与服务”和“产业与经济”这两大领域， 在本文中，我们将带来“环境与低碳”“基础设施”以及“发展保障”这三大领域的分析。
环境与低碳领域转型模式及实践
城市环境与低碳主要关注生态环境质量、资源环境承载能力、绿色生活方式以及城市碳中和的水平，帮助城市更好地适应和应对气候变化。环境与低碳包括但不限于城市自然环境监测监控、绿色能源管理等方面。本报告将环境与低碳单独列出，作为中小城市数字化转型的7个领域之一，主要是考虑当前绿色城市、低碳城市、碳中和城市的建设正在得到越来越多的关注和重视、正在成为全球城市经济社会发展的重要约束指标。城市环境与低碳涉及绿色产、绿色生活、绿色治理、绿色基础设施，其中，城市环境与低碳有关的治理数据和流程也可接入城市级的治理与运行数字化平台。
1. 模式概述
对于中小城市而言，环境与低碳领域数字化转型成为当前和未来城市可持续发展的重要支撑，特别是对于传统资源型或制造产业为主导产业的城市、地处山区或者沿边疆的城市而言，实现绿色生产转型和加强生态治理成为高优先级的任务。中小城市在本功能领域的3个数字化转型阶段特征分别为：
阶段一，环境与低碳领域的数字化转型主要集中在城市环境保护方面，数字化推进的主体为城市的环境保护部门，数字化内容主要是针对城市内水、大气、固废/危废、土壤、噪声、环卫等进行监测和治理，数字化效果主要是对城市自然环境和建成环境实现局部监测和管理；
阶段二，环境与低碳领域的数字化转型将由城市多个部门协同推进，在数字化内容方面将更加重视利用物联网、大数据、人工智能等技术对全面、实时的感知城市的生态环境，并开始实现数字化对城市能源绿色化的支持，数字化效果主要是对城市大气、水、能源的设施信息进行聚合和整体智能化管理；
阶段三，环境与低碳领域数字化转型将成为城市政府部门、企业、市民等共同参与和推进的工作，大家共同的目标是打造碳中和城市，数字化的内容将全面覆盖生态环境、生产、生活、治理各方面，例如通过集成能源检测系统、住宅能源管理系统、智能电网技术等来优化城市各类建筑的照明、供暖、用水、电力、废物处理等能源配置；通过物联网技术、数据管理和可视化、大数据分析、云计算服务等方式降低城市交通、物流方面的能耗；通过移动互联技术、在线视频技术、小程序应用让每个人在日常支付、阅读、监控、办公、教育、医疗等方面重视碳普惠，增加低碳意识和减少碳消耗；通过碳中和管理平台、风险应急管理系统、地理信息系统（GIS）、数字孪生、信息共享等技术，提升城市服务质量，控制碳排放量，促进发展与环保的良性平衡等。
2.日本柏之叶：城市环境能源管理的数字化推进（阶段一至阶段二）
日本从21世纪初开始积极打造循环型社会和低碳社会，并于2008年和2010年出台了“环境示范城市”和“环境未来城市”双构想。2011年，位于关东地区千叶县的柏市凭借“柏之叶智能城市”入选“环境未来城市”项目，成为应对环境和资源问题的城市范本。
柏市位于千叶县西北部，总面积约115平方千米，居住人口约为42万人。“柏之叶”区域位于柏市西北部，原是环绕东京大学、千叶大学分校区的一片未开发区域。2008年开始，柏市政府和千叶县政府、东京大学、千叶大学4方联合提出在新开通的筑波快线沿线空地整合周边产学研资源，建设环保、健康兼具产业活力的“柏之叶国际校园城”构想，后续发展为“柏之叶智慧城市”计划。
在能源领域，该市基于“实现低碳社会、构筑环境友好型生活方式”的理念，通过对新建城市区块的整体规划，实现了能源的可视化、区域间融通和智能管控，由官民学共同推进，从无到有，在环境与低碳数字化转型领域逐步实现从阶段一到阶段二的过渡。
在城市空间的功能制定中，为实现多种能源的有效利用，柏之叶地区对能源的优化控制和管理进行了整体设计。设计方案包括高效利用多种能源的数字化系统、联通各类能源系统并进行可视化管控的区域能源管理系统、以及整合管理与灾情方面信息的柏之叶智能控制中心。其中，作为区域能源网络汇集中心的柏之叶能源管理系统（AEMS），由日立制作所连同三井不动产、日建设计等公司共同规划，并于2014年正式引入柏之叶地区。该系统通过将区域内分散的办公室、商业设施、宾馆、住宅等各种设施与太阳能发电及蓄电池等电源设备进行联结来实现区域能源的统一管理。同时，基于对各设施的能源使用情况及气象情报的掌握和分析，对街道整体的发电、蓄电、电力融通进行有效的管控，从而控制电费成本、降低二氧化碳排放，维持灾害时的电力供给。AEMS主要功能包括：
1)街道整体的能源管理
将区域附近能源使用情况及太阳能发电、蓄电池、电力融通设备等进行统一管理，预测各个设施的电力需要，优化区域能源使用及控制。
2)可再生能源的稳定控制及发生灾害
时的区域能源供给通过将太阳能发电与蓄电池组合，AEMS控制使再生能源得以平稳使用。在大规模停电等紧急情况下，可以将区域内能源有计划地输送给各个设施。
图3：柏之叶区域整体效率运营、监视、控制系统
来源：日立（中国）提供
AEMS系统管控功能设置在“柏之叶智能中心”，日常可随时确认电力、煤气、自来水的区域需求和供给状况，空调等热源运转状况，风力、太阳能发电状况等。在电力紧迫和灾害等紧急情况下，可以利用大型监视器与设施管理人员共享信息。柏之叶在构建“环境未来城市”的进程中强调并重视环境共生型发展模式。2011年的东日本大地震后，更是将城市应急防灾功能的智能化升级提上日程。目前，AMES不仅达到了平均11%的节电效果，同时在各街区间实现电力调节，通过峰值削减每年可节省约72万人民币的成本。另外通过电力调节系统和蓄电池，系统可在发生紧急情况时于72小时内为供电优先区域提供所需电量的60%，解决事故及灾害所带来的能源供给问题。目前，柏之叶智慧城市已完成第一阶段的建设。面向2030年的第二阶段，将深化政产学研民的高度合作体制，扩张能源管控系统的功能，并扩大其覆盖区域，实现广域高效的智慧能源系统建设。
基础设施领域转型模式及实践
在本报告中，政府效能领域数字化转型侧重在政府内部如何通过数字化的理念、思维和技术，来实现在线协同办公和科学决策，以提升政府的行政效率、行政效益与政府绩效。政府自身效能提升将会促进政府对外的服务和治理能力提升，因此，政府效能领域数字化转型虽有一定的独立性，但也与其他领域数字化转型密切相关。
中小城市的基础设施数字化转型涵盖云、数据平台、物联网设施、人工智能等数字基础设施能力建设，以及市政、安防、交通等基础设施智能化改造或建设。其中，数字基础设施能力为民生与服务、产业与经济、治理与运行、环境与低碳、政府效能数字化转型提供共性支撑。
1. 模式概述
对于中小城市而言，基础设施领域数字化转型是城市数字化转型的基础技术和要素支撑。中小城市在本功能领域的3个数字化转型阶段特征分别为：
阶段一，传统设施数字化体现在交通、安防等局部场景下对于显示屏、摄像头或者智能化市政设备的逐步应用；数字基础设施建设多体现在部分政府部门分别自建机房、数据平台，或通过云服务方式具备相应基础设施能力；信息安全能力体现在可提供数据级宿主硬件的安全保障，以硬件防火墙为代表，由所在行业部门分散建设，呈现烟囱式、行业级的特征。
阶段二，传统设施数字化转型体现在城市的市政、交通等设施实现整体的智能化；城市数字基础设施则已经具备了城市级别的政务云、数据、人工智能平台等共性数字化支撑能力，可支持其他多个领域数字化应用场景的构建和运行；城市信息安全能力已经从部门级扩展至城市级，具备了综合性的安全运营能力。
阶段三，城市已经建立了与物理基础设施精细化映射、实时性交互的数字孪生设施，可以实时感知城市基础设施的运行状态，并可根据需要对基础设施进行一定的反向控制和模拟优化；城市不同领域、不同功能的数字基础设施已经进行了集约化、一体化集成，形成了可支持城市各类 数字化场景运行和创新的城市级操作系统，城市级操作系统除了集成构建之外、 也可以在遗留数字基础设施较少的情况下直接整体规划和新建；信息安全能力已经 具备了城市间联防联动的特征，可以解决云、大、物、移、数等全域网络空间安 全。
需要注意的是，人口规模较小和经济 基础较薄弱的中小城市，适宜基于省、市已有资源，优先选择轻量化、服务化、集约化的方式来建立数字基础设施体系。
2. 中国平湖市：“感智汇”物联感知融合服务平台（阶段一至阶段三）
平湖位于东海之滨，地处浙江省东北部，“沪、杭、苏、甬”四大城市菱形对角线的交汇点，北接上海市，南濒杭州湾，是中国首批对外开放的沿海城市之一。
近年来，平湖市从技术创新、应用创新、改革创新等多维度加快数字化改革步伐，赋能传统城市治理领域数字化转型。在遵循国家《网络安全法》、《数据安全法》、《关键信息基础设施安全保护条例》、《个人信息保护法》等的前提下，平湖市规划建设开放、融合、服务化的数字基础设施⸺“感智汇”物联感知融合服务平台，定位于全市统一数字底座，高效解决“感知设备多样化、多源数据共享难、智慧处置协同难”等问题，为环境与低碳领域数字化转型、智慧农业等创新场景和城市治理多跨场景提供支撑，创新政府信息化建设新模式，推动本地数字经济可持续发展。
在此之前，平湖全市感知设备、视频监控建设共享程度较低，各部门习惯于自建系统、自用数据，数据壁垒普遍存在，在城市一体化的数字基础设施建设方面属于阶段一。“感智汇”建成后，平湖市数字化迈入阶段三，将部门到部门，“点对点”的传统数字资源、物联设备共享模式变为以“感智汇”为中心的网状共享模式，建成数字基础设施领域的“平湖范本”。
图4：平湖市“感智汇”公共数据管理平台
来源：中国平湖市政府
通过平台建设，平湖市建成全市统一的视频、物联（包括遥感）、公共数据、算力资源池，提供设备管理、算法管理、数据管理、应用管理、项目管理等多种数字资源要素的融合管理能力，形成全市感知设备、数据资源、算法资源的共建共享中心。
以“感智汇”赋能城市防内涝为例：平湖市地处长江三角洲，平均海拔3.5米。由于地势的低洼，一场大雨就可能造成短时间河水水位持平或者高于城市水位导致内涝形成，严重威胁群众生命财产安全。依托“感智汇”，平湖建设了“灾害洞察和智慧应急”系统，依托“感智汇”汇集的47类数据，形成汇水网格，完成了积水基础模型和城市内涝仿真预警模型，实现各部门精准履职，一屏协同指挥调度。在系统建设中没有新建一个监控、布设一个传感器，通过数字孪生实现防灾减灾，解决“预警不及时、调度不快捷、处置不协同”等系列问题，实现物联、数字资源的全生命周期管理。
通过“感智汇”的建设，平湖市形成了城市感知网建设标准，数据管理和开发标准等多个标准规范，为未来县级城市建设感知城市提供了大量的理论研究和实践经验。另一方面，当地政府通过“感智汇”的开发投入，获取数个感智应用软件知识产权，可为后续与企业合作开展“感智汇”产品化和商业化提供支撑，为推动当地信息化产业发展提供了新思路。
平台在以下方面进行了创新：
1．建设全市统一数字底座：统筹规划政务感知网、能力平台、感知资源建设，实现政务数字资源融通、共享和分析的统一建设和规划；实现感知数据共享、设备共用：通过感知及视频设备共建、共管、共用，告别各部门“自建、自用、自评”的传统模式，提高物联设备使用率。
2．形成物联感知设备相关标准：建立物联感知接入标准等标准，以便各部门安全地共享感知设备和调用感知数据，并为其他省市的数字化改革提供数字基础设施建设经验。
3.开展政府投资信息化平台建设模式的创新：政府通过投资积累相关知识产权，并基于知识产权来与企业共同推动平台的商业化、产品化，进而促进地方信息化产业的可持续化发展。
3. 日本会津若松市：“以人为本”的标准化城市基础数据平台的建立（阶段一）
在城市的数字化转型中，标准化的体系及平台架构作为对城市级应用和管理功能的整体支撑，扮演着十分关键的角色。日本有一所小城市，利用灾后重建的契机，借助ICT手段在多个产业领域同时推进数据流通和数字化应用，将自身打造成“数据驱动型城市”，那就是会津若松。
会津若松市位于日本福岛县，占地面积383平方公里，人口11.9万人。周边旅游观光资源丰富，有集中的商业区和发达的农业，当地的会津大学以ICT相关专业闻名。和大部分日本的城市一样，会津若松市面临着超少子老龄化加剧、医疗费用高昂、基础设施老旧化、能源短缺以及产业活力度低下等挑战。2011年3月11日，东日本大地震爆发，会津若松市受到了严重影响。
以灾后重建为契机，2011年8月，会津若松市政府、会津大学联合当地企业共同启动了多方合作的“会津若松智慧城市”项目，从交通、数字金融、教育、健康、能源、旅游、防灾治理等9大领域着手，以公共服务的便利化提供为切入点，进行城市整体的数字化转型实践。
在城市数字基础设施方面，会津若松仍处于阶段一，但在合作模式方面，该市通过多元主体协作和积极的调查-反馈模式，为“以人为本”的智慧城市建设打下了良好的基础。
会津若松智慧城市的两个重点是：1.城市数据平台标准化；2.市民有主动选择是否参与的权利。首先，会津若松与埃森哲公司、会津大学等共同打造了标准化的城市基础数据平台。9大领域每个部分都有许多小的解决方案或应用APP，它们会通过标准化的接口和平台对接，不断丰富平台的数据库。由于平台的标准化，它今后还能和其他城市的标准化平台对接，进行更广泛的合作。
图5：会津若松市城市基础数据平台架构
来源：日立（中国）提供
第二个重点是以人为本，平台采用了“OPT IN”的数据收集方式，即从市民处获取信息前必须通过市民本人的同意。会津若松智慧城市站在市民的立场，考虑市民的切实需求，收集市民数据后生成个性化的新型服务反馈给市民。从民众出发的做法，提高了民众对于智慧城市的理解度和配合度。
在此基础上，学校、企业、政府三方通过不同维度的合作，促进数字化平台的发展。以会津大学为代表的高校每年都会输送ICT技术相关的专业人才，通过多方面的手段促进当地ICT人才的培养。有了人才基础，则能吸引更多ICT相关企业入驻当地，为当地数字化发展添砖加瓦。政府一方面和校企加强在尖端技术领域的实践，一方面将成功经验分享给其他区域。产学官的高度紧密合作，让各项数字化应用快速融入市民的生活、工作、学习中。
市民提供的数据变成更优质的服务反馈给市民，企业利用数据提供服务获得利益，企业的发展和市民生活品质的提高让区域经济和地方活力都有了改善，给智慧城市建设提供更好的环境。会津若松智慧城市形成了市民、企业、地方三赢的良性循环。
发展保障（领导力/政策）领域转型模式及实践
发展保障（领导力/政策）包括但不限于组织机制、政策、规划、资金、人才、数字素养、标准等方面，主要作用是为城市的民生与服务、产业与经济、治理与运行、环境与低碳、政府效能、基础设施6个领域数字化转型提供指引、支持和保障。
1. 模式概述
无论中小城市选择从上述哪个领域切入来开展数字化转型，发展保障（领导力/政策）作为思路、规则和要素保障，一般是必不可少的配套内容，其中，数据安全和个人信息保护机制是各类中小城市开展数字化转型的必要支撑。针对不同阶段，数字化转型有关的组织机制、政策、规划、资金、人才、数字素养、标准等具有不同的特征。
阶段一，中小城市数字化转型往往由城市信息化主管部门为推动方，或者是由城市管理、环保、应急、交通、教育等某个政府业务部门推动；在政策方面，由相应的部门制定局部内容的数字化规划或政策文件；在数字素养方面，仅有参与信息化建设的局部人员具备数字化方面的知识和能力；对数据安全和个人信息保护等较为重视，并遵循相关的规定；除了国家、行业层面的标准之外，缺乏城市层面的数字化相关标准或规范。
阶段二，中小城市数字化转型已经建立了由城市最高政府管理人员（国际上统称“市长”）领导、各部门共同参与的数字化转型组织，并统筹考虑相应的资金投入和运营机制；制定了城市的数字化转型规划，以便从城市整体视角提供指引；政府各部门的主管领导和工作人员均对数字化转型具备一定的认知和技能；具备数据安全和个人信息保护的机制；政府推动建立了部分基础性标准规范。
阶段三，中小城市建立了专门的数字化转型组织，探索建立首席数据官等机制；具备整体的资金投入和运行机制规划，并建立市民、企业共同参与的工作机制，形成了城市整体的数字化转型政策体系；政府、市民、企业等通过专门的培训与学习，具备数字化转型的认知和基础技能；数据安全和个人信息保护的机制较为完善；城市数字化转型的标准规范体系较为完备。
2. 中国莘县：坚持“以人为本”理念和探索可持续运营模式（阶段一至阶段二）
当前，莘县的数字化转型除了以农业产业数字化作为重要的切入点之外，也在同时打造协同高效的数字政府和智慧便民的数字社会，“以人为本”则是莘县开展数字化转型的核心理念，具体内涵包括“城市即平台”、“市民即用户”、“连接即服务”、“数据即竞争力”4个方面。
在组织推进机制上，莘县成立了县级智慧城市建设领导小组和办公室，负责整体规划和统筹推进全县的数字化转型工作。此外，莘县还申请成为2020年山东省四星级新型智慧城市建设的预试点之一。
对于中小城市普遍面临的数字化人才缺失问题，莘县大数据中心主任康怀航在接受本报告编写组访谈时提到，由于中小城市难以留住大量的高端人才，莘县在探索与高端人才的松散合作方式，例如，在数字化转型的项目中，由负责建设的企业提供三年的运营服务，并为莘县用户和当地的运营团队提供持续培训，三年后交接给当地运营团队时会更加平滑。
图6：莘县新型智慧城市建设的理念
来源：中国莘县政府
关于中小城市数字化转型缺少资金的问题，康主任提到，除了城市公共资金投入之外，莘县也积极探索申请国家专项债项目，以及采用部分数字基础设施企业投资建设、政府分期购买服务的方式，多渠道并举来拓宽资金来源及公私合作模式。未来，莘县还将基于当地农业互联网平台，探索通过农业产业增值服务收入来反哺政府的数字化转型资金投入的方式。
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