大數據匯流 翻轉城市新面貌 - 臺北產經資訊網

根據拓墣產業研究所，在「2014 年智慧展看智慧聯網發展趨勢」一文中提及，自2012年起，全球約有80 億台連網裝置，主要以手機、平板及NB 為主，預估至2020 年有500億台連網裝置，隨著智慧型手機滲透率快速提升，其將成為整合核心，帶動機器與機器間 (Machine to Machine, M2M) 及物聯網 (Internet of Things, IOT) 普及應用，其中無線感測網路(Wireless Sensor Network，WSN)與物聯網應用發展將趨於多元化。所以在這波數位匯流的趨勢下，大眾透過廣播網路、無線電視、有線電視、報紙、雜誌等傳統媒介接收數位內容之模式正在改變，各種不同形式之內容將可以匯流在相同的平台上，產生了多種類型的數位平台可以傳播數位內容，如行動平台及網路社群。城市也會因為這波的大數據匯流，而產生了不一樣的面貌，進而變為更智慧與聰明的城市。

智慧城市的定義相當的廣泛，根據聯合國公共政策的一份報告，將智慧城市的特徵歸納為四類: 廣泛全面的感知察覺、無所不在的互聯特性、遍布透徹的有效智能、以人為本的永續創新。因此智慧城市的發展關鍵可以說是技術層面的資通訊技術(ICT)與人本層面的城市開放性創新，兩整之間相互的整合。更進一步我們可以說: 技術的發展是為了城市在人本上的創新! 然而何謂創新在定義上非常難以界定，智慧城市的設計與發展也並非完全能夠由菁英政策來決定，反而應該是一個全民共決的過程，決策過程中能夠藉由從專家到全民的共同合作，為智慧城市由下而上逐步的形塑出整體的發展輪廓。因此我們所要提倡的智慧城市設計應該是提供一個有效的輔助決策過程(Decision Making Process)的城市資訊平台。

將智慧城市空間指認與加值運用平台的架構描繪成一張具有二維特性的象限圖表(見圖1)。X軸向屬於時間軸向，由左到右分屬於過去、現在、與未來，定義出智慧城市所內涵的時間軸脈絡；Y軸向屬於空間脈絡，光譜的兩個極端分別是定點式的整合型資訊與移動式的分散型資訊。兩個端點主要的鑑別性在於「移動性」(Mobility)，舉例來說，在室內將視覺化資訊投影套疊到實體模型上所形成的擴增實境(Augmented Reality，AR)屬於Y軸的上方，因為具備有非移動式的特性；而市民在城市中遊走並透過手機或平板獲取視覺化資訊因為具備有移動性的特點，因此被界定在Y軸的下方。出現X軸(時間)與Y軸(空間)的二維象限圖表後，智慧城市空間指認平台所要整合的資訊—具圖資套疊性的都市巨量資料，簡稱套疊資料，就可以依照其所屬的特性落點在不同的象限內。城市數據可分層五個圖層: 建築資訊模型層(BIM Layer)、地理座標資訊層(GIS Layer)、綠色生活環境層(ECO Layer)、資訊視覺化層(VIZ Layer)、以及圖資套疊系統層(G-mapping Layer)。其中圖資套疊系統層是該平台資訊整合的關鍵核心技術，負責將各種資訊以類似地理資訊系統的座標方式加以編碼，使所有的分層資料在產生的過程中都能夠建立對位的關係，如此一來當我們要抽取出不同分層加以疊合應用時，資訊之間便能夠有套疊(mapping)的基準，產生連動的關係，進而產出有助於使用者決策的有效資訊。

智慧城市(Smart City)的概念最早源於2008年IBM在美國紐約發布的《智慧地球：下一代領導人議程》主題報告所提出的「智慧地球」。在報告書中，IBM提出把新一代資通訊技術全面而深入的運用在各行各業之中這個理念，並衍生出以萬物互聯、全面整合、創新激勵、協同運作等四方面架構起來的智慧城市。以時代的脈絡而言，一般而言智慧城市都會與1998年美國副總統高爾提出的數位地球(Digital Earth)做比較，高爾在演講中提到「我們需要一個數位地球，一種可以承載巨量訊息資料的、多解析度的、和三維的地球數位化表達方式」。數位地球明確的將衛星遙測技術、地理資訊系統、超級電腦運算、網路串流技術、三維資訊視覺化等的高科技發展，與政府決策、災害應變、資源探索、極端氣候、民生經濟等方面的社會需求聯繫在一起。

數位地球透過全面數位化地球上各種不同尺度的事物，包含自然環境和人文活動，以促進社會進步和經濟發展。數位地球的應用尺度可以劃分為全球層面、國家層面、區域層面三個層次。「全球層面」是指以整個地球大尺度的事物做為數位化對象，主要包括全球氣候變遷、全球植被與土地利用、冰原覆蓋變化、生物多樣性、全球海平面及海洋環境變化、全球地形變化及地殼運動監測、以及全球經濟發展分析與評估等。舉例來說，對於全球氣候變遷與冰原溶解的現象做長期監控，便可以大範圍的預估海平面上升可能發生洪患災害的區域，並提前做出警告或製作對策。「國家層面」是指以一個國家尺度做為數位化對象，包括國土資源、自然環境、社會經濟、人口統計等的動態監測與分析作為研究對象，舉例來說，對於農作物種植面積與消長趨勢做長期統計，並配合大範圍的洪水潛勢監測，便可以準確的預估當年的產量趨勢預估，甚至可以針對此趨勢做出相對應的對策調適。「區域層面」是以城市、農村、社區為數位化對象，例如以城市為單位進行數位化以促進管理的效率、數位化帶動傳統產業改革或轉型、和社區數位化後的保全系統等。經過數十年的發展，數位地球這個概念已在空間資料建置與應用展現出具體成果，例如Google公司發展的Google Earth，Microsoft公司發展的MSN Visual Earth，以及美國NASA發展的World Wind。以其中發展最早且較為完整的Google Earth來說，透過全面數位化城市和其相關資源，目前已經具體影響到城市居民的生活習慣，包括導航上的運用、街景的瀏覽、建築物的三維視圖、地點的標註、旅遊路線的規劃、以及區域氣候資訊的呈現等。總而言之，數位地球將人類的活動和自然環境進行全面的數位化，並通過網際網路進行資訊流通交換，使地球上的各種資源能夠突破過去時空上的限制，在數位化的基礎上產生新的整合型運用，為人類整體的生存與發展產生宏觀的影響作用。

智慧城市可以說是繼承數位地球所建置的巨量資料基礎下，所應運而生的下世代城市發展模式，但智慧城市在構成本質上有著不同於數位地球的典範轉移。智慧城市最主要的核心價值在於「人本」。目前對於智慧城市的定義相當的廣泛，根據聯合國公共管理網路(United Nations Public Administration Network, 2013)的一份報告《創新2.0視野下的智慧城市》，將智慧城市的特徵歸納為四類: 廣泛全面的感知察覺、無所不在的互聯特性、遍布透徹的有效智能、以人為本的永續創新。

一、廣泛全面的感知察覺
透過感應器佈署並結合資通訊技術的輔助，建置深入環境的感知科技，以實現對城市脈動的即時感知察覺。感知科技可視為智慧城市的「感應神經末端」，智慧城市利用各類隨時隨地的感知設備和智慧化系統，感知城市在三維空間上的環境、狀態、位置等資訊，並透過資通訊科技傳輸整合這些感知資訊，使整座城市的各項機能運作與動態事件能在雲端匯集成整合性的巨量資料，促進智慧城市整體運作的協調性與廣泛性。

二、無所不在的互聯特性
以資通訊技術包括電信廣播、無線網路、衛星定位系統、區域短波等，發展城市中物與物、人與物、人與人的全面互聯，為城市使用者提供地點導向的資訊服務(LBS)。資通訊技術包括電信廣播、無線網路、衛星定位系統、區域短波等，可視為為智慧城市的「神經網絡」，負責串聯各種末端訊息並集結匯流到智慧城市的中央主控系統，同時也負責反饋主控系統所發布的回應訊息，使智慧城市能成為一個類神經網路架構下的自主適應系統，產生即時反饋、隨時隨地智慧化服務的能力。

三、遍布透徹的有效智能
智慧城市的管理應具備足夠的數據佐證，並維持高度的開放性以隨時回應快速變化的城市狀態。透過新一代全面感知技術的應用，城市系統在開放性的原則下持續蒐集城市中各種類型的數據，並透過雲端系統的整合運算能力實現對巨量資料的存儲、運算、分析、與反饋，構成都市「決策大腦」的功能。決策大腦的資訊來源並不僅限於傳統的來源，更納入了城市居民的參與，以及深入都市環境中的各種環境參數，可以說是由下而上逐步構成共同決策的機制，使得整個決策過程能夠達到有效智慧化運作。蒐集移動行為的資料，掌握裝置的位置及其移動軌跡，目前手持式裝置分兩個方面來研究資料蒐集方式，分別是室外定位及室內定位。室外定位的精確性與實用性可透過GPS 搭配行動地圖，利用手機上的感測器來偵測使用者的行動方式和位置，移動軌跡方式包含行走、坐車、未移動。而蒐集這些資訊可提供許多應用: 蒐集平日及週末的交通狀況，用來疏緩交通擁塞或是提供更好的交通方式給使用者；在疾病擴散時，根據手機移動情況，了解疫情聚集及擴散之情形，提供相關單位作為疫情管理與相關決策之參考；天然災害發生時，如水災發生，瞭解災民的移動方向，就可以在災前知道該規劃多少避難所。

四、以人為本的永續創新
智慧城市最重要的核心價值在於以人本為出發，相較於過去菁英式的決策過程，智慧城市具體的彰顯現代科技以人為本的內涵，也重新定義了城市創新中基層使用者的角色參與以及群眾外包的集體智慧。換句話說，城市的創新不再只集中於城市管理者的手上，而是透過城市居住者的集體共創，由下而上共同決定城市的創新價值與永續方向。在運作的過程中，廣泛全面的感知察覺(感知器官)、無所不在的互聯特性(神經系統)、以及遍布透徹的有效智能(決策大腦)三者，都是為了能展現城市居民力量的重要手段與環節，使城市本身能在以人為本的核心價值下，實現整體經濟、社會、環境的永續發展。在此概念下，城市的管理者一定要找到一個最佳平衡點，來平衡城市發展與城市資源之問的矛盾。由於每個城市自身的資源和發展目標的多樣性，使得這個平衡點對於每個城市而言都各不相同。為了幫助城市的領導者找到這個平衡點，我們需要透過科學的方法論，對城市進行良好的規劃。

智慧城市的本質是以人為本，而實現的核心手段之一便是開放資料(Open Data)的概念。「開放資料」指的是一種經過挑選與許可的資料，這些資料不受著作權、專利權，以及其他管理機制或規章所限制，可以開放給社會公眾自由應用。在資料願意開放的前提下，未來蒐集足夠的資料及去除個資議題後，將可開放給特定研究人員使用，就有資料的引用與建立需求，讓資料不會散落各處，並提供資料挖掘與後續分析能力，規劃資料影響(impact)指標的建立，可用指標群的概念量化描述匯流資料。

開放性資料在應用上最常被使用的有效手段之一，便是配合資訊視覺化(Information Visualization)的概念所發展出的相關應用。「資訊視覺化」主要是為因應要處理的日常資訊量日益龐大，純粹用文字描述將無法有效表達資料的全貌，同時也難以被使用者所理解，因此透過圖形視覺化的技術和方法，在有限的螢幕空間中，一方面利用日益進步的電腦運算技術，一方面利用人類視覺感官對圖形資訊的高速處理能力，對巨量資訊進行視覺化呈現。資訊視覺化的主要概念為利用圖表降低資訊的維度、利用顏色區分不同的資訊種類，以及利用比例來呈現重要性程度等。舉例來說，在描述某城市當下的交通狀況時，若用文字或是報表列舉目前所有路段的車流量統計，用路人所能獲取的資訊是非常有限的，例如行車廣播播出與行車所在地無關的大量資料，反而無助於紓解交通或是幫助用路人做出有效的決策，造成資料量龐大，但資訊量受限的問題。若能透過如即時交通路況行車地圖，用路人便可以藉由顏色所代表的交通壅塞程度，有效而迅速的掌握全面的交通狀況，並在導航的輔助下做出最有效的迴避或是較佳的路線選擇。

圖2利用市民城市觀感實驗(Place Plus)為例，說明如何讓市民參與城市評估，該專案是由美國MIT媒體實驗室所發展的一個市民參與城市評估的計畫，市民可以針對特定城市議題進行比對性投票產生量化資料，進而繪製出該議題在城市中的得分分布地圖。地點加值計畫首先為城市建立一個社群網站，網站內會隨機的顯現兩張不同地點的城市街景，登入網站的市民可以選擇這兩張照片何者比較符網站所提出的議題，例如圖2展示了兩張不同的街景圖，並詢問瀏覽這兩張圖片的市民: 何者令人覺得比較安全? 市民可以直接點選兩張中其中一張覺得較為安全的照片，網站便會把該答案記錄下來，然後繼續隨機出現兩張街景圖讓市民做比對，如此透過市民參與的力量逐步將城市的街景做出安全性的評量。

未來透過市民建立智慧城市的權重地圖正是一種劃時代的典範轉移，它利基於科技之上，但卻是從以人為本的角度出發，翻轉大眾對於智慧城市的想像，更將影響力擴散到所有城市居民的日常生活中。本研究透過對於智慧城市脈絡的分析，了解到智慧城市以人為本的核心價值，並藉由回顧巨量開放性資料所帶來的創新決策模式，以及解析群眾外包所構成的城市權重地圖，深入的了解到維繫智慧城市永續發展的前瞻創新概念在於「善用群眾感知力量」，如何發展以資通訊科技彙整群眾外包式環境評量，用以建構智慧城市空間指認與加值運用平台，如圖3所示，可用於民眾通路、業者通路及政府通路。

總體來說，智慧城市可以在對城市各類資源資訊進行收集、追蹤、整合、共享與分析的過程中，有效規劃和管理城市資源、公共服務和各種活動及其帶來的經濟、社會或環境影響，進而增強城市競爭力，吸引人才和投資，幫助經濟轉型並實現城市永續經濟發展。

致謝
本文感謝科技部補助私立大學校院發展研究特色專案計畫-「數位匯流下之資料蒐集、分析、應用及資料影響力之研究--數位匯流下之資料蒐集、分析、應用及資料影響力之研究(1/3)」，計畫編號：MOST104-2632-M-035-001-；以及科技部補助「都市探針: 以資通訊科技彙整群眾外包式環境評量用以建構智慧城市空間指認與加值運用平台之研究」，計畫編號：MOST104-2221-E-035-024-。