大數據背景下智慧城市建設方案研究

胡功林

摘 要 物聯網技術與云計算技術的不斷成熟，實現了城市數據信息的高效傳遞和智能響應，從而推動了城市智慧化進程。智慧城市建設需要以信息基礎設施為根本，通過數據分析及處理系統完成對大數據的篩選和活化處理，并借助于豐富而又完善的應用體系讓人們享受到智慧城市帶來的便捷生活。本文從智慧城市關鍵技術出發，通過分析云計算技術和物聯網技術等一些關鍵性技術，提出了智慧城市建設方案，最后對武漢智慧城市建設成績進行了總結。

關鍵詞 大數據；智慧城市建設；云計算；物聯網；武漢

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）181-0070-03

1 智慧城市關鍵技術

隨著互聯網的日漸普及和信息技術的發展，全球開始步入基于大數據的信息化時代，依托日新月異的云計算技術、物聯網技術和網絡安全技術，為未來城市建設提供了更廣闊的發展空間。

1.1 云計算技術

云計算技術同樣是基于互聯網實現，通過將計算分布在大量的分布式計算機上，把強大的計算供能以及應用服務像普通商品一樣提供給大眾，是一類新興的服務于商業的計算形式。云計算的核心技術在于編程模型、海量數據分布存儲技術及管理技術、虛擬化技術和云計算平臺管理技術，其典型代表有Google的云計算平臺和IBM藍云計算平臺。云計算技術解決了由于硬件原因導致的計算機計算能力的絕對性，使用戶可以通過配置較低的計算機就可以具有強大的計算能力，而智慧城市建設需要處理大量的數據信息，要求強大的計算能力作為系統支撐，面對采集到的動態海量數據信息，如果僅僅依靠傳統的計算技術，則需要建設龐大的計算機組，對硬件配置要求很高，同時也增加了硬件維護的成本，云計算則解決了次難題，通過分散在不同地區的大量的服務器集群，實現對海量信息的計算。

1.2 物聯網技術

借助于GPS定位或北斗系統、RFID等數據傳遞技術，通過事先約定好的協議將現實中的任一物品和網絡相互連通，從而實現不同數據信息的實時傳遞與交換，以達到智慧化定位和識別等目的。其核心技術是互聯網技術和傳感器技術，詳細來講，物聯網技術就是以互聯網技術為基礎，通過RFID和信息通訊技術，構建成一張物物相連的關系網，而處于該網絡中的任何物品都可以進行自動識別和信息共享，實現真正意義上的互聯互通。物聯網技術的發展為城市智能化提供了必要的技術基礎，物聯網技術中信息識別、傳遞和轉換的過程正是智慧城市的底層技術，是支撐整個智慧城市建設的中堅力量。

1.3 網絡安全技術

大數據背景的典型特征即是海量數據信息的云處理，包括數據的采集、存儲和處理等環節，而基于互聯網的云技術必然帶來嚴峻的網絡安全問題。由于云技術中包含有大量的用戶，隱私問題是不可避免的。為了提升云技術的網絡安全，國家一方面要在技術層次提升安全能力，另一方面也要不斷完善互聯網法律法規，通過雙重保障實現對用戶隱私的有效保護。其中，在技術層面，可以通過研發更為先進的加密技術和安全協議，強化關鍵服務器的部署和管理等，來確保云技術的先進性；在法律法規層面，現階段網絡制度還存在部分漏洞，再加之互聯網高度的開放性，不僅為網絡犯罪提供了便利，同時也增加了法律執行的難度，因此，國家要注重互聯網法制法規的完善工作。

2 智慧城市建設方案

2.1 信息基礎設施建設

智慧城市的實現離不開硬件設施的支撐，主要包括有網絡設施、感知設施、云計算設施和地理空間信息設施。

2.1.1 網絡設施

網絡設施是智慧城市實現內部互聯的基本要求，因此智慧城市建設要從基礎寬帶、無線網和手機網絡出發，重點完善城市網絡質量及覆蓋率。首先是基礎寬帶面，一方面要解決寬帶質量問題，主要對原始寬帶進行提速，提高光纖寬帶接入率，使城市寬帶上升至百兆級別；另一方面要解決寬帶覆蓋率問題，在城市寬帶實現提速的基礎上，推進光纖寬帶的大規模普及，從而將城市中各組成要素實現互聯互通的高速化，以加快智慧城市網絡信息響應速度，提升城市智慧化水平。其次是無線網絡方面，隨著以智能手機為代表的移動終端設備的高速普及，在改變了人們生活方式的同時，也使日常生活更加便捷化和高效化，而智慧化城市建設的初衷即為改善民生，因此城市基礎服務設施建設要配合人們生活習慣，并借助于不斷革新的高科技技術，為市民提供更為貼心、便捷和智能化的服務，由于智能手機和平板電腦的日漸普及，人們對無線網絡的需求不斷提升，而智慧城市建設同樣需要無線網絡的支持，因此，加快公益WiFi熱點建設同樣是智慧化城市建設的基本保障。最后是手機網絡建設方面，當前我國手機網絡服務商有中國移動、中國電信和中國聯通，隨著智能手機制造技術和移動網絡技術的不斷發展，我國在手機移動網絡基礎設施建設方面成效顯著，現已實現移動4G網絡的規模性普及，從而助力我國城市智慧化建設。

2.1.2 感知設施

城市中無所不在的數據信息是城市實現智慧化的前提，而要獲得數據信息，就必須依托各式各樣的感知設備，如廣泛分布于城市大街小巷的攝像頭、定位系統（GPS、北斗導航等）以及各種傳感器等。眾多的感知設備是智慧城市的感官系統，在城市的日常運轉中，時刻監測著各項數據信息，并通過不斷完善的邏輯判斷及數據處理能力，成為了保障城市正常運轉不可或缺的重要組成元素。因此，智慧化城市建設同樣要加快各種感知設施的建設，不斷提升城市大數據的來源，為城市實現智慧化提供充足的數據信息。

2.1.3 地理空間信息設施

地理空間信息設施主要用于城市空間數據采集，包括交通數據、地理數據、氣候數據等，與GPS和北斗導航系統不同，導航系統通過二維坐標確定物體的位置，而地理空間信息系統則是從三維層面對檢測物體實現全方位的立體監測。地理空間信息系統可以采集到物體的空間位置、形態以及分布等空間信息，并能夠在已有數據的基礎上，對空間信息進行分析加工和建立模型，從而實現對城市的三維立體檢測。可見，在智慧化城市建設中，定位系統與地理空間信息系統相輔相成，通過定位系統實現二維平面定位，通過地理空間信息系統實現三維空間定位，并對空間特征信息以及屬性特征信息進行檢測分析，兩者配合相得益彰，共同服務于智慧化城市建設。因此，智慧城市建設為提升服務水平和質量，必需要加快地理空間信息設施的建設步伐，使城市可以實現對特定物體的實時立體監測，從而提供全方位的服務。

2.2 數據分析及處理系統建設

智慧城市通過傳感器等數據采集設備獲取城市數據信息，而智慧化的核心功能在于數據的后期加工，即信息分析和處理環節，數據管理是智慧城市的底層結構，是實現城市智慧管理的基礎。

首先是數據挖掘技術，城市中實時采集的大數據信息，具有動態性、多樣性和海量性的特點，如果不加以篩選，將很難為具體的應用服務。為使大數據環繞的智慧城市實現對特定服務所需數據的有效供給，需要國家加快對數據挖掘技術的研發工作，確保對大數據的科學管理，提升數據處理的效率。

其次是數據活化技術，數據活化首次由熊璋教授提出，并經過幾年發展已開始服務于智慧城市建設、企業信息管理等信息量高度密集化的場合，數據活化技術通過賦予數據生命，將原本被隔離、限制的數據恢復一體化的關聯性，同時打破城市數據利用的局限性，從而使數據使用更加便捷、高效，數據活化技術的基本單位為活化細胞，活化細胞兼具兩方面供能，即存儲數據和計算能力，具體來講，活化細胞在執行數據存儲時，也可以對應用行為進行分析和學習，同時根據應用行為進行數據重組，從而讓城市中大數據能夠實現更為人性化的服務。

可見，數據分析處理是智慧城市建設的基礎技術，在信息高度集成化的今天，面對大量的動態數據信息，需要城市建設者將側重點放在數據處理技術上面，通過加大對數據存儲技術、數據挖掘技術以及數據活化技術的研發力度，不斷對建設需求提供創新化技術，從而實現對城市智慧化進程的有力推動。

2.3 應用體系建設

智慧城市需要提供智慧服務，而智慧服務則體現在用戶的實際體驗上。城市的智慧化程度主要通過與民生緊密相關服務的服務水平，如日常出行、生活繳費和醫療等。硬件設施的完善的城市智慧化的根本，而應用體系則直接服務于用戶日常生活，可見應用體系建設是用戶可以直觀感受到城市智慧化服務的環節。應用體系建設主要包含兩方面內容，即應用平臺建設和應用軟件建設，應用平臺主要指企業或機構服務平臺，如醫院醫療管理平臺等，平臺建設的合理化程度直接關系到用戶的使用體驗，是人們感知城市智慧化水平的重要來源。應用軟件主要指企業或機構為擴大市場、提升社會影響力而自主開發或者委托第三方開發的服務軟件，包括電腦系統軟件和移動系統軟件。隨著移動終端技術的提升和智能手機的大規模普及，人們日常生活開始從以往的固定式生活、工作走出來，逐漸過渡為以智能手機等可移動設備為主的生活和工作方式，而智能手機也已經成為當下人們日常生活使用率最高的智能設備，雖然現階段工作主要還是依賴于傳統電腦，但智能手機的出現和大面積普及在很大程度上為人們工作提供了便利，是人們日常工作最佳的輔助設備。面對人們生活和工作方式的轉變，城市要實現智慧化就必須以人們需求為導向，不斷提升服務水平，一方面要做好傳統電腦軟件的開發工作，做到功能的與時俱進，同時更重要的是提升移動系統軟件的開發速度，因此，政府部門要加快城市公益應用軟件的研發工作，如智慧交通服務軟件等，而作為企業和機構管理層，面對激烈的市場競爭，同樣需要重視應用軟件的開發和服務。

3 武漢智慧城市建設成績

武漢是我國中部地區戰略核心城市，并憑借其在智慧城市方面強大的研究實力，于2011年與深圳一起成為我國“863智慧城市主題項目”首批智慧城市試點城市，在我國“863智慧城市主題項目”確定的8家技術支持單位中，武漢占有2家（武漢郵科院和武漢大學），武漢在智慧城市研究方面的優勢不言而喻。從2011年成為國家首批智慧城市試點城市以后，武漢憑借其得天獨厚的智慧城市研發實力，以“大智武漢、信息通衢”為目標，在不斷摸索實踐中尋求創新，現已做成武漢城市的三維模型，實現了武漢城區街景的全方位覆蓋，智慧城市建設成效顯著。

1）交通方面。解決交通難題是武漢智慧城市建設的重點之一。首先是智能化公交系統，乘客可通過電子站牌獲取公交到站時間、車輛與車站距離等信息，通過GPS定位自動報站改革，一改傳統司機按鍵報站的方式，降低了漏報或錯報等現象發生，同時可根據實時監測車輛運行情況，通過分析和處理數據，提供最優化的調度方案。其次是智慧停車系統，2016年開始武漢開始試行智慧停車系統，該系統基于車位檢測技術和ETC技術，并結合武漢停車App實現智慧出行，而未來還將與交管部門現有管理系統（違法處理系統、交通誘導系統、易行江城App等）實現對接。最后是公共自行車智能服務平臺，為響應國家節能減排和低碳出行的政策，武漢率先啟動公共自行車項目，并建設智能服務平臺，通過江城易單車App用戶可是實現輕松租車。

2）醫療方面。武漢于2013年全面啟動智慧醫療建設，采用局域和廣域融合的無線網絡，實現了醫護人員的移動查房；通過物聯網技術，實現了對診療的全程監管；通過RFID條碼技術實現了患者身份和醫療信息的識別；通過將醫院系統、銀行系統、醫保系統進行優化融合，實現了全程一體化服務；另外，武漢開發出了OA辦公、藥品管理等移動App，實現了網上掛號與遠程診療。

3）生活方面。武漢于2016年在國內首次推出電子身份卡，可在線辦理多項公安業務，并能網上預約辦理身份證等證件。而且，為方便市民出行，武漢開始試行電子港澳通行證自助續簽機，并與支付寶等合作，實現ETC網上繳費服務。

4）政務方面。在2016年由螞蟻金服研究院等聯合中國互聯網協會發布的智慧城市排行榜中，武漢綜合排名全國第四，其中“互聯網+政務”全國排名第一，可見武漢在政務方面的智慧化程度。同時，在稅務方面，武漢國稅已經實現“漢十條”智慧稅務服務，并在2020年實現納稅人辦稅的全部網絡化。

參考文獻

[1]王楓云，陳亞楠.大數據時代的智慧城市建設與發展困局化解[J].上海城市管理，2016（2）：30-35.

[2]黃昱.智慧城市系統建設方案[J].電腦知識與技術，2015（35）：103-104.

[3]宋志恒.智慧城市移動應用平臺建設方案探討[J].通訊世界，2016（10）：62-63.