智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)研究

王婉月

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快，中國(guó)城市進(jìn)入了快速發(fā)展階段，城市人口的持續(xù)增長(zhǎng)、以及城市規(guī)模越來(lái)越大，城市漸漸成為了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最有力的支撐，但與此同時(shí)，也對(duì)城市原有的公共設(shè)施、城市管理、生態(tài)環(huán)境和資源供給等方面提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。城市的管理者以及普通社會(huì)人員都迫切希望在保持城市高速發(fā)展的同時(shí)也能合理解決以上問(wèn)題，在進(jìn)行不斷的嘗試之后，建設(shè)“智慧城市”的理念最終走入人們心中。所謂“智慧城市”，是指信息化城市、數(shù)字城市、智能城市的高級(jí)發(fā)展階段，具體來(lái)講就是集成多種高新技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)數(shù)字化、信息化、泛在互聯(lián)、云計(jì)算、全面感知、智能分析等手段再現(xiàn)城市的各種資源分布狀況及空間地理信息，促進(jìn)城市不同部門(mén)、不同層次之間的信息共享、交流和整合，提高城市資源利用效率，增強(qiáng)城市的聚集、擴(kuò)散與輻射功能，進(jìn)而提高城市的規(guī)劃、管理與發(fā)展水平，滿(mǎn)足人們對(duì)城市各種信息的獲取、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、檢索、共享、處理、分析、顯示和應(yīng)用等一系列要求，便于人們最大限度地實(shí)現(xiàn)智能感知、資源共享及合理使用，是人們認(rèn)識(shí)、改造和保護(hù)城市的一種新手段。

Abstract： With the acceleration of urbanization， our city has entered a stage of rapid development， urban population growth， rapid expansion of city size， so the city become the most powerful engine of social and economic development， but also to the city existing public facilities， management， environment， resource supply and other aspects of the city posed a severe challenge. City managers and ordinary people are keen to keep the city with the rapid development， at the same time，which can effectively alleviate the above problems， and after doing all sorts of useful attempt， the concept of building a "smart city" become the mainstream thought. The so-called "smart city"， is the advanced stage of development of information technology city， digital city， smart city， specifically the integration of a variety of high-tech applications， digital， information technology， ubiquitous connectivity， cloud computing through comprehensive perception， intelligent means for reproducing a variety of analysis and spatial distribution of geographic information resources of the city， promote information sharing different sectors of the city， between the different levels， exchange and integration， improve the urban resource use efficiency， and enhance the city's aggregation， diffusion and radiation function， thereby improve the planning， management and the level of urban development， to meet the people of the city all kinds of information acquisition， conversion， storage， retrieval， sharing， processing， analysis， display and application of a series of requirements， to facilitate people to maximize Intelligent Sense， resources shared and rational use. It is a new means for people to understand， adapt to and protect the city.

關(guān)鍵詞：智慧城市；物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算；大數(shù)據(jù)；3S技術(shù)

1 智慧城市建設(shè)概論

所謂智慧城市，是以智慧技術(shù)、智慧服務(wù)、智慧管理、智慧產(chǎn)業(yè)，以及智慧生活為特征的城市發(fā)展新模式，具有極強(qiáng)地解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，是使信息化向更高層次發(fā)展的體現(xiàn)，它的發(fā)展能力主要體現(xiàn)在信息的全面感知能力、智能的管理服務(wù)能力，以及海量的數(shù)據(jù)處理能力三方面；其總體框架主要包括云計(jì)算數(shù)據(jù)中心、數(shù)字化平臺(tái)、管理中心、應(yīng)用以及物聯(lián)網(wǎng)感知和控制層五個(gè)層次。具體內(nèi)容為：物聯(lián)網(wǎng)感知終端系統(tǒng)，為城市系統(tǒng)和環(huán)境進(jìn)行集成，從而可以對(duì)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行有效地傳送；通過(guò)云計(jì)算的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，對(duì)大量的信息進(jìn)行集成、存儲(chǔ)、匯總、提取和運(yùn)用；在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)各個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)集成應(yīng)用；通過(guò)各個(gè)行業(yè)的管理平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、安全、用戶(hù)、以及認(rèn)證等相關(guān)方面的數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理體系；在前幾個(gè)應(yīng)用平臺(tái)全部完成后，最終實(shí)現(xiàn)各個(gè)行業(yè)應(yīng)用服務(wù)體系。此外，完善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，有利于保證對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的管理，使信息系統(tǒng)具有智能化的服務(wù)能力。

對(duì)智慧城市信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求總體上有三大類(lèi)，即智慧產(chǎn)業(yè)服務(wù)、公眾服務(wù)與居民服務(wù)。信息系統(tǒng)通過(guò)與警務(wù)系統(tǒng)、政府系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、交通系統(tǒng)的智能化聯(lián)系，全面為三類(lèi)主體服務(wù)，促進(jìn)城市發(fā)展和生活質(zhì)量提升。這三類(lèi)智能服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)幾大關(guān)鍵技術(shù)，分別是物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、3S技術(shù)、感知技術(shù)與接入網(wǎng)技術(shù)等。

2 物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)這一新興信息技術(shù)的興起并逐漸成熟，以及國(guó)內(nèi)外政策的大力支持，智慧城市建設(shè)中的技術(shù)問(wèn)題得到了有效的解決。所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是由多個(gè)具有更透徹感知能力的傳感器形成的自組織、智能化多傳感網(wǎng)絡(luò)體系、再輔以智能化的計(jì)算與泛在的互聯(lián)技術(shù)支撐，從而實(shí)現(xiàn)信息的匯聚、協(xié)同融合、泛在聚合、交互共享、智能處理的過(guò)程，最終構(gòu)建成物物互聯(lián)的綜合智慧網(wǎng)絡(luò)，其與以往技術(shù)最顯著的不同在于能夠輔助人們進(jìn)行一定程度上的預(yù)測(cè)與決策。由于物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)原有多類(lèi)技術(shù)的深度融合，因此其具有更深入的感知、更全面的互聯(lián)、更智能的分析、更專(zhuān)業(yè)的運(yùn)營(yíng)服務(wù)等四大特性，這就使其在應(yīng)用層面可以提供更精確的預(yù)測(cè)和更科學(xué)的決策，在物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中，運(yùn)營(yíng)服務(wù)是重心，標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)鍵，信息安全是保障。此外，規(guī)模化、協(xié)同化、智能化是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三大方向。

智慧城市建設(shè)以城市整體為目標(biāo)，以物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)創(chuàng)新為支撐，強(qiáng)調(diào)整合與協(xié)同，更有針對(duì)性地關(guān)注百姓需求。物聯(lián)網(wǎng)是智慧城市建設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)，智慧城市是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的具體應(yīng)用，技術(shù)與應(yīng)用的完美結(jié)合，將充分發(fā)揮系統(tǒng)的精確預(yù)測(cè)、科學(xué)決策、統(tǒng)籌管理、資源共享等功能，而物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市的結(jié)合程度，將是產(chǎn)業(yè)落地的關(guān)鍵、技術(shù)惠民的重心。

物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，就是要將產(chǎn)業(yè)由貿(mào)易、產(chǎn)品制造的產(chǎn)業(yè)集群逐步過(guò)渡到綜合的產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)集群，并結(jié)合行業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)，將新一代物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市技術(shù)運(yùn)用到社會(huì)的各個(gè)角落，從而實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)與物理系統(tǒng)的完美整合，促進(jìn)各級(jí)城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，推動(dòng)各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的管理與控制，使人類(lèi)可以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到智慧狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然的關(guān)系。

3 大數(shù)據(jù)助力智慧城市建設(shè)

（1）以大數(shù)據(jù)為核心的智慧城市設(shè)計(jì)

智慧城市建設(shè)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)城市中各個(gè)部門(mén)之間的協(xié)同聯(lián)動(dòng)。這種協(xié)同聯(lián)動(dòng)不僅表現(xiàn)在不同系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)邏輯，還包括海量數(shù)據(jù)之間的交換、融合以及共享的信息聯(lián)動(dòng)，這是智慧城市系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)之間的區(qū)別所在。

（2）建立與完善智慧城市大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

因?yàn)樵谥腔鄢鞘薪ㄔO(shè)過(guò)程中，大數(shù)據(jù)將會(huì)向血液一樣遍布在其各個(gè)方面。因此，想要保障智慧城市系統(tǒng)的各個(gè)方面有效協(xié)同，就需要進(jìn)行智慧城市大數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化控制，這一問(wèn)題也是保證智慧城市建設(shè)以及智慧城市產(chǎn)業(yè)有效發(fā)展的重要前提。

目前，因?yàn)槿狈σ欢ǖ睦碚撘罁?jù)和科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致智慧城市建設(shè)過(guò)程中，面臨著信息孤島以及信息隔離問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在導(dǎo)致系統(tǒng)難以進(jìn)行相互協(xié)同。因此，相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)建立并完善對(duì)國(guó)際性信息的采集、數(shù)據(jù)之間的交換、數(shù)據(jù)接口以及數(shù)據(jù)共享等標(biāo)準(zhǔn)。這在 智慧城市建上具有重大意義，同時(shí)，對(duì)于我國(guó)智慧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及提升我國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等方面也有著重要影響。

（3）進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)智能分析

智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)性問(wèn)題是一個(gè)可以覆蓋整個(gè)城市的大型傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用這一網(wǎng)絡(luò)，可以將城市生態(tài)系統(tǒng)中的一些局部片段具備的信息向全局領(lǐng)域擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)全局連續(xù)性信息，智慧城市便會(huì)對(duì)這些多維度信息數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究和分析。通過(guò)這種方式，充分了解隱藏在城市背后的一些規(guī)律、發(fā)展趨勢(shì)及特征等，從而進(jìn)行智慧城市建設(shè)的有關(guān)決策。因此，進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)據(jù)智能分析是智慧城市建設(shè)中，數(shù)據(jù)技術(shù)的關(guān)鍵所在，同時(shí)可以為智慧城市的建設(shè)提供強(qiáng)大的理論知識(shí)，促進(jìn)智慧城市建設(shè)的科學(xué)決策。

（4）提供更豐富的大數(shù)據(jù)信息服務(wù)

進(jìn)行智慧城市建設(shè)的最終目標(biāo)就是促進(jìn)城市信息化，并使這樣的建設(shè)能夠惠及百姓。因此，智慧城市建設(shè)的最大價(jià)值就是大數(shù)據(jù)信息服務(wù)。在目前的智慧城市建設(shè)過(guò)程中，各個(gè)城市將建設(shè)重點(diǎn)放在了環(huán)境保護(hù)、城市交通、公共安全、醫(yī)療保障、政務(wù)服務(wù)、智慧民生應(yīng)用等方面。這些方面的內(nèi)容正好體現(xiàn)出了智慧城市建設(shè)的重點(diǎn)和方向。在未來(lái)的智慧城市建設(shè)過(guò)程中，我們還應(yīng)該將這一傳統(tǒng)延續(xù)下去，將工作重點(diǎn)放在廣大人民的需求上，對(duì)相關(guān)技術(shù)以及模式等進(jìn)行完善和創(chuàng)新，為廣大人民創(chuàng)造更加豐富的公共服務(wù)體系。

舉個(gè)例子，作為中國(guó)智慧城市之一的沈陽(yáng)市，其建設(shè)過(guò)程離不開(kāi)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。沈陽(yáng)目前有三個(gè)大數(shù)據(jù)相關(guān)組織機(jī)構(gòu)：一是沈陽(yáng)市大數(shù)據(jù)管理局，其主要職責(zé)包括組織制定智慧沈陽(yáng)的總體規(guī)劃和實(shí)施方案、研究制定大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、規(guī)劃和相關(guān)政策，組織制定大數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)體系和考核體系，統(tǒng)籌推動(dòng)全社會(huì)大數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，組織制定大數(shù)據(jù)采集、管理、開(kāi)放、交易、應(yīng)用等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等工作；二是2015年7月15日成立的沈陽(yáng)大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)有限公司，它是全國(guó)首家由政府主導(dǎo)、市場(chǎng)化運(yùn)作的大數(shù)據(jù)公司，公司旨在協(xié)助政府構(gòu)建城市級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，促進(jìn)數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用，助力政務(wù)、行業(yè)、企業(yè)等各領(lǐng)域數(shù)據(jù)資源開(kāi)放與產(chǎn)業(yè)化，負(fù)責(zé)全市大數(shù)據(jù)資源的管理、激活、挖掘和運(yùn)營(yíng)；三是2015年11月組建的東北大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，它是由沈陽(yáng)市政府和遼寧省發(fā)改委聯(lián)合發(fā)起，政、產(chǎn)、學(xué)、研、金、媒、介等各界共同成立，其目標(biāo)是把握云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)革新浪潮帶來(lái)的戰(zhàn)略機(jī)遇，發(fā)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，助力傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)智慧城市群協(xié)同建設(shè)，促進(jìn)東北經(jīng)濟(jì)新一輪振興。

4 智慧城市建設(shè)離不開(kāi)3S技術(shù)

3S技術(shù)是GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感技術(shù)）的統(tǒng)稱(chēng)。智慧城市建設(shè)離不開(kāi)城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐，而3S技術(shù)是城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)地理空間信息的需求日益旺盛，使用RS（遙感技術(shù)）可以從航空及航天捕捉和獲取信息，而應(yīng)用GIS、GPS技術(shù)則可以更深入的滲透進(jìn)國(guó)土資源、物流以及城市管理等領(lǐng)域，漸漸地改變?nèi)祟?lèi)的出行方式，現(xiàn)如今，人們的日常出行對(duì)于精確導(dǎo)航與定位的需求使得衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)正成為必須。

智慧城市下的智能交通讓人們的日常出行更便捷，例如：大多數(shù)上班族每天趕公交最頭疼的可能是等車(chē)時(shí)間太不固定，而且遇到高峰期還會(huì)造成堵車(chē)現(xiàn)象，若能借助于GPS智能調(diào)度系統(tǒng)，不僅整個(gè)城市的交通運(yùn)行更順暢，堵車(chē)減少，市民還可以在站臺(tái)通過(guò)電子顯示屏獲取下一趟車(chē)的信息，并可通過(guò)電子地圖，更直觀(guān)地看到線(xiàn)路走向和車(chē)輛位置。

5 幾點(diǎn)注意與建議

（1）數(shù)據(jù)共享：通過(guò)智能地將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)的整合，使零散的數(shù)據(jù)變成可供給系統(tǒng)進(jìn)行判斷和參考的信息，這樣能夠獲得城市運(yùn)行、發(fā)展和管理的全面信息，且具有時(shí)效性，能夠打破不同部門(mén)和行業(yè)之間的壁壘，充分發(fā)揮資源共享的優(yōu)勢(shì)。

（2）信息安全：智慧城市系統(tǒng)中所采集和感知到的眾多信息與數(shù)據(jù)很多涉及到用戶(hù)的隱私、企業(yè)的核心機(jī)密以及政府機(jī)關(guān)的絕密信息等，因此，加強(qiáng)信息安全機(jī)制的建設(shè)，是確保數(shù)據(jù)信息共享和傳送安全性的重要措施。

（3）國(guó)家戰(zhàn)略安全：智慧城市以城市為核心建立應(yīng)用系統(tǒng)，必然會(huì)涉及到有關(guān)國(guó)家機(jī)密和安全的眾多領(lǐng)域，比如金融、交通、油氣管道等，這些信息如果被竊取，將會(huì)給國(guó)家安全帶來(lái)巨大威脅，因此，從國(guó)家戰(zhàn)略安全角度考慮，智慧城市應(yīng)用系統(tǒng)必須要能夠完善解決這個(gè)問(wèn)題，并能防范潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（4）擴(kuò)展性：智慧城市信息系統(tǒng)的應(yīng)用和功能在使用、發(fā)展過(guò)程中是需要不斷進(jìn)行升級(jí)完善以及實(shí)時(shí)維護(hù)的，系統(tǒng)的延展性必須依托不斷進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新，能夠?yàn)槌鞘刑峁└鼜V闊的未來(lái)發(fā)展平臺(tái)，做到真正為城市管理和建設(shè)服務(wù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

構(gòu)建智慧城市，要以現(xiàn)代信息通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并在其之上合理地進(jìn)行自主創(chuàng)新，從而有效處理大量的數(shù)據(jù)信息，為智能終端系統(tǒng)以及智慧化產(chǎn)業(yè)建設(shè)提供有力支撐與保障；與此同時(shí)，智慧城市的建設(shè)必須要以法治和國(guó)家監(jiān)管為前提，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源共享，有效地提高信息管理水平，構(gòu)建穩(wěn)定的數(shù)據(jù)信息安全管理機(jī)制，并深層次應(yīng)用云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建高端的智慧城市信息系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模化經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的飛躍發(fā)展。

建設(shè)智慧城市，不僅有利于加快城市的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、升級(jí)完善，及人民生活品質(zhì)的進(jìn)一步提升，還有助于創(chuàng)新社會(huì)管理方式，有利于提高資源配置效率，這無(wú)疑是城市間爭(zhēng)創(chuàng)發(fā)展新優(yōu)勢(shì)，把現(xiàn)代化城市建設(shè)全面推向新階段的關(guān)鍵戰(zhàn)略舉措。

數(shù)字展望：據(jù)世界銀行測(cè)算，一個(gè)百萬(wàn)人口以上的智慧城市的建設(shè)，在投入不變的情況下，實(shí)施全方位的智慧管理，將能增加城市的發(fā)展紅利2.5-3倍，這意味著智慧城市可促進(jìn)實(shí)現(xiàn)4倍左右的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，并引領(lǐng)未來(lái)世界城市的發(fā)展方向。

也許，智慧城市最終達(dá)到的境界可以這樣來(lái)描述：由物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等智慧網(wǎng)絡(luò)支撐的城市生態(tài)，將從單個(gè)組織的生產(chǎn)制造、商務(wù)活動(dòng)和部門(mén)式的社會(huì)管理，邁入全供應(yīng)鏈協(xié)同生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、全方位的精細(xì)化管理和全社會(huì)和諧發(fā)展，以及人與自然和諧共處的新境界。

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