大數據技術在智慧城市管理中的應用思考

郭思成

(三峽大學法學與公共管理學院，湖北 宜昌 443002)

一、 引言

隨著信息技術的發展，大數據的應用日益廣泛，成為人們生活中不可缺少的一部分。 在社會經濟快速發展的過程中，大數據技術能夠給城市管理帶來一定的變化，是當前社會發展中不可或缺的重要力量。 大數據技術能夠為智慧城市應用提供可靠的數據支撐，智慧城市建設可以利用大數據技術來解決社會中的突出問題，并且能夠在城市管理過程中發揮重要作用，進而實現更加高效的管理。

二、 大數據與智慧城市的概述

(一)大數據

大數據是指在信息化基礎上形成的，以結構化、非結構化和半實時為特征的數據集，主要是指數字信息在地理空間上不斷向外延伸并且經過復雜運算最終形成一種新材料，具有很強的表征能力并能以數據挖掘以及機器學習方法進行預測分析，主要包括數據存儲、計算、處理和可視化。 此外，大數據技術還包括數據收集、數據存儲、數據處理、數據分析及展示等各環節所需的專業知識和技能。 這些多學科、跨學科交叉的知識技能集成在一起，共同構成大數據技術體系。 大數據是智慧城市的智慧源泉，也是智慧城市發展的動力引擎，在智慧城市建設中，只有不斷探索如何盤活已有數據存量，充分利用大數據增量，才能提升智慧城市建設水平。

(二)智慧城市

智慧城市的核心組成部分是一個綜合性系統，涵蓋智能信息基礎設施、智能應用、大數據技術和智能感知等各個方面。 未來隨著信息技術在各領域應用的不斷深入，人們對美好生活的向往將會越來越強烈，而智慧城市正是實現這種美好生活方式的關鍵因素。 智慧城市也是一個非常寬泛的概念，它不僅僅是指新技術的運用對城市本身產生的影響，也包括政府管理、百姓生活、社會治安等各方面。 在智慧城市中，“智慧”最能體現其含義，智慧城市的架構可以分為三層:信息采集層、運作操控層、領導決策支持層，它可以通過網絡數據通信手段，把來自社會各方面的各類信息轉化為計算機能夠理解的語言、圖形和語音等各種形式的信息，并通過互聯網把這些信息傳到千家萬戶的手機上。 據預測，如果一個城市能實現這種網絡連接的話，其綜合競爭力將大大增強[1]。

三、 大數據技術在智慧城市管理中的重要作用

(一)有利于順應時代發展要求

大數據分析技術是基于知識、技術和計算的綜合信息，能為城市發展提供科學決策依據。 當前，大數據應用已經進入智慧醫療、智慧城市、綠色環保、生態保護等多個領域，以人工智能創新驅動大數據基礎設施建設將為人工智能產業發展提供技術支撐。 同時，大數據技術也在加快推進傳統產業數字化轉型和城市產業現代化進程中發揮著積極作用，可以實現對城市運行的全覆蓋、對經濟運行的全方位監測與預測，以優化資源配置的方式提升社會管理效率和水平，因此大數據技術運用在智慧城市建設中是順應時代發展的必然要求。

(二)有利于提高城市管理工作效率

對于城市管理部門來說，可以在工作中融合大數據技術，將傳統的城市管理模式升級為“互聯網＋城市管理”模式。 大數據技術能為其制定更優化的工作方案提供科學的決策支持，從而有效提升智慧城市管理水平和城市管理質量。 在互聯網的輔助下，以大數據技術為基礎，整合各種信息資源，建立城市信息系統，實現信息資源的有效整合和有效共享，進而實現智慧城市管理。 由此可見，大數據技術在智慧城市中的應用可以顯著提高城市管理的工作效率。

(三)有利于優化城市規劃和建設

大數據時代背景下，大數據技術在智慧城市發展中的應用能有效提升智慧城市的規劃建設水平。利用大數據從人口分布格局、國土空間開發效率、國土空間交通網絡布局和總體規劃合理性入手，通過大數據、云計算、人工智能等手段推進城市治理現代化、信息化、智慧化，是建設智慧城市的必由之路，由此可見大數據在城市規劃領域的重要性。

四、 基于大數據的智慧城市管理平臺構建策略

基于大數據的智慧城市管理平臺圍繞智能城管、應急指揮、民生服務系統進行搭建，系統的建設要通過設計規劃和架構設計兩方面來實現。

(一)設計規劃

智慧城市管理平臺分為城市管理指揮中心、智慧城管指揮中心、城市運行管理中心和綜合服務中心四個子系統。 在平臺設計規劃上分為基礎平臺及應用服務兩部分，其中數據處理及存儲與管理是平臺系統最重要的組成部分之一。 它能夠為用戶提供各種基礎的數據資源支持，同時也能夠為平臺的應用軟件系統提供豐富擴展空間。 智慧城市建設設計時遵循開放系統、統一標準、整合資源、安全可靠的原則，使各個子系統實現統一控制管理與資源共享；搭建智慧城市管理公共服務平臺并支持各個子系統協同運行，可以綜合運用多種手段，形成立體化、精細化、智能化的管理模式。 同時以多種手段和方式開展各種形式的應用與服務，實現城市環境的治理效率提升和社會效益顯現等目標。

(二)架構設計

隨著城市大數據的發展，城市管理系統的數據源呈現多樣化，同時系統內部數據的關聯性、復雜性也在不斷提高，導致系統的整合面臨巨大挑戰。 對于智慧城市中的大數據分析平臺而言，主要涉及大數據分析模型與數據算法、數據存儲與處理、數據交互與關聯、數據庫與系統運行等幾個部分。 智慧城市的核心系統可以利用大數據技術獲取不同的信息資源，并進行整合、管理。 因此在大數據分析平臺的基本架構設計中，首先要確定智慧城市中大數據分析平臺的基本架構設計模型。 我們通常將智慧城市中的智慧管理平臺整體劃分成四大部分:感知層、信息采集層、數據分析層、應用開發層[2]。

結合大數據技術進行建模分析，將智慧城市管理平臺的架構設計作為一種高效的城市資源和公共信息收集利用手段，構建一個科學合理的智慧城市管理系統，以提升城市的運行效率，實現對城區內各種數據資源的有效控制和分析處理。 并通過采集各種類型的數據應用于決策模型和監控工具的分析、評價和改進，實現業務數據與公共信息同步融合，并為業務決策提供重要依據。

五、 大數據技術在智慧城市管理中的具體應用策略

(一)大數據技術在智慧城市交通領域的應用

城市的交通網絡和環境都會影響城市發展水平以及人們的生活質量。 隨著時代的進步發展，智慧城市發展過程中對城市道路與交通進行智能化管理是大勢所趨。 運用大數據技術，可以實現對交通領域數據的管理與分析。 通過在城市交通管理中運用大數據技術，能及時發現城市中存在的問題，盡快采取措施對已經出現問題的路段進行控制、修復以及疏導，并在交通管理工作中運用大數據技術來對交通問題進行相應的解決，為廣大市民提供更加便捷和高效的服務。 在現代智能化交通與大數據綜合管理應用中，還可以運用基于網絡的視頻監控、智能語音交互、車載終端設備以及自動駕駛系統等新技術實現自動感知道路交通環境并輔助車輛行駛狀態的實時監測。

(二)大數據技術在智慧城市規劃方面的應用

隨著大數據技術在智慧城市規劃中的廣泛應用，其對城市規劃方案形成的影響也日益明顯。 首先，自然資源和規劃作為智慧城市建設的重要支撐，需要整合自然資源、空間規劃、社會經濟三大領域的基礎數據資源，涵蓋了人口、建筑、公共服務、不動產等多個可擴展的數據專題，通過人口空間分布、人口空間集聚、設施可達性分析、設施規模預警等模型，挖掘形成多個模型知識庫。 在此基礎上，開展人口時空分析、時空房屋分析、不動產分析、公共服務設施承載力分析等專項應用分析和研究工作，可以為規劃編制、行政審批提供科學依據，為自然資源量化分析和城市體檢評估提供支撐。

其次，智慧交通規劃結合城市現有交通網絡的空間安排，通過對交通監測數據、社交網絡及智能手機記錄的居民出行數據的綜合分析，具備數據采集、分析、預知、控制、指引等能力，能夠合理規劃或改造城市交通干線走向，并重點設計城市居民智慧出行系統及停車系統，從而解決城市交通擁堵、環境污染、交通安全等問題[3]。

最后，智慧基礎設施規劃建設需要構建基礎設施數字管理庫，規范數據標準，打通數據鏈條，優化數據資源全生命周期質量管控。 利用數字化技術、北斗高精度地理信息技術、全要素數據模型、大數據與云計算技術、智能感知數據接入與交換技術等，實現各類基礎設施數據的采集、融合、建庫、共享、交換等功能，以有效支撐數據精準評定評估、養護全流程管理、 監管監測、應急指揮管理和公眾信息服務。

(三)大數據技術在智慧城市財務領域的應用

為提升智慧城市財務管理的有效性，我們將大數據技術應用到智慧城市財務領域，實現數據匯集和共享，以“智慧城市”為目標打造數據驅動型、功能集成型、智能化的智慧城市綜合服務平臺[4]。 通過在財政、金融、稅務、投資、預算等部門全面應用該平臺，實現財務部門的實時監控、在線監督、分析預警等一系列功能。 通過對平臺中的數據進行采集、清洗和分類等處理工作，大數據技術能為智慧城市財務提供可靠技術支撐，因此建立一個基于大數據技術為核心手段且科學合理的信息化系統可以從根本上解決以上問題。

在業務方面:利用大數據技術對平臺中的數據進行采集、清洗和分類等處理工作，使財務系統能夠快速地對經濟運行過程中發生和積累的數據進行分析挖掘，為智慧城市財務提供可靠技術支撐。 既往研究發現:財政資金分配到各個項目是根據其資金分配狀況來安排支出資金的，存在著一定的不確定性；對地方政府和金融機構進行財務分析時需要耗費大量人力和物力；各個地區財政能力差異而存在不一致問題；項目的不斷增加、資金投入總量變大，也會帶來財務方面風險因素的增加，如利息支出可能帶來不穩定的因素；資金管理是大而復雜的系統工程；不能完全解決項目資金籌集與管理過程中出現失誤引發企業經營風險等。 因此建立一個基于大數據技術為核心手段且科學合理的信息化系統可以從根本上解決以上問題。

(四)大數據技術在智慧城市社區管理領域的應用

社區是人類生活的基本單元，是構建和諧社會的重要基礎。 隨著我國社會經濟的不斷發展，居民生活水平不斷提高，對公共服務的需求也不斷增加，智慧城市建設正在逐漸成為中國社會治理的重要組成部分。 為了更好地滿足居民對社區管理服務和社區生活體驗等方面的要求，國家在不斷創新管理模式和管理手段的基礎上，已經將社區的服務管理融入了城市發展規劃之中，積極利用大數據技術對社區中存在的各類問題進行深入分析，并為其提供專業化的服務管理方法和措施，同時為社區居民提供必要參考指標。 基于社區的信息化平臺，提升社區環境的智能化程度。 在管理層面通過建立“智慧社區”服務管理平臺，提高信息采集能力和信息收集效率，同時為居民提供在線問診、辦事指南、便民服務等信息服務。 例如，基于AI、物聯網、云計算等技術，北京書院將室內智能照明、智能用水、智能烹飪、智能健康等與室外智能門禁、智能停車、AI 安全等深度融合，全場景智能社區除了可以提供良好的居住體驗，還能在設備設施巡查、小區安全動態巡查等方面降低物業服務企業的人力成本，通過大數據解決傳統管理難題。 總的來說，大數據技術在社區管理領域的應用可以充分整合社會資源，對社區公共服務資源進行有效管理，有助于實現智慧城市在社區運行中的創新發展理念，實現居民生活質量和國家綜合實力的提升。 同時，在未來社區管理及服務的發展趨勢上，大數據技術也能夠為各個地區和企業解決實際問題提供必要資源支撐和輔助保障。

(五)大數據技術在智慧城市環境保護領域的應用

大數據技術在智慧城市環境保護領域的應用主要涉及三個方面的內容:一是構建基于數據中臺系統的環境管理平臺，如構建環境管理平臺，實現空氣質量自動監測、自動預警等功能；二是構建基于“智慧環保”云平臺的環境監測、信息發布和應急管理等平臺；三是構建基于大數據技術、大數據挖掘、智能分析和可視化的環境信息管理系統。 通過利用大數據技術分析的多源異構數據集，通過在多源環境數據之間建立關聯關系，從而建立多源數據融合的模型，并對環境監測數據進行歸類、分析和挖掘。 利用物聯網、云計算等技術將數據進行整合之后，通過應用數據分析與可視化處理等技術手段對污染源進行精準分析、智能決策以及可追溯性管理，從而達到降低環境污染成本、提升環境質量、改善人居環境的目標，滿足人民對美好生活環境的需求。

(六)大數據在智慧城市安全風險管理中的應用

以城市健康監測系統為例，通過安裝具有溫度補償功能的應變傳感器、裂紋儀等一系列抗干擾能力強的傳感器，自動獲取橋梁使用中的環境狀態、裂紋變化、荷載作用、結構響應等數據，可以實現橋梁結構安全狀態和報警的自動評估。 又如，在學校、醫院、加油站、廣場、商圈等重點區域附近的管網設置燃氣在線監測系統，并接入智能城市管理指揮中心，可以實現燃氣超標自動報警、自動排氣，智能巡檢系統可以有效降低管網泄漏導致路面塌陷的安全風險。 AR 智能管網管理系統以供水管網GIS 系統為數據基礎，基于5G、AR 等先進技術，可三維立體實時展現地面地下供水設施運行態勢，深埋地下的供水管網實時出現在智能手機上，實現供水設施的智能化管理。

六、 結語

綜上所述，智慧城市利用新一代信息技術，以整合、系統的方式管理城市的運行，讓城市中各個功能彼此協調運作，為城市中的企業提供優質的發展空間，為市民提供更高的生活品質，促進城市逐步走向智慧化、數字化、物聯化。 在當前大數據時代，我們必須要更加重視大數據技術的發展與應用工作，不斷提升我國大數據技術發展能力與水平，為城市管理帶來新的契機，并加強對現代科技知識的學習與應用工作，積極推廣普及科學技術知識與應用方法體系，推動我國新型信息技術向更深層次發展。