大数据背景下智慧城市建设方案研究

胡功林

摘 要 物联网技术与云计算技术的不断成熟，实现了城市数据信息的高效传递和智能响应，从而推动了城市智慧化进程。智慧城市建设需要以信息基础设施为根本，通过数据分析及处理系统完成对大数据的筛选和活化处理，并借助于丰富而又完善的应用体系让人们享受到智慧城市带来的便捷生活。本文从智慧城市关键技术出发，通过分析云计算技术和物联网技术等一些关键性技术，提出了智慧城市建设方案，最后对武汉智慧城市建设成绩进行了总结。

关键词 大数据；智慧城市建设；云计算；物联网；武汉

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）181-0070-03

1 智慧城市关键技术

随着互联网的日渐普及和信息技术的发展，全球开始步入基于大数据的信息化时代，依托日新月异的云计算技术、物联网技术和网络安全技术，为未来城市建设提供了更广阔的发展空间。

1.1 云计算技术

云计算技术同样是基于互联网实现，通过将计算分布在大量的分布式计算机上，把强大的计算供能以及应用服务像普通商品一样提供给大众，是一类新兴的服务于商业的计算形式。云计算的核心技术在于编程模型、海量数据分布存储技术及管理技术、虚拟化技术和云计算平台管理技术，其典型代表有Google的云计算平台和IBM蓝云计算平台。云计算技术解决了由于硬件原因导致的计算机计算能力的绝对性，使用户可以通过配置较低的计算机就可以具有强大的计算能力，而智慧城市建设需要处理大量的数据信息，要求强大的计算能力作为系统支撑，面对采集到的动态海量数据信息，如果仅仅依靠传统的计算技术，则需要建设庞大的计算机组，对硬件配置要求很高，同时也增加了硬件维护的成本，云计算则解决了次难题，通过分散在不同地区的大量的服务器集群，实现对海量信息的计算。

1.2 物联网技术

借助于GPS定位或北斗系统、RFID等数据传递技术，通过事先约定好的协议将现实中的任一物品和网络相互连通，从而实现不同数据信息的实时传递与交换，以达到智慧化定位和识别等目的。其核心技术是互联网技术和传感器技术，详细来讲，物联网技术就是以互联网技术为基础，通过RFID和信息通讯技术，构建成一张物物相连的关系网，而处于该网络中的任何物品都可以进行自动识别和信息共享，实现真正意义上的互联互通。物联网技术的发展为城市智能化提供了必要的技术基础，物联网技术中信息识别、传递和转换的过程正是智慧城市的底层技术，是支撑整个智慧城市建设的中坚力量。

1.3 网络安全技术

大数据背景的典型特征即是海量数据信息的云处理，包括数据的采集、存储和处理等环节，而基于互联网的云技术必然带来严峻的网络安全问题。由于云技术中包含有大量的用户，隐私问题是不可避免的。为了提升云技术的网络安全，国家一方面要在技术层次提升安全能力，另一方面也要不断完善互联网法律法规，通过双重保障实现对用户隐私的有效保护。其中，在技術层面，可以通过研发更为先进的加密技术和安全协议，强化关键服务器的部署和管理等，来确保云技术的先进性；在法律法规层面，现阶段网络制度还存在部分漏洞，再加之互联网高度的开放性，不仅为网络犯罪提供了便利，同时也增加了法律执行的难度，因此，国家要注重互联网法制法规的完善工作。

2 智慧城市建设方案

2.1 信息基础设施建设

智慧城市的实现离不开硬件设施的支撑，主要包括有网络设施、感知设施、云计算设施和地理空间信息设施。

2.1.1 网络设施

网络设施是智慧城市实现内部互联的基本要求，因此智慧城市建设要从基础宽带、无线网和手机网络出发，重点完善城市网络质量及覆盖率。首先是基础宽带面，一方面要解决宽带质量问题，主要对原始宽带进行提速，提高光纤宽带接入率，使城市宽带上升至百兆级别；另一方面要解决宽带覆盖率问题，在城市宽带实现提速的基础上，推进光纤宽带的大规模普及，从而将城市中各组成要素实现互联互通的高速化，以加快智慧城市网络信息响应速度，提升城市智慧化水平。其次是无线网络方面，随着以智能手机为代表的移动终端设备的高速普及，在改变了人们生活方式的同时，也使日常生活更加便捷化和高效化，而智慧化城市建设的初衷即为改善民生，因此城市基础服务设施建设要配合人们生活习惯，并借助于不断革新的高科技技术，为市民提供更为贴心、便捷和智能化的服务，由于智能手机和平板电脑的日渐普及，人们对无线网络的需求不断提升，而智慧城市建设同样需要无线网络的支持，因此，加快公益WiFi热点建设同样是智慧化城市建设的基本保障。最后是手机网络建设方面，当前我国手机网络服务商有中国移动、中国电信和中国联通，随着智能手机制造技术和移动网络技术的不断发展，我国在手机移动网络基础设施建设方面成效显著，现已实现移动4G网络的规模性普及，从而助力我国城市智慧化建设。

2.1.2 感知设施

城市中无所不在的数据信息是城市实现智慧化的前提，而要获得数据信息，就必须依托各式各样的感知设备，如广泛分布于城市大街小巷的摄像头、定位系统（GPS、北斗导航等）以及各种传感器等。众多的感知设备是智慧城市的感官系统，在城市的日常运转中，时刻监测着各项数据信息，并通过不断完善的逻辑判断及数据处理能力，成为了保障城市正常运转不可或缺的重要组成元素。因此，智慧化城市建设同样要加快各种感知设施的建设，不断提升城市大数据的来源，为城市实现智慧化提供充足的数据信息。

2.1.3 地理空间信息设施

地理空间信息设施主要用于城市空间数据采集，包括交通数据、地理数据、气候数据等，与GPS和北斗导航系统不同，导航系统通过二维坐标确定物体的位置，而地理空间信息系统则是从三维层面对检测物体实现全方位的立体监测。地理空间信息系统可以采集到物体的空间位置、形态以及分布等空间信息，并能够在已有数据的基础上，对空间信息进行分析加工和建立模型，从而实现对城市的三维立体检测。可见，在智慧化城市建设中，定位系统与地理空间信息系统相辅相成，通过定位系统实现二维平面定位，通过地理空间信息系统实现三维空间定位，并对空间特征信息以及属性特征信息进行检测分析，两者配合相得益彰，共同服务于智慧化城市建设。因此，智慧城市建设为提升服务水平和质量，必需要加快地理空间信息设施的建设步伐，使城市可以实现对特定物体的实时立体监测，从而提供全方位的服务。

2.2 数据分析及处理系统建设

智慧城市通过传感器等数据采集设备获取城市数据信息，而智慧化的核心功能在于数据的后期加工，即信息分析和处理环节，数据管理是智慧城市的底层结构，是实现城市智慧管理的基础。

首先是数据挖掘技术，城市中实时采集的大数据信息，具有动态性、多样性和海量性的特点，如果不加以筛选，将很难为具体的应用服务。为使大数据环绕的智慧城市实现对特定服务所需数据的有效供给，需要国家加快对数据挖掘技术的研发工作，确保对大数据的科学管理，提升数据处理的效率。

其次是数据活化技术，数據活化首次由熊璋教授提出，并经过几年发展已开始服务于智慧城市建设、企业信息管理等信息量高度密集化的场合，数据活化技术通过赋予数据生命，将原本被隔离、限制的数据恢复一体化的关联性，同时打破城市数据利用的局限性，从而使数据使用更加便捷、高效，数据活化技术的基本单位为活化细胞，活化细胞兼具两方面供能，即存储数据和计算能力，具体来讲，活化细胞在执行数据存储时，也可以对应用行为进行分析和学习，同时根据应用行为进行数据重组，从而让城市中大数据能够实现更为人性化的服务。

可见，数据分析处理是智慧城市建设的基础技术，在信息高度集成化的今天，面对大量的动态数据信息，需要城市建设者将侧重点放在数据处理技术上面，通过加大对数据存储技术、数据挖掘技术以及数据活化技术的研发力度，不断对建设需求提供创新化技术，从而实现对城市智慧化进程的有力推动。

2.3 应用体系建设

智慧城市需要提供智慧服务，而智慧服务则体现在用户的实际体验上。城市的智慧化程度主要通过与民生紧密相关服务的服务水平，如日常出行、生活缴费和医疗等。硬件设施的完善的城市智慧化的根本，而应用体系则直接服务于用户日常生活，可见应用体系建设是用户可以直观感受到城市智慧化服务的环节。应用体系建设主要包含两方面内容，即应用平台建设和应用软件建设，应用平台主要指企业或机构服务平台，如医院医疗管理平台等，平台建设的合理化程度直接关系到用户的使用体验，是人们感知城市智慧化水平的重要来源。应用软件主要指企业或机构为扩大市场、提升社会影响力而自主开发或者委托第三方开发的服务软件，包括电脑系统软件和移动系统软件。随着移动终端技术的提升和智能手机的大规模普及，人们日常生活开始从以往的固定式生活、工作走出来，逐渐过渡为以智能手机等可移动设备为主的生活和工作方式，而智能手机也已经成为当下人们日常生活使用率最高的智能设备，虽然现阶段工作主要还是依赖于传统电脑，但智能手机的出现和大面积普及在很大程度上为人们工作提供了便利，是人们日常工作最佳的辅助设备。面对人们生活和工作方式的转变，城市要实现智慧化就必须以人们需求为导向，不断提升服务水平，一方面要做好传统电脑软件的开发工作，做到功能的与时俱进，同时更重要的是提升移动系统软件的开发速度，因此，政府部门要加快城市公益应用软件的研发工作，如智慧交通服务软件等，而作为企业和机构管理层，面对激烈的市场竞争，同样需要重视应用软件的开发和服务。

3 武汉智慧城市建设成绩

武汉是我国中部地区战略核心城市，并凭借其在智慧城市方面强大的研究实力，于2011年与深圳一起成为我国“863智慧城市主题项目”首批智慧城市试点城市，在我国“863智慧城市主题项目”确定的8家技术支持单位中，武汉占有2家（武汉邮科院和武汉大学），武汉在智慧城市研究方面的优势不言而喻。从2011年成为国家首批智慧城市试点城市以后，武汉凭借其得天独厚的智慧城市研发实力，以“大智武汉、信息通衢”为目标，在不断摸索实践中寻求创新，现已做成武汉城市的三维模型，实现了武汉城区街景的全方位覆盖，智慧城市建设成效显著。

1）交通方面。解决交通难题是武汉智慧城市建设的重点之一。首先是智能化公交系统，乘客可通过电子站牌获取公交到站时间、车辆与车站距离等信息，通过GPS定位自动报站改革，一改传统司机按键报站的方式，降低了漏报或错报等现象发生，同时可根据实时监测车辆运行情况，通过分析和处理数据，提供最优化的调度方案。其次是智慧停车系统，2016年开始武汉开始试行智慧停车系统，该系统基于车位检测技术和ETC技术，并结合武汉停车App实现智慧出行，而未来还将与交管部门现有管理系统（违法处理系统、交通诱导系统、易行江城App等）实现对接。最后是公共自行车智能服务平台，为响应国家节能减排和低碳出行的政策，武汉率先启动公共自行车项目，并建设智能服务平台，通过江城易单车App用户可是实现轻松租车。

2）医疗方面。武汉于2013年全面启动智慧医疗建设，采用局域和广域融合的无线网络，实现了医护人员的移动查房；通过物联网技术，实现了对诊疗的全程监管；通过RFID条码技术实现了患者身份和医疗信息的识别；通过将医院系统、银行系统、医保系统进行优化融合，实现了全程一体化服务；另外，武汉开发出了OA办公、药品管理等移动App，实现了网上挂号与远程诊疗。

3）生活方面。武汉于2016年在国内首次推出电子身份卡，可在线办理多项公安业务，并能网上预约办理身份证等证件。而且，为方便市民出行，武汉开始试行电子港澳通行证自助续签机，并与支付宝等合作，实现ETC网上缴费服务。

4）政务方面。在2016年由蚂蚁金服研究院等联合中国互联网协会发布的智慧城市排行榜中，武汉综合排名全国第四，其中“互联网+政务”全国排名第一，可见武汉在政务方面的智慧化程度。同时，在税务方面，武汉国税已经实现“汉十条”智慧税务服务，并在2020年实现纳税人办税的全部网络化。

参考文献

[1]王枫云，陈亚楠.大数据时代的智慧城市建设与发展困局化解[J].上海城市管理，2016（2）：30-35.

[2]黄昱.智慧城市系统建设方案[J].电脑知识与技术，2015（35）：103-104.

[3]宋志恒.智慧城市移动应用平台建设方案探讨[J].通讯世界，2016（10）：62-63.