智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)研究

王婉月

摘要：隨著城市化進程的加快，中國城市進入了快速發(fā)展階段，城市人口的持續(xù)增長、以及城市規(guī)模越來越大，城市漸漸成為了社會經(jīng)濟發(fā)展最有力的支撐，但與此同時，也對城市原有的公共設(shè)施、城市管理、生態(tài)環(huán)境和資源供給等方面提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。城市的管理者以及普通社會人員都迫切希望在保持城市高速發(fā)展的同時也能合理解決以上問題，在進行不斷的嘗試之后，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、智能城市的高級發(fā)展階段，具體來講就是集成多種高新技術(shù)的應(yīng)用，通過數(shù)字化、信息化、泛在互聯(lián)、云計算、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，促進城市不同部門、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，增強城市的聚集、擴散與輻射功能，進而提高城市的規(guī)劃、管理與發(fā)展水平，滿足人們對城市各種信息的獲取、轉(zhuǎn)換、存儲、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現(xiàn)智能感知、資源共享及合理使用，是人們認識、改造和保護城市的一種新手段。

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，具有極強地解決問題的能力和創(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算數(shù)據(jù)中心、數(shù)字化平臺、管理中心、應(yīng)用以及物聯(lián)網(wǎng)感知和控制層五個層次。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)境進行集成，從而可以對信息通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行有效地傳送；通過云計算的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，對大量的信息進行集成、存儲、匯總、提取和運用；在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺上實現(xiàn)各個行業(yè)的數(shù)據(jù)集成應(yīng)用；通過各個行業(yè)的管理平臺，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)、安全、用戶、以及認證等相關(guān)方面的數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理體系；在前幾個應(yīng)用平臺全部完成后，最終實現(xiàn)各個行業(yè)應(yīng)用服務(wù)體系。此外，完善整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，有利于保證對整個數(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。

對智慧城市信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求總體上有三大類，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，全面為三類主體服務(wù)，促進城市發(fā)展和生活質(zhì)量提升。這三類智能服務(wù)系統(tǒng)的實現(xiàn)，主要通過幾大關(guān)鍵技術(shù)，分別是物聯(lián)網(wǎng)與云計算、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)與云計算技術(shù)的應(yīng)用

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)這一新興信息技術(shù)的興起并逐漸成熟，以及國內(nèi)外政策的大力支持，智慧城市建設(shè)中的技術(shù)問題得到了有效的解決。所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是由多個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、再輔以智能化的計算與泛在的互聯(lián)技術(shù)支撐，從而實現(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行一定程度上的預(yù)測與決策。由于物聯(lián)網(wǎng)是對原有多類技術(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、更專業(yè)的運營服務(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)測和更科學的決策，在物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中，運營服務(wù)是重心，標準是關(guān)鍵，信息安全是保障。此外，規(guī)?；?、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，以物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)創(chuàng)新為支撐，強調(diào)整合與協(xié)同，更有針對性地關(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、科學決策、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)集群逐步過渡到綜合的產(chǎn)業(yè)運營集群，并結(jié)合行業(yè)應(yīng)用開發(fā)，將新一代物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市技術(shù)運用到社會的各個角落，從而實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的完美整合，促進各級城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，推動各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，通過網(wǎng)絡(luò)化的管理與控制，使人類可以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到智慧狀態(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

智慧城市建設(shè)的主要目標是實現(xiàn)城市中各個部門之間的協(xié)同聯(lián)動。這種協(xié)同聯(lián)動不僅表現(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，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)標準

因為在智慧城市建設(shè)過程中，大數(shù)據(jù)將會向血液一樣遍布在其各個方面。因此，想要保障智慧城市系統(tǒng)的各個方面有效協(xié)同，就需要進行智慧城市大數(shù)據(jù)的標準化控制，這一問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，因為缺乏一定的理論依據(jù)和科學標準，導致智慧城市建設(shè)過程中，面臨著信息孤島以及信息隔離問題。這些問題的存在導致系統(tǒng)難以進行相互協(xié)同。因此，相關(guān)部門應(yīng)當加強建立并完善對國際性信息的采集、數(shù)據(jù)之間的交換、數(shù)據(jù)接口以及數(shù)據(jù)共享等標準。這在 智慧城市建上具有重大意義，同時，對于我國智慧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及提升我國國際競爭力等方面也有著重要影響。

（3）進行大規(guī)模數(shù)據(jù)智能分析

智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)性問題是一個可以覆蓋整個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)域擴散，實現(xiàn)全局連續(xù)性信息，智慧城市便會對這些多維度信息數(shù)據(jù)進行深入研究和分析。通過這種方式，充分了解隱藏在城市背后的一些規(guī)律、發(fā)展趨勢及特征等，從而進行智慧城市建設(shè)的有關(guān)決策。因此，進行大規(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，同時可以為智慧城市的建設(shè)提供強大的理論知識，促進智慧城市建設(shè)的科學決策。

（4）提供更豐富的大數(shù)據(jù)信息服務(wù)

進行智慧城市建設(shè)的最終目標就是促進城市信息化，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)過程中，各個城市將建設(shè)重點放在了環(huán)境保護、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)的重點和方向。在未來的智慧城市建設(shè)過程中，我們還應(yīng)該將這一傳統(tǒng)延續(xù)下去，將工作重點放在廣大人民的需求上，對相關(guān)技術(shù)以及模式等進行完善和創(chuàng)新，為廣大人民創(chuàng)造更加豐富的公共服務(wù)體系。

舉個例子，作為中國智慧城市之一的沈陽市，其建設(shè)過程離不開大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。沈陽目前有三個大數(shù)據(jù)相關(guān)組織機構(gòu)：一是沈陽市大數(shù)據(jù)管理局，其主要職責包括組織制定智慧沈陽的總體規(guī)劃和實施方案、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)的標準體系和考核體系，統(tǒng)籌推動全社會大數(shù)據(jù)庫建設(shè)，組織制定大數(shù)據(jù)采集、管理、開放、交易、應(yīng)用等標準規(guī)范等工作；二是2015年7月15日成立的沈陽大數(shù)據(jù)運營有限公司，它是全國首家由政府主導、市場化運作的大數(shù)據(jù)公司，公司旨在協(xié)助政府構(gòu)建城市級數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，促進數(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)資源開放與產(chǎn)業(yè)化，負責全市大數(shù)據(jù)資源的管理、激活、挖掘和運營；三是2015年11月組建的東北大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，它是由沈陽市政府和遼寧省發(fā)改委聯(lián)合發(fā)起，政、產(chǎn)、學、研、金、媒、介等各界共同成立，其目標是把握云計算、大數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)革新浪潮帶來的戰(zhàn)略機遇，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，推動智慧城市群協(xié)同建設(shè)，促進東北經(jīng)濟新一輪振興。

4 智慧城市建設(shè)離不開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。智慧城市建設(shè)離不開城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的支撐，而3S技術(shù)是城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，各行各業(yè)對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國土資源、物流以及城市管理等領(lǐng)域，漸漸地改變?nèi)祟惖某鲂蟹绞剑F(xiàn)如今，人們的日常出行對于精確導航與定位的需求使得衛(wèi)星導航定位技術(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時間太不固定，而且遇到高峰期還會造成堵車現(xiàn)象，若能借助于GPS智能調(diào)度系統(tǒng)，不僅整個城市的交通運行更順暢，堵車減少，市民還可以在站臺通過電子顯示屏獲取下一趟車的信息，并可通過電子地圖，更直觀地看到線路走向和車輛位置。

5 幾點注意與建議

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

（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)很多涉及到用戶的隱私、企業(yè)的核心機密以及政府機關(guān)的絕密信息等，因此，加強信息安全機制的建設(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)，必然會涉及到有關(guān)國家機密和安全的眾多領(lǐng)域，比如金融、交通、油氣管道等，這些信息如果被竊取，將會給國家安全帶來巨大威脅，因此，從國家戰(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問題，并能防范潛在風險。

（4）擴展性：智慧城市信息系統(tǒng)的應(yīng)用和功能在使用、發(fā)展過程中是需要不斷進行升級完善以及實時維護的，系統(tǒng)的延展性必須依托不斷進步的科學技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新，能夠為城市提供更廣闊的未來發(fā)展平臺，做到真正為城市管理和建設(shè)服務(wù)。

6 結(jié)束語

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，智慧城市的建設(shè)必須要以法治和國家監(jiān)管為前提，實現(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)信息安全管理機制，并深層次應(yīng)用云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建高端的智慧城市信息系統(tǒng)，從而實現(xiàn)規(guī)?；?jīng)濟和現(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)濟轉(zhuǎn)型、升級完善，及人民生活品質(zhì)的進一步提升，還有助于創(chuàng)新社會管理方式，有利于提高資源配置效率，這無疑是城市間爭創(chuàng)發(fā)展新優(yōu)勢，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)世界銀行測算，一個百萬人口以上的智慧城市的建設(shè)，在投入不變的情況下，實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實現(xiàn)4倍左右的可持續(xù)發(fā)展目標，并引領(lǐng)未來世界城市的發(fā)展方向。

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

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