大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃模型仿真

莊雪芳

摘 要： 為了實(shí)現(xiàn)城市的合理規(guī)劃，對(duì)大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃模型實(shí)施仿真研究。設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃仿真模型， 其由數(shù)據(jù)層、模型層和應(yīng)用系統(tǒng)層構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集層在6LoWPAN無(wú)線傳感系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，提高城市規(guī)劃數(shù)據(jù)采集能力，對(duì)仿真模型中模型層的公共安全模型、社會(huì)資源優(yōu)化模型以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型進(jìn)行詳細(xì)研究，探討大數(shù)據(jù)對(duì)于社會(huì)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要作用。依據(jù)數(shù)據(jù)維度、業(yè)務(wù)系統(tǒng)集合以及數(shù)據(jù)交換目錄等方面塑造了智慧城市大數(shù)據(jù)空間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃仿真模型，智慧政務(wù)效果以及數(shù)據(jù)資源處理效果較優(yōu)，能夠?qū)崿F(xiàn)城市的科學(xué)規(guī)劃。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù); 智慧城市規(guī)劃; 模型仿真; 數(shù)據(jù)采集; 無(wú)線傳感系統(tǒng); 數(shù)據(jù)資源處理

中圖分類號(hào)： TN915.12?34; TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2018）12?0149?04

Abstract： To realize the rational planning of the city， simulation research on the intelligent urban planning model under big data is carried out. An intelligent urban planning simulation model under big data is designed. The model is composed of the data layer， model layer， and application system layer. On the data acquisition layer， the data acquisition network is constructed on the basis of the 6LoWPAN wireless sensor system to improve the data acquisition capability of urban planning. The public security model， social resource optimization model， and economic development model on the model layer of the simulation model are studied in detail to explore the function of big data on the operation of social institutions. The big data space of the intelligent city is created according to the data dimension， service system set， data exchange catalogue， and other aspects. The experimental results show that the designed intelligent urban planning simulation model under big data has an excellent intelligent government effect and data resource processing effect， and can achieve the scientific planning of the city.

Keywords： big data; intelligent city planning; model simulation; data acquisition; wireless sensor system; data resource processing

城市作為人類文明的重要成果，其發(fā)展水平一定程度上代表著國(guó)家的綜合實(shí)力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，因此，構(gòu)建一個(gè)城市長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)勢(shì)在必行。隨著社會(huì)進(jìn)步城市規(guī)模不斷擴(kuò)大、人口急劇膨脹、交通秩序混亂、環(huán)境衛(wèi)生狀況差以及社會(huì)服務(wù)機(jī)構(gòu)效率低下等問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，社會(huì)各方面資源能源、數(shù)據(jù)信息管理模式落后，致使信息資源難以達(dá)到統(tǒng)一及共享?；诔鞘匈Y源的分配與運(yùn)轉(zhuǎn)，考慮到交通、土地以及水資源等信息數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)分配與共享，為實(shí)現(xiàn)城市長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)[1]，大數(shù)據(jù)支持下的智慧城市規(guī)劃仿真模型應(yīng)運(yùn)而生。因此，本文對(duì)大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃模型實(shí)施仿真研究，提高了智慧城市規(guī)劃的科學(xué)性。

1 大數(shù)據(jù)下智慧城市仿真模型的構(gòu)建

1.1 大數(shù)據(jù)下智慧城市仿真模型總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文塑造的大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃模型采用深入探究城市相關(guān)數(shù)據(jù)集的方式，確保城市數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)與城市數(shù)據(jù)一體化管理系統(tǒng)為建立含概城市公共安全、社區(qū)發(fā)展、資源承載調(diào)控、污染調(diào)控、交通運(yùn)輸管理、社會(huì)資源優(yōu)化、基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)控、經(jīng)濟(jì)發(fā)展在內(nèi)的八種子模型提供有力的理論依據(jù)[2]，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)大數(shù)據(jù)環(huán)境下穩(wěn)健發(fā)展的智慧城市規(guī)劃模型。該模型達(dá)到城市空間要素模擬系統(tǒng)、城市資源優(yōu)化配置模擬系統(tǒng)、城市空間發(fā)展政策評(píng)估系統(tǒng)以及城市運(yùn)行動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)合作的狀態(tài)，是智慧城市高效協(xié)調(diào)發(fā)展的重要依據(jù)[3]。圖1為大數(shù)據(jù)智慧城市規(guī)劃仿真模型總體架構(gòu)圖。

由圖1可以看出本文設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)智慧城市仿真模型總體架構(gòu)圖主要分為數(shù)據(jù)層、模型層以及應(yīng)用系統(tǒng)層三個(gè)層次。數(shù)據(jù)層主要致力于城市規(guī)劃仿真要素分類、分級(jí)與編碼依據(jù)的編寫，采集整合城市規(guī)劃數(shù)據(jù)實(shí)施儲(chǔ)存和管理[4];模型層的主要功能是基于城市發(fā)展?fàn)顩r評(píng)價(jià)角度以及發(fā)展戰(zhàn)略與空間完善布局角度建立智慧城市規(guī)劃模型仿真集;系統(tǒng)應(yīng)用層是在城市規(guī)劃仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)全新的城市用地合理分配、城市用地可持續(xù)發(fā)展以及城市發(fā)展政策狀況模擬平臺(tái)。

1.2 數(shù)據(jù)采集層設(shè)計(jì)

圖1描述的大數(shù)據(jù)智慧城市仿真模型中的數(shù)據(jù)采集層提高了城市規(guī)劃數(shù)據(jù)采集能力。在6LoWPAN無(wú)線傳感系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。圖2 描述了智慧城市數(shù)據(jù)采集層架構(gòu)。該圖表明底層數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)服務(wù)以及數(shù)據(jù)消費(fèi)端共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)采集層。底層數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的是6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)，其主要功能是搜集環(huán)境質(zhì)量、路燈照明等方面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。嵌入式網(wǎng)關(guān)在底層數(shù)據(jù)搜集與互聯(lián)網(wǎng)的溝通交流方面發(fā)揮了不可替代的作用[5]。數(shù)據(jù)服務(wù)器位于該數(shù)據(jù)采集層的最上端，其功能是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)并向數(shù)據(jù)消費(fèi)端輸送數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)采集網(wǎng)通過(guò)它進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。

1.3 模型層設(shè)計(jì)

1.3.1 公共安全模型設(shè)計(jì)

公共安全模型采用完善預(yù)警、評(píng)估、反饋機(jī)制的方式，確保軟件硬件達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一的狀態(tài)，最終達(dá)到食品安全、能源安全以及生產(chǎn)安全的目的，為智慧城市規(guī)劃仿真模型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[6]。基于這一做法，公共安全預(yù)警系統(tǒng)、評(píng)估系統(tǒng)以及反饋系統(tǒng)的構(gòu)建得以實(shí)現(xiàn)。該模型的架構(gòu)如圖3所示。

1.3.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型設(shè)計(jì)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型采用構(gòu)建完善的金融管理與監(jiān)管系統(tǒng)的方式，確保城市的金融環(huán)境安全有序以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展蒸蒸日上，為智慧城市規(guī)劃模型塑造良好的成長(zhǎng)環(huán)境。在這一基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)金融市場(chǎng)宏觀調(diào)控以及監(jiān)管體系、智慧金融管理體系、金融機(jī)構(gòu)體系的合理搭建。經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型架構(gòu)如圖4所示。

1.4 智慧城市規(guī)劃仿真模型的大數(shù)據(jù)空間

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 智慧城市仿真模型對(duì)比

實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃仿真模型的優(yōu)勢(shì)，將本文仿真模型規(guī)劃下的某智慧城市規(guī)劃仿真模型圖與未采用大數(shù)據(jù)規(guī)劃的城市規(guī)劃仿真模型進(jìn)行對(duì)比。圖5是未考慮大數(shù)據(jù)規(guī)劃下的仿真模型，比較平面、單調(diào)，局部畫面略顯混亂;圖6是本文設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)規(guī)劃下的智慧城市規(guī)劃仿真模型，該模型更加立體直觀，能清晰描述城市規(guī)劃模型實(shí)景模擬、景觀分析等信息。實(shí)驗(yàn)對(duì)比表明，本文設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃仿真模型，能夠清晰直觀地向大家展示規(guī)劃效果，在實(shí)景模擬以及景觀分析方面表現(xiàn)尤為突出。本文所構(gòu)建的模型更加合理化、科學(xué)化，驗(yàn)證了基于大數(shù)據(jù)的智慧城市規(guī)劃仿真模型更加合理、高效。

2.2 數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)效果評(píng)估

實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證本文仿真模型進(jìn)行數(shù)據(jù)資源處理的效果，在6LoWPAN無(wú)線傳感系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)建了一套監(jiān)測(cè)市政路燈以及大氣環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在路燈燈桿上安置70個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，搜集關(guān)于路燈的電流、電壓、功率等信息以及環(huán)境的溫度、PM2.5、SO2等信息。獲取到的信息數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)存儲(chǔ)到服務(wù)器，利用PC客戶端登錄服務(wù)器對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施分析或處理。最終得到采用本文規(guī)劃仿真模型的客戶端數(shù)據(jù)資源界面，如圖7所示。

分析圖7可得，采用本文規(guī)劃模型獲取的數(shù)據(jù)資源界面詳細(xì)描述了不同路燈的運(yùn)行狀況以及路燈所在的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，兩種數(shù)據(jù)一方面利于路燈的檢修，另一方面通過(guò)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)污染源，掌控?cái)U(kuò)散速度及方向。說(shuō)明本文規(guī)劃仿真模型依賴于大數(shù)據(jù)支持下的監(jiān)測(cè)市政路燈，大氣環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)科學(xué)、有效。

3 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)下智慧城市規(guī)劃仿真模型能準(zhǔn)確獲取城市發(fā)展的相關(guān)數(shù)據(jù)，大大提高了社會(huì)有關(guān)部門的辦事效率，使得城市規(guī)劃建設(shè)更加科學(xué)化、系統(tǒng)化，為城市規(guī)劃的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫傲冰，季統(tǒng)凱，伍小強(qiáng).面向智慧城市的大數(shù)據(jù)開放共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2017，37（z1）：340?343.

SUN Aobing， JI Tongkai， WU Xiaoqiang. Design and realization of big data open platform for smart city [J]. Journal of computer applications， 2017， 37（S1）： 340?343.

[2] 曹陽(yáng)，甄峰.基于智慧城市的可持續(xù)城市空間發(fā)展模型總體架構(gòu)[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2015，34（4）：430?437.

CAO Yang， ZHEN Feng. The overall architecture of sustainable urban spatial development model based on the construction of smart cities [J]. Progress in geography， 2015， 34（4）： 430?437.

[3] 甄峰，秦蕭.大數(shù)據(jù)在智慧城市研究與規(guī)劃中的應(yīng)用[J].國(guó)際城市規(guī)劃，2014，29（6）：44?50.

ZHEN Feng， QIN Xiao. The application of big data in smart city research and planning [J]. Urban planning international， 2014， 29（6）： 44?50.

[4] KIM H， SHEN Z， MOON H， et al. Developing a 3D intelligent object model for the application of construction planning/simulation in a highway project [J]. KSCE journal of civil engineering， 2016， 20（2）： 538?548.

[5] 石曉冬.大數(shù)據(jù)時(shí)代的城鄉(xiāng)規(guī)劃與智慧城市[J].城市規(guī)劃，2014，38（3）：48?52.

SHI Xiaodong. Urban?rural planning and smart city in big data era [J]. City planning review， 2014， 38（3）： 48?52.

[6] 李燕萍，虞虎，王昊，等.面向大數(shù)據(jù)時(shí)代的城市規(guī)劃研究響應(yīng)與應(yīng)對(duì)方略[J].城市發(fā)展研究，2017，24（10）：1?10.

LI Yanping， YU Hu， WANG Hao， et al. The response and countermeasures of urban planning research in the era of big data [J]. Urban development studies， 2017， 24（10）： 1?10.

[7] 安達(dá)，梁智昊，許守任.基于大數(shù)據(jù)的智慧城市安全建設(shè)研究[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2016，11（3）：229?232.

AN Da， LIANG Zhihao， XU Shouren. Research on the construction of smart city safety based on big data [J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology， 2016， 11（3）： 229?232.

[8] KIRBY A M， DIETZ J E， MATSON E T， et al. Major city evacuation planning using simulation modeling [J]. International journal of disaster resilience in the built environment， 2015， 6（4）： 397?408.

[9] 丁睿，吳昊天.成都市溫江區(qū)智慧城市規(guī)劃管理平臺(tái)建設(shè)及作用探討[J].規(guī)劃師，2017，33（5）：21?25.

DING Rui， WU Haotian. Smart urban planning and management platform， Wenjiang district， Chengdu [J]. Planners， 2017， 33（5）： 21?25.

[10] 高璇.比較分析視域下我國(guó)智慧城市建設(shè)的重點(diǎn)、難點(diǎn)與策略選擇[J].科技管理研究，2017，37（15）：262?266.

GAO Xuan. Key points， difficulties and strategies of China′s smart city construction under the perspective of comparative analysis [J]. Science and technology management research， 2017， 37（15）： 262?266.