時空大數(shù)據(jù)及其在智慧城市中的應(yīng)用

齊小威

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智慧城市是運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、地理信息集成等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新模式和新理念，建設(shè)智慧城市是破解城市發(fā)展難題、提升城市治理能力現(xiàn)代化的重要舉措。城市時空大數(shù)據(jù)平臺是智慧城市統(tǒng)一、權(quán)威的時空基礎(chǔ)設(shè)施，是數(shù)字中國時空信息數(shù)據(jù)庫的重要組成部分，是基礎(chǔ)測繪轉(zhuǎn)型升級的重要任務(wù)[1]。

1 大數(shù)據(jù)在智慧城市建設(shè)中的作用與地位

在智慧城市建設(shè)中，大數(shù)據(jù)的作用與地位正在發(fā)生深刻的變化，大數(shù)據(jù)從以前的單純技術(shù)支撐手段，逐步向智慧城市的核心建設(shè)內(nèi)容與應(yīng)用抓手轉(zhuǎn)變——隨著城市規(guī)模越來越大、城市人口越來越多、構(gòu)成越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的按條塊分工模式早已無法滿足城市的管理與運營，城市的精細(xì)化治理只有依靠全面的分析與科學(xué)的決策才可持續(xù)，只有大數(shù)據(jù)對城市運行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行充分理解與分析，才可支撐新型智慧城市的有序運行，大數(shù)據(jù)已經(jīng)逐步成為智慧城市的信息化基礎(chǔ)設(shè)施之一，是數(shù)據(jù)驅(qū)動下的新型智慧城市的重要組成部分。

2 現(xiàn)狀與問題

近年來，隨著信息化的快速發(fā)展，地理信息技術(shù)不斷發(fā)展，并得到各行業(yè)各部門的廣泛應(yīng)用，各部門也不斷積累地理信息數(shù)據(jù)，同時現(xiàn)有地理信息技術(shù)的應(yīng)用逐漸不能滿足人們的需要。面對新時期智慧城市建設(shè)新要求，地理信息應(yīng)用表現(xiàn)出一些問題：（1）時空數(shù)據(jù)基準(zhǔn)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)不夠豐富；（2）時空數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)，數(shù)據(jù)更新不及時；（3）信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，共享交換長效機制不完善；（4）系統(tǒng)不夠智慧化，不能按需提供智能服務(wù)。因此，需要在匯聚整合已有時空數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，更新建設(shè)時空數(shù)據(jù)，集成云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)構(gòu)建權(quán)威統(tǒng)一的時空大數(shù)據(jù)平臺[2]。

3 時空大數(shù)據(jù)在智慧城市中的運用

3.1 云計算技術(shù)

云技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)條件就是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以通過計算機直接將大量的信息進(jìn)行管理和發(fā)布，并且提供更加強大的計算功能，給大眾提供所需要的信息，這是當(dāng)前比較新穎的一種商業(yè)計算機模式。云計算技術(shù)的應(yīng)用主要是通過編程、數(shù)據(jù)分布、存儲與管理等技術(shù)，從而可以實現(xiàn)與計算的數(shù)據(jù)處理，目前應(yīng)用比較普遍的就是阿里云計算與IBM藍(lán)云計算等平臺。云計算技術(shù)在應(yīng)用實踐中，往往會因為硬件等因素而導(dǎo)致計算機計算出現(xiàn)問題，所以硬件是開展云計算的基礎(chǔ)條件。對于一些基礎(chǔ)應(yīng)用條件來說，使用配置比較低的計算機就能夠?qū)崿F(xiàn)，但是對于智慧城市來說，其需要進(jìn)行海量數(shù)據(jù)信息的分析和處理，故對計算機技術(shù)有著更高的要求，并且需要多組計算機組的聯(lián)合應(yīng)用才能滿足使用的需要，對于計算機硬件性能要求非常高，在后續(xù)的管理中需要投入大量的資金來進(jìn)行硬件的維護(hù)管理與計算，更好地解決城市管理中存在的難題，實現(xiàn)海量信息的分析。

3.2 基于流程化的分布式時空大數(shù)據(jù)挖掘分析

時空大數(shù)據(jù)中心匯聚整合了大量多源異構(gòu)時空數(shù)據(jù)，大量的時空數(shù)據(jù)具有豐富的語義特征和時空動態(tài)關(guān)聯(lián)特性，如何綜合當(dāng)前的時空大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行快速綜合分析和挖掘，探索數(shù)據(jù)背后潛藏的知識對于平臺的應(yīng)用至關(guān)重要。在進(jìn)行時空大數(shù)據(jù)挖掘分析時，由于數(shù)據(jù)體量大、種類多、計算復(fù)雜度高，需要建設(shè)高性能的分布式計算框架，以滿足時空數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及時空數(shù)據(jù)挖掘的要求。通過并行計算算法（Spark/ELK 計算框架），提高計算效率，實現(xiàn)大范圍、多口徑的統(tǒng)計計算和數(shù)據(jù)挖掘需求。基于流程化的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)通過將數(shù)據(jù)模型和分析模型服務(wù)化，按照標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析挖掘流程引擎。通過提供多層大數(shù)據(jù)挖掘分析算法，利用流程引擎進(jìn)行服務(wù)節(jié)點的流程，集成并行計算算法，快速自動進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘分析，為各部門各行業(yè)提供高效的決策支持[3]。

3.3 應(yīng)用體系建設(shè)

智慧城市的主要目的就是提供智慧服務(wù)，而智慧服務(wù)最為主要的一個方面就是在用戶體驗。智慧城市在建設(shè)中，應(yīng)以提升人們的生活質(zhì)量和服務(wù)水平為出發(fā)點，需要將日常的出行、醫(yī)療、生活等各個方面包含進(jìn)去。硬件設(shè)施的建設(shè)是智慧城市發(fā)展的基礎(chǔ)條件，而應(yīng)用體系主要是給人們的生活提供良好的便利條件。應(yīng)用體系在進(jìn)行建設(shè)的過程中，需要從平臺建設(shè)和軟件建設(shè)的角度出發(fā)。應(yīng)用平臺主要就是給企業(yè)或者機構(gòu)提供服務(wù)的平臺，如醫(yī)療服務(wù)等，這樣可以更好地為城市內(nèi)的人群提供良好的服務(wù)，也是最接近于人們生活的一個方面。

4 結(jié)語

大量的時空數(shù)據(jù)被儲存、分析、處理，從而使得應(yīng)用范圍更加廣泛，世界進(jìn)入真正的大數(shù)據(jù)時代。加快工業(yè)化、信息化以及城鎮(zhèn)化的發(fā)展步伐，逐步地提升城市治理的綜合水平，積極探索城市可持續(xù)發(fā)展的新路徑、新模式。時空大數(shù)據(jù)及其在智慧城市中的應(yīng)用不僅提升了人們的生活水平，還促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。未來城市的人口承載將越來越大，城市發(fā)展也出現(xiàn)了較多的難題。為了保證城市可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)智慧城市已經(jīng)成為必然趨勢[4]。