大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

劉樹軍 王穎 許志坤 劉倩 張素珍

（石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北省石家莊市 050021）

2008年，IBM 提出“智慧地球”概念，用新技術(shù)手段推動社會發(fā)展的理念迅速在全世界得到認(rèn)同，并形成 “智慧城市”發(fā)展理念；2013年，我國設(shè)立了第一批20 個智慧城市試點，引爆了智慧城市在中國的落地進(jìn)程[1]；如今，隨著大數(shù)據(jù)、云計算、5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)為代表的新型技術(shù)的快速發(fā)展，催生了眾多的商業(yè)應(yīng)用和創(chuàng)新，特別是新技術(shù)與城市發(fā)展的深度融合，將在“強政”“惠民”和“興業(yè)”等方面，重塑智慧城市管理模式，推動政務(wù)服務(wù)改革，為公眾和企業(yè)提供更加便捷、高效的公共服務(wù)，提高群眾的獲得感和幸福感[2]。

1 國內(nèi)智慧城市發(fā)展現(xiàn)狀

2013年開始，我國開始推進(jìn)智慧城市建設(shè)，一批國家層面的智慧城市政策文件相繼出臺，主要有《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020年)》、《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《關(guān)于推進(jìn)數(shù)字城市向智慧城市轉(zhuǎn)型升級有關(guān)工作的通知》，為智慧城市的落地實踐創(chuàng)造了條件。2016年以后，《智慧城市技術(shù)參考模型》、《智慧城市評價模型及基礎(chǔ)評價指標(biāo)》、《智慧城市頂層設(shè)計指南》相繼發(fā)布，智慧城市相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)體系逐漸形成。在地方層面，越來越多的地區(qū)和城市發(fā)布了智慧城市相關(guān)的法規(guī)和條例，80%以上的城市制定了城市信息化、智慧城市、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)等相關(guān)專項規(guī)劃或行動計劃及實施方案，其中上海、蘭州、寧波、天津、南京、合肥等城市制定了十三五智慧城市規(guī)劃，在頂層規(guī)劃框架下，各地市級統(tǒng)籌、部門分類檢索的格局基本形成，強有力的新型智慧城市頂層規(guī)劃及工作機制有力地推動了各地新型智慧城市建設(shè)。

河北省從2013年開始分批申請建設(shè)了10 多個智慧城市試點，第一批包括石家莊市、秦皇島市、廊坊市、邯鄲市、遷安市、北戴河新區(qū)；第二批包括唐山市曹妃甸區(qū)、唐山市灤南縣、保定市博野縣；第三批包括唐山市等。以雄安新區(qū)建設(shè)為代表的新型智慧城市建設(shè)也在大力推進(jìn)，雄安作為繼深圳特區(qū)、浦東新區(qū)之后的又一國家級新區(qū)，從建設(shè)之初即從頂層設(shè)計角度保證了雄安將成為新型智慧城市的典型樣本，根據(jù)2018年《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》，數(shù)字城市將與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)，打造數(shù)字孿生城市和智能城市，建成后的雄安將實現(xiàn)公共服務(wù)、城市治理、社區(qū)生活、交通出行等全方位的智能化。目前雄安的地下管廊、智能交通、5G 網(wǎng)絡(luò)、智能感知等已開始全面啟動，但由于雄安新區(qū)建設(shè)目前尚處在起步階段，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍未全部完成，智慧城市建設(shè)正在推進(jìn)中。

2016年12月，河北省被納入京津冀國家大數(shù)據(jù)綜合試驗區(qū)，試驗區(qū)建設(shè)各具特色，協(xié)同發(fā)展，張家口建設(shè)張北云計算基地，成為大數(shù)據(jù)新能源示范區(qū)，廊坊建設(shè)物流金融遙感大數(shù)據(jù)示范區(qū)，承德建設(shè)智慧旅游大數(shù)據(jù)“1114”工程，成為旅游大數(shù)據(jù)示范區(qū)，秦皇島建設(shè)生命健康產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大數(shù)據(jù)示范區(qū)，石家莊建設(shè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用示范區(qū)。2019年2月，河北省出臺了《河北省人民政府辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)新型智慧城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，提出篩選確定3 個市主城區(qū)和10 個縣城開展新型智慧城市建設(shè)試點，打造具有河北特色、全國先進(jìn)的智慧城市范例。2020年3月初，河北省發(fā)展和改革委員會印發(fā)了《關(guān)于開展河北省第一批新型智慧城市試點建設(shè)的通知》，要求推動大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)與河北省城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、服務(wù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全面深度融合，方案明確了市級、縣級智慧城市評價指標(biāo)，指出要打造一批新型智慧城市樣板，提升智慧城市的總體水平。

2 大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)在民生服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用

推動大數(shù)據(jù)、云計算與民生服務(wù)的深度融合，利用大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)為民謀利、解民所憂，促進(jìn)形成公平普惠、便捷高效的民生服務(wù)體系。按照“1+N”的服務(wù)模式，即“一個綜合大數(shù)據(jù)平臺，融合N 項民生服務(wù)領(lǐng)域”，把醫(yī)療、民政、教育、就業(yè)等部門的社會服務(wù)接入平臺，將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚和共享，通過大數(shù)據(jù)分析，找準(zhǔn)民生服務(wù)的痛點和難點，優(yōu)化服務(wù)流程，使服務(wù)供需雙方精準(zhǔn)對接，最終讓人民群眾一站式快捷享受各類服務(wù)[3]。

2.1 醫(yī)療健康領(lǐng)域

首先，探索搭建全省互聯(lián)網(wǎng)健康醫(yī)療云平臺，提供統(tǒng)一預(yù)約掛號、免費在線咨詢診療、電子病歷查詢、智能導(dǎo)診和用藥安全等一體化服務(wù)；其次，打通國家遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)管中心、省級公立醫(yī)院、民營醫(yī)院和基層衛(wèi)生機構(gòu)的就診數(shù)據(jù)，實現(xiàn)醫(yī)療行為的監(jiān)管和醫(yī)療數(shù)據(jù)的共享，全方位、多角度對診療數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與研究，為群眾提供精準(zhǔn)化的醫(yī)療服務(wù)，提高服務(wù)效率和醫(yī)療質(zhì)量；再次，利用智能手環(huán)、心脈終端或生物芯片等，實時監(jiān)測居民心電、血壓和脈率等人體生理數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)精準(zhǔn)分析病人體征產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與療效數(shù)據(jù)，減少過度治療或治療不足；同時，大數(shù)據(jù)對健康數(shù)據(jù)、就診數(shù)據(jù)、用藥數(shù)據(jù)等醫(yī)療信息的分析挖掘，可以實現(xiàn)動態(tài)疫情檢測和預(yù)測，及時做出應(yīng)急響應(yīng)，提升政府應(yīng)對公共衛(wèi)生危機能力；最后，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對居民的健康信息進(jìn)行數(shù)字建檔，包括檢驗檢查結(jié)果數(shù)據(jù)、病歷數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、診療費用等各種數(shù)據(jù)，構(gòu)建個人健康醫(yī)療畫像，不斷跟蹤人們的健康狀況，實現(xiàn)疾病的預(yù)警、防治以及藥物的合理發(fā)放等健康管理。大數(shù)據(jù)在醫(yī)療服務(wù)方面的深入應(yīng)用，既能解決老百姓看病難、看病貴、看病遠(yuǎn)的問題，又能服務(wù)廣大醫(yī)護(hù)人員和科研人員，還可以進(jìn)一步解決分級診療難的問題。

2.2 政務(wù)服務(wù)領(lǐng)域

依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，一方面，應(yīng)用智能化政務(wù)服務(wù)和移動政務(wù)服務(wù)模式，創(chuàng)新“掌上政務(wù)”，推進(jìn)“全程網(wǎng)辦”，打通業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，形成政務(wù)服務(wù)“一張網(wǎng)”，將原有窗口進(jìn)行功能整合，由前臺統(tǒng)一受理、后臺分類審批，簡化辦事流程，實現(xiàn)政務(wù)服務(wù)事項“全省通辦”“一網(wǎng)通辦”“一次性辦”，實現(xiàn)政務(wù)服務(wù)事項100%網(wǎng)上申報，提高行政審批時限，全面提升政務(wù)服務(wù)質(zhì)量和效率，建設(shè)自助便民服務(wù)體系，通過多終端、多渠道為群眾提供全天候、自動化的政策咨詢、證件辦理、訴求反饋等政務(wù)服務(wù)；另一方面，大數(shù)據(jù)將推進(jìn)政府各部門信息協(xié)同能力，促進(jìn)政務(wù)信息公開和透明，推動政府內(nèi)部各部門間打破數(shù)據(jù)鴻溝，進(jìn)一步推進(jìn)開放政府各類信息資源，極大提高政府?dāng)?shù)據(jù)開發(fā)和利用效率，促進(jìn)政府和民眾之間的良性互動，輔助政府進(jìn)行社會管理和解決社會難題，大數(shù)據(jù)將提高政府預(yù)防各類突發(fā)事件的能力，提高政府預(yù)測預(yù)警能力以及應(yīng)急響應(yīng)能力，提高政府管理精細(xì)化和決策科學(xué)化水平。通過云計算技術(shù)實現(xiàn)對政務(wù)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，提高行政辦公效率，降低維護(hù)成本，避免重復(fù)建設(shè)、減少財政支出的浪費。

2.3 教育服務(wù)領(lǐng)域

大數(shù)據(jù)和云計算在教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用，將有助于優(yōu)化配置教育資源，對推動教育管理科學(xué)化決策起到重要作用。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)效果，改善學(xué)習(xí)體驗，提供個性化服務(wù)，協(xié)助教師改進(jìn)教學(xué)方法，提高教育質(zhì)量，輔助管理者改進(jìn)教育管理機制，提升決策水平。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)跟蹤學(xué)生的餐飲消費數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)確定貧困學(xué)生；持續(xù)采集和分析在校學(xué)生成長路徑數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供全面而準(zhǔn)確的發(fā)展評價報告；對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行實時監(jiān)控，利用預(yù)警機制幫助學(xué)生合理安排學(xué)習(xí)時間，自覺規(guī)范學(xué)習(xí)行為，有效規(guī)避學(xué)業(yè)危機；通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實時監(jiān)測師生群體的言論動向，進(jìn)行教育輿情預(yù)測和深度原因剖析；根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)興趣，洞察學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，挖掘?qū)W習(xí)特點和規(guī)律，對學(xué)生感興趣的內(nèi)容進(jìn)行個性化資源推薦，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，提高學(xué)習(xí)的針對性和有效性；通過系統(tǒng)平臺收集和統(tǒng)計的學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)行為等數(shù)據(jù)，及時診斷每個學(xué)生的問題，協(xié)助教師完善教學(xué)方案，提高教學(xué)質(zhì)量；對教師科研數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)采集和分析處理，預(yù)測科研發(fā)展趨勢；對省內(nèi)教育機構(gòu)分布情況、教育經(jīng)費分配情況、學(xué)生入學(xué)退學(xué)和轉(zhuǎn)學(xué)情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評估，為教育管理提供決策依據(jù)。

利用云計算技術(shù)拓展教育資源的共享，建設(shè)省內(nèi)教育云學(xué)習(xí)平臺，平臺提供云直播、音視頻點播、智能問答、文字識別等功能，學(xué)生通過終端隨時隨地享受云端的各種學(xué)習(xí)服務(wù)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)也被及時傳送并存儲到云端，為學(xué)習(xí)行為分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，教師利用云平臺可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和考試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)評價和開展教研活動，同時，平臺通過分析教師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行智能排課，將有效解決教育信息化推進(jìn)過程中存在的重復(fù)投資、信息孤島等問題。

3 大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)在城市綜合治理方面的應(yīng)用

運用大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)建設(shè)“城市大腦”，對城市中的地圖數(shù)據(jù)、手機數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、社會活動數(shù)據(jù)、環(huán)境與氣象等多源多維數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集和動態(tài)分析，揭示城市發(fā)展中的規(guī)律和趨勢，及時改進(jìn)城市運行中的問題和缺陷，提升智慧城市服務(wù)能力和質(zhì)量。

3.1 城市交通治堵

大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)通過對綜合道路交通信息的實時監(jiān)測，可以根據(jù)車流量大小合理調(diào)整紅綠燈的響應(yīng)時間，實現(xiàn)交通信號燈的無人調(diào)控和智能配時，有效緩解交通擁堵，降低道路出行時間，極大提高智慧交通管理效率，同時，對全局交通狀況進(jìn)行流量監(jiān)控和智能分析，準(zhǔn)確預(yù)測某一路口的道路交通狀況，根據(jù)大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)提供的實時路況信息，幫助人們優(yōu)化出行路線和進(jìn)行停車引導(dǎo)，自動安排繞行和變更路線，將降低出行成本和時間成本，有效提升道路的通行效率，大數(shù)據(jù)還將對交通事件進(jìn)行預(yù)警，協(xié)助交警快速響應(yīng)突發(fā)狀況，及時治理擁堵路況，為城市交通的良性運轉(zhuǎn)提供科學(xué)的決策依據(jù)；通過對歷史交通運行數(shù)據(jù)運用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，將事故多發(fā)道路等監(jiān)測與應(yīng)急信息通過手機短信、消息大屏等平臺進(jìn)行信息發(fā)布，及時分流擁堵車輛。利用大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)將全面優(yōu)化城市交通路網(wǎng)，為社會公眾提供更為及時、準(zhǔn)確、便利的交通信息服務(wù)，提升智慧城市交通出行的運行效率和管理水平。

3.2 環(huán)境污染預(yù)警監(jiān)控

首先，利用大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)廣泛應(yīng)用于空氣、水資源、噪音、輻射、土壤等環(huán)境污染和生態(tài)破壞的全面分析和預(yù)警，打造集環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、風(fēng)險預(yù)警和應(yīng)急處置于一體的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理，為環(huán)境質(zhì)量治理和環(huán)保執(zhí)法提供有力支撐；其次，打通全省環(huán)保局和氣象局各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，對海量環(huán)保數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析，實時洞察污染原因分析，幫助政府精確定位污染源頭， 實現(xiàn)事前規(guī)劃、實時監(jiān)測、未來預(yù)測和歷史溯源，快速進(jìn)行精準(zhǔn)治理；最后，促進(jìn)京津冀環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的交換共享，實現(xiàn)京津冀及周邊地區(qū)空氣質(zhì)量、水環(huán)境等環(huán)境污染綜合防治。

3.3 公共安全領(lǐng)域

社會輿情監(jiān)測與管理方面，通過對人們微博、微信、短信、新聞和搜索關(guān)鍵詞等輿情信息的收集、信息處理和計算建模，實現(xiàn)輿情分析和事務(wù)趨勢預(yù)警，預(yù)防危機事件發(fā)生；管網(wǎng)安全監(jiān)測方面，通過對城市水務(wù)、電力、燃?xì)獾裙芫W(wǎng)中的溫度、濃度、流量、壓力等運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和智能分析，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施問題的精準(zhǔn)定位、安全預(yù)警和事故決策；人流預(yù)警監(jiān)控方面，大數(shù)據(jù)平臺將提供在節(jié)假日和重大活動期間特定區(qū)域的實時人流大數(shù)據(jù)監(jiān)控分析服務(wù)，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析平臺實時向廣大市民發(fā)布實時人流預(yù)警提示，為公安部門開展人流聚集區(qū)的現(xiàn)場指揮調(diào)度、防止重大事故和警力部署調(diào)配提供決策依據(jù)；流動人口登記方面，建設(shè)城市流動人口動態(tài)分析服務(wù)平臺，包括流動人口注冊短信提醒、流動人口熱力圖展示和流動人口大數(shù)據(jù)分析報告等功能模塊，通過對海量數(shù)據(jù)的挖掘處理，形象地展現(xiàn)區(qū)域內(nèi)周期性流動人口的動態(tài)分布情況，實現(xiàn)流動人口的快速、準(zhǔn)確登記，將解決流動人口基層登記信息誤差率高、登記率低、更新不及時等問題。

大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)在民生服務(wù)領(lǐng)域、城市綜合治理方面的深入應(yīng)用使民生得以更好保障，公共需求得以更好滿足，人民美好生活的愿望得以更好實現(xiàn)，從而極大地提升城市核心競爭力、提升了政府執(zhí)政的形象以及群眾滿意度，促進(jìn)智慧城市的繁榮發(fā)展。