大數(shù)據(jù)在智慧城市研究與規(guī)劃中的應(yīng)用

楊國(guó)水

杭州綠城信息技術(shù)有限公司 浙江 杭州 310012

一、概述

大數(shù)據(jù)目前在工業(yè)生產(chǎn)、公共服務(wù)、企業(yè)管理等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，大數(shù)據(jù)技術(shù)是智慧城市規(guī)劃建設(shè)的必要支撐，通過(guò)對(duì)各種類型數(shù)據(jù)的廣泛收集和動(dòng)態(tài)化精細(xì)化處理有利于促進(jìn)城市的協(xié)同發(fā)展，為城市居民的生產(chǎn)生活提供更多的便利，促進(jìn)人們生活方式的調(diào)整優(yōu)化和生活水平的提高。探討大數(shù)據(jù)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用對(duì)于智慧城市的規(guī)劃建設(shè)具有積極的促進(jìn)意義。

二、大數(shù)據(jù)和智慧城市規(guī)劃概述

2.1 大數(shù)據(jù)概述

大數(shù)據(jù)主要是通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集和對(duì)比，對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分類，并對(duì)同類數(shù)據(jù)的相關(guān)信息進(jìn)行分析計(jì)算，從而對(duì)事物的特點(diǎn)進(jìn)行歸納，為不同事物聯(lián)系性的判定分析以及事物的發(fā)展情況進(jìn)行推斷預(yù)測(cè)，為大數(shù)據(jù)使用者的行動(dòng)或者是事物的發(fā)展提供方向和參考。大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集能力、高效的數(shù)據(jù)處理效率、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)推算結(jié)果、真實(shí)的數(shù)據(jù)信息反映以及數(shù)據(jù)處理類型的多樣性等方面。大數(shù)據(jù)由于存在較大的數(shù)據(jù)量冗雜，因而相對(duì)的數(shù)據(jù)價(jià)值密度不高，但整體的數(shù)據(jù)推算結(jié)果卻具有較高的價(jià)值。

2.2 智慧城市規(guī)劃中的大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)為智慧城市的規(guī)劃建設(shè)提供了各類信息資源智慧化處理的能力，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于智慧城市規(guī)劃和管理的不同方面，可以促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域決策的科學(xué)性和有效性的提升。智慧城市對(duì)于城市空間規(guī)劃、公共服務(wù)模式以及城市基礎(chǔ)管理等提出了更高的要求，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下所構(gòu)建的數(shù)據(jù)分析和信息共享平臺(tái)，可以推動(dòng)城市運(yùn)行、服務(wù)和管理智能化水平的提高。在智慧城市研究規(guī)劃實(shí)踐中，可以通過(guò)企業(yè)、政府以及社會(huì)組織等的積極合作，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在綜合治理方面的優(yōu)化，提高智慧城市的宜居水平和商業(yè)價(jià)值。

三、智慧城市研究中大數(shù)據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)

3.1 數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一管理

智慧城市研究中需要采集處理的信息呈現(xiàn)出海量化、多源頭、數(shù)據(jù)類型多樣化等特點(diǎn)，因而也需要采取多種大數(shù)據(jù)架構(gòu)技術(shù)。常用的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)包括YARN、HDFS以及Hadoop，可以采用Spark技術(shù)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)計(jì)算框架的搭建，而大數(shù)據(jù)的日志收集則可以采用Flume+Logstash+Kibana。智慧城市規(guī)劃建設(shè)中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用對(duì)于中間件Zookeeper具有較高的部署依賴性，而不同領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)的平臺(tái)建設(shè)則可以分別采用列式 Hbase、文檔型MongoDB、KV 式 Redis或者是分布式關(guān)系型TiDB，對(duì)于海量數(shù)據(jù)的搜索采用ElasticSearch或者是Lucene，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)信息的查詢?cè)L問(wèn)可以選擇Presto，大數(shù)據(jù)的挖掘和多維分析可以采用MashOut和Kylin。在實(shí)踐中，技術(shù)人員可以在城市信息的大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一管理和共享訪問(wèn)方法進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化研究，促進(jìn)智慧城市控制管理效率的提升。

3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算框架

智慧城市需要對(duì)彈性大數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式的存儲(chǔ)并且系統(tǒng)要可以支持開(kāi)展大規(guī)模的計(jì)算，因而技術(shù)人員要注重對(duì)于存儲(chǔ)和計(jì)算聚集框架的研究，對(duì)智慧城市建設(shè)的彈性需求進(jìn)行考慮。由于聚集框架強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算能力，因而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中不同驅(qū)動(dòng)裝置原始數(shù)據(jù)和新存數(shù)據(jù)的整合處理分析。相關(guān)政務(wù)部門(mén)可以借助智慧城市大數(shù)據(jù)聚集框架對(duì)不同類型信息集合中的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和提取，且可以盡可能快速地獲得所需的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果，為后續(xù)的城市管理和服務(wù)提供準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。在智慧城市中應(yīng)用數(shù)據(jù)計(jì)算聚集框架的用戶體驗(yàn)感也比較好，這是因?yàn)榻y(tǒng)一的對(duì)外操作接口以及便捷的函數(shù)計(jì)算促進(jìn)查詢結(jié)果有效性的提高。

3.3 數(shù)據(jù)交互可靠性

智慧城市的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)交互的實(shí)時(shí)性和可靠性要進(jìn)行保障，確保云平臺(tái)中數(shù)據(jù)資源在缺失監(jiān)控的情況下，虛擬機(jī)的正常運(yùn)行不受影響，這就需要保證中間件以及Web應(yīng)用之間保持松散耦合的狀態(tài)，當(dāng)用戶在終端瀏覽器中發(fā)出數(shù)據(jù)的訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí)，平臺(tái)服務(wù)器要對(duì)用戶的身份信息進(jìn)行審核，還要監(jiān)控獲取客戶的訪問(wèn)信息，并借助負(fù)載均衡原則將訪問(wèn)服務(wù)分散給多個(gè)服務(wù)器，從而降低大數(shù)據(jù)云平臺(tái)服務(wù)器的運(yùn)載壓力。大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的服務(wù)器應(yīng)當(dāng)具備一定的自檢能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)控插件安全性的核查，在實(shí)踐中如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)用的壓力小于配置的壓力要及時(shí)進(jìn)行資源的回收和重新分配。

四、大數(shù)據(jù)在智慧城市規(guī)劃中的應(yīng)用

4.1 公共資源管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧城市的研究和規(guī)劃需要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、數(shù)字城市等多種技術(shù)進(jìn)行綜合的應(yīng)用，大數(shù)據(jù)可以通過(guò)對(duì)城市動(dòng)態(tài)資源的收集和處理，進(jìn)而對(duì)多元化的城市公共資源進(jìn)行表現(xiàn)和處理。在大數(shù)據(jù)的支持下可以對(duì)智慧城市所需的各種破碎化、片面化的海量數(shù)據(jù)資源進(jìn)行挖掘和采集，從從中篩選和獲取價(jià)值較高的信息資源，為城市公共資源的優(yōu)化配置提供參考依據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，技術(shù)人員在城市中特定的位置進(jìn)行傳感設(shè)備的防止，通過(guò)所形成的傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)城市的動(dòng)態(tài)化信息進(jìn)行感知和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)上傳，并結(jié)局大數(shù)據(jù)云計(jì)算平臺(tái)對(duì)前言的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、分類和處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海量信息資源的充分利用。以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智慧公共資源配置管理系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示，可以在邏輯上將其分為網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層四個(gè)方面。其中感知層又包括攝像頭、GPS設(shè)備、RFID以及讀寫(xiě)器等物聯(lián)網(wǎng)感知終端，主要的功能是進(jìn)行智慧城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的識(shí)別和采集，網(wǎng)絡(luò)層的功能主要是信息數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)層通過(guò)對(duì)公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、公共服務(wù)和公共業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的整合提供給應(yīng)用層方面后續(xù)的大數(shù)據(jù)智能化分析處理。平臺(tái)層主要是對(duì)公共資源數(shù)據(jù)進(jìn)行審批、運(yùn)營(yíng)和發(fā)布，保障大數(shù)據(jù)框架的穩(wěn)定性，應(yīng)用層作為智慧城市公共資源配置系統(tǒng)的頂層，通過(guò)信息資源的深入挖掘和智能化分析處理可以向城市中的政務(wù)部門(mén)、企業(yè)用戶以及公眾提供大數(shù)據(jù)服務(wù)，促進(jìn)城市公共資源的優(yōu)化配置。

4.2 智慧民生的發(fā)展

智慧民生是智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下可以通過(guò)對(duì)城市交通、醫(yī)療、社區(qū)服務(wù)等多方面的完善促進(jìn)市民生活幸福指數(shù)的提高，利用科技解決百姓關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)數(shù)字科技促幸福的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

在智慧城市交通體系中，可以利用大數(shù)據(jù)對(duì)終端傳感設(shè)備所搜集的道路、車(chē)輛等信息進(jìn)行綜合的處理分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)居民出行規(guī)律和特定路段交通通行量的分析，并通過(guò)可視化的展示提高交通管理效率，此外還可以將擁堵路段、停車(chē)空位以及出行方案的優(yōu)化利用信息化廣播等形式傳遞給市民，改善城市的通行狀況，同時(shí)還可以通過(guò)RFID以及ETC等智能交通服務(wù)系統(tǒng)配合大數(shù)據(jù)信息處理實(shí)現(xiàn)高速公路不停車(chē)?yán)U費(fèi)，為人們的出行提供便利。

在智慧社區(qū)的構(gòu)建中，可以在大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上搭建社區(qū)服務(wù)平臺(tái)，對(duì)居民的工作、生活等活動(dòng)信息進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)分析，加之社區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、緊急求助系統(tǒng)以及門(mén)禁系統(tǒng)等提高社區(qū)生活的安全性，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)停車(chē)管理、水電以及物業(yè)費(fèi)的線上繳納。

在醫(yī)療系統(tǒng)中，可以借助大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電子病歷的存檔和患者信息處理，同時(shí)智慧型城市可以加快一體化醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)的構(gòu)建，通過(guò)在線掛號(hào)、疾病預(yù)測(cè)以及醫(yī)療聯(lián)網(wǎng)等科技手段切實(shí)解決百姓看病難、看病慢的問(wèn)題。

4.3 環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控

智慧城市對(duì)于居住環(huán)境提出了更高的要求，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下城市環(huán)境衛(wèi)生部門(mén)可以通過(guò)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市全區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸，在此基礎(chǔ)上對(duì)智慧城市環(huán)境狀況進(jìn)行可視化的表現(xiàn)，通過(guò)各環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控預(yù)警實(shí)現(xiàn)環(huán)境的智能化監(jiān)控。在智慧城市建設(shè)實(shí)踐中，可以將遙感、地理信息系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，深入挖掘環(huán)境數(shù)據(jù)信息的內(nèi)涵，在準(zhǔn)確掌握環(huán)境質(zhì)量狀況的基礎(chǔ)上對(duì)城市環(huán)境進(jìn)行有效的優(yōu)化管理。例如目前很多北方城市都構(gòu)建了控制質(zhì)量預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)PM2.5等污染因子超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)大氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型中關(guān)于霧霾天氣的指標(biāo)要求進(jìn)行預(yù)警，政務(wù)會(huì)通過(guò)媒體或者其他的途徑提醒市民做好防霾措施。

4.4 推動(dòng)城市智慧政務(wù)

在智慧城市研究規(guī)劃中，可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)城市的交通、地理地址以及人口等信息進(jìn)行綜合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的科學(xué)預(yù)測(cè)，促進(jìn)智慧政務(wù)的實(shí)現(xiàn)。政務(wù)部門(mén)可以搭建相應(yīng)的市政設(shè)施信息平臺(tái)，負(fù)責(zé)對(duì)市政這時(shí)的路況、異常表現(xiàn)以及養(yǎng)護(hù)周期等進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)估，提高市政設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)的效率和政府性。此外還可以通過(guò)城市政務(wù)云平臺(tái)的構(gòu)建，深入挖掘城市互聯(lián)網(wǎng)上的民眾輿情信息，為政務(wù)部門(mén)的決策、宏觀調(diào)控和社會(huì)管理提供依據(jù)，通過(guò)協(xié)同性的網(wǎng)上辦理服務(wù)等功能為市民提供便利。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智慧城市的建設(shè)有利于對(duì)當(dāng)前城市存在的醫(yī)療、環(huán)境、交通以及公共服務(wù)等問(wèn)題進(jìn)行解決，大數(shù)據(jù)作為智慧城市的信息資源支撐，可以為智慧城市的規(guī)劃建設(shè)提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)信息依據(jù)，在智慧城市的研究和規(guī)劃建設(shè)中要注重在公共資源配置、空間規(guī)劃、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控、智慧政務(wù)以及智慧民生等方面的應(yīng)用，促進(jìn)智慧城市建設(shè)質(zhì)量的提高，充分發(fā)揮科技對(duì)于城市美好生活構(gòu)建的助推作用。