大數(shù)據(jù)和云計算技術在智慧城市建設中的應用分析

張相賢

(山東交通學院 山東威海 264209)

智慧城市是城市信息化向智慧化發(fā)展的必經階段，同時在建設智慧城市過程中也會帶動相關產業(yè)整體發(fā)展，成為產業(yè)升級、經濟轉型、城市提升的新引擎。智慧城市作為一種新型城市建設理念，對推動城市綠色可持續(xù)發(fā)展具有非常深遠的影響和意義。建設智慧城市除了完善配套的基礎設施之外，還應注重現(xiàn)代化科學技術的運用。大數(shù)據(jù)和云計算技術作為一種先進的信息技術，已經廣泛應用到智慧城市的建設過程中，構建一個完善、便捷、高效的城市綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市智能化的管理，從而促進城市更加高效、健康的發(fā)展。

1 智慧城市、大數(shù)據(jù)和云計算技術概述

1.1 智慧城市的概念

隨著信息技術的不斷發(fā)展，以及在解決城市擁堵、環(huán)境污染等“大城市病”等方面的應用，智慧城市建設應運而生。智慧城市是通過智能計算技術使城市的關鍵基礎設施的組成和服務更智能、互聯(lián)和高效，促進城市可持續(xù)發(fā)展和居民生活水平不斷提高?！爸腔鄢鞘小笔遣粩喟l(fā)展的理念，以大數(shù)據(jù)、云計算等為代表的新一代信息技術的出現(xiàn)，“智慧”被賦予了新的內涵，“智慧城市”建設的范圍和內涵也進一步拓展。城市中的物理基礎設施、信息基礎設施、社會基礎設施和商業(yè)基礎設施將被聯(lián)結起來，成為新一代的“智慧化基礎設施”；城市中的交通、能源、商業(yè)、政務、人員等不同領域、子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)也將進一步交匯和融合，形成真正的“大數(shù)據(jù)中心”；新的業(yè)態(tài)和新的商業(yè)模式層出不窮，各種融合式創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。智慧城市作為一種新型城市建設理念，不僅有利于提高城市資源的使用效率，而且通過城市管理的智慧化還能有效提高城市治理水平，增強市民的幸福感。

1.2 大數(shù)據(jù)的概念

大數(shù)據(jù)既是新一代信息技術的代表，也是信息技術發(fā)展的產物。信息技術的發(fā)展催生了海量的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)的記錄、存儲能力得到極大提升。大數(shù)據(jù)泛指那些在一定時間內無法用常規(guī)軟件和工具對其內容進行抓取管理和處理使用的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、形式多樣、流轉速度快、價值密度低等特性。在信息經濟時代，大數(shù)據(jù)已成為關鍵生產要素和社會基礎性戰(zhàn)略資源，運用大數(shù)據(jù)推動經濟發(fā)展、完善社會治理、提升政務服務和監(jiān)管能力正成為趨勢。大數(shù)據(jù)是智慧城市建設的基石，智慧城市的智慧來自大數(shù)據(jù)。通過對數(shù)據(jù)的感知、傳輸、分析和應用，民生服務、城市治理、政府決策等方面都會在大數(shù)據(jù)的支撐下走向“智慧化”。大數(shù)據(jù)使人們從數(shù)據(jù)當中提取信息的方式發(fā)生了根本性的變化，以往主要是依靠模型的方法，而現(xiàn)在可以借用規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)，基于統(tǒng)計的方法提取信息，此變革能夠為智慧城市的各個領域提供空前強大的決策支持，也使得城市治理從“經驗治理”全面走向“科學治理”。

1.3 云計算技術的概念

大數(shù)據(jù)本身并不能產生價值，只有擁有了大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理能力，并對其進行計算、挖掘和分析，將數(shù)據(jù)提煉成有用的信息，才能創(chuàng)造價值。云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，是并行計算、網(wǎng)絡存儲、虛擬化等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡技術發(fā)展融合的產物。其能夠通過網(wǎng)絡以便捷的、所需的方式進入可配置的計算資源共享池(包括網(wǎng)絡、服務器、存儲、應用和服務等)并提高其可用性的模式。云計算技術可以有效整合網(wǎng)絡資源，搭建處理大數(shù)據(jù)的計算平臺，高效、低成本地對大數(shù)據(jù)進行存儲和挖掘。

大數(shù)據(jù)是生產資料，云計算技術是加工大數(shù)據(jù)的手段和平臺，兩者密不可分，是一枚硬幣的兩個方面。本質上，智慧城市建設就是從海量數(shù)據(jù)中挖掘出城市運行所需的價值信息，并及時對各類業(yè)務場景做出“智慧化”的響應。智慧城市作為一個由多應用、多行業(yè)、復雜系統(tǒng)組成的綜合體，要從根本上支撐智慧城市龐大系統(tǒng)的高效、安全運行，就必須考慮基于云計算的網(wǎng)絡架構?；谫Y源共享池的云計算，能夠有效地整合計算資源，處理更大規(guī)模的數(shù)據(jù)，并且能夠對數(shù)據(jù)進行深度挖掘，從而為政府決策、企業(yè)發(fā)展和公眾服務提供更強大的支撐。因此，云計算技術和大數(shù)據(jù)一樣，已經成為智慧城市建設的重要基石。

2 大數(shù)據(jù)、云計算技術在智慧城市建設中的具體應用

2.1 在民生服務領域的應用

在民生領域，可利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，構建一個完善、便捷、高效的民生服務系統(tǒng)，為市民提供實實在在的便民服務。目前，大數(shù)據(jù)、云計算技術與民生領域深度融合的方式主要以“1+N”服務模式為主?！?”是指建立一個綜合性大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡平臺，“N”是指政務、醫(yī)療、就業(yè)、教育等民生方面的服務項目。將“N”個服務項目一并納入“1”這個大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)服務便民化和對各類數(shù)據(jù)的匯總與分享。運用云計算技術對大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡平臺匯總的數(shù)據(jù)進行深度挖掘，確定民生服務領域中的熱點和痛點，據(jù)此完善服務流程，改進服務手段，精準對接供需雙方，形成一站式快捷服務。

2.1.1 在政務服務領域的應用

在政務服務領域，首先，要打通各業(yè)務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)堡壘，創(chuàng)新及優(yōu)化政務服務模式，實現(xiàn)前臺統(tǒng)一受理，后臺分類審批，最大限度地簡化業(yè)務辦理流程，形成一體化政務服務模式，全面推進“全程網(wǎng)辦”的進程；其次，要構建網(wǎng)絡服務平臺，完善自助便民服務體系，豐富市民政務辦理渠道，讓市民不用出門便可進行政務服務事項的網(wǎng)上申報，包括證件辦理、自動化政策咨詢、訴求反饋等，為市民提供全天候、多渠道的優(yōu)質化政務服務，全面促進政務服務質量和效率的提升；最后，大數(shù)據(jù)技術還可以進一步強化政府各部門信息協(xié)同能力，提升政務領域信息的公開度和透明度。

此外，政府應用大數(shù)據(jù)技術綜合分析與研究各類政務數(shù)據(jù)，能夠及時挖掘和預測各種突發(fā)性社會事件，從而提前制定科學化、精細化的應對措施，最大限度地降低對社會造成的影響，提高政府應對突發(fā)事件的預測能力和應對能力。同時，政府可利用云計算技術，對各類政務信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)政府內部各部門之間的數(shù)據(jù)資源共享，避免重復建設情況的發(fā)生，從而最大限度減少財政資金的支出，不僅有助于政府對財政資金進行合理管控，還能有效提高行政辦公效率。

2.1.2 在醫(yī)療健康領域的應用

利用大數(shù)據(jù)、云計算技術，構建市域內的互聯(lián)網(wǎng)健康醫(yī)療云平臺，為全體市民提供一體化醫(yī)療服務。該平臺可以進行預約掛號操作，也可免費在線咨詢專家進行診療，還能查詢電子版的病歷記錄?？傊?，一切與醫(yī)療領域相關的活動都可以通過該平臺實現(xiàn)。

不僅如此，還需要構建一個完善的醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫，一方面，要將全市范圍內的患者醫(yī)療信息輸入到數(shù)據(jù)庫中；另一方面，要通過智能手環(huán)或生物芯片等智能設備，將實時監(jiān)測到的人體生理數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫。醫(yī)療機構共享市民的就診數(shù)據(jù)，便于對患者進行全方面、多角度的分析與研究，為市民提供更加高效便捷的醫(yī)療服務，從而提升市民的幸福感。此外，還可以利用大數(shù)據(jù)技術，對其人體生理數(shù)據(jù)和療效數(shù)據(jù)進行精準化分析，構建個人健康醫(yī)療畫像，對市民的健康狀況進行密切跟蹤，進行相應的健康管理，如疾病防治、合理性的藥物發(fā)放等。

同時，大數(shù)據(jù)、云計算技術也被用于公共衛(wèi)生領域。利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，對全國范圍內的所有醫(yī)療信息，包括就診數(shù)據(jù)、健康數(shù)據(jù)、用藥數(shù)據(jù)等信息，進行深入分析與挖掘，可以提早檢測和預測出疫情的動態(tài)變化，便于相關部門及時做出反應，不僅可以提高政府面對公共衛(wèi)生突發(fā)事件的應對能力，還能有效阻止疫情大面積蔓延。

由此可見，在醫(yī)療領域應用大數(shù)據(jù)和云計算技術，不僅可以有效解決市民各種看病難的問題，還可以為分級診療難的問題提供重要參考數(shù)據(jù)。

2.1.3 教育服務領域的應用

在智慧城市教育領域中應用大數(shù)據(jù)和云計算技術，可以豐富教育資源，加強對學生學習的管理，從而提高學習效率和教學質量水平。具體來說，在教育服務領域應用大數(shù)據(jù)技術，可以實現(xiàn)以下幾點：

一是打造云教育學習平臺，匯集學習資源，豐富教學模式。利用云計算技術，構建市域教育云學習平臺，匯集全市優(yōu)質的教育資源，如各科目教學名師的講課視頻、優(yōu)秀教案、試題集等，從而實現(xiàn)教育資源的拓展與共享，提高教育公平性。同時，云教育學習平臺還能為學生提供全天候、多種學習服務，包括音視頻點播、智能問答、云直播等。有了云學習平臺，學生可以徹底擺脫傳統(tǒng)課堂的局限，不再受空間、時間的限制，學生可根據(jù)自身學習需求，合理安排學習時間。

二是分析學生學習行為，提供有針對性的教學服務。云學習平臺可以記錄、匯總學生的學習數(shù)據(jù)和考試數(shù)據(jù)，據(jù)此挖掘學生學習的規(guī)律和特點，及時掌握學生的學習情況，進而為學生制定個性化的學習計劃，增強學生學習的針對性和有效性。

三是根據(jù)學生的反饋信息，提高教師的教學能力和水平。利用云學習平臺對學生的各種學習信息進行收集和統(tǒng)計，包括學習行為、學習成績等信息，及時對每位學生存在的問題進行科學診斷，老師便可結合診斷結果，尋找自身存在的不足，優(yōu)化教學方案，改進教學方法，豐富教學手段，從而高質量、高效率地實現(xiàn)教學目標。

此外，可以通過利用云計算技術綜合分析各類教育數(shù)據(jù)，包括教育經費分配情況、教育機構分布情況，以及學生入學、退學及轉學情況等，為教育管理提供科學可靠的決策依據(jù)。

2.2 大數(shù)據(jù)、云計算技術在城市綜合治理方面的應用

基于大數(shù)據(jù)、云計算技術強大的功能，在城市綜合治理方面應用大數(shù)據(jù)和云計算技術，猶如為城市建設安裝了一個智能化、全面化、精細化的“大腦”，從而對城市建設與發(fā)展過程中產生的多源多維數(shù)據(jù)進行實時采集和動態(tài)分析，包括交通數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、環(huán)境與氣象數(shù)據(jù)等，以此了解和掌握城市發(fā)展趨勢和規(guī)律，及時挖掘和改進城市建設過程中產生的問題和存在的缺陷，為城市居民提供全方位的便捷服務，進一步推進智慧城市發(fā)展與進步。大數(shù)據(jù)、云計算技術在城市綜合治理方面的應用主要有以下幾個方面：

2.2.1 治理城市交通擁堵問題

對于城市建設和發(fā)展，交通的重要性不言而喻，它是保障一個城市正常運行必不可少的基礎設施，因此，非常有必要對城市交通進行科學化、合理化的管理。阻塞、交通事故是城市交通運轉過程中經常出現(xiàn)的問題，這些問題的存在，一定程度上影響了城市發(fā)展。智慧交通可以在很大程度上減少以往城市交通中存在的問題。在城市交通管理中可以應用大數(shù)據(jù)、云計算技術，通過對城市交通中的各類信息進行全面分析，包括道路信息、車流量、GPS等信息，預測該城市的出行規(guī)律，并將預測結果信息上傳至相關管理部門，相關管理部門以預測信息為依據(jù)，制定與之相符的應對措施，進一步改善及優(yōu)化城市交通情況，全力打造智慧型城市交通。大數(shù)據(jù)和云計算技術在實際應用中，通過實時監(jiān)測城市交通運轉過程中的各類信息，了解和掌握城市交通中每個時間段的車流量，從而對交通信號燈的響應時間進行合理調整，即便在無人調控的情況下，也依然可以實現(xiàn)對交通信號燈進行智能配時，進而充分發(fā)揮交通信號燈在城市交通中的疏導作用，在提高智慧交通管理效率的同時，緩解城市交通壓力。

此外，利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，還能對整個城市的交通情況進行實時監(jiān)控及智能分析，從而對城市中某一局部路口的道路交通情況進行精準預測，根據(jù)系統(tǒng)反映的實時路況信息，為市民出行提供最便捷的路線。在出行過程中，市民可根據(jù)實時路況信息，自動變更行車路線，繞開交通擁堵路段，確保一路暢通無阻，這不僅可以節(jié)省大量出行時間，而且能最大限度地降低出行成本，還可為車輛停車提供有效引導。對交通事故而言，可通過大數(shù)據(jù)做出提前預警，為交警處理突發(fā)事故提供可靠數(shù)據(jù)支持，以此提高交警部門應急處理能力，及時治理因交通事故引發(fā)的道路擁堵問題。同時，還可以利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，對歷史交通運行數(shù)據(jù)進行全面統(tǒng)計與分析，將事故多發(fā)道路等應急信息及時發(fā)布到交通平臺上，以便第一時間對車輛進行合理化分流。此外，利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，可對智慧城市中的交通路網(wǎng)進行完善與優(yōu)化，為城市居民日常出行提供及時準確的交通信息，提高城市交通管理水平和質量，確保智慧城市交通有條不紊地運轉。

2.2.2 環(huán)境污染預警和監(jiān)控

在智慧城市環(huán)境治理方面，可以應用大數(shù)據(jù)和云計算技術打造集風險預警、環(huán)境質量監(jiān)測和應急處置于一身的環(huán)境質量監(jiān)測系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)對城市環(huán)境污染和生態(tài)破壞情況進行實時檢測和綜合分析，包括城市中的空氣質量、水資源污染程度、噪聲污染情況、輻射水平等多方面城市環(huán)境信息。根據(jù)實時檢測的環(huán)境信息，可以智慧化、精細化地進行環(huán)境質量管理和環(huán)保執(zhí)法。此外，通過利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，可以實現(xiàn)環(huán)保信息的實時共享，通過對大量環(huán)保數(shù)據(jù)信息進行建模分析，及時發(fā)現(xiàn)城市中的各種污染問題，并針對污染問題進行追根溯源與分析，為政府環(huán)境污染治理提供可靠依據(jù)，從而快速制定解決方案。

大數(shù)據(jù)和云計算技術在環(huán)境質量數(shù)據(jù)交換和共享中發(fā)揮著巨大的作用，通過對城市及其周邊地區(qū)的環(huán)境和生態(tài)問題進行全面綜合分析，從而制定出科學有效的綜合防治措施，確保城市實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

2.2.3 在公共安全領域的應用

城市安全問題是實現(xiàn)城市穩(wěn)定長足發(fā)展的前提和基礎，確保城市安全是城市治理的重要內容。在城市安全管理中，應用大數(shù)據(jù)和云計算技術，可以對城市中潛在的危險和隱患做出準確的預測和判斷，并結合實際情況，為決策者提供準確可靠的數(shù)據(jù)信息，輔助制定行之有效的解決方案。具體來說，大數(shù)據(jù)和云計算技術在智慧城市公共安全領域中的應用主要體現(xiàn)在以下四個方面：

一是社會輿情管理和監(jiān)測方面：首先收集各網(wǎng)絡平臺中的各類群眾輿情信息，形成輿情大數(shù)據(jù)。然后應用云計算技術對其進行建模分析，預測和判斷輿情發(fā)展走向，并采取相應措施避免危機事件發(fā)生。

二是管網(wǎng)安全監(jiān)測方面：各種地下疏通管道作為智慧城市建設與發(fā)展中不可或缺的基礎設施，包括自來水管道、電力管道、燃氣管道等，不論哪一類型管道出現(xiàn)問題，均會對居民生活造成嚴重影響，甚至還會危及居民的人身安全。利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，可以實時監(jiān)測和智能分析各類管道中的運行情況，包括流量、溫度、壓力等信息數(shù)據(jù)，及時挖掘和精準定位城市管網(wǎng)中存在的問題，第一時間發(fā)出安全預警，便于相關人員及時做出響應，采用合理的應對措施消除管網(wǎng)中的安全隱患。

三是人流預警監(jiān)控方面：在重要節(jié)假日或重大活動期間，往往會有大量人員聚集，這也是城市平穩(wěn)運行的安全隱患之一。利用大數(shù)據(jù)和云計算技術，可對人流量較大的區(qū)域進行實時監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息實時向廣大市民發(fā)布人流預警提示。同時，能夠為公安部門開展人流聚集區(qū)的安全管理提供可靠的決策依據(jù)，便于公安人員對現(xiàn)場指揮進行合理調度，對人流聚集區(qū)內的警力進行科學部署和調配，有效防止重大安全事故發(fā)生。

四是流動人口登記方面：構建大數(shù)據(jù)城市流動人口服務平臺，對智慧城市中的流動人口進行實時化、動態(tài)化的分析。通過深度處理、挖掘海量數(shù)據(jù)，能夠將城市內周期性流動人口的動態(tài)分布情況直觀、生動、形象地展示出來，為流動人口登記提供準確的參考依據(jù)，解決智慧城市流動人口登記過程中信息誤差大、更新不及時等問題，提高流動人口登記效率和準確性。

3 結語

綜上所述，基于大數(shù)據(jù)和云計算技術的強大功能，在智慧城市建設與發(fā)展中應用大數(shù)據(jù)和云計算技術，通過對城市多源、多維數(shù)據(jù)進行實時采集和動態(tài)分析，能夠協(xié)助決策者制定科學有效的解決方案，及時改進智慧城市建設過程中產生的問題和存在的缺陷，進一步為市民提供全方位的便捷服務，推進智慧城市的發(fā)展。