基于城市大數(shù)據(jù)的城市數(shù)據(jù)畫(huà)像構(gòu)建

馬超 李綱

關(guān)鍵詞：三元世界;用戶畫(huà)像;城市競(jìng)爭(zhēng)力;城市大數(shù)據(jù);城市評(píng)價(jià)

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，城市高速增長(zhǎng)的人口、制造、交通導(dǎo)致了城市發(fā)展過(guò)程中的一系列問(wèn)題，如人口過(guò)載、交通擁堵、環(huán)境破壞、失業(yè)問(wèn)題和公共安全等“城市病”逐步凸顯，而這只是城市化的副作用之一。政府在進(jìn)行城市管理與調(diào)控的實(shí)施過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)也因此逐步復(fù)雜與艱巨。同時(shí)，自人類社會(huì)進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在信息技術(shù)革命的推動(dòng)下，以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信等信息通信技術(shù)逐漸融人日常生活中。同時(shí)以大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)活化為代表的數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)開(kāi)始受到人們的廣泛關(guān)注，信息化建設(shè)逐步成為發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

與發(fā)達(dá)國(guó)家不同，極高的工業(yè)化與城市化水平為信息化建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)與平臺(tái)，而中國(guó)的信息化建設(shè)的發(fā)展路徑則為信息化、城市化、工業(yè)化協(xié)同發(fā)展。這也為中國(guó)的城市管理者帶來(lái)了更大的壓力，尋求更加高效與科學(xué)的管理決策支持成為痛點(diǎn)。

隨著數(shù)字中國(guó)建設(shè)的不斷邁進(jìn)，完善基礎(chǔ)信息資源和重要領(lǐng)域信息資源建設(shè)的重要性，如何使大數(shù)據(jù)成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新的推動(dòng)力成為科技領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。而在城市化發(fā)展過(guò)程中，隨著大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的興起，對(duì)于城市空間的認(rèn)知已逐漸從原本的二元空間向三元空間轉(zhuǎn)變.如圖1所示，城市智能化發(fā)展成為趨勢(shì)。因此，如何有效地利用大數(shù)據(jù)防治城市病，如何有效地利用大數(shù)據(jù)為政府提供城市管理所需要的建設(shè)性規(guī)劃意見(jiàn)，為城市企業(yè)提供商業(yè)運(yùn)營(yíng)所需要的戰(zhàn)略性決策支持，為城市居民提供更加便捷的生活服務(wù).成為大數(shù)據(jù)應(yīng)用和城市發(fā)展的重要結(jié)合點(diǎn)。

1城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的建設(shè)背景

1.1CPSS社會(huì)物理信息系統(tǒng)

CPSS（社會(huì)物理信息系統(tǒng)，Cyber-Physical-Social System）是在CPS（物理信息系統(tǒng)，Cyber-Physical System）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，是由我國(guó)學(xué)者、中國(guó)科學(xué)院研究員王飛躍于2010年提出_3]。CPS分別代表了Cyber Space（信息空間）、Phvsi.cal Space（物理空間）和Society Space（社會(huì)空間），CPSS考慮了現(xiàn)實(shí)世界中社會(huì)和人的因素，是融合了物理空間、網(wǎng)絡(luò)空間和社會(huì)空間的一個(gè)跨域系統(tǒng)。追本溯源，CPSS理論體現(xiàn)了奧地利哲學(xué)家波普爾“三元世界”的理念，即宇宙是由物理世界、精神世界以及觀念世界3個(gè)相互作用的世界所構(gòu)成。信息空間、物理空間、社會(huì)空間分別對(duì)應(yīng)觀念、物理、精神世界。3個(gè)空間相互作用和影響，并不是相互獨(dú)立。

以CPSS為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的主要目的，是將物理空間、社會(huì)空間中的元素或數(shù)據(jù)通過(guò)協(xié)同感知映射到信息空間，在信息空間進(jìn)行信息集成與分析，以探求對(duì)物理空間和社會(huì)空間的反向?qū)Э芈窂健?/p>

1.2用戶畫(huà)像

交互設(shè)計(jì)之父Alan Cooper在1998年出版的《軟件創(chuàng)新之路》中最早提出了用戶畫(huà)像這一概念。他認(rèn)為用戶畫(huà)像是根據(jù)用戶人口統(tǒng)計(jì)信息、社交關(guān)系、偏好習(xí)慣和消費(fèi)行為等信息而抽象出來(lái)的標(biāo)簽化畫(huà)像，是針對(duì)人的真實(shí)特征描繪，也是真實(shí)用戶的綜合原型。然而，早期用戶畫(huà)像并沒(méi)有得到特別的關(guān)注，一方面是因?yàn)樾畔⒒潭扔邢蓿瑢?dǎo)致用戶特征數(shù)據(jù)的獲取難度較大;另一方面，企業(yè)營(yíng)銷方式較為傳統(tǒng)，過(guò)多的進(jìn)行用戶的細(xì)化研究并不能為企業(yè)帶來(lái)直接的利益。

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入研究與應(yīng)用，以及企業(yè)的營(yíng)銷模式轉(zhuǎn)型，企業(yè)的專注點(diǎn)日益聚焦于怎樣利用大數(shù)據(jù)來(lái)為精準(zhǔn)營(yíng)銷服務(wù)，進(jìn)而深入挖掘潛在的商業(yè)價(jià)值。于是，“用戶畫(huà)像”的概念開(kāi)始被再次研究。目前，關(guān)于用戶畫(huà)像的內(nèi)涵和外延并沒(méi)有廣泛認(rèn)可的權(quán)威定義，但有許多技術(shù)平臺(tái)給出了用戶畫(huà)像的具體實(shí)施過(guò)程，對(duì)用戶畫(huà)像進(jìn)行描述。構(gòu)建用戶畫(huà)像的核心工作是對(duì)用戶進(jìn)行“標(biāo)簽化”處理。

從數(shù)據(jù)來(lái)源來(lái)說(shuō).這些標(biāo)簽中部分是可以直接獲取的用戶自身的屬性數(shù)據(jù)，部分是通過(guò)一系列算法或規(guī)則挖掘獲得。直接獲得的數(shù)據(jù)一般都是用戶的個(gè)人身份信息，例如電商平臺(tái)要求用戶上傳的身份證、學(xué)生證、駕駛證、銀行卡等，這樣的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高。通過(guò)算法和數(shù)據(jù)挖掘得到的標(biāo)簽則大多數(shù)來(lái)源于用戶的行為，例如根據(jù)女性用戶長(zhǎng)期購(gòu)買(mǎi)的生活產(chǎn)品，并結(jié)合其年齡等信息判定其是否為一個(gè)母親，這樣的數(shù)據(jù)實(shí)際意義更強(qiáng)。

從標(biāo)簽類型來(lái)說(shuō)，一般而言.在構(gòu)建用戶畫(huà)像實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，目前主要包括用戶的屬性、用戶流失和用戶行為3類。用戶屬性特征主要針對(duì)用戶的自然屬性特征，如用戶的年齡、性別、職業(yè)、學(xué)歷、收入、籍貫等靜態(tài)數(shù)據(jù)信息，如新浪微博用戶畫(huà)像中，主要從能力、興趣、關(guān)系、親密度和自然屬性等角度進(jìn)行刻畫(huà)。

2城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的提出

2.1城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的設(shè)想

前文中提到，在用戶畫(huà)像構(gòu)建過(guò)程中，數(shù)據(jù)可分為兩大類。一類為直接獲得的屬性數(shù)據(jù)，一類為需要通過(guò)進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘或數(shù)據(jù)清洗的行為數(shù)據(jù)。以日常生活中的體檢為例，我們需要測(cè)量身高、體重、視力等，這些數(shù)據(jù)往往是一個(gè)特定的數(shù)值，可以直接通過(guò)體檢設(shè)備直接測(cè)量得出，這部分?jǐn)?shù)據(jù)為感知數(shù)據(jù)。然而當(dāng)我們檢查心電圖、腦電圖時(shí).直接通過(guò)體檢設(shè)備得出的數(shù)據(jù)并不直觀，需要對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與觀察，才能得出結(jié)論，這部分?jǐn)?shù)據(jù)為認(rèn)知數(shù)據(jù)。

感知數(shù)據(jù)與認(rèn)知數(shù)據(jù)都有其特定范圍內(nèi)的價(jià)值。還是以體檢為例，感知數(shù)據(jù)主要能夠體現(xiàn)人的外在表征，我們可以直觀地得出結(jié)論，如可以從身高、體重直接得出高矮、胖瘦等結(jié)論，因此感知數(shù)據(jù)多用于同類間橫向比較。而認(rèn)知數(shù)據(jù)主要體現(xiàn)人的內(nèi)在狀態(tài)，結(jié)論并不直觀.需要通過(guò)分析與整合，最終得出結(jié)論，如從脈搏測(cè)量發(fā)現(xiàn)心率較快，要結(jié)合心電圖檢查觀察心跳的變化情況，最終得出是否存在問(wèn)題，因此認(rèn)知數(shù)據(jù)多用于本身狀態(tài)的描述。

將感知數(shù)據(jù)與認(rèn)知數(shù)據(jù)的感念映射到城市層面，來(lái)進(jìn)行城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的研究。結(jié)合前文中提到的城市大數(shù)據(jù)的分類，也可以對(duì)城市大數(shù)據(jù)進(jìn)行感知數(shù)據(jù)和認(rèn)知數(shù)據(jù)的分類.這與用戶畫(huà)像十分類似.其中感知數(shù)據(jù)反映城市的基本特征，而認(rèn)知數(shù)據(jù)反映城市的運(yùn)行狀態(tài)。

城市數(shù)據(jù)畫(huà)像是用戶畫(huà)像應(yīng)用在城市層面的拓展，是借鑒大數(shù)據(jù)環(huán)境中用戶畫(huà)像思想應(yīng)用在城市研究中的一種探索。用戶畫(huà)像的最終目的，是對(duì)目標(biāo)用戶進(jìn)行潛在行為的分析，以此進(jìn)行精準(zhǔn)地服務(wù)與營(yíng)銷預(yù)測(cè)，而城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的最終目的，則需要考慮城市最主要的3種主體類型：城市管理者、城市企業(yè)以及城市居民，這樣才能使最終得到的數(shù)據(jù)畫(huà)像更加具有現(xiàn)實(shí)意義。

因此，城市數(shù)據(jù)畫(huà)像是將城市發(fā)展過(guò)程中所包含的物理世界和人類社會(huì)所形成的大數(shù)據(jù)資源，通過(guò)信息組織與融合，在信息空間進(jìn)行映射，結(jié)合綜合標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)體系，進(jìn)行分面建模，最終通過(guò)可視化等綜合技術(shù)展現(xiàn)的一種技術(shù)建構(gòu)。

2.2城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的目的

對(duì)城市進(jìn)行數(shù)據(jù)畫(huà)像的主要目的，是將城市發(fā)展過(guò)程中所形成的大數(shù)據(jù)資源通過(guò)可視化等綜合技術(shù)展現(xiàn)給用戶，保障城市運(yùn)行安全平穩(wěn)有序，提高城市突發(fā)事件快速反應(yīng)能力.提升政府管理科學(xué)決策水平，提供方便快捷的用戶服務(wù)，促進(jìn)城市產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。它的目標(biāo)是通過(guò)大數(shù)據(jù)的支撐，在科學(xué)規(guī)劃、實(shí)時(shí)監(jiān)控、公眾參與、社會(huì)監(jiān)督和客觀評(píng)價(jià)這些過(guò)程中，使城市的各方面都有更合理的規(guī)劃依據(jù);通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及互聯(lián)網(wǎng)+的概念與技術(shù)，保證城市的管理人員能夠把握城市的運(yùn)行狀態(tài);依托準(zhǔn)確的信息，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治理，提出城市發(fā)展問(wèn)題的智能解決方案和考核機(jī)制：通過(guò)城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的高效服務(wù)，向市民提供方便、精準(zhǔn)和快捷的服務(wù)。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，就是面向政府的管理規(guī)劃，面向企業(yè)決策支持，面向民眾的便捷生活。例如，對(duì)于在政府的突發(fā)事件的處理管理.城市數(shù)據(jù)畫(huà)像要能夠做到時(shí)間上的多頻次、空間上的多區(qū)域同步顯示，綜合利用視頻監(jiān)控、傳感器協(xié)同、視頻分析以及事件檢測(cè)實(shí)現(xiàn)有效控制;對(duì)于企業(yè)的銷售點(diǎn)的布局，城市數(shù)據(jù)畫(huà)像要能夠做到地理數(shù)據(jù)與自體經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)、經(jīng)營(yíng)環(huán)境數(shù)據(jù)、人流分布數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，綜合利用實(shí)時(shí)反饋的商業(yè)流數(shù)據(jù)，為企業(yè)的決策做出直接建議和支持;對(duì)于城市居民的出行計(jì)劃，城市數(shù)據(jù)畫(huà)像通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的交通流檢測(cè)與歷史數(shù)據(jù)分析、道路特點(diǎn)分析，能夠?yàn)榫用裰苯犹峁┏鲂杏?jì)劃建議。

3城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的構(gòu)建

以城市大數(shù)據(jù)分類整合、城市智慧數(shù)據(jù)集成，城市分面數(shù)據(jù)模型構(gòu)建、城市分面數(shù)據(jù)畫(huà)像分類實(shí)現(xiàn)的路徑進(jìn)行城市數(shù)據(jù)畫(huà)像體系的構(gòu)建。

3.1城市大數(shù)據(jù)分類整合

城市大數(shù)據(jù)是由城市政府、公共機(jī)構(gòu)、企業(yè)和個(gè)人，采用新一代的信息技術(shù)，收集與組織的來(lái)自于城市設(shè)施、組織以及個(gè)人的大量動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的主體和客體數(shù)據(jù)。

城市大數(shù)據(jù)描述了城市中多樣元素的實(shí)時(shí)狀態(tài)，包括建筑、街道、管道、環(huán)境、企業(yè)、金融、貿(mào)易、產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)、文化、教育、交通、公共秩序等。因?yàn)閿?shù)據(jù)量大、涵蓋面廣，在進(jìn)行城市大數(shù)據(jù)研究過(guò)程中.往往對(duì)城市大數(shù)據(jù)從城市功能供給側(cè)、市政服務(wù)需求側(cè)以及城市大數(shù)據(jù)產(chǎn)生原因進(jìn)行分類。

有學(xué)者將城市大數(shù)據(jù)分為城市傳感數(shù)據(jù)、用戶生成數(shù)據(jù)、政府管理數(shù)據(jù)、私人單元數(shù)據(jù)、媒體資料數(shù)據(jù)以及混合關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)六大類，并列舉了樣例和數(shù)據(jù)用戶群，如表1所示，以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行城市數(shù)據(jù)畫(huà)像數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)采集與初步分類.形成統(tǒng)一格式，可供數(shù)據(jù)分析與挖掘的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。

城市大數(shù)據(jù)來(lái)自交換和整合眾多的城市物理空間和人類社會(huì)空間中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)，可以用來(lái)判斷各種設(shè)施的運(yùn)行狀況、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，以及城市居民健康、教育、科技和文化之間各種復(fù)雜的關(guān)系。因此，城市大數(shù)據(jù)不僅為理解整個(gè)城市提供了基本信息，而且在促進(jìn)城市智能方面發(fā)揮著核心作用。

3.2城市智慧數(shù)據(jù)集成

智慧城市和城市大數(shù)據(jù)的提出為城市病的治理提供了一個(gè)富有潛力的新平臺(tái)和多樣化的方案。其中智慧城市提供藍(lán)圖與指導(dǎo)，而結(jié)合大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以完成以下兩部分工作。第一，將城市物理空間中的客體，如建筑、道路、車(chē)輛、城市管網(wǎng)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)化描述與感知;第二，將城市社會(huì)空間中的城市居民的社會(huì)行為，如行政管理、社交網(wǎng)絡(luò)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)化提取與認(rèn)知。兩者在信息空間進(jìn)行融合，構(gòu)成城市大數(shù)據(jù)。李國(guó)杰認(rèn)為，根據(jù)蜜蜂的價(jià)值，大數(shù)據(jù)所扮演的角色類似于“蜜蜂模型（H0neybee M0del）”，即蜜蜂通過(guò)采蜜的行為帶來(lái)的對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量提升的價(jià)值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于她所產(chǎn)生的蜂蜜的價(jià)值。和城市中所有其他人力資源和物質(zhì)資源一樣.城市大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為在城市智能化發(fā)展和政策導(dǎo)向方面重要的戰(zhàn)略資源。

而對(duì)于數(shù)量龐大、來(lái)源廣泛的城市大數(shù)據(jù)，除了進(jìn)行數(shù)據(jù)分類整合等常規(guī)數(shù)據(jù)處理方法外，我們還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“智慧化”處理。城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的目的是進(jìn)行城市基本特征和運(yùn)行狀態(tài)的可視化展現(xiàn)，最終對(duì)城市進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要標(biāo)準(zhǔn)體系與評(píng)價(jià)體系的支撐。通常采用智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系與城市競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)體系作為參考.以此來(lái)將城市大數(shù)據(jù)整合為具有深層意義的城市智慧數(shù)據(jù)。

智慧城市是城市數(shù)據(jù)畫(huà)像提出的重要理論基礎(chǔ)之一，同時(shí)也對(duì)城市智慧數(shù)據(jù)集成提供藍(lán)圖與指導(dǎo)作用。自2012年以來(lái)，智慧城市成為主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的熱點(diǎn)工作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委于2014年1月正式印發(fā)《關(guān)于成立國(guó)家智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)推進(jìn)組、總體組和專家咨詢組的通知》，加速推進(jìn)了我國(guó)智慧城市標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作，并推出了完備的智慧城市標(biāo)準(zhǔn)體系，包含總體、支撐技術(shù)與平臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)施、建設(shè)與宜居、管理與服務(wù)、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)、安全與保障7個(gè)維度。

城市競(jìng)爭(zhēng)力是在社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、價(jià)值體系、文化產(chǎn)業(yè)、管理制度等多個(gè)因素綜合作用下創(chuàng)造和維持的。城市競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)研究由來(lái)已久，這些研究成果最終多以城市排行榜體現(xiàn)。各類評(píng)價(jià)體系的設(shè)定主體主要包括政府部門(mén)、學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)、媒體和企業(yè)等。

關(guān)于城市競(jìng)爭(zhēng)力的研究.應(yīng)該綜合考慮各種因素對(duì)城市競(jìng)爭(zhēng)力的影響，重點(diǎn)關(guān)注經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科技創(chuàng)新能力、對(duì)外開(kāi)放水平和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)等因素。湖南大學(xué)的李琳等從創(chuàng)新的視角提出了城市競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。上海交通大學(xué)的劉新靜等研究人員則從人口、經(jīng)濟(jì)、生活質(zhì)量、文化和智慧化等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)出發(fā)，通過(guò)15個(gè)二級(jí)指標(biāo)和38個(gè)三級(jí)指標(biāo)構(gòu)建了中國(guó)大都市城市競(jìng)爭(zhēng)力評(píng)價(jià)體系，并利用《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)城市年鑒》以及各個(gè)城市的統(tǒng)計(jì)年鑒和政府統(tǒng)計(jì)公報(bào)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源進(jìn)行了實(shí)證研究。

結(jié)合城市競(jìng)爭(zhēng)力的相關(guān)研究以及智慧城市評(píng)價(jià)體系，對(duì)城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的內(nèi)容范圍進(jìn)行了限定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行城市分面模型的構(gòu)建。

3.3城市數(shù)據(jù)分面模型構(gòu)建

綜合上述研究，將城市數(shù)據(jù)畫(huà)像從基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)狀況、社會(huì)公共服務(wù)、城市創(chuàng)新能力4個(gè)方面.進(jìn)行城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的模型構(gòu)建，并按照4個(gè)角度，對(duì)分面進(jìn)行細(xì)分，如圖2所示：

基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)：基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)分面主要內(nèi)容是對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施、居住環(huán)境、交通設(shè)施等進(jìn)行刻畫(huà)，具體包括人居環(huán)境、地產(chǎn)環(huán)境、交通環(huán)境和自然環(huán)境。

社會(huì)公共服務(wù)：社會(huì)公共服務(wù)分面主要內(nèi)容是對(duì)城市的基本社會(huì)職能以及基礎(chǔ)服務(wù)體系進(jìn)行刻畫(huà)，具體包括教育狀況、衛(wèi)生醫(yī)療水平、文化藝術(shù)產(chǎn)業(yè)和政府公共服務(wù)水平。

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)狀況：經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)狀況分面主要內(nèi)容是對(duì)城市的基本經(jīng)濟(jì)狀況、消費(fèi)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行刻畫(huà)，具體包括基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)水平、居民收入狀況、居民消費(fèi)支出水平和城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

城市創(chuàng)新能力：城市創(chuàng)新能力分面主要內(nèi)容是對(duì)城市的科技資源、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平以及信息化建設(shè)水平進(jìn)行刻畫(huà)，具體包括科技資源占比、創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)水平、創(chuàng)業(yè)環(huán)境以及信息化程度。

以上4個(gè)分面基本覆蓋了所有城市活動(dòng)，同時(shí)圍繞城市管理者、城市居民和城市產(chǎn)業(yè)為核心的城市主體建立觀測(cè)點(diǎn).是我們進(jìn)行城市數(shù)據(jù)畫(huà)像實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)。

3.4城市數(shù)據(jù)畫(huà)像實(shí)現(xiàn)模式

城市數(shù)據(jù)畫(huà)像可視化實(shí)現(xiàn)階段，基于城市數(shù)據(jù)畫(huà)像分面模型，選取合適的、直觀的、有意義的方式進(jìn)行可視化展示。

前文中提到，我們需要通過(guò)感知數(shù)據(jù)來(lái)描述特征與比較差異，通過(guò)認(rèn)知數(shù)據(jù)來(lái)觀察狀態(tài)變化與異常發(fā)現(xiàn)。映射到城市層面，我們需要從時(shí)空視角對(duì)城市數(shù)據(jù)畫(huà)像進(jìn)行分類。

從地理結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，一座城市可以近似看作一個(gè)基于經(jīng)緯度坐標(biāo)系的二維空間，通過(guò)城市內(nèi)部各種層次的傳感器，我們可以依據(jù)不同的傳感數(shù)據(jù)，繪制出城市的二維特征圖，如常見(jiàn)的區(qū)域熱力圖、監(jiān)控分布圖等，可以理解為一種城市數(shù)據(jù)視圖。結(jié)合前文中城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的分面建模中設(shè)計(jì)的觀測(cè)點(diǎn)，將城市數(shù)據(jù)視圖進(jìn)行疊加與處理，就形成了一種最基礎(chǔ)的靜態(tài)城市數(shù)據(jù)畫(huà)像應(yīng)用。

而當(dāng)我們考慮時(shí)間因素時(shí)，來(lái)自于城市傳感器的城市數(shù)據(jù)就可以看作對(duì)于二維城市空間的動(dòng)態(tài)特性所進(jìn)行的時(shí)間采樣，最終形成的畫(huà)像是連續(xù)變化的.可以看作是城市數(shù)據(jù)視圖在時(shí)間維度上的連續(xù)函數(shù)，如圖3所示，一段時(shí)間內(nèi)靜態(tài)畫(huà)像的疊加，可以形成類似于動(dòng)圖形式的動(dòng)態(tài)畫(huà)像。

因此，根據(jù)城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的時(shí)間維度的不同，可以將城市數(shù)據(jù)畫(huà)像分為靜態(tài)畫(huà)像和動(dòng)態(tài)畫(huà)像。靜態(tài)畫(huà)像的表現(xiàn)形式可以通俗的理解為一張基于數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)的“位圖”，而動(dòng)態(tài)畫(huà)像則可以理解為包含了多張靜態(tài)圖像的“動(dòng)圖”。靜態(tài)畫(huà)像是靜態(tài)描繪城市的基本特征，圍繞感知數(shù)據(jù)，用于城市間風(fēng)格差異和特點(diǎn)比較，而動(dòng)態(tài)畫(huà)像是描述城市的變化規(guī)律，圍繞認(rèn)知數(shù)據(jù).用于城市內(nèi)變化觀察和問(wèn)題探究。

4城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的應(yīng)用

4.1城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的3種應(yīng)用模式

結(jié)合前文中所提到的城市數(shù)據(jù)畫(huà)像所面向的對(duì)象為政府管理規(guī)劃、企業(yè)決策支持、民眾生活服務(wù)，因此城市數(shù)據(jù)畫(huà)像應(yīng)包含3種應(yīng)用模式。

面向政府管理規(guī)劃：面向政府管理規(guī)劃的城市數(shù)據(jù)畫(huà)像能夠反映城市發(fā)展過(guò)程中的問(wèn)題，如城市基礎(chǔ)設(shè)施是否能夠滿足城市發(fā)展要求，現(xiàn)有路網(wǎng)建設(shè)水平是否達(dá)到飽和，如何進(jìn)行高峰期交通分流及進(jìn)行高峰預(yù)警等。

面向企業(yè)決策支持：面向企業(yè)決策支持的城市數(shù)據(jù)畫(huà)像能夠反映城市的綜合社會(huì)屬性，包括人居環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)能結(jié)構(gòu)分布等，根據(jù)綜合變化，為企業(yè)決策提供最為合理的決策支持。

面向民眾生活服務(wù)：面向民眾生活服務(wù)的城市數(shù)據(jù)畫(huà)像能夠反映城市的生活便利程度，如商業(yè)區(qū)和居民區(qū)的分布是否合理、居民出行交通是否便利等。

4.2以城市交通為例的城市數(shù)據(jù)畫(huà)像應(yīng)用

以構(gòu)建城市數(shù)據(jù)畫(huà)像之交通畫(huà)像為例.城市數(shù)據(jù)畫(huà)像應(yīng)用如下：

首先，需要對(duì)交通大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分類。根據(jù)數(shù)據(jù)的來(lái)源及采集方式，可將數(shù)據(jù)分為車(chē)輛數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)、人居數(shù)據(jù)三大類。其中，車(chē)輛數(shù)據(jù)主要來(lái)源于用戶生成數(shù)據(jù)，包含車(chē)輛類型、車(chē)輛參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及行駛里程、行駛軌跡等運(yùn)行數(shù)據(jù)。道路數(shù)據(jù)主要來(lái)源于基建傳感數(shù)據(jù)，主要包含路網(wǎng)密度、公路里程數(shù)、交通設(shè)施密度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及高峰路段、潮汐現(xiàn)象路段、擁堵路段時(shí)段等運(yùn)行數(shù)據(jù)。人居數(shù)據(jù)主要來(lái)源于政府管理數(shù)據(jù)和企業(yè)私人單元數(shù)據(jù)，主要包含性別、年齡、住宅、車(chē)輛等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及出行時(shí)間、路程時(shí)間、通行方式等運(yùn)行數(shù)據(jù)。

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整合后，結(jié)合城市交通相關(guān)的評(píng)價(jià)體系（如城市道路交通運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)體系，城市綜合交通建設(shè)評(píng)價(jià)體系.城市路網(wǎng)建設(shè)評(píng)價(jià)體系等）與標(biāo)準(zhǔn)體系（如道路運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)體系，城市客運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)體系，公路交通工程設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系等），以此為基礎(chǔ)進(jìn)行有效字段篩選，確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，形成交通畫(huà)像數(shù)據(jù)集，構(gòu)建分面模型。

根據(jù)反映城市交通狀況的字段類型，進(jìn)行時(shí)空維度分解，最終形成交通靜態(tài)數(shù)據(jù)畫(huà)像（如城市路網(wǎng)密度圖，城市交通監(jiān)控分布圖，城市交通數(shù)據(jù)報(bào)告等）和交通動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)畫(huà)像（如城市交通流量圖，擁堵路口通行狀況展示，城市交通熱力圖等）進(jìn)行展示，如圖4所示。

5研究展望

面對(duì)信息時(shí)代城市化進(jìn)程中復(fù)雜的城市病，智慧城市與城市智能化是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵路徑。隨著面向城市的地球空間信息學(xué)與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)持續(xù)發(fā)展，城市中的自然現(xiàn)象、人類活動(dòng)與社會(huì)動(dòng)態(tài)的觀測(cè)能力不斷提升，信息資源研究者獲得了大量的城市信息。城市大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為城市問(wèn)題研究與城市科學(xué)治理的重要戰(zhàn)略資源。城市數(shù)據(jù)畫(huà)像的相關(guān)研究是城市信息學(xué)的一種直觀的、可視化的應(yīng)用模式，以構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的智慧城市為導(dǎo)向，對(duì)發(fā)現(xiàn)城市問(wèn)題，優(yōu)化城市管理，具有很高的研究?jī)r(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。