楊梓洵

?

談大數(shù)據(jù)時代下的智慧城市建設(shè)

楊梓洵

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510630

大數(shù)據(jù)為智慧城市的建設(shè)提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，對促進(jìn)智慧城市的建設(shè)具有十分重要的作用。通過對當(dāng)前智慧城市建設(shè)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探究了大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)與具體要求，并分析了大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧城市建設(shè)的發(fā)展趨勢。

大數(shù)據(jù)；智慧城市；建設(shè)

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用，智慧城市的發(fā)展必然會成為未來城市的重要發(fā)展趨勢，將會為城市的生活提供更多的便利化服務(wù)，它重點(diǎn)著眼于民生的需求、公共環(huán)境建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等提供優(yōu)化與探索，從而進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量。

1 智慧城市建設(shè)的現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧城市的建設(shè)，利用的就是現(xiàn)代信息技術(shù)工具，對大量信息的分析和處理，分析當(dāng)前城市在建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題，提出有效的解決方案。王家耀認(rèn)為大數(shù)據(jù)時代的智慧城市建設(shè)首選需要解決城市的信息化問題，結(jié)合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)的要求，采用無線識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧城市的建設(shè)架構(gòu)，從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、技術(shù)架構(gòu)、城市的智慧生活等方面，詳細(xì)分析了大數(shù)據(jù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用[1]。在智慧城市建設(shè)的過程中，需要注重信息安全的保護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，由于智慧城市產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多樣化、數(shù)據(jù)的產(chǎn)生速度快、數(shù)據(jù)的價值密度低等特點(diǎn)，面對著海量、異構(gòu)的數(shù)據(jù)，需要采用多種技術(shù)加強(qiáng)對這些數(shù)據(jù)的處理，以便于為城市的建設(shè)與管理提供信息決策支持服務(wù)。智慧化城市的建設(shè)，不僅需要大數(shù)據(jù)技術(shù)，還需要將社會層面的其他應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，從多個角度綜合使用數(shù)據(jù)，以便于這些數(shù)據(jù)在智慧化城市建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

2 大數(shù)據(jù)時代智慧城市建設(shè)的技術(shù)支持

2.1 大數(shù)據(jù)時代智慧城市建設(shè)的架構(gòu)分析

大數(shù)據(jù)技術(shù)是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)技術(shù)，它在智慧城市建設(shè)中主要承擔(dān)機(jī)器與機(jī)器、人與機(jī)器之間信息交換，并能夠?qū)Τ鞘薪ㄔO(shè)與發(fā)展中的各種海量數(shù)據(jù)、異構(gòu)信息、多源的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成一種多元化的數(shù)據(jù)信息處理功能。結(jié)合城市建設(shè)中數(shù)據(jù)信息的處理，數(shù)據(jù)庫建設(shè)的主要內(nèi)容包括軌跡數(shù)據(jù)、消費(fèi)數(shù)據(jù)、社交數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)等。在對數(shù)據(jù)處理的過程中，形成集群監(jiān)控配置數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，具體的系統(tǒng)建構(gòu)如圖1所示。在系統(tǒng)的計算分析層主要采用的分布式SQL數(shù)據(jù)庫對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；在系統(tǒng)的應(yīng)用層主要有智能交通、數(shù)據(jù)可視化、公共安全、城市環(huán)境等公共數(shù)據(jù)；在社會計算分析層需要對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘、智能計算與分析處理，并將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果傳遞到分布式數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲，方便系統(tǒng)能夠及時為用戶提供決策支持服務(wù)。

圖1 大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧城市技術(shù)框架

2.2 縱向角度分析智慧城市大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

智慧城市建設(shè)中縱向處理數(shù)據(jù)主要采用自上而下的數(shù)據(jù)處理方式，先對城市的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，再經(jīng)過實時處理之后，將其存儲在分布式數(shù)據(jù)中，通過數(shù)據(jù)配置管理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析與挖掘，形成可以應(yīng)用的數(shù)據(jù)，然后采用可視化處理的方式進(jìn)行應(yīng)用，即采用多層次的技術(shù)路線對智慧城市的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。它可以按照行業(yè)領(lǐng)域的主題對智慧城市進(jìn)行建設(shè)，也可以利用“行業(yè)私有云”大數(shù)據(jù)處理平臺來構(gòu)建智慧城市建設(shè)系統(tǒng)，便于對行業(yè)大數(shù)據(jù)的存儲管理與垂直主題數(shù)據(jù)挖掘，不僅能夠提高數(shù)據(jù)處理的方式，采用分布式并行計算模式Lamhda混合架構(gòu)對數(shù)據(jù)流進(jìn)行檢測分析，而且可以進(jìn)入Hadoop集群，將系統(tǒng)產(chǎn)生的全量數(shù)據(jù)放在Hadoop中進(jìn)行分布式處理。整個系統(tǒng)的架構(gòu)做到了以海量、異構(gòu)、多源大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。分布式存儲技術(shù)對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用了先進(jìn)的分布式并行計算與四層架構(gòu)的思想及前沿技術(shù)為支撐，注重智慧城市建設(shè)的應(yīng)用為導(dǎo)向，可以對城市的環(huán)境監(jiān)測和安全進(jìn)行管理，此外也采用了標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)規(guī)范、法律、法規(guī)和有效管理機(jī)制，便于智慧城市的建設(shè)與開發(fā)[2]。

2.3 橫向角度分析城市大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

在智慧城市建設(shè)的過程中，需要考慮不同行業(yè)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)類型與屬性。智慧城市建設(shè)的過程中主要包括軌跡數(shù)據(jù)、消費(fèi)數(shù)據(jù)、社交數(shù)據(jù)等，在不同的數(shù)據(jù)處理中需要采用不同的方法進(jìn)行處理。結(jié)合大數(shù)據(jù)智慧環(huán)境下的數(shù)據(jù)特征，構(gòu)建如圖2所示的數(shù)據(jù)處理方式。在數(shù)據(jù)處理時，如果按照城市數(shù)據(jù)類型，可以將數(shù)據(jù)處理的對象分為個體用戶、城市用戶群體、區(qū)域性數(shù)據(jù)等；如果按照城市的空間分類可以將其分為時間、空間與時空數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)還存在離散數(shù)據(jù)與連續(xù)數(shù)據(jù)。在處理智慧城市數(shù)據(jù)時，需要結(jié)合對象的屬性與類別，根據(jù)數(shù)據(jù)處理的時效性，采取分布式的并行計算、Spark內(nèi)存計算和實時流數(shù)據(jù)處理模式Spark Streaming等。但是，由于智慧城市建設(shè)過程中存在數(shù)據(jù)源多元化、異構(gòu)化、弱關(guān)聯(lián)性等特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)處理時需要采用多種技術(shù)進(jìn)行處理，例如對城市環(huán)境數(shù)據(jù)的處理，就需要考慮城市的氣候、氣象、污水、廢氣、環(huán)境污染數(shù)據(jù)等，還需要對城市的建筑、監(jiān)測點(diǎn)的分布、城市汽車交通等數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性處理，構(gòu)建如圖2所示的數(shù)據(jù)處理方式。

圖2 智慧城市橫向數(shù)據(jù)處理架構(gòu)

3 大數(shù)據(jù)時代智慧城市建設(shè)的發(fā)展趨勢

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)在車位自動引導(dǎo)中的應(yīng)用

車位自動引導(dǎo)技術(shù)是應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能化的數(shù)據(jù)分析方式，及時收集城市停車場的信息與停車位的信息，利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)智能地分析車位情況，并及時做出引導(dǎo)，主要是在每一個車位安全視頻車位檢測終端來判斷當(dāng)前車位的停車狀態(tài)，并應(yīng)用軌跡處理技術(shù)對車輛的運(yùn)行情況進(jìn)行處理，進(jìn)而統(tǒng)計當(dāng)前停車場的空車位數(shù)，然后通過引導(dǎo)屏來引導(dǎo)車主，保證車主能夠快速停車。此系統(tǒng)采用的攝像機(jī)與指示燈、大數(shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)為一體智能管理系統(tǒng)，可以自動管理車位，對車位的識別率達(dá)到了99%，同時該系統(tǒng)還具有智能找車與智能尋車的一體化引導(dǎo)功能[3]。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧城市交通中的應(yīng)用

在智慧城市建設(shè)過程中，城市交通管理分析是其中的一項重要功能，利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)能夠快速識別城市道路中的車輛問題。一般情況下，高清卡口是城市安全的重要屏障，需要對城市的出入口、高速公路、車輛等密集的重要地區(qū)，可以應(yīng)用先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)對車輛進(jìn)行信息傳輸，采用圖像處理技術(shù)、模式識別技術(shù)、智能處理技術(shù)等對每一輛汽車進(jìn)行拍攝，自動識別車輛牌照的信息，并將采集到的信息保存至系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量的信息進(jìn)行處理，及時發(fā)現(xiàn)存在問題的車輛。智能分析技術(shù)主要采用了視頻觸發(fā)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過對拍攝的連續(xù)視頻進(jìn)行分析，自動偵測視頻中的單個目標(biāo)或者多個目標(biāo)，查詢車輛在特定區(qū)域的滯留、變化、運(yùn)動與消失的情況，進(jìn)而對該車輛的行為做出合理性的判斷，在交通管制中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市安全管理中的應(yīng)用

智慧城市建設(shè)中采用智能分析技術(shù)可以對城市的安全建設(shè)進(jìn)行管理，利用智能監(jiān)控系統(tǒng)采集前端信息，然后利用分布式信息處理系統(tǒng)對城市中的不安全因素進(jìn)行分析，將視頻分析報警信號與智能系統(tǒng)產(chǎn)生的安全信息在智慧城市的安防系統(tǒng)內(nèi)部生成，并采用開關(guān)接入的方式與系統(tǒng)的報警信號進(jìn)行比較，能夠及時發(fā)現(xiàn)城市管理過程中存在的不安全問題，同時采用智能人臉識別技術(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)犯罪分子，并采用定位技術(shù)鎖定嫌疑人的位置，并通過系統(tǒng)內(nèi)部自動報警[4]。因此，在大數(shù)據(jù)環(huán)境下智慧城市的建設(shè)，可以提高城市的安防措施，保證城市的安全。

4 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用，智慧城市構(gòu)建成為未來城市發(fā)展的一個重要方向。在構(gòu)建智慧城市的過程中，需要結(jié)合城市的具體發(fā)展需求與人們的具體需求，突出“以人為本”的智慧城市建設(shè)模式，只有這樣才能促進(jìn)智慧城市建設(shè)的發(fā)展。

[1]王家耀，鄧國臣. 大數(shù)據(jù)時代的智慧城市[J]. 測繪科學(xué)，2014（5）：3-7.

[2]王楓云，陳亞楠. 大數(shù)據(jù)時代的智慧城市建設(shè)與發(fā)展困局化解[J]. 上海城市管理，2016（2）：30-35.

[3]操梅. 大數(shù)據(jù)時代下的智慧城市[J]. 新聞研究導(dǎo)刊，2016，7（10）：324.

[4]魏劍源，陳煌，吳志濤. 基于大數(shù)據(jù)背景下的智慧城市建設(shè)研究[J]. 科技視界，2016（20）：6-7.

On the Construction of Smart City in the Age of Big Data

Yang Zixun

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

Big data provides a solid technical foundation for the construction of smart cities and plays an important role in promoting the construction of smart cities. Through the analysis of the current situation of smart city construction, the paper explores the key technologies and specific requirements of smart city construction in the big data environment, and analyzes the development trend of smart city construction under the big data environment.

big data; smart city; construction

[F299.22]；TP311.1

A