前言:大數(shù)據(jù)時代的到來打破了數(shù)據(jù)的壟斷，信息源的擴(kuò)大化和豐富化是大數(shù)據(jù)時代的重要特點(diǎn)。在可以預(yù)見的未來，大數(shù)據(jù)將遍布城市各個角落，不管是人們的衣食住行，還是城市的運(yùn)營管理，都將在大數(shù)據(jù)支撐下走向“智慧化”，而大數(shù)據(jù)將為智慧城市提供“智慧引擎”。

　　■ 文/ 周明耀 厲昕

　　智慧城市推動大數(shù)據(jù)概念

　　據(jù)統(tǒng)計，目前我國常住人口城市化率已達(dá)到50%，逐漸形成了以北上廣深等特大城市為中心的，多層次、功能互補(bǔ)的城市群。國際上主流學(xué)者認(rèn)為一個較為理想和穩(wěn)定的城市人口占總?cè)丝诘谋壤龖?yīng)在75%左右，所以在未來較長時間內(nèi)，中國城市化仍處在大規(guī)模加速過程中，據(jù)估計未來中國城市化進(jìn)程還將延續(xù)30年。這一趨勢伴隨著城市化進(jìn)程和城市體系與空間分布的快速變化，此外，社會管理問題也越來越突出，例如候鳥式勞工遷移問題，交通效率快速下降，空氣、淡水、食品安全等問題。如何將日益豐富的各類信息資料，通過處理來積極地影響城市正常運(yùn)行是一個主要問題。智慧城市結(jié)合大數(shù)據(jù)將是應(yīng)對上述問題的現(xiàn)階段最佳解決方案。

　　從智慧城市的體系結(jié)構(gòu)來看，由于智慧城市的基礎(chǔ)在于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因此智慧城市體系結(jié)構(gòu)和物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)相類似，也可分為感知層、傳輸層、平臺層、應(yīng)用層。智慧城市相對于數(shù)字城市來說，最大的區(qū)別在于對感知層獲取的信息進(jìn)行了智慧的處理，因此也可以認(rèn)為智慧城市是數(shù)字城市的升級版。由城市數(shù)字化到城市智慧化，關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信息的智慧處理，其核心是引入大數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

　　智慧城市與大數(shù)據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

　　從國家政策來看，中國“863計劃”智慧城市項(xiàng)目總體技術(shù)體系架構(gòu)在科技部863計劃“智慧城市(一期)”項(xiàng)目的支持下，863計劃智慧城市項(xiàng)目(一期)總體組提出了“六橫兩縱”的智慧城市技術(shù)框架。“六橫”層層遞進(jìn)，最下層的是城市的感知層，再是傳輸層，再上面依次分別是處理層、支撐服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層，最上面是智慧應(yīng)用層，貫穿全局的是安全保障體系以及標(biāo)準(zhǔn)與評測。而要真正實(shí)現(xiàn)智慧城市，必須引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，主要包含三大方面的需求，通過以下三個方面才能實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的搜集、處理、加工、分析，并真正作用于具體細(xì)分行業(yè)：

　　大數(shù)據(jù)融合技術(shù)

　　我國智慧城市建設(shè)面臨的重大挑戰(zhàn)之一，是城市系統(tǒng)之間由于標(biāo)準(zhǔn)問題無法有效集成，形成信息孤島。因此，在大數(shù)據(jù)融合技術(shù)領(lǐng)域，一方面要加強(qiáng)大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，另一方面要加強(qiáng)海量異構(gòu)數(shù)據(jù)建模與融合、海量異構(gòu)數(shù)據(jù)列存儲與索引等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，為給予底層數(shù)據(jù)集成的信息共享提供標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)保障。

　　大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

　　大規(guī)模數(shù)據(jù)在智慧城市系統(tǒng)流動過程中，出于傳輸效率、數(shù)據(jù)質(zhì)量與安全等因素的考慮，需要對大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。大數(shù)據(jù)處理技術(shù)往往需要與基于云計算的并行分布式技術(shù)相結(jié)合，這也是目前國際產(chǎn)業(yè)界普遍采用的技術(shù)方案。

　　大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)

　　相比于大數(shù)據(jù)融合和處理技術(shù)，大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)更為復(fù)雜，是國際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界面臨的極具挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。

　　隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及行業(yè)用戶對大數(shù)據(jù)技術(shù)的需求日益增長，大數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用遍地開花。筆者通過對智慧城市大數(shù)據(jù)應(yīng)用的探索，分享一些國內(nèi)外的實(shí)際案例供讀者借鑒。

　　國內(nèi)的智慧城市

　　2013年3月，北京市的“智慧朝陽服務(wù)網(wǎng)”正式上線。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的處理、分析手段，從支撐庫提煉出數(shù)據(jù)后發(fā)送到服務(wù)管理系統(tǒng)，然后通過服務(wù)門戶，包括微信、微博、移動應(yīng)用、服務(wù)網(wǎng)站、機(jī)頂盒等多元化的方式與不同的用戶群體進(jìn)行溝通。

　　國外的智慧城市

　　瑞典首都斯德哥爾摩市政府在通往市中心的道路上設(shè)置了18 個路邊控制站，通過使用RFID 技術(shù)以及利用激光、照相機(jī)和先進(jìn)的自由車流路邊系統(tǒng)，自動識別進(jìn)入市中心的車輛，自動向在周一至周五(節(jié)假日除外)6 ：30 到18 ：30 之間進(jìn)出市中心的注冊車輛收稅。通過收取“道路堵塞稅”減少了車流，交通擁堵降低了25%，交通排隊所需的時間下降50%，道路交通廢氣排放量減少了8% - 14%，二氧化碳等溫室氣體排放量下降了40%。

　　智慧醫(yī)療英特爾協(xié)助用友醫(yī)療制定了基于英特爾大數(shù)據(jù)解決方案的區(qū)域衛(wèi)生數(shù)據(jù)中心建設(shè)目標(biāo)，在錦州區(qū)域衛(wèi)生數(shù)據(jù)中心形成了完整的大數(shù)據(jù)解決方案。經(jīng)過反復(fù)測試和調(diào)優(yōu)，這一區(qū)域衛(wèi)生大數(shù)據(jù)計算架構(gòu)可以滿足海量數(shù)據(jù)(一億條以上記錄數(shù))的高并發(fā)檢索和實(shí)時數(shù)據(jù)分析的性能要求，滿足了“智慧”的大數(shù)據(jù)需求。

　　智慧警務(wù)

　　通過充分利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和視頻智慧分析技術(shù)、GIS(地理信息系統(tǒng))、GPS(全球定位系統(tǒng))、移動通信網(wǎng)絡(luò)、移動警務(wù)智能系統(tǒng)、數(shù)字集成等前沿科技，實(shí)現(xiàn)警務(wù)工作現(xiàn)代化、智能化、流程化、可視化。

　　智慧交通

　　鄭州建立智能公交系統(tǒng)，使公交車信息就在地圖上顯示出來：如最近的一輛公交車還有5 分鐘到站，滿員;下一輛公交車還有10 分鐘到站，有空座，可以選擇乘坐;下樓2 分鐘，走到站臺1 分鐘，余下7 分鐘，還有時間坐下喝杯熱茶。

　　智慧消防

　　廣州建立智能消防系統(tǒng)，報警人只需撥打119，系統(tǒng)將立刻定位報警人當(dāng)前位置，并調(diào)用位置所在區(qū)域監(jiān)控攝像頭，確定災(zāi)情地點(diǎn)和火勢情況。

　　安防行業(yè)的大數(shù)據(jù)如何應(yīng)用?

　　2012年7月21日，北京遭遇了一場61年不遇的特大暴雨。北京市區(qū)路段嚴(yán)重積水、交通中斷、市政水利工程多處受傷、眾多車輛被淹造成人員傷亡。災(zāi)難過后，城市管理者意識到城市的安防必須長遠(yuǎn)規(guī)劃、著眼于長效根本的解決之道，亟待綜合治理。安防行業(yè)由于受到自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)及行業(yè)內(nèi)廠商研發(fā)方向的限制，大數(shù)據(jù)應(yīng)用在安防行業(yè)的進(jìn)展一直不夠深入。但安防行業(yè)與大數(shù)據(jù)的契合度較高，尤其是對視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、智能交通數(shù)據(jù)關(guān)注度越來越高。例如?？低晫⒋髷?shù)據(jù)應(yīng)用于視頻圖像的采集、傳輸、存儲、管理、展示和挖掘等方面，解決了海量數(shù)據(jù)的存儲、調(diào)取和管理難題。

　　在安防與防災(zāi)領(lǐng)域，通過大數(shù)據(jù)的挖掘，也可以及時發(fā)現(xiàn)人為或自然災(zāi)害、恐怖事件，提高應(yīng)急處理能力和安全防范能力等。除了對歷史數(shù)據(jù)的挖掘采集，實(shí)時數(shù)據(jù)的挖掘也是未來的一種趨勢。通過對城市地理、氣象等自然信息和經(jīng)濟(jì)、社會、文化、人口等人文社會信息的挖掘，可以為城市安防提供強(qiáng)大的決策支持，強(qiáng)化城市管理服務(wù)的科學(xué)性和前瞻性。?？低晫⒋髷?shù)據(jù)流式計算框架Spark應(yīng)用于智能分析技術(shù)，極大地提高了實(shí)時性分析效率，為安防領(lǐng)域與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合提出了方向。

　　此外，數(shù)據(jù)處理服務(wù)通過智慧城市公共支撐平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從中挖掘價值，尋找關(guān)系。數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘和復(fù)雜事件處理等。傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘在處理面對海量、異構(gòu)的智慧城市數(shù)據(jù)時效率低下，通過分布式計算框架改進(jìn)，提升處理速度。根據(jù)數(shù)據(jù)處理要求的實(shí)時性與否，可分離線處理和在線處理。應(yīng)急防災(zāi)類智慧城市應(yīng)用具有實(shí)時、在線處理的要求，數(shù)據(jù)處理服務(wù)要及時預(yù)測結(jié)果，為城市管理者提供決策支持。對于離線處理的數(shù)據(jù)，通常保存在分布式數(shù)據(jù)庫和分布式文件系統(tǒng)，均可基于Hadoop MapReduce等分布式計算框架分析該類數(shù)據(jù)，并可通過Apache Mahout等數(shù)據(jù)挖掘工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究。

　　對于需要在線實(shí)時處理的數(shù)據(jù)，如流式數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)處理的方法與離線數(shù)據(jù)區(qū)別很大。多個傳感器按照小周期采集的數(shù)據(jù)、多個攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)等屬于流式數(shù)據(jù)。流式數(shù)據(jù)與離線處理的數(shù)據(jù)最大區(qū)別是數(shù)據(jù)處理要快，數(shù)據(jù)處理要及時。復(fù)雜事件處理(Complex Event Processing，CEP)技術(shù)是一種數(shù)據(jù)處理引擎，來捕捉不同來源的各種簡單事件或事件流，根據(jù)預(yù)先定義的事件模型，實(shí)時、高效地發(fā)現(xiàn)海量事件之間的關(guān)系或推斷出更有意義的事件，提供決策依據(jù)。

　　汲取國外經(jīng)驗(yàn)，加大軟件建設(shè)力度

　　歐美發(fā)達(dá)國家在智慧城市的建設(shè)上非常重視軟件建設(shè)，只有掌握了數(shù)據(jù)，才能做出合理的分析，才能總結(jié)出公共安全的客觀規(guī)律，真正提升應(yīng)急管理能力，進(jìn)而根除城市安防交通、災(zāi)害等一系列的問題。近幾年國內(nèi)在智慧城市的建設(shè)上只重視硬件建設(shè)，而忽視軟件和信息系統(tǒng)建設(shè)。智慧城市的建設(shè)，需要軟硬結(jié)合，我國應(yīng)該汲取國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加大軟件建設(shè)的力度，真正掌握建設(shè)智慧城市的主動權(quán)。

　　大數(shù)據(jù)時代的到來打破了數(shù)據(jù)的壟斷，信息源的擴(kuò)大化和豐富化是大數(shù)據(jù)時代的重要特點(diǎn)。在可以預(yù)見的未來，大數(shù)據(jù)將遍布城市各個角落，不管是人們的衣食住行，還是城市的運(yùn)營管理，都將在大數(shù)據(jù)支撐下走向“智慧化”，而大數(shù)據(jù)將為智慧城市提供“智慧引擎”。

　　此外，應(yīng)該明確智慧城市是城鎮(zhèn)化進(jìn)程的下一個階段，是城市信息化的新高度，是現(xiàn)代城市發(fā)展的遠(yuǎn)景。無線城市、數(shù)字城市、平安城市、感知城市是智慧城市的必要條件。誠信城市、綠色城市、健康城市、人文城市是智慧城市應(yīng)有之意，智慧城市產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)反過來支撐智慧城市。智慧城市與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合一定會有璀璨的明天!

　　(本文作者均任職于杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司)