基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的新型智慧城市架構(gòu)探討

張紅濤

（數(shù)字重慶信息技術(shù)服務(wù)有限公司，重慶 401121）

新時代的城市發(fā)展迅猛，人口規(guī)模龐大，可持續(xù)發(fā)展需要依賴智能技術(shù)提升城市進程。未來城市在發(fā)展過程中會遇到發(fā)展難題，借助新型科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)能幫助城市解決難題，有大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)的支持，城市逐漸發(fā)展成為智慧城市，能夠為城市中生活的人們提供更多高質(zhì)量的服務(wù)。

1 新型智慧城市的體系架構(gòu)及特性

新型的智慧城市架構(gòu)體系屬于立體架構(gòu)，整個體系架構(gòu)被分為4層，從上到下依次為應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層，層與層之間是緊密聯(lián)系必不可分的關(guān)系，在創(chuàng)建智慧城市的過程中要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行創(chuàng)建，同時在創(chuàng)建的過程中還要重視安全保障。

智慧城市總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧城市總體架構(gòu)

1.1 應(yīng)用層

應(yīng)用層屬于智能化創(chuàng)新應(yīng)用，面向數(shù)字服務(wù)、數(shù)字經(jīng)濟、城市治理、數(shù)字社會和生態(tài)文明等五大板塊，全面提升大數(shù)據(jù)智能化應(yīng)用水平。圍繞經(jīng)濟社會各領(lǐng)域發(fā)展需求，聚焦數(shù)字服務(wù)、數(shù)字經(jīng)濟、城市治理、數(shù)字社會和生態(tài)文明等重點，充分依托基礎(chǔ)設(shè)施和四大支撐體系，推進大數(shù)據(jù)智能化應(yīng)用建設(shè)。應(yīng)用層依托數(shù)據(jù)層進行數(shù)據(jù)方面的分析，通過數(shù)據(jù)分析進行重的決策，充分發(fā)揮人的創(chuàng)造力實現(xiàn)創(chuàng)新，智慧城市在發(fā)展中要堅持以人為本的管理理念，帶領(lǐng)人們走創(chuàng)新之路[1]。

1.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要負責(zé)數(shù)據(jù)的采集，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)能獲取海量的數(shù)據(jù)信息，通過大數(shù)據(jù)分析解決智慧城市發(fā)展中遇到的問題，幫助決策人員進行重大決策。

通過公共數(shù)據(jù)資源管理平臺，實現(xiàn)城市公共資源數(shù)據(jù)匯聚、存儲、治理、開發(fā)、共享、安全等，對數(shù)據(jù)全生命周期進行管理，統(tǒng)一管理城市公共數(shù)據(jù)資源與數(shù)據(jù)資產(chǎn)，集約化提供給各部門使用，提升數(shù)據(jù)加工效率，提升數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)運營能力。數(shù)據(jù)治理則是對各類公共數(shù)據(jù)資源的采集、清洗、加工、異常數(shù)據(jù)處理、主數(shù)據(jù)管理、元數(shù)據(jù)管理、入庫存儲等進行管理，強化數(shù)據(jù)連接、加工、建模、分析和共享的能力，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)快速精準(zhǔn)定位、智能搜索和自助式可視化分析，逐步形成“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的新型智慧城市治理模式。

1.3 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)等進行數(shù)據(jù)之間的傳輸和共享，通過網(wǎng)絡(luò)為智慧城市構(gòu)建架構(gòu)體系。

1.4 感知層

感知層是運用傳感技術(shù)感知城市各類信息，借助采集感知設(shè)備感知城市在發(fā)展過程中的狀態(tài)，獲取大量的狀態(tài)信息，實現(xiàn)對智慧城市全方位的感知。各層之間相互關(guān)聯(lián)，都需要借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)信息之間的共享和傳遞，智慧城市的體系架構(gòu)能為城市發(fā)展創(chuàng)建決策平臺。

2 架構(gòu)設(shè)計

2.1 業(yè)務(wù)與應(yīng)用架構(gòu)

智慧城市在組建過程中需要對城市發(fā)展中的各類數(shù)據(jù)信息進行全面整合，整個過程中主要針對事件、部件、基礎(chǔ)等相關(guān)的數(shù)據(jù)信息資料進行全面整合，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)為智慧城市創(chuàng)建新的專題模板，有效地推動城市管理行為，促使城市管理行為向綜合協(xié)同管理方向進行轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)跨區(qū)域、跨部門、跨層級的統(tǒng)籌協(xié)同管理。建設(shè)智慧城市架構(gòu)主要是更好地實現(xiàn)多方面的合作，運用智能化的方式為企業(yè)和人們提供更多的便利服務(wù)，借助數(shù)字化技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)對智慧城市的組織架構(gòu)建設(shè)進行統(tǒng)籌規(guī)劃[2]。在進行智慧城市架構(gòu)創(chuàng)建的過程中，要重點突出相關(guān)部門的協(xié)同性，整個架構(gòu)要從“惠民、治政、優(yōu)政、興業(yè)”的角度出發(fā)，更好地促進各企業(yè)的發(fā)展，更了解人們的需求，為人們提供智慧醫(yī)療、教育、社區(qū)等服務(wù)。針對智慧城市在發(fā)展過程中遇到的難題，可以通過搭建智慧平臺高效治理城市，提升智慧城市的現(xiàn)代化水平。

2.2 數(shù)據(jù)架構(gòu)

在構(gòu)建智慧城市組織架構(gòu)時，資源能力賦能促使智慧城市構(gòu)建成本得到有效降低，運行效率也大幅度提升。對操作系統(tǒng)進行全面統(tǒng)籌規(guī)劃，能夠?qū)崿F(xiàn)信息之間的互通共享，在搭建智慧城市架構(gòu)時，要將各類數(shù)據(jù)信息進行全面整合，同時要完善各類數(shù)據(jù)庫，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、人工智能技術(shù)將數(shù)據(jù)進行全面融合，發(fā)揮最大的價值[3]。

2.2.1 數(shù)據(jù)資源共享體系

以公共數(shù)據(jù)資源統(tǒng)籌管理、共享利用為目標(biāo)，以省級數(shù)據(jù)資源共享系統(tǒng)為核心，形成新型智慧城市公共數(shù)據(jù)資源共享體系架構(gòu)[4]。省級公共數(shù)據(jù)資源共享系統(tǒng)向上與國家數(shù)據(jù)共享交換平臺對接，向下與市級數(shù)據(jù)資源共享系統(tǒng)節(jié)點對接，橫向歸集各省級部門可共享的數(shù)據(jù)資源，整合形成全省統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、主題數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建“國家—省級—市級”三級共享交換網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)資源共享體系架構(gòu)如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)資源共享體系架構(gòu)

2.2.2 數(shù)據(jù)治理架構(gòu)

數(shù)據(jù)治理架構(gòu)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)治理架構(gòu)

各部門要對本系統(tǒng)內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源進行全面梳理，按照統(tǒng)一的編制規(guī)范要求形成部門數(shù)據(jù)資源目錄清單，同時提出需要其他部門提供的數(shù)據(jù)資源需求清單[5]。數(shù)據(jù)主管部門對各部門報送的數(shù)據(jù)資源目錄清單和需求清單進行審核，匯總形成數(shù)據(jù)資源目錄，依據(jù)職能職責(zé)分解形成各部門的數(shù)據(jù)資源責(zé)任清單。各部門根據(jù)政務(wù)數(shù)據(jù)資源責(zé)任清單，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對原始數(shù)據(jù)進行篩選、清洗、治理，形成可共享交換的部門數(shù)據(jù)資源池（即部門共享庫）。相關(guān)部門按統(tǒng)一要求，完善自然人、法人、自然資源和空間地理、電子證照等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，以應(yīng)用為導(dǎo)向建設(shè)若干主題數(shù)據(jù)庫。治理后的數(shù)據(jù)可為本部門各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)分析支撐，也可為其他部門數(shù)據(jù)共享、交換使用。

2.2.3 城市公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括人口、法人、宏觀經(jīng)濟、城市基礎(chǔ)地理信息和電子證照等五大城市公共數(shù)據(jù)庫。以城市信息中心為載體，建立信息更新維護與安全保障機制，對各類公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行梳理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)增量的采集、更新、關(guān)聯(lián)等操作，完成城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人口基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用、分析，為上層應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐和保障[6]。

城市公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫如圖4所示。

圖4 城市公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

隨著智慧城市的建設(shè)，城市在發(fā)展過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，各種新型的數(shù)據(jù)類型也會層出不窮。應(yīng)建設(shè)大型的數(shù)據(jù)存儲空間，存儲多種類型的數(shù)據(jù)信息，針對不同類型的數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)分析，通過分布式視頻結(jié)構(gòu)化能力精準(zhǔn)地對視頻和圖片中的具體信息進行準(zhǔn)確分析。智慧城市在發(fā)展中離不開時空數(shù)據(jù)的支撐，物聯(lián)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)都是智慧城市架構(gòu)中能提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持的保障。智慧城市發(fā)展過程中應(yīng)重視基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)能將分散的各類信息進行全面整合[7]。在智慧城市建設(shè)過程中，要確保每個個體都擁有獨立的基礎(chǔ)檔案信息，為城市智慧應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)

在進行智慧城市建設(shè)時，需要具備基礎(chǔ)設(shè)施作為先決條件，在進行智慧城市建設(shè)時，如果僅依靠財政的資金投入遠遠不夠。在建設(shè)過程中，要按照一體化、集約化的理念開展建設(shè)工作，同時對現(xiàn)有的資源進行合理配置和優(yōu)化，減少重復(fù)投資，在建設(shè)智慧城市的過程中要重點建設(shè)具有城市特色的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。例如建設(shè)智慧城市時要實現(xiàn)感知層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層的層次架構(gòu)，更好地為建設(shè)智慧城市提供存儲、計算、網(wǎng)絡(luò)、資源等服務(wù)，智慧城市架構(gòu)中應(yīng)將傳統(tǒng)通信技術(shù)和新興技術(shù)相結(jié)合，還要將有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，組合固定和移動應(yīng)用。在運用融合通信技術(shù)的過程中，應(yīng)確保信息的安全性和可靠性，融合各類數(shù)據(jù)、語音、視頻、圖像支撐城市工作的運行，構(gòu)建能實現(xiàn)人與人、人與物、人與機器進行溝通的泛在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[8]。泛在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是在原本的物聯(lián)感知體系基礎(chǔ)上，以網(wǎng)格化方式創(chuàng)建的物聯(lián)感知網(wǎng)絡(luò)，能統(tǒng)一接入感知網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，在實際應(yīng)用過程中能感知到數(shù)據(jù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)化，對數(shù)據(jù)進行有效處理和反饋，同時還能感知到網(wǎng)絡(luò)是否安全。物聯(lián)感知層在實際應(yīng)用過程中能夠借助傳感設(shè)備采集各類圖像、視頻相關(guān)信息，感知環(huán)境情況、氣象情況、管網(wǎng)情況，通過感知收集大量的數(shù)據(jù)信息，同時對設(shè)備進行合理控制，借助網(wǎng)間連接器和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)進行數(shù)據(jù)的傳輸。

3 結(jié)語

智慧城市建設(shè)工程復(fù)雜，在具體建設(shè)過程中要嚴(yán)格按照前期規(guī)劃開展。開展智慧城市建設(shè)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況進行全面統(tǒng)籌規(guī)劃，采用分類施策的方式建設(shè)具有地方特色的智慧城市。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠為智慧城市建設(shè)提供有力的參考數(shù)據(jù)，為確保新型智慧城市實現(xiàn)智慧化、科學(xué)化的管理，應(yīng)保證數(shù)據(jù)信息在安全的情況下實現(xiàn)傳輸和共享。