新型智慧城市，是指運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段，感測、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，從而對(duì)包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)。它不單是僅僅基于某一種技術(shù)，而是包括云，人工智能等等技術(shù)的綜合應(yīng)用解決方案，旨在幫助城市更好運(yùn)轉(zhuǎn)，為人們創(chuàng)造更美好的生活。
新型智慧城市主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：智慧政務(wù)、智慧交通、智慧安防、智慧教育、智慧醫(yī)療。
一、智慧政務(wù)
政務(wù)云建設(shè)加速，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及AI等新技術(shù)不斷落地。智慧政務(wù)是運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，通過監(jiān)測、整合、分析、智能響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)各職能部門的各種資源的高度整合，提高政府的業(yè)務(wù)辦理和管理效率。通過智慧政務(wù)體系，可以加強(qiáng)職能監(jiān)管，使政府更加廉潔、勤政、務(wù)實(shí)，提高政府的透明度，并形成高效、敏捷、便民的新型政府，保證城市可持續(xù)發(fā)展，為企業(yè)和公眾建立一個(gè)良好的城市生活環(huán)境。
云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能以及區(qū)塊鏈技術(shù)快速發(fā)展，智慧政務(wù)開始進(jìn)入“架構(gòu)優(yōu)化”階段，存儲(chǔ)和計(jì)算環(huán)節(jié)新技術(shù)應(yīng)用顯著增加，為政務(wù)、企業(yè)以及民生服務(wù)應(yīng)用提供支撐。通過架構(gòu)的優(yōu)化，打破了原有的應(yīng)用豎井和數(shù)據(jù)孤島，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享、智慧決策和管理。
二、智慧交通
基于智能調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)，重點(diǎn)滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控、智慧調(diào)度等需求。智慧交通是在交通智能調(diào)度系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，融入物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等IT技術(shù)，通過信息技術(shù)對(duì)匯交通信息的匯集和處理，提供實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)服務(wù)。隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷深入，我國對(duì)“智慧交通”工程建設(shè)的需求增長快速。
智慧交通大量使用了數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性、實(shí)時(shí)性、信息交流的交互性以及服務(wù)的廣泛性。智慧交通系統(tǒng)主要解決四個(gè)方面的應(yīng)用需求。第一，監(jiān)控實(shí)時(shí)交通，獲知何處發(fā)生了交通事故、何處交通擁擠等，并以最快的速度提供給駕駛員和交通管理人員;第二，實(shí)現(xiàn)駕駛員與調(diào)度管理中心之間的雙向通信，管理公共車輛，以提升商業(yè)車輛、公共汽車和出租車的運(yùn)營效率;第三，通過多媒介多終端向外出旅行者及時(shí)提供各種交通綜合信息;第四，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輔助駕駛員駕駛汽車，或替代駕駛員自動(dòng)駕駛汽車。
三、智慧安防
國內(nèi)進(jìn)入公共安全事件高發(fā)期，視頻監(jiān)控等安防系統(tǒng)需求旺盛。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)速度的加快，以及地緣政治、宗教、戰(zhàn)爭問題的加劇，全球各地的安全問題呈現(xiàn)出明顯加劇態(tài)勢，國內(nèi)也正在進(jìn)入“突發(fā)公共安全事件的高發(fā)期”和“社會(huì)高風(fēng)險(xiǎn)期”。公開數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)每年因?yàn)楦鞣N自然災(zāi)害、事故造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到6500億元左右，占GDP的比重高達(dá)6%。應(yīng)對(duì)重大突發(fā)公共安全事件的處置能力是城市現(xiàn)代化程度的一個(gè)重要標(biāo)志，特別是近幾年，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建和諧社會(huì)、建設(shè)平安城市的需要以及大型賽事、展會(huì)活動(dòng)的安防需求，對(duì)公共安全有效管理的需求越來越旺盛，標(biāo)準(zhǔn)越來越高。
智慧安防系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是對(duì)城市的更為智能的感知，主要依托的技術(shù)就是視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過各種有線、無線網(wǎng)絡(luò)，整合城市各類視頻數(shù)據(jù)，建設(shè)一個(gè)龐大的城市公共安全防控平臺(tái)，利用云計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量的城市視頻進(jìn)行存儲(chǔ)與分析，實(shí)現(xiàn)事前積極預(yù)防、事中實(shí)時(shí)感知和快速響應(yīng)以及事后的快速調(diào)查分析。智慧安防的優(yōu)勢在于信息傳送及時(shí)，集布防、檢測、報(bào)警、記錄于一體，結(jié)構(gòu)簡單，適用面廣，可以面向任何單位和個(gè)人使用。
目前，國內(nèi)智慧安防典型的解決方案主要包括感知層、傳輸層、平臺(tái)層、應(yīng)用層和展現(xiàn)層。感知層主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集任務(wù)，國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)基本都具備提供高清視頻監(jiān)控體系的能力。傳輸層主要通過通信專網(wǎng)、無線技術(shù)完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。平臺(tái)層主要完成的是數(shù)據(jù)交換、分析和處理工作。應(yīng)用層則是通過后臺(tái)數(shù)據(jù)的支撐，提供監(jiān)控檢查、應(yīng)急救援、日常監(jiān)控預(yù)警等服務(wù)，變以前的被動(dòng)式安防管理為主動(dòng)管理。
四、智慧教育
通過優(yōu)質(zhì)教育資源共建共享，解決教育均等化和公平化問題。教育作為最大的民生之一，伴隨著城市化的快速推進(jìn)，教育資源短缺、分配不均、人才支撐體系不夠、社會(huì)培訓(xùn)體系不健全等問題開始凸顯。通過引入新一代信息技術(shù)，打造智慧教育平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)教育的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化;通過教育門戶網(wǎng)站、智慧教育學(xué)習(xí)平臺(tái)以及教育資源交易平臺(tái)等模式，快速高效實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共建共享，推動(dòng)教育教學(xué)以及管理的深層次變革，推動(dòng)教育的均等化和公平化。通過智慧教育的發(fā)展，有望打破當(dāng)前教育純粹由政府進(jìn)行投資的模式，真正能夠引入社會(huì)資本，探索公司化運(yùn)營，培育智慧教育產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建起全民參與的終生教育體系，為學(xué)生和市民提供便捷、優(yōu)質(zhì)、安全、高效的教育服務(wù)。
從技術(shù)層面看，多數(shù)地區(qū)都是基于云的架構(gòu)展開，在教育云和政務(wù)云的基礎(chǔ)上，構(gòu)建統(tǒng)一資源中心，搭建起“智慧教育云平臺(tái)、智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)和智慧教育公共服務(wù)平臺(tái)”，最后通過統(tǒng)一的門戶網(wǎng)站或者APP對(duì)市民提供服務(wù)。
在很多地區(qū)，云平臺(tái)都是基于原有教育城域網(wǎng)和信息化設(shè)備搭建而成，提供云存儲(chǔ)和云計(jì)算服務(wù)。智慧教育學(xué)習(xí)平臺(tái)一般而言是應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)和終身教育。智慧教育公共服務(wù)平臺(tái)是各部門乃至于全體市民提供教育管理服務(wù)的主要平臺(tái)，主要是通過教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為教育決策服務(wù)，主要功能包括教育行政管理、教師管理、學(xué)生管理、教育惠民等，實(shí)現(xiàn)教育系統(tǒng)橫向和縱向的互聯(lián)互通，提高行政決策水平和效率。
近年來，國內(nèi)智慧教育發(fā)展效果較為突出，不少地區(qū)還找到了創(chuàng)新發(fā)展的新路徑：第一，信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平明顯提升，很多地區(qū)都上線了智慧教育門戶網(wǎng)站或者應(yīng)用。一些較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，數(shù)字化校園工程建設(shè)已經(jīng)十分完善，很多城市都實(shí)現(xiàn)了教學(xué)、科研、管理、公共服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和虛擬化。其中，教育云是智慧教育投資的重點(diǎn)，一些城市采用了政府采購租賃服務(wù)的方式，改變了傳統(tǒng)的政府自建機(jī)房的模式，既節(jié)省了資金，還減輕了建設(shè)運(yùn)維的壓力，確保了云平臺(tái)始終處于技術(shù)領(lǐng)先的地位。第二，智慧教育幫助不少地區(qū)建立了統(tǒng)一教育資源數(shù)據(jù)池。資源池將教育資源和系統(tǒng)軟件資源集成到一個(gè)平臺(tái)上，通過一站式全方位的資源服務(wù)模式，打破了傳統(tǒng)教育信息化的邊界。該平臺(tái)向上為教育資源共建共享和交易提供了基礎(chǔ)條件，向下在收集、沉淀和管理各種數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過教育云和政務(wù)云的打通，為市民網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間市民認(rèn)證創(chuàng)造了條件。第三，智慧教育讓優(yōu)質(zhì)的教育資源服務(wù)實(shí)現(xiàn)了均衡化。通過智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，將大量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源利用信息化手段，快速高效地實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模普及，一定程度上緩解了當(dāng)前擇校、家教等市民關(guān)心的熱點(diǎn)問題，有助于實(shí)現(xiàn)教育資源的均衡化。
五、智慧醫(yī)療
建設(shè)重點(diǎn)從HIS轉(zhuǎn)向至臨床信息化，資本和云商橫向進(jìn)入加速。除了教育之外，醫(yī)療服務(wù)也是當(dāng)前城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的一個(gè)重要短板。由于國內(nèi)公共醫(yī)療管理系統(tǒng)的不完善，醫(yī)療成本高、渠道少、覆蓋面低等問題困擾著大眾民生。大醫(yī)院人滿為患，社區(qū)醫(yī)院無人問津，病人就診手續(xù)繁瑣等等問題都是由于醫(yī)療信息不暢，醫(yī)療資源兩極化，醫(yī)療監(jiān)督機(jī)制不全等原因?qū)е?，這些問題已經(jīng)成為影響社會(huì)和諧發(fā)展的重要因素。政府一直高度重視在醫(yī)療領(lǐng)域的信息資源的配置，智慧醫(yī)療建設(shè)就是重要內(nèi)容。
2015年，國務(wù)院辦公廳頒布了《全國醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系規(guī)劃綱要(2015-2020年)》，指出“開展健康中國云服務(wù)計(jì)劃，積極應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、可穿戴設(shè)備等新技術(shù)，推動(dòng)惠及全民的健康信息服務(wù)和智慧醫(yī)療服務(wù)，推動(dòng)健康大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，逐步轉(zhuǎn)變服務(wù)模式，提高服務(wù)能力和管理水平”。智慧醫(yī)療就是推動(dòng)惠民醫(yī)療的重要手段，通過信息技術(shù)手段的運(yùn)用，打造一個(gè)平臺(tái)體系，降低患者等療時(shí)間，并通過提供便捷的支付手段，給患者提供公平、安全、便捷、優(yōu)質(zhì)的診療服務(wù)。
智慧醫(yī)療由三部分組成，分別為智慧醫(yī)院系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)生系統(tǒng)，以及家庭健康系統(tǒng)。第一，智慧醫(yī)院系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要為實(shí)現(xiàn)病人診療信息和行政管理信息的收集、存儲(chǔ)、處理、提取及數(shù)據(jù)交換，可提供的服務(wù)包括遠(yuǎn)程探視、遠(yuǎn)程會(huì)診、自動(dòng)報(bào)警、臨床決策系統(tǒng)、智慧處方等。第二，區(qū)域衛(wèi)生系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括區(qū)域衛(wèi)生平臺(tái)和公共衛(wèi)生系統(tǒng)兩部分。前者主要是收集、處理、傳輸社區(qū)、醫(yī)院、醫(yī)療科研機(jī)構(gòu)、衛(wèi)生監(jiān)管部門記錄的所有信息，可以提供一般疾病的基本治療，慢性病的社區(qū)護(hù)理，大病向上轉(zhuǎn)診，接收恢復(fù)轉(zhuǎn)診，科研管理等服務(wù)。后者主要提供疫情監(jiān)控等公共衛(wèi)生服務(wù)。第三，家庭健康系統(tǒng)。該系統(tǒng)是最貼近市民的健康保障，包括針對(duì)行動(dòng)不便無法送往醫(yī)院進(jìn)行救治病患的遠(yuǎn)程醫(yī)療，對(duì)慢性病以及老幼病患遠(yuǎn)程的照護(hù)，對(duì)智障、殘疾、傳染病等特殊人群的健康監(jiān)測，還包括自動(dòng)提示用藥時(shí)間、服用禁忌、剩余藥量等的智能服藥系統(tǒng)。
在新型城鎮(zhèn)化建設(shè)深入推進(jìn)、“數(shù)字中國”戰(zhàn)略持續(xù)實(shí)施、“雙碳”目標(biāo)加快落實(shí)、數(shù)字技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合、數(shù)字化轉(zhuǎn)型全面提速的背景下，智慧城市建設(shè)迎來新機(jī)遇。智慧城市的建設(shè)，不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)，這背后離不開相關(guān)企業(yè)、科研單位和政府部門的努力，當(dāng)然同樣需要眾多新興技術(shù)的加持，主要有以下幾個(gè)方面。
一、空間信息技術(shù)
空間信息技術(shù)為智慧城市的城市信息數(shù)據(jù)化提供了有效途徑和有力保障。通過空間信息技術(shù)(3S技術(shù))與計(jì)算機(jī)技術(shù)可以數(shù)字化城市信息,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的管理、規(guī)劃和建設(shè)。如使用遙感(RS)手段采集地表觀測數(shù)據(jù),借助全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)技術(shù)采集城市人或物的軌跡數(shù)據(jù)等,最后利用地理信息系統(tǒng)(GIS)的方法對(duì)采集城市空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析?？傊?3S技術(shù)為數(shù)字城市建設(shè)過程中信息的挖掘與分析提供了重要技術(shù)支撐。
GIS技術(shù),是在計(jì)算機(jī)硬/軟件系統(tǒng)支持下,對(duì)整個(gè)或部分地球表層(包括大氣層)中的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。GIS技術(shù)已被應(yīng)用于城市活動(dòng)中的各個(gè)方面,涉及城市交通、自然資源考察、環(huán)境評(píng)估、自然災(zāi)害預(yù)報(bào)、國土管控與規(guī)劃、軍事公共安全、水力發(fā)電、公共服務(wù)設(shè)備管理等。它為數(shù)字城市龐大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和運(yùn)維提供有效的載體。
RS技術(shù),從廣義上常被界定為不直接與目標(biāo)物體接觸,而是從較遠(yuǎn)距離獲取目標(biāo)對(duì)象的信息并完成識(shí)別的數(shù)據(jù)采集手段。近年來,遙感逐步向“空天地一體化”方向發(fā)展,全方位地從多途徑獲取空間信息,該領(lǐng)域的研究應(yīng)用也由最初單一且簡單的遙感資源向多種時(shí)間分辨率和多種數(shù)據(jù)來源類型進(jìn)行轉(zhuǎn)化、整合及分析,由研究靜態(tài)事物向動(dòng)態(tài)觀測地表信息轉(zhuǎn)變。RS技術(shù)也因?yàn)榫邆涠鄠鞲衅鳌⒍鄷r(shí)相和高分辨率等優(yōu)勢,在大面積獲取城市空間數(shù)據(jù)等方面發(fā)揮著不可比擬的作用,為“數(shù)字城市”的建設(shè)提供了快速、及時(shí)、準(zhǔn)確“獲取和更新空間數(shù)據(jù)”的功能,為其發(fā)展與建設(shè)帶來了源源不斷的“鮮活”數(shù)據(jù)。
GNSS技術(shù),是能在地球表面或近地空間的任何位置為用戶提供全天候的三維空間位置、時(shí)間信息及速度的空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GNSS主要是由全球各個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成,比如國之重器——北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Galileo)。GNSS技術(shù)能夠提供全方位的目標(biāo)定位和位置服務(wù),是數(shù)字城市定位服務(wù)的重要技術(shù)支撐。
二、數(shù)據(jù)庫技術(shù)
數(shù)據(jù)庫技術(shù),是用計(jì)算機(jī)協(xié)助進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的一種方法,其關(guān)鍵在于研究組織與保存數(shù)據(jù)的形式,以及高效獲取與操作處理數(shù)據(jù)的方式。經(jīng)歷了三大發(fā)展時(shí)期:人工管理時(shí)期、文件系統(tǒng)時(shí)期、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)期。它深入研究并解答了計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)合理分布和存放的難題,減少數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ),能夠共享數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)利用效率,供用戶快速檢索數(shù)據(jù)。
城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)容量、檢索速度、數(shù)據(jù)可靠性與可更新性、獲取便利性以及操作自動(dòng)化水平等,可以從根源上決定城市的信息化程度。因此,數(shù)據(jù)庫在城市建設(shè)過程中的作用不容忽視。它能夠提供整個(gè)城市各方面的信息,做到資源整合,幫助用戶系統(tǒng)管理、快速檢索所需數(shù)據(jù),為各部門互聯(lián)互通提供一個(gè)平臺(tái),加速數(shù)據(jù)與信息的快速流通與高效利用,是我國數(shù)字城市建設(shè)的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality,VR)技術(shù),是對(duì)三維圖形環(huán)境與目標(biāo)的再現(xiàn),并將視、聽、觸等感知用圖表和動(dòng)畫的方式表現(xiàn)出來的一種科學(xué)技術(shù)。其實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于環(huán)境建模、三維制作、立體顯示、系統(tǒng)開發(fā)等,能夠?yàn)槌鞘芯坝^設(shè)計(jì)、城市環(huán)境信息全面展示及智能融合提供互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程觀覽等
VR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建城市建筑模型、自然環(huán)境、地物等,從而真實(shí)、生動(dòng)地反映城市景觀特色,使城市信息得到全面展示,在復(fù)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的同時(shí),可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的人機(jī)互動(dòng),輔助城市規(guī)劃設(shè)計(jì),加快設(shè)計(jì)速度,為數(shù)字城市的建設(shè)提供虛擬模型,規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn),為政府、企業(yè)及個(gè)人進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。
四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),指通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把世界上散布在各個(gè)地理位置,且具備相互獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),利用通信裝置和線路連接起來,共同構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路,實(shí)現(xiàn)信息共享和傳遞的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在共享硬/軟件及數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上,可以對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行集中處理、管理與維護(hù),由計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為數(shù)字城市建設(shè)提供了一個(gè)既強(qiáng)大又安全的通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),整合通信資源,連接各類公共數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)信息共享,能夠快速響應(yīng)數(shù)字城市發(fā)生的各類事件,輔助政府高效決策。
五、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的深入普及,5G商業(yè)的成功落地,信息傳輸速率和容量的迅猛發(fā)展,使得智慧城市場景中的萬物互聯(lián)成為可能。1999年,“物聯(lián)網(wǎng)”首次被提及,并定義為“把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理”。物聯(lián)網(wǎng)(internet of things,IoT)的重點(diǎn)技術(shù)包括:電子傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)(radio frequency identification,RFID)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。智慧城市的建設(shè)借助互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)設(shè)施,通過構(gòu)建統(tǒng)一的城市數(shù)據(jù)管理平臺(tái),把橫向應(yīng)用的交通運(yùn)輸、醫(yī)療、政務(wù)等大數(shù)據(jù)資源集成一起,多方面進(jìn)行優(yōu)化,形成了全新且完整的智慧城市生態(tài)系統(tǒng),構(gòu)造了嶄新的城市形態(tài)。憑借物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),能夠全面感知與統(tǒng)計(jì)城市各類信息,彼此相互連接,用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互通信與遠(yuǎn)距離控制,形成智慧城市的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系,使得城市具備了和人類一樣能夠快速響應(yīng)、優(yōu)化調(diào)控及智能感知的功能,加速城市環(huán)境下各層面的智慧化進(jìn)程。
六、云計(jì)算技術(shù)
云計(jì)算技術(shù),是支持異構(gòu)設(shè)施協(xié)同工作的一種分布式計(jì)算技術(shù)。它利用互聯(lián)網(wǎng)“云”把大量的數(shù)據(jù)計(jì)算分解成無數(shù)個(gè)小的運(yùn)算過程,并利用多個(gè)服務(wù)器構(gòu)成的系統(tǒng)管理和計(jì)算這些子過程,將結(jié)果反饋給用戶。云計(jì)算技術(shù)具備了高度虛擬化、動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展、按需配置、可操作性高、可靠性高、性價(jià)比高及擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。換言之,計(jì)算能力可以當(dāng)作一種商品在互聯(lián)網(wǎng)上流通,如同水、電、煤氣一般獲取便利且價(jià)格低廉。憑借云計(jì)算,可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)成千上萬的數(shù)據(jù)的處理,達(dá)到規(guī)模強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平。云計(jì)算按業(yè)務(wù)模式可分為三類：軟件(應(yīng)用)即服務(wù)(software as a service,SaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(platform as a service,PaaS)、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(infrastructure as a service,IaaS)。IaaS、PaaS、SaaS服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)和計(jì)算。
城市海量數(shù)據(jù)的處理與分析,是在云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的。而通過云計(jì)算環(huán)境,對(duì)城市規(guī)劃建設(shè)過程進(jìn)行了基礎(chǔ)資源的集約規(guī)范化管控,有效提升了資源利用率,可優(yōu)化資源調(diào)配,降低部門資源成本,促進(jìn)城市信息化建設(shè)的蓬勃發(fā)展,并為政府部門決策、中小企業(yè)發(fā)展、社會(huì)公眾服務(wù)等創(chuàng)造了良好的平臺(tái)。
七、時(shí)空大數(shù)據(jù)技術(shù)
時(shí)空大數(shù)據(jù)是指基于統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)(空間參照系統(tǒng)與時(shí)間參照系統(tǒng)),存在于空間與時(shí)間中,并與位置直接定位或間接時(shí)空分布密切相關(guān)的大規(guī)模海量數(shù)據(jù)集。其重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容是建立地上地下互通、室內(nèi)室外聯(lián)動(dòng)及虛實(shí)融合的整體空間;可以匯集社會(huì)感知的同步數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)及城市規(guī)劃數(shù)據(jù),進(jìn)行時(shí)空化操作與分析,搭建時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái),優(yōu)化政策執(zhí)行流程,并行處理多樣化海量信息,輔助政府部門決策。
智慧城市建設(shè)中主要有以下時(shí)空大數(shù)據(jù)技術(shù)作為支撐:第一,云計(jì)算+GIS技術(shù),具備資源的可池化,站點(diǎn)的可調(diào)度性,使用的可監(jiān)控性,服務(wù)的可度量性,用戶的可租用性等特點(diǎn)。第二,大數(shù)據(jù)分析與云GIS的融合技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與保存、處理與分析、挖掘、數(shù)據(jù)可視化及融合等功能,完成從數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀描述到診斷的全過程知識(shí)性服務(wù)。第三,時(shí)空大數(shù)據(jù)可視化技術(shù),通過優(yōu)化調(diào)度云環(huán)境中的數(shù)據(jù),進(jìn)行大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析,實(shí)現(xiàn)多模態(tài)、全空間的時(shí)空大數(shù)據(jù)自適應(yīng)可視化。作為一個(gè)復(fù)雜的空間綜合體,城市的發(fā)展涉及國土規(guī)劃、交通環(huán)保、水利電力等多種類時(shí)空大數(shù)據(jù),只有利用大量的多類型、動(dòng)態(tài)化時(shí)空地理大數(shù)據(jù)所構(gòu)建的城市智能模型才能更加合理和更加科學(xué)。其關(guān)鍵在于多源數(shù)據(jù)的合理可視化,海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步性,數(shù)據(jù)的及時(shí)更新,以及挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的信息含義與展示。
八、實(shí)景三維技術(shù)
三維空間的建立是數(shù)字孿生城市建設(shè)的重要內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)城市信息的實(shí)時(shí)感知與城市模型的實(shí)景可視化亦是重中之重。如三維GIS的實(shí)景可視化功能,具備了源自逼真的空間模型與高效的人機(jī)交互體驗(yàn)的較強(qiáng)空間真實(shí)感,為城市三維實(shí)景的建設(shè)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。而城市實(shí)景三維技術(shù)為數(shù)字孿生城市構(gòu)建了統(tǒng)一的數(shù)字底板與多維空間基底,為城市的數(shù)字重構(gòu)提供了大量完整性好、現(xiàn)勢性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高的時(shí)空數(shù)據(jù)。
隨著三維GIS的延伸發(fā)展與深入應(yīng)用,集成BIM+GIS的模式發(fā)展為熱點(diǎn)技術(shù)。BIM可以看作是一個(gè)存儲(chǔ)智能建筑信息的數(shù)據(jù)庫,其中建筑的特征(語義和幾何形狀)、行為及其關(guān)系,可以通過面向?qū)ο蟮姆绞絹肀磉_(dá)。BIM具備可模擬、能優(yōu)化、可協(xié)調(diào)及可視化等特點(diǎn),應(yīng)用滲透到水電、市政、交通等多個(gè)領(lǐng)域,協(xié)助管理城市建筑的信息,促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。BIM技術(shù)憑借其數(shù)據(jù)全開放可視化與共享的優(yōu)勢,推動(dòng)信息化成為智慧城市建設(shè)過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),為建筑的合理規(guī)劃和智慧城市的深入應(yīng)用提供了良好的條件。
九、人工智能技術(shù)
人工智能(artificial intelligence,AI)技術(shù),即通過科技手段生產(chǎn)類腦思考、甚至超越人腦思維的機(jī)器,類比數(shù)字孿生城市中的AI為城市大腦,為城市提供學(xué)習(xí)與思考、分析與判斷等功能。在科技發(fā)展和場景多樣化的背景下,人類活動(dòng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量急劇增大,其計(jì)算也愈加復(fù)雜,使得AI在數(shù)字孿生城市建設(shè)中的地位越發(fā)穩(wěn)固。主要體現(xiàn)在:一是充分利用AI算法構(gòu)建對(duì)象仿真、智能仿真、分布交互仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真等模型,模擬預(yù)測城市運(yùn)行狀態(tài)與趨勢,測試處于不同環(huán)境中的城市運(yùn)行情景,及時(shí)響應(yīng)城市緊急突發(fā)事件,以提供城市規(guī)劃、管理與決策科學(xué)參考依據(jù);二是通過集成AI+深度學(xué)習(xí)(deep learning,DL)技術(shù),深度挖掘和自主學(xué)習(xí)海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),完成自動(dòng)決策,實(shí)現(xiàn)反向智能控制,推動(dòng)城市智慧發(fā)展。目前,AI需要解決的難點(diǎn)在于如何在小樣本或無樣本的情況下,實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí),搭建半物理仿真的模型機(jī)制,解決在未來實(shí)景中實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的合理響應(yīng)與決策這一難題。
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