浅谈基于大数据时代智慧城市发展和建设中所涉及的信息技术研究.doc

1、 1 / 21毕 业 设 计 (论 文 )题 目 ： 浅谈基于大数据时代智慧城市发展和建设中所涉及的信息技术研究 专 业： 移动互联应用技术 2 / 21目 录摘 要 3一、前言 4二、智慧城市概述 42.1 智慧城市的基本概念 42.2 智慧城市的体系框架 52.2.1 智慧城市组成 52.2.2 智慧城市的技术 5三、智慧城市与大数据的关系 83.1 智慧城市具有大数据特点 83.1.1 数据体量大量化 83.1.2 数据来源多样化 93.1.3 数据类别多样化 93.2 大数据技术筑建智慧城市 93.2.1 生活智慧化 93.2.2 生产智慧化 103.2.3 管理智慧化 10四、智慧城

2、市的体系 104.1 大数据时代下智慧城市的技术体系 104.1.1 感知层 124.1.2 通信层 124.1.3 存储层 134.1.4 安全层 134.1.5 分析层 134.1.6 应用层 144.2 智慧城市的应用体系 14五、智慧城市发展和建设的问题与措施 155.1 科技发展创新 155.2 数据安全管理 155.3 科学发展观的技术设计 165.4 智慧城市发展和建设的质量 165.5 工欲善其事，必先利其器 165.5.1 智慧城市建设需要在三个方面展开探索 175.5.2 智慧城市技术主要具有四个特性 17六、结束语 18致谢 18参考文献 193 / 21摘 要近年来，伴

3、随着城市化浪潮， “智慧城市”建设已经降临。智慧城市借助物联网、传感网，在家居、路网监控、票证管理、生活等诸多领域，构建城市发展的智慧环境。让城市更加快捷，让城市越来越“聪明” 。随着信息技术的持续创新，全球物联网、新一代移动宽带网络、下一代互联网、云计算等新一轮信息技术迅猛发展，信息资源日益成为重要的生产要素，信息化在经济社会发展中的引领支撑作用日益显现。信息技术和信息产业的发展，推动城市各类要素资源的优化配置，以及城市建设和运行管理的不断完善。这在一定程度上改变了经济增长、社会管理与服务方式和人们的日常生活，以更智慧的方法，通过新一代信息技术改变人们交互的方式，提高实时信息处理能力及感应与

4、响应速度，增强业务弹性和连续性，促进社会各项事业的全面和谐发展，形成生活、产业发展、社会管理的新模式和新的城市形态。我国对新一代信息技术产业发展高度重视，将其列为七大战略性新兴产业之一。智慧城市是以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等大数据时代下影响智慧城市信息安全问题的分类，分析了智慧城市建设中存在的数据安全隐患，进一步探讨了智慧城市发展和建设信息安全策略，从而推动智慧城市信息安全建设，促进智慧城市健康、可持续发展。从智慧城市的体系结构来看,我们一定要抓住大数据这个大好机遇,挖掘海量数据下的潜在价值,进而推进智慧城市建设。信息技术的广泛运用已经成为当前城市化进程中不可逆转的社会事实，

5、智慧城市的建设正在全国如火如荼地开展，本文主要就智慧城市建设的几个方面进行探讨，期望能抛砖引玉，为智慧城市建设添砖加瓦。关键词：智慧城市 大数据 发展和建设 信息技术4 / 21一、前言智慧城市利用新一代信息技术来感知、监测、分析、整合城市资源，对各种需求做出迅速、灵活、准确反应，为公众创造绿色、和谐环境，提供泛在、便捷、商效服务的城市形态。加强信息基础设施建设，扩大利用互联网，构成覆盖城市的信息共享网络体系；整合利用各种信息资源，建立和发展智慧城市的技术，以信息化带动工业化，通过微电子、计算机、网络等技术的应用，推动传统产业研究开发、设计、制造及工艺技术的变革，通过电子商务推动营销、运输和服

6、务方式的变革，提高全社会的信息化和信息技术技能。智慧城市的前景、特征、核心理念、系统组成、实现智慧城市建设的最终目标。二、智慧城市概述“智慧城市”旨在打造符合中国特色的城市信息化样本，探索未来中国城市发展方向。智慧城市是城市发展的新理念，推动新型转变、推进创新的新方法，使得基础设施更加智能，公共服务更加便捷，社会管理更加精细，生态环境更加宜居，产业体系更加优化。通过对新一代信息技术的创新应用来建设和发展智慧城市，是我国社会实现工业化、城镇化、信息化发展目标的重要举措，也是破解城市发展难题、提升公共服务能力、转变经济发展方式的必然要求。新一代信息技术包括云计算、大数据、物联网、地理信息、人工智能

7、、移动计算等，是“互联网+”在现代城市管理的综合应用，是“数字城市”发展的必然和全面跃升。2.1 智慧城市的基本概念简单来说，智慧城市就是以新一代信息技术和网络宽带化为支撑，以实现城市管理信息化、基础设施智能化、公共服务便捷化、产业发展现代化、社会治理精细化。通俗地讲，这给城市装上了神经系统，使城市能够以人的智慧作为支撑高效地运行。很多专家和组织对智慧城市的内涵提出了自己的观点，他们大体上是从系统、应用和技术三个层面来理解的。从系统层面看，作为一个类生命体的大系统，通5 / 21过感知、认知、学习、成长等环节的培育和发展，智慧城市具有发现问题、解决问题的能力，并能不断增强自身的智慧化水平；从应

8、用层面看，智慧城市能够提高城市生活、资源管理、环境保护、经济活动等领域的信息化与智能化水平，实现城市资源的有效开发和利用及经济社会的可持续发展；从技术层面看，智慧城市是在信息技术支撑下发展起来的更智能、更便利的新型城市，主要依托物联网、互联网、云计算、大数据等技术手段，以实现人与物、物与物、人与人之间的互联互动。2.2 智慧城市的体系框架智慧城市包括新一代城市信息基础设施、智慧政府、智慧经济、智慧社会、智慧城市发展环境五大部分。与智慧城市密切相关的关键技术是物联网、云计算、移动互联网、大数据等新一代信息技术以及新一代地理信息系统。 2.2.1 智慧城市组成如图 2.2-1 所示。众所周知，城市

9、包括政治、经济、社会三个主要方面。相应地，智慧政府、智慧经济、智慧社会是智慧城市的三大领域。 图 2.2-1 智慧城市的五大组成部分2.2.2 智慧城市的技术物联网、云计算、移动互联网、大数据、空间信息技术和人工智能是智慧城市6 / 21的六大技术，如图 2.2.2-1 所示。图 2.2-2-1 智慧城市六大关键技术1物联网技术物联网（Internet of Things）是不同传感器之间按约定的协议进行信息交换和通信，以实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网技术在交通管理、环境监测、灾害预警、重要场所安防等领域具有广阔的应用前景，可以提高有关政府部门监管水平和快速反应

10、能力，减少人民生命和财产损失，方便人民群众生产生活。2云计算技术云计算（Cloud Computing）是一种可以随时随地方便地、按需地通过网络访问可配置计算资源的共享池的模式，这个池可以通过最低成本的管理或与服务提供商交互来快速配置和释放资源。按部署方式，云计算分为公共云、私有云和混合云三类。按服务内容，云计算分为基础设施即服务（IaaS） 、平台即服务（PaaS） 、软件即服务（SaaS） 、数据即服务（DaaS）等类型。例如，建设基于云计算的城市数据中心或超算中心，推进市政府各部门的机房大集中，实现统一运维。3移动互联网技术移动互联网就是移动通信与互联网的结合。随着移动、电信、联通三大电

11、信运7 / 21营商第五代移动通信（5G）业务的开展，华为 5G 商用等移动智能终端的开展，中国移动互联网将进入飞速发展阶段。4大数据技术大数据是指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合。大数据的核心内容是数据挖掘和数据可视化，使人们从数据中获取有价值的信息和知识。例如，通过对历年城市遥感图像的比对，可以掌握城市化动态和特点。新一代信息技术及其在智慧城市中的作用如表 1-2 所示。表 2.2.2-2 新一代信息技术及其在智慧城市中的作用5空间信息技术地理信息系统（GIS）的最大优势是空间可视化，即可以直观地看到事物的地理空间分布情况。对于管理对象是地理空间分布的部

12、门，如规划、国土、环境、交通、农业、水利、铁道、地震、气象、海洋等，地理信息系统是信息化必建项目。目前，地理信息系统已经进入网络化、三维化发展阶段，出现了WebGIS、3DGIS。云计算、移动互联网、大数据的出现将催生新一代地理信息系统（NGG） ，如云GIS（CloudGIS） 、空间信息云、移动 GIS（MobileGIS） 、智慧 GIS（SmartGIS） 、嵌入式 GIS 等。与传统地理信息系统相比，NGG 的特点是智能化、移动化、海量化、嵌入化。NGG 的空间分析能力更强，基于位置的服务水平更高；NGG 可以处理海量空间数据，实时展现城市地下空间和地表建筑，在计算机中再现整个城市；

13、NGG 能够按需嵌入其他信息系统，使之具有地理可视化功能。NGG 在智慧国土、智慧环境、智慧交通等领域具有广阔的应用前景。6人工智能人工智能是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及8 / 21应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它试图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。三、智慧城市与大数据的关系大数据最早在 20 世纪 90 年代被提出。2008 年末，美国科学家明确了大数据的概念体量大、数据类型繁多的一个数据集合。2012 年，麦肯锡在评估报告中指出，大数据是一种大到超出传统数据处理能力的数据集合，与传统数据相

14、比，大数据的特征体现在大量化（Volume） 、多样化（Variety） 、快速化（Velocity）和价值密度低（Value）四个方面。如今，大数据已在各个领域产生了重要影响。智慧城市的建设离不开大数据，智慧城市能够产生大数据，大数据是智慧城市建设的基础。3.1 智慧城市具有大数据特点大数据在智慧城市的建设过程中发挥着重要作用，智慧城市的数据具有数据规模海量化、数据来源多样化和数据类型多样化等特点。开启“智慧生活”的大数据，大数据浪潮汹涌来袭，大数据（big data，mega data） ，或称巨量资料，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化

15、的信息资产。 “无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合” 。3.1.1 数据体量大量化伴随着城镇化的快速推进和城市规模的不断扩张，大数据的特征逐渐显现。随着工业化和信息化的推进，城市安全、交通摄像头、多媒体显示屏等都可以捕捉到大量的视频和音频，其储存的数据规模很大。相关数据表明，一个中等规模城市需要部署 30 万40 万个摄像头，保存的一个月的数据量可以达到 500TB。很多企业把多个数据集放形成 PB 级的数据量，百度资料表明，其新首页导航每天需提供的数据超过 1.5PB(1PB=1024TB)，这些数据如果打印出来将超 5 千亿9 / 21张 A4 纸。有资料证实

16、，到目前为止，人类生产的所有印刷材料的数据量仅为 200PB。在交通、教育、医疗领域，逐渐逐渐发展成为电子数据库。除此之外，大量的数据产生在智慧城市的其他方面，比如，智慧社区、智慧政务、城市建设和发展都会产生海量的数据。3.1.2 数据来源多样化智慧城市覆盖城市的各个生产生活动，公共支撑平台汇集各类数据，实现城市各个系统的信息共享和智能响应。城市基础信息有人口、地理、经济、文化等数据。各领域主要包括交通、市政、医疗、教育、公共安全、警务平台、交管平台、医疗救护信息、城市应急、机动指挥车上的终端等系统所产生的一系列数据。这些数据的来源主要包括摄像头、通信基站、手机、各联网信息终端等和传感器以及微

17、博、微信、邮箱、电子地图、网站和即时通信软件等网络 APP 和社交媒体。3.1.3 数据类别多样化智慧城市中的数据类型具有多样化特征，数据来自多种数据源，数据种类和格式日渐丰富，已冲破了以前所限定的结构化【注：结构化（行业/企业内）数据为主】 数据范畴，囊括了半结构化（物联网数据）和非结构化（互联网）数据。现在的数据类型不仅是文本形式，更多的是图片、视频、音频、地理位置信息等多类型的数据，个性化数据占绝对多数。包括文档类数据、多媒体类数据、网络和社交媒体类数据、传感器类数据、应用信息系统数据，比如，采集温湿度、气体浓度传感器产生的数据等。3.2 大数据技术筑建智慧城市由于智慧城市会产生海量的多

18、样化数据，大数据技术是智慧城市建设与发展的基础。大数据技术为城市生产生活、运行管理提供了强大的技术支持，这具体可以从居民、企业和政府等不同主体的角度进行分析。10 / 213.2.1 生活智慧化以互联网为核心的智能生活方式，大数据技术的智慧应用包含生活相关的智能家居、智慧医疗和智慧安防等领域。这些智慧应用将极大地拓展人们的生活空间，促进居民生活智慧化，实现“智慧人生” 。大数据是未来人们享受智慧生活的基础，将改变传统“简单平面”的生活常态，将使信息变得更加泛在、生活变得多维和立体。3.2.2 生产智慧化在大数据时代，重要信息数据的掌握是企业竞争优势的主要来源。在互联网信息不发达的年代里，由于信

19、息缺乏，生产者对顾客需求以及市场竞争方面的分析尚未深入。在大数据时代，生产者可以保存已有的顾客信息，分析和处理获取和保存的信息，从而获得有价值的信息。企业在经营过程中可以挖掘这些信息，并以此来预测市场需求。相关研究表明，智能化数据每提高 10%，企业的产品和服务质量水平就能大约提高 15%。因此，大数据的存在可以使更加高效地运营，更加智能化。3.2.3 管理智慧化大数据技术的提高政府的决策水平，实现智慧化的管理。在城市发展和规划方面，政府能够利用大数据的优势，挖掘经济、社会和人口等各种信息，为城市的规划和发展提供决策支持，具有提高城市管理服务的科学性和前瞻性。在舆情监控方面，可以通过网络关键词搜索及语义智能分析，及时性、全面性掌握社情民意，提高公共服务能力，应对网络突发事件，打击违法犯罪。在交通方面，能够对交通状况进行管理，防治各种突发事件，维持良好的交通系统。在防御领域，可以及时发现自然灾害，提高应急处理能力。四、智慧城市的体系科学地运用互联网信息技术来获取和分析数据是大数据背景下智慧城市建设的重点。智慧城市体系在一定程度上也是大数据系统的技术体系，基于关键技术