智慧城市电子讲义

智慧城市讲义 马铮 2017/5/22 目前，我国正处于城镇化加速发展的时期，部分地区“城市病”问题日益严峻。为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。 第 2 页 目录 第一章 解析智慧城市 . 3 第二章 述 . 21 第三章 智慧城市技术体系 . 26 第四章 智慧城市与 . 36 第五章 智慧城市标准化 . 45 第六章 智慧政务 . 59 第七章 智慧交通 . 66 第八章 智慧医疗 . 71 第九章 智慧教育 . 75 第十章 智慧物流 . 82 第十一章 智慧环保 . 87 第十二章 智慧社区 . 92 第十三章 智慧城市建设规划 以济宁市为例 . 98 第 3 页 第一章 解析智慧城市 前言 城市是一个复杂巨系统：由五大核心功能系统构成，各系统应以协作的方式协同运行。 然而在城市快速发展的进程中，五大核心系统面临前所未有的挑战： 第 4 页 （ 1）传统发展模式与可持续发展模式的区别 人定胜天、地球属于人类 人地和谐相处、人类属于地球 高投入、高污染、高消耗的粗放型经济增长 资源节约型、环境友好型的高效集约型经济增长 先污染、后治理 清洁生产、低碳经济 单纯注重经济增长 追求人口、资源、环境与经济、社会的协调发展 （ 2）可持续发展模式的内涵 以人为本 既进一步明确了可持续发展的目的，也进一步明确了可持 续发展的手段 全面 是对可持续发展目标的进一步界定 协调 是对可持续发展方式的进一步明确 可持续 是对发展道路选择的再一次确认 念和内涵 智慧城市是当前城市发展的新理念和新模式，以改善城市人居环境质量、优 第 5 页 化城市管理和生产生活方式、提升城市居民幸福感受为目的，是信息时代的新型城市化发展模式，对于城市实现以人为本、全面协调可持续的科学发展具有重要意义。 智慧城市：是指在城市发展过程中，在城市基础设施、资源环境、社会民生、经济产业、市政管理领域中，充分利用物联网、互联网、云计算、高性 能计算、智能科学等新兴信息技术手段，对城市居民生活工作、企业经营发展和政府行使职能过程中的相关活动与需求，进行智慧地感知、互联、处理和协调，使城市构建成为一个由新技术支持的涵盖市民、企业和政府的新城市生态系统，为市民提供一个美好的生活和工作环境，为企业创造一个可持续发展的商业环境，为政府构建一个高效的城市运营管理环境。 智慧城市的核心驱动力是通过深度的城市信息化来满足城市发展转型和管理方式转变的需求，其基本内涵是： 以推进实体基础设施和信息基础设施相融合、构建城市智能基础设施为基础， 以物联 网、云计算、移动互联网等新一代信息通信技术在城市经济社会发展各领域的充分运用为主线， 以最大限度地开发、整合和利用各类城市信息资源为核心， 以为居民、企业和社会提供及时、互动、高效的信息服务为手段， 以全面提升城市规划发展能力、提高城市公共设施水平、增强城市公共服务能力、激发城市新兴业态活力为宗旨， 通过智慧的应用和解决方案，实现智慧的感知、建模、分析、集成和处理， 以更加精细和动态的方式提升城市运行管理水平、政府行政效能、公共服务能力和市民生活质量，推进城市科学发展、跨越发展、 率先发展、和谐发展，从而使城市达到前所未有的高度“智慧”状态。 智慧城市带来的优势： （ 1）更有效的资源利用模式 基于资源实时状态的优化配置，有效提升资源产出效率 城市资源在区域间和运营机构的广泛共享，提升资源的利用广度 城市资源向公众和企业多渠道多层次的开放，增进资源的利用深度 第 6 页 实时监控资源使用效率，建立资源使用的补偿机制，促进资源节约型社会的建立 （ 2）更灵活的敏捷运营机制 实时监测突发事件并快速部署资源进行应对 城市运营机构之间的整合与协作，提高政府工作的透明度和效率 提升社会和环境问题 处理的灵活性和敏捷性 快速影响社会经济环境的变化，实现更为敏捷的城市转型 （ 3）更加敏捷的民生服务手段 提供多样化手段实现服务模式的快速创新 通过虚拟和实体环境的结合提升城市服务的便捷性 更全面地进行城市运营状态的监控，更有效地预防犯罪和开展调查 更少的拥堵和排队，市民可以更好地均衡工作和生活 （ 4）更具潜力的产业发展环境 无所不在的高速宽带网络和随时随地的远程信息获取 更为优化和高效的城市基础设施和产业发展服务体系 信息丰富共享并互联互通，实现服务创新和产业服务水平提升 打破产业分立的边 界，从而带来新型的产业结构，带动集约型产业共同发展 智慧城市涉及的诸多领域 第 7 页 智慧的交通：自动收费、票务管理、运输信息管理； 智慧的医疗：电子病历、家庭健康服务、医疗费用管理； 智慧的公共安全：犯罪信息仓库、突发事件响应、数字监控系统； 智慧的公共事业：高速宽带网络、智慧的电力、建筑能耗评估检测、水处理/水资 源管理； 智慧的教育与科技：开放式学习、先进教室、智慧的科技园区； 智慧的市民服务：失业保险管理、就业服务、家庭服务、住宅信息管理。 从技术角度看，智慧城市包括四个层面： 一是通过深层感知全方位地获取城市系统数据； 二是通过广泛互连将孤立的数据关联起来、把数据变成信息； 三是通过高度共享、智能分析将信息变成知识； 四是把知识与信息技术融合起来应用到各行各业形成智慧。 利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程，例如，城市中的监控摄像机 、传感器、 动和手持设备、计算机和多媒体终端， 据中心、数据挖掘和分析工具等，通过使用这些新设备和系统，包括人在内的城市任何信息都可以被快速获取并进行分析，便于立即采取应对措施和进行长期规划。 通过各种形式的高速、高带宽的通信网络工具，如有线网、无线网、蓝牙、红外线等，发挥三网融合的优势，将传感器、个人电子设备等智能设备连接起来进行交互，实现互连互通，实时监控。 第 8 页 利用面向服务的体系结构（ 云计算等技术手段，通过将资源“ 服务”化、集中存储、共享计算资源等方式，对整个城市信息资源进行汇集、存储、分类、整合，将政府信息系统中收集和存储的分散的信息及数据关联起来，多方共享，使得工作和任务可以通过多方协作来得以远程完成。共享视频监控、地理信息、通信调度等平台，平时用于城市管理和部门 间业务联动，突发事件发生时由政府统一指挥，协同处置。 第 9 页 通过使用传感器、先进的移动终端、可以实时收集城市中的所有信息，采用高速分析工具和集成 理复杂的数据分析、汇总和计算，把数据变成信息，把信息变成知识，把知识变成智慧，从全局的角度分析形势并实时解决问题，以便政府及相关机构及 时做出决策并采取适当的措施。 住房和城乡建设部建筑节能与科技司副司长郭理桥 按照智慧地发展城镇，促进城镇化和现代化的可持续发展，我们至少包含三层意思： 第一层意思，是从社会发展的整体角度，系统的来谋划下一步的发展。 .们必须系统的思考这些问题 第二层意思，要从有效 的可执行的角度来分析。任何方法和规划必须可执行、可验证、有效率，特别要符合当下社会经济发展的现状和需求。必须要关注并要解决的： 一个是产业结构的调整提升和增长方式的转变问题；第二是民生和社会和谐的问题；第三是生态环境的治理问题；第四行政治理和社会治理的问题；第五，资本的配置问题 第三层意思，要从现代科学技术的应用的角度来思考，特别是运用信息技术成果来求发展的问题 第 10 页 智慧城市建设：智慧地推进新型城镇化进程 第 11 页 科学院给出的智慧城市模型“六横两纵” （ 1）六横：智慧应用层、应用服务层、支撑服务层、数据智能处理与存储层、传输层、感知层； （ 2）两纵：标准与评测、安全保障体系。 工程院给出的智慧城市研究内容“中国只能城市建设与推进战略研究”八部分 （ 1）智能城市的背景与内涵； （ 2）国内外智能城市的研究与发展状况； （ 3）智能城市的建设需求分析； （ 4）智能城市建设与推进总体战略； （ 5）智能城市的重点建设内容； （ 6）智能城市的建设典型； （ 7）智能城市的标准化战略； （ 8）智慧城市的措施建 议。 发改委指出：智慧城市是基于新一代信息技术的城市信息化理念。归结为：立体感知、智能计算、协同服务、绿色体验。 国土资源部指出：智慧城市是数字城市的智能化，是数字城市功能的延伸、拓展和升华，通过物联网把数字城市与物理城市无缝连接起来，利用云计算技术对实 第 12 页 时感知数据进行处理并提供智能化服务。 展现状 际现状 全球掀起了智慧城市建设热潮 2009年 4月美国能源部宣布，将投资 34亿美元用于资助智能电网技术开发，投资 美元用于资助智能电网的示范项目。 2009 年 6 月，美国商务部和能源部共同发布了第一批智能电网的行业标准，这标志着美国智能电网项目正式启动 。 2010 年 3 月美国联邦通信委员会（ 式对外公布了未来 10 年美国的高速宽带发展计划，将目前的宽带网速度提高 25 倍，到 2020 年以前，让 1 亿户美国家庭互联网传输的平均速度从现在的 4M 提高到 100M。 第 13 页 2010 年 3 月，欧盟委员会出台欧洲 2020 战略，提出了三项重点任务，即智慧型增长、可持续增长和包容性增长。智慧型增长意味着要强化知识创造和创新，要充分利用信息技术。欧洲 2020 战略把“欧洲数字化议程”确立为欧盟促进经济增长的七大旗舰计划之一。 一是要在欧盟建立单一的充满活力的 数字化市场； 二是改进信息通信技术标准的制定，提高可操作性； 三是增强网络安全； 四是实现高速和超高速互联网连接； 五是促进信息通信技术前沿领域的研究和创新； 六是提高数字素养、数字技能和数字包容； 七是利用信息通信技术产生社会效益。 巴塞罗那智慧城市概念模型 2004 年日本总务省提出了 在推进日本 设，发展无所不在的网络和相关产业，并由此催生新一代信息科技革命，计划在 2010 年将日本建设成一个“任何时间、任何地点、任何人、任何物” 都可以上网的环境。 2009年 7月，日本政府 015年的中长期信息技术发展战略 慧日本）战略 2015。 该战略是日本继 后提出的更新版本的国家信息化战略，其要点是大力发展电子政府和电子地方自治体，推动医疗、健康和教育的电子化。该战略 第 14 页 旨在到 2015 年实现以人为本 ，“安心且充满活力的数字化社会”，让数字信息技术如同空气和水一般融入每一个角落，并由此改革整个经济社会，催生出新的活力，实现积极自主的创新。 建设 展战略在韩国城市的具体实施。是一个可以把市民及其周围环境与无所不在技术集成起来的新的城市发展模式。把 含在 所有的城市元素中，使市民可以在任何时间、任何地点、从任何设备访问和应用城市元素。发展可以分为互联阶段、丰富阶段、智能阶段。 互联阶段偏重信息基础设施建设，如无线网络、传感器安装；丰富阶段偏重服务，即提供无所不在的服务，如 务；智能阶段偏重管控一体化，如心。目前，韩国已逐步进入智能阶段。即利用无所不在技术，特别是无线传感器网络，达到对城市设施、安全、交通、环境等智能化管理和控制。韩国中央政府和地方政府都非常支持建设。 2006 年 6 月，新加坡启动了新加坡实施智慧 国 2015 计划。这是一个为期 10年的计划，共投资约 40 亿新元，目标是通过打造一个活跃的、与时代并进的资讯通信生态系统，利用无处不在的信息通信技术将新加坡打造成一个智慧的国家、全球化的城市。在多年的发展过程中，新加坡在利用信息通信技术促进经济 第 15 页 增长与社会进步方面都处于世界领先地位。 在电子政务、“智慧城市”及互连互通方面，新加坡的成绩更是引人注目。作为东南亚的重要航运枢纽，实施智慧国 2015 计划，新加坡注重利用信息通信技术增强新加坡港口和各物流部门的服务能力，由政府主导，大力支持企业和机构使用 多种技术增强管理和服务能力。通过一系列项目和计划的实施，新加坡已在物联网建设方面走在了世界前列。 新加坡“智慧国” 一场持续憧憬、酝酿和实践之旅。 2006 年开始实施“智慧国 2015 计划” 目标：每位公民都可以获益于信息通信技术 具体的数字化措施： 智能化医疗体系 电子公民中心，使国民智慧与意见参与政府管理提高政府的能力与合力整合交通管理系统（ 智慧港，通过生物识别和移动通信技术强化海港作业能力 单一辨识码，统一国民身份证号码，出生证、护照、公积金户头等 “智慧财富管理”（ 为每一个游客量身打造的“数码服务台”（ 第 16 页 内现状 2010 年以来，智慧城市快速成为我国各城市的建设热潮。据统计，截至 2013年 5 月，我国有超过 250 个地方提出了智慧城市相关发展规划和建设，涉及社会管理、应用服务、基础设施、智慧产业、安全保障、建设模式、示范试点、政策法规、标准体系等多方面的内容。如 北京市于 2012 年 3 月发布了智慧北京行动纲要，编制了智慧北京重点工作任务分工和智慧北京关键指标责任表； 上海市于 2011 年 9 月发布了上海市推进 智慧城市建设 2011行动计划； 浙江省于 2012 年发布了浙江省人民政府关于务实推进智慧城市建设示范试点工作的指导意见； 宁波市于 2011 2012 年发布了关于建设智慧城市的决定、宁波加快创建智慧城市行动纲要（ 2011 2015）、 2012 年宁波市加快创建智慧城市行动计划； 扬州市 2011 年发布“智慧城市”行动计划（ 2011 2015）； 杭州市 2012 年 10 月发布“智慧杭州”建设总体规划（ 2012 2015）； 南京市 2011 年 12 月发布 南京市“十二五” 智慧城市发展规划，等等。 第 17 页 智慧城市的典型应用领域包括智慧医疗、智慧政务、智慧教育、智慧园区、智慧交通、智慧旅游、智慧物流等。调研结果表明，企业和用户目前最为关注的三个智慧城市应用领域力：智慧政务、智慧交通、智慧公共服务。 推动智慧城市发展的要素有多种，包括政府的合理规划、城市部门间的协调协作、资金问题、行业人才等。 通过调研得知，企业和用户均认为推动智慧城市发展的主要因素是“政府的统一规划和指导” 、“ 相关标准的制定”和“城市 第 18 页 部门间的协同协作”。除此以外，企业将“参与厂商协作与产业链形成”作为重要推动要素之一。 智慧城市发展过程中，各方遇到的问题 城市管理者遇到的问题 管理者指挥能力变弱，城市很多信息孤岛，信息 业不够准确，影响管理者决策； 灾害处理反应能力待提高 政府部门间协调工作量大，运转效率低 资源共享难，资源浪费大 自动修复和改善能力弱 与城市的企业和居民相隔很多距离 城市企业遇到的问题 只有人来收税和税务检查，企业面临的困难政府不知晓，企业也不知对谁说 城市已有的市场、技术、人才，企业不知道怎样获取 小企业出路困难，希望企业出面进行产业聚合，形成大的产品，和更强的竞争力 第 19 页 城市居民遇到的问题 城市的就业岗位方向的需求与个人的职业生涯规划 城市安全与个人理财 生活方便、老有所养 目标 / 需求 民生 产业 管理 基础设施 集约 政务服务 基本住房保障 产业升级 城乡规划 地下管线与空间综合管理 智能 基本医疗卫生 社区服务 基本公共教育 现代服务业 城市管理 政务服务与信息公开 城市安全 城镇应急 决策支持 城市公共信息平台 城市公共基础数据库 城镇水务 城镇交通 绿色 园林绿化环保 产业升级 绿色小城镇 绿色小城镇 绿色建筑 绿色小城镇 低碳 绿色小城镇 现代服务业 绿色小城镇 建筑节能 城市照明 企业和用户均认为，当前智慧城市的建设重点是“信息资源整合和共享”、“智能化应用建设”两方面，尤其是用户单位将“信息资源整合和共享”列为第一要务。除此之外，其他建设重点依次为“数据采集和获取”和“网络基础设施建设”。 关于智慧城市的主要支撑技术，通过调研分析得知，企业当前在智慧城市项 第 20 页 目实施过程中关注的依次为“物联网技术”、“云计算技术”、“面向服务的体系结构”、“移动互联网技术”、“三网融合”。在实地调研中，多数企业提到使用 时，大部分企业也从不同层面 具备了云计算和物联网技术的产品、平台、方案。 同时，我们也了解到，部分城市用户基于云计算数据资源中心来整合数据和应用资源、统筹新系统建设、并为智慧城市提供核心支撑。然而，部分城市表明不希望盲目跟风云计算和物联网等热点概念，更为关注的是资源共享整合和上层应用的问题，对于智慧城市总体采取以应用为核心、逐步推进的思路。 目前我国实施智慧城市的企业众多，除 软、 跨国企业外，不少国内企业也提出了相关解决方案，并成功帮用户规划和实施了一批项目。比如： 以中国电信、中国移动、中国联通为代表的电信运营商通过加快高速移动网建设，为智慧城市发展构建综合业务平台，为城市信息化提供基础设施建设与运营； 以神州数码、中软为代表的集成商倾向于智慧城市体系的整体规划和运营服务，通过智慧城市整合了外部产业链和内部资源； 第 21 页 华为的产品和方案可以利用物联网、通信网、 互联网融合技术，为城市信息化系统提供多样化的交互和控制手段，构建城市生态发展综合体系； 部分企业倾向于具体项目的解决方案提供，等等。 第二章 述 念 过将现有系统的 源封装成“服务”，并通过使用这些“服务”来快速构建业务系统或形成新的解决方案，为各行业信 息化建设中的 统建立、整合与运维提供了重要支撑，也为近年来“云计算”和“物联网”热潮中软件和信息服务产业进一步创新与发展，带来了新的动力和机遇。 第 22 页 一种范式，目的是实现和维护跨越大型分布式系统的业务流程，通过企业服务总线达成互操作性，将各业务系统的衔接松耦合。 达了一种软件架构 概念，它定义为使用服务来满足软件用户的需求。在 境中，网络上的节点以独立服务的形式将自己的资源开放给网络上其他参与者，其他参与者按一种标准的方式使用资源。与传统点对点架构不同，各种由松耦合、高度可互操作的应用服务构成。 一种面向服务的架构，是由不同的技术、模型和事件组成的结合体。 S 是指各种编程语言实现的 务， 务仅仅是 图中的一块。 A 是指一种架构。如何将上述 务组合成符合客户需求的业务模型。 经发展成为系统设计、开发和集成的优选方案 。 一种范式、概念、方法，主要是针对各异的大型分布式系统。 口 “服务”：通过规范化的描述来表征、对外提供访问地址、并可被重复使用的业务功能单元。 口 “面向服务”：通过一组有联系的服务的组合和集成来对软件或系统进行分析、设计和实现的思想。 口 “面向服务的体系结构”：遵循面向服务原则、具有松耦合特性的体系结构风格。 从应用的角度来说， 为一种 统和软件的体系结构规划和构建方法，贯穿 统规划、设计、构建和管理的各个阶段，并通过服务、表述性状态转移等技术来实现。 技术特点 第 23 页 基于 构建的 统具备如下特点： （ 1）重用 源，促进信息共享和业务协同。 （ 2）以业务为中心。 （ 3）灵活适应变化。 （ 4）更强调标准。 服务接口 /契约 : 服务：服务应该是由一个（定义良好的）接口定义，针对一项业务功能的示法。 契约：指的是对服务提供者和使用者之间服务内容的完整规格定义。 一种使用 写的文档。描述了给定的网络“断点”可以获取的服务，以及此服务提供的操作（或方法）以及每个操作的 息格式。 服务的透明性，指的是在不明确知道网络中的某节点物理地址以及传输协议情况下调用该服务的能力。 位置的透明性：不论服务组件的实际位置 何变化，客户端的调用程序的 不需要改变。 企业服务总线（ 出现保证了位置的透明性 第 24 页 传输协议的透明性：是指不管服务组件的传输协议如何 变化，客户端的调用程序的传输协议都不需要改变。 企业服务总线（ 出现保证了位置的透明性 服务的松耦合是指相互之间不依赖，它是针对目前紧密耦合的应用系统所提出的一个概念。 - 服务之间的松散耦合 - 接口和实现之间的松散耦合 第 25 页 - 业务组件和传输协议之间的松散耦合 无状态性：无状态服务是在不同服务调用之间不维持任何状态的服务。 粗粒度： 服务需要更接近用户的实际操作。 一个主要目标是将服务组件作为建筑单元生成组合服务及协同。 单的将一个或多个底层的服务包装成一个更粗粒度的操作 司构建跨多个组织或系统的可执行流程的技术。 作 服务提供者： 它将自己的服务和接口契约发布到服务注册 中心，以便服务使用者可以发现和访问该服务。 服务使用者：它发起对注册中心的服务的查询，通过传输绑定服务，并根据接口契约执行服务。 服务注册中心：它包含一个可用服务的存储库，允许服务使用者查找服务。 第 26 页 应用目标 对于用户来说，在信息化规划、设计、构建和管理阶段使用 往往基于如下出发点和目标： 高用户满意度 基于 建立统一灵活的 础体系结构， 通过创建与具体技术和最终用户访问终端无关的服务，应用于各种用户的多种服务渠道，可保证一致的用户体验，提高用户的满意度。 T 资源，提高 统的协作联动能力 仅仅是技术，同时提供了系统集成开发的主要方法及策略。 导遵循开放标准，并独立于厂商多样化的环境，为基于互联网的组织内和组织间的系统通信协作和资源共享提供了良好的互操作性和可用性。 T 资产、提高投资回报率 采用 企事业单位，可基于服务规则和要求，尽量重用原来的 源，并通过技术中立的方式降低对厂商的依赖和转换成本；其次， 统以“服务” 为中心，梳理和重组业务流程，使各个业务系统能够互连互通和共享资源，这种服务的松耦合及平台中立为组织降低了集成成本，松耦合和模块化简化了维护工作，降低了维护成本。 总之， 是某种具体的架构，不是一种可以买到的具体工具或者框架，也不是一种特定的技术，是一种解决问题的手段。 第三章 智慧城市技术体系 第 27 页 述 智慧城市技术体系是从城市信息化整体建设角度，提出智慧城市建设所需要具备的要素及要素之间的关联关系，见图 3技术参考模型。智慧城市技术参考模型中包括：物联感知、网络通信、数据及服务支撑、智慧应用四个层次要素，标准规范、安全保障、运营与运行管理三个支撑体系，以及服务对象和城市环境两类外部交互对象。在此参考模型 中，横向层次要素的上层对其下层具有依赖关系；纵向支撑体系对于四个横向层次要素具有约束关系。 在技术参考模型中，最底层的城市环境是智慧城市信息的采集来源，最顶层的服务对象具体包括了社会公众、企业用户和政府管理决策用户，不同的访问渠道将以服务对象为中心，统一在一起，实现多渠道统一接入。 第 28 页 联 感知层 提供对环境的智能感知能力，通过芯片、传感器、 像头等手段实现对城市范围内天气、基础设施、环境、人、车辆、建筑、家居等方面的识别、信息采集、监测和控制。物联网是智慧城市中非常重要的元素，为智慧城市提供了城市的感知能力，并使得这种感知更加深入、智能。 物联网感知层涉及的代表性技术包括： （ 1）射频识别 第 29 页 （ 2）传感技术 （ 3）智能嵌入技术 第 30 页 络通信层 互联网、电信网、广播电视网以及三网之间的融合，如移动互联网为智慧城市提供大容量、高带宽、高可靠的光网络和全城覆盖的无线宽带网络所组成的网络通信基础设施。智慧城市通信层要求网络具有融合、移动、协调、宽带、泛在的特性。 （ 1）融合：要在“三网融合”的基础上，开展技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议。 化光网络就是新一代电信网的基础，是三网融合的结合点。 （ 2）移动：利用 3G、 4G 等宽带无线接入技术建成覆盖全地区的无线接入 网，实现全部公共城市、企业、家庭、校园的无线网覆盖。实现市民无时无刻、无处不在的无线移动网络应用。 （ 3）协调：无线接入网基站建设应考虑与 4G 的建设相协调，避免后期多次选站、多次协调。 4G 通信技术具有超高无线带宽能力。最高速率下行达到 1000M；将大大改善城市移动实时视频、公共安全、社会生活、丰富的多媒体的应用。 （ 4）宽带：打造城市光网。统一采用“综合业务接入点 +主干光缆 +配线光缆 +末端光缆 +驻地网”的模式进行规划和建设。加快智慧城市光网和光纤到户的发展，加速宽带发展，使市民进入智慧宽 带的时代，满足家庭和个人的互联网、清电视、视频监控等高带宽服务，实现全城的光网络覆盖，全部家庭的 第 31 页 光纤接入。 （ 5）泛在：采用传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，构建泛在的物联网，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。 据及服务支撑层 在智慧城市建设中，数据是重要的战略性资源，通过对城市范围内各类数据的汇聚 、存储、共享、分析和使用，可提升城市级的资源监控、管理和服务能力。本层的数据和服务融合是支撑城市更加“智慧” 的关键。大数据技术、云计算技术、 置服务等是本层关键的支撑技术。 据资源 智慧城市建设中涉及的数据资源包括：城市基础数据资源、共享交换数据资源、应用领域数据资源、互联网数据资源和各相关行业部门根据各自需求建立的相关数据库、 数据中心）等。 基础数据资源指智慧城市建设需要的基本信息，内容涵盖人口基础信息库、法人单位基础信息库、自然资源和空 间地理基础信息库、宏观经济信息数据库等基础数据。 共享交换数据资源指需要跨部门和系统进行共享的信息资源，利用统一的数据共享交换标准体系，规范整合各类数据资源，实现跨地域、跨部门、跨层次的综合信息共享，同时提供完善的权限管理机制，以及对共享数据的更新和维护机制，实现对共享数据的及时更新。 应用领域数据资源指业务专用信息资源，将同一应用领域不同类型的数据进行规范、整合，形成该应用领域的数据资源体系，并对外提供统一的数据共享和信息服务，支持综合分析和判断 ，实现全方位管理城市的目标。 互联网覆盖了城市生活的方方面面，构成了一个信息社会的缩影，支持对互 第 32 页 联网承载信息高度智能化的整合处理，实现对资源的充分利用。 据融合 从数据处理的层面看，城市数据融合包括虚拟数据视图、海量数据汇聚与存储、数据融合与处理和智能挖掘分析几个方面。各个方面都涉及大数据技术，便于在海量、结构复杂、内容多样的城市数据中，以较快速度解析出规律性或根本性的判断、趋势或预见，从而为城市管理、运行、突发事件处理、高质量服务等方面提供支撑。 一个主体拥有的完整数据（信息）的集合，虚拟数据视图是这个主体所面对的虚拟世界的一个数字化映像。对于一个主体所拥有的信息总集合，可以从不同角度提取信息的子集，这些子集相当于信息总集合所构成的虚拟世界在某一个特定维度上的投影。比如对于市民，虚拟数据视图可以建立贯穿其一生的统一、完整的数据映像，确保个人信息在城市不同部门处理时的一致性。 智慧城市要实现“智慧”运作，需要对分布的、海量的数据进行汇聚、处理、分析。因此，整个智慧城市的数据系统必须能够高效地汇聚与存储大 量的数据。随着近年来数据中心的建设和发展，多个城市的基础和共享交换数据资源来用了云计算数据中心模式。 包括对各种信息源给出的有用信息的采集、传输、综合、过滤、相关及合成，处理和协调多信息源、多平台和多用户系统的数据信息，保证数据处理系统各单元与汇集中心间的连通性与及时通信。 对海量的城市数据进行自动分析、自动分类、自动汇总、自动发现和描述数据中的趋势、标记异常，等等，从而将获取的有用信息和知识应用于决策支持系统。 务融合 服务融合的 主要作用是通过对下层提供的各类数据资源和应用系统资源进行统一的服务化封装、处理及管理，以便为构建上层各类智慧应用和跨部门业务 第 33 页 提供统一的支撑服务集。服务融合处于智慧城市总体参考模型的中上层，具有重要的承上启下的作用，主要基于 云计算技术来实现。 为服务开发商提供了从开发、调试到部署的服务开发全流程支持。提高服务开发商的交付质量和交付能力，降低交付成本，促进业务产品与技术平台相分离。 以服务对象为中心，将所有服务资源进行重组，并对平台内服务的运行进行维护、管控和 治理。 在分布式计算和数据共享的基础上，实现协同处理，方便地进行业务部署和开通，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。 在数据和服务融合基础上，提供面向城市级的公共、共性信息类服务，包括位置服务、视频点播服务、社交网络服务、虚拟现实服务等，为城市级公共服务以及各领域智慧应用建设提供统一支撑。 慧应用层 智慧应用端是数据具体领域的业务需求，对及时掌握的各类感知信息进行综合加工：通过智能分析、辅助统计、分析 、预测、仿真等手段，构建智慧应用体。通过发展支撑性智慧产业，确保政府、企业、公众的目的、意愿得到充分实现，为政府、企业和个人提供更加精细化、智能化的服务。应用层的建设可以促进各行业的信息化和智慧化的发展，如智慧交通、智慧医疗、智慧教育等，为社会公众、企业用户、城市管理决策用户等提供整体的信息化应用和服务，同时可以带动现代服务业、第三产业的创新发展。 准规范体系 智慧城市建设中整体所需的标准体系涉及各横向层次，指导和规范智慧城市的整体建设，确保智慧城市建设的开放性、柔性和可扩展性。 全保障体系 第 34 页 智慧城市建设需要完善的信息安全保障体系，以提升城市基础信息网络、核心要害信息及系统的安全可控水平，为智慧城市建设提供可靠的信息安全保障环境。从技术角度看，信息安全保障体系重点是构建统一的信息安全保障平台，实现统一入口、统一认证，涉及各横向层次。 随着计算机科学技术的不断发展、计算机产品的不断增加，信息系统也变得越来越复杂。但是无论如何发展，任何一个信息系统都由计算环境、区域边界、通信网络 3 个层次组成： 所谓计算环境就是用户的工 作环境，由完成信息存储与处理的计算机系统硬件和系统软件，以及外部设备及其连接部件组成，计算环境的安全是信息系统安全的核心，是授权和访问控制的源头；区域边界是计算环境的边界，对进入和流出计算环境的信息实施控制和保护； 通信网络是计算环境之间实现信息传输功能的部分。在这 3 个层次中，如果每一个使用者都是经过认证和授权的，其操作都是符合规定的，那么就不会产生攻击性的事故，也就能保证整个信息系统的安全。 访问控制机制是信息系统中敏感信息保护的核心，依据计算机信息系统安全保护等级划分准则 1999）信息系统安全保护环境的设计策略，应“提供有关安全策略模型、数据标记以及主体对客体强制访问控制”的相关要求。 现基础核心层的纵深防御 终端是一切不安全问题的根源，终端安全是信息系统安全的源头，如果在终端实施积极防御、综合防范，努力消除不安全问题的根源，那么重要信息就不会从终端泄露出去，病毒、木马也无法入侵终端，内部恶意用户更是无法从网内攻击信息系统安全，防范内部用户攻击的问题迎刃而解。 建安全应用支撑平台 采用安 全封装的方式实现对应用服务的访问控制。应用服务的安全封装主要由可信计算环境、资源隔离和输入 /输出安全检查来实现。通过可信计算的基础保障机制建立可信应用环境，通过资源隔离限制特定进程对特定文件的访问权限，从而将应用服务隔离在一个受保护的环境中，不受外界的干扰，确保应用服 第 35 页 务相关的客体资源不会被非授权用户访问。输入 /输出安全检查截获并分析用户和应用服务之间的交互请求，防范非法输入和输出。 设管理体系 智慧城市的建设管理体系是智慧城市建设顺利推进的重要保障，包括建设、运行和运营管理三个方面，确保城 市信息化建设促进城市基础设施智能化、公共服务均等化、社会管理高效化、生态环境可持续以及产业体系现代化，以全面保障智慧城市规划的有效实施。 从技术角度而言，城市信息基础设施和信息资源的建设和使用宜采用开放的体系结构，通过建立以信息资源汇聚处理和公共服务为核心的城市运行平台，通过开放的标准促进各系统互连互通，为智慧城市建设提供运营和运行管理服务，涉及参考模型中的各横向层次。智慧城市运营和运行管理体系目标是确保智慧城市建设的长效性，可为政府、服务提供商开展各种服务提供一个开放的信息资源平台集群，从而带动城市服 务产业的发展。 应用样例一 第 36 页 应用样例二 第四章 智慧城市与 第 37 页 学的顶层设计 学的顶层设计是智慧城市建设的首要工作 顶层设计是通过统筹考虑各方面 、各层次和各要素之间的关系，在最高层面提出的设计方案。智慧城市建设横跨工程领域和社会领域，它涉及政府所有职能部门及业务，也涉及几乎所有信息技术及应用。 智慧城市的顶层设计内容应该从为什么需要顶层设计这个问题开始。 一方面，在过去的城市信息化实践中，已经存在着大量的问题需要在更高层面进行解决，在今后的智慧城市建设中，我们如何避免这些问题；另一方面，智慧城市建设的方向在哪里，要实现什么样的愿景和目标，所有这些都需要智慧城市的顶层设计来解决。 第 38 页 支撑智慧城市顶层设计的重要方法 在信息化发展的历史中，国内外各种机构，不管是企业，还是政府部门，其存在的一些突出问题都是共性的，如 前面提到的信息孤岛、重复建设和投资黑洞等问题。 业架构）作为一个组织信息化的当前状态、目标状态和过渡路径的架构性描述，它可以用来有效处理并避免信息化过程中出现的上述问题。 A 方法作为开发和使用架构的方法论，可以用来开发智慧城市的顶层设计，从而帮助智慧城市统筹协调好 3 种复杂关系，即业务 关系、当前与长远的关系，以及部分与整体的关系。 第 39 页 度的数据共享 慧城市需要深度的数据共享 目前，新的技术和新的理念给信息化引领了新的方向，智慧城市的建设不仅要解决传统的信息系统间的信息共享和交互，更要通过深度的数据共享和整合，全面汇聚、有效利用城市运行的各类信息，实现更全面更灵活的物与物、物与人、人与人的互连互通和相互感知，通过有效配置城市的一切有形和无形资源，实现信息化与经济社会的高度融合。 据分类与描述是数据共享的基础 智慧城市的建设必须首先从基于顶层设计的数据分类与描述开始，遵循数据共享的原则，逐步向业务协同发展，最终为智慧的应用提供服务。 针对分散在各政府部门业务运转各环节中的原始数据，只有深入第一线，对其进行深度调研，对于产生、加工、处理和传递等环节的数据需求归集和整体编目，才能完成真正意义上的业务数据需求分析，把握数据的生命周期全貌；在此基础上，采用规范化方法，完成适用于公众服务、企业服务和政府内部管理服务的数据分类和构成设计，既有顶层设计高度，又依托客观 现实，既有扩展性，又保持权威性，最终有效支撑城市运营所需的业务系统建设。 城市数据资源来源于社会、与之关联的其他同级或上下级政府部门；而产生的数据资源，有些输出给社会，有些又输出给与之业务协同的政府其他部门，描述清楚政府各部门的数据交换关系，建立明晰的目录结构，尤其是基础数据资源，对于数据的深度共享及政府部门间的业务协同，履行政府职能，更好服务于社会， 第 40 页 具有重要的价值，并能够掌握智慧城市建设的主动权。 四大基础数据库（人口、空间地理、自然资源和宏观经济库）建设是城市数据的底层支撑，也是国家电子政务领域的战略任务，很多智慧城市数据中心建设，必然要将其纳入并作为资源深度共享的突破口。四大基础数据库建设要明确采集部门按照“一数一源”的原则，避免重复采集，结合业务活动的开展，保证基础数据的准确、完整、及时更新和共享。兰州市数据中心建设项目是“四库”建设的典型案例，是未来基础设施聚集和管理中心、城市信息资源聚集和管理中心，面向部门间协同服务的枢纽和中心、面向政府和公众提供信息服务的中心。如图4示， 于 现深度的数据共享 数据标准及服务解决的问题主要是数据资源、信息资源的整合和共享，为智慧城市的各种应用提供数据支撑和应用支撑。数据服务以 基础框架为核心，数据标准化为基础，技术上依托于两个平台实现，数据资源共享平台和信息资源服务平台。 数据标准化对于基于 智慧城市中的数据处理、数据交换、应用信息整合、数据仓库建设有着非常重要的意义， 没有数据标准化，就无法建立起多数据源之间的关系。数据标准化中的核心是数据管理基础标准，是指那些决定信息系统质量的，因而也是进行信息资源管理的最基本的标准，主要包括信息视图标准、数据模型标准、数据元标准和信息分类编码标准。 第 41 页 面向用户，有关业务流转和应用对接过程中的信息载体格式标准及约定。 通过抽象、归纳、概括、分类等方法对数据的结构和关系进行统一设计描述，从概念、逻辑到物理进行层层落实和逐级分解的标准和约定。 通过定义、标识、表示及允 许值等系列属性描述的数据单元标准和约定。 根据信息内容的属性或特征，将信息按一定的原则和方法进行区分和归类，并建立起一定的分类系统和排列顺序，以便管理和使用的标准及约定。 经过以上数据标准的建设，数据资源共享平台能够提供多个异构的数据源之间的数据快速整合功能，实现不同应用系统的互连互通。通过建立安全、稳定、高性能、跨