七、构建无缝的智能城市信息环境

（一）无缝的智能城市信息网络

无缝的智能城市信息环境的建设是智能城市追求的目标之一，也是智能城市信息环境建设成熟度的标志之一。所谓“无缝”就是人们在城市的各个场所都能够畅通地获取和传输信息，实现人与城市的自然连接。

从信息系统的体系结构看，智能城市的建设模型一般由感知层、网络层、平台层和应用层四个层级构成。感知层主要侧重于信息的感知和监测，通过全面覆盖的感知网络（如各类光/电/声/热/湿度感应器、RFID设备等）实现对各类信息透明、全面的获取；网络层由覆盖整个城市范围的互联网、通信网、广电网和物联网融合构成，实现各类信息广泛、安全的传递；平台层由各类应用支撑公共平台和数据中心构成，利用云计算、数据仓库（data warehouse）等技术实现信息有效、科学的处理；应用层则涵盖城市生活、城市管理各个领域的综合、融合应用。智能城市的这个四层模型实际上表示了无缝智能信息环境构成的基本元素集合。

智能城市信息环境的网络架构一般可以分为接入层、承载层、控制层和平台层等（见图1.13）。接入层直接面向各类终端，要求支持各种接入方式，且保证带宽和业务质量，目前已存在的接入方式包括PSTN、xDSL、LAN、PON、Wi-Fi、无线接入（WCDMA、GSM、CDMA2000、TD-SCDMA）、HFC等。接入网的发展趋势为移动化、光纤化、宽带化、IP化，预计无线接入方式将逐渐统一到LTE技术，有线接入方式将逐渐统一到FTTx+PON的方式，但在一段时间内各种接入方式将长期共存。对于智能城市来说，可以根据业务需求及使用范围、终端类型等选择几种合适的接入方式，需要政府和各运营商之间进行有机合作。承载层的主要作用是传输和路由，可以利用运营商已有的城域网进行承载，需要在现有的OTN、PTN网络中增加更多的IP化内容。智能城市对承载网的要求：更高的传输带宽需求、分组化及多业务统一接入需求、更高的QoS优先级调度能力、更灵活的业务调度能力、同步需求、接入层面对点到多点接入拓扑结构的支持、业务识别能力、业务疏导能力、多接入能力。控制层的主要作用是进行用户注册和鉴权、会话控制、业务触发、选路和互通等，目前各运营商的核心网基本上是软交换和IMS架构，今后将向EPC+IMS的全IP架构演进。对于智能城市这种以IP多媒体业务为主的系统，应直接承载在EPC和IMS上，可以要求各运营商事先进行网络建设。平台层应包括综合数据中心和各类基本业务引擎，可以采用云计算技术建设，建议数据中心由政府统一建设，业务引擎可以由运营商分别建设，通过IaaS或PaaS的方式供政府部门开发各类应用（寿航涛，2012）。

图1.13 智能城市信息环境的网络架构

（二）无缝智能城市信息环境中的大数据融合

总的来讲，智能城市是以物联网、云计算、大数据、移动网络、智能计算等为代表的新一代信息技术与城市化发展相结合的产物。随着新一代信息技术的发展，人们通过各种传感和通信手段获取城市方方面面的数据，导致智能城市信息环境中的数据量急剧增多，甚至达到了“存不起、看不完、理解不了”的程度。因此，如何快速有效地管理、分析和整合这些大数据，从中提取有价值的信息并转化为知识，是智能城市信息环境建设的目标出路之一。

然而如何将智能城市信息环境中的多源、分散、异构的数据有机地整合起来，如何有效地实现不同数据源的共享和融合，这些问题现在还没有从技术上得到真正的解决。目前人们普遍采用传统的数据融合技术来解决这个问题，如传统的数据仓库、中间件和联邦数据库等。这些技术建立在规模较小又不太分散的系统上，主要解决企业多个异构数据集数据的共享和融合问题。传统的数据共享技术主要有语义标注和Web API技术，但是这些技术存在接口不一致、反馈的数据没有关联等问题（陈真勇等，2014）。因此很多科研人员还在致力于面向智能城市信息环境中大数据共享与融合的方法和技术研究，这个方向已经成为大数据领域研究的一个关键问题。

面对政府各部门的独立运营、信息分散、互不联通的局面，大数据融合首先要进行数据整合。从具体实施来看，首先要实现政府所管理的相关数据的整合，包括基础要素数据、城市感知数据和部门业务数据。基础要素数据是指人口数据库、企业数据库、地理数据库和宏观经济数据库；城市感知数据是指事关城市运行的物联传感数据，包括定位信号数据、RFID感知数据、交通流量感知数据、人口流量感知数据、空气水质感知等海量数据；部门业务数据是指各部门的业务专题数据，如社保、教育、卫生、税务、财政等。

（三）无缝智能城市信息环境建设与大数据技术体系

智能城市是一个复杂巨系统，是“系统的系统”。因此就智能城市信息环境建设而言，需要解构“系统中的系统”，将其中的信息环境整体剥离出来，构成信息环境系统，然后再分解信息环境系统中的各类子系统，分别设计并进行建设。这是目前在建设智能城市过程中常用的思维模式，也是整体设计和分解、分步实施的具体操作方法。但是需要注意的是，我们强调智能城市信息环境建设的一体化。也就是需要在信息环境系统的整体设计与规划下进行分解动作，而不是简单地对单个信息系统的设计、规划与建设。因此，自上而下的顶层设计成为智能城市环境建设必需的环节。

顶层设计是政府及城市管理部门在城市发展战略指导下，自上而下地为智能城市信息环境建设提供指导的控制性规划，进而明确智能城市信息环境建设的重点内容、各重点内容之间的内在逻辑关系。与一般性全局规划设计不同的是，顶层设计更关注信息资源和基础设施体系结构一致性的技术性。利用新一代信息技术，构建一个较为完整的城市信息环境，完善智能城市的信息化基础设施建设和信息环境整体架构建设，成为智能城市信息环境建设顶层设计技术一致性的重要保障。智能城市信息环境技术一致性如图1.14所示，这也是城市信息环境建设中新一代新技术融合创新的生态图（郑杨硕等，2014）。

当前，智能城市的建设已经转变到以数据为主导的建设阶段，数据成为智能城市建设的中心。智能城市基于物联网来感知、采集城市数据，利用云服务来存储和传递数据，依赖大数据技术来整合、分析和预测数据。通过云服务和大数据技术的结合，实现基础设施智能化，在应急保障、市场监管、环境监管等社会治理领域实现社会管理精细化；通过社交网络和移动互联的融合来运营和推送有价值的数据，实现公共服务便捷化，从而形成覆盖数据全生命周期的城市智能化。

国家“863”计划智慧城市（一期）专家组提出的以数据为中心的智慧城市总体技术框架（王静远等，2014）如图1.15所示。该技术框架将智慧城市技术体系依照相互依赖关系划分为城市感知层、数据传输层、数据活化层、支撑服务层、应用服务层和行业应用层，同时引入标准与评估体系和安全保障体系。这个框架基本上设计了未来智能城市无缝的数据感知、数据传输、数据融合与共享及数据应用的完整体系，对于建设智能城市信息环境和发挥大数据的价值具有很好的参考价值。

图1.14 智能城市信息环境技术一致性生态图

图1.15 以数据为中心的智慧城市总体技术框架