智慧城市时空基础设施:时空大数据平台建设

 

  (smart city)是应用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。从发展的视角,数字城市是城市信息化的初级阶段,智慧城市是城市信息化的高级阶段,数字城市是基础,智慧城市是提升;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。从技术的视角,智慧城市是在时空信息的支撑下,依托物联网、大数据、云计算和移动互联等现代信息技术,将人类知识物化到信息化条件下的城市规划、设计、建设、管理、运营和发展等各项活动中,形成不依赖人或少依赖人的智能化专题,按需优化组合,相互之间实现有机协同。从构成的视角,智慧城市应当包括像人类感官一样的实时信息智能感知设备,像人类神经系统一样的信息与指令双向传输网络系统,像人类大脑一样的云计算中心,像人类行为器官一样的应对处置专题系统。

  作为一项复杂的巨系统工程,开展智慧城市建设首先要进行顶层设计,找寻其建设规划最优的总体框架。在综合分析国内外智慧城市建设方案,特别是国内城市规划方案的基础上,总结智慧城市通用的总体框架呈现为七横两纵的层次式架构,其中七横主要包括感知层、网络层、计算存储设施层、公共数据库层、公共信息平台层、应用层和用户层,两纵包括政策标准保障体系和制度安全保障体系,并贯穿了7 个横向层次的始终。

  时空基础设施是指具有时间和空间特征的基础地理信息、公共管理与公共服务涉及的专题信息,及其采集、感知、存储、处理、共享、集成、挖掘分析、泛在服务所涉及的政策、标准、技术、机制等支撑环境和运行环境的总称。其建设内容可以归结为:时空基准、时空大数据、时空信息云平台、支撑环境。其中,时空基础设施核心的建设内容是时空大数据和时空信息云平台。随着数字城市地理空间框架转型升级为智慧城市时空基础设施,相应地要实现“四个提升”,即空间基准提升为时空基准,基础地理信息数据库提升为时空大数据,地理信息公共平台提升为时空信息云平台,支撑环境由分散的服务器集群提升为集约的云环境。相比地理空间框架中基础地理信息数据库和地理信息公共平台分别部署在不同网络环境,信息交换需跨网摆渡,时空基础设施中时空大数据和时空信息云平台则可部署在同一云环境中。时空大数据是按照统一时空基准序化的结构化、半结构化与非结构化的数据及其管理分析系统。时空信息云平台是以时空大数据为基础、以云计算环境为支撑,依托泛在网络,分布式聚合信息资源,并按需智能提供计算存储、数据、接口、功能和知识等服务的基础性开放式信息系统。

  智慧城市时空基础设施概念源自数字城市的地理空间框架,从地理空间框架到时空基础设施,时空基础设施与地理空间框架的构成与历史联系如图所示。

  龙8头号玩家

  秉承上述理念与认识,在原国家测绘地理信息局的带领下,第一阶段:自2006 年作者及其团队历经10 年时间,在全国开展了334 个地级市和511 个县级城市地理空间框架建设,目前已有290 个地级市、214 个县级城市建成并投入使用,在此基础上累计开发涉及国土、规划、交通、房产、公安、消防、环保、卫生、公众服务等几十个领域的6 100多个应用系统;第二阶段:截至目前技术指导了武汉、潍坊、重庆、聊城、广州、宁波、太原、长沙、南昌、徐州等51 个试点城市时空大数据与云平台建设,已有10 个试点城市通过了国家级验收。

  在丰富的科研实践和系统性理论思考的基础上,作者及其团队撰写了《智慧城市时空大数据平台理论与方法》(李成名,刘晓丽著. 北京:科学出版社,2019. 6)一书。本书共有9 章:第1~第3 章总结了智慧城市的概念、认识、总体框架,以及国内外发展的现状;第4~第6 章提出了时空基础设施的概念内涵,提炼了其主要内容,系统剖析了各部分内容之间的区别联系,详细介绍了时空大数据和云平台原理、方法和关键技术,以NewMap 为例,列举了主要功能;第7 章从政务、商务和民生三方面介绍国土、城管、公安、环保、综合行政、物流、园区、社区、旅游、医疗、教育和交通等智慧应用;第8 章论述智慧城市评价的目的和意义,提出了评价的原则,在衔接国家新型智慧城市评价指标体系的基础上,建立了时空基础设施评价指标;第9 章以潍坊智慧城市建设实践案例为主线,详细阐述时空大数据、时空信息云平台、支撑环境、示范应用、长效机制等时空基础设施核心内容建设的技术途径和成果。

  本书的出版得到了国家基础测绘系列项目“智慧城市时空大数据平台建设”、国家科技支撑计划“基于地理信息的智慧城镇规划设计技术集成与示范”(2015BAJ06B01)、国家自然科学基金面上项目“邻近场空间关系约束下线)等资助。同时,本书得到了自然资源部国土测绘司领导、原国家测绘地理信息局领导、国家数字城市/智慧城市创新团队,以及各地测绘部门和试点城市的大力支持,谨此一并表示诚挚的感谢。

  本文摘编自《智慧城市时空大数据平台理论与方法》(李成名,刘晓丽著. 北京:科学出版社,2019. 6)一书“前言”,标题为编者所加。

  本书是作者团队在十多年数字城市/智慧城市时空大数据平台建设理论研究和工程实践经验的基础上撰写而成。书中首先系统分析国内外智慧城市建设情况,提出构建时空大数据平台是支撑智慧城市建设的时空基础设施;在此基础上提炼了时空大数据平台建设的主要内容、技术方法和评价指标体系,并从政务、民务和商务三大方面介绍基于时空大数据平台开展智慧应用的内容;最后以潍坊市智慧城市建设实践案例为主线,详细阐述时空大数据、时空信息云平台、支撑环境、示范应用、长效机制等建设内容的技术途径和相关成果。

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