大数据和云计算技术在智慧城市建设中的应用

刘树军 王颖 许志坤 刘倩 张素珍

（石家庄邮电职业技术学院 河北省石家庄市 050021）

2008年，IBM 提出“智慧地球”概念，用新技术手段推动社会发展的理念迅速在全世界得到认同，并形成 “智慧城市”发展理念；2013年，我国设立了第一批20 个智慧城市试点，引爆了智慧城市在中国的落地进程[1]；如今，随着大数据、云计算、5G、人工智能、物联网为代表的新型技术的快速发展，催生了众多的商业应用和创新，特别是新技术与城市发展的深度融合，将在“强政”“惠民”和“兴业”等方面，重塑智慧城市管理模式，推动政务服务改革，为公众和企业提供更加便捷、高效的公共服务，提高群众的获得感和幸福感[2]。

1 国内智慧城市发展现状

2013年开始，我国开始推进智慧城市建设，一批国家层面的智慧城市政策文件相继出台，主要有《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》、《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》、《关于推进数字城市向智慧城市转型升级有关工作的通知》，为智慧城市的落地实践创造了条件。2016年以后，《智慧城市技术参考模型》、《智慧城市评价模型及基础评价指标》、《智慧城市顶层设计指南》相继发布，智慧城市相关的国家标准体系逐渐形成。在地方层面，越来越多的地区和城市发布了智慧城市相关的法规和条例，80%以上的城市制定了城市信息化、智慧城市、大数据、互联网+政务服务等相关专项规划或行动计划及实施方案，其中上海、兰州、宁波、天津、南京、合肥等城市制定了十三五智慧城市规划，在顶层规划框架下，各地市级统筹、部门分类检索的格局基本形成，强有力的新型智慧城市顶层规划及工作机制有力地推动了各地新型智慧城市建设。

河北省从2013年开始分批申请建设了10 多个智慧城市试点，第一批包括石家庄市、秦皇岛市、廊坊市、邯郸市、迁安市、北戴河新区；第二批包括唐山市曹妃甸区、唐山市滦南县、保定市博野县；第三批包括唐山市等。以雄安新区建设为代表的新型智慧城市建设也在大力推进，雄安作为继深圳特区、浦东新区之后的又一国家级新区，从建设之初即从顶层设计角度保证了雄安将成为新型智慧城市的典型样本，根据2018年《河北雄安新区规划纲要》，数字城市将与现实城市同步规划、同步建设，打造数字孪生城市和智能城市，建成后的雄安将实现公共服务、城市治理、社区生活、交通出行等全方位的智能化。目前雄安的地下管廊、智能交通、5G 网络、智能感知等已开始全面启动，但由于雄安新区建设目前尚处在起步阶段，基础设施建设仍未全部完成，智慧城市建设正在推进中。

2016年12月，河北省被纳入京津冀国家大数据综合试验区，试验区建设各具特色，协同发展，张家口建设张北云计算基地，成为大数据新能源示范区，廊坊建设物流金融遥感大数据示范区，承德建设智慧旅游大数据“1114”工程，成为旅游大数据示范区，秦皇岛建设生命健康产业创新大数据示范区，石家庄建设大数据应用示范区。2019年2月，河北省出台了《河北省人民政府办公厅关于加快推进新型智慧城市建设的指导意见》，提出筛选确定3 个市主城区和10 个县城开展新型智慧城市建设试点，打造具有河北特色、全国先进的智慧城市范例。2020年3月初，河北省发展和改革委员会印发了《关于开展河北省第一批新型智慧城市试点建设的通知》，要求推动大数据、云计算等新一代信息技术与河北省城市规划、建设、管理、服务和产业发展的全面深度融合，方案明确了市级、县级智慧城市评价指标，指出要打造一批新型智慧城市样板，提升智慧城市的总体水平。

2 大数据和云计算技术在民生服务领域的应用

推动大数据、云计算与民生服务的深度融合，利用大数据、云计算等技术为民谋利、解民所忧，促进形成公平普惠、便捷高效的民生服务体系。按照“1+N”的服务模式，即“一个综合大数据平台，融合N 项民生服务领域”，把医疗、民政、教育、就业等部门的社会服务接入平台，将数据进行汇聚和共享，通过大数据分析，找准民生服务的痛点和难点，优化服务流程，使服务供需双方精准对接，最终让人民群众一站式快捷享受各类服务[3]。

2.1 医疗健康领域

首先，探索搭建全省互联网健康医疗云平台，提供统一预约挂号、免费在线咨询诊疗、电子病历查询、智能导诊和用药安全等一体化服务；其次，打通国家远程医疗监管中心、省级公立医院、民营医院和基层卫生机构的就诊数据，实现医疗行为的监管和医疗数据的共享，全方位、多角度对诊疗数据进行分析与研究，为群众提供精准化的医疗服务，提高服务效率和医疗质量；再次，利用智能手环、心脉终端或生物芯片等，实时监测居民心电、血压和脉率等人体生理数据，通过大数据技术精准分析病人体征产生的数据与疗效数据，减少过度治疗或治疗不足；同时，大数据对健康数据、就诊数据、用药数据等医疗信息的分析挖掘，可以实现动态疫情检测和预测，及时做出应急响应，提升政府应对公共卫生危机能力；最后，利用大数据技术对居民的健康信息进行数字建档，包括检验检查结果数据、病历数据、影像数据、诊疗费用等各种数据，构建个人健康医疗画像，不断跟踪人们的健康状况，实现疾病的预警、防治以及药物的合理发放等健康管理。大数据在医疗服务方面的深入应用，既能解决老百姓看病难、看病贵、看病远的问题，又能服务广大医护人员和科研人员，还可以进一步解决分级诊疗难的问题。

2.2 政务服务领域

依托大数据技术，一方面，应用智能化政务服务和移动政务服务模式，创新“掌上政务”，推进“全程网办”，打通业务系统之间的数据壁垒，形成政务服务“一张网”，将原有窗口进行功能整合，由前台统一受理、后台分类审批，简化办事流程，实现政务服务事项“全省通办”“一网通办”“一次性办”，实现政务服务事项100%网上申报，提高行政审批时限，全面提升政务服务质量和效率，建设自助便民服务体系，通过多终端、多渠道为群众提供全天候、自动化的政策咨询、证件办理、诉求反馈等政务服务；另一方面，大数据将推进政府各部门信息协同能力，促进政务信息公开和透明，推动政府内部各部门间打破数据鸿沟，进一步推进开放政府各类信息资源，极大提高政府数据开发和利用效率，促进政府和民众之间的良性互动，辅助政府进行社会管理和解决社会难题，大数据将提高政府预防各类突发事件的能力，提高政府预测预警能力以及应急响应能力，提高政府管理精细化和决策科学化水平。通过云计算技术实现对政务信息数据的统一管理，实现数据资源共享，提高行政办公效率，降低维护成本，避免重复建设、减少财政支出的浪费。

2.3 教育服务领域

大数据和云计算在教育领域的深入应用，将有助于优化配置教育资源，对推动教育管理科学化决策起到重要作用。应用大数据技术帮助学生提升学习效果，改善学习体验，提供个性化服务，协助教师改进教学方法，提高教育质量，辅助管理者改进教育管理机制，提升决策水平。利用大数据技术跟踪学生的餐饮消费数据，精准确定贫困学生；持续采集和分析在校学生成长路径数据，为学生提供全面而准确的发展评价报告；对学生学习进度进行实时监控，利用预警机制帮助学生合理安排学习时间，自觉规范学习行为，有效规避学业危机；通过大数据技术实时监测师生群体的言论动向，进行教育舆情预测和深度原因剖析；根据学生的学习习惯和学习兴趣，洞察学生的学习需求，挖掘学习特点和规律，对学生感兴趣的内容进行个性化资源推荐，提升学生的学习体验，提高学习的针对性和有效性；通过系统平台收集和统计的学习成绩、学习行为等数据，及时诊断每个学生的问题，协助教师完善教学方案，提高教学质量；对教师科研数据进行动态采集和分析处理，预测科研发展趋势；对省内教育机构分布情况、教育经费分配情况、学生入学退学和转学情况等数据进行分析评估，为教育管理提供决策依据。

利用云计算技术拓展教育资源的共享，建设省内教育云学习平台，平台提供云直播、音视频点播、智能问答、文字识别等功能，学生通过终端随时随地享受云端的各种学习服务，学生的学习过程数据也被及时传送并存储到云端，为学习行为分析提供数据基础，教师利用云平台可以对学生的学习数据和考试数据进行分析，对学生进行学习评价和开展教研活动，同时，平台通过分析教师的教学质量和学习的学习质量，在此基础上进行智能排课，将有效解决教育信息化推进过程中存在的重复投资、信息孤岛等问题。

3 大数据和云计算技术在城市综合治理方面的应用

运用大数据、云计算等新一代信息技术建设“城市大脑”，对城市中的地图数据、手机数据、交通数据、遥感影像数据、视频监控数据、社会活动数据、环境与气象等多源多维数据进行实时采集和动态分析，揭示城市发展中的规律和趋势，及时改进城市运行中的问题和缺陷，提升智慧城市服务能力和质量。

3.1 城市交通治堵

大数据和云计算技术通过对综合道路交通信息的实时监测，可以根据车流量大小合理调整红绿灯的响应时间，实现交通信号灯的无人调控和智能配时，有效缓解交通拥堵，降低道路出行时间，极大提高智慧交通管理效率，同时，对全局交通状况进行流量监控和智能分析，准确预测某一路口的道路交通状况，根据大数据和云计算技术提供的实时路况信息，帮助人们优化出行路线和进行停车引导，自动安排绕行和变更路线，将降低出行成本和时间成本，有效提升道路的通行效率，大数据还将对交通事件进行预警，协助交警快速响应突发状况，及时治理拥堵路况，为城市交通的良性运转提供科学的决策依据；通过对历史交通运行数据运用大数据技术进行统计分析，将事故多发道路等监测与应急信息通过手机短信、消息大屏等平台进行信息发布，及时分流拥堵车辆。利用大数据和云计算技术将全面优化城市交通路网，为社会公众提供更为及时、准确、便利的交通信息服务，提升智慧城市交通出行的运行效率和管理水平。

3.2 环境污染预警监控

首先，利用大数据和云计算技术广泛应用于空气、水资源、噪音、辐射、土壤等环境污染和生态破坏的全面分析和预警，打造集环境质量监测、风险预警和应急处置于一体的环境质量监测系统，实现环境监测数据的精细化管理，为环境质量治理和环保执法提供有力支撑；其次，打通全省环保局和气象局各系统的数据，对海量环保数据进行建模分析，实时洞察污染原因分析，帮助政府精确定位污染源头， 实现事前规划、实时监测、未来预测和历史溯源，快速进行精准治理；最后，促进京津冀环境质量数据的交换共享，实现京津冀及周边地区空气质量、水环境等环境污染综合防治。

3.3 公共安全领域

社会舆情监测与管理方面，通过对人们微博、微信、短信、新闻和搜索关键词等舆情信息的收集、信息处理和计算建模，实现舆情分析和事务趋势预警，预防危机事件发生；管网安全监测方面，通过对城市水务、电力、燃气等管网中的温度、浓度、流量、压力等运行数据的实时监测和智能分析，实现基础设施问题的精准定位、安全预警和事故决策；人流预警监控方面，大数据平台将提供在节假日和重大活动期间特定区域的实时人流大数据监控分析服务，根据大数据分析平台实时向广大市民发布实时人流预警提示，为公安部门开展人流聚集区的现场指挥调度、防止重大事故和警力部署调配提供决策依据；流动人口登记方面，建设城市流动人口动态分析服务平台，包括流动人口注册短信提醒、流动人口热力图展示和流动人口大数据分析报告等功能模块，通过对海量数据的挖掘处理，形象地展现区域内周期性流动人口的动态分布情况，实现流动人口的快速、准确登记，将解决流动人口基层登记信息误差率高、登记率低、更新不及时等问题。

大数据和云计算技术在民生服务领域、城市综合治理方面的深入应用使民生得以更好保障，公共需求得以更好满足，人民美好生活的愿望得以更好实现，从而极大地提升城市核心竞争力、提升了政府执政的形象以及群众满意度，促进智慧城市的繁荣发展。