大数据和云计算技术在智慧城市建设中的应用分析

张相贤

(山东交通学院 山东威海 264209)

智慧城市是城市信息化向智慧化发展的必经阶段，同时在建设智慧城市过程中也会带动相关产业整体发展，成为产业升级、经济转型、城市提升的新引擎。智慧城市作为一种新型城市建设理念，对推动城市绿色可持续发展具有非常深远的影响和意义。建设智慧城市除了完善配套的基础设施之外，还应注重现代化科学技术的运用。大数据和云计算技术作为一种先进的信息技术，已经广泛应用到智慧城市的建设过程中，构建一个完善、便捷、高效的城市综合管理系统，实现对城市智能化的管理，从而促进城市更加高效、健康的发展。

1 智慧城市、大数据和云计算技术概述

1.1 智慧城市的概念

随着信息技术的不断发展，以及在解决城市拥堵、环境污染等“大城市病”等方面的应用，智慧城市建设应运而生。智慧城市是通过智能计算技术使城市的关键基础设施的组成和服务更智能、互联和高效，促进城市可持续发展和居民生活水平不断提高。“智慧城市”是不断发展的理念，以大数据、云计算等为代表的新一代信息技术的出现，“智慧”被赋予了新的内涵，“智慧城市”建设的范围和内涵也进一步拓展。城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施将被联结起来，成为新一代的“智慧化基础设施”；城市中的交通、能源、商业、政务、人员等不同领域、子系统间的数据也将进一步交汇和融合，形成真正的“大数据中心”；新的业态和新的商业模式层出不穷，各种融合式创新不断涌现。智慧城市作为一种新型城市建设理念，不仅有利于提高城市资源的使用效率，而且通过城市管理的智慧化还能有效提高城市治理水平，增强市民的幸福感。

1.2 大数据的概念

大数据既是新一代信息技术的代表，也是信息技术发展的产物。信息技术的发展催生了海量的数据，使数据的记录、存储能力得到极大提升。大数据泛指那些在一定时间内无法用常规软件和工具对其内容进行抓取管理和处理使用的数据集合。大数据具有数据量大、形式多样、流转速度快、价值密度低等特性。在信息经济时代，大数据已成为关键生产要素和社会基础性战略资源，运用大数据推动经济发展、完善社会治理、提升政务服务和监管能力正成为趋势。大数据是智慧城市建设的基石，智慧城市的智慧来自大数据。通过对数据的感知、传输、分析和应用，民生服务、城市治理、政府决策等方面都会在大数据的支撑下走向“智慧化”。大数据使人们从数据当中提取信息的方式发生了根本性的变化，以往主要是依靠模型的方法，而现在可以借用规模庞大的数据，基于统计的方法提取信息，此变革能够为智慧城市的各个领域提供空前强大的决策支持，也使得城市治理从“经验治理”全面走向“科学治理”。

1.3 云计算技术的概念

大数据本身并不能产生价值，只有拥有了大规模的数据处理能力，并对其进行计算、挖掘和分析，将数据提炼成有用的信息，才能创造价值。云计算是一种基于互联网的计算方式，是并行计算、网络存储、虚拟化等传统计算机和网络技术发展融合的产物。其能够通过网络以便捷的、所需的方式进入可配置的计算资源共享池(包括网络、服务器、存储、应用和服务等)并提高其可用性的模式。云计算技术可以有效整合网络资源，搭建处理大数据的计算平台，高效、低成本地对大数据进行存储和挖掘。

大数据是生产资料，云计算技术是加工大数据的手段和平台，两者密不可分，是一枚硬币的两个方面。本质上，智慧城市建设就是从海量数据中挖掘出城市运行所需的价值信息，并及时对各类业务场景做出“智慧化”的响应。智慧城市作为一个由多应用、多行业、复杂系统组成的综合体，要从根本上支撑智慧城市庞大系统的高效、安全运行，就必须考虑基于云计算的网络架构。基于资源共享池的云计算，能够有效地整合计算资源，处理更大规模的数据，并且能够对数据进行深度挖掘，从而为政府决策、企业发展和公众服务提供更强大的支撑。因此，云计算技术和大数据一样，已经成为智慧城市建设的重要基石。

2 大数据、云计算技术在智慧城市建设中的具体应用

2.1 在民生服务领域的应用

在民生领域，可利用大数据和云计算技术，构建一个完善、便捷、高效的民生服务系统，为市民提供实实在在的便民服务。目前，大数据、云计算技术与民生领域深度融合的方式主要以“1+N”服务模式为主。“1”是指建立一个综合性大数据网络平台，“N”是指政务、医疗、就业、教育等民生方面的服务项目。将“N”个服务项目一并纳入“1”这个大数据网络平台，实现服务便民化和对各类数据的汇总与分享。运用云计算技术对大数据网络平台汇总的数据进行深度挖掘，确定民生服务领域中的热点和痛点，据此完善服务流程，改进服务手段，精准对接供需双方，形成一站式快捷服务。

2.1.1 在政务服务领域的应用

在政务服务领域，首先，要打通各业务系统之间的数据堡垒，创新及优化政务服务模式，实现前台统一受理，后台分类审批，最大限度地简化业务办理流程，形成一体化政务服务模式，全面推进“全程网办”的进程；其次，要构建网络服务平台，完善自助便民服务体系，丰富市民政务办理渠道，让市民不用出门便可进行政务服务事项的网上申报，包括证件办理、自动化政策咨询、诉求反馈等，为市民提供全天候、多渠道的优质化政务服务，全面促进政务服务质量和效率的提升；最后，大数据技术还可以进一步强化政府各部门信息协同能力，提升政务领域信息的公开度和透明度。

此外，政府应用大数据技术综合分析与研究各类政务数据，能够及时挖掘和预测各种突发性社会事件，从而提前制定科学化、精细化的应对措施，最大限度地降低对社会造成的影响，提高政府应对突发事件的预测能力和应对能力。同时，政府可利用云计算技术，对各类政务信息数据进行统一管理，实现政府内部各部门之间的数据资源共享，避免重复建设情况的发生，从而最大限度减少财政资金的支出，不仅有助于政府对财政资金进行合理管控，还能有效提高行政办公效率。

2.1.2 在医疗健康领域的应用

利用大数据、云计算技术，构建市域内的互联网健康医疗云平台，为全体市民提供一体化医疗服务。该平台可以进行预约挂号操作，也可免费在线咨询专家进行诊疗，还能查询电子版的病历记录。总之，一切与医疗领域相关的活动都可以通过该平台实现。

不仅如此，还需要构建一个完善的医疗信息数据库，一方面，要将全市范围内的患者医疗信息输入到数据库中；另一方面，要通过智能手环或生物芯片等智能设备，将实时监测到的人体生理数据上传至数据库。医疗机构共享市民的就诊数据，便于对患者进行全方面、多角度的分析与研究，为市民提供更加高效便捷的医疗服务，从而提升市民的幸福感。此外，还可以利用大数据技术，对其人体生理数据和疗效数据进行精准化分析，构建个人健康医疗画像，对市民的健康状况进行密切跟踪，进行相应的健康管理，如疾病防治、合理性的药物发放等。

同时，大数据、云计算技术也被用于公共卫生领域。利用大数据和云计算技术，对全国范围内的所有医疗信息，包括就诊数据、健康数据、用药数据等信息，进行深入分析与挖掘，可以提早检测和预测出疫情的动态变化，便于相关部门及时做出反应，不仅可以提高政府面对公共卫生突发事件的应对能力，还能有效阻止疫情大面积蔓延。

由此可见，在医疗领域应用大数据和云计算技术，不仅可以有效解决市民各种看病难的问题，还可以为分级诊疗难的问题提供重要参考数据。

2.1.3 教育服务领域的应用

在智慧城市教育领域中应用大数据和云计算技术，可以丰富教育资源，加强对学生学习的管理，从而提高学习效率和教学质量水平。具体来说，在教育服务领域应用大数据技术，可以实现以下几点：

一是打造云教育学习平台，汇集学习资源，丰富教学模式。利用云计算技术，构建市域教育云学习平台，汇集全市优质的教育资源，如各科目教学名师的讲课视频、优秀教案、试题集等，从而实现教育资源的拓展与共享，提高教育公平性。同时，云教育学习平台还能为学生提供全天候、多种学习服务，包括音视频点播、智能问答、云直播等。有了云学习平台，学生可以彻底摆脱传统课堂的局限，不再受空间、时间的限制，学生可根据自身学习需求，合理安排学习时间。

二是分析学生学习行为，提供有针对性的教学服务。云学习平台可以记录、汇总学生的学习数据和考试数据，据此挖掘学生学习的规律和特点，及时掌握学生的学习情况，进而为学生制定个性化的学习计划，增强学生学习的针对性和有效性。

三是根据学生的反馈信息，提高教师的教学能力和水平。利用云学习平台对学生的各种学习信息进行收集和统计，包括学习行为、学习成绩等信息，及时对每位学生存在的问题进行科学诊断，老师便可结合诊断结果，寻找自身存在的不足，优化教学方案，改进教学方法，丰富教学手段，从而高质量、高效率地实现教学目标。

此外，可以通过利用云计算技术综合分析各类教育数据，包括教育经费分配情况、教育机构分布情况，以及学生入学、退学及转学情况等，为教育管理提供科学可靠的决策依据。

2.2 大数据、云计算技术在城市综合治理方面的应用

基于大数据、云计算技术强大的功能，在城市综合治理方面应用大数据和云计算技术，犹如为城市建设安装了一个智能化、全面化、精细化的“大脑”，从而对城市建设与发展过程中产生的多源多维数据进行实时采集和动态分析，包括交通数据、地图数据、视频监控数据、环境与气象数据等，以此了解和掌握城市发展趋势和规律，及时挖掘和改进城市建设过程中产生的问题和存在的缺陷，为城市居民提供全方位的便捷服务，进一步推进智慧城市发展与进步。大数据、云计算技术在城市综合治理方面的应用主要有以下几个方面：

2.2.1 治理城市交通拥堵问题

对于城市建设和发展，交通的重要性不言而喻，它是保障一个城市正常运行必不可少的基础设施，因此，非常有必要对城市交通进行科学化、合理化的管理。阻塞、交通事故是城市交通运转过程中经常出现的问题，这些问题的存在，一定程度上影响了城市发展。智慧交通可以在很大程度上减少以往城市交通中存在的问题。在城市交通管理中可以应用大数据、云计算技术，通过对城市交通中的各类信息进行全面分析，包括道路信息、车流量、GPS等信息，预测该城市的出行规律，并将预测结果信息上传至相关管理部门，相关管理部门以预测信息为依据，制定与之相符的应对措施，进一步改善及优化城市交通情况，全力打造智慧型城市交通。大数据和云计算技术在实际应用中，通过实时监测城市交通运转过程中的各类信息，了解和掌握城市交通中每个时间段的车流量，从而对交通信号灯的响应时间进行合理调整，即便在无人调控的情况下，也依然可以实现对交通信号灯进行智能配时，进而充分发挥交通信号灯在城市交通中的疏导作用，在提高智慧交通管理效率的同时，缓解城市交通压力。

此外，利用大数据和云计算技术，还能对整个城市的交通情况进行实时监控及智能分析，从而对城市中某一局部路口的道路交通情况进行精准预测，根据系统反映的实时路况信息，为市民出行提供最便捷的路线。在出行过程中，市民可根据实时路况信息，自动变更行车路线，绕开交通拥堵路段，确保一路畅通无阻，这不仅可以节省大量出行时间，而且能最大限度地降低出行成本，还可为车辆停车提供有效引导。对交通事故而言，可通过大数据做出提前预警，为交警处理突发事故提供可靠数据支持，以此提高交警部门应急处理能力，及时治理因交通事故引发的道路拥堵问题。同时，还可以利用大数据和云计算技术，对历史交通运行数据进行全面统计与分析，将事故多发道路等应急信息及时发布到交通平台上，以便第一时间对车辆进行合理化分流。此外，利用大数据和云计算技术，可对智慧城市中的交通路网进行完善与优化，为城市居民日常出行提供及时准确的交通信息，提高城市交通管理水平和质量，确保智慧城市交通有条不紊地运转。

2.2.2 环境污染预警和监控

在智慧城市环境治理方面，可以应用大数据和云计算技术打造集风险预警、环境质量监测和应急处置于一身的环境质量监测系统。通过该系统对城市环境污染和生态破坏情况进行实时检测和综合分析，包括城市中的空气质量、水资源污染程度、噪声污染情况、辐射水平等多方面城市环境信息。根据实时检测的环境信息，可以智慧化、精细化地进行环境质量管理和环保执法。此外，通过利用大数据和云计算技术，可以实现环保信息的实时共享，通过对大量环保数据信息进行建模分析，及时发现城市中的各种污染问题，并针对污染问题进行追根溯源与分析，为政府环境污染治理提供可靠依据，从而快速制定解决方案。

大数据和云计算技术在环境质量数据交换和共享中发挥着巨大的作用，通过对城市及其周边地区的环境和生态问题进行全面综合分析，从而制定出科学有效的综合防治措施，确保城市实现绿色可持续发展。

2.2.3 在公共安全领域的应用

城市安全问题是实现城市稳定长足发展的前提和基础，确保城市安全是城市治理的重要内容。在城市安全管理中，应用大数据和云计算技术，可以对城市中潜在的危险和隐患做出准确的预测和判断，并结合实际情况，为决策者提供准确可靠的数据信息，辅助制定行之有效的解决方案。具体来说，大数据和云计算技术在智慧城市公共安全领域中的应用主要体现在以下四个方面：

一是社会舆情管理和监测方面：首先收集各网络平台中的各类群众舆情信息，形成舆情大数据。然后应用云计算技术对其进行建模分析，预测和判断舆情发展走向，并采取相应措施避免危机事件发生。

二是管网安全监测方面：各种地下疏通管道作为智慧城市建设与发展中不可或缺的基础设施，包括自来水管道、电力管道、燃气管道等，不论哪一类型管道出现问题，均会对居民生活造成严重影响，甚至还会危及居民的人身安全。利用大数据和云计算技术，可以实时监测和智能分析各类管道中的运行情况，包括流量、温度、压力等信息数据，及时挖掘和精准定位城市管网中存在的问题，第一时间发出安全预警，便于相关人员及时做出响应，采用合理的应对措施消除管网中的安全隐患。

三是人流预警监控方面：在重要节假日或重大活动期间，往往会有大量人员聚集，这也是城市平稳运行的安全隐患之一。利用大数据和云计算技术，可对人流量较大的区域进行实时监控，并根据监测到的数据信息实时向广大市民发布人流预警提示。同时，能够为公安部门开展人流聚集区的安全管理提供可靠的决策依据，便于公安人员对现场指挥进行合理调度，对人流聚集区内的警力进行科学部署和调配，有效防止重大安全事故发生。

四是流动人口登记方面：构建大数据城市流动人口服务平台，对智慧城市中的流动人口进行实时化、动态化的分析。通过深度处理、挖掘海量数据，能够将城市内周期性流动人口的动态分布情况直观、生动、形象地展示出来，为流动人口登记提供准确的参考依据，解决智慧城市流动人口登记过程中信息误差大、更新不及时等问题，提高流动人口登记效率和准确性。

3 结语

综上所述，基于大数据和云计算技术的强大功能，在智慧城市建设与发展中应用大数据和云计算技术，通过对城市多源、多维数据进行实时采集和动态分析，能够协助决策者制定科学有效的解决方案，及时改进智慧城市建设过程中产生的问题和存在的缺陷，进一步为市民提供全方位的便捷服务，推进智慧城市的发展。