盛新

【摘 要】“數(shù)字城市管理”是一場(chǎng)里程碑式的變革，不但是信息化時(shí)代的必然結(jié)果，也是我國(guó)城市各種問(wèn)題加劇的必然要求。然而，隨著數(shù)字化城市管理不斷發(fā)展和推廣，相關(guān)的許多問(wèn)題，特別是相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，如信息共享、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用、大數(shù)據(jù)分析、城市監(jiān)控、預(yù)防和報(bào)警等漸漸地暴露出來(lái)了。本文針對(duì)這些問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決思路。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；城市管理；關(guān)鍵技術(shù)；解決思路

0 引言

城市是國(guó)家和地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，是人類先進(jìn)生產(chǎn)力的聚集地。城市文明是人類社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志。隨著我國(guó)的城市化進(jìn)程還在不斷加快中，預(yù)計(jì)到2020年，城市化水平將達(dá)到50%以上，絕對(duì)人口數(shù)將超過(guò)7億。如此龐大的城市人口群將給我國(guó)的城市建設(shè)和管理帶到巨大的壓力。

相對(duì)于傳統(tǒng)的城市管理來(lái)說(shuō)，“數(shù)字城市管理”是一場(chǎng)里程碑式的變革，不但是信息化時(shí)代的必然結(jié)果，也是我國(guó)城市各種問(wèn)題加劇的必然要求。數(shù)字化城市管理就是運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能等）量化城市管理對(duì)象和細(xì)化管理行為。根據(jù)建設(shè)部相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，在《城市市政綜合監(jiān)管信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中，對(duì)信息系統(tǒng)的組成做了明確的劃分，各個(gè)城市的信息系統(tǒng)建設(shè)全部參照了該規(guī)定的內(nèi)容。數(shù)字城管信息系統(tǒng)主要包括如下九個(gè)子系統(tǒng)：監(jiān)管數(shù)據(jù)無(wú)線采集子系統(tǒng)、監(jiān)督（呼叫）中心受理子系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換子系統(tǒng)、大屏幕監(jiān)督指揮子系統(tǒng)、城市管理綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)、地理編碼系統(tǒng)、構(gòu)建與維護(hù)子系統(tǒng)、協(xié)同工作子系統(tǒng)。

然而，隨著數(shù)字化城市管理不斷發(fā)展和推廣，越來(lái)越多的問(wèn)題暴露出來(lái)了。首先，數(shù)據(jù)共享問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)大部分?jǐn)?shù)字城市信息管理系統(tǒng)都是封閉運(yùn)作的，盡管各不同部門的城市管理系統(tǒng)在各自的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用共同的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但在城市內(nèi)部不同部門間、部門與企業(yè)間、系統(tǒng)與系統(tǒng)間還沒(méi)有形成一套統(tǒng)一的、規(guī)范化的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，缺乏共同的數(shù)據(jù)規(guī)范統(tǒng)一約束，導(dǎo)致數(shù)據(jù)集成、共享和交換變得日益困難；其次，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用問(wèn)題。在通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等新技術(shù)的推動(dòng)下，一種能夠?qū)崿F(xiàn)人與人、人與機(jī)器、人與物乃至物與物之間的直接溝通的全新網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架——物聯(lián)網(wǎng)正日漸清晰。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與數(shù)字化城管相結(jié)合，能有效實(shí)現(xiàn)信息的共享、識(shí)別與分析功能，推進(jìn)我國(guó)城市的管理；第三，大數(shù)據(jù)分析。隨著數(shù)字化城市管理系統(tǒng)應(yīng)用不斷深入，系統(tǒng)中存在大量數(shù)據(jù)，如何把這些數(shù)據(jù)利用起來(lái)也是目前面臨的一大難題；第四，管理監(jiān)控、預(yù)警和防范。隨著城市不斷擴(kuò)大，人員日益復(fù)雜，社會(huì)問(wèn)題不斷突出，如何利用數(shù)字化城市系統(tǒng)對(duì)城市突發(fā)事件進(jìn)行監(jiān)控、預(yù)警和防范是我們面臨的又一大難題。

1 問(wèn)題的解決思路

針對(duì)上面提出的問(wèn)題，我們通過(guò)分析研究，提出了一系列解決問(wèn)題的思路和方面，供大家參考：

1.1 建立一個(gè)基于XML的異構(gòu)數(shù)據(jù)中心與數(shù)字化城市管理信息共享平臺(tái)

針對(duì)不同數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)庫(kù)之間異構(gòu)數(shù)據(jù)難以共享和交互的問(wèn)題，可以采用一種以統(tǒng)一方式、統(tǒng)一視圖來(lái)組織和訪問(wèn)來(lái)自不同數(shù)據(jù)庫(kù)的異構(gòu)數(shù)據(jù)方案，從數(shù)據(jù)共享的角度出發(fā)，通過(guò)在數(shù)據(jù)交換的源點(diǎn)和目的點(diǎn)之間建立源表與目的表之間的映射配置，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化城市信息資源的網(wǎng)絡(luò)化共享。具體內(nèi)容包括：

（1）根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)和結(jié)構(gòu)化異構(gòu)數(shù)據(jù)的兼容技術(shù)，開(kāi)發(fā)基于XML的異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，實(shí)現(xiàn)交通管理部門、財(cái)政管理部門、公共管理部門等諸多城市部門的數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取、分類和集中功能。

（2）針對(duì)圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)技術(shù)和無(wú)損壓縮技術(shù)，開(kāi)發(fā)異構(gòu)數(shù)據(jù)集成接口，實(shí)現(xiàn)信息的分級(jí)存儲(chǔ)、圖文混合存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)存取。

（3）根據(jù)異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通管理部門、財(cái)政管理部門、公共管理部門等諸多城市部門之間的信息存儲(chǔ)、交換和獲取。

（4）建立基于網(wǎng)絡(luò)化和XML技術(shù)的數(shù)字化城市管理信息資源共享技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各階段、各屬性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、記錄有權(quán)限地存取，實(shí)現(xiàn)資源網(wǎng)絡(luò)化共享。

1.2 構(gòu)建面向數(shù)字化城市管理的大數(shù)據(jù)流的挖掘系統(tǒng)

針對(duì)分布異構(gòu)的數(shù)字城管數(shù)據(jù)環(huán)境中，每個(gè)部門、企業(yè)節(jié)點(diǎn)都積累了大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)出空間非均衡分布、數(shù)據(jù)內(nèi)容異構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、量大（海量）、速變（變化快）和無(wú)時(shí)空約束等特征。隨著當(dāng)前數(shù)字城市管理的要求，如何針對(duì)分布異構(gòu)海量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，利用數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)分析工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量城市數(shù)據(jù)流的快速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)挖掘，從中獲取反映城市管理、資源調(diào)配等的信息和知識(shí)，已經(jīng)成為改變政府服務(wù)功能、促進(jìn)城市快速持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵。因此，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立適用于數(shù)字城管的數(shù)據(jù)挖掘模型，構(gòu)建數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)來(lái)發(fā)現(xiàn)城市資源利用的一些隱含的信號(hào)，具體內(nèi)容包括：

（1）針對(duì)數(shù)字城市的數(shù)據(jù)流特點(diǎn)，分析其數(shù)據(jù)源定義、特點(diǎn)、物理結(jié)構(gòu)和邏輯分布，以數(shù)據(jù)形式化表達(dá)為重點(diǎn)研究海量城市數(shù)據(jù)流的概念模型，從而有效的進(jìn)行海量城市數(shù)據(jù)流管理。在此基礎(chǔ)上，研究分布異構(gòu)數(shù)據(jù)源清洗、初始化、整合、遷移機(jī)制，以及支持分布異構(gòu)海量城市管理數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)流優(yōu)化和動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡模型。

（2）開(kāi)發(fā)融入多因素情境的城市管理數(shù)據(jù)流挖掘，分析氣候、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、文化、地區(qū)、人口等因子在城市災(zāi)害、交通、資源等方面的影響。

（3）在經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)編碼、拆分、轉(zhuǎn)換等處理操作后，確定數(shù)據(jù)分析維度，選擇貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)算法和關(guān)聯(lián)規(guī)則Apriori算法等合適的數(shù)據(jù)挖掘算法。重點(diǎn)研究海量城市數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)挖掘模型，使算法可以插件的形式組合到系統(tǒng)中。

（4）基于SOA的思想，構(gòu)建面向數(shù)字化城市管理的分布異構(gòu)海量數(shù)據(jù)流的挖掘平臺(tái)。

1.3 構(gòu)建基于小波理論的的數(shù)字化城市管理的信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

數(shù)字化城市信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)使信息的存儲(chǔ)、復(fù)制、分析變得十分方便；寬頻帶、大動(dòng)態(tài)的數(shù)字化城市信息中包含了模擬記錄所沒(méi)有的豐富信息。因此，可以通過(guò)基于小波理論的的數(shù)字化城市信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)獲取的信息進(jìn)行有效的處理，充分的發(fā)揮了這一新的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效益。具體內(nèi)容如下：

（1）利用先驗(yàn)知識(shí)，根據(jù)信號(hào)和故障的小波系數(shù)在不同尺度上具有不同性質(zhì)的機(jī)理，構(gòu)造響應(yīng)的規(guī)則，在小波域采用數(shù)學(xué)方法對(duì)故障信號(hào)的小波系數(shù)進(jìn)行處理。

（2）通過(guò)研究小波變換理論的多分辨率分析特點(diǎn)以及在時(shí)域和頻域都具有表征信號(hào)局部特征的能力，實(shí)現(xiàn)從非平穩(wěn)信號(hào)中提取瞬態(tài)信息，有效地提取信號(hào)的波形特征，從而為準(zhǔn)確對(duì)數(shù)字化城市信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)提供可靠的依據(jù)。

（3）利用經(jīng)過(guò)小波分解后的低頻系數(shù)和經(jīng)過(guò)閾值故障消除后的各層高頻系數(shù)做逆小波變換，對(duì)過(guò)程的狀態(tài)進(jìn)行重構(gòu)融合估計(jì)，得到恢復(fù)的原始數(shù)字化信號(hào)估計(jì)值，然后通過(guò)對(duì)狀態(tài)的估計(jì)值進(jìn)行分析，從而達(dá)到對(duì)過(guò)程的監(jiān)控。

1.4 構(gòu)建基于隱半馬爾可夫模型的數(shù)字化城市管理的信息預(yù)警系統(tǒng)

由于城市公共危機(jī)的高度突發(fā)性、不確定性，對(duì)反應(yīng)時(shí)間的高度敏感性，以及涉及的領(lǐng)域多源化等特點(diǎn)，使得針對(duì)危機(jī)的預(yù)測(cè)、預(yù)警、反應(yīng)都存在許多困難，因此，可以通過(guò)引入隱半馬爾可夫模型來(lái)建立城市安全信息體系，將城市各領(lǐng)域安全情況與正常安全模型閾值進(jìn)行比較，從而將偏離正常的情況及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。具體內(nèi)容包括：

（1）對(duì)數(shù)字化城市安全體系進(jìn)行研究和分析，確立預(yù)警目標(biāo)，找出目標(biāo)系統(tǒng)的隱藏狀態(tài)。

（2）確定城市危機(jī)隱藏狀態(tài)產(chǎn)生的一系列輸出觀察值，從而確定其對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（3）采用隱半馬爾可夫模型，應(yīng)用到對(duì)在城市化公共危機(jī)的應(yīng)用中，根據(jù)之前事例的學(xué)習(xí)對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2 總結(jié)

由于數(shù)字化城市管理系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合工程，涉及的面廣，應(yīng)用的技術(shù)龐雜，各地由于發(fā)展的方向和發(fā)展的過(guò)程各不相同，因此對(duì)于數(shù)字化城管也有很多不同的理解。不管怎樣，對(duì)數(shù)字化城市管理主要運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能等）量化城市管理對(duì)象和細(xì)化管理行為，實(shí)現(xiàn)城市管理運(yùn)行模式科學(xué)化，形成信息采集、信息處置和監(jiān)督評(píng)價(jià)多層面完整閉合的回路系統(tǒng)。隨著數(shù)字化城市管理的進(jìn)一步深入發(fā)展，城市的信息化進(jìn)程也明顯加快，在不同類型的城市信息系統(tǒng)中逐步積累了各種各樣的數(shù)字化城市信息資源，如：政務(wù)信息資源、科技信息資源、地理信息資源、交通信息資源、文化信息資源等等。

面對(duì)這些信息，本文提出了一些關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題，并提出了相應(yīng)解決思路，希望能起到拋磚引玉的作用。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]