《大数据导论》张尧学、胡春明第9章城市大数据

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1、城市大数据,2018年7月13日 北京航空航天大学,新一代信息技术教材导教班,城市数据概述,具体应用案例,智慧城市概述,智慧城市的技术体系框架,小结与展望,城市数据概述,城市数据即城市所涉及的所有数据的总和。城市所有的物理设施、各类系统、大气、水质、环境以及人的行为、位置甚至身体、生理特征等都成为可被采集的数据，其都是城市数据的重要组成部分。,按照服务需要划分：基础数据和公共服务数据。,基础数据：描述城市基本元素的数据。,人口数据：本地常住居民身份信息、流动人口信息、已婚育龄妇女信息、社保缴纳和发放信息、居民收入基本信息和享受低保人员信息等人口生命周期各个阶段产生的所有信息； 法人单位数据：法

2、人的机构代码、机构名称、机构类型、经济业务、业务经营范围、机构地址、法定代表人等基础信息以及机构变更、注销的相关信息； 自然资源和地理空间数据：土地资源、矿产资源、林业资源、渔业资源和航运资源等信息； 宏观经济基础数据：各种类型的宏观经济数据指标、行业数据、企业档案、企业名录等。,城市数据概述,按照服务需要划分：基础数据和公共服务数据。,基础公共服务数据：水、电、气、交通与通信基础设施，邮电与气象服务等数据； 经济公共服务数据：指从事经济发展活动而提供的各种服务所需要的数据，如城市各种生产生活品价格数据与市场需要数据、科技创新与知识产权数据、政策性信贷数据等； 社会公共服务数据：公共教育数据、

3、公共科普数据、公共医疗卫生数据、公共社会保障数据以及城市环境数据等； 公共安全服务数据：国防安全数据、事故灾害数据、地质灾害数据、地震防控数据、突发事件及预案数据、食品药品安全数据等。,公共服务数据：描述城市与公共服务相关的数据。按内容和形式可分为：,城市数据概述,按数据类型划分,结构化数据：可以使用关系型数据库表示和存储的； 非结构化数据：没有固定存储形式的数据； 半结构化数据：并不符合关系型数据库所存储的表结构，但可以通过语义元素分割来对记录进行分层。,A 数据表,B监控视频数据,C XML标签文档,空间上：根据地理规模不同，城市数据可用不同尺度的空间跨度表示； 时间上：城市数据的覆盖时间

4、可以短到一些事件的监控，长达上百年的城市变迁。,时空多维性,城市数据特点,多元性：具有非常众多来源与类型； 异构性：不同来源的城市数据结构上、组织方式上，还是数据尺度与数据粒度上都存在着巨大差异。,多元与异构,具备大量（Volume）、高速（Velocity）、多样（Variety）、价值密度低（Value）和准确性（Veracity）5V特性。,大数据特性,多尺度：规模尺度，可分为小、中、大和超大型城市等；地理尺度，可小到几个街区，或大到数千平方公里； 多粒度：地理采样粒度上，可精确到米，也可区县、地区、甚至省市为单位；时间粒度上，可根据不同因素和需求产生不同的时间粒度。,多尺度与多粒度,1

5、,2,3,4,城市数据概述,城市数据特点,城市数据概述,具体应用案例,智慧城市概述,智慧城市的技术体系框架,小结与展望,智慧城市概述,“智慧城市” 首次由IBM在2008年提出，起源于上个世纪九十年代的“新城市主义”和“精明增长主义”运动，其目的是为了解决城市扩张带来的诸多问题。,让城市更聪明，本质上是让作为城市主体的人更聪明。 通过互联网将无处不在的被植入城市各物体的智能传感器连接起来，实现对现实城市的全面感知，利用大数据、云计算等处理技术对海量感知信息进行处理和分析，实现网上城市数字空间与物联网的融合，并发出指令，对包括政务、民生、环境、公共安全等在内的各种需求作出智能化响应和智能化决策支

6、持。 目前尚未有公认的统一定义。,概念,智慧城市概述-概念,IBM智慧的城市在中国：“能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关系信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求制作出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活”。,欧盟委员会欧盟智慧城市报告：从六个方面界定智慧城市“智慧经济、智慧流动、智慧环境、智慧公众、智慧居住和智慧管理”。,两院院士李德仁：智慧城市是在城市全面数字化基础之上建立的可视、可量测、可感知、可分析、可控制的智能化城市管理与运营机制，包括城市的网络、传感器、计算资源等基础设施，以及在此基础上通过对实时信息和数据的分

7、析而建立的城市信息管理与综合决策支撑等平台。,同济大学王广斌教授：以计算机、互联网等信息通讯技术为支撑。以计算机、互联网等信息通讯技术为支撑。智慧城市建设过程是一个复杂系统。,不同定义,智慧城市概述,发展状况,1,2,3,4,数字城市建设为智慧城市实现奠定了坚实基础 智慧城市是通过物联网把数字城市与物理城市融合在一起的产物，没有数字城市就没有智慧城市； 智慧城市在数据采集、处理与分析、应用与服务等方面更加智慧化、实时化。,物联网为智慧城市战略提供了新一代信息基础设施 物联网将传感器、通信网与互联网技术、智能运算技术等融为一体，实现以全面感知、可靠传输、智能处理为典型特征的，连接物理世界的网络。

8、,云计算提供了新的应用服务模式，为解决数据孤岛问题提供了技术支持,初级智慧城市应用案例为智慧城市建设提供了一定的技术积累 “智能交通”的“自动收费”、“智能医疗”中的“个人保健”,智慧城市概述,发展状况,美国：智慧城市的领跑者。2008年，IBM在纽约就提出 “智慧的地球” 理念。同时，出台了智慧城市规划。2009年，迪比克市与IBM合作建立了美国第一个智慧城市一个由高科技充分武装的六万人社区。2010年，美国先后发布美国宽带计划和21世纪美国的智能交通，为智慧城市的具体建设制定了路线图和行动方案。 瑞典：体现在交通系统方面。2006年，瑞典政府宣布征收“道路堵塞税”，通过在瑞典首都斯德哥尔摩

9、实施一套先进的智能收费系统，极大降低了车流量和交通拥堵量。 日本：2004年推出了“U-Japan”战略，旨在推进日本信息通信技术建设，发挥网络产业，催生新一代信息科技革命。,国外发展,智慧城市概述-发展现状,国内发展,发展状况,智慧城市概述,IBM智慧城市白皮书：21世纪的智慧城市，能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求作出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活。,李德毅院士：智慧城市建设五大要素：安全、高效、有序和谐、绿色和智慧。,许庆瑞院士：未来智慧城市的金字塔-星状结构模型，认为

10、智慧城市未来发展趋势是实现“经济-社会-生态”的全面可持续发展，最终满足市民生活的安全感和幸福感。,未来趋势,智慧城市概述,绿色宜居 绿色是手段，宜居是目的。 联合国第二届人类居住地大会：“城市应当是适宜居住的人类居住地”的概念，形成了国际共识。 包括：自然舒适的健康环境、新型社会形态的城市网络和绿色智能的生活社区。自然舒适的健康环境要求清洁的空气和卫生健康的水流，宁静的社区、美丽的公园和较多的绿化面积，建筑和周围的自然环境协调、和谐，以及具有持续性。 绿色的智能生活社区将成为绿色智慧城市中市民生活和工作的基本单元。,未来趋势：绿色宜居、平安有序、集约高效和科学决策。,平安有序 城市平安是对城

11、市运行的最低要求。 平安是对通过智慧城市的智能化技术；有序则要求城市运行有秩序。 智慧城市建设为平安有序提供了支撑。通过构建安全保障体系，确保在充分互联、资源整合和数据共享下智慧城市的安全可靠，提高智慧城市安全保障能力。,智慧城市概述-未来趋势,集约高效 指城市资源配置集约、经济发展方式低碳高效、公共管理和服务高效、民生改善高效、对资源和环境的使用更加科学等。 必须充分利用和整合已有各类资源，着力打破固有行业和部分壁垒，加强行业与部门间的资源整合力度，促进共享、力求集约，实现城市的精细化运行管理、人与自然的和谐相处、市民生活品质改善和提升。,科学决策 智慧的城市有肉智慧的人，应当在具备完善的基

12、础设施的前提下，全面进行数据采集和处理，行为完备的数据库。 运行大数据、云计算、物联网等技术手段，建设各类应用服务平台系统，实现对经济社会各个方面失误的有效预测和监控，协作管理组织做出科学决策，提高城市的管理水平，从而为公众提供更加智慧的服务。,未来趋势：绿色宜居、平安有序、集约高效和科学决策。,城市数据概述,具体应用案例,智慧城市概述,智慧城市的技术体系框架,小结与展望,智慧城市技术体系框架,微软亚洲研究院郑宇团队在2013年提出了一种“四层反馈”结构的技术体系框架。 引入了“服务提供”层对于真实物理世界的反馈回路，更加完善地考虑了智慧城市技术对于城市生活的影响。,技术框架,智慧城市技术体系

13、框架,技术框架,国家科技部八六三“智慧城市（一期）”项目的支持下，八六三智慧城市项目（一期）总体组提出了“六横两纵”的智慧城市技术框架。 细化了各个层次所应包含的技术集合以及其之间的相互依赖关系，为智慧城市技术的整体发展提供了详细布局性指导。,共同特性：以数据的获取与管理技术作为底层的支撑，以数据挖掘、处理和分析技术作为整个框架的核心构成，在此基础上对城市用户提供多样化的服务应用。,智慧城市技术体系框架,多学科交叉,智慧城市应用的X-Ray模型,以数据为中心的智慧城市研究中各学科关系,数据驱动,区域特性,科研人员受到自身知识感受环境和数据项目来源的影响，自觉或不自觉地优先选择自己身处或离自己较

14、近的城市作为研究对象。,以数据为中心的智慧城市特点,智慧城市技术体系框架,典型应用于服务：智慧医疗、智慧交通、和智慧公共安全等,智慧医疗 通过透彻的感知，全面及时地掌握医药卫生信息； 通过全面的互联，实现跨业务、跨机构、跨行业、跨区域的信息联动与整合； 通过智能化，为用户呈现快捷、高效的信息； 推进体制、业务、管理、运营等方面创新，保障智慧医疗整体运作体系。 初步的智慧医疗已经在流感传播预测、个人保健、远程医疗等方面取得一定的技术和经验积累，为实现透彻感知、全面互联、深入智能化和创新的智慧医疗奠定基础,智慧城市技术体系框架,典型应用于服务：智慧医疗、智慧交通、和智慧公共安全等,智慧交通 采用地

15、图与兴趣点（point of interest，POI）数据、GPS数据、客流数据、道路微波测量数据等，通过多种手段对数据进行分析和理解，实现感知城市的交通运行状况，为市民提供交通引导、导航和推荐等智能服务。 智慧的出行需求：出行前信息服务如公交时刻表和公交线路等实时信息，出行中的信息服务如路网交通运行状态信息、交通事件等，和停车诱导信息服务如提供特车场位置和使用状况等信息。 智慧的监管需求：大交通政务管理、应急指挥管理、营运车辆管理、交通监控等。 智慧的运营需求：公交智能调度与指挥、出租车管理与服务、维修检测服务和轨道交通运营管理等。 典型案例：B-Planner系统；T-Share出租车拼

16、车系统；Flexi系统。,智慧城市技术体系框架,典型应用于服务：智慧医疗、智慧交通、和智慧公共安全等,智慧公共安全 与传统社会管理和突发公共事件应急管理的区别在于政府管理、社会组织管理和企业社会服务的“智慧化”。各个主体间围绕信息获知、业务联动、管理服务等方面形成城市公共安全管理闭环。 如何深化应用挖掘海量数据中的关联和价值，提升公共安全机构，维护社会和谐稳定，正逐渐成为公共安全的核心任务。,附加行业应用 能源消耗：随着全球能源的日益枯竭，降低城市能源消耗、构建绿色城市早已成为智慧城市建设的核心目标之一。 空气质量：大气污染防治行动计划：交通、工厂、气候、天气、人口、植被，究竟哪一个才是对空气质量影响最大的因素。 城市经济：以数据为中心，采用全新的视角来分析城市经济学问题。数据挖掘、机器学习等人工智能技术在这里扮演了核心角色。 地图测绘：对于新修建但并未进行地图测绘的街道，可使用车辆行驶轨迹数据进行测量，极大地提升城市地图的测绘效率并有效地降低测绘成本。,城市数据概述,具体应