近年來，世界很多國家都將智慧城市建設提升為振興經(jīng)濟的國家戰(zhàn)略。在中國，智慧城市已經(jīng)成為“感知中國”的重大實踐行動，成為新一輪信息技術革命背景下推動國家產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的頂層戰(zhàn)略。從2012年開始，國家啟動大規(guī)模智慧城市試點，目前國家智慧城市試點已達193個。

　　智慧城市是洗衣袋信息技術支撐、知識社會創(chuàng)新環(huán)境下的城市形態(tài)，需要綜合采用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、新一代互聯(lián)網(wǎng)等信息技術，通過綜合集成來實現(xiàn)的全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)、智能融合的應用、形成以人為本的社會化智慧創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展的城市形態(tài)。

　　一、智慧城市關鍵支撐技術

　　智慧城市所需要的關鍵支撐技術主要涉及物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、寬帶互聯(lián)等新一代信息技術、物聯(lián)網(wǎng)提供對城市系統(tǒng)的信息感知和采集，寬帶互聯(lián)網(wǎng)提供感知數(shù)據(jù)的傳輸承載，大數(shù)據(jù)技術提供對采集數(shù)據(jù)的深度綜合分析，云計算技術提供信息應用系統(tǒng)的承載。這幾項關鍵技術需要通過蛇毒整合集成，才能有效支撐智慧城市建設，達到預期的效果。

　　采用物聯(lián)網(wǎng)技術，可建立城市的神經(jīng)網(wǎng)絡。通過傳感器、圖像識別、語音識別、衛(wèi)星定位、電子標簽等感知技術，構建智能化物體的互聯(lián)感知網(wǎng)絡，感知遍布城市各個角落的信息并通過網(wǎng)絡傳遞給城市數(shù)據(jù)中心。

　　寬帶互聯(lián)網(wǎng)技術，用來構建高速信息傳送網(wǎng)絡。承載和傳輸城市社會運行和生活的各種數(shù)據(jù)、城市運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，如城市環(huán)境數(shù)據(jù)、城市運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等等，將這些海量數(shù)據(jù)傳送到城市數(shù)據(jù)中心。

　　云計算技術，用來建立城市的信息中暑系統(tǒng)運行平臺。各種信息服務的應用架構在云平臺上面，用戶只需要提出自己對信息服務的需求。計算資源和能力被隱藏在云層后面，主要是虛擬化的城市數(shù)據(jù)中心，大量異構的服務器、存儲和平臺被虛擬化成統(tǒng)一的服務資源，信息資源被最大程度地統(tǒng)籌和共享。

　　大數(shù)據(jù)技術，將建立城市的海量綜合數(shù)據(jù)庫。海量的各類數(shù)據(jù)，如大量城市環(huán)境數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、交通信息、博客信息、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、3D數(shù)據(jù)等等，被采集、存儲、分類、挖掘和分析，對復雜時間做出只會分析和決策支持。

　　接下來，我們就來看一下，支撐智慧城市各項技術的具體分析。

　　二、物聯(lián)網(wǎng)技術

　　1、物聯(lián)網(wǎng)定義：

　　物聯(lián)網(wǎng)即通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。

　　物聯(lián)網(wǎng)是人與物、物與物之間相互通信的網(wǎng)絡，是智慧城市的感知技術。在兩化融合領域，物聯(lián)網(wǎng)技術已在產(chǎn)品信息化、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、節(jié)能減排、安全生產(chǎn)等領域等到了應用。在電子政務領域，物聯(lián)網(wǎng)技術在公安、國土、環(huán)保、交通、海關、海關、質(zhì)檢、安監(jiān)、林業(yè)等政府主管部門得到初步應用。

　　2、物聯(lián)網(wǎng)的技術架構：

　　物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡層、應用層組成。

　　1)感知層由各種傳感器構成，包括溫濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、紅外線、GPS等感知終端。感知層是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源。

　　2)網(wǎng)絡層由各種網(wǎng)絡，包括互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，是整個物聯(lián)網(wǎng)的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。

　　3)應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用。

　　3、物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術：

　　在物聯(lián)網(wǎng)應用中有三項關鍵技術：

　　1)傳感器技術，這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數(shù)字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉換成數(shù)字信號計算機才能處理。

　　2)RFID標簽也是一種傳感器技術，RFID技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為一體的綜合技術，RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。

　　3)嵌入式系統(tǒng)技術是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術。經(jīng)過幾十年的演變，以嵌入式系統(tǒng)為特征的智能終端產(chǎn)品隨處可見;小到人們身邊的MP3，大到航天航空的衛(wèi)星系統(tǒng)。

　　嵌入式系統(tǒng)正在改變著人們的生活，推動著工業(yè)生產(chǎn)以及國防工業(yè)的發(fā)展。如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個簡單比喻，傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡就是神經(jīng)系統(tǒng)用來傳遞信息，嵌入式系統(tǒng)則是人的大腦，在接收到信息后要進行分類處理。這個例子很形象的描述了傳感器、嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的位置與作用。

　　4)M2M：是將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，是機器對機器之間的對話。

　　4、物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧城市中的應用

　　目前物聯(lián)網(wǎng)技術已在產(chǎn)品信息化、生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)、經(jīng)營管理環(huán)節(jié)、節(jié)能減排、安全生產(chǎn)等領域得到應用。并在公安、國土、環(huán)保、交通、海關、海關、質(zhì)檢、安監(jiān)、林業(yè)等政府主管部門得到初步應用，取得了良好的效果。

　　1)產(chǎn)品信息化：在汽車、家電、工程機械船舶等行業(yè)通過應用物聯(lián)網(wǎng)技術，提高了產(chǎn)品的智能化水平。

　　2)在生產(chǎn)制造領域的應用：應用于生產(chǎn)線過程的檢測、實時參數(shù)采集、生產(chǎn)設備與產(chǎn)品監(jiān)控管理等。

　　3)在經(jīng)營管理領域的應用：應用于物流管理、生產(chǎn)管理等。

　　4)在節(jié)能減排應用：主要在鋼鐵、有色金屬、電力、化工、紡織、造紙等高能耗、高污染行業(yè)應用。

　　5)在安全生產(chǎn)領域的應用：主要在煤炭、鋼鐵、有色等行業(yè)保障安全生產(chǎn)的重要技術手段，利用物聯(lián)網(wǎng)技術對礦山井下人、機、環(huán)境進行監(jiān)控。

　　三、云計算技術

　　1、云計算技術定義：

　　根據(jù)美國國家標準和技術研究所的定義，云計算(cloudcomputing)是一種可以隨時隨地方便而按需地通過網(wǎng)絡訪問可配置計算資源(如網(wǎng)絡、服務器、存儲、應用程序和服務)的共享池的模式，這個池可以通過最低成本的管理或服務提供商交會來快速配置和釋放資源。

　　2、云計算技術的特點

　　1)快速彈性

　　彈性是指根據(jù)需要可伸縮地使用資源的能力。對于消費者來說，云似乎是無限的，消費者可以根據(jù)需要購買計算力資源。

　　2)測量服務

　　在測量服務中，云服務提供商控制和監(jiān)視云服務的各個方面。這對計費、訪問控制、資源優(yōu)化配置、容量規(guī)劃和其他任務來說是至關重要的。

　　3)按需自助服務

　　這意味著消費者可以根據(jù)需要使用云服務，不需要與云服務提供商進行人機交互。

　　4)無處不在的網(wǎng)絡接入

　　無處不在的網(wǎng)絡接入意味著用戶可以通過網(wǎng)絡獲取云服務商的能力。

　　3云計算的主要類型.

　　3、云計算的主要類型：

　　1)按照資源類型分類：

　　云計算可以認為包括以下幾個層次的服務：基礎設施即服務(IaaS)，平臺即服務(PaaS)和軟件即服務(SaaS)。這里所謂的層次，是分層體系架構意義上的“層次”。IaaS，PaaS，SaaS分別在基礎設施層，軟件開放運行平臺層，應用軟件層實現(xiàn)。

　　IaaS(Infrastructure-as-a-Service)：基礎設施即服務。消費者通過Internet可以從完善的計算機基礎設施獲得服務。

　　Iaas通過網(wǎng)絡向用戶提供計算機(物理機和虛擬機)、存儲空間、網(wǎng)絡連接、負載均衡和防火墻等基本計算資源;用戶在此基礎上部署和運行各種軟件，包括操作系統(tǒng)和應用程序。

　　PaaS(Platform-as-a-Service)：平臺即服務。PaaS實際上是指將軟件研發(fā)的平臺作為一種服務，以 SaaS的模式提交給用戶。因此，PaaS也是SaaS模式的一種應用。但是，PaaS的出現(xiàn)可以加快SaaS的發(fā)展，尤其是加快SaaS應用的開發(fā)速度。平臺通常包括操作系統(tǒng)、編程語言的運行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫和Web服務器，用戶在此平臺上部署和運行自己的應用。用戶不能管理和控制底層的基礎設施，只能控制自己部署的應用。

　　SaaS(Software-as-a-Service)：軟件即服務。它是一種通過Internet提供軟件的模式，用戶無需購買軟件，而是向提供商租用基于Web的軟件，來管理企業(yè)經(jīng)營活動。

　　云提供商在云端安裝和運行應用軟件，云用戶通過云客戶端(通常是Web瀏覽器)使用軟件。云用戶不能管理應用軟件運行的基礎設施和平臺，只能做有限的應用程序設置。

　　2)按照資源使用方式分類

　　按照云計算資源使用方式，可以將云計算分為：公共云、私有云、混合云。

　　公共云，是指多個客戶公用一個云服務提供商的IT資源。每個用戶根據(jù)自己的占用、消耗IT資源的多少，向云服務提供商支付費用。公共云比較適合于中、小企業(yè)、微型企業(yè)、政府基層單位和個人用戶。

　　私有云：是指政府和企業(yè)事業(yè)單位建設一個云計算中心或云服務平臺供自己使用，不對外開放，不向外單位提供云計算服務。私有云適用于大型企業(yè)集團、國家部委、省和地市一級政府，采用虛擬化等技術，對傳統(tǒng)計算中心、數(shù)據(jù)中心進行升級改造。

　　混合云：是指公共云和私有云的混合體。混合云的一部分資源公用，對外開放;一部分私用，不對外開放?；旌显七m用于IT資源有富余的單位，在滿足自身應用的同時，把多余IT資源賣給外單位。

　　4、云計算技術在智慧城市中的應用

　　云計算技術已在工業(yè)設計、工業(yè)仿真、在線軟件、企業(yè)數(shù)據(jù)中心等領域得到初步應用。

　　四、移動互聯(lián)網(wǎng)技術

　　移動互聯(lián)網(wǎng)指由蜂窩移動通信系統(tǒng)通過終端接入互聯(lián)網(wǎng)，它和3G、4G等構成一個統(tǒng)一的無線、移動、互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，使用戶可以在任何地點、任何時間都能方便接入，以獲得互聯(lián)網(wǎng)上豐富的信息資源和服務。

　　1、移動通信技術：

　　1)第一代和第二代移動通信技術

　　第一代移動通信技術(1G)采用頻分多址(FDMA)模擬語音調(diào)制技術，這種系統(tǒng)主要缺點是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務。

　　第二代移動通信技術(2G)主要采用時分多址(TDMA)的數(shù)字調(diào)制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大大改善.

　　2)第三代移動通信技術

　　第三代移動通信系統(tǒng)(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發(fā)的系統(tǒng)，其最基本的特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數(shù)據(jù)通信，它可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務，例如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等。第三代移動通信系統(tǒng)的通信標準共有WCDMA，CDMA2000、TD-SCDMA和WIMAX。

　　WCDMA是歐洲提出的寬帶CDMA技術，這套系統(tǒng)能夠架設在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡上，是當前世界上采用的國家以及地區(qū)最多、終端種類最豐富的一種3G標準。

　　CDMA2000是美國高通北美公司為主導提出的摩托羅拉、Lucent、韓國三星參與。目前使用的地區(qū)只用中國、日本、韓國、北美。TD-SCDMA是由中國獨自制定的3G標準，1999年6月由大唐電信向ITU提出。2009年1月工業(yè)化和信息化部批準了中國移動基于TD-CDMA的3G運營許可。

　　WIMAX成為無線城域網(wǎng)。2007年被國際電信聯(lián)盟批準為繼WCDMACDMA2000和TD-SCDMA之后的第四個全球3G標準。

　　4第四代移動通信技術.

　　3)第四代移動通信技術

　　4)第四代移動通信技術(4G)是一種能夠傳輸高清視頻的高帶寬移動通信技術，用戶能以100Mbps的速度下載，目前國際上4G 的標準有TD-LTE和FDD-LTE兩種。FDD-LTE標準已于2011年年初在歐美國家正式商用。目前中國移動、中國電信、中國聯(lián)通都在測試、部署 4G網(wǎng)絡。

　　2、Wi-Fi和WLAN

　　Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備等終端以無線方式互相連接或幫助用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)的技術。

　　WLAN是指無線局域網(wǎng)，用戶通過手機、平板電腦、筆記本電腦燈移動終端通過WLAN上網(wǎng)卡高速接入互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)局域網(wǎng)，獲得信息，進行移動辦公和娛樂。

　　3、智能終端

　　主要包括智能手機、平板電腦。

　　4、移動互聯(lián)網(wǎng)技術的應用：

　　移動互聯(lián)網(wǎng)技術的應用主要包括移動電子商務、移動電子政務。

　　1)移動電子商務：

　　將因特網(wǎng)、移動通信技術、短距離通信技術及其他信息處理技術完美結合起來，使人們可以在任何時間、任何地點進行各種商貿(mào)活動，實現(xiàn)隨時隨地、線上線下的購物與交易，在線電子支付，以及各種交易活動、商務活動、金融活動和相關的綜合服務活動等。

　　2)移動電子政務：

　　指用戶可以通過終端盒無線通信網(wǎng)絡獲取政府部門提供的信息和服務。可以隨時隨地的處理公文，可以隨時隨地查閱信息。提高了辦事效率。

　　五、大數(shù)據(jù)技術

　　1、大數(shù)據(jù)技術的定義：

　　大數(shù)據(jù)是指無法再一定時間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對內(nèi)容進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。隨著城市信息化建設的深入，許多政府部門和企業(yè)積累了海量的數(shù)據(jù)資源，迫切需要利用大數(shù)據(jù)技術對這些數(shù)據(jù)資源進行處理、分析和挖掘，提供政府部門的行政管理和公共服務水平，提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理水平，使海量的數(shù)據(jù)資源轉化成巨大的社會財富。

　　2、大數(shù)據(jù)技術的特征：

　　大數(shù)據(jù)技術的主要包括數(shù)據(jù)差異化程度大、數(shù)據(jù)容量極大、處理速度快、時效性強、可視性強、復雜度高。

　　3、政府大數(shù)據(jù)的必要性和可行性分析

　　必要性：

　　1)發(fā)展大數(shù)據(jù)是促進政務信息資源開發(fā)利用的必然需要;2)發(fā)展大數(shù)據(jù)是提高政府決策科學化水平的必然要求;3)發(fā)展大數(shù)據(jù)是提高城市管理精細化水平的必然要求;4)發(fā)展大數(shù)據(jù)是促進現(xiàn)代化服務業(yè)的必然要求。

　　可行性：

　　1)中國政府的數(shù)據(jù)量已經(jīng)初具規(guī)模，2)大數(shù)據(jù)技術逐步成熟。

　　六、空間信息技術

　　1、空間信息技術的定義：

　　空間信息技術的一個顯著的特點是地理空間的可視化，即能夠把經(jīng)濟、社會等領域的非空間信息與地理空間位置進行疊加顯示，使人們可以非常直觀地認識城市中的各種事物。空間信息技術重要包括遙感、衛(wèi)星導航系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)。(微信公眾號：智慧城市圈子邱文斌qwb_2014)

　　1)遙感：

　　遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標進行探測和識別的技術。遙感系統(tǒng)主要包括空間信息采集系統(tǒng)、地面接收和預處理系統(tǒng)、地面實況調(diào)查系統(tǒng)、信息分析應用系統(tǒng)。

　　2)衛(wèi)星導航系統(tǒng)

　　全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成。

　　3)地理信息系統(tǒng)

　　地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在嚴格的意義上，這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統(tǒng)。它與各管理信息系統(tǒng)的根本差異在于它不僅能夠存儲、分析和表達現(xiàn)實世界中各類對象的屬性信息，而且能處理、表達事物之間地理空間分布狀況的空間關系，從空間特征和屬性特征兩個方面對現(xiàn)實世界進行綜合、分析、管理，方便地獲取信息、滿足應用和研究的需要。

　　2、空間信息技術和其他技術的融合

　　1)物聯(lián)網(wǎng)技術和空間信息技術的融合

　　物聯(lián)網(wǎng)將對GIS的數(shù)據(jù)獲取、動態(tài)監(jiān)測、圖形化控制等方面產(chǎn)生深刻的影響。

　　2)云計算技術與空間信息技術的融合

　　云計算技術具有計算力和存儲空間的彈性擴展，資源動態(tài)分配和共享等特點，將對GIS數(shù)據(jù)處理、存儲和應用服務產(chǎn)生大的影響。

　　3)移動互聯(lián)網(wǎng)技術與空間信息技術的融合

　　通過移動互聯(lián)網(wǎng)，用戶可以隨時隨地的獲取地理信息，開展GIS應用。

　　4)大數(shù)據(jù)技術與空間信息技術的融合

　　通過遙感采集地理信息、真三維GIS應用等都面臨著海量數(shù)據(jù)處理的問題，采用大數(shù)據(jù)技術，可以顯著提高遙感圖像的處理效率，促進3DGIS的普及。

　　七、結語

　　隨著數(shù)字城市向智慧城市的發(fā)展不斷深入，以物聯(lián)網(wǎng)和云計算為支撐基礎的智慧型的基礎設施初露端倪。數(shù)字城市與現(xiàn)實城市將不再是相互割裂的對象，而可以有機地進行融合?，F(xiàn)實城市通過智慧傳感網(wǎng)將數(shù)據(jù)和信息實時采集，并在數(shù)字城市的基礎框架中更新和發(fā)布，使人類和機器可以方便地交互，并將海量數(shù)據(jù)與復雜計算問題通過云計算平臺實時地分析和處理，最終通過融合在基礎框架上的智慧控制網(wǎng)對現(xiàn)實城市進行控制和管理。同時，智慧的安全網(wǎng)為其提供多層次安全的保障。目前，智慧城市仍然存在著數(shù)據(jù)量大而無序、信息質(zhì)量參差不齊、信息不安全、隱私權和產(chǎn)權易受侵犯等問題。這需要在標準、法律、技術和應用等層面上對智慧城市的建設開展更為深入的探索和實踐。