智慧城市技術(shù)體系介紹

智慧城市技術(shù)體系整體架構(gòu)

    智慧城市由城市感知層、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)活化層、支撐與應(yīng)用服務(wù)層、行業(yè)應(yīng)用層以及標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估體系和安全保障體系構(gòu)成，其中城市感知層對(duì)城市環(huán)境及各方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能感知識(shí)別，對(duì)信息采集

                                圖6 智慧城市總體技術(shù)體系架構(gòu)圖

    進(jìn)行處理和自動(dòng)控制，并通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸、匯聚到合適的位置，數(shù)據(jù)傳輸層主要依托先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括延伸網(wǎng)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，采用如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞、路由和控制。匯集的數(shù)據(jù)在城市海量數(shù)據(jù)中心中進(jìn)一步的分類和聚集，通過(guò)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)演進(jìn)和數(shù)據(jù)養(yǎng)護(hù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的活化處理，向服務(wù)層提供活化數(shù)據(jù)支持。底層的數(shù)據(jù)和活化服務(wù)將進(jìn)一步的封裝，構(gòu)成支撐服務(wù)層，支撐層涵蓋了包括云平臺(tái)、可視化與仿真、以人為中心的智慧城市公共服務(wù)等平臺(tái)與服務(wù)，為智慧城市應(yīng)用的開(kāi)發(fā)提供復(fù)用和靈活部署的能力。智慧城市應(yīng)用位于體系架構(gòu)的最頂層，不同規(guī)模、不同發(fā)展類型的城市可以選擇、開(kāi)發(fā)適合自身特點(diǎn)的不同智慧應(yīng)用。下面我們將詳細(xì)介紹各層所包括的關(guān)鍵技術(shù)。

智慧城市技術(shù)體系關(guān)鍵技術(shù)

    1、城市感知層

    如圖7所示，城市感知層的關(guān)鍵技術(shù)包括三個(gè)層面，即設(shè)備技術(shù)、感知技術(shù)和感知系統(tǒng)，設(shè)備技術(shù)包括泛在傳感器網(wǎng)、RFID、SoC、匯聚設(shè)備、采集設(shè)備、以及內(nèi)容安全獲取設(shè)備等；感知技術(shù)包括感知建模技術(shù)、動(dòng)態(tài)感知技術(shù)、地球觀測(cè)與導(dǎo)航技術(shù)、可信采集技術(shù)等；而感知系統(tǒng)主要是更好的服務(wù)于智慧城市應(yīng)用的感知系統(tǒng)技術(shù)，包括城市基礎(chǔ)設(shè)施感知系統(tǒng)、航拍建模系統(tǒng)、車載感知系統(tǒng)、環(huán)境與災(zāi)變監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)、智慧城市立體感知網(wǎng)、以及空間信息感知獲取系統(tǒng)等。

                               圖7 城市感知層關(guān)鍵技術(shù)體系架構(gòu)

    （1）設(shè)備技術(shù)--泛在傳感網(wǎng)：泛在傳感網(wǎng)絡(luò)是指基于個(gè)人和社會(huì)的需求，利用現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間按需進(jìn)行的信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、認(rèn)知、決策、使用等服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)超強(qiáng)的環(huán)境感知及智能性，為個(gè)人和社會(huì)提供泛在的、無(wú)所不含的信息服務(wù)和應(yīng)用。在智慧城市的城市感知層，關(guān)于泛在傳感網(wǎng)的研究重點(diǎn)在于傳感設(shè)備的研究，而在傳輸層中，關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN，則重點(diǎn)在于WSN的信息傳輸協(xié)議和傳輸控制等方面。

    （2）設(shè)備技術(shù)--RFID：射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，縮寫RFID），又稱電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。

    （3）設(shè)備技術(shù)--SoC：SoC稱為系統(tǒng)級(jí)芯片,也稱片上系統(tǒng),它是一個(gè)產(chǎn)品,是一個(gè)有專用目標(biāo)的集成電路,其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)它又是一種技術(shù),用以實(shí)現(xiàn)從確定系統(tǒng)功能開(kāi)始,到軟/硬件劃分,并完成設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。

    （4）設(shè)備技術(shù)--匯聚設(shè)備：匯聚設(shè)備是指一定區(qū)域內(nèi)信息匯聚點(diǎn),是連接接入層和核心層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,為接入層提供數(shù)據(jù)的匯聚\傳輸\管理\分發(fā)處理。匯聚設(shè)備為接入層提供基于策略的連接,如信息過(guò)濾,認(rèn)證管理等，可以防止某些區(qū)域的問(wèn)題蔓延和影響到核心層。匯聚設(shè)備同時(shí)也可以提供接入層虛擬網(wǎng)之間的互連,控制和限制接入層對(duì)核心層的訪問(wèn),保證核心網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定。

    （5）設(shè)備技術(shù)--采集設(shè)備：數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有吞吐密集、運(yùn)算密集、數(shù)據(jù)層特性匹配密集的三大特點(diǎn)，對(duì)硬件平臺(tái)提出了極大挑戰(zhàn)。需采用新的硬件架構(gòu)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、解析和還原。

    （6）設(shè)備技術(shù)--內(nèi)容安全獲取設(shè)備：處理的對(duì)象是數(shù)據(jù)，當(dāng)接入（輸入）的數(shù)據(jù)流量大于一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集設(shè)備的處理能力時(shí)，選擇多平臺(tái)協(xié)同工作，分擔(dān)接入數(shù)據(jù)流量，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字內(nèi)容安全獲取設(shè)備包括數(shù)據(jù)接入設(shè)備和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集兩部分。

    （7）感知技術(shù)--感知建模技術(shù)：感知建模技術(shù)是指通過(guò)對(duì)感知對(duì)象或系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真、模擬或分析系統(tǒng)的特性，并根據(jù)建模結(jié)果進(jìn)一步指導(dǎo)感知技術(shù)和感知設(shè)備的選擇、部署和具體的感知控制。

    （8）感知技術(shù)--動(dòng)態(tài)感知技術(shù)：指通過(guò)RFID、產(chǎn)品電子代碼、傳感器技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等對(duì)對(duì)象或環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)感知。動(dòng)態(tài)感知利用上述技術(shù)組合，能靈活實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地控制感知網(wǎng)絡(luò)，掌握動(dòng)態(tài)信息。

    （9）感知技術(shù)--地球觀測(cè)與導(dǎo)航技術(shù)：地球觀測(cè)是指由陸地衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等系列遙感衛(wèi)星及地面各類地球觀測(cè)數(shù)據(jù)收集平臺(tái)等所組成的系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)分析與處理的地理信息系統(tǒng)是全方位的、多學(xué)科的地球觀測(cè)的科學(xué)技術(shù)體系。導(dǎo)航技術(shù)是引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛以及個(gè)人等做運(yùn)載體安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線、準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地的一種技術(shù)。

    （10）感知技術(shù)--可信采集技術(shù)：提供數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)功能，保證通過(guò)人機(jī)接口輸入或通過(guò)通信接口輸入的數(shù)據(jù)格式或長(zhǎng)度符合系統(tǒng)設(shè)定要求，對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)源實(shí)時(shí)進(jìn)行信息采集、抽取、挖掘與處理。

    （11）感知系統(tǒng)--城市基礎(chǔ)設(shè)施感知系統(tǒng)：部署傳感器、探頭、電子車標(biāo)等各類傳感終端，感知監(jiān)控城市建筑、市政設(shè)施等基礎(chǔ)設(shè)施，完善城市信息采集系統(tǒng)，構(gòu)建城市數(shù)字資源中心及信息服務(wù)體系。

    （12）航拍建模系統(tǒng)：指用直升機(jī)、固定翼或超輕型飛機(jī)在空中飛行過(guò)程中對(duì)實(shí)景實(shí)物，根據(jù)不同高度、角度、多方位攝影，并對(duì)實(shí)景實(shí)物建立模型。在智慧城市應(yīng)用中，航拍建模系統(tǒng)主要是利用航拍技術(shù)對(duì)城市主要建筑、基礎(chǔ)設(shè)施和重點(diǎn)區(qū)域拍攝采集、建模和監(jiān)測(cè)。

    （13）車載感知網(wǎng)絡(luò)：車載感知網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，利用車輛自帶的傳感器感知環(huán)境，并在車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施間進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)。具有節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、高速運(yùn)動(dòng)、沿路徑移動(dòng)及受通信質(zhì)量受環(huán)境影響大等特性。通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)，可以提高城市信息監(jiān)控和采集的深度和廣度，為智慧城市建設(shè)提供更全面、廣泛而深入的信息資源。

    （14）環(huán)境與災(zāi)變監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)：利用傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息動(dòng)態(tài)采集、綜合分析和處理的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。通過(guò)監(jiān)測(cè)環(huán)境中潛在災(zāi)變體在時(shí)空域的變形信息和誘發(fā)因素信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)變體的穩(wěn)定狀態(tài)及變化趨勢(shì)的有效把握，及時(shí)預(yù)警災(zāi)變。環(huán)境與災(zāi)變監(jiān)測(cè)感知對(duì)于智慧城市的建設(shè)非常關(guān)鍵。

    （15）智慧城市立體感知網(wǎng)：系統(tǒng)主要通過(guò)多種傳感器感知關(guān)注的信息。系統(tǒng)通過(guò)規(guī)范互聯(lián)和控制協(xié)議、提供前端傳感器等硬件建設(shè)。具備特定人員跟蹤、異常行為報(bào)警、危險(xiǎn)源監(jiān)控、遺留物品發(fā)現(xiàn)、事件軌跡追蹤、警務(wù)態(tài)勢(shì)和業(yè)務(wù)信息融合展示等功能的立體防控感知系統(tǒng)。在智慧城市建設(shè)中，建立立體的感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型不同地點(diǎn)不同級(jí)別的對(duì)象的多層次多粒度監(jiān)測(cè)感知。

    （16）空間信息感知獲取系統(tǒng)：空間信息是各種經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、城市管理等方面的基礎(chǔ)支撐和空間參考基準(zhǔn)，不僅包括高分辨率遙感數(shù)據(jù), 還包括各種與空間相關(guān)的泛在信息，需要從時(shí)空基準(zhǔn)與定位、數(shù)據(jù)接入、信息關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)更新、基礎(chǔ)信息服務(wù)等方面展開(kāi)深入研究。

    2、數(shù)據(jù)傳輸層

    如圖8所示，數(shù)據(jù)傳輸層的關(guān)鍵技術(shù)包括四個(gè)層面，即通信技術(shù)、專網(wǎng)技術(shù)、傳輸控制技術(shù)、以及面向智慧城市的傳輸控制技術(shù)。

                               圖8 數(shù)據(jù)傳輸層技術(shù)體系架構(gòu)圖

    （1）通信技術(shù)--光網(wǎng)絡(luò)：光纖網(wǎng)絡(luò)是智慧城市的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，光纖接入式寬帶連接相比以前的銅纜接入方式可以大幅提高用戶的網(wǎng)絡(luò)帶寬。光纖網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)手段包括FTTx寬帶接入、城域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等多個(gè)方面。在智慧城市的建設(shè)過(guò)程中，需要研究光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，以及研究利用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快、頻帶寬、損耗小、重量輕以及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)將光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為智慧城市傳輸網(wǎng)的主干道，同時(shí)需要研究光纖接入以及多址技術(shù)等問(wèn)題。

    （2）通信技術(shù)--無(wú)線寬帶網(wǎng)：無(wú)線寬帶網(wǎng)發(fā)展很快，由于其具有靈活性高、移動(dòng)性強(qiáng)、安裝便捷、易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整、以及易于擴(kuò)展等特征和優(yōu)勢(shì)，受到很大的重視和大力發(fā)展，也必將在智慧城市的建設(shè)和應(yīng)用中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。無(wú)線寬帶有多種接入方式，比如wifi、3G/4G通信、高速下行分組接入HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)等。

    （3）通信技術(shù)--寬帶超寬帶通信：超寬帶（UWB）技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了短距離內(nèi)超帶寬、高速的數(shù)據(jù)傳輸。其調(diào)制方式和多址技術(shù)的特點(diǎn)使得它具有其他無(wú)線通信技術(shù)所無(wú)法具有的很寬的帶寬、高速的數(shù)據(jù)傳輸、功耗低、安全性能高等特點(diǎn)。UWB技術(shù)由于其帶寬很寬，猶如使用了整個(gè)頻譜，并且能夠與其它的應(yīng)用共存，因此，可以應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，包括智能交通系統(tǒng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻識(shí)別和成像應(yīng)用等。因此，可望在智慧城市的建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

    （4）通信技術(shù)--三網(wǎng)融合：三網(wǎng)融合主要指通過(guò)技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)互相滲透、互相兼容、并逐步整合成為統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)，形成可以提供包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、廣播電視等綜合業(yè)務(wù)的寬帶多媒體基礎(chǔ)平臺(tái)。三網(wǎng)融合技術(shù)包括DOCSIS技術(shù)、EoC技術(shù)、IPTV技術(shù)、IMS技術(shù)和多屏融合與互動(dòng)技術(shù)。

    （5）專網(wǎng)技術(shù)--物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)將人類生存的物理世界網(wǎng)絡(luò)化、信息化，對(duì)傳統(tǒng)的分離的物理世界和信息空間實(shí)現(xiàn)互連和整合。物聯(lián)網(wǎng)將成為未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和科技創(chuàng)新的最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，也關(guān)系到未來(lái)國(guó)家物理基礎(chǔ)設(shè)施的安全利用。中國(guó)工程院院士王家耀指出，智慧城市就是讓城市更聰明。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把無(wú)處不在的被植入城市物體的智能化傳感器連接起來(lái),形成物聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)物理城市的全面感知,利用云計(jì)算等技術(shù)對(duì)感知信息進(jìn)行智能處理和分析,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上"數(shù)字城市"與物聯(lián)網(wǎng)的融合,并發(fā)出指令,對(duì)包括城市活動(dòng)在內(nèi)的各種需求作出智能化響應(yīng)和智能化決策支持。

    （6）專網(wǎng)技術(shù)--WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建智慧城市立體感知網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，也是智慧城市建設(shè)的主要數(shù)據(jù)來(lái)源，如何有效地保證泛在傳感網(wǎng)的信息能夠可靠有效的傳輸?shù)街腔鄢鞘袆?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心，需要研究WSN網(wǎng)絡(luò)的傳輸控制技術(shù)，包括研究WSN協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議棧分層設(shè)計(jì)、協(xié)議棧關(guān)鍵技術(shù)等。

    （7）專網(wǎng)技術(shù)--社會(huì)網(wǎng)絡(luò)：社會(huì)網(wǎng)絡(luò)也被叫著社交網(wǎng)絡(luò)，它是指社會(huì)個(gè)體成員之間因?yàn)榛��?dòng)而形成的相對(duì)穩(wěn)定的關(guān)系體系，其關(guān)注人們之間的互動(dòng)和聯(lián)系，并通過(guò)這種互動(dòng)進(jìn)一步研究人們的社會(huì)行為及其影響。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在社會(huì)的不同層面，比如從家庭層面到國(guó)家層面，并起到非常關(guān)鍵的作用。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)往往決定了問(wèn)題如何得到解決，組織如何運(yùn)行，并在某種程度上決定個(gè)人能否成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。而在智慧城市中，人是城市的重要主體，因此，研究由人所組成的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于智慧城市的建設(shè)和發(fā)展都起著重要的作用。

    （8）專網(wǎng)技術(shù)--新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：智慧城市的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必然會(huì)導(dǎo)致大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要占用IPv4地址資源。因此，智慧城市網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需要充分考慮IPv4到IPv6的演進(jìn)升級(jí)。因此，以IPv6為基礎(chǔ)的新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展必將在智慧城市的建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

    （9）專網(wǎng)技術(shù)--新型網(wǎng)絡(luò)體系和機(jī)制：建立面向未來(lái)智慧城市數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼J(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。研究一種面向開(kāi)放環(huán)境下的新型Web訪問(wèn)模式和服務(wù)模式，為人們提供從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下海量數(shù)據(jù)中獲取知識(shí)的手段，為智慧城市應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹂_(kāi)放環(huán)境下海量數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供有力支持。同時(shí)，結(jié)合智慧城市的需求和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)新型的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制。

    （10）傳輸控制技術(shù)-網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制技術(shù)：服務(wù)質(zhì)量QoS（Quality of Service）是一種網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制和技術(shù)，它提供了針對(duì)不同用戶或者不同數(shù)據(jù)流采用相應(yīng)不同的優(yōu)先級(jí)，或根據(jù)應(yīng)用程序的要求，保證數(shù)據(jù)流的性能達(dá)到一定的水準(zhǔn)。QoS的保證對(duì)于容量有限的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是十分重要的，特別是對(duì)于流多媒體應(yīng)用，例如VoIP和IPTV等，因?yàn)檫@些應(yīng)用常常需要固定的傳輸率，對(duì)延時(shí)也比較敏感。智慧城市是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，將面對(duì)很多用戶、很用應(yīng)用、很多業(yè)務(wù)類型、很多不同需求。在這樣的環(huán)境下，QoS控制就是必不可少的。

    （11）傳輸控制技術(shù)--可信可控可管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：研究在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的端到端安全、可信接入安全、用戶信息監(jiān)管、安全管理和安全性分析以及移動(dòng)終端惡意代碼防范和防泄密等方面的關(guān)鍵技術(shù)。研究保密信息泄露的渠道，建立系統(tǒng)完善的防信息泄漏安全體系，確保信息的保密、可管、可控，防止信息非法泄漏。

    （12）傳輸控制技術(shù)--網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)：智慧城市中各種應(yīng)用服務(wù)會(huì)涉及到各行各業(yè)的資料和居民的隱私，這必然要求更為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)與信息安全保障機(jī)制。在保證智慧城市與原有系統(tǒng)的兼容與擴(kuò)展基礎(chǔ)上，更要梳理信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全性問(wèn)題。

    （13）面向智慧城市的無(wú)線寬帶新技術(shù)與產(chǎn)品：針對(duì)智慧城市應(yīng)用背景，開(kāi)展無(wú)線寬帶新技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)，并通過(guò)合理利用新技術(shù)，豐富為民服務(wù)手段和能力，大力提升服務(wù)品質(zhì)。

    （14）面向智慧網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膽?yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)：主要研究面向智慧城市應(yīng)用的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的多無(wú)線電協(xié)作技術(shù)、異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)安全問(wèn)題、智慧城市數(shù)據(jù)傳輸中的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、面向海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕旌暇W(wǎng)絡(luò)編碼、P2P、噴泉編碼技術(shù)和面向海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)木G色通信技術(shù)等相關(guān)問(wèn)題。

    （15）面向?qū)Ｓ弥腔劬W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)目刂萍夹g(shù)：結(jié)合智慧城市的典型網(wǎng)絡(luò)和智慧系統(tǒng)，開(kāi)展其密切相關(guān)和切實(shí)有效的專用智慧網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸控制技術(shù)研究，比如：研究面向智能電話中的雙向無(wú)縫通信傳輸技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)傳輸監(jiān)測(cè)技術(shù)、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及其控制技術(shù)、智能交通系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與控制等。

    3、數(shù)據(jù)活化層

    如圖9所示，數(shù)據(jù)活化層的技術(shù)體系包括數(shù)據(jù)描述與認(rèn)知、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和生長(zhǎng)、數(shù)據(jù)維護(hù)與管理、以及數(shù)據(jù)活化安全技術(shù)幾個(gè)層面的關(guān)鍵技術(shù)。

                              圖9 數(shù)據(jù)活化層關(guān)鍵技術(shù)體系架構(gòu)

    數(shù)據(jù)描述與認(rèn)知技術(shù)主要針對(duì)城市中爆炸式增長(zhǎng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范化描述，同時(shí)獲取和建立不同數(shù)據(jù)之間的語(yǔ)義關(guān)系，便于數(shù)據(jù)的組織與管理。數(shù)據(jù)的描述與認(rèn)知涵蓋了異構(gòu)數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言、海量數(shù)據(jù)語(yǔ)義認(rèn)知和數(shù)據(jù)實(shí)體標(biāo)簽等關(guān)鍵技術(shù)。

    （1）數(shù)據(jù)描述與認(rèn)知技術(shù)--異構(gòu)數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言：針對(duì)智慧城市所采集的海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，研究海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)范化的描述語(yǔ)言,是智慧城市中數(shù)據(jù)活化技術(shù)迫切需要解決的技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題。該描述語(yǔ)言需要解決的技術(shù)問(wèn)題包括：1）研究數(shù)據(jù)描述的共性基礎(chǔ)，定義一種通用數(shù)據(jù)特征描述規(guī)范，包含數(shù)據(jù)的時(shí)空信息、語(yǔ)義知識(shí)、關(guān)聯(lián)信息、所有者、訪問(wèn)權(quán)限、壓縮算法等在內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、背景、結(jié)構(gòu)、內(nèi)部關(guān)系和來(lái)源等基本屬性。2）研究海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)體對(duì)象描述方法，包括數(shù)據(jù)抽象、語(yǔ)義模型、元數(shù)據(jù)語(yǔ)法表示與封裝、本體構(gòu)建等。3）根據(jù)所提出的描述方法建立海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)體對(duì)象描述語(yǔ)言，同時(shí)具有完備性和可擴(kuò)展性，并解決數(shù)據(jù)活化中數(shù)據(jù)實(shí)體建模和分析、數(shù)據(jù)演化與管理過(guò)程中面臨的基礎(chǔ)性問(wèn)題。

    （2）數(shù)據(jù)描述與認(rèn)知技術(shù)--海量數(shù)據(jù)語(yǔ)義認(rèn)知：其目標(biāo)就是，基于統(tǒng)一完備的異構(gòu)數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言，根據(jù)數(shù)據(jù)描述信息自動(dòng)識(shí)別與之有關(guān)系的其他數(shù)據(jù)，與此同時(shí)數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系被識(shí)別，建立海量異構(gòu)數(shù)據(jù)底層特征與高層語(yǔ)義的多粒度跨媒體數(shù)據(jù)映射，形成一個(gè)較為完整的海量數(shù)據(jù)之間語(yǔ)義理解和認(rèn)知的技術(shù)理論方法。從而能夠?qū)崿F(xiàn)智慧城市中各種數(shù)據(jù)關(guān)系的認(rèn)知和發(fā)展。

    （3）數(shù)據(jù)描述與認(rèn)知技術(shù)--數(shù)據(jù)實(shí)體虛擬標(biāo)簽（Virtual Tags）技術(shù)：數(shù)據(jù)活化是以實(shí)體為基本組織和處理單元的，其核心思想就是為數(shù)據(jù)增加語(yǔ)義標(biāo)識(shí)，數(shù)據(jù)連同其語(yǔ)義標(biāo)識(shí)構(gòu)成了數(shù)據(jù)實(shí)體，采用實(shí)體方式組織數(shù)據(jù)能夠使數(shù)據(jù)的處理過(guò)程更加高效、靈活。同時(shí)，可以利用虛擬標(biāo)簽技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)體的有效標(biāo)識(shí)。虛擬標(biāo)簽將用于存儲(chǔ)ID、元數(shù)據(jù)、日志信息、以及數(shù)據(jù)活化結(jié)果等信息，這些信息一般承載了數(shù)據(jù)重要的語(yǔ)義屬性。虛擬標(biāo)簽的主要目標(biāo)在于記錄數(shù)據(jù)從產(chǎn)生開(kāi)始后全生命周期中的各種活動(dòng)信息。

    （4）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和生長(zhǎng)技術(shù)--關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模：其目標(biāo)是以異構(gòu)數(shù)據(jù)間語(yǔ)義關(guān)系為基礎(chǔ)，將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模以解決智慧城市中異構(gòu)數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上的差異性。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模的任務(wù)在于，深入分析關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的本質(zhì)內(nèi)涵，并根據(jù)不同數(shù)據(jù)實(shí)體之間的相互作用及影響，采用動(dòng)態(tài)圖理論對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)體之間的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析，建立一套關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的層次建模理論體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確更快捷的內(nèi)容分析和關(guān)系建模。

    （5）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和生長(zhǎng)技術(shù)--數(shù)據(jù)自主生長(zhǎng)機(jī)制：活化數(shù)據(jù)的生命特征表現(xiàn)之一是數(shù)據(jù)可以不斷根據(jù)環(huán)境因素的變化而自主生長(zhǎng)，因此，需要結(jié)合復(fù)雜應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)體的自動(dòng)生長(zhǎng)過(guò)程。數(shù)據(jù)自主生長(zhǎng)機(jī)制的技術(shù)任務(wù)就是，根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)從無(wú)序到有序的發(fā)展規(guī)律，賦予數(shù)據(jù)以自我更新、自我完善的能力，并利用進(jìn)化理論、動(dòng)態(tài)優(yōu)化理論和信息熵理論，分析和研究數(shù)據(jù)主動(dòng)成長(zhǎng)的基本機(jī)制，分析數(shù)據(jù)實(shí)體成長(zhǎng)的基本原理。

    （6）數(shù)據(jù)維護(hù)與管理技術(shù)--數(shù)據(jù)實(shí)體演化機(jī)制：為解決結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化等關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的維護(hù)問(wèn)題，通過(guò)分析數(shù)據(jù)表示特征、標(biāo)準(zhǔn)維度、內(nèi)在關(guān)聯(lián)與制約、數(shù)據(jù)的時(shí)間關(guān)系以及空間特征來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)行定位和提取。此外，由于時(shí)空多維數(shù)據(jù)所處環(huán)境或應(yīng)用改變時(shí)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)不斷演化，分析數(shù)據(jù)實(shí)體中關(guān)聯(lián)屬性的動(dòng)態(tài)演進(jìn)。數(shù)據(jù)實(shí)體演化機(jī)制的研究將有助于提高智慧城市數(shù)據(jù)的利用范圍和存儲(chǔ)系統(tǒng)的適應(yīng)性。數(shù)據(jù)實(shí)體演化機(jī)制包括實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)實(shí)體的演進(jìn)過(guò)程、繁衍方法、多模多階數(shù)據(jù)自主演化方法等技術(shù)內(nèi)容。

    （7）數(shù)據(jù)維護(hù)與管理技術(shù)--數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)IoD（Internet of Data）：數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)目標(biāo)在于研究如何將數(shù)據(jù)作為實(shí)體進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成數(shù)聯(lián)網(wǎng)。需要研究數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一系列技術(shù)，包括：城市數(shù)據(jù)實(shí)體命名、注冊(cè)、尋址、更新與訪問(wèn)等；同時(shí)，需要支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)體唯一標(biāo)識(shí)到與其對(duì)應(yīng)的特定信息資源地址的尋址解析，以及與其相關(guān)的諸多信息資源地址的尋址與定位等。數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)可以作為數(shù)據(jù)活化的基礎(chǔ)，為數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)，并且可以管理、跟蹤和識(shí)別數(shù)據(jù)。

    （8）數(shù)據(jù)維護(hù)與管理技術(shù)--數(shù)據(jù)并行處理與節(jié)能調(diào)度：是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)城市動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心中的海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的綜合有效地處理。其目標(biāo)是緊密圍繞智慧城市多元數(shù)據(jù)處理與支持?jǐn)?shù)據(jù)活化活動(dòng)的底層資源調(diào)度與分配，結(jié)合試點(diǎn)城市的典型智慧應(yīng)用，突破海量數(shù)據(jù)的并行處理、虛擬化資源管理與調(diào)度、面向數(shù)據(jù)中心的多級(jí)能耗管理等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建可控可管的多元數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)智慧城市新興應(yīng)用的快速開(kāi)發(fā)、高效運(yùn)營(yíng)和服務(wù)（尤其是及時(shí)服務(wù)）支撐。

    （9）數(shù)據(jù)維護(hù)與管理技術(shù)--海量數(shù)據(jù)清洗：數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)修正是指對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)數(shù)據(jù)噪聲或明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。在智慧城市的建設(shè)中，利用海量數(shù)據(jù)清洗技術(shù)和數(shù)據(jù)活化技術(shù)在采集數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)優(yōu)化、融合前對(duì)不同特征數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)融合，從而提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的有效性和數(shù)據(jù)應(yīng)用的價(jià)值。

    （10）數(shù)據(jù)維護(hù)與管理技術(shù)--海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：智慧城市的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求具有支持大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力，具有高可靠性、可擴(kuò)展性、用戶訪問(wèn)形式多樣性以及高效低耗與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合等。智慧城市海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的研究包括云存儲(chǔ)服務(wù)架構(gòu)、大規(guī)模異構(gòu)混合存儲(chǔ)系統(tǒng)、面向多種典型應(yīng)用的混合存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)感知的大規(guī)模文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)服務(wù)資源動(dòng)態(tài)組織和管理方法、大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的高效可靠存儲(chǔ)、大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、元數(shù)據(jù)管理與容錯(cuò)、智慧城市中動(dòng)態(tài)大容量的數(shù)據(jù)遷移、云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)副本機(jī)制、自適應(yīng)存儲(chǔ)優(yōu)化策略與調(diào)度、統(tǒng)一存儲(chǔ)網(wǎng)。

    （11）數(shù)據(jù)維護(hù)與管理技術(shù)--城市數(shù)據(jù)挖掘：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是指從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識(shí)的過(guò)程。智慧城市應(yīng)用必將產(chǎn)生海量的城市數(shù)據(jù)信息，因此，需要結(jié)合智慧城市的特點(diǎn)，利用和研究數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)這些信息進(jìn)行有效、科學(xué)、合理的應(yīng)用。在城市數(shù)據(jù)挖掘中，構(gòu)建多層次的領(lǐng)域知識(shí)模型是其中的關(guān)鍵。

    （12）數(shù)據(jù)活化安全技術(shù)--活化數(shù)據(jù)安全與隱私：數(shù)據(jù)活化的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)對(duì)不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的分布式海量數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、智能分析與智能處理，在為包括政府、城市居民和企業(yè)在內(nèi)的城市行為的主體提供智慧應(yīng)用的同時(shí)，必須保障數(shù)據(jù)在處理和訪問(wèn)過(guò)程的安全性要求，即數(shù)據(jù)不能被非法泄露、篡改，與此同時(shí)，政府決策信息、企業(yè)商業(yè)信息以及用戶的隱私權(quán)將保證不能被侵犯。數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)問(wèn)題在智慧城市這種高度開(kāi)放的多源密集型數(shù)據(jù)應(yīng)用中尤為重要，是構(gòu)建智慧城市所必須要面對(duì)和解決的技術(shù)問(wèn)題。

    （13）數(shù)據(jù)活化安全技術(shù)--數(shù)據(jù)實(shí)體聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容安全：對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)體進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)和多模式數(shù)據(jù)系統(tǒng)互聯(lián)過(guò)程中，數(shù)據(jù)成為一種網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行廣泛共享和利用，尤其需要注重如何通過(guò)相關(guān)的技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)在聯(lián)網(wǎng)和使用過(guò)程中的內(nèi)容安全性。

    （14）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和生長(zhǎng)：研究關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模方法，它以海量異構(gòu)數(shù)據(jù)之間的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)關(guān)系為基礎(chǔ)，構(gòu)建一個(gè)比較完整的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模與呈現(xiàn)理論體系，提高數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的認(rèn)知程度，獲取傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中觀察不到的現(xiàn)象和特征，使數(shù)據(jù)得到及時(shí)有效的利用。研究關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的多層次建模方法，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)間關(guān)系的規(guī)范化表示、添加、刪減、重構(gòu)等基本運(yùn)算操作。根據(jù)文本、圖像、視頻等各種不同數(shù)據(jù)實(shí)體之間在時(shí)間、空間、事件等方面的相互關(guān)聯(lián)、作用及影響，應(yīng)用動(dòng)態(tài)圖理論對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模。

    （15）數(shù)據(jù)維護(hù)與管理：首先研究數(shù)據(jù)實(shí)體演化機(jī)制，以進(jìn)化理論為基礎(chǔ)，研究具有競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同特性的數(shù)據(jù)實(shí)體演化機(jī)制，滿足活化數(shù)據(jù)實(shí)體的高可擴(kuò)展性、高查詢處理能力、高可靠性以及高適應(yīng)性等需求。以高效低耗、靈活可靠為目標(biāo)，提出活化數(shù)據(jù)實(shí)體生命評(píng)價(jià)體系，指導(dǎo)數(shù)據(jù)實(shí)體從簡(jiǎn)單到成熟的不斷演化，以及數(shù)據(jù)實(shí)體之間關(guān)聯(lián)從粗糙到細(xì)致的主動(dòng)成長(zhǎng)，從而優(yōu)化存儲(chǔ)管理機(jī)制，建立適應(yīng)于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)演化等模型。

    （16）海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：智慧城市的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求具有支持大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力，具有高可靠性、可擴(kuò)展性、用戶訪問(wèn)形式多樣性以及高效低耗與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合等。智慧城市海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的研究包括云存儲(chǔ)服務(wù)架構(gòu)、大規(guī)模異構(gòu)混合存儲(chǔ)系統(tǒng)、面向多種典型應(yīng)用的混合存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)感知的大規(guī)模文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)服務(wù)資源動(dòng)態(tài)組織和管理方法、大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的高效可靠存儲(chǔ)、大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、元數(shù)據(jù)管理與容錯(cuò)、智慧城市中動(dòng)態(tài)大容量的數(shù)據(jù)遷移、云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)副本機(jī)制、自適應(yīng)存儲(chǔ)優(yōu)化策略與調(diào)度、統(tǒng)一存儲(chǔ)網(wǎng)。

    （17）城市數(shù)據(jù)挖掘：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是指從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識(shí)的過(guò)程。智慧城市應(yīng)用必將產(chǎn)生海量的城市數(shù)據(jù)信息，因此，需要結(jié)合智慧城市的特點(diǎn)，利用和研究數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)這些信息進(jìn)行有效、科學(xué)、合理的應(yīng)用。

    （18）海量數(shù)據(jù)清洗：數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)修正是指對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)數(shù)據(jù)噪聲或明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。比如，受硬件錯(cuò)誤的影響，采集到的數(shù)據(jù)可能明顯超過(guò)合理范圍，這樣的可以簡(jiǎn)單去除。而在大多數(shù)數(shù)據(jù)源都保持一定的一致性的基礎(chǔ)上，一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是采用投票機(jī)制，處理因隨機(jī)因素而產(chǎn)生的錯(cuò)誤；在臟數(shù)據(jù)成為大多數(shù)的情況下，改進(jìn)的方法主要是通過(guò)條件函數(shù)依賴性以及匹配依賴性進(jìn)行。

    （19）活化數(shù)據(jù)安全與隱私：數(shù)據(jù)活化的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)對(duì)不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的分布式海量數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、智能分析與智能處理，在為包括政府、城市居民和企業(yè)在內(nèi)的城市行為的主體提供智慧應(yīng)用的同時(shí)，必須保障數(shù)據(jù)在處理和訪問(wèn)過(guò)程的安全性要求，即數(shù)據(jù)不能被非法泄露、篡改，與此同時(shí)，政府決策信息、企業(yè)商業(yè)信息以及用戶的隱私權(quán)將保證不能被侵犯。

    （20）數(shù)據(jù)進(jìn)化理論：活化數(shù)據(jù)的生命特征表現(xiàn)之一是數(shù)據(jù)可以不斷根據(jù)環(huán)境因素的變化而自主生長(zhǎng)，根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)從無(wú)序到有序的發(fā)展規(guī)律，賦予數(shù)據(jù)以自我更新、自我完善的能力，并利用進(jìn)化理論或動(dòng)態(tài)優(yōu)化理論研究數(shù)據(jù)主動(dòng)成長(zhǎng)的基本機(jī)制，分析數(shù)據(jù)實(shí)體成長(zhǎng)的基本原理。

    （21）關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模：面對(duì)海量數(shù)據(jù)格式異構(gòu)、內(nèi)容非結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)量巨大等特性，現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理技術(shù)缺乏多層次數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)建模方法。智慧城市中數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多變，海量異構(gòu)數(shù)據(jù)中的對(duì)象、空間、時(shí)間等多維信息之間存在不同程度的關(guān)聯(lián)關(guān)系，深入分析關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的本質(zhì)內(nèi)涵，并根據(jù)不同數(shù)據(jù)實(shí)體之間的相互作用及影響，采用動(dòng)態(tài)圖理論對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)體之間的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析，建立一套關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的層次建模理論體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確更快捷的內(nèi)容分析和關(guān)系建模。

    （22）虛擬標(biāo)簽技術(shù)：將數(shù)據(jù)作為一種實(shí)體（所謂的數(shù)據(jù)實(shí)體），并研究如何將虛擬標(biāo)簽潛入到這些數(shù)據(jù)實(shí)體，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)體的標(biāo)識(shí)，并便于后續(xù)數(shù)據(jù)實(shí)體聯(lián)網(wǎng)的研究。包括：附加式虛擬標(biāo)簽和嵌入式虛擬標(biāo)簽；同時(shí)，研究基于日志和數(shù)字簽名的虛擬標(biāo)簽讀寫訪問(wèn)控制技術(shù)，加強(qiáng)虛擬標(biāo)簽的安全性等問(wèn)題。

    （23）數(shù)據(jù)實(shí)體聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：研究如何將數(shù)據(jù)作為實(shí)體進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成數(shù)聯(lián)網(wǎng)。需要研究數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一系列技術(shù)，包括：城市數(shù)據(jù)實(shí)體命名、注冊(cè)、尋址、更新與訪問(wèn)等；同時(shí)，需要支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)體唯一標(biāo)識(shí)到與其對(duì)應(yīng)的特定信息資源地址的尋址解析，以及與其相關(guān)的諸多信息資源地址的尋址與定位等。

    （24）數(shù)據(jù)實(shí)體聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容安全：對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)體進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)和多模式數(shù)據(jù)系統(tǒng)互聯(lián)過(guò)程中，數(shù)據(jù)成為一種網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行廣泛共享和利用，尤其需要注重如何通過(guò)相關(guān)的技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)在聯(lián)網(wǎng)和使用過(guò)程中的內(nèi)容安全性。

    4、支撐服務(wù)層

    如圖10所示，支撐服務(wù)層技術(shù)體系包括兩個(gè)層次，即通用類技術(shù)和專用類技術(shù)，在這兩個(gè)層次中又分別包含一系列的關(guān)鍵技術(shù)。

                                 圖10 支撐服務(wù)層關(guān)鍵技術(shù)體系架構(gòu)

    （1）通用技術(shù)--面向服務(wù)的架構(gòu)體系（SOA）：SOA是一種新的計(jì)算范例，已得到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織、學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛支持。SOA是智慧城市的建設(shè)不可或缺的一項(xiàng)重要技術(shù)。智慧城市建設(shè)將提供龐大和豐富的服務(wù)平臺(tái)，并最終為城市的三大主題（政府、企業(yè)和市民）提供琳瑯滿目的智慧化服務(wù)，顯然，這些服務(wù)的構(gòu)建、組織等都需要SOA技術(shù)的支撐。

    （2）通用技術(shù)--云平臺(tái)：云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要形態(tài)，是新一代信息技術(shù)的重要方向。在智慧城市中，以海量信息收集、存儲(chǔ)和處理為基礎(chǔ)的應(yīng)用服務(wù)模式，需要有大規(guī)模的計(jì)算、存儲(chǔ)與軟件資源管理和動(dòng)態(tài)調(diào)度分配能力作為支撐。因此，未來(lái)具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)分析能力的云計(jì)算平臺(tái)將是智慧城市發(fā)展的決定性因素，成為智慧城市的"大腦"，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的計(jì)算與存儲(chǔ)。

    （3）通用技術(shù)--智能搜索引擎：智能搜索引擎是引入人工智能的思想和先進(jìn)技術(shù)，使得搜索引擎具有信息服務(wù)的智能化、人性化特征，使檢索的結(jié)果更能反映用戶的需求。智能搜索引擎是一種高效搜索引擎技術(shù)，它除了能提供傳統(tǒng)的快速檢索、相關(guān)度排序等功能，還能提供用戶角色登記、用戶興趣自動(dòng)識(shí)別、內(nèi)容的語(yǔ)義理解、智能信息化過(guò)濾和推送等功能。利用語(yǔ)義理解和機(jī)器翻譯等技術(shù)，智能搜索引擎將信息檢索從目前基于關(guān)鍵詞的層面提高到基于知識(shí)的層面，對(duì)知識(shí)有一定的理解與處理能力，允許用戶采用自然語(yǔ)言進(jìn)行信息的檢索，為他們提供更方便、更確切的搜索服務(wù)。它將是在智慧城市構(gòu)建的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心中尋找有效信息的必要技術(shù)支撐。

    （4）通用技術(shù)--可視化與仿真技術(shù)：智慧城市可視化與仿真技術(shù)是支撐服務(wù)層的核心技術(shù)之一，通過(guò)復(fù)雜城市的三維模型構(gòu)建和地形繪制，為各種智慧應(yīng)用提供數(shù)值仿真計(jì)算平臺(tái)，并動(dòng)態(tài)直觀地展現(xiàn)各種城市問(wèn)題與現(xiàn)象。智慧城市可視化與仿真技術(shù)不僅為城市管理決策、企業(yè)虛擬經(jīng)營(yíng)、市民人性化服務(wù)提供了新穎的手段，也為智慧城市的復(fù)雜問(wèn)題分析與發(fā)現(xiàn)提供了通用的交互式平臺(tái)。

    （5）通用技術(shù)--虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種基于可計(jì)算信息的沉浸性、交互性系統(tǒng)，允許用戶與計(jì)算機(jī)仿真互動(dòng)。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種同時(shí)包括虛擬世界和真實(shí)世界之要素的環(huán)境，其目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。在智慧城市建設(shè)過(guò)程中，需要依托輔助決策模型庫(kù)，利用虛擬地理模擬、計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段，來(lái)進(jìn)行分析規(guī)劃決策的目標(biāo)制定、資源調(diào)度、方案執(zhí)行、實(shí)施效果和動(dòng)態(tài)演變等過(guò)程的科學(xué)性、合理性等，起著關(guān)鍵作用。

    （6）通用技術(shù)--個(gè)性化智能門戶技術(shù)：個(gè)性化智能門戶技術(shù)根據(jù)用戶的個(gè)人興趣，從龐雜無(wú)序的海量異構(gòu)數(shù)據(jù)中找到有用知識(shí)，提供一種根據(jù)用戶興趣對(duì)信息進(jìn)行組織和過(guò)濾的智能人機(jī)交互手段。其目標(biāo)是建立能幫助網(wǎng)絡(luò)用戶徹底擺脫網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)信息超載的困擾，使用戶能以最快捷方式獲取符合個(gè)人興趣的信息的個(gè)性化門戶系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的"人找信息"模式到"信息找人"模式的轉(zhuǎn)變。個(gè)性化智能門戶是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的智慧城市運(yùn)營(yíng)的重要技術(shù)手段。

    （7）專用技術(shù)--網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管工具與平臺(tái)：智慧城市應(yīng)用是構(gòu)建在龐大異構(gòu)多樣的開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的，面對(duì)的用戶也具有數(shù)量大、種類多、層次各異、需求和目標(biāo)不同等特征，因此，如此開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和龐大的用戶群使得網(wǎng)絡(luò)的安全、性能等受到很大的挑戰(zhàn)。所以，要保證智慧城市應(yīng)用的穩(wěn)定和可靠服務(wù)，需要有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管工具和平臺(tái)，來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的使用情況進(jìn)行監(jiān)管，保證其安全性和效率。其具體研究?jī)?nèi)容主要包括網(wǎng)絡(luò)使用狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)性能分析、用戶服務(wù)、基于SLA的網(wǎng)絡(luò)使用服務(wù)體系、統(tǒng)一監(jiān)控和應(yīng)急響應(yīng)等。

    （8）專用技術(shù)--多維協(xié)同服務(wù)平臺(tái)：其目標(biāo)在于梳理智慧城市中的協(xié)同維度，研究智慧城市的多維協(xié)同映射關(guān)系和協(xié)同工作模式，協(xié)同接口定義和服務(wù)描述等，建立多維協(xié)同共享服務(wù)平臺(tái)和協(xié)同工作環(huán)境，以保證智慧城市系統(tǒng)的主體間高效協(xié)同運(yùn)作，達(dá)成城市運(yùn)行和智慧管理的最佳狀態(tài)。其主要內(nèi)容包括分析梳理車路協(xié)同、用戶協(xié)同、跨區(qū)域協(xié)同等多維協(xié)同模式、構(gòu)建數(shù)據(jù)協(xié)同關(guān)系、協(xié)同模式，并建立數(shù)據(jù)協(xié)同平臺(tái)和信息便利協(xié)同運(yùn)作模式、創(chuàng)建政府服務(wù)協(xié)同工程和協(xié)同工作環(huán)境，并建立面向應(yīng)用的跨區(qū)域跨行業(yè)協(xié)同服務(wù)的示范工程。

    （9）專用技術(shù)--空天地融合的智慧城市信息共享：其目標(biāo)主要在于研究和解決對(duì)地觀測(cè)、空間信息處理、信息化測(cè)繪、位置服務(wù)、物理-信息融合、多重城市地理空間數(shù)據(jù)整合、地理信息技術(shù)等關(guān)鍵問(wèn)題，并通過(guò)這些問(wèn)題的研究，提供一套面向智慧城市應(yīng)用的空天地融合的信息共享支撐平臺(tái)。主要內(nèi)容包括信息化測(cè)繪技術(shù)服務(wù)體系、地理信息實(shí)時(shí)化獲取關(guān)鍵技術(shù)、地理信息自動(dòng)化處理關(guān)鍵技術(shù)、地理信息網(wǎng)絡(luò)化管理與服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)、地理信息管理實(shí)用性技術(shù)、復(fù)雜地理計(jì)算平臺(tái)技術(shù)；物理-信息轉(zhuǎn)化機(jī)理和融合平臺(tái)技術(shù)、高性能計(jì)算支撐軟件；空地一體化的城市監(jiān)管體系；多重城市地理空間數(shù)據(jù)整合與分析技術(shù)以及城市數(shù)字化空間信息管理與服務(wù)系統(tǒng)與應(yīng)用技術(shù)等。

    （10）專用技術(shù)--城市多模式數(shù)據(jù)系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)與支撐環(huán)境：城市多模式數(shù)據(jù)系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)與支撐環(huán)境：其目標(biāo)在于研究城市運(yùn)行、服務(wù)與管理系統(tǒng)匯聚互聯(lián)解決方案，突破其核心關(guān)鍵技術(shù)。主要研究?jī)?nèi)容在于：首先研究智慧城市系統(tǒng)匯聚模型和互聯(lián)規(guī)范，建立我國(guó)自主的智慧城市技術(shù)體系與標(biāo)準(zhǔn)體系，使智慧城市系統(tǒng)建設(shè)和多系統(tǒng)匯聚均有章可循、有規(guī)范可依；其次，研究面向智慧城市系統(tǒng)匯聚互聯(lián)的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)和數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)；第三，研究系統(tǒng)匯聚過(guò)程中的安全性和高效性，并提供高效匯聚協(xié)同中間件和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)融合、檢索和分析中間件，為所服務(wù)的匯聚應(yīng)用提供支撐服務(wù)；最后，基于這些核心技術(shù)的突破，融合相關(guān)研究成果，構(gòu)建智慧城市應(yīng)用系統(tǒng)匯聚的城市數(shù)據(jù)融合與共享互聯(lián)系統(tǒng)，并在中小以上城市開(kāi)展示范應(yīng)用。

    （11）專用技術(shù)--面向城市運(yùn)行管理的數(shù)據(jù)高性能分析技術(shù)和支撐平臺(tái)：以城市中的人-物-環(huán)境為對(duì)象，從并行化、硬件化、精確化和智能化等角度入手突破大規(guī)模城市實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)高性能處理與分析、智能檢索與識(shí)別、位置服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，具體包括：針對(duì)城市"人-物-環(huán)境"等源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取，開(kāi)展了面向城市公共安全的多模精確定位設(shè)備、城市運(yùn)行管理數(shù)據(jù)快速處理與識(shí)別設(shè)備（軟硬件一體化）的研究；針對(duì)城市運(yùn)行管理中海量數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性和快速性的需求，開(kāi)展多模態(tài)數(shù)據(jù)高性能處理技術(shù)研究；針對(duì)城市"人-物-環(huán)境"海量數(shù)據(jù)的智能化檢索與分析的需求，開(kāi)展城市動(dòng)態(tài)運(yùn)行管理的大規(guī)模數(shù)據(jù)智能檢索、面向區(qū)域時(shí)空模型的目標(biāo)異常行為分析技術(shù)的研究。

    （12）專用技術(shù)--城市多源密集型動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)技術(shù)與服務(wù)系統(tǒng)：其目標(biāo)在于開(kāi)展城市多源密集型動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)研究，具體包括：基于多模態(tài)多層次特征的大尺度場(chǎng)景數(shù)據(jù)融合、基于多模態(tài)信息的大尺度場(chǎng)景時(shí)空高維建模，可伸縮、可擴(kuò)展地呈現(xiàn)支撐平臺(tái)體系架構(gòu)、超大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景的數(shù)據(jù)組織與調(diào)度方法、多源動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的并行計(jì)算與實(shí)時(shí)呈現(xiàn)方法、并行呈現(xiàn)支撐平臺(tái)的加速、逼真繪制算法、基于超圖建模的立體對(duì)象相似性度量方法、基于模型深度視圖的立體對(duì)象匹配方法、基于圖像/深度數(shù)據(jù)融合的運(yùn)動(dòng)對(duì)象三維重建方法、基于分布式文件服務(wù)器的云存儲(chǔ)技術(shù)、支持高頻訪問(wèn)的流量控制與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、高性能的服務(wù)全生命周期管理、基于預(yù)測(cè)算法的復(fù)雜系統(tǒng)自適應(yīng)性能優(yōu)化方法等。

    （13）專用技術(shù)-以人為中心的智慧城市公共服務(wù)支撐技術(shù)與系統(tǒng)：針對(duì)智慧城市公共服務(wù)應(yīng)用數(shù)量多、需求變化快、不同用戶需求個(gè)性化差異明顯等特點(diǎn)，研究面向第三方開(kāi)發(fā)組織的應(yīng)用快速構(gòu)造技術(shù)，面向個(gè)人和社會(huì)群體的多維多尺度偏好發(fā)現(xiàn)和情境感知技術(shù)，基于偏好和情境的應(yīng)用推薦、定制和融合技術(shù)，將傳統(tǒng)的"按功能組織系統(tǒng)，系統(tǒng)為中心"的服務(wù)組織模式轉(zhuǎn)換為強(qiáng)調(diào)應(yīng)用按需定制、應(yīng)用間綜合融通的"按需求組織服務(wù)，以人為中心"的新模式。

    （14）專用技術(shù)-城市信息多層次智能決策關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)：研究和突破城市海量分布式數(shù)據(jù)與多樣異構(gòu)化決策模型在線雙向耦合技術(shù)，研制城市信息智能分析與輔助決策支持系統(tǒng)，為城市運(yùn)行、管理和規(guī)劃提供面向多層次、細(xì)粒度用戶的綜合輔助決策支持能力。

    （15）專用技術(shù)--統(tǒng)一時(shí)空體系下的多源信息實(shí)時(shí)接入與異構(gòu)信息自主加載技術(shù)：研究和制定統(tǒng)一時(shí)空體系下的城市多種類型空間信息接入與加載的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，突破多傳感器信息的實(shí)時(shí)接入與空間關(guān)聯(lián)、多源異構(gòu)信息的自主加載與內(nèi)容融合、時(shí)空信息管理與更新等核心技術(shù)，研發(fā)支撐城市綜合管理的時(shí)空信息實(shí)時(shí)接入、動(dòng)態(tài)加載與綜合集成技術(shù)平臺(tái)。

    （16）專用技術(shù)--城市復(fù)雜時(shí)空數(shù)據(jù)集成分析與空間決策模擬: 面向城市應(yīng)急響應(yīng)、市政管理等實(shí)際應(yīng)用需求，突破城市異構(gòu)時(shí)空數(shù)據(jù)的空間整合與智能分析、面向多層次與多主題的空間決策分析等核心技術(shù)，研發(fā)自主的智慧城市時(shí)空數(shù)據(jù)集成分析與決策模擬技術(shù)平臺(tái)，并進(jìn)行典型試驗(yàn)驗(yàn)證。

    5、應(yīng)用服務(wù)層

    如圖11所示，應(yīng)用服務(wù)層主要包括如下9個(gè)方面。

                              圖11 應(yīng)用服務(wù)層關(guān)鍵技術(shù)體系架構(gòu)

    （1）面向智慧城市的行業(yè)內(nèi)務(wù)共享平臺(tái)：現(xiàn)有多數(shù)行業(yè)內(nèi)部都有自身信息系統(tǒng)，但同行業(yè)不同單位的系統(tǒng)間鮮有關(guān)聯(lián)和共享。故構(gòu)建行業(yè)內(nèi)務(wù)共享平臺(tái)，打破同行異單位間的信息壁壘，有助于提高行業(yè)服務(wù)能力和整體水平。主要內(nèi)容在于全面分析和研究行業(yè)數(shù)據(jù)信息共享粒度、共享層次、共享方法；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享編碼體制和描述方法；同行業(yè)不同單位的數(shù)據(jù)信息共享的安全和隱私保護(hù)；并建立行業(yè)能力封裝服務(wù)、共享接口，打造面向智慧城市的行業(yè)內(nèi)務(wù)共享平臺(tái)。

    （2）面向智慧城市的跨行業(yè)信息共享和服務(wù)平臺(tái)：是指在行業(yè)內(nèi)務(wù)共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上，將共享擴(kuò)展到跨行業(yè)領(lǐng)域，面臨的共享范圍更廣、共享內(nèi)容更異構(gòu)、共享享用群體更多、共享難度更大、共享模式更復(fù)雜等困難，因此需進(jìn)一步建立跨行業(yè)的信息共享和服務(wù)平臺(tái)。

    （3）城市管理應(yīng)急聯(lián)動(dòng)防控關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用平臺(tái)：針對(duì)城市中自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、突發(fā)公共衛(wèi)生、突發(fā)社會(huì)公共安全等應(yīng)急事件聯(lián)動(dòng)的快速性和防控的精確性需求，構(gòu)建城市高效、低成本的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)防控體系，突破跨行業(yè)、跨區(qū)域、跨媒體的多元復(fù)雜系統(tǒng)集成協(xié)同運(yùn)作方面的一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，構(gòu)建支持市縣區(qū)多級(jí)聯(lián)網(wǎng)的城市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)防控信息服務(wù)平臺(tái)，提供共性支撐和技術(shù)示范，實(shí)現(xiàn)城市公共安全應(yīng)急處置智能化、防控精準(zhǔn)化、響應(yīng)實(shí)時(shí)化運(yùn)行管理模式創(chuàng)新。

    （4）城市大規(guī)模視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的共享感知和綜合服務(wù)平臺(tái)：突破大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)感知信息的關(guān)聯(lián)分析、融合利用等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人、車、物、事件等目標(biāo)的多維全面感知，提供特定目標(biāo)、群體行為、事件發(fā)現(xiàn)、城市態(tài)勢(shì)、歷史挖掘等個(gè)性化和大眾化服務(wù)，提升智慧城市服務(wù)水平與應(yīng)急能力。其研究主要包括城市場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)化視頻感知方法、大范圍場(chǎng)景的信息融合與視頻目標(biāo)關(guān)聯(lián)分析技術(shù)、視頻數(shù)據(jù)訪問(wèn)的負(fù)載均衡和分布式調(diào)度機(jī)制，研制海量視頻數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)與快速檢索系統(tǒng)，面向公共安全、城市交通實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成并開(kāi)展應(yīng)用示范。

    （5）智慧城市智能交互平臺(tái)：其目標(biāo)在于為用戶提供一個(gè)平臺(tái)，使得用戶在其權(quán)限范圍可以使用、控制相應(yīng)的智慧應(yīng)用，參與到智慧城市的管理中來(lái)，真正享受到智慧城市系統(tǒng)所提供的各項(xiàng)智慧化的服務(wù)。其研究?jī)?nèi)容主要包括交互控制接口定義、控制流程定義和管理工具、控制權(quán)限的管理、控制方法和可視化控制、一站式一鍵式控制服務(wù)模式、多媒體交互服務(wù)等，并最終建立智能交互示范工程。

    （6）智慧城市社會(huì)組織生態(tài)與治理技術(shù)與服務(wù)平臺(tái)：城市生態(tài)和生態(tài)城市越來(lái)越受到世界的關(guān)注和重視，在這一大背景下，智慧城市的建設(shè)就不能離開(kāi)社會(huì)組織生態(tài)的關(guān)鍵問(wèn)題研究，并提供相應(yīng)的綜合服務(wù)有助于建立良好的生態(tài)城市。其研究?jī)?nèi)容主要包括生態(tài)城市的內(nèi)涵和外延、城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的組織形態(tài)和展現(xiàn)形式；符合生態(tài)規(guī)律的生態(tài)城市的結(jié)構(gòu)、功能、主體關(guān)系的研究；城市生態(tài)良性循環(huán)關(guān)系的研究；基于生態(tài)學(xué)原理的城市設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問(wèn)題的研究；生態(tài)治理技術(shù)的研究；并基于上述研究提供示范服務(wù)平臺(tái)。

    （7）城市綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)估與災(zāi)變預(yù)警技術(shù)與服務(wù)平臺(tái)：通過(guò)研究環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)、評(píng)估方法、構(gòu)建監(jiān)測(cè)評(píng)估所需的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建服務(wù)平臺(tái)，綜合處理監(jiān)測(cè)信息，展示監(jiān)測(cè)結(jié)果和評(píng)估預(yù)測(cè)結(jié)果；并對(duì)可能的災(zāi)變提供預(yù)警機(jī)制。其內(nèi)容主要包括城市污染防護(hù)監(jiān)測(cè)和防護(hù)技術(shù)、城市交通監(jiān)控預(yù)警技術(shù)、城市重點(diǎn)工程與主要建筑的監(jiān)控和災(zāi)變預(yù)警技術(shù)、重大地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)控預(yù)警技術(shù)、城市病的事變監(jiān)控和調(diào)控等技術(shù)，并構(gòu)建統(tǒng)一通用的城市綜合環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警平臺(tái)。

    （8）基于位置的城市公共安全信息服務(wù)平臺(tái)：目標(biāo)是建成基本的視頻監(jiān)控體系，服務(wù)于交通事故處置、刑事偵緝，進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有資源，分布在城市范圍的各類視頻監(jiān)控進(jìn)行整合與完善，尤其是整合銀行、物業(yè)公司、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)等社會(huì)機(jī)構(gòu)設(shè)立的監(jiān)控裝置，形成廣覆蓋、高融合的視頻監(jiān)控終端體系。此外，整合城市管理網(wǎng)格化系統(tǒng)，進(jìn)一步普及智能采集及終端設(shè)備的覆蓋范圍，尤其是應(yīng)開(kāi)發(fā)和普及價(jià)格低廉、實(shí)用性強(qiáng)的智能終端設(shè)備，使其與現(xiàn)有平臺(tái)互聯(lián)。同時(shí)，該項(xiàng)研究還包括整合現(xiàn)有信息技術(shù)，包括視頻圖像識(shí)別，移動(dòng)通信定位等，采用多途徑對(duì)高危人群進(jìn)行路徑跟蹤等。

    （9）基于智慧城市的現(xiàn)代信息服務(wù)平臺(tái)：其目標(biāo)在于研究和攻克一系列基于智慧城市的現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)共性服務(wù)基礎(chǔ)技術(shù)，形成基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)和平臺(tái)，為多種智慧城市典型應(yīng)用和服務(wù)提供基礎(chǔ)運(yùn)行支撐和開(kāi)發(fā)管理支持。其主要內(nèi)容包括研制服務(wù)基礎(chǔ)核心技術(shù)，為基于智慧城市的現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)提供基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境，服務(wù)生命周期管理、數(shù)據(jù)集成和事務(wù)處理等機(jī)制；研制基于智慧城市的現(xiàn)代信息服務(wù)基礎(chǔ)支撐技術(shù)，為上層服務(wù)組件的靈活配置、高性能加載、海量數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)和負(fù)載平衡提供統(tǒng)一服務(wù)支撐；形成服務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)，提供虛擬化計(jì)算環(huán)境，支持基于智慧城市的現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)共性服務(wù)集成。

    6、安全保障

    如圖12所示，安全保障體系貫穿于從感知層到支撐服務(wù)層的始終，在不同層面有不同的安全策略和關(guān)鍵技術(shù)，從而構(gòu)建了立體的安全防護(hù)體系。

   圖12 安全保障層技術(shù)體系架構(gòu)

    （1）感知層--數(shù)據(jù)采集設(shè)備安全加固技術(shù)：移動(dòng)采集終端和傳感器節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行安全加固。移動(dòng)終端的安全加固技術(shù)指在硬件上整合安全芯片，設(shè)計(jì)安全型終端軟件操作系統(tǒng)，或通用操作系統(tǒng)的安全客戶端軟件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)保護(hù)，病毒防護(hù)，存儲(chǔ)區(qū)域安全訪問(wèn)機(jī)制等功能。傳感器節(jié)點(diǎn)的安全加固是指為傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)低功耗高性能的安全芯片，實(shí)現(xiàn)真正安全可信的"智慧塵埃"。使節(jié)點(diǎn)可適應(yīng)條件惡劣、安全級(jí)別較高的場(chǎng)合。

    （2）感知層--電子標(biāo)簽的防偽和認(rèn)證技術(shù)：設(shè)計(jì)安全RFID芯片，整合射頻IP單元和存儲(chǔ)保護(hù)單元。研究輕型不可逆內(nèi)容摘要算法和加密算法。保障標(biāo)簽數(shù)據(jù)完整性和機(jī)密性。對(duì)讀寫器的使用進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，防止假冒身份非法讀寫RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。

    （3）感知層--內(nèi)容安全獲取設(shè)備：參見(jiàn)2.2.1節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。

    （4）感知層--可信采集技術(shù)：參見(jiàn)2.2.1節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。

    （5）感知層--加解密算法開(kāi)發(fā)和優(yōu)化技術(shù)：設(shè)計(jì)適合低功耗節(jié)點(diǎn)的安全加解密算法，或優(yōu)化現(xiàn)有算法使其滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的可靠認(rèn)證需求，保障信息的可信和完整性。研究采用多種加密算法（符合智慧城市密碼管理局規(guī)定的算法）設(shè)計(jì)用戶鑒別和密鑰協(xié)商安全協(xié)議，采用邏輯、可證明安全性理論等形式化分析手段證明其安全性，并進(jìn)行安全協(xié)議性能分析與模擬測(cè)試，以滿足大規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng)的性能要求。

    （6）感知層--節(jié)點(diǎn)的密鑰分配與動(dòng)態(tài)更新技術(shù)：為提供無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中機(jī)密性、完整性、鑒別等安全特性，實(shí)現(xiàn)一個(gè)安全的密鑰管理協(xié)議是前提條件，也是傳感器網(wǎng)絡(luò)安全研究的主要問(wèn)題。密鑰管理機(jī)制所必需的計(jì)算量、通信量和存儲(chǔ)需求應(yīng)盡可能小，這是受到傳感器網(wǎng)絡(luò)中的資源限制。

    （7）感知層-感知系統(tǒng)安全技術(shù)：在感知層，存在面向智慧城市的多種感知系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在某種程度上強(qiáng)調(diào)的是多個(gè)多種感知設(shè)備協(xié)同工作構(gòu)成功能更強(qiáng)的感知系統(tǒng)，而這些設(shè)備與系統(tǒng)之間的安全性就是不得不考慮的重點(diǎn)，因此，智慧城市的全面建設(shè)還需要研究針對(duì)這些感知系統(tǒng)的安全控制與訪問(wèn)技術(shù)。

    （8）感知層--統(tǒng)一安全標(biāo)識(shí)和解析技術(shù)：對(duì)所有安全級(jí)別的終端進(jìn)行分類，研究統(tǒng)一安全級(jí)標(biāo)識(shí)方法和可靠的解析技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的安全級(jí)別識(shí)別，保障通信質(zhì)量，并對(duì)假冒復(fù)制終端的搜索和系統(tǒng)定位等，從而能在一定程度上杜絕不安全因素的產(chǎn)生。

    （9）傳輸層--網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測(cè)技術(shù)：入侵監(jiān)測(cè)是通過(guò)從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵點(diǎn)收集信息并對(duì)其進(jìn)行分析，從中發(fā)現(xiàn)違反安全策略的行為和遭到攻擊的跡象，并做出自動(dòng)的響應(yīng)。入侵監(jiān)測(cè)通過(guò)迅速地監(jiān)測(cè)入侵，在可能造成系統(tǒng)損壞或數(shù)據(jù)丟失之前，識(shí)別并驅(qū)除入侵者，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常工作，并且阻止入侵者進(jìn)一步行動(dòng)。同時(shí)，收集有關(guān)入侵的技術(shù)資料，用于改進(jìn)和增強(qiáng)系統(tǒng)抵抗入侵的能力。

    （10）傳輸層--業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的管理和認(rèn)證技術(shù)：該技術(shù)包含業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的安全策略制定，容災(zāi)備份方案，日志審計(jì)等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，并衍生出動(dòng)態(tài)的安全策略配置和更新技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)安全策略隨業(yè)務(wù)的安全級(jí)別變化而變化。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的登記、注冊(cè)，應(yīng)用層認(rèn)證和授權(quán)。可以有效的控制業(yè)務(wù)開(kāi)展的范圍和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層綜合業(yè)務(wù)安全管理系統(tǒng)，提供支撐。

    （11）傳輸層--可信可控可管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：參見(jiàn)2.2.2節(jié)的相關(guān)介紹。

    （12）傳輸層--網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)：參見(jiàn)2.2.2節(jié)的相關(guān)介紹。

    （13）數(shù)據(jù)活化層--活化數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)：參見(jiàn)2.2.3節(jié)的相關(guān)介紹。

    （14）數(shù)據(jù)活化層--數(shù)據(jù)實(shí)體聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容安全：參見(jiàn)2.2.3節(jié)的相關(guān)介紹。

    （15）支撐層--云計(jì)算和云存儲(chǔ)安全技術(shù)：云計(jì)算和云存儲(chǔ)安全技術(shù)則研究云的業(yè)務(wù)使用用戶認(rèn)證和存儲(chǔ)訪問(wèn)控制，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的安全防護(hù)和結(jié)果的保密保障。云計(jì)算平臺(tái)安全方面的首要問(wèn)題是云計(jì)算平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題，包括：面向云計(jì)算環(huán)境的關(guān)鍵安全模型和理論方法、基于云計(jì)算平臺(tái)的運(yùn)行時(shí)安全保障機(jī)制、以及漏洞發(fā)現(xiàn)技術(shù)等。云存儲(chǔ)安全的技術(shù)內(nèi)容包括：云存儲(chǔ)安全訪問(wèn)權(quán)限控制、數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)和驗(yàn)證體制、數(shù)據(jù)安全交互協(xié)議、安全的云備份環(huán)境與機(jī)制、以及針對(duì)云計(jì)算的安全審計(jì)等多個(gè)方面。

    （16）支撐層--云服務(wù)的可信認(rèn)證技術(shù)：云環(huán)境中的信任已和傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境存在很大不同，它更強(qiáng)調(diào)的是用戶對(duì)平臺(tái)的信任。另外，同樣需要考慮平臺(tái)對(duì)用戶的信任及云內(nèi)部組件間的信任等方面。云服務(wù)的可信認(rèn)證的目標(biāo)是認(rèn)證形成云的群體身份，切斷不可信的鏈接，保障云的來(lái)源可控、可調(diào)整，從而認(rèn)證云服務(wù)的可用性等。云平臺(tái)是智慧城市的重要基礎(chǔ)，研究云服務(wù)的可信認(rèn)證技術(shù)就非常關(guān)鍵。云服務(wù)的可信認(rèn)證的技術(shù)內(nèi)容包括：面向云計(jì)算、云存儲(chǔ)和云服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和理論方法、風(fēng)險(xiǎn)分析與加固方案、信任與安全核查模型與機(jī)制等多個(gè)方面。

    （17）支撐層--云服務(wù)網(wǎng)絡(luò)隔離和防護(hù)技術(shù)：其目標(biāo)是通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)隔離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有安全性要求的云的分割邏輯區(qū)域加以防護(hù)，過(guò)濾可疑數(shù)據(jù)，形成對(duì)病毒的防護(hù)能力和有效抵御多種攻擊手段。

    （18）支撐層--云服務(wù)內(nèi)容智能研判技術(shù)：其目標(biāo)是研究和建立云計(jì)算分析模型，對(duì)比結(jié)果，智能判斷云計(jì)算內(nèi)容。通過(guò)檢索技術(shù)監(jiān)控云計(jì)算內(nèi)容，對(duì)監(jiān)測(cè)到的不合法內(nèi)容及結(jié)果進(jìn)行跟蹤和標(biāo)識(shí)，控制其輸出路徑。

關(guān)于技術(shù)體系的進(jìn)一步說(shuō)明

    由上面的分析可知，智慧城市建設(shè)離不開(kāi)一系列技術(shù)的支持，但是這些技術(shù)，有的不屬于智慧城市研究的范疇，只是在建設(shè)智慧城市的過(guò)程中，需要依托這些技術(shù)，而技術(shù)本身的研究和發(fā)展則由其他領(lǐng)域來(lái)完成；有的屬于專用技術(shù)，即是智慧城市建設(shè)所必須且要依托智慧城市建設(shè)進(jìn)行研究和發(fā)展的技術(shù)。為此，我們將智慧城市建設(shè)的技術(shù)體系分為三大類，一是依托類技術(shù)（圖13黑色字體所描述的技術(shù)），二是智慧城市專用類技術(shù)（圖13右上部紫色字體所描述的技術(shù)），三是重疊類技術(shù)，即該類技術(shù)雖然不屬于智慧城市的專用類技術(shù)，但將它們應(yīng)用到智慧城市領(lǐng)域，需要充分考慮智慧城市的特點(diǎn)，同時(shí)，智慧城市研究和應(yīng)用的支持，可以促進(jìn)這些技術(shù)的發(fā)展（圖13左上角棕色字體所描述的技術(shù)）。

                               圖13智慧城市技術(shù)范疇分類

    此外，智慧城市的技術(shù)發(fā)展，也需要分階段實(shí)施。根據(jù)技術(shù)的重要程度、相互依托關(guān)系、已有技術(shù)基礎(chǔ)等，可以將智慧城市技術(shù)體系的各項(xiàng)技術(shù)的研究與發(fā)展分為四期。如圖14所示，對(duì)于城市感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)活化層和支撐服務(wù)層的通用類技術(shù)，在信息、自動(dòng)化、電子等相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)有所積累，但是這些技術(shù)還將繼續(xù)發(fā)展（圖14中用帶方向的圓角矩形表示，說(shuō)明該項(xiàng)技術(shù)并不僅僅局限于其所在的建設(shè)期，將持續(xù)發(fā)展）；而統(tǒng)一時(shí)空體系下多源信息實(shí)時(shí)接入與異構(gòu)信息自主加載，在建設(shè)一期有初步涉及，同時(shí)還將在后面的建設(shè)期持續(xù)發(fā)展；城市多模式數(shù)據(jù)系統(tǒng)互連技術(shù)與支撐環(huán)境、城市信息多層次智能決策關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)、城市多源密集型動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)技術(shù)與服務(wù)系統(tǒng)、以人為中心的智慧城市公共服務(wù)支撐技術(shù)與系統(tǒng)、面向城市運(yùn)行管理的數(shù)據(jù)高性能分析技術(shù)與系統(tǒng)、以及城市復(fù)雜時(shí)空數(shù)據(jù)集成分析與空間決策模擬，這幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)將重點(diǎn)在二期中建設(shè)；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管工具、協(xié)同服務(wù)平臺(tái)、面向業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集成和聚類服務(wù)平臺(tái)、空天地融合的智慧城市信息共享平臺(tái)，這些關(guān)鍵技術(shù)可以考慮在三期重點(diǎn)建設(shè)；同時(shí)，在三期建設(shè)期內(nèi)，還要開(kāi)始應(yīng)用服務(wù)層關(guān)鍵技術(shù)的研究與突破，而四期結(jié)束，將全部完成應(yīng)用服務(wù)層關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和建設(shè)。通過(guò)這四期的建設(shè)，為智慧應(yīng)用服務(wù)奠定技術(shù)基礎(chǔ)，并提供全面的服務(wù)。

                              圖14技術(shù)體系分期建設(shè)建議方案