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數(shù)字城市的發(fā)展及成就

數(shù)字城市是城市地理信息和其他城市信息相結(jié)合、并存儲在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的、能供用戶訪問的一個(gè)將各個(gè)城市和城市外的空間連在一起的虛擬空間，是數(shù)字地球的重要組成部分，是賽博空間的一個(gè)子集。數(shù)字城市為城市規(guī)劃、智能化交通、網(wǎng)格化管理和服務(wù)、基于位置的服務(wù)、城市安全應(yīng)急響應(yīng)等創(chuàng)造了條件，是信息時(shí)代城市和諧發(fā)展的重要手段。數(shù)字城市為用戶提供了各種各樣的信息，使其有身臨其境的感覺。建設(shè)數(shù)字城市是城市信息化的系統(tǒng)工程。

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的互聯(lián)互通。國際電聯(lián)曾預(yù)測，未來世界是無所不在的物聯(lián)網(wǎng)世界，到2017年將有7萬億傳感器為地球上的70億人口提供服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是機(jī)場、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個(gè)人電腦、寬帶等。物聯(lián)網(wǎng)將與水、電、氣、路一樣，成為地球上的一類新的基礎(chǔ)設(shè)施。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)集智能傳感網(wǎng)、智能控制網(wǎng)、智能安全網(wǎng)的特性于一體，真正做到將識別、定位、跟蹤、監(jiān)控、管理等智能化。

從數(shù)字城市到智慧城市

智慧城市是城市全面數(shù)字化基礎(chǔ)之上建立的可視化和可量測的智能化城市管理和運(yùn)營，包括城市的信息、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施以及在此基礎(chǔ)上建立網(wǎng)絡(luò)化的城市信息管理平臺與綜合決策支撐平臺。

智慧城市是數(shù)字城市與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物，包含智慧傳感網(wǎng)、智慧控制網(wǎng)和智慧安全網(wǎng)。智慧城市與智慧電網(wǎng)、智慧油田、智慧企業(yè)等，都是構(gòu)成智慧地球的重要組成部分。智慧城市的理念是把傳感器裝備到城市生活中的各種物體中形成物聯(lián)網(wǎng)，并通過超級計(jì)算機(jī)和云計(jì)算實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的整合，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市與城市系統(tǒng)整合。通過智慧城市，可以實(shí)現(xiàn)城市的智慧管理及服務(wù)。

根據(jù)智慧地球的特征，可知智慧城市應(yīng)具備以下4個(gè)特征：第一，智慧城市包含物聯(lián)網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息。實(shí)現(xiàn)可靠傳遞：通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。實(shí)現(xiàn)智能處理：利用云計(jì)算，模糊識別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對物體實(shí)施智能化的控制。第二，智慧城市面向應(yīng)用和服務(wù)。第三，智慧城市與物理城市融為一體。第四，智慧城市能實(shí)現(xiàn)自主組網(wǎng)、自維護(hù)。

智慧城市的架構(gòu)及其典型應(yīng)用

智慧城市的架構(gòu)包含4個(gè)層次：一是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層。該層是智慧地球的神經(jīng)末梢，包括傳感器節(jié)點(diǎn)、射頻標(biāo)簽、手機(jī)、個(gè)人電腦、PDA、家電、監(jiān)控探頭等。二是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐層。該層是泛在的融合的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)保障，體現(xiàn)出信息化和工業(yè)化的融合，包括無線傳感網(wǎng)、P2P網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)、云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。三是基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層。該層包括INTERNET網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、3G等移動通信網(wǎng)絡(luò)。四是應(yīng)用層。該層包括各類面向視頻、音頻、集群調(diào)度、數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用。智慧城市通過ＩＰ地址整合相關(guān)資源，使城市的運(yùn)轉(zhuǎn)更加智能化。智慧城市給城市的各行各業(yè)帶來了嶄新的發(fā)展契機(jī)，其典型應(yīng)用具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

智慧城市的網(wǎng)格化管理與服務(wù)。智慧城市可以更有效地實(shí)現(xiàn)城市網(wǎng)格化管理和服務(wù)。例如，武漢市有200多萬個(gè)部件設(shè)施，800多萬人，每年超過60萬事件，我們可以通過智能采集數(shù)據(jù)、智能分析，將這些部件設(shè)施、人口、事件進(jìn)行有效的管理和服務(wù)。

智能交通。智能交通系統(tǒng)通過對傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的變革，提升交通系統(tǒng)的信息化、智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化，智能采集交通信息、流量、噪音、路面、交通事故、天氣、溫度等，從而保障人、車、路與環(huán)境之間的相互交流，進(jìn)而提高交通系統(tǒng)的效率、機(jī)動性、安全性、可達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到保護(hù)環(huán)境，降低能耗的作用。

基于智慧城市的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。基于智慧城市的遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)：視頻服務(wù)，如遠(yuǎn)程診斷、培訓(xùn)、視頻會議。短信，如即時(shí)通信。信息實(shí)時(shí)取得，如醫(yī)學(xué)研究資料庫實(shí)時(shí)使用。多媒體數(shù)據(jù)庫，如電子病歷、影像處理。無線城域網(wǎng)接入，如緊急救護(hù)無線通信。無線局域網(wǎng)接入，如醫(yī)院內(nèi)部通信。還有端到端的系統(tǒng)集成應(yīng)用。

數(shù)字家庭應(yīng)用。不論我們在室內(nèi)還是在戶外，通過物聯(lián)網(wǎng)和各種接入終端，每個(gè)家庭都能感受到智慧地球的信息化成果。

基于智慧城市的城市公共安全服務(wù)。城市公共安全服務(wù)也是智慧城市的典型應(yīng)用，可以有效實(shí)現(xiàn)住宅小區(qū)、交通設(shè)施、城市工地等的安防監(jiān)控。

另外還有基于智慧城市的戶外流媒體服務(wù)。 基于智慧城市的城市應(yīng)急聯(lián)動響應(yīng)等。

未來的智慧城市將能夠?qū)崿F(xiàn)便民利民、消除城鄉(xiāng)差距、提升政府效率、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及治安安防等的全面智能化。

（作者單位：武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）