智慧城市中的大数据挖掘与应用

智慧城市中的大数据挖掘与应用
智慧城市蕴含大数据
城市是生存繁衍最好的地方，城市是社会交往的地方，是文化享受的地方，按照城市的职能，我们让它智能化，比如智慧安防、智慧环保、智慧能源、智慧城管、智慧养老、智慧国土规划、智慧社区、智慧家居都是让人有更好的环境来生存繁衍。在经济发展方面，可以推动智慧制造、工业互联网、物联网。在文化享受方面，可以考虑智慧户外流媒体、智慧教育、智慧旅游等等。在社会交往方面，有智慧交通、购物、社会综合管理。
在智慧城市的建设和应用中，将产生从TB到PB级越来越多的数据，从而进入大数据时代。2011年，Science专刊指出大数据时代已经到来，美国工程院院士也指出大数据可以让我们实现海量数据在预测、建模、可视化和发现新规律等方面应用的时代就要到来，奥巴马总统宣布美国政府正式启动大数据研究发展计划，奥巴马认为大数据就是未来世界的“石油”，这个计划要超过以前提出的“信息高速公路计划”，智慧城市建设的潮流已经到来。
空间数据方面，空间的传感器资源，美国有185颗卫星，中国有91颗卫星，到2020年中国将有200多颗卫星，卫星每天往回传输的数据可以达到PB级，空间数据资源、处理资源、空间信息资源、地学知识库资源，这些资源都可以传到网上，通过可视化的服务，利用云计算环境，包括计算资源、网络资源和存储资源，来保证服务质量。
“天地图”挖掘海量数据
为了充分研究这些海量空间大数据，我们研发了一个软件，叫做“天地图”，“天地图”的数据已经超过了TB级，目前已经超过100TB。利用“4+1”倾斜相机城市三维模型，贵阳做了很多三维建模工作。通过大数据，我们可以监测上海的地表下沉问题，把雷达数据放在一起，进行数据分析和挖掘，自动地、随时地检测地表下沉，不同地区的下沉速度不同，上海大概每年下沉20毫米，远郊区和市中心都在下沉。我们的检测结果同上海市国土局对比，精度可以达到39毫米和25毫米。我们已经对上海、苏州、天津、广州等很多大城市进行了自动检测。我们还监测了三峡，将来还要监测高铁。
我国已建成世界最大的视频监控网，2005年平安城市计划启动，现在我们已经在全国600个城市安装了超过2000万个摄像头，投资超过3000多亿，摄像头的工作可以帮助我们保证城市的平安、交通的通畅，但是出现了大数据的问题，就是存不起，数据量太大导致无法存储。我们为天津做了一个规划，“十二五”末，天津将安装60万个摄像头，按照公安部的要求，数据要保留3个月，有4600多个PB，1PB等于1000TB，比我们的空间数据还要大，如果这样存下去，一年要花580多亿，相当于去年西藏的GDP。同时，数据也查不准，发现问题以后，用人工去查，查不准，不可能用几十万个人去查数据，超过了人工处理的极限。此外，也防不住，案件破案效率、破案速度、破案质量不高，这是我们面临的一个严峻的问题。
智慧交通方面，中国有13亿人，数据量到了PB级，24小时都有流量，我们要把这些数据保存起来。安防方面，我们要“365天×24小时”管好城市的安防，数据量也很大。智慧养老方面，现在中国超过65岁的老人已经达到2亿到25亿，一个人从65岁活到90岁、100岁，如果把变化状态记录下来，可以使老人得到及时的救护和帮助。
目前，大数据依靠云计算和数据挖掘。科学的发展经过了四个时代，最早靠经验，后来靠理论，现在我们进入了数字发现知识的时代，云计算就应运而生，把计算能力、存储能力、交互能力放在云端，这种服务叫云计算服务，出现了基于云计算的信息服务，今天走到了虚拟服务云计算的时代，云计算中心内部的生态链，在一个网络上，除了自身的计算资源之外，我们有一些商人做云服务器、集成服务等，这些人构成了一个链条，这个链条无所不在，为大家服务。
我们现在做了一个遥感云，把海量的遥感数据，复杂的遥感处理与分析方法放在远程的云计算平台上，利用云计算平台d性的计算能力，用户无需买数据、不需搭建环境，也不需要买软件，只需要选择数据和算法后即可获得计算结果，我们的服务不再是提供一个地铁、提供一个文件拷贝和数据共享，而是基于云计算的注册服务。
遥感云叫做OpenRS-Cloud，开放的遥感云是不收钱的，可以检查任务进来的速度，可以看计算机结果，把数据输入进去，可以直接在浏览器上察看到结果，用户使用非常方便。大家体会一下遥感云服务实例，云系统可以搜索下雨之前的卫星影像，还可以搜索下雨之后的卫星影像，有了这些影像以后自动生成了服务链条，可以得到遥感服务的结果。
云计算与数据挖掘
位置云可以将手机的导航卫星信号与其他定位相关的传感器信息传输到云计算中心，通过实时解算，实现室内外高精度的手机连续位置定位和实时导航。
地理国情检测需要，灾情报告员需要，土地调查员和城管员都需要，这样的系统可以把外面的卫星定位方法、室内的传感器定位方法、无线信号定位方法揉在一起，叫做混合定位。北斗正在做服务云，中国北斗从2012年已经开始全面运营，有120字短报文特性，我们做了增强系统，按照220公里的距离，可以保证导航精度一秒钟十个精度，在60公里以内，可以实现区域三频厘米级精密定位。如果用GPS，信号完好率达44%，初始化时间只有40多秒。
我们推荐的是GPS双频加北斗三频，可以保证平面精度1厘米、高程精度36厘米，提高了30%，完好率达100%，初始化时间只有6秒。
现在运营商做这个软件，精密定位可能收1毛或者2毛，高精度导航性能分析，可用于智慧交通中的车辆控制和智能驾驶，物质的运送只能在慢车道，原来控制不住，有了米级精度便可以控制，如果犯规了，指挥中心可以实时了解。
数据挖掘方面，我们现实世界的数据不是我们需要的，我们需要的是信息，最后要的是知识，我们要从海量数据中挖掘、发现我们所需的知识。
视频数据挖掘，要把安全行为进行智能分析，视频数据自动理解，从而实现视频数据自动压缩，把PB数据压缩下来，要推行智能设备就要解决一些问题，例如人体异常行为检测，异常事件检测，这是公安部门最感兴趣的。如果计算机能做，可以对目标进行跟踪，这就是我们需要的，自动地对物体中的运动目标进行检测、分离、跟踪，对其行为进行有效识别，如果有了这个软件，视频数据就能充分利用，正常人的活动可以删去，只把可疑的数据留下来。
智慧城市是基于数字城市、物联网和云计算建立的现实世界与数字世界的融合，以实现对人和物的感知、控制和智能服务。感知是数字城市的功能，控制和智能服务是智慧的高级阶段，智慧城市对经济转型发展、城市职能管理和对大众的智慧服务具有广阔的前景，使得人与自然更加协调。
做这件事情并不容易，首先要让大家把网络基础设施建设好，让大家用的好、用的起，如果大家用不好、用不起，智慧化就等于零。专家和企业应该抓好技术创新和攻关研究，拉动智慧城市引起的数字服务产业的发展，更好地实现各种智能化的应用。
智慧城市建设是一把手工程，城市一把手要根据每个城市的特点做好顶层设计，统一规划，分步实施。

物联网的十三五规划(2016-2020年)提出：到2020年，具有国际竞争力的物联网产业体系基本形成，包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模突破15万亿元，公众网络M2M连接数突破17亿。发展200家左右产值超过10亿元的骨干企业。

市场前景一：物联网应用市场的细分化特点将更加显著

《物联网的十三五规划(2016-2020年)》提出：到2020年，具有国际竞争力的物联网产业体系基本形成，包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模突破15万亿元，公众网络M2M连接数突破17亿。发展200家左右产值超过10亿元的骨干企业。

从2015年至2020年，我国物联网产业的年复合增长率将超过20%。届时，我国物联网应用市场的细分化特点将更加显著，智能家居、智慧城市、工业物联网、车联网这几大细分应用市场将进入快速发展时期。

市场前景二：物联网将成为智慧城市的末梢神经

当前，智慧城市建设成为全球热点，我国许多城市提出建设智慧城市，物联网是智慧城市构架中的基本要素和模块单元，已成为实现智慧城市“自动感知、快速反应、科学决策”的关键基础设施和重要支撑。国家“十三五”规划纲要也明确提出“加强现代信息基础设施建设，推进大数据和物联网发展，建设智慧城市”。

从未来发展来看，物联网将成为智慧城市的末梢神经，实现信息感知数据采集，而城市级物联网接入管理与数据汇聚平台将成为智慧城市的中枢神经系统。通过大力推广物联网在智慧城市领域的应用，将推动我国智慧城市建设和发展进入纵深阶段。

市场前景三：重点城市物联网细分市场投资热度高涨

2018年以来，物联网项目的投资热点不减，南京市、重庆市、福州市、深圳市等城市加快了不同领域物联网建设步伐。

——更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》。

2006至2020年，物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化，智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升，行业规模保持高速增长，江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。

截至到2019年，我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

近年来，我国政府出台各类政策大力发展物联网行业，不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见，从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范，并取得了初步进展。

目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长，网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下，中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设，消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用，5G、车联网等领域发展取得突破。

政策推动我国物联网高速发展

自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来，国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变，对于提高国民经济和社会生活信息化水平，提升社会管理和公共服务水平，带动相关学科发展和技术创新能力增强，推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。

以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，通过对人、机、物的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系，是数字化转型的实现途径，是实现新旧动能转换的关键力量。

我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间

自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长，增速一直维持在15%以上，江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明，随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展，中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。

虽然我国物联网发展显著，但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家，其中中小企业占比超过85%，创新活力突出，对产业发展推动作用巨大。

物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向，蕴含着巨大的创新空间，在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域，创新活动日趋活跃，创新要素不断积聚。

物联网在各行各业的应用不断深化，将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下，2020年GSMA移动经济发展报告预测，2019-2025年复合增长率为9%左右，2020年中国物联网行业规模目标16亿元，按照目前物联网行业的发展态势，十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年，中国物联网行业规模将超过27万亿元。

未来物联网行业将向着多元方向发展

标准化是物联网发展面临的最大挑战之一，它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣，还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场，类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。

合规化同样是当下物联网面临的问题之一，特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词，各种用户数据泄露或被滥用的事件频发，特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。

因此在未来，我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定，，用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。

安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击，在未来，以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注，特别是某些特定的基础行业，如医疗健康、安全安防、金融等领域。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看，物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破，NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长，服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网，为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动，物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》

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