文/鄧曄

智慧城市建設的挑戰(zhàn)

十八大報告指出“堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現代化道路，推動信息化和工業(yè)化深度融合、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化良性互動、城鎮(zhèn)化和農業(yè)現代化相互協(xié)調，促進工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現代化同步發(fā)展。”

當前，能源短缺、交通擁堵、環(huán)境污染、社會治安、城市規(guī)劃、社會保障等城市病的加速蔓延成為城市發(fā)展面臨的主要問題?？v觀人類歷史，從農業(yè)社會到工業(yè)社會再到信息社會，每次變革的背后都是科技進步在推動。信息社會具備幾個主要特征：信息網絡泛在化，高速寬帶融合無線的信息基礎設施將聯通所有人或物；公共管理高效化，精細管理、高效透明、將成為公共管理的必然趨勢；經濟發(fā)展綠色化，高效、安全、便捷、低碳的數字經濟將蓬勃興起；日常生活數字化，科學、綠色、便捷的數字化新生活將變成現實；公共服務網絡化，虛擬化、個性化、均等化的社會服務將無所不在。

智慧城市的目標是科學發(fā)展、高效管理、和諧社會、美好生活。從技術看，智慧城市是以物聯網、互聯網等通信網絡為基礎，通過物聯、互聯、智能，讓城市中各個功能彼此協(xié)調運作，以智慧技術高度集成、智慧產業(yè)高端發(fā)展、智慧服務高效便民為主要特征的城市發(fā)展新模式。從本質看，智慧城市是充分利用現代信息通信技術，匯聚人的智慧，使匯集智慧的人和具備智能的物互聯互動，互補互促，以實現經濟社會活動最優(yōu)化的城市發(fā)展新模式和新形態(tài)。

智慧城市的特點是通過數字、互聯、感知、智能等先進技術，從而實現一體化協(xié)同，進一步實現信息系統(tǒng)的整合，將虛擬世界與物理世界融為一體，進一步將信息化與工業(yè)、城市、生態(tài)融為一體。使城市規(guī)劃建設和管理服務等各功能單位之間，城市政府和企業(yè)居民等各主體之間更加協(xié)調，實現和諧發(fā)展。通過人、物、政府、企業(yè)之間的互動實現城市治理模式和發(fā)展的創(chuàng)新。將城市資源配置最優(yōu)利用，經濟活動成本更低、效益更好、速度更好、精度更高、滿意更多。

大數據是智慧城市的核心

智慧城市系統(tǒng)屬于數據密集型科學，它不只是追求豐富的物質資源，也不只是移動互聯網帶來的多樣化便捷信息服務，更包含非物質的數據資源的價值發(fā)現和價值轉換，以及由大數據帶來的精神文化領域的嶄新現象。數據來源于人類測量記錄分析世界的渴望和追求。隨著信息技術，尤其是傳感器、通信、計算機和互聯網技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，人類獲取數據的手段越來越多，速度大大加快，成本急劇降低，層次和尺度更為精細，從而讓大數據成為信息社會的重要資產。

大數據的特征是大量性（規(guī)模超大、不斷攀升）、高速性（高速產生、處理高效）、多樣性（種類多樣、來源多樣）、低密性（有用數據提純）。每天，各行業(yè)的大數據都以10的三次方數量級增長，如何從中發(fā)現價值？海量數據給常規(guī)技術（獲取存儲管理、處理傳遞共享、關聯聚類分析）帶來了眾多挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，通常從三個方向入手：

核心支撐：借助機器學習、數據挖掘、數據融合等技術。

架構支撐：采取眾包、并行數據庫、云計算等方式。

輔助支撐：借助信息安全、智能搜索、可視化等技術。

現在是大數據、小模型、小定律交叉，即使是同一類問題，每個城市也都不一樣，所以模型和程序要圍著數據傳。結構化數據通過數據庫或者數據倉庫解決，半結構化數據使用網頁和搜索引擎等技術解決，非結構化數據使用深度學習、網絡交互和群體智能解決。此外，大數據驅動云計算架構中心的進化，云計算的應用評估要充分考慮大數據的不確定性和價值的隱蔽性。

云計算為大數據提供支撐

近年來國家高度重視并大力推動云計算及其產業(yè)發(fā)展，云計算產業(yè)快速增長，2014年突破了1000億元。云計算的發(fā)展帶動了信息制造業(yè)、軟件和信息服務業(yè)的快速發(fā)展，云計算已從技術導入階段進入到了產業(yè)蓬勃發(fā)展、應用迅速普及階段，國務院發(fā)文明確提出：到2020年，云計算應用基本普及，云計算服務能力達到國際先進水平。

云計算是信息化重要形態(tài)和大數據的重要支撐。近年來云計算系統(tǒng)的發(fā)展可分為四個階段：

·提供技術，以IOE為代表，為用戶提供相關的技術，硬件和數據由使用者自己負責，這也是互聯網出現之前的主要思路。

·基礎設施租賃，即IaaS時代，為用戶提供所有的基礎設施，用戶可以按需選擇是否使用服務提供商的技術服務。

·提供SaaS，將軟件作為一種服務提供。

·數據即服務，提供商交付的是一種見解，不再是單純的技術和硬件。通過挖掘行為信息，分析特征來提升用戶體驗、提煉商業(yè)價值、解決決策問題。

平臺城市系統(tǒng)建設趨勢

在海量數據中,視頻因形式直觀內容豐富，已成為一種極為重要的數據形式。如今,視頻攝像頭在生活中已經隨處可見,無論是室內還是室外,小區(qū)還是商場,各種社會公安安全場所都有監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)揮作用，尤其是在維護穩(wěn)定、反恐處突、治安防范、偵查破案、服務群眾等工作實踐中，視頻監(jiān)控技術在構筑全天候全方位治安防控體系中具有強大的優(yōu)勢。視頻監(jiān)控技術通過實時顯示監(jiān)控區(qū)域現場圖像和回放歷史場景的功能，具有發(fā)現犯罪、預防犯罪、威懾犯罪和鎖定目標、提供線索、固定證據等重要作用，已經成為繼刑偵、技偵、網偵技術之后的“第四大技術支柱”。

從2004年開始,我國就開始了平安城市的建設,通過以點帶面的監(jiān)控系統(tǒng)建設,實現攝像機之間的聯網和視頻數據的共享,為城市安防等提供信息支撐和保障,這要求監(jiān)控系統(tǒng)實現網絡化和智能化。為增強打防管控的系統(tǒng)性、整體性和協(xié)同性，切實發(fā)揮治安防控的整體效能，中辦國辦先后印發(fā)了《關于加強社會治安防控體系建設的意見》,國家發(fā)改委、中央綜治辦、公安部等9部委聯合印發(fā)了《關于加強公共安全視頻監(jiān)控建設聯網應用工作的若干意見》,要求進一步加大視頻監(jiān)控網建設力度，擴大視頻監(jiān)控覆蓋范圍，加強視頻圖像領域的關鍵技術攻關,針對提升視頻圖像信息應用效能等方面提出了明確要求。

智慧型平安城市的大數據應用，集中體現在公安實戰(zhàn)應用平臺和交通指揮管控平臺的建設，要求在目前公安視頻聯網共享平臺的基礎上，引入智能視頻應用相關技術，將自動提取視頻特征與人工標識相結合，關聯現有信息綜合資源庫，與刑偵、技偵、網安、情報等部門信息結合起來，建設高效實用的圖偵業(yè)務系統(tǒng)，提升視頻監(jiān)控圖像在增加識別、智能化感知、主動預警等方面的應用水平，整合跨警種、跨平臺、跨部門之間的數據，實現跨區(qū)域跨部門的信息分析，為科學決策提供依據。

公安大數據面臨的主要問題

視頻作為基礎資源，提供了大量的圖像信息，但存在如下問題：1）民警主要關注的是圖像中的人、車、物、事件等基礎情報信息，而實際上監(jiān)控圖像資源中包含大量冗余的數據信息。目前缺少自動提取與挖掘關鍵信息的手段。面對日益龐大的視頻數據,想要快速準確地找到用戶感興趣的內容十分困難。2）視頻圖像占存儲空間大，監(jiān)控視頻數據通常只存儲一個月，關鍵信息無法得到長時間保存。

從形式上看，數據可以分為結構化數據和非結構化數據。大數據時代，絕大部分數據是非結構化的圖像和視頻數據，大數據在一定程度上就是意味著視頻大數據。因此，在智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)當中,除了基本的人工監(jiān)視和數據記錄以外,一定要對監(jiān)控視頻進行結構化即智能化處理,需要對視頻當中的人、車和其他重要事物進行識別、檢索和行為分析,并根據結果提供適當的提示。在對視頻的智能處理當中,視頻檢索技術顯得尤為基礎和重要,

視頻檢索主要有文本檢索和內容檢索兩種方式：

基于文本的檢索——通過對視頻進行人工標注，將圖像信息轉換成文本標注（相當于增加標簽），通過文本檢索的相關技術如關鍵字技術進行檢索，這種方式對視頻信息內容進行了壓縮，簡化了查詢的流程，提高了檢索速度，減少了檢索的數據量和時間成本，一般對視頻信息內容會有語義上的概括，比較適合利用主題查詢的場景。但是人工標注耗時較長，受標注者主觀影響較大，用戶有時并不能準確描述其所想搜索內容的主題，關鍵字提取困難，而且由于標簽難以完全概括視頻內容,導致查詢的準確度并不高,檢索結果差強人意，這也導致了傳統(tǒng)的基于文本的視頻檢索方式越來越不能滿足用戶需要。

基于內容的檢索——用戶希望的是有形式更為豐富的輸入,如不僅限于關鍵字等,可以利用圖例、草圖、語音描述等等來作為搜索輸入條件。而檢索的內容也不限于視頻的主題,而可能是視頻中某一個場景的故事,某個鏡頭是否發(fā)生了某種事件等等。因此，綜合利用數字圖像處理、模式識別、圖像理解和機器學習等多種技術,通過對視頻內容進行語義上的理解，結合視頻的前后時段信息，組合用戶的各種檢索條件實現快速檢索，已經成為目前視頻檢索領域研究和發(fā)展的重點。

現有視頻監(jiān)控網絡存在著缺乏深度應用的模式。其應用的瓶頸是視頻信息如何高效提取，如何同其他信息系統(tǒng)進行標準數據交換、互聯互通及語義互操作。解決這一問題的核心技術即是視頻結構化描述，通過視頻結構化分析技術和大數據、云計算等技術，實現以機器自動處理為主的視頻信息處理和分析，快速提取實時監(jiān)控視頻或監(jiān)控錄像中的視頻信息，使得安防平臺能夠對監(jiān)控區(qū)域的錄像文件進行特征分析（如人、車、物、顏色、大小、方向、時間、地點等），使原來需要數小時查看的文件，以十幾倍的速度快速瀏覽查看。

實現視頻結構化的技術路線

目前公安實戰(zhàn)應用平臺的建設重心主要包括：前置智能分析和結構化數據上傳、構建圖像信息數據庫、強化視頻偵查/態(tài)勢分析/指揮調度等業(yè)務。其中，前置智能分析技術尤為關鍵，它可以提供基于人車目標的特征提取，實現基于事件的信息挖掘，將結構化數據寫入H.264或H.265視頻流中回傳到中心平臺，將圖像信息轉換成有價值數據，形成視頻線索，協(xié)助民警快速辦案。下面，以天地偉業(yè)推出的星卡口產品為例，介紹前置智能分析的具體應用。

針對城市道路監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機的星卡口技術，是面向城市治安防控和交通管理的融合型應用。在滿足常規(guī)道路監(jiān)控系統(tǒng)對道路斷面全覆蓋的視頻監(jiān)控需求以及全天候的高清錄像需求的同時，實現了全畫面視頻檢測、視頻跟蹤、車牌識別等多種技術應用，讓道路監(jiān)控攝像機，不僅采集視頻，還可以檢測抓拍車輛通行軌跡、自動識別提取車輛特征屬性（車牌號碼、車牌顏色、車身顏色等）。以天地偉業(yè)推出的星卡口系列智能道路監(jiān)控攝像機為例，具備如下特點：

·具備視頻監(jiān)控、卡口功能，一機多用，支持H.265、H.264HP/MP/BP、M-JPEG編碼，適用場景廣泛。

·采用星光級CMOS傳感器，超低照度，無需專用的補光燈可得到清晰的抓拍效果，降低了系統(tǒng)建設成本。

·相比標準卡口視野更廣，無需正對車道即可有較高的抓拍率和識別率，安裝方式同監(jiān)控相機立桿，布點方便，施工成本低。

·支持結構化語義，支持智能識別功能：內置車牌識別功能、車牌顏色識別功能、車身顏色識別功能、車型識別功能、車流量統(tǒng)計；支持機非人抓拍。

·抓拍率：白天三車道（從近到遠）分別為90%/90%/80%，夜間三車道（從近到遠）分別為90%/80%/80%。

·識別率：白天為90%，夜間為80%。

星卡口技術解決了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，針對海量視頻錄像，投入大量人力進行人工查證的問題，實現了事后查證到事前防控的轉變。它適用于城市道路、主干道、次干道、支路等城市道路環(huán)境，主要用于次干道及支路的道路路面監(jiān)控。

星卡口系列智能監(jiān)控抓拍攝像機在滿足日常視頻監(jiān)控需求的基礎上，通過實時智能識別、軌跡跟蹤，準確記錄過往車輛經過的信息，清晰辨別車身、車牌號、車型等特征，包括機動車經過的地點、行駛方向、經過時間、號牌號碼、號牌顏色、車輛類型等內容。同時自動對車輛牌照進行識別，包括車牌號碼、車牌顏色和車型等，通過對運動車輛的運行軌跡分析、視頻跟蹤，達到準確抓拍。星卡口產品通過智能車牌角度檢測、傾斜矯正和圖像旋轉等高科技手段，支持大角度識別，在斜視角度下能提高識別準確率，并具備視頻測速功能，達到準確識別出車牌信息的效果。此外，該產品還具備非機動車和行人檢測功能，記錄信息更全面，這些實時記錄的信息，直接傳到公安實戰(zhàn)應用平臺，實現視頻結構化數據存儲，減少了人工查詢海量視頻錄像的壓力，能夠快速檢索特征信息，定位到指定時間段的視頻，提高了公安、交警查辦案件的效率。

結束語

在管理層逐步融入數據化思惟，應用大數據是不僅是驗證或者證明我們已經知道的，而且還要發(fā)現我們所不知道的。智慧城市正在成為城市發(fā)展的一種理念、模式、創(chuàng)新和目標，也是傳統(tǒng)城市的改造和新生，將促進城市的轉型升級。