如何用大數(shù)據(jù)管理城市？

近年來(lái)，由于科技的不斷廣泛運(yùn)用，例如智能手機(jī)，智能卡，以及各式各樣的傳感器，使得將人口和交通流量這樣的城市活動(dòng)信息的收集、儲(chǔ)存和可視化變成了可能。這些流量的信息過(guò)去僅僅以公共數(shù)據(jù)的形式每隔幾年發(fā)布一次，例如，除了像城市規(guī)劃和旅行這樣的行政區(qū)域以外，作為智能操作中的一部分，日立集團(tuán)正在研發(fā)城市管理平臺(tái)解決方案，通過(guò)收集和分析從人口和交通流量中采集的大數(shù)據(jù)來(lái)支持城市的高效運(yùn)行。

這篇文章描述了在城市管理平臺(tái)背后的概念，選取了日本和海外的例子，以及展示了未來(lái)的前景。

城市管理平臺(tái)背后的思想：

圖1展示了城市管理平臺(tái)解決方法背后的概念。人口流量數(shù)據(jù)和交通流量數(shù)據(jù)都是從一些使用智能手機(jī)、智能卡和傳感器等科技的社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商處收集到的。例如設(shè)施數(shù)據(jù)、交通普查數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)等統(tǒng)計(jì)信息都是從國(guó)家或當(dāng)?shù)卣幍玫降摹＿@些被收集的數(shù)據(jù)都會(huì)在城市管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中被儲(chǔ)存和分析。由于這是一個(gè)基于地理空間信息系統(tǒng)技術(shù)的平臺(tái)，它需要對(duì)不同的時(shí)間和空間參數(shù)進(jìn)行分析。此平臺(tái)的另一個(gè)特點(diǎn)是他可以將收集到的數(shù)據(jù)模型化，并通過(guò)不同形式的模擬將其視覺(jué)化。

城市管理平臺(tái)的好處有：(1)方便且高效性(2)經(jīng)濟(jì)且盈利性(3)安全且有保障性?；疖?chē)和公交，包括用來(lái)支持多模態(tài)旅游的最優(yōu)化公共交以及組合導(dǎo)航都是城市管理平臺(tái)在公共交通部門(mén)潛在應(yīng)用的具體實(shí)例。在旅游業(yè)和零售行業(yè)，同時(shí)也包括對(duì)于商務(wù)區(qū)域的分析，還有以分析人類(lèi)運(yùn)動(dòng)模式為基礎(chǔ)的表達(dá)信息的有效方法中，也有一些可以說(shuō)明的例子。另一些例子包括為了克服交通擁擠或協(xié)助城市規(guī)劃，在城市和住宅方面的應(yīng)用;還有一些以及為了支持疏散演練和確定道路封閉信息，用來(lái)幫助預(yù)防災(zāi)害與犯罪方面的應(yīng)用。

這個(gè)解決方法運(yùn)用了智能手機(jī)，智能卡片和傳感器來(lái)收集真實(shí)世界中的人口和交通流量的大數(shù)據(jù)。城市管理平臺(tái)以收集到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行分析，以模型化和可視化來(lái)協(xié)助城市的運(yùn)行。

圖2展示了城市大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型。最下面一層是支持社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的平臺(tái)，中間一層是建造在基礎(chǔ)設(shè)施上的城市空間，例如大樓，馬路，水庫(kù)。最上面一層是在城市空間中運(yùn)用到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，例如人口流量和交通流量。

城市管理平臺(tái)的例子

福岡市智能手機(jī)探測(cè)示范項(xiàng)目:

2011年，福岡市成立了福岡指令委員會(huì)(Fukuoka Directive Council)，它在工業(yè)、學(xué)術(shù)界、政府和私人部門(mén)之間建立了合作關(guān)系，其目的在于制定福岡市區(qū)增長(zhǎng)戰(zhàn)略以及對(duì)智能城市政策進(jìn)行調(diào)查。委員會(huì)由五個(gè)工作小組(旅游組、環(huán)境組、食品組、人力資源組和城市發(fā)展組)及日立公司組成，日立公司主要參與環(huán)境工作小組的工作，包括愿景建設(shè)及示范項(xiàng)目，旨在使福岡市區(qū)在智能交通方面成為領(lǐng)頭羊。

在2013財(cái)年中，環(huán)境工作小組承擔(dān)了示范項(xiàng)目，即利用智能手機(jī)探測(cè)來(lái)獲取“人流量”的信息。圖3展示了項(xiàng)目的概況。該項(xiàng)目的參與者在領(lǐng)取智能手機(jī)時(shí)已經(jīng)同意工作小組可以收集他們的數(shù)據(jù)(這200人與福岡指令委員會(huì)有關(guān)聯(lián))，也同意使用福岡市交通部門(mén)發(fā)放的Hayakaken交通智能卡來(lái)記錄他們?cè)?014年1月最后一周時(shí)間的移動(dòng)情況。智能手機(jī)事先安裝了應(yīng)用用于收集全球定位系統(tǒng)(GPS)數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)。鑒于與福岡市交通局合作，該項(xiàng)目也從智能卡上搜集用戶(hù)在哪里上、下地鐵站的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后才獲得的。為了使人們行動(dòng)的信息視覺(jué)化，其移動(dòng)路徑和交通方式是由智能手機(jī)GPS數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制的。在乘坐地鐵時(shí)無(wú)法收到GPS信號(hào)，因此獲取的信息來(lái)源于智能卡的行程記錄。示范項(xiàng)目將行程自動(dòng)的分為四類(lèi)(走路，公交，地鐵或是其他交通工具)。

該圖表展示了在2014年1月所執(zhí)行的示范項(xiàng)目的概況。智能手機(jī)和公共交通智能卡發(fā)給充當(dāng)著顯示器角色的200人，并且對(duì)他們一周的行為進(jìn)行分析。

圖3右邊顯示的儀表盤(pán)屏幕能夠用于顯示和分析示范項(xiàng)目的結(jié)果。它設(shè)計(jì)的目的就是能夠被政府、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商使用，以及方便其他人用于基礎(chǔ)分析，例如展現(xiàn)人們的活動(dòng)，交通方式和每個(gè)時(shí)期的其他信息，或顯示工作日和節(jié)假日的不同。

圖4是儀表盤(pán)分析屏。該屏幕試圖提供更易理解和視覺(jué)化的信息，并且能夠由政府官員或其他人使用，最主要的分析項(xiàng)目分布是從早到晚在不同時(shí)間段聚集在某一特定區(qū)域的人數(shù)，他們停留的時(shí)間，以及他們到達(dá)該區(qū)域所使用的交通方式。福岡指令委員會(huì)儀表盤(pán)屏幕所展示的結(jié)果是由福岡市政府多個(gè)部門(mén)的示范項(xiàng)目提供。市政府官員也認(rèn)識(shí)到廣泛的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。這些領(lǐng)域包括為個(gè)人旅游研究補(bǔ)充信息;用于評(píng)估交通工具的目前狀態(tài)和相關(guān)政策的制定;用于會(huì)議、獎(jiǎng)勵(lì)旅游、大型企業(yè)會(huì)議和活動(dòng)展覽(MICE)推廣工作來(lái)判別哪些人會(huì)在參觀福岡市時(shí)做這些事，并且研究提供信息的方式。在私人部門(mén)的潛在功能不僅包括公共交通運(yùn)營(yíng)者來(lái)制作更方便的時(shí)間表，檢查班次和站點(diǎn)，或優(yōu)化站點(diǎn)的選址及其他，同樣也能用于分析商業(yè)領(lǐng)域分布或潛在購(gòu)買(mǎi)客戶(hù)的分布。

該屏幕展示了一個(gè)運(yùn)用智能手機(jī)探測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行人員流動(dòng)的分析。該屏幕可以用于分析人們?cè)谀骋惶囟I(lǐng)域聚集的人數(shù)和他們?yōu)榱说皆摰胤绞褂玫慕煌ǚ绞健?/span>

巴厘島出租車(chē)探測(cè)示范項(xiàng)目：

印度尼西亞共和國(guó)一級(jí)行政區(qū)巴厘島交通阻塞日益嚴(yán)重，這也是東盟國(guó)(ASEAN)的通病。原因是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展導(dǎo)致了當(dāng)?shù)厝藢?duì)車(chē)輛需求的增強(qiáng)，并且Denpasar國(guó)際機(jī)場(chǎng)交通樞紐附近的交通堵塞問(wèn)題一直難以改善。這就是日本合資企業(yè)公司示范項(xiàng)目的背景，同時(shí)也作為經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和工業(yè)部門(mén)在2012財(cái)年進(jìn)行撥款來(lái)推動(dòng)和研究基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)出口的項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目的目標(biāo)是部署日本智能社區(qū)技術(shù)利用利用智能交通系統(tǒng)(intelligent transport systems ITSs)來(lái)緩解巴厘島交通阻塞問(wèn)題，同時(shí)通過(guò)景點(diǎn)之間便捷的交通來(lái)促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展。日立公司主要通過(guò)交通阻塞信息的產(chǎn)生，進(jìn)行參與交通系統(tǒng)改革的實(shí)施。

示范項(xiàng)目從當(dāng)?shù)爻鲎廛?chē)公司運(yùn)行的300輛交通工具獲取GPS數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)用于分析計(jì)算一些參數(shù)，例如行程次數(shù)、每一段路的速度和特定選擇道路所需要的時(shí)間。圖5在地圖上展示一個(gè)在不同路段上行駛的時(shí)間的例子。采用地圖匹配技術(shù)，將道路網(wǎng)絡(luò)的GPS數(shù)據(jù)和計(jì)算出的速度匹配，用顏色編碼格式呈現(xiàn)不同路段的速度 (綠色表示移動(dòng)暢通，黃色表示交通擁擠，紅色表示靜止不動(dòng))。該項(xiàng)目同樣選擇了主要的旅游景點(diǎn)之間的線路并比較了平均出行時(shí)間，如在早上、中午或晚上這些關(guān)鍵時(shí)期的堵塞信息。我們向大約200個(gè)當(dāng)?shù)赜脩?hù)提出了進(jìn)行調(diào)查關(guān)于利用智能手機(jī)或其他方式提供這些信息的想法，45%的用戶(hù)表示即使為此付費(fèi)也愿意使用這項(xiàng)服務(wù)。這表明了對(duì)交通信息的需求量。

從當(dāng)?shù)爻鲎廛?chē)公司獲得的GPS數(shù)據(jù)用于離線分析來(lái)計(jì)算參數(shù)，例如行程次數(shù)、每一段路的速度和特定選擇的道路所需要的時(shí)間。

未來(lái)展望

本節(jié)介紹日立公司在基于人流量量和交通流量的大數(shù)據(jù)的城市管理平臺(tái)的下一步打算。

(1)擴(kuò)展個(gè)人數(shù)據(jù)的使用

可以預(yù)測(cè)到在未來(lái)社會(huì)系統(tǒng)將有能力產(chǎn)生并儲(chǔ)存更大量的數(shù)據(jù)。隨著日本對(duì)個(gè)人信息保護(hù)法的修正，同樣也能預(yù)期到在不久的將來(lái)，企業(yè)使用個(gè)人數(shù)據(jù)的政策會(huì)更加明確。

在這種情況下，日立公司致力于提高分析技術(shù)和分析速度，并制定方法用于分析收集到的大量數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別隱藏的關(guān)系來(lái)形成新的生產(chǎn)力。在未來(lái)，日歷公司將尋求發(fā)展和支持社會(huì)的系統(tǒng)：通過(guò)整合大數(shù)據(jù)分析與系統(tǒng)，來(lái)控制社交基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)助人們的活動(dòng)、自動(dòng)駕駛和管理交通的供需關(guān)系。

(2)無(wú)縫人流量分析，從城市到室內(nèi)層次

對(duì)城市管理平臺(tái)在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域不同層次(從室內(nèi)空間到全市區(qū)域)進(jìn)行人流量分析的期望日益增長(zhǎng)。人流量分析用在零售業(yè)的目的在于鑒別人們的購(gòu)物模式或者測(cè)試廣告的有效性。對(duì)于體育館或其他基礎(chǔ)設(shè)施，它可以用來(lái)評(píng)估或提高基礎(chǔ)設(shè)施的所有方面，例如，評(píng)估他們不同方面吸引參觀者的能力。同時(shí)，它已經(jīng)應(yīng)用在整個(gè)城市的發(fā)展，例如決定交通的供給和需求，根據(jù)人們參觀特定基礎(chǔ)設(shè)施的行為來(lái)鑒定趨勢(shì)。因此，日立公司正尋求發(fā)展它們城市管理平臺(tái)的應(yīng)用，不僅僅是應(yīng)用于政府方面，同時(shí)應(yīng)用于商業(yè)或其他領(lǐng)域，通過(guò)提供無(wú)縫人流量和車(chē)流量分析，橫跨城市的大部分區(qū)域，同樣也細(xì)致到基礎(chǔ)設(shè)施和室內(nèi)區(qū)域這一次層次。

在不同程度上，在人員和交通流動(dòng)方面，以及從當(dāng)?shù)厥覂?nèi)空間到大的城市區(qū)域應(yīng)用方面大數(shù)據(jù)的期望日益增長(zhǎng)。

總結(jié)

這篇文章運(yùn)用從日本到海外的例子，以及對(duì)未來(lái)的期望來(lái)闡述城市大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)背后的含義。