智慧城市关键技术研究

顾磊　王艺

探讨了城市智能管理运行架构、城市泛在感知设施、机器通信能力提升技术、数据共享和活化技术等关键技术。认为巨系统要形成良好的生态体系和自我成长机制，关键技术的突破和相关技术的综合运用都至关重要。关键技术的突破和相关技术的综合运用才能推动智慧城市建设的深入开展和演进。

智慧城市；物联网；机器与机器通信；感知网络；政府数据开放

This article investigates some key technologies in smart city， including city-level smart operation framework， city-wide sensing infrastructure， M2M telecommunication， and city open data. It points out that breakthroughs in key technologies and comprehensive utilization of these technologies are important to form a good ecological system and self-development mechanism. These technologies will promote the development and evolution of smart city.

smart city； IOT； M2M； sensor network； open government data

智慧城市技术体系架构自下而上可划分为感知层、设施层、数据层和应用层4个层次；横向则辅之安全体系、标准体系和评价体系三大支撑体系。

智慧城市技术架构如图1所示。图1中，感知层的核心能力是泛在的外界感知能力和本地智能处理能力，通过传感器及传感网等技术实现对城市范围内各种关注对象的监测和控制。设施层为智慧城市提供健壮的信息基础设施，其核心是实现互联的广域通信网络和高效一体化的云基础设施，可以有效支撑人与人通信（H2H）、人与机器通信（H2M）、机器与机器通信（M2M）间随时、随地、随需的无缝通信，并以数据存储和应用计算为中心综合承载各类信息化应用。数据是城市最有价值的战略资产，数据层的主要目标是通过数据关联、数据挖掘、数据活化等技术解决数据割裂、无法共享的问题，重点是为城市实现数据共享、数据活化等建立的数据仓库和数据服务。各种智慧政府、智慧产业和智慧民生应用构成了智慧城市的应用层。

本文主要就上述技术架构中的部分重要内容：城市智能管理运行架构、城市泛在感知设施、机器通信能力提升，以及数据共享和活化几个方面进行探讨。

1 城市智能管理运行架构

城市已经成为一部永不停息的巨型机器，每天都面临着众多管理运行问题。这些问题的及时发现和及时解决影响着城市为市民提供的服务质量。为了确保公共安全并提供水、电、运输及其他服务，城市需要获得大量的有效信息，促进城市的各个机构之间的实时沟通和协作，并在问题发生之前及时采取措施，解决潜在的风险。

在信息与通信技术（ICT）层面，针对上述目标，城市智能管理运行架构开始出现。这种运行架构在新增感知设施等数据采集和控制能力元素的基础上，整合集成现有和未来的系统，支持实现城市运行过程中各种事件的捕捉和处理、信息交换和分析、用户交互，以及不同垂直应用和系统之间的协同。采用这种架构的系统功能包括：

·通过实时集成和整合多种信息源获得反映城市当前运行状态的跨部门、跨机构的统一视图；其信息来源有多种，既包括来自内部的信息，也包括来自外部的信息，诸如来自传感器的信息，以及来自各种应用的信息。

·通过新增的数据采集实体和整合其他系统生成的实时事件实现各种城市动态事件，尤其是关键事件的即时捕获、即时交付和即时处理；通过从原始信息抽象具体事件并即时发布到相关机构促成城市机构具备快速响应事件的能力。

·通过信息和业务流程的整合以及相互开放数据和服务能力促进城市跨部门、跨机构的业务协作。

·通过面向服务的架构，以开放和可动态延伸的标准接口满足与现有系统和未来系统的动态整合。

·通过通用建模和资产管理、服务数据监控、Dashboard等可视化技术实现系统本身的动态扩展、质量保证和高效的人机交互界面。

目前，城市智能管理运行架构的提出和当前的主要推动力是一些行业厂商。其中最具代表性的是IBM提出的智能运行中心（IOC）架构[1]。从技术上看，IOC架构由两大中枢机构（信息交换中枢和信息处理中枢）和信息采集域，以及信息呈现域组成。信息采集域采集各种信息或者动态事件，要么通过感知设施得到，要么从其他专业系统采集得到。通过各种适配网关将不同的数据格式以及交互形式统一和标准化后，接入信息交换中枢。信息交换中枢按照既有规则进行信息路由。信息处理中枢得到来自信息交换中枢的警报和关键性能指标后，基于事件规则、语义模型和工作流等技术进行信息的处理和分析，得到分析结果后，要么将结果输送到信息呈现域进行展现（报表、警报、城市仪表板等），要么根据处理结果形成指令，通过信息交换中枢下发到感知设施或者其他专业系统，形成对城市部件的反向控制或者触发其他系统即时响应事件，进行进一步的处理。

上述架构可以看作是IBM诸多已有产品和方案在智慧城市领域的一次重新组合，并针对智慧城市的需求进行了一定程度的提升和完善。在智慧城市信息整合和系统协同的理念之下，IOC架构整合原有的应用中间件/门户/数据存储/数据分析产品，向下延伸到数据采集领域，引入感知数据、视频数据、城市公共部门数据、第三方数据；向上延伸到数据呈现领域和智慧应用领域，引入城市仪表板、智慧水务等针对城市运行需求的数据呈现功能和智慧应用；同时，在事件处理中，引入了基于可扩展标记语言（XML）的用于公共安全与应急领域的通用预警协议（CAP）等数据交换标准[2]；最终形成了一种面向智慧城市的管理运行架构。endprint

实际上，中国各地已经开展的政府应急管理平台的建设，其“横向到边，纵向到底”、互联众多系统、采集多种数据的特性已经呈现出上述智能管理运行架构的一些特征。只不过政府应急管理平台主要针对重大突发事件。而城市智能管理运行体系主要针对城市日常运行中的各种日常事件（当然也包括重大突发事件的发现和捕捉工作）。实践结果表明，借鉴、扩充或延伸政府应急管理平台体系，是形成城市智能管理运行体系的途径之一。

2 城市泛在感知设施

城市中各种形式的感知设备，按照预设逻辑自动对所关注的对象进行状态监控、信息采集和传送，在降低大量人力成本的同时，实现了感知的自动化、即时化、准确化、精细化和泛在化，让我们能够更精确地感知到城市的运行现状。通过泛在感知，物理空间和信息空间实现了双向映射，从而打通了两个空间，使得后续一系列基于信息的操作成为现实。

目前，感知网络的建设通常通过两种方式实现。或者利用已有的提供公共服务的感知设施，诸如GPS、北斗和移动通信网络定位系统等。或者利用特定政府部门和特定行业为诸如监测、控制和监管等目的而建设的行业感知网络。例如平安城市中的视频感知网络、资源环境系统中的环境感知网络等。

政府层面亟需采取配套政策并在市政配套上鼓励相应的行业感知网络在覆盖范围、感知内容和精度等方面进一步提升，并实现受管控的感知信息共享机制。

在传统的感知器之外，随着感知器件的体积小型化和能力多样化，移动终端开始集成了越来越多的感知器件，使其感知能力不断提升。智能手机的逐步普及和密集使用使得群体的感知能力和信息汇聚能力大幅提升。原有的情境感知计算逐渐从个体感知和为个体服务，走向群体感知和为群体服务。如同蜂群能够在低智商的个体基础上，通过群体合作来完成一系列复杂的工作一样，群体感知计算通过群体的感知和信息汇聚，能够充分汇聚细微的力量完成很多复杂的信息采集和部分分析工作，提供信息服务[3]。普通用户的移动设备（手机、平板电脑等），或者特定行业的定制终端都可以作为基本感知单元，通过移动通信网络互联实现感知任务分发与感知数据收集，完成大规模的、复杂的社会感知任务。例如基于手机和感知外设的城市环境指标的细粒度数据采样和后续形成的城市环境指标全局视图；基于出租车车载终端定位信息的采样和后续形成的交通流量现状全局视图等。

由于终端无法保证所有时间都实时在线，群体感知计算往往不强调数据采集的严格实时性和整体性。对于实时性要求较高的服务，则需要经过相应的算法处理从一个小的样本并结合近期的历史数据获得“当前”的数据。感知数据的分析和利用则面临数据的多源性、异构性、大规模性、质量差异性等问题和挑战[3]。而且不同类型的数据、不同的应用场景和应用目标需要采用不同的算法模型和处理技巧。取决于具体场景和问题，这些模型和技巧既可以很简单，也可以很复杂。基于移动终端的移动信令分析是群体感知计算领域的重要应用。其中，既有分析难度较低的人群密度分析，也有分析难度较大的交通流量分析。后者除了需要一套复杂的基于信令轨迹进行车辆速度推演的算法，还需要有配套的道路空间建模（必须适应城市立体交通模型）。后者目前由一些专业化公司进行运营。而前者则已存在运营商提供的服务。例如西班牙电信推出的智慧足迹（Smart Steps）产品[4]。在室内定位领域，一些学术研究机构正在探讨如何通过群体感知计算来实现信号指纹库自动建立和室内建筑结构自动探测机制。这两者都用于基于信号指纹（Fingerprinting）的定位方法，即利用室内现有的环境特征（如无线信号、声音、光线等）作为指纹进行定位，通过终端当前获取的指纹信息的匹配来实现位置估计。其最大难题是工作量庞大的室内环境勘测，且室内环境是多变的，指纹数据库要定期更新。如果利用手机自动记录下当前位置的信号指纹，这样收集就变得简单而几乎没有成本了，同时利用智能手机中的多种传感器，可以随时随地记录用户的行为、路径。而用户的行走路径最真实地呈现了建筑物内部的结构：凡是可活动区域，用户的足迹都可能出现；凡是阻隔区域例如墙体等，用户路径均不可能到达或穿过。因此，大量的用户移动路径交织在一起，真实地刻画出建筑物内部的空间结构[3]。

此外，城市规划中可以考虑将市政建设与感知基础设施建设相结合。例如，智能灯柱[5]系统利用城市中的路灯灯柱，在其上加载Wi-Fi热点、蜂窝网基站、交通监控设备、气象监测设备、污染监测等设备，通过通信网络进行连接，采用集中的中心进行管理和监控，形成城市范围内的数据采集、信息感知和发布的包含终端设备通用物理加载平台和互联网络的基础设施。这个基础设施将大大降低需要广泛布放感知终端的智慧城市应用的部署难度。这个平台上可以加载各种类型的感知终端，例如警报设备、对讲设备、摄像头等。其中，智能灯柱的远程通信连接可以利用有线网络，也可以利用无线网络。虽然存在电力线通信、无线专网通信等多种方案，但基于移动通信网络的远程互联模式仍是最合理的方案。

3 机器通信能力提升技术

物联网是智慧城市的关键技术之一。在原有的近距和远距通信技术，以及信息交互技术的基础上，机器通信能力需要通过各种手段加以提升。

远距通信层面，将沿着混合承载、部分区隔承载、乃至完全区隔承载的路径发展。目前正处于从混合承载走向部分区隔承载的阶段。M2M具有其鲜明的特点。3GPP TS 22.368将M2M通信称为MTC通信，并描述了MTC通信的业务场景及业务特征。3GPP所定义的MTC通信特征主要包括低移动性、通信时间受控、时间宽容、纯数据业务（PS）、小数据包传送、终端单向触发通信场景模式、终端触发为主平台偶尔触发通信场景模式、终端监控、优先报警、安全连接、特定位置触发、不频繁数据传送，以及群组通信等特征[6-7]。

为更好地支持M2M通信，满足M2M通信的需求。3GPP从R10开始，逐渐加入支持M2M通信的功能，同时提升LTE承载M2M通信的效率。R10完成了信令拥塞及过载控制相关的标准化。R11进行了编址和标识、终端触发机制以及纯数据业务终端的标准研究。R12则针对小数据传输效率进行优化、增强监控能力、实现基于组的策略管理、编址、触发和计费，以及降低终端耗电等。endprint

3GPP2也对M2M通信的需求，以及码号方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，针对M2M进行了协议优化。主要优化内容包括：

·实现M2M终端优先级控制

·信道分配流程中使用单条消息来快速建立数据连接、降低模块的功耗

·改进发送数据时信道使用方式，实现网络增容和模块功耗降低

·简化信令机制，降低信令流量，实现网络增容和模块功耗降低

·实现基于反向增强接入信道（R-EACH）的基于信令的数据传输（DOS）机制，实现快速接入和数据快速发送

IEEE成立的M2M Task Group借鉴了3GPP对M2M通信需求的研究，将其协议改进集中在4个方面：低功耗、海量终端接入、突发小数据传输和安全。

全球部分运营商已经开始在核心网内设立专用网元承载M2M通信，满足其在接入、QoS、以及业务管理等方面的特殊需求，并探索进一步开发新的增值服务的可行性。同时，在网络本身的能力提升之外，通过采用M2M终端和应用平台的协作，以及终端和网络侧配置参数的优化等策略来提高网络的承载能力。

移动通信网络的演进实现了针对M2M通信的信息传输能力的提升。M2M通信还面临着信息交互能力的提升要求。物联网构建的目的是为了采集目标对象的实时状态，并对目标对象进行控制。任何一个物联网应用必然涉及到处理对象的数据描述和数据交换问题。除了垂直应用所采用的私有数据格式之外，通用数据处理标准目前尚没有统一的标准。但大量标准组织和公司纷纷制订各自的标准，目前处于标准林立的状态，例如：

·BITXML[8]协议，一个基于XML的M2M数据传输和通信协议。

·CAP[2]协议，基于XML的、用于公共安全与应急领域内的数据交换标准。允许报警信息通过系统传递给不同的应用。

·SensorML[9]协议，提供标准模型和描述传感器与测量过程的XML语言。用来描述包括动态和静态、现场和远程在内的多种传感器。

·M2MXML[10]协议，一个基于XML的协议的设备间通信协议。

·oBIX[11]协议，开放式楼宇信息交换标准。基于XML/WebServices技术的系统集成和互操作应用方案。

·PML[12]协议，EPCGlobal的实体标识语言。

·IRIG[13]协议，一个PCM Telemetry技术标准。更强调实时性，未采用XML技术。

目前，OneM2M等标准组织也正在传输数据的语义标准化层面展开一些标准化工作。总的来看，简单终端、窄带传输模式下协议关注传输高效率和终端低处理能力要求，所以二进制标准占优势。智能终端、宽带情况下关注语法表达的可扩展和完整性，XML占优势。

4 数据共享和活化技术

数据是智慧城市的无价之宝和价值提升的重要源泉。一方面城市积淀了大量的数据并持续在生成大量的数据；另一方面，这些数据大都处于割裂的状态，常常发生数据没有实现共享而导致无法获取数据的情形，更无从谈起通过数据的关联对照和数据挖掘实现数据的活化，服务于城市的智能化运行。

如同“开放源代码”和“开放软件”等概念一样，“开放数据”是指有些数据不应受版权、专利以及其他一些因素的制约，而是应该对所有人免费开放使用（含再发布）。开放数据的来源目前主要来自科学研究的数据以及政府数据。而后者在智慧城市中又被称为“政府数据开放”[14]。

国际上的政府数据开放起源于政府透明化和民主监督、公民参与，以及改进政府效能的出发点。因为大部分政府数据本身受法律的规定是需要公开的。在此基础上，这些开放的数据可以被社会机构以及市民个人来进一步处理后，通过挖掘数据中的模式和整合不同数据源来产生新的知识和新的服务。

当前政府数据开放模式基本上借鉴Data.gov网站所创立的模式。元数据是用来描述数据本身的数据，即描述数据的组成元素、组成元素的数量和类型等信息。它使信息的描述和分类可以实现格式化，从而为机器处理创造了可能。1995年诞生的“都柏林核心”（DC）元数据描述体系经过10多年的发展，形成了一套可以描述各种信息的通用元数据格式。其针对政府信息的修订版本都柏林核心元数据-政府和政府信息定位服务（GILS）核心元数据一起称为当前国际上政府数据开放的两大元数据体系。数据开放人机接口方面，往往通过一个门户为公众提供数据的查询和搜索服务，同时提供数据集的文件下载服务。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。数据开放程序接口层面，存在多种选择。常用的模式是通过Web服务接口或者表述性状态转移（Rest）模式接口开放数据，供社会机构和个人基于开放的数据开发应用程序。从辅助用户快速开发的角度出发，部分政府系统提供了诸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府数据开放是智慧城市发展的趋势。而政府数据开放的各项组成技术本身是成熟的。各个政府面临的问题主要是开放哪些数据内容，开放数据如何组织，如何保障数据的即时性、准确性、完整性，通过何种接口对外开放等问题，以及如何构建一个良好的生态氛围形成数据的有效开放、吸引更多实体参与到数据的增值效应构建工作中来。

2007年以来，国际上的数据开放，尤其是政府数据开放已经取得了长足的发展。美国、英国、俄罗斯等几十个国家相继建立网站开放政府数据。其中的标杆性案例是美国政府的Data.gov网站。2013年8月23日，Data.gov网站提供210 881个数据集和295套数据访问接口。基于这些数据集和数据访问接口，社会机构和个人已经开发了349个应用和137个移动应用。这种趋势也引起了中国相关政府和相关部门的重视。李克强总理提出的透明政府、开放政府的概念，一些地方政府和部门在“十二五”规划中纷纷做了考虑，希望通过数据开放一方面促进公众参与，助力政府解决社会难题，推动服务型政府建设；另一方面促进数据创新应用，充分发掘政府公共数据的附加价值。其中，北京市政府数据资源网预计2014年年底之前正式开通[15]，为政府信息资源的社会化开发利用提供数据支撑。

5 结束语

智慧城市是一个复杂的巨系统，endprint

3GPP2也对M2M通信的需求，以及码号方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，针对M2M进行了协议优化。主要优化内容包括：

·实现M2M终端优先级控制

·信道分配流程中使用单条消息来快速建立数据连接、降低模块的功耗

·改进发送数据时信道使用方式，实现网络增容和模块功耗降低

·简化信令机制，降低信令流量，实现网络增容和模块功耗降低

·实现基于反向增强接入信道（R-EACH）的基于信令的数据传输（DOS）机制，实现快速接入和数据快速发送

IEEE成立的M2M Task Group借鉴了3GPP对M2M通信需求的研究，将其协议改进集中在4个方面：低功耗、海量终端接入、突发小数据传输和安全。

全球部分运营商已经开始在核心网内设立专用网元承载M2M通信，满足其在接入、QoS、以及业务管理等方面的特殊需求，并探索进一步开发新的增值服务的可行性。同时，在网络本身的能力提升之外，通过采用M2M终端和应用平台的协作，以及终端和网络侧配置参数的优化等策略来提高网络的承载能力。

移动通信网络的演进实现了针对M2M通信的信息传输能力的提升。M2M通信还面临着信息交互能力的提升要求。物联网构建的目的是为了采集目标对象的实时状态，并对目标对象进行控制。任何一个物联网应用必然涉及到处理对象的数据描述和数据交换问题。除了垂直应用所采用的私有数据格式之外，通用数据处理标准目前尚没有统一的标准。但大量标准组织和公司纷纷制订各自的标准，目前处于标准林立的状态，例如：

·BITXML[8]协议，一个基于XML的M2M数据传输和通信协议。

·CAP[2]协议，基于XML的、用于公共安全与应急领域内的数据交换标准。允许报警信息通过系统传递给不同的应用。

·SensorML[9]协议，提供标准模型和描述传感器与测量过程的XML语言。用来描述包括动态和静态、现场和远程在内的多种传感器。

·M2MXML[10]协议，一个基于XML的协议的设备间通信协议。

·oBIX[11]协议，开放式楼宇信息交换标准。基于XML/WebServices技术的系统集成和互操作应用方案。

·PML[12]协议，EPCGlobal的实体标识语言。

·IRIG[13]协议，一个PCM Telemetry技术标准。更强调实时性，未采用XML技术。

目前，OneM2M等标准组织也正在传输数据的语义标准化层面展开一些标准化工作。总的来看，简单终端、窄带传输模式下协议关注传输高效率和终端低处理能力要求，所以二进制标准占优势。智能终端、宽带情况下关注语法表达的可扩展和完整性，XML占优势。

4 数据共享和活化技术

数据是智慧城市的无价之宝和价值提升的重要源泉。一方面城市积淀了大量的数据并持续在生成大量的数据；另一方面，这些数据大都处于割裂的状态，常常发生数据没有实现共享而导致无法获取数据的情形，更无从谈起通过数据的关联对照和数据挖掘实现数据的活化，服务于城市的智能化运行。

如同“开放源代码”和“开放软件”等概念一样，“开放数据”是指有些数据不应受版权、专利以及其他一些因素的制约，而是应该对所有人免费开放使用（含再发布）。开放数据的来源目前主要来自科学研究的数据以及政府数据。而后者在智慧城市中又被称为“政府数据开放”[14]。

国际上的政府数据开放起源于政府透明化和民主监督、公民参与，以及改进政府效能的出发点。因为大部分政府数据本身受法律的规定是需要公开的。在此基础上，这些开放的数据可以被社会机构以及市民个人来进一步处理后，通过挖掘数据中的模式和整合不同数据源来产生新的知识和新的服务。

当前政府数据开放模式基本上借鉴Data.gov网站所创立的模式。元数据是用来描述数据本身的数据，即描述数据的组成元素、组成元素的数量和类型等信息。它使信息的描述和分类可以实现格式化，从而为机器处理创造了可能。1995年诞生的“都柏林核心”（DC）元数据描述体系经过10多年的发展，形成了一套可以描述各种信息的通用元数据格式。其针对政府信息的修订版本都柏林核心元数据-政府和政府信息定位服务（GILS）核心元数据一起称为当前国际上政府数据开放的两大元数据体系。数据开放人机接口方面，往往通过一个门户为公众提供数据的查询和搜索服务，同时提供数据集的文件下载服务。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。数据开放程序接口层面，存在多种选择。常用的模式是通过Web服务接口或者表述性状态转移（Rest）模式接口开放数据，供社会机构和个人基于开放的数据开发应用程序。从辅助用户快速开发的角度出发，部分政府系统提供了诸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府数据开放是智慧城市发展的趋势。而政府数据开放的各项组成技术本身是成熟的。各个政府面临的问题主要是开放哪些数据内容，开放数据如何组织，如何保障数据的即时性、准确性、完整性，通过何种接口对外开放等问题，以及如何构建一个良好的生态氛围形成数据的有效开放、吸引更多实体参与到数据的增值效应构建工作中来。

2007年以来，国际上的数据开放，尤其是政府数据开放已经取得了长足的发展。美国、英国、俄罗斯等几十个国家相继建立网站开放政府数据。其中的标杆性案例是美国政府的Data.gov网站。2013年8月23日，Data.gov网站提供210 881个数据集和295套数据访问接口。基于这些数据集和数据访问接口，社会机构和个人已经开发了349个应用和137个移动应用。这种趋势也引起了中国相关政府和相关部门的重视。李克强总理提出的透明政府、开放政府的概念，一些地方政府和部门在“十二五”规划中纷纷做了考虑，希望通过数据开放一方面促进公众参与，助力政府解决社会难题，推动服务型政府建设；另一方面促进数据创新应用，充分发掘政府公共数据的附加价值。其中，北京市政府数据资源网预计2014年年底之前正式开通[15]，为政府信息资源的社会化开发利用提供数据支撑。

5 结束语

智慧城市是一个复杂的巨系统，endprint

3GPP2也对M2M通信的需求，以及码号方案等做了研究，并在2012年年底推出CDMA 1X Rev. F版本，针对M2M进行了协议优化。主要优化内容包括：

·实现M2M终端优先级控制

·信道分配流程中使用单条消息来快速建立数据连接、降低模块的功耗

·改进发送数据时信道使用方式，实现网络增容和模块功耗降低

·简化信令机制，降低信令流量，实现网络增容和模块功耗降低

·实现基于反向增强接入信道（R-EACH）的基于信令的数据传输（DOS）机制，实现快速接入和数据快速发送

IEEE成立的M2M Task Group借鉴了3GPP对M2M通信需求的研究，将其协议改进集中在4个方面：低功耗、海量终端接入、突发小数据传输和安全。

全球部分运营商已经开始在核心网内设立专用网元承载M2M通信，满足其在接入、QoS、以及业务管理等方面的特殊需求，并探索进一步开发新的增值服务的可行性。同时，在网络本身的能力提升之外，通过采用M2M终端和应用平台的协作，以及终端和网络侧配置参数的优化等策略来提高网络的承载能力。

移动通信网络的演进实现了针对M2M通信的信息传输能力的提升。M2M通信还面临着信息交互能力的提升要求。物联网构建的目的是为了采集目标对象的实时状态，并对目标对象进行控制。任何一个物联网应用必然涉及到处理对象的数据描述和数据交换问题。除了垂直应用所采用的私有数据格式之外，通用数据处理标准目前尚没有统一的标准。但大量标准组织和公司纷纷制订各自的标准，目前处于标准林立的状态，例如：

·BITXML[8]协议，一个基于XML的M2M数据传输和通信协议。

·CAP[2]协议，基于XML的、用于公共安全与应急领域内的数据交换标准。允许报警信息通过系统传递给不同的应用。

·SensorML[9]协议，提供标准模型和描述传感器与测量过程的XML语言。用来描述包括动态和静态、现场和远程在内的多种传感器。

·M2MXML[10]协议，一个基于XML的协议的设备间通信协议。

·oBIX[11]协议，开放式楼宇信息交换标准。基于XML/WebServices技术的系统集成和互操作应用方案。

·PML[12]协议，EPCGlobal的实体标识语言。

·IRIG[13]协议，一个PCM Telemetry技术标准。更强调实时性，未采用XML技术。

目前，OneM2M等标准组织也正在传输数据的语义标准化层面展开一些标准化工作。总的来看，简单终端、窄带传输模式下协议关注传输高效率和终端低处理能力要求，所以二进制标准占优势。智能终端、宽带情况下关注语法表达的可扩展和完整性，XML占优势。

4 数据共享和活化技术

数据是智慧城市的无价之宝和价值提升的重要源泉。一方面城市积淀了大量的数据并持续在生成大量的数据；另一方面，这些数据大都处于割裂的状态，常常发生数据没有实现共享而导致无法获取数据的情形，更无从谈起通过数据的关联对照和数据挖掘实现数据的活化，服务于城市的智能化运行。

如同“开放源代码”和“开放软件”等概念一样，“开放数据”是指有些数据不应受版权、专利以及其他一些因素的制约，而是应该对所有人免费开放使用（含再发布）。开放数据的来源目前主要来自科学研究的数据以及政府数据。而后者在智慧城市中又被称为“政府数据开放”[14]。

国际上的政府数据开放起源于政府透明化和民主监督、公民参与，以及改进政府效能的出发点。因为大部分政府数据本身受法律的规定是需要公开的。在此基础上，这些开放的数据可以被社会机构以及市民个人来进一步处理后，通过挖掘数据中的模式和整合不同数据源来产生新的知识和新的服务。

当前政府数据开放模式基本上借鉴Data.gov网站所创立的模式。元数据是用来描述数据本身的数据，即描述数据的组成元素、组成元素的数量和类型等信息。它使信息的描述和分类可以实现格式化，从而为机器处理创造了可能。1995年诞生的“都柏林核心”（DC）元数据描述体系经过10多年的发展，形成了一套可以描述各种信息的通用元数据格式。其针对政府信息的修订版本都柏林核心元数据-政府和政府信息定位服务（GILS）核心元数据一起称为当前国际上政府数据开放的两大元数据体系。数据开放人机接口方面，往往通过一个门户为公众提供数据的查询和搜索服务，同时提供数据集的文件下载服务。常用的文件格式包括TXT、PDF、XLS等。数据开放程序接口层面，存在多种选择。常用的模式是通过Web服务接口或者表述性状态转移（Rest）模式接口开放数据，供社会机构和个人基于开放的数据开发应用程序。从辅助用户快速开发的角度出发，部分政府系统提供了诸如JavaScript API、Flex API等接口。

政府数据开放是智慧城市发展的趋势。而政府数据开放的各项组成技术本身是成熟的。各个政府面临的问题主要是开放哪些数据内容，开放数据如何组织，如何保障数据的即时性、准确性、完整性，通过何种接口对外开放等问题，以及如何构建一个良好的生态氛围形成数据的有效开放、吸引更多实体参与到数据的增值效应构建工作中来。

2007年以来，国际上的数据开放，尤其是政府数据开放已经取得了长足的发展。美国、英国、俄罗斯等几十个国家相继建立网站开放政府数据。其中的标杆性案例是美国政府的Data.gov网站。2013年8月23日，Data.gov网站提供210 881个数据集和295套数据访问接口。基于这些数据集和数据访问接口，社会机构和个人已经开发了349个应用和137个移动应用。这种趋势也引起了中国相关政府和相关部门的重视。李克强总理提出的透明政府、开放政府的概念，一些地方政府和部门在“十二五”规划中纷纷做了考虑，希望通过数据开放一方面促进公众参与，助力政府解决社会难题，推动服务型政府建设；另一方面促进数据创新应用，充分发掘政府公共数据的附加价值。其中，北京市政府数据资源网预计2014年年底之前正式开通[15]，为政府信息资源的社会化开发利用提供数据支撑。

5 结束语

智慧城市是一个复杂的巨系统，endprint