大数据下智慧城市规划模型仿真

庄雪芳

摘 要： 为了实现城市的合理规划，对大数据下智慧城市规划模型实施仿真研究。设计大数据下智慧城市规划仿真模型， 其由数据层、模型层和应用系统层构成，数据采集层在6LoWPAN无线传感系统基础上构建数据采集网络，提高城市规划数据采集能力，对仿真模型中模型层的公共安全模型、社会资源优化模型以及经济发展模型进行详细研究，探讨大数据对于社会机构运转的重要作用。依据数据维度、业务系统集合以及数据交换目录等方面塑造了智慧城市大数据空间。实验结果表明，所设计的大数据下智慧城市规划仿真模型，智慧政务效果以及数据资源处理效果较优，能够实现城市的科学规划。

关键词： 大数据; 智慧城市规划; 模型仿真; 数据采集; 无线传感系统; 数据资源处理

中图分类号： TN915.12?34; TU984 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）12?0149?04

Abstract： To realize the rational planning of the city， simulation research on the intelligent urban planning model under big data is carried out. An intelligent urban planning simulation model under big data is designed. The model is composed of the data layer， model layer， and application system layer. On the data acquisition layer， the data acquisition network is constructed on the basis of the 6LoWPAN wireless sensor system to improve the data acquisition capability of urban planning. The public security model， social resource optimization model， and economic development model on the model layer of the simulation model are studied in detail to explore the function of big data on the operation of social institutions. The big data space of the intelligent city is created according to the data dimension， service system set， data exchange catalogue， and other aspects. The experimental results show that the designed intelligent urban planning simulation model under big data has an excellent intelligent government effect and data resource processing effect， and can achieve the scientific planning of the city.

Keywords： big data; intelligent city planning; model simulation; data acquisition; wireless sensor system; data resource processing

城市作為人类文明的重要成果，其发展水平一定程度上代表着国家的综合实力、国际竞争力，因此，构建一个城市长远可持续发展的目标势在必行。随着社会进步城市规模不断扩大、人口急剧膨胀、交通秩序混乱、环境卫生状况差以及社会服务机构效率低下等问题不断涌现，社会各方面资源能源、数据信息管理模式落后，致使信息资源难以达到统一及共享。基于城市资源的分配与运转，考虑到交通、土地以及水资源等信息数据的协调分配与共享，为实现城市长远可持续发展的目标[1]，大数据支持下的智慧城市规划仿真模型应运而生。因此，本文对大数据下智慧城市规划模型实施仿真研究，提高了智慧城市规划的科学性。

1 大数据下智慧城市仿真模型的构建

1.1 大数据下智慧城市仿真模型总体结构设计

本文塑造的大数据下智慧城市规划模型采用深入探究城市相关数据集的方式，确保城市数据采集存储系统与城市数据一体化管理系统为建立含概城市公共安全、社区发展、资源承载调控、污染调控、交通运输管理、社会资源优化、基础设施调控、经济发展在内的八种子模型提供有力的理论依据[2]，在此基础上，构建一个大数据环境下稳健发展的智慧城市规划模型。该模型达到城市空间要素模拟系统、城市资源优化配置模拟系统、城市空间发展政策评估系统以及城市运行动态仿真系统相互协调合作的状态，是智慧城市高效协调发展的重要依据[3]。图1为大数据智慧城市规划仿真模型总体架构图。

由图1可以看出本文设计的大数据智慧城市仿真模型总体架构图主要分为数据层、模型层以及应用系统层三个层次。数据层主要致力于城市规划仿真要素分类、分级与编码依据的编写，采集整合城市规划数据实施储存和管理[4];模型层的主要功能是基于城市发展状况评价角度以及发展战略与空间完善布局角度建立智慧城市规划模型仿真集;系统应用层是在城市规划仿真平台的基础上，构建一个全新的城市用地合理分配、城市用地可持续发展以及城市发展政策状况模拟平台。

1.2 数据采集层设计

图1描述的大数据智慧城市仿真模型中的数据采集层提高了城市规划数据采集能力。在6LoWPAN无线传感系统基础上构建了数据采集网络。图2 描述了智慧城市数据采集层架构。该图表明底层数据采集网络、嵌入式网关、数据服务以及数据消费端共同构成了数据采集层。底层数据采集网络应用的是6LoWPAN网络，其主要功能是搜集环境质量、路灯照明等方面的实时数据。嵌入式网关在底层数据搜集与互联网的沟通交流方面发挥了不可替代的作用[5]。数据服务器位于该数据采集层的最上端，其功能是存储数据采集的数据并向数据消费端输送数据，并且数据采集网通过它进行数据查询。

1.3 模型层设计

1.3.1 公共安全模型设计

公共安全模型采用完善预警、评估、反馈机制的方式，确保软件硬件达到协调统一的状态，最终达到食品安全、能源安全以及生产安全的目的，为智慧城市规划仿真模型打下坚实的基础[6]。基于这一做法，公共安全预警系统、评估系统以及反馈系统的构建得以实现。该模型的架构如图3所示。

1.3.2 经济发展模型设计

经济发展模型采用构建完善的金融管理与监管系统的方式，确保城市的金融环境安全有序以及经济发展蒸蒸日上，为智慧城市规划模型塑造良好的成长环境。在这一基础上，实现金融市场宏观调控以及监管体系、智慧金融管理体系、金融机构体系的合理搭建。经济发展模型架构如图4所示。

1.4 智慧城市规划仿真模型的大数据空间

2 实验分析

2.1 智慧城市仿真模型对比

实验为验证本文设计的大数据下智慧城市规划仿真模型的优势，将本文仿真模型规划下的某智慧城市规划仿真模型图与未采用大数据规划的城市规划仿真模型进行对比。图5是未考虑大数据规划下的仿真模型，比较平面、单调，局部画面略显混乱;图6是本文设计的大数据规划下的智慧城市规划仿真模型，该模型更加立体直观，能清晰描述城市规划模型实景模拟、景观分析等信息。实验对比表明，本文设计的大数據下智慧城市规划仿真模型，能够清晰直观地向大家展示规划效果，在实景模拟以及景观分析方面表现尤为突出。本文所构建的模型更加合理化、科学化，验证了基于大数据的智慧城市规划仿真模型更加合理、高效。

2.2 数据资源系统效果评估

实验为验证本文仿真模型进行数据资源处理的效果，在6LoWPAN无线传感系统基础上构建了一套监测市政路灯以及大气环境数据采集系统。在路灯灯杆上安置70个数据采集节点，搜集关于路灯的电流、电压、功率等信息以及环境的温度、PM2.5、SO2等信息。获取到的信息数据通过以太网存储到服务器，利用PC客户端登录服务器对这些数据实施分析或处理。最终得到采用本文规划仿真模型的客户端数据资源界面，如图7所示。

分析图7可得，采用本文规划模型获取的数据资源界面详细描述了不同路灯的运行状况以及路灯所在的实时环境数据，两种数据一方面利于路灯的检修，另一方面通过对环境数据的分析能够及时监测污染源，掌控扩散速度及方向。说明本文规划仿真模型依赖于大数据支持下的监测市政路灯，大气环境数据采集系统科学、有效。

3 结 论

本文设计的大数据下智慧城市规划仿真模型能准确获取城市发展的相关数据，大大提高了社会有关部门的办事效率，使得城市规划建设更加科学化、系统化，为城市规划的高效运转提供了可靠依据。

参考文献

[1] 孙傲冰，季统凯，伍小强.面向智慧城市的大数据开放共享平台的设计与实现[J].计算机应用，2017，37（z1）：340?343.

SUN Aobing， JI Tongkai， WU Xiaoqiang. Design and realization of big data open platform for smart city [J]. Journal of computer applications， 2017， 37（S1）： 340?343.

[2] 曹阳，甄峰.基于智慧城市的可持续城市空间发展模型总体架构[J].地理科学进展，2015，34（4）：430?437.

CAO Yang， ZHEN Feng. The overall architecture of sustainable urban spatial development model based on the construction of smart cities [J]. Progress in geography， 2015， 34（4）： 430?437.

[3] 甄峰，秦萧.大数据在智慧城市研究与规划中的应用[J].国际城市规划，2014，29（6）：44?50.

ZHEN Feng， QIN Xiao. The application of big data in smart city research and planning [J]. Urban planning international， 2014， 29（6）： 44?50.

[4] KIM H， SHEN Z， MOON H， et al. Developing a 3D intelligent object model for the application of construction planning/simulation in a highway project [J]. KSCE journal of civil engineering， 2016， 20（2）： 538?548.

[5] 石晓冬.大数据时代的城乡规划与智慧城市[J].城市规划，2014，38（3）：48?52.

SHI Xiaodong. Urban?rural planning and smart city in big data era [J]. City planning review， 2014， 38（3）： 48?52.

[6] 李燕萍，虞虎，王昊，等.面向大数据时代的城市规划研究响应与应对方略[J].城市发展研究，2017，24（10）：1?10.

LI Yanping， YU Hu， WANG Hao， et al. The response and countermeasures of urban planning research in the era of big data [J]. Urban development studies， 2017， 24（10）： 1?10.

[7] 安达，梁智昊，许守任.基于大数据的智慧城市安全建设研究[J].中国电子科学研究院学报，2016，11（3）：229?232.

AN Da， LIANG Zhihao， XU Shouren. Research on the construction of smart city safety based on big data [J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology， 2016， 11（3）： 229?232.

[8] KIRBY A M， DIETZ J E， MATSON E T， et al. Major city evacuation planning using simulation modeling [J]. International journal of disaster resilience in the built environment， 2015， 6（4）： 397?408.

[9] 丁睿，吴昊天.成都市温江区智慧城市规划管理平台建设及作用探讨[J].规划师，2017，33（5）：21?25.

DING Rui， WU Haotian. Smart urban planning and management platform， Wenjiang district， Chengdu [J]. Planners， 2017， 33（5）： 21?25.

[10] 高璇.比较分析视域下我国智慧城市建设的重点、难点与策略选择[J].科技管理研究，2017，37（15）：262?266.

GAO Xuan. Key points， difficulties and strategies of China′s smart city construction under the perspective of comparative analysis [J]. Science and technology management research， 2017， 37（15）： 262?266.