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    1、城市感知層

    如圖7所示，城市感知層的關鍵技術包括三個層面，即設備技術、感知技術和感知系統，設備技術包括泛在傳感器網、RFID、SoC、匯聚設備、采集設備、以及內容安全獲取設備等；感知技術包括感知建模技術、動態感知技術、地球觀測與導航技術、可信采集技術等；而感知系統主要是更好的服務于智慧城市應用的感知系統技術，包括城市基礎設施感知系統、航拍建模系統、車載感知系統、環境與災變監測感知系統、智慧城市立體感知網、以及空間信息感知獲取系統等。

                               圖7 城市感知層關鍵技術體系架構

    （1）設備技術--泛在傳感網：泛在傳感網絡是指基于個人和社會的需求，利用現有的傳感器網絡技術和新的網絡技術，實現人與人、人與物、物與物之間按需進行的信息獲取、傳遞、存儲、認知、決策、使用等服務，網絡超強的環境感知及智能性，為個人和社會提供泛在的、無所不含的信息服務和應用。在智慧城市的城市感知層，關于泛在傳感網的研究重點在于傳感設備的研究，而在傳輸層中，關于無線傳感器網絡WSN，則重點在于WSN的信息傳輸協議和傳輸控制等方面。

    （2）設備技術--RFID：射頻識別技術（Radio Frequency Identification，縮寫RFID），又稱電子標簽、無線射頻識別，是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。

    （3）設備技術--SoC：SoC稱為系統級芯片,也稱片上系統,它是一個產品,是一個有專用目標的集成電路,其中包含完整系統并有嵌入軟件的全部內容。同時它又是一種技術,用以實現從確定系統功能開始,到軟/硬件劃分,并完成設計的整個過程。

    （4）設備技術--匯聚設備：匯聚設備是指一定區域內信息匯聚點,是連接接入層和核心層的網絡設備,為接入層提供數據的匯聚\傳輸\管理\分發處理。匯聚設備為接入層提供基于策略的連接,如信息過濾,認證管理等，可以防止某些區域的問題蔓延和影響到核心層。匯聚設備同時也可以提供接入層虛擬網之間的互連,控制和限制接入層對核心層的訪問,保證核心網絡的安全和穩定。

    （5）設備技術--采集設備：數據采集設備具有吞吐密集、運算密集、數據層特性匹配密集的三大特點，對硬件平臺提出了極大挑戰。需采用新的硬件架構對物聯網數據進行數據的監測、解析和還原。

    （6）設備技術--內容安全獲取設備：處理的對象是數據，當接入（輸入）的數據流量大于一個數據實時采集設備的處理能力時，選擇多平臺協同工作，分擔接入數據流量，物聯網數字內容安全獲取設備包括數據接入設備和數據實時采集兩部分。

    （7）感知技術--感知建模技術：感知建模技術是指通過對感知對象或系統進行建模，仿真、模擬或分析系統的特性，并根據建模結果進一步指導感知技術和感知設備的選擇、部署和具體的感知控制。

    （8）感知技術--動態感知技術：指通過RFID、產品電子代碼、傳感器技術、無線傳感網絡等對對象或環境進行監測感知。動態感知利用上述技術組合，能靈活實時動態地控制感知網絡，掌握動態信息。

    （9）感知技術--地球觀測與導航技術：地球觀測是指由陸地衛星、海洋衛星、氣象衛星等系列遙感衛星及地面各類地球觀測數據收集平臺等所組成的系統，其數據分析與處理的地理信息系統是全方位的、多學科的地球觀測的科學技術體系。導航技術是引導飛機、船舶、車輛以及個人等做運載體安全、準確地沿著選定的路線、準時到達目的地的一種技術。

    （10）感知技術--可信采集技術：提供數據有效性檢驗功能，保證通過人機接口輸入或通過通信接口輸入的數據格式或長度符合系統設定要求，對目標數據源實時進行信息采集、抽取、挖掘與處理。

    （11）感知系統--城市基礎設施感知系統：部署傳感器、探頭、電子車標等各類傳感終端，感知監控城市建筑、市政設施等基礎設施，完善城市信息采集系統，構建城市數字資源中心及信息服務體系。

    （12）航拍建模系統：指用直升機、固定翼或超輕型飛機在空中飛行過程中對實景實物，根據不同高度、角度、多方位攝影，并對實景實物建立模型。在智慧城市應用中，航拍建模系統主要是利用航拍技術對城市主要建筑、基礎設施和重點區域拍攝采集、建模和監測。

    （13）車載感知網絡：車載感知網絡是一種特殊的Ad Hoc網絡，利用車輛自帶的傳感器感知環境，并在車與車、車與基礎設施間進行通信的網絡。具有節點數量大、高速運動、沿路徑移動及受通信質量受環境影響大等特性。通過車載網絡，可以提高城市信息監控和采集的深度和廣度，為智慧城市建設提供更全面、廣泛而深入的信息資源。

    （14）環境與災變監測感知系統：利用傳感網絡進行信息動態采集、綜合分析和處理的監測預警系統。通過監測環境中潛在災變體在時空域的變形信息和誘發因素信息，實現對災變體的穩定狀態及變化趨勢的有效把握，及時預警災變。環境與災變監測感知對于智慧城市的建設非常關鍵。

    （15）智慧城市立體感知網：系統主要通過多種傳感器感知關注的信息。系統通過規范互聯和控制協議、提供前端傳感器等硬件建設。具備特定人員跟蹤、異常行為報警、危險源監控、遺留物品發現、事件軌跡追蹤、警務態勢和業務信息融合展示等功能的立體防控感知系統。在智慧城市建設中，建立立體的感知網絡，實現對不同類型不同地點不同級別的對象的多層次多粒度監測感知。

    （16）空間信息感知獲取系統：空間信息是各種經濟、社會、人口、城市管理等方面的基礎支撐和空間參考基準，不僅包括高分辨率遙感數據, 還包括各種與空間相關的泛在信息，需要從時空基準與定位、數據接入、信息關聯、數據更新、基礎信息服務等方面展開深入研究。

    2、數據傳輸層

    如圖8所示，數據傳輸層的關鍵技術包括四個層面，即通信技術、專網技術、傳輸控制技術、以及面向智慧城市的傳輸控制技術。

                               圖8 數據傳輸層技術體系架構圖

    （1）通信技術--光網絡：光纖網絡是智慧城市的網絡基礎設施，光纖接入式寬帶連接相比以前的銅纜接入方式可以大幅提高用戶的網絡帶寬。光纖網絡的技術手段包括FTTx寬帶接入、城域網絡建設等多個方面。在智慧城市的建設過程中，需要研究光纖網絡傳輸技術，以及研究利用光纖網絡傳輸速度快、頻帶寬、損耗小、重量輕以及抗干擾能力強等特點將光纖網絡建設成為智慧城市傳輸網的主干道，同時需要研究光纖接入以及多址技術等問題。

    （2）通信技術--無線寬帶網：無線寬帶網發展很快，由于其具有靈活性高、移動性強、安裝便捷、易于進行網絡規劃和調整、以及易于擴展等特征和優勢，受到很大的重視和大力發展，也必將在智慧城市的建設和應用中發揮越來越重要的作用。無線寬帶有多種接入方式，比如wifi、3G/4G通信、高速下行分組接入HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)等。

    （3）通信技術--寬帶超寬帶通信：超寬帶（UWB）技術的出現，實現了短距離內超帶寬、高速的數據傳輸。其調制方式和多址技術的特點使得它具有其他無線通信技術所無法具有的很寬的帶寬、高速的數據傳輸、功耗低、安全性能高等特點。UWB技術由于其帶寬很寬，猶如使用了整個頻譜，并且能夠與其它的應用共存，因此，可以應用到多個領域，包括智能交通系統、無線傳感器網絡、射頻識別和成像應用等。因此，可望在智慧城市的建設中發揮重要作用。

    （4）通信技術--三網融合：三網融合主要指通過技術改造，實現電信網、廣播電視網和互聯網三大網絡互相滲透、互相兼容、并逐步整合成為統一的通信網絡，形成可以提供包括語音、數據、廣播電視等綜合業務的寬帶多媒體基礎平臺。三網融合技術包括DOCSIS技術、EoC技術、IPTV技術、IMS技術和多屏融合與互動技術。

    （5）專網技術--物聯網技術：物聯網將人類生存的物理世界網絡化、信息化，對傳統的分離的物理世界和信息空間實現互連和整合。物聯網將成為未來社會經濟發展、社會進步和科技創新的最重要的基礎設施，也關系到未來國家物理基礎設施的安全利用。中國工程院院士王家耀指出，智慧城市就是讓城市更聰明。通過互聯網把無處不在的被植入城市物體的智能化傳感器連接起來,形成物聯網,實現對物理城市的全面感知,利用云計算等技術對感知信息進行智能處理和分析,實現網上"數字城市"與物聯網的融合,并發出指令,對包括城市活動在內的各種需求作出智能化響應和智能化決策支持。

    （6）專網技術--WSN網絡技術：無線傳感器網絡是構建智慧城市立體感知網絡的基礎，也是智慧城市建設的主要數據來源，如何有效地保證泛在傳感網的信息能夠可靠有效的傳輸到智慧城市動態數據中心，需要研究WSN網絡的傳輸控制技術，包括研究WSN協議棧體系結構、協議棧分層設計、協議棧關鍵技術等。

    （7）專網技術--社會網絡：社會網絡也被叫著社交網絡，它是指社會個體成員之間因為互動而形成的相對穩定的關系體系，其關注人們之間的互動和聯系，并通過這種互動進一步研究人們的社會行為及其影響。社會網絡運行在社會的不同層面，比如從家庭層面到國家層面，并起到非常關鍵的作用。社會網絡往往決定了問題如何得到解決，組織如何運行，并在某種程度上決定個人能否成功實現目標。而在智慧城市中，人是城市的重要主體，因此，研究由人所組成的社會網絡，對于智慧城市的建設和發展都起著重要的作用。

    （8）專網技術--新一代互聯網技術：智慧城市的網絡基礎設施建設必然會導致大量的網絡設備需要占用IPv4地址資源。因此，智慧城市網絡基礎設施的建設需要充分考慮IPv4到IPv6的演進升級。因此，以IPv6為基礎的新一代互聯網技術及其發展必將在智慧城市的建設中發揮重要作用。

    （9）專網技術--新型網絡體系和機制：建立面向未來智慧城市數據傳輸的認知無線網絡體系架構。研究一種面向開放環境下的新型Web訪問模式和服務模式，為人們提供從網絡環境下海量數據中獲取知識的手段，為智慧城市應用領域對開放環境下海量數據密集型應用系統建設提供有力支持。同時，結合智慧城市的需求和特點，設計新型的網絡安全機制。

    （10）傳輸控制技術-網絡服務質量控制技術：服務質量QoS（Quality of Service）是一種網絡控制機制和技術，它提供了針對不同用戶或者不同數據流采用相應不同的優先級，或根據應用程序的要求，保證數據流的性能達到一定的水準。QoS的保證對于容量有限的網絡來說是十分重要的，特別是對于流多媒體應用，例如VoIP和IPTV等，因為這些應用常常需要固定的傳輸率，對延時也比較敏感。智慧城市是一個開放的系統，將面對很多用戶、很用應用、很多業務類型、很多不同需求。在這樣的環境下，QoS控制就是必不可少的。

    （11）傳輸控制技術--可信可控可管網絡技術：研究在移動互聯網的端到端安全、可信接入安全、用戶信息監管、安全管理和安全性分析以及移動終端惡意代碼防范和防泄密等方面的關鍵技術。研究保密信息泄露的渠道，建立系統完善的防信息泄漏安全體系，確保信息的保密、可管、可控，防止信息非法泄漏。

    （12）傳輸控制技術--網絡與信息安全技術：智慧城市中各種應用服務會涉及到各行各業的資料和居民的隱私，這必然要求更為復雜的網絡與信息安全保障機制。在保證智慧城市與原有系統的兼容與擴展基礎上，更要梳理信息基礎設施的安全性問題。

    （13）面向智慧城市的無線寬帶新技術與產品：針對智慧城市應用背景，開展無線寬帶新技術與產品的研發，并通過合理利用新技術，豐富為民服務手段和能力，大力提升服務品質。

    （14）面向智慧網絡傳輸的應用基礎技術：主要研究面向智慧城市應用的異構網絡中的多無線電協作技術、異構無線網絡傳輸互聯安全問題、智慧城市數據傳輸中的認知無線網絡、面向海量數據傳輸的混合網絡編碼、P2P、噴泉編碼技術和面向海量數據傳輸的綠色通信技術等相關問題。

    （15）面向專用智慧網絡系統傳輸的控制技術：結合智慧城市的典型網絡和智慧系統，開展其密切相關和切實有效的專用智慧網絡系統的傳輸控制技術研究，比如：研究面向智能電話中的雙向無縫通信傳輸技術、智能網絡傳輸監測技術、云計算數據中心的數據傳輸網絡及其控制技術、智能交通系統中的數據網絡設計與控制等。

    3、數據活化層

    如圖9所示，數據活化層的技術體系包括數據描述與認知、數據關聯和生長、數據維護與管理、以及數據活化安全技術幾個層面的關鍵技術。

                              圖9 數據活化層關鍵技術體系架構

    數據描述與認知技術主要針對城市中爆炸式增長的多源異構數據進行統一規范化描述，同時獲取和建立不同數據之間的語義關系，便于數據的組織與管理。數據的描述與認知涵蓋了異構數據描述語言、海量數據語義認知和數據實體標簽等關鍵技術。

    （1）數據描述與認知技術--異構數據描述語言：針對智慧城市所采集的海量多源異構數據的爆炸式增長，研究海量異構數據的統一規范化的描述語言,是智慧城市中數據活化技術迫切需要解決的技術難點問題。該描述語言需要解決的技術問題包括：1）研究數據描述的共性基礎，定義一種通用數據特征描述規范，包含數據的時空信息、語義知識、關聯信息、所有者、訪問權限、壓縮算法等在內的數據內容、背景、結構、內部關系和來源等基本屬性。2）研究海量多源異構數據的實體對象描述方法，包括數據抽象、語義模型、元數據語法表示與封裝、本體構建等。3）根據所提出的描述方法建立海量多源異構數據實體對象描述語言，同時具有完備性和可擴展性，并解決數據活化中數據實體建模和分析、數據演化與管理過程中面臨的基礎性問題。

    （2）數據描述與認知技術--海量數據語義認知：其目標就是，基于統一完備的異構數據描述語言，根據數據描述信息自動識別與之有關系的其他數據，與此同時數據間的關聯關系被識別，建立海量異構數據底層特征與高層語義的多粒度跨媒體數據映射，形成一個較為完整的海量數據之間語義理解和認知的技術理論方法。從而能夠實現智慧城市中各種數據關系的認知和發展。

    （3）數據描述與認知技術--數據實體虛擬標簽（Virtual Tags）技術：數據活化是以實體為基本組織和處理單元的，其核心思想就是為數據增加語義標識，數據連同其語義標識構成了數據實體，采用實體方式組織數據能夠使數據的處理過程更加高效、靈活。同時，可以利用虛擬標簽技術，實現對數據實體的有效標識。虛擬標簽將用于存儲ID、元數據、日志信息、以及數據活化結果等信息，這些信息一般承載了數據重要的語義屬性。虛擬標簽的主要目標在于記錄數據從產生開始后全生命周期中的各種活動信息。

    （4）數據關聯和生長技術--關聯數據動態建模：其目標是以異構數據間語義關系為基礎，將關聯數據動態建模以解決智慧城市中異構數據在時間和空間上的差異性。關聯數據動態建模的任務在于，深入分析關聯數據的本質內涵，并根據不同數據實體之間的相互作用及影響，采用動態圖理論對數據實體之間的語義關聯關系進行分析，建立一套關聯結構化、半結構化和非結構化數據的層次建模理論體系，實現對海量多源異構數據更準確更快捷的內容分析和關系建模。

    （5）數據關聯和生長技術--數據自主生長機制：活化數據的生命特征表現之一是數據可以不斷根據環境因素的變化而自主生長，因此，需要結合復雜應用需求，實現數據實體的自動生長過程。數據自主生長機制的技術任務就是，根據數據關聯從無序到有序的發展規律，賦予數據以自我更新、自我完善的能力，并利用進化理論、動態優化理論和信息熵理論，分析和研究數據主動成長的基本機制，分析數據實體成長的基本原理。

    （6）數據維護與管理技術--數據實體演化機制：為解決結構化、半結構化和非結構化等關聯數據的維護問題，通過分析數據表示特征、標準維度、內在關聯與制約、數據的時間關系以及空間特征來進行數據的進行定位和提取。此外，由于時空多維數據所處環境或應用改變時，數據關聯不斷演化，分析數據實體中關聯屬性的動態演進。數據實體演化機制的研究將有助于提高智慧城市數據的利用范圍和存儲系統的適應性。數據實體演化機制包括實時分析數據實體的演進過程、繁衍方法、多模多階數據自主演化方法等技術內容。

    （7）數據維護與管理技術--數據聯網IoD（Internet of Data）：數據聯網的技術目標在于研究如何將數據作為實體進行聯網，構成數聯網。需要研究數據聯網相關的一系列技術，包括：城市數據實體命名、注冊、尋址、更新與訪問等；同時，需要支持數據實體唯一標識到與其對應的特定信息資源地址的尋址解析，以及與其相關的諸多信息資源地址的尋址與定位等。數據聯網可以作為數據活化的基礎，為數據分析提供基礎，并且可以管理、跟蹤和識別數據。

    （8）數據維護與管理技術--數據并行處理與節能調度：是為了實現對城市動態數據中心中的海量多源異構數據的綜合有效地處理。其目標是緊密圍繞智慧城市多元數據處理與支持數據活化活動的底層資源調度與分配，結合試點城市的典型智慧應用，突破海量數據的并行處理、虛擬化資源管理與調度、面向數據中心的多級能耗管理等關鍵技術，構建可控可管的多元數據處理平臺，從而實現智慧城市新興應用的快速開發、高效運營和服務（尤其是及時服務）支撐。

    （9）數據維護與管理技術--海量數據清洗：數據清洗和數據修正是指對原始數據進行預處理，對數據噪聲或明顯錯誤的數據進行剔除。在智慧城市的建設中，利用海量數據清洗技術和數據活化技術在采集數據后對數據質量實現優化、融合前對不同特征數據進行關聯，最終實現可靠的數據融合，從而提高數據存儲的有效性和數據應用的價值。

    （10）數據維護與管理技術--海量數據存儲：智慧城市的數據存儲需求具有支持大規模復雜數據的能力，具有高可靠性、可擴展性、用戶訪問形式多樣性以及高效低耗與經濟性相結合等。智慧城市海量數據存儲的研究包括云存儲服務架構、大規模異構混合存儲系統、面向多種典型應用的混合存儲結構感知的大規模文件系統、數據和存儲服務資源動態組織和管理方法、大規模存儲系統中數據的高效可靠存儲、大規模存儲系統節能技術、元數據管理與容錯、智慧城市中動態大容量的數據遷移、云存儲數據副本機制、自適應存儲優化策略與調度、統一存儲網。

    （11）數據維護與管理技術--城市數據挖掘：數據挖掘技術是指從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。智慧城市應用必將產生海量的城市數據信息，因此，需要結合智慧城市的特點，利用和研究數據挖掘技術，從而實現對這些信息進行有效、科學、合理的應用。在城市數據挖掘中，構建多層次的領域知識模型是其中的關鍵。

    （12）數據活化安全技術--活化數據安全與隱私：數據活化的實現離不開對不同行業、不同領域的分布式海量數據的訪問、智能分析與智能處理，在為包括政府、城市居民和企業在內的城市行為的主體提供智慧應用的同時，必須保障數據在處理和訪問過程的安全性要求，即數據不能被非法泄露、篡改，與此同時，政府決策信息、企業商業信息以及用戶的隱私權將保證不能被侵犯。數據安全和隱私保護問題在智慧城市這種高度開放的多源密集型數據應用中尤為重要，是構建智慧城市所必須要面對和解決的技術問題。

    （13）數據活化安全技術--數據實體聯網內容安全：對數據實體進行聯網和多模式數據系統互聯過程中，數據成為一種網絡資源進行廣泛共享和利用，尤其需要注重如何通過相關的技術來保證數據在聯網和使用過程中的內容安全性。

    （14）數據關聯和生長：研究關聯數據動態建模方法，它以海量異構數據之間的語義關聯關系為基礎，構建一個比較完整的關聯數據動態建模與呈現理論體系，提高數據關聯的認知程度，獲取傳統數據處理中觀察不到的現象和特征，使數據得到及時有效的利用。研究關聯數據的多層次建模方法，實現異構數據間關系的規范化表示、添加、刪減、重構等基本運算操作。根據文本、圖像、視頻等各種不同數據實體之間在時間、空間、事件等方面的相互關聯、作用及影響，應用動態圖理論對數據實體之間的關聯關系進行動態建模。

    （15）數據維護與管理：首先研究數據實體演化機制，以進化理論為基礎，研究具有競爭與協同特性的數據實體演化機制，滿足活化數據實體的高可擴展性、高查詢處理能力、高可靠性以及高適應性等需求。以高效低耗、靈活可靠為目標，提出活化數據實體生命評價體系，指導數據實體從簡單到成熟的不斷演化，以及數據實體之間關聯從粗糙到細致的主動成長，從而優化存儲管理機制，建立適應于數據關聯和數據動態演化等模型。

    （16）海量數據存儲：智慧城市的數據存儲需求具有支持大規模復雜數據的能力，具有高可靠性、可擴展性、用戶訪問形式多樣性以及高效低耗與經濟性相結合等。智慧城市海量數據存儲的研究包括云存儲服務架構、大規模異構混合存儲系統、面向多種典型應用的混合存儲結構感知的大規模文件系統、數據和存儲服務資源動態組織和管理方法、大規模存儲系統中數據的高效可靠存儲、大規模存儲系統節能技術、元數據管理與容錯、智慧城市中動態大容量的數據遷移、云存儲數據副本機制、自適應存儲優化策略與調度、統一存儲網。

    （17）城市數據挖掘：數據挖掘技術是指從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。智慧城市應用必將產生海量的城市數據信息，因此，需要結合智慧城市的特點，利用和研究數據挖掘技術，從而實現對這些信息進行有效、科學、合理的應用。

    （18）海量數據清洗：數據清洗和數據修正是指對原始數據進行預處理，對數據噪聲或明顯錯誤的數據進行剔除。比如，受硬件錯誤的影響，采集到的數據可能明顯超過合理范圍，這樣的可以簡單去除。而在大多數數據源都保持一定的一致性的基礎上，一個簡單的方法是采用投票機制，處理因隨機因素而產生的錯誤；在臟數據成為大多數的情況下，改進的方法主要是通過條件函數依賴性以及匹配依賴性進行。

    （19）活化數據安全與隱私：數據活化的實現離不開對不同行業、不同領域的分布式海量數據的訪問、智能分析與智能處理，在為包括政府、城市居民和企業在內的城市行為的主體提供智慧應用的同時，必須保障數據在處理和訪問過程的安全性要求，即數據不能被非法泄露、篡改，與此同時，政府決策信息、企業商業信息以及用戶的隱私權將保證不能被侵犯。

    （20）數據進化理論：活化數據的生命特征表現之一是數據可以不斷根據環境因素的變化而自主生長，根據數據關聯從無序到有序的發展規律，賦予數據以自我更新、自我完善的能力，并利用進化理論或動態優化理論研究數據主動成長的基本機制，分析數據實體成長的基本原理。

    （21）關聯數據動態建模：面對海量數據格式異構、內容非結構化、數據量巨大等特性，現有數據處理技術缺乏多層次數據動態建模方法。智慧城市中數據應用場景復雜多變，海量異構數據中的對象、空間、時間等多維信息之間存在不同程度的關聯關系，深入分析關聯數據的本質內涵，并根據不同數據實體之間的相互作用及影響，采用動態圖理論對數據實體之間的語義關聯關系進行分析，建立一套關聯結構化、半結構化和非結構化數據的層次建模理論體系，實現對海量多源異構數據更準確更快捷的內容分析和關系建模。

    （22）虛擬標簽技術：將數據作為一種實體（所謂的數據實體），并研究如何將虛擬標簽潛入到這些數據實體，從而實現數據實體的標識，并便于后續數據實體聯網的研究。包括：附加式虛擬標簽和嵌入式虛擬標簽；同時，研究基于日志和數字簽名的虛擬標簽讀寫訪問控制技術，加強虛擬標簽的安全性等問題。

    （23）數據實體聯網技術：研究如何將數據作為實體進行聯網，構成數聯網。需要研究數據聯網相關的一系列技術，包括：城市數據實體命名、注冊、尋址、更新與訪問等；同時，需要支持數據實體唯一標識到與其對應的特定信息資源地址的尋址解析，以及與其相關的諸多信息資源地址的尋址與定位等。

    （24）數據實體聯網的內容安全：對數據實體進行聯網和多模式數據系統互聯過程中，數據成為一種網絡資源進行廣泛共享和利用，尤其需要注重如何通過相關的技術來保證數據在聯網和使用過程中的內容安全性。

    4、支撐服務層

    如圖10所示，支撐服務層技術體系包括兩個層次，即通用類技術和專用類技術，在這兩個層次中又分別包含一系列的關鍵技術。

                                 圖10 支撐服務層關鍵技術體系架構

    （1）通用技術--面向服務的架構體系（SOA）：SOA是一種新的計算范例，已得到國際標準化組織、學術界和產業界的廣泛支持。SOA是智慧城市的建設不可或缺的一項重要技術。智慧城市建設將提供龐大和豐富的服務平臺，并最終為城市的三大主題（政府、企業和市民）提供琳瑯滿目的智慧化服務，顯然，這些服務的構建、組織等都需要SOA技術的支撐。

    （2）通用技術--云平臺：云計算是互聯網時代信息基礎設施的重要形態，是新一代信息技術的重要方向。在智慧城市中，以海量信息收集、存儲和處理為基礎的應用服務模式，需要有大規模的計算、存儲與軟件資源管理和動態調度分配能力作為支撐。因此，未來具有強大數據分析能力的云計算平臺將是智慧城市發展的決定性因素，成為智慧城市的"大腦"，實現對海量數據的計算與存儲。

    （3）通用技術--智能搜索引擎：智能搜索引擎是引入人工智能的思想和先進技術，使得搜索引擎具有信息服務的智能化、人性化特征，使檢索的結果更能反映用戶的需求。智能搜索引擎是一種高效搜索引擎技術，它除了能提供傳統的快速檢索、相關度排序等功能，還能提供用戶角色登記、用戶興趣自動識別、內容的語義理解、智能信息化過濾和推送等功能。利用語義理解和機器翻譯等技術，智能搜索引擎將信息檢索從目前基于關鍵詞的層面提高到基于知識的層面，對知識有一定的理解與處理能力，允許用戶采用自然語言進行信息的檢索，為他們提供更方便、更確切的搜索服務。它將是在智慧城市構建的動態數據中心中尋找有效信息的必要技術支撐。

    （4）通用技術--可視化與仿真技術：智慧城市可視化與仿真技術是支撐服務層的核心技術之一，通過復雜城市的三維模型構建和地形繪制，為各種智慧應用提供數值仿真計算平臺，并動態直觀地展現各種城市問題與現象。智慧城市可視化與仿真技術不僅為城市管理決策、企業虛擬經營、市民人性化服務提供了新穎的手段，也為智慧城市的復雜問題分析與發現提供了通用的交互式平臺。

    （5）通用技術--虛擬現實增強現實技術：虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。虛擬現實是一種基于可計算信息的沉浸性、交互性系統，允許用戶與計算機仿真互動。而增強現實是一種同時包括虛擬世界和真實世界之要素的環境，其目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。在智慧城市建設過程中，需要依托輔助決策模型庫，利用虛擬地理模擬、計算機仿真和虛擬現實等技術手段，來進行分析規劃決策的目標制定、資源調度、方案執行、實施效果和動態演變等過程的科學性、合理性等，起著關鍵作用。

    （6）通用技術--個性化智能門戶技術：個性化智能門戶技術根據用戶的個人興趣，從龐雜無序的海量異構數據中找到有用知識，提供一種根據用戶興趣對信息進行組織和過濾的智能人機交互手段。其目標是建立能幫助網絡用戶徹底擺脫網絡海量數據信息超載的困擾，使用戶能以最快捷方式獲取符合個人興趣的信息的個性化門戶系統, 實現從傳統的"人找信息"模式到"信息找人"模式的轉變。個性化智能門戶是實現個性化的智慧城市運營的重要技術手段。

    （7）專用技術--網絡監管工具與平臺：智慧城市應用是構建在龐大異構多樣的開放的網絡基礎之上的，面對的用戶也具有數量大、種類多、層次各異、需求和目標不同等特征，因此，如此開放的網絡環境和龐大的用戶群使得網絡的安全、性能等受到很大的挑戰。所以，要保證智慧城市應用的穩定和可靠服務，需要有強大的網絡監管工具和平臺，來對網絡的使用情況進行監管，保證其安全性和效率。其具體研究內容主要包括網絡使用狀態實時監控、網絡性能分析、用戶服務、基于SLA的網絡使用服務體系、統一監控和應急響應等。

    （8）專用技術--多維協同服務平臺：其目標在于梳理智慧城市中的協同維度，研究智慧城市的多維協同映射關系和協同工作模式，協同接口定義和服務描述等，建立多維協同共享服務平臺和協同工作環境，以保證智慧城市系統的主體間高效協同運作，達成城市運行和智慧管理的最佳狀態。其主要內容包括分析梳理車路協同、用戶協同、跨區域協同等多維協同模式、構建數據協同關系、協同模式，并建立數據協同平臺和信息便利協同運作模式、創建政府服務協同工程和協同工作環境，并建立面向應用的跨區域跨行業協同服務的示范工程。

    （9）專用技術--空天地融合的智慧城市信息共享：其目標主要在于研究和解決對地觀測、空間信息處理、信息化測繪、位置服務、物理-信息融合、多重城市地理空間數據整合、地理信息技術等關鍵問題，并通過這些問題的研究，提供一套面向智慧城市應用的空天地融合的信息共享支撐平臺。主要內容包括信息化測繪技術服務體系、地理信息實時化獲取關鍵技術、地理信息自動化處理關鍵技術、地理信息網絡化管理與服務關鍵技術、地理信息管理實用性技術、復雜地理計算平臺技術；物理-信息轉化機理和融合平臺技術、高性能計算支撐軟件；空地一體化的城市監管體系；多重城市地理空間數據整合與分析技術以及城市數字化空間信息管理與服務系統與應用技術等。

    （10）專用技術--城市多模式數據系統互聯技術與支撐環境：城市多模式數據系統互聯技術與支撐環境：其目標在于研究城市運行、服務與管理系統匯聚互聯解決方案，突破其核心關鍵技術。主要研究內容在于：首先研究智慧城市系統匯聚模型和互聯規范，建立我國自主的智慧城市技術體系與標準體系，使智慧城市系統建設和多系統匯聚均有章可循、有規范可依；其次，研究面向智慧城市系統匯聚互聯的虛擬存儲技術和數據聯網機制，實現數據的互聯；第三，研究系統匯聚過程中的安全性和高效性，并提供高效匯聚協同中間件和數據動態融合、檢索和分析中間件，為所服務的匯聚應用提供支撐服務；最后，基于這些核心技術的突破，融合相關研究成果，構建智慧城市應用系統匯聚的城市數據融合與共享互聯系統，并在中小以上城市開展示范應用。

    （11）專用技術--面向城市運行管理的數據高性能分析技術和支撐平臺：以城市中的人-物-環境為對象，從并行化、硬件化、精確化和智能化等角度入手突破大規模城市實時運行數據高性能處理與分析、智能檢索與識別、位置服務等關鍵技術，具體包括：針對城市"人-物-環境"等源數據的準確獲取，開展了面向城市公共安全的多模精確定位設備、城市運行管理數據快速處理與識別設備（軟硬件一體化）的研究；針對城市運行管理中海量數據處理實時性和快速性的需求，開展多模態數據高性能處理技術研究；針對城市"人-物-環境"海量數據的智能化檢索與分析的需求，開展城市動態運行管理的大規模數據智能檢索、面向區域時空模型的目標異常行為分析技術的研究。

    （12）專用技術--城市多源密集型動態運行數據呈現技術與服務系統：其目標在于開展城市多源密集型動態運行數據呈現關鍵技術及標準研究，具體包括：基于多模態多層次特征的大尺度場景數據融合、基于多模態信息的大尺度場景時空高維建模，可伸縮、可擴展地呈現支撐平臺體系架構、超大規模復雜場景的數據組織與調度方法、多源動態數據的并行計算與實時呈現方法、并行呈現支撐平臺的加速、逼真繪制算法、基于超圖建模的立體對象相似性度量方法、基于模型深度視圖的立體對象匹配方法、基于圖像/深度數據融合的運動對象三維重建方法、基于分布式文件服務器的云存儲技術、支持高頻訪問的流量控制與數據傳輸技術、高性能的服務全生命周期管理、基于預測算法的復雜系統自適應性能優化方法等。

    （13）專用技術-以人為中心的智慧城市公共服務支撐技術與系統：針對智慧城市公共服務應用數量多、需求變化快、不同用戶需求個性化差異明顯等特點，研究面向第三方開發組織的應用快速構造技術，面向個人和社會群體的多維多尺度偏好發現和情境感知技術，基于偏好和情境的應用推薦、定制和融合技術，將傳統的"按功能組織系統，系統為中心"的服務組織模式轉換為強調應用按需定制、應用間綜合融通的"按需求組織服務，以人為中心"的新模式。

    （14）專用技術-城市信息多層次智能決策關鍵技術與系統：研究和突破城市海量分布式數據與多樣異構化決策模型在線雙向耦合技術，研制城市信息智能分析與輔助決策支持系統，為城市運行、管理和規劃提供面向多層次、細粒度用戶的綜合輔助決策支持能力。

    （15）專用技術--統一時空體系下的多源信息實時接入與異構信息自主加載技術：研究和制定統一時空體系下的城市多種類型空間信息接入與加載的規范標準，突破多傳感器信息的實時接入與空間關聯、多源異構信息的自主加載與內容融合、時空信息管理與更新等核心技術，研發支撐城市綜合管理的時空信息實時接入、動態加載與綜合集成技術平臺。

    （16）專用技術--城市復雜時空數據集成分析與空間決策模擬: 面向城市應急響應、市政管理等實際應用需求，突破城市異構時空數據的空間整合與智能分析、面向多層次與多主題的空間決策分析等核心技術，研發自主的智慧城市時空數據集成分析與決策模擬技術平臺，并進行典型試驗驗證。

    5、應用服務層

    如圖11所示，應用服務層主要包括如下9個方面。

                              圖11 應用服務層關鍵技術體系架構

    （1）面向智慧城市的行業內務共享平臺：現有多數行業內部都有自身信息系統，但同行業不同單位的系統間鮮有關聯和共享。故構建行業內務共享平臺，打破同行異單位間的信息壁壘，有助于提高行業服務能力和整體水平。主要內容在于全面分析和研究行業數據信息共享粒度、共享層次、共享方法；業務數據的共享編碼體制和描述方法；同行業不同單位的數據信息共享的安全和隱私保護；并建立行業能力封裝服務、共享接口，打造面向智慧城市的行業內務共享平臺。

    （2）面向智慧城市的跨行業信息共享和服務平臺：是指在行業內務共享平臺的基礎上，將共享擴展到跨行業領域，面臨的共享范圍更廣、共享內容更異構、共享享用群體更多、共享難度更大、共享模式更復雜等困難，因此需進一步建立跨行業的信息共享和服務平臺。

    （3）城市管理應急聯動防控關鍵技術和應用平臺：針對城市中自然災害、事故災難、突發公共衛生、突發社會公共安全等應急事件聯動的快速性和防控的精確性需求，構建城市高效、低成本的應急聯動防控體系，突破跨行業、跨區域、跨媒體的多元復雜系統集成協同運作方面的一系列關鍵技術難題，構建支持市縣區多級聯網的城市應急聯動防控信息服務平臺，提供共性支撐和技術示范，實現城市公共安全應急處置智能化、防控精準化、響應實時化運行管理模式創新。

    （4）城市大規模視頻監控網絡的共享感知和綜合服務平臺：突破大規模視頻監控系統感知信息的關聯分析、融合利用等關鍵技術，實現對人、車、物、事件等目標的多維全面感知，提供特定目標、群體行為、事件發現、城市態勢、歷史挖掘等個性化和大眾化服務，提升智慧城市服務水平與應急能力。其研究主要包括城市場景網絡化視頻感知方法、大范圍場景的信息融合與視頻目標關聯分析技術、視頻數據訪問的負載均衡和分布式調度機制，研制海量視頻數據的高效存儲與快速檢索系統，面向公共安全、城市交通實現系統集成并開展應用示范。

    （5）智慧城市智能交互平臺：其目標在于為用戶提供一個平臺，使得用戶在其權限范圍可以使用、控制相應的智慧應用，參與到智慧城市的管理中來，真正享受到智慧城市系統所提供的各項智慧化的服務。其研究內容主要包括交互控制接口定義、控制流程定義和管理工具、控制權限的管理、控制方法和可視化控制、一站式一鍵式控制服務模式、多媒體交互服務等，并最終建立智能交互示范工程。

    （6）智慧城市社會組織生態與治理技術與服務平臺：城市生態和生態城市越來越受到世界的關注和重視，在這一大背景下，智慧城市的建設就不能離開社會組織生態的關鍵問題研究，并提供相應的綜合服務有助于建立良好的生態城市。其研究內容主要包括生態城市的內涵和外延、城市復合生態系統的組織形態和展現形式；符合生態規律的生態城市的結構、功能、主體關系的研究；城市生態良性循環關系的研究；基于生態學原理的城市設計等關鍵問題的研究；生態治理技術的研究；并基于上述研究提供示范服務平臺。

    （7）城市綜合環境監測評估與災變預警技術與服務平臺：通過研究環境監測評估技術、評估方法、構建監測評估所需的監測網絡，構建服務平臺，綜合處理監測信息，展示監測結果和評估預測結果；并對可能的災變提供預警機制。其內容主要包括城市污染防護監測和防護技術、城市交通監控預警技術、城市重點工程與主要建筑的監控和災變預警技術、重大地質災害的監控預警技術、城市病的事變監控和調控等技術，并構建統一通用的城市綜合環境監控與預警平臺。

    （8）基于位置的城市公共安全信息服務平臺：目標是建成基本的視頻監控體系，服務于交通事故處置、刑事偵緝，進一步挖掘現有資源，分布在城市范圍的各類視頻監控進行整合與完善，尤其是整合銀行、物業公司、商業網點等社會機構設立的監控裝置，形成廣覆蓋、高融合的視頻監控終端體系。此外，整合城市管理網格化系統，進一步普及智能采集及終端設備的覆蓋范圍，尤其是應開發和普及價格低廉、實用性強的智能終端設備，使其與現有平臺互聯。同時，該項研究還包括整合現有信息技術，包括視頻圖像識別，移動通信定位等，采用多途徑對高危人群進行路徑跟蹤等。

    （9）基于智慧城市的現代信息服務平臺：其目標在于研究和攻克一系列基于智慧城市的現代信息服務業共性服務基礎技術，形成基礎支撐系統和平臺，為多種智慧城市典型應用和服務提供基礎運行支撐和開發管理支持。其主要內容包括研制服務基礎核心技術，為基于智慧城市的現代信息服務業提供基礎運行環境，服務生命周期管理、數據集成和事務處理等機制；研制基于智慧城市的現代信息服務基礎支撐技術，為上層服務組件的靈活配置、高性能加載、海量數據傳輸存儲和負載平衡提供統一服務支撐；形成服務基礎平臺，提供虛擬化計算環境，支持基于智慧城市的現代信息服務業共性服務集成。

    6、安全保障

    如圖12所示，安全保障體系貫穿于從感知層到支撐服務層的始終，在不同層面有不同的安全策略和關鍵技術，從而構建了立體的安全防護體系。

   圖12 安全保障層技術體系架構

    （1）感知層--數據采集設備安全加固技術：移動采集終端和傳感器節點等進行安全加固。移動終端的安全加固技術指在硬件上整合安全芯片，設計安全型終端軟件操作系統，或通用操作系統的安全客戶端軟件，實現系統的應用數據保護，病毒防護，存儲區域安全訪問機制等功能。傳感器節點的安全加固是指為傳感器節點設計低功耗高性能的安全芯片，實現真正安全可信的"智慧塵埃"。使節點可適應條件惡劣、安全級別較高的場合。

    （2）感知層--電子標簽的防偽和認證技術：設計安全RFID芯片，整合射頻IP單元和存儲保護單元。研究輕型不可逆內容摘要算法和加密算法。保障標簽數據完整性和機密性。對讀寫器的使用進行認證和授權，防止假冒身份非法讀寫RFID標簽數據。

    （3）感知層--內容安全獲取設備：參見2.2.1節的相關內容。

    （4）感知層--可信采集技術：參見2.2.1節的相關內容。

    （5）感知層--加解密算法開發和優化技術：設計適合低功耗節點的安全加解密算法，或優化現有算法使其滿足網絡對節點的可靠認證需求，保障信息的可信和完整性。研究采用多種加密算法（符合智慧城市密碼管理局規定的算法）設計用戶鑒別和密鑰協商安全協議，采用邏輯、可證明安全性理論等形式化分析手段證明其安全性，并進行安全協議性能分析與模擬測試，以滿足大規模應用系統的性能要求。

    （6）感知層--節點的密鑰分配與動態更新技術：為提供無線傳感器網絡中機密性、完整性、鑒別等安全特性，實現一個安全的密鑰管理協議是前提條件，也是傳感器網絡安全研究的主要問題。密鑰管理機制所必需的計算量、通信量和存儲需求應盡可能小，這是受到傳感器網絡中的資源限制。

    （7）感知層-感知系統安全技術：在感知層，存在面向智慧城市的多種感知系統，這些系統在某種程度上強調的是多個多種感知設備協同工作構成功能更強的感知系統，而這些設備與系統之間的安全性就是不得不考慮的重點，因此，智慧城市的全面建設還需要研究針對這些感知系統的安全控制與訪問技術。

    （8）感知層--統一安全標識和解析技術：對所有安全級別的終端進行分類，研究統一安全級標識方法和可靠的解析技術。通過該技術實現節點和網絡的安全級別識別，保障通信質量，并對假冒復制終端的搜索和系統定位等，從而能在一定程度上杜絕不安全因素的產生。

    （9）傳輸層--網絡入侵監測技術：入侵監測是通過從網絡系統中的若干關鍵點收集信息并對其進行分析，從中發現違反安全策略的行為和遭到攻擊的跡象，并做出自動的響應。入侵監測通過迅速地監測入侵，在可能造成系統損壞或數據丟失之前，識別并驅除入侵者，使系統迅速恢復正常工作，并且阻止入侵者進一步行動。同時，收集有關入侵的技術資料，用于改進和增強系統抵抗入侵的能力。

    （10）傳輸層--業務網絡的管理和認證技術：該技術包含業務網絡范圍內的安全策略制定，容災備份方案，日志審計等傳統網絡安全技術，并衍生出動態的安全策略配置和更新技術，該技術可以實現安全策略隨業務的安全級別變化而變化。該技術實現業務的登記、注冊，應用層認證和授權�？梢杂行У目刂茦I務開展的范圍和進行數據交換的內容。為實現應用層綜合業務安全管理系統，提供支撐。

    （11）傳輸層--可信可控可管網絡技術：參見2.2.2節的相關介紹。

    （12）傳輸層--網絡與信息安全技術：參見2.2.2節的相關介紹。

    （13）數據活化層--活化數據安全與隱私保護：參見2.2.3節的相關介紹。

    （14）數據活化層--數據實體聯網的內容安全：參見2.2.3節的相關介紹。

    （15）支撐層--云計算和云存儲安全技術：云計算和云存儲安全技術則研究云的業務使用用戶認證和存儲訪問控制，實現云計算的安全防護和結果的保密保障。云計算平臺安全方面的首要問題是云計算平臺體系結構的安全問題，包括：面向云計算環境的關鍵安全模型和理論方法、基于云計算平臺的運行時安全保障機制、以及漏洞發現技術等。云存儲安全的技術內容包括：云存儲安全訪問權限控制、數據安全存儲和驗證體制、數據安全交互協議、安全的云備份環境與機制、以及針對云計算的安全審計等多個方面。

    （16）支撐層--云服務的可信認證技術：云環境中的信任已和傳統計算環境存在很大不同，它更強調的是用戶對平臺的信任。另外，同樣需要考慮平臺對用戶的信任及云內部組件間的信任等方面。云服務的可信認證的目標是認證形成云的群體身份，切斷不可信的鏈接，保障云的來源可控、可調整，從而認證云服務的可用性等。云平臺是智慧城市的重要基礎，研究云服務的可信認證技術就非常關鍵。云服務的可信認證的技術內容包括：面向云計算、云存儲和云服務的風險評估模型和理論方法、風險分析與加固方案、信任與安全核查模型與機制等多個方面。

    （17）支撐層--云服務網絡隔離和防護技術：其目標是通過研究網絡動態隔離技術，實現對有安全性要求的云的分割邏輯區域加以防護，過濾可疑數據，形成對病毒的防護能力和有效抵御多種攻擊手段。

    （18）支撐層--云服務內容智能研判技術：其目標是研究和建立云計算分析模型，對比結果，智能判斷云計算內容。通過檢索技術監控云計算內容，對監測到的不合法內容及結果進行跟蹤和標識，控制其輸出路徑。