高 磊，周晓辉

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

新型智慧城市是信息化建设融入城市生活的重要体现。在信息化建设中，通过顶层设计方法可以为全局建设提供蓝图，加快智慧城市信息系统的落地建设。国家“十四五”规划指出要加快数字化发展，并提议建设数字中国。在该提议的驱动下，我国智慧城市建设得到快速发展，其信息系统顶层设计已经具有完整的框架模型，但仍存在部分设计落地难的问题。对此，将通过深化顶层框架设计的方式，使其能够更加贴合目前我国城市发展现状，加快智慧城市信息系统的落实。

1 设计理念与目标

现阶段我国的新型智慧城市信息化建设的顶层设计应当立足于长久规划，寻求符合发展现状的顶层框架设计。为此，在融合场景需求的前提下，应当做好框架的接口设计，即框架与未来城市发展需求的融合，实现在城市发展的过程中能够持续完善信息系统顶层设计的大框架，深入城市发展的同时完善信息系统的网络结构设计。在秉持安全的基础上，智慧城市信息系统的顶层设计应当起到加速融合各类数据，提高城市间信息共享与信息化建设共享能力，即框架设计应当立足于近期城市发展的实际需求，同时可以在整体框架的引导下进行合理的拆分，从而实现稳步建设，逐步推进城市智慧发展的目的。

为落实上述设计理念，智慧城市的信息系统应当明确发展目标，重点突出顶层设计在整个信息系统中的作用，明确框架设计全局性、多维度和多视角的发展目标，努力为各地政府、企业以及城市居民提供细化且多元的信息技术支撑，从整体和细微两视角出发，全面带动各地城市的智慧发展。要实现设计目标应当落实以下要求：一是顶层设计应当具有全面覆盖的特性；二是落实顶层设计应当做到简政放权和一键联动；三是顶层设计应当具有便捷实用和低碳宜居的功能；四是顶层设计应当起到环境优化推动城市绿色发展的作用；五是可以借助顶层设计全面提高城市形象和区域间的整体竞争力。

2 智慧城市信息系统顶层设计要规避的安全隐患

2.1 系统隐患

应用到智慧城市的信息系统顶层设计可分为硬件基础与软件设计两大部分，其中系统安全隐患主要出现在软件设计中。从已发现的系统安全隐患中可知，因系统设计导致的安全隐患占比较小，多数安全隐患来自软件系统投入使用后遭到的恶意攻击和隐藏漏洞。结合系统安全隐患类型，可将智慧城市下信息系统软件安全隐患归类为自身漏洞、外界攻击信道和系统升级带来的冲突等安全隐患。

为解决上述问题造成的系统安全隐患，可从软件产品、服务器、通信网络、传输协议以及网关等角度，增强系统整体的抗网络攻击能力。同时，对于城市下属所有顶层设计框架构建一个具有针对性的网络安全防火墙，以此统一安全防范的管理工作，提高系统安全隐患防治的效率[1]。

2.2 网络隐患

智慧城市顶层设计的网络结构经常会受到病毒或恶意攻击影响，进而导致网络资源被非法控制，相关设计与基础信息被篡改或泄露，该部分隐患均来自网络不法分子的攻击操作。在新型智慧城市信息系统顶层设计初级阶段，会面临较多的网络安全攻击，其攻击对象以系统核心为主，各级终端网络为辅，且在各顶层架构通信中容易掺杂欺骗攻击以及木马等程序，严重影响智慧城市信息系统的网络安全。

为解决上述问题，可从智慧城市信息系统的保密等级设计角度入手，将不同应用领域的顶层设计进行安保等级的划分，从而针对不同设计架构提出针对性的解决方法，最大限度地利用现有资源解决最主要的网络隐患。

2.3 数据安全隐患

进一步对网络隐患进行分析可知，当系统进行数据采集、传送、保存以及交换等操作时，容易受到上述攻击的影响，进而导致数据在传输时出现泄漏。例如，当地铁交通网络信息系统的安保防线被攻破之后，其车站内部信息将会面临被篡改和截取，甚至对地铁线路发车规划的控制造成影响。从顶层设计角度来看，现阶段所建智慧城市信息系统的顶层设计存在数据量庞大，但管理方法缺失等现象，当大量用户信息频繁调动时，信息系统便极易受到网络攻击的影响而出现数据缺失、被篡改和紊乱的问题。为此，可通过构建坚实的顶层数据管理架构，通过分布式存储的方式提高信息系统顶层设计的抗风险能力，解决系统设计潜在风险中数据记录方面的问题，提高智慧城市信息系统的运行安全[2]。

3 信息系统顶层设计的框架分析

为确保设计框架能够适应目前我国城市的现状，需要设计秉承以人为本的设计理念，消除面向社会的客观差异性，构建基于智慧通信系统的信息系统框架，其框架由底层支撑、基础设施、数据中心、应用服务以及标准规范等5个部分组成。

3.1 场景下要求分析

传统智慧城市的顶层设计方法已经无法满足城市对信息化的需求，同时无法适应现阶段信息技术对用户行为以及社会需求产生的影响[3]。为使智慧城市信息系统能够更好地适应现阶段的场景重构，将提出一种基于场景需求的新型智慧城市信息系统顶层设计方法，该方法立足于实际情况，结合社会对信息化建设的要求，实现顶层设计的创新。以场景需求为基础的顶层设计架构如图1所示。

图1 以场景需求为基础的智慧城市信息系统顶层设计架构

（1）从社会现状与需求输入角度分析，基于场景的需求可通过资料调查、街边访谈以及调查问卷的方式获取，从目标城市的未来发展策略与目标出发，构建贴合城市发展现状的新型智慧城市信息系统，营造顶层设计的环境结构，例如可从新技术融合创新角度入手，对下方信息系统顶层设计的业务、技术、运营以及支撑等方向进行环境营造。

（2）从常见城市场景需求设计出发，相关信息系统设计可以参考智慧城市的国际标准，并融合地域文化特色，开展具有地方业务特点的业务版块，例如政府治理、社会民生、基础服务和产业发展等特色版块[4]。进一步将智慧城市信息系统的顶层设计与基础结构相融合，将程序框架按需求分类匹配到各级业务域当中。

为实现上述目标，可基于设计架构与需求的内在联系，通过聚类算法提高信息技术在框架上的依托，从而改变传统需求适应设计，设计引领需求的角色关系，提高信息系统在城市间的工作效率，扩大影响范围。以所提新型智慧城市信息系统的顶层智慧政务框架设计为例，可以较为直观表述出各级政务服务的信息处理能力，梳理顶层智慧政务设计中关于典型业务的场景隶属问题[5]。以某城市通办协作工作作为顶层智慧政务设计的典型场景，则设计的框架结构如图2所示。

图2 跨省通办智慧政务场景设计框架

从图2可看出，政务工作仍作为活动的主体，加入智慧信息系统设计后，可使各阶段政务工作模块化、简约化，所有信息结构可通过统一的信息系统实现共享，进而极大提高政务工作效率。

3.2 智慧信息系统的底层支撑架构

用于智慧城市信息系统的底层支撑框架应当涵盖信息交互、场景引导、场景衔接、平台接口和大数据应用等服务。从设计角度来看，智慧型信息系统的底层支撑服务属于面向大众的智能终端，可为市民提供更多信息交互环节及基础服务。对于场景引导服务可将其视为在联合衣食住行和娱乐购物等场景的引导载体，通过将信息系统进一步细化，得到一个涵盖面广使用环节简单的智慧信息平台[6]。场景衔接与场景引导大致相同，但具有更加细致的针对对象，可面向组成城市结构的不同区域、领域和服务对象，为其打造可互利互惠的桥梁。平台接口是上述功能面向群众的服务接口，主要负责整个信息系统框架的数据、应用服务以及管理服务等接口服务。大数据应用承担对整个智慧信息系统数据的采集、存储与调用，是支撑整个框架的重要组成部分。

3.3 智慧城市基础设施架构

智慧城市通信系统的基础设施属于稳定整个城市智慧化运行的前提条件，也是影响智慧信息系统框架稳定的基础保障。结合场景需求因素可将组成智慧城市信息系统的基础设备框架分为基础通信运营保障体系、物联感知和网络通信等结构。其中，物联感知属于连接信息系统顶层设计与基础设施的渠道，主要由各网点的终端、联网感知、红外线感知以及蓝牙感知等设备组成，可解决智慧城市信息系统对各节点数据采集与短距离传输等问题[7]。网络通信结构主要是以互联网为主建立的公共基础网络，负责为系统的各节点提供信息传输通道。而通信运营保障体系包括构成智慧城市信息系统的通信运营设备、大数据中心、本地服务器等基础结构，为智慧信息系统提供数据的增删改查、虚拟化计算等辅助功能。

3.4 智慧城市数据中心系统架构

该部分属于促进城市智慧化运转与智慧信息顶层设计的核心环节，该框架主要由数据的采集层、管理层以及辅助层组成，可对全市智慧信息系统各网点提供数据采集、处理、存储、整理和应用等支撑。在数据采集层设计中，可实现对采集数据共享交换、外部数据代入，内部数据导出和感知采集等功能。管理层主要负责对数据进行增添、删除、修改和查询等工作。而辅助层主要负责整个智慧信息系统的辅助工作，即实现与第三方软件衔接，为数据决断提供计算方法，使调度数据具有可视化能力[8]。

3.5 智慧城市应用服务系统架构

该框架结构属于整个智慧城市信息系统顶层设计的价值体现。该系统框架主要涵盖运营服务、运行服务中心和公共服务平台等模块，能够以城市实际场景需求为社会提供场景化服务。从智慧城市信息系统角度来看，应用服务系统框架主要以“窗口”形式为主，是信息系统顶层设计面向用户并为其提供交互服务系统之一，例如现阶段的移动支付、无人售货、智慧交通和智慧引导等措施均属于智慧城市信息系统应用服务的体现。运行服务中心可视为新型智慧城市信息系统顶层设计应用服务的保障模块，能够为智慧城市全面发展提供资源整合与必要的保障服务。公共服务平台主要承担对顶层设计入口提供一个信息化平台，结合数据可视化技术向社会展示智慧支付涵盖的业务申请、办理、协同调度、办理进度以及结果等反馈工作流程，使所设计的智慧信息系统能够更加贴合城市的实际发展。

3.6 标准规范与运营保障服务系统架构

该框架设计主要负责对上述所提设计的合理性、可行性、科学性和适用性进行评价，同时为系统框架不足之处提供临时保障。该框架设计主要包括总体的基础性指标、顶层设计的软硬件指标、底层基础技术与系统平台指标、场景需求指标、实际投入使用与运营管理指标以及面向社会应用服务的指标等内容。在运营保障服务模块中，需要对整个信息系统的落实与效益发挥情况进行维护，例如对技术、资金、人才以及政策等方面的维护工作。从标准与规范角度出发，其指标的获取应以城市实际情况为基础，结合城市各场景对智慧顶层设计的需求构建框架，以此得到的需求标准既可以作为框架设计的基础，也可以作为约束框架的指标，提高智慧城市信息系统顶层设计的功能适用性。

4 结 论

综上所述，本文通过对现阶段我国新型智慧城市信息系统顶层设计现状进行分析，提出面向大众、基础设施、数据中心系统、服务和运营保障等5个方向的架构设计。目前，阻碍智慧城市信息系统顶层设计落实的主要问题在于，各地所设计的应用架构均具有较高的理想化因素，即设计架构存在与城市实际需求不符和技术缺陷等问题。本文提出的信息系统依托场景需求，符合城市现状，更能加快现阶段智慧城市的建设。