試析數(shù)字城市基本框架及其關(guān)鍵技術(shù)

覃慧元

【摘 要】數(shù)字城市明確了城市發(fā)展方向，可以適應(yīng)信息化建設(shè)的不同需要，也能滿足城市管理與人們生活的多項(xiàng)需求。文章簡(jiǎn)單闡述了數(shù)字城市的基本含義，分析組成數(shù)字城市的基本框架，以及采用關(guān)鍵性技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字城市；基本框架；關(guān)鍵技術(shù)

一、數(shù)字城市基本含義

當(dāng)前，數(shù)字城市也沒(méi)有規(guī)范統(tǒng)一的概念。數(shù)字城市可以理解為一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，此系統(tǒng)是由多種先進(jìn)科學(xué)技術(shù)作支撐，能夠建立虛擬城市，也能將城市資源（包括基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)資源、自然資源、人文經(jīng)濟(jì)等）的分布狀態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)城市信息資源與空間數(shù)據(jù)的互操作。數(shù)字城市也可以理解為：將城市空間信息機(jī)理作為基礎(chǔ)，并將地理信息系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)作為支撐，將城市空間所有信息作為對(duì)象的技術(shù)系統(tǒng)。此系統(tǒng)提供了動(dòng)態(tài)、多信源的空間型城市模型，升華了數(shù)字地球理論與技術(shù)，可以應(yīng)用到城建、服務(wù)、管理等信息服務(wù)中。

二、數(shù)字城市的基本框架分析

（一）數(shù)字城市研究體系。數(shù)字城市研究主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，數(shù)字城市的基礎(chǔ)理論、數(shù)字城市的技術(shù)體系、數(shù)字城市的應(yīng)用科學(xué)工程。因此，其內(nèi)容體系由三部分組成，基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究與技術(shù)研究，見(jiàn)圖1。其中基礎(chǔ)研究主要是根據(jù)不同城市要素之間的規(guī)律建立起城市各種現(xiàn)象出現(xiàn)與發(fā)展的計(jì)算機(jī)模型、信息模型與數(shù)學(xué)模型，涉及到的基本理論有城市發(fā)展理論、可持續(xù)發(fā)展理論、3s理論與技術(shù)等。數(shù)字城市的技術(shù)研究囊括了數(shù)字處理與信息提取技術(shù)、信息實(shí)時(shí)更新與動(dòng)態(tài)獲取技術(shù)、空間建模技術(shù)、決策模型、虛擬仿真技術(shù)、空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用研究是基于基礎(chǔ)與技術(shù)研究之上建立分布式、可運(yùn)行的城市信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用信息采集、信息處理與信息顯示技術(shù)將軟硬件開(kāi)發(fā)集于一起構(gòu)建的開(kāi)放性系統(tǒng)。

（二）數(shù)字城市框架分析。數(shù)字城市的基本框架包括了城市建設(shè)的方方面面，大概可以分為四大層面，應(yīng)用服務(wù)層、信息基礎(chǔ)層、戰(zhàn)略政策層與分析決策層。第一，應(yīng)用服務(wù)層按照數(shù)字城市的特征以及功能分成五類應(yīng)用，分別是社會(huì)綜合服務(wù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、城市建設(shè)與運(yùn)行、電子商務(wù)與電子政務(wù)。第二，信息基礎(chǔ)層的組成部分包括業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)體系、空間數(shù)據(jù)、通信管線、協(xié)調(diào)維護(hù)機(jī)制、區(qū)域骨干網(wǎng)絡(luò)、城市信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等；第三，戰(zhàn)略政策層包括了技術(shù)保障體系、規(guī)章制度體系、信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、城市發(fā)展框架與總體戰(zhàn)略等。第四，分析決策層是一個(gè)綜合性的應(yīng)用體系，能夠?qū)崿F(xiàn)跨區(qū)域與跨行業(yè)的應(yīng)用，其中包括了救災(zāi)應(yīng)急處理系統(tǒng)、城市發(fā)展決策系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)、智能交通管理系統(tǒng)等。

信息基礎(chǔ)的建設(shè)需要城市戰(zhàn)略決策的引導(dǎo)，基于此實(shí)施應(yīng)用服務(wù)與決策分析。相反，決策分析對(duì)戰(zhàn)略決策的制定具有決定與指導(dǎo)作用，如圖2。

三、數(shù)字城市關(guān)鍵技術(shù)的分析

數(shù)字城市是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化空間信息系統(tǒng)，是虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化與城市數(shù)字化的綜合表現(xiàn)，通過(guò)運(yùn)用3s技術(shù)、空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)以及數(shù)字地球理論等建立起的數(shù)據(jù)空間與應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，為城市建設(shè)與管理、政府企業(yè)、人口環(huán)境等服務(wù)。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。數(shù)字城市會(huì)改變?nèi)藗冇∠笾械撵o態(tài)性、平面化的城市表示理念，將轉(zhuǎn)化為具有逼真性、動(dòng)態(tài)性、多維性與交互性的現(xiàn)實(shí)模擬。當(dāng)前的java技術(shù)、虛擬仿真建模技術(shù)將動(dòng)態(tài)仿真轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。使用者可以利用瀏覽器全方位的查看城市的三維購(gòu)物環(huán)境、虛擬的小區(qū)和園林景觀等。同時(shí)，也能夠給城市交通管理、城市防災(zāi)減災(zāi)以及城建塑造出虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。

（二）空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。數(shù)字城市的構(gòu)建過(guò)程中，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存是最基本的保證。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了海量?jī)?chǔ)存，而實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市的信息包括影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)等，需要將這些數(shù)據(jù)充分利用起來(lái)進(jìn)行分析與決策，構(gòu)建起空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，因此解決該問(wèn)題就需要建立分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)和研究三維數(shù)據(jù)模型以及時(shí)空數(shù)據(jù)模型。此外，GIS技術(shù)中，空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是關(guān)鍵與基礎(chǔ)。因?yàn)榭臻g數(shù)據(jù)的復(fù)雜性問(wèn)題，提升了GIS軟件開(kāi)發(fā)與理論研究的難度，所以目前為止，分析、管理與顯示GIS空間數(shù)據(jù)的技術(shù)還不盡人意。目前的空間數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)GIS系統(tǒng)的研發(fā)起著關(guān)鍵性的作用。

（三）空間信息安全技術(shù)和元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)字城市包含了海量數(shù)據(jù)信息，并且具有共享與網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的特征，其安全性是用戶首要關(guān)注的問(wèn)題，因此空間信息安全技術(shù)成了數(shù)字城市安全運(yùn)行的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字城市自主創(chuàng)新和信息共享的重要環(huán)節(jié)。作為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的基本內(nèi)容，元數(shù)據(jù)也需要實(shí)現(xiàn)互操作與共享，這也要求數(shù)據(jù)城市信息的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。通過(guò)GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的管理。地理信息元數(shù)據(jù)包括了數(shù)據(jù)質(zhì)量、精度、形式與來(lái)源等，所以數(shù)字城市的建設(shè)需要統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)語(yǔ)

數(shù)字城市的建設(shè)比較繁雜，涉及到城市的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多個(gè)方面，因此其建設(shè)不僅需要先進(jìn)的技術(shù)，還應(yīng)有數(shù)字城市管理政策與體制作支撐，以促進(jìn)數(shù)字城市的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳柳欽.“數(shù)字城市”內(nèi)涵與框架的研究綜述[J].中國(guó)市場(chǎng)，2010（42）：51-61.