試析數字城市基本框架及其關鍵技術

覃慧元

【摘 要】數字城市明確了城市發展方向，可以適應信息化建設的不同需要，也能滿足城市管理與人們生活的多項需求。文章簡單闡述了數字城市的基本含義，分析組成數字城市的基本框架，以及采用關鍵性技術。

【關鍵詞】數字城市；基本框架；關鍵技術

一、數字城市基本含義

當前，數字城市也沒有規范統一的概念。數字城市可以理解為一個計算機網絡信息系統，此系統是由多種先進科學技術作支撐，能夠建立虛擬城市，也能將城市資源（包括基礎設施、社會資源、自然資源、人文經濟等）的分布狀態呈現出來，實現城市信息資源與空間數據的互操作。數字城市也可以理解為：將城市空間信息機理作為基礎，并將地理信息系統、遙感系統、全球定位系統技術作為支撐，將城市空間所有信息作為對象的技術系統。此系統提供了動態、多信源的空間型城市模型，升華了數字地球理論與技術，可以應用到城建、服務、管理等信息服務中。

二、數字城市的基本框架分析

（一）數字城市研究體系。數字城市研究主要包括三個方面的內容，數字城市的基礎理論、數字城市的技術體系、數字城市的應用科學工程。因此，其內容體系由三部分組成，基礎研究、應用研究與技術研究，見圖1。其中基礎研究主要是根據不同城市要素之間的規律建立起城市各種現象出現與發展的計算機模型、信息模型與數學模型，涉及到的基本理論有城市發展理論、可持續發展理論、3s理論與技術等。數字城市的技術研究囊括了數字處理與信息提取技術、信息實時更新與動態獲取技術、空間建模技術、決策模型、虛擬仿真技術、空間數據倉庫以及網絡技術等。數字技術的應用研究是基于基礎與技術研究之上建立分布式、可運行的城市信息網絡系統和應用軟件系統，通過運用信息采集、信息處理與信息顯示技術將軟硬件開發集于一起構建的開放性系統。

（二）數字城市框架分析。數字城市的基本框架包括了城市建設的方方面面，大概可以分為四大層面，應用服務層、信息基礎層、戰略政策層與分析決策層。第一，應用服務層按照數字城市的特征以及功能分成五類應用，分別是社會綜合服務、經濟運行、城市建設與運行、電子商務與電子政務。第二，信息基礎層的組成部分包括業務標準體系、空間數據、通信管線、協調維護機制、區域骨干網絡、城市信息網絡平臺等；第三，戰略政策層包括了技術保障體系、規章制度體系、信息技術標準、城市發展框架與總體戰略等。第四，分析決策層是一個綜合性的應用體系，能夠實現跨區域與跨行業的應用，其中包括了救災應急處理系統、城市發展決策系統、環境監測分析系統、智能交通管理系統等。

信息基礎的建設需要城市戰略決策的引導，基于此實施應用服務與決策分析。相反，決策分析對戰略決策的制定具有決定與指導作用，如圖2。

三、數字城市關鍵技術的分析

數字城市是一個網絡化空間信息系統，是虛擬化、網絡化與城市數字化的綜合表現，通過運用3s技術、空間數據倉庫以及數字地球理論等建立起的數據空間與應用服務平臺，為城市建設與管理、政府企業、人口環境等服務。

（一）虛擬現實技術。數字城市會改變人們印象中的靜態性、平面化的城市表示理念，將轉化為具有逼真性、動態性、多維性與交互性的現實模擬。當前的java技術、虛擬仿真建模技術將動態仿真轉化成現實。使用者可以利用瀏覽器全方位的查看城市的三維購物環境、虛擬的小區和園林景觀等。同時，也能夠給城市交通管理、城市防災減災以及城建塑造出虛擬現實環境。

（二）空間數據倉庫。數字城市的構建過程中，數據儲存是最基本的保證。隨著現代信息技術與計算機技術的發展，已經實現了海量儲存，而實現數字城市的信息包括影像數據、DEM數據、矢量數據等，需要將這些數據充分利用起來進行分析與決策，構建起空間數據倉庫，因此解決該問題就需要建立分布式空間數據庫和研究三維數據模型以及時空數據模型。此外，GIS技術中，空間數據庫技術是關鍵與基礎。因為空間數據的復雜性問題，提升了GIS軟件開發與理論研究的難度，所以目前為止，分析、管理與顯示GIS空間數據的技術還不盡人意。目前的空間數據技術對GIS系統的研發起著關鍵性的作用。

（三）空間信息安全技術和元數據的標準化。數字城市包含了海量數據信息，并且具有共享與網絡發布的特征，其安全性是用戶首要關注的問題，因此空間信息安全技術成了數字城市安全運行的關鍵，是實現數字城市自主創新和信息共享的重要環節。作為數據標準化的基本內容，元數據也需要實現互操作與共享，這也要求數據城市信息的標準化、統一化。通過GIS技術實現空間數據的管理。地理信息元數據包括了數據質量、精度、形式與來源等，所以數字城市的建設需要統一化的標準。

四、結語

數字城市的建設比較繁雜，涉及到城市的環境、經濟、社會等多個方面，因此其建設不僅需要先進的技術，還應有數字城市管理政策與體制作支撐，以促進數字城市的建設。

參考文獻

[1] 陳柳欽.“數字城市”內涵與框架的研究綜述[J].中國市場，2010（42）：51-61.