數字城市研究論文

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[摘要]數字城市是數字地球應用的重要部分之一，也是數字地球最基本的空間層次之一。數字城市是21世紀城市的發展方向。本文結合當今世界信息化發展現狀，分析和探討了21世紀我國數字城市的體系架構及發展構想。

[關鍵字]數字城市；可持續發展；信息化建設

1引言

21世紀是信息化、網絡化、數字化、智能化蓬勃發展的新世紀。世界范圍內的新技術革命和知識經濟的浪潮，推動發展中國家和發達國家在電子信息技術領域的創新與應用，重新站在同一起跑線上，共同面對新的發展機遇和挑戰。

城市信息化作為國家信息化的重要組成部分，既是區域信息化的中心，也是城市現代化的必由之路。近年來，伴隨著經濟全球化和社會信息化的進程，我國通信業、計算機業、廣播電視業的傳輸、存儲、處理技術全面實現數字化、各行各業都爭先開展語音、視頻、數據綜合業務，競相進人結合服務領域，并且出現了產業重組與兼并現象，形成了“數字會聚”、“三網融合”的趨勢。隨著寬帶IP技術的發展，寬帶IP網已成為三網融合的結合點。產生“無時不在、無處不在”的無縫網絡，將改變人們的社會、經濟、文化、生活方式，也將對未來城市發展產生重大影響。

2數字城市背景分析

2.1社會背景

數字城市的概念來源于數字地球。人類經過數十年的努力，在空間科學技術以及遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）等領域取得了巨大成就。特別是隨著全球范圍內對地觀測系統（EOS）、國家信息基礎設施（NII）、國家空間數據基礎設施（NSDI）等重大計劃的實施，人類對地球不同層面、不同現象的綜合觀測能力以及信息的處理、傳輸和應用能力達到了空前的水平。由此，1998年1月，美國人順應歷史發展潮流，率先提出了數字地球的概念。數字地球是一個全局性長遠的戰略思維，其核心在于：（l）用數字化手段統一性地處理地球問題；（2）最大限度地利用信息資源。

數字地球在不同的歷史時期有其特定的目標，目前從社會經濟發展的需要來說，建立數字城市具有更為現實的意義和價值，而且可操作性更高。所謂“數字化城市”，是指充分利用數字化及其相關計算機技術和手段，對城市基礎設施與生活發展相關的各方面內容進行全方位的信息化處理和利用，具有對城市地理、資源、生態、環境、人口、經濟、社會等復雜系統的數字網絡化管理、服務與決策功能的信息體系。數字城市是城市信息技術的綜合應用。典型應用包括電子政務、電子商務、城市智能交通、市政基礎設施管理、公共信息服務、教育管理、社會保障管理、城市環境質量監測與管理、社區管理等幾乎所有的城市生活管理方面和經濟層面。

2.2技術背景

2.2.13S(RS、GIS、GPS)的技術背景

遙感技術（RS）的迅猛發展，使得人們從空間或空中對城市進行觀測的能力空前提高。自1957年第一顆人造衛星進入太空以來，世界各國成功發射了5000余個各類航天器。其中，對地觀測衛星（含偵察衛星）占總數的40％左右，居各類航天器之首。利用CCD陣列傳感器，已獲得分辨率高達1m的影像。成像光譜儀可以達到5-40nm的光譜分辨率。微波遙感的發展可以獲取全天候的信息。

地理信息系統（GIS）萌芽于20世紀60年代初。近20年來，地理信息系統技術的發展令人矚目。據國際高科技企業分析公司1994年的年報分析，全球GIS軟件及相關服務的產值從1994年的12億美元上升到1999年38億美元。

全球定位系統（GPS）采用測定三維坐標的方法，使定位從靜態擴展到動態，從后處理擴展到實時定位與導航，其觀測精度達到各種要求的精度，如從百米級發展到數米級，進一步發展到分米級、厘米級。

作為現代城市地理信息產業的基礎，測繪己經從傳統的地面大地測量轉移到基于衛星導航系統的衛星大地測量，從航空攝影測量轉向基于遙感的航空航天數字攝影測量，從單一的地圖制圖轉向電子地圖數據庫、地理信息系統的建設。而且技術結構也從單一技術向“3S”集成技術、基于網絡環境的“3S”運行體系發展。

2.2.2空間數據建設

構建數字城市需要數據。1994年，美國提出了國家空間數據基礎設施計劃即NSDI計劃，該計劃的核心是國家基礎地理信息數據庫的建設，它包含數字線劃地形數據（DLG）、數字高程模型（DEM）、數字柵格數據（DRG）、數字正射影像數據（DOM）以及地名等數據庫的建設。

2.2.3信息高速公路

數字城市的信息是可以并應當為公眾所共享的。共享的基礎設施就是信息高速公路。信息高速公路概念源于美國。美國時任總統克林頓于1993年2月正式提出美國決定建設信息高速公路--國家信息基礎設施以此作為產業發展的基礎，帶動新學科和交叉學科發展，形成高新企業群，提高生產效率，增強國際競爭能力，促進經濟騰飛。

2.2.4互聯網

1996年，美國政府提出了新一代Internet，即NGI實施計劃。該計劃由美國34所大學和研究機構發起，其目標立足于當前Internet的TCP/IP協議。[摘要]數字城市是數字地球應用的重要部分之一，也是數字地球最基本的空間層次之一。數字城市是21世紀城市的發展方向。本文結合當今世界信息化發展現狀，分析和探討了21世紀我國數字城市的體系架構及發展構想。

[關鍵字]數字城市；可持續發展；信息化建設

1引言

21世紀是信息化、網絡化、數字化、智能化蓬勃發展的新世紀。世界范圍內的新技術革命和知識經濟的浪潮，推動發展中國家和發達國家在電子信息技術領域的創新與應用，重新站在同一起跑線上，共同面對新的發展機遇和挑戰。

城市信息化作為國家信息化的重要組成部分，既是區域信息化的中心，也是城市現代化的必由之路。近年來，伴隨著經濟全球化和社會信息化的進程，我國通信業、計算機業、廣播電視業的傳輸、存儲、處理技術全面實現數字化、各行各業都爭先開展語音、視頻、數據綜合業務，競相進人結合服務領域，并且出現了產業重組與兼并現象，形成了“數字會聚”、“三網融合”的趨勢。隨著寬帶IP技術的發展，寬帶IP網已成為三網融合的結合點。產生“無時不在、無處不在”的無縫網絡，將改變人們的社會、經濟、文化、生活方式，也將對未來城市發展產生重大影響。

2數字城市背景分析

2.1社會背景

數字城市的概念來源于數字地球。人類經過數十年的努力，在空間科學技術以及遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）等領域取得了巨大成就。特別是隨著全球范圍內對地觀測系統（EOS）、國家信息基礎設施（NII）、國家空間數據基礎設施（NSDI）等重大計劃的實施，人類對地球不同層面、不同現象的綜合觀測能力以及信息的處理、傳輸和應用能力達到了空前的水平。由此，1998年1月，美國人順應歷史發展潮流，率先提出了數字地球的概念。數字地球是一個全局性長遠的戰略思維，其核心在于：（l）用數字化手段統一性地處理地球問題；（2）最大限度地利用信息資源。

數字地球在不同的歷史時期有其特定的目標，目前從社會經濟發展的需要來說，建立數字城市具有更為現實的意義和價值，而且可操作性更高。所謂“數字化城市”，是指充分利用數字化及其相關計算機技術和手段，對城市基礎設施與生活發展相關的各方面內容進行全方位的信息化處理和利用，具有對城市地理、資源、生態、環境、人口、經濟、社會等復雜系統的數字網絡化管理、服務與決策功能的信息體系。數字城市是城市信息技術的綜合應用。典型應用包括電子政務、電子商務、城市智能交通、市政基礎設施管理、公共信息服務、教育管理、社會保障管理、城市環境質量監測與管理、社區管理等幾乎所有的城市生活管理方面和經濟層面。

2.2技術背景

2.2.13S(RS、GIS、GPS)的技術背景

遙感技術（RS）的迅猛發展，使得人們從空間或空中對城市進行觀測的能力空前提高。自1957年第一顆人造衛星進入太空以來，世界各國成功發射了5000余個各類航天器。其中，對地觀測衛星（含偵察衛星）占總數的40％左右，居各類航天器之首。利用CCD陣列傳感器，已獲得分辨率高達1m的影像。成像光譜儀可以達到5-40nm的光譜分辨率。微波遙感的發展可以獲取全天候的信息。

地理信息系統（GIS）萌芽于20世紀60年代初。近20年來，地理信息系統技術的發展令人矚目。據國際高科技企業分析公司1994年的年報分析，全球GIS軟件及相關服務的產值從1994年的12億美元上升到1999年38億美元。

全球定位系統（GPS）采用測定三維坐標的方法，使定位從靜態擴展到動態，從后處理擴展到實時定位與導航，其觀測精度達到各種要求的精度，如從百米級發展到數米級，進一步發展到分米級、厘米級。

作為現代城市地理信息產業的基礎，測繪己經從傳統的地面大地測量轉移到基于衛星導航系統的衛星大地測量，從航空攝影測量轉向基于遙感的航空航天數字攝影測量，從單一的地圖制圖轉向電子地圖數據庫、地理信息系統的建設。而且技術結構也從單一技術向“3S”集成技術、基于網絡環境的“3S”運行體系發展。

2.2.2空間數據建設

構建數字城市需要數據。1994年，美國提出了國家空間數據基礎設施計劃即NSDI計劃，該計劃的核心是國家基礎地理信息數據庫的建設，它包含數字線劃地形數據（DLG）、數字高程模型（DEM）、數字柵格數據（DRG）、數字正射影像數據（DOM）以及地名等數據庫的建設。

2.2.3信息高速公路

數字城市的信息是可以并應當為公眾所共享的。共享的基礎設施就是信息高速公路。信息高速公路概念源于美國。美國時任總統克林頓于1993年2月正式提出美國決定建設信息高速公路--國家信息基礎設施以此作為產業發展的基礎，帶動新學科和交叉學科發展，形成高新企業群，提高生產效率，增強國際競爭能力，促進經濟騰飛。

2.2.4互聯網

1996年，美國政府提出了新一代Internet，即NGI實施計劃。該計劃由美國34所大學和研究機構發起，其目標立足于當前Internet的TCP/IP協議。5.11醫療、衛生領域的信息化建設

建立醫藥衛生信息系統，在城市各大醫院建立管理信息系統基礎上實現聯網，建立城市各醫院、各種專科、各種藥品的檢索、查詢系統，診治各種疑難病癥的名醫名藥查詢系統和常見病、多發病的預防、診治、查詢系統以及醫藥衛生數據庫系統，推動醫療體制改革，建立重大疫情監管預報信息系統。建立醫療專業人才數據庫、病歷數據庫、藥品和醫療器材信息庫等、開展方便群眾的網上預約、掛號、IC卡應用及遠程會診等業務。積極創造條件，推進網上論斷和醫療指導。充分利用信息技術，強化對藥品的生產、銷售管理，推進醫藥用品網上招標采購，增加采購的透明度，降低醫療開支，提高效率。

5.12宣傳、文化領域的信息化建設

建立宣傳、文化信息系統和相應的數據庫。包括黨的方針政策，黨和國家的重要文獻、歷史年鑒、文化知識、文學、戲劇、電影、音樂等信息系統（網站），重要的民族文化遺產和藝術作品的數字化，促進城市精神文明建設；推進新聞領域信息化，在新聞領域的各個環節，廣泛采用信息技術，建立各報紙、電臺的信息化同站，以適應未來的需要，為社會公眾提供更好的服務。

5.13旅游、娛樂領域的信息化建設

建設好旅游娛樂信息服務系統。包括景點了解、交通、游覽、旅游熱線、食宿、安全、氣象等信息服務系統；為豐富人們群眾的積極生活方式，建立文娛、體育等同上查詢、網上預定等業務和網上娛樂活動。

5.14各區縣的區域信息化建設

各區、縣信息化是我市城市信息化的重要組成部分。各區、縣應根據自己的實際需要和可能，建立起區（縣）、社區（鄉）、街道（重點村）的計算機網絡系統。采用虛擬專網（VPN）等先進技術，開發、利用信息資源，開展信息服務。各區、縣的信息化建設應和全市各領域、行業的信息化建設結合起來。統籌規劃，條塊結合，避免重復建設和交叉采集信息資源，以減少浪費。

5.15社會保險業的信息化建設

努力實現社保信息化是整個信息化建設的重要組成部分。建設以城市公用信息平臺為樞紐的公用信信息資源網絡。將全市醫藥、養老、失業。保險、衛生、社區服務、文化教育、就業等信息資源和公用信息站點聯網運行，為社會公眾提供查詢、檢索服務和公共信息，逐漸深入到家庭信息化，為全社會的健康、穩定發展服務。

5.16推進電子商務的信息化建設

推動電子商務的健康發展，需要解決商品信息的數字化、網絡化、認證、安全支付、物流配送等問題。要采取有效措施，完善適合電子商務的信息網絡，建設認證中心、密鑰中心、支付網關、SDI中心，制定配套的政策法規。隨著企業內部信息化水平的提高，逐漸實現內外貫通的全過程信息化，提高企業競爭力，改善人們的生活水平。

5.17綜合統計領域的信息化建設

統計信息是政府和社會的主要信息來源。要充分利用統計信息資源在組織、制度、法律保證等方面的優勢，努力完善市、區（縣）、鄉三級統計資源數據庫和信息網絡，以現代信息技術支持統計信息、資源的實時傳遞。匯集和處理，提高統計的質量和效率。

6數字城市描繪美好未來

進入90年代以來，隨著計算機技術與通信技術的飛速發展，在我國信息化建設已經得到了廣泛的重視，并開始影響著城市與區域的未來發展。目前，我國不少城市已開始進行了各具特色的信息化建設。比如：北京設計了“數字北京”，并以中關村為試點大步推進；上海率先于全國提出了“信息港”概念，并逐步明確和細化外延與內涵；廣州、重慶、深圳、廈門、中山等許多城市也都在加速進行城市信息化建設。

參考文獻

1數字城市導論，中國建筑工業出版社，2001

2數字城市的理論與實踐，世界圖書出版公司，2001

作者簡介：范曉磊，男，31周歲，哈爾濱市城市規劃設計研究院，高級工程師

在不久的將來，我們的身邊將形成一個充滿數字特征的時代現象，也就是說，數字化城市正在橋悄悄向我們走來，數字地球-數字城市-數字社區-智能大廈的空間結構體系也必將成為現實。到那時，人們將居住在智能化建筑（見圖2）中，最大限度地利用數字、信息和網絡技術，在家中即可輕松實現電子政務、電子商務、遠程醫療、遠程教育等。讓我們張開理想的翅膀在未來的數字城市里去感受和體味數字王國的神奇與奧秘吧。