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篇(1)

陳柳欽,湖南邵東縣人,天津社會科學院城市經濟研究所研究員,天津市知名青年學者,青年經濟學家,產業經濟、城市經濟和城市金融問題專家。兼任教育部人文社會科學重點研究基地對外經濟貿易大學中國WTO研究院特邀研究員,哈爾濱商業大學國際經濟與貿易研究所研究員、經濟學院教授,碩士研究生導師,哈爾濱理工大學客座教授,湖南科技大學商學院教授,天津理工大學經濟管理學院碩士研究生導師,天津工業大學公共危機管理研究所特邀研究員,廣西民族大學兼職教授。

摘要: “數字城市”作為知識經濟、信息社會發展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發展的方向。“數字城市”是21世紀城市發展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經濟發展、社會進步和人民生活水平提高的新動力,它不再是一個技術性概念,而是現代科技、社會、政治、經濟影響下的新城市形態。本文闡述了“數字城市”的內涵,并對“數字城市”建設的內容與框架進行了細致的探討。

關鍵詞: 城市 信息化 城市信息化 “數字城市”

中圖分類號: F49

一、“數字城市”興起的背景

1998年1月31日,時任美國副總統戈爾在美國加利福尼亞科學中心發表了題為“數字地球:二十一世紀認識地球的方式(The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century)”的講演中首次提出了“數字地球”的概念。戈爾指出:我相信我們需要一個“數字地球”,即一個以地球坐標為依據的、嵌入海量地理數據的、具有多分辨率的、能三維可視化表示的虛擬地球。詳細地說,“數字地球”是指以地球為對象,以地理坐標為依據,具有多源、多尺度海量數據的融合,能用多媒體和虛擬現實技術進行多維的表達,具有數字化、網絡化、智能化和可視化特征的虛擬地球。簡單地說,“數字地球”是指數字化、信息化的地球。形象地說,“數字地球”是指整個地球經數字化后由計算機、數據庫及通訊網絡來管理的巨型信息系統。同時,“數字地球”也是全球定位系統、遙感、地理信息系統、寬帶網絡及虛擬現實等現代高科技的高度綜合和升華,是當代科學技術發展的制高點。

1999年12月,來自20個國家的500余名科學家、工程師、教育學家、管理者及企業家匯聚北京,于“首屆國際數字地球會議”召開之際發表了著名的《數字地球北京宣言》。宣言指出:21世紀是一個以信息和空間技術為支撐的全球知識經濟的時代,強調綜合全球對地觀測系統、全球空間數據基礎設施、全球導航與定位系統、地球空間信息基礎設施及動態過程監控的重要性;認識到數字地球有助于回應人類面臨的諸方面的挑戰;倡議政府、科技界、企業等共同推動數字地球的發展;建議實施數字地球過程中,應優先考慮環境、災害、資源、可持續發展與人類生活質量等方面。數字地球北京宣言的發表,標志著1998年戈爾提出數字地球概念后該領域在全球范圍的正式推進。

隨著信息技術的高速發展,互聯網的普及、信息高速公路的建設、“數字地球”概念的提出和推廣,全球掀起了一股強大的信息化浪潮。這股浪潮對世界各國的經濟、政治、文化均產生了巨大的沖擊,它使得一些傳統的東西正在消逝,許多新事物、新現象層出不窮;它正在逐步改變人們的生產、生活方式及價值觀念,促進人們進行新的社會變革。由于計算機技術的產生以及在各個科學領域的廣泛應用,大大促進了網絡技術、通信技術和空間分析技術等技術的發展,學科的相互交叉和技術的集成又不斷地拓寬新的應用領域。信息技術與信息產業的發展已邁入了一個嶄新的時代。這些先進的、改變城市功能的技術主要表現為:(1)高分辨率衛星遙感技術突飛猛進,極大地提高了地理信息獲取和更新的能力;(2)寬帶光纖和衛星通信為基礎的互聯網的迅速普及,極大地擴大了信息的通信交換能力;(3)分布式數據庫和共享技術的發展,極大地提高了信息存儲和管理能力;(4)仿真和虛擬技術的成熟,醞釀著信息應用技術領域的劃時代變革。信息技術變革的大趨勢必然深刻地影響到城市規劃、建設和管理行業的信息技術應用領域。傳統的城市規劃、建設和管理不得不向“數字城市”靠近,并努力追尋“數字城市”的發展模式。

城市是社會經濟要素高度集中的區域,是人類經濟、政治和文化活動的中心,是人流、物流、資金流和信息流聚集和擴散的基地。進入21世紀,信息化進一步得到了廣泛應用和高度滲透,信息技術正孕育著新的重大突破。信息資源日益成為城市發展的重要生產要素、無形資產和社會財富。同時,經濟全球化是經濟增長要素特別是技術、資本、人力資源、知識等諸要素,在資本追求經濟效益最大化的利益驅動下所出現的全球性流動和組合,以至于國別經濟和區域經濟越來越多地被納入了一體化的全球經濟體系之中,人類社會經濟發展的依賴性、互補性、關聯性更為增強,各種商品在全球流通,為世界人類所共享。2000年6月5日～7日,聯合國經濟與社會事務部(UNDESA)和聯合國開發計劃署(UNDP)及亞太地區的城市市長參加的主題為“推動城市信息化,共創未來家園”的“亞太地區城市信息化高級論壇”,最后發表了《上海宣言》。該宣言指出,當今世界經濟全球化已經成為人類社會發展的總趨勢。信息化的程度和水平已經成為衡量一個城市經濟社會發展綜合實力和文明程度的主要指標。信息化正成為全球貿易、投資、資本流動和技術轉移以及社會、經濟、文化等一切領域發展的主要推動力。信息化建設將有利于促進人類的共同富裕和共同進步。加強對城市信息化的理解,推進城市信息化建設與合作,將成為城市發展的新主題和新動力。城市信息化的主要表現形式是“數字城市”的建設。從技術角度看,“數字城市”是城市信息化實現的技術基礎,而且是城市信息化水平提高的一個重要特征。“數字城市”是社會信息化發展必然,是當今發達國家信息化發展的主要特征。全球信息化正在引發當今世界的深刻變革,重塑著世界政治、經濟、社會、文化和軍事發展的新格局。全球信息化的出現使得互聯網成為新世紀國人關注的熱點,而“數字城市”則是熱點中的焦點。

在戈爾于1998年9月首先提出了“數字化舒適社區建設”的倡議后,許多國家已經對“數字城市”開展了相應的工作。比如歐洲“數字城市”(EDC)中的虛擬赫爾辛基很有特色,3D界面是其一個非常重要的組成部分。日本的“數字京都”(DCK)項目始于1998年10月,目的是使其成為京都的社會信息主干,其設計思想是真實和活動。“真實”是指該“數字城市”是為實際的用戶服務的,而不是虛擬城市;“活動”是“數字城市”中的數據采集于現實的動態數據。“數字京都”中的新技術開發,處于國際領先地位。新加坡提出了“智能城市”的設想,為國民提供一個綜合業務數字網和異步數字用戶專線,將新加坡90%的家庭連接在一起,實現“網上生存”的夢想。隨后,一些發展中國家也紛紛制定城市信息化發展政策,這些信息化城市或地區統一命名為“數字城市”。在國內,近十多年來,深圳、北京、海口、濟南、廣州等城市和國內著名科研院校相繼建立了一批專業數據庫和應用開發系統,為“數字城市”的研究積累了經驗和數據。“數字城市”已成為我國各主要地、市進入21世紀后,在新的時代背景、經濟背景、技術背景下,運用并發展空間技術、信息技術、網絡技術,最終將其集成并滲透到現代城市生活方面的一項重要的標志性建設。

目前,“數字城市”作為知識經濟、信息社會發展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發展的方向。深入開展“數字城市”的研究,積極推進“數字城市”的建設,無論是對當前,還是對未來城市發展,都具有十分重要的意義。

二、“數字城市”的內涵

由于“數字城市”是一個正在發展演變的概念,人們對它至今沒有統一和權威的解釋,存在很多的爭論和思考。

臺灣學者林峰田(1999)認為,“數字城市”是一項從人員組織、經費、法令、土地使用等各種配合條件,到包括硬件、軟件和科技在內的基礎設施,再到數據資料及其應用服務,直至社會文化五個層面的多層結構的城市大系統,他提出理想的“數字城市”應能達到三個目標:第一,有效支援城市產業發展,提高城市競爭力;第二,滿足市民日常的交通、購物、娛樂、休閑、安全、教育、醫療等需求,保障市民知與言的權利;第三,創造地方特色自主意識的網絡文化。

承繼成(2000)認為,信息化是指數字化、網絡化和智能化的全部過程。因此,信息化城市,也可以叫“數字城市”(或數碼港)、網絡城市和智能城市。俞正聲(2000)認為,所謂“數字城市”與“園林城市”、“生態城市”、“山水城市”一樣,是對城市發展方向的一種描述,是指數字技術、信息技術、網絡技術要滲透到城市生活的各個方面。這將是世紀之交最重要的技術革命,將深刻改變人們習慣的工作方式、生活方式甚至風俗習慣和思維方法。宋建元等(2001)認為,“數字城市”即城市數字化,是指充分利用遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、計算機技術和多媒體及虛擬仿真等現代科學技術,對城市基礎設施和與生產生活發展相關的各方面進行多主體、多層面、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、社會等諸方面進行數字化網絡化管理、服務和決策功能的信息體系。郝力(2001)認為,從信息化廣義角度看,“數字城市”即是空間化、網絡化、智能化和可視化的技術系統。“數字城市”是物質城市在信息世界的反映和升華。從城市規劃、建設和管理的狹義角度看,“數字城市”可概括為“43VR”,即地理數據4D化;地圖數據三維化;規劃設計VR(Virtual Reality,虛擬現實)化。地理數據4D化指城市空間基礎地理信息數據庫包括數字線劃圖(DLG)、數字柵格地圖(DRG)、數字高程模型(DEM)、數字正射影像地圖(DOM);地圖數據三維化指地圖數據由現在的二維結構轉換為三維結構;規劃設計VR化指規劃設計和規劃管理在4D數據、三維地圖數據支撐下,將現有的二維作業對象和手段升級為三維和VR結合的作業對象和手段。

楊開忠、沈體雁(2001)認為,一般所指的“數字城市”是以3S技術和互聯網技術為支撐的城市空間信息運行系統,是一個包括城市空間信息運行機理、空間信息運行技術系統、空間信息服務與產業體系和社會文化在內的多層框架。也就是說,“數字城市”工程建設要在城市空間信息認知機制和資源配置機制的作用下,采用數字化的空間信息技術手段對作為物質實體的城市系統,特別是對與地理空間相關的經濟社會現象進行數字化重現和虛擬,從而促進人們對城市的認識,規劃建設和管理,進而促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢與協調,提高城市競爭力和市民生活質量。趙燕霞、姚敏(2001)認為,“數字城市”就是以數字化的方式表示城市及其各種信息,不僅應該包括城市各類與空間位置有關的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還應該包括相關的人口、經濟、教育、軍事等社會數據,在現代信息技術的基礎上,形成一個具有智能性質的城市巨系統。周曉穎、章申魯(2001)認為,“數字城市”是綜合運用現代高新技術,對城市的基礎設施、功能機制進行信息自動采集、動態監測管理和輔助決策服務的技術系統,具有城市地理、資源、生態環境、人口、經濟、社會等復雜系統的數字化、網絡化、虛擬仿真、優化決策支持和可視化表現等強大功能。它與城市地理信息系統的主要區別在于,對城市有關數據能夠自動采集、處理分析、傳輸分化、自動或半自動智能決策,直接為社會公眾提供便利的信息服務。王滸等(2001)認為,“數字城市”就是基于城市空間信息基礎設施之上的城市居民社會信息生存空間。通過運用數字地球的關鍵技術,如數據挖掘、知識提取和虛擬現實技術,“數字城市”中廣泛的、多源的空間信息將被有效的集成和管理。最終,“數字城市”將提供給公眾和企業的不僅是虛擬的用戶界面以實現所謂的“數字生存”,更重要的是將輔助政府制定城市管理的綜合決策。

“數字城市”也稱信息城市、智能城市,以數字化的方式表示城市及其各種信息,不僅包括城市各類與空間位置有關的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還包括相關的人口、經濟、教育、軍事等社會數據,在現代信息技術的基礎上,形成一個具有智能性質的城市信息系統。顧朝林等(2002)認為,“數字城市”是指綜合運用地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、遙感系統(RS)等關鍵技術,深入開發和應用空間信息資源,建設服務于城市規劃、建設和管理,服務于政府、企業、大眾的信息基礎設施和信息系統。其本質是建設空間信息基礎設施并在此基礎上深度開發和整合應用各種信息資源。牛文元(2002)認為,“數字城市”是從工業時代向信息化時代轉換的基本標志之一。它一般是指城市“自然、社會、經濟”系統的范疇中,能夠有效獲取、分類存儲、自動處理和智能識別海量數據的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虛擬現實又可直接參與城市管理和服務的一項綜合工程。

張靜(2002)認為,“數字城市”應是四維(三維坐標加時間維)的、可視化的城市,不但包括城市三維空間的所有信息,而且還包括城市各種現象的歷史、現狀與未來信息,更為重要的是應包括人的信息如位置,甚至思維信息,是一個四維的空間信息系統。通俗一點講,“數字城市”是指在城市規劃、建設、管理以及生產生活中,利用數字化技術、信息處理技術和網絡通信技術,將城市的各種數字、信息及各種信息資源加以整合并利用。城市規劃者、管理者和生活者,可以在有準確坐標、時間和對象屬性的五維虛擬城市環境中,進行規劃、決策、管理和生活,其感覺就像漫步于現實的街道上或是承坐直升飛機俯瞰城市一樣。李京文、甘德安(2002)認為,信息化的實質就是數字化、網絡化和智能化,因此,“數字城市”廣義上指城市信息化,是指數字技術、信息技術、網絡技術滲透到城市生活的各個方面,其本質是對物質城市及其相關現象(經濟社會特征)統一的數字化重現和認識,是用數字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協調高速。這些學者把“數字城市”等同于單一的城市信息化建設,認為“數字城市”建設就是當前信息化發展過程中城市對信息化的一種回應。

李琦等(2003)認為,“數字城市”是從信息化角度,對信息時代及準信息時代城市狀態的形象化刻化,表征在園林城市、生態城市等工業城市文明基礎之上,信息化基礎設施完備、信息數據資源豐富、信息化應用與信息產業高度發達、工業化與信息化持續協調發展、人居環境舒適的良性城市狀態。“數字城市”工程就是要在集成化高速寬帶城市通訊網絡基礎設施、城市空間數據基礎設施、城市信息安全基礎設施建設的基礎上,整合城市信息數據資源,連接城市信息化孤島,開展面向政府、企業、公眾的個性化、多樣性綜合信息應用服務,同時,促進城市領域(行業)信息化建設,以信息化帶動工業化,促進傳統產業結構調整,優化城市產業結構、生態結構與城市空間規劃,促進工業化與信息化的持續協調發展。劉忻(2003)認為,“數字城市”從功能上講是城市信息的數字化、網絡化、智能化、可視化,即將城市的各種信息,如城市管理、城市設施、自然資源、社會資源、人文環境、經濟、歷史等各方面信息,以數據形式整理、加工、存儲、分類、管理,通過計算機網絡實現全社會的信息共享、共建、交流、再現,通過對城市信息的綜合分析和模型化處理,提高決策水平和應用效率,最大限度地發揮資源潛力,為城市發展和提高居民生活質量服務。從技術上講,“數字城市”是以計算機技術、多媒體技術、大規模存儲技術、數據倉庫技術為基礎,以寬帶網絡技術和現代通信技術為橋梁,結合3S技術、遙測、虛擬現實技術,對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類描述,并通過城市管理與決策模型及其他應用模型,優化資源配置,提供科學決策的現代化工具。從理論上講,“數字城市”在地理信息科學基礎上,結合計算機及網絡理論、現代城市理論、決策理論、控制論、系統論,復雜理論等,在計算機及網絡中虛擬城市,并結合不同部門、不同層次的信息交流、融合和挖掘,實現城市的綜合信息管理系統。

姜愛林(2004)認為,從城市建設的角度看,“數字城市”就是指在城市規劃建設與運營管理以及城市生產與生活中,充分利用數字化信息處理技術和網絡通信技術,將城市的各種數字信息及各種信息資源加以整合并充分利用的一種系統工程或管理模式。從信息化角度看,“數字城市”是以信息技術為支撐、以信息產業為主導、以信息服務為中心的一系列數據庫和信息系統的一種城市發展模式。

戴汝為(2005)認為,“數字城市”是一類開放的復雜巨系統。“數字城市”在功能、結構和龐大、復雜的多層次系統,及與周邊、全國以至世界的聯系等方面,無不具備著開放的雜巨系統的特性。

謝明(2005)認為,“數字城市”是對城市發展方向的一種描述,是對組成城市的各種要素和現象的一種數字化重現和認知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生產生活,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流更加順暢和協調。“數字城市”的建設基于地理信息系統、全球定位系統、遙感、網絡、多媒體、虛擬仿真等技術,綜合城市空間和人文信息,服務于城市規劃、城市建設和管理、經濟社會發展等各個方面。

江綿康(2006)認為,“數字城市”是“數字地球”的主要空間節點,是“數字地球”的重要組成部分,是“數字地球”在城市的具體體現。所謂“數字城市”,通俗地講是指在城市的生產、生活等活動中,利用數字技術、信息技術和網絡技術,將城市的人口、資源、環境、經濟、社會等以數字化、網絡化、智能化和可視化的方式加以展現。“數字城市”的本質是把城市的各種信息資源整合起來加以充分利用。

杜靈通、韓秀麗(2007)認為,可以將“數字城市”定義為利用各種信息獲取、存儲、傳輸、表達、處理等支撐技術,將表征真實城市的信息數字化,形成一個虛擬的城市實體,并利用這個數字化城市實體來解決各種各樣的現實問題。它的目的跟數字地球一樣,都是為了解決現實的自然和社會活動中諸方面的問題。

彭學君、李志祥(2007)認為,“數字城市”是指一個由數字技術支撐的信息化的城市,是指數字技術、信息技術、網絡技術滲透到城市生活的各個方面,它應該能夠自動和非自動地獲取與城市有關的海量數據,并從中挖掘出有價值的信息為城市規劃、建設、管理和可持續發展提供決策支持和具有數字實驗室特性的技術系統,是一種虛擬城市模型。

李宗華(2008)認為,“數字城市”概念可以分為廣義的和狹義的兩種。廣義上指城市信息化。它既是城市信息化總的概述,又是城市信息化的目標,是用數字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協調。“數字城市”是為調控城市、預測城市、監管城市提供了革命性的手段,是對城市發展方向本質特征的一種描述。狹義上是指綜合運用地理信息系統(GIS)、全球衛星定位系統(GPS)、遙感系統(RS)、網絡等關鍵技術,建設服務于城市規劃、建設、管理,服務于政府、企業、公眾,服務于人口、資源環境、經濟社會的可持續發展的信息基礎設施和信息系統。

陳建軍(2010)認為,“數字城市”具有雙重含義:一方面,是指以遙感(RS)、全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)等空間信息技術為主要手段,對地理信息資源進行整合,構建“數字城市”地理空間框架,建設城市地理信息公共服務平臺,是城市實體在計算機中的虛擬表達;另一方面,是指以城市地理信息公共服務平臺,通過城市信息基礎設施建設,開發、整合、利用各類信息資源,實現城市的經濟、社會、生態各個運作層面的智能化、網絡化、數字化。

盡管對于“數字城市”的定義還無法形成統一的標準化定義,但從專家們的意見和城市信息化實施的過程看,其狹義上的理解取得了比較一致的看法,“數字城市”就是基于3S(地理信息系統GIS、全球定位系統GPS、遙感系統RS)等關鍵技術,深入開發和應用空間信息資源,建設服務于城市規劃、城市建設和管理,服務于政府、企業、公眾,服務于人口、資源環境、經濟社會的可持續發展的信息基礎設施和信息系統。從信息化廣義角度看,城市系統處于一個開放的環境中,需要不斷的和環境交換物質、信息和能量,是一個復雜的信息系統。

總之,“數字城市”是信息時代背景下城市及其理論發展的一種必然,是現代城市發展的必經之路。它是以信息技術為支撐、以信息服務為中心的一種城市發展模式;它以可視化、網絡化、智能化的表達方式對物質城市進行數字化的再現與升華,形成統一的、可共享的信息管理與服務數據庫系統(如綜合市情系統、城市規劃系統,智能交通系統、遠程教育或醫療系統等),為市政府提供決策支持、為民眾提供服務。它具有使現代城市管理更快捷高效、使城市居民更輕松方便的眾多優點,是未來城市可持續發展的一個主要方向。“數字城市”是21世紀城市發展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經濟發展、社會進步和人民生活水平提高的新動力。在這種認識下,“數字城市”不再是一個技術性概念,“數字城市”是現代科技、社會、政治、經濟影響下的新城市形態,建立在已有的物質城市基礎上,結合多種學科技術,實現城市的可持續發展。

三、“數字城市”的內容與框架

楊開忠、沈體雁(2001)認為,作為城市空間信息運行系統,“數字城市”是一個包括運行機制與保障系統、空間信息技術系統、空間信息增值服務活動與產業系統、社會文化系統等層面在內的多層次框架體系。段學軍、顧朝林等(2001)認為,“數字城市”由下列體系構成:數據獲取與更新體系、數據處理與儲存體系、信息提取與分析體系、網絡體系、應用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務體系、專業人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作體系、法規和財經體系等(見圖1)。“數字城市”的功能結構為:(1)數字商務,包括網上貿易、虛擬商場、網上市場管理等;(2)數字金融,包括數字銀行、數字股市、數字期貨、數字保險等;(3)數字社會,包括數字影院、戲院、數字旅游、網上辦各種手續等;(4)數字教育,包括虛擬教室、虛擬實驗、虛擬圖書館等;(5)數字醫院,包括網上健康咨詢、網上會診、網上護理等;(6)數字政務,包括數字會議、數字議會等。寇有觀(2001)認為,“數字城市”不僅包括城市的數字經濟、數字社會、數字生活、數字政府、數字企業、數字社區和數字家庭等,而且包括城市的數字地籍、數字規劃、數字水系、數字交通、數字電力、數字通信、數字旅游、數字生態、數字抗災、數字商務和數字金融等。同時,寇有觀還建立了一個“數字城市”系統框架。這個“數字城市”系統是城市公用信息平臺上的空間信息獲取更新處理和應用系統,包括城市公用信息平臺(網絡體系)、城市空間數據基礎設施、城市地理空間數據交換中心、行業空間數據工程數據獲得和更新體系、數據庫體系、應用體系、動態監測體系等(見圖2)。

姜愛林(2002)認為,“數字城市”構建的基本框架應包括5個方面:(1)通過推動信息化建設,使政府的宏觀調控機制與培養競爭機制達到有機的統一,形成公平、有序的市場秩序。(2)加強政策法規建設,體現管理意識,實現可持續發展。(3)建好地理信息系統基礎數據平臺,促進基礎信息資源有效共享。(4)建立應急聯動指揮和智能交通管理兩個綜合性應用系統,帶動一批行業信息系統建設。(5)推進基礎教育信息化,培養信息化人才,為構筑學習型城市服務。

張靜(2002)認為,“數字城市”的主要內容有3項:(1)信息基礎設施,要有高速寬帶網絡和支撐的計算機服務系統和網絡交換系統,也就是說“數字城市”的第一項任務是解決“修路”的問題,即為“數字城市”建立一條信息高速公路。(2)數據和信息,特別是“空間數據”。據統計,人類生活和生產的信息有80%與空間位置有關。“數字城市”的基礎平臺是城市空間數據框架,這個框架提供一個可以精確地、始終如一地獲取、配準和集成城市空間信息的基礎。它包括空間控制數據,航測與遙感影像數據,各種比例尺地形圖數據庫,以及相關的專題數據庫等等。(3)人,管理“數字城市”和使用“數字城市”的人。與管理我們的“現實城市”相對應,管理“數字城市”要逐漸建立起相應的機構和規范,要不斷地對網絡系統和數據進行建設、更新、維護和升級,并協調用戶的訪問。除管理“數字城市”的人之外,培養使用“數字城市”的人也是一項重要的基礎工作。只是建設了“數字城市”而沒有人用,也是一種浪費,也產生不了社會經濟效益。只有成千上萬的企業,成百萬、上千萬的市民應用“數字城市”才可以產生巨大的社會經濟效益,促進國民經濟的快速發展。

段學軍(2003)認為,“數字城市”的基本框架由6個方面構成:(1)數據獲取與更新體系。包括各類遙感設施,即高分辨率高光譜衛星、星―機―地數據接收設施、地面臺站及人文、經濟等數據獲取設施等。(2)數據處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數據儲存設施,多分辨率海量數據實時存貯、壓縮、處理技術,元數據管理技術、空間數據倉庫等。(3)數據信息提取與分析體系。包括數據互操作、多源數據集成、海量空間數據的智能提取與分析、決策支持等設施與技術。(4)網絡體系。包括高速寬帶網絡、智能網絡、支持基于網絡分布式計算的操作系統、基于對象的分布式網絡服務、分布處理和互操作協議等。(5)應用模型體系。為用戶提供實際應用的解決方案,利用其我們將能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數據,從中找出規律和知識。(6)專用軟件體系。完成城市信息處理、實現“數字城市”功能的基本工具,包括數字圖象處理軟件、GIS軟件、統計分析軟件、數據可視化軟件等。承繼成等(2003)提出,“數字城市”內容框架包括基礎設施、資源管理和應用服務三部分。基礎設施包括通訊層、數據層、保障層三部分。管理層主要是指對“數字城市”信息基礎設施的管理及信息數據資源的集成與融合、應用的集成與融合的管理。應用服務層包括基礎公共服務層、管理應用層、業務應用層、服務應用層(見表1)。

岳為民(2003)從“數字昆明”的角度指出,“數字城市”的基本框架是由“一個關鍵、三個基礎、三條主線、七大支柱”構成:(1)一個關鍵。就是城市數據的全面規范和高度共享。(2)三個基礎。即信息基礎設施、空間基礎數據及管理“數字城市”和使用“數字城市”的人。(3)三條主線。第一,政府管理與決策行為的數字化(數字政府);第二,企業經營管理行為的數字化(數字企業);第三,市民生活的數字化(數字生活);(4)七大支柱:即政府上網、電子商務、信息產業、信息港、智能建筑、智能交通與城市規劃、建設和管理信息化。

姜愛林(2004)認為,“數字城市”的內容包括技術組成、組織結構及應用等方面。“數字城市”的技術組成包括:(1)寬帶多媒體網絡;(2)電子地圖及網站服務系統;(3)高分辨率衛星、航空遙感技術;(4)三維地理信息系統技術;(4)OPEN GIS標準、遠程互操作、互運算等信息共享技術;(5)虛擬仿真技術;(6)“數字城市”信息模型與體系結構,包括城市建筑、交通、能源、通信、服務、文化設施和行政管理的信息模型及體系結構;(7)“數字城市”的運行管理技術,包括通信網絡系統及其管理,數據組織及數據轉換,決策模型管理,城市信息安全保障機制;(8)“數字城市”的功能系統,包括公用信息平臺,專業信息平臺等。“數字城市”組織結構,即“數字城市”工程將通過建設寬帶多媒體網絡、地理信息系統等基礎設施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務、電子商務、社會保障等空間信息管理服務系統。王鳳霞、張超(2004)在“數字地球”和“數字城市”的基礎上,提出了“數字上海”總體框架模型(如圖3所示)。

謝明(2005)綜合當時我國“數字城市”建設和發展的情況提出,“數字城市”框架主要由以下四個方面構成:(1)數據獲取和更新體系。通過各種手段獲取的“數字城市”相關信息,包括城市空間數據框架(基礎電子地圖、衛星影像、航空影像)、城市規劃建設信息、城市社會經濟信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理過程中對各種信息進行更新的機制。(2)數據存儲、加工和管理體系。該部分內容包括建立起海量數據存儲體系,實現數據的高速存取,并在空間定位的基礎上實現對信息的加工和管理,包括元數據管理、空間數據倉庫、多源數據集成與互操作、海量空間數據的職能提取與分析、輔助決策支持等。(3)網絡支持體系。包括高速寬帶網絡、智能網絡、支持基于網絡分布式計算的操作系統、基于對象的分布式網絡服務等,共同構成支撐“數字城市”的基礎網絡體系。(4)專用軟件和輔助決策支持系統。用于完成城市信息處理、實現“數字城市”各基礎功能的工具軟件,包括數字圖像處理軟件、地理信息系統軟件、統計分析軟件、數據可視化軟件等等,并由此衍生出基于各種決策模型的輔助決策系統和應用解決方案。

寇有觀(2006)認為,“數字城市”總體框架可以概括為五大平臺、五個中心、五類應用、五大工程,政策、法規、標準、規范體系和安全、組織、資金、人才保障體系等。五大平臺是信息網絡平臺、公用信息平臺、專題信息平臺(多個)、空間信息平臺和決策支持平臺。五個中心包括信息網絡互聯中心、信息資源管理中心、身份認證中心、信息服務中心和決策支持中心。五類應用包括電子政務、電子商務、社會服務、經濟運行服務和城市規劃、建設、管理與運營。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社會勞動保障信息工程、社區服務信息工程和金旅工程。“數字城市”大力推進地理信息系統、衛星定位系統和遙感技術在城市的應用。

孫旭陽、馮一民(2006)認為,“數字城市”的建設內容主要包括7個方面:(1)城市信息基礎設施建設。(2)城市基礎數據庫建設。(3)電子政務建設。(4)電子社區建設。(5)公共信息服務體系建設。(7)數字行業應用建設。吳慶雙(2007)認為,“數字城市”的構成體系包括:數據獲取與更新體系、數據處理與儲存體系、信息提取與分析體系、數據與信息傳播體系、數據庫體系、網絡體系、應用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務體系、專業人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作系統、法規與財經體系等。

馬娟、秦凱(2007)認為,“數字城市”建設的主要任務包括:城市地理信息數據庫建設、基礎地理信息采集體系的建設、政策法規與標準體系的建設、技術支持體系的建設、地理空間信息交換網絡體系建設、組織機構的建設等,以及實現覆蓋整個城市的多尺度、多分辨率、現勢性好的基礎地理信息數據。

彭學君、李志祥(2007)認為,數字化城市涵蓋了整個城市各方面的信息及應用,總體上可分為三個層次十個組成部分。三個層次為信息基礎層、應用層、綜合決策層。十個組成部分包括:城市公用信息網絡平臺和骨干網、空間數據等基礎設施、政府類應用、企業類應用、公眾類應用、區域類應用、數字門戶網站、信息資源管理中心、城市綜合決策指揮系統、政策法規規章及管理制度和技術標準及各種應用規范。

李宗華(2008)認為,“數字城市”涉及城市信息化的方方面面,總體上可以分為3個層次、9個組成部分,它們構成一個統一的整體(如圖4所示)。3個層次為:基礎層、管理層和應用層。9個組成部分為:城市信息基礎設施、城市空間數據基礎設施、空間信息資源管理與交換中心、法律法規與政策、技術與標準、政府類應用、行業類應用、企業類應用和公眾應用。

曹蕾(2009)認為,“數字城市”的內容可以概括為4個方面:城市基礎設施數字化,城市信息和交換網絡化,城市生活和管理智能化和城市空間數據可視化。“數字城市”框架體系大體由3部分組成:(1)基本平臺部分,主要為城市綜合信息平臺、城市空間基礎信息平臺和城市電信基礎設施平臺;(2)“數字城市”服務對象(用戶),該部分主要為政府、企業、社區、公眾構成的各類應用系統,作為核心應用系統是“數字城市”發揮作用的根本;(3)關鍵技術,它是“數字城市”的技術支撐,主要為計算機技術、海量數據存儲技術、寬帶網絡技術、3S技術、對地觀測技術、虛擬現實技術、互操作技術等。

張立平(2009)認為,“數字城市”的內容包括技術組成、組織結構及應用等方面。“數字城市”組織結構,即“數字城市”工程將通過建設寬帶多媒體網絡、地理信息系統等基礎設施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務、電子商務、社會保障等空間信息管理服務系統。“數字城市”是城市信息技術的綜合應用,也是當前信息技術應用最廣泛的領域。就這個意義而,“數字城市”應用十分廣泛,歸納起來主要有12個方面: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、遠程教育、社會醫療保障、社區管理、突發事件處理、城市環境檢測、智能化小區、水網調配。“數字城市”的體系結構包括:(1)數據獲取與更新體系。包括城市地表、上空及地下等自然地理數據的自動獲取系統,城市基礎設施數據的實時獲取和更新體系,城市人文、經濟、政論等社會數據的變更與監控系統等。(2)數據處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數據儲存設施、多分辨率海量數據實時地存儲、壓縮、處理技術、元數據管理技術、空間數據倉庫等。(3)信息提取與分機體系。包括數據互操作、多元數據集成、信息智能提取分機、海量空間數據的智能提取與分析、決策支持等設施與技術。(4)網絡體系。包括高寬帶網絡、智能網絡,支持基于網絡的分析式計算操作系統,基于對象的分布式網絡服務,分布處理和互操作協議等。(5)應用體系。包括城市規劃、地籍管理、城市防災、城市交通等。同時還包括城市網絡生活方式等。(6)管理體系。包括專業人員小組、教育培訓、安全管理、系統維護、標準與互操作規范、相關法規等。

馬佩勛、謝海波(2009)認為,“數字城市”的框架體系涵蓋了城市建設的各個方面,是由戰略政策層、信息基礎層、應用服務層和分析決策層組成的有機整體。戰略政策層包括“數字城市”的發展戰略及總體框架、信息技術標準、政策法規規章制度和技術保障體系等;信息基礎層由城市公用信息網絡平臺、中心骨干網、區域骨干網、通信管線、空間數據、業務標準體系和協調維護機制等組成;應用服務層根據“數字城市”功能特征分為電子政務、電子商務、城市規劃建設及運行、經濟運行服務和社會綜合服務等五類應用;決策分析層是跨行業、跨區域的綜合性應用系統,主要包括城市智能交通管理系統、城市環境監測分析系統、城市發展預測決策系統和城市防災、救災及應急處理系統等。基本框架如圖5所示,戰略決策決定和指導信息基礎建設,并在此基礎上實施應用服務,通過決策分析又反過來指導戰略決策的制定。

四、小結

“數字城市”是空間時代與信息社會發展歷史的必然產物,同時,又是城市可持續發展與整體功能提升的必然依托,是新的經濟建設增長點,這一特點決定了其發展將是跨越式的。“數字城市”為認識物質城市打開了新的視野,對城市規劃、城市建設和城市管理展示出了一系列全新的理念,為調控城市、預測城市、經營城市提供了革命性的手段。“數字城市”的戰略研究、數據和技術集成框架等基礎研究和原型系統建設,必然與其應用研究相輔相成,齊頭并進。“數字城市”建設是一個非常龐大的系統工程,涉及城市社會、經濟、文化、政治、環境等各個方面,是多學科的融合體,因此,不僅要有先進的技術為基礎,更需要管理體制、機制和政策作保障,還需要市民和整個社會信息素質的提高。(編輯:何樂)

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