基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架建設經驗分析

孫祥會 張淑淑 孔令坤 劉瑞明

摘 ? ?要：為了緩解城市壓力，控制城市污染問題，國家非常注重建設數(shù)字城市，同時，通過構建基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架來全面監(jiān)控城市建設狀況。從整體結構來分析，基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架由六種關鍵技術組成，分別是GIS技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、影像數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)管理技術、EAL技術和SOA技術，這六種技術在發(fā)揮獨立功能的同時互相作用，使基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺運轉更為有效。本文將簡單分析基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架建設，希望能為數(shù)字城市建設工作提供參考與借鑒。

關鍵詞：GIS;數(shù)字城市;地理空間框架;建設

1 ?前言

進入21世紀后，中國城市化建設速度在不斷加快，城市環(huán)境污染、資源短缺、交通擁堵問題極為嚴重，在冬季，北方城市時常出現(xiàn)霧霾天氣。為此，國家提出了建設數(shù)字城市理念。據(jù)統(tǒng)計，全國已有500座城市轉型為數(shù)字城市，從而有效緩解了城市壓力和環(huán)境污染問題，使城市服務功能得到進一步優(yōu)化，同時，有效提升了城市經濟發(fā)展。本文將簡單介紹數(shù)字城市的基本概念，系統(tǒng)論述基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架建設方案，并綜合分析基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺功能。

2 ?數(shù)字城市的基本概念

當代數(shù)字城市（ digital city） 側重于電子政務、醫(yī)療、交通、旅游觀光服務業(yè)等方面的數(shù)字信息化建設，然而，各方面信息建設呈現(xiàn)出顯著的碎片化與重復性特征，信息銜接不足，不利于數(shù)字城市建設的發(fā)展。對此，需要加強基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架建設，構建數(shù)字城市地理空間管理平臺，打造數(shù)字城市網(wǎng)絡生態(tài)環(huán)境，秉承按需服務原則，為廣大市民提供便捷的網(wǎng)絡服務，配置資源共享池，促進各城市跨地區(qū)、跨業(yè)務、跨部門的系統(tǒng)共享與數(shù)字信息資源共享，全面優(yōu)化數(shù)字城市綜合功能。此外，數(shù)字城市建設由海量數(shù)據(jù)組合而成，主要包括城市信息服務數(shù)據(jù)、基礎矢量數(shù)據(jù)、地理編碼數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組合，就必須構建基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺，提高該平臺數(shù)據(jù)管理能力，建設城市基礎地理空間數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫。從整體結構來分析，城市基礎地理空間數(shù)據(jù)庫由部門專項數(shù)據(jù)庫、應急響應數(shù)據(jù)庫、政府公共數(shù)據(jù)庫、數(shù)字企業(yè)開發(fā)平臺、數(shù)字社區(qū)應用平臺、電子商務應用平臺和其他應用平臺;數(shù)據(jù)倉庫組合包括遙感影像圖庫、數(shù)字柵格地圖庫、數(shù)字線劃地圖庫、數(shù)字高程模型庫、地名數(shù)據(jù)庫、城市專題庫、其他數(shù)據(jù)庫等。

3 ?基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架建設方案

3.1 ?GIS技術

GIS技術是當代數(shù)據(jù)城市地理空間框架建設的核心技術，該技術能夠準確定位數(shù)字城市空間數(shù)據(jù)基準，實現(xiàn)城市厘米級精度，同時，構建高精度的平面坐標系統(tǒng)，實現(xiàn)測繪標準的統(tǒng)一，根據(jù)信息定位準確獲取三維坐標。其次，GIS技術具備數(shù)據(jù)存儲、檢索與更新功能，因而能夠有效加強數(shù)字城市建設，為城市管理與發(fā)展以及優(yōu)化城市平臺服務體系提供準確的參考信息。另外，GIS技術具備交互式仿真功能與虛擬仿真功能，因此，能夠組建數(shù)字城市虛擬系統(tǒng)和虛擬化地理信息系統(tǒng)，讓市民通過聽覺與視覺感知城市環(huán)境，達到身臨其境的效果。

3.2 ?物聯(lián)網(wǎng)技術

1999年，物聯(lián)網(wǎng)基本概念被首次提出，其英文名為The Internet of Things，直譯為“物與物相連接的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)是將信息感知、傳遞、識別、分析、測控等功能均連接于互聯(lián)網(wǎng)平臺，從而實現(xiàn)信息智能化識別管理目標。從宏觀層次來看，物聯(lián)網(wǎng)的特征體現(xiàn)在三個方面：全面性感知，可靠性傳遞，做好設施處理。進入21世紀后，國家將物聯(lián)網(wǎng)應用領域推送到各個行業(yè)，智慧城市建設行業(yè)自然也不例外。此外，從物聯(lián)網(wǎng)結構體系來看，其關鍵技術包括云計算技術、信息傳感技術、通信技術、射頻識別技術、融合技術、接入網(wǎng)技術、納米技術、尋址技術、公共服務軟件管理技術和路由技術。各項技術功能融合為一體能夠及時收集、識別和分析信息，確保信息的安全傳輸與指導，實現(xiàn)信息資源共享。

3.3 ?影像數(shù)據(jù)技術

從微觀層次來分析，影像數(shù)據(jù)技術是數(shù)字攝影技術、航空攝影技術、衛(wèi)星攝影技術與相關數(shù)據(jù)軟件的集成技術，該技術所獲取的數(shù)據(jù)影像分辨率較高，能夠準確識別目標特征、形狀和地面物體，判斷目標所在空間位置。其次，影像數(shù)據(jù)技術能夠運用多重分析法讀取城市建筑、土地利用規(guī)劃、房地產開發(fā)等數(shù)據(jù)信息，并做好影像的準確解譯工作。

3.4 ?數(shù)據(jù)管理技術

數(shù)字城市管理工作需要對海量數(shù)據(jù)信息進行分析和處理，這就需要發(fā)揮數(shù)據(jù)管理技術的作用，該技術具備海量空間數(shù)據(jù)整合、分析、處理和統(tǒng)一管理功能，能夠在GIS技術的基礎上組建各種相宜的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，提供完善的數(shù)據(jù)服務。

3.5 ?EAL技術

EAL技術屬于一種集成技術，該技術平臺會結合不同端口技術特征提供相應的適配器，并根據(jù)不同技術業(yè)務正確接入適配器，并集成各項業(yè)務，縮減接口的連接數(shù)量，構建多點對多點的集成模式。當接口出現(xiàn)變化，EAL技術平臺能夠及時進行調整，延伸業(yè)務應用服務功能，降低業(yè)務升級和維護復雜性，做好大量數(shù)據(jù)的轉換和配置工作，提升集成技術的開放性與靈活性。

3.6 ?SOA技術

SOA技術是一種服務架構技術，該技術能夠集成各種離散的業(yè)務，構建服務總線，設置綜合性服務化平臺，全面優(yōu)化業(yè)務應用功能。

4 ?基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺功能

4.1 ?平臺定位功能

基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺能夠同定位功能來了解數(shù)字城市規(guī)劃、方案設計、城市建設、城市管理、各項服務運營與發(fā)展活動，同時，提供各種異構系統(tǒng)之間的數(shù)字信息和指令雙向傳輸服務。

4.2 ?軟件復用功能

基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺可以解決數(shù)字城市網(wǎng)絡代碼重復開發(fā)、信息組建重復的封裝與系統(tǒng)重復部署問題，優(yōu)化系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)，做好系統(tǒng)部署工作和測試工作，提升系統(tǒng)運轉與維護效率。

4.3 ?系統(tǒng)集成功能

基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺能夠將不同系統(tǒng)中各項分散的業(yè)務流程銜接在一起，集成整體業(yè)務管理體系與數(shù)據(jù)信息，構建統(tǒng)一化與繼承性架構，促進不同系統(tǒng)之家的數(shù)據(jù)集成，解決多種應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合問題。

4.4 ?技術開發(fā)功能

基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺能夠將滿足數(shù)字城市的發(fā)展需求，統(tǒng)一互操作流程與服務標準，降低數(shù)字城市管理技術開發(fā)難度，促進城市管理系統(tǒng)升級，提高快速交付能力。

4.5 ?業(yè)務支撐功能

基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺能夠將具體的業(yè)務組合成一個完整的軟件業(yè)務框架，固化業(yè)務流程，對業(yè)務的屬性予以封裝，做好業(yè)務規(guī)劃工作，滿足業(yè)務的快速響應需求，降低業(yè)務實施成本。

5 ?結束語

綜上所述，緩解城市壓力和環(huán)境污染問題，優(yōu)化城市服務功能，加強數(shù)字城市建設，必須全面優(yōu)化基于GIS的數(shù)字城市地理空間框架建設方案，綜合發(fā)揮GIS技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、影像數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)管理技術、EAL技術和SOA技術的作用，搭建數(shù)字企業(yè)開發(fā)平臺、數(shù)字社區(qū)應用平臺、電子商務應用平臺和其他應用平臺，組建遙感影像圖庫、數(shù)字柵格地圖庫、數(shù)字線劃地圖庫、數(shù)字高程模型庫、地名數(shù)據(jù)庫、城市專題庫、其他數(shù)據(jù)庫，不斷優(yōu)化基于GIS的數(shù)字城市地理空間管理平臺功能。

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