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1、收稿日期:2004-10-11作者简介:范况生(1977-),男,河南济源人,华东师范大学地理系研究生,研究方向为城市地理与GIS.文章编号:1671-8127(2005)02-0030-03“数字城市”及其关键技术范况生,柴 敏(华东师范大学 地理系,上海200062)摘 要:“数字城市”是一个能够实现城市综合管理与决策支持的、虚拟的、具有开放性的城市模型.地理信息系统、遥感、虚拟现实、网络和多媒体及海量存储等多种技术的高度集成与应用,是实现数字城市的关键.关键词:数字城市;关键技术;技术体系中图分类号:K90 文献标识码:A1“数字城市”的概念数字城市的概念,目前尚无公认的严格定义.一般认
2、为“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以宽带网络为纽带,运用3S技术(遥感RS、全球定位系统GPS、地理信息系统GIS)、遥测、虚拟技术建立起来的城市网络信息服务环境,对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述.通俗一点说,“数字城市”就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中,充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种信息资源加以整合并充分利用,使海量的城市信息与数据发挥出更大的功能与效益,从而有利于提高政府决策的科学性、规范化和民主化水平,使城市规划具有更高的效率,并提高城市建设的时效性、城市管理的有效性、城市资源优化配置水平、城市综
3、合实力以及城市生活质量,促进城市的可持续发展.2“数字城市”的技术体系结构“数字城市”作为现代信息技术与城市综合体相结合的一种新的发展趋势,其框架体系是十分复杂的.包括从城市空间多维的、多分辨率的、动态的数据获取,到整个城市各种职能及管理的自动化过程.从较为明显的层次上划分,数字城市应包括数据获取与更新、数据处理与储存、信息提取与分析、应用模型等重要的组成体系(图1).数据获取体系包括各类遥感设施,如高分辨率高光谱卫星、星-机-地数据接收设施、地面台站及人文、经济等数据获取设施等;数据存储体系包括高密度高速率的海量数据储存设施、多分辨率海量数据实时地存贮、压缩、处理技术、元数据管理技术、空间数
4、据仓库等.数据信息提取与分析体系包括数据互操作、多源数据集成、信息智能提取与分析、海量空间数据的智能提取与分析决策支持等设施与技术;应用模型体系为用户提供实际应用的解决方案,利用它能够更好地认识和分析所观测到的海量数据,从中找出规律和知识.?03?2005年第2期第4卷(总第17期)商丘职业技术学院学报JOU RNALOF SHANGQIU VOCA TIONALANDTECHNICALCOLL EGEVo1.4,No.2Apr.,2005?1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reser
5、ved.http:/名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 3 页 -3“数字城市”实施的关键技术建造数字城市这样一项巨大的工程需要许多技术的支持.建设数字城市所需的许多技术已经具备或正在发展之中.兹将数字城市的关键技术简述如下:3.1 高分辨率对地观测技术城市地形、地物的采集和重建,是数字城市信息工程建设的基础.由于其数量巨大,依靠人工现场调查和收集,既费时费力,还影响其采集精度.航空和遥感影像是获取城市数字高程模型和数字正射影像、重建三维城市模型最经济、最快捷的方法和途径.因此,数字城市的基础数据采集和获取,必须充分应用遥感技术,通过对航空和遥感影像进行图像校正、镶嵌
6、、滤波、增强和分类等处理以及数字影像制图(包括正射影像)和专题制图等分析,自动或半自动地完成.随着地球信息科学的迅猛发展,对地观测技术将逐渐实现多时相、多角度和高分辨率化.如美国正在加紧开展发射1米分辨率的商业卫星计划,现在已经发射成功并开始销售卫片.1米分辨率意味着城市中的房子、汽车在图像上基本可以看清楚.这一点对大比例尺、高精度的数字城市来说,是非常重要的,也将成为建造数字城市的主要信息源.3.2 海量存储和互操作“数字城市”的数据量是相当大的,既有空间的,如各类多光谱、多时相、高分辨率的城市遥感卫星影像、航空影像、大比例尺的电子地图;也有非空间的,如有关城市人口、经济、社会、资源、发展等
7、方面的数据.可以说,“数字城市”的数据是海量的,因此,建设“数字城市”需要海量的存储技术.这些数据存放在不同系统、不同数据库中,其数据结构、数据格式也不尽相同.实现这些数据的共享、动态调用需要互操作技术.互操作包括两层含义:狭义上说,它是在保持信息不丢失的前提下,从一个系统到另一个系统的信息交换能力;从广义上讲,它是指不同应用(包括软、硬件)之间能够动态地相互调用,并且不同数据集之间有一个稳定的接口.目前,不少世界组织正在致力于这方面的工作.其中,O GC(OpenGIS Consortium)已经提出了抽象开放地理互操作规范(O GIS),它是采用统一的公共接口 协议来实现,并由三大模块:开
8、放式地理数据模型、O GIS服务模型和信息群模型组成.3.3 可视化、虚拟现实技术虚拟现实技术是20世纪末才兴起的一门新的综合性信息技术,它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术和传感器技术等多个信息技术分支,是21世纪信息技术的代表.数字城市的一个显著特点即是虚拟现实技术.数字城市的空间数据包括二维数据和三维数据.二维数据的可视化问题已基本解决,三维数据的可视化或者说虚拟现实技术目前仍是一个难点.如何高效逼真地显示“数字城市”是我们需要尽快解决的问题.3.4 数据挖掘(DM)“数字城市”需要解决的另一个关键问题是怎样从“数字城市”的海量数据中提取人们感兴趣的数据,发现数据之间的关系,甚
9、至是潜在的、未知的数据特征,以提供决策支持的需要.利用数据挖掘技术,我们就能更好地认识和分析所观测到的海量数据,对获取的城市空间数据进行处理,从中挖掘出城市信息机理知识,进而认识城市系统的演化规律.图23S相互作用示意图(邬伦)3.5 3S 一体化全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)是建立数字城市的三大支撑技术.这三大技术工具各具特色,在实际工作中单独使用时各自存在缺陷,GPS可在瞬间产生目标定位坐标却不能给出点的地理属性,遥感技术可快速获取区域面状信息但又受光谱波段限制,而且还有众多地物特性不可遥感,地理信息系统具有较好的查询检索、空间分析计算和综合处理能力,但数据录
10、入和获取始终是个瓶颈问题.数字城市需要综合运用这三大技术的特长,方可形成和提供所需的对地观测、信息处理和分析模拟的能力.因此,3S一体化技术将是建立数字城市的核心技术之一.(图2)3.6 计算机宽带网络网络技术是数据共享和互操作的基础.未来数字城市将在网络模式下运行,对网络的带宽、安全性、稳定性要求较高.目前,发达国家正在试验下一代Internet的建设,以宽带网络、高传输率、安全高效、覆盖范围广等方面作为重点发展方向,这对数字城市的构建将起到巨大的促进作用.4结 语数字城市是城市发展和社会信息化的必然趋势,数字城市的构建是一个漫长的过程,目前仅处于初步的试验阶段,在相?13?1994-200
11、9 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 3 页 -关技术方面正在进行初步的探索.随着现代科学技术特别是信息技术的飞速发展,数字城市必将成为未来城市发展的主要方向.参考文献:1张秋文,王 乘,张勇传,刘吉.数字城市整体构架与关键技术J.华中科技大学学报,2001,(7).2张 晶,韦中亚,邬 伦.数字城市实现的技术体系研究J.地理学与国土研究,2001,(3).3段学军,顾朝林,于涛方.“数字城市”的初步研究J.地理学
12、与国土研究,2001,(2).4崔丽丽,黄 涛.“数字城市”及其关键技术J.测绘科学研究,2001,(4).5赵燕霞,姚 敏.数字城市的基本问题J.城市发展研究,2001,(1).6喻建平,谢维信.数字城市及其关键技术J.SemiconductorTechnology,2002,(4).7常晋义,沈 健,周 蓓.构建数字城市的技术体系J.常熟高专学报,2002,(4).8王凤霞,张 超.“数字城市”研究初探J.世界地理研究,2002,(2).责任编辑冯喜忠 Digit al City and ItsKey TechniquesFANKuangsheng,CHA I Min(East China
13、N ormalUniversity,S hanghai200062,China)Abstract:“Digital City”is a virtual,open urban model,which can realize urban management and decision support.The integratedapplicationof many techniques such as remote sensing(RS),geographical informationsystem(GIS),virt ual reality(VR),broad band and database are thekey to a digital city construction.Key words:DigitalCity;key technique;technique system?23?1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3 页 -