试析数字城市基本框架及其关键技术

覃慧元

【摘 要】数字城市明确了城市发展方向，可以适应信息化建设的不同需要，也能满足城市管理与人们生活的多项需求。文章简单阐述了数字城市的基本含义，分析组成数字城市的基本框架，以及采用关键性技术。

【关键词】数字城市；基本框架；关键技术

一、数字城市基本含义

当前，数字城市也没有规范统一的概念。数字城市可以理解为一个计算机网络信息系统，此系统是由多种先进科学技术作支撑，能够建立虚拟城市，也能将城市资源（包括基础设施、社会资源、自然资源、人文经济等）的分布状态呈现出来，实现城市信息资源与空间数据的互操作。数字城市也可以理解为：将城市空间信息机理作为基础，并将地理信息系统、遥感系统、全球定位系统技术作为支撑，将城市空间所有信息作为对象的技术系统。此系统提供了动态、多信源的空间型城市模型，升华了数字地球理论与技术，可以应用到城建、服务、管理等信息服务中。

二、数字城市的基本框架分析

（一）数字城市研究体系。数字城市研究主要包括三个方面的内容，数字城市的基础理论、数字城市的技术体系、数字城市的应用科学工程。因此，其内容体系由三部分组成，基础研究、应用研究与技术研究，见图1。其中基础研究主要是根据不同城市要素之间的规律建立起城市各种现象出现与发展的计算机模型、信息模型与数学模型，涉及到的基本理论有城市发展理论、可持续发展理论、3s理论与技术等。数字城市的技术研究囊括了数字处理与信息提取技术、信息实时更新与动态获取技术、空间建模技术、决策模型、虚拟仿真技术、空间数据仓库以及网络技术等。数字技术的应用研究是基于基础与技术研究之上建立分布式、可运行的城市信息网络系统和应用软件系统，通过运用信息采集、信息处理与信息显示技术将软硬件开发集于一起构建的开放性系统。

（二）数字城市框架分析。数字城市的基本框架包括了城市建设的方方面面，大概可以分为四大层面，应用服务层、信息基础层、战略政策层与分析决策层。第一，应用服务层按照数字城市的特征以及功能分成五类应用，分别是社会综合服务、经济运行、城市建设与运行、电子商务与电子政务。第二，信息基础层的组成部分包括业务标准体系、空间数据、通信管线、协调维护机制、区域骨干网络、城市信息网络平台等；第三，战略政策层包括了技术保障体系、规章制度体系、信息技术标准、城市发展框架与总体战略等。第四，分析决策层是一个综合性的应用体系，能够实现跨区域与跨行业的应用，其中包括了救灾应急处理系统、城市发展决策系统、环境监测分析系统、智能交通管理系统等。

信息基础的建设需要城市战略决策的引导，基于此实施应用服务与决策分析。相反，决策分析对战略决策的制定具有决定与指导作用，如图2。

三、数字城市关键技术的分析

数字城市是一个网络化空间信息系统，是虚拟化、网络化与城市数字化的综合表现，通过运用3s技术、空间数据仓库以及数字地球理论等建立起的数据空间与应用服务平台，为城市建设与管理、政府企业、人口环境等服务。

（一）虚拟现实技术。数字城市会改变人们印象中的静态性、平面化的城市表示理念，将转化为具有逼真性、动态性、多维性与交互性的现实模拟。当前的java技术、虚拟仿真建模技术将动态仿真转化成现实。使用者可以利用浏览器全方位的查看城市的三维购物环境、虚拟的小区和园林景观等。同时，也能够给城市交通管理、城市防灾减灾以及城建塑造出虚拟现实环境。

（二）空间数据仓库。数字城市的构建过程中，数据储存是最基本的保证。随着现代信息技术与计算机技术的发展，已经实现了海量储存，而实现数字城市的信息包括影像数据、DEM数据、矢量数据等，需要将这些数据充分利用起来进行分析与决策，构建起空间数据仓库，因此解决该问题就需要建立分布式空间数据库和研究三维数据模型以及时空数据模型。此外，GIS技术中，空间数据库技术是关键与基础。因为空间数据的复杂性问题，提升了GIS软件开发与理论研究的难度，所以目前为止，分析、管理与显示GIS空间数据的技术还不尽人意。目前的空间数据技术对GIS系统的研发起着关键性的作用。

（三）空间信息安全技术和元数据的标准化。数字城市包含了海量数据信息，并且具有共享与网络发布的特征，其安全性是用户首要关注的问题，因此空间信息安全技术成了数字城市安全运行的关键，是实现数字城市自主创新和信息共享的重要环节。作为数据标准化的基本内容，元数据也需要实现互操作与共享，这也要求数据城市信息的标准化、统一化。通过GIS技术实现空间数据的管理。地理信息元数据包括了数据质量、精度、形式与来源等，所以数字城市的建设需要统一化的标准。

四、结语

数字城市的建设比较繁杂，涉及到城市的环境、经济、社会等多个方面，因此其建设不仅需要先进的技术，还应有数字城市管理政策与体制作支撑，以促进数字城市的建设。

参考文献

[1] 陳柳钦.“数字城市”内涵与框架的研究综述[J].中国市场，2010（42）：51-61.