浅议数字城市的概念

　　因网络的出现，地球变成了一个村。因数字技术的出现，生活在城市中的我们从工作到生活都将变得更为有效和安全。数字技术影响着我们的方方面面。

　　
　　从盘古开天辟地的传说开始，人类就有想了解天和地，改善居住生活条件的欲望。当数字化信息化的产品和信息逐渐向我们靠近，当人类大踏步迈向信息化社会的时候，人们更多的想以数字化表达方式来认识地球与社会，那就必须创建一个信息化地球，这就是所谓的数字地球的新概念。数字城市的建立与创建是密不可分的，因此数字城市的概念应该源于数字地球乃至数字中国等概念。

　　数字地球

　　地球是人类和社会赖以生存和发展的唯一星球，有着亿万年不断演变和进化的历史。经过古往今来人类的活动和自然的变迁，如今的地球正变得越来越骚动不安，环境日趋恶化，自然灾害频繁，不可再生能源和矿产资源日益匮乏，人口膨胀，人类正面临着一系列全球性或区域性的重大难题和挑战，这就要求我们不断地探索地球的奥秘和规律，深入地认识和研究地球的各种问题，以便合理地开发利用和有效地保护地球。现代科学技术的不断发展，为人类从总体上认识地球提供了条件。目前，航空航天和地面观测及复杂的计算机仿真技术在研究地球系统的过程中发挥着不可替代的重要作用。由卫星航天技术形成的对地观测系统能提供全球性、重复性的连续对地观测数据，使我们有能力源源不断地快速获取地球随时间变化的几何信息和物理信息。这些信息可以让人们将地球系统作为一个整体进行理解，了解地球的各种现象及其变化和相互关系，区分地球上的"自然变化"和"人为改变"，以便制定出必要的条例来约束和规范人类自身的活动，减少或防范全球变化向不利于人类的方向演变，从而指导人类合理地利用和开发资源，有效地保护和改善环境，积极防治和抵御各种自然灾害，不断改善人类生存和生活的环境质量。在这种背景下，对地球的认识也必将以数字形式来表达，因此数字地球的概念应运而生。

　  早在1993年2月，时任美国总统的克林顿就提出了"信息高速公路"的概念，即建立"国家信息基础设施"（national information infrastructure，NII)。美国《大众科学》杂志对它的定义是：一个前所未有的、全国的、世界性的电子通信网。该网把一个地方的人与任何其他地方的人联系起来，并提供几乎是任何种类的可视化电子通信，它把各类数据资源库充分连接起来，形成互相交叉的网络，达到最大限度的信息资源共享。通俗地理解，就是通过数字线路和卫星，构成连接计算机、电视机、电话、传真机等多种通信设备并能传输文字、数据、图像、声音等信息的途径。它是由光缆、电缆、无线传输协调组成的大容量、高速度、智能化的信息传输网络。它能保证信息高速、准确地通行，将信息迅速传递到人们的日常生活和工作中。

　　有路(信息高速公路)就要有车(各类信息系统、数据库系统），有车还要有货(基础数据、专题数据等）。因此，1994年4月美国政府又签署了 12906号行政命令，要求美国测绘部门和有关机构建立国家空间数据基础设施（national spatial data intrastructure,NSDI），它包括四个组成部分：①生产和提供地球空间数据框架；②建立空间数据协调、管理与分发体系；③建立空间数据交换网站；④制订空间数据交换标准。所谓空间数据，是指与地理位置有关的数据，用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以描述来自现实世界的目标.具有定位、定性、时间和空间关系的特征。美国提出建立NII和NSDI是进一步推进社会信息化、抢占信息产业发展新的制高点和主动权的重大战略步骤。时隔五年，美国的NII和NSDI有了成效，刺激了美国的经济增长。1998年1月31日，时任美国副总统戈尔（A.L.Gore)在美国加利福尼亚科学中心发表了题为"数字地球(digital earth):21世纪认识地球的方式"的演讲，提出了数字地球的概念和构想。

　　图 数字地球概念的由来

　　 戈尔在他的报告中指出，"我相信我们需要一个'数字地球'，即一种可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的和三维的地球的表示。"所以，"数字地球"是一个地球信息模型。其核心是将三维地球上的地图、地球每一点所有的各种自然和社会人文等方面的信息，不是像普通数据库那样将其存放在数据库里，而是按照统一的地球空间坐标组织起来，构成一个具有多分辨率、多类型、多时相的三维地球数据集，即数字化地球仪，这样我们就可以借助数字地球快速、完整、形象地获取和了解地球上各种宏观的和微观的信息，便于人类最大限度地实现信息资源的共享和合理使用，为人类认识、改造和保护地球提供一种新的手段。严格地说，数字地球就是：对真实地球及其相关现象的统一的、数字化的重现和认识，是以计算机、多媒体和大规模存储技术为手段，以空间数据为依托，以宽带网络为纽带，以虚拟现实模型为特征，具有三维界面和多种分辨率浏览器的、面向公众的开放系统，并以它为工具来支持和改善人类活动和生活的质量。由此可见，数字地球的核心思想有两个：一个是用数字化手段统一处理地球各种问题； 另一个是最大限度地利用信息资源。

　　数字中国

　　建设数字地球既是信息技术发展的必然趋势,也是一个国家适应国民经济和社会信息化及其对信息共享的需求。因此，数字地球应该是由一个个数字国家或数字区域组合起来的，可以说我们要建立的数字中国就是数字地球的重要组成部分，其概念和内涵应该与数字地球一致。目前，在我国对数字中国的理解还不尽相同，不同的学科、不同的行业对其有不同的理解。如果按照数字地球的概念与内涵去认识，则有一种主流的观点认为。

　　数字中国是指根据统一的信息规范标准，在统一的地理空间框架上，将中国的各种自然、社会、经济、人文、环境等要素经过数字化后的多类型、多时相、多分辨率的图形、图像、文本、视频、音频信息有机地组织起来，实现海量存储、高效管理与持续更新，提供方便、直观的检索和显示，使全社会都能够在国家信息高速公路上根据各自的权限和需要，充分地利用和共享信息资源。与此相应的，关于数字中国还有一种提法是，它是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以高速宽带网络为纽带，以多尺度空间数据基础设施为框架，将全国各省（自治区、直辖市)及其所属各城镇的各种自然、社会、人文、政治、经济等方面的信息数字化，实现在网上的流通，以便最大限度地促进全国经济的发展和不断提高人民的生活质量。实际上这两种观点的内涵是基本一致的。它们都是数字地球概念的延伸和具体化。

　　数字城市

　　城市是人类文明进步的重要标志，是社会物质和精神财富生产、积聚和传播的中心。社会、经济和科学技术的进步促进了城市化的发展，而城市化发展的水平又直接关系到国民经济的健康发展。人类社会经济的发展经历了资源经济、资本经济和知识经济三个阶段。当今在知识经济时代，以信息技术为主要手段的科技进步促使我们这个时代的经济社会生活发生了新的巨大变化。信息化的程度和水平巳成为衡量城市经济、社会发展综合实力和文明程度的主要指标。信息化正在成为城市社会、经济、文化等一切领域进步和发展的主要推动力。国家的数字化、信息化和现代化，是依赖于城市的数字化、信息化和现代化的，因此可以说，建设数字中国也是依赖于数字城市建设的。数字城市应是数字中国的神经元。

　　中国有近700个大、中城市，大约有30 000个小城镇，目前已有数十个大、中城市提出或正在实施"数字城市"建设工程，数字城市建设已经成为中国实现现代化的基础。然而，中国作为一个幅员辽阔、人口众多的世界上最大的发展中国家，对于数字城市建设这样一个综合性的、复杂的、长远的巨系统工程，必须有一个正确的理念。对于数字城市的概念和内涵，也如同数字中国一样，"仁者见仁，智者见智"，并存在着许多模糊的、片面的认识。例如，有的认为数字城市就是建设通信网络基础设施，以为通信网络基础设施铺设好了，大家上网了，就是建成了数字城市；有的则把数字城市与数字地图等同起来，以为有了整个城市的数字地图，人们可以按图索骥，这就是"数字城市"；还有的认为"数字城市" 就是搞一个业务部门的信息工程项目，以为建成了一个业务应用信息系统就是建成了"数字城市"等。

　　究竟什么是数字城市，虽然目前还没有一个公认的、统一的定义，但还是有一个大家共识的基本概念，即数字城市实际上是一个以数字化形式认识和描述现代城市的信息模型，是城市地理信息和城市的其他有关信息相结合并存储在计算机网络上的、能供远程用户访问的、一个新的将城市和城市外空间连在一起的三维虚拟空间。它的核心是将城市的三维地图、遥感影像、城市每一点上的所有自然、社会、政治、人文、经济、环境等方面的信息，按照统一的地球空间坐标〔或者城市空间坐标)组织起来，构成一个具有多分辨率、多类型、多时相的三维城市数据集，使城市信息化，即数字化、网络化、智能化和可视化。这样，人们便可借助于数字城市快速、完整、形象地了解城市的各种宏观和微观的信息，并可满足对城市各种信息的采集、转换、存储、检索、处理、分析、显示和应用等一系列要求，便于人们最大限度地实现信息资源共享和合理使用，为认识、建设、改造和保护城市提供一种新手段。

　　数字城市是综合运用地理信息系统、遥感、遥测、宽带网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监控管理和辅助决策服务的技术系统；它具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济和社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能。

　　 数字城市是以计算机网络为基础，集成多种高新技术的应用，通过虚拟化的手段再现城市的各种资源分布状况及空间地理信息，促进城市不同部门、不同层次之间的信息共享、交流和整合，提高城市资源利用效率，增强城市的聚集、扩散与辐射功能，进而提高城市的规划、管理与发展水平。

　　数字城市是物质城市在数字化网络空间的再现和反映，是对物质城市及其相关现象如经济、社会、地理等进行统一的数字化重现和认识，并用数字化的手段处理、分析和管理整个城市，为调控城市、预测城市和监管城市服务。

　　数字城市是指将整个城市涉及的各种信息，包括地理环境、基础设施、自然资源； 社会资源、经济资源、金融资源、教育资源、旅游资源及人文资源等，以数字化的形式进行采集和获取，并通过计算机统一存储、管理和再现，实现各种信息的交流和整合，为城市资源在空间上的优化配置、在时间上的合理利用，实现城市的可持续发展提供强有力的决策手段。

　　从城市管理的角度来看，数字城市要求城市管理者必须高度重视信息技术在城市规划、建设与运营管理以及城市生产生活中的作用，最大限度地对城市的各种信息资源进行整合、开发与利用，促进城市信息资源在全社会范围内的共享，提升城市的聚集、扩散与辐射功能，充分发挥城市在区域经济以及国民经济发展中的带动作用。

　　图数字城市的广义概念和狭义概念

　　广义数字城市概念--数字城市即城市信息化，涉及城市信息化建设的各个方面，不仅包括各种信息化基础设施的建设，而且还涉及信息化过程中所产生的社会经济关系和文化伦理观念的变化与调整。

　　狭义数字城市概念--数字城市工程是指利用数字城市概念，基于地理信息系统(GIS)、全球定位系统（GPS)和遥感（RS)等关键技术，深入开发和应用空间信息资源，建设并服务于城市规划、建设和管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会可持续发展的信息基础设施和应用体系。其本质就是建设空间信息基础设施，并在此基础上深度开发、整合、应用、交流和共享城市的各种信息资源。

　　国家建设部信息化工作领导小组办公室2004年6月公布的"数字城市示范工程技术导则（试行）"对数字城市阐述了如下的定义：数字城市是以网络电信基础设施平台、基础空间信息共享平台、非空间信息共享平台、基础空间信息共享框架标准、地理编码标准和信息安全为基础，以基于空间信息、关联空间信息和参考空间信息等三类行业应用信息系统为核心，以政府信息门户网站、社会网站和各类信息化终端为服务和表现手段，以组织领导、政策法规和运营机制为保障环境的城市数字化规划、建设、管理和服务的完整体系。
                                                                                                                                   （本文由CSST研究院提供）