数字城市建设中的1P2R3S4D应用

发布时间：2022-10-05 21:44 热度：

　　〖摘要〗本文概括了数字城市的基本结构和组成内容，总结描述出数字城市的特征为1P2R3S4D,结合泉州市建设情况，简要描述数字城市的建设方法，展望数字城市建成后的美好前景。
　　〖关键词〗数字城市，基础地理信息系统，全球定位系统
　　一．引言：
　　在数字地球提出后，“数字中国”、“数字省”、“数字城市”等相关相似的概念层出不穷，成了当前最热门的话题之一。
　　第一届“数字城市大会”于2001年在广州举办；第二届数字城市大会于2006年在苏州举办；2007年9月21-23日，由中华人民共和国建设部和深圳市人民政府主办的第三届中国国际数字城市大会在深圳举行，数字城市不断引起更大范围、更高层次政府的重视。建设数字城市建设对于全面提高城市规划、建设、管理、交通、卫生、环保、供水、应急和社会治安管理水平的都有着重要意义。数字城市的最终状态应该是1P2R3S4D的结合应用，一个平台（Platforn）的展现和应用，做到时实显示（Real-timedisplay）和时实定位（RealTimeKinematic）功能组合应用，利用地理信息系统（GIS）、遥感系统（RS）和全球定位系统（GPS）等的手段实现所有功能,通过数字栅格图（DRG）、数字线划图（DLG）、数字正射影像数据（DOM）和数字高程模型数据（DEM）四种数据来组成宠大的基础地理数据库，再结合名址数据库等专门数据库，就可把整个城市完整地存放进电脑，行成一个虑拟的数字城市方便对城市进行管理，让所有市民都能在这个数字城市中进行生活或利用此数字城市更好地服务于现实生活。
　　二．数字城市简介
　　目前全国各级政府对建立数字城市的工作高度重视，许多城市都在地理信息系统建设方面投入了大量经费。“数字城市”的建设是一个复杂的系统工程，由于这项工作投入大，作业量大，建立起来往往要很长时间，社会经济效益并不明显。目前基本上是只见投入不见收益，变成只是个别领导的形象工程了。其实数字城市建立后将有很多便利，它是把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、计算机制图技术、遥感、GPS技术、INTERNET、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理信息及其属性数据。它已不仅仅用于资源调查、环境评估等方面，它已经深入到区域规划、公共设施管理、交通、电信、城市建设、能源、电力、气象、农业等国民经济的重要部门，在国家宏观决策、国家安全等领域起着重要的作用。只是目前各城市都见效较慢，所以真正体会到他的优越性的,运作成功的城市还没有。
　　按照笔者的设想，数字城市建成后，对城市各方面工作都有很大的促进作用，对城市的规划管理效果尤为突出。通过城市空间基础数据库的建设，辅于城市规划网就可以轻松查阅各地的规划情况，时实显示规划情况，若能把规划效果图建库入网，我们甚至可以直观地看到所查阅地区几年后将建成的样子，若进一步与GPS时实定位技术结合，我们甚至可以时实知道以后我们所站立的点以后会规划成什么样子，会建成什么样子，效率和效果之高让我们难以想象；若辅于遥感系统系统，我们就能直观显示任何时期任何地点的建设情况，这对土地利用管理、森林变化管理、建设情况管理都有突出的作用；若辅于地下管线系统，使用者就可以直观时实地知道所查询地区地下管线的分布情况，就好比长了透视眼一样；若辅于城市建设监察管理系统，就能更好地对城市进行分块管理，上级领导来检查或民众要了解时，走到哪条街巷，都可以马上知道责任人是谁，马上就可以听取该片区的管理情况汇报，权责明确，使管理真正起来作用。辅于不同的专业数据库，就可以为专门的机构使用，所以数据库都统一到这个平台下，对城市管理者和部门来说就能做到高速有效。特别是当遇到有洪灾等自然灾害时，一个平台才能满足应急总指挥部的统筹需要。
　　不久的将来，从数字地球、数字国家到数字城市，再到数字小区，将逐步成为现实，并将成为未来人类社会科学、和谐发展和高品质生活的主要方式，也必将是未来城市生存、发展与管理的重要方式。
　　三、基础地理信息系统的建设
　　数字城市建设的根本和首要任务就是建立完整现势的空间基础数据库，各地应根据实际和结合4D数据各自特点，按级建设或按类建设及综合二者建设数字城市，这样可以缩短工期，提早见效，达到树立信心，得到公众肯定的效果。
　　所谓分级建设是根据地图使用的情况，以作业的详细及精度高低来分的。
　　1、 DRG的建设
　　DRG是栅格形式的地形图。它是由模拟地图经扫描、几何纠正及色彩归化后，形成在内容、几何精度和色彩等方面与地形图基本保持一致的栅格数据文件，这种数据来源是历史数据普遍的形式。DRG有图量小，查找速度快，直观，投入也小的优点，缺点也很明显：编辑功能很差；各比例尺数据独立采集，造成人力、物力和财力的浪费；拓扑与网格分析不容易实现。根据其特点，栅格图像可以作为地理参考，与其它各种地理数据叠加应用效果不错。这种方法广泛应用于制作数字地图，其中纸图被栅格化，带有附加信息的地理参考数据被加进一层层的地图图像中，这是制作地理参考数据的最快捷的一种方式。这种数据类型质量高，精度好。日本是在亚洲使用GIS及数字化数据时间最长的国家，它在数字地理参考数据的可获得性方面可与北美及欧洲的一些国家相比拟。各地通过先建立以此数据为元数据的数字城市基础框架，就可以很快投入使用，在使用的过程中根据需要逐步完善。泉州市也在2000年前以较小投入对规划区内现有1：500的地形图作DRG处理，这些DRG在规划、交通等方面发挥了巨大的作用,让该套地理信息系统在短期内就有了实用价值，带来了经济效益。
　　2、DLG的建设
　　数字线划地图（DigitalLineGraphic简称DLG）是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集，且保存要素间空间关系和相关的属性信息，是矢量化形式的地形图或专题图。各种以矢量为基础的地图均可视为DLG，可分析叠加信息，提取属性数据，根据矢量对象查询属性，根据属性查询矢量对象，易于更新、编辑，创建专题属性，绘制专业地图。其应用面大、数据量小、可编辑性强、便于分层，能快速生成专题地图，关健是局部更新修改方便。缺点是投入较大,数据库建立周期长。目前基于GIS概念组织起来的DLG能满足GIS进行种空间分析的要求，是数字城市地理基础数据中最为重要的一种，在许多“数字城市”基础地理信息数据库中得到广泛的应用。DLG被视为带有智能的数据，可随机地进行数据选取和显示，可与其他几种产品叠加，便于分析、决策。以DLG作为地理信息载体融入其他专业知识而建立的各行业GIS，极大地拓宽了测绘业为社会服务的深度和广度。在“数字泉州”前期建设中，已经完成了158平方公里1：500地形图的数字化工作，结合2003年实施的的全市340平方公里1：500航空数字摄影测量，泉州已建立一个涵盖整个规划区的1：500基础地理数据库，对整个“数字泉州”的发展将起极大促进作用。
　　3、DOM的建设
　　数字正射影像图（DigitalOrthophotoMap简称DOM）是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片/遥感相片（单片/彩色），经逐象元进行纠正，再进行影像镶嵌，根据图幅范围裁剪生成的影像数据，它同时具有地图几何精度和影像特征。DOM具有精度高、信息丰富、直观真实等优点，可用作为背景控制信息，评价其他数据的精度、现势性和完整性；可从中提取自然资源和社会经济发展信息，或派生新的信息。现在卫星遥感影像数据的获取越来越方便，精度越来越高，而且数据信息大，对整个城市来讲可以说是最经济的数据来源了，要更新时就整张像片重买新近拍摄的，现势性很强。根据其特点，在政府公共设施管理、交通选址、电信、城市建设、能源、电力、气象、农业、土地管理等国民经济的重要部门中有广泛的使用空间，在GIS环境下利用数字正射影像快速更新数据库是今后信息化进程中的重要发展方向。为了丰富“数字泉州”的内容，泉州已有计划最近买进整个泉州地区的卫星遥感影像图。
　　4、DEM的建设
　　数字高程模型（DigitalElevationModel简称DEM）是在高斯投影平面上规则格网点平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，用于描述三维空间信息的模型，是区域地形的数字表示，由于格网的规则性，其x、y或b、l的交点坐标被省略，通过对应的z值在矩阵中的行列号隐含表示。一般由两种描述方式：一种是基于格网的数据模型，称为GRID模型；另外一种是基于三角网的，称为TIN模型。这两种数据模型各有优缺点，并且可以相互转换。DEM的水平间隔可随地貌类型不同而改变。根据不同的高程精度，也可分为不同等级产品。DEM数据通过一定的算法,能转换为等高线图,透视图,坡度图,断面图,晕渲图,以及与其它数字产品复合形成各种专题图产品。此类数据信息丰富，可进行高程分析、精度分析、量测坐标、距离、面积、体积（挖填方）、坡度、坡向分析、通视性分析、剖面图生成、等高线生成、与相关矢量数据和影像数据叠加可构建真实的三维地形，真实地再现将要进行工程的效果，评价规划建设的可行性，为规划决策提供直观的依据，还可计算体积,空间距离,表面积等工程数据，为城市的投资决策服务。在防灾减灾中还能快速模拟出受灾情况，对灾害预警和灾害救助都有很重要的作用。
　　城市基础地理信息数据库若分类建设可让各个部门同时建设，各部门各自内容先利用起来，尽早发挥效益。按类来划分，就数字地图的使用内容来分，可以从总到分，从粗到细地分类建设，越容易越基础的越先建，越复杂越专门的越后建，这样就可以先建立起数字城市的道路网图，接下来按规划控制图直观化可以进行对比的，然后把行政图做好，接下来把城市地物居民地。管道及线路分层绘制，还有就是城市的地貌图，接下来把各专业图如水系图、电网图、绿化图、公共交通图、企业图、防洪图、应急救灾图等等，由于各图有统一的地理坐标，之间篏套关系都很好，若要使用两种以上类型的图，可以直接文件合并使用，这样就缩小了地图的数据量，加快了建设步伐，有针对地使用，提高了地图的利用率。在数据库的使用过程中还可以方便地对原有数据不断进行细化和精化，以满足将来各行各业的使用要求，保证了数据库的现势性。
　　但总之无论是分级建设，还是分类建设，还是二者综合起来建设，各种方法都有其优越的地方，都体现了地理信息系统数据库建设的阶级性，每个城市不可能一蹴而就地建设起完成的数据库，只有根据本城市自生的特点，综合两种建设方法自行确定建图的顺序，从而用有限的资金获得最大的效益，最终达到以数据养数据，建立完整数据库的目的。
　　四．结束语
　　结合办公自动化、多媒体技术、网络技术、高精度的定位技术、智能高效的数据库更新技术，通过嵌入式GIS技术将使数字城市做到全而细，就可满足所有用户的需求，使该平台成为我们日常生活、工作、休闲不可缺少的工具，未来工作生活讲很快实现美国科幻电影描述的那种全数字时代。
　　
　　
　　
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