数字城市地理空间基础框架建设的初步研究

1、数字城市地理空间根底框架建立的初步研究1.引言城市历来是国民经济和社会开展的焦点和中心。当前一个以数字城市为旗帜的城市信息化运动正在全国范围内迅速展开。数字城市是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以信息特别是空间信息为核心、以网络为支撑的城市信息管理与效劳体系。数字城市建立的任务就是利用现代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各种信息资源特别是空间信息资源，建立面向政府、企业、社区和公众效劳的信息平台、信息应用系统以及政策法规保障体系等。城市地理空间根底框架是数字城市建立的核心任务之一，它为城市开展和信息化建立提供统一的空间定位与根底地理信息公共平台，进而实现城市信息资源按照地理空间位置的

2、整合和共享。城市地理空间根底框架是“数字中国地理空间根底框架的重要组成局部。应该说，我国城市空间数据消费与提供已经获得了宏大成绩，但总的来讲，空间数据从内容、形式和质量尤其是现势性以及提供等方面都难以满足应用的需求，高质量的空间根底数据一直是城市地理信息系统GIS建立和应用的瓶颈。随着城市信息化进程的加快和数字城市建立的推进，城市空间数据必将进一步成为关注的焦点。2.数字城市地理空间根底框架建立的目的与任务2.1目的地理空间根底框架是其它一切地理数据的根底参考框架，它为国民经济和社会信息化提供统一的空间定位与根底地理信息公共平台，对于信息资源按照地理空间进展整合和实现信息共享具有非常重要的作用

3、。城市地理空间根底框架建立的总体目的为，充分运用遥感、GPS、GIS和计算机网络等技术，制定相应的政策法规和标准体系，建立多尺度、多分辨率、多种类的城市空间数据体系，构建统一的城市地理空间根底根底平台，从而为城市政府、企业、社区和公众提供高质量的基于空间位置的应用效劳。“十五期间，全国30以上的城市建立数字城市地理空间根底框架，其它城市积极筹划并开场建立地理空间根底框架。到2022前后，全国所有城市建立起较为完善的城市地理空间根底框架，较好地满足城市规划、建立、管理、效劳以及将来开展的需要。2.2工作重点为实现上述目的，需要重点完成以下几方面的工作：1随着我国城市化步伐的加快，城市的数量及规模

4、都将有较大的增长，为满足城市规划、建立、管理和信息效劳业开展的需要，应根据城市的总体规划与开展布局，进一步扩展和完善城市空间数据基准。2建立起有效的城市空间数据特别是框架数据更新机制，努力完善城市空间数据的分级、尺度和内容体系，实现数据形式的多样化。3建立健全城市地理空间根底框架建立的政策法规和组织机构体系，完成假设干城市空间数据产品、技术和效劳方面的国家或行业标准。4建立城市空间数据分发和效劳体系，使空间数据更好地为数字城市、数字社区建立效劳。5开展先进实用的空间信息获娶更新、管理与应用效劳技术支撑体系，为城市地理空间根底框架建立提供技术保障。3.城市地理空间根底框架建立的内容城市地理空间根

5、底框架主要包括空间根底数据体系、政策法规与保障体系、数据分发与应用效劳体系以及技术支撑体系等4个方面。3.1城市空间根底数据体系3.1.1城市空间数据基准建立城市平面基准具有一定的特殊性。由于我国幅员辽阔，使用目前国家统一平面基准在许多城市会产生较大的投影变形，无法满足城市建立的需要。许多城市都建立了自己的独立平面控制基准，出现了2种甚至多种平面基准。随着空间数据应用与共享需求的增加，多尺度空间数据基准的不统一问题已经受到关注。与平面基准相比，在城市统一使用国家高程基准技术上不存在问题。为了满足工程测量和城市测量的需要，应该逐步建立和精化城市区域内的厘米级大地水准面，为城市GPS高程测量奠定基

6、矗随着国家新一代地心、三维、动态大地测量基准的规划和建立，将来城市空间数据基准也将朝着三维、动态方向开展。现有平高别离的、静态的城市控制基准将被新一代的三维基准所替代。数字城市将以其对城市卓越的管理和效劳才能表达其非凡的价值和美妙的前景。空间数据效劳在城市领域具有良好的前景。建立城市GPS连续运行综合效劳系统，是实现城市快速导航、动态测绘和数据效劳的重要基矗目前，我国一些城市已经或正在建立该系统。3.1.2城市空间框架数据建立城市空间数据的外延非常广泛，它包括地形数据、土地利用数据、建筑物现状数据、地籍数据、房地产数据以及相应的属性数据等。就数据形式而言，城市空间数据最主要的是数字线划图DLG

7、、数字正射影像数据D和数字高程模型数据DE。在进展地理空间根底框架建立中，一般都根据应用需要和实际数据消费与提供的可能确定框架空间数据集。对于城市空间根底框架数据，一方面应从数据消费周期、本钱和质量的特点上，另一方面从大多数实际应用的需求上，研究确定根本框架数据集的内容、形式和尺度，只有这样才能使建立的城市地理空间根底框架真正起到应有的作用。在一个城市，可以根据地域的不同，针对不同的数据内容和形式，分别选用不同的比例尺和分辨率。城市地理空间根底框架数据集应在大比例尺度下，能完好地描绘城市自然和社会形态的地物地貌信息如建筑物、道路、水系、绿地等、管理境界信息各级行政管理单元边界，如市、区、街道办

8、事处和重要单位界域及地理分区等以及它们的根本属性信息。这里不仅包括城市测绘所关心的各种地形信息，同时也应包含有关管理境界等信息以及与它们相对应的根本属性信息。为了合适不同的应用需求，可以将框架数据集进一步划分为核心框架数据和扩展框架数据。前者具有一定的普遍性，可以满足大多数应用的需要；而后者那么可以根据各城市的自身特点和需要而增加。目前大多数城市的DLG均是根据?城市测量标准?和地形图图式进展测绘的所谓“全要素图。事实上，这里的“全要素也是相对的。在城市，大面积地测绘大比例尺“全要素DLG并保持其现势性并不是一件容易的事。以框架DLG及其与D的叠加来替代“全要素DLG可能是一种有效的解决方案，

9、这样的产品消费周期短、本钱低、易于维护，在城市规划、建立、管理和效劳中具有广阔的应用前景和显著的经济效益与社会效益。同时，框架DLG、D还可以与DE进展集成，形成城市三维景观模型。3.2政策法规与保障体系3.2.1政策法规城市地理空间根底框架建立所具有的公益性、根底性和权威性决定了城市政府应该是其主体投资者。城市政府应该将城市空间数据视作如同城市道路、桥梁一样的城市根底设施，投入足够的资金使数据消费者能按照市场行为进展数据消费，以满足城市可持续开展的需求。使数据被充分利用并为城市开展带来宏大的间接效益应该是作为投资方的城市政府所得到的回报。目前，数据共享和数据更新是我国城市空间数据消费、管理和

10、应用的2大难题。实际上，数据不能共享的本质原因除技术、标准化和国家平安因素外，最根本的因素是经济问题。因此，解决数据共享问题也必须从经济上入手。数据更新除涉及技术问题外，也与政策亲密相关。城市空间数据从消费到最终使用，涉及一系列主体，如：所有者、投资者、消费者、管理者、分发者、代理者和使用者等。为了明确界定各主体在城市数据获取与使用过程中的责任、义务，并实在保障他们应得的利益，从而使城市空间数据的获取与使用实现可持续运转必须制定有效的合适我国国情的数据政策。制定数据政策的根本原那么是促进城市空间数据共享、鼓励数据公开、开展基于数据的效劳。3.2.2标准化我国空间数据标准化一直难以满足技术开展和

11、实际应用的需求。当前急需加大城市空间数据标准化工作的力度，在充分采纳、吸收、参考已有国家、行业和地方标准、标准与规程以及一些国际组织和国外标准标准的根底上，根据我国城市空间数据消费、管理和应用的特点，制定比拟完善的产品标准、工程标准和效劳标准，以促进城市空间数据的消费、更新、管理、分发与应用效劳，加速数字城市建立和城市地理信息产业化的进程。城市空间根底数据产品标准是目前最薄弱的环节。我国已制定的一系列测绘类标准标准，对于最终产品及其质量的定义与确认方面的规定比拟模糊，而对消费这些产品作业过程的规定那么过于琐细，这也是造成标准总是落后的重要原因之一。空间数据消费技术开展非常迅速，在将来的标准制定

12、中，应将重点放在产品标准上。产品标准应具有超前性，面向空间数据用户，并在一个较长的时间里保持稳定。消费这些产品的工程标准那么应尽可能简化，只规定假设干对最终产品质量起关键作用的共性内容，而更详细的作业规程应由消费单位自行制定。许多单位都在推行IS9000系列标准体系认证，可以为此提供保证。数据效劳标准过去根本上没有，当前需要重视。转贴于论文联盟.ll.3.2.3组织保障城市地理空间根底框架数据是数字城市建立的重要根底性工作，其建立的质量和效率对于数字城市的建立关系重大。为了保障根底框架建立的顺利施行，需要建立必要的组织保障体系。首先，城市地方政府应给予足够的重视。许多城市为了建立数字城市，专门

13、设立了由市长或常务副市长任组长的数字城市建立指导小组。建议在该指导小组下设立城市地理空间根底框架建立协调机构，吸收涉及城市空间数据建立的有关部门参加，进展统一规划和组织施行，防止重复和扯皮。其次，各城市有必要建立相应的空间数据管理和分发机构，统一进展各类空间数据资源的管理、维护和应用效劳，以最大程度地发挥框架数据的作用。3.3数据分发与应用效劳体系数据分发与应用效劳体系是数字城市地理空间根底框架建立的重要组成局部。其目的是最大程度地挖掘和发挥空间数据的效用，为政府、企业、社区和公众提供高质量的基于空间信息的效劳。就数据分发与应用效劳体系建立而言，“面向应用无疑是其根本出发点。这里的面向应用指的

14、是根据不同实际应用的需求来确定数据的形式、内容和质量指标。城市空间数据分发与应用效劳体系建立的目的和原那么应是“快、准、全、廉。所谓“快，指的是数据获取的周期要短，信息的现势性要高：“准表示适应应用需求的数据的空间特征和属性特征即数据的几何精度和属性精度应准确：“全反映的是为满足应用需求所获取和提供使用的数据在内容上应全面、完好，在时空表现上要真实：“廉那么是指经济性，就是说空间数据的获取与使用的经济代价应尽可能校事实上，上述4个原那么之间是互相制约的，对于不同的用处，应该有不同的侧重。我们可以把城市空间数据按用处划分为3级，它们构成城市空间数据分发与应用效劳体系，见表1所示。表中的“面向公众

15、主要指为广阔企业和社会公众提供空间信息效劳，这类效劳的面很广，对信息的动态变化非常关心，对数据的准确性和完好性要求相对低一些，要求能以最低的代价获得所需要的数据：“面向管理指为政府行业管理部门工作效劳，如城市规划管理、土地管理等；而“特殊应用包括少数对数据准确性和完好性有专门要求的应用，如大比例尺城市工程应用等。数字城市可以看成是城市各种信息系统的有机集成和交融，信息的开放与共享显然是其最重要特征。我们认为，城市空间数据管理与应用效劳的实现方式是建立一个能为数字城市各种应用系统提供统一的可视化多元异构多数据源、多尺度、多分辨率、多时相、多形式、多基准空间根底信息效劳的城市空间根底信息平台。该平

16、台的建立以满足空间数据效劳和共享为根本出发点，同时兼顾信息管理和维护的需要。3.4技术支撑体系城市地理空间根底框架建立离不开高新技术的支撑。从框架数据的采集、更新、加工、处理，到管理、共享、分发与应用效劳，需要使用和开展一系列的新技术和新工艺，以为实现“快、准、全、廉的目的创造条件。城市空间数据采集与更新技术主要包括航空摄影测量技术、高分辨率卫星遥感技术、地面测绘技术、GPS测量技术以及激光扫描、近景摄影测量技术等。这些技术近年来开展非常迅速，作业效率不断进步。尽管数据管理与表现技术已经有了长足的开展，但仍然不能很好地满足城市空间数据管理和应用的需求。这里需要进一步开展和完善多元异构数据的挖掘

17、、交融、集成与管理技术，开发实用的真三维数据管理与表现技术。在数据分发与应用效劳方面，也需要进一步完善基于Internet的数据管理、分发技术，增强技术的平安度与可靠性。同时，需要积极研究解决实现数据共享的一系列技术问题。当前人们普遍将数据难以共享的原因归罪于政策和机制问题，实际上即使这些问题解决了，技术上的许多障碍还会制约数据共享的实现。4.数字城市地理空间根底框架建立的原那么与步骤4.1原那么数字城市地理空间根底框架建立的根本原那么是：统一指导、合理分工；统筹规划、分步施行；统一标准、资源共享。数字城市无疑是数字中国的重要节点。将来的数字中国应该是一个由全部数字城市以及其它数字区域、数字专

18、题等有机集合而成的一个巨系统。在没有政府主管部门全局规划和引导的状况下，将目前已建和在建的这些建立目的和目的各不一样、标准和平台各不兼容的数字城市集合成数字中国，其结果将是难以设想的。尽管对于详细城市而言，数字城市的建立是这个城市经济技术开展的要求和必然，但如何应对将来全局性的城市间各类的信息交换和共享的需求，如何将分散的系统整合成一个有机的整体，都不可防止地成为难题。因此，数字城市地理空间根底框架建立是一项具有整体性、权威性、复杂性的系统工程。这就要求政府主管部门在其中必须起积极的规划和指导作用。政府主管部门站在全局高度统一规划和指导，必将有利于数字城市与数字中国地理空间根底框架的有机整合，

19、防止互相抵触和冲突。在城市地理空间根底框架建立中，各有关部门需要在统一的体系下明确职责，通力合作，共建共享。详细施行时，那么必须分清轻重缓急，坚持标准先行，并通过选择适当的城市作为示范，以点带面，分步施行。4.2施行步骤首先，国家有关主管部门应尽快出台相应的政策法规，启动数字城市地理空间根底框架建立方案；其次，建立有效的运行管理机制，以保障数字城市地理空间根底框架建立的顺利进展；第三，加快制定假设干核心技术标准，以标准和约束数字城市地理空间根底框架建立理论；第四，选择几个有较好根底且具代表性的城市作为示范城市，施行城市地理空间根底框架建立，检验完善标准标准，积累经历；第五，在总结示范经历教训的根底上，积极稳步地在全国范围内推广