GIS新技术与智慧城市

GIS新技术与智慧城市

第4代GIS技术

随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流IT技术的开展，在科技部有关部门的倡导下，目前国内学术界又提出了第4代GIS技术的概念。第4代GIS技术主要特点

1、支持“智慧地球〞或“智慧城市〞概念的实现，从二维向多维开展，从静态数据处理向动态开展，具有时序数据处理能力。2、基于网络的分布式数据管理及计算、Web-GIS和B/S体系结构，用户可以实现远程空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理(OLTP)和联机分析(OLAP)管理能力。3、面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力，多尺度比例尺数据无缝融合、互动。第4代GIS技术主要特点

4、具有统一的海量数据存储、查询和分析处理能力、基于空间数据的数据挖掘和强大的模型支持能力。5、具有与其他计算机信息系统的整体集成能力。例如与MIS、ERP、OA等各种企业信息化系统的无缝集成；微型、嵌入式GIS与各种掌上终端设备集成，如PDA、、GPS接收设备等。6、具有虚拟现实表达及自适应可视化能力，针对不同的用户出现不同的用户界面及地图和虚拟现实效果。WebGIS的网络模式

四个GIS网络建设的模式：小型快速共享局域网中型交换式局域网大型ATM企业园区网大型千兆以太企业广域网WebGIS的网络模式

GIS(地理信息系统)建设首先是网络建设，网络在整个GIS工程中处于至关重要的地位。GIS应用与常规事务处理有很大不同，突出表现在巨大的数据量、复杂的处理方式、空间的分布性，以及对平安容错机制的要求上，网络设计必须满足：1、网络性能高，传输速率快2、Client/Server、Intranet结构3、数据的同步传输4、平安机制5、多平台多协议多设备WebGIS特点

1.更广泛的访问范围。方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。2.平台独立性。操作时，与效劳器类型和操作系统无关，与GIS软件无关。3.大规模降低系统本钱和减少重复劳动。客户端不需要配备昂贵的专业GIS软件，数据得到共享。4.操作简单。组件式GIS〔ComGIS〕

GIS技术的开展，在软件模式上经历了功能模块、包式软件、核心式软件，从而开展到ComGIS和WebGIS的过程。组件式软件是新一代GIS的重要根底,ComGIS是面向对象技术和组件式软件在GIS软件开发中的应用。COM是组件式对象模型(ComponentObjectModel)的英文缩写，是OLE(ObjectLinking&Embedding)和ActiveX共同的根底。COM不是一种面向对象的语言，而是一种二进制标准。COM所建立的是一个软件模块与另一个软件模块之间的链接，当这种链接建立之后，模块之间就可以通过称之为“接口〞的机制来进行通信。组件式GIS〔ComGIS〕

ActiveX是一套基于COM的可以使软件组件在网络环境中进行互操作而不管该组件是用何种语言创立的技术。作为ActiveX技术的重要内容，ActiveX控件是一种可编程、可重用的基于COM的对象。ActiveX控件通过属性、事件、方法等接口与应用程序进行交互。ComGIS的根本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其它非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。ComGIS特点

1.高效无缝的系统集成2.无须专门GIS开发语言3.群众化的GIS4.本钱低传统GIS软件与用户或者二次开发者之间的交互，一般通过菜单或工具条按钮、命令以及二次开发语言进行。ComGIS与用户和客户程序之间那么主要通过属性、方法和事件交互。智慧地球

智慧地球这一科学畅想是由美国副总统戈尔提出的。他于1998年1月3日在美国加利福尼亚科学中心发表了?数字地球：认识21世纪的星球的方式?的讲演。他认为，应构建一个数字地球，为信息高速公路提供一种重要的信息“货源〞。智慧地球并非一个孤立的科技工程或技术目标，而是一项整体性的、导向性的战略思想。

智慧地球的根底框架

美国提出数字地球这一战略设想，有深刻的政治和经济目的：一是刺激其国内经济开展。二是美国全球战略的延续和开展。三是美国信息高速公路和国家空间数据根底设施的自然延伸。数字地球的基础理论数字地球的技术体系数字地球的应用领域智慧地球的根底框架

“智慧地球〞的根底框架，它包括以下工作：

1．建立2维与3维间的投影关系，这是数字地球的骨架；

2．在现有各种比例尺地形图的根底上，用遥感影像加速更新、建立数字地球的数据基底；

3．研究真3维GIS〔地理信息系统〕的构建方法，以便容纳和操作海量的真3维数据；

4．制定数据标准，适应多部门数据采集和共享。智慧地球的技术体系

根底设施：国家信息根底设施〔NII〕国家空间信息根底设施〔NSDI〕对地观测系统〔EOS〕全球观测信息网络〔GOIN〕METADATA标准与标准、法规系统平安智慧地球的技术体系

智慧地球的主要关键技术：高分辨率卫星遥感数据的快速获取技术空间高精度实时定位技术海量数据的快速处理与存储技术高速计算机信息网络技术超媒体与分布式空间信息系统技术地理信息的分布式计算地球数据的无级比例尺信息综合技术空间数据仓库空间数据仓库模型与数据挖掘理论研究多种数据的融合技术智慧地球的仿真与虚拟现实技术智慧地球的应用

智慧地球与智慧城市智慧地球与智慧江河智慧地球与智慧农业智慧地球与智慧交通智慧地球与现代战争智慧城市

对智慧城市的根本理解“智慧地球〞是个什么球？“智慧城市〞是座什么城？

智慧城市2021年底，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球〞的概念，智慧地球就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网〞，然后将“物联网〞与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在此根底上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,从而到达“智慧〞状态。2021年底，IBM公司公布了IBM“智慧的城市〞的概念及其软件解决方案。“智慧的城市〞是IBM“智慧地球〞策略中的一个重要方面。“智慧地球〞提出以更智慧的方法，通过新一代信息技术改变人们交互的方式，提高实时信息处理能力及感应与响应速度，增强业务弹性和连续性，促进社会各项事业的全面和谐开展。而IBM“智慧的城市〞的行动正成为IBM“智慧地球〞从理念到实际的现实举措。IBM:“智慧地球〞和“智慧的城市〞

智慧城市IBM“智慧的城市〞的核心理念智慧地球的3I特征：感知化〔Instrumented〕、互联化(Interconnected)和智能化(Intelligent)。中国化的解释：全面互联、充分整合、鼓励创新、协同运作。利用传感器感知所有物体和环境的状态感知化利用网络传输信息互联化/物联化利用超级计算机和云端计算技术对生产生活实现智能控制智能化IBM”智慧地球”的3I特征智慧城市智慧城市是IBM的专利吗？

智慧城市国家电脑化方案〔1981年－1985年〕全国资讯科技蓝图〔1986年－1991年，建立贸易网、法律网和媒介网等〕IT2000—智慧岛方案〔1992年－1999年，建设覆盖全国的高速宽带多媒体网络Singapore

ONE〕资讯通信21蓝图〔2000年－2003年〕互联新加坡方案〔2003年－2006年〕，使新加坡被称为IT应用最好的国家(全球经济论坛,2005〕、技术准备力排名第一〔世界经济论坛，2005〕、电子政务水平排名第三〔埃森哲，2005〕自2006

年开始，新加坡启动了具有重要战略意义的“智慧国2021方案〞的实施，期望通过该方案来提升新加坡在未来10

年中的竞争实力和创新能力，利用无处不在的信息通信技术将新加坡打造成一个智慧的国家、一个全球化的城市〔主要目标：通过资讯通信丰富国民的生活；通过资讯通信加强经济竞争力和创新力；加快资讯通信产业的开展，并提高产业竞争力〕新加坡:从“国家电脑化方案〞到“智慧国方案〞——一场持续憧憬、酝酿和实践之旅。智慧城市智慧城市台湾:落实“智慧台湾〞理念，促进“优质生活〞策略

1998年开始实施?信息通信开展方案?2002年—2007年，顺利推动“数字台湾方案〔e-Taiwan〕〞，并圆满实现“6年600万户宽带到家〞的目标；2005年—2021年，顺利推动“移动台湾方案〔M-Taiwan〕〞，规划“移动台湾、应用无限、跃进新世界〞的科技愿景，让民众在任何时间、任何地点都可以应用ICT科技，享受优质的信息生活；2021年—2021年，规划推动“智慧台湾〔IntelligentTaiwan〕〞方案，配合“无所不在运算技术〞的开展与应用趋势，以“开展优质网络化社会〞为推动方向，加速建设高速宽带网络，并互联互通各个网络系统，再配合有线与无线的感应网络，以实现所有对象都能够连接网络的目标，进而构建完善的宽带根底设施及应用环境。智慧城市世界银行、国内外专家学者关于智慧城市的有关论述智慧城市国内有关智慧城市BeijingJinanNanjingShanghaiHangzhouChangshaShenzhenChongqingTianjinll

ShijiaZhuang(Hebei)Zhengzhou(Henan)lQingdaolHefei(Anhui)l

SuzhouChengdull

GuangzhouWuhan

Xi’an(Shaanxi)l

FoshanGuiyangllKunming智慧广州以市场需求带动技术研究，以规模化应用集聚产业发展，以成熟化应用引导行业标准制定，率先加快物联网技术的研发和产业化，抢占物联网产业链的高端，带动珠三角地区物联网应用和产业化，引领珠三角产业升级和结构调整。智慧深圳充分发挥深圳信息通信产业发达、RFID相关技术领先、电信业务及信息化基础设施优良等优势，通过建设信息通信基础设施、认证、安全等平台和示范工程，加快产业关键技术攻关，构建城市发展的智慧环境。智慧佛山目前，佛山家电已与“国家RFID产业化（上海）基地”展开合作，开发物联网智能家电项目，并深化与香港合作突进打造RFID产业，结合产业、企业以及市民需求，重点推进物联网技术的应用。智慧城市〔一〕智慧城市是新一代IT技术变革和知识经济开展的产物〔二〕智慧城市的根本内涵、本质和特征〔三〕智慧城市与IBM的不同我们的理解智慧城市1、新一代信息技术变革2、知识经济进一步开展，信息资源日益成为重要生产要素〔一〕智慧城市是新一代IT技术变革和知识经济开展的产物智慧城市十五年周期定律物联网下一代互联网移动宽带:3G和4G

云计算超级计算生物芯片和网络器官存储技术1、智慧城市是新一代信息技术变革的产物智慧城市是新一轮信息技术变革的产物智慧城市IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点：计算模式每隔15年发生一次变革1965年前后发生的变革以大型机为标志。1980年前后以个人计算机的普及为标志。1995年前后那么发生了互联网革命。2021年前后？物联网…？每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动乱和变化。

十五年周期定律2010199519801965十五年周期定律智慧城市将越来越多的，被赋予一定智能的设备和设施相互联接的网络通过各种无线、有线的长距离或短距离通信网络，或内网〔Intranet〕，或专网〔Extranet〕，或互联网〔Internet〕，等等，在确保信息平安的前提下，实现选定范围内的互联互通提供在线监测、定位追溯、自动报警、调度指挥、远程控制、平安防范、远程维保、决策支持等管理和效劳功能对“物〞进行基于网络、实时高效、绿色环保的控制、运行和管理。物联网物联网

智慧城市下一代互联网下一代互联网是指基于IPv6协议〔IP协议的第6版〕的新一代互联网。它与目前基于IPv4协议〔IP协议的第4版〕的互联网的区别主要在容量、速度和平安三个方面。容量方面:下一代互联网可提供的IP地址数量趋于无限，解决现有互联网IP地址缺乏的缺点，满足当今社会对互联网地址资源不断增长的需求。速度方面:下一代互联网的网络传输速度将比现在提高1000－10000倍，随心所欲的网络视频传输、大规模数据和图文的即时收发将成为现实。平安方面:下一代互联网可解决现有互联网无法判断每一个数据来源的缺陷，其设计的专用平安协议可以通过网络设备对用户接入的合法性进行检查，监控所有数据流向和网络行为，从而更加有效地防范黑客、病毒的攻击，实现更平安的网络管理。下一代互联网智慧城市3G〔3rd-Generation，第三代〕移动通信。与目前广泛使用的以GSM、CDMA为代表的第二代数字移动通信相比，3G移动通信系统具有两个主要特点：一是实现了全球漫游；二是实现了高速数据传输和覆盖全球的宽带多媒体效劳，即除了普通通话业务，还可以传输图像，提供可视业务。４G〔４rd-Generation，第四代〕移动通信。4G的数据传输速率是3G的50倍，可以提供更高性能、更高分辨率的电影和电视节目。移动宽带移动宽带智慧城市基于网络的计算,终端计算机和其他设施可以借此像用电一样，按需使用共享的资源、软件和信息。

是区别于计算机单机处理的一种计算模式，由处于网络节点上的许多计算机分工协作，共同进行计算，从而以更低的本钱到达更强大的计算能力。处于网络节点上的、动态的计算机群就是“云〞。云计算的核心理念是通过不断提高“云〞的处理能力，减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化为一个单纯的输入输出设备，以较低的本钱充分享受“云〞的强大计算处理能力。搜索引擎、在线字典、网络邮箱等是目前云计算的一些典型应用。云计算云计算智慧城市美国橡树岭实验室——Jaguar〔美洲豹〕，2021世界第一,如果全球所有人每秒钟进行一次计算的话，那么可能需要650年才能完成，而这台超级计算机只需要一天时间就够了。国产首台千万亿次超级计算机——天河一号〔全球第五，亚洲第一〕,计算一秒，相当于13亿人连续计算88年；而其存储量那么相当于４个馆藏2700万册的国家图书馆藏书量之和。超级计算机超级计算机智慧城市

生物芯片和网络器官右边:植入四肢瘫痪者大脑皮层的芯片.

SomelevelofCyborg〔网络器官〕technologywilldevelop(thatwillbebothmorallypositiveandmorallyquestionable).

生物芯片和网络器官智慧城市容量单位:从K到Y

K—M—G—T—P—E—Z—YKKilo

1K字节=1,024字节MMeg

1M字节=1,048,576字节GGiga

1G字节=1,073,741,824字节TTera

1T字节=1,099,511,627,776字节PPeta

1P字节=1,125,899,906,842,624字节EExa1E字节=1,152,921,504,606,846,976字节

ZZetta

1Z字节=1,180,591,620,717,411,303,424字节

YYotta

1Y字节=1208,925,819,614,629,174,706,176字节

容量单位:从K到Y智慧城市产业内容：知识经济主体产业是信息产业，制造业和效劳业逐步一体化，提供知识和信息效劳成为社会的主流。效率标准：知识经济的劳动生产率是知识生产率。管理重点：知识经济的管理重点是知识，即研究、开发、教育、职工的培训等。生产方式：知识经济是柔性生产方式，分散化劳动。2、智慧城市是知识经济进一步开展，信息资源日益成为重要生产要素的表现知识经济的进一步开展智慧城市信息革命开创了以信息资源为关键资源的知识经济。第一个是信息处理和传播方式的巨大进步。第二个是先进的信息处理和传播方式的广泛普及化应用。第三个是由此对社会面貌、社会状态、社会结构和体制的全方位、综合性和全息性的改造。工业社会信息社会（知识社会）农业社会农业革命实现了游牧经济到农业经济的变革，农业生产成为社会经济的主导因素；开创了5000多年以土地、牲畜、简单的劳动工具为主要资源的农业经济。工业革命开创了300年以材料、能源和机器为主要资源的工业经济。工业经济时代的管理重点是生产，制造业是工业经济时代的主体产业，刚性的生产方式关注的是劳动生产率的提升。基于新一轮IT创新变革和知识经济的深入发展，构建城市发展的智慧环境，形成基于海量信息和智能过滤处理的新的生活、产业发展、社会管理等模式，面向未来构建一种更新的城市形态。信息资源日益成为重要生产要素的表现智慧城市现代资源观就是把信息资源视为一切经济和社会活动的重要资源。“后工业社会的关键变量是信息和知识〞——丹尼尔·贝尔〔社会学家〕“在21世纪，信息将成为一切原料中最根本的原料。〞——托夫勒〔未来学家，?力量的转移?〕“初级生产要素没落，必须开展高级生产要素和专业性生产要素。〞——迈克尔·波特〔著名经济策略大师，哈佛大学教授〕“没有物质，任何东西都不存在；没有能量，任何事情都不会发生；没有信息，任何东西都没有意义。〞——安东尼·G·欧廷格〔哈佛大学信息政策研究中心主任〕智慧城市现代资源观的主要观点作为劳动对象或劳动条件，信息资源是重要的生产要素，是现代生产力的重要组成局部。信息资源对其他资源能够起到节约、替代、拓展、创新等巨大作用，信息资源的开发程度和利用水平决定人们对物质能量资源的开发程度和利用水平。对信息资源进行开发利用的能力—信息能力是现代社会的根本能力。信息资源的优化配置是信息资源充分开发利用的核心问题。充分重视和加强对信息资源的综合管理及统筹规划，要有适当的信息资源管理体系和有效地法律法规体系。智慧城市我国将信息资源视为生产要素的来历我国对科技信息资源开发利用的研究和实践在上世纪中叶就开始了，图书情报工作的主要内容就是开发利用信息资源。1984年9月18日，邓小平的“开发信息资源，效劳四化建设〞的重要题词，为我国国民经济和社会开展信息化提供了有力的思想武器。中共中央办公厅、国务院办公厅关于加强信息资源开发利用工作的假设干意见〔中办发[2004]34号〕：“信息资源作为生产要素、无形资产和社会财富，与能源、材料资源同等重要，在经济社会资源结构中具有不可替代的地位，已居为经济全球化背景下国际竞争的一个重点。〞中共中央办公厅、国务院办公厅?2006―2021年国家信息化开展战略?：“兴旺国家信息化开展目标更加清晰，正在出现向信息社会转型的趋向；〞“〔我国〕到2021年，……为迈向信息社会奠定坚实根底〞。智慧城市智慧城市1、智慧的解读智慧是对事物能认识、辨析、判断处理和创造创造的能力。〔?辞海?，上海辞书出版社，1999年〕智慧〔wisdom，wit〕：对事物能迅速、灵活、正确地理解和解决的能力。〔?新华字典?第10版，商务印书馆，2004年1月〕依据智慧的内容以及所起作用的不同，可以把智慧分为三类：创新智慧、发现智慧和规整智慧。创新智慧：可以从无到有地创造或创造新的东西；发现智慧：可以发现虽然本来就存在但还没有被认知的东西；规整智慧：可以运用现有的规那么如法律、法规、制度、政策、方针、方法等来调整、梳理、矫正、改变已经存在的东西。〔庄一召，?关于智慧产业?〕〔二〕智慧城市根本内涵、本质和特征

智慧城市智慧城市是信息技术高度集成、信息应用深度整合的的网络化、信息化和智能化城市。智慧城市是信息化向更高阶段开展的表现,具有更强的集中智慧发现问题、解决问题的能力，因而具有更强的创新开展能力〔“六个更〞和“六个能力〞〕。智慧城市是以智慧技术、智慧产业、智慧人文、智慧效劳、智慧管理、智慧生活等为重要内容的城市开展的新模式。智慧城市2、智慧城市根本内涵智慧城市以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络的多样化组合为根底更加广泛深入地推进根底性与应用型信息系统开发建设更加广泛深入地推进各类信息资源开发利用从而形成信息技术高度集成、信息应用深度整合的网络化、信息化和智能化城市

智慧城市，是信息技术高度集成、信息应用深度整合的网络化、信息化和智能化城市智慧城市含义：人类活动越来越多地借助网络网络分类：按区域：个域网/局域网/城域网/广域网按开放性：内网/外网/互联网按介质：有线(宽带)网/有线(宽带)网按连接对象：物联网/人联网？三网融合哪三网？有线网的三网：计算机网络＋电信网络〔网〕＋广电网络〔有线电视网〕什么是网络化？智慧城市

以前的网络结构智慧城市

现在的网络结构智慧城市未来可能的网络结构智慧城市扩大现代IT技术在各类事务中应用范围，加深现代IT技术在各类事务中应用程度IT技术＝信息获取技术＋信息处理技术＋信息传输技术＋信息存储技术+…本质：“充分利用信息技术，开发利用信息资源，促进信息交流和知识共享，提高经济增长质量，推动经济社会开展转型的历史进程。〞〔?2006━2021年国家信息化开展战略?〕什么是信息化(informatization)？智慧城市信息化六要素

信息传输网络〔“路〞〕，即各种有线或无线的骨干网络，以及相关的支线网络信息源〔“货〞〕：即各种数据库、信息库信息应用系统〔“车〞〕，即各种MIS系统和像金税、金关、金卡这样的应用工程信息化人力资源和人才资源〔“教练〞和“司机〞〕信息产业〔“汽车制造厂商〞〕适合信息化开展的宏观环境〔“交通法规〞和“汽车技术标准〞〕，这就是相关的法律、法规、标准和标准。

智慧城市电子化、数字化都是从不同的侧面来反映和说明信息化。

电子化：数字化：文字、声音、图像都用“二进制〞的数字来表达。“二进制”数字0100101110文字声音图像电子装置电子化和数字化智慧城市实时收集和分析更多的信息人工智能与人的智慧相结合更加科学地决策更加高效地执行什么是智能化？智慧城市更全面灵活的物与物、物与人、人与人的互联互通和相互感知能力〔更好地发现问题〕更高效平安的信息处理和信息资源整合能力〔信息处理〕更科学的监测、预警、分析、预测和决策能力更高水平的远距离控制执行和智能化执行能力更协调的跨部门、多层级、异地点合作能力更强的创新开展能力智慧城市是信息化向更高阶段开展的表现,具有更强的集中智慧发现问题、解决问题的能力，因而具有更强的创新开展能力〔“六个更〞和“六个能力〞〕｝决策与执行

｝更好地解决问题智慧城市智慧民生智慧产业智慧效劳智慧管理智慧城市智慧技术海量信息数据的搜集和存储、数学模型优化分析和高性能计算技术；实现所有系统的感知、互