数字城市及其在城市建设中的利用现状与瞻望

　　数字城市及其在城市建设中的应用现状与展望
　　李其龙
　　（淮海工学院东港学院，江苏 连云港 222005）
　　摘　要: 信息技术正在全方位地渗透到我国城市规划领域, 信息化社会和数字时代给城市规划带来了新的设计与管理理念,同时也提出了更高的要求。从数字城市的产生、含 意、功能、特色及主要技术等方面动身, 分析和探讨了数字城市技术在城市规划中的应用前景, 以及对城市规划在设计理念、技术方法、规划的实行与管理等方面所带来的影响。
　　症结词: 数字城市; 城市规划; 信息; 数据。
　　0 引言
　　“数字城市”概念的提出和相关技术的逐步完善, 城市规划设计与管理技术也面临侧重大变革。如何在未来的城市规划中提高工作效率和工作质量, 更有效天时用城市空间、优化配置城市资源, 适应信息化社会和数字时代发展的需要? 这就要求在未来的城市规划设计和城市建设管理中运用新理念、新技术, 不断提高城市规划行业的科技含量, 以适应现代化城市建设与发展的要求。
　　1 　数字城市的产生背景与基本概念和功能
　　1. 1 　数字城市的产生背景
　　1998年美国副总统戈尔在美国加利福尼亚迷信核心发表题为“数字地球―――意识21 世纪我们这颗星球”的报告中提出数字地球概念,并指出:数字地球是一种能嵌入巨量地理信息,对我们的星球所 做的多辨别率、三维的描写。 之后,各国政府和科技界敏捷作出积极反映。 首届数字地球国际会议于1999 年11 月底在我国北京举办,国务院副总理李岚清在会上指出:中国将力争在数字地球建设中实现跨越式发 展。 表明我国政府和科技界对数字地球的高度看重与关注。 经由两年的研究和探讨,相关专业的专家、学者们对数字地球的概念、支持技术、运用远景以及优先发展的应用范 畴作了较为具体的探讨和论述。 与此同时,科学家们还提出了数字中国、数字北京及数字海南等概念,这些概念在寰球、国度及区域三个档次上概 括了数字地球的作用。 在数字地球的背景下,城市问题的专家提出了数字城市概念。
　　1. 2 数字城市的含义
　　数字城市的概念,正如数字地球概念一样,目前尚无公认的严厉定义。 实际上,数字城市指的是信息化的城市,是真实城市(物质城市及其社会政治经济特点综合体) 的虚拟对比体。 数字城市的中心是真实城市及其时空变化在虚拟三维空间的数字化重现与认识。 数字城市是城市地理信息系统的延长与发展,其技术基础是城市空间数据基础设施。 数字城市的内容包括城市设施的数字化、城市网络化、城市智能化和可视化等主要方面。 随着科学技术的不断发展,数字城市还会被赋予不同的新的内涵。 数字城市是一种艰深说法,用数字化手段处理城市问题是数字城市概念的本质。[1 ]
　　1.3　数字城市的功能
　　数字城市的主要功能有:
　　(1) 城市地理信息系统功能。城市GIS是数字城市的基础, 公共GIS、专业GIS 和网络GIS等独特形成数字城市, 实现数据共享、信息交流和信息服务, 为“现实城市”的规划、管理决策服务。
　　(2) 城市空间动态模拟功能。通过数字城市, 可以实现对全部城市空间、部分城市空间、不可见破空间以及城市空间过程进行宏观的或微观的、现实的或虚拟的 动态模拟。
　　(3) 城市运动动态模拟功能。对城市各项社会经济建设活动中有形或无形的活动或现象进行可视化模拟。
　　(4) 网络虚拟城市功能。城市作为开放空间, 人们可以通过网络自在地创立空间、场景或气氛, 如寓居、购物、休闲、游览、教育及工作环境等现实或虚拟的环境空间。
　　(5) 网络信息服务功效。供给众多的有关城市政治、经济、社会、环境、管理及服务等信息。[2 ]
　　1.4　数字城市的应用范畴
　　数字城市可以应用于城市规划设计与管理、城市交通的智能管理与把持、城市资源的检测与可连续利用、城市 灾难的防治、城市环境管理与维护、城市通讯前提建设与管理、城市人口和经济及环境的可持续发展决策制订、城 市生活的网络化和智能化以及区域城市和谐发展等诸多方面。
　　1. 5 数字城市是城市发展的必然产物
　　城市是天然、经济和社会相结合的综合体,是政治、经济和文明的中央。 城市经济发展迅速、人居环境复杂,公民经济产值80 %以上集中在城市,发达国家80 %左右的人口集中在城市。 同时,诸如农业人口不断向城市集结使得城市人口迅速增长与膨胀,产业结构调剂和高科技企业带来的失业,工业 、汽车尾气、噪音、生活垃圾影响城市环境、汽车工业的倏地发展影响城市交通等诸多城市问题,已经重大影响和 制约着城市发展,handbag tods。 这些城市问题,不能仅仅依靠引导意志、专家个人教训对局部或单一问题进行调整解决。未来的城市发展,必需从 城市的整体发展,可持续发展的高度全面斟酌。城市现代化、智能化,需要构建数字城市,对城市问题的现状作出 全面、准确的估量与分析,对未来发展进行科学、合理的推断与预测。 目前,计算科学、空间信息科学、城市科学、地球科学、系统科学和社会科学等学科发展,已经为构建数字城市奠 定了坚实的技术基础。 数字城市,是未来城市发展的必然产物。
　　2 　数字城市与城市规划
　　城市规划涉及城市构件及其社会政治、经济等因素在三维空间中的分布信息、在时间上的演变信 息。 对这些时空信息和属性信息的获取,传统手段主要依附纸质地形图和有限统计资料获取城市构件及其社会政治、经 济因素。 而纸质地形图所负载的时空信息为模拟信息,存在信息容量、品质和现势性方面的极大局限性与缺点而不能进行信 息处理与分析。 数字城市以其各类信息的数字化和大容量的数据存储装备、高速宽带的信息传输系统、高效率智能化的处理系统, 为科学地规划设计现代化、智能化城市提供了丰盛的信息和技术手段。
　　现代城市已今非昔比,人口一直增长,修建面积和各种城市基础设施大幅增长。宏大的城市体制,如斯疾速的 增加与变化,传统的管理手段和人工功课方式,在现时性、正确性、科学性和效率方面都已不能适应目前需要,更 不能满意未来的发展需要。数字城市将通过航天遥感,在3～5 d 内对城市的景观进行影像更新,结合全球定位系统,可快捷、精确更新城市的空间信息,利用城市地 理信息系统,nike 2010 air max,便能及时、迅速查问所需的城市信息,懂得城市的建设状态,是否有违规建设行动,可提高管理的科学性和工作 效力。基于数字城市的城市资源系统,反应城市的水资源、电力资源等的数目、分布与利用状况,解决资源利用的 公道性,调解和调配资源,使之最大限度地知足人们的需要和发挥经济效率。城市管理办公主动化是城市现代化的 一个主要标记,也是构建并实现数字城市的标志之一。[4 ]
　　2.1　数字城市能够获取城市规划所需各种信息
　　城市规划需要获取包括与城市相关的经济社会等各项基础资料、历次规划成果、规划实施与管理等庞杂的数据 和信息。其数据和信息具备多标准(比例变化大)、多类型(如图像、图形、各类文档等)、多层次及多时相等特 点。数字城市以其各类信息的数字化和大容量的数据存储设备、高速宽带的信息传输系统及高效智能 的处理系统, 为城市规划设计现代化提供了丰硕的信息。同时, 数字城市采用分布式数据库和数据仓库技术, 对数据进行自动更新和动态管理, 坚持数据的实效性和实时性。此外, 数字城市还提供丰富的数据类型, 其中包括二维矢量图形数据、影像数据、数字高程模型数据、属性表格数据、城市三维图形及纹理数 据等, 满意城市规划与管理的不同需求。由此可见, 数字城市改变了从前城市规划需要消费大量的时间和精力进行现场勘探的状况, 且提高了信息的准确性、现势性、信息量和工作效率, 为提高方案的科学性和可操作性打下了坚实的基础。
　　2. 2　剖析方式和手段
　　(1) 利用数字城市中的多种数学模型与分析手段,supra skytops, 更多地进行定量分析。以往的城市规划对所收集到的材料和信息需要破费大量的时光和精神进行分类 收拾, 而后采用“定量分析为辅, 定性分析与定量分析相结合”的传统分析方法, 分析、猜测城市未来的发展潜力和发展方向。因为受到信息的精确性、时效性、起源等各方面因素的 影响, 规划分析和决策过程中的失误在劫难逃。数字城市的建破可以使规划人员在取得所需的诸如社会、经济、环境及城 市建设等各类信息基础上, 利用空间叠置、数学建模等多种办法, 对数据进行定性、定量、定位综合分析和动态分析处理, 多维和多形式地显示分析处理成果。如进行城市经济和产业构造分析、人口等的空间分析和定量分析 , 结合信息的时间维, 直观地展现城市发展和演化的历史进程等。
　　(2) 以人为本, 强化对城市空间的智能分析。数字城市强化对城市空间的智能分析。空间分析技术方法的应用, 分析和研究城市空间实体之间的彼此作用关系和城市空间的发展模式, 将进一步提高城市规划对于各类规划基础数据的分析处理能力, 以及对于未来城市发展的预测、模拟和优化能力, 使规划可能在感性的综合分析基础上作出科学合理的断定和决策。如城市人口分布估算、栖身区环境质量分析评定 、大型公建布局与人口空间关联分析、城市区位条件分析及城市土地级差地租分析评定等。
　　(3) 虚拟现实技术。虚拟现实技术是数字城市的要害技术之一, 所谓虚拟现实技术是指应用计算机天生一个真切的可交互的动态世界, 人们可以对这个虚拟世界中的虚拟实体进行交互式操作, 并发生各种感官刺激, 如视觉、听觉、触觉及嗅觉, 给人一种身临其境的感到, 同时存在查询、分析、评估、规划和决策等功能。虚拟现实技术可以应用于城市景观的仿真、城市地下管线的可视 化、城市发展历史演变过程的再现、城市人流和车流的动态模拟、城市生态建设或改革的虚拟试验以及城市灾祸事 变的动态模拟等诸多方面。
　　(4) 仿真技术。计算机仿真技术是利用计算机建立、校验、运行实际系统的模型, 以得到模型的行为特征, 从而到达分析、研究实际系统之目标的一种技术。仿真技术应用于城市规划与设计, 规划师可以直观、实在地体验设计效果, 进行多方案比较, 使仿真技术成为规划决策的帮助手段; 应用于规划管理, 可以作为展现城市发展蓝图的手段, 吸引更多的公众参与城市设计与管理。[5 ]
　　2. 3　规划方案决策和表现方式
　　数字城市及其相关技术, 特殊是可视化技术的发展和完善, 将使规划方案决策手段多样化、科学化,规划成果的表现动态化、形象化。
　　(1) 规划人员可以利用数字城市提供的多种分析手段和模型, 对城市发展过程、景象和趋势进行量化分析和预测, 对规划方案进行比拟。
　　(2) 利用数字城市的空间环境感知分析功能, 对规划方案进行模拟、分析和修正。
　　(3) 有利于进步规划空间布局的准确性, 使规划与管理更加严密地结合起来。
　　(4) 结合数字城市的仿真和可视化技术, 多种情势、动态地输出规划结果, 展示规划计划的设计用意和设计后果, 以利于人们从不同的角度进行察看和休会。
　　2.4 数字城市与城市交通、城市环境
　　城市智能交通系统将基于数字城市,通过全球定位系统技术、无线电通讯技术、互连网技术、虚拟现实技术的 有机结合,利用城市交通地理信息系统的数据库操作技术和空间分析技术,建立整个城市的实时数字交通信息用户 服务体系,实现全数字化交通信息的实时发布、存储与检索,为城市交通管理、车辆的人工与自动导航、客货运输 调度、居民出行等提供有效的技术支持。基于数字城市的交通网络分析,可以实时地依据用户需求,对交通网络的 空间、时序和属性特征进行描述,辅助车辆路线抉择、区位调配分析、最优门路分析等。 数字城市提供途径交通调查资料、路网现状、交通时空分布法则等,用于辅助城市交通规划与设计。城市环境是城 市可持续发展的重要组成部门。 数字城市中利用卫星对地观测系统,可以失掉大气污染、水污染、固体废料堆场污染和热污染的污染源、辐射范围 、程度等数据,了解蔬菜种类、长势、病虫害及农药传染程度等。利用基于GPS 地面观测数据的分类环境监测系统,建立相似于数字高程模型的静态或动态数字大气模型、数字噪音模型、数字湖 泊水质模型等,用于监测和管理环境污染。
　　数字城市有着普遍的用处,城市人居环境,公安与消防,市政,房地产开发与物业管理都将与数字城市亲密相 关。数字城市在城市的应用领域,目前仅受到人们的设想与认识的限度。 随着数字城市的构建与现代科学技术的发展,其应用规模将愈来愈广泛。
　　3 　数字城市的展望
　　智能城市建设中将大批采取新兴的古代信息技术，包含高精度、新型传感器、低本钱RFID技术、智能仪器 仪表技术等新型感知技术在城市信息化中的应用；三网融会、下一代网络技术、宽带无线通讯技术、短间隔无线通 信技术、应急通信技术等现代通信技术在城市信息化中的应用；数据中央、云计算技术、数据发掘技术、海量数据 存储与处理技术等数据运算与智能处理技术在城市信息化中的应用；平安信赖系统、可托计算技术、新型密码技术 及加密机制等信息保险技术在城市信息化中的应用；3S（GNNS、RS、GIS）技术、信息采集与集成处置 技术、电子舆图技术、大面积建造群体的高效三维建模技术及3D-GIS技术、城市时空变更的动态模仿技术、虚拟现实与城市仿真技术、城市卫星（航摄）影像应用体系等城市空 间信息技术在城市信息化中的应用。[6 ]
　　3.1　公众参与方式
　　公家参与是环境应用者和城市居民参与对城市规划的考察、构想、评议和决策等城市建设的过程。公众参与是 城市规划胜利的重要保障, 有利于体现公众利益和“以人为本”的准则, 增进城市规划水平的提高和规划决策的合理。目前大众介入的方式存在着费时、费劲、工作效率低下、参加的方式 单一、专业技术性不强、直接参与规划的居民有限和公众参与范围狭小等问题。
　　因特网技术及数字城市将改变城市建设者、规划师、规划管理人员与公众的信息交换和反馈方式。随着邮电通 信网和有线电视网的数字化和计算机网络化, 网络传输速度的大幅度提高, 可以方便地通过因特网进行静态和动态的信息交流, 尤其是交互式双向信息传输, 使城市规划人员的信息交流可以跨越空间甚至一些时间制约。一方面, 规划设计部分可以通过网络进行市民心愿调查、宣布城市规划初步设计草案、召开公众展现会和公众听证会、规划 方案及成果的公众评议会; 另一方面, 公众可以通过可视化技术展现的虚拟城市景观提出本人的感触, 更多地参与城市规划。通过因特网可以进行规划方案评审。各地的专家可以在任何处所通过虚拟现实技术展现规划 方案的各种信息(如修筑物三维动态模型) 进行方案评审, 通过网络会议交流看法, 专家可以实时与规划师交流, 提出自己意见和假想, 并可以较快地通过建立数字模型加以证明。
　　3.2 迎接数字城市的挑战
　　数字地球由美国政治家首先提出,它的目的重要是服务于美国的国家好处,在技术方面很大水平上属于一种科 学构想。 因为波及范围广,信息量大,技术难度高,同时还受到国际政治、军事以及国家之间科技发展水平的不均衡等诸多 因素的影响,其建立与实现的时间将是漫长的。 数字城市也属于一种科学构想,同时又是数字地球的一个特别组成局部,在技术上与数字地球不实质 差别。 数字城市主要服务于城市建设、管理与运行,所涉及的范围远远小于数字地球的范围,而且不受国际政治的影响, 构建数字城市绝对轻易些。
　　数字城市是信息社会的科技提高与城市发展的必定产物。 迎接数字城市挑衅,构建数字城市并充足应用和施展其对城市的作用,需要政府加大构建数字城市的经济支撑力度 ,并首先建设城市空间数据基础设施,须要科技界相干专业踊跃发展数字城市的技术研讨与科技攻关,社会力气推 动城市地舆信息工业发展,城市决议、规划、设计和管理职员树立基于数字城市的思维模式与工作方 式,armani eyeglasses,高级学校相关专业开展数字城市技术及其利用的教导与培训。[3 ]
　　3.3　前景瞻望与倡议
　　盼望我们的生活将会更加便捷、安全、有序、高效，我们的城市生活将会更加美妙。为了实现这一美好的愿景 ，提议相关部门从国家层面和城市层面，1）兼顾数字城市的整体规划、断定数字城市基础框架，进行合理的顶层 设计；2）统一标准、统一尺度，解决行业内和行业间的信息同一，并促进形陈规模性产业；3）实现部门之间的 信息共享，推进公共信息平台的城市信息化应用；4）建立综合信息分析与处理系统，进行数据挖掘，更好地服务 于经济发展与社会先进，并不断晋升国民的生活质量。
　　4　停止语
　　数字城市是信息技术高度发展的产物, 是将来城市发展的方向。信息技术对人们的生涯跟出产方法引起的转变, 将直接导致城市建设、规划设计、规划治理的变更, 咱们应当高度器重进步技术与城市规划的联合, 为城市规划程度带来逾越式的奔腾。当今世界信息技术已发展到了一个簇新的阶段, 卫星遥感成为数字城市获守信息的新手腕, 互联网成为数字城市的信息通信平台, 海量数据存储和散布式盘算技巧正成为数字城市的信息存储基本, 虚构事实和仿真技术成为数字城市崭新的信息表示方式。
　　信息技术的飞速发展为城市规划更好地适应城市发展的请求提供了技术基础, 数字化技术为城市规划提供了更加便利、快捷的技术手段, 增添了信息量, 提高了分析问题和解决问题的才能。数字城市是信息技术发展对物资城市影响的详细体现, 是信息时期技术飞跃的新阶段。跟着数字城市技术的逐渐完美和在城市规划中的应用, 必将带来城市规划设计与管理的重大变革。
　　参考文献:
　　[1 ]李明华.数字城市与城市规划[J].甘肃科技，2002（7）：59.
　　[2 ]储金龙.数字城市技术在城市规划中的应用[N].合肥产业大学学报，2002（25-3）：414-418.
　　[3 ]王俊.数字城市技术在城市规划管理中的应用[J].规划师，2005（5）：86-90.
　　[4 ]刘祖文.数字城市及其在城市建设中的应用与瞻望[N].武汉城市建设学院学报，2000（9）：56-59.
　　[5 ]张军，徐肇忠.数字城市对城市计划的影响[N].武汉大学学报，2003（6）：57-59.
　　[6 ]王树德.数字城市根本问题和我国数字城市建设[N].青岛大学师范学院学报，2002(3):58-62.
　　Application of the Digital City’s technique in urban planning
　　LI Qi-long
　　(Donggang College,Huaihai Institute of Technology，Lianyungang 222069，China)
　　Abstract: The information techniques are infiltrating in to the field of urban planning in every aspect, and the new concepts of urban design and management have been brought in to urban planning in the informational and digital era. In the paper, the arising, meanings, function, characteristics and main techniques of Digital City are presented, and the application prospect of the Digital City’s technique in urban planning are discussed. The effect of building up Digital City upon urban planning are also ana2lyzed in term s of design concept and technique, and urban planning implementation and management.
　　Key words: Digital City; urban planning; information; data