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摘要：本文首先探讨了数字城市的空间数据需求特征，然后分析了城市测绘体系的创新需求，最后提出了数字城市测绘体系基本架构，具有较强的意义和价值。
关键词：数字城市；空间数据创新需求；测绘体系；基本框架
中图分类号：P24 文献标识码：A 文章编号：
一、数字城市的空间数据需求特征
城市无论大小都是所处区域的中心，成为所在区域人流、物流、信息流的枢纽。由于社会发展、经济活跃程度和地理特性的差异，城市对于空间信息的需求相对于非城市区域呈现不同的特征，城市测绘的内容因此也有自身的特征。
1)较小的城市空间尺度要求城市测绘追求更详尽的地理信息，这种详细程度体现在比例尺和维度两方面。在较大的区域范围内，空间数据的主要任务在于反映区域地理景观和地理对象的群体分布信息，一般需要通过地图综合进行信息的提炼和简化。城市空间尺度相对较小，空间数据的任务主要在于反映城市空间结构形态和地理对象(如街区、道路、建(构)筑物等)的个体位置信息，较少需要进行数据综合，因此，城市空间数据通常采用较大的比例尺系列。随着研究范围的聚焦，空間数据表示范围可以从较小尺度的城市地理空间到更小尺度的城市建(构)筑物空间，表示内容可以从地理景观到街区建(构)筑物场景，表示方法可以从二维平面地图到三维图形(模型)。因此，城市空间数据要求更高的详细程度和精确性。
2)复杂的城市功能要求更完备的数据体系。城市建设、运营和管理覆盖到城市的方方面面，大多涉及地理位置信息，因此城市测绘要提供更完备的地理信息，这些信息从应用领域分，包括道路、交通、水文、地质、地籍、房产、旅游、土地利用、地表覆盖等各个方面。从信息类型分，包括基础地理信息、专题地理信息。基础地理信息是可以为其他信息提供定位参考的信息，如街区、道路、水系、境界等；专题地理信息是具有位置属性的信息，如地质、地籍、土地利用、植被等。因此，城市测绘要实现全方位的地理信息获取和处理。
3)活跃的城市生态要求更高的数据现势性。城市作为一定区域的中心，社会经济活动十分活跃，尤其是我国正处于城市化快速发展阶段，城市建设如火如荼，城市形态日新月异。快速发展的城市对空间信息的依赖性与其他非城市区域不可同日而语，尤其是对城市空间信息的准确性、现势性要求非常高。很多方面的应用，如车辆导航，已经不允许城市地理空间信息的更新存在/周期0。这就要求建立相应的不同于非城市区域的及时的精细化的城市测绘手段，保持对城市地理空间信息的动态跟踪和实时的动态更新。
4)城市空间数据具有更强的应用针对性。测绘与相关应用领域的高度集成是城市测绘的一个重要特征。在区域性测绘中，由于测绘周期长、成本高，因此十分强调测绘成果的普遍适用性，重视测绘规范的制订，通过成果共享以争取最大的应用回报，这一特点是区域性测绘中基础测绘体系形成的重要原因。基础测绘的特点是测绘生产与测绘成果应用的分离，成果具有普适性的同时也具有针对性差的缺陷。城市测绘由于空间较小、周期较短且应用程度高等特点，因而测绘成本较低，这些特点为城市测绘按需实施创造了条件。城市测量中的专题测量十分普遍，如竣工测量、地籍测量、工程测量、管线测量。现代数字化技术的应用进一步催生了测绘的专题应用，如土地利用动态监测、车辆导航等。这些专题测绘说明了城市测绘与应用领域的高度集成，这种集成性说明了城市要求更具针对性的空间信息服务。
由于城市网络空间的建立和数字化技术的应用，使得信息流速加快，流量加大，需求增加，如上所述城市空间数据的精确性、完备性、现势性和针对性等四个特征(简称为“四性”)在数字城市中得到进一步加强，这成为数字城市需要构建新的城市测绘体系的重要原因。
二、城市测绘体系的创新需求
随着信息技术的进步和数字城市的建设，以地图测绘为主要业务内容和以地图为主要成果形式的传统的测绘体系已经不适应发展的需求，需要建立新的城市测绘体系，这主要基于三个方面的因素：①数字城市建设推动了测绘应用领域的数字化发展，对新的测绘体系的建立形成外部需求；②测绘技术本身的数字化进步丰富了测绘成果，拓展了测绘应用领域，创新了测绘生产应用模式，形成了内部要求③数字城市的建设为新测绘体系的建立奠定了基础条件。
数字城市建设推动了各行各业的数字化发展，测绘应用领域更是如此。例如城市管理领域普遍推行的数字化城管全面采用GIS技术和卫星定位技术，实现了城市公共区域的数字监控；城市规划领域的规划设计方案仿真需要数字摄影测量技术的支撑；土地利用动态监测的主要技术手段是遥感技术和卫星定位技术的集成应用，近年来达到实用水平的云下遥感技术正在成为土地动态监测的新宠。显然，传统的测绘技术和成果难以适应这些数字化应用，现代测绘技术虽然已经成功地应用于这些相关领域，但这些应用基本上是各个领域独立发展的结果，没有形成科学的统一体系，信息和技术共享机制没有建立，既有信息孤岛，也有技术孤岛，势必制约应用水平的进一步提升，成为数字城市发展的瓶颈。数字化测绘技术丰富了测绘成果，拓展了测绘成果的应用领域，创新了测绘生产应用模式，这些成绩是现代测绘技术发展的最主要表现。测绘成果从内容到形式均得到丰富，除了以传统的地图模型表达城市地理空间的(数字)地图外，还有以景观模型表达城市地理空间的地理数据库，以图像形式表达地理空间的遥感影像数据。这些成果适应一切传统的测绘应用领域，并有所拓展和创新，如LBS(location based service)应用是地图服务功能的全面拓展，城市规划领域的设计方案效果仿真是摄影测量应用新领域。数字技术提高了生产效率，缩短了生产周期，改变了传统的测绘分工，模糊了生产和应用的界限，密切了测绘与相关领域的关系，如很多LBS服务中的点位测量不再由专业测绘人士进行，而直接在应用中实时测定。数字化的测绘成果为应用提供了更多的选择，“按需测绘”的特征更加明显。测绘的数据体系、生产体系和应用体系均发生变化，新的测绘体系正在形成。
数字城市建设为新的测绘体系的建立创造了基础条件，一方面信息基础设施的建设为新的测绘体系提供了必备条件，如城市高速网络是集中式空间数据中心建立和分布式空间数据共享的必备条件，高速无线通信网络是卫星定位信号传输的基础。另一方面，数字城市形成的法律法规和数字化氛围为新的测绘体系的建立提供了软环境，是以数字技术为核心和数字化成果为主体的测绘体系成长的土壤。
三、数字城市测绘体系基本架构
新的测绘体系是数字城市条件下测绘体系的新发展，建立新体系的根本目的在于为城市提供更完善适用的空间数据资源。因此新体系的建立必须以空间数据为核心，它应该包括两个方面：①以数据服务为核心的城市数字地理空间框架；②以数据获取为核心的城市数字测绘技术体系。
根据数字城市对空间数据需求的“四性”特征，显然传统的以地图为主的测绘成果是无法满足数字城市需求的，必须建立新的测绘成果体系，这个体系就是数字地理空间框架。事实上要提供满足一切应用需求的数据几乎是不可能的，因为城市的空间数据应用十分复杂，且新的应用领域不断出现，我们无法设想一切可能的应用需求，因此就无法设计出满足一切需求的数据体系。解决这个问题的途径在于，一方面应建立尽可能完备的基础数据库，在此基础上采用动态制图等技术生产常用的数据成品；与此同时提供数据加工平台，借以根据应用需求实时地生产适用的数据。因此数字地理空间框架必须包含三方面内容，即基础数据、成品数据和数据加工服务平台。
空間数据是城市地理空间的数据表达。从表达的方法讲，途径不外乎基于景观模型的表达，其成果是城市地理数据；基于地图模型的表达，其成果是各类(数字)地图数据；基于场模型的表达，其成果是各类影像数据。城市地理数据和影像数据构成基础数据，地图数据是数据成品。空间数据需求的“四性”特征主要是针对基础数据而言。影像数据是地理景观的数字复制，足够高的空间分辨率意味着足够高的完备性，因此“四性”特征相对容易满足。地理数据按专题要素表达城市地理空间，除了空间分辨率(比例尺或者要素的完备性)以外，还有专题的完备性问题，按专题类型(如建(构)筑物，道路、水系、植被、土地利用、地质、境界等)构建数据系列是满足“四性”特征的重要途径。
数据加工服务平台包含数据加工处理和数据服务功能。数据加工包括编辑处理、信息提取和综合化简等功能，通过对基础数据的加工生产成品数据，满足具体的应用需求。数据服务平台为用户提供数据服务接口，包括数据的上传下载、在线共享等。数据加工服务平台说明了数字城市背景下空间数据的应用服务模式，数据不仅采用复制和拷贝方式实现共享，更多的是在线直接引用，直接解决用户端的版本管理、重复加工等一系列问题。
数字测绘技术体系为空间数据的获取提供系统的技术支撑。城市空间数据用途广泛，来源也很广泛，技术手段更多，除了一般基础测绘中常用的测绘技术以外，还有两类技术将在城市测绘中得到广泛应用。首先，随着空间数据库的完善以及数据及时更新和动态监测的需要，传统的片区测量更新模式将被基于地理实体的目标更新模式所取代，测量仪器通过物联网技术直接与空间数据库对接，各种数字测量系统进化为GIS系统的编辑子系统，测量数据与实地调查属性数据直接更新数据库。另外，数字化城市建筑报建成为城市空间数据更新的数据源，建筑CAD技术、GIS技术与近景摄影测量技术相结合，虚拟现实实现城市规划的数字仿真。因此，城市测绘的数字技术体系是一个测量、RS、GIS、CAD技术集成，现实与虚拟结合的复合技术体系。其架构如图1所示。
结束语
我国的测绘科学与技术已逐步实现了由传统测绘向数字化测绘的转化和跨越，正在沿着信息化测绘道路迈进，这个迈进预示着测绘体系的全面转型，数字城市测绘体系则是城市测绘在数字城市条件下的转型，这是一个必然的发展趋势。
参考文献：
[1] 宁津生，杨凯.从数字化测绘到信息化测绘的测绘学科新进展[J].测绘科学, 2007， 132(12)
[2] 李德仁，苗前军.信息化测绘体系的定位与框架[ J].武汉大学学报：信息科学版， 2011 (3)
[3] 高俊.换个视角看地图[J].测绘通报， 2009(1)： 1-5.
关键词：数字城市；空间数据创新需求；测绘体系；基本框架
中图分类号：P24 文献标识码：A 文章编号：
一、数字城市的空间数据需求特征
城市无论大小都是所处区域的中心，成为所在区域人流、物流、信息流的枢纽。由于社会发展、经济活跃程度和地理特性的差异，城市对于空间信息的需求相对于非城市区域呈现不同的特征，城市测绘的内容因此也有自身的特征。
1)较小的城市空间尺度要求城市测绘追求更详尽的地理信息，这种详细程度体现在比例尺和维度两方面。在较大的区域范围内，空间数据的主要任务在于反映区域地理景观和地理对象的群体分布信息，一般需要通过地图综合进行信息的提炼和简化。城市空间尺度相对较小，空间数据的任务主要在于反映城市空间结构形态和地理对象(如街区、道路、建(构)筑物等)的个体位置信息，较少需要进行数据综合，因此，城市空间数据通常采用较大的比例尺系列。随着研究范围的聚焦，空間数据表示范围可以从较小尺度的城市地理空间到更小尺度的城市建(构)筑物空间，表示内容可以从地理景观到街区建(构)筑物场景，表示方法可以从二维平面地图到三维图形(模型)。因此，城市空间数据要求更高的详细程度和精确性。
2)复杂的城市功能要求更完备的数据体系。城市建设、运营和管理覆盖到城市的方方面面，大多涉及地理位置信息，因此城市测绘要提供更完备的地理信息，这些信息从应用领域分，包括道路、交通、水文、地质、地籍、房产、旅游、土地利用、地表覆盖等各个方面。从信息类型分，包括基础地理信息、专题地理信息。基础地理信息是可以为其他信息提供定位参考的信息，如街区、道路、水系、境界等；专题地理信息是具有位置属性的信息，如地质、地籍、土地利用、植被等。因此，城市测绘要实现全方位的地理信息获取和处理。
3)活跃的城市生态要求更高的数据现势性。城市作为一定区域的中心，社会经济活动十分活跃，尤其是我国正处于城市化快速发展阶段，城市建设如火如荼，城市形态日新月异。快速发展的城市对空间信息的依赖性与其他非城市区域不可同日而语，尤其是对城市空间信息的准确性、现势性要求非常高。很多方面的应用，如车辆导航，已经不允许城市地理空间信息的更新存在/周期0。这就要求建立相应的不同于非城市区域的及时的精细化的城市测绘手段，保持对城市地理空间信息的动态跟踪和实时的动态更新。
4)城市空间数据具有更强的应用针对性。测绘与相关应用领域的高度集成是城市测绘的一个重要特征。在区域性测绘中，由于测绘周期长、成本高，因此十分强调测绘成果的普遍适用性，重视测绘规范的制订，通过成果共享以争取最大的应用回报，这一特点是区域性测绘中基础测绘体系形成的重要原因。基础测绘的特点是测绘生产与测绘成果应用的分离，成果具有普适性的同时也具有针对性差的缺陷。城市测绘由于空间较小、周期较短且应用程度高等特点，因而测绘成本较低，这些特点为城市测绘按需实施创造了条件。城市测量中的专题测量十分普遍，如竣工测量、地籍测量、工程测量、管线测量。现代数字化技术的应用进一步催生了测绘的专题应用，如土地利用动态监测、车辆导航等。这些专题测绘说明了城市测绘与应用领域的高度集成，这种集成性说明了城市要求更具针对性的空间信息服务。
由于城市网络空间的建立和数字化技术的应用，使得信息流速加快，流量加大，需求增加，如上所述城市空间数据的精确性、完备性、现势性和针对性等四个特征(简称为“四性”)在数字城市中得到进一步加强，这成为数字城市需要构建新的城市测绘体系的重要原因。
二、城市测绘体系的创新需求
随着信息技术的进步和数字城市的建设，以地图测绘为主要业务内容和以地图为主要成果形式的传统的测绘体系已经不适应发展的需求，需要建立新的城市测绘体系，这主要基于三个方面的因素：①数字城市建设推动了测绘应用领域的数字化发展，对新的测绘体系的建立形成外部需求；②测绘技术本身的数字化进步丰富了测绘成果，拓展了测绘应用领域，创新了测绘生产应用模式，形成了内部要求③数字城市的建设为新测绘体系的建立奠定了基础条件。
数字城市建设推动了各行各业的数字化发展，测绘应用领域更是如此。例如城市管理领域普遍推行的数字化城管全面采用GIS技术和卫星定位技术，实现了城市公共区域的数字监控；城市规划领域的规划设计方案仿真需要数字摄影测量技术的支撑；土地利用动态监测的主要技术手段是遥感技术和卫星定位技术的集成应用，近年来达到实用水平的云下遥感技术正在成为土地动态监测的新宠。显然，传统的测绘技术和成果难以适应这些数字化应用，现代测绘技术虽然已经成功地应用于这些相关领域，但这些应用基本上是各个领域独立发展的结果，没有形成科学的统一体系，信息和技术共享机制没有建立，既有信息孤岛，也有技术孤岛，势必制约应用水平的进一步提升，成为数字城市发展的瓶颈。数字化测绘技术丰富了测绘成果，拓展了测绘成果的应用领域，创新了测绘生产应用模式，这些成绩是现代测绘技术发展的最主要表现。测绘成果从内容到形式均得到丰富，除了以传统的地图模型表达城市地理空间的(数字)地图外，还有以景观模型表达城市地理空间的地理数据库，以图像形式表达地理空间的遥感影像数据。这些成果适应一切传统的测绘应用领域，并有所拓展和创新，如LBS(location based service)应用是地图服务功能的全面拓展，城市规划领域的设计方案效果仿真是摄影测量应用新领域。数字技术提高了生产效率，缩短了生产周期，改变了传统的测绘分工，模糊了生产和应用的界限，密切了测绘与相关领域的关系，如很多LBS服务中的点位测量不再由专业测绘人士进行，而直接在应用中实时测定。数字化的测绘成果为应用提供了更多的选择，“按需测绘”的特征更加明显。测绘的数据体系、生产体系和应用体系均发生变化，新的测绘体系正在形成。
数字城市建设为新的测绘体系的建立创造了基础条件，一方面信息基础设施的建设为新的测绘体系提供了必备条件，如城市高速网络是集中式空间数据中心建立和分布式空间数据共享的必备条件，高速无线通信网络是卫星定位信号传输的基础。另一方面，数字城市形成的法律法规和数字化氛围为新的测绘体系的建立提供了软环境，是以数字技术为核心和数字化成果为主体的测绘体系成长的土壤。
三、数字城市测绘体系基本架构
新的测绘体系是数字城市条件下测绘体系的新发展，建立新体系的根本目的在于为城市提供更完善适用的空间数据资源。因此新体系的建立必须以空间数据为核心，它应该包括两个方面：①以数据服务为核心的城市数字地理空间框架；②以数据获取为核心的城市数字测绘技术体系。
根据数字城市对空间数据需求的“四性”特征，显然传统的以地图为主的测绘成果是无法满足数字城市需求的，必须建立新的测绘成果体系，这个体系就是数字地理空间框架。事实上要提供满足一切应用需求的数据几乎是不可能的，因为城市的空间数据应用十分复杂，且新的应用领域不断出现，我们无法设想一切可能的应用需求，因此就无法设计出满足一切需求的数据体系。解决这个问题的途径在于，一方面应建立尽可能完备的基础数据库，在此基础上采用动态制图等技术生产常用的数据成品；与此同时提供数据加工平台，借以根据应用需求实时地生产适用的数据。因此数字地理空间框架必须包含三方面内容，即基础数据、成品数据和数据加工服务平台。
空間数据是城市地理空间的数据表达。从表达的方法讲，途径不外乎基于景观模型的表达，其成果是城市地理数据；基于地图模型的表达，其成果是各类(数字)地图数据；基于场模型的表达，其成果是各类影像数据。城市地理数据和影像数据构成基础数据，地图数据是数据成品。空间数据需求的“四性”特征主要是针对基础数据而言。影像数据是地理景观的数字复制，足够高的空间分辨率意味着足够高的完备性，因此“四性”特征相对容易满足。地理数据按专题要素表达城市地理空间，除了空间分辨率(比例尺或者要素的完备性)以外，还有专题的完备性问题，按专题类型(如建(构)筑物，道路、水系、植被、土地利用、地质、境界等)构建数据系列是满足“四性”特征的重要途径。
数据加工服务平台包含数据加工处理和数据服务功能。数据加工包括编辑处理、信息提取和综合化简等功能，通过对基础数据的加工生产成品数据，满足具体的应用需求。数据服务平台为用户提供数据服务接口，包括数据的上传下载、在线共享等。数据加工服务平台说明了数字城市背景下空间数据的应用服务模式，数据不仅采用复制和拷贝方式实现共享，更多的是在线直接引用，直接解决用户端的版本管理、重复加工等一系列问题。
数字测绘技术体系为空间数据的获取提供系统的技术支撑。城市空间数据用途广泛，来源也很广泛，技术手段更多，除了一般基础测绘中常用的测绘技术以外，还有两类技术将在城市测绘中得到广泛应用。首先，随着空间数据库的完善以及数据及时更新和动态监测的需要，传统的片区测量更新模式将被基于地理实体的目标更新模式所取代，测量仪器通过物联网技术直接与空间数据库对接，各种数字测量系统进化为GIS系统的编辑子系统，测量数据与实地调查属性数据直接更新数据库。另外，数字化城市建筑报建成为城市空间数据更新的数据源，建筑CAD技术、GIS技术与近景摄影测量技术相结合，虚拟现实实现城市规划的数字仿真。因此，城市测绘的数字技术体系是一个测量、RS、GIS、CAD技术集成，现实与虚拟结合的复合技术体系。其架构如图1所示。
结束语
我国的测绘科学与技术已逐步实现了由传统测绘向数字化测绘的转化和跨越，正在沿着信息化测绘道路迈进，这个迈进预示着测绘体系的全面转型，数字城市测绘体系则是城市测绘在数字城市条件下的转型，这是一个必然的发展趋势。
参考文献：
[1] 宁津生，杨凯.从数字化测绘到信息化测绘的测绘学科新进展[J].测绘科学, 2007， 132(12)
[2] 李德仁，苗前军.信息化测绘体系的定位与框架[ J].武汉大学学报：信息科学版， 2011 (3)
[3] 高俊.换个视角看地图[J].测绘通报， 2009(1)： 1-5.