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摘要：随着互联网及通信技术的迅速发展以及“数字地球”战略的逐步实施，“数字城市”已成为信息时代城市发展的新方向。数字城市的基本要求是实现信息化、网络化、可视化、面向服务，其任务是利用现代高科技手段，充分采集和整合城市各种信息资源，建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台。
关键词： GIS技术 数字城市建设 应用
中图分类号：C39文献标识码： A
前言
数字城市现今已是全球化发展的大趋势，城市发展的主导方向，在数字城市化的建设中，我们要充分利用GIS 技术的强大功能，准确了解地形地势的情况，分析地形结构遥根据GIS 技术得到的参考资料，做出多种详细而科学的规范化方案，从整体控制和把握人员、建设和环境之间的关系，使数字城市化努力向着可持续发展、环境保护与合理开发、生活工作合理信息化的方向进行。
一、数字化城市概述
数字城市就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术。将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用的一种系统工程或管理模式。数字城市具有使城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和实现、可视化表现等强大功能。
数字城市系统是利用“数字城市”理论，基于3S(地理信息系统G1S、全球定位系统GPS、卫星遥感系统Rs)等关键技术，深入开发和应用空间资源，建设服务于城市规划、城市建设和管理、服务于政府、企业、公众．服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。数字城市作为城市概念和内涵的拓展，是信息时代城市现代化的必由之路。利用数字城市系统，可以将城市基础设施、经济、文化、教育和安全等信息有效的组织起来，形成在先进网络环境下的应用系统，为城市电子政务、电子商务、市政设施管理、公众信息服务、社区管理等城市经济和生活的所有方面提供便捷和高效的服务。
基于GIS数字城市系统本身是一个复杂的信息系统，同时由于系统涉及的技术层面很广，建设过程是一项系统工程。本文提出了基于GIS的数字城市系统整体设计方案。
二、GIS 的定义及其发展
GIS 是在计算机软硬件支持下，将各种地理信息按照空间分布及属性，按一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。GIS 融合了计算机科学、信息学、地理学、测绘学、城市科学等学科，是建设“数字城市”的必要技术，也是数字城市系统集成与信息整合的关键。
GIS 在空间数据管理上从文件方式管理发展到数据库方式管理，在数据集成上从集中建库管理发展到分布式建库管理，在共享方式上从单机模式发展到局域网 C/ S 模式和广域网 B/ S 模式，在应用集成上从专家型 GIS 发展到企业型GIS 和社会型GIS，在横向的应用系统集成（Com Gis）、纵向的历史数据管理（TGIS）和广域的信息资源传播（Web Gis）3 个方面不断取得新的突破, 不断提高数字城市建设的水平和效益。
Web Gis 是在Internet 网络环境下的存储、处理、分析、显示与应用地理信息的计算机信息系统，其基本思想就是在互联网上提供地理信息，使用户通过浏览器获得地理信息系统中的数据和服务。Web Gis 因其操作简单、可扩展、信息分布共享等优势，已经在许多领域中得到应用。
三、基于框架的GIS应用
地理空间框架是GIS应用系统建设的基础，对城市建设、环境保护、土地管理、交通运输、市政管理、线路管理、地名地址等各类GIS应用系统建设具有支撑作用。各部门基于地理空间框架构建其专业领域的GIS应用系统，相对传统方式构建GIS应用系统，成本更少、时间更短，并实现资源共享，体现为系统建设流程更为简化，建设内容更为简单。
1、系统建设流程分析
基于地理空间框架构建GIS应用系统，不同于采用传统构建方式时需要建设各类数据与编程开发，其主要是对框架已有资源的利用，系统建设过程更为简化。
（1）专题数据库建设：根据GIS应用系统管理需求，应建立与其相应的专题数据，主要指空间数据。通过位置匹配、数字化等方式，将各类专题数据建设为符合GIS分层、编码要求的空间数据。
（2）专题服务发布：利用地理空间框架的公共服务平台，将专题数据集成到地理空间框架，建立专题数据目录；然后发布专题数据服务，提供数据的调用。
（3）构建GIS应用：利用地理空间框架提供的搭建式、嵌入式、接口式等应用构建方式，調用基础地理信息服务、各类GIS功能接口、已发布的专题数据服务，构建GIS应用，形成GIS系统雏形、GIS功能模块或专题GIS应用等。
（4）集成与部署：集成整合已构建的GIS应用，并对系统界面美化、布局调整，部署形成完整的GIS应用系统；或将GIS应用嵌入到已有的应用系统中，作为一个功能模块。通过对GIS应用系统构建流程及每个环节分析，可以发现，基于地理空间框架流程更为简化，可以实现快速构建GIS应用系统，同时减少基础地理信息数据库的建设及底层应用开发的工作量。
2、系统建设内容分析
建设内容分析从数据建库、系统开发、运行环境、系统集成、数据共享等5个方面来分析基于地理空间框架构建GIS应用系统建设内容及特点。
（1）建立轻量级数据库
构建GIS应用系统，首先要建立数据库。基于地理空间框架构建GIS应用系统，将建库主要内容从基础地理信息数据建设转移到专题数据建设上来，建立轻量级的专题数据库。
传统方式构建GIS应用系统时，首先要建立基础地理信息数据库，需要收集整理各类基础地理信息资料，数字化建库，并对数据进行符号化、美化，配置形成电子地图；然后在基础地理信息数据库基础上建立专题数据库。而基于地理空间框架构建GIS应用系统，可直接调用地理空间框架发布的地图服务，获取基础地理信息数据，数据建库的主要内容是建立专题数据库，从而减少数据库建设工作，节约数据建设成本。
（2）可视化应用构建
构建GIS应用系统，另一项主要工作是系统开发，将系统开发的主要工作内容从代码编写转移到可视化的应用构建上来。
传统方式构建GIS应用系统时，多采用独立开发或二次开发的方式，全程开发工作都需要通过编写代码的方式来实现。首先需要利用相关编码工具、GIS工具软件、GIS组件通过编程的方式，构建GIS应用系统的基本框架；然后开发相应GIS功能、菜单，设计GIS工具条，形成完整GIS应用系统。而基于地理空间框架构建GIS应用系统，首先可通过地理空间框架，搭建GIS应用系统基本框架，并在此基础上通过调用框架GIS功能服务的方式，集成所需的GIS功能，实现基本的GIS应用与分析功能，此时构建的应用可以满足大多数的GIS应用系统构建需求，并且构建过程中，具有可视化特点，所见即所得；而更专业性的GIS功能，可在此基础上利用框架提供的API接口，编程开发实现。通过应用构建的方式可以减少系统的底层开发，减少编程开发的工作量，缩短系统开发建设周期。
（3）运行环境共享
构建GIS应用系统，需要建立支撑其运行的软硬件环境。基于地理空间框架构建GIS应用系统，可直接共享使用地理空间框架的软硬件环境。传统方式构建GIS应用系统时，需要匹配大型空间数据库软件，用于管理TB级的地理信息数据库；需要匹配地理信息数据处理软件，用于对数据进行加工处理建库；需要购买GIS组件，用于软件系统的开发；需要匹配数据库服务器，用于基础地理信息数据的应用；需要匹配存储柜或硬盘空间，用于存储基础地理信息数据。
而基于地理空间框架构建GIS应用系统，只需构建一个轻量级的运行环境，用于部署GIS应用系统。通过调用地理空间框架发布的数据服务，数据可以直接使用，无需考虑数据的处理、发布与存储；通过框架构建应用，无需部署其他GIS组件，从而可以减少应用系统的软硬件环境建设成本。
（4）系统集成
构建GIS应用系统，需要与已有系统集成，在已有系统中实现GIS应用。基于地理空间框架构建GIS应用系统，可直接在已有系统中嵌入完整的GIS应用。在传统模式下，在已有系统中集成GIS应用，需要基于已有系统的开发环境、系统架构，通过编写代码来实现GIS应用。而基于地理空间框架构建GIS应用时，先构建嵌入式GIS应用模块，构建完成后框架系统提供一段HTML脚本，将脚本嵌入到已有的系统中，即可实现嵌入式GIS应用模块的功能，从而避免对已有系统的改动。
（5）实现数据资源共享
构建GIS应用系统，最重要的是数据资源。基于地理空间框架构建GIS应用系统，可实现各部门的专题数据通过地理空间框架发布、共享。
传统模式下构建的GIS应用系统没有基于统一的平台进行建设，系统相互独立，数据结构、格式不统一，数据只局限于在各自的应用系统中使用。而基于地理空间框架构建GIS应用系统，要求各部门的专题数据结构都需要在公共服务平台上进行定义，并将数据以服务的形式发布出来，因而不同的应用系统都能理解、调用其他部门所发布的数据，从而实现部门之间的数据共享。
四、系统建设案例
某市公交线路管理系统是完全基于数字惠州地理空间框架来构建的，其主要从专题数据建设、构建搭建式系统、开发接口式功能、系统调整部署等4个方面来实施。
1、公交专题数据建设：主要实现公交站点、线路信息空间化，落实到图上，建立属性信息，并制作站点、线路专题图，发布数据服务。该项工作共76条线路，约850个站点，由6名人员完成，耗时5个工作日。
2、构建搭建式系统：采用“搭建式应用”构建系统基本框架，集成基础地理信息数据和公交专题数据，具有GIS操作、查询定位、路径分析等功能。该项工作由1名人员完成，耗时0．5个工作日。
3、开发接口式功能：在搭建式系统基础上，设计开发线路规划管理、站点规划管理、公交线路的对比、线路站点管理等专用功能。该项工作由3名人员完成，耗时4个工作日。
4、系统调整与部署：合理调整布局，对界面进行美化，对操作模式进行调整，并部署到惠州市交通局的辦公网络中，完成公交线路管理系统的构建。该项工作由1名工作人员完成，耗时2个工作日。本次公交线路管理系统建设共耗时44．5个工作日，项目团队匹配6名人员，约l周即可完成，相对于传统方式构建公交线路管理系统，建设周期大大缩短；系统建设成本主要是公交专题数据建设和专用功能的开发，大大减少了基础地理信息数据建设和系统从零开发的成本；通过公共服务平台发布的公交站点、线路信息，可以授权共享给公用事业局使用，便于其设置公交站牌，调度公交车辆。
结束语
随着GIS 技术的不断发展，信息共享模式从面向数据库发展到面向服务，使信息资源共享与整合可以突破异构平台和各种软件应用环境的制约，使地理信息应用无处不在，能够更加有效地实现信息资源整合与共享的的美好蓝图。
参考文献
[1] 常虹.基于GIS的发展历程与趋势的研究[J]. 武汉商业服务学院学报. 2007(02)
[2] 柳林,唐新明,李万武,曲国庆,赵玉梅.PPGIS在城市规划决策中的应用[J]. 测绘科学. 2006(06)
[3] 张石.城市规划中GIS技术的应用[J]. 黄山学院学报. 2006(03)
[4] 王净,江刚武.GIS在数字地球时代的新发展[J]. 地理空间信息. 2005(04)
[5] 梁洁,梁虹,刘建,廖翌.基于GIS的排水管网数据有效性规则设计与实现[J]. 计算机工程与应用. 2005(07)
[6] 王剑敏,崔京男.数字城市建设的思路与对策研究[J]. 科技创新导报. 2010(19)
关键词： GIS技术 数字城市建设 应用
中图分类号：C39文献标识码： A
前言
数字城市现今已是全球化发展的大趋势，城市发展的主导方向，在数字城市化的建设中，我们要充分利用GIS 技术的强大功能，准确了解地形地势的情况，分析地形结构遥根据GIS 技术得到的参考资料，做出多种详细而科学的规范化方案，从整体控制和把握人员、建设和环境之间的关系，使数字城市化努力向着可持续发展、环境保护与合理开发、生活工作合理信息化的方向进行。
一、数字化城市概述
数字城市就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术。将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用的一种系统工程或管理模式。数字城市具有使城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和实现、可视化表现等强大功能。
数字城市系统是利用“数字城市”理论，基于3S(地理信息系统G1S、全球定位系统GPS、卫星遥感系统Rs)等关键技术，深入开发和应用空间资源，建设服务于城市规划、城市建设和管理、服务于政府、企业、公众．服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。数字城市作为城市概念和内涵的拓展，是信息时代城市现代化的必由之路。利用数字城市系统，可以将城市基础设施、经济、文化、教育和安全等信息有效的组织起来，形成在先进网络环境下的应用系统，为城市电子政务、电子商务、市政设施管理、公众信息服务、社区管理等城市经济和生活的所有方面提供便捷和高效的服务。
基于GIS数字城市系统本身是一个复杂的信息系统，同时由于系统涉及的技术层面很广，建设过程是一项系统工程。本文提出了基于GIS的数字城市系统整体设计方案。
二、GIS 的定义及其发展
GIS 是在计算机软硬件支持下，将各种地理信息按照空间分布及属性，按一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。GIS 融合了计算机科学、信息学、地理学、测绘学、城市科学等学科，是建设“数字城市”的必要技术，也是数字城市系统集成与信息整合的关键。
GIS 在空间数据管理上从文件方式管理发展到数据库方式管理，在数据集成上从集中建库管理发展到分布式建库管理，在共享方式上从单机模式发展到局域网 C/ S 模式和广域网 B/ S 模式，在应用集成上从专家型 GIS 发展到企业型GIS 和社会型GIS，在横向的应用系统集成（Com Gis）、纵向的历史数据管理（TGIS）和广域的信息资源传播（Web Gis）3 个方面不断取得新的突破, 不断提高数字城市建设的水平和效益。
Web Gis 是在Internet 网络环境下的存储、处理、分析、显示与应用地理信息的计算机信息系统，其基本思想就是在互联网上提供地理信息，使用户通过浏览器获得地理信息系统中的数据和服务。Web Gis 因其操作简单、可扩展、信息分布共享等优势，已经在许多领域中得到应用。
三、基于框架的GIS应用
地理空间框架是GIS应用系统建设的基础，对城市建设、环境保护、土地管理、交通运输、市政管理、线路管理、地名地址等各类GIS应用系统建设具有支撑作用。各部门基于地理空间框架构建其专业领域的GIS应用系统，相对传统方式构建GIS应用系统，成本更少、时间更短，并实现资源共享，体现为系统建设流程更为简化，建设内容更为简单。
1、系统建设流程分析
基于地理空间框架构建GIS应用系统，不同于采用传统构建方式时需要建设各类数据与编程开发，其主要是对框架已有资源的利用，系统建设过程更为简化。
（1）专题数据库建设：根据GIS应用系统管理需求，应建立与其相应的专题数据，主要指空间数据。通过位置匹配、数字化等方式，将各类专题数据建设为符合GIS分层、编码要求的空间数据。
（2）专题服务发布：利用地理空间框架的公共服务平台，将专题数据集成到地理空间框架，建立专题数据目录；然后发布专题数据服务，提供数据的调用。
（3）构建GIS应用：利用地理空间框架提供的搭建式、嵌入式、接口式等应用构建方式，調用基础地理信息服务、各类GIS功能接口、已发布的专题数据服务，构建GIS应用，形成GIS系统雏形、GIS功能模块或专题GIS应用等。
（4）集成与部署：集成整合已构建的GIS应用，并对系统界面美化、布局调整，部署形成完整的GIS应用系统；或将GIS应用嵌入到已有的应用系统中，作为一个功能模块。通过对GIS应用系统构建流程及每个环节分析，可以发现，基于地理空间框架流程更为简化，可以实现快速构建GIS应用系统，同时减少基础地理信息数据库的建设及底层应用开发的工作量。
2、系统建设内容分析
建设内容分析从数据建库、系统开发、运行环境、系统集成、数据共享等5个方面来分析基于地理空间框架构建GIS应用系统建设内容及特点。
（1）建立轻量级数据库
构建GIS应用系统，首先要建立数据库。基于地理空间框架构建GIS应用系统，将建库主要内容从基础地理信息数据建设转移到专题数据建设上来，建立轻量级的专题数据库。
传统方式构建GIS应用系统时，首先要建立基础地理信息数据库，需要收集整理各类基础地理信息资料，数字化建库，并对数据进行符号化、美化，配置形成电子地图；然后在基础地理信息数据库基础上建立专题数据库。而基于地理空间框架构建GIS应用系统，可直接调用地理空间框架发布的地图服务，获取基础地理信息数据，数据建库的主要内容是建立专题数据库，从而减少数据库建设工作，节约数据建设成本。
（2）可视化应用构建
构建GIS应用系统，另一项主要工作是系统开发，将系统开发的主要工作内容从代码编写转移到可视化的应用构建上来。
传统方式构建GIS应用系统时，多采用独立开发或二次开发的方式，全程开发工作都需要通过编写代码的方式来实现。首先需要利用相关编码工具、GIS工具软件、GIS组件通过编程的方式，构建GIS应用系统的基本框架；然后开发相应GIS功能、菜单，设计GIS工具条，形成完整GIS应用系统。而基于地理空间框架构建GIS应用系统，首先可通过地理空间框架，搭建GIS应用系统基本框架，并在此基础上通过调用框架GIS功能服务的方式，集成所需的GIS功能，实现基本的GIS应用与分析功能，此时构建的应用可以满足大多数的GIS应用系统构建需求，并且构建过程中，具有可视化特点，所见即所得；而更专业性的GIS功能，可在此基础上利用框架提供的API接口，编程开发实现。通过应用构建的方式可以减少系统的底层开发，减少编程开发的工作量，缩短系统开发建设周期。
（3）运行环境共享
构建GIS应用系统，需要建立支撑其运行的软硬件环境。基于地理空间框架构建GIS应用系统，可直接共享使用地理空间框架的软硬件环境。传统方式构建GIS应用系统时，需要匹配大型空间数据库软件，用于管理TB级的地理信息数据库；需要匹配地理信息数据处理软件，用于对数据进行加工处理建库；需要购买GIS组件，用于软件系统的开发；需要匹配数据库服务器，用于基础地理信息数据的应用；需要匹配存储柜或硬盘空间，用于存储基础地理信息数据。
而基于地理空间框架构建GIS应用系统，只需构建一个轻量级的运行环境，用于部署GIS应用系统。通过调用地理空间框架发布的数据服务，数据可以直接使用，无需考虑数据的处理、发布与存储；通过框架构建应用，无需部署其他GIS组件，从而可以减少应用系统的软硬件环境建设成本。
（4）系统集成
构建GIS应用系统，需要与已有系统集成，在已有系统中实现GIS应用。基于地理空间框架构建GIS应用系统，可直接在已有系统中嵌入完整的GIS应用。在传统模式下，在已有系统中集成GIS应用，需要基于已有系统的开发环境、系统架构，通过编写代码来实现GIS应用。而基于地理空间框架构建GIS应用时，先构建嵌入式GIS应用模块，构建完成后框架系统提供一段HTML脚本，将脚本嵌入到已有的系统中，即可实现嵌入式GIS应用模块的功能，从而避免对已有系统的改动。
（5）实现数据资源共享
构建GIS应用系统，最重要的是数据资源。基于地理空间框架构建GIS应用系统，可实现各部门的专题数据通过地理空间框架发布、共享。
传统模式下构建的GIS应用系统没有基于统一的平台进行建设，系统相互独立，数据结构、格式不统一，数据只局限于在各自的应用系统中使用。而基于地理空间框架构建GIS应用系统，要求各部门的专题数据结构都需要在公共服务平台上进行定义，并将数据以服务的形式发布出来，因而不同的应用系统都能理解、调用其他部门所发布的数据，从而实现部门之间的数据共享。
四、系统建设案例
某市公交线路管理系统是完全基于数字惠州地理空间框架来构建的，其主要从专题数据建设、构建搭建式系统、开发接口式功能、系统调整部署等4个方面来实施。
1、公交专题数据建设：主要实现公交站点、线路信息空间化，落实到图上，建立属性信息，并制作站点、线路专题图，发布数据服务。该项工作共76条线路，约850个站点，由6名人员完成，耗时5个工作日。
2、构建搭建式系统：采用“搭建式应用”构建系统基本框架，集成基础地理信息数据和公交专题数据，具有GIS操作、查询定位、路径分析等功能。该项工作由1名人员完成，耗时0．5个工作日。
3、开发接口式功能：在搭建式系统基础上，设计开发线路规划管理、站点规划管理、公交线路的对比、线路站点管理等专用功能。该项工作由3名人员完成，耗时4个工作日。
4、系统调整与部署：合理调整布局，对界面进行美化，对操作模式进行调整，并部署到惠州市交通局的辦公网络中，完成公交线路管理系统的构建。该项工作由1名工作人员完成，耗时2个工作日。本次公交线路管理系统建设共耗时44．5个工作日，项目团队匹配6名人员，约l周即可完成，相对于传统方式构建公交线路管理系统，建设周期大大缩短；系统建设成本主要是公交专题数据建设和专用功能的开发，大大减少了基础地理信息数据建设和系统从零开发的成本；通过公共服务平台发布的公交站点、线路信息，可以授权共享给公用事业局使用，便于其设置公交站牌，调度公交车辆。
结束语
随着GIS 技术的不断发展，信息共享模式从面向数据库发展到面向服务，使信息资源共享与整合可以突破异构平台和各种软件应用环境的制约，使地理信息应用无处不在，能够更加有效地实现信息资源整合与共享的的美好蓝图。
参考文献
[1] 常虹.基于GIS的发展历程与趋势的研究[J]. 武汉商业服务学院学报. 2007(02)
[2] 柳林,唐新明,李万武,曲国庆,赵玉梅.PPGIS在城市规划决策中的应用[J]. 测绘科学. 2006(06)
[3] 张石.城市规划中GIS技术的应用[J]. 黄山学院学报. 2006(03)
[4] 王净,江刚武.GIS在数字地球时代的新发展[J]. 地理空间信息. 2005(04)
[5] 梁洁,梁虹,刘建,廖翌.基于GIS的排水管网数据有效性规则设计与实现[J]. 计算机工程与应用. 2005(07)
[6] 王剑敏,崔京男.数字城市建设的思路与对策研究[J]. 科技创新导报. 2010(19)