《智慧城市理論與技術(shù)叢書：智慧城市空間信息公共平臺》：
　　第1章 智慧城市與數(shù)字城市
　　1.1 數(shù) 字 城 市
　　1.1.1 數(shù)字城市概念
　　美國前副總統(tǒng)戈?duì)?998年1月在洛杉磯加利福尼亞科學(xué)中心舉行的開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會年會上做了名為“數(shù)字地球：理解21世紀(jì)我們這顆星球”的報(bào)告，首次提出數(shù)字地球的概念，將真實(shí)地球作為一個虛擬地球景象融入互聯(lián)網(wǎng)，使人們能夠方便地運(yùn)用一些科學(xué)手段了解自己感興趣的地球歷史和現(xiàn)狀。數(shù)字地球作為一個全新的概念風(fēng)靡全球，引起各國政府密切關(guān)注［1，2］。人們逐步意識到“數(shù)字地球”戰(zhàn)略將是推動社會信息化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)、文化、資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要工具。
　　數(shù)字城市（digital city）是數(shù)字地球應(yīng)用的主要方面之一，也是數(shù)字地球最基本的空間層次之一。城市是地球上最復(fù)雜的人文與自然共生的復(fù)合系統(tǒng)，是人口、資源和社會經(jīng)濟(jì)要素高度密集的地理綜合體。
　　數(shù)字城市是城市發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是城市發(fā)展的“加速器”。中國科學(xué)院陳述彭院士認(rèn)為，中國城市化面臨著雙重“瓶頸”：一方面，城市化滯后于工業(yè)化；另一方面，信息化又滯后于城市化［3］。中國工程院李京文院士指出，建設(shè)數(shù)字城市可以提高城市行政管理水平，有效配置管理城市資源，包括人文資源和物質(zhì)資源，適應(yīng)技術(shù)的飛速進(jìn)步，致力于城市的可持續(xù)發(fā)展［4］。中國在實(shí)現(xiàn)城市信息化的過程中，選擇數(shù)字城市建設(shè)作為其目標(biāo)，既是時(shí)代發(fā)展的必然要求，也是城市化發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。中國將數(shù)字城市項(xiàng)目列入國家“十五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，將數(shù)字城市的底層核心技術(shù)——GIS平臺軟件研制列入國家“九五”和“十五”863計(jì)劃重中之重項(xiàng)目；將地理信息系統(tǒng)軟件發(fā)展作為中國軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要產(chǎn)業(yè)［5］。
　　武漢大學(xué)李德仁院士認(rèn)為，數(shù)字城市是城市地理信息和其他城市信息相結(jié)合、并存儲在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的、能供用戶訪問的一個將各個城市和城市外的空間連在一起的虛擬空間，是數(shù)字地球的重要組成部分。數(shù)字城市為城市規(guī)劃、智能化交通、網(wǎng)格化管理和服務(wù)、基于位置的服務(wù)、城市安全應(yīng)急響應(yīng)等創(chuàng)造了條件，是信息時(shí)代城市和諧發(fā)展的重要手段［6］。
　　北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所李琦認(rèn)為，數(shù)字城市是從信息化角度對信息時(shí)代及準(zhǔn)信息時(shí)代城市狀態(tài)的形象刻畫，表征在花園城市、園林城市、生態(tài)城市等工業(yè)城市文明基礎(chǔ)之上，信息化基礎(chǔ)設(shè)施完備、信息數(shù)據(jù)資源豐富、信息化應(yīng)用與信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)、工業(yè)化與信息化持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展、人居環(huán)境舒適的良性城市狀態(tài)［7］。
　　基于多年的數(shù)字城市建設(shè)實(shí)踐，國家遙感應(yīng)用工程技術(shù)研究中心池天河主任有其深刻的理解：數(shù)字城市是全開放的城市系統(tǒng)，其概念隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而無限擴(kuò)展；數(shù)字城市建設(shè)離不開信息基礎(chǔ)設(shè)施，而信息基礎(chǔ)設(shè)施里面的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)要做扎實(shí)，其中數(shù)字城市空間信息共享平臺必不可少。構(gòu)建空間信息共享平臺是數(shù)字城市核心環(huán)節(jié)，這個平臺要求既能夠?yàn)楣�眾提供服�?wù)，又能夠?yàn)檎�府管理提供決策支持。
　　1.1.2數(shù)字城市建設(shè)歷程
　　數(shù)字城市是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。作為數(shù)字城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，地理信息系統(tǒng)使真實(shí)世界的數(shù)字化、空間化、可視化表達(dá)和分析成為可能，對數(shù)字城市的產(chǎn)生和發(fā)展起到了重要的作用。
　　20世紀(jì)60年代初，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了數(shù)字地圖，由于其方便、快捷、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)迅速發(fā)展起來。60年代中期，由于對自然資源和環(huán)境的規(guī)劃管理與應(yīng)用加速增長的需求，對大量空間環(huán)境數(shù)據(jù)存儲、分析和顯示技術(shù)方法改進(jìn)的需求，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，促使對地圖進(jìn)行綜合分析和輸出的軟硬件系統(tǒng)日益增多。1963年，加拿大測量學(xué)家Tomlinson首先提出了地理信息這一術(shù)語，并于1971年建立了世界上第一個地理信息系統(tǒng)——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于自然資源的管理和規(guī)劃。隨后，美國哈佛大學(xué)研究出SYMAP系統(tǒng)軟件。與此同時(shí)，國外許多與地理信息相關(guān)的組織和機(jī)構(gòu)紛紛建立。例如，美國1966年成立了城市和區(qū)域信息系統(tǒng)協(xié)會（URISA），1969年又建立起州信息系統(tǒng)全國協(xié)會（NASIS）。國際地理聯(lián)合會（IGU）于1968年設(shè)立了地理數(shù)據(jù)收集和處理委員會（CGDSP）［8］。
　　我國地理信息系統(tǒng)方面的工作自20世紀(jì)80年代初開始，以1980年中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所成立全國第一個地理信息系統(tǒng)研究室為標(biāo)志［8］。該所地理信息系統(tǒng)首席科學(xué)家池天河先后主持了國家“六五”攻關(guān)項(xiàng)目“二灘�捕煽诘貐^(qū)區(qū)域地理信息系統(tǒng)”和“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“黃土高原信息系統(tǒng)”，研究地理信息的三維表達(dá)和網(wǎng)格地理信息的建模，是國內(nèi)較早開展地理信息系統(tǒng)研究的學(xué)者；在隨后的國家“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目專題“突發(fā)性重大自然災(zāi)害遙感監(jiān)測與評價(jià)集成與試運(yùn)行”中解決了遙感圖像快速處理、地圖快速掃描輸入、突發(fā)性重大自然災(zāi)害的快速評估等關(guān)鍵技術(shù)問題，建成了可運(yùn)行的重大自然災(zāi)害快速評估系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地理信息的專業(yè)化應(yīng)用。
　　地理信息系統(tǒng)是城市信息化的工作基礎(chǔ)，是城市化過程的信息載體，也是加快城市化的催化劑。地理信息系統(tǒng)不僅可以用來收集、存儲、檢索城市化過程的過去和現(xiàn)狀，而且可以用來輔助城市發(fā)展的評估、規(guī)劃和決策，模擬和預(yù)測城市化的未來。我們結(jié)合多年的地理信息系統(tǒng)和數(shù)字城市建設(shè)實(shí)踐，將數(shù)字城市的發(fā)展分為以下四個階段。
　　1. 1990～1998年數(shù)字城市奠基期
　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代，信息技術(shù)發(fā)展到嶄新的階段，高分辨率衛(wèi)星技術(shù)突飛猛進(jìn)，提高了地理信息獲取和更新的能力；以寬帶光纖和衛(wèi)星通信為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)迅速普及，擴(kuò)大了信息的通信和交換能力；分布式數(shù)據(jù)庫和共享技術(shù)的發(fā)展提升了信息存儲和管理能力；仿真和虛擬技術(shù)的成熟醞釀著信息應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的劃時(shí)代變革［5］。
　　隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，GIS 與Internet的融合形成WebGIS，使得在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)地理空間信息共享成為可能，并逐步發(fā)展成為實(shí)現(xiàn)地理空間信息共享的主要技術(shù)手段［9］。中國的地理信息系統(tǒng)步入快速發(fā)展階段，逐步深入到各行各業(yè)，并成為許多機(jī)構(gòu)必備工作系統(tǒng)，在一定程度上影響改變了政府決策部門的工作手段和運(yùn)行方式［8］。作為信息網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，地理信息系統(tǒng)不能僅停留在具有存儲、查詢、檢索等功能的空間信息載體階段上。更重要的是，充分發(fā)揮模擬、評估和科學(xué)預(yù)測功能，使之成為提高現(xiàn)代化城市管理、規(guī)劃和決策水平的有效手段。1992～1994年，池天河主持深圳市委托專題項(xiàng)目“深圳市規(guī)劃國土信息系統(tǒng)”的研究與建設(shè)工作，解決了城市信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、建設(shè)模式、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及其與辦公系統(tǒng)一體化等基本問題，開拓了城市信息系統(tǒng)這一嶄新的領(lǐng)域。城市信息系統(tǒng)的發(fā)展為數(shù)字城市奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　2. 1998～2005年數(shù)字城市起步期
　　1999年11月29日，北京召開了首屆國際數(shù)字地球大會。數(shù)字城市作為數(shù)字地球的重要組成部分，引起了黨和國家的高度重視，成為國家高科技發(fā)展和城市建設(shè)關(guān)注的重點(diǎn)。科學(xué)技術(shù)部在863 計(jì)劃信息獲取與處理主題設(shè)立了多項(xiàng)課題支持?jǐn)?shù)字城市理論、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化研究；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在全國設(shè)立了30 多個數(shù)字城市示范基地。同時(shí)， 數(shù)字城市也成為政府、企業(yè)、高校和科研院所的學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)，城市建設(shè)領(lǐng)域、3S領(lǐng)域、測繪領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的專家和學(xué)者都從不同的角度對數(shù)字城市建設(shè)展開研究［7］。
　　國家測繪地理信息局在2000年全國局長干部會議上明確提出，測繪局系統(tǒng)今后一個時(shí)期的主要任務(wù)是構(gòu)建數(shù)字中國的基礎(chǔ)框架；海南、湖南、山西、福建等省都正式立項(xiàng)啟動“數(shù)字海南”、“數(shù)字湖南”、“數(shù)字山西”、“數(shù)字福建”工程。2001～2004年，池天河參加了制定“數(shù)字福建”大型工程的“十五”規(guī)劃，組織“數(shù)字福建”骨干工程“福建省空間信息工程研究中心”建設(shè)，主持“福建省政務(wù)信息共享平臺”的研究開發(fā)，完成以福建省為對象的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化和智能化的信息集成及應(yīng)用系統(tǒng)，將全省各部門、各行業(yè)、各領(lǐng)域的信息通過數(shù)字化和計(jì)算機(jī)處理，最大限度地集成應(yīng)用，快速、完整、便捷地提供各種信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)福建省國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化。2004～2007年，主持中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所創(chuàng)新項(xiàng)目“數(shù)字城市”建設(shè)模式與標(biāo)準(zhǔn)化體系研究，組織開發(fā)了城市公共信息共享平臺和面向公眾的遙感空間信息服務(wù)平臺，成功地推廣應(yīng)用到廣州、深圳、廈門、紹興、淮安、額爾古納等不同類型城市的數(shù)字城市建設(shè)工程中。
　　3. 2005～2010年數(shù)字城市建設(shè)發(fā)展期
　　建設(shè)部（今住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部）、科學(xué)技術(shù)部“十五”期間啟動“數(shù)字化城市示范工程項(xiàng)目”，建立5～10個市級綜合應(yīng)用和20～30個城市行業(yè)應(yīng)用的城市數(shù)字化示范項(xiàng)目；30～40個社區(qū)和企業(yè)的數(shù)字化示范項(xiàng)目；2～3個跨省市的行業(yè)應(yīng)用，以及20～30個數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)集成的高技術(shù)企業(yè)。
　　2006年以來，國家測繪總局（今國家測繪地理信息局）組織開展了一系列關(guān)于數(shù)字城市建設(shè)的研究、探索與實(shí)驗(yàn)。各城市建立了一大批規(guī)范完善的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，搭建了面向政府和公眾的地理信息公共平臺，力圖實(shí)現(xiàn)地理信息與城市其他經(jīng)濟(jì)、自然資源和人文信息的互聯(lián)互通與整合集成，促進(jìn)信息資源的共享與開發(fā)利用，解決城市信息化建設(shè)重復(fù)投入等問題。
　　4. 2010年至今數(shù)字城市轉(zhuǎn)型期
　　隨著物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)、新一代移動寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等新興信息技術(shù)的迅速發(fā)展和深入應(yīng)用，信息化發(fā)展正醞釀著重大變革和新的突破，向更高階段的智慧化發(fā)展已經(jīng)成為趨勢。自智慧地球理念在世界范圍內(nèi)興起以來，許多發(fā)達(dá)國家積極開展智慧城市建設(shè)，將城市中的水、電、油、氣、交通等公共服務(wù)信息資源通過互聯(lián)網(wǎng)有機(jī)連接起來，智能化作出響應(yīng)，更好地滿足市民學(xué)習(xí)、生活、工作、醫(yī)療等方面的需求，提升政府在交通管理和環(huán)境控制等方面的水平。
　　2010年起，我國一些地區(qū)在數(shù)字城市建設(shè)的基礎(chǔ)上，開始探索智慧城市建設(shè)。2013年8月，國家測繪地理信息局表示，我國數(shù)字城市建設(shè)開始向智慧城市建設(shè)全面升級，已有太原、廣州、徐州、臨沂、鄭州、重慶、武漢、無錫、淄博等9個城市列入智慧城市建設(shè)試點(diǎn)計(jì)劃，并逐步開展基礎(chǔ)設(shè)施完善工作。目前，數(shù)字城市和智慧城市建設(shè)已經(jīng)帶動影像獲取、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等領(lǐng)域發(fā)展，拉動地理信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)產(chǎn)值300多億元。
　　1.2智 慧 城 市〖1〗
　　1.2.1智慧城市概念與內(nèi)涵
　　智慧城市的概念起源于智慧地球這一愿景。2008年 11月，創(chuàng)立于1911年的信息技術(shù)和業(yè)務(wù)解決方案提供商國際商業(yè)機(jī)器公司，在紐約召開的外國關(guān)系理事會上發(fā)布了“智慧地球：下一代領(lǐng)導(dǎo)人議程”主題報(bào)告，提出智慧地球這一理念。作為智慧地球的重要組成部分，智慧城市無疑是最關(guān)系民生的內(nèi)容之一，其理念逐漸被全球越來越多的國家和社會公眾接受，掀起了智慧城市建設(shè)的熱潮。
　　目前關(guān)于什么是智慧城市，并沒有形成統(tǒng)一的說法。國內(nèi)外的組織機(jī)構(gòu)、專家學(xué)者和城市實(shí)踐先驅(qū)在智慧城市的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐中給出了自己的定義。
　　作為概念的提出者，IBM認(rèn)為智慧地球的核心是以一種更智慧的方法利用新一代信息技術(shù)來改變政府、公司和人們的交互方式，以提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度。城市是經(jīng)濟(jì)活動的核心，智慧城市可以帶來更高的生活質(zhì)量、更具競爭力的商務(wù)環(huán)境和更大的投資吸引力。Forrester 對智慧城市的定義為：“通過智能計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，使城市管理、教育、醫(yī)療、房地產(chǎn)、交通運(yùn)輸、公共事業(yè)和公眾安全等城市組成的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施組件和服務(wù)更互聯(lián)高效和智能［10］”。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2012年1月發(fā)布的《關(guān)于開展國家智慧城市試點(diǎn)工作的通知》指出，智慧城市是通過綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、整合信息資源、統(tǒng)籌業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，加強(qiáng)城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的新模式。
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