因網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，地球變成了一個(gè)村。因數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)，生活在城市中的我們從工作到生活都將變得更為有效和安全。數(shù)字技術(shù)影響著我們的方方面面。
從盤古開天辟地的傳說開始，人類就有想了解天和地，改善居住生活條件的欲望。當(dāng)數(shù)字化信息化的產(chǎn)品和信息逐漸向我們靠近，當(dāng)人類大踏步邁向信息化社會(huì)的時(shí)候，人們更多的想以數(shù)字化表達(dá)方式來認(rèn)識(shí)地球與社會(huì)，那就必須創(chuàng)建一個(gè)信息化地球，這就是所謂的數(shù)字地球的新概念。數(shù)字城市的建立與創(chuàng)建是密不可分的，因此數(shù)字城市的概念應(yīng)該源于數(shù)字地球乃至數(shù)字中國等概念。
數(shù)字地球
地球是人類和社會(huì)賴以生存和發(fā)展的唯一星球，有著億萬年不斷演變和進(jìn)化的歷史。經(jīng)過古往今來人類的活動(dòng)和自然的變遷，如今的地球正變得越來越騷動(dòng)不安，環(huán)境日趨惡化，自然災(zāi)害頻繁，不可再生能源和礦產(chǎn)資源日益匱乏，人口膨脹，人類正面臨著一系列全球性或區(qū)域性的重大難題和挑戰(zhàn)，這就要求我們不斷地探索地球的奧秘和規(guī)律，深入地認(rèn)識(shí)和研究地球的各種問題，以便合理地開發(fā)利用和有效地保護(hù)地球。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為人類從總體上認(rèn)識(shí)地球提供了條件。目前，航空航天和地面觀測及復(fù)雜的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在研究地球系統(tǒng)的過程中發(fā)揮著不可替代的重要作用。由衛(wèi)星航天技術(shù)形成的對地觀測系統(tǒng)能提供全球性、重復(fù)性的連續(xù)對地觀測數(shù)據(jù)，使我們有能力源源不斷地快速獲取地球隨時(shí)間變化的幾何信息和物理信息。這些信息可以讓人們將地球系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行理解，了解地球的各種現(xiàn)象及其變化和相互關(guān)系，區(qū)分地球上的"自然變化"和"人為改變"，以便制定出必要的條例來約束和規(guī)范人類自身的活動(dòng)，減少或防范全球變化向不利于人類的方向演變，從而指導(dǎo)人類合理地利用和開發(fā)資源，有效地保護(hù)和改善環(huán)境，積極防治和抵御各種自然災(zāi)害，不斷改善人類生存和生活的環(huán)境質(zhì)量。在這種背景下，對地球的認(rèn)識(shí)也必將以數(shù)字形式來表達(dá)，因此數(shù)字地球的概念應(yīng)運(yùn)而生。
早在1993年2月，時(shí)任美國總統(tǒng)的克林頓就提出了"信息高速公路"的概念，即建立"國家信息基礎(chǔ)設(shè)施"（national information infrastructure，NII)。美國《大眾科學(xué)》雜志對它的定義是：一個(gè)前所未有的、全國的、世界性的電子通信網(wǎng)。該網(wǎng)把一個(gè)地方的人與任何其他地方的人聯(lián)系起來，并提供幾乎是任何種類的可視化電子通信，它把各類數(shù)據(jù)資源庫充分連接起來，形成互相交叉的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到最大限度的信息資源共享。通俗地理解，就是通過數(shù)字線路和衛(wèi)星，構(gòu)成連接計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、電話、傳真機(jī)等多種通信設(shè)備并能傳輸文字、數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息的途徑。它是由光纜、電纜、無線傳輸協(xié)調(diào)組成的大容量、高速度、智能化的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。它能保證信息高速、準(zhǔn)確地通行，將信息迅速傳遞到人們的日常生活和工作中。
有路(信息高速公路)就要有車(各類信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)），有車還要有貨(基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)等）。因此，1994年4月美國政府又簽署了 12906號行政命令，要求美國測繪部門和有關(guān)機(jī)構(gòu)建立國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（national spatial data intrastructure,NSDI），它包括四個(gè)組成部分：①生產(chǎn)和提供地球空間數(shù)據(jù)框架；②建立空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)體系；③建立空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站；④制訂空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。所謂空間數(shù)據(jù)，是指與地理位置有關(guān)的數(shù)據(jù)，用來表示空間實(shí)體的位置、形狀、大小及其分布特征諸多方面信息的數(shù)據(jù)，它可以描述來自現(xiàn)實(shí)世界的目標(biāo).具有定位、定性、時(shí)間和空間關(guān)系的特征。美國提出建立NII和NSDI是進(jìn)一步推進(jìn)社會(huì)信息化、搶占信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的制高點(diǎn)和主動(dòng)權(quán)的重大戰(zhàn)略步驟。時(shí)隔五年，美國的NII和NSDI有了成效，刺激了美國的經(jīng)濟(jì)增長。1998年1月31日，時(shí)任美國副總統(tǒng)戈?duì)枺ˋ.L.Gore)在美國加利福尼亞科學(xué)中心發(fā)表了題為"數(shù)字地球(digital earth):21世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的方式"的演講，提出了數(shù)字地球的概念和構(gòu)想。
圖 數(shù)字地球概念的由來
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戈?duì)栐谒膱?bào)告中指出，"我相信我們需要一個(gè)'數(shù)字地球'，即一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的和三維的地球的表示。"所以，"數(shù)字地球"是一個(gè)地球信息模型。其核心是將三維地球上的地圖、地球每一點(diǎn)所有的各種自然和社會(huì)人文等方面的信息，不是像普通數(shù)據(jù)庫那樣將其存放在數(shù)據(jù)庫里，而是按照統(tǒng)一的地球空間坐標(biāo)組織起來，構(gòu)成一個(gè)具有多分辨率、多類型、多時(shí)相的三維地球數(shù)據(jù)集，即數(shù)字化地球儀，這樣我們就可以借助數(shù)字地球快速、完整、形象地獲取和了解地球上各種宏觀的和微觀的信息，便于人類最大限度地實(shí)現(xiàn)信息資源的共享和合理使用，為人類認(rèn)識(shí)、改造和保護(hù)地球提供一種新的手段。嚴(yán)格地說，數(shù)字地球就是：對真實(shí)地球及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一的、數(shù)字化的重現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，是以計(jì)算機(jī)、多媒體和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為手段，以空間數(shù)據(jù)為依托，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，以虛擬現(xiàn)實(shí)模型為特征，具有三維界面和多種分辨率瀏覽器的、面向公眾的開放系統(tǒng)，并以它為工具來支持和改善人類活動(dòng)和生活的質(zhì)量。由此可見，數(shù)字地球的核心思想有兩個(gè)：一個(gè)是用數(shù)字化手段統(tǒng)一處理地球各種問題； 另一個(gè)是最大限度地利用信息資源。
數(shù)字中國
建設(shè)數(shù)字地球既是信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,也是一個(gè)國家適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化及其對信息共享的需求。因此，數(shù)字地球應(yīng)該是由一個(gè)個(gè)數(shù)字國家或數(shù)字區(qū)域組合起來的，可以說我們要建立的數(shù)字中國就是數(shù)字地球的重要組成部分，其概念和內(nèi)涵應(yīng)該與數(shù)字地球一致。目前，在我國對數(shù)字中國的理解還不盡相同，不同的學(xué)科、不同的行業(yè)對其有不同的理解。如果按照數(shù)字地球的概念與內(nèi)涵去認(rèn)識(shí)，則有一種主流的觀點(diǎn)認(rèn)為。
數(shù)字中國是指根據(jù)統(tǒng)一的信息規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在統(tǒng)一的地理空間框架上，將中國的各種自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人文、環(huán)境等要素經(jīng)過數(shù)字化后的多類型、多時(shí)相、多分辨率的圖形、圖像、文本、視頻、音頻信息有機(jī)地組織起來，實(shí)現(xiàn)海量存儲(chǔ)、高效管理與持續(xù)更新，提供方便、直觀的檢索和顯示，使全社會(huì)都能夠在國家信息高速公路上根據(jù)各自的權(quán)限和需要，充分地利用和共享信息資源。與此相應(yīng)的，關(guān)于數(shù)字中國還有一種提法是，它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲(chǔ)技術(shù)為基礎(chǔ)，以高速寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，以多尺度空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施為框架，將全國各省（自治區(qū)、直轄市)及其所屬各城鎮(zhèn)的各種自然、社會(huì)、人文、政治、經(jīng)濟(jì)等方面的信息數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)上的流通，以便最大限度地促進(jìn)全國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和不斷提高人民的生活質(zhì)量。實(shí)際上這兩種觀點(diǎn)的內(nèi)涵是基本一致的。它們都是數(shù)字地球概念的延伸和具體化。
數(shù)字城市
城市是人類文明進(jìn)步的重要標(biāo)志，是社會(huì)物質(zhì)和精神財(cái)富生產(chǎn)、積聚和傳播的中心。社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了城市化的發(fā)展，而城市化發(fā)展的水平又直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了資源經(jīng)濟(jì)、資本經(jīng)濟(jì)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)三個(gè)階段。當(dāng)今在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，以信息技術(shù)為主要手段的科技進(jìn)步促使我們這個(gè)時(shí)代的經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活發(fā)生了新的巨大變化。信息化的程度和水平巳成為衡量城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展綜合實(shí)力和文明程度的主要指標(biāo)。信息化正在成為城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化等一切領(lǐng)域進(jìn)步和發(fā)展的主要推動(dòng)力。國家的數(shù)字化、信息化和現(xiàn)代化，是依賴于城市的數(shù)字化、信息化和現(xiàn)代化的，因此可以說，建設(shè)數(shù)字中國也是依賴于數(shù)字城市建設(shè)的。數(shù)字城市應(yīng)是數(shù)字中國的神經(jīng)元。
中國有近700個(gè)大、中城市，大約有30 000個(gè)小城鎮(zhèn)，目前已有數(shù)十個(gè)大、中城市提出或正在實(shí)施"數(shù)字城市"建設(shè)工程，數(shù)字城市建設(shè)已經(jīng)成為中國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。然而，中國作為一個(gè)幅員遼闊、人口眾多的世界上最大的發(fā)展中國家，對于數(shù)字城市建設(shè)這樣一個(gè)綜合性的、復(fù)雜的、長遠(yuǎn)的巨系統(tǒng)工程，必須有一個(gè)正確的理念。對于數(shù)字城市的概念和內(nèi)涵，也如同數(shù)字中國一樣，"仁者見仁，智者見智"，并存在著許多模糊的、片面的認(rèn)識(shí)。例如，有的認(rèn)為數(shù)字城市就是建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以為通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施鋪設(shè)好了，大家上網(wǎng)了，就是建成了數(shù)字城市；有的則把數(shù)字城市與數(shù)字地圖等同起來，以為有了整個(gè)城市的數(shù)字地圖，人們可以按圖索驥，這就是"數(shù)字城市"；還有的認(rèn)為"數(shù)字城市" 就是搞一個(gè)業(yè)務(wù)部門的信息工程項(xiàng)目，以為建成了一個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用信息系統(tǒng)就是建成了"數(shù)字城市"等。
究竟什么是數(shù)字城市，雖然目前還沒有一個(gè)公認(rèn)的、統(tǒng)一的定義，但還是有一個(gè)大家共識(shí)的基本概念，即數(shù)字城市實(shí)際上是一個(gè)以數(shù)字化形式認(rèn)識(shí)和描述現(xiàn)代城市的信息模型，是城市地理信息和城市的其他有關(guān)信息相結(jié)合并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的、能供遠(yuǎn)程用戶訪問的、一個(gè)新的將城市和城市外空間連在一起的三維虛擬空間。它的核心是將城市的三維地圖、遙感影像、城市每一點(diǎn)上的所有自然、社會(huì)、政治、人文、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的信息，按照統(tǒng)一的地球空間坐標(biāo)〔或者城市空間坐標(biāo))組織起來，構(gòu)成一個(gè)具有多分辨率、多類型、多時(shí)相的三維城市數(shù)據(jù)集，使城市信息化，即數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化。這樣，人們便可借助于數(shù)字城市快速、完整、形象地了解城市的各種宏觀和微觀的信息，并可滿足對城市各種信息的采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、檢索、處理、分析、顯示和應(yīng)用等一系列要求，便于人們最大限度地實(shí)現(xiàn)信息資源共享和合理使用，為認(rèn)識(shí)、建設(shè)、改造和保護(hù)城市提供一種新手段。
數(shù)字城市是綜合運(yùn)用地理信息系統(tǒng)、遙感、遙測、寬帶網(wǎng)絡(luò)、多媒體及虛擬仿真等技術(shù)，對城市的基礎(chǔ)設(shè)施、功能機(jī)制進(jìn)行信息自動(dòng)采集、動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理和輔助決策服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)；它具有城市地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬仿真、優(yōu)化決策支持和可視化表現(xiàn)等強(qiáng)大功能。
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數(shù)字城市是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，集成多種高新技術(shù)的應(yīng)用，通過虛擬化的手段再現(xiàn)城市的各種資源分布狀況及空間地理信息，促進(jìn)城市不同部門、不同層次之間的信息共享、交流和整合，提高城市資源利用效率，增強(qiáng)城市的聚集、擴(kuò)散與輻射功能，進(jìn)而提高城市的規(guī)劃、管理與發(fā)展水平。
數(shù)字城市是物質(zhì)城市在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)空間的再現(xiàn)和反映，是對物質(zhì)城市及其相關(guān)現(xiàn)象如經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、地理等進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，并用數(shù)字化的手段處理、分析和管理整個(gè)城市，為調(diào)控城市、預(yù)測城市和監(jiān)管城市服務(wù)。
數(shù)字城市是指將整個(gè)城市涉及的各種信息，包括地理環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、自然資源； 社會(huì)資源、經(jīng)濟(jì)資源、金融資源、教育資源、旅游資源及人文資源等，以數(shù)字化的形式進(jìn)行采集和獲取，并通過計(jì)算機(jī)統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理和再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)各種信息的交流和整合，為城市資源在空間上的優(yōu)化配置、在時(shí)間上的合理利用，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的決策手段。
從城市管理的角度來看，數(shù)字城市要求城市管理者必須高度重視信息技術(shù)在城市規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)營管理以及城市生產(chǎn)生活中的作用，最大限度地對城市的各種信息資源進(jìn)行整合、開發(fā)與利用，促進(jìn)城市信息資源在全社會(huì)范圍內(nèi)的共享，提升城市的聚集、擴(kuò)散與輻射功能，充分發(fā)揮城市在區(qū)域經(jīng)濟(jì)以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的帶動(dòng)作用。
圖數(shù)字城市的廣義概念和狹義概念
廣義數(shù)字城市概念--數(shù)字城市即城市信息化，涉及城市信息化建設(shè)的各個(gè)方面，不僅包括各種信息化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，而且還涉及信息化過程中所產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)系和文化倫理觀念的變化與調(diào)整。
狹義數(shù)字城市概念--數(shù)字城市工程是指利用數(shù)字城市概念，基于地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)（GPS)和遙感（RS)等關(guān)鍵技術(shù)，深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源，建設(shè)并服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)和管理，服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾，服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用體系。其本質(zhì)就是建設(shè)空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，并在此基礎(chǔ)上深度開發(fā)、整合、應(yīng)用、交流和共享城市的各種信息資源。
國家建設(shè)部信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室2004年6月公布的"數(shù)字城市示范工程技術(shù)導(dǎo)則（試行）"對數(shù)字城市闡述了如下的定義：數(shù)字城市是以網(wǎng)絡(luò)電信基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)、基礎(chǔ)空間信息共享平臺(tái)、非空間信息共享平臺(tái)、基礎(chǔ)空間信息共享框架標(biāo)準(zhǔn)、地理編碼標(biāo)準(zhǔn)和信息安全為基礎(chǔ)，以基于空間信息、關(guān)聯(lián)空間信息和參考空間信息等三類行業(yè)應(yīng)用信息系統(tǒng)為核心，以政府信息門戶網(wǎng)站、社會(huì)網(wǎng)站和各類信息化終端為服務(wù)和表現(xiàn)手段，以組織領(lǐng)導(dǎo)、政策法規(guī)和運(yùn)營機(jī)制為保障環(huán)境的城市數(shù)字化規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)的完整體系。
（本文由CSST研究院提供）
滬公網(wǎng)安備 31011202001934號
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