数字城市与城市地理信息产业化_机遇与挑战.pdf

数字城市与城市地理信息产业化机遇与挑战3 王 丹 建设部综合勘察研究设计院 建设部城市GIS工程技术研究中心 北京 100007 摘要 数字城市 和城市地理信息产业的核心是城市数据及基于数据的服务 在简要评述我国城市数据与基于数据服务 现状的基础上 分析了21世纪城市发展给 数字城市 和城市地理信息产业带来的机遇与挑战 介绍了为迎接这些挑战采取的 一些行动和在少数城市已经或正在进行的实践情况 关键词 数字城市 城市地理信息产业 数据 基于数据的服务 中图分类号 P208 文章标识码 A 文章编号 1000 3177 2000 58 0009 5 1 引 言 最近一个时期以来 数字地球 数字中国 以 及 地球空间信息产业 或 地理信息产业 成为人们 关注的话题之一 国家有关部门和一些行业学会 协 会也先后召开了一系列与此相关的发展战略与技术 实施研讨会 我们认为 无论是 数字地球 数字中 国 还是地理信息产业 其核心都是数据和基于数据 的服务 这里的数据不仅包括数据的生产和更新 同 时也包括数据的管理与分发 而基于数据的服务覆 盖面更广 它涉及GIS 地理信息系统 M IS 管理 信息系统 OA 办公自动化 AM FM 自动设备 管理 CAD 计算机辅助设计 和网络等系统的设 计 开发 集成与实施的方方面面 在社会生活中 城市一直是人们普遍关注的焦 点 据统计 1998年我国共有668个设市城市 城市 面积约为81 3万km 2 约占国土总面积的8 5 其 中城市建成区面积约为2 1万km 2 约占国土总面 积的0 2 1 但城市却创造了约 60 70 的 GDP 容纳了约30 40 的全国人口 集中了约 90 以上的科技力量和高等教育 高科技产业和很 多行业也以城市作为最主要的载体 城市名副其实 地成为全国政治 经济 文化 科技和对外交流的中 心 城市也理所当然地成为地球空间信息技术最活 跃的应用领域 与 数字地球 数字中国 和地理信 息产业相对应 出现了所谓的 数字城市 和城市地 理信息产业 数字城市 和城市地理信息产业的核 心也是城市数据和基于这些数据的服务 本文在简要评述我国城市数据与基于数据服务 现状的基础上 分析了21世纪城市发展给 数字城 市 和城市地理信息产业带来的机遇和挑战 介绍了 为迎接这些挑战采取的一些行动和在少数城市已经 或正在进行的实践情况 2 现 状 2 1 城市数据 城市的一切活动都离不开城市的规划 建设 管 理和服务 城市规划 建设 管理和服务实践所涉及 的数据非常庞杂 总体上 我们可以将城市数据分为 两大类 一类是空间数据 另一类为非空间数据 非 空间数据又可分为社会 经济 人文属性统计数据和 文档数据等 城市空间数据包括城市地形数据 规划 数据 道路交通数据 市政管线数据 地籍房地产数 据等 它们具有如下特点 比例尺大 分辨率高 城 市数据的基本尺度为1 500 1 2000 实际分辨 率为0 1 0 4m 辅助尺度为1 5000 1 10000 实际分辨率为1 0 2 0m 内容丰富 信息传输效 率低 由于城市发展变化快 信息老化速度快 城市数据生产与更新的周期长 费用高 由于投影 变形和历史等方面的原因 各城市多使用独立的平 面参考系统 造成不同城市的数据参考基准不一致 数据的投资主体是地方城市政府 上述特点决定 了城市空间数据是数据的焦点 3本文为 2000年5月10日在第三届中国北京高新技术产业国际周 地理信息系统论坛 上所做的讲演 作者简介 王丹 男 1962年 研究员 毕业于武汉测绘科技大学 现从事地球空间信息技术在城市与工程中的应用研究与 开发 致谢 本文写作过程中 承蒙郝力 陈燕申先生和王宏伟博士提供有关资料 特此致谢 9 2000 2 论 坛 遥感信息 经过最近若干年的努力 我国城市空间数据的 生产取得了显著的成绩 大多数城市完成了基本地 形测绘 少数城市甚至进行了几轮修测 地形信息基 本上覆盖了城市的建成区 规划市区和主要市郊 但 管线 地籍及房产等数据的覆盖范围尚十分有限 就 数据的覆盖和质量状况而言 从全国范围讲 沿海城 市 中心城市明显好于内地城市和一般城市 数字式 数据已经成为地形信息的主导形式 但其标准化则 相对落后 矢量信息仍然易于被使用者所接受 成为 当前的主要数据形式 但数字正射影像数据日益受 到关注 在城市空间数据方面存在的问题主要包括 数 据种类单调 现势性差 可用性低 多数城市用于数 据生产和更新的资金投入严重不足 数据生产和提 供的现状与 快 准 全 廉 的目标差距很大 数据总 体上不能满足应用的需求 数据依然是系统建立与 服务的 瓶颈 在城市数据的共享上 一方面 缺乏 合适的数据 另一方面 已有数据并没有得到充分有 效的利用 重复性生产时有发生 2 2 基于数据的服务 基于城市数据的服务是随着GIS CAD OA和 AM FM等技术的推广应用应运而生的 发展十分 迅速 成绩巨大 城市一直是各种新技术应用最早和 最活跃的领域 目前我国已建或正在建立的GIS或 GIS相关系统中城市数量居多 应用领域宽广 城市 GIS或GIS相关系统已由过去的 技术驱动 阶段过 渡到现在的 应用牵引 阶段 各级主管部门及广大 用户逐渐成熟 对系统的认识水平不断提高 目前存 在的主要问题是 无论是从地区还是从行业上讲发 展都极不平衡 就GIS系统而言 经济发达地区远 远优于经济欠发达地区 规划管理方面的应用优于 其它行业的应用 重建立系统 轻实际应用的现象依 然存在 应用的层次较低 效果不佳 缺乏规范化的 运作模式 系统建设中经常碰钉子 走弯路 花冤枉 钱 相关政策法规和技术标准严重滞后 应用系统的 实用性与可操作性差 系统集成水平低 低水平重复 性建设现象较多 应用系统五花八门 开发各自为 阵 商家各显神通 用户急功近利 等等 3 机 遇 21世纪的城市面临着严峻的挑战 城市将继续 是关注的焦点 城市无疑是社会全面发展的关键 城 市问题是社会 经济 技术发展的缩影 但全世界也 都面对着难以解决的许多城市问题 目前 城市规 划 建筑界以及社会 经济界的许多专家学者和政府 官员都在对城市的现状和发展进行思考和再认 识 2 4 3 1 城市规划 建设与管理 应该说 我国的城市规划成就辉煌 但城市规划 的现状却并不总是令人满意 在城市各种基础设施 建设中 事故时有发生 城市建设的市场不规范 许 多问题急待解决 城市交通 土地 水资源 能源 灾 害管理和决策的水平急需改善和提高 广大城市规 划师和城市决策者迫切希望能够更完整 准确和全 面地把握城市及其周边环境的动态空间特征 3 2 城市化与城市可持续发展 我国1999年的城市化水平已经达到30 9 按照世界城市化发展的一般规律 我国已进入城市 化的快速发展时期 据预测 到2010年和2020年 城市化水平将分别达到42 和60 左右 4 城市化 是社会经济发展的必然趋势 它将给社会发展带来 新的机遇 从而提高我国的总体国力和现代化水平 但城市化同时也将带来一系列问题 3 5 如空间布局 混乱 人口膨胀 环境危机 资源危机 耕地浪费 交 通堵塞 灾害加剧和人居质量恶化等 为了缓解这些 危机 必须走可持续发展的道路 城市地理信息技术 在这方面应该大有作为 3 3 广义建筑学 1999年北京世界建筑师大会上发表了著名的 北京宪章 提出了融合建筑学 地景学 城市规划 学三位一体的广义建筑学 6 广义建筑学认为 城市 规划建设 新建筑的设计 历史环境的保护 一般建 筑的维修与改建 古旧建筑合理地重新使用 城市和 地区的整治 更新与重建以及地下空间的利用和地 下基础设施的持续发展 都应纳入一个动态的 生生 不息的循环体系之中 这就要求实现多层次的技术 构建以及技术与人文的结合 用群体的观念 城市的 观念看建筑及其环境 以形成一个整体的环境艺术 实现21世纪城市发展的三大和谐 7 即城市建设中 人工环境和自然环境在空间上的和谐 城市发展中 历史环境 现实环境与未来环境在时间上的和谐 创 造城市环境中各社会集团之间社会生活的和谐 在 这里 时空的和谐或许可以借助于城市地理信息技 术的支持 3 4 小城镇规划与建设 发展小城镇是我国经济社会发展的一个大战 略 是实现城市化的必由之路 1998年底 我国已有 建制镇和乡集镇近5万个 小城镇的规划与建设是 01 遥感信息 论 坛 2000 2 当前的一项重要工作 引起了国家主管部门的高度 重视 诸如小城镇交通网络与内部道路配置 给水排 水系统规划 供热供燃气规划 环卫设施与生态环境 保护规划 防灾减灾规划 土地与水资源合理利用等 都急需包括地理信息技术在内的高科技的支撑 3 5 城市住宅产业发展 发展城市住宅产业是当前的一大热点 随着住 房制度改革的深入 城市住宅产业将有大的发展 在 社区和住宅的规划设计 建设以及住宅营销和物业 管理等方面住宅产业信息化的需求十分旺盛 3 6 社会与公众服务 城市信息服务业近年来方兴未艾 一方面是为 企业 提供相关信息服务 以提高企业在市场经济条 件下的应变能力 公安 消防 金融 保险 通讯等城 市特殊行业对地理信息的服务潜在需求不可低估 另一方面是为社会公众提供各种开放性的资讯服 务 以改善和提高人们的生活质量与效率 上述6个方面都离不开各种城市数据和基于数 据服务的支持 可以说 21世纪城市的发展将为 数 字城市 和地理信息产业的发展提供十分宽广的舞 台 4 挑 战 城市是一个复杂的巨系统 其未来必将有巨大 的发展 城市规划 建设 管理与服务追求的目标是 高起点的规划 高标准的建设 高效率的管理和高质 量的服务 我国城市发展将走可持续发展的道路 它不仅 需要信息支持和信息服务 同时更需要基于信息的 科学决策支持 据估计 人类信息的75 80 都 与地理空间位置有关 城市发展需要 数字城市 或 城市地理信息技术 这是不言而喻的 问题是 数字 城市 或城市地理信息技术如何为其提供有效的支 持和服务 这是摆在地球空间信息科技工作者面前 的一个重要课题 4 1 技术的适应性 前已述及 目前城市数据 尤其是大比例尺空间 数据的获取与提供离 快 准 全 廉 的目标尚有较 大的差距 这里所说的 快 指的是数据生产与更新 的周期要短 作业效率要高 数据交付应迅速 准 表示适应用户需求的数据的空间特征 属性特征和 时间特征应准确 也就是说数据的几何精度 属性精 度和现势性要高 全 反映的是为满足用户需求所 生产和提供的数据在空间 属性和时间上要全面 完 整 这里有2层含义 一是要保证数据的完整性 二 是要体现数据的真三维和时态性 廉 主要是指经 济性 目前数据的生产经费过低 而数据的销售价格 又偏高 这一矛盾如果解决不好 将带来一系列负面 效应 在数据生产与提供的实践中 如何实现上述目 标 技术上必须要有新的发展和突破 这将是未来城 市数据生产与提供中面临的最大挑战 一些新类型数据逐步被人们所认识和理解 许 多用户也准备接受这些数据 但这些数据的实际可 用性却面临挑战 数字正射影像数据具有一系列的 优越性 它作为 4D 产品 即DEM 数字高程模 型 DOM 数字正射影像图 DLG 数字线划图 DRG 数字栅格图 中最富魅力的产品越来越受到 重视 许多城市也开始生产大比例尺数字正射影像 数据 但由于数字正射影像数据量大 传输效率低 最终用户的使用相当不便 如何寻求高质量的快速 有效的压缩与解压缩技术对于推动数字正射影像图 的应用至关紧要 三维数据是当前的热点 也是未来 的趋势 但不同系统采集的数据如何被其它非专业 化的系统所使用是目前的主要问题 三维数据的兼 容性与互操作急需解决 此外 为了实现城市数据在一个城市 一个地区 以至全国范围内的共享 诸如标准化和空间基准的 一致性等技术问题也必须有实质性的突破 就基于数据的服务而言 如何选准服务的目标 和切入点是当前面临的挑战 3D GIS TGIS以及 W eb GIS等技术必须与其最终服务目标统一起来 才能真正发挥作用 过分追求技术的先进性可能会 牺牲系统的实用性与可操作性 最终也将降低系统 的生命力 各种系统之间如何真正实现无缝集成与 无限扩展尚有许多技术问题待解决 凡此种种 都决 定了城市地理信息技术的未来任重而道远 4 2 技术 管理与经济的协调 事实上 建设 数字城市 发展城市地理信息产 业 单纯技术的作用是十分有限的 数据共建共享和 系统互操作的实施很大程度上将取决于管理 政策 和经济因素 数据产品进入市场是产业化的必然要 求 但如何处理其中的一系列政策问题 涉及方方面 面 在 数字城市 建设和地理信息产业化实践中 如 何处理直接与间接效益的关系 短期与长期效益的 关系 政府与企业的利益 地方与中央的利益 如何 协调数据与系统的投资者 生产者 所有者和使用者 的利益关系都不是轻而易举的事 11 2000 2 论 坛 遥感信息 5 行 动 面对上述挑战 我们认为 启动我国的 数字城 市 建设计划将是一种积极有效的策略 数字城 市 计划可以从政策和标准入手 集成 整合和发展 城市GIS及相关技术 为城市规划 建设和管理的 信息化和现代化提供完整 全面 创新的解决方案和 技术支持 数字城市 无疑是未来 数字地球 和 数 字中国 十分重要的节点 它的建设不仅将大大促进 城市地理信息产业的持续健康发展 还将拉动城市 其它产业的信息化 具有重大的经济和社会效 益 8 9 由于 数字城市 的外延相当模糊 可以设 想 数字城市 的建设将是一种渐进式的 发展的和 开放的过程 也就是说 数字城市 的建设将不会有 终点 而是与应用并进 作为国家建设行政主管部门 建设部近年来在 推动城市地理信息技术发展和应用方面做了大量工 作 1998年 建设部规划司等提出了城市空间数据 发展的举措 10 主要包括 依靠科技进步 推行新技 术 鼓励使用影像图代替矢量图或将影像图与简化 的矢量图套合使用 增加政府投入 加快体制改革 实行城市测绘管理与生产的分离 改进管理 利用行 政手段促进数据开放 结合工程建设审批和竣工验 收进行图件更新 并把地形图更新与地籍图和房产 图的更新结合起来等 在1997年召开的全国城市规 划行业新技术应用经验交流会上 建设部规划司也 提出了城市规划GIS的发展目标 11 其中至2000 年的近期目标是 在大城市 普及数字化成图技术 有条件的城市 要建立基础图形数据库 并开始对外 提供数字化地图 部分城市在建立综合规划信息系 统上有一定突破 并投入正式运行 到2010年的远 期目标是 多数大中城市完成城市规划地理信息系 统的建设 大部分投入实际运行 在此之前 我国 1994年发表的 中国21世纪议程 也提出了 建立 城市规划地理信息系统 包括土地利用 基础设施运 行管理等 用现代技术手段储存和使用城市各类信 息数据资料 并用于城镇规划领域 的科技行动 最近 建设部计划在全国范围内启动 城市规 划 建设 管理与服务的数字化工程 项目 该项目的 总体目标是 建设适合我国城市规划 建设与管理实 践的数字化系统 实现全国范围内城市规划 建设与 管理工作的信息共享和业务应用 大力提高城市的 信息化水平和城市管理的现代化水平 为国家及各 级行政主管部门的科学管理与决策提供及时 准确 和权威的信息支持 为各类企业和广大公众提供方 便 有效和权威的信息服务 通过数字化工程的实 施 改造传统产业 推动技术进步 保证城市经济 社 会 环境和科技的协调发展 该项目明确地将 数字 城市 确定为其终极目标 建设部住宅产业化促进中心目前正在将住宅产 业这一经济建设的热点与信息化这一现代科技的热 点紧密结合起来 建设住宅产业信息系统 以加快住 宅产业信息化的步伐 面对城市空间数据的现状 我们认为 建设 城 市空间数据基础设施 是当务之急 与国家空间数据 基础设施相比 城市空间数据基础设施的尺度大 1 500 1 10000 现势性要求高 范围有限 主要 集中在经济相对发达的城市中心区 建成区 规划区 及主要郊区等 城市空间数据基础设施实际上是目 前国家测绘局正在组织建设的空间数据基础设施的 扩展 它应作为国家空间数据基础设施的重要组成 部分 从而形成我国多尺度的空间数据基础设 施 12 以满足更广泛的需求 6 实 践 数字城市 虽然在我国提出不久 但一些城市 已率先开始或正准备开始 数字城市 的建设 北京作为首都 在积累了大量空间数据和开发 了多种应用系统后 正着手 首都空间数据基础设 施 的建设 数字北京 建设已被写入北京市人民政 府向市人大所做的政府工作报告中 并被列入 首都 二四八重大创新工程 数字北京 建设的首期工程 数字中关村 建设也已开始启动 上海市率先在全国提出了 信息港 的概念 并 在逐步明确和细化外延与内涵 该市先后建设了大 量的数据库 从1989年开始开发了由城市基础地 理 城市规划设计 城市规划实施管理 城市建设档 案 城市地名管理 城市规划展示以及区县规划管理 等一系列独立系统构成的一个分布式一体化的专业 地理信息系统 即 数字城市 规划信息系统 该系统 预计到2000年底初步形成框架 广州市城市空间数据基础设施成绩巨大 数据 种类多 质量高 现势性强 系统的建设也颇具特色 广州市有关部门已经开始了 数字广州 或 数码广 州 建设的前期调研准备工作 其它一些城市 如重庆 深圳 厦门 中山等 也 都有建设 数字城市 的初步打算 在 数字城市 发 展过程中值得注意的是 近年来以 数字城市 与城 21 遥感信息 论 坛 2000 2 市地理信息服务为主要方向的高新技术公司层出不 穷 可以预计未来3 5年将会有大的发展 随着科 研事业单位改革的深入和我国最终加入W TO 一 些新的城市地理信息公司将会诞生 未来的市场竞 争将更加激烈 竞争虽然残酷 但必将有利于 数字 城市 和城市地理信息产业的发展 7 结 语 1 城市地理信息技术发展面临着严峻的挑战 21世纪的城市发展将给地理信息技术带来新的机 遇 机遇大于挑战 但任重道远 2 建设 数字城市 是发展城市地理信息产业 的动力 数字城市 已经或正在启动 建设 数字城 市 迫切需要宏观指导和协调 3 数据和基于数据的服务是 数字城市 和城 市地理信息产业的核心 4 政府 企业和公众都应该放眼未来 从现在 踏踏实实做起 开展广泛的合作 合作就是力量 参考文献 1建设部综合财务司 1998年城市建设统计公报 摘要 城市规划 1999 23 9 2吴良镛 城市世纪 城市问题 城市规划与市长的作用 城市规划 2000 24 4 3李秉仁 关于我国城市可持续发展若干问题的思考 城市发展研究 1999 6 4 4建设部 跨世纪中国城市发展战略 课题组 经济全球化与中国城市发展对策 城市规划 1999 23 7 5陈述彭 周成虎 曾杉 等 我国城市化问题与城市地理信息系统的紧迫任务 见 林珲主编 城市地理信息系统学术论坛 香港 地球信息科学联合实验室出版 1998 6北京宪章 1999年国际建协第20次大会讨论通过 城市