测绘学概论 文字版.docx

第一部分 综 合 篇本篇第1章从数字地球、数字中国引出数字城市，并阐述了数字城市的概念和内涵，从社会和技术两个方面分析了数字城市出现的背景，论述了国内外数字城市的发展概况，并对中外数字城市的发展进行分析。第2章在肯定中国数字城市建设所取得的成绩的基础上，重点提出了目前存在的七个主要问题，并针对存在的问题提出了九项对策与建议。第3章从四个方面论述了中国数字城市建设的目的，阐述了数字城市建设的指导思想和方针，提出了中国数字城市建设的总体目标和初步建成中国数字城市的五个基本标志。第4章主要介绍了由“三个层次”和“一个保障体系”构成的中国数字城市的总体框架，并从四个方面扼要介绍了数字城市的建设内容。第5章提出了中国数字城市建设的技术路线，分析了其特点，并介绍了数字城市建设的六项关键技术及其应用。第1章 数字城市的概念、背景及其进展11 数字城市的概念及其内涵 当今人类正在大踏步迈向信息化社会，人们要想以数字化表达方式来认识地球与社会就必须创建一个信息化地球，这就是所谓的数字地球的新概念。数字城巾的建立与创建是密不可分的，因此数字城市的概念应该源于数宁地球乃至数字中国等概念。111 数字地球 地球是人类社会赖以生存和发展的唯一星球，有着亿万年不断演变和进化的历史。经过古往今来人类的活动和自然的变迁，如今的地球正业得越来越骚动不安，环境日趋恶化、自然火害频繁，不可再生资源和矿产资源口益匮乏，人口膨胀，人类正面临着一系列全球性或区域性的重大难题和挑战这就要求我们不断地探索地球的奥秘和规律，深入地认识和研究地球的各种问题，以便合理地开发利用和有效地保护地球。现代科学技术的不断发展为人类从总体上认识地球提供了条件。目前，航空航天和地面观测及复杂的计算机仿真技术在研究地球系统的过程中发挥着不可替代的重要作用。由卫星航天技术形成的刘地观测系统能提供全球性、重复性的连续对地观测数据，使我们有能力源源不断地快速获取地球随时间变化的几何信息和物理信息。这些信息可以让人们将地球系统作为一个整体进行理解了解地球的各种现象及其变化和相互关系，区分地球上的“自然变化”和“人为改变”，以便制定出必要的条例来约束和规范人类自身的活动，减少或防范全球变化向不利于人类的方向演变从而指导人类合理地利用和开发资源，有效地保护和改善环境，积极防治和抵御各种自然灾害，不断改善人类生存和生活的环境质量。在这种背景下，刘地球的认识电必将以数字形式来表达。因此数字地球的概念应运而生。 早在1993年2月。时任美国总统的克林顿就提出了“信息高速公路”的概念，即建立“国家信息基础设施(national information infrastructure，NII)。美国大众利学杂志对它的定义是：个前所未有的、全国的、世界性的电子通信网。该网把一个地方的人与任何其他地方的人联系起来，并提供几乎足任何种类的可视化电子通信，它把各类数据资源库充分连接起来，形成互相交叉的网络，达到最大限度的信息资源共享。通俗地理解，就是通过数字线路和卫星。构成连接计算机、电视机、电话、传真机等多种通信设备并能传输文字、数据、图像、声音等信息的途径。它是由光缆、电缆、无线传输协调组成的大容量、高速度、智能化的信息传输网络。它能保证信息高速、准确地通行将信息迅速传递到人们的日常生活和工作中。有路(信息高速公路)就要车(各类信息系统、数据库系统)，有车还要有货(基础数据、专题数据等)。因此，1994年4月美国政府又签署了12906号行政命令，要求美国测绘部门和有关机构建立国家空间数据基础设施(national spatial data instrastructure，NS)1)1),它包括四个组成部分：生产和提供地球空间数据框架；建立空间数据协调、管理：与分析体系；建立空间数据交换网站；制订空间数据交换标准。所渭空间数据是指与地理位置有关的数据，用来表示空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据，它可以描述来自现实世界的目标，具有定位、定性、时间和空间关系的特征。其中，定位即在已知坐标系里空间坐标都具有唯一的空间位置；定性即有关空间坐标的属性，它始终伴随着地理位置；时间即空间坐标是随时间而变化的；空间关系即空间坐标的拓扑关系、方位关系和度量关系。地球空间数据框架是提供一种统一的空间载体和定位框架，使用户能够按照地理坐标检索和展示自然及人文等信息，分析其空间特征，运行状态和变化态势等。此框架包括大地控制、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、道路交通、水系、行政境界、公用地籍等基础数据集，空间数据协调、管理与分发体系，是组织生产和使用地理数据的人员建立相应的组织机构，制定有关空间数据的发展战略和政策，建立地理空间数据个人和机构之间的联系渠道，传输数据和开发数据库。空间数据交换网站是指地理空间数据的生产者、管理者和用户之间采用电子方式相连接的一个广域的网络工作站。空间数据交换标准，则是由于人们对空间现象的理解和定义有较大差别，致使空间数据结构模型的空间数据结构差异较大，造成空间数据的兼容性较差，因而必须制定严格的空间数据交换标准，以确保交换网站可以兼容各个机构生产和收集的空间数据。美国提出建立NII和NSDI是进一步推进社会信息化、抢占信息产业发展新的制高点和主动权的重大战略步骤。时隔五年，美国的NII和NSDI有了成效，刺激了美国的经济增长。1998年1月31日，时任美国副总统的戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球（digital earth）：21世纪认识地球的方式”的演讲，提出了数字地球的概念和构想。戈尔在他的报告中指出“我相信我们需要一个“数字地球”，即一种可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的和三维的地球的表示。”所以，“数字地球”是一个地球信息模型。其核心是将三维地球上的地图、地球每一点所有的各种自然和社会人文等方面的信息，不是像普通数据库那样将其存放在数据库里，而是按照统一的地球空间坐标组织起来，构成一个具有多分辨率、多类型、多时相的三维地球数据集，即数字化地球仪，这样我们就可以借助数字地球快速、完整、形象地获取和了解地球上各种宏观的和微观的信息，便于人类最大限度地实现信息资源的共享和合理使用，为人类认识、改造和保护地球提供一种新的手段。严格地说，数字地球就是：对真实地球及其相关现象的统一的、数字化的重现和认识，是以计算机、多媒体和大规模存储技术为手段，以空间数据为依托，以宽带网络为纽带，以虚拟现实模型为特征，具有三维界面和多种分辨率浏览器的、面向公众的开放系统，并以它为工具来支持和改善人类活动和生活的质量。由此可见，数字地球的核心思想有两个：一个是用数字化手段统一处理地球各种问题；另一个是最大限度地利用信息资源。112数字中国建设数字地球既是信息技术发展的必然趋势，也是一个国家适应国民经济和社会信息化及其对信息共享的需求。因此，数字地球应该是由一个个数字同家或数字区域组合起来的，可以说我们要建立的数字中国就足数字地球的重要组成部分，其概念和内涵应该与数字地球一致。目前，在我国对数字中同的理解还不尽相同，不同的学科、不同的行业对其有不同的理解。如果按照数字地球的概念与内涵去认识，则有一种主流的观点认为，数字中国是指根据统一的信息规范标准，在统一的地理空间框架上将中国的各种自然、社会、经济、人文、环境等要素经过数字化后的多类型、多时相、多分辨率的图形、图像、文本、视频、音频信息有机地组织起来，实现海量存储、高效管理与持续更新，提供方便、直观的检索和显示，使全社会都能够在国家信息高速公路上根据各自的权限和需要，充分地利用和共享信息资源。与此相应的，关于数字中同还有一种提法是，它是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以高速宽带网络为纽带，以多尺度空间数据基础设施为框架，将全国各省(自治区、直辖市)及其所属备城镇的各种自然、社会、人文、政治、经济等方面的信息数字化，实现在网上的流通，以便最大限度地促进全国经济的发展和不断提高人民的生活质量。实际上这两种观点的内涵是基本一致的。它们都是数字地球概念的延伸和具体化。城市足人类文明进步的重要标志，是社会物质和精神财富生产、积聚和传播的中心。社会、经济和科学技术的进步促进了城市化的发展，而城市化发展的水平又直接关系到国民经济的健康发展。人类社会经济的发展经历丁资源经济、资本经济和知识经济三个阶段。当今在知识经济时代以信息技术为主要手段的科技进步促使我们这个时代的经济社会生活发牛了新的巨大变化。信息化的程度和水平已成为衡量城经济、社会发展综合实力和文明程度的主要指标。信息化正在成为城市社会、经济、文化等一切领域进步和发展的主要推动力。国家的数字化、信息化和现代化，是依赖于城市的数字化、信息化和现代化的，因此可以说，建设数字巾国也是依赖于数字城市建设的。数字城市应是数字中国的神经元。中国有近700个大、中城市，大约有30000个小城镇，目前已有数十个大、中城市提出或正在实施“数字城市”建设工程，数字城市建设已经成为中国实现现代化的基础。然而，中国作为一个幅员辽阔、人口众多的世界上最大的发展中国家，对于数字城市建设这样一个综合性的、复杂的、长远的巨系统工程，必须有一个正确的理念。对于数字城市的概念和内涵，也如同数字中国一样，“仁者见仁，智者见智”，并存在着许多模糊的、片面的认识。例如，有的认为数字城市就是建设通信网络基础设施，以为通信网络基础设施铺设好了，大家上网了，就是建成了数字城市；有的则把数字城市与数字地图等同起来，以为有了整个城市的数字地图，人们可以按图索骥，这就是“数字城市”；还有的认为“数字城市”就是搞一个业务部门的信息工程项目，以为建成了一个业务应用信息系统就是建成了“数字城市”等。究竟什么是数字城市，虽然日前还没有一个公认的、统一的定义，但还是有一个大家共识的基本概念即数字城市实际上是一个以数字化形式认识和描述现代城市的信息模型是城市地理信息和城市的其他有关信息相结合并存储在计算机网络上的、能供远程用户访问的、一个新的将城市和城市外空间连在一起的三维虚拟空间。它的核心足将城市的三维地图、遥感影像、城市每一点上的所有自然、社会、政治、人文、经济环境等方面的信息，按照统一的地球空问坐标(或者城市空间坐标)组织起来，构成一个具有多分辨率、多类型、多时相的三维城市数据集，使城市信息化，即数字化、网络化、智能化和可视化。这样，人们便可借助于数字城市快速、完整、形象地了解城市的各种宏观和微观的信息，并可满足对城市各种信息的采集、转换、存储、检索、处理、分析、显不和应用等一系列要求，便于人们最大限度地实现信息资源共享和合理使用，为认识、建设、改造和保护城市提供一种新手段。12数字城市出现的背景121社会背景1国家的信息化催生数字城市20世纪以电子计算机技术为核心，以网络技术为标志的现代信息科学技术的不断进步和迅速发展拉开了人类进入信息时代的序幕，给整个世界带来了翻天覆地的变化。当前，信息化已经成为人娄社会经济发展的关键因素，从工业社会到信息计会，从工业经济到知识经济，这场由新技术革命所引发的伟大变革正在对政治、经济、文化、教育、科技和军事等各个领域产生难以估量的影响。世界各国都把加速信息化进程视为新型发展战略。发达国家希望通过实施信息化战略来保持自己的科技领先地位与经济快速增长；发展中国家则渴望通过推进信息化，用信息化促进现代化，加速本国社会经济的发展，缩小同发达国家在科技与社会经济发展上的差距。一个国家或地区的现代化水平，取决于该国或该地区的信息化水平；一个国家或地区的信息化水平，取决于该国或该地区的数字化程度。当前，现代化、信息化和数字化已经成为国家或地区的战略目标。城市是一个国家或地区的政治、经济和文化中心，国家的现代化、信息化和数字化足依赖城市的现代化、信息化和数字化来实现的，中国的城市数字化，即数字城市建设对中国的现代化水平、信息化水平的提高具有重要的战略意义，城市的现代化水平、信息化水平和数字化程度已经成为衡量一个国家或地区融人牟球化进而提升经济社会实力和知名度的重要标志。目前，中国已有数十个大、中城市提出或正存实施数字城市工程，数字城市建设已经成为中国实现现代化、信息化的基础。2解决城市面临的全局性问题呼唤数字城市当今世界上的许多问题，如人口、环境、资源、发展等，不仅是全球性问题，而且是城市面临的突出问题。农业人口向城市转移，城市人口急骤增加，需要良好的生存、入学和就业环境；灾害频发，造成人民生命财产损失，需要及时准确的灾害预报、应急指挥、抢险救灾和灾后重建；资源耗失，造成资源紧缺，需要完整可靠的资源探测、合埋开发和科学利用；环境污染，造成人类生存环境发生变化和生态破坏，需要实时生态环境监测、调查、评价和治理等。人类生活在地球上，而城市义是人类社会、经济、文化与人力的聚集地，人类的一切活动无不与地球空间信息相关。什么时间、什么地方，发生了什么事情，事发地点的环境及其与周围环境的关系，这些都是人们最关心的问题。时间、空间、属性，这是地球空间信息的乏要素，是每个人的工作、生活中每时每刻都会涉及的。为了维持我们的生存环境，更为了确保人类的后代及与我们共享这个地球的其他生物有个长期的、稳定的、可持续发展的生存环境，我们不仅迫切需要对地球特别是城市有一个完整的理解和认识，而且还需要面对一切负面的全球变化特别是城市的变化，发现和研究这些问题，制定可持续发展战略，并进步采取一切可能的措施来解决这些问题。这就需要有一个数字地球，尤其需要有一个数字城市，因为数字城市是数字地球在现阶段的特定目标，从国家社会经济可持续发展的需要来说，建设数字城市具有更为现实的意义，而且可操作性更强。122技术背景1地球空间信息技术的迅速发展促进城市数字化最近40年来，包括城市在内的地球空间信息的获取、管理和应用技术有三大突破：20世纪80年代卫星导航定位系统的出现及目前存轨运行的三个全球卫星导航定位系统(美围的GPS、俄罗斯的GLONASS和欧洲的GALILEO)和一个区域卫星导航定位系统(中国的北斗)，堪称空间定位数据获取技术的一个突破性进展；20世纪50年代第一颗人造地球卫星进人太空以来，目前已有数千个航天器成功发射，原来安装在飞机上的“照相机”被搬到了卫星上，形成了遥感(Rs)技术，其所具有的全天候、全天时、重复周期短、覆盖范围广的特点及CCD成像系统等新型传感器的使用，可以获得多时相、多光谱、多分辨率的地面影像(IKONOS的分辨率为1.0m，QuIck Bird的分辨率可达0.61m)，数字摄影测量技术使摄影测量进入自动化、智能化时代，堪称摄影测量的一个突破性进展；自20世纪60年代以来，计算机地图制图技术终于将纸上的模拟地图变成了电子计算机能够识别和存储的数字地图，进而建成了数字地图数据库，并发展成为地理信息系统(GIs)。随着组件式地理信息系统(Com GIs)、网络地理信息系统(Web GIS)和开放式地理信息系统(Open GIS)等技术的实现，以全球海景空问数据的集群服务器和空间数据快速搜索技术为支撑的多用户并发访问Google Earth地理空间信息网络服务系统已经出现，堪称空间信息的收集、存储、管理、分析和应用服务技术的一个突破性进展。可以说，由全球卫星导航定位系统(GPS)、遥感(Rs)和地理信息系统(GIS)构成的信息获取的天空地一体化、数据处理的智能化和信息服务的网络化，极大地促进了城市数字化的发展。 2国家信息基础设施建设推进城市数字化数字城市是要有信息基础设施背景的。国家信息基础设施包括两个方面：一方面是通信网络基础设施(通常称其为信息高速公路)；另一方面是空间数据基础设施。中国的信息基础设施建设，尽管东部、中部、西部还存在一定差距，但总体来说发展是很快的。中国的通信网络基础设施(CNlI)经过近20年的建设已经取得了显著成绩，计划到2020年全部建成，目前拥有四大计算机网络、已具备完善的信息基础平台。其中，中国互联网(China Net)是中国电信经营管理的基于因特网技术的中国公用计算机互联网在北京、上海和广州I设置有国际出口中继线实现与国际互联；中国公用分组交换数据网(china PAC)，由国家骨干网和各省(自治区、直辖市)的省内网组成骨干网已覆盖到全国各省会城市，通过电话网可以覆盖到已开通电话的所有地区；中国公用数字数据网(China DDN)是利用光纤(或数字微波和卫星)数字电路和数字交叉连接设备的数字数据网，它具有传输时延短、可用传输带宽范围宽、传输质量高、路由自动迂回等特点，特别适合对传输时延要求高、信息量大的用户的需求；中国教育和科研网(Cer Net)由教育部和主要高校联合建设，主要用于远程图书馆访问、大型分布式数据库系统、重点实验室数据库、超性能计算机资源共享、远程计算机辅助教学、远程医疗诊断和视频会议等。从总体上看，中周的城市已基本建成由骨干层，汇聚层和接人层构成的政府内网、外网的整体框架。中国晌空间数据础设施建设取得了突出成就，已建成世界l：1400万、1：500万空间数据库，全国1：300万、l；50万1：25万数据库1：5万数字高程模型数据库和基本框架要素数据库，1：1万五大江河数字高程模型数据库；许多城市已建成l：5000、1：2000、l：500地形图数据库，正在采用数据中心与分中心的形式，逐步建成自下向上由数据采集(各种观测台站)、基层数据汇聚中心、各部门(区、县、市)数据分中心、公共数据中心构成的数字城市的数据存储与管理体系；基础地理空间数据的网络化分发，已经成为基本的数据提供手段。从总体上看，中国已初步建成全球、国家、省(自治区、直辖市)、市的基础地理空问数据框架。特别是大多数城市完成了基本地形测绘，许多城市甚至进行了几轮修测更新，地形图件基本上覆盖了城市的建成区、规划市区和主要市郊数字线划图(DLG)、数字栅格图(DRG)、数字正射影像图(DOM)和数字高程模型(DEM)及三维景观数据已成为城市地形信息的主导形式。包括通信网络基础设施和空间数据基础设施在内的信息基础设施建设所取得的成就标志着信息“高速公路”已基本建成，而且信包“高速公路”上已确满载着地理空间数据的车辆”在运行，进一步发展的结果必然是对一系列城市信息应用服务的强烈需求，这必将导致一个以信息基础设施为支撑，以应用服务平台(中间件)为纽带，以建立完整的城市信息应用系统为目的的数字城市的出现。13 国外数字城市的进展总结国外数字城市建设所走过的道路，大体可以将其划分为三个阶段，即城市信息基础设施建设阶段、以电子政务为切人点的政府和企业应用信息系统建设阶段、数字城市的全面建设阶段。131城市信息基础设施建设阶段信息基础设施是数字城市建设与发展的支柱。高速计算机通信网络基础设施，即信息高速公路，是数字城市的“血管”；空间数据基础设施，即城市基础地理空间数据，是数字城市的“血液”。正因为如此，经济发达国家首先是美同对其给予了特别的关注和重视。高速计算机通信网络基础设施建设1993年2月，时任美国总统克林顿在美国国会上发表国情咨文，正式提出建设信息高速公路国家信息基础设施(national information infrastructure，NII)。由于信息高速公路的实施将改变人们的上作、生活和交往方式，所以这一概念一经提出，很快就得到许多国家的响应，时任法国总统希拉克号召在全国中学普及计算机，要求在2002年以前使所有中学与因特网连接；德国政府推出一项名为“信息社会的改革与利用”的互联网普及计划要求在2001年底以前每一所学校都能连上互联网，并在2005年使德国的上网人数达到40%新加坡也出台了类似的信息基础设施建设计划。随着计算机通信网络的发展和普及，各种相关的国际性会议也频繁召开。例如，1996年在南非召开了“信息社会的发展”部长级国际会议，共自40多个国家的政府代表和来自欧共体、联合同教科文组织、同际标准化组织、国际电信联盟、世界知识产权组织及世界银行等18个国际组织的代表参加了会议，会议就以信息高速公路为标志的信息社会的到来给世界带来的深刻变化及国际的合作问题进行了讨论。又如，2005年11月1618日，在突尼斯召开了信息社会世界高峰会第二阶段会议，包括70多位同家元首和政府首脑在内的1万多名代表与会就“如何缩小数字鸿沟”和“加强互联网的同际管理”两个主要议题达成了基本框架协议同时呼吁加强地区性的互联网管理机构的作用，促进发展中国家参与互联网管理，谋求解决“数宁鸿沟”这个全球性难题。值得重视的是，无线城域网正在成为全球市政建设的新热点。2006年5月，美国费城的市议会通过了建造覆盖全市的wi-fi无线网计划，其建成后将成为美国首个拥有无线城域网的大城市，华盛顿、波士顿、芝加哥和新奥尔良的无线城域网计划也在推进之中；英国的伯明翰、爱丁堡、利兹、利物浦等1 2个城市也在建造无线城域网；加拿大的多伦多、澳大利亚的墨尔本也纷纷推出了自己的无线城域网计划。就全球的情况来看，计算机通信网络的发展是很不平衡的。据联合国2004年的一项统计表明，在全球60多亿人口中，近50亿人与互联网无缘，这些人主要集中在发展中国家。其中，非洲只有3 1的人上网；占全球1/5人口的发达国家不仅拥有全球生产总值的86，而且其互联网用户总数也占全世界的95。从一个国家的内部来看，在教育程度较低者与教育程度较高者之间、现代化水平较低的地区与现代化水平较高的地区之间，也存在着计算机通信网络技术掌握和应用的巨大差别，这就是“数字鸿沟”。可以说，当今世界上没有一个国家能够彻底摆脱“数字鸿沟”的困扰。 “数字鸿沟”就是“发展鸿沟”。当我们把高速计算机通信网络作为以促进周家或地区发展为目的的数字城市建设的依托而将其划归为第一阶段的任务时，西力发达国家已经完成了这一任务而大多数发展中国家却在计箅机通信网络化的道路上刚刚起步。这说明数字城市的起步是有时间差的。2空间数据基础设施建设数字城市必须有数据，特刖是空问数据的支持。这里所说的空间数据泛指地理空间框架数据和一切具有空间定位或空间分布特征的自然数据、经济数据、社会数据、人文数据。空间数据基础设施(SDI)的概念是20世界90年代初由加拿大地球信息学界提出的，其初衷是为了加速地理信息交换标准化，加快地球空间数据整合，建立全国范围的空间信息网络。实质上是通过一种基础设施使垒社会能对地球空间数据实现充分的利用和共享。美国国家研究委员会的制图科学委员会于l993年提出“国家空间数据基础设施(NSDI)”，最后于1994年4月以白宫总统行政令的形式提出由联邦政府建立国家空间数据基础设施。自20世纪70年代以来，世界各国的地球空间框架数据建设大体可以分为全要素框架数据、核心框架数据和新一代框架数据三个过程。早期的全要素框架数据建设阶段，主要是进行纸质地图的数字化，或者利用摄影测量手段从影像上获取数据。美国地质调查局先后完成了l：200万全要素地形数据库、1：10万地形数据库(部分要素)和125万土地利用数据库，开始建立全国1；24万地形数据库；加拿大完成了1：25万数据库和南部人口稠密区1：5万数据库，并根据矢量化的等高线和地形数据经过内插派生数字高程模型数据；英国军械测量局从1970年就开始数字化制图，完成了全国范围内的l：5万、1：25万及城市地区1：1250，农村地区1：2500、山区及荒地1：l万矢量地图数据；法国从l985年开始建设1：5万全国地形数据库；荷兰建立了覆盖全国的1：1000、1：2000和1：l万数字地形数据库，1997年完成了全国地籍图数字化，建立了地籍数据与统计数据之间的更新机制；德国从1989年开始建设全国官方的地形和制图信息系统，包括禽有拓扑关系的数字景观模型和数字制图模型，大多数地方正在将1：1ooo地籍图连同(GPS测定的界址点转换成基于地块的信息系统，进行地籍管理和城市规划；阿本完成的数字地图系列包括覆盖全国的1：2.5万矢量数字地图(86幅)，东京、大阪的1：2500和1：1万矢量地图，部分地区的l：2.5万数字影像图。1：20万数字地图和数字影像图、数字道路图等。棱心框架数据是由于全要素矢量数据的生产过程复杂、周期长且费用较高而由美国地质调查局于20世纪90年代初提出的，它是一种包括数字线划图(DLG)、数字栅格图(DRG)、数字高程模型(DEM)和数字正射影像图(DOM)的4D产品。其中，DLG不包括地形图上的所有要素，而是从中选取若干个核心要素。4D产品的生产成本较低、数据组合灵活，而且影像、栅格图形和矢量图形之间能相互补充。在已有矢量数据的基础上，一些国家大力派生简化的框架数据。例如，英国推出了国家道路地名、邮政编码分区、境界数据、道路中心线数据等，迁参与建立欧洲行政界线数据库；日本推出了 1：2500空间框架数据和数字地图25000幅等，后者包括1：2.5万地图上的地名、公共设施及其他编码信息。至于新一代框架数据，是由于目前二维或25维框架数据难以表达三维实体及其时空变化，不能满足应用要求而提出的。例如，于2001年10月，在德国汉诺威召开了关于“三维核心框架数据库”的学术研讨会；一些国家积极发展时序框架数据、多尺度框架数据、导航框架数据段其他新型地理空间框架数据。空间数据基础设施的发展是不平衡的，同样存在着多数发展中国家同发达国家之间、一个国家内部不发达地医同发达地区之间的差距。尽管包括高速计箅机通信网络和地理空间数据在内的信息基础设建设是一个渐进的过程，其发展也不平衡，但是信息基础设施建设作为数字城市发展的先行是客观的，因为没有坚实的信息基础设施，数字城市就没有了依托，就将成为空中楼阁。以信息基础设施为依托进行的数字城市建设是以电子政务建设作为切入点的。这是因为政府部门的信息化是国家信息化的重要组成部分信息技术的渗透作用对变革和创新行政管理模式具有深刻的影响，对依法行政的实施具有重耍的推动作用，而作为其主要形式的电子政务受到了世界各国政府的普遍关注。电子政务的提出者和推动者往往是来自世界各国的政府部门的高级官员甚至是政府首脑自身客观上其完全来自各国政府在网络经济作为标志的信息化浪潮中自发产牛的有关政务模式变革的深刻而急迫的需求。1993年，时任美国副总统戈尔受总统克林顿的委托，研究如何才能重塑美国政府系统，于是构建“电子政务”(E-Government)便被作为一个重要改革方向提出。1994年l2月，建立了以客户为导向的电子政务；1995年5月，克林顿签署文牍精简法，要求政府各部门提交的表格必须使用电子方式，规定到2003年10月全面使用电子文件，并酌情使用电子签名；1996年，美国政府发动“重塑政府计划”，要求联邦机构最迟在2003年全部实现上网；2006年9月，美国政府开通超大型电子网站“第一政府网站”，电子政务建设已进入扩建和推广实施阶段，一张包括各级政府和各行各业在内的电子政务超级无形大网正在一步步展开。继美国之后，英国、日本等发达国家相继提出了构建“电子政务”的宏伟计划。英国于1994年开始着手E-Government建设，先后发布了政府现代化白皮书、21世纪政府电子政务、电子政务协同框架等政策性规划；2000年3月30日，时任英国首相布莱尔提出把英国全面实施电子政务的时间从2008年提前到2005年；2001年1月，英国宣布已有40的政府服务可以通过互联网提供给公众，提前一年超额完成了原定2002年上网率达到25的指标；英国在E-Government建设方面已超过美国、法国、加拿大等250个国家和地区的政府机构，位居世界前列。英国目前已有60的政府机构在互联网上开通，而加拿大为40，澳大利亚为34，美国仅为31。日本的电子政务在亚洲各国中是发展得最快的。2003年3月日本正式启动“电子政务工程”，并并向国会提出了电子签名与认证法案，且很快投人使用；2005年之前政府各部门的主要业务全面通过互联网进行，使其全面进入办公电子化、无纸化时代。德国正在全力追赶信息时代的前进步伐，提出了“全体上网”的十点赶超计划。E-Government势必席卷亚洲、欧洲、中东甚至全球，无论是大国还是小国、富国还是穷国，发达国家还是发展中国家，都引发了一场有关政务模式全面变革的运动。新加坡为构建电子政务而不懈努力，公众可以从一个名为“电子公民中心”的站点很容易地获取医疗保健、商务、法律、规划、交通、家政、住房、就业等各种信息和网上服务；中东的阿拉伯联合酋长国国防部长穆罕默德甚至在2000年说，该国的各个政府部门必须在l 8个月之内实现上网，还发出了“不上网，便下岗”的号令。133数字城市的全面建设阶段从整体上看，发达国家已经完成第一、第二阶段数字城市建设的基本任务，并进入数字城市全面建设阶段。作为进入数字城市全面建设阶段的标志，可以首推由美国、日本推出的城市一站式空间信息服务(geospatial one-stop，GOS)。它是针对目前所有城市应用信息系统(如政府办公、企业管理、数字社区、电子政务等)都存在着对外非一站式服务、对内数据访问不透明的问题而提出的一种解决数字城市空间信息服务的新方案，以满足一站式服务数据访问透明、计算吞吐量很大的用户的需求。GOS提供了一个门户网站()，但不同于IT行业提出的门户网站，也不等同于目前的空间数据基础设(SDl)站点，它集成了多个行业的异构空间数据、多个行业或部门的业务和已有的空间信息应用系统。其主要内容包括：数据汇总、归纳，帮助用户发现和访问各种类型的主题数据；当前重大事件或应用主题，提供与当前特殊事件或特殊应用区域有关的地理信；搜索页面，提供对各种地理信息进行搜索的人口；地图浏览器，提供空间数据可视化操作能力；数据发布，提供地图、图片、数据集、地理活动和重大事件发布功能及空间解决方案。此外，加拿大、挪威及欧盟也建设了实现一站式服务的门户网站。上述一站式空间信息服务平台或门户刚站把数字城市的全而建设提高到了一个新的水平。14中国数字城市的进展我国数字城市的进展同国外基本相似，也大体分为三个阶段。l._41城市信息基础设施建设先行城市信息基础设施是数字城市的依托，必须先行。随着网络技术的发展，我国的直辖市、省会城市和计划单列市、发达地区的县级市的一些部门和单位在。20纪90年代中期开始组建自己的局域网。随着互联网技术的快速发展，从20世纪90年代末开始，在政府的强力推动和引导下，各级政府部门及较大规模的企业开始建立自己的网络平台，并不断延伸，在2004年左右已基本建成由核心(骨干)层、汇聚层和接入层构成的城市通信网络设施。我国东部城市的计算机通信网络基础设施建设，总体上比中部、西部城市起步要早一些，力度大一些，进展快些。中部、西部城市信息基础设施建设近儿年发展得很快。例如，中部的郑州市截至2005年底，市区主F道光缆覆盖率已达100，街道、小巷及小区光缆覆盖率已达80以上，郊区乡镇、行政村光缆覆盖率已达100%并正在进一步建没宽带城域网，目前已覆盖整个城市和市辖五市一县一区(上街区)，与国家主干网和省网相连，实现了城区网双向交互到楼；西部的兰州市经过几年的努力也已建成结构较为完整、技术先进、门类齐全、适度超前的电信基础通信刚络体系，并正在进一步充实和完善。城市空间数据是建设数字城市的基础。随着我国城市(镇)化、城市信息化步伐的加快，为了适应城市规划、建设和管理现代化的紧迫需求，各个城市都把基础地形测绘作为数字城市的先行。东部的青岛、广州、东莞、常州、镇江等许多城市，乃至西南部的昆明等城市，都建立了GPS连续运行参考站网系统(continuous operation reference system，CORS)进行了大地水准面精化，构建了似大地水准面。西部的兰州市也已于1996年完成了全市GPS控制网建设，建立了以4D（DLG、DRG、DOM、DEM)数字化产品为核心的数据库，进而建成了城市基础地理信息系统。许多城市已对基础地形数据进行了几轮更新。所以说，城市信息基础设施建设作为我国数字城市发展的基础性工作，其进展速度是很快的。1. 42 政府和企业信息系统建设正在推进在信息基础设施建设先行的基础上，政府和企业应用系统建设正在向前推进。20世纪90年代初启动以“三金工程”(金桥、金关和金卡)为主要内容的办公自动化工程，尽管基本上是单机的，但毕竟迈出了第一步：20世纪90年代中期启动“政府上网工程”，作为电了政务的实施迈出了坚实的第二步；20世纪90年代末电子政务的发展步人了快车道，1998年4月，青岛市在互联网上建立了我国第一个严格意义的政府网站青岛政务信息公众网，2000年3月全国人大通过的国民经济和社会发展“十五”计划纲要明确提山了“以信息化带动工业化”的主张，同年9月3日时任国务院总理的朱镕基在听取有关“金关工程口岸电子执法”与“金税工程及出口退税电子化管理系统”的运行情况汇报后，要求“各级政府、各个部门都要把推进信息化当作一件大事来抓”，随后在2000年10月9开做的“十五”计划报告中再次强调：“我们讲抓住机遇，很重要的就是要抓住信息化这个机遇一政府行政管理、社会公共服务、企业生产经营都要运用数字化、网络化技术”。2002年，中共中央办公厅200217号文件国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见的通知，首次阐述了电子政务的重大意义和作用，做出了具体部署，提出了具体任务，要求通过电子政务建设使中央和地方各级党委、政府部门的管理能力、决策能力、应急处理能力、公共服务能力得到较大改善和加强，初步形成电子政务体系框架。在中共中央办公厅200217号文件的指导下，许多地方政府都将电子政务建设作为“十五”规划的重要内容，专业化的政府网站日益增多，服务内容更加丰富，功能不断增强，互动性得到了很大提高。苏州市“信息亭”的成功设计、配置和运行很好地体现了电子政务是为公众服务的。206年3月24日，国务院信息化工作办公室印发了国家电子政务总体框架，要求全周各地方、各部门信息化领导小组依据该总体框架，开展“十一五”时期的电子政务建设，是对中共中央办公厅200217号文件的补充和完善。国家电子政务总体框架提出的任务是，覆盖全国的、统一的电子政务基本建成；目录体系与交换体系、信息安全基础设施初步建立；重点应用系统实现互联互通；政务信息资源公开和共享机制初步建立；法律法规体系初步形成；标准化体系基本满足业务发展需求；管理体制进步完善；50以上的行政许可项目实现在线处理，公众认知度和满意度进步提高，有效降低行政成本。在国家电子政务总体框架的具体指导下，全国各地方、各部门的电子政务健康发展，电子政务建设已初具规模，目前正处于蓬勃发展阶段。在电子政务建设的推动下，不仅东部城市的绝大多数大、中型企业都不同程度地建立了企业管理信息系统(MIS)、企业资源规划系统(ERP)和电子商务服务系统而且中部的郑州宇通客车股份有限公司也已开发了多个企业信息化系统，目前正在实施ERP系统，郑州国产汽配城批发市场的电子商务服务系统已经建成，河南富立达电子商务服务系统有限公司建成了富立达电子商务服务系统网河南绿网电子商务系统股份有限公司已开通了BtoC电子商务服务系统零售网站和B2B网上批发l网站及展会交易网站。企业信息化和电子商务服务系统的建设正在稳步发展。143数字城市整体规划已经启动进入21世纪以来，北京、上海、苏州等不少城市都宣布了雄心勃勃的数字城市计划，其中苏州市的“数字苏州”建设方案的完成就很具有代表性。2002年10月，苏州市发展与改革委员会与解放军信息工程大学合作承担了“数字苏州”建设方案的编制工作，项目组经过年时间的现状调查、需求分析、专题研究，形成初稿、征求意见稿、修改定稿，于2003年10月完成了“数字苏州”建设方案的编制任务，并于同年11月在苏州通过专家评审。数字苏州建设方案包括总体建设方案、网络基础设施建设方案、空间数据基础设施建设方案、电子政务建设方案、电子商务与现代物流系统建设方案、数字社区建设方案和资源整合、信息共享与标准规范建设方案七个部分。苏州市是目前我国地级市中第一个制订了完整“数字城市”建设方案的城市。为了有计划、有步骤地推进“数字苏州”的建设，苏州市人民政府与解放军信息工程大学于2004年5月共同签订了信息化领域战略合作框架协议，苏州市发展与改革委员会信息化投资公司、苏州市国际科技园投资公司与解放军信息工程大学签订了“关于合作组建苏州市数字城市工程研究中心”的协议，同时组建了信息工程大学数字城市工程研究所，并于2004年9月10日正式挂牌运行，其标志着“数字苏州”建设的全面启动。东部先行，中部跟上。地处中原的河南省郑州市于26年6月制定了郑州信息港工程总体规划；同年12月，郑州市信息化办公室与解放军信息工程大学合作完成了“数字郑州”建设规划。该建设规划在分析“数字郑州”建设的必要性、紧迫性与可行性的基础上，提出了符合郑州市实情的“数字郑州”建设的指导思想、建设的特点与特色，构建了“数字郑州”总体框架，明确丁“数字郑州”的重点建设内容(包括郑州市信息资源中心、统一电子政务平台、电子商务与现代物流系统、公众应用系统、示范工程)，确定了“数字郑州”近期的建设任务，提出了“数字郑州”的建设保障体系。在东部城市先行、中部城市跟上的时候，西部城市也在奋起直追。兰州市“数字城市”工程规划打算在20052020年按照统一规划、分步实施、突出应用和逐步完善的原则进行“数字兰州”建设。该工程规划安排在20042005年提出并论证“兰州市地理空间信息系统建设思路”，编制并论证“兰州城市地理信息系统建设规划”；在20052006年实施“兰州城市地理空间信息系统一期工程”；2007年编制“数字兰州发展思路”；2008年编制“数字兰州规划”，实施“兰州城市地理空间信息系统二期工程”；2009年实施“兰州市地理空间信息系统三期工程”；2010年全面启动“数字兰州”工程建设。15国内、外数字城市发展比较本节从以下几个方面对国内、外数字城市的发展进行比较1.51 数字城市发展进程的比较总体来说，国外(如美国、加拿大、英国、法同、德国、澳大利亚和日本等国家)数字城字城市建设已完成三个阶段的基本任务，实现了政府和企业信息系统纵向、横向的网络互联互通。已建成城市一站式服务(GOS)平台，按照用户解决某个主题问题的需求提供站式信息服务，全面提升了数字城市的功能和应用服务水平。我国的数字城市建设处于第一 、第二阶段，而且两个阶段基本上是同时并进。这是由于信息基础设施建设特别是计算机通信网络基础设施在全球信息化浪潮下被迅速推进的结果；空间数据基硎设施建设相对滞后，特刖是数据更新机制尚不健全，难以提供最新的空间信息服务；政府和企业内部的信息系统建设进展迟缓，建设水平参差不齐，有些甚至无实用价值；有垂直主导关系的信息系统，如“四金”(金关、金税、金盾、金融)工程等，各自上下的互联互通基本实现，但其横向之问的系统互联互通推进缓慢，甚至履步维艰；数字城市整体规划虽已启动，但仅是个别和少数城市，大多数数字城市的建设还处于无计划状况。所以，总的来说，我国的数字城市建设还处于初级发展阶段。1. 52数字城市信息共享的比较国外数字城市信息共享程度高，以美国、加拿大、澳大利亚等国家为例，其地理空间信息采用国家和州两级管理体制，各个城市可以很方便地共享国家和州的地理空间信息。一般说来，各个城市的网站只提供小比例尺(1：25万1：50万)的背景地图，当用户需要检索更大比例尺的地图时，各城市的政府网站都会通过与国家级、州级的地理数据部门或地理信息专业网站的链接，使其直接共享专业部门或网站的地理信息。国家级或州级地理信息部门或业网站，以网络化的方式向城市政府和公众提供无偿或低价的多尺度地理空间信息的开放式服务。也就是说每个城市的政府网站不是“信息孤岛”，它的背后都有一个巨大的网络化信息资源体系与备城市的政府网站链接，并支撑着各个城市政府网站的运行。我国数宁城市信息共享程度很低。我国的地理空间信息实行的是国家、省（自治区、直辖市)和市三级管理体系，各个城市必须各自独立地承担空间数据基础设施的建设和管理任务。一方面，国家、省(白治区、直辖市)和市三级地理空间信包网站未实现链接，无法实现全国的地理空间信息共享，这主要是由于地理空问信息的保密制度所致；另一方面，许多城市基础地理空间信息共享的问题尚未解决城市内部各部门、行业具有空间定位或具有空间分布特征的专业数据无法实现连续空间化整合，信息共享的推进十分缓慢，基本上处于“信息孤岛”状态，这主要是由于部门利益所致。153数字城市服务效益的比较城市政府网站群和业务上网的数量、质量和水平，最能说明中、外数字城市服务效益存在的差距。国外的政府上网数量很大，如加拿大有540个州、直辖市、地区、县、市、镇的政府机构上网；政府实现网上办公，主要办公业务包括城市规划管理、市政工程管理(供水、排水、供暖、供气、垃圾处理、绿化、环境卫生)、城市应急管理(治安、火警、急救)、档案管理、审计管理、财政管理、采购管理和社区管理；政府普及网上服务，如政府投资服务、旅游服务、文化服务、社区服务以及法律宣传、环保宣传和规划项目征求意见，特别是其中的城市规划项目在网上征求市民意见更为突出，城市规划的法规、总体规划、分区规划、规划设计方案、建筑设计要求等内容都在网上发布，市民可随意浏览和下载，经过批准的项目设计方案必须在网上公布和征询市民意见，充分体现出程序规范、法制健全、过程透明、尊重民意的特点。我国数字城市的政府网站群虽然数量很大，如加拿大有540个州、直辖市、地区、县、市、镇的政府机构上网；政府实现网上办公，主要办公业务包括城市规划管理、市政工程管理(供水、排水、供暖、供气、垃圾处理、绿化、环境卫生)、城市应急管理(治安、火警、急救)、档案管理、审计管理、财政管理、采购管理和社区管理；政府普及网上服务，如政府投资服务、旅游服务、文化服务、社区服务以及法律宣传、环保宣传和规划项目征求意见，特别是其中的城市规划项目在网上征求市民意见更为突出，城市规划的法规、总体规划、分区规划、规划设计方案、建筑设计要求等内容都在网上发布，市民可随意浏览和下载，经过批准的项目设计方案必须在网上公布和征询市民意见，充分体现出程序规范、法制健全、过程透明、尊重民意的特点。我国数字城市的政府网站群虽然数很大，但政府业务上网的数量、质量和水平发展不平衡。东部发达地区城市政府业务上网比较普遍，如江苏省的苏州市从市到镇的业务已全部上网，实现了无纸办公；中部、西部的城市其政府正在进行办公自动化建设，政府网上办公水平普遍较低；城市政府网站与业务部门相对应一个城市可能有数十个局级政府网站，不像国外的城市一个市级网站就能囊括本市所有政府部门。总体来说，我国的城市政府网站，其业务上网的广度和深度，同同外的城市政府网站相比都相筹甚远。154数字城市标准化的比较标准化数数字城市建设中的一个根本性的、影响拿局的问题，是实现信息共享的前提。国内外数宁城市建设在标准化方面存在很大差距。国外数字城市建设的标准化程度很高。其通信网络基础设施和空间数据基础设施建设。严格执行国家标准或国际标准；由于国外一个城市通常用一个市级政府网站就能覆盖全市所有政府部门，因此其政府网站结构和内容结构都是标准化的，这样就能够以标准的内容结构为各级政府和公众提供信息服务：政府业务上网，如网上办公、网上申请、网上审批、网上公告等政府行为，都是遵守国家和地力的法律、法规的；各部门的业务应用信息系统，包括业务流程、业务表格等城市信息管理和服务都依据相应的标准和规范。这些都有利于数字城市建设和应用的成熟度与长期可持续发展。相比较而言，我国数字城市的标准化、规范化相对滞后执行效