城市空间信息学概述 第一章

1、武汉大学测绘学院 李英冰 YB Li, SGG, Wuhan University 1.1 城市空间信息概述 Introduction to Urban Spatial Information 1 城市的定义 2 城市空间信息 3 城市基础数据 4 数据、信息、知识与智慧 武汉大学 李英冰 城市是人口集中，工商业发达，居民以非农业人口为主的 地区，通常是周围地区的政治、经济、文化中心 城市化水平又叫城市化率，是衡量城市化发展程度的数量 指标，一般用一定区域内城市人口占总人口比例来表示 1 城市的定义 各国城市化比率 武汉大学 李英冰 小城市：城区常住人口50万以下 中等城市：城区常住人口50万

2、以上100万以下 大城市：城区常住人口100万以上500万以下的城市 特大城市：常住人口500万以上1000万以下 超大城市：城区常住人口1000万以上的城市为超大城市 城市规模 武汉大学 李英冰 国家新型城镇化规划（20142020年）2013年3月17日 全文公布，报告分为八篇三十一章、约3万字 国家新型城镇化规划解读：建智慧城市、促小城镇发展 武汉大学 李英冰 城市空间是以地表为依托，向空中和地下略有延伸的立体 空间 城市空间是以地表为依托，向空中和地下略有延伸的立体 空间。城市空间可以划分为地表、地上和地下三个部分， 相应的地物划分为地表地物、地上地物和地下地物 2 城市空间信息 武汉

3、大学 李英冰 空间信息是反映地理实体空间分布特征的信息。空间分布 特征包括实体的位置、形状及实体间的空间关系、区域空 间结构等 城市空间信息是与城市相关联的地理空间信息的总称 空间信息（Spatial Information） 武汉大学 李英冰 武汉市增长模式 武汉大学 李英冰 提出城市的目标定位，确定城市总体发展框架，合理分布 城市人口，科学安排建设用地，制定生态环境保护及基础 建设方案。 武汉市城市总体规划(2010-2020年) 武汉大学 李英冰 城市基础数据是城市空间信息的基础，具有空间、时间和 属性三大特征，能完整地描述城市自然和社会形态的地物 地貌信息（如建筑物、道路、水系、绿地等

4、）、管理境界 信息（各级行政管理单元边界，如市、区、街道办事处和 重要单位界域及地理分区等）以及它们的基本属性信息 城市基础地理空间框架平台为城市建设和发展提供标准规 范的 、便于空间 数据共享与交换以及信息 集成应用的服 务平台 3 城市基础数据 武汉大学 李英冰 数据。反映客观事物运动状态的信号通过感觉器官或观测 仪器感知 , 形成了文本 、 数字 、事实或图像等形式的数 据。 信息。大脑对数据进行加工处理，使数据之间建立相互联 系，形成回答了某个特定问 题的文本，以及被解释具有某 些意义的数字、 事实 、 图像等形式的信息 知识。人们在头脑中将数据与信息 、 信息与信息在行动 中的应用之

5、间所建立的有意义 的联系 , 体现了信息的本质 、 原则和经验 。 智慧。是人类所表现出来的一种独有的能力，主要表现为 收集、加工、应用、传播信息和知识的能力，以及对事物 发展的前瞻性看法 4 数据、信息、知识与智慧 武汉大学测绘学院 李英冰 YB Li, SGG, Wuhan University 1.2 数字城市与智慧城市 Digital City and Smart city 1 数字地球 2 2 数字城市数字城市 3 3 智慧城市智慧城市 武汉大学 李英冰 数字地球是一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海 量数据和多维显示的地球虚拟系统。 美国副总统戈尔于1998年在“数字地球：认识

6、二十一世纪 我们所居住的星球”演讲中将数字地球看成是对地球的三 维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据，是关于整 个地球、全方位的地理信息系统与虚拟现实技术、网络技 术相结合的产物。数字地球要解决的技术问题包括计算机 科学、海量数据存贮、卫星遥感技术、宽带网络、互操作 性、元数据等。 1 数字地球 武汉大学 李英冰 数字城市（Digital City）指有效获取、分类存储、自动 处理和智能识别海量数据的、具有高分辨率和高度智能化 的、既能虚拟现实又可直接参与城市管理和服务的一项综 合工程。 数字城市所必需的关键技术：超大容量超高速计算机、科 学计算技术、虚拟现实技术、卫星图像分析与3S技术、

7、宽 带卫星通讯技术、ATM（异步传输模式）、网络技术、互 操作系统、元数据等。 2 数字城市 武汉大学 李英冰 电子政府应当成为数字城市建设的战略主导 电子商务架构是数字城市建设的战略核心 城市交通智能化的全面建设是数字城市的战略启动 数字城市的作用 武汉大学 李英冰 智慧城市(Smart city)是利用新一代信息技术，在泛信息 全面感知和互联的基础上，实现人、物、城市功能系统之 间无缝连接与协同联动的智能自感知、自适应、自优化， 从而对政府服务、城市管理、商务活动、民生、环保、公 共安全等多种城市需求做出智能优化和及时响应，形成基 于海量信息和智能处理的可持续发展、便捷、高效、绿色、 安全

8、的城市形态, ，使整个城市以一种智慧的方式运行 3 智慧城市 武汉大学测绘学院 李英冰 YB Li, SGG, Wuhan University 1.3 城市空间信息处理的核心技术 Core technology for urban spatial information processing 武汉大学 李英冰 1 物联网 2 云计算 3 大数据 目录 空间信息技术 虚拟现实与多 媒体技术 空间数据库管 理技术 信息高速公路 与机网络技术 物联网云计算 大数据 武汉大学 李英冰 物联网（IOT, the Internet of Things）是物物相连的互联 网。国际电信联盟( ITU)对物联

9、网的定义为：通过二维码 识读设备、射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球定位 系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任 何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智 能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 1 物联网 武汉大学 李英冰 传感器技术：从传感器把模拟信号转换成数字信号 RFID标签，融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综 合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用 前景 嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、 集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。 物联网关键领域 武汉大学 李英冰 云计算（cloud computing）

10、云计算是一种将可伸缩、 弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应 和管理，并提供网络访问的模式。 2 云计算 武汉大学 李英冰 软件即服务（SaaS），提供云能力类型中的应用 平台即服务（PaaS），提供云能力类型中的平台 基础设施即服务（IaaS），提供云能力类型中的基础设施 云服务类别 武汉大学 李英冰 The Google File System(GFS)文件系统 MapReduce：超大机群上的简单数据处理 Bigtable：一个分布式的结构化数据存储系统 Google 三大云计算技术 武汉大学 李英冰 Microsoft Azure是由微软所发展的一套云计算操作系统， 用来

11、提供云在线服务所需要的操作系统与基础存储与管理 的平台，是微软的云计算的核心组成组件之一，以及微软 在线服务策略的一部份。 Windows Azure 武汉大学 李英冰 大数据(big data)指的是需要新处理模式才能具有更强的决策 力、洞察力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息 资产 大数据的4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、 Variety（多样）、Value（价值）。 3 大数据 武汉大学 李英冰 城市化进程赋予我们现代化的生活，但同时也带来了很多 问题和挑战，如空气污染、交通拥堵、能耗增加、规划落 后等。 城市计算与大数据 武汉大学 李英冰 2014年，百度成立专门的大数据实验室 预测业务，陆陆续续推出世界杯预测、票房预 测、景点预 测、高考预测诸多预测业务 LBS大数据，百度迁徙一炮走红后，又陆续推出百度热力 图、百度天眼等产 品 大数