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篇(1)

陳柳欽,湖南邵東縣人,天津社會科學院城市經(jīng)濟研究所研究員,天津市知名青年學者,青年經(jīng)濟學家,產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、城市經(jīng)濟和城市金融問題專家。兼任教育部人文社會科學重點研究基地對外經(jīng)濟貿(mào)易大學中國WTO研究院特邀研究員,哈爾濱商業(yè)大學國際經(jīng)濟與貿(mào)易研究所研究員、經(jīng)濟學院教授,碩士研究生導師,哈爾濱理工大學客座教授,湖南科技大學商學院教授,天津理工大學經(jīng)濟管理學院碩士研究生導師,天津工業(yè)大學公共危機管理研究所特邀研究員,廣西民族大學兼職教授。

摘要: “數(shù)字城市”作為知識經(jīng)濟、信息社會發(fā)展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發(fā)展的方向。“數(shù)字城市”是21世紀城市發(fā)展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人民生活水平提高的新動力,它不再是一個技術性概念,而是現(xiàn)代科技、社會、政治、經(jīng)濟影響下的新城市形態(tài)。本文闡述了“數(shù)字城市”的內(nèi)涵,并對“數(shù)字城市”建設的內(nèi)容與框架進行了細致的探討。

關鍵詞: 城市 信息化 城市信息化 “數(shù)字城市”

中圖分類號: F49

一、“數(shù)字城市”興起的背景

1998年1月31日,時任美國副總統(tǒng)戈爾在美國加利福尼亞科學中心發(fā)表了題為“數(shù)字地球:二十一世紀認識地球的方式(The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century)”的講演中首次提出了“數(shù)字地球”的概念。戈爾指出:我相信我們需要一個“數(shù)字地球”,即一個以地球坐標為依據(jù)的、嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、具有多分辨率的、能三維可視化表示的虛擬地球。詳細地說,“數(shù)字地球”是指以地球為對象,以地理坐標為依據(jù),具有多源、多尺度海量數(shù)據(jù)的融合,能用多媒體和虛擬現(xiàn)實技術進行多維的表達,具有數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和可視化特征的虛擬地球。簡單地說,“數(shù)字地球”是指數(shù)字化、信息化的地球。形象地說,“數(shù)字地球”是指整個地球經(jīng)數(shù)字化后由計算機、數(shù)據(jù)庫及通訊網(wǎng)絡來管理的巨型信息系統(tǒng)。同時,“數(shù)字地球”也是全球定位系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)絡及虛擬現(xiàn)實等現(xiàn)代高科技的高度綜合和升華,是當代科學技術發(fā)展的制高點。

1999年12月,來自20個國家的500余名科學家、工程師、教育學家、管理者及企業(yè)家匯聚北京,于“首屆國際數(shù)字地球會議”召開之際發(fā)表了著名的《數(shù)字地球北京宣言》。宣言指出:21世紀是一個以信息和空間技術為支撐的全球知識經(jīng)濟的時代,強調綜合全球對地觀測系統(tǒng)、全球空間數(shù)據(jù)基礎設施、全球導航與定位系統(tǒng)、地球空間信息基礎設施及動態(tài)過程監(jiān)控的重要性;認識到數(shù)字地球有助于回應人類面臨的諸方面的挑戰(zhàn);倡議政府、科技界、企業(yè)等共同推動數(shù)字地球的發(fā)展;建議實施數(shù)字地球過程中,應優(yōu)先考慮環(huán)境、災害、資源、可持續(xù)發(fā)展與人類生活質量等方面。數(shù)字地球北京宣言的發(fā)表,標志著1998年戈爾提出數(shù)字地球概念后該領域在全球范圍的正式推進。

隨著信息技術的高速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)的普及、信息高速公路的建設、“數(shù)字地球”概念的提出和推廣,全球掀起了一股強大的信息化浪潮。這股浪潮對世界各國的經(jīng)濟、政治、文化均產(chǎn)生了巨大的沖擊,它使得一些傳統(tǒng)的東西正在消逝,許多新事物、新現(xiàn)象層出不窮;它正在逐步改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、生活方式及價值觀念,促進人們進行新的社會變革。由于計算機技術的產(chǎn)生以及在各個科學領域的廣泛應用,大大促進了網(wǎng)絡技術、通信技術和空間分析技術等技術的發(fā)展,學科的相互交叉和技術的集成又不斷地拓寬新的應用領域。信息技術與信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已邁入了一個嶄新的時代。這些先進的、改變城市功能的技術主要表現(xiàn)為:(1)高分辨率衛(wèi)星遙感技術突飛猛進,極大地提高了地理信息獲取和更新的能力;(2)寬帶光纖和衛(wèi)星通信為基礎的互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及,極大地擴大了信息的通信交換能力;(3)分布式數(shù)據(jù)庫和共享技術的發(fā)展,極大地提高了信息存儲和管理能力;(4)仿真和虛擬技術的成熟,醞釀著信息應用技術領域的劃時代變革。信息技術變革的大趨勢必然深刻地影響到城市規(guī)劃、建設和管理行業(yè)的信息技術應用領域。傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、建設和管理不得不向“數(shù)字城市”靠近,并努力追尋“數(shù)字城市”的發(fā)展模式。

城市是社會經(jīng)濟要素高度集中的區(qū)域,是人類經(jīng)濟、政治和文化活動的中心,是人流、物流、資金流和信息流聚集和擴散的基地。進入21世紀,信息化進一步得到了廣泛應用和高度滲透,信息技術正孕育著新的重大突破。信息資源日益成為城市發(fā)展的重要生產(chǎn)要素、無形資產(chǎn)和社會財富。同時,經(jīng)濟全球化是經(jīng)濟增長要素特別是技術、資本、人力資源、知識等諸要素,在資本追求經(jīng)濟效益最大化的利益驅動下所出現(xiàn)的全球性流動和組合,以至于國別經(jīng)濟和區(qū)域經(jīng)濟越來越多地被納入了一體化的全球經(jīng)濟體系之中,人類社會經(jīng)濟發(fā)展的依賴性、互補性、關聯(lián)性更為增強,各種商品在全球流通,為世界人類所共享。2000年6月5日～7日,聯(lián)合國經(jīng)濟與社會事務部(UNDESA)和聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)及亞太地區(qū)的城市市長參加的主題為“推動城市信息化,共創(chuàng)未來家園”的“亞太地區(qū)城市信息化高級論壇”,最后發(fā)表了《上海宣言》。該宣言指出,當今世界經(jīng)濟全球化已經(jīng)成為人類社會發(fā)展的總趨勢。信息化的程度和水平已經(jīng)成為衡量一個城市經(jīng)濟社會發(fā)展綜合實力和文明程度的主要指標。信息化正成為全球貿(mào)易、投資、資本流動和技術轉移以及社會、經(jīng)濟、文化等一切領域發(fā)展的主要推動力。信息化建設將有利于促進人類的共同富裕和共同進步。加強對城市信息化的理解,推進城市信息化建設與合作,將成為城市發(fā)展的新主題和新動力。城市信息化的主要表現(xiàn)形式是“數(shù)字城市”的建設。從技術角度看,“數(shù)字城市”是城市信息化實現(xiàn)的技術基礎,而且是城市信息化水平提高的一個重要特征。“數(shù)字城市”是社會信息化發(fā)展必然,是當今發(fā)達國家信息化發(fā)展的主要特征。全球信息化正在引發(fā)當今世界的深刻變革,重塑著世界政治、經(jīng)濟、社會、文化和軍事發(fā)展的新格局。全球信息化的出現(xiàn)使得互聯(lián)網(wǎng)成為新世紀國人關注的熱點,而“數(shù)字城市”則是熱點中的焦點。

在戈爾于1998年9月首先提出了“數(shù)字化舒適社區(qū)建設”的倡議后,許多國家已經(jīng)對“數(shù)字城市”開展了相應的工作。比如歐洲“數(shù)字城市”(EDC)中的虛擬赫爾辛基很有特色,3D界面是其一個非常重要的組成部分。日本的“數(shù)字京都”(DCK)項目始于1998年10月,目的是使其成為京都的社會信息主干,其設計思想是真實和活動。“真實”是指該“數(shù)字城市”是為實際的用戶服務的,而不是虛擬城市;“活動”是“數(shù)字城市”中的數(shù)據(jù)采集于現(xiàn)實的動態(tài)數(shù)據(jù)。“數(shù)字京都”中的新技術開發(fā),處于國際領先地位。新加坡提出了“智能城市”的設想,為國民提供一個綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)和異步數(shù)字用戶專線,將新加坡90%的家庭連接在一起,實現(xiàn)“網(wǎng)上生存”的夢想。隨后,一些發(fā)展中國家也紛紛制定城市信息化發(fā)展政策,這些信息化城市或地區(qū)統(tǒng)一命名為“數(shù)字城市”。在國內(nèi),近十多年來,深圳、北京、海口、濟南、廣州等城市和國內(nèi)著名科研院校相繼建立了一批專業(yè)數(shù)據(jù)庫和應用開發(fā)系統(tǒng),為“數(shù)字城市”的研究積累了經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。“數(shù)字城市”已成為我國各主要地、市進入21世紀后,在新的時代背景、經(jīng)濟背景、技術背景下,運用并發(fā)展空間技術、信息技術、網(wǎng)絡技術,最終將其集成并滲透到現(xiàn)代城市生活方面的一項重要的標志性建設。

目前,“數(shù)字城市”作為知識經(jīng)濟、信息社會發(fā)展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發(fā)展的方向。深入開展“數(shù)字城市”的研究,積極推進“數(shù)字城市”的建設,無論是對當前,還是對未來城市發(fā)展,都具有十分重要的意義。

二、“數(shù)字城市”的內(nèi)涵

由于“數(shù)字城市”是一個正在發(fā)展演變的概念,人們對它至今沒有統(tǒng)一和權威的解釋,存在很多的爭論和思考。

臺灣學者林峰田(1999)認為,“數(shù)字城市”是一項從人員組織、經(jīng)費、法令、土地使用等各種配合條件,到包括硬件、軟件和科技在內(nèi)的基礎設施,再到數(shù)據(jù)資料及其應用服務,直至社會文化五個層面的多層結構的城市大系統(tǒng),他提出理想的“數(shù)字城市”應能達到三個目標:第一,有效支援城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高城市競爭力;第二,滿足市民日常的交通、購物、娛樂、休閑、安全、教育、醫(yī)療等需求,保障市民知與言的權利;第三,創(chuàng)造地方特色自主意識的網(wǎng)絡文化。

承繼成(2000)認為,信息化是指數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化的全部過程。因此,信息化城市,也可以叫“數(shù)字城市”(或數(shù)碼港)、網(wǎng)絡城市和智能城市。俞正聲(2000)認為,所謂“數(shù)字城市”與“園林城市”、“生態(tài)城市”、“山水城市”一樣,是對城市發(fā)展方向的一種描述,是指數(shù)字技術、信息技術、網(wǎng)絡技術要滲透到城市生活的各個方面。這將是世紀之交最重要的技術革命,將深刻改變?nèi)藗兞晳T的工作方式、生活方式甚至風俗習慣和思維方法。宋建元等(2001)認為,“數(shù)字城市”即城市數(shù)字化,是指充分利用遙感技術(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、計算機技術和多媒體及虛擬仿真等現(xiàn)代科學技術,對城市基礎設施和與生產(chǎn)生活發(fā)展相關的各方面進行多主體、多層面、全方位的信息化處理和利用,具有對城市地理、資源、生態(tài)、環(huán)境、人口、經(jīng)濟、社會等諸方面進行數(shù)字化網(wǎng)絡化管理、服務和決策功能的信息體系。郝力(2001)認為,從信息化廣義角度看,“數(shù)字城市”即是空間化、網(wǎng)絡化、智能化和可視化的技術系統(tǒng)。“數(shù)字城市”是物質城市在信息世界的反映和升華。從城市規(guī)劃、建設和管理的狹義角度看,“數(shù)字城市”可概括為“43VR”,即地理數(shù)據(jù)4D化;地圖數(shù)據(jù)三維化;規(guī)劃設計VR(Virtual Reality,虛擬現(xiàn)實)化。地理數(shù)據(jù)4D化指城市空間基礎地理信息數(shù)據(jù)庫包括數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字柵格地圖(DRG)、數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像地圖(DOM);地圖數(shù)據(jù)三維化指地圖數(shù)據(jù)由現(xiàn)在的二維結構轉換為三維結構;規(guī)劃設計VR化指規(guī)劃設計和規(guī)劃管理在4D數(shù)據(jù)、三維地圖數(shù)據(jù)支撐下,將現(xiàn)有的二維作業(yè)對象和手段升級為三維和VR結合的作業(yè)對象和手段。

楊開忠、沈體雁(2001)認為,一般所指的“數(shù)字城市”是以3S技術和互聯(lián)網(wǎng)技術為支撐的城市空間信息運行系統(tǒng),是一個包括城市空間信息運行機理、空間信息運行技術系統(tǒng)、空間信息服務與產(chǎn)業(yè)體系和社會文化在內(nèi)的多層框架。也就是說,“數(shù)字城市”工程建設要在城市空間信息認知機制和資源配置機制的作用下,采用數(shù)字化的空間信息技術手段對作為物質實體的城市系統(tǒng),特別是對與地理空間相關的經(jīng)濟社會現(xiàn)象進行數(shù)字化重現(xiàn)和虛擬,從而促進人們對城市的認識,規(guī)劃建設和管理,進而促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢與協(xié)調,提高城市競爭力和市民生活質量。趙燕霞、姚敏(2001)認為,“數(shù)字城市”就是以數(shù)字化的方式表示城市及其各種信息,不僅應該包括城市各類與空間位置有關的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還應該包括相關的人口、經(jīng)濟、教育、軍事等社會數(shù)據(jù),在現(xiàn)代信息技術的基礎上,形成一個具有智能性質的城市巨系統(tǒng)。周曉穎、章申魯(2001)認為,“數(shù)字城市”是綜合運用現(xiàn)代高新技術,對城市的基礎設施、功能機制進行信息自動采集、動態(tài)監(jiān)測管理和輔助決策服務的技術系統(tǒng),具有城市地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟、社會等復雜系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、虛擬仿真、優(yōu)化決策支持和可視化表現(xiàn)等強大功能。它與城市地理信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于,對城市有關數(shù)據(jù)能夠自動采集、處理分析、傳輸分化、自動或半自動智能決策,直接為社會公眾提供便利的信息服務。王滸等(2001)認為,“數(shù)字城市”就是基于城市空間信息基礎設施之上的城市居民社會信息生存空間。通過運用數(shù)字地球的關鍵技術,如數(shù)據(jù)挖掘、知識提取和虛擬現(xiàn)實技術,“數(shù)字城市”中廣泛的、多源的空間信息將被有效的集成和管理。最終,“數(shù)字城市”將提供給公眾和企業(yè)的不僅是虛擬的用戶界面以實現(xiàn)所謂的“數(shù)字生存”,更重要的是將輔助政府制定城市管理的綜合決策。

“數(shù)字城市”也稱信息城市、智能城市,以數(shù)字化的方式表示城市及其各種信息,不僅包括城市各類與空間位置有關的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還包括相關的人口、經(jīng)濟、教育、軍事等社會數(shù)據(jù),在現(xiàn)代信息技術的基礎上,形成一個具有智能性質的城市信息系統(tǒng)。顧朝林等(2002)認為,“數(shù)字城市”是指綜合運用地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感系統(tǒng)(RS)等關鍵技術,深入開發(fā)和應用空間信息資源,建設服務于城市規(guī)劃、建設和管理,服務于政府、企業(yè)、大眾的信息基礎設施和信息系統(tǒng)。其本質是建設空間信息基礎設施并在此基礎上深度開發(fā)和整合應用各種信息資源。牛文元(2002)認為,“數(shù)字城市”是從工業(yè)時代向信息化時代轉換的基本標志之一。它一般是指城市“自然、社會、經(jīng)濟”系統(tǒng)的范疇中,能夠有效獲取、分類存儲、自動處理和智能識別海量數(shù)據(jù)的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虛擬現(xiàn)實又可直接參與城市管理和服務的一項綜合工程。

張靜(2002)認為,“數(shù)字城市”應是四維(三維坐標加時間維)的、可視化的城市,不但包括城市三維空間的所有信息,而且還包括城市各種現(xiàn)象的歷史、現(xiàn)狀與未來信息,更為重要的是應包括人的信息如位置,甚至思維信息,是一個四維的空間信息系統(tǒng)。通俗一點講,“數(shù)字城市”是指在城市規(guī)劃、建設、管理以及生產(chǎn)生活中,利用數(shù)字化技術、信息處理技術和網(wǎng)絡通信技術,將城市的各種數(shù)字、信息及各種信息資源加以整合并利用。城市規(guī)劃者、管理者和生活者,可以在有準確坐標、時間和對象屬性的五維虛擬城市環(huán)境中,進行規(guī)劃、決策、管理和生活,其感覺就像漫步于現(xiàn)實的街道上或是承坐直升飛機俯瞰城市一樣。李京文、甘德安(2002)認為,信息化的實質就是數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化,因此,“數(shù)字城市”廣義上指城市信息化,是指數(shù)字技術、信息技術、網(wǎng)絡技術滲透到城市生活的各個方面,其本質是對物質城市及其相關現(xiàn)象(經(jīng)濟社會特征)統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認識,是用數(shù)字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協(xié)調高速。這些學者把“數(shù)字城市”等同于單一的城市信息化建設,認為“數(shù)字城市”建設就是當前信息化發(fā)展過程中城市對信息化的一種回應。

李琦等(2003)認為,“數(shù)字城市”是從信息化角度,對信息時代及準信息時代城市狀態(tài)的形象化刻化,表征在園林城市、生態(tài)城市等工業(yè)城市文明基礎之上,信息化基礎設施完備、信息數(shù)據(jù)資源豐富、信息化應用與信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達、工業(yè)化與信息化持續(xù)協(xié)調發(fā)展、人居環(huán)境舒適的良性城市狀態(tài)。“數(shù)字城市”工程就是要在集成化高速寬帶城市通訊網(wǎng)絡基礎設施、城市空間數(shù)據(jù)基礎設施、城市信息安全基礎設施建設的基礎上,整合城市信息數(shù)據(jù)資源,連接城市信息化孤島,開展面向政府、企業(yè)、公眾的個性化、多樣性綜合信息應用服務,同時,促進城市領域(行業(yè))信息化建設,以信息化帶動工業(yè)化,促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結構調整,優(yōu)化城市產(chǎn)業(yè)結構、生態(tài)結構與城市空間規(guī)劃,促進工業(yè)化與信息化的持續(xù)協(xié)調發(fā)展。劉忻(2003)認為,“數(shù)字城市”從功能上講是城市信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、可視化,即將城市的各種信息,如城市管理、城市設施、自然資源、社會資源、人文環(huán)境、經(jīng)濟、歷史等各方面信息,以數(shù)據(jù)形式整理、加工、存儲、分類、管理,通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)全社會的信息共享、共建、交流、再現(xiàn),通過對城市信息的綜合分析和模型化處理,提高決策水平和應用效率,最大限度地發(fā)揮資源潛力,為城市發(fā)展和提高居民生活質量服務。從技術上講,“數(shù)字城市”是以計算機技術、多媒體技術、大規(guī)模存儲技術、數(shù)據(jù)倉庫技術為基礎,以寬帶網(wǎng)絡技術和現(xiàn)代通信技術為橋梁,結合3S技術、遙測、虛擬現(xiàn)實技術,對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類描述,并通過城市管理與決策模型及其他應用模型,優(yōu)化資源配置,提供科學決策的現(xiàn)代化工具。從理論上講,“數(shù)字城市”在地理信息科學基礎上,結合計算機及網(wǎng)絡理論、現(xiàn)代城市理論、決策理論、控制論、系統(tǒng)論,復雜理論等,在計算機及網(wǎng)絡中虛擬城市,并結合不同部門、不同層次的信息交流、融合和挖掘,實現(xiàn)城市的綜合信息管理系統(tǒng)。

姜愛林(2004)認為,從城市建設的角度看,“數(shù)字城市”就是指在城市規(guī)劃建設與運營管理以及城市生產(chǎn)與生活中,充分利用數(shù)字化信息處理技術和網(wǎng)絡通信技術,將城市的各種數(shù)字信息及各種信息資源加以整合并充分利用的一種系統(tǒng)工程或管理模式。從信息化角度看,“數(shù)字城市”是以信息技術為支撐、以信息產(chǎn)業(yè)為主導、以信息服務為中心的一系列數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)的一種城市發(fā)展模式。

戴汝為(2005)認為,“數(shù)字城市”是一類開放的復雜巨系統(tǒng)。“數(shù)字城市”在功能、結構和龐大、復雜的多層次系統(tǒng),及與周邊、全國以至世界的聯(lián)系等方面,無不具備著開放的雜巨系統(tǒng)的特性。

謝明(2005)認為,“數(shù)字城市”是對城市發(fā)展方向的一種描述,是對組成城市的各種要素和現(xiàn)象的一種數(shù)字化重現(xiàn)和認知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生產(chǎn)生活,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流更加順暢和協(xié)調。“數(shù)字城市”的建設基于地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感、網(wǎng)絡、多媒體、虛擬仿真等技術,綜合城市空間和人文信息,服務于城市規(guī)劃、城市建設和管理、經(jīng)濟社會發(fā)展等各個方面。

江綿康(2006)認為,“數(shù)字城市”是“數(shù)字地球”的主要空間節(jié)點,是“數(shù)字地球”的重要組成部分,是“數(shù)字地球”在城市的具體體現(xiàn)。所謂“數(shù)字城市”,通俗地講是指在城市的生產(chǎn)、生活等活動中,利用數(shù)字技術、信息技術和網(wǎng)絡技術,將城市的人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和可視化的方式加以展現(xiàn)。“數(shù)字城市”的本質是把城市的各種信息資源整合起來加以充分利用。

杜靈通、韓秀麗(2007)認為,可以將“數(shù)字城市”定義為利用各種信息獲取、存儲、傳輸、表達、處理等支撐技術,將表征真實城市的信息數(shù)字化,形成一個虛擬的城市實體,并利用這個數(shù)字化城市實體來解決各種各樣的現(xiàn)實問題。它的目的跟數(shù)字地球一樣,都是為了解決現(xiàn)實的自然和社會活動中諸方面的問題。

彭學君、李志祥(2007)認為,“數(shù)字城市”是指一個由數(shù)字技術支撐的信息化的城市,是指數(shù)字技術、信息技術、網(wǎng)絡技術滲透到城市生活的各個方面,它應該能夠自動和非自動地獲取與城市有關的海量數(shù)據(jù),并從中挖掘出有價值的信息為城市規(guī)劃、建設、管理和可持續(xù)發(fā)展提供決策支持和具有數(shù)字實驗室特性的技術系統(tǒng),是一種虛擬城市模型。

李宗華(2008)認為,“數(shù)字城市”概念可以分為廣義的和狹義的兩種。廣義上指城市信息化。它既是城市信息化總的概述,又是城市信息化的目標,是用數(shù)字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協(xié)調。“數(shù)字城市”是為調控城市、預測城市、監(jiān)管城市提供了革命性的手段,是對城市發(fā)展方向本質特征的一種描述。狹義上是指綜合運用地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、遙感系統(tǒng)(RS)、網(wǎng)絡等關鍵技術,建設服務于城市規(guī)劃、建設、管理,服務于政府、企業(yè)、公眾,服務于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎設施和信息系統(tǒng)。

陳建軍(2010)認為,“數(shù)字城市”具有雙重含義:一方面,是指以遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)等空間信息技術為主要手段,對地理信息資源進行整合,構建“數(shù)字城市”地理空間框架,建設城市地理信息公共服務平臺,是城市實體在計算機中的虛擬表達;另一方面,是指以城市地理信息公共服務平臺,通過城市信息基礎設施建設,開發(fā)、整合、利用各類信息資源,實現(xiàn)城市的經(jīng)濟、社會、生態(tài)各個運作層面的智能化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化。

盡管對于“數(shù)字城市”的定義還無法形成統(tǒng)一的標準化定義,但從專家們的意見和城市信息化實施的過程看,其狹義上的理解取得了比較一致的看法,“數(shù)字城市”就是基于3S(地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS)等關鍵技術,深入開發(fā)和應用空間信息資源,建設服務于城市規(guī)劃、城市建設和管理,服務于政府、企業(yè)、公眾,服務于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎設施和信息系統(tǒng)。從信息化廣義角度看,城市系統(tǒng)處于一個開放的環(huán)境中,需要不斷的和環(huán)境交換物質、信息和能量,是一個復雜的信息系統(tǒng)。

總之,“數(shù)字城市”是信息時代背景下城市及其理論發(fā)展的一種必然,是現(xiàn)代城市發(fā)展的必經(jīng)之路。它是以信息技術為支撐、以信息服務為中心的一種城市發(fā)展模式;它以可視化、網(wǎng)絡化、智能化的表達方式對物質城市進行數(shù)字化的再現(xiàn)與升華,形成統(tǒng)一的、可共享的信息管理與服務數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(如綜合市情系統(tǒng)、城市規(guī)劃系統(tǒng),智能交通系統(tǒng)、遠程教育或醫(yī)療系統(tǒng)等),為市政府提供決策支持、為民眾提供服務。它具有使現(xiàn)代城市管理更快捷高效、使城市居民更輕松方便的眾多優(yōu)點,是未來城市可持續(xù)發(fā)展的一個主要方向。“數(shù)字城市”是21世紀城市發(fā)展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人民生活水平提高的新動力。在這種認識下,“數(shù)字城市”不再是一個技術性概念,“數(shù)字城市”是現(xiàn)代科技、社會、政治、經(jīng)濟影響下的新城市形態(tài),建立在已有的物質城市基礎上,結合多種學科技術,實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

三、“數(shù)字城市”的內(nèi)容與框架

楊開忠、沈體雁(2001)認為,作為城市空間信息運行系統(tǒng),“數(shù)字城市”是一個包括運行機制與保障系統(tǒng)、空間信息技術系統(tǒng)、空間信息增值服務活動與產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、社會文化系統(tǒng)等層面在內(nèi)的多層次框架體系。段學軍、顧朝林等(2001)認為,“數(shù)字城市”由下列體系構成:數(shù)據(jù)獲取與更新體系、數(shù)據(jù)處理與儲存體系、信息提取與分析體系、網(wǎng)絡體系、應用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務體系、專業(yè)人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作體系、法規(guī)和財經(jīng)體系等(見圖1)。“數(shù)字城市”的功能結構為:(1)數(shù)字商務,包括網(wǎng)上貿(mào)易、虛擬商場、網(wǎng)上市場管理等;(2)數(shù)字金融,包括數(shù)字銀行、數(shù)字股市、數(shù)字期貨、數(shù)字保險等;(3)數(shù)字社會,包括數(shù)字影院、戲院、數(shù)字旅游、網(wǎng)上辦各種手續(xù)等;(4)數(shù)字教育,包括虛擬教室、虛擬實驗、虛擬圖書館等;(5)數(shù)字醫(yī)院,包括網(wǎng)上健康咨詢、網(wǎng)上會診、網(wǎng)上護理等;(6)數(shù)字政務,包括數(shù)字會議、數(shù)字議會等。寇有觀(2001)認為,“數(shù)字城市”不僅包括城市的數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字社會、數(shù)字生活、數(shù)字政府、數(shù)字企業(yè)、數(shù)字社區(qū)和數(shù)字家庭等,而且包括城市的數(shù)字地籍、數(shù)字規(guī)劃、數(shù)字水系、數(shù)字交通、數(shù)字電力、數(shù)字通信、數(shù)字旅游、數(shù)字生態(tài)、數(shù)字抗災、數(shù)字商務和數(shù)字金融等。同時,寇有觀還建立了一個“數(shù)字城市”系統(tǒng)框架。這個“數(shù)字城市”系統(tǒng)是城市公用信息平臺上的空間信息獲取更新處理和應用系統(tǒng),包括城市公用信息平臺(網(wǎng)絡體系)、城市空間數(shù)據(jù)基礎設施、城市地理空間數(shù)據(jù)交換中心、行業(yè)空間數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)獲得和更新體系、數(shù)據(jù)庫體系、應用體系、動態(tài)監(jiān)測體系等(見圖2)。

姜愛林(2002)認為,“數(shù)字城市”構建的基本框架應包括5個方面:(1)通過推動信息化建設,使政府的宏觀調控機制與培養(yǎng)競爭機制達到有機的統(tǒng)一,形成公平、有序的市場秩序。(2)加強政策法規(guī)建設,體現(xiàn)管理意識,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。(3)建好地理信息系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)平臺,促進基礎信息資源有效共享。(4)建立應急聯(lián)動指揮和智能交通管理兩個綜合性應用系統(tǒng),帶動一批行業(yè)信息系統(tǒng)建設。(5)推進基礎教育信息化,培養(yǎng)信息化人才,為構筑學習型城市服務。

張靜(2002)認為,“數(shù)字城市”的主要內(nèi)容有3項:(1)信息基礎設施,要有高速寬帶網(wǎng)絡和支撐的計算機服務系統(tǒng)和網(wǎng)絡交換系統(tǒng),也就是說“數(shù)字城市”的第一項任務是解決“修路”的問題,即為“數(shù)字城市”建立一條信息高速公路。(2)數(shù)據(jù)和信息,特別是“空間數(shù)據(jù)”。據(jù)統(tǒng)計,人類生活和生產(chǎn)的信息有80%與空間位置有關。“數(shù)字城市”的基礎平臺是城市空間數(shù)據(jù)框架,這個框架提供一個可以精確地、始終如一地獲取、配準和集成城市空間信息的基礎。它包括空間控制數(shù)據(jù),航測與遙感影像數(shù)據(jù),各種比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫,以及相關的專題數(shù)據(jù)庫等等。(3)人,管理“數(shù)字城市”和使用“數(shù)字城市”的人。與管理我們的“現(xiàn)實城市”相對應,管理“數(shù)字城市”要逐漸建立起相應的機構和規(guī)范,要不斷地對網(wǎng)絡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)進行建設、更新、維護和升級,并協(xié)調用戶的訪問。除管理“數(shù)字城市”的人之外,培養(yǎng)使用“數(shù)字城市”的人也是一項重要的基礎工作。只是建設了“數(shù)字城市”而沒有人用,也是一種浪費,也產(chǎn)生不了社會經(jīng)濟效益。只有成千上萬的企業(yè),成百萬、上千萬的市民應用“數(shù)字城市”才可以產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益,促進國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。

段學軍(2003)認為,“數(shù)字城市”的基本框架由6個方面構成:(1)數(shù)據(jù)獲取與更新體系。包括各類遙感設施,即高分辨率高光譜衛(wèi)星、星―機―地數(shù)據(jù)接收設施、地面臺站及人文、經(jīng)濟等數(shù)據(jù)獲取設施等。(2)數(shù)據(jù)處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數(shù)據(jù)儲存設施,多分辨率海量數(shù)據(jù)實時存貯、壓縮、處理技術,元數(shù)據(jù)管理技術、空間數(shù)據(jù)倉庫等。(3)數(shù)據(jù)信息提取與分析體系。包括數(shù)據(jù)互操作、多源數(shù)據(jù)集成、海量空間數(shù)據(jù)的智能提取與分析、決策支持等設施與技術。(4)網(wǎng)絡體系。包括高速寬帶網(wǎng)絡、智能網(wǎng)絡、支持基于網(wǎng)絡分布式計算的操作系統(tǒng)、基于對象的分布式網(wǎng)絡服務、分布處理和互操作協(xié)議等。(5)應用模型體系。為用戶提供實際應用的解決方案,利用其我們將能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數(shù)據(jù),從中找出規(guī)律和知識。(6)專用軟件體系。完成城市信息處理、實現(xiàn)“數(shù)字城市”功能的基本工具,包括數(shù)字圖象處理軟件、GIS軟件、統(tǒng)計分析軟件、數(shù)據(jù)可視化軟件等。承繼成等(2003)提出,“數(shù)字城市”內(nèi)容框架包括基礎設施、資源管理和應用服務三部分。基礎設施包括通訊層、數(shù)據(jù)層、保障層三部分。管理層主要是指對“數(shù)字城市”信息基礎設施的管理及信息數(shù)據(jù)資源的集成與融合、應用的集成與融合的管理。應用服務層包括基礎公共服務層、管理應用層、業(yè)務應用層、服務應用層(見表1)。

岳為民(2003)從“數(shù)字昆明”的角度指出,“數(shù)字城市”的基本框架是由“一個關鍵、三個基礎、三條主線、七大支柱”構成:(1)一個關鍵。就是城市數(shù)據(jù)的全面規(guī)范和高度共享。(2)三個基礎。即信息基礎設施、空間基礎數(shù)據(jù)及管理“數(shù)字城市”和使用“數(shù)字城市”的人。(3)三條主線。第一,政府管理與決策行為的數(shù)字化(數(shù)字政府);第二,企業(yè)經(jīng)營管理行為的數(shù)字化(數(shù)字企業(yè));第三,市民生活的數(shù)字化(數(shù)字生活);(4)七大支柱:即政府上網(wǎng)、電子商務、信息產(chǎn)業(yè)、信息港、智能建筑、智能交通與城市規(guī)劃、建設和管理信息化。

姜愛林(2004)認為,“數(shù)字城市”的內(nèi)容包括技術組成、組織結構及應用等方面。“數(shù)字城市”的技術組成包括:(1)寬帶多媒體網(wǎng)絡;(2)電子地圖及網(wǎng)站服務系統(tǒng);(3)高分辨率衛(wèi)星、航空遙感技術;(4)三維地理信息系統(tǒng)技術;(4)OPEN GIS標準、遠程互操作、互運算等信息共享技術;(5)虛擬仿真技術;(6)“數(shù)字城市”信息模型與體系結構,包括城市建筑、交通、能源、通信、服務、文化設施和行政管理的信息模型及體系結構;(7)“數(shù)字城市”的運行管理技術,包括通信網(wǎng)絡系統(tǒng)及其管理,數(shù)據(jù)組織及數(shù)據(jù)轉換,決策模型管理,城市信息安全保障機制;(8)“數(shù)字城市”的功能系統(tǒng),包括公用信息平臺,專業(yè)信息平臺等。“數(shù)字城市”組織結構,即“數(shù)字城市”工程將通過建設寬帶多媒體網(wǎng)絡、地理信息系統(tǒng)等基礎設施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務、電子商務、社會保障等空間信息管理服務系統(tǒng)。王鳳霞、張超(2004)在“數(shù)字地球”和“數(shù)字城市”的基礎上,提出了“數(shù)字上海”總體框架模型(如圖3所示)。

謝明(2005)綜合當時我國“數(shù)字城市”建設和發(fā)展的情況提出,“數(shù)字城市”框架主要由以下四個方面構成:(1)數(shù)據(jù)獲取和更新體系。通過各種手段獲取的“數(shù)字城市”相關信息,包括城市空間數(shù)據(jù)框架(基礎電子地圖、衛(wèi)星影像、航空影像)、城市規(guī)劃建設信息、城市社會經(jīng)濟信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理過程中對各種信息進行更新的機制。(2)數(shù)據(jù)存儲、加工和管理體系。該部分內(nèi)容包括建立起海量數(shù)據(jù)存儲體系,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速存取,并在空間定位的基礎上實現(xiàn)對信息的加工和管理,包括元數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)倉庫、多源數(shù)據(jù)集成與互操作、海量空間數(shù)據(jù)的職能提取與分析、輔助決策支持等。(3)網(wǎng)絡支持體系。包括高速寬帶網(wǎng)絡、智能網(wǎng)絡、支持基于網(wǎng)絡分布式計算的操作系統(tǒng)、基于對象的分布式網(wǎng)絡服務等,共同構成支撐“數(shù)字城市”的基礎網(wǎng)絡體系。(4)專用軟件和輔助決策支持系統(tǒng)。用于完成城市信息處理、實現(xiàn)“數(shù)字城市”各基礎功能的工具軟件,包括數(shù)字圖像處理軟件、地理信息系統(tǒng)軟件、統(tǒng)計分析軟件、數(shù)據(jù)可視化軟件等等,并由此衍生出基于各種決策模型的輔助決策系統(tǒng)和應用解決方案。

寇有觀(2006)認為,“數(shù)字城市”總體框架可以概括為五大平臺、五個中心、五類應用、五大工程,政策、法規(guī)、標準、規(guī)范體系和安全、組織、資金、人才保障體系等。五大平臺是信息網(wǎng)絡平臺、公用信息平臺、專題信息平臺(多個)、空間信息平臺和決策支持平臺。五個中心包括信息網(wǎng)絡互聯(lián)中心、信息資源管理中心、身份認證中心、信息服務中心和決策支持中心。五類應用包括電子政務、電子商務、社會服務、經(jīng)濟運行服務和城市規(guī)劃、建設、管理與運營。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社會勞動保障信息工程、社區(qū)服務信息工程和金旅工程。“數(shù)字城市”大力推進地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)和遙感技術在城市的應用。

孫旭陽、馮一民(2006)認為,“數(shù)字城市”的建設內(nèi)容主要包括7個方面:(1)城市信息基礎設施建設。(2)城市基礎數(shù)據(jù)庫建設。(3)電子政務建設。(4)電子社區(qū)建設。(5)公共信息服務體系建設。(7)數(shù)字行業(yè)應用建設。吳慶雙(2007)認為,“數(shù)字城市”的構成體系包括:數(shù)據(jù)獲取與更新體系、數(shù)據(jù)處理與儲存體系、信息提取與分析體系、數(shù)據(jù)與信息傳播體系、數(shù)據(jù)庫體系、網(wǎng)絡體系、應用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務體系、專業(yè)人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作系統(tǒng)、法規(guī)與財經(jīng)體系等。

馬娟、秦凱(2007)認為,“數(shù)字城市”建設的主要任務包括:城市地理信息數(shù)據(jù)庫建設、基礎地理信息采集體系的建設、政策法規(guī)與標準體系的建設、技術支持體系的建設、地理空間信息交換網(wǎng)絡體系建設、組織機構的建設等,以及實現(xiàn)覆蓋整個城市的多尺度、多分辨率、現(xiàn)勢性好的基礎地理信息數(shù)據(jù)。

彭學君、李志祥(2007)認為,數(shù)字化城市涵蓋了整個城市各方面的信息及應用,總體上可分為三個層次十個組成部分。三個層次為信息基礎層、應用層、綜合決策層。十個組成部分包括:城市公用信息網(wǎng)絡平臺和骨干網(wǎng)、空間數(shù)據(jù)等基礎設施、政府類應用、企業(yè)類應用、公眾類應用、區(qū)域類應用、數(shù)字門戶網(wǎng)站、信息資源管理中心、城市綜合決策指揮系統(tǒng)、政策法規(guī)規(guī)章及管理制度和技術標準及各種應用規(guī)范。

李宗華(2008)認為,“數(shù)字城市”涉及城市信息化的方方面面,總體上可以分為3個層次、9個組成部分,它們構成一個統(tǒng)一的整體(如圖4所示)。3個層次為:基礎層、管理層和應用層。9個組成部分為:城市信息基礎設施、城市空間數(shù)據(jù)基礎設施、空間信息資源管理與交換中心、法律法規(guī)與政策、技術與標準、政府類應用、行業(yè)類應用、企業(yè)類應用和公眾應用。

曹蕾(2009)認為,“數(shù)字城市”的內(nèi)容可以概括為4個方面:城市基礎設施數(shù)字化,城市信息和交換網(wǎng)絡化,城市生活和管理智能化和城市空間數(shù)據(jù)可視化。“數(shù)字城市”框架體系大體由3部分組成:(1)基本平臺部分,主要為城市綜合信息平臺、城市空間基礎信息平臺和城市電信基礎設施平臺;(2)“數(shù)字城市”服務對象(用戶),該部分主要為政府、企業(yè)、社區(qū)、公眾構成的各類應用系統(tǒng),作為核心應用系統(tǒng)是“數(shù)字城市”發(fā)揮作用的根本;(3)關鍵技術,它是“數(shù)字城市”的技術支撐,主要為計算機技術、海量數(shù)據(jù)存儲技術、寬帶網(wǎng)絡技術、3S技術、對地觀測技術、虛擬現(xiàn)實技術、互操作技術等。

張立平(2009)認為,“數(shù)字城市”的內(nèi)容包括技術組成、組織結構及應用等方面。“數(shù)字城市”組織結構,即“數(shù)字城市”工程將通過建設寬帶多媒體網(wǎng)絡、地理信息系統(tǒng)等基礎設施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務、電子商務、社會保障等空間信息管理服務系統(tǒng)。“數(shù)字城市”是城市信息技術的綜合應用,也是當前信息技術應用最廣泛的領域。就這個意義而,“數(shù)字城市”應用十分廣泛,歸納起來主要有12個方面:電子政務、電子商務、城市智能交通、市政基礎設施管理、公共信息服務、遠程教育、社會醫(yī)療保障、社區(qū)管理、突發(fā)事件處理、城市環(huán)境檢測、智能化小區(qū)、水網(wǎng)調配。“數(shù)字城市”的體系結構包括:(1)數(shù)據(jù)獲取與更新體系。包括城市地表、上空及地下等自然地理數(shù)據(jù)的自動獲取系統(tǒng),城市基礎設施數(shù)據(jù)的實時獲取和更新體系,城市人文、經(jīng)濟、政論等社會數(shù)據(jù)的變更與監(jiān)控系統(tǒng)等。(2)數(shù)據(jù)處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數(shù)據(jù)儲存設施、多分辨率海量數(shù)據(jù)實時地存儲、壓縮、處理技術、元數(shù)據(jù)管理技術、空間數(shù)據(jù)倉庫等。(3)信息提取與分機體系。包括數(shù)據(jù)互操作、多元數(shù)據(jù)集成、信息智能提取分機、海量空間數(shù)據(jù)的智能提取與分析、決策支持等設施與技術。(4)網(wǎng)絡體系。包括高寬帶網(wǎng)絡、智能網(wǎng)絡,支持基于網(wǎng)絡的分析式計算操作系統(tǒng),基于對象的分布式網(wǎng)絡服務,分布處理和互操作協(xié)議等。(5)應用體系。包括城市規(guī)劃、地籍管理、城市防災、城市交通等。同時還包括城市網(wǎng)絡生活方式等。(6)管理體系。包括專業(yè)人員小組、教育培訓、安全管理、系統(tǒng)維護、標準與互操作規(guī)范、相關法規(guī)等。

馬佩勛、謝海波(2009)認為,“數(shù)字城市”的框架體系涵蓋了城市建設的各個方面,是由戰(zhàn)略政策層、信息基礎層、應用服務層和分析決策層組成的有機整體。戰(zhàn)略政策層包括“數(shù)字城市”的發(fā)展戰(zhàn)略及總體框架、信息技術標準、政策法規(guī)規(guī)章制度和技術保障體系等;信息基礎層由城市公用信息網(wǎng)絡平臺、中心骨干網(wǎng)、區(qū)域骨干網(wǎng)、通信管線、空間數(shù)據(jù)、業(yè)務標準體系和協(xié)調維護機制等組成;應用服務層根據(jù)“數(shù)字城市”功能特征分為電子政務、電子商務、城市規(guī)劃建設及運行、經(jīng)濟運行服務和社會綜合服務等五類應用;決策分析層是跨行業(yè)、跨區(qū)域的綜合性應用系統(tǒng),主要包括城市智能交通管理系統(tǒng)、城市環(huán)境監(jiān)測分析系統(tǒng)、城市發(fā)展預測決策系統(tǒng)和城市防災、救災及應急處理系統(tǒng)等。基本框架如圖5所示,戰(zhàn)略決策決定和指導信息基礎建設,并在此基礎上實施應用服務,通過決策分析又反過來指導戰(zhàn)略決策的制定。

四、小結

“數(shù)字城市”是空間時代與信息社會發(fā)展歷史的必然產(chǎn)物,同時,又是城市可持續(xù)發(fā)展與整體功能提升的必然依托,是新的經(jīng)濟建設增長點,這一特點決定了其發(fā)展將是跨越式的。“數(shù)字城市”為認識物質城市打開了新的視野,對城市規(guī)劃、城市建設和城市管理展示出了一系列全新的理念,為調控城市、預測城市、經(jīng)營城市提供了革命性的手段。“數(shù)字城市”的戰(zhàn)略研究、數(shù)據(jù)和技術集成框架等基礎研究和原型系統(tǒng)建設,必然與其應用研究相輔相成,齊頭并進。“數(shù)字城市”建設是一個非常龐大的系統(tǒng)工程,涉及城市社會、經(jīng)濟、文化、政治、環(huán)境等各個方面,是多學科的融合體,因此,不僅要有先進的技術為基礎,更需要管理體制、機制和政策作保障,還需要市民和整個社會信息素質的提高。(編輯:何樂)

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