浅谈 数字城市

自1998年1月31日美国副总统戈尔（AI.Gore）做了“数字地球：理解21世纪我们这颗星球”的报告以来，“数字地球”（Digital Earth）便作为一个全新的概念风靡全球，引起了各国政府的密切关注。各发达国家相继开展了理论研究及相关技术实践，我国国家领导人***在 1998 年 6 月 1 日接见两院院士时，提出要重视数字地球的研究；中国科学院、科技部等许多专家学者进行了数字地球的研讨。数字地球已成为当今信息技术发展的制高点，引起了全人类社会的共同重视。

数字城市是数字地球应用的主要方面之一，也是数字地球最基本的空间层次之一。城市作为人口、经济的集中地，是现代高新技术和信息技术的发源地，也是数字地球的重中之重。AI.Gore 于 1998 年 9 月提出了“数字化舒适社区建设”即数字城市的倡议。一些国家开始进行智能大厦、“数字家庭”、“数字社区”的实验。新加坡、日本等国相继着手“数字城市”的示范和建设工作。美国已建成一批智能化生活小区（数字社区）的示范工程，美国约有 50 个城市正在打算建设“数字城市”。“数字城市”的研究在我国虽然刚起步，但已经出现了很强的发展势头，上海市已率先上马，其城市骨干 ATM网的建设已经开始，并同时组建 IP 电话系统、电子商务 ICP（网络内容服务商）、电子社区和国际远程医疗中心等；深圳、珠海等城市均已初步建成覆盖全市区的 ATM骨干网络，并正在向数字城市的纵深方向发展。可以说，“数字城市”是未来城市发展与建设的一个重要趋势，也是信息化社会发展的必然。

数字城市有利于解决城市现存问题

数字城市是随着信息技术、计算机技术、空间技术的发展应运而生的，在我们熟悉的物质城市身边正在形成一个充满数字化特征的城市。这种数字特征正渗透到城市规划、建设、管理中。由于数字城市的构成和运做方式，不同于传统的城市，这个崭新的城市结构能够很好地弥补现有城市的运行缺陷，有助于解决现有城市问题。

当代城市中的问题

规模经济和聚集经济是当代城市发展的核心动力。与之相呼应，有些城市在空间上高度聚集，人口和物质资源高度聚集，经济成份、科技要素高度聚集，交通网络高度聚集。聚集是工业经济的必然要求和结果，它创造了繁荣的城市经济，促进了人类的物质拥有，但也带来了严重的“城市病”。

高度聚集使得城市中人口和环境的平衡受到影响，造成了一系列城市问题：建筑稠密、住宅紧张、道路拥挤、交通阻塞、城市环境混乱；物质和能源的消耗猛增，造成城市供应的紧张和能源、资源短缺；噪声日益严重，使人的心跳速度加快、紧张，心情变得烦躁；“三废”排放量与日俱增，生活垃圾难以处理，环境污染严重；绿化面积萎缩，城市空气的自然净化率降低，城市的优美环境遭到破坏。城市发展急需有力的城市空间布局调控，合理的人口密度，有效的资源配置，急需调整产业结构，改善交通状况和环境质量。

数字城市——去弊存利

当代城市问题的产生一方面是聚集经济的产物，另一方面是缺乏认识城市规律、预测城市未来、监管城市开发的有效手段所造成的。解决城市问题不能简单地套用“头疼医头、脚疼医脚”的方法，而必须从系统的角度出发。

“数字城市”是人类对物质城市认识的又一次飞跃，是对城市发展方向的一种描述。其本质是对物质城市及其相关经济、社会特征统一的数字化认识，是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市。在数字化的城市里，人们不必要聚集在城市中心，通过网络完全可以享受发达的信息和实现网上购物等需求。数字城市通过发达的网络，可使各种经济要素相对分散布局，降低拥挤成本，提高城市效益。能够促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的协调和畅通。是解决现有城市问题的发展方向。

数字城市的应用

数字城市也称信息城市、智能城市。它以数字化的方式表示城市及其各种信息，不仅包括城市各类与空间位置有关的直接信息（如地形、地貌、建筑、水文、资源等），还包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据，在现代信息技术的基础上，形成一个具有智能性质的城市信息系统。“数字城市”为认识物质城市打开了新的视野，数字城市——建成，将在城市规划、建设和管理等方面发挥巨大的作用。城市规划师在有准确坐标、时间和对象属性的虚拟城市环境中，进行规划、建设、管理和服务，就像走在现实的城市街道上或乘坐直升机上观察、设计一样。数字城市实现了城市生活的智能化，如网上购物、远程教育、网上旅游等。目前发展较快的应用之一是电子商务（E.Business），即通过网络实现购物、业务交易等活动。同时，通过网络可访问其它城市、区域乃至全球的各种信息。数字城市的用户（包括政府机构、研究单位、企事业单位等）的所有逻辑应用通过 Web浏览器（如 IE、Netscape 等）呈现。用户通过服务器可以完成查询、分析、地籍管理、城市规划等服务。

“数字城市”对城市规划、建设、管理与服务工作的影响是方方面面的，特别是表现在以下几方面：

（1）城市规划手段的革新。目前，我国城市规划工作中土地利用现状图都是人工方法进行调查，误差较大，城市规划的方案主要靠经验，CAD 在规划过程中只起到画图的作用。这种工作方式效益低，而且城市规划的质量得不到提高。“数字城市”可为我们城市规划工作提供一个全新的手段，通过“数字城市”中的机载传感器可动态获得大量城市影像信息，经过高效的数字加工处理，提取三维城市地物的位置信息、几何信息和属性信息，通过一定的整合手段，就可得到城市规划的基本图件。上述图件可通过 GIS（地理信息系统）进行管理，方便地服务于城市总体规划中方案的形成、分析和输出等过程。

（2）在城市防灾中的应用。城市建设灾害事故时有发生，既影响居民正常生活，又造成经济损失。 “数字城市”通过 3S 系统可迅速、准确的监测与预报，当突发性灾害事故发生时，GPS（全球卫星定位系统）和 RS（遥感系统）能快速探测到事故发生地，并将有关信息迅速输入 GIS 系统，由其显示出发生地及附近的地理图件，如饮用水源地、地下管线、建筑状况等，并对得到的灾害信息进行空间模拟分析，

进行预警预报，制定减灾策略等。

（3）城市管理手段的现代化。有效的城市管理是促进城市健康发展的重要手段。“数字城市”在城市管理中的主要优势包括：动态、快速地得到和存贮城市规划、建设与管理的信息；快速、高精度地进行城市管理信息的查询和统计，方便用户获取各类信息；有效进行城市信息的空间分析。“数字城市”有利于提高政府决策的科学性，提高城市规划、建设与管理的效率和工作的规范化，促进城市的可持续发展，并使政府的管理和服务从定性化走向定量化。

（4）在城市建设中的应用。在城市建设方面，可以杜绝由于地质、地下设施等基础数据不清、不准而造成的施工中管线爆裂、泄漏、线路中断等事故，可为重大项目或工程的选址及优化、工程建设管理提供准确的综合信息服务。

在建筑业与房地产方面，可为企业的生产、经营和管理提供与各专业结合的、图数结合的信息管理服务，提高这类企业的生产经营水平，改善住宅与社区的环境质量，使城市居民在生产、生活等方面得到更为有效的服务保障。总之，“数字城市”在城市规划、建设、管理与服务行业的应用，可以提高工作效率、改善工作质量，集成化解决城市规划、建设与管理的问题。能够带来巨大的效益，是未来城市发展的重要技术支持。

我国建设数字城市的建议

与发达国家相比，我国城市化水平较低，城市发展较为落后。但应该看到，随着我国经济的飞速发展，城市化的速度在不断加快。近 20 年以来，国家有关部门已积累了大量建立“数字城市”的相关资料和技术基础。今后数字城市的建设要注意以下问题：

（1）选择发展条件较好、城市规模不大的小型城市进行“数字城市”的初步实践。海南省广东省等地已逐步展开了数字城市的基础建设工作，将对我国各地的数字城市示范具有重要的参考、借鉴价值。

（2）加大我国城市空间数据基础设施的建设。发展和形成数字城市主要依赖国家的信息基础设施建设。实现城市信息的共享，要建立城市空间数据网络体系，构建城市空间数据库，建设城市空间数据交换城域网，确保网络的安全性和稳定性。