数字城市的发展与展望 摘要：随着信息科技的不断进步，在日常生活中，人们产生的和需要数据量呈现爆炸式的增长。数字城市的出现促进政务、经济、城市管理以及公众服务等领域的信息化，满足了个人，企业和国家的信息需要，为城市化进程助推。
关键词：数字城市；物联网；虚拟现实；数字地球
数字城市是由数字地球衍生出来的一个新的概念。在1998年，美国前副总统戈尔发表了《数字地球:21世纪认识我们的星球》。在该文中，他提出“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, 可以在其上添加许多与我们所处的星球有关的数据。”根据数字地球这个大的设想，人们由提出了数字城市这个衍生概念。数字城市实质上是数字地球的一个组成部分，是其一个时期的体现。数字城市可以定义为利用各种信息获取、存储、传输、表达、处理等支撑技术, 将表征真实城市的信息数字化, 形成一个虚拟的城市实体, 并利用这个数字化城市实体来解决各种各样的现实问题。
数字地球发展的内在要求是因为随着现代化的脚步，特别是信息革命，无论我国还是全球，城市的服务功能不断地完善和深化，经济蓬勃发展，直接和间接地促进了数字设备快速发展和普及。同时，随着城市人口和所占面积的大幅增长，城市所蕴含的自然信息和社会信息也随之呈现爆炸。在当下信息化的新时代，个人和集体对信息利用要求越加急切，同时信息在经济发展和国家战略中也越来越占据重要位置。而数字城市的主体思想就是利用现代化的数字手段，依托信息高速公路，解决城市发展中的地理、资源、生态、环境、人口、经济，社会等诸多问题
在当下，数字地球的主要组成建立多比例尺、多应用层面的数字城市，再进一步细化，还可以分为数字城市、数字区域、数字国家、数字高校、数字企业、数字小区等的建设。在数字城市的建设中需要信息技术主要有：遥感技术、地理信息系统、全球定位系统，再细可分为空间数据获取技术、海量数据存储技术、宽带网络传输技术、可视化与互操作技术、虚拟现实技术等, 通过这些技术，人们就可以形成一个多层面、全方位，大信息的虚拟城市，将城市的自然信息和社会属性都添加到其中的一个数据点上，一旦有信息需要，就可以立刻获取。 1. 数字地球的发展前提 数字地球的发展离不开信息的获取，储存和处理。 （1） 信息的获取 信息的获取，主要是依托卫星的地球的图像采集。据不完全统计，到2003年，美、俄、法、中、印度、德、意等国的人造卫星总数已经超过6000颗，其中遥感卫星超过900颗，全球大型地面遥感卫星接收站超过200个。在2012年10月，第16颗北斗卫星发射成功，同时我国自主研发的北斗卫星系统也即将在2013年正式提供服务。世界各国也能获取高分辨率的全景摄影图像，建立了多个遥感卫星地面接收站，能够接收和处理LandsatTM.SPOT和RADARSAT等卫星图像数据;建立了许多气象卫星接收台站，接收和处理NOAA及静止气象卫星图像数据;建立了中、低空高效机载对地观测组合平台和大量的地面观测台站。同时，测绘业已经从传统的地面大地测量转移到基于卫星导航系统(美国的全球卫星定位系统，俄罗斯卫星增强系统，以及正在发展中的欧洲导航定位卫星系统和中国的北斗导航定位系统，日本的多功能卫星增强系统)的卫星大地测量，从航空摄影测量转向基于遥感的航空航天数字摄影测量，从单一的地图制图转向电子地图数据库、地理信息系统的建设。
此外，高科技的信息商业公司也积极加入。如谷歌公司，开展了街景服务。该服务是由专用街景车进行拍摄，然后把360度实景拍摄照片放在谷歌地图里供用户使用。2007年5月30日，谷歌正式推出街景功能，能够浏览美国旧金山、纽约等城市街景。现在，该范围已经扩展到了美国，法国，西班牙，意大利，荷兰，英国，澳大利亚，新西兰，日本等9个国家的135个城市。诺基亚，苹果等公司也正在着力于地图的绘制，并且也能提供相关的服务。
（2） 信息的储存 信息的储存，主要依托分布式的数据储存。跨国家的区域空间数据基础设施(RSDI)和全球空间数据基础设施(GSDI)早在上世纪90年代就引起有关国家的高度重视。欧洲、亚太等地区相继建立了地区性组织,切实推动这项计划的开展,例如,欧共体的EUROGI,亚太地区的PCGIAP，使国家、区域和全球空间数据基础设施能够在区域合作和全球一体化的框架下统筹规划、协调发展,为构建多尺度数字城市提供统一的空间框架和基础。
（3） 信息的处理 信息的处理，主要依托数据挖掘。数据挖掘是指把人工智能、机器学习与数据库等技术结合起来，由计算机自动地从数据库或数据仓库中的大量数据中揭示出隐含的、先前未知的并具有潜在价值的信息或模式，以解决数据量大而知识贫乏这一困扰专家系统的知识瓶颈问题的非平凡过程。GIS是一个对地球表面及空间物体描述，的信息系统，其数据库中丰富的数据和信息本身就是大自然和人类社会活动的双重产物，专家系统中所需要的许多知识就可能隐藏在GIS数据库中。利用数据挖掘技术，能从GIS的空间和属性数据中得出有关自然界与人类活动的内在规律，可以为城市发展中的决策提供可行性参考。
例如，国际著名的社交网站Facebook，其中就汇集了来自全球各个国家的注册用户。该公司拥有着注册者的姓名，性别，年龄，家庭地址，联系方式等个人信息，并且随着用户的不断互动和更新信息，用户的自然信息和社会信息都将会呈现在互联网上。目前，Facebook每日处理的数据量已经多达500TB，而且每30分钟都要扫描105TB数据，并且还能实现了对这些数据进行数据挖掘，从而获取用户信息，用于广告的精确投递。
2. 数字地球的功能 （1） 政务领域的信息化 电子政务,就是政府机构应用现代信息和通信技术, 将管理和服务通过网络技术进行集成, 在互联网上实现政府组织结构和工作流程的优化重组, 超越时间和空间及部门之间的分隔限制, 向社会提供优质和全方位的、规范而透明的、符合国际水准的管理和服务。电子政务包括网络建设、信息资源建设、应用系统开发、公务员培训和法规法律建设五个方面。电子政务的实施将促进政府的经济管理职能转变到为市场主体服务和创造良好发展环境上来,按照市场经济规律办事, 更多强调社会管理和公共服务的职能。通过电子政务的实施使政府把主要精力放在创新体制和机制上来, 放在营造有利于持续发展的市场环境上来, 放在为广大公众提供更多更优质的服务上来, 为企业提供高效的政务环境、营造公平竞争的市场环境。
（2） 经济领域的信息化 一是商业信息化。商业领域的信息化是因特网爆炸式发展的直接产物, 是网络技术应用的全新发展方向。电子商务( ElectronicCommerce) 是在Internet 开放的网络环境下,基于浏览器/ 服务器应用方式, 实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。商业领域的信息化要求建立商业、外贸信息资源体系和相应的数据库系统, 和全市各大、中型商场联网, 向社会提供各种商品的信息, 并汇集外经贸和国际外贸动向等数据, 以及国际贸易方面的各种公约、协定等, 逐步向基于因特网的现代电子商务系统过度。
二是产业信息化。数字城市可以加强城市经济发展后劲,加大产业结构调整。数字城市包含巨大的产业空间。毫无疑问, 数字城市建设将促进和形成大批新兴产业, 特别是信息业, 用信息化带动工业化, 为传统产业提供了再次创业的空间, 必将促进城市经济的全面发展。
三是企业信息化。企业是国民经济的细胞, 企业信息化是国家信息化的基础。数字城市积极推进企业信息化建设,以全面提高企业管理水平和整体竞争能力为根本目的,与企业改革、改组、改造相结合, 与引进先进的管理理念相结合, 利用信息技术改造传统产业, 推进企业经营管理的信息化。
（3） 城市管理的信息化 数字城市将全面提升城市管理和城市规划水平, 进一步改善城市的经营环境。数字城市可以通过信息化手段提高城市管理水平, 促进城市经济发展和社会进步。数字城市是城市空间信息的开发、使用和共享的需要, 对城市的信息化进程产生极大的推动作用, 在交通管理、人口管理、土地资源管理、社会治安管理、城市应急反应、社区建设等方面全面实现数字化、智能化,能够快速准确地为市长决策提供支持。
（4） 公众服务的信息化 数字城市不仅是历史发展的必然, 也是解决城市病的有效良方, 同时, 它可以提高城市的综合行政管理水平, 强化城市的社会服务功能。以社会公共资源开发利用为核心,积极拓展信息技术在社会公共领域的应用, 重点推进教育、旅游、社区、社会保障和医疗卫生信息化进程, 增强服务功能, 提高服务水准。全面建设医疗、养老、失业、工伤、生育等保险信息系统和劳动力市场信息系统, 逐步扩展到社会福利、社会救济、优抚安置等领域, 成为一体化的全市社会保障体系, 最终实现社会保障和社会公共服务一卡通。推进社区信息化以解决日常工作和生活问题为出发点, 使社区信息服务成为人们生活中的一个必要组成部分。
3. 数字城市的展望——物联网 随着数字城市的发展和科技水平的进步，人们对数字城市也提出了人性化和互联要求。在移动技术的平台，2008年11月， IBM提出了“智慧的地球” 这一理念，进而引发了智慧城市建设的热潮。目前，智慧城市的代表是物联网的建设。
物联网（Internet of Things）的概念正式提出是2005年国际电信联盟（ITU）发布的《ITU互联网报告2005：物联网》。我国２０１０年的《政府工作报告》中给物联网下的定义是：“指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互