淺析數(shù)字城市地理空間框架建設

摘 要：作為城市信息化的重要構成元素，數(shù)字城市的建設與發(fā)展能夠有效的推動經(jīng)濟與社會的發(fā)展，而地理空間框架的設計與構建是建設數(shù)字城市的基礎。文章首先探討建設數(shù)字城市地理空間框架的目標和意義，分析數(shù)字城市地理空間框架建設的設計環(huán)節(jié)，為城市地理空間框架的設計提供基礎思路。

關鍵詞：數(shù)字城市；地理空間框架；數(shù)據(jù)庫

計算機網(wǎng)絡技術以及通信技術的發(fā)展為數(shù)字城市的建設提供了良好的基礎，而數(shù)字城市建設已經(jīng)成為現(xiàn)代城市的發(fā)展方向。實現(xiàn)城市的網(wǎng)絡化、信息化以及城市服務大眾化是數(shù)字城市建設的基本要求，需要利用各種先進的科學技術手段，收集城市中的信息資源才能實現(xiàn)，地理空間框架能夠很好的實現(xiàn)這一要求，所以地理空間框架的建設是數(shù)字城市建設的載體。建立集成化、可視化的地理空間框架成為建設數(shù)字城市的關鍵任務。

1 建設數(shù)字城市地理空間框架的原則

1.1 空間標準的統(tǒng)一性原則

要實現(xiàn)城市空間中信息數(shù)據(jù)的集成首先需要完成不同坐標信息數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)坐標系統(tǒng)的統(tǒng)一性。需要采用國家統(tǒng)一的標準，在進行基礎信息的空間配準之后進行存儲。

1.2 分類與編碼的統(tǒng)一性原則

城市空間信息的來源有多種多樣，不同的行業(yè)領域有不同的信息，造成數(shù)據(jù)具有一定的復雜性。在構建城市地理空間框架的過程中，為了防止數(shù)據(jù)出現(xiàn)混亂以及方便工作人員的管理和利用，空間數(shù)據(jù)應該堅持分類與編碼的統(tǒng)一性原則。

1.3 數(shù)據(jù)管理平臺與存儲結構的統(tǒng)一性原則

數(shù)字城市地理空間框架是一項長期而艱巨的任務，各個系統(tǒng)之間具有一定的聯(lián)系性。如果數(shù)據(jù)的管理平臺與存儲結構不能實現(xiàn)統(tǒng)一，那么空間數(shù)據(jù)的互操作也很難實現(xiàn)。

1.4 技術與應用標準的統(tǒng)一性原則

城市空間的數(shù)據(jù)集成要求滿足相同的數(shù)據(jù)標準。所以在構建的過程中應當積極采用國家以及行業(yè)的標準，對于沒有標準的需要統(tǒng)一進行制定，并有相關法規(guī)政策的支持。

2 數(shù)字城市地理空間框架的設計

2.1 數(shù)字城市地理空間數(shù)據(jù)庫的設計

數(shù)據(jù)庫平臺是構建數(shù)字城市地理空間框架的核心環(huán)節(jié)，城市中的信息數(shù)據(jù)形式主要有DEM數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)、DRG數(shù)據(jù)、DLG數(shù)據(jù)、專題屬性的數(shù)據(jù)以及元數(shù)據(jù)等；數(shù)據(jù)庫的形式主要有成果、境界、交通、地形以及地名等數(shù)據(jù)庫。設計方法為：

2.1.1 使用面向?qū)ο蟮目臻g實體模型（OOSEM），基于OOSEM實現(xiàn)空間實體以及實體之間關系的表達可以有效的解決實體之間多屬性的關系，便于信息的共享以及管理。

2.1.2 使用矢量柵格一體化的管理手段，可以解決信息管理過程中的數(shù)據(jù)多源性問題，實現(xiàn)對信息的一體化管理。

2.1.3 使用Oracle Spatial對海量的數(shù)據(jù)信息實施管理，將地理信息系統(tǒng)中的空間或者非空間數(shù)據(jù)信息使用對象的形式實施存儲。

2.1.4 構建分布式空間數(shù)據(jù)庫，能夠滿足部門數(shù)據(jù)庫的分布式存儲要求。同時通過提供數(shù)據(jù)的交換接口能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通關系，以便于數(shù)據(jù)之間的共享與更新。

2.2 數(shù)字城市地理空間框架的服務平臺設計

2.2.1 面向公眾的應用系統(tǒng)

數(shù)字城市地理空間框架的研究主要是為了給城市中生活的人們帶來便利，由此基礎性的地理空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品的消費群體是面向公眾的。為了滿足他們的需求，需要對原始的空間信息數(shù)據(jù)進行深加工，使數(shù)據(jù)信息的附加值得到提升。形成的產(chǎn)品如導航性質(zhì)的電子地圖、城市的空間框架地圖等能夠滿足公眾的需要。

2.2.2 信息分發(fā)系統(tǒng)

信息分發(fā)系統(tǒng)需要實現(xiàn)四個方面的功能以滿足用戶的數(shù)據(jù)查找需求：首先是提供地理空間信息元數(shù)據(jù)的功能，便于用戶查找需要的數(shù)據(jù)；第二是制圖，滿足不能實現(xiàn)地理空間信息處理條件的用戶的需求；第三是為用戶的信息下載提供技術支持；第四是使用訪問式接口為用戶提供服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的瀏覽和查詢。

2.3 城市空間數(shù)據(jù)基準建設

空間數(shù)據(jù)基準的不統(tǒng)一將會對數(shù)字城市發(fā)展產(chǎn)生制約影響，其建設主要有大地平面基準、高程基準、GPS連續(xù)運行綜合服務系統(tǒng)以及城市三維動態(tài)基準。

2.3.1 大地平面基準與高程基準

當前環(huán)境下，城市應當將各個組成區(qū)域中的不同平面坐標基準通過適當?shù)霓D(zhuǎn)換之后進行統(tǒng)一，建立一套合適的、能夠與國家基準相互轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。可以采用GPS技術作為平面基準建立的方式，與傳統(tǒng)方法中使用的三角網(wǎng)不同，GPS網(wǎng)能夠一次布設成網(wǎng)點密、精度高的全面網(wǎng)，其性能較三角網(wǎng)也更為優(yōu)越。

2.3.2 城市GPS連續(xù)運行服務系統(tǒng)

數(shù)字城市應當具有卓越的管理能力與服務能力，建立城市GPS連續(xù)運行服務系統(tǒng)是實現(xiàn)這一功能的重要基礎。能夠按照城市的具體要求，選擇合適的場地不設GPS跟蹤站以及控制中心，不間斷的進行GPS衛(wèi)星的觀測，將數(shù)據(jù)傳輸至控制中心進行處理，發(fā)往接收裝置的用戶，能夠?qū)崿F(xiàn)實時的導航定位。

2.3.3 三維動態(tài)基準

隨著國家科研的進步，新一代地心、三維與實時動態(tài)大地測量基準開始規(guī)劃和建立，數(shù)字城市空間數(shù)據(jù)基準應當不斷朝向三維與動態(tài)的方向發(fā)展，使用新一代的三維基準取代靜態(tài)的城市控制基準。

3 數(shù)字城市地理空間框架設計的關鍵技術

3.1 空間數(shù)據(jù)集成分析

多源、多時相以及多尺度是地理數(shù)據(jù)的特點，因此管理平臺必須對不一樣的類型、比例尺以及不同時間的地理數(shù)據(jù)進行集成：不同類型的數(shù)據(jù)，通過利用空間坐標范圍或者是圖幅索引的方式實現(xiàn)；而對于不同比例尺，根據(jù)統(tǒng)一空間參考系（如西安80坐標系、北京54坐標系、2000大地坐標系），同樣的利用動態(tài)投影技術也能夠?qū)崿F(xiàn)；對于不同比例尺的能夠通過疊加一起顯示，對顯示比例進行調(diào)節(jié)控制能夠?qū)崿F(xiàn)地圖逐層顯示的效果；對于不同時段的基礎地理數(shù)據(jù)則由歷史數(shù)據(jù)庫完成集成，采用按對象級別、圖幅以及數(shù)據(jù)集的方式實現(xiàn)集成管理。

3.2 海量地理空間數(shù)據(jù)管理技術

數(shù)字城市系統(tǒng)中會出現(xiàn)海量的基礎處理數(shù)據(jù)，對于這類數(shù)據(jù)的管理是數(shù)字城市系統(tǒng)成功的重要環(huán)節(jié)，也是基于GIS的大型項目的重要標志。其管理方式主要是對基礎地理數(shù)據(jù)進行快速索引，使用多級混合索引技術可以處理這一問題，對于海量數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的影像數(shù)據(jù)通常采用數(shù)據(jù)壓縮技術進行處理。

4 結束語

綜上所述，數(shù)字化城市地理空間框架的設計是以信息化技術為支撐的新型城市發(fā)展模式，其建成能夠為城市的規(guī)劃設計者、建設者甚至是每一位市民提供有效的幫助。當前，數(shù)字城市的建設在許多城市中應用開來，實現(xiàn)對城市的信息化管理。文章通過對數(shù)字城市地理空間框架的分析，研究了解需要引起注意的問題，此外在數(shù)字城市地理空間框架的設計與建設過程中，除了信息技術的配合之外，還應當有相關的管理體制與法律規(guī)范的支持。

參考文獻

[1]呂華新，陽經(jīng)為，李碧裕，等.“數(shù)字奉化”地理空間框架建設總體設計與實現(xiàn)[J].城市勘測，2014（3）：68-71.

[2]張朝坤，楊鴻海，歐爾格力，等.數(shù)字城市地理空間框架建設方案設計探討[J].青海師范大學學報（自然科學版），2014（2）：57-61.

[3]李蕊，邵進達，李峰丞，等.“數(shù)字日照”地理空間框架公共服務平臺構想與實現(xiàn)[J].城市勘測，2013（1）：67-70.