數(shù)字城市的一般概念是：基于地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感系統(tǒng)（RS）等關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)、管理；服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾；服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。數(shù)字城市本質(zhì)上是建設(shè)空間信息基礎(chǔ)設(shè)施并在此基礎(chǔ)上深度開(kāi)發(fā)和整合應(yīng)用各種與地理分布有關(guān)的信息資源。
由于中國(guó)是一個(gè)典型的發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和政府體制處在轉(zhuǎn)型之中，因此更需要通過(guò)數(shù)字城市建設(shè)促進(jìn)政府的管理創(chuàng)新，提高政府的管理能力和服務(wù)水平。當(dāng)前，一個(gè)數(shù)字城市建設(shè)的熱潮正在我國(guó)悄然興起。北京、上海、重慶、深圳、廣州等相繼提出了數(shù)字城市建設(shè)規(guī)劃并開(kāi)始進(jìn)行試點(diǎn)建設(shè)。“數(shù)字海南”、“數(shù)字廣西”、“數(shù)字福建”、“數(shù)字浙江”等也相繼啟動(dòng)，各地都把建設(shè)數(shù)字省市作為推進(jìn)本地區(qū)信息化的重大戰(zhàn)略措施。
如何利用現(xiàn)有的信息基礎(chǔ)設(shè)施條件和地理空間數(shù)據(jù)資源，結(jié)合數(shù)字城市、電子政務(wù)等實(shí)現(xiàn)地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的結(jié)合，更好地為用戶(hù)及商業(yè)活動(dòng)服務(wù)，已成為當(dāng)前地理信息系統(tǒng)等技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。
但是當(dāng)前地理信息系統(tǒng)技術(shù)仍以二維信息為主，比較而言， 三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)可以使信息的表現(xiàn)更真實(shí)、豐富、具體，而下一代GIS技術(shù)的一個(gè)主要特點(diǎn)也是支持“數(shù)字地球”或“數(shù)字城市”概念的實(shí)現(xiàn)，從二維向三維發(fā)展，從靜態(tài)數(shù)據(jù)處理向動(dòng)態(tài)發(fā)展，具有時(shí)序數(shù)據(jù)處理能力，因此三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的結(jié)合將是未來(lái)地理信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也將成為未來(lái)數(shù)字城市建設(shè)技術(shù)的必然選擇。
基于三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)，綜合運(yùn)用遙感，GPS及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的移動(dòng)數(shù)字城市解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)城市地理資源、風(fēng)景景觀、經(jīng)濟(jì)環(huán)境等社會(huì)資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及動(dòng)態(tài)可視化，同時(shí)也可作為一個(gè)供電子商務(wù)、城市綜合管理輔助的強(qiáng)大應(yīng)用平臺(tái)。
三維GIS及相關(guān)技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外GIS領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)研究課題，也是“數(shù)字地球”關(guān)鍵技術(shù)的組成部分，三維GIS是模擬、表示、管理、分析客觀世界中的三維空間實(shí)體及其相關(guān)信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能為管理和決策提供更加直接和真實(shí)的目標(biāo)和研究對(duì)象。三維GIS是二維GIS技術(shù)的延伸和擴(kuò)展，在這些方面已有許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了很多的研究工作，基于分布式網(wǎng)絡(luò)的商用三維地理信息系統(tǒng)也相繼投入使用。
“移動(dòng)數(shù)字城市”的概念
隨著英特網(wǎng)和IP寬帶技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，城市所包含的方方面面都在變化：城市居民的生活與交流方式，城市的設(shè)施與建設(shè)，服務(wù)與被服務(wù)者的關(guān)系與服務(wù)形式，政府機(jī)構(gòu)與市民的交互溝通等等。變化的深度與廣度是前所未有的。引起這些變化的關(guān)鍵因素之一是信息技術(shù)革命所帶來(lái)的快速、大量和定向的信息流通與交互。“移動(dòng)數(shù)字城市”是建立在不斷發(fā)展的信息技術(shù)之上的新型全方位信息服務(wù)體系，是城市整體服務(wù)系統(tǒng)中十分重要的組成部分。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展和信息化建設(shè)的加深，城市信息化進(jìn)程逐漸地改變著城市的運(yùn)作方式、管理方式和市民的生活方式。電子政務(wù)、電子商務(wù)、金關(guān)、金稅工程等初步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上辦公和審批，大大提高了政府機(jī)關(guān)部門(mén)和企業(yè)的工作效率和服務(wù)形象。但是，現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)普遍采用的是Internet有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，需要現(xiàn)場(chǎng)操作，工作人員一旦離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)終端，便無(wú)法獲得相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，造成信息和決策的延誤；而且，電腦終端和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的普及程度客觀上也限制了廣大市民更好地享受信息服務(wù)所帶來(lái)的便利。在資源管理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和日常生活中，人們所關(guān)心的信息中有80%以上的信息與空間位置有關(guān)。在一個(gè)陌生的環(huán)境中，用戶(hù)迫切想知道他當(dāng)時(shí)所處的地理環(huán)境信息，比如，“我在哪兒？”、“我附近是什么？”、“目的地在哪兒？”、“怎樣到達(dá)目的地？”等。僅僅通過(guò)Internet 傳送數(shù)據(jù)已不能滿(mǎn)足人們對(duì)數(shù)據(jù)和信息的要求，人們隨時(shí)隨地都需要數(shù)據(jù)。而無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，特別是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)， 3G， Wimax等技術(shù)的應(yīng)用，使無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)與GIS以及Internet結(jié)合成為可能，形成了一種新的移動(dòng)數(shù)字城市的關(guān)鍵技術(shù)——移動(dòng)GIS。
移動(dòng)GIS是基于移動(dòng)設(shè)備，以高性能有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸，提供隨時(shí)隨地的基于位置的信息服務(wù)的分布式城市管理預(yù)警系統(tǒng)。它集成了GIS、GPS、移動(dòng)通訊以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，將這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，以高性能通信網(wǎng)絡(luò)為信息傳輸，實(shí)現(xiàn)行業(yè)以及公眾信息服務(wù)的移動(dòng)信息化。通過(guò)移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，計(jì)算機(jī)和其它移動(dòng)終端設(shè)備在無(wú)線(xiàn)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而衍生一種新的信息服務(wù)，即基于位置的空間信息服務(wù)。與網(wǎng)絡(luò)GIS想比，移動(dòng)GIS的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崟r(shí)實(shí)地獲取空間信息及其相關(guān)信息，以便更好地做出決策。移動(dòng)通信與GIS的有機(jī)結(jié)合，為用戶(hù)基于位置的信息交換、信息獲取、共享和發(fā)布提供了便捷、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)途徑，從而形成面向便攜式信息終端的GIS應(yīng)用方案。移動(dòng)GIS尤其適用于商業(yè)貿(mào)易、政府、電信、市政建設(shè)等移動(dòng)性強(qiáng)且數(shù)據(jù)經(jīng)常變化的行業(yè)。
做為承載移動(dòng)數(shù)字城市的信息高速公路，一個(gè)可靠，低成本，靈活的高性能無(wú)線(xiàn)通信平臺(tái)將是必不可少的。 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)是目前新興的基于IP技術(shù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是未來(lái)移動(dòng)數(shù)字城市應(yīng)用中重要的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，如圖所示，與其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比主要有以下特點(diǎn)：
- 通訊范圍大，直線(xiàn)通訊距離為5公里，可組建城域網(wǎng)。
- 最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6Mbitps，可進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻等大傳輸。
- 移動(dòng)性好，目前只有Mesh系統(tǒng)可在高速移動(dòng)下保持較高數(shù)據(jù)傳輸速率。
- 可與WIFI，3G，Wimax， 公共電話(huà)網(wǎng)等無(wú)線(xiàn)及有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相連。
- 具有多種安全措施，保證了網(wǎng)絡(luò)通訊的保密性。
- 目前其它無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都不具備定位功能，而Mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可獨(dú)立于衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對(duì)終端用戶(hù)進(jìn)行準(zhǔn)確地定位。
基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)的三維地理信息系統(tǒng)平臺(tái)在緊急救援應(yīng)用中具有以下良好的功能
- 三維地理信息系統(tǒng)顯示救災(zāi)全過(guò)程，具有良好的畫(huà)質(zhì)和立體效果，使指揮中心能夠全面了解救災(zāi)搶險(xiǎn)的全過(guò)程。
- 救災(zāi)搶險(xiǎn)中，提供海量的數(shù)據(jù)支持為領(lǐng)導(dǎo)指揮作出正確判斷提供信息支持。災(zāi)難不會(huì)擇地發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)情況大都非常復(fù)雜，三維地理信息系統(tǒng)能夠顯示路況信息以及緊急救援設(shè)施布局圖以及相關(guān)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息，為指揮員進(jìn)行路徑選擇、交通封鎖和緊急救援設(shè)施瀏覽提供數(shù)據(jù)支持。
- 現(xiàn)場(chǎng)的提供三維地理信息有利于現(xiàn)場(chǎng)指揮，通過(guò)三維地形圖，指揮員可以進(jìn)行人員配備和緊急救援器械選擇，從而在細(xì)節(jié)上保證現(xiàn)場(chǎng)工作流暢。
- 保留模型輸入接口，能夠接入重大災(zāi)難（洪水，海嘯，地震，火災(zāi)、爆炸、污染等）的模型，系統(tǒng)平臺(tái)可根據(jù)模型作出判斷，為火災(zāi)、污染范圍確定和人員疏散提供參考。
- 平臺(tái)保留底層數(shù)據(jù)接口，用戶(hù)可以隨時(shí)更新和輸入新的地理數(shù)據(jù)，可對(duì)轄區(qū)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行良好的管理和建模，便于快速搜索和使用。
- 能夠結(jié)合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)本身或者GPS， 系統(tǒng)可以提供在惡劣條件下從室內(nèi)到室外的快速定位，指揮中心可隨時(shí)查詢(xún)終端車(chē)輛人員的位置信息獲得進(jìn)度信息。
- 系統(tǒng)可提供可靠的實(shí)時(shí)語(yǔ)音及圖像傳輸， 使現(xiàn)場(chǎng)人員能夠與控制中心保持暢通的信息交流，能夠在三維地理信息系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示相關(guān)的動(dòng)態(tài)信息。
數(shù)字城市作為信息技術(shù)應(yīng)用與信息化帶來(lái)的城市發(fā)展模式的創(chuàng)新，是創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)的重要組成部分，數(shù)字城市建設(shè)是相關(guān)信息技術(shù)發(fā)展的重要源動(dòng)力，也是信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的機(jī)遇，抓住這一機(jī)遇，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
隨著三維地理信息基礎(chǔ)軟件及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)平臺(tái)發(fā)展成熟，基于三維地理信息系統(tǒng)的移動(dòng)城市技術(shù)將會(huì)在數(shù)字城市的建設(shè)起到重要的作用，將打破城市中時(shí)間、空間和部門(mén)之間的限制，利用低成本的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方便高效的信息共享，提供政府內(nèi)部與外部一個(gè)數(shù)字化橋梁。
