| 時(shí)間：2007-05-10 | 錄入：webadmin |
城市地理信息系統（簡(jiǎn)稱(chēng)城市GIS）是地理信息技術(shù)（包括地理信息系統GIS、遙感RS、全球定位系統GPS，統稱(chēng)3S技術(shù)）及其它相關(guān)信息技術(shù)在城市政府、企業(yè)的管理與決策及市民社會(huì )生活中的應用。它利用地理信息技術(shù)將城市系統中地理環(huán)境的組成要素及其相互關(guān)系映射到信息空間（Cyberspace），建立城市現實(shí)地理環(huán)境的空間信息模型，構造一個(gè)與現實(shí)城市相對應的虛擬"數字城市"，為城市政府和企業(yè)的管理與決策及市民社會(huì )生活提供信息服務(wù)。 城市GIS是由人、軟件、數據、硬件、網(wǎng)絡(luò )等要素構成的系統，它與城市現實(shí)社會(huì )的物理接口是由計算機、網(wǎng)絡(luò )及相關(guān)設備實(shí)現的。 城市系統是一個(gè)人地（地理環(huán)境）關(guān)系系統，它體現人與人、地與地、人與地相互作用和相互關(guān)系，城市系統由政府、企業(yè)、市民、地理環(huán)境等，既相對獨立又密切相關(guān)的子系統構成。政府管理、企業(yè)的商業(yè)活動(dòng)、市民的生產(chǎn)與生活無(wú)不體現出城市的這種人地關(guān)系。 信息化的浪潮席卷全球，城市作為一定區域內的政治、文化、經(jīng)濟和信息中心，則首當其沖。城市的信息化實(shí)質(zhì)上是城市人地關(guān)系系統的數字化，它體現"人"的主導地位，通過(guò)城市信息化更好地把握城市系統的運動(dòng)狀態(tài)和規律，對城市人地關(guān)系進(jìn)行調控，實(shí)現系統優(yōu)化，使城市成為有利于人類(lèi)生存與可持續發(fā)展的空間。城市信息化過(guò)程表現為政府管理與決策的信息化（數字政府），企業(yè)管理、決策與服務(wù)的信息化（數字企業(yè)），市民生活的信息化（數字城市生活），即數字城市。 城市GIS是"數字城市"是核心的部分，城市中"人"的一切活動(dòng)，從城市管理到企業(yè)為市民提供各種服務(wù)，以及每一個(gè)市民生產(chǎn)與生活，都離不開(kāi)"地"。沒(méi)有城市GIS的數字城市，如同沒(méi)有市區的城市，不能稱(chēng)其為"數字城市"。理想化的城市GIS由政府GIS、企業(yè)GIS和社會(huì )GIS構成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )（局域網(wǎng)、Internet、寬帶網(wǎng)、有線(xiàn)電視網(wǎng)、公用電話(huà)網(wǎng)等）將政府、企業(yè)和社會(huì )聯(lián)成一個(gè)整體，實(shí)現資源的共享。 國內城市GIS的發(fā)展過(guò)程是一個(gè)從政府GIS向企業(yè)GIS乃至社會(huì )GIS發(fā)展的過(guò)程。 政府GIS 國內早期的城市GIS建設主要側重于政府GIS。城市GIS是投資大、見(jiàn)效慢的項目，只有政府才有條件率先建立城市GIS。因為，政府部門(mén)，尤其是城市規劃、土地、房產(chǎn)部門(mén)是城市空間數據的主要生產(chǎn)者、管理者和使用者，政府對城市空間數據的采集、使用和處理?yè)碛袎艛嗟匚?，而城市空間數據是建立城市GIS的必要條件；政府管理與決策迫切需要GIS的支持。 八十年代中期，應城市規劃管理世界銀行貸款項目的要求，洛陽(yáng)、常州、沙市等城市開(kāi)始著(zhù)手建立為城市規劃GIS。八十代末，上海建立了2.5平方公里的樣區實(shí)驗系統。九十年代初，由于城市建設的高速發(fā)展，?？?、深圳、北海、淄博等城市紛紛建立了為城市規劃管理服務(wù)的政府GIS，城市規劃GIS得到了迅速的發(fā)展。早期的城市GIS主要是為城市規劃管理服務(wù)的政府GIS，它體現了城市規劃在城市管理中的龍頭作用和城市決策者希望對城市建設總體把握的要求。到九十代中期，為土地管理服務(wù)的政府GIS開(kāi)始引起重視，南寧、南京等城市開(kāi)始建設土地信息系統。九十代后期，隨著(zhù)國家對土地資源的重視，土地信息系統的建設熱潮開(kāi)始形成。與此同時(shí)，政府的其它部門(mén)也在開(kāi)始應用GIS技術(shù)，如"110"、"12315"、"120"系統開(kāi)始把GIS與GPS技術(shù)納入應用范疇，環(huán)保部門(mén)利用GIS建立環(huán)境GIS。在第三次人口普查中，提出了建立人口地理信息系統的要求。 建設部提出的"城市規劃、建設、管理與服務(wù)數字化工程"十五重點(diǎn)科研項目，抓住了城市信息化建設的關(guān)鍵，為城市GIS的發(fā)展帶來(lái)了新的機遇。國土資源部提出的"數字國土工程"也將從國土資源管理的角度推動(dòng)城市GIS的發(fā)展。 目前，政府GIS還停留在部門(mén)GIS水平，各政府部門(mén)之間由于條條塊塊的分割，相互封鎖，形成了各自為政的政府GIS孤島。從"數字城市"的角度，政府部門(mén)的GIS應該是一個(gè)整體，才能實(shí)現系統資源（數據、軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò )和人才）的共享。從城市規劃、土地、房產(chǎn)及城市建設管理中的人地關(guān)系（見(jiàn)圖3）可以反映出這種整體性的要求。如果，城市規劃、土地、房產(chǎn)和城市建設管理部門(mén)的GIS能?chē)@業(yè)務(wù)所涉及的人地關(guān)系這一管理的中心環(huán)節，實(shí)現數據共享，將可以大大地提高管理的質(zhì)量和效率，減少工作失誤，同時(shí)也可以為政府其它部門(mén)及企業(yè)和市民提供更多的信息服務(wù)。如可以由開(kāi)發(fā)商的資料，可以查詢(xún)開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)房地產(chǎn)項目過(guò)程中，辦理各種許可證、房地產(chǎn)抵押和查封的情況，以及土地、房屋的空間位置和配套設施的情況，反過(guò)來(lái)，也可以由土地、房屋的資料查詢(xún)開(kāi)發(fā)商的有關(guān)情況。這樣，通過(guò)城市GIS將各管理部門(mén)聯(lián)成一體，可以避免缺乏信息共享所造成的管理失誤，如沒(méi)有辦理土地證，先辦房產(chǎn)證的情況，也就相應減少了房地產(chǎn)糾紛。同時(shí)，有關(guān)的數據（土地、房屋、市政設施）可以用于小區的物業(yè)管理系統建立，拓寬企業(yè)GIS的應用領(lǐng)域。從整體考慮政府GIS建設，將為城市GIS的發(fā)展提供更多發(fā)展空間。 企業(yè)GIS 政府GIS的發(fā)展為企業(yè)GIS建立提供經(jīng)驗和數據基礎。企業(yè)是以贏(yíng)利為目的，企業(yè)應用信息技術(shù)是為企業(yè)的管理與決策服務(wù)，通過(guò)提高管理與決策水平，最終到達提高企業(yè)利潤的最終目的。GIS如果不能滿(mǎn)足企業(yè)發(fā)展需要，企業(yè)不會(huì )投資建立GIS系統。 GIS在企業(yè)中的應用主要可以解決兩方面的問(wèn)題： 一、企業(yè)設施管理問(wèn)題； GIS作為一種空間分析與決策技術(shù)，可以在商業(yè)管理與決策中應有，如在商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的布設、物流管理、客戶(hù)關(guān)系管理（CRM）、電子商務(wù)中發(fā)揮作用。GIS有助于企業(yè)了解客戶(hù)及其需求、合作伙伴、資源、商業(yè)競爭對手等商業(yè)要素的空間分布及規律，為企業(yè)管理與決策提供依據，提高企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量、效率與水平，使企業(yè)在競爭中立于不敗之地。目前，這方面的應用在國內尚屬空白，但在國外已經(jīng)有較多的應用，并形成了商業(yè)地理分析這門(mén)技術(shù)。隨著(zhù)，市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展，這方面應用將可能在企業(yè)中普及，但應用的關(guān)鍵是企業(yè)能較方便的獲得所需的空間信息和實(shí)用的GIS軟件。 企業(yè)GIS所需的數據，尤其是基礎地理數據主要來(lái)源于政府GIS，這將有利于政府GIS直接經(jīng)濟效益的產(chǎn)生，從而推動(dòng)政府GIS的發(fā)展。而政府GIS的發(fā)展反過(guò)來(lái)將促進(jìn)企業(yè)GIS的發(fā)展。
九十年代后期，一些GIS公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)集軟件與數據于一體的城市電子地圖光盤(pán)，如《北京通》、《廣州之窗》，為市民和游客在城市中的衣、食、住、行提供方便，這些光盤(pán)可進(jìn)一步發(fā)展可以成為汽車(chē)導航以及商務(wù)地理分析的工具。隨著(zhù)Internet和Web GIS技術(shù)的發(fā)展，為企業(yè)和市民提供城市空間信息服務(wù)的GIS網(wǎng)站開(kāi)始出現，比較有影響網(wǎng)站的主要有Chinaquest和Go2map，這些網(wǎng)站嘗試通過(guò)Internet提供網(wǎng)上地圖瀏覽服務(wù)，為電子商務(wù)提供城市空間信息基礎平臺。這些應用標志著(zhù)社會(huì )GIS的發(fā)展，城市GIS的應用領(lǐng)域的拓寬，同時(shí)也加深社會(huì )對GIS的認識，GIS技術(shù)將通過(guò)社會(huì )GIS深入千家萬(wàn)戶(hù)，擴展GIS的市場(chǎng)空間。 隨著(zhù)，戈爾的"數字地球"概念的提出，"數字城市"作為"數字地球"概念的引伸，使城市GIS邁入了更為廣闊的發(fā)展空間，城市GIS作為"數字城市"的核心部分，要求突破條條塊塊的制約，從城市系統的整體考慮，將政府、企業(yè)和社會(huì )GIS通過(guò)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)成一個(gè)整體，實(shí)現資源的共享和系統的互動(dòng)，為城市建造一個(gè)虛擬的地理信息空間，使人們將生活在現實(shí)空間與虛擬信息空間之中，過(guò)著(zhù)"現實(shí)生活"與"數字化生活"水乳交融的城市生活。數字化生活是現實(shí)生活的反映，同時(shí)也是現實(shí)生活的一種發(fā)展，它將改變人類(lèi)生活方式和人類(lèi)與環(huán)境之間的關(guān)系（人地關(guān)系），使人類(lèi)生存和發(fā)展發(fā)生根本性的變化。 城市GIS發(fā)展的技術(shù)基礎 信息技術(shù)尤其是GIS技術(shù)的發(fā)展為城市GIS發(fā)展奠定了基礎。 首先，硬件的性能按摩爾定律在不斷提高而相對價(jià)格不斷地降低，使微機成為GIS應用的主流機型，Windows系列操作系統的發(fā)展，使大量的GIS軟件可以在微機環(huán)境下運行，結束了GIS必須在UNIX工作站下運行的歷史，使GIS軟、硬件投資大幅度降低。 組件式GIS的發(fā)展使GIS可與其它IT應用緊密的集成，使GIS不再曲高和寡。長(cháng)期以來(lái)，困擾著(zhù)政府GIS應用的"圖文一體化"，即辦公自動(dòng)化與GIS應用一體化集成問(wèn)題，迎刃而解。 面向對象技術(shù)的應用，改變了GIS的傳統設計方法與思想，使GIS系統能更好地反映現實(shí)地理空間各種空間要素及其相互關(guān)系，甚至空間現象與過(guò)程。目前，GIS數據對象，除了具有圖形（Geometry）和屬性(Attribute)，已經(jīng)開(kāi)始被賦予行為（Behavior），甚至規則（Rule），為GIS的智能化奠定了基礎。GIS對象數據模型在不斷的完善和發(fā)展，使GIS描述現實(shí)地理空間時(shí)，更加得心應手。 采用關(guān)系數據庫管理空間數據，解決了海量空間數據的管理問(wèn)題，使GIS系統的C/S結構得以真正地實(shí)現，為B/S結構發(fā)展奠定了基礎。同時(shí)也為多用戶(hù)并發(fā)操作、歷史空間數據的管理提供解決方案。使空間數據對象可與非空間對象在關(guān)系數據庫中并存，并建立關(guān)聯(lián)。利用SQL進(jìn)行空間數據與非空間數據的操作。GIS已經(jīng)得到了數據庫廠(chǎng)商的重視，如Oracle、Informix，這些廠(chǎng)商推出了各自的空間資料的解決方案，如Oracle Spatial、Informix Spatial Blade，這也從側面反映了GIS在IT中地位的提升。 基于離散小波變換（DWT）的影像壓縮技術(shù)為航空、衛星遙感影像在GIS中的應用提供新的技術(shù)手段。這種影像壓縮技術(shù)可以將影像壓縮率為1：20-1：30，甚至更高，并且可以實(shí)現多幅影像拼接壓縮，雖然是有損壓縮，但不影響視覺(jué)效果，而且能快速地按需解壓，所占用的內存非常少，不影響GIS軟件的運行。目前基于離散小波變換（DWT）影像壓縮格式主要有ERmapper的ECW和Lizardtech的MrSID，并得到許多GIS軟件的支持。香港政府地政署曾將全港的彩色航空影像壓縮為一個(gè)ECW文件，可以進(jìn)行快速的瀏覽。海量影像資料在GIS中的應用已成為現實(shí)，而小衛星高分辨率（1米分辨率）遙感影像商業(yè)化為城市空間數據的獲取提供了新的手段，如IKNOS、KOSMOS等。 OpenGIS聯(lián)盟所提出的一系列Open GIS規范為空間數據共享和互操作奠定了基礎。另外，XML技術(shù)的發(fā)展，為GIS空間數據在Internet上交換與應用提供了可能，Open GIS聯(lián)盟已經(jīng)提出了基于XML的GML規范。 WebGIS技術(shù)發(fā)展使通過(guò)Internet瀏覽空間數據成為現實(shí)，大大增加了城市GIS的用戶(hù)群，促進(jìn)了GIS應用領(lǐng)域的擴展。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )帶寬的提高，Web GIS將有可能進(jìn)一步發(fā)展為Internet GIS，現有GIS的許多數據分析、處理功能可以在Internet上實(shí)現，而不僅僅限于數據的查詢(xún)和瀏覽。 國產(chǎn)GIS軟件正在迅速地發(fā)展與成熟，國產(chǎn)GIS軟件有可能如同國產(chǎn)電視機一樣，在國內市場(chǎng)占主導地位。這將大大地降低GIS軟件的價(jià)格，促進(jìn)GIS應用的普及，以此同時(shí)，國產(chǎn)GIS將走向世界。 城市GIS面臨的挑戰 機遇往往伴隨著(zhù)挑戰，城市GIS發(fā)展將面臨許多方面的挑戰。實(shí)際上，城市GIS發(fā)展面臨的挑戰不是技術(shù)問(wèn)題，最根本的還是空間數據及其共享的問(wèn)題，歸根結底是管理體制和觀(guān)念的問(wèn)題。 空間數據的形式、內容、質(zhì)量、現勢性及空間數據的共享問(wèn)題，是制約當前城市GIS發(fā)展的最大問(wèn)題。 空間數據不同于一般的非空間數據，其主要來(lái)源是地形圖、地籍圖、房產(chǎn)圖及其它專(zhuān)題地圖，其采集需要專(zhuān)業(yè)的人員和采用復雜的技術(shù)手段，而且工作量大、投資大，其工作主要由測繪部門(mén)承擔，由政府管理和投資。 地形圖、地籍圖與房產(chǎn)圖，在城市基礎地理數據方面的內容基本上是一致的，只是地籍圖與房產(chǎn)圖增加了地籍與房產(chǎn)的專(zhuān)題內容（如宗地、丘、房屋棟號），而城市中的宗地和丘是一致，反映土地的權屬范圍和界線(xiàn)。建立GIS以后，完全有條件實(shí)現三圖的統一。由于地形圖、地籍圖和房產(chǎn)圖分屬規劃管理、土地管理和房產(chǎn)管理部門(mén)，各種圖的測繪由各主管部門(mén)各自為政進(jìn)行，標準不統一，多數情況下沒(méi)有真正實(shí)現基礎地理數據的共享，三圖中的基礎地理數據出現了重復測繪和重復建庫的現象，造成了巨大的浪費。一些GIS專(zhuān)家和開(kāi)發(fā)人員提出了"三圖統一"的設想，由于沒(méi)有統一的標準和規范，難以在全國范圍內的實(shí)施。實(shí)現"三圖統一"有利于數據的共享，將促進(jìn)城市GIS的發(fā)展，但必須從法規、政策和標準上加以明確，否則，相關(guān)的主管部門(mén)將從部門(mén)利益角度，人為地設置障礙，影響"三圖統一"。 國內現有的地形圖圖式主要沿用蘇聯(lián)的標準，圖式復雜，主要滿(mǎn)足手工制圖的要求，現有的大多數GIS軟件制圖功能都難于達到這一標準，出現了一些國外的GIS軟件水土不服的情況，而開(kāi)發(fā)人員則要花費大量的精力解決制圖問(wèn)題，而忽略了數據內容（數據對象及它們之間的邏輯關(guān)系），以致于90年代中期，CAD軟件在GIS應用中盛行。但CAD軟件善于表現形式，能夠在形式上滿(mǎn)足人們對地圖的要求，而不善于表現內容，系統應用拓寬時(shí)，要提取專(zhuān)題數據和進(jìn)行分析，卻非常困難。另外，CAD軟件雖然編輯和修改數據非常方便，但數據對象及它們之間邏輯關(guān)系缺乏約束，系統運行幾年下來(lái)，數據是一團亂麻，存在隱患。因此，90年代后期，GIS的軟件又重新得到重視。但是，如果不從根本上解決地形圖的圖式問(wèn)題，城市GIS的發(fā)展要取得突破，將是非常困難的，可以說(shuō)，現有的地形圖圖式制約著(zhù)城市GIS的發(fā)展，現在到了改變這種只重表現形式，而不重視數據內容的觀(guān)念的時(shí)候了。 在手工條件下，政府部門(mén)日常管理中所使用的空間數據質(zhì)量問(wèn)題是無(wú)法發(fā)現的，當采用計算機管理以后，數據的質(zhì)量問(wèn)題便暴露出來(lái)，這需要政府部門(mén)花大力氣和長(cháng)時(shí)間的努力長(cháng)能解決，政府部門(mén)要有清醒的認識。對于計算機來(lái)說(shuō)，輸入的是垃圾，出來(lái)的還是垃圾，不大可能變成金子。 傳統的城市空間數據更新主要采用階段性更新方法，四、五年一個(gè)周期，進(jìn)行大面積的修測和補測，這種方式不能滿(mǎn)足數據現勢性的要求。GIS系統建立后，是有條件和有可能進(jìn)行小范圍的局部更新，政府可以通過(guò)竣工驗收的方式，進(jìn)行竣工測量，把數據更新工作化整為零，達到及時(shí)更新的目的。這就要求，政府下決心建立竣工測量制度，解決竣工測量的職責分工和經(jīng)費的問(wèn)題。政府GIS中心最好能把城市測繪納入中心的管理范疇，使數據更新得到保障。城市測繪與城市GIS結合將營(yíng)造一種雙贏(yíng)的局面，近期城市測繪可以為GIS可以為城市GIS的發(fā)展提供一些經(jīng)費的支持，遠期城市GIS的發(fā)展可以拓展城市測繪的服務(wù)空間和促進(jìn)服務(wù)的多樣化，從而促進(jìn)城市測繪的發(fā)展。 城市GIS要體現城市的社會(huì )、經(jīng)濟統計要素的空間分布，以便為管理、決策服務(wù)。而社會(huì )經(jīng)濟要素的統計往往是以行政單元為單位進(jìn)行的，按區、街道辦事處、居委會(huì )分級統計，據筆者了解，目前國內沒(méi)有一個(gè)城市能準確地將居委會(huì )一級的區域范圍劃分出來(lái)，也就難以實(shí)現城市社會(huì )經(jīng)濟要素信息的空間定位與空間分析。 企業(yè)在建設GIS首先面臨的是如何獲得城市空間基礎數據的問(wèn)題，政府GIS中心常開(kāi)出高價(jià)，企業(yè)難以接受，要么不做，要么投入一筆錢(qián)自己做，有時(shí)企業(yè)自己重新數字化建庫，比買(mǎi)現成的數據庫還要便宜，這種現象是不正常的。實(shí)際上，政府GIS中心完全可以采用數據租用和提供后續服務(wù)的方式，為企業(yè)提供更廉價(jià)的數據，但因為缺乏數據產(chǎn)權保護的法規，而不愿意采取這種方式，形成了一個(gè)死結。一方面，政府GIS的數據只能局限于政府內部使用，政府卻缺乏資金更新數據，另一方面，企業(yè)想利用合理的價(jià)格購買(mǎi)數據，卻辦不到。 現階段，政府GIS往往只有系統建設投資，而沒(méi)有運行與維護的費用，缺乏GIS信息服務(wù)收費的配套政策與標準，政府GIS中心往往作為事業(yè)單位甚至自收自支的事業(yè)單位，因在經(jīng)濟上缺乏保障，技術(shù)人員只能疲于尋找掙錢(qián)的項目，根本無(wú)暇顧及系統建成以后的完善與發(fā)展，幾年下來(lái)，數據沒(méi)有更新、軟件落后了，變成了死系統。許多系統往往是驗收之日，就是系統生命周期的結束之時(shí)。與此同時(shí)，政府GIS中心的人才在原本不足的情況下，為GIS廣闊的市場(chǎng)所吸引，開(kāi)始流失，影響系統的發(fā)展。最后出現"猴子撿包谷，撿一個(gè)，丟一個(gè)"，沒(méi)有多少真正具有生命力的城市GIS系統，這種浪費是驚人！ 另外，許多城市決策者還沒(méi)有真正認識到城市GIS在城市管理與決策、城市投資軟環(huán)境改善中的重要性，對城市GIS并沒(méi)有引起足夠的重視，往往熱衷于城市有形的基礎建設，而忽視城市GIS這種無(wú)形的信息基礎設施建設。某種意義上，城市GIS首先是城市決策者的信息系統，決策者不重視，沒(méi)有決策者的組織與協(xié)調，城市GIS是沒(méi)有生命力。 總之，國內城市GIS十多年的自由發(fā)展，已經(jīng)積累了許多經(jīng)驗和暴露了一些問(wèn)題，現在到了需要規范化的時(shí)候，要盡快建立城市GIS的一些法規、標準和制度，從體制根本解決問(wèn)題，否則，城市GIS的發(fā)展就會(huì )如同沒(méi)有交通規則的高速公路，將出現慘不忍睹的交通事故和交通堵塞現象，損失難以想象。 (作者:未知 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 整理時(shí)間:2004-02-26) |
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