探析GIS在我國應(yīng)用現(xiàn)狀與未來發(fā)展

摘要：隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的來臨，信息將成為人類社會財富的源泉。事物的時空特性為人們認(rèn)識世界提供了更深的廣度和寬度。信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用帶動了全社會對空間信息的需求，因此空間信息必將成為國家或全球信息流中的重要組成部分，并逐漸發(fā)展成為當(dāng)今社會最基本的信息服務(wù)之一。本文基于最近在全國部分城市進(jìn)行的一次調(diào)查，擬簡要評介我國城市空間數(shù)據(jù)和GIS應(yīng)用的現(xiàn)狀，分析21世紀(jì)城市發(fā)展對GIS的需求和GIS技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，并介紹為主動迎接挑戰(zhàn)已經(jīng)或正在采取的一些行動。

關(guān)鍵詞：城市 空間數(shù)據(jù) GIS 數(shù)字城市

21世紀(jì)我國的城市將會有更大的發(fā)展，城市的發(fā)展將給城市GIS技術(shù)帶來新的機(jī)遇。城市GIS雖然面臨挑戰(zhàn)，但未來無限光明。由于GIS本身的特點(diǎn)，過去建立起來的城市GIS系統(tǒng)的實(shí)際效益在未來幾年將會逐步顯示出來，人們的認(rèn)識會進(jìn)一步提高，城市GIS的生命力將愈加旺盛，并將會發(fā)揮應(yīng)有的、符合其特點(diǎn)的作用，城市GIS也將真正走向產(chǎn)業(yè)化和市場化。

1 我國城市空間數(shù)據(jù)情況簡介

我國就城市空間數(shù)據(jù)基準(zhǔn)而言，2/3以上的城市均采用地方系統(tǒng)作為平面基準(zhǔn)，其原因按填報頻率的高低依次是顧及投影變形、作為歷史沿續(xù)、為了使用方便和便于資料保密；相反，只有1/3左右的城市高程基準(zhǔn)采用地方系統(tǒng)，原因幾乎都是由于歷史沿續(xù)。城市基本控制狀況良好，大多數(shù)城市現(xiàn)有控制網(wǎng)均可以滿足數(shù)據(jù)生產(chǎn)的需求。

線劃圖件目前是城市基本圖件的最主要形式。各城市使用的基本地形圖比例尺主要有1:500、1:1000、1:2000、1:5000和1:10000等5種，少數(shù)城市也使用較小比例尺的圖，如1:25000、1:50000等。在一個具體的城市，一般只使用其中的2種或3種比例尺，通常是在1:500~1:2000中選1~2種，覆蓋建成區(qū)及部分城市規(guī)劃市區(qū)，圖的現(xiàn)勢性較好；在1:5000和1:10000中選1種，一般覆蓋整個市域范圍，現(xiàn)勢性則相對差些。數(shù)字圖在所有圖件中所占的比例，在不同城市及同一城市不同比例尺間都有較大的差異，各城市的比例在5%~100%之間。從數(shù)字線劃圖建庫情況看，已建、正建和未建的比例分別為27%、55%和18%。

相對于線劃圖，城市數(shù)字正射影像圖和DEM無論是數(shù)量還是種類均少得多。在這些城市中，制作數(shù)字正射影像圖的城市不到一半，而制作的影像圖往往只有一種比例尺，覆蓋的范圍也很有限，制圖比例尺基本上1：1000/1：2000或1：5000/1:10000，基本上為1996年以后才開始制作，所用片種包括黑白、彩紅外和真彩色3種，主要用途是城市規(guī)劃、土地調(diào)查和更新地形圖。僅有約1/8的城市建立了一定范圍的DEM，使用的格網(wǎng)尺寸為5~25m，格網(wǎng)點(diǎn)高程精度為0.25~1.2m。一些城市認(rèn)為，他們雖然未專門建立DEM，但從現(xiàn)有線劃圖中可以分離出相應(yīng)的高程信息。在城市其它圖件中，地下管線圖件占多數(shù)，其它圖種則參差不齊。這可能與本次調(diào)查的對象主要是城市規(guī)劃/建設(shè)管理部門和城市測繪生產(chǎn)單位有關(guān)。

城市圖件的供圖部門按照填報頻率的高低，依次是城市測繪院/勘測院、規(guī)劃局、自動化中心和其它部門。

2 我國城市GIS系統(tǒng)應(yīng)用情況

最近在全國部分城市進(jìn)行的一次調(diào)查中，統(tǒng)計的城市GIS應(yīng)用系統(tǒng)（包括已建和正建）總數(shù)為84個，不同類型系統(tǒng)所占比例分別為：基礎(chǔ)地理信息30%，地下管線21%，城市規(guī)劃管理23%，城市土地管理6%，地籍管理12%，勘察信息管理6%，其它2%。

與國家基礎(chǔ)比例尺地形數(shù)據(jù)相比，城市空間數(shù)據(jù)具有如下特點(diǎn)：比例尺大，分辨率高；內(nèi)容豐富，信息傳輸效率低；信息老化速度快；數(shù)據(jù)生產(chǎn)與更新的周期長、費(fèi)用高；各城市多使用獨(dú)立的平面參考系統(tǒng)，造成不同城市的數(shù)據(jù)參考基準(zhǔn)不一致；數(shù)據(jù)的投資主體是城市政府。

應(yīng)該說，經(jīng)過最近若干年的努力，我國城市空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)取得了顯著的成績。大多數(shù)城市完成了基本地形測繪，少數(shù)城市甚至進(jìn)行了幾輪修測，地形圖件基本上覆蓋了城市的建成區(qū)、規(guī)劃市區(qū)和主要市郊，但管線、地籍及房產(chǎn)等數(shù)據(jù)的覆蓋范圍尚十分有限。就數(shù)據(jù)的覆蓋和質(zhì)量狀況而言，從全國范圍講，沿海城市、中心城市明顯好于內(nèi)地城市和一般城市。數(shù)字式數(shù)據(jù)正在成為地形信息的主導(dǎo)形式，但其標(biāo)準(zhǔn)化則相對落后。矢量信息仍然易于被使用者所接受，成為當(dāng)前的最主要數(shù)據(jù)形式，但數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)正日益受到關(guān)注。

城市空間數(shù)據(jù)方面存在的問題主要包括：數(shù)據(jù)種類單調(diào)，現(xiàn)勢性差，可用性低；多數(shù)城市用于數(shù)據(jù)生產(chǎn)和更新的資金投入嚴(yán)重不足；數(shù)據(jù)生產(chǎn)和提供的現(xiàn)狀仍然不能滿足應(yīng)用的需求，數(shù)據(jù)依然是GIS和其它相關(guān)系統(tǒng)建立與服務(wù)的“瓶頸”。在城市數(shù)據(jù)的共享上，一方面，缺乏合適的數(shù)據(jù)；另一方面，已有數(shù)據(jù)并沒有得到充分有效的利用，重復(fù)性生產(chǎn)時有發(fā)生。

城市無疑是GIS應(yīng)用最早、最為成功和最活躍的領(lǐng)域之一。我國城市GIS的現(xiàn)狀可以簡單地概括為：發(fā)展迅速，成績巨大；問題不少，面臨挑戰(zhàn)。目前，GIS在城市規(guī)劃管理、城市空間基礎(chǔ)信息管理、城市地下管線管理、城市土地管理、城市勘察、城鎮(zhèn)地籍管理以及城市環(huán)境保護(hù)、城市供水與地下水資源管理、電力電信設(shè)施管理、有線電視信息管理、城市公安、城市交通、旅游規(guī)劃和城市救災(zāi)等各個方面都有成功的應(yīng)用；在國內(nèi)目前已建立的各種GIS系統(tǒng)中城市系統(tǒng)的數(shù)量占絕大多數(shù)；城市GIS或GIS相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)已由過去的“技術(shù)驅(qū)動”過渡到現(xiàn)在的“應(yīng)用牽引”；各級主管部門及廣大用戶逐漸成熟，對GIS系統(tǒng)的認(rèn)識水平不斷提高。可以毫不夸張地說，城市領(lǐng)域是GIS技術(shù)在我國成功應(yīng)用的典范。

3 我國城市GIS系統(tǒng)未來發(fā)展

我國的城市必須走可持續(xù)發(fā)展的道路，制定城市發(fā)展戰(zhàn)略不僅需要信息支持和信息服務(wù)，同時更需要基于信息的科學(xué)決策支持。

3.1 城市規(guī)劃、建設(shè)與管理

我國的城市規(guī)劃成就輝煌，但城市規(guī)劃的現(xiàn)狀卻并不總是令人滿意；在城市各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，事故時有發(fā)生；城市建設(shè)的市場不規(guī)范，許多問題急待解決；城市交通、土地、水資源、能源、災(zāi)害管理和決策的水平急需改善和提高。為尋求解決這些問題的對策，廣大城市規(guī)劃師和城市決策者迫切希望能夠更完整、準(zhǔn)確和全面地把握城市及其周邊環(huán)境的動態(tài)空間特征。

3.2 城市化與城市可持續(xù)發(fā)展

我國1999年的城市化水平已經(jīng)達(dá)到30.9%，進(jìn)入了城市化的快速發(fā)展時期。城市化是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢，它將給社會發(fā)展帶來新的機(jī)遇，從而提高我國的總體國力和現(xiàn)代化水平，但城市化同時也將帶來一系列問題，如空間布局混亂、人口膨脹、環(huán)境危機(jī)、資源危機(jī)、耕地浪費(fèi)、交通堵塞、災(zāi)害加劇和人居質(zhì)量惡化等。為了緩解這些危機(jī)，必須及時準(zhǔn)確地掌握相應(yīng)的空間信息。

3.3 小城鎮(zhèn)規(guī)劃與建設(shè)

發(fā)展小城鎮(zhèn)是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一個大戰(zhàn)略，是實(shí)現(xiàn)城市化的必由之路。1998年底，我國已有建制鎮(zhèn)和鄉(xiāng)集鎮(zhèn)近5萬個。小城鎮(zhèn)的規(guī)劃與建設(shè)是當(dāng)前的一項(xiàng)重要工作，引起了國家主管部門的高度重視。諸如小城鎮(zhèn)交通網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)部道路配置、給水排水系統(tǒng)規(guī)劃、供熱供燃?xì)庖?guī)劃、環(huán)衛(wèi)設(shè)施與生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃、土地與水資源合理利用等都急需包括GIS技術(shù)在內(nèi)的高科技的支撐。

3.4 城市社會與公眾服務(wù)

城市信息服務(wù)業(yè)方興未艾。基于城市空間信息的服務(wù)，一方面可為企業(yè)提供信息服務(wù)，以提高它們在市場經(jīng)濟(jì)條件下的應(yīng)變能力，公安、消防、金融、保險、通訊等城市特殊行業(yè)對地理信息服務(wù)的潛在需求不可低估；另一方面則是為社會公眾提供開放性的資訊服務(wù)，從而改善和提高人們的生活質(zhì)量與效率。