我國城市地理信息系統的現狀和發展策略

【摘要】 城市地理信息系統（UGIS） 是專業化的地理信息系統，是為城市建設、城市規劃、城市管理和信息服務的空間性地理信息系統。分析我國目前UGIS發展現狀，并針對當前的狀況，提出了一些建議和發展策略。

【關鍵詞】 城市地理信息系統 城市建設 城市規劃

引言

隨著現代城市管理水平的提高，城市管理手段和信息處理的方式日趨復雜，涉及的技術領域越來越廣，傳統的城市規劃和城市管理方式發生了深刻的變革。經濟與科技的發展，推動了社會的進步，加速了人類的城市化進程。城市信息量急劇增加，處理與傳遞信息的速度明顯加快，處理信息的方式方法復雜多樣，導致了城市規劃與管理日益復雜，從而對城市規劃和管理提出了更高的要求。

目前，我國的城市規劃正發生著四個方面的變化；由靜態規劃（ static planning） 向動態規劃（dynamic planning） 發展，從物質規劃轉向社會經濟發展規劃，由專家審查到公眾參與（resident participation） 城市規劃，規劃的實施由行政管理向法制化管理轉變。與此同時，現代城市規劃與管理正面臨著大量信息的收集與處理。一方面，做好城市規劃與管理工作，需要越來越大量和復雜的信息；另一方面，規劃師、建筑師、工程師以及城市建設和規劃管理者必須有能力迅速處理大量的信息，并做出正確的規劃決策和專業判斷。

如何有效利用有限的城市空間資源和信息資源產生最佳的經濟、社會、文化效益，是目前城市規劃與管理所面臨的最大挑戰。因此，規劃與管理的方式方法也正發生著根本性的變化。針對城市的空間結構，可以認為城市不應在被視為各類建筑物、構筑物等簡單的空間組合體，而應被視為人與空間的有機結合體，在計算機網絡、電子智能技術下生存活動著的復雜生命系統。其中，UGIS 扮演著神經中樞的重要角色。

1. 城市地理信息系統（ UGIS） 概述

以數據處理、分析與管理為主要特征的現代城市規劃信息技術主要包括計算機輔助設計（CAD ，Computer Aided Design） 、遙感技術（RS ，Romote Sensing） 、地理信息系統（ GIS ， Geographical Information System） 和網絡技術（Network） 四個方面。城市地理信息系統（Urban Geographic Information System，簡稱UGIS） 是專業化的地理信息系統，是為城市建設、城市規劃、城市管理和信息服務的空間性地理信息系統。具體地講，它是一種利用計算機技術及信息工程技術等實現對城市各種數據和信息進行采集、處理、存儲、管理、查詢、分析、應用和維護更新的空間信息系統。UGIS 作為城市管理和決策的現代化工具已被許多城市列為一項重要的基礎設施來進行建設，它擔負著整個城市綜合信息的存儲、分析、交換和服務的功能，為城市規劃、管理和建設的定量化、科學化以及為城市地理信息進行快速查詢和分析提供了先進的技術手段和方法，并為決策提供輔助支持，成為未來數字城市（Digital City） 不可缺少的工具。其主要特點有：

1.1基礎空間數據全面，數據類型多樣，數據更新方便，且能長期保留各時期城市空間狀況，便于分析城市的發展規律、變遷過程和特點。

1.2數據庫中的數據可進行多用戶、多目的的重復使用，實現數據共享。

1.3便于利用現代數學方法加以模擬和評價，如回歸分析、層次分析、系統動力分析、聚類分析等，提供定量信息。

1.4便于與其他數據綜合利用，提供綜合信息。

1.5定量描述規劃方案及城市發展戰略。

1.6提高了城市規劃空間布局的準確性。

1.7可視化、動態的表現方法使得城市現狀及規劃方案更為直觀和易于理解，并能提供標準、美觀的文檔及各類報表。

1.8有利于城市復雜信息和數據管理的規范化（ standardization） 、智能化（Intelligentized） 和可視化（Visualization） 。

一個完善的UGIS系統包含了從數據錄入到數據（圖形、報表） 輸出等各個階段的工作。它具有良好的交互界面、順暢的輸入系統、完整的數據庫（包括空間數據和屬性數據） 、完備的應用子系統、詳盡的城市規劃知識庫、智能的輔助決策支持系統、完美的輸出系統等。如圖1 所示：

在城市規劃與管理中，依據使用目的的不同，UGIS子系統可分為城市規劃信息系統（Urban Planning Information System ，簡稱UPIS） 和城市管理信息系統（Urban Management Information System，簡稱UMIS） 。

2. UGIS在我國的應用

2.1應用水平的發展

我國UGIS 發展至今，經歷了四個發展階段，其應用的層次、涉及行業領域的廣度都有明顯的差別。開創階段以遙感技術研究與調查應用為主；以管理信息系統為主體結合GIS（地理信息系統） 的靜態發展階段，其應用則以城市規劃管理信息子系統的開發和建設為主；以UGIS為主體結合辦公自動化的動態規劃階段，應用的重點以建立各種專題數據庫為主；在面向城市可持續發展的“數字城市”發展階段，應用層面已經轉向輔助決策、城市問題分析、監測調度與調控等方面。

2.2現階段的應用狀況

目前，我國已邁入UGIS面向城市規劃管理、城市監測和評價分析實法性應用階段，大多數省市區城市規劃、建設與管理的數字化工程基本處于UGIS 與辦公自動化結合的階段。總體上，我國UGIS 的應用領域逐步拓展延伸至以下領域：

2.2.1地理空間數據管理領域。即對各種空間數據進行數據庫管理、更新、維護、快速查詢與檢索，用多種方式輸入決策所需的空間信息。如北京市建立的八大類管線（供水、污水、電力、通訊、燃氣、工程、管線） 以及測量控制網、規劃道路等基礎測繪信息，形成測繪數據的城市地下管線系統。

2.2.2建立專題信息及區域。如“數字上海”項目中建立了浦東公交地理、浦江兩岸重大工程開發、地籍管理、房產管理、建設管理等地理信息系統等五個子系統。

2.2.3地圖制圖領域。利用GIS 建立地理空間數據庫，輸出全要素地圖、城市各類專題圖等，并制作出城市三維景觀實體。

2.2.4空間查詢和空間分析領域。對空間數據進行疊置分析、緩沖區分析、拓撲空間查詢、空間幾何分析等。

2.2.5與遙感圖像處理系統結合。遙感數據是城市地理信息的重要信息源，應將城市正射影像疊加到數字地圖上，以進行更逼真、更準確的空間分析外，還運用于制作城市的虛擬景觀模型。

3. UGIS 發展的對策與建議

UGIS 經過多年的發展，從構建系統、制訂標準、人員培訓到城市管理與應用積累了豐富的經驗。以“數字上海”、“數字南京”、“數字北京”為代表的UGIS 系統工程都在緊鑼密鼓地實施中。此外，各地中小城市也在揚鞭策馬建立區域管理系統。UGIS的發展加速了城市管理方式與方法深刻變革的步伐。在快速發展的過程中，呈現區域不平衡，如東、中、西部的不均衡及南北經濟發展及空間差異使得UGIS 在人力、物力、資金投入、建設與應用、系統的功能等方面都存在顯著的差異。UGIS 的建設與應用興起于香港、廣州、珠海、深圳、中山、北海等城市。1996 年北海市就建立了城市管理信息中心，長江三角洲區域建立了以上海、南京為中心的系統，經過多年探索實踐，UGIS 已成為上海城市管理與建設、市政府決策的重要工具之一，與中西部城市形成了明顯的對比。深圳、廣州等城市UGIS 建設，已進入城市管理和規劃業務應用階段。香港特別行政區建成了一個綜合型的包括基本制圖、專題信息、城市規劃信息和地理信息檢索等子系統， 滿足了香港政府和公眾服務的要求。另外，UGIS 的硬件設備及框架結構易實現，但數據的獲取特別是衛星遙感數據的獲取、數據標準化、規范化、數據共享、與辦公系統、MIS 的結合還有待完善，這是UGIS 建設成功與否的關鍵。筆者認為UGIS 的發展應注意以下方面：

3.1建立良好基礎數據獲取的機制

UGIS 的建設與應用，是社會性公益事業，需要自統計、環保、交通、市政、公安、綠化、政府、社會保障等部門提供的數據、數字地形圖、數字遙感圖、數字化城市基本地理統計單元信息、人口統計信息等。只有政府以及有關部門的大力支持與協力配合，才能將這些“血肉”與“骨架”有機整合，以加速系統有效運轉，各方受益。

3.2以統一的標準進行數據提交與使用

數據的獲取、處理成本占地理信息系統工程投資的30 % -50 %以上。所以，政府部門應盡快制定相關標準，保證依照標準和規范提供自己的基礎數據和統計信息，從而為系統建設節省資金與時間成本。為此，上海市出臺了相應的標準和規范，為“數字上海”成為一個供各方共享數據的基礎平臺。

3.3講實效 全方位

UGIS 應面向城市社會、經濟、生活綜合服務，不能為系統而建系統，盲目攀比，或僅僅建立一些內部使用的GIS系統。如上海市建立的浦東新區公交地理信息系統，對目前路網的公交流量、線路進行最快速的調整，已成為交通部門科學規劃不可或缺的工具。

3.4培養高素質的UGIS 專業人才

UGIS 所需數據來源極為廣泛，數據格式很復雜，為確保建立的系統暢通使用，保證系統始終處于最佳運行狀態，使系統在運營后順暢、安全、穩定，高效地發揮功能，培養一批具備GIS 專業素質的人員乃是當務之急。

3.5總攬全局，規范管理

由政府部門總攬全局UGIS，疏通各個渠道，協調機制建立面向城市管理和城市建設及城市社會、經濟、生活服務的綜合系統工程，避免重復、盲目建設，監督職能部門科學制定規劃、政策與規范、行業標準及實施科學規范管理。總之，我國UGIS 經過近20 年的發展，在城市規劃、建設與管理行業的應用積累了較雄厚的技術和人才、經驗和物質基礎，展示了巨大的發展潛力，具備向產業化邁進的初步條件。UGIS 高新技術產業，將在國標化都市、大中城市、小城鎮建設與管理及重大工程建設中得到更廣泛應用，將徹底改變傳統城市規劃、建設與管理方式落后的局面，進一步推進我國城市現代化的步伐。

結語

城市規劃與管理的基本目標始終是保障城市的健康發展，為人們創造優美宜人的生存環境。而迅猛發展的UGIS 技術，已成為數字化和信息化多源城市空間信息的統一載體，為城市規劃與管理提供了方便、快捷的技術手段，提高了規劃、管理與決策的效率和質量。如何充分利用和挖掘UGIS 潛力，使之與城市規劃與管理更好地結合在一起，造福于全社會，是目前亟待解決的問題。因此，應充分認識到目前我國UGIS目前的發展狀況，加快相關行業技術標準與規范的制定，加快相關技術的研究與開發，跟上“信息化、數字化”時代的步伐。

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