淺析數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，數字城市的建設與發展能夠有效的推動經濟與社會的發展，而地理空間框架的設計與構建是建設數字城市的基礎。文章首先探討建設數字城市地理空間框架的目標和意義，分析數字城市地理空間框架建設的設計環節，為城市地理空間框架的設計提供基礎思路。

關鍵詞：數字城市；地理空間框架；數據庫

計算機網絡技術以及通信技術的發展為數字城市的建設提供了良好的基礎，而數字城市建設已經成為現代城市的發展方向。實現城市的網絡化、信息化以及城市服務大眾化是數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，地理空間框架能夠很好的實現這一要求，所以地理空間框架的建設是數字城市建設的載體。建立集成化、可視化的地理空間框架成為建設數字城市的關鍵任務。

1 建設數字城市地理空間框架的原則

1.1 空間標準的統一性原則

要實現城市空間中信息數據的集成首先需要完成不同坐標信息數據的轉換，實現坐標系統的統一性。需要采用國家統一的標準，在進行基礎信息的空間配準之后進行存儲。

1.2 分類與編碼的統一性原則

城市空間信息的來源有多種多樣，不同的行業領域有不同的信息，造成數據具有一定的復雜性。在構建城市地理空間框架的過程中，為了防止數據出現混亂以及方便工作人員的管理和利用，空間數據應該堅持分類與編碼的統一性原則。

1.3 數據管理平臺與存儲結構的統一性原則

數字城市地理空間框架是一項長期而艱巨的任務，各個系統之間具有一定的聯系性。如果數據的管理平臺與存儲結構不能實現統一，那么空間數據的互操作也很難實現。

1.4 技術與應用標準的統一性原則

城市空間的數據集成要求滿足相同的數據標準。所以在構建的過程中應當積極采用國家以及行業的標準，對于沒有標準的需要統一進行制定，并有相關法規政策的支持。

2 數字城市地理空間框架的設計

2.1 數字城市地理空間數據庫的設計

數據庫平臺是構建數字城市地理空間框架的核心環節，城市中的信息數據形式主要有DEM數據、DOM數據、DRG數據、DLG數據、專題屬性的數據以及元數據等；數據庫的形式主要有成果、境界、交通、地形以及地名等數據庫。設計方法為：

2.1.1 使用面向對象的空間實體模型（OOSEM），基于OOSEM實現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據多源性問題，實現對信息的一體化管理。

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

2.1.4 構建分布式空間數據庫，能夠滿足部門數據庫的分布式存儲要求。同時通過提供數據的交換接口能夠實現數據之間的互聯互通關系，以便于數據之間的共享與更新。

2.2 數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

數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據產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據進行深加工，使數據信息的附加值得到提升。形成的產品如導航性質的電子地圖、城市的空間框架地圖等能夠滿足公眾的需要。

2.2.2 信息分發系統

信息分發系統需要實現四個方面的功能以滿足用戶的數據查找需求：首先是提供地理空間信息元數據的功能，便于用戶查找需要的數據；第二是制圖，滿足不能實現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，實現數據的瀏覽和查詢。

2.3 城市空間數據基準建設

空間數據基準的不統一將會對數字城市發展產生制約影響，其建設主要有大地平面基準、高程基準、GPS連續運行綜合服務系統以及城市三維動態基準。

2.3.1 大地平面基準與高程基準

當前環境下，城市應當將各個組成區域中的不同平面坐標基準通過適當的轉換之后進行統一，建立一套合適的、能夠與國家基準相互轉換的系統。可以采用GPS技術作為平面基準建立的方式，與傳統方法中使用的三角網不同，GPS網能夠一次布設成網點密、精度高的全面網，其性能較三角網也更為優越。

2.3.2 城市GPS連續運行服務系統

數字城市應當具有卓越的管理能力與服務能力，建立城市GPS連續運行服務系統是實現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衛星的觀測，將數據傳輸至控制中心進行處理，發往接收裝置的用戶，能夠實現實時的導航定位。

2.3.3 三維動態基準

隨著國家科研的進步，新一代地心、三維與實時動態大地測量基準開始規劃和建立，數字城市空間數據基準應當不斷朝向三維與動態的方向發展，使用新一代的三維基準取代靜態的城市控制基準。

3 數字城市地理空間框架設計的關鍵技術

3.1 空間數據集成分析

多源、多時相以及多尺度是地理數據的特點，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據進行集成：不同類型的數據，通過利用空間坐標范圍或者是圖幅索引的方式實現；而對于不同比例尺，根據統一空間參考系（如西安80坐標系、北京54坐標系、2000大地坐標系），同樣的利用動態投影技術也能夠實現；對于不同比例尺的能夠通過疊加一起顯示，對顯示比例進行調節控制能夠實現地圖逐層顯示的效果；對于不同時段的基礎地理數據則由歷史數據庫完成集成，采用按對象級別、圖幅以及數據集的方式實現集成管理。

3.2 海量地理空間數據管理技術

數字城市系統中會出現海量的基礎處理數據，對于這類數據的管理是數字城市系統成功的重要環節，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據進行快速索引，使用多級混合索引技術可以處理這一問題，對于海量數據中出現的影像數據通常采用數據壓縮技術進行處理。

4 結束語

綜上所述，數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展模式，其建成能夠為城市的規劃設計者、建設者甚至是每一位市民提供有效的幫助。當前，數字城市的建設在許多城市中應用開來，實現對城市的信息化管理。文章通過對數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范的支持。

參考文獻

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