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因網(wǎng)絡的出現(xiàn)，地球變成了一個村。因數(shù)字技術的出現(xiàn)，生活在城市中的我們從工作到生活都將變得更為有效和安全。數(shù)字技術影響著我們的方方面面。

從盤古開天辟地的傳說開始，人類就有想了解天和地，改善居住生活條件的欲望。當數(shù)字化信息化的產(chǎn)品和信息逐漸向我們靠近，當人類大踏步邁向信息化社會的時候，人們更多的想以數(shù)字化表達方式來認識地球與社會，那就必須創(chuàng)建一個信息化地球，這就是所謂的數(shù)字地球的新概念。數(shù)字城市的建立與創(chuàng)建是密不可分的，因此數(shù)字城市的概念應該源于數(shù)字地球乃至數(shù)字中國等概念。

數(shù)字地球

地球是人類和社會賴以生存和發(fā)展的唯一星球，有著億萬年不斷演變和進化的歷史。經(jīng)過古往今來人類的活動和自然的變遷，如今的地球正變得越來越騷動不安，環(huán)境日趨惡化，自然災害頻繁，不可再生能源和礦產(chǎn)資源日益匱乏，人口膨脹，人類正面臨著一系列全球性或區(qū)域性的重大難題和挑戰(zhàn)，這就要求我們不斷地探索地球的奧秘和規(guī)律，深入地認識和研究地球的各種問題，以便合理地開發(fā)利用和有效地保護地球。現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，為人類從總體上認識地球提供了條件。目前，航空航天和地面觀測及復雜的計算機仿真技術在研究地球系統(tǒng)的過程中發(fā)揮著不可替代的重要作用。由衛(wèi)星航天技術形成的對地觀測系統(tǒng)能提供全球性、重復性的連續(xù)對地觀測數(shù)據(jù)，使我們有能力源源不斷地快速獲取地球隨時間變化的幾何信息和物理信息。這些信息可以讓人們將地球系統(tǒng)作為一個整體進行理解，了解地球的各種現(xiàn)象及其變化和相互關系，區(qū)分地球上的"自然變化"和"人為改變"，以便制定出必要的條例來約束和規(guī)范人類自身的活動，減少或防范全球變化向不利于人類的方向演變，從而指導人類合理地利用和開發(fā)資源，有效地保護和改善環(huán)境，積極防治和抵御各種自然災害，不斷改善人類生存和生活的環(huán)境質量。在這種背景下，對地球的認識也必將以數(shù)字形式來表達，因此數(shù)字地球的概念應運而生。

早在1993年2月，時任美國總統(tǒng)的克林頓就提出了"信息高速公路"的概念，即建立"國家信息基礎設施"（national information infrastructure，NII)。美國《大眾科學》雜志對它的定義是：一個前所未有的、全國的、世界性的電子通信網(wǎng)。該網(wǎng)把一個地方的人與任何其他地方的人聯(lián)系起來，并提供幾乎是任何種類的可視化電子通信，它把各類數(shù)據(jù)資源庫充分連接起來，形成互相交叉的網(wǎng)絡，達到最大限度的信息資源共享。通俗地理解，就是通過數(shù)字線路和衛(wèi)星，構成連接計算機、電視機、電話、傳真機等多種通信設備并能傳輸文字、數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息的途徑。它是由光纜、電纜、無線傳輸協(xié)調(diào)組成的大容量、高速度、智能化的信息傳輸網(wǎng)絡。它能保證信息高速、準確地通行，將信息迅速傳遞到人們的日常生活和工作中。

有路(信息高速公路)就要有車(各類信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)），有車還要有貨(基礎數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)等）。因此，1994年4月美國政府又簽署了 12906號行政命令，要求美國測繪部門和有關機構建立國家空間數(shù)據(jù)基礎設施（national spatial data intrastructure,NSDI），它包括四個組成部分：①生產(chǎn)和提供地球空間數(shù)據(jù)框架；②建立空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)體系；③建立空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站；④制訂空間數(shù)據(jù)交換標準。所謂空間數(shù)據(jù)，是指與地理位置有關的數(shù)據(jù)，用來表示空間實體的位置、形狀、大小及其分布特征諸多方面信息的數(shù)據(jù)，它可以描述來自現(xiàn)實世界的目標.具有定位、定性、時間和空間關系的特征。美國提出建立NII和NSDI是進一步推進社會信息化、搶占信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的制高點和主動權的重大戰(zhàn)略步驟。時隔五年，美國的NII和NSDI有了成效，刺激了美國的經(jīng)濟增長。1998年1月31日，時任美國副總統(tǒng)戈爾（A.L.Gore)在美國加利福尼亞科學中心發(fā)表了題為"數(shù)字地球(digital earth):21世紀認識地球的方式"的演講，提出了數(shù)字地球的概念和構想。

圖 數(shù)字地球概念的由來

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戈爾在他的報告中指出，"我相信我們需要一個'數(shù)字地球'，即一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的和三維的地球的表示。"所以，"數(shù)字地球"是一個地球信息模型。其核心是將三維地球上的地圖、地球每一點所有的各種自然和社會人文等方面的信息，不是像普通數(shù)據(jù)庫那樣將其存放在數(shù)據(jù)庫里，而是按照統(tǒng)一的地球空間坐標組織起來，構成一個具有多分辨率、多類型、多時相的三維地球數(shù)據(jù)集，即數(shù)字化地球儀，這樣我們就可以借助數(shù)字地球快速、完整、形象地獲取和了解地球上各種宏觀的和微觀的信息，便于人類最大限度地實現(xiàn)信息資源的共享和合理使用，為人類認識、改造和保護地球提供一種新的手段。嚴格地說，數(shù)字地球就是：對真實地球及其相關現(xiàn)象的統(tǒng)一的、數(shù)字化的重現(xiàn)和認識，是以計算機、多媒體和大規(guī)模存儲技術為手段，以空間數(shù)據(jù)為依托，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，以虛擬現(xiàn)實模型為特征，具有三維界面和多種分辨率瀏覽器的、面向公眾的開放系統(tǒng)，并以它為工具來支持和改善人類活動和生活的質量。由此可見，數(shù)字地球的核心思想有兩個：一個是用數(shù)字化手段統(tǒng)一處理地球各種問題； 另一個是最大限度地利用信息資源。

數(shù)字中國

建設數(shù)字地球既是信息技術發(fā)展的必然趨勢,也是一個國家適應國民經(jīng)濟和社會信息化及其對信息共享的需求。因此，數(shù)字地球應該是由一個個數(shù)字國家或數(shù)字區(qū)域組合起來的，可以說我們要建立的數(shù)字中國就是數(shù)字地球的重要組成部分，其概念和內(nèi)涵應該與數(shù)字地球一致。目前，在我國對數(shù)字中國的理解還不盡相同，不同的學科、不同的行業(yè)對其有不同的理解。如果按照數(shù)字地球的概念與內(nèi)涵去認識，則有一種主流的觀點認為。

數(shù)字中國是指根據(jù)統(tǒng)一的信息規(guī)范標準，在統(tǒng)一的地理空間框架上，將中國的各種自然、社會、經(jīng)濟、人文、環(huán)境等要素經(jīng)過數(shù)字化后的多類型、多時相、多分辨率的圖形、圖像、文本、視頻、音頻信息有機地組織起來，實現(xiàn)海量存儲、高效管理與持續(xù)更新，提供方便、直觀的檢索和顯示，使全社會都能夠在國家信息高速公路上根據(jù)各自的權限和需要，充分地利用和共享信息資源。與此相應的，關于數(shù)字中國還有一種提法是，它是以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以高速寬帶網(wǎng)絡為紐帶，以多尺度空間數(shù)據(jù)基礎設施為框架，將全國各省（自治區(qū)、直轄市)及其所屬各城鎮(zhèn)的各種自然、社會、人文、政治、經(jīng)濟等方面的信息數(shù)字化，實現(xiàn)在網(wǎng)上的流通，以便最大限度地促進全國經(jīng)濟的發(fā)展和不斷提高人民的生活質量。實際上這兩種觀點的內(nèi)涵是基本一致的。它們都是數(shù)字地球概念的延伸和具體化。

數(shù)字城市

城市是人類文明進步的重要標志，是社會物質和精神財富生產(chǎn)、積聚和傳播的中心。社會、經(jīng)濟和科學技術的進步促進了城市化的發(fā)展，而城市化發(fā)展的水平又直接關系到國民經(jīng)濟的健康發(fā)展。人類社會經(jīng)濟的發(fā)展經(jīng)歷了資源經(jīng)濟、資本經(jīng)濟和知識經(jīng)濟三個階段。當今在知識經(jīng)濟時代，以信息技術為主要手段的科技進步促使我們這個時代的經(jīng)濟社會生活發(fā)生了新的巨大變化。信息化的程度和水平巳成為衡量城市經(jīng)濟、社會發(fā)展綜合實力和文明程度的主要指標。信息化正在成為城市社會、經(jīng)濟、文化等一切領域進步和發(fā)展的主要推動力。國家的數(shù)字化、信息化和現(xiàn)代化，是依賴于城市的數(shù)字化、信息化和現(xiàn)代化的，因此可以說，建設數(shù)字中國也是依賴于數(shù)字城市建設的。數(shù)字城市應是數(shù)字中國的神經(jīng)元。

中國有近700個大、中城市，大約有30 000個小城鎮(zhèn)，目前已有數(shù)十個大、中城市提出或正在實施"數(shù)字城市"建設工程，數(shù)字城市建設已經(jīng)成為中國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎。然而，中國作為一個幅員遼闊、人口眾多的世界上最大的發(fā)展中國家，對于數(shù)字城市建設這樣一個綜合性的、復雜的、長遠的巨系統(tǒng)工程，必須有一個正確的理念。對于數(shù)字城市的概念和內(nèi)涵，也如同數(shù)字中國一樣，"仁者見仁，智者見智"，并存在著許多模糊的、片面的認識。例如，有的認為數(shù)字城市就是建設通信網(wǎng)絡基礎設施，以為通信網(wǎng)絡基礎設施鋪設好了，大家上網(wǎng)了，就是建成了數(shù)字城市；有的則把數(shù)字城市與數(shù)字地圖等同起來，以為有了整個城市的數(shù)字地圖，人們可以按圖索驥，這就是"數(shù)字城市"；還有的認為"數(shù)字城市" 就是搞一個業(yè)務部門的信息工程項目，以為建成了一個業(yè)務應用信息系統(tǒng)就是建成了"數(shù)字城市"等。

究竟什么是數(shù)字城市，雖然目前還沒有一個公認的、統(tǒng)一的定義，但還是有一個大家共識的基本概念，即數(shù)字城市實際上是一個以數(shù)字化形式認識和描述現(xiàn)代城市的信息模型，是城市地理信息和城市的其他有關信息相結合并存儲在計算機網(wǎng)絡上的、能供遠程用戶訪問的、一個新的將城市和城市外空間連在一起的三維虛擬空間。它的核心是將城市的三維地圖、遙感影像、城市每一點上的所有自然、社會、政治、人文、經(jīng)濟、環(huán)境等方面的信息，按照統(tǒng)一的地球空間坐標〔或者城市空間坐標)組織起來，構成一個具有多分辨率、多類型、多時相的三維城市數(shù)據(jù)集，使城市信息化，即數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和可視化。這樣，人們便可借助于數(shù)字城市快速、完整、形象地了解城市的各種宏觀和微觀的信息，并可滿足對城市各種信息的采集、轉換、存儲、檢索、處理、分析、顯示和應用等一系列要求，便于人們最大限度地實現(xiàn)信息資源共享和合理使用，為認識、建設、改造和保護城市提供一種新手段。

數(shù)字城市是綜合運用地理信息系統(tǒng)、遙感、遙測、寬帶網(wǎng)絡、多媒體及虛擬仿真等技術，對城市的基礎設施、功能機制進行信息自動采集、動態(tài)監(jiān)控管理和輔助決策服務的技術系統(tǒng)；它具有城市地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟和社會等復雜系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、虛擬仿真、優(yōu)化決策支持和可視化表現(xiàn)等強大功能。

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數(shù)字城市是以計算機網(wǎng)絡為基礎，集成多種高新技術的應用，通過虛擬化的手段再現(xiàn)城市的各種資源分布狀況及空間地理信息，促進城市不同部門、不同層次之間的信息共享、交流和整合，提高城市資源利用效率，增強城市的聚集、擴散與輻射功能，進而提高城市的規(guī)劃、管理與發(fā)展水平。

數(shù)字城市是物質城市在數(shù)字化網(wǎng)絡空間的再現(xiàn)和反映，是對物質城市及其相關現(xiàn)象如經(jīng)濟、社會、地理等進行統(tǒng)一的數(shù)字化重現(xiàn)和認識，并用數(shù)字化的手段處理、分析和管理整個城市，為調(diào)控城市、預測城市和監(jiān)管城市服務。

數(shù)字城市是指將整個城市涉及的各種信息，包括地理環(huán)境、基礎設施、自然資源； 社會資源、經(jīng)濟資源、金融資源、教育資源、旅游資源及人文資源等，以數(shù)字化的形式進行采集和獲取，并通過計算機統(tǒng)一存儲、管理和再現(xiàn)，實現(xiàn)各種信息的交流和整合，為城市資源在空間上的優(yōu)化配置、在時間上的合理利用，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的決策手段。

從城市管理的角度來看，數(shù)字城市要求城市管理者必須高度重視信息技術在城市規(guī)劃、建設與運營管理以及城市生產(chǎn)生活中的作用，最大限度地對城市的各種信息資源進行整合、開發(fā)與利用，促進城市信息資源在全社會范圍內(nèi)的共享，提升城市的聚集、擴散與輻射功能，充分發(fā)揮城市在區(qū)域經(jīng)濟以及國民經(jīng)濟發(fā)展中的帶動作用。

圖數(shù)字城市的廣義概念和狹義概念

廣義數(shù)字城市概念--數(shù)字城市即城市信息化，涉及城市信息化建設的各個方面，不僅包括各種信息化基礎設施的建設，而且還涉及信息化過程中所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟關系和文化倫理觀念的變化與調(diào)整。

狹義數(shù)字城市概念--數(shù)字城市工程是指利用數(shù)字城市概念，基于地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)（GPS)和遙感（RS)等關鍵技術，深入開發(fā)和應用空間信息資源，建設并服務于城市規(guī)劃、建設和管理，服務于政府、企業(yè)、公眾，服務于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的信息基礎設施和應用體系。其本質就是建設空間信息基礎設施，并在此基礎上深度開發(fā)、整合、應用、交流和共享城市的各種信息資源。

國家建設部信息化工作領導小組辦公室2004年6月公布的"數(shù)字城市示范工程技術導則（試行）"對數(shù)字城市闡述了如下的定義：數(shù)字城市是以網(wǎng)絡電信基礎設施平臺、基礎空間信息共享平臺、非空間信息共享平臺、基礎空間信息共享框架標準、地理編碼標準和信息安全為基礎，以基于空間信息、關聯(lián)空間信息和參考空間信息等三類行業(yè)應用信息系統(tǒng)為核心，以政府信息門戶網(wǎng)站、社會網(wǎng)站和各類信息化終端為服務和表現(xiàn)手段，以組織領導、政策法規(guī)和運營機制為保障環(huán)境的城市數(shù)字化規(guī)劃、建設、管理和服務的完整體系。

（本文由CSST研究院提供）