孫 穎，張新長，張 維

一、引 言

數(shù)字城市是以計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和大規(guī)模存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以寬帶網(wǎng)絡(luò)為紐帶，并運用3S技術(shù)、遙測、仿真、虛擬技術(shù)等對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述［1］。數(shù)字城市建設(shè)是城市信息化不可或缺的支撐和保障，對促進城市的科學(xué)發(fā)展具有十分重要的作用［2］。

國家測繪地理信息局于2006年啟動數(shù)字城市地理空間框架示范建設(shè)，至2010年底已經(jīng)在全國150個城市開展了數(shù)字城市建設(shè)試點和推廣工作［3］。當(dāng)前數(shù)字城市建設(shè)的核心內(nèi)容主要圍繞基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫與地理信息公共平臺展開，雖然取得了一系列成果，但是仍然存在許多問題，主要體現(xiàn)在:①基礎(chǔ)數(shù)據(jù)空間基準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，各數(shù)字區(qū)域之間平臺各異、擴展性差，不能實現(xiàn)跨區(qū)域、跨部門的有效互通；②信息共享水平不高，信息資源的利用率低，形成了很多信息孤島，造成了巨大的資源浪費；③ 未實現(xiàn)不同建設(shè)層面間的聯(lián)動，仍然是“幾張皮”，各個系統(tǒng)間彼此獨立，業(yè)務(wù)協(xié)同難度大，制約數(shù)字城市深層次應(yīng)用；④ 沒有建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和GIS系統(tǒng)的動態(tài)更新機制，無法解決現(xiàn)勢性的問題，直接影響了數(shù)字城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

“一張圖”工程建設(shè)的根本目的是要充分發(fā)揮已有基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的作用［4］，實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息與其他多種專題信息、政務(wù)信息的集合，進而為國土資源、城市規(guī)劃、城市管理等政務(wù)部門及社會公眾提供信息服務(wù)。本文根據(jù)佛山市數(shù)字城市建設(shè)實踐，從基礎(chǔ)保障、數(shù)據(jù)建設(shè)、數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用服務(wù)4個層面討論基于數(shù)字城市建設(shè)的“一張圖”應(yīng)用模式，在“一張圖”上，實現(xiàn)多比例尺、多時相、多源、異構(gòu)信息的集成與共享，實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息與政務(wù)信息、專題信息的整合，并通過多圖層信息的動態(tài)更新與聯(lián)動操作，保障數(shù)據(jù)的鮮活性，促進數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、空間化、協(xié)同化的應(yīng)用與服務(wù)。

二、總體思路

本文主要從4個層面構(gòu)建基于數(shù)字城市建設(shè)的“一張圖”應(yīng)用模式:基礎(chǔ)層面保障精準(zhǔn)性，數(shù)據(jù)建設(shè)層面使信息具有規(guī)范性，數(shù)據(jù)管理層面體現(xiàn)現(xiàn)勢性與聯(lián)動性，應(yīng)用服務(wù)層面則提升應(yīng)用性與普適性。4個層面的建設(shè)既注重循序漸進，又注重互相作用，有效地推動管理應(yīng)用模式與空間信息服務(wù)模式實現(xiàn)創(chuàng)新。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、技術(shù)支撐

1.基礎(chǔ)保障建設(shè)與集成

包括統(tǒng)一坐標(biāo)體系、似大地水準(zhǔn)面精化、FSCORS等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

（1）統(tǒng)一坐標(biāo)體系

1）在利用原有的GPS C級控制網(wǎng)基礎(chǔ)上，與國家GPS A、B級網(wǎng)聯(lián)測，布設(shè)長約9 km的GPS C級控制網(wǎng)（62個點，并全部重合舊有C級點）。在此基礎(chǔ)上加密平均邊長2～4 km的GPS D級控制網(wǎng)（325個點，重合舊點100個），均勻分布于整個測區(qū)；進行嚴(yán)密的基線處理和網(wǎng)平差。

2）布設(shè)線路總長約1800 km的四等水準(zhǔn)網(wǎng)，并聯(lián)測GPS C、D級點106個（采用電磁波測距高程代替四等水準(zhǔn)測量方法聯(lián)測），固定點230個。

3）進行新舊坐標(biāo)體系的轉(zhuǎn)換，設(shè)計坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換工具，實現(xiàn)不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。

圖1 “一張圖”應(yīng)用模式整體結(jié)構(gòu)圖

（2）似大地水準(zhǔn)面精化

確定了分辨率為2＇×2＇，精度達0.008 m的似大地水準(zhǔn)面模型。應(yīng)用該成果，GPS觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過處理可在全市范圍內(nèi)取代等外水準(zhǔn)測量，在平坦區(qū)域可替代四等水準(zhǔn)測量和三角高程測量。

（3）FSCORS建設(shè)

FSCORS的基準(zhǔn)站利用廣東省連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GDCORS）已建成基準(zhǔn)站（高明、順德、三水基準(zhǔn)站），增加2個基準(zhǔn)站（南山、更合基準(zhǔn)站），建立新的控制中心，組成佛山市動態(tài)大地基礎(chǔ)框架，實現(xiàn)對佛山區(qū)域的基本覆蓋。該系統(tǒng)既能獨立運行，也能與GDCORS聯(lián)網(wǎng)運行。

（4）集成技術(shù)

針對應(yīng)用CORS系統(tǒng)流動站用戶只能獲取WGS-84坐標(biāo)的問題，綜合運用2G/3G無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，基于常規(guī)流動站設(shè)備、CORS控制中心軟件、似大地水準(zhǔn)面精化、佛山市統(tǒng)一坐標(biāo)體系參數(shù)模型等進行二次開發(fā)，實現(xiàn)坐標(biāo)信息采集的一體化。主要功能如下:

1）流動站可獲取相應(yīng)的平面和高程坐標(biāo)，平面坐標(biāo)包括WGS-84坐標(biāo)、1980西安坐標(biāo)、2000國家大地坐標(biāo)、佛山市統(tǒng)一坐標(biāo)，并實現(xiàn)平面坐標(biāo)的精度控制；高程坐標(biāo)包括大地高、1985國家基準(zhǔn)高程。

2）實現(xiàn)對流動站獲取的平面坐標(biāo)的處理變換。

3）實現(xiàn)高精度、實時、動態(tài)的空間定位與測算等功能。

精確的定位與統(tǒng)一的坐標(biāo)系是多源信息集成的前提，通過基礎(chǔ)保障建設(shè)與集成，使基礎(chǔ)地理信息和各種專題信息有了統(tǒng)一的空間參考基準(zhǔn)，并且大幅提升數(shù)據(jù)精度，為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

2.數(shù)據(jù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)字城市建設(shè)的基礎(chǔ)是城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)［5］，但佛山市“一市五區(qū)”在信息化中地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，開展了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一工作，編制了統(tǒng)一的《地理數(shù)據(jù)規(guī)范》方案。將佛山市制定的地理數(shù)據(jù)規(guī)范制作成模板嵌入到體系中，構(gòu)建了佛山市信息化測繪基礎(chǔ)技術(shù)體系，在數(shù)據(jù)生產(chǎn)、檢查和轉(zhuǎn)換各個環(huán)節(jié)作出規(guī)范和約束，保證了數(shù)據(jù)的生產(chǎn)質(zhì)量。該體系主要包括外業(yè)采集系統(tǒng)、統(tǒng)一的符號庫等相對獨立又相互連貫的部分，同時提供數(shù)據(jù)加解密功能，在數(shù)據(jù)生產(chǎn)、質(zhì)量檢查和監(jiān)理各個環(huán)節(jié)保證數(shù)據(jù)的生產(chǎn)質(zhì)量?？傮w架構(gòu)如圖2所示。

圖2 信息化測繪基礎(chǔ)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是“一張圖”的底圖，是多源信息綜合和集成的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)建設(shè)從源頭規(guī)范了數(shù)據(jù)的一致性，保障了多圖層的動態(tài)更新與數(shù)據(jù)管理順利進行。

3.數(shù)據(jù)動態(tài)更新

空間數(shù)據(jù)庫的更新是維護空間數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性、提供多元化服務(wù)的主要手段。其中，變化信息檢測、更新事件建模和空間沖突檢測等關(guān)鍵技術(shù)是解決更新的重點內(nèi)容。

本研究以文獻［6］提出的自適應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)增量更新方法，實現(xiàn)同級比例尺多圖層數(shù)據(jù)的更新。該方法主要包含空間對象變化檢測與增量更新、自適應(yīng)接邊、基于約束規(guī)則的空間沖突檢測與處理，利用圖層的變化檢測和沖突處理的方法，建立了多圖層的更新機制，解決了“一張圖”的動態(tài)更新問題，保障了各圖層的協(xié)調(diào)一致性和現(xiàn)勢性。

四、“一張圖”應(yīng)用服務(wù)

“一張圖”應(yīng)用服務(wù)平臺采用面向服務(wù)（SOA）的架構(gòu)，實現(xiàn)了應(yīng)用上的創(chuàng)新。根據(jù)“權(quán)威部門維護權(quán)威數(shù)據(jù)，分布存儲、邏輯集中”的原則，公共平臺及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)部署在市國土資源信息中心；專題數(shù)據(jù)則存儲于各個職能部門，所有數(shù)據(jù)通過公共平臺邏輯集中，實現(xiàn)集成應(yīng)用與共享交換，成為空間地理信息共享的統(tǒng)一平臺。地理信息公共平臺是實現(xiàn)地理空間框架應(yīng)用服務(wù)功能的軟件平臺。它依托地理信息數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)在線方式滿足政府部門、事業(yè)單位和企業(yè)、公眾對地理信息和空間定位、空間分析的基本需求，并具備個性化的應(yīng)用開發(fā)接口。

1.“一張圖”在各部門的應(yīng)用服務(wù)

“一張圖”應(yīng)用服務(wù)如圖3（a）～（h）所示。

圖3 “一張圖”應(yīng)用服務(wù)

1）三舊改造。通過基礎(chǔ)保障技術(shù)實現(xiàn)改造范圍精確定位與測算；通過疊加控制性詳細規(guī)劃，以及修建性詳細規(guī)劃信息進行改造規(guī)劃；通過不同時相的矢量圖層、影像圖層間的動態(tài)更新和空間對象沖突檢測實施監(jiān)督檢查。

2）電子政務(wù)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為多源數(shù)據(jù)集成打下基礎(chǔ)，實現(xiàn)國土資源信息空間化；矢量數(shù)據(jù)動態(tài)更新技術(shù)，依據(jù)業(yè)務(wù)信息與空間數(shù)據(jù)聯(lián)動，實現(xiàn)以圖管地。

3）基準(zhǔn)地價。地價分級的空間化與專題統(tǒng)計圖的制作是系統(tǒng)核心需求，通過基礎(chǔ)保障技術(shù)實現(xiàn)地價信息精確定位，以動態(tài)更新技術(shù)保障地價的現(xiàn)勢性。

4）執(zhí)法巡查。將統(tǒng)一坐標(biāo)體系、似大地水準(zhǔn)面精化、FSCORS等技術(shù)有機集成，并結(jié)合PDA，實現(xiàn)了高精度、實時、動態(tài)的空間定位與測算等功能；利用GPRS技術(shù)實現(xiàn)移動端、客戶端、服務(wù)器端的互聯(lián)互通。

5）測繪應(yīng)急保障。利用基礎(chǔ)保障技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)急事件的精確定位；標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)建設(shè)保障應(yīng)急資源和公共設(shè)施的空間可視化，采用多圖層動態(tài)更新技術(shù)對受災(zāi)地區(qū)進行實時監(jiān)測。

6）標(biāo)準(zhǔn)地圖網(wǎng)。通過現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)保障地圖的準(zhǔn)確性；以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為底圖，疊加公眾信息點數(shù)據(jù)、公交線路數(shù)據(jù)、政務(wù)公開數(shù)據(jù)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)地圖網(wǎng)公眾數(shù)據(jù)庫；通過標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)建設(shè)，保障服務(wù)內(nèi)容的規(guī)范性；通過多圖層聯(lián)動更新機制，保障地圖的現(xiàn)勢性。

7）數(shù)字環(huán)保?；A(chǔ)保障技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)建設(shè)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)底圖，便于實現(xiàn)空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與專題信息的集成。動態(tài)更新技術(shù)則保障環(huán)保平臺空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

8）數(shù)字城管。FSCORS實現(xiàn)精確定位；多源數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)城管信息一體化管理；多圖層聯(lián)動更新，保障城管的動態(tài)性。

2.實施效果

成果應(yīng)用于“數(shù)字城管”，提高了城市管理效率和水平；應(yīng)用于“數(shù)字環(huán)?！保岣吡谁h(huán)境管理的科學(xué)性；通過“佛山市標(biāo)準(zhǔn)地圖網(wǎng)”服務(wù)滿足了企業(yè)公眾的地理信息需求；應(yīng)用于“三舊”改造，加強了“三舊”改造監(jiān)管力度；應(yīng)用于公安、國安等部門，提高了安全管理水平；應(yīng)用于應(yīng)急管理部門，提高了應(yīng)急反應(yīng)能力。

五、結(jié)束語

以數(shù)字城市建設(shè)為驅(qū)動，從測繪地理信息的基礎(chǔ)保障、數(shù)據(jù)建設(shè)、數(shù)據(jù)管理和信息服務(wù)4個層面構(gòu)建了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)威的“一張圖”服務(wù)體系，實現(xiàn)了從數(shù)字城市的建設(shè)、管理到應(yīng)用的一體化模式，且在佛山市數(shù)字城市建設(shè)中得以實踐。在結(jié)構(gòu)合理、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、數(shù)據(jù)齊全的“一張圖”本底數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，采用SOA的架構(gòu)，開發(fā)了國土、規(guī)劃、城市管理等多行業(yè)多部門協(xié)同的地理信息公共服務(wù)平臺，并將應(yīng)用服務(wù)推廣至三舊改造、基準(zhǔn)地價、地質(zhì)災(zāi)害、測繪應(yīng)急保障、數(shù)字公安、數(shù)字國安等工作中，滿足了各部門對空間信息資源多方面的需求。

［1］ 顧朝林，段學(xué)軍，于濤方，等.論“數(shù)字城市”及其三維再現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)［J］.地理研究，2002，21（1）:14-24.

［2］ 徐德明.全力建設(shè)數(shù)字城市，加快構(gòu)建數(shù)字中國［EB/OL］.［2010-10-26］.http:∥news.163.com/10/1026/18/6JUL8Q1300014JB6.html.

［3］ 鄧軼，趙紅.數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)研究［J］.測繪通報，2011（9）:74-79.

［4］ 孫在宏，吳長彬.基于“一張圖”的土地動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究［J］.測繪通報，2012（6）:22-24.

［5］ 梁守宏，方門福.信息化測繪在數(shù)字城市建設(shè)中的對策［J］.測繪與空間地理信息，2012，35（1）:98-100.

［6］ 張新長，郭泰圣，唐軼.一種自適應(yīng)的矢量數(shù)據(jù)增量更新方法研究［J］. 測繪學(xué)報，2012，41（4）:613-619.

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