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人类只有一个地球,信息化和全球化使各种肤色的人们居住在同一个地球村。随着数字地球、数字城市等概念的逐步实现,地球村越来越小,人与人之间、国与国之间的交往越来越方便。虽然经过千百年的发展,城市已成为人类文明进步的标志,但随着城市化的发展,城市已越来越庞大,其管理也越来越复杂,城市管理的各种矛盾与问题随之也展现出来。随着科技的发展,运用信息化和空间化进行城市的管理成为社会发展的必然,并由此产生了数字城市。
数字城市概念一经诞生,2000年5月中国北京就举办“二十一世纪数字城市论坛”。而早在1999年北京就举办首届数字地球国际研讨会,2009年10月又将在北京举办第6届数字地球国际研讨会。通过这些数字城市、数字地球专题技术的交流,使得数字城市建设成为可能,国内北京、深圳、南京、苏州、武汉等多个城市进行了数字城市的试点建设,而数字北京与2008数字奥运的建设,使得数字北京成为国内数字城市建设的典型。而更多的城市正在进行数字城市地理空间框架建设。
数字城市的建设涉及到组织机构、政策法规、标准规范、信息基础设施、空间信息基础设施、应用系统、用户以及支撑技术共八大部分。本文抓住数字城市建设的空间信息的组织、管理、共享这条主线,对数字城市涉及到的空间数据进行剖析,通过地理编码与人口、法人等社会经济统计数据相关联,提出满足网络发布需求的矢量、栅格、地址数据的瓦片组织方式;通过空间信息服务共享模式的研究,提出适合我国现阶段建设的新的服务共享模式,并通过开源的方式实现此服务共享平台。本研究结合张家港数字城市空间信息服务共享的建设,对以上问题进行了深入与系统的研究。主要研究内容与结论有:
1、对数字城市的起源、概念与框架研究,认为数字城市的基本框架为一金字塔加一圆型支撑组成,共有组织机构、政策法规、标准规范、信息基础设施、空间信息基础设施、应用系统、用户以及支撑技术八大部分。数字城市的实质为3S技术在城市中的应用。
2、数字城市中空间数据基础设施的建设研究。在数字城市建设中,空间数据基础设施是核心建设内容。除基础空间数据以外,主要对城市网格管理模式及网格数据库建设、城市三维可视化技术等进行了研究,构建了完整的为数字城市服务的空间数据基础。为使城市空间数据与非空间数据关联,对城市地理编码服务体系进行了研究。
3、针对WEB模式下瓦片式数据组织方法研究。传统的WebGIS因为没有基于普通的矢量图层而导致在功能上的限制,添加矢量图层的技术难点在于其数据量的庞大,所以本文提出瓦片式数据组织方法,不但用于栅格数据,而且用于矢量数据和地址数据,较好的解决了WebGIS矢量图层的引入,从根本上解除了WebGIS在功能上的瓶颈限制;
4、空间信息共享模式研究,分析了现有服务共享模式存在的问题,提出了新的基于WEB API的服务共享模式。
5、服务共享平台的设计与实现,分析了目前常见的平台设计方法,提出了基于开源的平台设计方法,并实现了张家港数字城市空间信息服务共享平台。
通过本文的研究与实践,取得了一些成果,其主要创新点概括如下:
1、矢量瓦片数据的制作,解决了矢量数据在WEB中的应用问题,增强了WEB中矢量分析的功能。论文首次完整的对瓦片式数据组织方法进行研究,使其不但适用于栅格数据,而且用于矢量数据和地址数据,很好的解决了WebGIS矢量图层的引入,从根本上解除了WebGIS在功能上的瓶颈限制。
2、论文针对空间信息共享模式在SOA架构下构建了标准的GIS WEB Services共享模式,从理论上解决了异构空间数据的共享问题;论文又针对我国空间数据管理机构设置及数据安全现状,提出了新的基于WEB API的服务共享模式,并运用开源方式实现了此空间信息共享服务平台。
数字城市建设方兴未艾,数字城市技术日新月异,在数字城市的研究道路上,“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。