[GIS热点] 数字智慧工程-数字城市、数字中国、数字地球、智慧城市、智慧地球

数字智慧时代以城市信息化工程为核心，重点探讨了数字城市与智慧城市的区别与联系。数字城市通过将物理世界重载到虚拟世界，整合了多种现代技术如RS、GIS、网络等实现城市管理的全面数字化；而智慧城市则在此基础上引入人工智能和物联网技术实现对城市运行状态的实时感知与智能化决策。两者在数据资源应用和服务设计上存在差异。GIS作为核心技术，在数字智慧工程中提供了地理空间表达的基础框架并面临存储管理和表达能力的挑战。目前应用主要集中在地下管网管理、交通优化等领域，并推动了“智慧城市”的发展。中国提出了“数字中国”战略，涵盖经济、政治等多个领域；而地球层面的数字化建设则通过3S技术及其集成推动了对真实地球及其现象的统一数字化重现和认识，并促进了人类社会与物理系统的深度融合。

文章目录

数字智慧时代框架下开展的城市信息化工程研究

本研究聚焦于构建数字化智慧城市的理论体系

本研究将系统性地梳理GIS相关理论

本部分旨在探索GIS技术在城市管理中的实践应用

* 中国
* * * * 数字中国

* 地球
* * * * 数字地球
  * 智慧地球

数字智慧时代

城市信息化工程

“城市信息化工程”是笔者的“胡话”，说法不一定准确，欢迎批评指正

数字城市

（1）数字城市的内涵

（2）数字城市的意义

（3）数字城市的建设框架

（4）数字城市的关键技术

（5）与数字地球的关系

建设内容

智慧城市

智慧城市的内涵主要体现在以下几个方面：首先，在城市信息化的基础上发展起来的一种高级形态；其次作为数字城市的智能化升级表现；再次是对现有功能体系的进一步完善与提升；其借助最新的信息技术手段实现资源的有效优化配置；最终目标是以提升市民生活质量为核心

（2）智慧城市大致的工作流程

（3）智慧城市的问题
智慧城市的宗旨在于整合现代科技的各种手段以实现为人服务的根本目标，在这一过程中我们希望 individuals能够获得更加智能的发展空间与生活体验。然而在当代社会中人类之间的情感联结愈发淡漠许多人在日常交往中常常感到孤独与疏离感。因此探索如何使技术真正回归到人的本源以切实解决现实生活中的诸多挑战成为一个更具深层价值和深远意义的问题。

数字与智慧的对比

GIS的地位

GIS在城市信息工程中占据核心位置，并将成为整个工程的核心平台系统，并融合现代技术从而构建数字智慧工程。城市信息化的核心问题是建立物质与数字世界的关联机制。而GIS的根本目标是将地理实体抽象并表达于计算机世界中，并通过现有的解决方案满足这一根本需求。这完全符合了城市作为地理空间的本质需求。

GIS的作用（机遇）

城市被视为一个地理空间，在其中的所有要素都必然携带地理空间位置信息。
GIS承担了工程在承载、处理和共享地理实体数据时所需的理论基础和技术支持，并为此整合其他现代技术提供了基础框架。
具体表现在：

从计算机表达地理空间的角度来看：在计算机世界中表达地理空间是数字智慧工程的关键问题之一。GIS系统通过构建完整的数据体系为各种工程应用提供了理论支撑；具体而言，在抽象地理空间方面包括了坐标系定义、地图投影方法以及不同尺度下的格网划分等问题；同时也在空间数据模型领域形成了场建模法与对象建模法两大体系；此外还发展出了矢量-栅格混合数据结构以及基于镶嵌原理的网格化数据组织形式；最后通过建立完善的可视化解决方案体系为几何代数理论的应用提供了重要支持框架。
从信息化建设的角度来看**：GIS系统在地理信息获取与处理方面发挥着关键作用，在城市信息化建设中承担着核心技术支撑的角色；它不仅整合了InSAR技术和倾斜摄影方法等传统遥感手段，并且成功地将激光雷达等现代遥感手段纳入进来；同时通过构建统一的技术平台实现了这些现代遥感手段之间的无缝衔接。
从信息挖掘的角度来看**：GIS系统的分析模型为现代信息挖掘提供了理论基础，在大数据时代背景下进一步发展完善了其在地理空间领域的应用潜力；特别是在智能技术的支持下实现了对复杂时空序列的深入解析能力。
从资源共享与互操作性的角度来看**：基于服务网络的共享机制以及统一互操作接口的设计使得GIS系统能够便捷地与其他学科领域实现知识共享与技术支持；特别是在分布式计算框架下实现了网格计算资源的有效利用。

对信息资源进行系统性的分析与共享机制建设；同时发挥其作为核心支撑的功能；并注重其在协同管理过程中的关键作用

GIS的挑战

（1）从计算机表达地理空间的角度而言 ：在GIS发展初期，地理信息为适应计算机存储提出了以分幅、分层、矢量的数据组织形式，这使得地理信息失去了它很多本身的特点，独立性较差，更导致了存储管理和分析地理信息时带来的一系列问题。因此GIS若要成为数字智慧工程中的基础平台，要找到能够描述地理信息六要素的模型，并能够在计算机世界进行表达，才能更广泛、更有效的容纳城市空间的实体与现象。
（2）从工程角度而言 ：可视化的城市地理环境、城市地上地下一体化、室内外一体化、传感互联与数据集成融合、开放式的二次开发框架等

应用

现阶段的应用主要集中在数字城市的领域，在这一领域内通过数字化技术实现某一领域的智慧化进程。相比之下，在智慧城市的发展框架下，则更加注重在城市整体层面推进 city internal elements and their energy interactions' intelligent optimization. 这种区别使得智慧城市的概念远超单纯某一方面的技术突破. 并值得注意的是，在现阶段的应用中，主要体现在传统行业数字化、信息化和智能化程度的不断提升，并显著提升了居民的生活效率水平，并实现了资源配置的最优化配置以及决策分析能力的提升水平. 同时也在逐步向智慧自动化决策方向迈进.

（1）地下管道建设中的应用 ：具备精细化管理、精准定位和实时监控功能
（2）智慧交通中的应用 ：通过城市整体交通状况的统筹协调优化资源利用效率
（3）智慧医疗中的应用 ：构建基于地理位置信息的基础位置服务（LBS）系统，在医疗基础设施规划与建设、城市人员就医引导以及疾病预警分析等方面提供最优解决方案，并为医疗资源共享及信息化服务提供技术支持
（4）不动产登记 ：针对房地产交易过程中的 registration 和 valuation 等环节提供技术支持和服务
（5）在城市规划和建设中的应用 ：通过GIS技术对城市空间进行精确规划，并结合BIM技术实现建筑信息模型化管理
（6）提供基础位置服务（LBS） ：基于地理位置信息的基础位置服务（LBS）系统能够实时获取用户位置数据，并在地图上显示相关位置信息
（7）城市精细化管理 ：通过整合各终端设备采集的数据，并结合云计算技术对城市管理进行全方位优化
（8）城市应急管理 ：建立应急指挥中心，在灾害发生时快速响应并调配相关资源到现场
（9）实现智慧城市的自我纠错与修正 ：通过数据共享和反馈机制不断优化城市管理；借助智能算法对城市管理问题进行预测预警；利用大数据分析技术提升城市管理决策水平；并通过可视化界面向市民展示城市管理成效；最终形成一个智能化、自适应的城市管理体系

中国

参考城市的内容，但描述的角度要更宏观一点

数字中国

（1）数字中国的内涵
①狭义上而言，则是以中国作为一个整体框架来构建数字地球技术体系；②广义上则是国家信息化发展的新战略方针，在新时代背景下推进经济建设与社会进步的深度融合。这一战略涵盖了经济建设和社会发展等多个领域，并包含但不限于宽带中国的普及应用、互联网+行动计划以及大数据等前沿技术的发展部署。

地球

参考城市的内容，但描述的角度要更宏观一点

数字地球

（1）数字地球的内涵

（2）核心思想 一是主要通过数字技术手段对地球问题进行整合管理； 二是尽可能最大化地运用数据资源。

（3）核心技术

数字地球的概念提出以及数字城市工程的逐步推进，在推动地理信息系统（GIS）发展的同时也为该领域的发展带来了机遇与挑战。这一进程不仅带来了技术上的进步需求，并且促使现有理论体系进行完善与创新。

智慧地球

在数字地球的基础上,人类能够采用更加细致和灵活的方式进行生产与生活的组织与管理,从而实现智慧化的目标.智慧地球主要体现在以下几个方面:一是基于物联网技术,二是服务于各类应用场景,三是能够与现实世界 seamless地融合,四是具备自主构建网络架构的能力,五是拥有自我修复的能力.