- 新技术
- 文章编号：1009-6000(2004)01-0061-04
- 中图分类号：F291.1 文献标识码：A
- 作者简介：吕小彪，华中科技大学水电与数字化工程学院虚拟—仿真中心硕士研究生，研究方向为“数字城市”；
周均清,华中科技大学水电与数字化工程学院博士，研究方向为“数字城市”；
王乘，华中科技大学副校长，教授，博导。
- 论“数字城市”对城市建设和管理的影响
- The Influences of Digital City on Urban Development
- 浏览量：
- 吕小彪; 周均清; 王乘
- LIU Xiao-biao; ZHOU Jun-qing; WANG Cheng
- 摘要：
从数字城市是信息产业发展和城市化进程加快的必然要求出发，介绍了数字城市的技术背景，分析了数字城市对规划城市、建设城市、调控城市、预测城市的影响，指出其必将大大地加速城市科技和城市文明的进程，增强城市可持续发展的能力。 - 关键词：
数字城市；城市化；信息化；可持续发展； - Abstract: Based on the assumption that digital city is the necessity for the development of information industry and urbanization procedure, this paper first introduces the key technical context of the digital city and analyzes it\'s influences on urban planning, urban construction, urban control and urban concept. Then it points out that digital city will greatly accelerate the procedure of urban technology and urban civilization, and promotes the ability of urban sustainable development.
- Key words: digital city; urbanization; informationization; sustainable development
- 1 “数字城市”的背景与发展
“数字城市”是在信息技术的飞速发展带来城市产业结构和社会发展转型的背景下提出来的，作为当前城市信息化建设的中心内容之一，“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带为纽带，综合运用3S技术（RS遥感、GIS地理信息系统、GPS全球定位系统）、人工智能技术、虚拟仿真技术等对城市进行多分辨率、多时相、多尺度和多种类的三维描述和分析；也就是利用信息技术手段，建立城市空间的基础信息数据库，对城市所有基础设施、地理信息和社会信息进行动态监测、组织管理和应用服务的多功能、智能化的技术系统。通过构筑“数字城市”，将城市地理、资源、环境、生态、人口、经济、社会等复杂系统数字化、网络化，并虚拟仿真，实现可视化，从而使城市规划与建设具有更高的效率、更丰富的表现手法、更大的信息量，使城市管理具有更强的时效性，促进城市的可持续发展。“数字城市”为规划城市、建设城市、调控城市、预测城市提供了革命性的手段，经济效益和社会效益潜力巨大，必将大大地加速城市科技和城市文明的进程，推动国家和社会的发展。
正是由于“数字城市”具有如此广阔的前景，它一提出来便受到世界各国的普遍重视。在美国，大约有50个城市正在建设“数字城市”，近90%的联邦机构使用GIS技术；日本已建成一批“智能化生活小区”、“数字社区”的示范工程；新加坡也在积极建设“智能岛”；其他许多发达国家也纷纷开始“数字社区”和“数字城市”的建设实践。在我国，近十年来，以北京、上海、深圳、海南、广州为代表的城市和地区在“数字城市”的综合建设方面开展了大量卓有成效的工作。建设部已从2000年开始在全国范围内实施“城市数字化工程”。
2 “数字城市”对城市规划与设计的影响
传统的城市规划与设计是通过规划设计平面图、效果图、沙盘模型和三维动画来展示规划设计成果的，计算机技术在城市空间和城市环境模拟上得到了一定的应用，但在某种程度上只是一种“包装”技术，在设计过程中缺少对设计方案的模拟、反复推敲和分析。通过“数字城市”技术能将各种规划设计的方案定位于虚拟的三维现实环境中，用动态交互的方式对其进行全方位的审视，评价其对现实环境的影响，并可在虚拟的设计环境中感知空间设计的合理性，降低设计成本并缩短设计时间。尤其在城市地下空间规划、地下管线规划以及城市工程地质、水文地质与环境地质的分析等微观研究方面，“数字城市”具有明显的优势。同时，通过系统集成将GIS数据等相关信息进行存储、处理和分析，根据城市的现状、发展趋势和潜在能力等综合因素通过不同的预测模型展现可能的前景，供城市中长期规划和宏观调控使用。随着系统论、控制论、信息论的发展，在协同、突变、混沌等科学思想方法的指导下，“数字城市”将进一步解决城市面临的复杂而综合的问题，如城市空间动态演变和预测、城市用地发展方向和用地增值、城市环境体系评估与分析、以及城市交通网络模型、区域经济协作与城市可持续发展等。
3 “数字城市”与智能交通
城市交通是城市生活中极为重要的环节，是城市发展的决定因素之一。随着我国城市化进程的加快，大部分城市都不同程度地面临着交通基础设施落后、交通拥挤、环境质量下降等问题，因此，构建高效、安全、完善的现代化智能交通体系已成为推动城市持续、快速、健康发展的首要任务。当前我国城市交通存在的突出问题主要有：①交通管理技术滞后，交通信息的获取和掌握明显不足。公共交通系统的调度缺乏宏观性，效率低，资源配置不合理；交管部门在疏导、控制和处理事故方面低效、滞后。例如目前的车辆收费工作以人工收费和投币箱收费为主，造成其在疏导城市交通方面的能力大大降低，道路通行能力大大低于其设计能力。②交通结构不合理。这主要体现在交通设施的建设与规划、交通工具的安排与部署等方面。城市道路系统中各级道路（高速路、主干道、次干道、支路）都具有不同的功能，由于各级道路空间布置不当、等级比例不协调，导致城市交通出现“瓶颈”、“蜂腰”现象。同时，站点的设置、交叉口的处理也对交通运输的效率和人流疏散的便捷具有重要影响。城市交通工具的不合理搭配亦是造成城市交通混乱的又一因素。由于公交车、中巴车、出租车的发展缺乏统一的协调规划，导致城市交通工具恶性竞争，管理混乱，运行效率低，特别是造成公共交通的萎缩，会加速小轿车、摩托车、自行车的高度膨胀，从而导致城市交通更加拥挤并加剧城市的大气污染和噪声污染。③城市交通工具的急剧膨胀，城市环境质量日益下降。除大气污染和噪声污染、“城市热岛效应”、酸雨和酸雾外，甚至还会产生光化学污染，市民的工作、生活、休息受到极大的影响和干扰。④城市交通的发展规划缺乏前瞻性。规划不是引导城市用地的发展方向而是被动地适应城市化。这在许多城市的城郊结合部尤其突出，导致这些地区交通堵塞，秩序混乱。
构筑智能化的现代交通体系是解决众多“城市病”的关键因素之一，作为“数字城市”的重要组成部分，智能交通系统（ITS）在解决城市交通问题方面具有非常重要的作用。智能交通系统（ITS）利用人工智能技术、高速网络技术、虚拟仿真技术、3S技术和电子地图等其他相关技术来提高交通管理决策的科学性，减少交通拥挤，提高通行效率，改善安全状况,最大限度地利用已有交通设施资源并减少对城市环境的影响，从而提高城市交通的效率和质量，推动城市健康、持续发展。通过ITS系统，出行者可实时选择交通方式和交通路线；智能交通管理控制中心可根据汇集、分析的信息自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况和路网交通流的分布，进行合理调度，充分利用路网通行能力，提高交通工具的机动性、安全性和工作效率，节约社会资源，减少能源消耗，改善环境。而且，对车辆年检、驾驶资质审验、违章事件处理等都实行网络化，将所有信息存入系统数据库，缩短了交管部门办理各种手续的时间，有利于公平、公正执法；面对突发事故能迅速反应，及时处理，并根据系统记录对事故原因准确分析，既可提醒后续车辆，亦能提高交通管理水准。智能交通系统还可以对汽车尾气排放和噪声分贝进行实时监控，城市环境污染能得到有效控制，是实现“绿色交通”的有效手段。通过智能交通，对地面交通、地下交通、空中交通、水上交通达到最优组织，充分利用城市土地资源。
4 “数字城市”与城市管理
“数字城市”的核心是最大限度地利用城市资源，在城市管理和辅助政府决策方面，实现工作流程的规范化、标准化、软件化和网络化，提高城市管理部门的工作效率和办事透明度，使政府的管理和为社会服务从定性化走向定量化，并将其建立在先进的技术支撑和可靠的数据基础上，为城市管理和发展提供及时和充分的科学依据（如图1）。例如，“数字城市”支持下的“数字社区”研究和管理涉及虚拟小区规划、社区空间信息管理、地下管线分布图、建筑信息（户型信息、地籍信息、结构信息、产权信息等）、社区物业管理、电子商务、网络信息服务管理等。
“数字城市”在城市管理中的应用主要包括“电子政府”和“数字监测”两方面。“电子政府”是“数字城市”的基本内容，通过信息技术的应用改进政府组织，重组公共管理模式，最终实现办公自动化和信息资源公众化。“电子政府”的应用主体涵盖：①电子政务。在以电子签章（CA）以及公开密钥等技术构建的信息安全环境下，推动政府各部门之间、政府与企业及个体公民之间以电子资料交换技术（EDI）进行通信及交易处理，如规划的电子报批、规划方案虚拟现实的公众参与等。②电子采购及招投标。在通信网络的信息安全环境下，对政府采购实行网上招投标，以电子方式进行交易与支付，提高透明度和工作效率。③电子福利支付和电子邮递。运用电子资料交换，建立整体性的电子传输及支付系统，并向社会和个人提供电子目录服务。④电子身份认证。将个人的工作情况、个人信用、纳税状况、指纹识别、身体状况等个人资料纳入电子资料库，并以智能卡的方式进行身份认证。
“数字监测”指通过遥感、遥测、GIS、GPS 等方法对城市的资源、环境、经济、空间变化实施监测，对照产生可持续发展指标体系，通过模型库、基础数据库、智能技术，对城市的发展过程和趋势进行模拟，辅助城市可持续发展决策。
5 对今后我国 “数字城市”工作的建议
“数字城市”是城市化进程和信息技术发展的必然要求，建设“数字城市”是提高城市信息化水平、促进城市建设、提高城市综合竞争力、加速城市经济社会发展的中心措施之一。保障“数字城市”建设的顺利进行，根据我国城市发展的实际情况，应加强以下三方面的工作：
5.1 加快建立与“数字城市”相关的政策法规
制定城市空间信息资源产业化政策，将数据资源纳入市场轨道，根据“谁投入谁收益”的原则健全法律法规，理顺投资、收益关系，使城市数据的商业价值越来越大，推动城市信息化的发展。城市数据的法律法规必须作为市场经济法律体系的重要组成部分，既重视其独特性，又使之与一般市场法则统一和协调。
5.2 完善标准规范是“数字城市”建设的关键性问题
建立城市空间数据库面对的是极为庞大的开放动态平衡系统，多层次、多环节的标准、规范系统（包括国际标准、国家标准、部门标准、地方标准）使海量的基础信息仍是大量信息细胞的堆积体，而难以转化为人们容易获取、集成、共享的信息元，统一标准、规范是各个信息孤岛实现协作、集成和综合应用的关键。
5.3 加快数据中心建设和人才的培养
数据中心是“数字城市”建设的基础设施，对于这种投资大、周期长的项目，国家的支持起关键作用，尤其在基础数据库建设和尖端技术开发、信息化实验区和政府信息系统建设等方面更是如此。同时，“数字城市”需要大批信息化人才来管理和使用“数字城市”，不仅需要掌握先进信息技术的人才，而且也需要各个职能部门中那些能够把本职工作与信息技术有机结合起来的优秀应用人才。必须加大人才培养的力度，建立新的吸引人才的机制。
总之，“数字城市”为解决我国城市化迅猛发展所面临的复杂而综合的“城市病”、最大限度地利用城市资源、增强城市可持续发展的能力，提供了革命性的手段，具有广阔的发展前景，它必将大大地加速我国城市科技和城市文明的进程，对我国的现代化建设具有深远的影响。
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