“数字城市”地理空间框架建设研究

摘要：“数字城市”是城市信息化的重要组成，地理空间数据框架是构建“数字城市”的数据平台，是建设“数字城市”的必要前提。本文阐述了“数字城市”地理空间框架的组成，以徐州市为例，讨论了数据框架的数据建设和公共服务平台的建设情况和应用情况，并结合地理空间框架项目，指出了现阶段框架的问题和相应的解决对策。

关键词：数字城市 地理空间框架 公共服务平台

中图分类号：TU984 文献标识码：A

1引言

数字城市是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以空间信息为核心的城市信息系统体系[1]。数字城市运用信息共享的理念，依托信息技术手段，对物质城市进行数字化重建，并据此来整体研究、解决城市问题。

其中，基础地理信息数据体系是数字中国地理空间框架的核心，也是国家自然资源和地理空间基础信息库的主要建设内容。数字城市的建设必须以地理空间框架作为统一的定位基础，才能集成城市自然、社会、经济、人文、环境等各种专题信息，因此，地理空间框架是数字城市不可或缺的基础支撑。

2地理空间框架的组成

 地理空间框架是地理信息数据及其采集、加工、交换、服务所涉及的政策、法规、标准、技术、设施、机制和人力资源的总称[2]。就城市而言，地理空间框架是按一定规则采集和组织的一组描述城市地理框架要素的空间特征、属性特征和时态特征的地理空间数据。城市地理空间框架数据包含的内容非常广泛，既包括城市测绘注重的地形地貌信息，又包含城市的自然、经济、人文等各行业各部门普遍需求的地理要素信息；就数据形式而言，城市空间数据最主要的是数字线划图（DLG）、数字正射影像数据（DOM）和数字高程模型数据（DEM）[3]；在表达形式上，不同类型的基础地理要素可以有不同的比例尺，同一种基础地理要素根据其用途的差别也可以拥有不同的比例尺，各种数据共同形成了海量、多源、多尺度、多时相的空间数据（如下图1）。

图1地理空间框架的构成

《地理空间框架基本规定》明确指出，地理空间框架的数据体系不仅包含基础地理信息数据，还包含面向服务的产品数据和通过交换获取的专题数据，“数字徐州”的数据体系建设主要就从这三个方面进行（如下图2）。

图2地理空间框架数据组成

3 地理空间框架的建设

城市基础地理数据是指反映和描述了城市表面测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌等有关自然和社会要素的位置、形态和属性等信息。在数据库中，基础地理数据库包含了DLG数据库、DEM数据库、DOM数据及行政界线数据库。

3.1城市空间基础数据体系

城市地理空间基础数据框架是“数字城市”建设的核心任务之一。建设城市地理空间基础数据框架，主要内容包括建设城市空间的数据基准、框架数据和专题数据。

3.1.1 城市空间数据基准建设

我国幅员辽阔，在以往的测绘工作中，先后使用了北京54、西安80、各地方平面坐标系等一系列平面基准和56国家高程基准、85国家高程基准、各地方独立高程基准等一系列高程基准。具体到城市，每个城市往往存在着两个以上的空间数据基准，给相互之间的共享共用带来极大困难。另外，以经典测量技术为基础的局部大地坐标系，目前已经不能适应科学技术特别是空间技术的发展，随着空间数据共享需求的增加，多尺度空间数据基准的不统一的问题正日益影响测绘数据的共享使用效率。

“数字徐州”地理空间框架选择国家新一代三维地心坐标系CGCS2000为基准，不仅使用统一的三维坐标系规范了全市范围内的基础地理数据，而且有利于区域范围内遥感影像数据、卫星定位数据以及CORS（连续运行参考站）的数据整合利用。

3.1.2 城市空间框架数据建设

城市空间数据的外延十分广泛，它包括地形数据、土地利用数据、建筑物现状数据、地籍数据、房地产数据以及相应的属性数据等。就数据形式而言，城市空间数据最主要的是数字线划图（DLG）、数字正射影像数据（DOM）和数字高程模型数据（DEM）[4]。在进行地理空间基础框架建设中，一般都根据应用需要和实际数据生产与提供的可能确定框架空间数据集。对于城市空间基础框架数据，一方面应从数据生产周期、成本和质量的特点上，另一方面从大多数实际应用的需求上，研究确定基本框架数据集的内容、形式和尺度，只有这样才能使建设的城市地理空间基础框架真正起到应有的作用。在一个城市，可以根据地域的不同，针对不同的数据内容和形式，分别选用不同的比例尺和分辨率。

基础地理信息数据作为统一的空间定位框架和空间分析基础的地理信息数据，该数据反映和描述了地球表面测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被与土质、地籍、地名等有关自然和社会要素的位置、形态和属性等信息。

3.1.3 城市专题数据建设

在基础地理数据库的基础上，各行业部门都拥有针对本行业的GIS应用情况，自行整理、使用的专题数据。“数字城市”建设的目的之一即将此类数据整合为测绘基准下，在统一的公共服务平台上，既方便政府决策和各部之间数据的相互使用，又能保证数据的安全和现势性。

专题数据来源于城市的各部门行业，根据徐州市的建设情况，专题数据库主要包括：城市规划数据库、土地利用现状数据库、土地规划数据库、民政标准地名数据库、市政公共设施数据库等、应急物资信息数据库、地质灾害点数据库等。它们是是在统一的城市基准下，由国土、规划、民政、城管等部门分别采集、整理，并按照统一标准整理建库。

4 基于公共服务平台的数据共享

目前我国所用的GIS系统多为基于服务端软件的系统，其优势在于系统性能较高、GIS功能可以充分利用，但是其缺点也很明显，不但依赖于具体的GIS厂商，而且无法实现异构GIS平台共享，逐渐不能适应当前Web Service技术和GRID技术的需要。开放地理信息系统联盟（OGC）和国际标准化组织ISO/TC211多年来为地理空间数据的互操作制作了一系列接口规范，使GIS互操作协议和标准日趋完善，使我们构建跨部门、跨行业、跨平台的GIS应用系统成为可能[5]。

建立公共服务平台，可以将城市空间框架数据和城市专题数据以共享服务的形式，形成市域范围内的公共服务体系，在线支撑市内各部门业务系统对地理空间信息的应用需求。各部门的GIS系统通过基于XML的WMS、WFS、WCS等协议，形成地理信息的互操作平台，徐州市地理信息服务平台的结构如图3：

图3徐州市地理信息服务平台结构

5 结语

通过几年来的“数字徐州”地理空间框架建设, 得出如下主要体会：

数据是地理空间框架的生命，在地理空间框架建成以后，如果保持数据的现势性、更新的便捷性将成为判断框架质量的重要标准；

在一定程度上，目前网络安全方面的法律法规滞后于全国性的空间框架的建设工作，给工作带来了一定的影响；

除了技术性工作以外，框架建设还需要进行部门间的协调工作，因此政府的政策支持保障工作尤为重要。

参考文献：

[1]郝力,谢跃文．数字城市[M]．中国建筑工业出版社,2010．

[2]CH/T 9003-2009:地理空间框架基本规定[S],国家测绘局,2009．

[3]陈述彭．地理信息系统导论[M]．科学出版社，2000．

[4]汤国安，赵牡丹．地理信息系统[M]．科学出版社，2000．

[5]龚健雅．地理信息共享技术与标准[M]．科学出版社，2009．