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
数字城市的关键任务是将物理世界的城市重载到数字世界中。其通过宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源，建立电子政务、电子商务、劳动社会保障等信息系统和信息化社区，实现全市国民经济和社会信息化，是综合运用GIS、RS、GNSS、宽带多媒体网络以及虚拟仿真技术，对城市基础设施功能机制进行动态监测管理以及辅助决策的技术体系

（2）数字城市的意义
数字城市将物理城市重载映射到了数字世界，实现了城市各类信息的可视化查询、显示和输出，为城市的整体规划、设计、建设、管理和服务等提供辅助决策依据和手段，为社会公众提供信息服务

（3）数字城市的建设框架
数字城市的整体框架可分为系统框架结构和空间框架结构，前者是指数字城市的构成及其层次结构，后者是指数字城市各子系统的空间分布及其组织方式

（4）数字城市的关键技术
RS、GPS、GIS、网络、多媒体、数据库和海量存储等多种现代高新技术，其中集成应用是数据城市实现的关键

（5）与数字地球的关系
数字地球技术在特定区域内的具体应用，是数字地球的重要组成部分，也是数字地球的一个信息化网络节点。因此，数字城市的框架应与数字地球相一致，只是在表达尺度上更注重微观表现，两者在深度和广度存在区别

（6）数字城市共享平台
在数字时代，信息共享平台的建设成为数字化之后面对的重要问题。
【建设内容】共享技术平台的建设主要包含两个部分：①是统一的、标准化的基础与公共数据库的建立和共享；②是包括硬软件和网络所形成的信息管理平台、信息发布平台和信息服务平台的建设
【关键技术】①网络信息安全防护体系技术研究；②多源空间数据的标准化与一致化改造技术；③基于网络的空间信息智能表达方法研究；④大容量空间信息的压缩传输与空间索引方法研究；⑤有关信息管理、操作、查询与分析软件的开发与集成

智慧城市

（1）智慧城市的内涵
智慧城市是城市信息化的高级阶段，是数字城市的智能化、是数字城市功能的延伸、拓展和升华。其利用新一代的信息技术，对城市运行中各类信息展开分析、整合和挖掘，从而让城市变得更聪明和高效。本质上是让作为城市主体的人更聪明。

（2）智慧城市大致的工作流程
遍布在城市各个角落的智能化传感器就像城市的神经元，它们通过高速的网络彼此链接，形成一个庞大的物联网体系，使数字城市与物理城市无缝连接，实现对物理城市的全面感知，而后基于云计算平台利用人工智能技术对实时感知的流数据进行智能处理和分析，并发布指令，对包括政务、民生、环境、公共安全、城市服务等在内的各种需求做出智能化响应和智能化决策的支持

（3）智慧城市的问题
智慧城市的初衷是整合现代科技的所有技术，为人赋能，让人变得更聪明。但在现代生活下，人与人之间的关系变得越来越陌生，人感觉越来越孤独。如何让技术回到人本身，解决一些现实性的问题，是技术所要思考的更深层次、更高价值的问题。

数字与智慧的对比

GIS的地位

GIS在城市信息工程中处于核心技术的地位，它将作为整个工程的系统平台，进而结合其他现代技术从而构成数字智慧工程。城市信息化工程的核心问题即是如何将物质世界映射到数字世界中，而GIS的初衷正是对地理实体在计算机世界进行抽象与表达，并且GIS发展至今对地理实体的表达与处理已经有一套完整的解决方案，这满足城市作为地理空间的本质要求。

GIS的作用（机遇）

城市作为一个地理空间，其对象都必须具备地理空间位置信息。而GIS为工程承载、处理与分享地理实体数据提供了理论依据与技术保障，为整合其他现代技术提供了基础框架。具体表现在：

（1）从计算机表达地理空间的角度而言：在计算机世界表达地理空间是数字智慧工程的基础性问题，GIS为工程提供了抽象地理空间的数据基础（地理空间的坐标系、地图投影、空间尺度与格网等）；抽象地理空间的空间数据模型（场模型、对象模型与网格模型）；组织表达地理实体的数据结构（矢量栅格数据结构、镶嵌数据结构、三维数据结构、时空数据结构等）；以及对应的地理信息可视化解决方案，为吸收几何代数理论、面向对象思想、沉浸式技术等提供了基础。
（2）从信息化角度而言：GIS对地理数据的采集编辑预处理、评价更新、存储组织管理为城市信息化工程提供了技术支撑，为整合InSAR技术、倾斜摄影、激光雷达等现代化信息化技术提供了计算机平台。
（3）从信息挖掘角度而言：GIS的地理分析模型等为数据挖掘、大数据技术与人工智能技术在地理空间世界应用提供了基础。
（4）从分享与互操作角度而言：GIS的地理空间服务网络与互操作模型整合网格计算、云计算、雾计算等分布式计算提供了基础。

还可以从另一个角度来说明：信息资源分析和共享、信息支撑作用、协同管理作用

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

现阶段的应用多为数字城市的应用，即数字化之后在一个方面进行智慧化。远远不及智慧城市，智慧城市更强调掉的是在城市的层面，城市内部各个要素之间的能量流通的智慧化，并不仅仅指一个方面与领域。并且现阶段的应用都是传统行业数字化、信息化和智能化的体现，提高人的生活效率，达到资源应用配置的最优化，辅助分析决策，甚至达到智慧自动化决策。

（1）地下管道建设中的应用：实现地下管网的精细化、精准化、实时化管理
（2）智慧交通中的应用：在城市层面统筹交通状况，达到交通资源的最优化应用
（3）智慧医疗中的应用：为医疗基础设施规划与建设、城市人员就医引导等医疗资源应用提供最优化解决方案，为疾病的预警、分析及控制等医疗工作提供信息化服务。
（4）不动产登记：
（5）在城市规划和建设中的应用
（6）提供基础位置服务（LBS）
（7）城市精细化管理
（8）城市应急管理
（9）实现智慧城市的自我纠错与修正：基于智慧城市的信息和数据实时共享的特点，身处其中的市民人人皆可参与智慧城市的完善和建设。通过智能手机、智慧汽车等个体终端设备采集相关数据，并通过互联网将数据上传至地理信息数据云平台，使地理信息大数据更加完善、准确，进而实现智慧城市的自我更新、自我维护的特点。

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狭义指的是以整个中国作为对象的数字地球技术体系；②广义是指新时代国家信息化发展的新战略，涵盖经济、政治、文化、社会、生态等各领域信息化建设，包括宽带中国、互联网+、大数据、云计算、人工智能、数字经济、电子政务、新型智慧城市、数字乡村等内容

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
①是把浩瀚复杂的地球数据加以数字化、网络化，变成一个地球信息模型计划；②是一种可以嵌入海量地理数据、多种分辨率、三维的地球表达，是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识；③把新一代的IT技术充分运用到各行各业中，即要把传感器装备到人们生活中的各种物体当中，并连接起来，形成物联网，并通过超级计算机和云计算将物联网整合起来，实现网上数字地球与人类社会和物理系统的整合

（2）核心思想
一是用数字化手段统一处理地球问题，二是最大限度地利用信息资源

（3）核心技术
核心是地球空间信息科学，地球空间信息科学的技术体系中最基础、最基本的技术核心是3S技术及其集成（GNSS、GIS、RS）
具体有以下几点：信息高速公路和计算机宽带高速网；高分辨率卫星影像；空间信息技术与空间数据基础设施；大容量数据存储及元数据；科学计算；可视化和虚拟仿真技术

（4）评价
数字地球的提出和数字城市工程的逐渐推进，在为GIS带来发展机遇的同时也对GIS的理论和技术提出了挑战和新的要求，有不少理论和技术需要进一步发展和完善

智慧地球

在数字地球的基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而达到“智慧”的状态。智慧地球主要具有基于物联网、面向应用和服务、与物理世界融为一体、自主组网、自我维护的特点