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建设新时代的数字无锡

 

建设新时代的数字无锡

无锡市测绘院有限责任公司   

    无锡作为我国主要的经济中心城市,城乡建设随着改革开放节奏的加快得到了迅速发展。放眼望去,近十年来无锡的城市面貌有了翻天覆地的变化,随之带来了交通改善,环境保护,资源开发,城市基础建设改造等一系列问题。在无锡全市范围内,各种工程项目大幅增加,可利用的土地资源日渐稀少。而这一切仅靠传统的管理手段和人工作业方式在时效性、准确性、科学性和工作效率方面都已不能适应新时代的需要。为了适应这一需要就有必要建立“数字无锡”,我认为建立“数字无锡”将为市政府领导和各级政府部门进行宏观决策时提供多要素,多层次,多时态的空间信息,为政府部门提供更好更有效的管理工具和手段,也可为大型工程项目的选址或论证提供最广泛的服务。

    要深入理解“数字无锡”,我们首先谈一下“数字地球”的概念。数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一的数字化重现和认识。其核心思想是利用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题,最大限度地利用资源,并使一个单位、一个部门甚至每一个人能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息。数字地球的特点是嵌入海量地理数据,实现多分辨率、三维对地球的描述,数字地球实质上就是用数字的方式将地球、地球上的活动及整个地球环境的时空变化装入计算机中,实现在网络上流通,并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。数字地球是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以宽带网络为纽带运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述、并利用它作为工具来改造自然和发展社会经济。

    要在计算机上实现数字无锡并不是一件简单的事,它需要诸多学科,特别是信息科学技术的支撑。这其中主要包括:高速宽带网络技术、高分辨率卫星影像、空间信息技术、大容量数据处理与存储技术、科学计算以及可视化和虚拟现实技术。

    宽带网络技术:数字无锡所需要的数据已不能通过单一的数据库来存储,需要由政府部门、企事业单位甚至于民间组织来维护,这就意味着参与数字无锡的成千上万台服务器将需要由高速网络来连接。目前无锡市内的普通宽带网速每秒只有2兆,局域网的速度一般也只有每秒100兆,因此,当大家都使用网络时,会感到网速太慢,有时甚至难以忍受,加强宽带网络技术是提高数据传输速度的关键,也是实现数字无锡必不可少的基础。 

    高分辨率卫星遥感影像:卫星遥感图像资料具有很多优势,例如:遥感图像资料覆盖区域大,一景卫星遥感图像所包含的面积少则几千平方公里,多则上万平方公里;遥感图像资料获取周期短,例如TMSPOT遥感图像资料分别每16天或26天重复一次,特别SPOT遥感图像目前有三颗卫星在轨道上运行,并且卫星上两套扫描设备可以编程控制以及进行不同倾斜角度的扫描,可以实现每天能获取某个指定地点的遥感图像,故资料现势性好;由于卫星运行的轨道基本不变,能获取同一地区不同时相的遥感图像资料;同时获取卫星遥感图像资料的经费投入相对比航空摄影的投入要小得多。卫星遥感图像资料的空间分辨率从最初的80m,已提高到30m20m10m甚至2m,在不久的将来,可以获取优于1m的空间分辨率的高分辨率的卫星遥感图像,每隔3~5天为人类提供反映地表动态变化的详实数据。卫星遥感图像资料被广泛应用于城市规划、地图制作、资源调查、土地利用、环境保护等等方面。由于卫星遥感图像资料本身的特点,其信息覆盖面宽广,更适合区域性范围内的综合调查,尤其适合人员难以到达、气候环境恶劣、资料几乎空白的地区。例如:河口泥沙沉积规律研究、农作物病虫灾害与植被生长态势分析、区域范围内农作物产量估计。 

    海量数据的存储: 数字地球的数据不仅要有全球中小比例尺的空间数据,还要有区域大比例尺的空间数据;不仅包括地球的多光谱、多时相、高分辨率的航天遥感影像、航空影像,不同内容的专题地图,还要以文本形式表现的国民经济和社会信息,据有关专家初步估计,数字地球将需要存储1015 字节的信息。例如:1张航空摄影底片用1200DPI的扫描精度进行数字化处理,它的数据量可达360M字节,完成无锡市行政范围内的12000数字正射影像图,需要2000张左右的航空摄影像片,一个时相的航空摄影数据就有3600G字节,因此,建设真正意义上的数字无锡,不仅需要全市不同尺度的空间数据,还要有定位在空间数据上的各种不同类型的国民经济和社会发展信息,其数据量之大不言而喻。为了在海量数据中迅速找到需要的数据,元数据库(metadata base)的建设是非常必要的,元数据是关于数据的数据,通过它可以了解有关数据的名称、位置、属性等信息,从而大大减少用户寻找所需数据的时间。建设数字无锡必须解决大容量数据处理技术与存储技术。 

    可视化和虚拟现实技术: 可视化是实现数字无锡与人交互的窗口,没有可视化技术,计算机中的一堆信息是枯草乏味的统计数字。数字无锡的一个显著特点是虚拟现实技术,虚拟现实技术为人们观察自然、欣赏景观,了解实体提供了身临其境的感觉,能使用户走进视听效果逼真的虚拟世界,从而实现数字无锡的表示以及通过数字无锡实现对各种地理现象的研究和为政府部门决策提供多要素、多层次、多时态的空间信息 

    要建立"数字无锡"还必需采用以下技术路线:

    "数字无锡"首先需要覆盖全市的多尺度的、海量的、动态的基础地理信息,因此,必须充分利用3SGPSGISRS)及其集成技术,解决空间数据的快速获取和更新,要解决大比例尺数字线划地图自动综合成中、小比例尺数字线划地图的方法和手段。 

    "数字无锡"不仅要有无锡区域范围内的大、中、小比例尺的数字线划地图,还要包含多光谱、多时相、高分辨率的航天遥感影像、航空影像,因此,覆盖全无锡的空间地理数据量非常庞大,仅覆盖全无锡的12000数字正射影像数据约上千个GB,甚至更多。它的管理不仅涉及到硬件而且涉及到软件,当前矢量数据的管理技术比较成熟,对航空航天遥感图像的海量数据管理还刚起步,对海量数据的存储和管理技术是建设航天遥感图像数据库和数字正射影像数据库中亟待解决的关键技术,提高基础地理数据存储和管理的水平。 

    "数字无锡"的建设是将国民经济建设各部门的专业信息数据与基础地理信息数据相结合的过程,因此,数据共建共享是"数字无锡"建设的主要特点,数据共享的前提是数据共建,要建立一种在互相提供数据基础上的信息资源共享机制,才能为全面实现信息资源的共建共享奠定基础,有了这一基础,才能构筑无锡空间数据基础设施,才能建成"数字无锡"。另外目前各种GIS软件和空间地理数据采集的格式不一致,很难相互交换,已成为数据共享的瓶颈,为此,要尽快解决数据转换格式、互操作等空间地理数据共享技术。 

    "数字无锡"是以虚拟现实、动态互操作、丰富多彩的可视化等技术为特征,具有三维界面和多分辨率浏览的面向公众的开放系统,虚拟现实技术是"数字无锡"中的一项重要应用,基础地理数据库的建立已具备"数字无锡"虚拟现实的基础,但能真正在网络上运行,还要经过潜心的研究,才有可能成为现实。 

    目前无锡市已建成宽带信息网络工程,实现无锡地区各种信息网络互连互通和信息资源共享;建成的无锡信息港、无锡阿福台、无锡文明网和覆盖经济、市场、司法、文卫、行政机关等20多个部门信息应用系统,大大提高了无锡的信息化程度,促进了社会经济的发展。无锡正在大力推进信息化建设,一大批信息应用系统建成并投入运行,从网络建设、应用服务、资源开发等方面取得了显著成绩,为实现"数字无锡"奠定了良好基础。

    “数字无锡”由于涵盖了城市规划、市政建设、资源开发、土地利用、交通整治等各个领域和层面不同内容的专题信息,因此实施“数字无锡”需要政府部门组织大量人力、物力和财力,协调有关单位长时间共同建设。上述“数字无锡”可以说是建设“数字无锡”的技术准备阶段,在进入这一阶段的同时,就目前无锡的数字建设发展来看,还有必要进行大量的基础性管理工作,这一准备阶段我们可称为“数字无锡”的管理准备阶段。在这一准备阶段中包括明确各部门职能分配,完善各部门不同内容的专题信息,对于不同行为的相同性或相似性工作尽量归并,将城市目前有限的人力、物力和财力资源最大程度的发挥及优化。例如就拿无锡城市中的规划,土管,房管,供电和公共事业的市政管线下属的若干测绘队伍来说吧,他们所从事的测绘工作完全可以纳入一个系统进行,简而言之就是对无锡城内各种地面及地下,屋内及屋外的各式各样建筑建立统一三维数字系统,并且不断更新,保证其准确性和时效性,在更新的同时不断将这些信息反馈给政府及各部门,从而最大限度的利用好这些资源来填充“数字无锡”所含的各种测绘信息。再者这些信息技术的应用对各种管理部门实行办公自动化从而提高各管理部门内部管理水平、质量和效率也有很大帮助,例如随着社会信息化,城市规划管理部门可以与城市建设者通过因特网建立有效信息通信渠道,可通过因特网实现网上报建,报建单位只要在本单位与因特网相连的计算机上就可完成报建过程和提供所需的材料,规划审批可以在因特网上短时间内完成。由此可见,如果各个部门都能充分利用“数字无锡”这一广泛信息,并不断地对该信息进行更新、充实,那么这对提高我们整个无锡的城市办事效率,树立城市形象,提升城市档次和吸引各地的资金来建设无锡将具有广泛而深远的影响。

    总之,随着信息时代的到来,人类将构造了一个与现实世界相对应的虚拟的信息世界,人们将生活在一个由原子组成的现实世界和由比特(bit)构成的信息空间(cyberspace)中,现实世界与信息世界的物理界面是由计算机和网络及数据库构成的信息基础设施。人们通过这一界面可跨越现实空间与一些时间的限制,从而了解现实世界的过去和现在,预测未来,进行思想交流。各行各业都将通过“数字无锡”这一信息平台来构造无锡城市发展的蓝图,并通过建设者在现实世界中来描绘,让我们共同期待这一天的早日到来。

 

参考文献:

[1]Al Gore,The Digital Earth:Understanding our planet in the 21st

[2]Century,http://159.226.117.45/ Digitalearth/,1998



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