智慧城市建設實踐正在我國如火如荼蓬勃開展，得到了國家多部委和各地方政府高度重視�！吨腔鄢鞘欣碚撆c技術叢書：智慧城市空間信息公共平臺》總結研究團隊多年來數字城市與智慧城市建設思想與經驗，系統(tǒng)介紹了作為智慧城市建設的核心基礎平臺——智慧城市空間信息公共平臺。期望《智慧城市理論與技術叢書：智慧城市空間信息公共平臺》能夠為國內智慧城市建設者提供參考借鑒。《智慧城市理論與技術叢書：智慧城市空間信息公共平臺》分為七章，涵蓋智慧城市內涵、發(fā)展歷程、頂層設計、數據體系、平臺建設、應用服務、標準體系、關鍵技術、產品實踐等內容。
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目錄
《智慧城市理論與技術叢書》序
序
前言
第1章 智慧城市與數字城市 1
1.1 數字城市 1
1.1.1 數字城市概念 1
1.1.2 數字城市建設歷程 2
1.2 智慧城市 5
1.2.1 智慧城市概念與內涵 5
1.2.2 與數字城市關系 6
1.2.3 建設內容及意義 7
1.3 智慧城市建設現(xiàn)狀 9
1.3.1 國外智慧城市建設現(xiàn)狀 9
1.3.2 國內智慧城市建設現(xiàn)狀 10
參考文獻 13
第2章 基于空間信息的智慧城市頂層設計與關鍵技術 15
2.1 概述 15
2.2 智慧城市總體框架 16
2.3 智慧城市信息資源體系 18
2.3.1 智慧城市信息資源架構 18
2.3.2 智慧城市信息資源集成 20
2.4 智慧城市平臺架構 22
2.4.1 智慧城市空間信息公共平臺 22
2.4.2 智慧城市數據獲取子平臺 23
2.4.3 智慧城市安全管理子平臺 23
2.4.4 智慧城市專題應用子平臺 24
2.4.5 智慧城市公眾服務子平臺 25
2.5 智慧城市標準體系 26
2.5.1 引導性指標 27
2.5.2 技術類指標 28
2.5.3 評價指標體系 28
2.6 智慧城市關鍵技術 32
2.6.1 空間信息技術 32
2.6.2 IT支撐技術 41
2.7 智慧城市技術趨勢 49
2.7.1 信息采集技術 49
2.7.2 信息處理技術 50
2.7.3 信息交互技術 52
參考文獻 53
第3章 基于位置的智慧城市數據體系 56
3.1 概述 56
3.2 智慧城市數據內容 56
3.2.1 智慧城市數據分類 56
3.2.2 智慧城市數據特性 58
3.3 智慧城市數據來源 60
3.3.1 城市數據遙感獲取手段 60
3.3.2 城市數據其他獲取手段 75
參考文獻 83
第4章 智慧城市空間信息公共平臺 87
4.1 概述 87
4.2 平臺總體架構設計 88
4.2.1 總體框架設計 88
4.2.2 平臺模塊設計 90
4.2.3 共享交換設計 91
4.3 信息共享管理平臺 96
4.3.1 數據管理 98
4.3.2 服務管理 106
4.3.3 工作流管理 110
4.3.4 運維管理 111
4.4 綜合信息服務平臺 113
4.4.1 多維數據可視化 113
4.4.2 多源數據集成分析 124
4.4.3 移動互聯(lián)服務 128
4.5 信息服務開放接口 132
4.5.1 服務接口技術框架 132
4.5.2 服務接口基礎功能 133
4.6 平臺技術能力分析 136
參考文獻 137
第5章 基于平臺的主要智慧應用 139
5.1 概述 139
5.2 智慧應用系統(tǒng) 140
5.2.1 智慧政務 141
5.2.2 智慧社區(qū) 143
5.2.3 智慧城管 145
5.2.4 智慧交通 148
5.2.5 智慧環(huán)境 150
5.2.6 智慧安監(jiān) 151
5.2.7 智慧應急 153
5.2.8 智慧房產 155
5.2.9 智慧養(yǎng)老 157
5.2. 10 智慧醫(yī)療 159
5.2. 11 智慧旅游 162
參考文獻 165
第6章 智慧城市空間信息公共平臺建設實踐 167
6.1 概述 167
6.1.1 建設內容 167
6.1.2 預期成效 168
6.2 建設成果 169
6.2.1 總體設計 169
6.2.2 建設內容 171
6.3 特色與創(chuàng)新 190
第7章 智慧應用服務系統(tǒng)建設實踐 192
7.1 智慧城市房地管理系統(tǒng) 192
7.1.1 概述 192
7.1.2 總體建設框架 193
7.1.3 建設成果 195
7.1.4 特色與創(chuàng)新 200
7.2 室內外一體化消防應急系統(tǒng) 201
7.2.1 概述 201
7.2.2 總體建設框架 202
7.2.3 建設成果 203
7.2.4 特色與創(chuàng)新 207
7.3 基于移動互聯(lián)的智慧旅游APP 209
7.3.1 概述 209
7.3.2 總體建設框架 210
7.3.3 建設成果 211
7.3.4 特色與創(chuàng)新 214
參考文獻 214
《智慧城市理論與技術叢書：智慧城市空間信息公共平臺》：
第1章 智慧城市與數字城市
1.1 數 字 城 市
1.1.1 數字城市概念
美國前副總統(tǒng)戈爾1998年1月在洛杉磯加利福尼亞科學中心舉行的開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會年會上做了名為“數字地球：理解21世紀我們這顆星球”的報告，首次提出數字地球的概念，將真實地球作為一個虛擬地球景象融入互聯(lián)網，使人們能夠方便地運用一些科學手段了解自己感興趣的地球歷史和現(xiàn)狀。數字地球作為一個全新的概念風靡全球，引起各國政府密切關注［1，2］。人們逐步意識到“數字地球”戰(zhàn)略將是推動社會信息化建設和經濟、文化、資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要工具。
數字城市（digital city）是數字地球應用的主要方面之一，也是數字地球最基本的空間層次之一。城市是地球上最復雜的人文與自然共生的復合系統(tǒng)，是人口、資源和社會經濟要素高度密集的地理綜合體。
數字城市是城市發(fā)展到一定階段的必然產物，是城市發(fā)展的“加速器”。中國科學院陳述彭院士認為，中國城市化面臨著雙重“瓶頸”：一方面，城市化滯后于工業(yè)化；另一方面，信息化又滯后于城市化［3］。中國工程院李京文院士指出，建設數字城市可以提高城市行政管理水平，有效配置管理城市資源，包括人文資源和物質資源，適應技術的飛速進步，致力于城市的可持續(xù)發(fā)展［4］。中國在實現(xiàn)城市信息化的過程中，選擇數字城市建設作為其目標，既是時代發(fā)展的必然要求，也是城市化發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。中國將數字城市項目列入國家“十五”重大科技攻關項目，將數字城市的底層核心技術——GIS平臺軟件研制列入國家“九五”和“十五”863計劃重中之重項目；將地理信息系統(tǒng)軟件發(fā)展作為中國軟件產業(yè)發(fā)展的首要產業(yè)［5］。
武漢大學李德仁院士認為，數字城市是城市地理信息和其他城市信息相結合、并存儲在計算機網絡上的、能供用戶訪問的一個將各個城市和城市外的空間連在一起的虛擬空間，是數字地球的重要組成部分。數字城市為城市規(guī)劃、智能化交通、網格化管理和服務、基于位置的服務、城市安全應急響應等創(chuàng)造了條件，是信息時代城市和諧發(fā)展的重要手段［6］。
北京大學遙感與地理信息系統(tǒng)研究所李琦認為，數字城市是從信息化角度對信息時代及準信息時代城市狀態(tài)的形象刻畫，表征在花園城市、園林城市、生態(tài)城市等工業(yè)城市文明基礎之上，信息化基礎設施完備、信息數據資源豐富、信息化應用與信息產業(yè)高度發(fā)達、工業(yè)化與信息化持續(xù)協(xié)調發(fā)展、人居環(huán)境舒適的良性城市狀態(tài)［7］。
基于多年的數字城市建設實踐，國家遙感應用工程技術研究中心池天河主任有其深刻的理解：數字城市是全開放的城市系統(tǒng)，其概念隨著信息技術、計算機技術和網絡技術的發(fā)展而無限擴展；數字城市建設離不開信息基礎設施，而信息基礎設施里面的幾個關鍵環(huán)節(jié)要做扎實，其中數字城市空間信息共享平臺必不可少。構建空間信息共享平臺是數字城市核心環(huán)節(jié)，這個平臺要求既能夠為公眾提供服務，又能夠為政府管理提供決策支持。
1.1.2數字城市建設歷程
數字城市是計算機技術、網絡技術和信息技術發(fā)展到一定階段的產物。作為數字城市建設的關鍵技術之一，地理信息系統(tǒng)使真實世界的數字化、空間化、可視化表達和分析成為可能，對數字城市的產生和發(fā)展起到了重要的作用。
20世紀60年代初，在計算機圖形學的基礎上出現(xiàn)了數字地圖，由于其方便、快捷、實用等優(yōu)點迅速發(fā)展起來。60年代中期，由于對自然資源和環(huán)境的規(guī)劃管理與應用加速增長的需求，對大量空間環(huán)境數據存儲、分析和顯示技術方法改進的需求，以及計算機技術的迅速發(fā)展，促使對地圖進行綜合分析和輸出的軟硬件系統(tǒng)日益增多。1963年，加拿大測量學家Tomlinson首先提出了地理信息這一術語，并于1971年建立了世界上第一個地理信息系統(tǒng)——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于自然資源的管理和規(guī)劃。隨后，美國哈佛大學研究出SYMAP系統(tǒng)軟件。與此同時，國外許多與地理信息相關的組織和機構紛紛建立。例如，美國1966年成立了城市和區(qū)域信息系統(tǒng)協(xié)會（URISA），1969年又建立起州信息系統(tǒng)全國協(xié)會（NASIS）。國際地理聯(lián)合會（IGU）于1968年設立了地理數據收集和處理委員會（CGDSP）［8］。
我國地理信息系統(tǒng)方面的工作自20世紀80年代初開始，以1980年中國科學院遙感應用研究所成立全國第一個地理信息系統(tǒng)研究室為標志［8］。該所地理信息系統(tǒng)首席科學家池天河先后主持了國家“六五”攻關項目“二灘渡口地區(qū)區(qū)域地理信息系統(tǒng)”和“七五”科技攻關項目“黃土高原信息系統(tǒng)”，研究地理信息的三維表達和網格地理信息的建模，是國內較早開展地理信息系統(tǒng)研究的學者；在隨后的國家“八五”科技攻關項目專題“突發(fā)性重大自然災害遙感監(jiān)測與評價集成與試運行”中解決了遙感圖像快速處理、地圖快速掃描輸入、突發(fā)性重大自然災害的快速評估等關鍵技術問題，建成了可運行的重大自然災害快速評估系統(tǒng)，實現(xiàn)了地理信息的專業(yè)化應用。
地理信息系統(tǒng)是城市信息化的工作基礎，是城市化過程的信息載體，也是加快城市化的催化劑。地理信息系統(tǒng)不僅可以用來收集、存儲、檢索城市化過程的過去和現(xiàn)狀，而且可以用來輔助城市發(fā)展的評估、規(guī)劃和決策，模擬和預測城市化的未來。我們結合多年的地理信息系統(tǒng)和數字城市建設實踐，將數字城市的發(fā)展分為以下四個階段。
1. 1990～1998年數字城市奠基期
進入20世紀90年代，信息技術發(fā)展到嶄新的階段，高分辨率衛(wèi)星技術突飛猛進，提高了地理信息獲取和更新的能力；以寬帶光纖和衛(wèi)星通信為基礎的互聯(lián)網迅速普及，擴大了信息的通信和交換能力；分布式數據庫和共享技術的發(fā)展提升了信息存儲和管理能力；仿真和虛擬技術的成熟醞釀著信息應用技術領域的劃時代變革［5］。
隨著互聯(lián)網技術的快速發(fā)展，GIS 與Internet的融合形成WebGIS，使得在網絡環(huán)境下實現(xiàn)地理空間信息共享成為可能，并逐步發(fā)展成為實現(xiàn)地理空間信息共享的主要技術手段［9］。中國的地理信息系統(tǒng)步入快速發(fā)展階段，逐步深入到各行各業(yè)，并成為許多機構必備工作系統(tǒng)，在一定程度上影響改變了政府決策部門的工作手段和運行方式［8］。作為信息網絡中的重要組成部分，地理信息系統(tǒng)不能僅停留在具有存儲、查詢、檢索等功能的空間信息載體階段上。更重要的是，充分發(fā)揮模擬、評估和科學預測功能，使之成為提高現(xiàn)代化城市管理、規(guī)劃和決策水平的有效手段。1992～1994年，池天河主持深圳市委托專題項目“深圳市規(guī)劃國土信息系統(tǒng)”的研究與建設工作，解決了城市信息系統(tǒng)的體系結構、建設模式、數據標準規(guī)范及其與辦公系統(tǒng)一體化等基本問題，開拓了城市信息系統(tǒng)這一嶄新的領域。城市信息系統(tǒng)的發(fā)展為數字城市奠定了堅實基礎。
2. 1998～2005年數字城市起步期
1999年11月29日，北京召開了首屆國際數字地球大會。數字城市作為數字地球的重要組成部分，引起了黨和國家的高度重視，成為國家高科技發(fā)展和城市建設關注的重點�？茖W技術部在863 計劃信息獲取與處理主題設立了多項課題支持數字城市理論、技術與產業(yè)化研究；住房和城鄉(xiāng)建設部在全國設立了30 多個數字城市示范基地。同時， 數字城市也成為政府、企業(yè)、高校和科研院所的學術研究熱點，城市建設領域、3S領域、測繪領域、計算機領域的專家和學者都從不同的角度對數字城市建設展開研究［7］。
國家測繪地理信息局在2000年全國局長干部會議上明確提出，測繪局系統(tǒng)今后一個時期的主要任務是構建數字中國的基礎框架；海南、湖南、山西、福建等省都正式立項啟動“數字海南”、“數字湖南”、“數字山西”、“數字福建”工程。2001～2004年，池天河參加了制定“數字福建”大型工程的“十五”規(guī)劃，組織“數字福建”骨干工程“福建省空間信息工程研究中心”建設，主持“福建省政務信息共享平臺”的研究開發(fā)，完成以福建省為對象的數字化、網絡化、可視化和智能化的信息集成及應用系統(tǒng)，將全省各部門、各行業(yè)、各領域的信息通過數字化和計算機處理，最大限度地集成應用，快速、完整、便捷地提供各種信息服務，實現(xiàn)福建省國民經濟和社會信息化。2004～2007年，主持中國科學院遙感應用研究所創(chuàng)新項目“數字城市”建設模式與標準化體系研究，組織開發(fā)了城市公共信息共享平臺和面向公眾的遙感空間信息服務平臺，成功地推廣應用到廣州、深圳、廈門、紹興、淮安、額爾古納等不同類型城市的數字城市建設工程中。
3. 2005～2010年數字城市建設發(fā)展期
建設部（今住房和城鄉(xiāng)建設部）、科學技術部“十五”期間啟動“數字化城市示范工程項目”，建立5～10個市級綜合應用和20～30個城市行業(yè)應用的城市數字化示范項目；30～40個社區(qū)和企業(yè)的數字化示范項目；2～3個跨省市的行業(yè)應用，以及20～30個數據處理與系統(tǒng)集成的高技術企業(yè)。
2006年以來，國家測繪總局（今國家測繪地理信息局）組織開展了一系列關于數字城市建設的研究、探索與實驗。各城市建立了一大批規(guī)范完善的基礎地理信息數據庫，搭建了面向政府和公眾的地理信息公共平臺，力圖實現(xiàn)地理信息與城市其他經濟、自然資源和人文信息的互聯(lián)互通與整合集成，促進信息資源的共享與開發(fā)利用，解決城市信息化建設重復投入等問題。
4. 2010年至今數字城市轉型期
隨著物聯(lián)網傳感器技術、新一代移動寬帶網絡、云計算等新興信息技術的迅速發(fā)展和深入應用，信息化發(fā)展正醞釀著重大變革和新的突破，向更高階段的智慧化發(fā)展已經成為趨勢。自智慧地球理念在世界范圍內興起以來，許多發(fā)達國家積極開展智慧城市建設，將城市中的水、電、油、氣、交通等公共服務信息資源通過互聯(lián)網有機連接起來，智能化作出響應，更好地滿足市民學習、生活、工作、醫(yī)療等方面的需求，提升政府在交通管理和環(huán)境控制等方面的水平。
2010年起，我國一些地區(qū)在數字城市建設的基礎上，開始探索智慧城市建設。2013年8月，國家測繪地理信息局表示，我國數字城市建設開始向智慧城市建設全面升級，已有太原、廣州、徐州、臨沂、鄭州、重慶、武漢、無錫、淄博等9個城市列入智慧城市建設試點計劃，并逐步開展基礎設施完善工作。目前，數字城市和智慧城市建設已經帶動影像獲取、應用系統(tǒng)開發(fā)等領域發(fā)展，拉動地理信息產業(yè)服務產值300多億元。
1.2智 慧 城 市〖1〗
1.2.1智慧城市概念與內涵
智慧城市的概念起源于智慧地球這一愿景。2008年 11月，創(chuàng)立于1911年的信息技術和業(yè)務解決方案提供商國際商業(yè)機器公司，在紐約召開的外國關系理事會上發(fā)布了“智慧地球：下一代領導人議程”主題報告，提出智慧地球這一理念。作為智慧地球的重要組成部分，智慧城市無疑是最關系民生的內容之一，其理念逐漸被全球越來越多的國家和社會公眾接受，掀起了智慧城市建設的熱潮。
目前關于什么是智慧城市，并沒有形成統(tǒng)一的說法。國內外的組織機構、專家學者和城市實踐先驅在智慧城市的理論研究和生產實踐中給出了自己的定義。
作為概念的提出者，IBM認為智慧地球的核心是以一種更智慧的方法利用新一代信息技術來改變政府、公司和人們的交互方式，以提高交互的明確性、效率、靈活性和響應速度。城市是經濟活動的核心，智慧城市可以帶來更高的生活質量、更具競爭力的商務環(huán)境和更大的投資吸引力。Forrester 對智慧城市的定義為：“通過智能計算技術的應用，使城市管理、教育、醫(yī)療、房地產、交通運輸、公共事業(yè)和公眾安全等城市組成的關鍵基礎設施組件和服務更互聯(lián)高效和智能［10］”。住房和城鄉(xiāng)建設部2012年1月發(fā)布的《關于開展國家智慧城市試點工作的通知》指出，智慧城市是通過綜合運用現(xiàn)代科學技術、整合信息資源、統(tǒng)籌業(yè)務應用系統(tǒng)，加強城市規(guī)劃、建設和管理的新模式。
……
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