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1、数字城市概论苏州科技学院 空测系 主讲人：杨朝辉杨朝辉Email：YZHACYZHAC1学时安排： 总学时数34，理论教学时数26，实验时数 8 课程特点： 以工程实例讲座为主，理论为辅，加以具 体实验2第一讲 基本概念与框架在不同层次对数字城市的认识 哲学：发展生产力的必然要求（技术革命 ） 政治：面向经济与战略利益 科学：理论和概念体系 技术：实现城市数字化的技术系统 专业：自身的作为3第一讲 基本概念与框架当前社会特点 农业社会是资源经济：谁拥有资源谁就主 宰世界。 工业社会是工业经济：谁拥有资本谁就主 宰社会。 信息社会是知识经济：谁拥有知识谁就主 宰世界。 知识经济时代：对信息资源的
2、拥有比自然 资源和机器、厂房更为重要4信息社会的城市理论 城市规划理论雅典宪章 城市建筑理论 人居环境科学理论 人类生态系统理论 。5第一讲 基本概念与框架二战以后，美国政府的四大高科技计划 曼哈顿计划：其标志性的成果是，40年代成功制 造出世界第一颗原子弹 阿波罗登月计划：其标志性成果是，60年代宇航 员登上了月球。 星球大战计划：70年代。看上去是一个战争计划 ，实际上是包罗科技各主要领域的高科技发展计 划。 信息高速公路计划：8090年代。克林顿政府推 出的高新技术发展计划。使美国的IT产业产值占 到GDP的35，使IT先进产业变成了美国的主导 产业。6第一讲 基本概念与框架国外发展 为
3、了推进信息社会的迅速发展，美国总统克林顿 1993年2月提出了信息高速公路的概念，并签署 法令，建立全美的信息高速公路，即“国家信息 基础设施”（National Information Infrastructure ，简称NII）。 为了在信息高速公路上表达地理参考，使之与地 理和地球有关的空间信息得以在网络上准确地表 达、描述和查询，需要建立全国的空间数据框架 ，为此克林顿总统又于1994年4月13日签署了建 立“国家空间数据基础设施”（Nationa1 Spatial Data Infrastructure，简称NSDI）的12906号总统 令 7第一讲 基本概念与框架美国的信息高速公路
4、和空间数据基础设施己初见 端倪。为了将信息技术推进到人们的日常工作、 生活和娱乐，美国副总统戈尔于1998年1月31日 提出了“数字地球”（Digital Earth）的概念。 数字地球不是一个孤立的项目，而是一项整体性 的、导向性的发展战略措施，反映了科学技术乃 至经济和社会跨世纪发展的国家目标8第一讲 基本概念与框架国内发展 面对在知识经济时代实现跨越式发展的巨大挑战 ，我国提出了大力发展信息技术、积极推进国民 经济和社会信息化的宏伟战略目标。城市是地球 表面人口、经济、技术、基础设施和信息最密集 的地区，城市信息化首当其冲。9第一讲 基本概念与框架科学院地学部将其提升到中国的国家战略高度
5、来 进行研究 1999年在北京主办了首届数字地球国际学术讨 论会 建设部推出了“城市数字化工程” 国际数字化城市建设技术研讨会暨21世纪数字 城市论坛 我们国家正在积极争取成为国际“数字地球协会 ”总部所在 数字奥运，数字世博会， 数字苏州 ，数字园林 ，数字博物馆10第一讲 基本概念与框架城市规划、建设与管理信息化的意义 业务流程自动化、图文传递电子化、跟踪督办现 代化、信息服务社会化 更具个性化的服务、更强的整合能力 在城市规划方面，可丰富表现手法，增加信息含 量，提高分析能力和准确性，使城市规划管理与 设计更加具有前瞻性、科学性和及时性 在城市建设方面，可最大限度地杜绝施工中管线 爆裂、
6、泄漏、线路中断等事故，为重大项目或工 程的选址及优化、工程建设管理提供准确的综合 信息服务11第一讲 基本概念与框架在城市管理和辅助政府决策方面，可实现业务流 程规范化和标准化，提高城市管理部门的工作效 率和办事透明度，为城市的管理和发展提供及时 和充分的科学依据，使政府的管理和为社会服务 从定性化走向定量化，使其建立在先进的技术支 撑和可靠的数据基础上12第一讲 基本概念与框架城市规划、建设与管理信息化的进程 以MIS为主体结合GIS的静态的城市资源管理信 息建设：如建立城市的基础地理信息数据库、地 籍数据库和地下管网数据库等空间或非空间数据 库，实现城市资源的计算机管理。 以UGIS为主体
7、结合OA的动态规划管理信息建设 ：面向城市规划，推进办公自动化，加强业务运 行系统的建设，扩大服务范围，提高城市动态模 拟、实时监测与调控管理的能力。 以“数字城市”为长远目标，面向城市可持续发 展的全数字化信息系统的建设：支持城市动态监 测管理、公众信息发布、自动辅助决策、宏观调 控能力与城市持续发展等。 13第一讲 基本概念与框架广州市城市勘测信息系统（广州市基础地理信 息系统） 规划管理办公自动化系统 规划管理审批会议系统已在市规划审批领导小 组会议、市建设用地审批 会议等应用14第一讲 基本概念与框架用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市 。 广义上指城市的信息化，是城市信息化的目标
8、 ，对城市发展方向本质特征的一种描述。 狭义的“数字城市”，是指综合运用“3S技术”等 关键技术，建设服务于城市规划、建设、管理 ；服务于政府、企业、公众；服务于人口、资 源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设 施和信息系统。15第一讲 基本概念与框架3S技术：泛指空间数据获取和处理的：泛指空间数据获取和处理的 新一代技术体系新一代技术体系 1994李德仁老师16第一讲 基本概念与框架GPS 全球定位系统RS 遥感GIS 地理信息系统17第一讲 基本概念与框架 CyberCity（数码城市）是关于城市的一种逼真的 三维数字表示，使人们可以探察汇集有关城市的 自然和人文信息，并与之互动。 在摄
9、影测量界，大多数情况下指三维城市模型。 满足数码城市需要的GIS被称为“数码城市GIS” 。18第一讲 基本概念与框架数码城市是数字城市空间数据基础设施的核心内 容。 数码城市不仅呈现三维几何形态，而且还提供具 有相片质感的表面描述如逼真的材质和纹理特征 以及其他相关的属性信息。 CAD 模型3D 几何模型具有相片质感的3D 模型虚拟景观表现 属性19第一讲 基本概念与框架城市GIS的不同层次数码城市是城市GIS向多维、动态和网络化方向 发展的结果，是城市地理信息和其他城市信息结 合并在计算机网络上能供远程用户访问的一个新 的城市空间，是实现城市景观仿真、城市发展历 史演进过程再现、城市灾害事
10、故和突发事件动态 模拟和城市综合社会效应动态模拟等的基础。20第一讲 基本概念与框架信息化的实质就是数字化、网络化和智能化 有利于城市信息化的组织体系、运作机制和投融 资体制通过改革和创新开始逐步形成 “数字城市” 的支撑平台信息高速公路和空 间数据基础设施开始规划和分步建设 支持和促进信息化的政策、法规与标准体系等 软环境正在形成 积聚了一批高素质、专业配套和层次合理的人 才队伍 国产信息技术产品及其应用越来越普遍21第一讲 基本概念与框架关于数字城市建设的基本观点 实现信息资源的普遍服务、综合利用和广泛共享 ，促进政府信息化、企业信息化和社会保障信息 化等，最终使人们的生活方式和生产方式敏
11、捷化 。比如通过电子政务建立高效廉洁政府，通过智 能交通建立快捷灵活的物流系统。 体制创新、机制创新、文化创新 基础支撑：信息资源、公共网络资源 环境保障：活跃的人才环境、良好的法制环境、 宽松的政策环境、可靠的安全环境应用核心：有 针对性的个性化增值应用开发和服务 产业支柱：立足于发展本地化的地理信息产业22第一讲 基本概念与框架 “数字城市”建设的关键:基础支撑与环境 保障23第一讲 基本概念与框架城市GIS体系结构24第一讲 基本概念与框架空间数据基础设施（SDI）25第一讲 基本概念与框架规划管理涉及的基本数据集26第一讲 基本概念与框架空间数据处理技术体系 生产、管理、更新、分发 数
12、据交换数据交换数据加工数据加工数据更新数据更新质量检验质量检验原有成果原有成果摄影测量与摄影测量与 遥感遥感野外采集野外采集大规模网络化生产和调度管理大规模网络化生产和调度管理多源空间数据集成处理平台多源空间数据集成处理平台GISGIS建库建库电子地图电子地图矢量化矢量化专业产品专业产品制制 图图产品包装产品包装27第一讲 基本概念与框架28第一讲 基本概念与框架虚拟现实技术在城市规划设计中的作用29第一讲 基本概念与框架与常规的GIS, CAD & VR系统的区别 支持多种类型、多种分辨率海量数据一体化管理 具有面向对象层次LOD建模和实时模型简化能力 支持交互式三维动态可视化与数据在线更新
13、30第一讲 基本概念与框架地形可视化技术的不同层次31第一讲 基本概念与框架32第一讲 基本概念与框架三维自动重建 高分辨率卫星遥感和数字摄影测量技术在大范围 地面目标快速三维逼真重建方面具有显著的优势 。 Lidar、InSar、DPW等多源遥感数据在三维城市 模型获取的广泛应用- “Open photogrammetry ”。33第一讲 基本概念与框架三维城市模型规划的重要工具34第一讲 基本概念与框架数码城市GIS在城市规划设计中的应用 分析现状：三维可视化有助于明察秋毫 规划与控制：交互式规划有助于实现不同的方案 决策支持：直接在预想的环境中评价不同的建筑设计 展现：各个阶段的各种档案
14、 建筑物、道路和植被的概略设计与快速布局 概略设计的三维可视化 街道模式的形态分析（外形、尺度和时间） 外形定义要靠三个物理要素，建筑物及其相关的开放空间、宗 地和街道 尺度包括四个层次，从单个建筑物、建筑小区、城市到整个地 区 时间则体现各要素的历史变迁 设计的经济性评价35第一讲 基本概念与框架方案论证：视觉效果评估36第一讲 基本概念与框架日照模型的辅助空间决策应用 建筑物日照标准：日照时间、日照间距、建筑物 遮挡检验、建筑遮阳设计 区域与建筑物规划设计中的日照分析 区域与建筑物设计后的日照评估 日照与街道方位关系 日照与街道宽度的关系 日照与建筑群布置关系 建筑物的朝向与间距37第一讲
15、 基本概念与框架无线通信基站信号覆盖预测 基站到移动台的距离 基站的天线高度 移动台天线的高度 建筑物的典型高度 建筑物在街道一侧到移动台之间的距离 街道的走向与移动台到基站的传播方向之间夹角38第一讲 基本概念与框架城市气候与空气污染 道路网与交通数据 气象参数 DEM与三维城市模型，包括建筑物轮廓和屋顶 形状 200公里范围的区 域层次：常规DEM 即可1.6公里范围的局 部层次：需要更多 更详细的三维数据 39第一讲 基本概念与框架噪声注入与传播分析 DEM 隔音墙 建筑物、桥梁 街道与铁路高度 植被高度、墙面结构40第一讲 基本概念与框架城市应急系统41第一讲 基本概念与框架汽车导航42第一讲 基本概念与框架43
