国内城市GIS面临的机遇和挑战

城市地理信息系统（简称城市GIS）是地理信息技术（包括地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS，统称3S技术）及其它相关信息技术在城市政府、企业的管理与决策及市民社会生活中的应用。它利用地理信息技术将城市系统中地理环境的组成要素及其相互关系映射到信息空间（Cyberspace），建立城市现实地理环境的空间信息模型，构造一个与现实城市相对应的虚拟“数字城市”，为城市政府和企业的管理与决策及市民社会生活提供信息服务。

城市GIS是由人、软件、数据、硬件、网络等要素构成的系统，它与城市现实社会的物理接口是由计算机、网络及相关设备实现的。

城市系统是一个人地（地理环境）关系系统，它体现人与人、地与地、人与地相互作用和相互关系，城市系统由政府、企业、市民、地理环境等，既相对独立又密切相关的子系统构成。政府管理、企业的商业活动、市民的生产与生活无不体现出城市的这种人地关系。

                          

图1 城市系统中的人地关系

信息化的浪潮席卷全球，城市作为一定区域内的政治、文化、经济和信息中心，则首当其冲。城市的信息化实质上是城市人地关系系统的数字化，它体现“人”的主导地位，通过城市信息化更好地把握城市系统的运动状态和规律，对城市人地关系进行调控，实现系统优化，使城市成为有利于人类生存与可持续发展的空间。城市信息化过程表现为政府管理与决策的信息化（数字政府），企业管理、决策与服务的信息化（数字企业），市民生活的信息化（数字城市生活），即数字城市。

城市GIS是“数字城市”是核心的部分，城市中“人”的一切活动，从城市管理到企业为市民提供各种服务，以及每一个市民生产与生活，都离不开“地”。没有城市GIS的数字城市，如同没有市区的城市，不能称其为“数字城市”。

    理想化的城市GIS由政府GIS、企业GIS和社会GIS构成，通过网络（局域网、Internet、宽带网、有线电视网、公用电话网等）将政府、企业和社会联成一个整体，实现资源的共享。


图2 城市GIS的构成

    国内城市GIS的发展过程是一个从政府GIS向企业GIS乃至社会GIS发展的过程。

政府GIS

    国内早期的城市GIS建设主要侧重于政府GIS。城市GIS是投资大、见效慢的项目，只有政府才有条件率先建立城市GIS。因为，政府部门，尤其是城市规划、土地、房产部门是城市空间数据的主要生产者、管理者和使用者，政府对城市空间数据的采集、使用和处理拥有垄断地位，而城市空间数据是建立城市GIS的必要条件；政府管理与决策迫切需要GIS的支持。

八十年代中期，应城市规划管理世界银行贷款项目的要求，洛阳、常州、沙市等城市开始着手建立为城市规划GIS。八十代末，上海建立了2.5平方公里的样区实验系统。九十年代初，由于城市建设的高速发展，海口、深圳、北海、淄博等城市纷纷建立了为城市规划管理服务的政府GIS，城市规划GIS得到了迅速的发展。早期的城市GIS主要是为城市规划管理服务的政府GIS，它体现了城市规划在城市管理中的龙头作用和城市决策者希望对城市建设总体把握的要求。到九十代中期，为土地管理服务的政府GIS开始引起重视，南宁、南京等城市开始建设土地信息系统。九十代后期，随着国家对土地资源的重视，土地信息系统的建设热潮开始形成。与此同时，政府的其它部门也在开始应用GIS技术，如“110”、“12315”、“120”系统开始把GIS与GPS技术纳入应用范畴，环保部门利用GIS建立环境GIS。在第三次人口普查中，提出了建立人口地理信息系统的要求。

建设部提出的“城市规划、建设、管理与服务数字化工程”十五重点科研项目，抓住了城市信息化建设的关键，为城市GIS的发展带来了新的机遇。国土资源部提出的“数字国土工程”也将从国土资源管理的角度推动城市GIS的发展。

目前，政府GIS还停留在部门GIS水平，各政府部门之间由于条条块块的分割，相互封锁，形成了各自为政的政府GIS孤岛。从“数字城市”的角度，政府部门的GIS应该是一个整体，才能实现系统资源（数据、软件、硬件、网络和人才）的共享。从城市规划、土地、房产及城市建设管理中的人地关系（见图3）可以反映出这种整体性的要求。如果，城市规划、土地、房产和城市建设管理部门的GIS能围绕业务所涉及的人地关系这一管理的中心环节，实现数据共享，将可以大大地提高管理的质量和效率，减少工作失误，同时也可以为政府其它部门及企业和市民提供更多的信息服务。如可以由开发商的资料，可以查询开发商开发房地产项目过程中，办理各种许可证、房地产抵押和查封的情况，以及土地、房屋的空间位置和配套设施的情况，反过来，也可以由土地、房屋的资料查询开发商的有关情况。这样，通过城市GIS将各管理部门联成一体，可以避免缺乏信息共享所造成的管理失误，如没有办理土地证，先办房产证的情况，也就相应减少了房地产纠纷。同时，有关的数据（土地、房屋、市政设施）可以用于小区的物业管理系统建立，拓宽企业GIS的应用领域。从整体考虑政府GIS建设，将为城市GIS的发展提供更多发展空间。


图3 城市规划、建设、房地产管理中人地关系

企业GIS

    政府GIS的发展为企业GIS建立提供经验和数据基础。企业是以赢利为目的，企业应用信息技术是为企业的管理与决策服务，通过提高管理与决策水平，最终到达提高企业利润的最终目的。GIS如果不能满足企业发展需要，企业不会投资建立GIS系统。

GIS在企业中的应用主要可以解决两方面的问题：一、企业设施管理问题；二、商业管理与决策问题。

    九十年代中后期，为城市提供基础和公用设施服务的企业开始着手建立设施管理GIS系统，主要是城市供电、供水、煤气、电讯、有线电视和交通GIS。一些大型的企业开始建设企业内部设施管理GIS。通过建立企业的设施管理GIS，企业可从设施空间分布的角度了解设施的状况，摸清家底，提高企业设施管理和维护的效率，充分合理地利用各种设施，优化服务，节约成本，从而产生经济效益。虽然，目前企业设施管理GIS应用水平不高，但随着国内设施管理GIS技术的成熟，它将成为城市GIS的主要增长点。

GIS作为一种空间分析与决策技术，可以在商业管理与决策中应有，如在商业网点的布设、物流管理、客户关系管理（CRM）、电子商务中发挥作用。GIS有助于企业了解客户及其需求、合作伙伴、资源、商业竞争对手等商业要素的空间分布及规律，为企业管理与决策提供依据，提高企业的服务质量、效率与水平，使企业在竞争中立于不败之地。目前，这方面的应用在国内尚属空白，但在国外已经有较多的应用，并形成了商业地理分析这门技术。随着，市场经济的发展，这方面应用将可能在企业中普及，但应用的关键是企业能较方便的获得所需的空间信息和实用的GIS软件。

企业GIS所需的数据，尤其是基础地理数据主要来源于政府GIS，这将有利于政府GIS直接经济效益的产生，从而推动政府GIS的发展。而政府GIS的发展反过来将促进企业GIS的发展。

社会GIS

    九十年代后期，一些GIS公司开始开发集软件与数据于一体的城市电子地图光盘，如《北京通》、《广州之窗》，为市民和游客在城市中的衣、食、住、行提供方便，这些光盘可进一步发展可以成为汽车导航以及商务地理分析的工具。随着Internet和Web GIS技术的发展，为企业和市民提供城市空间信息服务的GIS网站开始出现，比较有影响网站的主要有Chinaquest和Go2map，这些网站尝试通过Internet提供网上地图浏览服务，为电子商务提供城市空间信息基础平台。这些应用标志着社会GIS的发展，城市GIS的应用领域的拓宽，同时也加深社会对GIS的认识，GIS技术将通过社会GIS深入千家万户，扩展GIS的市场空间。  

    随着，戈尔的“数字地球”概念的提出，“数字城市”作为“数字地球”概念的引伸，使城市GIS迈入了更为广阔的发展空间，城市GIS作为“数字城市”的核心部分，要求突破条条块块的制约，从城市系统的整体考虑，将政府、企业和社会GIS通过网络联成一个整体，实现资源的共享和系统的互动，为城市建造一个虚拟的地理信息空间，使人们将生活在现实空间与虚拟信息空间之中，过着“现实生活”与“数字化生活”水乳交融的城市生活。数字化生活是现实生活的反映，同时也是现实生活的一种发展，它将改变人类生活方式和人类与环境之间的关系（人地关系），使人类生存和发展发生根本性的变化。

城市GIS发展的技术基础

    信息技术尤其是GIS技术的发展为城市GIS发展奠定了基础。

首先，硬件的性能按摩尔定律在不断提高而相对价格不断地降低，使微机成为GIS应用的主流机型，Windows系列操作系统的发展，使大量的GIS软件可以在微机环境下运行，结束了GIS必须在UNIX工作站下运行的历史，使GIS软、硬件投资大幅度降低。

    组件式GIS的发展使GIS可与其它IT应用紧密的集成，使GIS不再曲高和寡。长期以来，困扰着政府GIS应用的“图文一体化”，即办公自动化与GIS应用一体化集成问题，迎刃而解。

    面向对象技术的应用，改变了GIS的传统设计方法与思想，使GIS系统能更好地反映现实地理空间各种空间要素及其相互关系，甚至空间现象与过程。目前，GIS数据对象，除了具有图形（Geometry）和属性(Attribute)，已经开始被赋予行为（Behavior），甚至规则（Rule），为GIS的智能化奠定了基础。GIS对象数据模型在不断的完善和发展，使GIS描述现实地理空间时，更加得心应手。
 

 

  

　

信息时代的城市规划

梁军       中国科学院地理信息产业发展中心

   城市规划是根据城市的社会和经济发展目标对城市建设实施全过程控制的过程，这一过程除决定于城市规划管理体制及规划设计和管理人员的素质外，还决定于对城市历史、现状信息的把握，信息的分析、处理和利用。当今时代已逐步进入信息时代，信息技术的广泛应用带来了一场深刻的信息革命，它对社会和经济发展将产生深远的影响，对城市规划也不例外。

信息技术对城市规划的影响表现在对城市规划所需信息的采集、分析、处理和利用方面，更为重要的是它改变了城市规划内部信息流程和城市规划部门与社会的信息交流与反馈机制，进而对城市规划的管理体制产生深远的影响。

影响城市规划的信息技术主要包括因特网(Internet)技术、3S技术（遥感、GPS、GIS）技术、数字化野外测量技术、CAD技术、虚拟现实技术（Virtual Reality）。

因特网技术主要改变了城市规划中建设者、规划师、规划管理人员和公众的信息交流与反馈的方式。随着邮电通信网和有限电视网的数字化和计算机网络化，网络传输速度的大幅度提高，这些人员可以方便地通过因特网进行静态和动态的信息交流，尤其是交互式双向信息传输，使这些人员的信息交流可以跨越空间甚至一些时间限制。

遥感、GPS技术和数字化野外测量技术主要解决了城市规划中空间地理信息的采集问题。卫星遥感图像的精度将有可能提高到米级甚至分米级，而无人驾驶 的采用GPS定位的小型飞机或航空模型装载CCD数字像机可以直接、快速的获取高精度城市规划有用的信息和制作数字化影像图和矢量地图。数字化野外测量技术则采用电子平板仪加上GPS定位获取高精度的测量电子数据直接输入的计算机系统中，在城市规划中应用。

GIS与CAD技术主要解决现实地理空间的数字模型问题，利用GIS与CAD技术可以构造与现实地理空间对应的虚拟地理信息空间，并可以用数字模型对现实地理空间的现象和过程进行模拟和仿真，进行预测。利用GIS技术建立的城市空间基础数据库和各种专题数据库（如人口、交通、地下管理线等）使城市规划中所需的信息数字化，使规划师和规划管理人员更容易获取。

虚拟现实技术则使人们借助于各种设备感觉信息空间所反映的现实世界，使计算机的使用更为方便，更为形象生动地表现信息世界中所反映的现实世界。

随着这些技术的发展与广泛应用，将对城市规划各个方面产生深远的影响。笔者认为其影响主要表现在下面几个方面：

一．       城市规划管理

信息技术对城市规划管理的影响主要表现在办公自动化方面，目前的办公自动化方面，目前的办公自动化主要是提高城市规划管理部门内部的管理水平、质量和效率。随着社会的信息化，通过因特网可以建立城市规划管理部门与城市建设者之间的有效信息通信渠道，可以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完成。

规划管理与规划设计更紧密的结合，实现管理与设计的一体化，审批的结果可以电子数据的形式迅速的反馈给设计部门，而设计部门可尽快地将设计结果以电子数据的形式提交给管理部门，这些信息的传输可以通过因特网来完成。

通过因特网可以进行规划评审，各地的专家可以在家里对规划成果进行评审，规划成果将利用虚拟现实技术展现专家所需的各种信息（如建筑物三维动态模型），通过网络会议交流意见，专家甚至可以实时与规划师交流，提出自己意见和设想，并可以较快地通过建立数字模型加以证实。

二．       城市规划设计

城市规划设计将更广泛应用CAD和GIS技术，而计算机图形输入技术的改进和智能化，如笔输入技术，使规划设计师进行设计更为方便，而不影响灵感产生。

设计过程中所需的数据将数字化，使其获取变得更加容易、更加方便，可以采用遥感图像直接作为背景进行设计，而各种地下管线的资料由于数据库的建立而更加方便的获得。现在比较难以得到的人口空间分布、交通流量等信息由于相应信息系统建立而能很方便地获得。

虚拟现实技术的发展与应用，使规划设计成果的三维动态建模更加方便，设计成果更加形象和直观。

在规划设计和规划审批中由于规划成果的数字化，使得对各种规划成果和方案的定量分析、模拟和预测成为可能，经济可行性分析也更为方便，促进规划决策的科学化。

通过因特网由分布在全球各地的规划设计专家共同合作完成设计也将成为可能，这样可以构建了一个不受规划师的空间分布制约的虚拟设计事务所。

三．       公众参与

公众可以通过因特网动态了解规划设计方案和参与规划审批，而且规划方案与成果的表现形式由于采用虚拟现实技术和多媒体技术更为直观和形象，使公众能更好的理解规划师的意图，公众通过因特网发表个人的意见，与规划师、管理人员和其它有关人员进行直接对话，使公众参与更加有效，促进决策过程的民主化。

四．城市规划研究与教育

因特网构成了一个巨大的电子图书馆，各种城市规划研究成果将以电子出版物的形式出现，城市规划研究者将通过因特网查到各种城市规划资料，并可通过电子邮件、BBS（电子公告栏）及其它一些网络通信方式进行交流。

因特网同时也将成为一个庞大的远程教育网，城市规划专业的学生可以通过因特网利用多媒体技术学习城市规划的理论与知识。

在信息时代，电子游戏也将成为一个很好的教育手段，城市规划方面的游戏软件将出现，可以对规划设计与审批及城市建设过程进行模拟，使城市规划学习及城市规划的宣传与教育通过玩电子游戏的过程来完成。

总之，信息时代的到来，使人类构造了一个与现实世界相对应的虚拟的信息世界，人们将生活在由原子组成的现实空间和由比特（BIT）构成的信息空间(CyberSpace)中，现实空间与信息空间的物理界面（Interface）是由计算机及网络和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，了解现实世界的过去和现在，预测未来，进行思想交流。城市规划将在信息空间中构造城市发展的蓝图，并通过建设者在现实世界中实现。

谢谢，

我有同感

Why not talk about challenge?