《城市數(shù)字化管理》課件第三單元知識點(diǎn)1-最終版

城市數(shù)字化管理關(guān)鍵技術(shù)第三單元3S技術(shù)與數(shù)字城市城市數(shù)字化管理中的其他關(guān)鍵技術(shù)城市數(shù)字化管理應(yīng)用案例知識點(diǎn)13S技術(shù)與數(shù)字城市數(shù)字城市主要基于3S等關(guān)鍵技術(shù)，深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源，建設(shè)服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)和管理。3S是英文縮寫:地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystemGIS）遙感技術(shù)（RemoteSensingRS）全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystemGNSS）這三種技術(shù)名詞中最后一個單詞字頭的統(tǒng)稱。3S技術(shù)（RS、GIS、GNSS）的快速發(fā)展促進(jìn)了城市地理信息的產(chǎn)業(yè)化。地理信息系統(tǒng)為城市數(shù)字化提供了存儲、管理和運(yùn)行維護(hù)的有效方法。遙感技術(shù)為城市數(shù)字化提供源了源不斷的數(shù)據(jù)來源。全球?qū)Ш叫l(wèi)星在城市數(shù)字化管理中提供了全方位的目標(biāo)定位和位置服務(wù)。一、地理信息系統(tǒng)技術(shù)地理信息系統(tǒng)（GIS，GeographicInformationSystem）技術(shù)是六十年代中期開始發(fā)展起來的新技術(shù)，在1963年由加拿大測量學(xué)家R.FTomlinson最先提出，至今已成為一門涉及測繪學(xué)科，環(huán)境科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科的交叉學(xué)科。地理信息系統(tǒng)能夠反映人們賴以生存的現(xiàn)實(shí)世界（資源或環(huán)境）的現(xiàn)勢與變遷特征，在計算機(jī)軟件和硬件的支持下，是以一定的格式輸入、存貯、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。是以采集、貯存、管理、處理分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。（一）地理信息系統(tǒng)的發(fā)展--國外60年代開拓階段70年代鞏固階段80年代突破階段90年代社會化階段1.起步階段（60年代），注重空間數(shù)據(jù)的地學(xué)處理。1963年，加拿大測量學(xué)家R.T.Tomlinson首先提出GIS這一術(shù)語，建立加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）；處理人口統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)（如美國人口調(diào)查局建立的DIME）、資源普查數(shù)據(jù)（如加拿大統(tǒng)計局的GRDSR）等。這個時期地理信息系統(tǒng)的發(fā)展來說，專家興趣以及政府的推動起著積極的引導(dǎo)作用，并且大多地理信息系統(tǒng)工作限于政府及大學(xué)的范疇，國際交往甚少。2.發(fā)展階段（70年代），注重空間地理信息的管理，受到政府部門、商業(yè)公司和大學(xué)的普遍重視。一是資源開發(fā)、利用乃至環(huán)境保護(hù)問題成為政府首要解決之疑難，而這些都需要一種能有效地分析、處理空間信息的技術(shù)、方法與系統(tǒng)。二是計算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)處理加快，內(nèi)存容量增大，超小型、多用戶系統(tǒng)的出現(xiàn)，尤其是計算機(jī)硬件價格下降，使得政府部門、學(xué)校以及科研機(jī)構(gòu)、私營公司也能夠配置計算機(jī)系統(tǒng)；在軟件方面，關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件問世，新型的地理信息系統(tǒng)軟件不斷出現(xiàn)，據(jù)調(diào)查，70年代就有80多個地理信息系統(tǒng)軟件。第三，專業(yè)化人才不斷增加，許多大學(xué)開始提供地理信息系統(tǒng)培訓(xùn)，一些商業(yè)性的咨詢服務(wù)公司開始從事地理信息系統(tǒng)工作，如美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）成立于1969年。這個時期地理信息系統(tǒng)發(fā)展的總體特點(diǎn)是：地理信息系統(tǒng)在繼承60年代技術(shù)基礎(chǔ)之上，充分利用了新的計算機(jī)技術(shù)，但系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能力仍然很弱；在地理信息系統(tǒng)技術(shù)方面未有新的突破；系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)多限于某個機(jī)構(gòu)；專家個人的影響削弱，而政府影響增強(qiáng)。事件信息采集終端3.推廣應(yīng)用階段（80年代），注重空間決策支持分析。地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，從資源管理、環(huán)境規(guī)劃到應(yīng)急反應(yīng)，從商業(yè)服務(wù)區(qū)域劃分到政治選舉分區(qū)等，涉及到了許多的學(xué)科與領(lǐng)域，如古人類學(xué)、景觀生態(tài)規(guī)劃、森林管理、土木工程以及計算機(jī)科學(xué)等。很多國家成立了國家級的地理信息的研究機(jī)構(gòu)以及地理信息協(xié)會。同時，商業(yè)性的咨詢公司，軟件制造商大量涌現(xiàn)，并提供系列專業(yè)性服務(wù)。這個時期地理信息系統(tǒng)發(fā)展最顯著的特點(diǎn)是商業(yè)化實(shí)用系統(tǒng)進(jìn)入市場。事件信息采集終端4.用戶時代（90年代后）GIS技術(shù)迅猛發(fā)展。一方面，地理信息系統(tǒng)已成為許多機(jī)構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式、設(shè)置與工作計劃等。另一方面，社會對地理信息系統(tǒng)認(rèn)識普遍提高，需求大幅度增加，從而導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)大與深化。國家級乃至全球性的地理信息系統(tǒng)已成為公眾關(guān)注的問題，例如地理信息系統(tǒng)已列入美國政府制定的“信息高速公路”計劃；同時期美國副總統(tǒng)戈?duì)柼岢龅摹皵?shù)字地球”戰(zhàn)略。（二）地理信息系統(tǒng)的發(fā)展—國內(nèi)1.準(zhǔn)備階段（70年代）和試驗(yàn)階段（80年代）2.全面發(fā)展階段（90年代）3.國產(chǎn)主流GIS軟件事件信息采集終端準(zhǔn)備階段（70年代）和試驗(yàn)階段（80年代）以1980年中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所成立全國第一個地理信息系統(tǒng)研究室為標(biāo)志，在幾年的起步發(fā)展階段中，積累了經(jīng)驗(yàn)，為在全國范圍內(nèi)展開地理信息系統(tǒng)的研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。自90年代起，地理信息系統(tǒng)步入快速發(fā)展階段。執(zhí)行地理信息系統(tǒng)和遙感聯(lián)合科技攻關(guān)計劃，強(qiáng)調(diào)地理信息系統(tǒng)的實(shí)用化、集成化和工程化，力圖使地理信息系統(tǒng)從初步發(fā)展時期的研究實(shí)驗(yàn)、局部實(shí)用走向?qū)嵱没蜕a(chǎn)化，為國民經(jīng)濟(jì)重大問題提供分析和決策依據(jù)。基礎(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，推進(jìn)國產(chǎn)軟件系統(tǒng)的實(shí)用化、遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)一體化。國產(chǎn)主流GIS軟件武漢大學(xué)吉奧之星GeoStar中國地質(zhì)大學(xué)MapGIS北京大學(xué)城市之星CityStar超圖軟件股份有限公司超圖SuperMap（三）應(yīng)用方向19世紀(jì)60年代最早提出地理信息系統(tǒng)這個名詞，之后便迅猛的發(fā)展。目前發(fā)展較快的主要有：云計算GIS、地理信息大數(shù)據(jù)、BIM+GIS、虛擬現(xiàn)實(shí)GIS、室內(nèi)GIS等。1、云GIS技術(shù)不斷走向深入云計算改變了傳統(tǒng)IT架構(gòu)，也深刻地影響了GIS的建設(shè)和應(yīng)用。云技術(shù)，是指在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)內(nèi)將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等系列資源統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算、儲存、處理和共享的一種托管技術(shù)。云計算的核心理念是通過不斷提高云的處理能力減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使用戶終端簡化為一個單純的輸入輸出設(shè)備，以較低的成本充分享受云的強(qiáng)大計算處理能力。GIS系統(tǒng)有龐大的數(shù)據(jù)庫，如全景影像、傾斜攝影、街景、激光點(diǎn)云、感知設(shè)備信息等，需要運(yùn)用云計算技術(shù)來進(jìn)行信息處理和分類，充分利用云資源，這樣就避免花費(fèi)無謂的成本和時間來進(jìn)行本地計算。2、地理信息大數(shù)據(jù)技術(shù)全面興起伴隨衛(wèi)星遙感、車載導(dǎo)航、智能手機(jī)及各種智能定位設(shè)備的發(fā)展，地理信息大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了快速增長。目前，國內(nèi)的GIS基礎(chǔ)平臺軟件廠商已經(jīng)開始致力于地理信息大數(shù)據(jù)平臺和技術(shù)的研發(fā)，通過與云GIS、地理商業(yè)智能等的結(jié)合，加速地理信息大數(shù)據(jù)存儲、高性能處理、空間可視化表達(dá)、空間分析與挖掘等技術(shù)創(chuàng)新。如在城市的交通管理方面，通過對道路交通信息的實(shí)時挖掘，能有效緩解交通擁堵，并快速響應(yīng)突發(fā)狀況，為城市交通的良性運(yùn)轉(zhuǎn)提供科學(xué)的決策依據(jù)。3、BIM（建筑信息模型）+GIS實(shí)現(xiàn)跨界融合“BIM+三維GIS”是BIM新時代應(yīng)用的一個重要方向。借助GIS提供的專業(yè)空間查詢分析能力及宏觀地理環(huán)境基礎(chǔ)，可進(jìn)一步挖掘BIM深層次應(yīng)用價值。通過BIM與三維GIS融合方案，目前業(yè)界已解決多種BIM格式快速導(dǎo)入的難題，并以打破高密度BIM模型的性能瓶頸，將三維GIS應(yīng)用從宏觀場景拓展到微觀場景，并已在建筑設(shè)計、能源基礎(chǔ)設(shè)施管理、電站及高鐵安全監(jiān)測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用。對于新建的大型建筑，在建造階段的BIM模型可直接導(dǎo)入GIS軟件中應(yīng)用，對于沒有BIM數(shù)據(jù)的老建筑，也可以采用移動測量車掃描激光點(diǎn)云的方式進(jìn)行建筑物內(nèi)部建模，或者使用機(jī)器人領(lǐng)域的SLAM技術(shù)來解決沒有衛(wèi)星定位信號情況下的室內(nèi)/地下空間/以及室外遮擋環(huán)境的精確定位問題。4、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)引領(lǐng)三維GIS新方向虛擬現(xiàn)實(shí)是新一代三維GIS發(fā)展的一個重要方向。通過虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合，新一代三維GIS可實(shí)現(xiàn)對地理區(qū)域的真實(shí)表達(dá)。目前，業(yè)界GIS平臺廠商已實(shí)現(xiàn)對FacebookOculus、HTCVive等主流VR設(shè)備的支持，用戶可以沉浸的方式體驗(yàn)三維GIS。5、室內(nèi)GIS發(fā)展迅速隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、智能導(dǎo)航、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等行業(yè)的發(fā)展，室內(nèi)導(dǎo)航、定位和室內(nèi)位置服務(wù)的技術(shù)不斷發(fā)展，室內(nèi)GIS逐漸在公共安全、商業(yè)智能、商場O2O、LBS分析等領(lǐng)域快速普及，迎來全新產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)（GIS）作為支持空間定位信息數(shù)字化獲取，管理和應(yīng)用的技術(shù)體系，隨著計算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和現(xiàn)代信息基礎(chǔ)設(shè)施的飛速發(fā)展，在全國經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程中的重要性與日俱增。特別是當(dāng)今“數(shù)字地球”概念的提出，使得人們對GIS的重要性有了更深地了解。進(jìn)入90年代以來，地理信息系統(tǒng)在全球得到了空前迅速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。概念：遙感（RS，RemoteSensing）通常是指通過某種傳感器裝置，在不與研究對象直接接觸的情況下，獲得其特征信息并對這些信息進(jìn)行提取、加工、表達(dá)和應(yīng)用的一門科學(xué)技術(shù)。二、遙感技術(shù)遙感技術(shù)的基礎(chǔ)是通過觀測電磁波，從而判讀和分析地表的目標(biāo)以及現(xiàn)象，根據(jù)不同波段的遙感探測可以生成不同的遙感影像。在遙感技術(shù)中，接收從目標(biāo)反射或輻射電磁波的裝置叫做遙感器（RemoteSensor），而搭載這些遙感器的移動體叫做遙感平臺（Platform），包括飛機(jī)、人造衛(wèi)星等，甚至地面觀測車也屬于遙感平臺。通常稱用機(jī)載平臺的為航空遙感（AerialRemoteSensing），而用星載平臺的稱為航天遙感。（一）發(fā)展歷史遙感出現(xiàn)于1962年，美國學(xué)者伊林L．布魯伊特(EvelynL．．Pruitt)提出“遙感”這一科學(xué)術(shù)語。而遙感技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速的發(fā)展和廣泛的使用，是在1972年美國第一顆地球資源技術(shù)衛(wèi)星（LANDSAT-1）成功發(fā)射并獲取了大量的衛(wèi)星圖像之后。隨著無線電電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)中期，遙感技術(shù)有了很大發(fā)展。遙感器從第一代的航空攝影機(jī)，第二代的多光譜攝影機(jī)、掃描儀，很快發(fā)展到第三代固體掃描儀（CCD）；遙感器的運(yùn)載工具，從收音機(jī)很快發(fā)展到衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機(jī)，遙感波譜域從最早的可見光發(fā)展到紅外和微波，遙感信息的記錄和傳輸從圖像的直接傳輸發(fā)展到非圖像的無線電傳輸；而圖像元也從地面80m*80m，30m*30m，20*20m，10m*10m，6m*6m。我國遙感技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，具有航空航天遙感信息采集的能力，能夠自行設(shè)計制造遙感儀器和遙感信息處理系統(tǒng)。我國自主研發(fā)的“吉林一號”星座系列衛(wèi)星具有0.72米分辨率，未來最高分辨率將達(dá)到0.5米。0.5米的概念就是平常的斑馬線白道兒寬，也就是說可以分辨出斑馬線來?！凹忠惶枴惫鈱W(xué)A星于2018年5月12日捕捉到了基拉韋厄火山爆發(fā)過程中的畫面2018年滑坡后高分衛(wèi)星金沙江監(jiān)測影像金沙江河道局部放大水體監(jiān)測對比圖像，左為2017年監(jiān)測，右為2018年滑坡后監(jiān)測（二）遙感技術(shù)應(yīng)用1、遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用通過對農(nóng)田的土壤以及作物反射出的電磁波進(jìn)行探測分析，以對作物的種類及農(nóng)田的土質(zhì)進(jìn)行區(qū)分和分類。有效對農(nóng)作物的種類進(jìn)行識別，從而對農(nóng)作物的生長趨勢及狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，以精確預(yù)測農(nóng)作的年產(chǎn)量，與此同時，還能對作物的病蟲害情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并及時針對其實(shí)際情況提出相關(guān)措施。2、遙感技術(shù)在環(huán)境方面的應(yīng)用利用遙感技術(shù)獲得環(huán)境信息及環(huán)境實(shí)時動態(tài)，能夠?qū)λ|(zhì)、空氣質(zhì)量、污染源、土壤狀況及植被覆蓋率等幾個方面獲得相關(guān)信息直觀地呈現(xiàn)在工作人員面前，為工作人員進(jìn)行相關(guān)決策提供了依據(jù)。例如城市熱島遙感研究城市熱島效應(yīng)是近代城市由于人口稠密、工業(yè)集中，形成市區(qū)氣溫比郊區(qū)高的城市氣候現(xiàn)象，由于熱島的熱力作用而形成復(fù)合環(huán)境，造成從郊區(qū)吹向市區(qū)的局地風(fēng)，把從市區(qū)擴(kuò)散到郊區(qū)及郊區(qū)工廠排放的污染空氣，又送回市區(qū)，使有害氣體、煙塵在市區(qū)內(nèi)滯留累積，從而造成大氣污染。從這個意義上講，城市熱島是大氣的熱污染現(xiàn)象。監(jiān)測城市熱污染的傳統(tǒng)方法一般是采用有限數(shù)量的氣象臺站進(jìn)行觀測或巡回監(jiān)測來獲取數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)則是使用熱紅外掃描儀，利用其對熱敏感的特性取得城市上空的熱紅外圖像，再現(xiàn)城市溫度狀況。遙感分析結(jié)合地面觀測數(shù)據(jù)及氣象資料，從城市下墊面的輻射溫度狀況研究城市熱島效應(yīng)，分析熱島的時空分布特征、熱島強(qiáng)度以及成因，同時，可編制熱島強(qiáng)度圖、熱力景觀圖、熱源強(qiáng)度圖、地表溫度分布圖等，總結(jié)熱島效應(yīng)的發(fā)展趨勢及改善措施。3、遙感在城市管理中的應(yīng)用利用高分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)提供的地表形狀等空間細(xì)節(jié)信息和地物光譜信息，結(jié)合面向?qū)ο蟮姆诸惡妥兓瘷z測方法可以獲得詳細(xì)的城市地表覆蓋數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為城市地理信息的及時更新，服務(wù)于智慧城市建設(shè)。利用遙感監(jiān)測技術(shù)開展城市熱島、水質(zhì)、大氣等環(huán)境問題的研究，將進(jìn)一步促進(jìn)城市科學(xué)、健康、持久地發(fā)展。利用夜間獲得的地表可見光和近紅外亮度可以用來表征城鎮(zhèn)范圍、GDP分布、人口分布等社會經(jīng)濟(jì)要素經(jīng)濟(jì)增長、城市化狀況城市用地調(diào)查根據(jù)城市各類用地在影像上的特征，我們可以通過目視解譯的方法判別并劃分各類城市用地，制作城市土地利用圖和統(tǒng)計各類用地的面積，作為城市規(guī)劃的重要基礎(chǔ)資料。

城市用地變遷調(diào)查利用不同時期拍攝的航空影像，先通過目視解譯確定各時期城市建成區(qū)用地的范圍，再通過GIS軟件進(jìn)行疊加處理，可以得到不同時期城市建成區(qū)的演變圖。1988-2005年東莞市城市擴(kuò)張圖三、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)GNSS是GlobalNavigationSatelliteSystem）全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，是以人造衛(wèi)星組網(wǎng)為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。利用設(shè)置在地面或運(yùn)動載體上的衛(wèi)星接收機(jī)，接收衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，經(jīng)技術(shù)處理，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位。GNSS是對北斗、GPS、GLONASS、Galileo系統(tǒng)等這些單個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的統(tǒng)一稱謂，也可指代他們的增強(qiáng)型系統(tǒng)，又指代所有這些衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)及其增強(qiáng)型系統(tǒng)的相加混合體。全球系統(tǒng)區(qū)域系統(tǒng)增強(qiáng)系統(tǒng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位的優(yōu)點(diǎn)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（theGlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）能在地球表面或近地空間的任何地點(diǎn)為用戶提供全天候的3維坐標(biāo)和速度以及時間信息的空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。每用于控制測量時，控制點(diǎn)間無需通視，選點(diǎn)方面、節(jié)省造標(biāo)費(fèi)用，減輕體力負(fù)擔(dān)；不受氣候影響，全天候測量，提高作業(yè)效率；同時獲取測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，改變過去平面、高程分別測量的狀況，提高生產(chǎn)效率和效益；可用于快速的工程測量和地形測量。GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。GPS是由美國研制建立的一種具有全方位、全天候、全時段、高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由空間星座、地面控制和用戶設(shè)備等三部分構(gòu)成。能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導(dǎo)航信息，是GNSS系統(tǒng)中應(yīng)用最早、最廣泛，也是效益最好的系統(tǒng)。俄羅斯的GLONASS：格洛納斯（GLONASS），是俄語“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GLOBALNAVIGATIONSATELLITESYSTEM”的縮寫。該系統(tǒng)最早開發(fā)于蘇聯(lián)時期，后由俄羅斯繼續(xù)該計劃。俄羅斯1993年開始獨(dú)自建立本國的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)于2007年開始運(yùn)營，當(dāng)時只開放俄羅斯境內(nèi)衛(wèi)星定位及導(dǎo)航服務(wù)，2009年，其服務(wù)范圍已經(jīng)拓展到全球。該系統(tǒng)主要服務(wù)內(nèi)容包括確定陸地、海上及空中目標(biāo)的坐標(biāo)及運(yùn)動速度信息等。歐盟的Galileo：伽利略計劃是歐洲于1999年初正式推出的旨在獨(dú)立于GPS和GLONASS的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前全世界使用的導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要是美國的GPS系統(tǒng)，歐洲人認(rèn)為這并不安全。為了建立歐洲自己控制的民用全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，歐洲人決定實(shí)施“伽利略”計劃。該星座是歐盟政府和大企業(yè)共建系統(tǒng)，政府出資1/3，大企業(yè)出資2/3，以民用為主要目標(biāo)。系統(tǒng)由兩個地面控制中心和30顆衛(wèi)星組成，其中27顆為工作衛(wèi)星，3顆為備用衛(wèi)星。它是世界上第一個專門為民用目的設(shè)計的全球性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。中國的北斗系統(tǒng)BDS（BeiDouNavigationSatelliteSystem）：是中國正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該計劃分三步走：第一步，2000年年底建成北斗一號系統(tǒng)（3顆GEO衛(wèi)星），向中國提供服務(wù)。第二步，2012年年底建成北斗二號系統(tǒng)（5顆GEO、5顆IGSO和4顆MEO衛(wèi)星），向亞太地區(qū)提供服務(wù)。第三步，計劃在2018年面向“一帶一路”沿線國家和地區(qū)提供基本服務(wù)。2020年前后完成35顆衛(wèi)星組網(wǎng)，建成北斗三號系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。（二）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用出租車、租車服務(wù)、物流配送等行業(yè)利用GPS技術(shù)對車輛進(jìn)行跟蹤、調(diào)度管理，合理分布車輛，以最快的速度響應(yīng)用戶的乘車或送請求，降低能源消耗，節(jié)省運(yùn)行成本。GPS在車輛導(dǎo)航方面發(fā)揮了重要的角色，在城市中建立數(shù)字化交通電臺，實(shí)時發(fā)播城市交通信息，車載設(shè)備通過GPS進(jìn)行精確定位，結(jié)合電子地圖以及實(shí)時的交通狀況，自動匹配最優(yōu)路徑，并實(shí)行車輛的自主導(dǎo)航。民航運(yùn)輸通過GPS接收設(shè)備，使駕駛員著陸時能準(zhǔn)確對準(zhǔn)跑道，同時還能使飛機(jī)緊湊排列，提高機(jī)場利用率，引導(dǎo)飛機(jī)安全進(jìn)離場。1、交通運(yùn)輸利用GPS定位技術(shù)，可對火警、救護(hù)、警察進(jìn)行應(yīng)急調(diào)遣，提高緊急事件處理部門對火災(zāi)、犯罪現(xiàn)場、交通事故、交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率。特種車輛（如運(yùn)鈔車）等，可對突發(fā)事件進(jìn)行報警、定位，將損失降到最低。有了GPS的幫助，救援人員就可在人跡罕至、條件惡劣的大海、山野、沙漠，對失蹤人員實(shí)施有效的搜索、拯救。裝有GPS裝置的漁船，在發(fā)生險情時，可及時定位、報警，使之能更快更即使地獲得救援。2、應(yīng)急救援當(dāng)前，GPS技術(shù)已經(jīng)被引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的"精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作"。該方法利用GPS進(jìn)行農(nóng)田信息定位獲取，包括產(chǎn)量監(jiān)測、土樣采集等，計算機(jī)系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的分析處理，決策出農(nóng)田地塊的管理措施，把產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶有GPS設(shè)備的噴施器中，從而精確地給農(nóng)田地塊施肥、噴藥。通過實(shí)施精準(zhǔn)耕作，可在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費(fèi)，降低因施肥除蟲對環(huán)境造成的污染。3、農(nóng)業(yè)4、城市管理城管執(zhí)法人員配備專用GPS定位手機(jī)。通過城管人員的巡查，可以對管區(qū)內(nèi)的城市部件全面掌握，如果遇到有部件出現(xiàn)問題，城管人員可以利用網(wǎng)絡(luò)和GPS技術(shù)將存在的問題內(nèi)容、現(xiàn)場照片和位置一同上報給相關(guān)部門。同時通過監(jiān)控平臺，可實(shí)現(xiàn)每名城管隊(duì)員的GPS手機(jī)與監(jiān)控平臺連接，并利用移動終端信息，隨時在電子地圖上查詢到每名執(zhí)法隊(duì)員所在位置，及時有效掌握執(zhí)法人員的巡查頻次。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在城市復(fù)雜建筑測繪、工程項(xiàng)目施工、車輛導(dǎo)航和跟蹤應(yīng)用和城市管理執(zhí)法等方面都起到了巨大的作用。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的日益完善，必將為城市管理帶來更大的便利。知識點(diǎn)2其他關(guān)鍵技術(shù)學(xué)習(xí)提示：根據(jù)第一部分的學(xué)習(xí)，我們知道數(shù)字城市的中應(yīng)用的主要技術(shù)3S技術(shù)，那么在城市數(shù)字化的過程中，以及進(jìn)行城市數(shù)字化管理時，還會應(yīng)用到，三維及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息管理技術(shù)和信息安全技術(shù)等。一、三維及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)3維數(shù)字城市是未來的一個發(fā)展方向。現(xiàn)在三維城市多借助于數(shù)字正射影像（DOM,DigitalOrthophotoMap）、數(shù)字高程模型（DEM，DigitalElevationModel）、傾斜攝影等技術(shù)方法，通過三維建模逼真的模擬現(xiàn)在和未來的城市，將三維數(shù)據(jù)和二維數(shù)據(jù)結(jié)合起來，應(yīng)用到實(shí)景與業(yè)務(wù)活動中。三維自動重建高分辨率衛(wèi)星遙感和數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)在大范圍地面目標(biāo)快速三維逼真重建方面具有顯著的優(yōu)勢。Lidar、InSar、DPW等多源遙感數(shù)據(jù)在三維城市模型獲取的廣泛應(yīng)用。

方便將城市管理問題記錄到真三維場景中，真實(shí)、直觀地反映問題現(xiàn)場和現(xiàn)狀，如私搭亂建、違法占道等現(xiàn)象。也能夠用真三維影像迅速的劃定事件影響范圍，確定問題處理或救援、疏散的路線，做到快速、有針對性的處理突發(fā)事件。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR，VirtualReality）技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。使用戶具有仿佛置身于現(xiàn)實(shí)世界一樣的感覺（視覺、觸覺、聽覺等多重感官）。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality）等高科技手段，能夠模擬出一個全三維、逼真的城市環(huán)境，建立城市規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營管理的三維空間信息管理系統(tǒng)，提高城市規(guī)劃管理部門內(nèi)部的管理水平、質(zhì)量和效率，讓公眾更深入地了解城市發(fā)展，其直觀和形象的表達(dá)方式，能夠讓公眾直接參與到城市的建設(shè)中。同時利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以進(jìn)行氣象模擬、應(yīng)急演練等工作。二、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)是以特定的結(jié)構(gòu)和模型對數(shù)據(jù)城市管理中涉及的柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)等進(jìn)行一體化統(tǒng)一管理的技術(shù)。空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立在常規(guī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之上，能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的互操作管理，實(shí)現(xiàn)它們之間的相互調(diào)用。數(shù)字化城市相關(guān)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行支撐數(shù)據(jù)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)包含單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)（包含地形數(shù)據(jù)和正射影像數(shù)據(jù)）、城市部件數(shù)據(jù)?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)包含單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)（包含地形數(shù)據(jù)和正射影像數(shù)據(jù)）、城市部件數(shù)據(jù)。單元網(wǎng)格數(shù)據(jù)：根據(jù)屬地管理、地理布局、現(xiàn)狀管理、方便管理、管理對象等原則，以一定的范圍為基本單位，以社區(qū)為專題網(wǎng)格，將行政區(qū)域劃分成若干個網(wǎng)格狀的單元。地理數(shù)據(jù)城市地形圖1：500地形圖、1：2000地形圖和1：10000地形圖。包括水系、境界、交通、居民地、地形、植被等按照一定的規(guī)則分層、按照標(biāo)準(zhǔn)分類編碼，對各要素的空間位置、屬性信息及相互間空間關(guān)系等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、遍及、處理建成的地圖數(shù)據(jù)正射影像數(shù)據(jù)圖將航空影像掃描數(shù)據(jù)或航天遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)過輻射校正、幾何校正，并利用數(shù)字高程模型進(jìn)行投影差改正，附之以主要居民地、地名、境界等矢量數(shù)據(jù)建成的地圖。城市部件數(shù)據(jù)是通過城市部件普查，將每個部件按照地理坐標(biāo)定位到基礎(chǔ)地形圖上，通過采集的部件管理屬性明確每一個部件的管理部門，明確其處置責(zé)任。

城市管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)指城市管理業(yè)務(wù)過程中涉及的數(shù)據(jù)，包括反映城市管理問題的文字、聲音、圖像、位置圖以及辦理狀態(tài)、辦理表格、督辦信息以及組織機(jī)構(gòu)等信息。以及數(shù)字城市管理中的公眾舉報數(shù)據(jù)、監(jiān)督員上報數(shù)據(jù)、監(jiān)督員核查數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)案卷數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)督辦數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)表單數(shù)據(jù)、機(jī)構(gòu)人員角色數(shù)據(jù)、綜合評價結(jié)果數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)運(yùn)行支撐數(shù)據(jù)應(yīng)包括機(jī)構(gòu)人員角色配置、業(yè)務(wù)配置、工作流配置、地圖使用配置、工作表單定義、文號定義、慣用語定義、統(tǒng)計報表定義、地圖要素編碼定義、物理圖層配置、邏輯圖層配置、專題圖層配置、地圖查詢定義等數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)應(yīng)緊密聯(lián)系，相互關(guān)聯(lián)，共同支撐城市數(shù)字化管理系統(tǒng)正常工作。三、傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)中的射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息采集技術(shù)或傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議將物體連接到互聯(lián)網(wǎng)中，以實(shí)現(xiàn)對分布在城市中的各管理對象的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控等服務(wù)。利用動態(tài)調(diào)節(jié)的云計算模式來解決數(shù)據(jù)海量、隨時更新并且實(shí)時性要求非常高的計算問題，并按要求將海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息和知識，提供給需要的機(jī)器和用戶?！皵?shù)字城市”涉及到大量圖形、影像、視頻等多媒體數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量非常大，，目前的因特網(wǎng)難以勝任，必須使用寬帶網(wǎng)絡(luò)。未來的5G技術(shù)將從人與人之間的通信發(fā)擴(kuò)展到萬物互聯(lián)。作為信息傳輸?shù)耐ǖ?，先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠?qū)⒎稚⒌姆植际綌?shù)據(jù)庫、信息系統(tǒng)連接起來，建立起互操作平臺，滿足"數(shù)字城市"的需要。四、信息管理技術(shù)在信息管理技術(shù)方面，整合傳統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（ManagementInformationSystem，MIS）和辦公自動化（OfficeAutomation，OA）系統(tǒng)，數(shù)字城市能夠?qū)⑹姓鞑块TMIS、OA集成一體化，建立政府職能部門間的信息共享協(xié)同工作環(huán)境。作為給政府各級領(lǐng)導(dǎo)、城市管理監(jiān)督中心、指揮中心、專業(yè)部門提供協(xié)同工作、協(xié)同督辦的智能化終端平臺。數(shù)字化城市管理系統(tǒng)不僅可以根據(jù)權(quán)限查閱某個事件辦理情況、相關(guān)信息，顯示事件的辦理時間是否超時，而且還提供了相應(yīng)的監(jiān)控工具，向有關(guān)部門和人員發(fā)送督辦意見。五、信息安全技術(shù)城市數(shù)字化直接或間接的與城市居民形成互動關(guān)系，如利用傳感器網(wǎng)絡(luò)的城市設(shè)施、應(yīng)用了GPS的設(shè)備都會把我們的城市環(huán)境實(shí)時呈現(xiàn)出來，人們自愿承擔(dān)起在城市與城市基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)督、管理與治理的任務(wù)，同時也產(chǎn)生了一個包含了每個用戶行為的詳細(xì)信息的巨大的動態(tài)數(shù)據(jù)庫。因此，信息安全是首要要解決的問題，國內(nèi)外普遍使用身份認(rèn)證、存取控制、防火墻技術(shù)來保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的安全。同時應(yīng)該建立一組標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范應(yīng)用服務(wù)器的保護(hù)和容災(zāi)，數(shù)據(jù)庫環(huán)境的保護(hù)和容災(zāi)，為數(shù)字城管系統(tǒng)提供可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。信息感知層，許多感知設(shè)備如傳感器節(jié)點(diǎn)由于無人看管，易被不法分子偷盜，導(dǎo)致傳感器節(jié)點(diǎn)的存儲密碼和感知數(shù)據(jù)的被不法分子獲得。通信傳輸層，接入網(wǎng)絡(luò)的安全問題,路由認(rèn)證選擇的攻擊、對接入交換機(jī)與服務(wù)器的攻擊、對網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng)IDS的實(shí)時監(jiān)控攻擊、對網(wǎng)絡(luò)訪問控制的攻擊、對身份認(rèn)證的攻擊、對信息加密的攻擊、對防火墻的攻擊及對容災(zāi)存儲備份的攻擊等。應(yīng)用層，存在破壞數(shù)據(jù)融合的攻擊、篡改數(shù)據(jù)的重編程攻擊、錯亂定位服務(wù)的攻擊、破壞隱藏位置目標(biāo)攻擊、基站容錯安全攻擊等。在數(shù)據(jù)方面，目前用戶數(shù)據(jù)的收集、存儲、管理與使用等均缺乏規(guī)范，更缺乏監(jiān)管，用戶無法確定自己隱私信息的用途。從管理角度提升信息安全管理水平要完善信息安全組織體系，加強(qiáng)信息安全配套建設(shè)，增強(qiáng)重要信息系統(tǒng)安全防護(hù)能力，加強(qiáng)對涉密信息的監(jiān)督管理，建立健全信息安全制度。從技術(shù)角度提高抵御風(fēng)險的水平，構(gòu)建符合保護(hù)要求的安全體系結(jié)構(gòu)，建立科學(xué)實(shí)用的全程訪問控制機(jī)制，加強(qiáng)源頭控制，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)核心層的縱深防御，面向應(yīng)用構(gòu)建安全應(yīng)用支撐平臺等知識點(diǎn)3數(shù)字城市應(yīng)用案例鄭州市數(shù)字化城市管理杭州市數(shù)字城市一、鄭州市數(shù)字化城市管理

作為全國第二批數(shù)字化城市管理試點(diǎn)城市，鄭州開展數(shù)字城市地理空間框架的建設(shè)，制定了《數(shù)字鄭州地理空間框架標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則》等一批技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)。鄭州市數(shù)字化城市管理項(xiàng)目規(guī)劃兩期建設(shè)，一期工程包括市區(qū)兩級平臺建設(shè)、12319建設(shè)、服務(wù)熱線建設(shè)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共建共享，目前已建成投入使用；二期工程涵蓋縣市數(shù)字化城市管理分系統(tǒng)建設(shè)，以及地下管網(wǎng)、防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)等拓展系統(tǒng)建設(shè)。綜合運(yùn)用GIS、遙感、計算機(jī)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、多媒體及通信等現(xiàn)代信息技術(shù)，整合城市管理資源，采用萬米單元網(wǎng)格管理法、城市部件管理法等方式，建立了現(xiàn)代化的數(shù)字化城市管理技術(shù)系統(tǒng)。建成了鄭州市GPS大地控制網(wǎng)、衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行綜合服務(wù)系統(tǒng)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和數(shù)字城市空間地理數(shù)據(jù)共享平臺，以及公共交通智能調(diào)度、土地儲備管理、數(shù)字城管等15個基礎(chǔ)地理應(yīng)用系統(tǒng)；積累了1:1萬/5萬/10萬DLG、DOM、DEM，市區(qū)1500平方公里航空攝影測量成果，市區(qū)1010平方公里1:1000、1:2000、1:5000DLG、DOM、DEM，市區(qū)350平方公里1:500DLG，以及建成區(qū)420平方公里可量測實(shí)景影像。

一是建立了統(tǒng)一的數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)平臺，該系統(tǒng)覆蓋市、區(qū)、街道、社區(qū)和各個專業(yè)管理部門的多級多類城市管理應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一平臺、集中管理、信息共享、分布應(yīng)用。主要內(nèi)容包括劃分單元網(wǎng)格、開展城管綜合信息普查、開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)政府信息資源共享。二是建立了監(jiān)督和指揮相分離的兩個軸心：以監(jiān)督和執(zhí)行適度分離為原則，設(shè)置了隸屬于鄭州市政府直接管理的市數(shù)字化城市管理監(jiān)督中心和隸屬于市城市管理局的數(shù)字化管理指揮中心兩個運(yùn)轉(zhuǎn)軸心，有效的保證了工作中的監(jiān)管分離。

數(shù)字化城市管理監(jiān)督中心鄭州市數(shù)字化城市管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)建設(shè)，共完成了包括數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層三個層次的工作。數(shù)據(jù)層基于“資源共享”的指導(dǎo)思想進(jìn)行設(shè)計，將鄭州市數(shù)字化城市管理系統(tǒng)所用到的所有基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、影像圖數(shù)據(jù)和各專業(yè)部門的共享數(shù)據(jù)分類存儲，進(jìn)行統(tǒng)一更新和管理，是數(shù)字化城市管理應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并為其他相關(guān)專業(yè)部門和系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持；平臺層包括無線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、監(jiān)督中心受理子系統(tǒng)、協(xié)同工作子系統(tǒng)、地理編碼子系統(tǒng)、大屏幕監(jiān)督指揮子系統(tǒng)、綜合評價子系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、城市部件在線更新子系統(tǒng)、應(yīng)用維護(hù)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換與共享系統(tǒng)等；應(yīng)用層包括12319建設(shè)事業(yè)服務(wù)熱線子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)短信子系統(tǒng)、移動執(zhí)法子系統(tǒng)、領(lǐng)導(dǎo)移動辦公子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、交互式數(shù)字視頻會議子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)監(jiān)管系統(tǒng)、綜合決策系統(tǒng)。二、杭州市數(shù)字城市“杭州市數(shù)字城市管理信息系統(tǒng)”基于杭州市電子政務(wù)專網(wǎng)、電子政務(wù)中心平臺和政務(wù)地理信息系統(tǒng)，運(yùn)用空間網(wǎng)格技術(shù)、地理編碼技術(shù)，以數(shù)字城市技術(shù)為依托，將信息化技術(shù)、協(xié)同工作模式應(yīng)用到城市管理中，建設(shè)杭州市數(shù)字城市管理信息系統(tǒng)。通過與“城市管理地理編碼和信息實(shí)時傳遞系統(tǒng)”的信息共享和信息交換，實(shí)現(xiàn)對城市部件和地理編碼庫的實(shí)時快捷訪問，地理編碼的查詢、轉(zhuǎn)換和城市管理信息的實(shí)時傳遞。通過系統(tǒng)建設(shè)，推進(jìn)城市管理達(dá)到主動、精確、