郴州数字城市地理空间基础框架建设的初步研究.docx

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郴州数字城市地理空间基础框架建设的初步研究

1.引言

　　城市历来是国民经济和社会发展的焦点和中心。

当前一个以数字城市为旗帜的城市信息化运动正在全国范围内迅速展开。

数字城市是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以信息为核心、以网络为支撑的城市信息治理与服务体系。

数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各种信息资源，建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统以及政策法规保障体系等。

城市地理空间基础框架是数字城市建设的核心任务之一，它为城市发展和信息化建设提供统一的空间定位与基础地理信息公共平台，进而实现城市信息资源按照地理空间位置的整合和共享。

城市地理空间基础框架是“数字中国”地理空间基础框架的重要组成部分。

高质量的空间基础数据一直是城市地理信息系统建设和应用的瓶颈。

随着城市信息化进程的加快和数字城市建设的推进，城市空间数据必将进一步成为关注的焦点。

2.数字城市地理空间基础框架建设的目标与任务

　　2.1目标

　　地理空间基础框架是其它一切地理数据的基础参考框架，它为国民经济和社会信息化提供统一的空间定位与基础地理信息公共平台，对于信息资源按照地理空间进行整合和实现信息共享具有十分重要的作用。

　　城市地理空间基础框架建设的总体目标为，充分运用遥感、GPS、GIS和计算机网络等技术，制定相应的政策法规和标准体系，建设多尺度、多分辨率、多种类的城市空间数据体系，构建统一的城市地理空间基础基础平台，从而为城市政府、企业、社区和公众提供高质量的基于空间位置的应用服务。

　　2.2工作重点

　　为实现上述目标，需要重点完成以下几方面的工作：

　　随着我国城市化步伐的加快，城市的数量及规模都将有较大的增长，为满足城市规划、建设、治理和信息服务业发展的需要，应根据城市的总体规划与发展布局，进一步扩展和完善城市空间数据基准。

　　建立起有效的城市空间数据非凡是框架数据更新机制，努力完善城市空间数据的分级、尺度和内容体系，实现数据形式的多样化。

　　建立健全城市地理空间基础框架建设的政策法规和组织机构体系，完成若干城市空间数据产品、技术和服务方面的国家或行业标准。

　　建立城市空间数据分发和服务体系，使空间数据更好地为数字城市、数字社区建设服务。

　　发展先进实用的空间信息获取、更新、治理与应用服务技术支撑体系，为城市地理空间基础框架建设提供技术保障。

　　3.城市地理空间基础框架建设的内容

　　城市地理空间基础框架主要包括空间基础数据体系、政策法规与保障体系、数据分发与应用服务体系以及技术支撑体系等4个方面。

　　3.1城市空间基础数据体系

　　3.1.1城市空间数据基准建设

　　1、湖南省第一测绘院于2008年5月26日成立了数字郴州地理空间框架建设项目领导小组，由院长贺元华任组长，高级工程师伍百发总工任技术负责人，高级工程师陈志军副院长任生产负责人，成员由总工办、质检科以及各生产单位的负责人组成。

2、为了保质、保量、按期完成本工程，根据项目的实际情况，计划安排项目生产管理、技术管理、质量管理、质量专职检查员及作业员共计100人组成的作业队进行作业。

3、建立严密的质量检查制度，执行以质量为中心，以全员参加为基础的全面质量管理模式，采用层层管理、分级负责制，实行“一查三检”的测绘成果质量检查体系。

4、2007年11月与中国国土资源航空物探遥感中心签订了540平方公里的1：

4000彩色航空摄影合同，航飞工作正在准备过程中。

5、对郴州市已有资料进行了收集、分析、汇总，进行了项目需求分析，明确了项目目标及任务。

完成了现有资料的分析整理。

对已有资料进行了收集、分析、汇总，进行了项目需求分析，明确了项目目标及任务。

其中1:

10000数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）已覆盖市域范围，1:

10000数字正射影像图（DOM）也已覆盖市域大部分区域。

6、于2008年4月21日，湖南省第一测绘院参加本项目的投标活动，并中标。

具体承担的项目如下：

①郴州市大地水准面精化工程，面积3000平方公里。

②1：

500数字化地形地籍修补测量与数据库建设，面积100平方公里，其中修测47平方公里，补测53平方公里，按照湖南省第二次土地调查城镇部分技术要求作业。

③1:

2000地形图航测成图与数据库建设，面积100平方公里；1:

2000正射影像图及数据库建设，面积800平方公里。

④不同比例、不同图种、不同范围及不同格式数据处理、整合、集成，面积200平方公里。

⑤专题数据库：

地籍数据库，面积100平方公里；房产数据库，面积47平方公里；土地利用、规划、基础要素建库，面积全郴州市境内。

7、2008年5月完成了数字郴州地理空间框架－大地水准面精化、1：

500数字化地形地籍修补测量与数据库建设技术设计工作，并编写了详细的专业技术设计书。

8、2008年6月完成了1：

2000地形图航测成图及数据库建设、数据集成（不同比例、不同图种、不同范围及不同格式数据处理、整合、集成）、专题数据库的技术设计工作，并编写了详细的专业技术设计书。

9、已经完成郴州市大地水准面精化工程的大部分选点、埋石工作，观测在2009年4月份开始。

10、已经完成1：

500数字化地形地籍修补测量与数据库建设首级控制测量工作，现正进行数据采集工作。

（二）项目生产工作计划

1、郴州市大地水准面精化工程

根据湖南省国土资源厅的要求，为了使郴州市大地水准面精化工程精度达到2厘米之内，原设计的三等水准测量改为二等水准测量。

①、技术设计的编写，2008年5月；

②、D级GPS点、二等水准点埋石，2008年6月～10月；

③、D级GPS点、二等水准点野外观测，2009年4月～7月；

④、内业平差与成果建库，2009年8月～9月。

⑤、上交资料，2009年9月。

2、1：

500数字化地形地籍修补测量与数据库建设

①、首级控制测量，2008年6月～7月；

②、八秒控制、图根控制测量，2008年8月～9月；

③、地形地籍图测量，2008年9月～2009年4月；

④、权属调查，2008年9月～2009年4月；

⑤、地籍数据库建设，2009年5月～6月；

⑥、上交资料，2009年6月30日前。

3、1：

2000航测成图与数据库建设。

整体进度要根据中国国土资源航空物探遥感中心的彩色航空摄影进度来确定，初步计划如下：

①、航飞及资料提供，2008年10月前；

②、航测外业，2008年10月～11月；

③、航测内业成图2008年12月～2009年2月；

④、正射影像图制作及入库2009年2月～4月；

⑤、1：

2000地形图缩编2009年4月～5月；

⑥、1：

2000地形图数据库建设2009年5月～6月；

⑦、提交资料2009年6月30日前。

4、数据集成与专题数据库建立

①、不同比例、不同图种、不同范围及不同格式数据处理、整合、集成，2009年7月～9月；

②、地籍数据库整合，2009年6月30日前；

③、房产数据库整合，2009年6月30日前；

④、土地利用等建库土地利用、规划、基础要素建库，2009年9月30日前。

。

　　3.1.2城市空间框架数据建设

　　城市空间数据的外延十分广泛，它包括地形数据、土地利用数据、建筑物现状数据、地籍数据、房地产数据以及相应的属性数据等。

就数据形式而言，城市空间数据最主要的是数字线划图、数字正射影像数据和数字高程模型数据。

在进行地理空间基础框架建设中，一般都根据应用需要和实际数据生产与提供的可能确定框架空间数据集。

对于城市空间基础框架数据，一方面应从数据生产周期、成本和质量的特点上，另一方面从大多数实际应用的需求上，研究确定基本框架数据集的内容、形式和尺度，只有这样才能使建设的城市地理空间基础框架真正起到应有的作用。

在一个城市，可以根据地域的不同，针对不同的数据内容和形式，分别选用不同的比例尺和分辨率。

　　城市地理空间基础框架数据集应在大比例尺度下，能完整地描述城市自然和社会形态的地物地貌信息、治理境界信息以及它们的基本属性信息。

这里不仅包括城市测绘所关心的各种地形信息，同时也应包含有关治理境界等信息以及与它们相对应的基本属性信息。

为了适合不同的应用需求，可以将框架数据集进一步划分为核心框架数据和扩展框架数据。

前者具有一定的普遍性，可以满足大多数应用的需要；而后者则可以根据各城市的自身特点和需要而增加。

目前大多数城市的DLG均是依据《城市测量规范》和地形图图式进行测绘的所谓“全要素”图。

事实上，这里的“全要素”也是相对的。

在城市，大面积地测绘大比例尺“全要素”DLG并保持其现势性并不是一件轻易的事。

以框架DLG及其与DOM的叠加来替代“全要素”DLG可能是一种有效的解决方案，这样的产品生产周期短、成本低、易于维护，在城市规划、建设、治理和服务中具有广阔的应用前景和显著的经济效益与社会效益。

同时，框架DLG、DOM还可以与DEM进行集成，形成城市三维景观模型。

　　3.2政策法规与保障体系

　　3.2.1政策法规

　　城市地理空间基础框架建设所具有的公益性、基础性和权威性决定了城市政府应该是其主体投资者。

城市政府应该将城市空间数据视作如同城市道路、桥梁一样的城市基础设施，投入足够的资金使数据生产者能按照市场行为进行数据生产，以满足城市可持续发展的需求。

使数据被充分利用并为城市发展带来巨大的间接效益应该是作为投资方的城市政府所得到的回。

目前，数据共享和数据更新是我国城市空间数据生产、治理和应用的2大难题。

实际上，数据不能共享的本质原因除技术、标准化和国家安全因素外，最根本的因素是经济问题。

因此，解决数据共享问题也必须从经济上入手。

数据更新除涉及技术问题外，也与政策密切相关。

城市空间数据从生产到最终使用，涉及一系列主体，如：

所有者、投资者、生产者、治理者、分发者、代理者和使用者等。

为了明确界定各主体在城市数据获取与使用过程中的责任、义务，并切实保障他们应得的利益，从而使城市空间数据的获取与使用实现可持续运转必须制定有效的适合我国国情的数据政策。

制定数据政策的基本原则是促进城市空间数据共享、鼓励数据公开、发展基于数据的服务。

　　3.2.2标准化

　　我国空间数据标准化一直难以满足技术发展和实际应用的需求。

当前急需加大城市空间数据标准化工作的力度，在充分采纳、吸收、参考已有国家、行业和地方标准、规范与规程以及一些国际组织和国外标准规范的基础上，根据我国城市空间数据生产、治理和应用的特点，制定比较完善的产品标准、工程标准和服务标准，以促进城市空间数据的生产、更新、治理、分发与应用服务，加速数字城市建设和城市地理信息产业化的进程。

　　城市空间基础数据产品标准是目前最薄弱的环节。

我国已制定的一系列测绘类标准规范，对于最终产品及其质量的定义与确认方面的规定比较模糊，而对生产这些产品作业过程的规定则过于琐细，这也是造成标准总是落后的重要原因之一。

空间数据生产技术发展十分迅速，在未来的标准制定中，应将重点放在产品标准上。

产品标准应具有超前性，面向空间数据用户，并在一个较长的时间里保持稳定。

生产这些产品的工程标准则应尽可能简化，只规定若干对最终产品质量起关键作用的共性内容，而更具体的作业规程应由生产单位自行制定。

许多单位都在推行ISO9000系列标准体系认证，可以为此提供保证。

数据服务标准过去基本上没有，当前需要重视。

　　3.2.3组织保障

　　城市地理空间基础框架数据是数字城市建设的重要基础性工作，其建设的质量和效率对于数字城市的建设关系重大。

为了保障基础框架建设的顺利实施，需要建立必要的组织保障体系。

　　首先，城市地方政府应给予足够的重视。

许多城市为了建设数字城市，专门设立了由市长或常务副市长任组长的数字城市建设领导小组。

建议在该领导小组下设立城市地理空间基础框架建设协调机构，吸收涉及城市空间数据建设的有关部门参加，进行统一规划和组织实施，避免重复和扯皮。

　　其次，各城市有必要建立相应的空间数据治理和分发机构，统一进行各类空间数据资源的治理、维护和应用服务，以最大程度地发挥框架数据的作用。

3.3数据分发与应用服务体系

　　数据分发与应用服务体系是数字城市地理空间基础框架建设的重要组成部分。

其目的是最大程度地挖掘和发挥空间数据的效用，为政府、企业、社区和公众提供高质量的基于空间信息的服务。

　　就数据分发与应用服务体系建立而言，“面向应用”无疑是其基本出发点。

这里的面向应用指的是根据不同实际应用的需求来确定数据的形式、内容和质量指标。

城市空间数据分发与应用服务体系建立的目标和原则应是“快、准、全、廉”。

所谓“快”，指的是数据获取的周期要短，信息的现势性要高：

“准”表示适应应用需求的数据的空间特征和属性特征应准确：

“全”反映的是为满足应用需求所获取和提供使用的数据在内容上应全面、完整，在时空表现上要真实：

“廉”则是指经济性，就是说空间数据的获取与使用的经济代价应尽可能小。

　　事实上，上述4个原则之间是相互制约的，对于不同的用途，应该有不同的侧重。

我们可以把城市空间数据按用途划分为3级，它们构成城市空间数据分发与应用服务体系，见表1所示。

表中的“面向公众”主要指为广大企业和社会公众提供空间信息服务，这类服务的面很广，对信息的动态变化非常关心，对数据的准确性和完整性要求相对低一些，要求能以最低的代价获得所需要的数据：

“面向治理”指为政府行业治理部门工作服务，如城市规划治理、土地治理等；而“非凡应用”包括少数对数据准确性和完整性有专门要求的应用，如大比例尺城市工程应用等。

　　数字城市可以看成是城市各种信息系统的有机集成和融合，信息的开放与共享显然是其最重要特征。

我们认为，城市空间数据治理与应用服务的实现方式是建设一个能为数字城市各种应用系统提供统一的可视化多元异构空间基础信息服务的城市空间基础信息平台。

该平台的建设以满足空间数据服务和共享为基本出发点，同时兼顾信息治理和维护的需要。

　　3.4技术支撑体系

　　城市地理空间基础框架建设离不开高新技术的支撑。

从框架数据的采集、更新、加工、处理，到治理、共享、分发与应用服务，需要使用和发展一系列的新技术和新工艺，以为实现“快、准、全、廉”的目标创造条件。

　　城市空间数据采集与更新技术主要包括航空摄影测量技术、高分辨率卫星遥感技术、地面测绘技术、GPS测量技术以及激光扫描、近景摄影测量技术等。

这些技术近年来发展十分迅速，作业效率不断提高。

尽管数据治理与表现技术已经有了长足的发展，但仍然不能很好地满足城市空间数据治理和应用的需求。

这里需要进一步发展和完善多元异构数据的挖掘、融合、集成与治理技术，开发实用的真三维数据治理与表现技术。

在数据分发与应用服务方面，也需要进一步完善基于Internet的数据治理、分发技术，增强技术的安全度与可靠性。

同时，需要积极研究解决实现数据共享的一系列技术问题。

当前人们普遍将数据难以共享的原因归罪于政策和机制问题，实际上即使这些问题解决了，技术上的许多障碍还会制约数据共享的实现。

　　4.数字城市地理空间基础框架建设的原则与步骤

　　4.1原则

　　数字城市地理空间基础框架建设的基本原则是：

统一领导、合理分工；统筹规划、分步实施；统一标准、资源共享。

　　数字城市无疑是数字中国的重要节点。

未来的数字中国应该是一个由全部数字城市以及其它数字区域、数字专题等有机集合而成的一个巨系统。

在没有政府主管部门全局规划和引导的状况下，将目前已建和在建的这些建设目的和目标各不相同、标准和平台各不兼容的数字城市集合成数字中国，其结果将是难以设想的。

尽管对于具体城市而言，数字城市的建设是这个城市经济技术发展的要求和必然，但如何应对未来全局性的城市间各类的信息交换和共享的需求，如何将分散的系统整合成一个有机的整体，都不可避免地成为难题。

因此，数字城市地理空间基础框架建设是一项具有整体性、权威性、复杂性的系统工程。

这就要求政府主管部门在其中必须起积极的规划和指导作用。

政府主管部门站在全局高度统一规划和指导，必将有利于数字城市与数字中国地理空间基础框架的有机整合，避免相互抵触和冲突。

在城市地理空间基础框架建设中，各有关部门需要在统一的体系下明确职责，通力合作，共建共享。

具体实施时，则必须分清轻重缓急，坚持标准先行，并通过选择适当的城市作为示范，以点带面，分步实施。

4.2实施步骤

　　首先，国家有关主管部门应尽快出台相应的政策法规，启动数字城市地理空间基础框架建设计划；

　　其次，建立有效的运行治理机制，以保障数字城市地理空间基础框架建设的顺利进行；

　　第三，加快制定若干核心技术标准，以规范和约束数字城市地理空间基础框架建设实践；

　　第四，选择几个有较好基础且具代表性的城市作为示范城市，实施城市地理空间基础框架建设，检验完善标准规范，积累经验；

　　第五，在总结示范经验教训的基础上，积极稳步地在全国范围内推广实施。

　　同时，为了保障城市地理空间基础框架的顺利建设，非凡需要从国家、地方甚至企业等多个层次解决城市地理空间基础框架建设所需资金问题。

从某种意义上讲，资金问题可能是决定城市地理空间基础框架建设成败的关键因素。

　　建设数字城市地理空间基础框架无疑是一项长期的、复杂的任务，需要付出艰苦的努力。

数字城市地理空间基础框架建设任重道远、前景光明。

　　致谢：

本文是参加的由中国地理信息系统协会承担的国家测绘科技发展基金项目研究成果的一部分。

完成过程中，得到北京、上海、天津、重庆、广州、武汉、深圳、宁波、淄博、厦门等城市有关领导和专家的帮助；初稿完成后，承蒙胥燕婴、张辉峰、叶银虎、孙承志、陈军、张清浦、董宝青、张远、施宝湘、孙建中、丁建伟、李宗华、徐晓等先生提出宝贵意见；研究过程中，还得到所在单位同事的协助；特此一并致谢。

由于水平有限，文中错误之处在所难免，敬请批评指正。

李维森副局长在全国数字城市地理空间框架建设工作会议上的讲话

面向城市信息化发展加快推进数字城市地理空间框架建设与应用

国家测绘局副局长李维森

　　（2008年4月28日）

同志们：

　　地理空间框架是空间信息基础设施的重要组成部分，是经济社会信息化发展的基础平台。

胡锦涛总书记明确要求各级测绘部门要“推进数字中国地理空间框架建设，加快信息化测绘体系建设，提高测绘保障服务能力。

”《国务院关于加强测绘工作的意见》中，也把提供权威、标准的基础地理信息公共平台作为测绘部门的重要任务。

城市作为社会的经济文化中心，是国民经济建设和社会发展最活跃、发展最快、信息最丰富的区域。

为使测绘更好地服务于城市建设与发展，为城市信息化建设打好基础，推进城市地理信息资源的共建共享，国家测绘局在2006年启动了数字城市地理空间框架建设试点工作。

目前，试点工作已取得了阶段性成果，积累了宝贵的经验。

今天，我们在嘉兴市召开全国数字城市地理空间框架建设工作会议，总结交流试点工作经验，展示试点工作成果，明确推广工作思路和目标，研究有关措施，部署下阶段工作。

　　下面，我讲三个方面的意见，供大家讨论。

　　一、试点工作成效显著

　　试点工作开展以来，得到了省级测绘行政主管部门和许多城市人民政府的积极响应。

到目前为止，已有19个省（区）的30个城市经遴选进入试点工程。

在国家测绘局统一组织领导下，试点所在省级测绘行政主管部门与城市人民政府密切配合，各项工作稳步推进，作用和效益日益显著。

（一）为城市政府的科学决策和信息化管理提供支撑

　　通过试点工作的牵引带动，各试点城市投入资金近3亿元，加强了城市地理信息资源的建设，夯实了城市信息化的基础。

两年来共对30个城市进行了大比例尺、真彩色航空摄影，采集处理了大量各种比例尺基础地理信息数据，建成了一批基础地理信息数据库，从根本上扭转了这些城市地理信息资源匮乏的状况。

城市地理信息公共平台的建设，为其他专业信息空间定位、集成交换和互联互通奠定基础。

目前有近10个城市初步完成平台的建设。

如潜江、嘉兴、齐齐哈尔等城市，其地理信息公共平台已开始试运行，城市政府有关部门正在利用公共平台，开展信息交换与应用服务。

试点中所支持的典型应用系统，在城市的规划、管理及公共服务等方面，已显示出了良好的效果和应用前景。

目前已有约20个管理应用系统即将建设完成，如：

威海的“公安警用地理信息系统”、太原的“环保监测管理信息系统”、嘉兴的“工商管理应用系统”等。

这些系统通过对专业信息与地理信息的叠加，实现了对经济、社会和其他人文信息的空间统计分析和决策支持，有效提高了政府部门公共服务、社会管理和宏观决策的科学性与准确性。

（二）促进信息资源共享利用，避免重复投入和浪费

　　“构建数字城市地理空间框架，建立权威、唯一的城市地理信息公共平台”是本次试点的重要任务，也是国家和省级测绘行政主管部门、城市人民政府的共同认识。

试点建设过程中，有关城市通过建立政府领导牵头的协调机构，制定管理措施和办法，从政策机制上统筹地理信息资源的管理与开发利用，促进了公共平台的统一建设，为各类专业信息的交换、整合以及应用系统的搭建提供支撑，避免了重复投入、重复建设，也避免了定位基准、技术标准的不统一导致的信息孤岛等问题，降低了信息资源的建设和使用成本，大大提升了信息综合利用的水平和能力。

　　（三）建立了中央、省和城市政府三级互动的工作机制

　　国家测绘局、省级测绘主管部门、城市人民政府，合作共建、成果共享是本次试点的突出特点，也是国家测绘局项目建设模式的新尝试。

实践证明，这种模式和机制，有利于调动各方的积极性，有利于发挥各方的技术优势、资源优势和管理优势，有利于促进地理信息资源的统筹管理与共建共享。

这种模式和机制，进一步拉近了测绘工作与政府各方面工作的距离，使测绘工作的基础性作用在城市建设和管理中得到更直接、更充分的体现。

　　（四）科技创新、完善标准，培养造就了一批专业人才

　　充分发挥科技创新的支撑和引领作用，是试点工作的重要目标之一。

通过联合技术攻关，在城市基础地理信息三维数据采集与建模、公共平台数据整合与服务等关键技术上，实现了突破和创新，几个重要软件系统相继开发完成，为试点城市地理空间框架建设和公共平台的稳定运行，提供了可靠的技术保障。

为了确保建设成果的标准化和权威性，国家测绘局组织编制发布了《数字城市地理空间信息公共平台技术规范》等技术标准，出台了指导框架建设的国家标准20余项，行业标准10余项，数字城市地理空间框架建设的标准体系基本形成。

各城市一大批青年技术人员在实际工作中得到锻炼，业务和技术上不断成熟，已成为各试点城市信息化建设与应用的中坚力量。

　　通过试点，大家积累了一些宝贵的经验和体会，主要有：

　　第一，政府主导是成功的关键。

只有在国家、省、城市三级政府部门的主导下，在公共财政的支持下，基础性的框架建设才能顺利完成。

只有各级政府部门、尤其是城市人民政府的统筹协调，才能保证所建的地理信息公共平台在该城市的权威性、唯一性，也才能保证其得到长期稳定的发展、更新与维护。

　　第二，标准统一是实现共享的前提。

只有采用标准的基础地理信息数据，才能构建权威、统一的地理信息公共平台；只有地理信息公共平台的权威和统一，才能实现各类专业信息的互联互通、集成与共享。

这是《测绘法》等法律法规的基本要求，也是信息化建设的前提和保障，更是我们这次试点的重要目标之一。

　　第三，满足应用是生命力所在。

框架建设的最终目标是为城市政府部门的管理、决策和公共服务活动提供科学的手段和支撑，是为了满足各部门、各单位和广大人民群众对基础地理信息公共产品的需要。

只有有用，才能被政府部门和社会各界所接受，才能确立它在城市工作中的地位。

　　第四，更新维护是可持续发展的保障。

我国各个城市建设日新月异，这就要求反映城市各类设施和管理部件位置、形状和属性的基础地理信息，必须不断更新和维护。

只有保持数据的现势性，才能保障公共平台及应用系统有效运行，才能使其在城市管理与决策中持续发挥作用。

　　在总结试点工作取得