數(shù)字城市的一般概念是：基于地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感系統(tǒng)（RS）等關鍵技術，建設服務于城市規(guī)劃、建設、管理；服務于政府、企業(yè)、公眾；服務于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎設施和信息系統(tǒng)。數(shù)字城市本質(zhì)上是建設空間信息基礎設施并在此基礎上深度開發(fā)和整合應用各種與地理分布有關的信息資源。
由于中國是一個典型的發(fā)展中國家，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和政府體制處在轉(zhuǎn)型之中，因此更需要通過數(shù)字城市建設促進政府的管理創(chuàng)新，提高政府的管理能力和服務水平。當前，一個數(shù)字城市建設的熱潮正在我國悄然興起。北京、上海、重慶、深圳、廣州等相繼提出了數(shù)字城市建設規(guī)劃并開始進行試點建設。“數(shù)字海南”、“數(shù)字廣西”、“數(shù)字福建”、“數(shù)字浙江”等也相繼啟動，各地都把建設數(shù)字省市作為推進本地區(qū)信息化的重大戰(zhàn)略措施。
如何利用現(xiàn)有的信息基礎設施條件和地理空間數(shù)據(jù)資源，結(jié)合數(shù)字城市、電子政務等實現(xiàn)地理空間基礎數(shù)據(jù)與無線通信技術的結(jié)合，更好地為用戶及商業(yè)活動服務，已成為當前地理信息系統(tǒng)等技術發(fā)展的重點內(nèi)容。
但是當前地理信息系統(tǒng)技術仍以二維信息為主，比較而言， 三維地理信息系統(tǒng)技術可以使信息的表現(xiàn)更真實、豐富、具體，而下一代GIS技術的一個主要特點也是支持“數(shù)字地球”或“數(shù)字城市”概念的實現(xiàn)，從二維向三維發(fā)展，從靜態(tài)數(shù)據(jù)處理向動態(tài)發(fā)展，具有時序數(shù)據(jù)處理能力，因此三維地理信息系統(tǒng)技術與無線通信技術的結(jié)合將是未來地理信息技術發(fā)展的必然趨勢，也將成為未來數(shù)字城市建設技術的必然選擇。
基于三維地理信息系統(tǒng)技術，綜合運用遙感，GPS及無線通信技術的移動數(shù)字城市解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)城市地理資源、風景景觀、經(jīng)濟環(huán)境等社會資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡化及動態(tài)可視化，同時也可作為一個供電子商務、城市綜合管理輔助的強大應用平臺。
三維GIS及相關技術是目前國內(nèi)外GIS領域內(nèi)的熱點研究課題，也是“數(shù)字地球”關鍵技術的組成部分，三維GIS是模擬、表示、管理、分析客觀世界中的三維空間實體及其相關信息的計算機系統(tǒng)，能為管理和決策提供更加直接和真實的目標和研究對象。三維GIS是二維GIS技術的延伸和擴展，在這些方面已有許多國內(nèi)外學者進行了很多的研究工作，基于分布式網(wǎng)絡的商用三維地理信息系統(tǒng)也相繼投入使用。
“移動數(shù)字城市”的概念
隨著英特網(wǎng)和IP寬帶技術越來越廣泛地應用，城市所包含的方方面面都在變化：城市居民的生活與交流方式，城市的設施與建設，服務與被服務者的關系與服務形式，政府機構(gòu)與市民的交互溝通等等。變化的深度與廣度是前所未有的。引起這些變化的關鍵因素之一是信息技術革命所帶來的快速、大量和定向的信息流通與交互。“移動數(shù)字城市”是建立在不斷發(fā)展的信息技術之上的新型全方位信息服務體系，是城市整體服務系統(tǒng)中十分重要的組成部分。隨著Internet技術的發(fā)展和信息化建設的加深，城市信息化進程逐漸地改變著城市的運作方式、管理方式和市民的生活方式。電子政務、電子商務、金關、金稅工程等初步實現(xiàn)了網(wǎng)上辦公和審批，大大提高了政府機關部門和企業(yè)的工作效率和服務形象。但是，現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)普遍采用的是Internet有線網(wǎng)絡，需要現(xiàn)場操作，工作人員一旦離開網(wǎng)絡終端，便無法獲得相關的實時信息，造成信息和決策的延誤；而且，電腦終端和有線網(wǎng)絡的普及程度客觀上也限制了廣大市民更好地享受信息服務所帶來的便利。在資源管理、社會經(jīng)濟活動和日常生活中，人們所關心的信息中有80%以上的信息與空間位置有關。在一個陌生的環(huán)境中，用戶迫切想知道他當時所處的地理環(huán)境信息，比如，“我在哪兒？”、“我附近是什么？”、“目的地在哪兒？”、“怎樣到達目的地？”等。僅僅通過Internet 傳送數(shù)據(jù)已不能滿足人們對數(shù)據(jù)和信息的要求，人們隨時隨地都需要數(shù)據(jù)。而無線通信技術的不斷發(fā)展和普及，特別是無線網(wǎng)狀網(wǎng)， 3G， Wimax等技術的應用，使無線移動通信技術與GIS以及Internet結(jié)合成為可能，形成了一種新的移動數(shù)字城市的關鍵技術——移動GIS。
移動GIS是基于移動設備，以高性能有線和無線通訊網(wǎng)絡進行信息數(shù)據(jù)傳輸，提供隨時隨地的基于位置的信息服務的分布式城市管理預警系統(tǒng)。它集成了GIS、GPS、移動通訊以及計算機網(wǎng)絡等，將這些技術的優(yōu)勢進行整合，以高性能通信網(wǎng)絡為信息傳輸，實現(xiàn)行業(yè)以及公眾信息服務的移動信息化。通過移動計算技術，計算機和其它移動終端設備在無線環(huán)境下實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)傳輸，進而衍生一種新的信息服務，即基于位置的空間信息服務。與網(wǎng)絡GIS想比，移動GIS的優(yōu)勢在于能夠?qū)崟r實地獲取空間信息及其相關信息，以便更好地做出決策。移動通信與GIS的有機結(jié)合，為用戶基于位置的信息交換、信息獲取、共享和發(fā)布提供了便捷、經(jīng)濟的技術途徑，從而形成面向便攜式信息終端的GIS應用方案。移動GIS尤其適用于商業(yè)貿(mào)易、政府、電信、市政建設等移動性強且數(shù)據(jù)經(jīng)常變化的行業(yè)。
做為承載移動數(shù)字城市的信息高速公路，一個可靠，低成本，靈活的高性能無線通信平臺將是必不可少的。 無線網(wǎng)狀網(wǎng)是目前新興的基于IP技術的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，是未來移動數(shù)字城市應用中重要的無線通信技術，如圖所示，與其它網(wǎng)絡系統(tǒng)相比主要有以下特點：
- 通訊范圍大，直線通訊距離為5公里，可組建城域網(wǎng)。
- 最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6Mbitps，可進行實時視頻等大傳輸。
- 移動性好，目前只有Mesh系統(tǒng)可在高速移動下保持較高數(shù)據(jù)傳輸速率。
- 可與WIFI，3G，Wimax， 公共電話網(wǎng)等無線及有線網(wǎng)絡相連。
- 具有多種安全措施，保證了網(wǎng)絡通訊的保密性。
- 目前其它無線網(wǎng)絡系統(tǒng)都不具備定位功能，而Mesh網(wǎng)絡系統(tǒng)可獨立于衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對終端用戶進行準確地定位。
基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的三維地理信息系統(tǒng)平臺在緊急救援應用中具有以下良好的功能
- 三維地理信息系統(tǒng)顯示救災全過程，具有良好的畫質(zhì)和立體效果，使指揮中心能夠全面了解救災搶險的全過程。
- 救災搶險中，提供海量的數(shù)據(jù)支持為領導指揮作出正確判斷提供信息支持。災難不會擇地發(fā)生，現(xiàn)場情況大都非常復雜，三維地理信息系統(tǒng)能夠顯示路況信息以及緊急救援設施布局圖以及相關的動態(tài)實時信息，為指揮員進行路徑選擇、交通封鎖和緊急救援設施瀏覽提供數(shù)據(jù)支持。
- 現(xiàn)場的提供三維地理信息有利于現(xiàn)場指揮，通過三維地形圖，指揮員可以進行人員配備和緊急救援器械選擇，從而在細節(jié)上保證現(xiàn)場工作流暢。
- 保留模型輸入接口，能夠接入重大災難（洪水，海嘯，地震，火災、爆炸、污染等）的模型，系統(tǒng)平臺可根據(jù)模型作出判斷，為火災、污染范圍確定和人員疏散提供參考。
- 平臺保留底層數(shù)據(jù)接口，用戶可以隨時更新和輸入新的地理數(shù)據(jù)，可對轄區(qū)地形數(shù)據(jù)進行良好的管理和建模，便于快速搜索和使用。
- 能夠結(jié)合無線網(wǎng)狀網(wǎng)本身或者GPS， 系統(tǒng)可以提供在惡劣條件下從室內(nèi)到室外的快速定位，指揮中心可隨時查詢終端車輛人員的位置信息獲得進度信息。
- 系統(tǒng)可提供可靠的實時語音及圖像傳輸， 使現(xiàn)場人員能夠與控制中心保持暢通的信息交流，能夠在三維地理信息系統(tǒng)中實時顯示相關的動態(tài)信息。
數(shù)字城市作為信息技術應用與信息化帶來的城市發(fā)展模式的創(chuàng)新，是創(chuàng)新型國家建設的重要組成部分，數(shù)字城市建設是相關信息技術發(fā)展的重要源動力，也是信息技術創(chuàng)新發(fā)展的機遇，抓住這一機遇，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展將產(chǎn)生深遠的影響。
隨著三維地理信息基礎軟件及無線通信技術平臺發(fā)展成熟，基于三維地理信息系統(tǒng)的移動城市技術將會在數(shù)字城市的建設起到重要的作用，將打破城市中時間、空間和部門之間的限制，利用低成本的無線網(wǎng)狀網(wǎng)實現(xiàn)方便高效的信息共享，提供政府內(nèi)部與外部一個數(shù)字化橋梁。
