基于三维地理信息系统的移动数字城市方案
摘要
本文分析了三维地理信息系统与无线通信技术相互融合的创新应用在数字城市建设中的作用，以及现阶段基于无线网状网的三维数字城市解决方案的重点，以Skyline Terrasuit软件为例，分析了3D GIS软件平台与无线通信技术结合的发展和应用现状，从创新的角度，提出了移动数字城市的构成体系。
移动数字城市，3D GIS, Skyline Terrasuit, 无线网状网
一、 引言
数字城市的一般概念是：基于地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、遥感系统（RS）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。数字城市本质上是建设空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种与地理分布有关的信息资源。
由于中国是一个典型的发展中国家，经济结构和政府体制处在转型之中，因此更需要通过数字城市建设促进政府的管理创新，提高政府的管理能力和服务水平。当前，一个数字城市建设的热潮正在我国悄然兴起。北京、上海、重庆、深圳、广州等相继提出了数字城市建设规划并开始进行试点建设。"数字海南"、"数字广西"、"数字福建"、"数字浙江"等也相继启动，各地都把建设数字省市作为推进本地区信息化的重大战略措施。
如何利用现有的信息基础设施条件和地理空间数据资源，结合数字城市、电子政务等实现地理空间基础数据与无线通信技术的结合，更好地为用户及商业活动服务，已成为当前地理信息系统等技术发展的重点内容。
但是当前地理信息系统技术仍以二维信息为主， 比较而言， 三维地理信息系统技术可以使信息的表现更真实、丰富、具体，而下一代GIS技术的一个主要特点也是支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向三维发展，从静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力，因此三维地理信息系统技术与无线通信技术的结合将是未来地理信息技术发展的必然趋势，也将成为未来数字城市建设技术的必然选择。
基于三维地理信息系统技术，综合运用遥感，GPS及无线通信技术的移动数字城市解决方案，能够实现城市地理资源、风景景观、经济环境等社会资源的数字化、网络化及动态可视化，同时也可作为一个供电子商务、城市综合管理辅助的强大应用平台。
本文分析了三维地理信息系统与无线通信技术相互融合的创新应用在移动数字城市建设中的作用，以及现阶段基于无线网状网的以及三维地理信息系统的移动数字城市解决方案的重点，以Skyline Terrasuit软件为例，分析了3D GIS软件平台与无线通信技术融合发展和应用现状，从创新的角度，提出了移动数字城市的构成体系。
二、“Skyline Terrasuit“ 三维地理信息系统软件
三维GIS及相关技术是目前国内外GIS领域内的热点研究课题，也是“数字地球”关键技术的组成部分，三维GIS是模拟、表示、管理、分析客观世界中的三维空间实体及其相关信息的计算机系统，能为管理和决策提供更加直接和真实的目标和研究对象。三维 GIS是二维GIS技术的延伸和扩展，在这些方面已有许多国内外学者进行了很多的研究工作，基于分布式网络的商用三维地理信息系统也相继投入使用，如Skyline公司的Terrasuit等。
从上个世纪90年代中期，Skyline公司的 Terrasuite 软件系统就是是三维地理可视化解决方案的先驱。Skyline公司以一系列用于创建、发布、显示和编辑空间信息的Skyline Terrasuite产品系列来领导市场
从一开始，Skyline 就认识到仅仅实现立体的可视化技术是不够的。为了实现真正有用的三维可视化，它必须与所有的地理信息系统的组织机构协作，并且允许所有的用户访问数据——不管他们的专业水平和所处的位置如何。
Skyline TerraSuite 做为领先的三维地理信息系统平台，用一个强大的界面，可以把不同的地理数据联系起来，并且可以把它们快速的分发到各个用户，不论他们是在办公室，家里、或是野外。
TerraSuite包含的三类主要产品有：
TerraBuilder：融合大量的影象、高程和矢量数据，以此来创建有精确坐标的三维模型地形数据库。
TerraExplorer：它是一个桌面应用程序，使得用户可以浏览分析空间数据，并可以对其进行编辑。也可以在上面添加二维或者三维的物体、浏览路径、场景以及地理信息文件。TerraExplore与TerraBuilder所创建的地形库相连接，并且可以立即在网络上发布。
TerraGate：它是一个服务器端软件，它允许用户通过网络来访问地形数据库。TerraGate的空间数据是实时的以数据流方式传输的，就向读取本地机上的文件一样流畅。
众多的Skyline TerraExplore浏览器应用程序都是安装在计算终端或是其他嵌入式设备，通过有线或者无线网络来访问地理资源数据库。每个Skyline TerraExplore浏览器都可以分析并且编辑地理信息。
Skyline Terrasuit软件特点：
将图层数据以标准GIS文件格式输出。
通过标准COM接口与外部本地和WEB 应用程序通讯。控制所有动态及静态对象、信息层和应用系统信息。
提供全套三维测量及地形分析工具。
三维视窗中的快照功能及影像文件输出功能。
集成文本和WEB内容。
提供数据库接口，如Oracle，拥有强大数据处理能力。
通过发布工具输出三维场景提供给Intranet/Internet访问。
一、 ”移动数字城市”的概念
随着英特网和IP宽带技术越来越广泛地应用，城市所包含的方方面面都在变化：城市居民的生活与交流方式，城市的设施与建设，服务与被服务者的关系与服务形式，政府机构与市民的交互沟通等等。变化的深度与广度是前所未有的。引起这些变化的关键因素之一是信息技术革命所带来的快速、大量和定向的信息流通与交互。“移动数字城市”是建立在不断发展的信息技术之上的新型全方位信息服务体系，是城市整体服务系统中十分重要的组成部分。
随着Internet技术的发展和信息化建设的加深，城市信息化进程逐渐地改变着城市的运作方式、管理方式和市民的生活方式。电子政务、电子商务、金关、金税工程等初步实现了网上办公和审批，大大提高了政府机关部门和企业的工作效率和服务形象。但是，现有的信息管理系统普遍采用的是Internet有线网络，需要现场操作，工作人员一旦离开网络终端，便无法获得相关的实时信息，造成信息和决策的延误；而且，电脑终端和有线网络的普及程度客观上也限制了广大市民更好地享受信息服务所带来的便利。在资源管理、社会经济活动和日常生活中，人们所关心的信息中有80%以上的信息与空间位置有关。在一个陌生的环境中，用户迫切想知道他当时所处的地理环境信息，比如，“我在哪儿？”、“我附近是什么？”、“目的地在哪儿？”、“怎样到达目的地？”等。仅仅通过Internet 传送数据已不能满足人们对数据和信息的要求，人们随时随地都需要数据。而无线通信技术的不断发展和普及，特别是无线网状网, 3G, Wimax等技术的应用，使无线移动通信技术与GIS以及Internet结合成为可能，形成了一种新的移动数字城市的关键技术——移动GIS。
移动GIS是基于移动设备，以高性能有线和无线通讯网络进行信息数据传输，提供随时随地的基于位置的信息服务的分布式城市管理预警系统。它集成了GIS、GPS、移动通讯以及计算机网络等，将这些技术的优势进行整合，以高性能通信网络为信息传输，实现行业以及公众信息服务的移动信息化。通过移动计算技术，计算机和其它移动终端设备在无线环境下实现资源共享和数据传输，进而衍生一种新的信息服务，即基于位置的空间信息服务。与网络GIS想比，移动GIS的优势在于能够实时实地获取空间信息及其相关信息，以便更好地做出决策。移动通信与GIS的有机结合，为用户基于位置的信息交换、信息获取、共享和发布提供了便捷、经济的技术途径，从而形成面向便携式信息终端的GIS应用方案。移动GIS尤其适用于商业贸易、政府、电信、市政建设等移动性强且数据经常变化的行业。
做为承载移动数字城市的信息高速公路,一个可靠,低成本,灵活的高性能无线通信平台将是必不可少的. 无线网状网是目前新兴的基于IP技术的无线网络系统，是未来移动数字城市应用中重要的无线通信技术,如图所示，与其它网络系统相比主要有以下特点：
1．通讯范围大，直线通讯距离为5公里，可组建城域网。
2．最大数据传输速率为6Mbitps，可进行实时视频等大传输。
3．移动性好，目前只有Mesh系统可在高速移动下保持较高数据传输速率。
4．可与WIFI,3G,Wimax, 公共电话网等无线及有线网络相连。
5．具有多种安全措施，保证了网络通讯的保密性。
6．目前其它无线网络系统都不具备定位功能，而Mesh网络系统可独立于卫星定位系统，对终端用户进行准确地定位
二、 一、 基于无线网状网及三维地理信息系统的“移动数字城市“--紧急救援平台方案
基于无线网状网的三维地理信息系统平台在紧急救援应用中具有以下良好的功能：
1．三维地理信息系统显示救灾全过程，具有良好的画质和立体效果，使指挥中心能够全面了解救灾抢险的全过程。
2．救灾抢险中，提供海量的数据支持为领导指挥作出正确判断提供信息支持。灾难不会择地发生，现场情况大都非常复杂，三维地理信息系统能够显示路况信息以及紧急救援设施布局图以及相关的动态实时信息，为指挥员进行路径选择、交通封锁和紧急救援设施浏览提供数据支持。
3．现场的提供三维地理信息有利于现场指挥，通过三维地形图，指挥员可以进行人员配备和紧急救援器械选择，从而在细节上保证现场工作流畅。
4．保留模型输入接口，能够接入重大灾难（洪水，海啸，地震，火灾、爆炸、污染等）的模型，系统平台可根据模型作出判断，为火灾、污染范围确定和人员疏散提供参考。
5．平台保留底层数据接口，用户可以随时更新和输入新的地理数据，可对辖区地形数据进行良好的管理和建模，便于快速搜索和使用。
6．能够结合无线网状网本身或者GPS, 系统可以提供在恶劣条件下从室内到室外的快速定位，指挥中心可随时查询终端车辆人员的位置信息获得进度信息。
7. 系统可提供可靠的实时语音及图像传输, 使现场人员能够与控制中心保持畅通的信息交流,能够在三维地理信息系统中实时显示相关的动态信息.
五、结论与展望
数字城市作为信息技术应用与信息化带来的城市发展模式的创新，是创新型国家建设的重要组成部分，数字城市建设是相关信息技术发展的重要源动力，也是信息技术创新发展的机遇，抓住这一机遇，对于国民经济的发展将产生深远的影响。
随着三维地理信息基础软件及无线通信技术平台发展成熟，基于三维地理信息系统的移动城市技术将会在数字城市的建设起到重要的作用，将打破城市中时间、空间和部门之间的限制，利用低成本的无线网状网实现方便高效的信息共享，提供政府内部与外部一个数字化桥梁。
移动数字城市的经济及社会效益：
◆城市资源可视共享及管理的最佳方式
通过三维地理信息系统及无线通信平台技术将整个城市相关静态,动态信息呈现在管理者面前，有助于城市自身的规划和城市的优化管理。
◆是适应社会飞速发展的新技术手段
信息技术造就了当代最先进的生产力，对于城市来说，管理经济等诸多方面都面临着新经济变革带来的挑战。城市建设数字化、网络化、信息化,移动化将成为必然趋势
本文分析了三维地理信息系统与无线通信技术相互融合的创新应用在数字城市建设中的作用，以及现阶段基于无线网状网的三维数字城市解决方案的重点，以Skyline Terrasuit软件为例，分析了3D GIS软件平台与无线通信技术结合的发展和应用现状，从创新的角度，提出了移动数字城市的构成体系。
移动数字城市，3D GIS, Skyline Terrasuit, 无线网状网
一、 引言
数字城市的一般概念是：基于地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、遥感系统（RS）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。数字城市本质上是建设空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种与地理分布有关的信息资源。
由于中国是一个典型的发展中国家，经济结构和政府体制处在转型之中，因此更需要通过数字城市建设促进政府的管理创新，提高政府的管理能力和服务水平。当前，一个数字城市建设的热潮正在我国悄然兴起。北京、上海、重庆、深圳、广州等相继提出了数字城市建设规划并开始进行试点建设。"数字海南"、"数字广西"、"数字福建"、"数字浙江"等也相继启动，各地都把建设数字省市作为推进本地区信息化的重大战略措施。
如何利用现有的信息基础设施条件和地理空间数据资源，结合数字城市、电子政务等实现地理空间基础数据与无线通信技术的结合，更好地为用户及商业活动服务，已成为当前地理信息系统等技术发展的重点内容。
但是当前地理信息系统技术仍以二维信息为主， 比较而言， 三维地理信息系统技术可以使信息的表现更真实、丰富、具体，而下一代GIS技术的一个主要特点也是支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向三维发展，从静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力，因此三维地理信息系统技术与无线通信技术的结合将是未来地理信息技术发展的必然趋势，也将成为未来数字城市建设技术的必然选择。
基于三维地理信息系统技术，综合运用遥感，GPS及无线通信技术的移动数字城市解决方案，能够实现城市地理资源、风景景观、经济环境等社会资源的数字化、网络化及动态可视化，同时也可作为一个供电子商务、城市综合管理辅助的强大应用平台。
本文分析了三维地理信息系统与无线通信技术相互融合的创新应用在移动数字城市建设中的作用，以及现阶段基于无线网状网的以及三维地理信息系统的移动数字城市解决方案的重点，以Skyline Terrasuit软件为例，分析了3D GIS软件平台与无线通信技术融合发展和应用现状，从创新的角度，提出了移动数字城市的构成体系。
二、“Skyline Terrasuit“ 三维地理信息系统软件
三维GIS及相关技术是目前国内外GIS领域内的热点研究课题，也是“数字地球”关键技术的组成部分，三维GIS是模拟、表示、管理、分析客观世界中的三维空间实体及其相关信息的计算机系统，能为管理和决策提供更加直接和真实的目标和研究对象。三维 GIS是二维GIS技术的延伸和扩展，在这些方面已有许多国内外学者进行了很多的研究工作，基于分布式网络的商用三维地理信息系统也相继投入使用，如Skyline公司的Terrasuit等。
从上个世纪90年代中期，Skyline公司的 Terrasuite 软件系统就是是三维地理可视化解决方案的先驱。Skyline公司以一系列用于创建、发布、显示和编辑空间信息的Skyline Terrasuite产品系列来领导市场
从一开始，Skyline 就认识到仅仅实现立体的可视化技术是不够的。为了实现真正有用的三维可视化，它必须与所有的地理信息系统的组织机构协作，并且允许所有的用户访问数据——不管他们的专业水平和所处的位置如何。
Skyline TerraSuite 做为领先的三维地理信息系统平台，用一个强大的界面，可以把不同的地理数据联系起来，并且可以把它们快速的分发到各个用户，不论他们是在办公室，家里、或是野外。
TerraSuite包含的三类主要产品有：
TerraBuilder：融合大量的影象、高程和矢量数据，以此来创建有精确坐标的三维模型地形数据库。
TerraExplorer：它是一个桌面应用程序，使得用户可以浏览分析空间数据，并可以对其进行编辑。也可以在上面添加二维或者三维的物体、浏览路径、场景以及地理信息文件。TerraExplore与TerraBuilder所创建的地形库相连接，并且可以立即在网络上发布。
TerraGate：它是一个服务器端软件，它允许用户通过网络来访问地形数据库。TerraGate的空间数据是实时的以数据流方式传输的，就向读取本地机上的文件一样流畅。
众多的Skyline TerraExplore浏览器应用程序都是安装在计算终端或是其他嵌入式设备，通过有线或者无线网络来访问地理资源数据库。每个Skyline TerraExplore浏览器都可以分析并且编辑地理信息。
Skyline Terrasuit软件特点：
将图层数据以标准GIS文件格式输出。
通过标准COM接口与外部本地和WEB 应用程序通讯。控制所有动态及静态对象、信息层和应用系统信息。
提供全套三维测量及地形分析工具。
三维视窗中的快照功能及影像文件输出功能。
集成文本和WEB内容。
提供数据库接口，如Oracle，拥有强大数据处理能力。
通过发布工具输出三维场景提供给Intranet/Internet访问。
一、 ”移动数字城市”的概念
随着英特网和IP宽带技术越来越广泛地应用，城市所包含的方方面面都在变化：城市居民的生活与交流方式，城市的设施与建设，服务与被服务者的关系与服务形式，政府机构与市民的交互沟通等等。变化的深度与广度是前所未有的。引起这些变化的关键因素之一是信息技术革命所带来的快速、大量和定向的信息流通与交互。“移动数字城市”是建立在不断发展的信息技术之上的新型全方位信息服务体系，是城市整体服务系统中十分重要的组成部分。
随着Internet技术的发展和信息化建设的加深，城市信息化进程逐渐地改变着城市的运作方式、管理方式和市民的生活方式。电子政务、电子商务、金关、金税工程等初步实现了网上办公和审批，大大提高了政府机关部门和企业的工作效率和服务形象。但是，现有的信息管理系统普遍采用的是Internet有线网络，需要现场操作，工作人员一旦离开网络终端，便无法获得相关的实时信息，造成信息和决策的延误；而且，电脑终端和有线网络的普及程度客观上也限制了广大市民更好地享受信息服务所带来的便利。在资源管理、社会经济活动和日常生活中，人们所关心的信息中有80%以上的信息与空间位置有关。在一个陌生的环境中，用户迫切想知道他当时所处的地理环境信息，比如，“我在哪儿？”、“我附近是什么？”、“目的地在哪儿？”、“怎样到达目的地？”等。仅仅通过Internet 传送数据已不能满足人们对数据和信息的要求，人们随时随地都需要数据。而无线通信技术的不断发展和普及，特别是无线网状网, 3G, Wimax等技术的应用，使无线移动通信技术与GIS以及Internet结合成为可能，形成了一种新的移动数字城市的关键技术——移动GIS。
移动GIS是基于移动设备，以高性能有线和无线通讯网络进行信息数据传输，提供随时随地的基于位置的信息服务的分布式城市管理预警系统。它集成了GIS、GPS、移动通讯以及计算机网络等，将这些技术的优势进行整合，以高性能通信网络为信息传输，实现行业以及公众信息服务的移动信息化。通过移动计算技术，计算机和其它移动终端设备在无线环境下实现资源共享和数据传输，进而衍生一种新的信息服务，即基于位置的空间信息服务。与网络GIS想比，移动GIS的优势在于能够实时实地获取空间信息及其相关信息，以便更好地做出决策。移动通信与GIS的有机结合，为用户基于位置的信息交换、信息获取、共享和发布提供了便捷、经济的技术途径，从而形成面向便携式信息终端的GIS应用方案。移动GIS尤其适用于商业贸易、政府、电信、市政建设等移动性强且数据经常变化的行业。
做为承载移动数字城市的信息高速公路,一个可靠,低成本,灵活的高性能无线通信平台将是必不可少的. 无线网状网是目前新兴的基于IP技术的无线网络系统，是未来移动数字城市应用中重要的无线通信技术,如图所示，与其它网络系统相比主要有以下特点：
1．通讯范围大，直线通讯距离为5公里，可组建城域网。
2．最大数据传输速率为6Mbitps，可进行实时视频等大传输。
3．移动性好，目前只有Mesh系统可在高速移动下保持较高数据传输速率。
4．可与WIFI,3G,Wimax, 公共电话网等无线及有线网络相连。
5．具有多种安全措施，保证了网络通讯的保密性。
6．目前其它无线网络系统都不具备定位功能，而Mesh网络系统可独立于卫星定位系统，对终端用户进行准确地定位
二、 一、 基于无线网状网及三维地理信息系统的“移动数字城市“--紧急救援平台方案
基于无线网状网的三维地理信息系统平台在紧急救援应用中具有以下良好的功能：
1．三维地理信息系统显示救灾全过程，具有良好的画质和立体效果，使指挥中心能够全面了解救灾抢险的全过程。
2．救灾抢险中，提供海量的数据支持为领导指挥作出正确判断提供信息支持。灾难不会择地发生，现场情况大都非常复杂，三维地理信息系统能够显示路况信息以及紧急救援设施布局图以及相关的动态实时信息，为指挥员进行路径选择、交通封锁和紧急救援设施浏览提供数据支持。
3．现场的提供三维地理信息有利于现场指挥，通过三维地形图，指挥员可以进行人员配备和紧急救援器械选择，从而在细节上保证现场工作流畅。
4．保留模型输入接口，能够接入重大灾难（洪水，海啸，地震，火灾、爆炸、污染等）的模型，系统平台可根据模型作出判断，为火灾、污染范围确定和人员疏散提供参考。
5．平台保留底层数据接口，用户可以随时更新和输入新的地理数据，可对辖区地形数据进行良好的管理和建模，便于快速搜索和使用。
6．能够结合无线网状网本身或者GPS, 系统可以提供在恶劣条件下从室内到室外的快速定位，指挥中心可随时查询终端车辆人员的位置信息获得进度信息。
7. 系统可提供可靠的实时语音及图像传输, 使现场人员能够与控制中心保持畅通的信息交流,能够在三维地理信息系统中实时显示相关的动态信息.
五、结论与展望
数字城市作为信息技术应用与信息化带来的城市发展模式的创新，是创新型国家建设的重要组成部分，数字城市建设是相关信息技术发展的重要源动力，也是信息技术创新发展的机遇，抓住这一机遇，对于国民经济的发展将产生深远的影响。
随着三维地理信息基础软件及无线通信技术平台发展成熟，基于三维地理信息系统的移动城市技术将会在数字城市的建设起到重要的作用，将打破城市中时间、空间和部门之间的限制，利用低成本的无线网状网实现方便高效的信息共享，提供政府内部与外部一个数字化桥梁。
移动数字城市的经济及社会效益：
◆城市资源可视共享及管理的最佳方式
通过三维地理信息系统及无线通信平台技术将整个城市相关静态,动态信息呈现在管理者面前，有助于城市自身的规划和城市的优化管理。
◆是适应社会飞速发展的新技术手段
信息技术造就了当代最先进的生产力，对于城市来说，管理经济等诸多方面都面临着新经济变革带来的挑战。城市建设数字化、网络化、信息化,移动化将成为必然趋势
