《城市规划原理》
课 程 论 文
2013 级 土木工程 学 院 专 业 学 号 学生姓名 成 绩 地理信息技术在城市发展中的应用--以北京市为例
【摘要】
目前，“智慧城市”的建设已经成为现代城市发展的新趋势和新实践。本文简单介绍了三维地理信息技术定义、特点和功能，以及基于北京区位条件下的城市规划管理过程中的三维地理信息技术的应用实践，分析了其应用的情况及价值，最后对部分问题进行总结。
【关键字】
地理信息系统 北京 智慧城市 城市规划 三维地理信息
【Abstract】
Currently, the \"smart city\" building has become a new trend and a new practice of modern urban development.This paper briefly describes the three-dimensional geographic information technology definition, features and functions, based on urban planning and management at Beijing location conditions Proce Application of the three-dimensional geographical information technology, analyzes the situation and the value of its application last part of the question to summarize.【Key Words】
Geographic Information SystemsBeijing Smart City City planning Three-dimensional Geographic Information 1三维地理信息技术的提出背景，意义，特点
目前，国家经济及社会高速发展，城市化进程加快，人们生活节奏越来越快，生活便利的同时，出现许多问题。与此同时，三维地信息技术出现了而且显示其在城市规划中的应用优势，城市规划全过程中都可以体现地理信息系统的应用价值，该技术方便了城市规划部门的工作，节约了成本，提高了效率。
三维地理信息技术拥有工具箱的功能，三维地理信息技术也具有数据库的意义。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
三维地理信息技术中用xyz三个坐标轴定义目标对象，同二维技术的目标定义性质完全不相同。三维地理信息技术核心在于三维空间数据库建设，其具有三维空间分析的独有能力，真实的三维输出能力，而不是假三维，2.5维的处理方式，其系统建设工作和理论研究更为复杂。
传统基于文件与关系数据库混合的GIS数据库管理方式由于在数据安全性、多用户操作、网络共享及数据动态更新等方面已不能满足日益增长的需要。现有的对象关系型数据库管理系统（ORDBMS）虽然还不直接支持三维空间对象，但其在保留关系数据库优点的同时，也采纳了面向对象数据库设计的某些原理，具有将结构性的数据组织成某种特定数据类型的机制，这使得它不仅能够处理3D数据的复杂关系，也能将在逻辑上需要以整体对待的数据组织成一个对象，这为三维GIS的海量数据管理提供了一条切实可行的途径。
三维地理信息是数字城市的重要基础空间信息。三维城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息，构建出一个真实、直观的虚拟城市环境，为城市管理者面对复杂的城市，实施科学的、人文的、生态的规划，提供有力的决策手段[1]。由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是三维可视化技术应用的主要领域，建立基于影像的城市三维系统，构建真实、准确的虚拟城市场景，实时互动地评估与分析规划方案，为城市规划的决策提供更加直观与科学的依据
世界本来就是处于3维空间中的，而发展日渐成熟的2D GIS是将现实世界简化为平面上2维投影进行操作的，本质上是基于抽象符号的系统，不能给人以自然界的本质感受。这主要是由于当初计算机处理能力有限造成的。随着计算机图形图像学、计算机可视化技术以及相关学科的发展，使得生成、显示和操纵完全描述目标3D几何特征和属性特征的数据成为可能，人们开始对3D GIS理论和实际应用方面进行了有益的探索和实践。随着应用的深入，人们越来越多地要求从真3维空间来处理问题。 3D GIS是将3D空间坐标( x，y，z)作为独立参数来进行空间实体对象的几何建模，其数学表达式为F=f ( x，y，z)。三维GIS不仅能表达空间对象间的平面关系和垂向关系，而且也能对其进行三维空间分析和操作，向用户立体展现地理空间现象，给人以更真实的感受。
2三维地理信息技术应用下的北京市建设概况
2.1 北京市区位情况
北京位于东经115.7°—117.4°，北纬39.4°—41.6°，中心位于北纬39°54′20″，东经116°25′29″，总面积16410.54平方千米。北京位于华北平原北部，背靠燕山，毗邻天津市和河北省。北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候。北京历史悠久，文化灿烂，是首批国家历史文化名城、中国四大古都之一和世界上拥有世界文化遗产数最多的城市，3060年的建城史孕育了故宫、天坛、八达岭长城、颐和园等众多名胜古迹。早在七十万年前，北京周口店地区就出现了原始人群部落“北京人”。公元前1045年，北京成为蓟、燕等诸侯国的都城。公元938年以来，北京先后成为辽陪都、金中都、元大都、明清国都。1949年10月1日成为中华人民共和国首都。
2.2 北京市三维地理信息技术应用背景及现状 北京的信息基础设施建设成果较为显著，特别在智慧医疗、卫生、教育、就业、社保、安防等公共服务领域取得突破性进展，建设了一系列工程项目。如北京市电子政务专网、医疗保险信息系统、社会保障卡系统及社区公共服务平台。 2012年3月16日，北京市经济信息化委员会发布了《智慧北京行动纲要》，提出了城市智能运行行动计划、市民数字生活行动计划、企业网络运营行动计划、政府整合服务行动计划、信息基础设施提升行动计划、智慧共用平台建设行动计划以及应用与产业对接行动计划、发展环境创新行动计划八大行动计划。各计划相对应的试点示范工程包括：1，以居住证为载体建立全市联网、部门联动的实有人口信息系统;2，推广车辆智能终端、不停车收费系统(ETC)、\"电子绿标\"等智能化应用;3，推广智能电表、智能水表、智能燃气表和供热计量器具，形成智能的电力、水资源和燃气等控制网络;4，建设城市安全视频监控网络;5，推广\"市民卡\"(包括社保卡和实名交通卡等)，使市民能持卡享受医疗、就业、养老、消费支付等社会服务;6，推动\"三网融合\"，建设城乡一体的高性能光纤网络，实现光纤到企入户，覆盖全市各社区(村);7，推广电子商务应用;8，提高首都之窗网站群、政务服务中心、政府服务热线等多渠道、多层级联动集成服务能力;9，建设全市统一的传感终端网络、政务物联数据专网、无线宽带专网及物联网安全保障体系;10，推动建设一批\"智慧北京\"体验中心、示范社区(村)、示范企业和示范园区等等。
规划管理工作中利用三维地理信息技术，旨在搭建起一个三维数字化的规划仿真平台，通过建立三维城市规划地理信息系统来辅助决策该区域规划者的可视化要求，同时给相关领导的最终决策提出科学合理且高效的帮助，实现城市规划管理工作的直、科学且快捷。该区域规划的任务主要是建立覆盖整个规划区域三维地形的模型框架，建立精细的三维模型，通过三维地理信息技术的数据联动效应，实现交互式响应操作，提高城市规划管理工作效率的同时节约规划成本。
2.3北京市建设智慧城市的比要性和应用三位地理信息技术的可行性
目前，北京市交通压力巨大，如何能合理的安排大量的机动车出行而不导致交通拥堵现象？如何动态实时的为每一名机车驾驶员规划合理的行车路线？在城市建设中，存在规划不合理不科学的现象较多，如何实现科学合理的决策，为城市规划服务？天气环境污染问题突出，如何及时预报以及形成合理应对方式？解决上述等等问题离不开新技术的应用，也离不开三维地理信息技术的应用。因此三维地理信息技术的应用显得尤为必要，与此同时，三维地理信息技术必将在城市规划设计的应用实践中得以充分发展。
在三维地理信息技术应用之中下列技术以及学科的发展提供了支持和保障，现代科学技术的飞速发展，特别是计算机技术的发展和应用，宽带网络计算机技术，大规模存储技术，高分卫星遥感技术，全球定位技术，以及近景测量技术的飞速发展试三维地理信息技术有了广阔的数据获取方式，优秀的数据处理平台，进而能够将各种途径所的数据进行交叉处理，空间分析，应用一系列算法可以解决实际问题，为城市发展和规划助力。 3 北京市三维地理信息技术的发展前景
三维地理信息技术的发展有更高级要求。
其中之一是实现数据的无差异处理，也就是要提供一个统一的开放式平台，能够处理不同厂商设备，不同方式获取的地理信息数据。目前还没有形成一个统一平台造成数据共享难度加大，增加了发展和规划成本，重复建设，造成资源浪费，信息资源无法共享，进而无法形成合力。
其二，提供一种统一的数据组织规则，从根本上解决数据无法共享问题。
解决了上述两个发展的困难之后，我们能够使用三维地理信息技术构建真实三维，用以更加高效快速处理实际问题。能够把海量数据有效利用，节约巨额成本，解决交通问题，规划问题，必将更加科学合理有依据。
参考文献
[1]毛锋．用三维地理信息系统的城市规划研究 [J]．中国地理信息系统协会论文，2004，27(08)：31-33． [2]李德仁，崔巍地理本体与空间信息多级网格测绘学报，2008 [3]陈述彭城市化与城市地理信息系统北京：科学出版社，1999
