1.3.1数字城市的组成
数字城市的概念虽然提出已久，但尚未有一致性的标准定义。人们从不同的出发点提出了很多数字城市的定义。例如，从技术的角度出发，数字城市即是综合运用GIS、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、多媒体网格即虚拟仿真等技术，对城市基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统。从实际应用的角度出发，数字城市也可以被视为一个服务于政府、企业和公众的城市信息化平台。数字城市是一个发展中的概念，目前尚没有一个统一权威的意见。一般，数字城市的概念可以分广义和狭义两种。广义的数字城市概念，即城市信息化，是指通过建设宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源，实现城市经济信息化，建立城市电子政府、电子商务企业、电子社区，并通过发展信息家电、远程教育、网上医疗，建立信息化社区。狭义的数字城市是指：综合运用GIS、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统，它具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能。数字城市不仅能提高城市管理的效率，而且能大力发展生产力，扩大生产规模，增加市民经济收入，提高服务质量，促进社会经济发展。数字城市交通网络化后，还可以节约城市宝贵的土地资源，缓解建筑稠密、住宅紧张、交通阻塞、环境混乱、资源短缺、噪声严重等现代城市的一系列“城市病”。正因为如此，在1998年美国副总统戈尔首次提出数字地球的概念之后，许多国家和地区都将数字地球技术系统的重要组成部分之一数字城市的研究与建设作为其抢占科技、产业和经济制高点的战略之一。“数字城市”通过宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源，建立电子政务、电子商务、劳动社会保障等信息系统和信息化社区，实现全市国民经济和社会信息化。就数字城市的概念而言，它至少应包括两层含义：
1.数字城市是基于一个现实存在的城市，而用数字空间去减少城市实质空间的运作；
2.数字城市是现实城市在数字空间的再现或反映。
从第一层含义来看，数字城市首先是基于一个现实城市的，现实城市的各个方面都应在数字空间中有其对应或相关联的对象，而数字化技术又在实质空间影响和改变着该现实城市各方面的行为方式和发展方向；其第二层含义说明了数字城市不是实质城市的一个简单复制，而是现实城市在数字空间的反映，由于数字空间本身所独具的一些特性，决定了在某些方面数字城市又是超越实质城市的。
“数字城市”对于不同类型、不同区域和不同大小的城市而言，其功能的侧重点可能有所差异，但在基本的组成体系上是相同的，主要是通过各类传感器系统对城市的基础设施和城市活动数据进行自动采集、动态监测并对城市的运行进行相应的管理。
数字城市就是信息化、现代化城市，不仅包括数字经济、数字社会、数字生活和数字政府、数字企业、数字社区、数字家庭等，还包括数字地籍、数字规划、数字水利、数字交通、数字电力、数字通讯、数字旅游、数字生态、数字抗灾、数字商务和数字金融等。数字城市就是人类梦寐以求的理想生活环境。
新的世纪中，各个国家和地区都将“信息化建设”作为提高自身竞争力的重要战略措施，“数字地球”、“数字城市”等新概念的出现，预示着国家和城市信息化建设的竞争即将进入一个更为激烈的阶段。
数字城市工程是城市公用信息平台上的空间信息获得、更新、处理、应用系统。数字城市的内容包括：技术组成、组织结构及应用等方面。数字城市组织结构，即数字城市工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源，建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。数字城市是城市信息技术的综合应用，也是当前信息技术应用最广泛的领域。就这个意义而言，数字城市应用十分广泛，归纳起来主要有十二个方面：电子政务、电子商务、城市智能交通、市政基础设施管理、公共信息服务、远程教育、社会医疗保障、社区管理、突发事件处理、城市环境检测、智能化小区、水网调配等。
数字城市的具体组成主要包括以下几个部分：①数据获取与更新体系。包括城市地表、上空及地下等自然地理数据的自动获取系统，城市基础设施数据的实时获取和更新体系，城市人文、经济、政论等社会数据的变更与监控系统等。②数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施、多分辨率海量数据实时地存贮、压缩、处理技术、元数据管理技术、空间数据仓库等。③信息提取与分机体系。包括数据互操作、多元数据集成、信息智能提取分机、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。④网络体系。包括高宽带网络、智能网络，支持基于网络的分析式计算操作系统，基于对象的分布式网络服务，分布处理和互操作协议等。⑤应用体系。包括城市规划、地籍管理、城市防灾、城市交通等。同时还包括城市网络生活方式等。⑥管理体系。包括专业人员小组、教育培训、安全管理、系统维护、标准与互操作规范、相关法规等。
1.城市空间信息基础设施
城市空间信息基础设施主要是城市地理信息采集基础设施系统、环境信息采集基础设施系统、城市信息数据库系统、数据传输系统等，其主要功能是对城市空间信息进行感知、采集、转换、传输和存储，作为数字城市的底层支持，是数字城市的基础。
2.行业空间数据系统
主要包括规划、地籍、交通、电力、通讯、水利、旅游、生态环境、医疗卫生、农业、抗灾、金融、商务、文化、教育、气象以及政府、企业、社区、楼宇等专业用户，根据所属行业和部门登记和编辑各自空间的专题数据及其属性数据，构建行业空间数据系统。如交通系统数据系统采集和处理的主要对象是城市的交通状态，包括交通工具数据、交通运行状态数据等，而生态环境数据库系统主要采集和处理城市大气环境、水环境、森林状态、植被、染污等方面的状态数据。
3.数据采集和更新体系
数据采集系统是应用各类先进技术如传感器网络技术、GPS系统、遥感观测系统、航测空间数据采集系统、三维景观图制作系统、近景摄影测量系统、地籍调查测量系统采集城市空间的相关数据，同时将所采集的数据实时或定期对相应的数据库系统进行更新，保证城市空间数据的性和实时性。
4.数据库体系
数据库体系是数字城市工程的核心，包括共享数据库、行业数据库和数据集元数据库等。共享数据库又包括基础空间数据库、基本数字数据库、遥感影像库和公用专业数据库等。而城市空间数据由于信息量大，一般都采用分布式数据库进行存储。
5.数据信息管理和交换
空间数据信息管理借助先进的计算机技术对城市空间数据进行管理，如在城市空间数据信息管理中应用超级计算机、网格计算机技术、云计算机技术等进行数据处理、分析与数据挖掘；而这些数据的传输和交换则使用网络体系进行，如使用互联网和各类专业通信网络实现城市空间数据的转换和传输。
6.管理体系
管理体系包括专业人员小组、教育培训、安全管理、系统维护、标准与互操作规范、相关法规等。主要负责对城市运行数据的动作制定标准与互操作规范、相关法规，进行系统的维护与安全管理等。
1.3.2数字城市的构建
1.统筹规划、有序开展
鉴于数字城市建设是一项长期的、战略性的任务，必须统一组织，并制定一个先进而切合实际的数字城市建设方案和总体规划，以期指导数字城市工程建设的实施，避免条块分割、各自为战、盲目行动而造成的“形象工程”、“面子工程”甚至“花瓶工程”。同时，结合当地的实际情况，制定一个积极、稳妥的数字城市建设推进策略，确保数字城市建设的有序进行。
2.基础先行、框架搭建
“数字城市”建设的基础工作主要有四项。
第一项是信息基础设施，要有高速宽带网络和支撑的计算机服务系统和网络交换系统。也就是说，“数字城市”的第一项任务是解决“修路”的问题。
第二项基础是数据，特别是“空间数据”。据统计人类生活和生产的信息有80％与空间位置有关，数字地图和数字影像是“数字城市”的基础框架。为什么我们要称为“数字城市”，而不是“网络城市”？因为网络城市只能说明铺设了多少光缆，而不能衡量城市的信息化水平。衡量“数字城市”的指标，除宽带网里程以外，更重要的是数据量的大小，特别是各类基础空间数据的数据量。
“数字城市”第三项基础是人，管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。与管理“现实城市”相对应，管理“数字城市”要逐渐建立起相应的机构和规范，要不断对网络系统和数据进行建设、更新、维护和升级，并协调用户的访问。除管理“数字城市”的人以外，培养使用“数字城市”的人也是一项重要的基础工作。只是建了“数字城市”而没有人用，是一种浪费，也产生不了社会经济效益。
数字城市建设的核心是促进并实现信息共享，杜绝“信息孤岛”和“数字鸿沟”的产生，而且数字城市的未来将是数字中国、甚至数字地球，只有统一的标准体系才能实现共享。所以第四项工作就是建立信息共享平台、信息共享的标准体系、信息资源整合、信息共享的政策法规和信息共享的运行机制等。
3.协调管理、持续发展
“数字城市”是一个庞大的系统工程，搞好组织协调管理是实现“数字城市”的关键环节，组织协调管理的核心问题是网络资源共享和数据资源共享。“数字城市”建设不能仅依靠某一个行政部门来组织协调，例如，若仅依靠电信局，至多可以协调网络资源共享问题；依靠规划局，只能解决规划局的信息系统建设，而不能保证其他行业信息系统的健康发展.因此为了有效地协调建设“数字城市”，应在政府领导下，设立专门机构、设立行政管理人员和技术人员组成的工作班子，制定“数字城市”的发展纲要以及资源共享的政策与标准，解决各自为政，互相封锁等问题，使“数字城市”在政府的统一领导下健康发展。
1.3.3数字城市的应用
“数字城市”是21世纪城市发展的新主题，也是提高城市综合竞争力，促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力。与发达国家相比，我国数字城市起步晚而起点高，城市化、数字化同步推进，有高新科技作后盾，完全实现跨越式发展。展望未来，从数字地球、数字国家到数字城市，再到数字小区，将逐步成为现实，并将成为未来人类社会科学发展、和谐发展和高品质生活的主要方式，也必将成为未来城市生存发展与现代管理的重要方式。
1.4智慧城市
1.4.1智慧城市的定义
一座智慧城市的基础设施能够打造一个政府、市民与企业和谐共处的生态系统。传统城市和政府是按业务、管理职责分别设定的，各个部门各司其职。在新一代城市政府向服务转型的过程中，都用“E‐government”作为首要目标。不仅仅是实现电子化办公或者电子政务，而是通过“E”转型，让城市和政务部门成为以公民为中心的服务机构，以公民的需求和城市的实际运行状况来调整政府的业务。何为智慧城市？智慧城市主要表现在以下几个方面：
全面感测———遍布各处的传感器和智能设备组成“物联网”，对城市运行的核心系统进行测量、监控和分析。
充分整合———“物联网”与互联网系统完全连接和融合，将数据融合为城市核心系统的运行全图，提供智慧的基础设施。
激励创新———鼓励政府、企业和个人在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用，为城市提供源源不断的发展动力。
协同运作—基于智慧的基础设施，城市里的各个关键系统和参与者进行和谐、高效的协作，达到城市运行的最佳状态。
IBM为“智慧的城市”勾画了蓝图：政府变成一个一站式的服务体制，面向市民将业务进行板块化。在城市发展中，经济发展和稳定是首要任务，公共安全、社会服务、教育、社保和市政建设分别构成最重要的板块。而形成整个板块的支撑层有法律框架、市政系统，以及赋予城市以“智慧”的信息基础架构。“智慧的城市”意味着在部门之间共享协同作业，意味着改变等待服务请求为主动的连续的服务，意味着精简业务流程和降低服务成本，并在四个主要方面形成智慧的系统：公共服务管理：虚拟的“一站式”政府服务平台；交通管理：各种交通网络模式、服务提供商、车辆与用户的集成；突发事件管理：实时数据分析，并对突发事件和灾害做出反应；城市管理：监视并对城市事件（如盗窃、交通事故等）做出反应。
