测绘地理信息蓝皮书BLUE BOOK OF CHINA’S SURVEYING & MAPPING &

GEOGRAPHIC INFORMATION

智慧中国地理空间智能体

系研究报告（2013）REPORT ON GEOSPATIAL INTELLIGENT SYSTEM OF SMART

CHINA (2013)

社会科学文献出版社

SOCIAL SCIENCES ACADEMIC PRESS(CHINA)

测绘地理信息蓝皮书编委会

主 编 徐德明

副主编 王春峰 张辉峰

执行主编 徐永清

策 划 国家测绘地理信息局测绘发展研究中心

编辑组 周 星 常燕卿 乔朝飞 桂德竹

褚天行 刘 利 宁镇亚 孙 威

管 谌 曹会超 马萌萌 徐 坤

张 月 阮于洲 熊 伟 贾 丹

刘 芳 张永波 周 晔

摘 要

为使社会各界全面了解智慧中国地理空间智能体系发展状况，国家测绘地理信息局测

绘发展研究中心组织编辑、出版了测绘地理信息蓝皮书《智慧中国地理空间智能体系研究报

告（2013）》一书。本书由国家测绘地理信息局徐德明局长主编，是社会科学文献出版社皮

书系列之“测绘地理信息蓝皮书”的第五本，以智慧中国地理空间智能体系为主题，邀请

有关领导、专家和企业家撰文，对近年来该领域发展状况进行系统和深入分析。

本书包括前言、主报告和专题报告三部分。前言介绍了国家测绘地理信息局在推动数字

城市和智慧城市建设方面的主要举措、工作重点，提出了国家测绘地理信息局实施“构建智

慧中国”战略的举措。

主报告介绍了智慧地球、智慧中国、智慧城市的内涵和发展现状，分析了测绘地理信息

在智慧中国建设中的定位和作用，提出了构建智慧中国地理空间智能体系的思路、主要任

务、保障措施等。

专题报告由综合篇、建设篇、科技篇和应用篇组成，从不同方面和角度介绍了智慧中国

地理空间智能体系近年来取得的重要成果。

关键词：智慧中国 地理空间智能体系 地理信息 测绘 现状

AbstractIn order to comprehensively review the geospatial intelligent system of smart China, the

Development Research Centre of Surveying and Mapping of the National Administration of

Surveying, Mapping and Geoinformation edited this blue book report on the geospatial intelligent

system of smart China（2013）. The book is the fifth one of the Blue book of China’s Surveying

& Mapping & Geographic Information in the Social Sciences Academic Press series. Xu Deming,

the director of the National Administration of Surveying, Mapping and Geoinformation, is the

chief editor of this book. Officals, experts and entrepreneurs were invited to write articles about

the geospatial intelligent system of smart China. In these articles, the development, achievement

and problems of the geospatial intelligent system of smart China in recent years are analyzed.

The book includes preface, keynote article and special reports. The preface summarized key

actions and emphases on the construction of digital city and smart city carried out by the National

Administration of Surveying, Mapping and Geoinformation. Major actions which will be carried

out by the National Administration of Surveying, Mapping and Geoinformation to “Construct

Smart China” were proposed.

The keynote article introduced the profound meaning and current progress of smart Earth,

smart China and smart city. It also analyzed the orientation and significance of surveying,

mapping and geoinformation in smart China construction. Major thoughts, tasks and actions

during the construction of the geospatial intelligent system of smart China were proposed.

Special reports consist of general section, construction section, science and technology

section and application section. These reports illustrated the great achievements of the geospatial

intelligent system of smart China in recent years from different aspects and sights.

Key words: Smart China, Geospatial Intelligent System, Geographic Information, Survey and

Mapping, Status

1

目 录

前 言 构建智慧中国，推动转型升级 徐德明 / 001

主报告

1. 智慧中国地理空间智能体系研究报告 徐永清 宁镇亚 等 / 001

综合篇

2. 数字中国地理空间框架的建设与智慧城市时空信息云平台的探索 李维森 / 039

3. 智慧中国地理空间支撑体系建设的若干思考 李朋德 / 050

4. 对智慧中国建设中测绘地理信息法制工作的探讨 王保立 / 063

5. 国外智慧城市建设概况 温宗勇 / 071

6. 如何从数字城市地理空间框架升级到智慧城市时空信息框架的实践

梁哲恒 俞志宏 等 / 080

建设篇

7. 智慧北京建设进展 温宗勇 / 096

8. 从数字海南到智慧海南建设探讨 杨宏山 / 105

I

9. 上海市规划、国土和房产数据管理及业务化应用平台的实践与探索

宋 唯 王 号 等 / 111

10. “智慧重庆”建设探索与实践 张 远 罗灵军 / 12

1

11. 我国智慧城市顶层设计基本思路研究 高光耀 / 130

12. 智慧城市时空平台建设方法探索 孙 冰 万碧玉 等 / 138

13. 智慧城市建设有关探讨 洪 亮 王 华 等 / 144

14. 测绘地理信息助力“数字城市”向“智慧城市”转型升级的若干思考

桂德竹 张成成 / 155

科技篇

15. 基于“云+端”的实景三维智慧城市 周落根 / 16

5

16. 信息化与智慧中国建设 张新红 / 176

17. 智慧时代需要什么GIS 技术？ 宋关福 石伟伟 等 / 184

18. 智慧中国与遥感数据服务 曹天景 荣 伟 等 / 194

19. 百度与智慧交通 蒋文燕 朱 晖 等 / 202

20. 构建智慧城市，空间应用同行 陈 非 / 20

8

应用篇

II

21. 我国精准农林业的关键技术 冯仲科 罗富和 等 / 216

22. 推进大数据时代下的交通运输数据中心建设 曹德胜 / 227

23. 从“数字矿山”到“智慧矿山” 卢小平 吴丛丛 等 / 2

35

24. 关于“智慧西城”建设的几点认识 付贵森 / 2

44

25. 车联网在我国的发展与挑战 李昭宏 / 251

26. 移动互联网环境下地理信息应用趋势 嵇 然 廖 卿 / 258

III

CONTENTS

Preface Xu Deming / 001

Part Ⅰ

1. Report on Geospatial Intelligent System of Smart China

Xu Yongqing, Ning Zhenya etc. / 001

Part Ⅱ

2. Study on Digital China Geospatial Framework Construction and Smart City Temporal

Information Cloud Platform Li Weisen / 039

3. Some Thoughts on Construction of the Geospatial Support System of Smart China

Li Pengde / 050

4. Investigation on Surveying, Mapping and Geoinformation Legal Work of Smart China

Construction Wang Baoli / 063

5. Overviews of Aboard Smart City Construction Wen Zongyong / 071

6. Practice of How Digital City Geospatial Framework Upgraded to Smart City Temporal

Information framework Liang Zheheng, Yu Zhihong etc. / 080

Part Ⅲ

7. Progress of Smart Beijing Construction Wen Zongyong / 096

8. Study on Construction of Digital Hainan Province to Smart Hainan Province

Yang Hongshan / 105

IV

9. Practice and Survery of the Platform of Management and Application of Shanghai Plan, Land

and Real Eatate Data Song Wei, Wang Hao etc. / 111

10. Survery and Practice of Construction of Smart Chongqing Zhang Yuan, Luo Lingjun / 121

11. Study on Top-level Design on Smart City Gao Guangyao / 130

12. Investigation on Construction Method of Smart City Spatio Platform

Sun Bing, Wang Biyu etc. / 138

13. Discussion about Smart City Construction Hong Liang, Wang Hua etc. / 144

14. Some Thoughts on How Surveying, Mapping and Geospatial Information Promoting

Upgrading of Digital City to Smart City Gui Dezhu, Zhang Chengcheng / 155

Part Ⅳ

15. Cloud & Client-based Real Three-dimensional Smart City Zhou Luogen / 165

16. Informatization and Smart China Construction Zhang Xinhong / 176

17. What GIS Technologies are Needed in the Era of “Smart” ?

Song Guanfu, Shi Weiwei etc. / 184

18. Smart China and Remote Sensing Data Services Cao Tianjing, Rong Wei etc. / 194

19. Baidu Company and Intelligent Transportation Jiang Wenyang, Zhuhui etc. / 202

20. Application of GIS on Smart City Construction Chen Fei / 208

Part Ⅴ

21. Key Technologies of Precision Agriculture and Forestry of China

V

Feng Zhongke, Luo Fuhe etc. / 216

22. Promoting Constrution of the Transportation Data Center in the Era of Big Data

Cao Desheng / 227

23. From “Digital Mine” to “Smart Mine” Lu Xiaoping, Wu Congcong etc. / 235

24. Some Thoughts on the “Smart Xicheng” Construction Fu Guisen / 244

25. Development and Challenges of Telematics in China Li Zhaohong / 251

26. Trends of Geoinformation Applications in Mobile Internet Environment

Ji Ran, Liao Qing / 258

VI

前 言

构建智慧中国构建智慧中国 推动转型升级推动转型升级

2012 年年底，国家测绘地理信息局将“构建数字中国、监测地理国情、发展壮大产业、

建设测绘强国”的总体战略调整为“构建智慧中国、监测地理国情、壮大地信产业、建设测绘

强国”。其中，将“数字中国”调整为“智慧中国”，是深入贯彻党的十八大精神，更好地

适应国内外“智慧地球”建设的最新趋势，立足测绘地理信息事业发展的新变化、新情况，

经过集思广益而作出的重大战略调整。

“智慧地球”是运用大数据、云计算等新型信息技术，在物联网与互联网整合的基础

上，为经济社会发展提供智能化服务的新理念、新模式。“智慧地球”于 2008 年提出后，已

经得到世界各国的普遍认可。2009 年以来，美国、欧盟、日本和韩国等纷纷推出与“智慧地

球”密切相关的物联网、云计算相关发展战略。

近年来，我国从务虚到落地、从概念到试点，正在加快智慧中国尤其是物联网、云计算、

智慧城市的建设步伐。2011 年和 2012 年连续两年的《政府工作报告》都提出要“加快实现三

网融合”“加强云计算、物联网试点示范工作”。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲

要》中也提出：“推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用示范。加强云计算服务平台

建设。”2013 年 7月 12日，李克强总理在国务院常务会议上指出，在有条件的城市开展智

慧城市试点示范建设。

国家测绘地理信息局近年来一直大力推动数字城市建设。截止 2013 年，全国 333个地

级市全部启动数字城市建设，累计建成 230个数字城市并投入使用，同时启动了 150多个

徐德明，国土资源部党组副书记、副部长，国家土地副总督察，国家测绘地理信息局局长、党组书记。

1

县级市的数字城市建设。累计开发 2000多个应用系统，涉及国土、规划、交通、房产、公安、消

防、环保、卫生等几十个领域，有力提升了政府管理决策的科学化水平、精细化程度，提高了

工作效率，方便了百姓生活，在城市经济社会发展中发挥了重要作用。数字城市已成为全方

位展示城市形象的亮丽名片、各级领导决策的重要依据、提高人民群众生活质量的得力帮手、

企业推介产品的有效平台，有力促进了城市健康、和谐、科学发展。

通过在全国开展数字城市建设，不仅拓展了测绘地理信息保障服务的深度与广度，而

且积累了丰富的地理信息资源，在平台基础、高新技术和人才储备等方面，为构建智慧城市

奠定了坚实的基础。

自 2011 年起，国家测绘地理信息局就组织开展了智慧城市建设的有关研究、探索与试

验，积极致力于推动数字城市向智慧城市全面升级。为加快实施“构建智慧中国”的战略，

国家测绘地理信息局决定从 2013 年起，每年选择 10个城市开展智慧城市建设试点，以此

作为突破口，为实现网格化、可视化、可量测的智能化城市管理运营提供重要支撑。2013 年

初，发布了《智慧城市时空信息云平台建设技术指南》，开展了智慧城市时空信息云平台建

设与试点工作，为数字城市地理空间框架的升级转型以及全面开展智慧城市时空信息云平

台建设积累经验。目前，太原、广州、徐州、临沂、郑州、重庆、武汉、无锡、淄博等 9个列入试点

的城市已初步完成项目设计，正在进行设计论证和基础设施完善等工作。

国家测绘地理信息局开展智慧城市建设试点的重点工作主要有三个方面。一是建立时空

信息数据库。在已建成的基础地理信息数据库基础上，通过数据扩充、添加时间属性以及数

据重组，实现从基础地理信息数据到时空信息数据的升级；二是构建时空信息云平台。以直

观表达的时空信息为基础，接入物联网实时感知信息，面向各种应用环境按需提供智能化

的时空信息服务；三是开展应用示范。在时空信息云平台基础上，开发更加智能、高效的应

用系统。

构建智慧中国是测绘地理信息事业实现转型升级的切入点和坚实跳板。转型，就是从过

去以服务政府部门为主到全方位服务经济社会发展的彻底转变；升级，就是从过去的基础

地理信息数据和地图产品升级到信息化、智能化的地理信息产品与系统性应用服务。

信息化是实现智慧应用的前提和基础。目前，我国信息化测绘体系建设正在加快推进。

其中，地理信息获取实时化是近期亟需重点攻克的难题，地理信息处理自动化仍有巨大改

进空间，地理信息服务网络化还需要进一步提高应用水平。总的来说，测绘地理信息生产、

服务能力还需要大幅提升，才能更好地满足经济社会发展的迫切需求。为此，实施“构建智

慧中国”战略，除开展智慧城市试点工作以外，还要着力加快信息化测绘体系建设。要站在

2

全局的高度，做好顶层设计，创新地理信息资源建设内容和建设方式，加强测绘地理信息

新型技术装备制造和产业化，挖掘地理信息智慧应用，显著提升测绘地理信息保障服务的

能力和水平，为促进各行业各领域实现智慧运行与管理提供重要支撑。

为了加快测绘地理信息事业转型升级，更好地推动智慧中国建设，今后一个阶段，各

级测绘地理信息行政主管部门要着力抓好五个方面的基础性工作。一是全面推进地理信息资

源建设。从覆盖范围、要素内容、信息含量、更新周期等方面着手，加强地理信息资源建设，

为推进测绘地理信息服务向智能化、智慧化转型升级奠定坚实的资源基础。探索建立地理信

息资源建设新机制，通过引入良性、合理的市场竞争机制，吸引社会资本广泛参与地理信息

资源建设，最大程度地提高资源建设效率。二是加快推动测绘地理信息关键技术装备创新。

加强地理信息技术与传感器技术、云计算技术、移动互联技术、嵌入式计算机技术、三维可视

化技术、空间技术等现代高新技术的集成和融合，推进地理信息获取、处理、管理、服务等技

术装备的不断创新，为实现地理信息的实时获取、高效处理、快速响应与安全应用，促进地

理信息大范围、全方位、深层次的智慧应用提供重要的技术装备支撑。三是加强测绘地理信息

智慧应用。为适应网络化、信息化、智能化发展趋势，发展具有丰富信息含量、切实满足实际

需求的地理信息产品。加快测绘地理信息服务方式的智能转型升级，大幅提高地理信息应用

效能。充分利用地理信息的空间承载、可视化表达和空间分析潜力，为人口、经济、统计、交

通、物流、资源、能源、环境等领域的发展难题，提供及时、准确、有效的智慧解决方案。四是建

立健全发展机制。坚持政府引导、市场运营、企业主体的建设机制。政府部门主要负责顶层设

计、提供良好政策环境，以及提供重要基础设施和资源支撑。在投资、建设、运营等各个关键

环节，要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，依靠市场机制发展地理信息智慧应用。

地理信息企业要发挥主体作用，着力建设智慧中国地理空间智能体系。探索建立新型地理信

息共享机制，以促进行业智慧发展为出发点，主动为行业应用提供地理信息数据支持，推

动行业部门共享开放相关专业数据，实现部门间、行业内地理信息资源的有效共享。引导和

支持地理信息企业建立地理信息产业科技创新联盟。五是加强法规政策标准支持。通过相关

法规政策标准的制修订，明确新时期地理信息资源建设重点及建设方式。适应形势发展需

要，加快修订地理信息安全保密有关规定，促进地理信息资源最大限度的安全开发利用。标

准建设要注重与科技、生产、产业化保持同步。研究分析新一代信息技术给地理信息获取、处

理、管理、服务等各环节带来的变化，不断完善相关标准。

构建智慧中国是新时期测绘地理信息转型升级的重要内容，是加快信息化建设步伐、促

3

进地理信息产业大发展、推动测绘地理信息生产与服务方式转变、增强测绘地理信息保障服

务能力的重要战略举措。我们坚信，在各部门各方面的通力协作下，在广大测绘地理信息工

作者的共同努力下，测绘地理信息必将为智慧中国建设做出巨大贡献。

为了更好地推动智慧中国建设，我们编辑、出版这本《测绘地理信息蓝皮书》之《智慧中

国地理空间智能体系研究报告（2013）》，期望能够较为全面地反映近年来测绘地理信息部

门在推动智慧中国、智慧城市、智慧行业建设中的理论和实践成果，为社会各方共同关注和

参与智慧中国建设提供有益的参考和借鉴。

2013 年 11月

4

主报告

1

智慧中国地理空间智能体系研究报告

徐永清 宁镇亚 熊 伟 刘 利 桂德竹

摘 要：本报告系统分析了智慧地球、智慧中国和智慧城市的背景、现状和存在的问

题，在此基础上，深入研究智慧中国与测绘地理信息的关系、数字中国与智慧中国的区别和

智慧中国为测绘地理信息带来的机遇、挑战，提出了构建智慧中国地理空间智能体系的建议。

关键词：智慧中国 智慧城市 测绘地理信息 地理空间智能体系

2012 年底，为了深入贯彻中国共产党第十八次全国代表大会精神，适应信息时代新技

术的发展，满足全面建成小康社会对地理信息资源的旺盛需求，加快推进国民经济和社会

信息化进程，国家测绘地理信息局对 2010 年提出的总体战略作出重要调整：将原来的“构

建数字中国、监测地理国情、发展壮大产业、建设测绘强国”，调整为“构建智慧中国、监测

地理国情、壮大地信产业、建设测绘强国”1。在修改后确立的我国测绘地理信息总体发展战

略中，“构建智慧中国”占有重要的位置。

一 智慧地球与智慧中国

智慧地球，全球信息化发展新阶段的产物。

自 2007 年开始，新一轮金融危机在全球范围爆发，各国政府不约而同地将加快信息

化，作为化解危机、持续发展的重要手段。近年来全球信息化向高端发展的主要特征，是可

视化、泛在化、智能化2。与之相伴，出现大数据、云计算、物联网、泛在计算、智慧地球、智慧城

市等诸多新思想、新概念、新方法、新技术。这表明，信息化仍然是新世纪的主要时代特征，

仍然是全球范围内推进经济和社会变革的主要力量，仍然是国家竞争力的战略重点和制高

徐永清，国家测绘地理信息局测绘发展研究中心副主任，高级记者；宁镇亚，国家测绘地理信息局测绘

发展研究中心，助理研究员；熊伟，国家测绘地理信息局测绘发展研究中心，助理研究员；刘利（女），

国家测绘地理信息局测绘发展研究中心，副研究员；桂德竹，国家测绘地理信息局测绘发展研究中心，副

研究员。1 《测绘地理信息发展战略研究》，北京，测绘出版社，2012。2② 周宏仁：《全面提高信息化水平》，北京，社会科学文献出版社，2011。

1

点1。

2008 年底，国际商业机器公司（ IBM）在一系列国际大会上提出了“智慧地

球”（Smarter Planet）概念，希望通过新理念去主动影响政府的投资决策。美国总统奥巴马

不久后在一次讲话中表示赞同智慧地球理念，认为智慧地球与克林顿的“信息高速公

路”战略同等重要，并把智慧地球上升为美国国家战略，作为美国全球战略的重要组成部

分。智慧地球战略很快引起各国政府的高度重视，欧洲各国以及日韩等发达国家迅速抢占制

高点，中国也积极跟进并提出了“智慧中国”概念。

（一）智慧地球

1、产生背景

2008 年国际金融危机爆发后，很多国家提出了救市的刺激方案，其中很大部分的投资

投入到信息化基础设施建设方面。IBM公司立刻意识到战略转型机会的到来，提出了“智

慧地球”的概念2，几年来成功地将此战略思想上升到很多国家的国家战略，为其带来了巨

大的市场和利润。

据 IBM公司 2012 年的财报，如图 1所示，该公司 2012 年全年净利润为 166亿美元，

同比增长 5%；在金砖国家（巴西、俄罗斯、印度和中国）的销售收入则仅增长了 7%，增长

部分很大比例收益于遍布世界各国的智慧化建设。

2、内容特点

IBM公司对智慧地球进行如下定义：是把传感器嵌入和装备到公路、桥梁、大坝、楼宇

等各种物理基础设施中，普遍连接形成所谓“物联网”，然后将物联网与现有的互联网整

合起来，使人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活，实现全球智慧状态3。

1① 周宏仁：《国家信息化：面向下一个十年》，北京，社会科学文献出版社，2013。2② 彭明盛：《智慧地球：下一代的领导议程》，2011。

3① IBM商业价值研究院：《智慧地球赢在中国》。

2

图 1 IBM公司 2012 年四大战略重点增长示意图

注：云计算业务在 2011 年大幅上涨的基础上继续大涨 80%；智慧地球收入增长超过 25%，商业分析

业务(BA)增长了 13%；新兴市场增长了 4%，收入已占 IBM整体的 24%。

IBM 公 司 提 出 了 实 现 智 慧 地 球 的 三 大 要 素 ， 即 3I ：

Instrumented、Interconnected、Intelligent。三要素的实质是“感知、物联、智能”，也说明了智

慧地球的建设内容包括三个维度：第一是物联化，通过传感器和智能仪表获取数据，能够

更透彻地感应和度量世界的本质和变化；第二是互联化，将获取的数据进行实时整合，促

进世界更全面地互联互通；第三是智能化，将数据和历史进行比对和整合，然后运用先进

的数学模型进行分析综合，总结规律和趋势，从而辅助做出科学的决策。

此外，智慧地球建设还有四个关键点：敏锐的洞察、智能的运作、动态的架构、绿色的未

来。

3、各国响应

智慧地球战略很快引起各国政府的高度重视，美国把智慧地球上升为美国国家战略，

欧盟积极围绕物联网技术和应用抢占制高点，日本、韩国、新加坡等国家也在快速跟进。

（1）美国的布局

20世纪 90 年代，克林顿政府推行的美国国家信息高速公路基础设施建设，创造了巨

大的经济和社会效益，并使美国成为全球信息产业强国。奥巴马政府也想利用智慧地球的契

机，推动美国信息产业的再一次腾飞。他认为，智慧地球是刺激美国经济全面复苏，振兴美

国经济、确立未来竞争优势的关键所在，将带动美国工业向智慧化飞跃，为美国高附加值产

品向全球输出提供必要条件，进一步强化美国的技术优势及对全球经济和政治的掌控。为

此，奥巴马签署了经济刺激计划，分别批准投资 110亿美元、190亿美元推进智慧电网和智

3

慧医疗建设，同时批准投资 72亿美元推进美国宽带网络的建设。

从近期来看，美国掌握了支撑智慧地球的几乎所有核心技术，在全球具有先发优势，

通过在全球推广智慧地球系统可以获得巨额经济利益。从远期来看，智慧地球是美国面向整

个世界的全球战略。正如奥巴马所说：“毫无疑问，这就是美国在 21世纪保持和夺回竞争

优势的方式。”到目前为止，美国已在全球 50多个国家布局智慧地球战略，其中 IBM公司

就参与了 1200多个项目。

（2）欧洲的务实

欧洲各国的信息化程度较高，所以其智慧化步伐也相当走在世界前列。早在 2007 年，

欧洲就通过一系列智慧要素指标，来衡量和评比典型欧洲中等城市的可持续发展与竞争力。

欧盟围绕物联网技术和应用做出了很多开拓性的工作，以期通过发展物联网来加快智慧进

程。

在 2009 年 11月的全球物联网会议上，欧盟专家就介绍了欧盟的物联网行动计划，意

在引领全球的物联网产业发展。为了加强对物联网产业的引导管理，形成良好的物联网发展

环境，欧盟加强了机构间的协调，制定了一系列物联网管理政策和规定，建立了行之有效

的管理机制。在欧洲，与物联网产业相关的各大运营商和设备制造商在积极推动技术和服务

的发展。2010 年，欧盟启动了“Fireball协同行动”，确定了 5个核心试点性智慧城市，探

索开放的、以用户为中心的未来互联创新模式，制定城市未来互联创新路线图与行动方案，

进一步支持智慧城市发展。

（3）日韩新的跟进

日本、韩国、新加坡等国拥有较好的经济基础，国土面积也相对较小，所以建设智慧国

家的先天条件突出，政府进行信息化建设的意愿很高，成效也很显著。

日本在 2004 年推出了基于物联网的国家信息化战略。 2009 年 7 月，推出了“ i-

Japan（智慧日本）战略 2015”，旨在让数字信息技术如同空气和水一般融入每一个角落，

并由此开拓支持日本中长期经济发展的新产业，大力发展以绿色信息技术为代表的环境技

术和智能交通系统等重大项目，确保其在国际竞争中的领先地位。

韩国在 2006 年确立了 U-Korea 的相关政策方针，加快布建智能网络、推广最新的信息

技术应用、完善信息基础设施。2009 年 10月，通过了《物联网基础设施构建基本规划》，将

物联网市场确定为新增长动力。2011 年，审议并通过了“第一次 U-City 综合计划”，将在

未来 5 年投入 4900亿韩元（约合 4.15亿美元）的财政预算打造智慧国度。目前，该计划已

进入智能阶段。

4

新加坡实施的“智慧国 2015 计划”，要将新加坡打造成一个智能化的国家、全球化的

城市。在多年的发展过程中，利用信息通信技术促进经济增长与社会进步方面都处于世界领

先地位，特别是在电子政务、智慧城市及互联互通方面，取得的成绩更是引人注目。政府大

力支持企业和机构使用 RFID、GPS 等多种技术增强管理和服务能力，通过一系列项目和计

划使新加坡的智慧化建设方面走在了世界前列。

（4）发展中国家的动作

不少发展中国家将智慧化建设作为缩短与发达国家的信息化差距的“稻草”。巴西为了

更好的迎接 2014 年世界杯和 2016 年奥运会的召开，不断加大智慧项目的建设力度。2010 年

6月，巴西政府与 IBM公司合作成立了 IBM巴西研究院，还计划通过“云计算电子政

务”、“智能能源系统”、“应对各种大型活动的 ICT 基础设施构筑”等项目，从观光、物流

等核心问题出发，为建设下一代城市基础设施提供可持续发展的技术支持。马来西亚政府计

划以美国硅谷为蓝本建设多媒体超级走廊(MSC)，覆盖 750 平方公里的狭长区域，其中将

建设 12个智慧城市。

（二）智慧中国

智慧中国，中国信息化建设升级换代的新路径。

中国对智慧地球这一战略性前瞻性的概念十分敏感，并迅速作出反应。2009 年 8月，

时任国务院总理温家宝在无锡视察物联网产业研究院，提出“感知中国”的方略，国内随

即开始研究、构建智慧城市、物联网，信息产业界、学术界和政府部门相继提出并认可“智慧

中国”的口号，这股热潮持续至今。目前住房和城乡建设部已确定智慧城市试点 193

个。2013 年 7月 12日,国务院总理李克强在国务院常务会议上提出，在有条件的城市开展智

慧城市试点示范建设。由国家发展改革委牵头，包括工业和信息化部、科学技术部、住房和城

乡建设部等多个有关部门，正在研究制定智慧城市建设的指导意见。

1、应运而生

在全球信息化趋势和智慧地球理念的推动下，如图 2 所示。“智慧中国（Smart

China）”的概念应运而生。智慧中国既是智慧地球在中国的体现1，也是在新形势下对中国

信息化建设的统称。信息时代的初级表现形式就是数字化，中国在初步建设了数字中国之

后，也要向高级形式——智慧化方向发展，这个方向就是智慧中国。

1① 张永民：《构建智慧中国的模式与对策》，《中国信息界》2011年第 6期。

5

图 2 150个国家在数字化发展阶段中所处的位置和得分

（资料来源：博斯公司，《digitization and prosperity》，2012）

2、战略选择

党的十八大报告提出，坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，

促进“四化”发展。同步发展的“新四化”中，信息化是新增加的内容，这表明信息化已被

提升至国家发展战略的高度。

（1）转型升级的要求

进一步加快转变经济发展方式是党中央统筹国际国内形势做出的战略性选择。当前，经

济危机仍在全球蔓延，中国经济增速将在相当长一段时期内放缓，但通过产业结构升级、节

能减排等措施，以及国家对基础设施的大力投入，经济结构与发展模式将得到优化，中国

经济的可持续发展能力将进一步提高。其中，加快智慧中国建设无疑是促进经济转型升级的

重要方式之一，是信息化建设的升级版。因为无论是发展绿色经济、低碳经济，向服务型经

济转型，还是加强自主创新，都需要新一代的智能信息技术和方法，以更加智慧的方式推

6

动经济建设和社会发展。

（2）创新驱动的选择

当今世界，国际竞争日趋激烈，国家之间的竞争实质上是科技的竞争、创新能力的比

较。在需求的拉动下，世界科技发展进入空前活跃的创新时代。国际金融危机进一步加快重

大科技变革的步伐，以创新驱动国家发展，已经成为各国应对危机、提振经济的战略选择。

发达国家更是在信息网络、智慧城市、新材料和先进制造业等领域投入巨资，抢占未来科技

制高点。面对激烈的国际竞争和严峻的国内形势，党的十八大确立了创新驱动发展战略。智

慧中国建设涉及对地观测技术、物联网技术、高性能技术、信息技术等众多高技术领域，加快

该领域的建设步伐，将不断突破核心技术和关键技术，提高国际竞争力。

（3）信息化的新路径

信息化是社会经济发展从以物质、能源为经济结构的重心，向以信息与知识为经济结构

的重心转化的过程。在这个过程中，不断地采用现代信息技术装备国民经济社会各个部门和

社会的各个领域，从而极大地提高社会的劳动生产力。发达国家的经验表明，信息化每增加

30%的投入，将增加 85%的收益。党中央、国务院一再强调推进信息化工作，将大力推进信

息化建设作为覆盖我国现代化建设全局的战略举措。智慧中国建设是加快信息化的崭新路

径，将带动信息技术、信息基础设施和信息产业的快速发展，极大提升经济社会的信息化水

平。

3、多种理解

智慧中国概念提出以来，我国学者围绕智慧中国的相关问题开展了大量研究。但是作为

一种新生事物，对于智慧中国的认知与理解，也是众说纷纭，多种多样。

有学者认为，智慧中国是综合运用各种技术手段感知、处理和分析经济社会的各种信

息，从而对政务、民生、环保、安全、经济活动在内的各种行为作出智慧响应。简单地说，就是

智慧地球在中国的完全体现。

中国科学院、中国工程院院士李德仁等认为，智慧中国是以数字中国地理空间框架为基

底，整合经济社会各领域信息，运用物联网感知社会发展和经济建设的变化信息，通过地

理信息云进行处理并向公众提供智能化服务，即构建智慧中国地理空间智能体系。还有学者

认为，智慧中国是数字中国地理空间框架的深化与升级，是把整个社会空间化的过程。

综合来看，智慧中国涉及“感知中国”、物联网、互联网、云计算、测绘地理信息等多个

方面。智慧中国应具备的特征有：（1）建立在数字中国的基础上；（2）包括物联网和云计

算；（3）重点面向应用和服务；（4）与地理国情监测工作结合，并与现实中国融为一

7

体；（5）数据获取的感知网能实现自主组网和维护。

4、信息安全

2010 年开始，“智慧地球”的信息安全问题引起重视1。很多专家认为，智慧地球战略

在中国的落地以及智慧中国建设的快速铺开，不仅会对我国的信息产业产生冲击，对我国

的科技自主创新形成挑战，还会带来信息安全方面的问题。首先，智慧地球带来了美国的技

术和产品，以及美国的管理方式和运行模式，这无疑将挤占我国信息产业自主创新的生存

空间和信息市场份额。其次，智慧地球带来的互联互通和更加智能化，也就意味着一切更加

透明、一切更易被操控，由此带来的安全风险也就更加难以估量。可以说，谁控制了物联网、

掌控了云计算，谁就掌握了智慧地球的控制权。2013 年发生的“棱镜门”事件，进一步证

实了信息安全风险的存在。

二 智慧城市

智慧城市，建设智慧中国的突破口。

人类 80%的物质财富和精神财富汇聚于城市。科学技术的发展与进步，给城市带来现代

文明与繁荣的同时，也使城市生态变得异常脆弱，管理和运营的复杂度不断加剧。作为信息

化与城市化高度融合的产物，“智慧城市”应运而生，成为智慧地球战略从理念到落地的

重要举措，建设智慧中国的突破口。

（一）内涵和特征

1、基本定义

目前，国内外没有统一的“智慧城市”定义，主要存在三种诠释：一是从发展前景和

作用角度。IBM公司认为2智慧城市就是充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市

运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动

在内的各种需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活。二是从应用和服务角度。

《维基百科》对智慧城市有如下定义：是以“智慧技术、智慧产业、智慧人文、智慧服务、智慧

管理、智慧生活”等为重要内容的城市发展的新模式，是信息化向更高阶段发展的表现，具

有更强的集中智慧发现问题、解决问题的能力，因而具有更强的创新发展能力。三是从建设

和技术支撑角度。智慧城市可以理解为物联网行业应用的综合性集成，并通过数据的统一集

1① 李毅中：《重估IBM智慧地球安全性涉及信息主导权》。2② IBM《智慧的城市在中国》报告。

8

中管理，信息的智能化处理，形成的面向城市管理、控制与服务的应用模式。

对智慧城市的认识尽管提法各异，但对测绘地理信息是智慧城市的基础设施这一点，

均有共识。由此，以李德仁院士为代表的测绘地理信息领域专家认为：智慧城市=数字城市

+云计算+物联网1，智慧城市是在数字城市地理空间框架的基础上，利用泛在网络技术，实

现人与人、人与物、物与物之间按需进行信息获取、传递、存储、认知、决策和使用等服务，网

络具有超强的环境、内容、文化、语言感知能力及智能性。

2、基本特征

顾名思义，智慧城市的核心特征在于其“智慧”，即运用智能信息技术为城市信息化

的各个领域服务。智慧的实现有赖于建设广泛覆盖的信息网络，具备深度互联的信息体系，

构建协同的信息共享机制，实现信息的智能处理，并拓展信息的开放应用。

（1）广泛覆盖

广泛覆盖的信息感知网络是智慧城市的基础。智慧城市的信息感知网络应覆盖城市的时

间、空间、对象等各个维度，能够采集不同属性、不同形式、不同密度的信息。

（2）深度互联

智慧城市的信息感知是以多种信息网络为基础的，要求多种网络形成有效连接，实现

信息的互通访问和接入设备的互相调度操作，实现信息资源的一体化和立体化。

（3）协同共享

目的是打破传统城市中存在的信息壁垒，形成具有统一性的城市资源体系，使城市不

再出现“资源孤岛”和“应用孤岛”。

（4）智能处理

对所拥有的海量信息进行智能处理的能力，这要求系统根据不断触发的各种需求对数

据进行分析，产生所需知识，自主的进行判断和预测，从而实现智能决策，这一过程中还

需要体现出自我学习的能力。

（5）开放应用

能将处理后的各类信息通过网络发送给信息的需求者，或对控制终端进行直接操作，

从而完成信息的完整增值利用。个人、企业等个体能为系统贡献信息，能通过智慧城市的系

统进行信息交互，大大丰富智慧城市的信息资源，并且有利于促进新的商业模式的诞生。

（二）发展现状

1①李德仁：《数字城市+云计算+物联网=智慧城市》，《中国测绘》2011年第 6期。

9

目前，全球智慧城市建设的步伐日益加快，我国智慧城市建设处于初步探索研究阶段。

各地政府大力推进工业化和信息化“两化”融合,全面开展“三网”融合试点建设,努力培育

物联网等战略性新兴产业，这都为智慧城市建设营造了良好的宏观环境。

1、国际情况

在国际上，智慧城市的建设被纳入国家或地区的中长期战略，并且围绕智慧城市建

设，不少政府还提出了国际合作、人才培养等政策1。据悉，全球 50多个国家已经开展了智

慧城市的相关建设，开始了“智慧城市”及“智慧领域”的探索与实践，并产生了 1200多

个智慧的解决方案，无论是交通、食品安全、制造业、水资源管理，还是能源和公共事业等各

个领域，都能看到智慧应用。表 1所示为国外主要国家及地区已开展的智慧城市建设情况。

表 1 国外主要国家及地区智慧城市建设情况

案例

城市

目的 领

域

建设

方式

时

间

效果 进

度

瑞典

斯德哥

尔摩

使用“智能交通系统”来

寻找降低 Co2排放量的可

靠途径，实现绿色交通的

和谐环境。

交

通

一次

完成

07 车流量降低了 25%，每天乘

坐轨道交通工具或公共汽车

的人数增加了 4 万人；温室

气体排放量降低 40%

已

完

成

新加坡

城

成为一个由资讯通信驱动

的全球智慧都市。

电

子

政

务

分布

建设

06 提供超过 800项政府服务；

信息通信每年为新加坡贡献

约 6%的国民生产总值，并

与经济同步稳健增长。

进

行

中

美国

迪比克

让政府和市民能够测量、

检测和调整他们使用水电

的方式，以期打造更加节

能、智能化的城市。

能

源

分布

建设

09 现有的变电站改造成具备远

程监控、实时数据发布等优

化性能的“智能”变电站。

进

行

中

韩国

仁川

打造智慧型城市，建设重

点在医疗、教育领域的基

础设施信息化应用方面。

医

疗

分布

建设

09 看病基本可不亲赴医院。 进

行

中

巴西

里约热

内卢

建立城市运营中心系统，

降低城市洪水的灾害。

水

利

分布

建设

10 城市运营中心系统成为

IBM、思科等科技公司开拓

这一智慧城市运营市场的成

功案例。

进

行

中

2、国内情况

中国是全球城市化速度最快的国家之一。据有关统计预测，到 2050 年，中国城市化率

将达到 70%。为了加快城镇化步伐，解决好严重程度不一的“城市病”，提高城市的发展质

量，大部分城市将智慧城市作为一副极为重要而疗效显著的“良药”，如图 3所示。

1① 王根祥等：《国外智慧城市发展模式研究》，《软件产业与工程》2012年第 4期。

10

图 3 智慧城市建设的如火如荼

各地《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》有关“智慧城市”建设具体内容如

表 2所示。“十二五”期间，我国将建成 600至 800个智慧城市。

表 2 各地区《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》有关“智慧城市”建设情况

省份 对“智慧城市”建设的要求

北京 促进城市管理的精细化、智能化，建设智慧城市。

上海

开展重大科技攻关。在生态环境、高端制造和智慧城市等重点领域，努力突破一

批关键核心技术，促进高新技术产业化和战略性新兴产业发展。

大力实施信息化领先发展和带动战略，构建实时、便捷的信息感知体系，提升网

络宽带化和应用智能化水平，推动信息技术与城市发展全面深入融合，建设以

数字化、网络化、智能化为主要特征的智慧城市。

天津全面提升城市综合信息化水平，打造“智慧天津”。

大力发展物联网，启动一批智慧城市建设示范试点工程，推进物联网和云计算

在政府、行业和公共领域的广泛应用，建成无线传感网。

重庆 建设智能城市。加快数字化城市管理系统的建设和应用。

湖南 积极创新城镇管理手段，加强智慧城市建设，提高城市建设和运行效率，让更

多的人享受现代城市文明。

江西鄱阳湖生态经济区智慧工程：以 3G、宽带网为基础，以物联网、云计算等平台为

依托，推广 40余项智能化应用，为鄱阳湖生态经济区构建生态环保、交通运输、

低碳产业、社会运行四大智能化体系，辐射带动 11个设区市和共青城共 12个无

线化、数字化、信息化、智能化的“智慧城市群”建设。

湖北 建设“数字湖北”和“智慧武汉”，基本建成覆盖全省、多网融合、安全可靠的

综合信息基础设施。支持武汉市开展“智慧城市”试点。

广东以信息资源整合共享为突破口，加快信息技术的应用，大力建设开放融合的信

11

息网络体系和信息服务网络，率先实现电信网、广播电视网和互联网“三网融

合”，建设“智慧广东”。

河北 推进物联网应用和智能城市建设。

经对智慧城市内涵、特征、体系架构、发展规律、内在逻辑及阶段特征等进行了全面分析

的基础上，从 10个内在逻辑性较强指标方面采集数据和分析处理，通过建设发展情况进行

量化处理，按照智慧城市起步阶段的发展水平划分为 A（领跑者）、B（追赶者）、C（准备

者）三个等级，国内“智慧城市”在起步阶段中的评选结果 1（不按得分排名）如表 4所

示。

表 4 中国智慧城市发展水平分类

分类 2011年 2012年

A类（创建智慧城

市领跑者10个）

北京、上海、广州、深圳、宁波、

南京、佛山、扬州

无锡、广州、浦东新区、扬州、宁波、佛

山、北京、杭州、上海、深圳

B类（创建智慧城

市追赶者13个)

天津、武汉、无锡、大连、福州、

杭州、成都、青岛、昆明、嘉定、

莆田、江门、东莞

苏州、南京、福州、武汉、常州、青岛、

嘉兴、天津、大连、丽水、成都、舟山、

长春、珠海、东莞、厦门

C类（创建智慧城

市准备者5个）

重庆、沈阳、株洲、伊犁、江阴 江门、南昌、株洲、长沙、郑州、太原、

海口、宜昌、济南、合肥、重庆、哈尔

滨、西安、烟台、温州、昆明、南宁、泉

州、兰州、沈阳、贵阳、石家庄、唐山、

呼和浩特

在具体工作方面，目前国内有十几个部门在从不同方面推动智慧城市建设，工信部、科

技部、住建部、地理信息局、标准委、工程院等部门，分别从技术研发、标准制定、试点示范等

不同方面开展了相关工作，取得了积极进展。工信部从 2011 年开始陆续颁布实施十多个与

智慧城市相关的规划；建设部先后选定了两批共 193个城市（区、县、镇）作为国家智慧城

市试点；科技部启动了智慧城市建设二期工程（2012—2015 年），设计了 8个相关题目；

测绘地理信息部门遴选了太原、临沂、徐州等 9个城市开展智慧城市建设试点，与中国联通

合作共同推动智慧中国建设；中国工程院已经确定北京、武汉、杭州、宁波等多个城市开展智

慧城市试点；环保、卫生医疗、石化、交通、安防、政务、社区、教育等重点领域的智慧行业的应

用也层出不穷，呈现遍地开花、蓬勃发展。

为了加强对智慧城市建设的统筹推进，国家发展改革委、工业和信息化部、科技部等部

门在广泛征求有关部门和地方意见的基础上，研究起草了《关于促进智慧城市健康发展的指

导意见》，已经于 2013 年 7月 22日报请国务院发布。根据《意见》，我国将发挥中央和地方

1①来源于《首届中国智慧城市发展水平评估报告》《2012（第二届）中国智慧城市发展水平评估报告》。

12

两个积极性，重点推进 5 方面工作，启动 10个领域智慧工程建设，组织 100个城市开展试

点示范1。

（三）系统工程

智慧城市建设是一个系统工程，主要内容涉及体系设计、技术标准、政策法规、组织保障

等方面。

1、主要架构

智慧城市是以智慧技术、智慧产业、智慧人文、智慧服务、智慧管理、智慧生活等为重要内

容的城市发展新模式。如图 4所示，下面从纵向、横向两个维度概述智慧城市建设的主要内

容。

图 4 智慧城市主要架构

从纵向上看，智慧城市建设包括网络与感知层、数据资源与平台支撑层和应用与发展层

三个层面。其中，应用与发展层是目标，是智慧城市建设成效的最终体现；平台与资源层是

核心，是智慧城市集约建设、共建共享的关键环节；网络与感知层是支撑，是智慧城市业务

运行、信息交互和信息采集的坚实基础。从横向上讲，智慧城市建设涉及智慧产业体系、核心

技术体系、应用服务体系、标准规范体系、安全保障体系和运营管理体系等。

2、技术标准

（1）技术体系

智慧城市是典型的数据密集型处理环境，是信息、环境、人文、管理等多学科技术的高度

1① 中国电子政务-中国行业研究网，2013 中国信息化建设进程报告。

13

集成与融合。

在智慧城市建设中，必须以信息技术为先导，以数字技术进步为基础，建立与现代信

息技术发展相适应的智慧城市技术体系。如图 5所示的智慧城市技术体系，具体如图 6所

示。

①智慧城市感知网关键技术；

②基于传感网的协同观测服务技术

③智慧城市时空数据仓库关键技术

④智慧城市时空信息高效服务技术

⑤智慧城市信息智能分析与辅助决策支持技术

⑥智慧城市信息安全技术以及智慧城市时空信息服务平台（云计算平台）等。

图 5 智慧城市技术体系

（2）标准体系

科学的标准体系是实现全国范围、城市内部各部门之间以及城市各组成要素之间数据信

息共享的基础，对于保证数据的整体性、协调性和信息流的畅通性，充分发挥数据的整体和

集成效应意义重大。如图 7所示，智慧城市标准体系包括总体标准、基础标准、应用标准和安

14

全标准。总体标准是智慧城市标准的基础和指南，其他技术标准要与总体标准保持一致；基

础标准是信息获取、传输和处理相关的技术标准；应用标准是智慧城市中应用支撑技术标准

和各行业应用标准；安全标准是保障智慧城市网络与信息安全的标准。

图 6 智慧城市关键技术

图 7 智慧城市标准体系

3、政策法规

目前，我国有关智慧城市的活动多停留在宏观战略研究层面，缺乏统一规划的大型具

体项目支撑。许多智慧城市相关项目缺乏综合应用、信息共享和信息化建设的战略定位，对

产业和研发的拉动不足，应用严重滞后于需求，产业大而不强，重复建设共享困难，运营

15

智慧城市时空信息网格专业应用示范

智慧城市时空信息服务平台

智慧城市信息智能分析与辅助决策支持技术

智慧城市时空数据

仓库技术

智慧城市时空信息

高效服务技术

基于传感网的观测

服务技术

智慧城市感知网关键技术

城市信息基础设施 城市空间信息系统

智

慧

城

市

信

息

安

全技

术

机制和运行模式不健全，尤其缺乏国家层面的衔接。法制、体制等环境薄弱，信息资源开发

利用理论实践不成熟等都成为信息化建设的瓶颈，需研究制订高起点的、具体的、实用的政

策支持体系，切实促进智慧城市的发展。

4、组织保障

智慧城市建设涉及面广，并受体制和机制等问题的制约，推进难度大，为了保障建设

的顺利实施，需要建立必要的组织保障体系，提高认真贯彻落实国家信息化相关重大战略

和政策的认识，加强顶层规划设计，进行合理有序布局，做好产业规划布局，推动产业转

型升级，建立强有力的主导部门和一系列支持系统等。

（四）推进建设的初步思考

智慧城市建设是一项长期复杂的工程，建设内容、技术、模式等方面存在着较大的不确

定性，需在实践中根据不同时期城市发展战略、技术演进趋势、社会民生需求等不断调整和

优化。

1、建设特点

智慧城市的建设与运营具有如下三个特点：（1）长期、常态。智慧城市是面向政府智慧

信息化和产业的智能化升级，由于全球性智能化技术的长期升级，智慧城市建设不是一个

短期的运动，而是今后政府和企业必须长期适应和进行的常态化活动。（2）基础、持续。智

慧城市建设涉及方方面面、包罗万象，应当与城市通讯设施一样，不是概念性的物品，而是

今后城市运行管理的重要组成部分。（3）信息、革新。智慧城市建设必将长远地、深层次地改

变城市中的政府、企业、社会和个人在城市中互相联系和联动运行的关系。

2、建设模式

（1）政府主导型的发展模式

此模式由政府制定明确的智慧城市发展战略，财政资金直接投资基础设施建设，推动

国际、国内的相关资源要素向城市集中，支持和鼓励政府、企业、市民等主体之间形成互动和

网络关系，引导全社会参与建设。政府主导型的发展模式主要依靠自上而下的力量，最大的

特点是进行了完整的建设规划，并且具有明确的智慧城市建设的项目和时间表，其中的典

型代表是智慧宁波。

（2）市场导向型的发展模式

市场导向型的发展模式是在市场机制配置资源的前提下，建设主体在各自的利益需求

16

和市场竞争压力下，不断寻求技术上的突破和科技创新，自发地在城市地区形成智慧产业

集群和有利于创新的环境。这种市场导向型发展模式主要来自自下而上的力量，发达工业化

国家一般采用此模式。

（3）混合型发展模式

混合型发展模式同时吸收政府与市场两种力量。在政府主导促进城市信息化基础设施完

善的同时，充分利用市场机制推动建设要素向城市集聚与流动，长远意义的智慧城市的建

设和发展将逐渐趋向混合型发展模式，实现自上而下和自下而上的有机结合。

3、三位一体

在智慧城市的建设组织中，有三个主体要素：政府、智慧城市基础设施建设与服务提供

者、智慧城市运行与服务提供者。为确保智慧城市的良性发展，必须坚持以上三个主体三位

一体，共同推动智慧城市的建设与运行。

（1）政府。政府是智慧城市的牵头组织者，具备智慧城市建设、运营以及服务开展的全

程监管，优化和综合各种应用，形成城市的整体发展合力。

（2）智慧城市基础设施建设与服务提供者。智慧城市基础设施是智慧城市的最基本体

现，主要提供创新性、开放性以及共享性的云计算应用服务和行业应用服务。

（3）智慧城市运行与服务提供者。智慧城市建设不是一个短期的运动，必须拥有有力

的智慧城市运行与服务提供者，负责运营安全保障、服务过程保障、服务拓展以及需求搜集

等工作。

4、建设运营

智慧城市虽然具有公共物品属性，但是必须实行产业化运营。所以，在建设、运营管理

等方面实现产业的规模化与产业链的完整性。

在智慧城市建设与运营过程中，尊重信息化建设的客观发展规律，实现阶梯式或分布

式的发展，合理制定智慧城市建设要素及主要参与方的职能定位，如表 5所示。

表 5 智慧城市建设要素与模式分析

要素名称 建设模式 建设职责 建设主体

城市信息

资源建设 政府主导

制定信息资源宏观开发规

划、开放规划，制定地方数

据标准与规范，制定数据

资源服务的市场准则

信息资源标准化研究机构，

相关立法机构

城市信息

资源开发

政企共同

开发

对各类信息资源的组织、开

发运用

政府机关、各种企事业信息机

构

城市信息政府承担管理城市信息网

络的建设与网络主干运 统一协调电信、有线、宽带通

17

基础设施

建设

政府投资引

导、企业开发

营，如国家信息基础工程

项目。制定相关的政策与技

术标准；企业开发相关的

城域网

信资源的管理机构及协会、企

业网络开发机构

专业应用

系统（规

划、人口、

公安、交

通等）

政府、企业各

自开发（社

区管理系统

为共同开

发）

将各种行业原始信息加工

成动态的增值信息，并通

过业务网站群和信息化终

端向政府、企（事）业、社

区和个人提供信息内容服

务；

政府机关、有关行业、企业

三 智慧中国与测绘地理信息

（一）定位与作用

1、重要的信息资源

首先，空间地址标识是智慧中国建设的重要信息内容。终端感知和空间地址标识是物联

网三大关键技术的基础。光有逻辑地址已经不能满足智慧中国的要求。

其次，物联网的科学构建离不开地理信息。在规划和建设物联网时，结合地理信息可以

更加科学、合理地布设感知终端，随时掌握不同传感器所处的空间位置以及空间运动轨迹。

第三，地理信息在智慧中国多领域的智能化应用中起着重要作用。

第四，地理信息资源是“智慧中国”业务化运行不可缺少的信息资源支撑。智慧中国的

运行需要各类信息资源的高度融合，需要将多种信息进行有机集成与综合分。而各种信息间

唯一明显关联的就是空间位置，即地理信息。

2、重要的建设手段

现代测绘为物联网增加了感知的空间感、方位感、位置感，使物质世界的感觉更具时空

分辨能力。现代测绘主要的数据获取手段，如卫星导航定位系统、遥感、高端测绘仪器等为物

联网感知提供了重要感知手段。美国《START-IT》杂志和《M2M》杂志已将遥感监测和远程通

信与信息处理、智能服务、传感器网络、RFID 和远程控制等一起列为物联网市场的 6大支柱

应用。与射频识别（RFID）等感知手段相比，现代测绘可以在气象、环境、地下水、灾害监测

等领域进行大尺度、大范围进行感知，是物联网其他感知手段的重要补充。

3、重要的科学技术

18

对于大规模的、复杂的、现实的智慧中国和物联网建设而言，地理信息技术可以让其更

加有序、更加直观、更加有用、更加智慧。

首先，地理信息技术独有的按空间位置的集成方式、空间数据分层组织、空间数据库存

储与管理方式、多源数据无缝集成等技术，为多源、海量数据的有序组织，有机整合，进行

多领域共享和多因素综合分析提供了有效的解决方案。

第二，地理信息技术为智慧中国提供了一种更为直观生动的表达方式。通过地理信息的

可视化表达，能直观展示从现实中国获取的各种信息的空间分布，获得其空间分布规律，

为智能化应用提供了基础。

第三，地理信息技术提升了对智慧中国相关问题的综合分析能力。通过应用地理信息技

术的空间计算、空间分析、空间数据挖掘、空间应用模型等技术，可以按照智慧化建设的要

求，从海量数据中快速、准确地提取所需信息，并通过辅助决策获得较为实用的解决方案。

第四，地理信息技术具备与多种信息技术无缝集成的特性，可以实现环境重建，大大增强

智慧中国中人对各种感知信息的沉浸感和真实感。此外，地理信息技术还可以和工业控制技

术（如组态软件技术等）等无缝集成，增加对工业网络的自动化控制程度。

4、重要的基础设施

在智慧地球时代，物理的基础设施和 IT 基础设施构架正在融合，这种融合是通过物联

网来实现的。同理，智慧中国时代的物理基础设施和信息基础设施也将实现无缝融合。

数字中国地理空间框架是智慧中国信息基础设施的重要内容。数字中国地理空间框架是

以公共服务为导向的国家空间信息基础设施的基础，是数字中国建设的核心内容。没有这个

基础设施，其他信息将无法统一集成，从而将无法实现综合分析，也就谈不上智能化应用。

数字中国地理空间框架同时也为智慧中国建设提供重要信息平台。从感知层的角度看，

数字中国地理空间框架集成了遥感、导航定位等传感器采集的丰富的、多比例尺的空间数据

（其中已经包括了各种地物丰富的属性信息），并可以根据物联网其它各种传感器的地址

标识对感知层识别和采集的数据进行科学管理，可以通过互联网、移动通信网等网络系统实

现对传感器属性信息进行可靠传递，还可以实现对物联网采集数据的空间处理、空间分析和

空间展示。

（二）数字与智慧

数字中国和智慧中国的发展具有深厚的历史渊源，联系极为密切。但是，需要弄清数字

19

中国和智慧中国有何区别？随着当前智慧城市建设的兴起，智慧中国建设和数字中国建设

有何不同要求？二者之间以何为界？在智慧地球的建设过程中，不可避免地要涉及到这一

问题。

1、不同的背景

数字中国和智慧中国分别来源于国际提出的数字地球和智慧地球战略，都是应用信息

技术解决当前经济社会发展问题而提出的重大战略。

美国数字地球战略的提出源于可持续问题的解决，是美国系列国家信息化发展战略的

延续，是解决国家的可持续发展问题而提出来的战略举措。我国提出构建“数字中国”是从

国家利益出发作出的决策，同样源于我国可持续发展要求。

智慧地球的提出是在国际经济形势低迷的情况下，西方国家试图通过新一轮的技术变

革来寻找新的突破，促进全球经济的复苏。智慧中国是我国为促进经济发展方式转变，解决

相关问题，应对国际智慧地球战略提出的一个概念。

2、不同的特质

IBM公司在提出智慧地球这一概念时，并没有对智慧地球应该达到的目标进行明确的

阐述，也没有和数字地球进行对比，只是强调了其三个主要特征。这三个主要特征是数字地

球与智慧地球区别的根本所在，也是智慧中国与数字中国相区别的本质特征。

智慧中国建设侧重于更透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能化。在数字中国

时代，更多的是信息的反馈过程，较少关注对物的直接感知，而智慧中国建设将物联网建

设作为重要方面。互联互通的程度更为深入，范围更为广泛。此外，数字中国强调更多是信

息化基础设施建设，而智慧中国的核心内容和目标则是各种信息化条件下的产业、管理、生

活的智能化应用服务。

从以上分析可以看出，智慧中国实现的更深入的智能化应用，与数字中国的信息化应

用相比，智慧中国框架下的智能化应用具有更高程度的自动化、控制能力更强，并且具有明

显的反馈功能。从本质上说，智慧中国是通过物联网实现人对物的控制，来提高对生产要素

和生产过程的自动化控制程度，最终实现促进生产方式转变的目的。因此，从数字中国发展

到智慧中国，是从信息到物化、从虚拟到现实、从反馈到智能、从决策到行动的转变。

3、不同的技术

数字地球提出的技术背景是计算科学、海量存储、卫星影像、宽带网、互操作、元数据等支

撑技术的发展。在数字地球建设中，空间信息基础设施建设是核心内容，主要目标是将数据

信息化，地理数据是重要的数据内容之一。数字地球是由诸多数据构成的一个网络化的地理

20

空间信息世界，地理信息技术是数字地球建设的核心支撑技术。

智慧地球的核心技术除了数字地球关键技术外，还包括传感器技术、新一代网络技术、

云计算、大数据等新型信息技术。因此，是否使用云计算、大数据技术；是否开展物联网建

设，地理空间框架建设是否和物联网集成，是智慧中国是否建成的重要衡量标志。

（三）机遇与挑战

1、带来的机遇

智慧中国建设是一个相当长期的过程，这个过程将对地理信息技术和产业的发展提供

源源不断的需求和推动力，使测绘地理信息生产和应用服务模式发生新的变革，并加快推

动当前的数字城市和地理信息共享服务平台建设。

（1）激发创新动力

近年来，计算机、互联网技术和通信等信息技术的发展极大地推动了地理信息技术的创

新与发展。智慧中国战略的实施也必将极大地推动地理信息技术的集成与创新发展。新一代

信息技术与地理信息技术的结合，将提供更海量的信息存储能力、更快速的信息传输能力、

更高精度的信息获取能力、更直观的表达能力、更高效的信息处理能力，以及更便捷的信息

服务能力，这些能力的提升无疑将进一步促进地理信息获取、传输、处理和服务等技术的创

新发展。

一方面，遥感技术和现代测绘技术作为物联网建设中的重要传感技术，将随着智慧中

国建设的推进得到进一步的创新发展。另一方面，智慧中国建设必将促进物联网和云计算等

其他关键技术和地理信息技术的深度集成与融合，推动地理信息云计算和云服务建设，推

动地理信息技术与其他新一代信息技术的集成。此外，智慧中国建设还将推动地理信息技术

与办公自动化技术、工业控制技术、虚拟现实技术、三维仿真技术、人工智能、数据挖掘等的集

成应用，推动地理信息获取的实时性的提高，推动地理信息处理自动化性能的提升，推动

地理信息空间分析能力的提升。

（2）挖掘市场潜力

智慧中国建设将为地理信息产业开拓魅力无穷的新市场。由于连接到物联网上的每

个“物”都具有地址标识，这一特征使得地理信息广泛应用于物联网中。物联网产业的快速

发展将带动地理信息产业的快速发展。当前，物联网产业已经被列为国家战略性新兴产业，

成为继计算机、互联网和移动通信之后的下一个产值可以达到万亿元级别的新经济增长点。

21

不难预见，与物联网产业联系紧密的地理信息产业将在这个市场中分得较大一杯羹。随着物

联网产业链的逐渐完善，与地理信息应用相关的新产品、新市场将不断产生。

智慧中国建设将极大促进地理信息应用的广泛与深入。智慧中国更多关注的是信息的分

析、知识或规律的发现以及决策反应，无疑会促进地理信息的深入应用。智慧中国建设几乎

涉及国民经济的所有领域，所以地理信息大有空间可以作为。据统计，2010 年仅我国的数

字城市建设就给我国地理信息产业带来了上 100亿的市场。智慧城市建设必将进一步促进这

个市场的扩大，其应用还将催生跨领域、融合性的新兴产业形态。

（3）提供变革实力

智慧中国建设将促进测绘地理信息生产能力的提升。一是基础地理信息要素内容将不断

增加。智慧中国建设涉及到几乎所有地理要素，而目前我国基础地理信息要素主要以七个要

素为主，还远远不能满足要求。二是空间数据的属性信息将得到极大丰富。物联网将多种传

感器进行连结，可以获取更加微观的地物属性信息，这将极大地丰富地理信息的属性信息。

三是将极大地拓展地理国情监测的范围。智慧中国的建设是在感知中国的基础上进行的，感

知中国的一个重要方面就是要了解地理国情、省情、市情。四是为全国范围内的地理信息共享

平台建设带来新的机遇。国家自上而下的推进智慧中国建设，必然为地理信息共享提供了重

要突破口。目前，随着智慧城市试点的开展，部分城市已经在地理信息共享方面作出了一些

令人欣喜的突破。

智慧中国建设将为测绘地理信息应用服务带来变革。在智慧中国时代，基础地理信息存

储、处理和应用服务模式将会改变，通过地理信息云提供的不仅是地理信息数据服务，还有

各种地理信息数据处理服务、地理信息分析服务、软件和硬件服务等等。每个人可以既是服务

的提供者，也是服务的消费者。不难看到，在这种服务模式下，地理信息应用服务能力将得

到极大提升，服务内容更加丰富、更个性化、更有针对性，服务方式更加便捷。

（4）“倒逼”重点工作

智慧城市建设为数字城市建设的推进形成“倒逼”。截至今年 6月底，全国已有 310余

个地级市、150多个县级市开展数字城市建设，有 170多个地级市、40多个县级市完成数字

城市建设并投入使用，产生了良好的效益。但应该看到，我国仍有一些城市仍未启动数字城

市建设，一些城市的数字城市建设工作进展缓慢，还有一些数字城市建设与应用还有较大

差距。与此同时，我国智慧城市建设的迅速兴起对数字城市建设工作形成了“倒逼”驱动。

虽然在项目立项上一些城市可能会存在不开展数字城市建设而直接开展智慧城市建设的情

况，但数字城市建设是智慧城市建设不可逾越的重要内容，相关数字城市建设工作是不可

22

省略的。不可否认的是，随着智慧城市建设的不断推进，数字城市的规划和建设将站到一个

新的起点。智慧中国建设还为“天地图”建设等工作提供重要动力。

2、面临的挑战

（1）技术的挑战

智慧中国模式下，各种应用要求智能化，因此对地理信息的实时获取、快速处理、传输、

分析，以及高效管理提出了较高要求，这对当前的地理信息技术水平提出了挑战。

物联网建设向室内外无缝定位和导航技术、更高分辨率的遥感获取技术、激光雷达技术、

高精度的工业测绘技术提出了更高需求。“按需更新”、动态更新，甚至是面向对象的更

新，也向我国地理信息更新技术的发展提出了挑战。在数据处理技术方面，如何应对大数据

的挑战，提高对航空和卫星影像的自动化解译和处理，进行多源数据集成和组织管理，对

多种数据进行快速、协同、智能化处理就成为难题之一。在数据管理技术方面，实现按图幅管

理向按行政区域管理，实现时空、三维和动态数据的管理、对大众上传地理信息的有效管理

等，都对现有的地理信息管理技术提出了挑战。在数据分析技术方面，由于需要从海量相

关“物”或环境信息中挖掘感知规律、发展趋势，实现智能化的应用，无疑向强大的地理空

间分析功能提出了需求。智慧中国向全方位、多内容、个性化的地理信息服务提出了需求，这

也对目前的地理信息服务提出了巨大挑战。

（2）信息资源的挑战

在智慧中国体系中，各种类型的信息都需要以地理信息为基础进行集成，这对基础地

理信息资源提出了严峻挑战。

一是对超大比例尺地理数据提出挑战。智慧中国和物联网的建设与运行涉及到各类基础

地理信息，有时甚至需要 1：500 以大的大比例尺地图。

二是对全国统一的地名地址门牌编码和数据采集提出挑战。

三是向其他地理要素信息资源的获取提出挑战。

四是智慧中国建设还需要多种专题地理信息的共享与集成。很难想象，没有实现数据共

享，会建成智慧中国。

（3）标准化的挑战

缺少了标准，智慧中国建设形成的只会是一个个孤立的智能化系统。因此，智慧中国建

设向空间数据标准化、技术标准化，以及与物联网等其他技术标准化结合、与其他行业的标

准化统一等方面都提出了更高的要求。

（4）信息安全的挑战

23

智慧中国建设意味着各种信息资源和实体资源的高度集中和互联互通，将给我国带来

更大的安全挑战。智慧中国和物联网建设涉及的高精度、大比例尺地理信息往往都是涉密信

息，还有大量通过涉密地理信息组织、集成的衍生地理信息，这对地理信息安全提出了更高

级别的要求。

（5）数字化的挑战

首先，智慧城市和数字城市建设亟需整体设计。虽然我国许多城市正在开展或开展了数

字城市建设，但应该看到，数字城市的总和不是数字中国，数字中国是这些数字城市在统

一框架下的有机集成。由于缺乏总体规划，我国数字城市建设没有形成统一的技术标准和考

核体系。当前，我们对智慧中国建设各方面的认识还在不断深化中，对智慧中国建设还存在

许多争议并缺乏整体规划和设计的情况下，许多地方的智慧城市建设工作已经开始启动。

其次，目前我国数字中国还未建成，同时还存在一些问题。目前数字城市的建立模式是

千差万别的，在管理组织体系上也是各行其道。各地的数字城市建设也存在着非常严重的建

设力量分散，组织体系协调效力低下等问题。这些问题给今后的智慧城市和智慧中国建设带

来很大的隐患。

四 构建智慧中国地理空间智能体系

（一）定义与结构

1、什么是智慧中国地理空间智能体系？

智慧中国地理空间智能体系，是以海量地理信息资源为基础，以新一代互联网络为支

撑，以物联网、感知网为骨架，以云计算和大数据为血液，实现地理信息的集成服务和智慧

化应用，为经济社会提供市场化服务的体系。

2、智慧中国地理空间智能体系的组成结构

智慧中国地理空间智能体系的组成结构主要包括以下几个部分：测绘地理信息的“大

数据”、测绘地理信息传感网、测绘地理信息智慧服务，以及相应的政策标准体系、安全运行

环境、人力资源保障，如图 8所示。

24

图 8 智慧中国地理空间智能体系简易结构框架图

3、测绘地理信息“大数据”

测绘地理信息“大数据”包括：

覆盖全部陆地国土的各级基本比例尺基础地理信息资源、地表人工设施或自然地理要素

的地理信息、丰富的属性信息及地理关联信息，如图 9所示。

图 9 地理信息大数据资源结构图

4、测绘地理信息传感网

25

测 绘

地 理

信 息

传 感

网

地 理

信 息

大 数

据 资

源

测 绘

地 理

信 息

智 慧

服务

政 策

标 准

体系

安 全

运 行

环境

人 力

资 源

保障

支撑

智慧中国地理空间智能体系

地 理

信 息

大 数

据 资

源

覆盖全部陆地国土的各级基本比例尺基础地理信息资源

几乎覆盖所有地表人工设施或自然地理要素的地理信息

尽可能地涵盖与经济、人口、社会等直接关联的更有实用价

值的属性信息

所有地理信息按需按要素动态更新

测绘地理信息传感网以测绘地理信息云计算中心为中枢神经，推动全国 CORS站网、以

及航空遥感平台、街景车、测量机器人等移动测量装备与其实现互联互通，并基于测绘地理

信云计算中心及其服务平台提供一体化的数据、信息、知识生产与服务，如图 10所示。

5、测绘地理信息智慧服务

测绘地理信息智慧服务包括：一是基于网络云端提供海量地理数据、信息和知识的实时

调用；二是提供基于地理信息空间可视化分析的线上或线下专题应用系统服务；三是行业

智慧应用解决方案。

图 10 测绘地理信息传感网结构图

（二）目标与思路

1、指导思想与建设目标

坚持以科学发展为指导，以“构建智慧中国，监测地理国情，发展壮大产业，建设测

绘强国”的总体战略为出发点，以“智慧中国”建设目标为导向，加强顶层设计，不断丰

富地理信息资源，加快构建测绘地理信息传感网络，推动关键技术创新与装备升级，强化

地理信息智能服务，充分发挥市场力量，做好政府支持，以试点项目带动发展，有序推

进“智慧中国”地理空间智能体系建设。

26

国家 CORS基

准站网

部门 CORS基

准站网

地方 CORS基

准站网

企业 CORS基

准站网

遥感卫

星地面

站

国家级测绘地理信息

云计算中心

省级测绘地理信

息云计算中心

企业级地理信息

云计算资源

航空遥感平台

街景车

测量机器人

……

到 2030 年，形成创新驱动、应用牵引、协同发展、服务高效、安全可控的“智慧中国”地

理空间智能体系。其中，地理信息数据总量超过 1000GT，包括属性信息和新增要素信息，

数据种类在现有基础上不断扩展。在全国范围内建成一个国家级测绘地理信息云计算中

心，31个省级测绘地理信息云计算分中心，研发一批测绘地理信息移动智能装备并实现产

业化应用，形成一体化的测绘地理信息智能传感网。测绘地理信息智慧服务深入各行各业，

为促进经济社会发展方式转变、行业实现智慧发展、智慧城市建设、资源能源消耗降低、新能

源开发利用等做出重要贡献。

2、发展路径

构建“智慧中国”地理空间智能体系是一个宏伟的蓝图，也是一项长期的任务，同时

也是一个从建立到不断优化完善并需要持续更新的战略。在实现路径上，外部需求和发展趋

势决定了“智慧中国”地理空间智能体系构建的方向与目标，其脱离不了经济社会快速协

调可发展的总体要求，离不开“智慧城市”建设和各行各业实现智慧运行与管理的现实需

求。为此，必须以城市规划管理、交通、电力、水利、应急、农业、市政、生产制造、旅游、贸易、电

子政务等国民经济和社会发展各领域实现智慧化为着力点，准确把握其对地理信息、技术和

服务的实际需要，推动“智慧中国”地理空间智能体系建设。

在充分把握实际需求和发展趋势的基础上，结合新一代信息技术，以重点工程项目、重

大科技项目为抓手，发挥全社会力量，着力加强测绘地理信息事业各方面的能力建设，构

建“智慧中国”地理空间智能体系。以“智慧城市”、“天地图”、地理国情监测、地理信息

产业园、测绘卫星、海洋测绘等重大和重点项目建设为重要推手，以行业试点示范项目为切

入点，运用多途径包括强化政府采购、建立政府补偿基金等激发市场力量、调动各方积极性

协同推进地理信息资源、技术、装备、人才发展，扩大地理信息资源丰富度，提升地理信息实

时获取与动态监测能力，增强地理信息智能处理能力，显著提高地理信息智慧服务水平。同

时，要加强组织保障体系建设，成立“智慧中国”地理空间智能体系建设领导小组，负责

组织协调推进体系建设，领导小组下设办公室，负责具体组织实施工作。

在开展试点示范建设与推广应用方面，结合“智慧城市”建设的现实需要，遴选一

批“数字城市”建设较为成熟，地理信息产业发展较为突出，具备一定经济实力和科技水

平，物联网、云计算等新技术集成应用有一定基础的城市，围绕测绘地理信息已经有一定成

功应用经验的或相对容易进入的交通、电力、物流、医疗、环保、农业、旅游、校园、水利等领域

的智慧管理与运行对地理信息资源、技术装备、服务的需求，开展“智慧中国”地理空间智

27

能体系建设试点工作，充分发挥地理信息（技术、系统及平台）的基础支撑、智能分析和辅

助决策作用，促进实现能源资源最低消耗、环境污染最低。同时以“智慧中国”地理空间智

能体系试点示范较为成功的领域为突破口，做好试点示范项目的推广应用工作。

总的来说，“智慧中国”地理空间智能体系建设对于测绘地理信息事业发展来说是一

项全新的课题，不仅要求显著提升测绘地理信息生产力水平，更为重要的是要极大提升测

绘地理信息服务效能，更加强调站在促进各行各业智慧运行与管理的角度上，构建适

应“智慧中国”建设与发展需要的地理空间智能体系。为此，“智慧中国”地理空间智能体

系建设要坚持需求牵引+市场调节、产业推进+政府支持、项目推动+强化应用的总体发展路

径。

（三）主要任务

1、大数据建设

满足“智慧中国”建设与发展需要，加快建立大数据量级别、高信息含量的地理信息大

数据资源，实现地理信息资源的“更全”、“更精”、“更细”、“更新”，为推进测绘地理

信息服务向智能化、智慧化转型升级奠定坚实的基础。

一是着力扩大地理信息资源的覆盖度，实现“更全”。一方面，满足城市、城镇、乡村智

慧运行与管理的需要，加快推进国内 1:1 万——1:500比例尺地理信息数据建设，大幅提高

城市和农村一级地理信息陆地国土的覆盖率；另一方面，在现有标准规范确定的测量要素

种类的基础上，进一步丰富地理要素种类，增加实测内容，最终要实现对所有地表人工设

施或自然地理要素的测量。在丰富地理要素种类中，比如可增加公交车站、红绿灯设施、收费

站、报亭等现实生活更加需要的位置信息。

二是不断丰富与地理位置相关的属性信息，实现“更细”。要从更贴近实际生产、生活

需要的角度，不断扩展自然地理要素或者地表人工设施的属性信息，不仅包括基本的地名、

名称、用途等基本属性信息，而且涵盖基于该位置与经济、人口、社会等直接关联的更有实用

价值的属性信息，进一步提高地理信息的信息含量。比如，在对某个建筑物进行测量的时

候，不仅采集建筑物的名称、用途等基本属性信息，而且要收集名称变更史、年代、楼层数、

建筑结构、建筑面积、常驻人口等基于地理位置的综合属性信息。其中，建设年代、楼层数、建

筑结构、常住人口等方面的数据和信息对于应对建筑物突发事件必不可少，是作出正确决策

的关键参考要素；建筑物的名称变更史通常隐含着丰富的历史信息，能够折射出某个企业、

28

甚至某个行业、某个民族的发展史，隐含意义重大。

三是按需对特定和关键地理要素进行全方位监测，实现“更精”。紧密结合经济社会发

展中的焦点、热点、难点，实施地理国情（省情、市情、域情）信息动态监测。深入挖掘和大力

建设有利于促进各行各业特别是民生、环保、水利、农业、公共安全、应急救急等领域实现智慧

管理与决策的地理信息资源，同时为专题地理要素注入更强的时空元素，适时掌握地理要

素的变化信息。比如，为满足城镇化建设的需要，对我国城镇化建设中涉及的土地使用、生

产力空间布局、区域人口密度等关键信息进行跟踪监测与定向监测。

四是不断提高地理信息资源的现势性，实现“更新”。按需设立地理信息更新周期，实

施地理信息按要素动态更新，不断提高地理信息资源的生命力和普适性，更好地满足各行

业智慧运行对实时地理信息的需要。比如某个地方新开通了一条公路，新建了一个银行，学

校校址变迁，地物名称变更等，通过测绘第一时间反映这些变化。

2、科技创新

大力推进地理信息获取、处理、管理、服务等方面技术的自主创新，加强地理信息技术与

现代高新技术的集成和融合，为建立测绘地理信息传感网、实现测绘地理信息智慧应用提供

重要的技术支撑。

一是加快发展“智慧中国”关键地理信息支撑技术。针对物联网建设及其重点应用领域

对位置感知及服务的需要，着力突破能够与北斗、GPS、Glonass、Galileo 等各类卫星导航定

位系统兼容的、稳定性强、功耗低、集成度高的多频高精度导航定位芯片及位置接收机的技术

研发难题。加强基带芯片、射频芯片、天线和导航电子地图软件等技术集成融合。加强天空地

海基传感摄影技术研发与集成，着力攻克高精度遥感卫星影像获取技术难题，解决全天候、

全天时地理信息实时获取问题。着力发展多源地理信息融合、挖掘与高效处理技术，实现对

多源地理信息数据快速处理和智能解译与制图，提高地理信息的智能分析能力。加大动态自

适应服务、分布式要素服务聚合等关键技术研发力度，不断提升地理信息智能化服务能力。

二是不断加强地理信息技术与新一代信息技术融合。加快地理信息技术与云计算技术融

合与集成，大幅提高多信息协同、高效处理能力以及网络综合服务能力；推进物联传感技术

与地理信息技术融合，不断增强地理信息获取与传输能力；加强嵌入式计算机技术、光电子

技术与地理信息系统技术集成，形成远程同步安全调用地理信息数据的能力；加快移动互

联技术与地理信息技术融合，借助高速无线网络环境，不仅有效提升地理信息的“流

通”能力，而且使得利用移动设备能够随时随地快速便捷地从互联网获取地理信息服务；

将三维可视化技术与地理信息技术融合起来，更加真实地将现实世界以三维地理空间模型

29

的形式展现出来，使得能够全方位、全视角地分析研究地理要素的空间分布关系，提供更加

科学全面的信息知识。

3、智能化基础设施与装备

充分引入、吸收信息领域的科技成果，加强关键测绘地理信息基础设施与装备建设，实

现地理信息的实时获取、高效处理、快速响应与安全应用，为推进测绘地理信息大范围、全方

位、深层次的智慧应用提供可靠、有力的基础设施与装备保障。

一是加快建立测绘地理信息云计算中心。按照“云计算”模式，首先，在中国测绘创新

基地建立一个国家级测绘地理信息云计算中心，充分整合创新基地内现有的计算机资源，

统筹建设和管理与国际互联网相联的服务器、存储系统、网络设备、UPS电源，随时按需扩展

计算能力。其次，在全国 31个省（自治区、直辖市）测绘主管部门内根据国家级测绘地理信

息云计算中心的建设模式，建立相应的省级测绘地理信息云计算分中心，并与国家级测绘

地理信息云计算中心实现互联互通，形成合作有力、调用有序、协同更新的使用与维护模式。

第三，引导地理信息企业整合已有的计算资源，鼓励其按需将自有的计算资源与测绘地理

信息部门的计算资源进行对接，显著增强海量、大规模、多源异构数据的快速处理能力。

二是大力发展测绘地理信息智能传感装备。着力研发星载智能传感器1、星载重力梯度

仪、星载复合全球定位接收机、星载激光测高仪等对地观测关键装备，研制多相机、高精度、

智能航空摄影仪，发展高分辨率遥感卫星、干涉雷达立体测图卫星、重力卫星、低轨小卫星、

低空无人机等对地观测智能传感装备。不断完善和优化北斗导航卫星星座，发展智能导航定

位终端，实现泛在精确导航定位。加快研制测量机器人等高精度智能化测量仪器，研发地基

三维激光测量仪与智能传感器，推进地面装备的智能改造升级。发展轻易便携、安全可控的

网络终端地理信息数据调用设备，为推动和促进地理信息数据的开发利用提供重要工具。

三是着力构建测绘地理信息传感网。推动我国遥感卫星地面站与国家测绘地理信息云计

算中心的互连互通，实现卫星遥感影像数据接收、处理与产品化的准同步。加强对全国连续

运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Reference System，缩写为 CORS）基

准站的统筹建设与宏观指导，基于互利共赢、协同发展的原则，推动国家 CORS 基准站、地

方 CORS 基准站、部门CORS 基准站以及企业 CORS 基准站之间的互通互联与综合运作，将

CORS 基准站与测绘地理信息云计算中心进行联网，大幅提升海量导航定位数据的实时计

算能力。推进航空遥感平台、街景车、测量机器人等测绘地理信息移动智能装备与测绘地理信

息云计算中心的连通，实现海量地理信息数据的高效、实时处理。在测绘地理信息云计算中

1 智能传感器（intelligent sensor）是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。

30

心的基础上，搭建云服务平台，按需提供各种基于云端的地理信息数据、地图、地理信息系

统、地理知识等基础性、专业性及个性化服务。

4、智慧应用

适应网络化、信息化、智能化发展趋势，加强对测绘地理信息服务产品的知识存储，加

快测绘地理信息服务方式的智能转型升级，推动测绘地理信息在经济社会发展各行业各领

域中的深度应用与智慧应用，有效促进智慧城市、智慧行业建设。

一是加快建立更加适应经济社会发展需要、更具经济效益和社会效益、有利于价值充分

发挥的地理信息产品体系。将地理信息产品生产的重点转向地理信息数据分析上，通过对时

空地理信息的比较分析，对基于地理位置的相关信息的更深层次的统计与分析，得出更有

价值含量的深度地理信息，充分揭示地理信息与人口、经济、统计、城市、交通、物流、资源、能

源、环境等方面的关系，为促进这些领域的智慧发展提供更加可靠、有效的地理信息产品。

二是基于互联网、电信网、移动互联网、卫星网、物联网等网络，打造快速、便捷、智能化

的测绘地理信息产品流通渠道。构建基于网络云端的测绘地理信息服务平台，大力发展高效

智能化网络终端并携带嵌入式地理信息系统，使用户基于网络终端能够远程调用测绘地理

信息数据、产品或者获得所需的地理信息服务，大幅提升测绘地理信息的服务效能，最大化

地降低用户的时间成本、物流成本以及相应的资源能源消耗。

三是深化专业领域的智慧应用。立足于地理信息的可视化表达，以挖掘地理信息系统的

空间化分析能力为着力点，以网络实时信息传输为服务手段，在经济社会发展的多个领域、

多个层面提供测绘地理信息智慧应用解决方案，突出及时、准确、有效。

31

专题一：应急救急中的智慧应用

开发应急指挥 GIS地理信息系统、后台管理系统、统计分析查询系统及接口管理系统

等，基于网络“云”实时提供应急事件发生地定位、应急事件到达路径分析、应急事件周

边设施分布查询、应急预案空间化管理等应急指挥决策所需服务，实现应急事件、应急预

案、应急资源和公共设施的空间可视化和三维立体化，为应急救急减少不必要的时间浪

费、人力物力财力消耗。

专题二：环境监测中的智慧应用

基于云端地理信息系统强大的空间分析和数据处理能力，结合物联网终端实时传回

的环境监测数据，利用 GIS的功能模块结合选定的环境监测模型对多源环境信息进行实

时快速处理，快速分析得出环境监测数据的空间分布情况，并以地理空间可视化的方式

实时揭示监测数据的发展变化，为准确摸清和确定污染源的地理位置，从源头上采取措

施加强环境治理提供科学依据；另一方面，也为揭示环境演变的动态规律，以及时采取

有效措施切实保障区域内经济、社会、环境的协调发展提供了不可或缺的智慧帮助。

32

专题三：智能交通建设中的智慧应用

开发动态交通导航综合服务系统，将交通信息与导航定位信息进行融合，依托卫星

导航定位系统、CORS站网和移动互联网，基于网络云端数据分析中心和导航综合管理服

务平台，为导航终端用户提供与实时路况相关的各类信息，包括交通流及预测信息、历

史交通信息、事件信息、动态停车位、最优路径分析结果等内容，帮助用户选择更加合适

的时间和道路出行、选择更加合理的路线和位置停车，减少交通拥堵、降低能源消耗与时

间成本，实现智慧交通。

专题四：城市管理中的智慧应用

运用网格地图的技术思想，将一定区域划分为若干个网格状单位，由城市管理监督

员依托先进的智能终端设备对所分管的单元区域实施全时段监控，第一时间将城市各类

部门事件和部件数据传回至基于网络云端的地理信息智能分析系统中，进行集中处理和

管理，统筹解决城市管理问题，实现精确、高效、全时段和全方位的城市管理。

专题五：智能电网建设中的智慧应用

根据电力生产、规划、管理和经营中天然的空间网络拓扑特征，建立基于发电、输电、

变电、配电、农网、用电、通信和公共设施等电网资源数据的二维和三维矢量空间地图数据

库，在此基础上构建满足区域发展需要的电网 GIS平台，集成电力规划系统、防灾减灾

与应急系统、输电 GIS、配电 GIS、营销 GIS、通信 GIS等业务应用，实现电网资源的结构化

管理和可视化展现，促进电网管理的现代化、信息化、集约化。

专题六：水利建设中的智慧应用

依托 GIS建立水利信息公共服务平台，将河道水系、水土流失、植被覆盖情况、土地

利用情况、防洪防旱、供水排水等各类水利信息数据资源进行整合，实现水利、供水、排

水、水文、流域、气象、地震、海洋等相关部门间水利数据的交换、同步和共享，基于 GIS强

大的空间分析能力与可视化能力，快速呈现水资源分布情况、地下水分布情况、河道水

情、用水同期对比、水位流量含沙量、河湖开发治理保护、土地结构、土地利用状况及土地

区域分布特征等信息，为水利的统一规划与建设提供更加科学的决策依据。

（四）推进步骤

1、顶层设计

站在智慧中国建设的全局高度，系统广泛调查经济社会各领域开展智慧建设对测绘地

理信息的实际需要，深入研究分析测绘地理信息在促进智慧城市、智慧行业建设中所能够发

挥的作用，分步骤、分阶段地有序推进智慧中国地理空间智能体系建设，细化提出各阶段的

总体任务和完成目标。

在建设力量上，必须进一步明确政府与企业在推进智慧中国地理空间智能体系建设中

的定位。其中对于测绘地理信息的大数据资源建设，涉及到庞大的资金需求，应以政府投入

为主，企业为辅；在测绘地理信息传感网络建设中，政府与企业各司其职，基础性的基础

设施和传感装备由政府完成，专业性和应用性的设施装备由企业主导；对于促进测绘地理

信息的智慧应用，应以企业为主，政府辅以基本的公共服务。为此，在智慧中国地理空间智

能体系建设领导小组中，2/3 以上的成员必须来自企业。

此外，政府除抓好关键基础设施、基础资源建设与服务外，应注重在相关法律法规、政

策标准、关键技术突破上的投入，为促进地理信息资源的深层次开发利用提供良好的环境和

保障。

2、实施步骤

（1）试点示范和推广应用

20132020 年，开展智慧城市建设、智慧行业建设试点示范。在业已确定的太原、广州、

徐州、临沂、郑州、重庆、武汉、无锡、淄博等 9个智慧城市建设试点单位的基础上，进一步明

33

专题七：规划中的智慧应用

建立准确、可动态更新的规划用地审批一张图及剩余用地一张图数据库，实现规划

用地数据快速查询与统计分析、城乡规划用地动态年报自动生成、智能化的辅助选址、多

网络环境下 GIS场景及汇报材料融合互动与实时显示等，提高城乡规划用地管理的体系

化、信息化、智能化和集成化程度，促进规划用地管理服务模式从被动规范到主动超前的

转变。

确并不断丰富试点建设内容，不仅侧重于大数据资源建设、时空信息云平台的构建，而且要

注重测绘地理信息传感网的建设、关键技术装备的创新与产业化应用，同时要更加侧重测绘

地理信息的智慧应用，确立交通、物流、应急救急、环保、电力、水利、工商业等领域作为测绘

地理信息智慧应用的先期试点范围，努力形成一批试点应用典型案例，为后期的推广应用

奠定良好基础。此外，应根据试点效果和经验，适时增加试点单位和试点领域。

2020-2030 年，在系统总结示范试点工作经验和成果的基础上，在全国范围内深入开展

智慧城市建设、智慧行业建设推广应用，产生良好的经济效益、社会效益和生态效益。

（2）逐步建立测绘地理信息云

首先，在中国测绘创新基地建设一个国家级测绘地理信息云计算中心，充分整合基地

内的服务器、存储系统、网络设备、UPS电源等计算资源，能够按需适时扩充计算能力。2015

年年底前完成建设。

其次，推进各省（自治区、直辖市）建设一个省级测绘地理信息云计算中心，基于国际

互联网与国家级测绘地理信息云计算中心互联互通，形成全国一体化的测绘地理信系统

云，为加强全国测绘地理信息数据和信息资源的整合与共享创造有力条件。2018 年年底前

全面完成建设。

第三，引导和鼓励地理信息企业构建企业级地理信息私有云，整合已有的计算资源；

加强企业级地理信息私有云与测绘地理信息部门云计算中心的联系与共享。最终，在全国范

围内形成一体化的测绘地理信息云。20132020 年持续推进该项工作。

（3）组建测绘地理信息传感网

首先，积极培育发展各类航空遥感系统、街景车、测量机器人、三维激光测量仪、导航定

位终端等测绘地理信息移动智能装备市场，到 2020 年年底实现产业化、规模化应用，成为

获取地理信息资源的主要手段之一。

其次，加快全国 CORS 基准站建设，到 2015 年初步形成数量合理、布局科学的 CORS

站网体系。同时积极推进国家 CORS 基准站、地方 CORS 基准站、部门CORS 基准站以及企业

CORS 基准站之间的协作交流，到 2020 年实现互联互通与共享协作。

第三，到 2020 年年底，初步建成以测绘地理信息云计算中心为中枢神经系统，并与遥

感卫星地面站、CORS站网以及街景车、测量器人、三维激光测量仪等移动测量装备，融为一

体的测绘地理信息传感网，实现海量多源地理信息的实时处理，基于云端的地理信息数据、

地图、地理信息系统、地理知识等基础性、专业性及个性化服务的快速提供。

（4）地理信息资源建设

34

首先，到 2020 年年底实现 1:1 万比例尺地理信息资源的必要覆盖。到 2015 年年底，实

现所有地（市）的基础地理信息资源对陆地国土的全覆盖，到 2020 年年底，实现 1000个

以上县（市）的基础地理信息资源对陆地国土的全覆盖。

其次，到 2015 年之前，在全国范围内形成地理信息按要素动态更新机制，按需缩短更

新周期。

第三，从 2015 年开始，选择若干市（县）开展关于地理信息资源建设中增加要素内

容、扩展属性信息等方面的试点工作，力争到 2020 年年底形成新的标准实践成果。

第四，积极吸收地理国情监测以及各行业数据建设成果，不断丰富和拓展地理信息资

源库。

（五）保障措施

1、配套政策

一是不断完善促进地理信息资源开发利用的法规政策。研究制定《地理信息资源开发利

用条例》，进一步明确新技术条件下地理信息资源建设的重点，提出地理信息资源建设新机

制，强化对促进地理信息资源开发利用的法律支持。适应新的发展形势，进一步完善公开地

图内容表示、基础地理信息公开表示内容、重要地理信息公开表示、地理信息使用许可、导航

电子地图安全处理应用等方面政策规定，促进地理信息资源最大限度的安全开发利用。

二是设立系列支持政策。针对“智慧中国”地理空间智能体系关键支撑技术研发，将其

作为重点科研项目，积极为其开辟国家科技专项申请绿色通道，或在测绘地理信息公益性

科研项目申请规定中给予倾斜。在促进地理信息产业发展基金申请中，明确规定对推动测绘

地理信息智能传感装备研发与产业化类项目给予倾斜。在国家测绘地理信息“十三五”重大

专项设立中，优先考虑安排“构建测绘地理信息云计算中心”、开展测绘地理信息智慧应用

试点示范工程。

2、标准支撑

一是积极调整地理信息资源建设标准。针对“智慧中国”地理空间体系建设对地理信息

资源建设的要求，在建设内容、覆盖范围、精度要求、要素信息、更新方式、更新周期等方面，

积极探索建立新的标准体系。对于不合适宜、陈旧的标准及时废止或修订或完善。

二是着力提高测绘地理信息技术标准的现势性。加强标准建设与科技、生产、产业化的同

步更新，深刻分析物联网、云计算、下一代互联网等新一代信息技术发展以及空间技术发展

35

给地理信息获取、处理、管理、服务等各环节带来的变化及形成的新特点，不断完善和优化地

理信息生产、共享、网络化服务、安全应用等方面标准，加快建立满足“智慧中国”地理空间

智能体系建设与发展需要的标准体系。

三是创新标准制定工作新机制。建立由测绘地理信息部门组织开展、地理信息企业负责

具体实施的标准建设性机制，充分发挥企业在市场中，特别是在推进测绘地理信息智慧应

用中的主体地位和作用，建立满足“智慧中国”地理空间智能体系运行与管理需要并且更

加科学、实用的标准。

3、创新机制

一是形成企业主导、政府支持的建设机制。明确地理信息企业在“智慧中国”地理空间

智能体系建设及试点示范工程建设中的主体地位，发挥政府在提供良好政策环境、制度保障

以及重要基础设施支持和资源支撑方面的作用，充分依靠市场机制作用发展测绘地理信息

智慧应用。

二是建立地理信息资源共享新机制。以促进行业智慧发展的出发点和抓手，主动为行业

应用提供测绘地理信息基础数据支持，推动行业部门共享开放专业数据，实现部门间、行业

内地理信息资源的有效共享。

三是“借力引智”推动关键技术创新和装备发展。引导和支持地理信息企业联合产业内

外企业、科研院校、公益性组织等建立地理信息产业科技创新联盟，或者鼓励地理信息企业

加入中国产业科技创新联盟，广泛吸收或借助外界力量推动关键技术创新和装备发展。

四是创新地理信息资源建设机制。积极吸收社会资本参与地理信息资源建设，引入良

性、合理的市场竞争机制，最大程度地提高地理信息资源建设效率。对于资源建设中涉及的

信息安全问题，可从测量仪器、存储介质、人员监管、流程监控、安全技术、协议制度、法律责

任等方面加以最大化的约束，赋予地理信息资源建设单位生产权和有条件的使用权（需通

过政府部门的批准才能使用），政府通过采购或购买服务等形式来推进这一工作。

4、人才培养

一是树立“大测绘”人才理念。构建“智慧中国”地理空间智能体系，不仅需要专业的

测绘地理信息技术人才，而且需要物联网、云计算、新一代信息技术等方面技术人才，同时

也需要专业的行业应用分析师、需求调研员等提供宏观分析与微观举证，需要联合一切可以

联合的力量推动该项战略工作。

二是加强行业内人才的培养、行业外人才的使用。结合“智慧中国”地理空间智能体系

建设特点，加强对关键技术研发人员的培养，加强对物联网、云计算、新一代信息技术等方

36

面人才力量的借助，吸引相关科研院校优秀力量、以及光电子制造企业、智能传感器制造企

业等向测绘地理信息行业集聚，形成合作有力、实力倍增、潜力无限的人才发展模式。

参考文献

[1] 《测绘地理信息发展战略研究》，北京，测绘出版社，2012。

[2] 周宏仁：《全面提高信息化水平》，北京，社会科学文献出版社，2011。

[3] 周宏仁：《国家信息化：面向下一个十年》，北京，社会科学文献出版社，2013。

[4] 彭明盛：《智慧地球：下一代的领导议程》，2011。

[5] IBM商业价值研究院，《智慧地球赢在中国》。

[6] 张永民：《构建智慧中国的模式与对策》，《中国信息界》2011 年第 6期。

[7] 李毅中：《重估 IBM 智慧地球安全性涉及信息主导权》。

[8] 李德仁：《数字城市+云计算+物联网=智慧城市》，《中国测绘》2011 年第 6期。

[9] 王根祥等：《国外智慧城市发展模式研究》，《软件产业与工程》2012 年 第 4期。

37

综合篇

38

数字中国地理空间框架的建设与智慧城市

时空信息云平台的探索

李维森

摘 要：本文首先理清了数字中国地理空间框架的概念、构成和体系架构，浓缩概括

了国家、省区、市（县）三级地理空间框架的建设主要内容及成就。综合技术发展、需求变化

和国内外实际情况，指明了下一步智慧中国阶段，测绘地理信息行业的任务与目标，并提

出了从数字到智慧应努力的方向。

关键词：地理空间框架 数字中国 数字省区 数字城市 智慧城市 时空信息云

平台

一 概述

（一）空间数据基础设施国外发展与启示

自上世纪九十年代，美国总统克林顿在 12906 政令中提出国家空间数据基础设

施“NSDl”（National Spatial Data Infrastructure）以后，欧、美等发达国家和地区在推进

NSDI 建设方面，相继开展了许多卓有成效的工作。

美国成立了由 14个生产和使用地理数据部门和独立机构组成的联邦地理数据委员会

（FGDC），旨在推动高精度、高质量空间数据的有效生产、方便访问和广泛共享，满足国

家的各种需求，在此基础上副总统戈尔于 1998 年又提出了“数字地球”，描绘了人类 21

世纪认识地 球 的 全新方式；加拿大启动 了 “ CGDI” （ Canadian Geospatial Data

Infrastructure），密切了各级政府、私人企业与学术团体之间的合作，实现了国家地理空间

数据库和服务的在线访问，使公众能够通过互联网访问地理空间信息；欧盟实施

李维森，国家测绘地理信息局党组成员、副局长，博士，高级工程师。

39

了“INSPIRE”（Infrastructure of Spatial Community information in the European），通过欧

洲议会和欧盟理事会以欧盟法律的形式，对 INSPIRE 建没和应用作出了部署，有效解决了

欧洲国家之间信息重复采集、处理，信息分隔、传递不畅，信息和服务标准化水平低、数据开

发利用程度低等问题。

上述国家和地区着眼于本地区的经济社会发展和全球战略需要，先后启动的空间数据

基础设施，有利地促进了信息资源的广泛共享和充分利用，也启示我国这样一个发展中国

家加快推进这方面的建设。

（二）空间基础设施国内总体情况

鉴于我国的实际情况，国家空间基础设施被称作数字中国地理空间框架，两者从概念

到内容，基本一致。数字中国地理空间框架是国家空间信息基础设施的重要组成，是国民经

济和社会信息化的基础支撑平台[1]。党和国家领导人对此项工作十分关注，多次指示测绘地

理信息部门，加快推进数字中国地理空间框架建设。2007 年印发的《国务院关于加强测绘工

作的意见》明确提出：“按照统一设计、分级负责的原则，全面推进数字中国地理空间框架

建设。” 李克强总理要求：“要突出加强基础地理信息系统建设，加快形成数字中国地理

空间框架，加快信息化测绘体系建设，切实提高测绘对现代化建设的保障服务能力。”

为切实贯彻落实好党和国家领导人的指示精神，履行好测绘地理信息部门的职责，近

年来，在国家测绘地理信息局的统一组织领导下，国家、省、地市三级测绘地理信息部门齐

心协力，采取共建共享、分建共享等方式，加快数字中国地理空间框架建设，不断拓宽服务

的深度和广度，为我国经济社会又好又快发展提供了强有力的测绘地理信息支撑与保障。

二 地理空间框架内容与结构

国家测绘地理信息局与国务院信息化办公室于 2006 年联合印发了《关于加强数字中国

地理空间框架建设与应用服务的指导意见》，明确规定了数字中国地理空间框架的内容、构

成及体系架构。

（一）地理空间框架内容

地理空间框架由基础地理信息数据体系、目录与交换体系、公共服务体系、政策法规与标

40

准体系和组织运行体系五部分构成，如图 1所示。基础地理信息数据体系是地理空间框架的

核心，包括测绘基准、基础地理信息数据、面向服务的产品数据、管理系统和支撑环境；目录

与交换体系是地理空间框架共建共享的关键，包括目录与元数据、专题数据、管理交换系统

和支撑环境；公共服务体系是地理空间框架应用服务的表现，包括地图与数据提供、在线服

务系统和支撑环境；政策法规与标准体系和组织运行体系是地理空间框架建设与服务的支

撑和保障。

图1 地理空间框架的内容

（二）地理空间框架分级

地理空间框架分为国家、省区和市（县）三级。国家、省区和市（县）三级之间纵向联

通，省区级和市（县）级地理空间框架与相邻或其他区域的横向联通，如图 2所示。

图2 地理空间框架的分级

（三）内容联系

地理空间框架包括基础地理信息数据库和地理信息公共平台。基础地理信息数据库由基

41

础地理信息数据、管理系统和支撑环境组成。地理信息公共平台由基础地理信息数据体系中

面向服务的产品数据、目录与交换体系全部内容和公共服务体系中在线服务系统和支撑环境

共同组成。数据库和公共平台都需要政策法规与标准体系和组织运行体系的支撑，如图 3所

示。

图3 地理空间框架与基础地理信息数据库、地理信息公共平台之间的联系

三 地理空间框架建设进展

近些年，随着我国经济社会快速发展，地理信息需求日益旺盛，各级政府对测绘地理

信息工作投入持续增加。测绘地理信息部门抢抓机遇，强化顶层设计和政策引导，依靠重大

工程带动，积极推动数字中国地理空间框架建设，取得显著成效。数字中国地理空间框架建

设初步建成，并在中央、省、市得到广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。

（一）国家级地理空间框架

国家级地理空间框架建设主要是依托国家现代测绘基准工程、西部测图工程、1:5 万数据

库更新工程、海岛礁测绘工程、天地图等重大工程实施，实现测绘基准现代化、地理信息数据

更新快速化、公共服务网络化。

测绘基准建设。测绘基准是各类测绘活动的支撑，是数字中国地理空间框架的基础。平

42

面基准方面，我国建成了约 4.8 万个一、二等天文大地点、7.8 万个三、四等天文大地点组成

的天文大地网，2500余点组成的国家卫星大地控制网；高程基准方面，建成了约 22 万千

米一、二等水准路线组成的国家高程控制网，建立了我国似大地水准面模型－CQG2000；

重力基准方面，建成了由 256 点组成的 2000 国家重力基本网。随着对地观测技术的发展，

特别是全球导航定位系统（GNSS）的广泛应用，原有的低精度、参心、静态、局域、现势性

差的传统测绘基准，正在向高精度、地心、动态、全局、实时的现代测绘基准转变，国家测绘

地理信息局紧跟技术发展，大力推动我国测绘基准的现代化。经国务院批准，我国已于

2008 年 7月 1日启用 2000 国家大地坐标系，并计划到 2018 年全面完成原有坐标系向 2000

国家大地坐标系的转变。测绘基准基础设施建设方面，经国家发改委批准，2012 年开始实

施国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程，计划通过 4 年时间，建成 360个组成的

国家卫星导航定位连续运行基准站网、4500 点组成的卫星大地控制网、12.2 万千米一等水准

路线、50个国家重力基准点和国家测绘基准管理服务系统。工程竣工后，我国的测绘基准将

迈上新台阶、实现现代化。

国家基本比例尺地形图测制和更新。实现基本比例尺地形图的必要覆盖和快速更新是测

绘地理信息部门能够提供及时可靠服务、全面履行职能的重要基础。长期以来，我国西部一

直存在着约占陆地国土面积 20%的 1:5 万地形图空白区。为填补这个空白，服务西部大开发

和地区经济社会发展，2006 年国家测绘地理信息局启动了西部测图工程。工程实施范围主

要分布在青藏高原、塔里木盆地和横断山脉等地区，涉及四川、云南、西藏、甘肃、青海、新疆

六省（区），面积 212 万平方公里，测制地形图 5032幅。在实施西部测图工程同时，2006

年国家测绘地理信息局又启动了 1:5 万数据库更新工程，对除西部 1:5 万地形图无图区外的

约 760 万平方公里范围的 19150幅 1:5 万基础地理信息数据进行了全面更新。2012 年两大工

程相继竣工。可以说，西部测图工程实现了约占中国陆地国土面积 20%的 1:5 万地形图

的“从无到有” [2]；而 1:5 万数据库更新工程则实现了约占中国陆地国土面积 80%的已有

1:5 万地形图数据的“从有到优、从旧到新”。两个工程的全面竣工，实现了 1:5 万地形图对

我国全部陆地国土的全覆盖，是中国测绘地理信息发展史上的重要里程碑。随着海洋经济快

速发展，海洋资源开发、海洋权益保护需要测绘地理信息保障。2009 年国家测绘地理信息局

会同有关部门共同实施了海岛礁测绘工程，建立国家海岛礁平面、高程和重力基准，精化我

国海域似大地水准面，测制相应比例尺地形图，为我国建设海洋强国做出应有的贡献。近些

年，我国城镇化进程加快、重大工程相继实施，地理信息要素随之发生改变。经济社会建设、

43

生态文明建设、信息化建设，迫切需要现势性好的地理信息，这就要求测绘地理信息部门及

时更新地理信息数据。从 2012 年开始，国家测绘地理信息局每年对全国 1:5 万数据库重点

要素更新 1次、发布 1 版；到 2015 年，全国 1:5 万数据库完成 1次全面更新。这项工作的开

展，使我国数据成果综合水平居于国际领先水平。

国家级公共服务平台建设。随着经济社会的快速发展，广大用户不再满足于传统的、单

一的、非网络化的测绘成果服务，而是要求服务更全面、响应更快速、渠道网络化。国家测绘

地理信息局根据用户需要，加快推进地理信息公共服务平台建设，大力提高测绘公共服务

能力和水平。国家级地理信息公共服务平台公众版－天地图已于 2011 年上线运行，经过几

年不断升级改造，天地图数据资源不断丰富，服务功能不断完善，应用范围持续扩大；结

合我国电子政务建设工作，政务版平台正在加紧推进；基础版平台已经通过硬拷贝数据方

式提供服务。

（二）省区级地理空间框架

作为数字中国地理空间框架的重要组成部分，省区级地理空间框架建设也在加快实

施。2009 年国家测绘地理信息局出台了《数字省区地理空间框架建设技术大纲》，确定了数

字省区建设的主要任务[3]。在做好政策引导的同时，国家测绘地理信息局与海南、湖北、湖

南、江苏、江西、天津、宁夏、河南、山西等省（区、市）政府签订了共建共享协议，共同推进数

字省区地理空间框架建设。经过各方的共同努力，省区级地理空间框架建设取得了丰硕成

果。在测绘基准建设方面，24个省（区、市）开展了实时定位精度达厘米级的 GNSS连续运

行基准站网建设，建成 1244座基准站；25个省（区、市）开展了似大地水准面精化，其中

23 个精度达厘米级。在基础地理信息数据库建设方面， 1:1 万地形图陆地覆盖率达

43.8%、1:1 万数字正射影像图覆盖率达 40.3%、1:1 万数字高程模型覆盖率达 40.1%，17个省

（区、市）实现了 1:1 万基础地理信息数据全区域覆盖。在公共服务平台建设方面，已有 30

个省（区、市）完成了天地图省级节点建设，实现了与天地图国家节点的互联互通。

（三）市（县）级地理空间框架

城市是经济社会发展最活跃、信息最丰富的区域，也是对测绘保障服务需求最迫切、对

地理信息资源更新要求最快的区域。鉴于此，2006 年国家测绘地理信息局启动了“数字城

44

市地理空间框架建设示范”项目，明确了“一库（基础地理信息数据库）、一平台（地理信

息公共平台）、3～5个典型示范应用和一套更新维护推广长效机制” [4-7]的建设内容，数

字城市地理空间框架建设已经成为市、县测绘地理信息工作的主要任务。国家测绘地理信息

局也把这项工作作为推动测绘地理信息事业发展的“牛鼻子”工程来抓，持续出台相关政

策，制订了一系列标准，组织专门队伍开展技术支持，并多次召开全国范围的成果推广会、

技术培训会，推动数字城市地理空间框架的建设步伐。

截至目前，全国已有 316个地级市和 100多个县级市开展了数字城市建设工作，其中

169个地级市、60多个县级市地理空间框架建成并投入使用，开发了 2000多个应用系统，

涉及国土、规划、公安、房产、环保、消防、卫生等领域，在经济社会建设中发挥了重要作用。这

项工作中央财政累计投入资金 4亿，地方财政投入约 60亿，拉动服务产值 300亿，由于在

很多方面实现了科学高效管理，避免重复建设，节约资金达 100亿。2011 年 5月 23日，李

克强总理视察中国创新基地时，充分肯定了数字城市建设成就。

四 新形势下的地理空间框架发展机遇

（一）技术进步和应用需求带来的机遇

随着技术进步和应用需求的快速发展变化，对地理空间框架提出了更高要求。第—，实

时性要强；第二，移动性要大；第三，体验性要好；第四，可控性要高；第五，自主性要

多。

相对这些新的需求，原来的数字城市地理信息公共平台尚存在一些差距，首先，实时

信息只是接入，并未解译、提取，实现与原有信息的整合集成，有效支撑辅助决策；其次，

在数据、功能等方面在线提供的固化式服务内容，还不能满足各类用户个性化的需求，欠缺

按需服务的能力；最后，公共平台与服务器、网络等硬件环境耦合度不高，未开放计算、存

储等基础设施服务，用户难以宿主和寄存自身的数据与系统，远程共享与使用开放的硬件

环境。

（二）国家和地方发展规划的要求

近几年，我国加快了物联网、云计算和智慧中国的建设步伐。2012 年《政府工作报告》中

45

提出，要“加快实现三网融合”，“云计算、物联网试点示范工作步伐加快”。《中华人民共

和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中也要求：“推动物联网关键技术研发和

在重点领域的应用示范，加强云计算服务平台建设。”国家发改委正着手起草智慧城市健康

发展的指导意见，研究在全国范围内统筹智慧城市试点及建设工作；工信部发布《物联网标

识白皮书》，旨在通过物联网标识领域的研究，支撑智慧城市建设；住建部发布了关于开展

国家智慧城市试点工作的通知，并印发了《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城

市（区、镇）试点指标体系（试行）》；科技部印发了关于智慧城市的白皮书。南京、沈阳、宁

波等国内一批城市也着手构建“云计算中心”、“物联网”等设施，并提出了“智慧城

市”的建设构想。

尽管我国多个部门在同时推动智慧城市的建设，但各有侧重。发改委重在智慧城市建设

的整体布局和宏观指导，工信部强调物联网、云计算等信息基础设施的建设，住建部从专题

的角度推动城市规划、建设和管理的智能化，国家测绘地理信息局开展空间基础设施建设，

及其与信息基础设施整合形成四个泛在共享的服务，即基础设施即服务（Iaas）、数据即服

务（Daas）、平台即服务（Paas）、功能软件即服务（Saas）。

（三）地理空间框架国外最新进展

2008 年，美国 IBM率先提出“智慧地球”概念，立刻得到了各社会各界的极大关注，

世界各国都在努力抓住这一历史机遇与发展契机。2000 年欧盟启动了 AMI项目以推动物联

网建设；日本、韩国、新加坡等亚洲国家也先后启动了新一代网络发展战略；“金砖四

国”之一的巴西，2011 年在里约热内卢建立了应急反应智能系统，推动智能化技术的深入

应用。

纵观国外发达国家信息化发展状况、预判其发展趋势，不难看出通过信息技术来解决经

济社会发展中的瓶颈如环境问题、交通问题、社会安全问题等，以及变革人类的生产模式和

生活方式已势在必然。

五 机遇下的测绘地理信息定位

（一）理解认知

46

“智慧”是人们早已熟悉的词汇，都会以自己的理解想象“智慧中国、省区或城市”。

因此，“智慧 XX”只能是公众视角，而不是信息工程学的精确定义。目前，各种媒介对智

慧 XX比较统一的看法是：“以更智能化的方式，通过新一代信息技术改变人们交互的方

式，提高实时信息处理能力，以及感应与响应速度，增强业务弹性和连续性，促进社会各

项事业的和谐发展。”也有部分专家认为：智慧 XX=数字 XX+物联网+云计算，但这种认识

仅强调了它的物质特性，忽略了内在的本质的精神特质。

从测绘地理信息行业的角度，对智慧中国、省区和城市可以概括为：“是在时空信息支

撑下，依托物联网和云计算等现代信息技术，将人类知识物化到信息化条件下的经济建设

和社会管理等活动中，形成不依赖人或少依赖于人的智能化专题，而且相互之间完全可以

按需优化组合，有机协同”。

（二）定位

基于上述认识和理解，在智慧阶段，地理空间框架具有时空特点，从数字时代的地理

空间框架发展为时空信息框架，相对数字时代地理空间框架蕴涵的基础地理信息数据库和

地理信息公共平台，其核心内容发展演变为时空信息数据库和时空信息云平台，并重点建

设时空信息云平台，为智慧中国、省区和城市提供统一的时间、空间基础，如图 4所示。

图4 不同阶段地理空间基础的构成与联系

（三）云平台的内容与结构

47

时空信息云平台是以直观表达的全覆盖精细地理信息和时相地理信息为基础，面向泛

在应用环境按需提供地理信息、物联网节点定位、功能软件和开发接口的服务[8]，智能化地

服务整个智慧中国、省区和城市的建设与运行。

时空信息云平台包括四层部署结构和三类支撑，分别是基础设施层、时空数据层、功能

软件层、开发接口层以及知识引擎的支撑、运维与监管的支撑、政策法规与标准规范的支撑。

其中，基础设施层是框架运行的硬件、网络及虚拟化环境；时空数据层是部署在云中的时空

信息数据和物联网节点地址数据，以服务的形式向外提供；功能软件层不仅包括地图类的

功能软件，还包括一个开放环境，供各专业部门功能软件寄存；开发接口层包括各类二次

开发 API接口。知识引擎在汇聚功能软件、开发接口和时空数据特征，以及专题应用需求的

基础上，建立知识库，形成具有一定学习能力的驱动引擎，根据用户提供的关键信息，实

现资源的自动或智能组装，按需提供服务；运维与监管确保整个云平台持续更新和安全运

行，同时分级对用户进行授权、监督和管理；政策法规与标准规范是维护国家安全、促进资

源共享和运营服务的保障，体系结构如图 5所示。

图5 时空信息云平台的体系结构

体系结构中的各项内容按照实施过程中的分类和先后顺序，可归结为四项建设内容：

时空信息数据服务、物联网节点定位服务、云服务系统和支撑环境。建设内容和体系结构中各

层次的隶属关系对照如表 1所示。

48

表1 建设内容与体系结构各层次隶属关系对照

建设内容 部署结构隶属层次

四层体系 三类支撑

时空信息数据服务 时空数据层 /

物联网节点定位服务 /

云服务系统 功能软件层 /

开发接口层 /

/ 知识引擎支撑

/ 运维与监管支撑

支撑环境 基础设施层 /

/ 政策法规与标准规范支撑

六 结论与展望

数字时代，地理空间框架作为统一的空间基础，把各类、各行业、各领域的成果、数据和

信息等在计算机网络环境下，集成、整合、运行和服务，通过数字化再现瞬间现实世界，为

经济建设和社会发展提供了强有力的空间支撑。

智慧时代，时空信息框架作为统一的空间基础和实时定位基础，把历史信息、现状信

息、实时信息乃至未来规划信息，在物联网和云计算的环境下，集成、整合、运行和服务，通

过数字化再现连续现实世界，和反作用于现实世界，为经济建设和社会发展提供了强有力

的空间支撑。

注释

[1] 国测国字[2006]35 号.《关于加强数字中国地理空间框架建设与应用服务的指导意见》[Z]

[2] 李维森.新技术在国家西部 1 50 000 ∶ 地形图空白区测图工程中的应用[J].测绘科学，2010,35(6):9-11

[3] 国测国字[2009]13 号.《数字省区地理空间框架建设技术大纲》[Z]

[4] 国家测绘局.CH/T 9003—2009 地理空间框架基本规定[S].北京:测绘出版社，2009

[5] 国家测绘局.CH/T 9004—2009 地理信息公共平台基本规定[S].北京:测绘出版社，2009

[6] 国家测绘局.CH/T 9005—2009 基础地理信息数据库基本规定[S].北京:测绘出版社，2009

[7] 国测国字[2006]18 号.《数字城市地理空间框架建设技术大纲》[Z]

[8] 测办[2013]12 号.《智慧城市时空信息云平台建设试点技术指南》[Z]

49

智慧中国地理空间支撑体系建设的

若干思考

李朋德

摘 要：本文从“构建智慧中国”战略目标出发，在对数字中国建设所取得成就的

基础上，提出了智慧中国建设的基本内涵和构架，分析了数字中国构架需要进一步完善的

内容，重点分析智慧中国地理空间支撑体系建设的新内容，包括物联网与地理位置、地理国

情数据、基于大数据的地理统计分析和地理知识服务、以及时空云计算环境的构建等，还指

出了智慧中国建设的保障环境。

关键词：智慧中国 数字中国 地理空间基础框架 云计算 物联网 大数据

随着电子技术、信息技术和网络技术的发展，传统的模拟测绘技术体系已被数字化测绘

体系取代，比较单一的测绘成果转化为丰富的地理信息数据。随着航空航天技术的发展，空

间对地观测和遥感技术得到了快速发展，使得全面掌握地球信息成为可能。地理信息涉及到

各行业和地方，而且随时间而变化，如何高效率、高精度地获取地理信息，如何使各行业快

捷地共享、方便地利用地理信息成为必然要求。为此，地理空间数据基础设施成为世界各国

竞相发展的重点，而数字地球、智慧地球的概念也不断创新并得到了发展。

世界具有时间性和空间性，人类的活动也是如此。政府治理、工程建设、工农业发展、交

通运输，乃至商业交易和资本流动，无不与时空密切相关。建设权威的时空支撑体系成为实

现信息化、智慧化和知识化的必然要求。中国共产党第十八次全国代表大会召开之后，国家

测绘地理信息局进一步明确提出了新的发展战略，即“构建智慧中国，监测地理国情，壮

大地信产业，建设测绘强国”。要实现这一宏伟目标，就要不断提升能力，加快建设时空信

李朋德，工学博士，成绩优异高级工程师，十五届中国农工民主党中央常委，十二届全国政协常委，联

合国全球地理信息管理亚太区委员会主席，国家测绘地理信息局副局长。

50

息支撑环境，支持各项重点任务，主动服务国民经济建设和社会发展，为实现中国梦提供

有力的测绘地理信息支撑保障。

一 数字中国与智慧中国的构架

地球是人类共同的家园。地球支撑着经济社会发展的同时，受到人类过度开发活动以及

战争的破坏。经济全球化要求世界各国都关注全球问题，积极响应可持续发展的理念，不断

提高人类的生活水平，有效保护生态环境。信息化和空间科技的发展，使得人类可以更好地

监测地球，更好地规划未来，更好地联手行动。为此，美国前副总统戈尔先生于 1998 年提

出了建设数字地球（Digital Earth）的构想，国际商业机器（IBM）公司于 2008 年提出了智

慧地球（Smart Planet）的新思维，并付诸行动。我国也高度重视这些新概念和新动向，提

出要针对这些新生事物开展研究和应对。国家测绘地理信息局先后把构建“数字中

国”和“智慧中国”作为发展战略的核心，大力推进“数字城市”和“智慧城市”建设，

重点建设“天地图”公共地理信息服务平台，积极开展地理国情监测，极大地提升了我国

测绘地理信息的保障能力。

我国开展数字城市、数字省区和数字中国建设十几年来，积累形成了大量的规划设计、

数据系统和应用经验。2013 年 8月 8日《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见（国

发〔2013〕32 号）》正式发布，明确提出了“在有条件的城市开展智慧城市试点示范建设。各

试点城市要出台鼓励市场化投融资、信息系统服务外包、信息资源社会化开发利用等政策。支

持公用设备设施的智能化改造升级，加快实施智能电网、智能交通、智能水务、智慧国土、智

慧物流等工程。鼓励各类市场主体共同参与智慧城市建设。在国务院批准发行的地方政府债

券额度内，由各省、自治区、直辖市人民政府统筹考虑安排部分资金用于智慧城市建设。鼓励

符合条件的企业发行募集资金用于智慧城市建设的企业债”。还专门提出“加快推动北斗导

航核心技术研发和产业化，推动北斗导航与移动通信、地理信息、卫星遥感、移动互联网等融

合发展，支持位置信息服务（LBS）市场拓展。完善北斗导航基础设施，推进北斗导航服务

模式和产品创新，在重点区域和交通、减灾、电信、能源、金融等重点领域开展示范应用，逐

步推进北斗导航和授时的规模化应用。大力发展地理信息产业，拓宽地理信息服务市场”。

针对数字中国和智慧中国这些新概念，虽然目前还没有形成广泛认同的准确定义，但

内涵上可以区分为广义的和狭义的。广义地讲，数字中国是指国民经济建设与社会发展的全

面信息化水平，包括基础网络、硬件软件环境、各行业的数字化、公共基础地理框架和各类业

务信息化应用；而智慧中国是指在此基础之上，还有宽带中国提供信息传输和交换能力、实

51

时的传感网络、开放的云计算环境、动态的信息资源和基于大数据的知识挖掘服务。狭义地

讲，数字中国是指地理空间基础框架，包括物理网络、软硬件环境、地理空间数字化、政策标

准以及协调运行机制，并支持经济社会信息化；而智慧中国是指在数字中国基础上，增加

并完善了基于位置与物联网、时空信息云平台、地理国情数据、以及大数据挖掘地理知识服务

四个新体系，从而为各行各业提供智慧化的决策支持（如图 1）。

图 1. 智慧中国的构架

二 数字中国地理空间框架建设与发展

自国家测绘局和国务院信息化工作办公室联合发布《关于加强数字中国地理空间框架建

设与应用服务的指导意见》（国测国字[2006]35 号）以来，数字中国建设全面开展，尤其是

数字城市建设成就辉煌，“天地图”公共地理信息服务平台影响深远。国家测绘局于 2011

年 5月 23日更名为国家测绘地理信息局，职责得到进一步强化，我国的地理信息产业飞速

发展、地理信息市场繁荣，自主民用立体测绘卫星资源三号遨游太空，智慧城市建设引起各

级政府的高度重视。

（一）基础地理信息数据体系

基础地理信息数据是地理空间框架的核心，我国建立了基础地理信息系列产品，包括

1：100 万、1：25 万、1：5 万国家级数据集，实现了全国覆盖并得到及时的更新。1：1 万是

省级基础数据集，目前实现了 52%以上的陆地覆盖。1：500、1：1000 和 1：2000覆盖了大

部分城市。社会主义新农村建设测绘保障工作也开展了十年，“一县一平台”、“一乡一

图”、“一村一图”保障水平大幅度提高。

52

随着数字城市建设的全面启动，不少城市还专门生产了 3D 建筑模型和地下管网数据。

随着“天地图”城市结点的建设，一批城市的街景数据也已上线。导航地图数据涵盖了所有

通机动车的道路，大量的经济社会兴趣点数据（POI）采集上线服务。国土、农业和林业等

部门积极开展土地确权和测量，水利部门和环保部门也开展了全国性普查，丰富了专题地

理信息的内容。应该说，数字中国地理空间框架建设的数据保障基本实现。

与发达国家相比，我国的地理信息数据资源还有很大差距。美国、俄罗斯、欧洲大部分国

家以 1：25000比例尺的基础地理信息为主体数据，而且美国、俄罗斯还掌握了全球大部分

区域的地理数据。

（二）政策法规与标准体系

地球参考系和地理信息为各类其它信息提供了标准化的空间支撑，地理信息本身又广

泛分布，而且随时间和建设在不断变化，地理信息的共建共享成为数字中国建设成败的关

键之一。我国的《测绘法》、《测绘成果管理条例》等法律法规明确了地理信息的共享基本原

则，国家测绘地理信息局也制定了相应的政策鼓励地理信息数据共享。但是，地理信息共建

共享的制度尚不完善，相关政策的层级也还不够，共建共享还受到保密制度、部门分割等诸

多限制。

测绘获取的地理信息为各类用户提供标准化的支撑，地理信息生产和产品本身需要更

加严格的标准化。我国建立了测绘与地理信息的标准化管理和工作体系，发布了测绘标准体

系和地理信息标准体系，形成了系列化的标准。然而，测绘地理信息技术发展太快、用户需

求越来越多，地理信息产品形态更加细分，标准化工作已经滞后发展的需求。目前的很多标

准还是在模拟技术数字化改造的基础上形成的，还没有全面反映互联网时代的地理信息新

变化。我们采纳了部分国际标准，但与我国的标准结合还不够。地理信息标准化管理还存在

部门分割、行业封闭等现象，全国统一的测绘地理信息标准体系尚未形成。

（三）组织运行体系

测绘地理信息的价值在于应用，地理空间框架作为一项信息基础设施，需要专门的运

行维护体系，包括机构、人员、硬件、软件和网络。我国建立了测绘地理信息保障体系，各省

都有测绘地理信息管理和保障部门，各设区市都有专门的管理服务机构，部分市县也建立

53

了类似的机构。所有的测绘地理信息事业保障部门都全面建立了数字化的技术体系，并且正

在向信息化体系转化，为数字中国的建设运行提供保障。

由于很多地理信息涉及国家秘密，目前还没有建立覆盖全国的专门地理信息网络体

系，限制了权威地理信息的相互调用和协同应用能力。

（四）地理信息公共服务体系

数字中国地理空间框架是“按需测绘”的重要体现，各地都开展了基础地理信息数据

库建设，但由于数据密级高，没办法联网服务。在此技术基础上，启动的“天地图”和“数

字城市地理空间框架”建设，正是为了建立地理信息的公共服务体系。

“天地图”作为国家测绘地理信息局主导建设的公众地理信息服务平台，形成了国家

中心和省级、市级节点，建立了多个数据备份和运行中心，系统平台开放，支持了众多的应

用，包括电子政务系统的应用。“天地图”的建设，开拓了地理信息的服务领域，极大地提

高了地理信息的公共服务能力。该平台的技术和数据还有待提升，服务模式亟待创新，尚未

达到徐德明局长提出的把天地图打造成“宝葫芦”“聚宝盆”的目标，尚未完全适应全球

化服务以及与电子政务体系实现有机结合的需要。

城市一直是经济社会发展的重点，“数字城市”建设十年来，成绩显著，成效辉煌。四

百多个城市开展了数字城市建设，形成了市域的地理信息共建共享，应用范围涵盖了城市

规划、建设、管理和服务的各个领域，有力地提升了当地政府的科学决策水平，增强了城市

的建设、管理和服务水平。“十二五”末，全国所有地级市将全部建成数字城市地理空间框

架，从而支持城市信息化和智慧化。

（五）地理信息目录交换体系

地理信息是一种战略性、公益性基础资源，也是一种获取成本高，重复使用价值高的特

殊数据成果。为了避免重复测绘，发挥测绘成果和地理信息的最大价值，我国建立了测绘成

果分发服务系统，中央级节点和各省节点已经联网运行。然而，地理信息不只是测绘地理信

息部门拥有，还有国土、建设、环保、交通等部门都有地理信息数据，但是目前的目录交换体

系还没有涵盖。尤其是遥感影像缺少统筹监管体系，政府多部门重复采购，不仅浪费财力，

而且难以保证成果的处理精度，也缺少数据目录和共享。

54

应该对现有的测绘成果分发服务系统进行改造，动员更多的单位参与建立目录服务系

统，全国各地、各行业联网。

三 物联网位置服务体系

地理位置是万事万物具有的基本属性，准确定位必然要有权威一致的参照系或坐标系。

地球参照系的建立最初靠天文测量和大地测量，通过建立地面的三角网形成平面参照系，

通过水准测量形成高程基准。随着全球导航地位卫星和重力测量技术的发展，地心坐标系建

立和大地水准面精化成为现代大地测量的核心任务。除了地球的集合基准，还要加强地球磁

场、重力场和电场等基准的建立。尤其随着全球导航卫星系统（GNSS）的发展，卫星连续

运行跟踪站（CORS）成为构成新一代实时动态三维大地参照系的核心内容。而移动互联网

和数据终端的广泛应用，使得建立泛在、广域的位置服务网成为必然方向。

（一）国家现代大地基准体系

我国先后建立了 1954 年北京坐标系、1980 西安坐标系、2000 国家大地坐标系

（CGCS2000）和国家 85 高程基准。全国大部分省（自治区、直辖市）及城市建立了 1600多

个 GNSS连续运行跟踪站，大地基准体系的技术水平和服务能力得到了很大提高。但测绘

基准体系的技术更新严重滞后于现代测绘技术的发展步伐，全国的 CORS网还没有联网，

大地水准面的精度与发达国家相比还有较大的差距，整个地球基准体系还不能很好地适应

社会化的测绘局面和地理信息的广泛服务。

为此，2012 年 6月开始实施的国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程将历时４

年，在全国范围内建成高精度、三维、动态的现代测绘基准体系。该工程将在全国范围建成

360个全球卫星导航定位连续运行基准站，其中新建 150个、改造利用 60个，直接利用 150

个。还将建设由 4500 点组成的卫星大地控制网。从而实现全国覆盖，在中国陆地国土上任何

一点，都能得到及时的测绘基准保障，实现一体化的地理位置服务。这对工程建设、智能交

通、智能物流、应对自然灾害等突发事件、矿产资源开发等提供更准确的测绘基准服务。

（二）北斗卫星导航系统

自古人类开始利用恒星定位指引航向。随着空间技术的发展，美国建成了 GPS、俄罗斯

55

建成了 Glonass，都在提供全球化的位置定位和导航、授时服务。欧洲正在加紧建设 Galileo。

印度和日本也在加紧建设局部的导航定位系统。我国为了在战略上和战术上都不受制于人，

独立开发建设了自主知识产权的北斗卫星导航系统。

北斗卫星导航系统实施三步走战略，二期覆盖了亚太地区，已经开通服务。三期将在

2020 年前完成，形成全球化的导航、定位、授时和短报文服务。全部建成后，北斗卫星导航

系统在空间段将包括 35颗卫星，其中位于赤道上空的 5颗地球静止轨道卫星、27颗中地球

轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。

（三）中国位置网和导航定位服务

工业、农业、服务业离不开位置，政府决策、企业布局、百姓生活离不开位置信息。位置的

确定要有参照系，否则无从谈起。大地基准提供绝对的位置坐标，而地理信息则提供相对位

置参照，还有地名地址、道路里程碑、显著地物无不是位置的参照。准确确定位置需要科学手

段，规划航向航线也需要知道在哪里和去哪里。

随着移动互联网的快速发展，亿万用户带着数据终端在移动，随时随地确定位置成了

日常生活中不知不觉的行为。室外、室内连续定位的技术发展很快，但是室外利用 GNSS 定

位应用更加广泛。随着GNSS卫星数量的增加，随时随地定位的效率和精度会提高，尤其随

着全国 CORS站网的建设，位置动态差分服务将成为测量、定位和导航的必然方向。一直在

幕后服务的大地基准将被推向用户面前，为此，要尽快规划建设好中国位置网，促进导航

定位的产业化发展。

（四）物联网研究与发展

互联网建立的信息交换体系促进了人与人、人与机器、机器与机器之间的信息传递。随着

传感器技术的更加成熟，越来越多的机器具有感知能力，加上移动互联网的普及，智能化

的装置将越来越多地联入互联网，形成具有新特色的“物联网”。物联网技术研发和标准研

究正在加速，越来越多的产品走向市场，这为智慧地球的建设提供了重要支撑。

物联网中的物有其位置，位置是传感信息和执行信息的重要内容，如果没有位置信

息，物联网将难以具有地点的针对性，会导致信息杂乱无序，难以处理和响应。因此，测绘

地理信息的技术要跟踪物联网的发展，积极主动参与物联网的研究发展。

56

四 地理国情数据体系

国情是一个国家的基本状况，包括政治、经济、文化、社会和自然环境。国情是科学决策、

制定规划和付诸实施的基础。而地理国情是最基本的国情，支持各类国情信息的表达、分析

和呈现，是国情的地理空间化。地理国情源于地理认知，基于基础测绘，重在统计分析，利

在监测监督。地理国情的本体数据要通过全国性普查来获得，从而支持常态化的监测监督。

要形成新的、适合分析的、不同于传统基础地理信息的数据体系，包括分类体系和编码体系。

（一）地理国情的位置框架

地理国情靠数据表达。地理国情不仅要基于统一的地球参照系，还要建立严密的地理单

元体系，包括地理格网、行政单元、自然单元和地名地址，从而支持数据的采集、管理和分

析。为此，要加快大地基准的现代化进程，在统一的中国位置网中开展普查和监测。

（二）地理实体模型

基础地理信息的内容包括了测量控制点、水系、居民地及建筑物、交通、管线及附属设施、

境界、地貌、植被与土质以及辅助要素九大类。这是根据传统地形图的内容经过数字化分类后

的结果，然而为了地理信息社会化服务和空间分析，基础地理信息数据还应该从地理认知

的角度来重新考虑，从而建立具有丰富语义的三维地理实体分类模型。在基础地理信息数据

基础上，经过提取和组装，可以形成具有三类几何特征的地理实体数据：第一类是离散的

地理实体，几何上相对独立，如建筑物、泉、井等。第二类是网状的地理实体，如河流、道路、

管网等。第三类是面状覆盖的地理实体，如湖泊、矿山、居民区等。

（三）全覆盖信息

为了支持上述地理实体的表达和三维可视化分析，还需要获取全覆盖性的数据。主要包

括具有数字高程模型和数字表面模型的地形地貌数据，基于卫星、飞机和车载系统的遥感摄

影数据，反映地球表面全局状况的地表覆盖，以及包括城镇村庄权属和农业、林业甚至渔业

的土地利用现状数据。

57

（四）经济社会信息

生态环境、经济发展和社会管理也需要数据，都与地理空间位置有关，但这些数据一般

是社会统计及相关部门拥有，并不是通过全面的调查手段来获取。这些数据对丰富上述地理

国情数据的内容，支持地理信息分析，具有不可替代的作用。为此，要广泛收集各类经济社

会数据，尤其是统计数据。

五 大数据地理知识服务体系

互联网社交媒体快速发展，数量巨大的移动终端每时每刻都在产生着巨量的数据，而

这些数据也都与地理位置有关，但结构上不规范统一。为此，人们用大数据概念（Big

Data）来描述这类数据。海量数据是用来描述数据量巨大的常见术语，尤其对地理信息数据

来说更是结构复杂、数据量庞大。大数据尚没有权威的定义，但特征明显且对处理和管理提

出了极大的挑战。大数据具有 5V 的特征，即 Volume（数据量巨大）、Velocity（数据变化

快）、Variety（数据结构多样化）、Value（单位价值密度低）、Veracity（数据真实性问题）。

政府拥有的数据是大数据、社交媒体产生大数据、工业自动化系统产生大数据、地球观测和监

测系统产生大数据、贸易和金融产生大数据，数字化社会的各种数据构成了大数据！

（一）大数据与地理空间位置

大数据强调的是数据集合，从看上去不相关的数据之间能够挖掘出相关性。尤其对商业

贸易、金融交易、物流运输等大数据的联合分析，可以找到相关性，为经济活动和社会管理

等提供决策依据。大数据中的绝大部分的数据有地理位置特征，人类活动不可能离开时间和

空间，因此空间位置信息必然是大数据分析的重要关联信息。地理数据本身不仅属于时空相

关数据，而且随着移动终端和物联网传感器的普及，地理位置信息的种类越来越多，包括

海洋、陆地、航空、航天和地下各类地理数据，还有各个行业的地理位置相关数据在不断产

生。地理数据本身也是大数据，与其他大数据融合，才能体现出立体化、全景化和动态化的

特征，才能支持更灵活的数据挖掘。

（二）地理立方和数据仓库技术

58

在地理空间单元上，各类数据可以叠加，能够支持地理分析和统计，从而成千上万层

数据构成了立方体结构，作者称之为地理立方（GeoCube），作为地理空间统计分析的数

学基础，而且这种地理立方随时间变化，且支持时序化的地理统计分析。

大数据是多源异构的，难以用统一的数据库来管理，必须利用数据仓库的解决方案。在

数据仓库建设中，不仅要支持大数据的有效管理，还要用数据立方（data cube）的方法进

行数据挖掘。这与地理立方有相近之处，但要集成起来，形成多维、超维的地理空间分析方

法。

（三）统计空间化和地理空间统计

统计数据得到政府的高度重视和社会的广泛关注，经济统计结果反映了宏观的经济运

行情况，国内生产总值（GDP）、国民生产总值（GNP）、消费价格指数（CPI）等都是统

计的结果。统计结果一般都具空间分布性，因此统计的空间化是统计科学发展的重要方向之

一。

地理信息数据，尤其是地理国情数据，反映自然特征和人文特征，反映生态环境和经

济社会发展，也需要进行统计分析，即地理空间统计。目前地理空间统计在科研上探讨较

多，在某些领域开展较好，如美国在农业领域的应用较多。地理数据是根据质量标准实测的

数据，不是由样本推测的结果，然而由于数据结构复杂，在统计上有不少难点需要攻关。

如果能够把统计学的理论和地理空间统计的方法有机地集成起来，统计工作和地理分

析找到合适的结合点，那么地理和统计将相得益彰，展示更加强大的分析能力。

（四）地理数据挖掘和知识服务

大数据时代的地理空间分析为地理国情普查提供了新的支撑，数据仓库和云计算等技

术为大数据的多维、超维分析提供平台，地理数据挖掘和地理知识服务必将成为发展方向。

要积极研究地理知识的表达，构建地理知识挖掘的知识库和规则库，形成地理知识服务平

台，满足政府、企业和社会对最及时、最准确地理信息和知识服务的需求。

评价经济建设和社会发展的指标体系很多，但都比较片面，不能综合反映绿色可持续

发展的要求。绿色GDP 的概念提出后，还没有被广泛采纳，很重要的一个原因是数据的全

面程度和权威性不够，分析方法还不很成熟。也有研究者提出了人类发展指数，但探讨不少

59

实际采纳的不多。有了地理国情的全面数据，整合地理位置与经济社会及生态环境等数据，

利用数据挖掘的方法，也许可以形成评价可持续发展的指标体系。作者大胆提出“地理发展

指数”的概念，即GDI（Geographical Development Index），用来表征国民经济建设和社会

发展在地理空间位置上的分布特征。设想的 GDI 是一组指标，用来反映生态环境、城镇化、

居民生活、产业发展等情况。当然，从概念到现实还需要多学科的联合研究攻关，包括国际

科技合作，也需要大数据的支持和信息基础设施的支撑。

六 智慧中国时空信息云平台体系

计算机技术日新月异，尤其随着网络技术的快速发展，网络就是计算机。云计算成为一

种融合了设施、平台和软件为一体的理念和解决方案，使得计算和存储成为新的公共服务。

而地理信息本身具有分布性、多尺度和易变性等特征，特别需要云计算环境的支持。

（一）云计算的基本构架

云计算是基于分布计算、并行计算、虚拟化、效用计算、网络存储以及负载均衡等有机结

合形成的高弹性计算环境，可以提供租赁式的计算服务，就像提供自来水、电力服务那样便

利地提供计算服务，而且不用特别高的拥有成本和维护成本。云计算提供四种基本服务 :基

础设施及服务 IaaS (Infrastructure as a Service), 平台即服务 PaaS（Platform as a Service），

软件及服务 SaaS（Software as a Service），数据即服务 DaaS（Data as a Service）。

根据云计算用户的不同，有私有云和公有云之分。各单位信息化建设都形成了涉密网、

内网和外网，形成了电子政务内网和电子政务外网，而涉密网是物理隔离的。国家电子政务

网络建设正在转向基于云计算环境。“天地图”地理信息公共服务平台正在布局云计算环

境，数字城市也正在向智慧城市时空云平台过渡。

（二）云存储的必然方向

地理信息数据的获取和维护需要分地域进行，而且数据的空间尺度从中央到地方形成

系列，这些数据不仅海量而且要永久保存，其安全高效的存储是一个难题。地理信息数据有

历史数据、当前数据和分析成果数据等，还有在线和离线之分，因此要充分利用网络存储的

技术，搭建分布式的地理信息数据云存储中心和灾备中心，以支持云计算环境的构建。

60

（三）中国地理时空信息平台

我国在 2000 年前后实现了测绘技术的全面数字化改造，信息化测绘体系也将在“十二

五”末全面建成，并将向智能化、知识化测绘技术体系推进。我国测绘地理信息系统尚未建

立覆盖全国的专业信息网络，各地的网站是通过公网产生松散的互联，全面融合的信息化

环境还不具备，各地数字城市建设也只是形成了当地的信息共享网络，“天地图”的政务

版还没有完全到位。因此，涉密地理数据没有专用通道，全国的地理信息资源无法在线共

享。

要抓紧开展中国时空信息平台的顶层规划，明确国家、省（直辖市、自治区）和市县的

目标任务，积极向国家有关部门申请专项，配合电子政务云平台建设的总体要求，有计划

地推进实施。不仅要加紧信息化测绘体系建设，还要形成中国地理信息时空平台的网络基础

设施、硬软件环境、应用系统和数据仓库体系，要积极推进行业部门地理信息应用平台的建

设，促进我国地理信息的共享和广泛应用。

七 加快智慧中国建设的保障措施

智慧中国建设是一个远大战略目标，不可能一蹴而就短期内实现，一定要做好总体规

划和顶层设计，明确标准和要求，动员社会各方面的力量。目前，有多个部委局在推进智慧

城市建设，但还缺少顶层设计。很多地方只是在炒作概念，这也是 IT类供应商以跑马圈地

的方式在推动。云计算、物联网、大数据都是些新概念，技术上的突破有限，但这些新的理念

和解决方案一定要与实际需求相结合，不能盲目！地理空间基础框架也要向前发展，跟上

需求和技术的变化，不仅要对数字中国建设的五大核心内容进行升级，还要尽快开展四大

新任务的规划实施。为此要在下列方面形成保障环境：

一是法规政策的与时俱进。现行《测绘法》是 2002 年 8月修订的，过去的十年是测绘地

理信息技术、管理和产业发展最快的时期，该法已与测绘地理发展不相适应，亟需修订，增

加互联网地理信息服务、地理信息统筹等内容。《地图出版编制出版条例》也需要尽快修订。

《测绘成果管理条例》也应该修订，强调地理信息资源的统一管理和共建共享。尤其地理信息

的保密和开放的矛盾愈加激烈，要抓紧研究对策。

二是政府主导的协调合作。地理信息资源是社会财富和国家权威象征，共建共享需要在

条条和块块上实施，还需要发挥市场的调节作用。然而，目前监管体系本身不统一，跨部门

61

的协调难度更大。中央政府应该建立地理信息资源的建设协调机构，办公室设在测绘地理信

息管理部门，逐步实现全国的测绘地理信息管理垂直化，要充分开放资源和市场，促进地

理信息资源的丰富和广泛应用。

三是协同的科技创新支撑。测绘地理信息属于科技密集型的事业和产业，测绘的每次变

革升级都是由于科技的进步，尤其是计算机、物理、材料、航天、航空、通信、电子等科技的发

展。地理信息产业是战略性新兴产业的重要组成部分，园区化的产业发展模式和科技创新联

盟如雨后春笋，势头很强劲。国家科技计划一直对测绘地理信息给予重视，尤其今年开始启

动的公益性行业科研专项更是增加了驱动力。要进一步完善测绘地理信息科技创新体系，鼓

励企业成为技术创新的主体，促进协同创新，积极开展国际科技合作，打造测绘地理信息

科技对事业和产业的支撑引领作用。

四是严格的质量控制体系。地理信息反映历史演变、发展现状和未来趋势，是国家的重

要战略性、公益性基础信息资源，其可靠性和准确度直接关系到国家利益和百姓的利益，因

此，要建立更加有效的、严格的质量控制体系，设立适当的准入门槛。要形成地理信息职业

道德体系，明确采集、处理、管理、分发和分析地理信息的道德。要建立地理信息产品的标准

化认定体系，以及测绘计量监管体系，确保地理信息的质量和可信度。

五是多元化的投入机制。测绘的公益性特征决定了其由政府公共财政负担，但随着地理

信息产品广泛进入市场，测绘成果不仅具有社会价值，也具有了越来越高的经济价值。除基

础测绘为各类测绘提供地球基准和地理空间基础框架数据，依然应该由公共财政承担外，

要把地理信息资源作为一种特殊的、新型资源，不仅要有序开放，还要鼓励民间资本的投

入，要形成对地理信息数据和技术产品的评价体系，建立地理信息成果的交易平台，最大

程度上发挥政府、企业和用户的优势，丰富地理信息资源，推广科技成果和地理信息数据的

应用，繁荣地理信息产业。

六是复合型的人才培养。测绘地理信息具有学科交叉的特征，基于基础学科的进展，集

成拓展后又促进应用学科的发展。从事测绘地理信息的人才结构还比较单一，不适应社会化

的测绘地理信息事业产业发展局面，要积极开展人才培养，不仅需要具有大局观念的管理

人才，也需要具有全球市场理念的经营人才，还需要掌握多学科理论知识和技能的专业人

才。要鼓励跨学科的人才培养，尤其强调地理信息咨询和分析人才的培养，要大力发展职业

继续教育，为测绘地理信息事业的转型发展提供人才保障。

62

对智慧中国建设中测绘地理信息

法制工作的探讨

王保立

摘 要：介绍了智慧中国的内涵和发展过程，以及测绘地理信息部门在建设智慧中

国中的积极实践；指出智慧中国建设中，面对时空信息云平台的法定性和唯一性的挑战、动

态感知的地理信息采集对市场监管的挑战、全面互联的地理信息应用对保密制度的挑战等方

面的制度挑战；提出需要从地理信息平台的法定性、地理信息市场监管、地理信息安全保密、

地理信息技术标准、地理信息开放共享、政策引导和扶持以及其他方面，健全智慧中国建设

的相关法规制度。

关键词：智慧中国 测绘地理信息 法制 制度

随着我国城市化率的快速提高，城市在快速发展的同时，人口拥挤、交通拥堵、空气污

染、医疗和教育资源不足等问题也逐步凸显出来，传统城市在社会管理和服务上的滞后，导

致类似的城市病已经成为影响可持续发展的瓶颈问题，亟待更加智慧化的解决方案。为了解

决这些问题，实现城市的智慧管理，以及经济社会的可持续发展，近年来，“智慧地

球”、“智慧城市”的概念逐步流行开来，并在一些国家和地区开始实施，建设热潮在全球

范围内兴起。

在全球“智慧地球”战略的影响下，我国智慧中国建设正在兴起。2009 年，温家宝总

理在无锡考察时提出要加快推进传感网的发展，尽快建立“感知中国中心”。2010 年，我

国正式将物联网产业列入战略性新兴产业范畴予以支持，提出要推动物联网关键技术研发

和在重点领域的应用示范。2011 年，工业与信息化部印发了《物联网“十二五”发展规划》。

《2012 年政府工作报告》中也提出要加快物联网试点示范工作步伐。与此同时，我国智慧城

市建设迅速兴起，在“十二五”规划或政府报告中提出建设智慧城市的地级以上城市共有

王保立，国家测绘地理信息局法规与行业管理司（政策法规司）司长，高级工程师。

63

41个，其中副省级城市 10个。在智慧中国建设过程中，测绘地理信息保障服务起着十分重

要的作用。建立智慧中国建设中完善的测绘地理信息法律政策体系，营造良好的法制环境，

促进规范化发展。

作为“智慧中国”的重要组成部分，近年来，我国也对“智慧城市”建设开展了积极

的探索和实践，在此对其中的有关法制建设进行一些思考，与大家共同探讨交流。

一 智慧中国的提出和发展

（一）智慧中国的提出和我国的战略

2008 年 11月，IBM公司首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”的理念，进而引发了

新一轮信息化建设的热潮。2010 年，IBM又正式提出了“智慧城市”愿景，认为智慧地球

应该首先在智慧城市中取得突破。随后，欧盟、日本、韩国、新加坡等世界多个国家或地区相

继提出了自己的智慧发展理念和规划，并提升为国家战略。

近年来，随着传感网、物联网、云计算等从概念提出到逐步实施，我国也在加快智慧城

市的建设步伐，推动智慧中国的建设。2011 年、2012 年《政府工作报告》中均提出，要“加快

实现三网融合”、“云计算、物联网试点示范工作”。《国民经济和社会发展第十二个五年规

划纲要》中也提出：“推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用示范。加强云计算服务

平台建设。”李克强总理 2013 年 7月 12日在国务院常务会议上要求促进信息消费，推进工

业化和信息化深度融合，在有条件的城市开展智慧城市试点示范建设。2013 年 8月 8日，

《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》（国发〔2013〕32 号）提出加快实施智能电

网、智能交通、智能水务、智慧国土、智慧物流等工程，鼓励各类市场主体共同参与智慧城市

建设。

（二）测绘地理信息部门的积极实践

1、数字中国地理空间框架

进入新世纪以来，我国测绘地理信息事业逐步实现了由传统测绘向数字化测绘的转

变，再由数字化测绘向信息化测绘的跨越。2000 年 5月，原国家测绘局正式提出构建数字

中国地理空间基础框架的思路。“十一五”期间，经国务院批准，国家测绘地理信息局组织

64

实施了西部测图、1:5 万基础地理信息数据库更新等多个重大测绘工程，既有力地推动了数

字化、信息化测绘的进步，也为数字中国地理空间框架建设提供了有力的技术和数据支撑。

2、数字城市地理空间框架

为满足城市对测绘地理信息的迫切需求，2006 年以来，国家测绘地理信息局启动了数

字城市地理空间框架建设示范项目，目前全国已有 310余个地级市、150多个县级市开展数

字城市建设，有 170多个地级市、40多个县级市完成数字城市建设并投入使用，累计开发

了涉及国土、规划、交通、房产、公安、消防、环保、卫生、公众服务等几十个领域的 2000多个应

用系统。数字城市建设极大地丰富了城市基础地理信息资源，有力地促进了信息资源的共建

共享，形成了较为完善的标准、技术和软件体系，拓展了测绘地理信息保障服务的深度与广

度，在城市信息化进程中发挥了重要作用。

3、智慧城市时空信息云平台

数字城市地理空间框架是国家空间信息基础设施建设的重要内容，它为数字城市、智慧

城市建设提供统一、权威、标准的地理信息公共服务平台和信息服务环境，为智慧中国建设

在机制、管理、建设、人才、技术、设施等方面打下了坚实的基础。2012 年，国家测绘地理信息

局审时度势、高瞻远瞩地提出“构建智慧中国，监测地理国情，壮大地信产业，建设测绘强

国”的战略目标。测绘地理信息事业进入一个全新的发展阶段，智慧中国建设成为今后一个

时期信息化测绘建设总的战略方向。

2012 年 12月 8日，国家测绘地理信息局印发了《关于开展智慧城市时空信息云平台建

设试点工作的通知》（国测国发〔2012〕122 号），与时俱进地提出了建设“智慧城市时空信

息云平台”重大战略，计划遴选一批数字城市基础比较好的城市，试点建设智慧城市，即

数字城市的“升级版”，要求把数字城市建设中的基础地理信息数据库和地理信息公共平

台，发展为时空信息数据库和时空信息云平台，使城市地理信息更加丰富、实时、动态，更

好地为智慧城市建设服务。目前，已有太原、广州、徐州、临沂、郑州、重庆、武汉、无锡、淄博等

9个城市列入试点计划。

（三）其他有关部门的探索和建设

目前，国家多个部门从各自职能出发，积极推动智慧城市建设。工信部将协调推动“智

慧城市”建设作为 2013 年重点工作之一。国家发改委和工信部牵头制定的《促进我国智慧城

市健康有序发展指导意见》有望近期出台。住建部公布了两批 193个智慧城市试点名单，并

65

印发了《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试

行）》。一些信息化基础比较好的城市已经开始着手构建“云计算中心”、“物联网”等设

施，无锡、广州、上海、宁波、北京等地在智慧交通、智慧物流、智慧电网、智慧医疗、智慧旅游

等方面开展了积极的探索和尝试。

（四）智慧中国建设离不开地理信息平台的支撑

测绘地理信息是全面提高信息化水平的重要条件。地理空间框架是城市信息化的重要基

础设施，无论是数字城市、还是智慧城市，都离不开精细的地理空间框架的支撑。测绘地理

信息部门建设智慧城市时空信息云平台，是推动“数字城市”升级发展的重要举措，是建

设“智慧城市”、“智慧中国”的重要基础，是推动测绘地理信息部门与信息化深度融合的

重要举措，是拓展和深化测绘地理信息服务面，推动测绘地理信息更好、更快服务经济社会

发展、服务民生的重要举措，对于促进我国信息数据共享，提升信息化建设水平，提升公民

的信息消费能力，打造中国经济“升级版”具有重要意义。

二 智慧中国的主要内涵

对于智慧中国或者智慧城市的理解，人们的认识是随着实践的发展而逐步发展的。有的

学者认为，“智慧城市=数字城市+物联网+云计算”。有的学者认为：“实时感知+泛在网

络+时空信息云+众多应用构成了智慧城市”。还有的学者认为，“智慧地球”包括传感器

等感应科技的运用、物联网+互联网、云计算。总的来看，无论智慧中国的信息化条件有哪

些，建设的侧重点各有不同，但智慧中国重在“智慧”，应当具有以下三方面的主要内

涵：

一是感知更加动态。采用各类传感器、卫星定位系统等技术，提升全面的动态感知能力，

对城市内的各要素进行智能感知、自动采集数据，涵盖城市中的建筑、交通、物流、人口、环境

以及行政管理等方方面面。

二是物联更加全面。快速发展的物联网以史无前例的方式使各种设备物件连接起来，形

成互联互通的信息网络，不断加强跨地区、跨部门、跨行业的信息开放和共享，大大推进了

协作和创新的广度和深度。

三是分析更加智能。动态的感知和全面的物联必然产生大量数据，对这些海量数据的处

理、整合、分析、应用等提出新的要求。人们通过云计算和人工智能等技术去深度加工、建模，

66

从海量的数据中得出新的知识，以便更快、更好地做出科学决策。

三 智慧中国建设的制度挑战

在智慧中国建设过程中，离不开全面、精准的测绘地理信息保障服务。从测绘地理信息

部门的角度来看，智慧中国建设对现行测绘地理信息法律制度的挑战主要体现在以下四个

方面：

一是对时空信息云平台的法定性和唯一性的挑战。测绘地理信息部门建设智慧城市时空

信息云平台，将在全面整合自然、经济、社会等各类信息资源的基础之上，建立起可视化、可

量测、可分析决策的智能化服务平台，为智慧中国建设提供精准的地理信息平台支持。目前

各地、各部门结合需要正在积极探索智慧国土、智慧旅游、智慧环保、智慧物流等各类业务，

都离不开地理信息平台支持。如果没有全局观念，各自为阵，各搞一套，最终各系统既不能

互联互通，也无法发挥大数据的魅力，将造成极大的资源浪费。因此，在智慧中国建设中，

亟待通过建章立制，确立地理信息平台的法定性和唯一性，通过统一、权威、标准的地理信

息公共服务平台，更好地实现和促进各类信息的整合、共享和应用。

二是动态感知的地理信息采集对市场监管的挑战。智慧中国建设中采用的各类传感器、

卫星定位系统等设备和技术，将自动采集包括地理位置信息在内的大量数据，这些地理位

置信息是交通、物流、监控、城市管理等领域智能化的重要基础，没有可靠精确的地理位置信

息，难以想象交通、物流、监控、城市管理等如何精准定位、智能管理。由此也带出了一个问

题：这些采集地理位置信息的行为是否属于测绘地理信息活动？如果属于，我们应该如何

依法规范并加强监管？这些新情况、新问题，对现行的地理信息市场监管制度提出了挑战。

三是全面互联的地理信息应用对保密制度的挑战。随着技术的飞速发展，在智慧中国建

设中，动态采集的大量地理信息数据，将具有极高的精确度和更广泛的范围，并利用互联

网络进行实时传输、处理、整合、分析和应用。依据我国现行测绘成果和地理信息保密制度，

这些数据大多都属于密级成果，在互联网条件下对这些保密数据的存储、传输、处理、应用，

必然对现行的安全保密制度提出挑战。

四是智能分析的地理信息整合对信息共享的挑战。智慧中国建设中全面的物联，通过物

联网形成互联互通的信息网络，对各方面采集的各类信息进行充分的整合和分析，才能在

此基础上挖掘出更加有用的信息，支撑更加科学的决策。这必将推动跨地区、跨部门、跨行业

的信息开放、共享和传输，对地理信息的统一标准和开放共享提出了迫切需求。

67

四 智慧中国建设的法制思考

“没有规矩，不成方圆”。智慧中国建设需要国家的宏观指导，更需要从顶层设计上提

供制度支撑。从测绘地理信息法制工作的角度来看，推动智慧中国建设，以下几方面的制度

需要进一步研究健全：

（一）在地理信息平台的法定性方面

目前，湖北、浙江等省印发了《关于加快推进数字城市地理空间框架建设应用的通知》，

部分城市人民政府出台了本地区数字城市地理空间框架使用管理规定，制度化地确立了本

地区地理信息平台的法定性、权威性、唯一性。在智慧中国建设过程中，要继续推动相关法规

性文件的出台，并适时上升法律层级，进一步确立地理信息平台的法定性和唯一性，为智

慧中国建设提供统一、权威、标准的地理信息保障服务。

（二）在地理信息市场监管方面

智慧中国时空信息云平台是智慧中国建设中必不可少的空间支撑。为在确保国家地理信

息安全保密的前提下，促进智慧中国建设，依法规范智慧中国建设中的地理信息测定、采

集、表述、处理等行为，建议在《测绘法》修订工作中，对此予以持续关注，适时纳入测绘地

理信息监管范畴，使得智慧中国建设在依法监管中有序发展。

（三）在地理信息安全保密方面

地理信息开发应用与安全保密是一把“双刃剑”。随着卫星导航设备、各类位置传感器

在智慧中国建设中的广泛应用，需要根据科学发展和社会需求的现实，进行安全政策和防

范措施的系统评估，及时修订《测绘管理工作国家秘密范围的规定》，建立完善的地理信息

分层、分类保护制度、遥感影像公开使用制度，积极促进涉密地理信息保密处理技术的推广

应用，切实加强地理信息安全监管。

（四）在地理信息技术标准方面

68

通过加强地理信息标准的制定和执行，更好地促进智慧中国建设中海量地理信息数据

的互联互通。需要我们不断完善地理信息标准体系，围绕智慧中国建设的重点领域，建立企

业主导、政府推动的标准形成机制和部门协调、军地融合的标准统筹机制，加强智慧中国建

设中的地理信息采集、存储、整合、处理、应用等环节的标准制修订和国际化。

（五）在地理信息开放共享方面

打通各部门的数据壁垒，实现跨部门的信息协同及数据共享，是智能化综合分析的前

提。目前，《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》明确要求，促进公共信息资源共

享和开发利用，制定公共信息资源开放共享管理办法，整合多部门资源，提高共享能力，

促进互联互通。建议适时研究制定《地理信息资源开放共享管理办法》，建立政府部门间地理

信息资源共建共享机制，明确共建共享的内容、方式和责任，统筹协调地理信息获取分工、

更新和共享工作，推动政府部门拥有的地理信息数据的共享，为智慧中国建设提供统一的

地理信息公共服务平台。同时积极研究地理信息数据对社会开放政策，促进地理信息数据的

社会化应用，为智慧中国建设中的地理信息整合处理、分析应用提供制度支撑。

（六）在政策的引导和扶持方面

智慧中国建设影响深远，涉及面广，尽管多个部门已经结合业务需要，开展了建设试

点等工作，但总体而言尚在探索建设阶段，为避免重复建设，提高建设效能，需要国家加

强规划和指导，鼓励各类市场主体共同参与智慧城市建设，适时提供财税、金融、市场准入、

知识产权等政策支持，并大力推动智慧城市建设成果在各领域的应用，确保智慧中国建设

有序快速推进。

（七）其它需要探讨的有关问题

智慧中国建设过程中，大量传感器将采集海量数据，其中地理位置信息是其中重要的

组成部分，包含了很多涉及个人位置等敏感信息，在互联网条件下对信息安全和个人隐私

等提出了挑战。比如在智慧交通、智慧医疗等服务中，需要实时搜集用户的地理位置信息，

来提供更加精准的导航、定位等服务。如果这些位置信息被滥用，个人隐私将受到极大的侵

69

犯。2011 年美国苹果公司就曾因为 iphone手机收集用户位置信息而被起诉，美国会参议院

还对此专门举行了“移动用户隐私保护”的听证会。对此，我们应该未雨绸缪，深入研究，

根据我国国情建立相关制度，加强智慧中国建设中的信息安全和隐私安全。

参考文献

[1] 徐德明：《加快推动数字城市向智慧城市发展 为全面建成小康社会贡献力量》，《中国测绘报》，2013 年

第 3 期.

[2] 李维森：《浅析数字城市地理空间框架建设中的创新》，《测绘通报》，2011 年第 9期.

[3] 李维森：《扎实推动数字城市建设向智慧城市发展——国家测绘地理信息局副局长李维森答记者问》，

《中国测绘报》，2013 年第 3 期.

[4] 李德仁，龚健雅，邵振峰：《从数字地球到智慧地球》，《武汉大学学报》，2010 年 2 月第 35 卷第 2 期

[5] 李德仁：《智慧城市的概念、支撑技术及应用》，《南方数码》2013 年第 7期

[6] 李成名，刘晓丽：《数字城市到智慧城市的思考与探索》，《中国工程科学》，2013 年第 15卷第 5期

[7] 张永民：《“智慧中国”设计初探》，《中国信息界》，2012 年 10月第 228期

[8] IBM商业价值研究院：《智慧地球 赢在中国》，IBM 中国官网

70

国外智慧城市建设概况

温宗勇

摘 要：本文从城市基本情况、智慧城市建设主要内容、建设特点与效果等几个方面

对新加坡、韩国首尔、荷兰阿姆斯特丹、美国马里兰州等 4个国家的城市进行了深入透彻的分

析，每个城市都根据自身的发展特点，制定出行之有效的行动纲要，并取得较好的建设效

果。本文通过对国外智慧城市建设的分析和总结，希望对我国智慧城市建设提供有效参考和

指导。

关键词：智慧城市 国外 建设特点 建设效果

智慧城市自从提出来之后，各个组织与国家对它的理解不尽相同。作为智慧地球、智慧

城市的提出者与倡导者，IBM公司认为智慧城市具有四大特征：全面物联、充分整合、激励

创新和协同运作。从广义上讲，智慧城市是优化整合资源，让人们生活在其中赏心悦目，心

情愉悦。为了深入了解国外智慧城市建设特点，本文从城市基本情况、智慧城市建设主要内

容、建设特点与效果等几个方面对新加坡、韩国首尔、荷兰阿姆斯特丹、美国马里兰州等 4个

国家的城市进行了分析。

一 新加坡

（一）城市基本情况

新加坡位于马来半岛南端、航运要道马六甲海峡的出口。北隔柔佛海峡与马来西亚为

邻，南隔新加坡海峡与印度尼西亚相望。由新加坡岛和附近的 63个小岛组成，面积 600多

平方公里，人口 480多万，是世界人口密度最高的国家之一。新加坡市是新加坡共和国的首

都，是一个街景非常美丽，宛若大花园的城市。城市面积占绝大部分，因而被称为“城市国

家”。

温宗勇，博士，北京市测绘设计研究院院长，教授级高工。

71

作为一个国土狭小、资源匮乏的城市型国家，新加坡高度重视信息化发展，经过近 30

年的不懈努力，构成国家管理和经济活动的基础支撑已经由信息化所替代，宽带通信网络

和先进的信息技术成为知识和经济腾飞的最主要推动力，人们的工作方式、生活方式、思考

方式甚至个人习惯都发生了根本性的变化，信息化的飞速发展也为经济长期可持续发展奠

定了坚实基础。

（二）智慧城市建设主要内容

“智慧国 2015”或称“iN2015”计划是新加坡于 2006 年推出的一个为期十年的资讯通

信产业发展蓝图。它通过对基础设施、产业发展与人才培养、及利用资讯通信产业进行经济部

门转型等多方面的战略规划，意在达成新加坡成为一个由资讯通信所驱动的智慧国家与全

球都市的未来愿景。该计划同时也描绘了资讯通信将如何改变人们生活、工作、学习与交流的

方式。

“iN2015”蓝图拟订了资讯通信科技在未来 10 年的发展方向。按照这个蓝图，到了

2015 年，新加坡将实现以下六大目标。iN2015 的六大目标如下：（1）90%的家庭将使用宽

带网络。（2）有学龄儿童的家庭 100%拥有电脑。（3）在利用资讯通信科技为经济和社会增

值方面领先世界各国。（4）资讯通信科技业将创造 8 万个就业机会，即 5.5 万个 ICT类工

作和 2.5 万个附属类工作。（5）资讯通信业的增值将增加一倍，达到 260亿新元（超过人

民币 1300亿元）。（6）资讯通信业出口的收入将翻两番，达到 600亿新元（超过人民币

3000亿元）。

为实现“智慧国 2015”的愿景，新加坡资讯通信发展管理局从四大战略关键着手：建

设新一代资讯通信基础设施；发展具有全球竞争力的资讯通信产业；开发精通资讯通信并

具有国际竞争力的资讯通信人力资源；实现关键经济领域、政府和社会的转型。

1、建设新一代资讯通信基础设施

“智慧国 2015”的一个战略要点就是发展完善的基础设施，新加坡的目标是到 2012

年，将建成超高速且具有普适性的有线和无线两种宽带网络。同时还推出了相应的平台和新

服务，进一步加强新一代资讯通信基础设施建设，为经济增长和社会发展打好基础。

2、发展具有全球竞争力的资讯通信产业

72

资讯通信产业是新加坡经济发展的一个关键推力，通过吸引国外领先企业、刺激资讯

通信创新和促进本地企业的国际化发展，充满活力的资讯通信产业将促进其他经济活动的

增长。

3、开发具有国际竞争力的资讯通信人力资源

新加坡设立了到 2015 年再创造 80,000个工作机会的目标。通过提供培训和奖学金等多

种方式培养和开发优秀的资讯通信人才，推出了帮助专业从业人员获取在金融服务、医疗保

健和零售等多领域混合技能的技术策略家项目，培训和发展资讯通信专业人员在一些新兴

领域如云计算、绿色科技和网络工程等的能力而推出的资讯通信领导力和发展项目等。

4、实现关键经济领域、政府和社会的转型

发展资讯通信技术的最终目的是要借此促进其他关键经济领域的发展，以提升国家和

资讯通信产业的经济竞争力，使其惠及更多的国民。新加坡在全球范围内引领电子政府发

展，“整合政府 2010”（iGov2010）的目标是通过资讯通信系统与公民建立良好联系，同

时新加坡正在计划下一阶段电子政府计划的总体规划，顺应社会发展趋势，与私营部门和

公众部门采取新的合作模式。确定了在“智慧国 2015”计划中 9个部门的行业转型，分别为

数字娱乐媒体、教育、医疗卫生、中小企业发展、交通、金融、旅游、酒店和零售、贸易和物流产

业。

（三）建设特点与效果

如今，在“智慧国 2015”的推动下，新加坡资讯通信产业的发展在亚洲排名首位并在

全球排名前 10 位。新加坡保持其在早稻田大学 2009 及 2010 年电子政府研究排名的首位，

世界经济论坛 2010 年全球 IT 报告中电子政府准备度分类指数排名第一，在最近公布的

IMD世界竞争力年鉴 2010 年报告中，排名第一。新加坡资讯通信发展管理局局长谈

到，“新加坡资讯通信产业的收入从 2005 年的 379亿新币增至到 2009 年的 627亿新币，

增幅实现 66%。该产业的出口收入亦从 2005 年的 221亿新币增至 2009 年的 404亿美元，增

幅实现 83%”。

二 韩国首尔

（一）城市基本情况

73

首尔（Seoul)是韩国的首都，是朝鲜半岛上最大的城市，世界第七大都市，面积

605.77 平方公里，2010 年市区人口 1003.9 万。首尔是韩国政治、经济、文化教育中心，也是

韩国海、陆、空交通枢纽。也是全球最繁华的现代化大都市和世界著名旅游城市之一。1988 年

和 2002 年，首尔曾成功举办 1988 年夏季奥林匹克运动会和 2002 年世界杯足球赛。2009 年

首尔GDP 为 1750亿美元，占韩国国家 GDP 的 21%，人均GDP 为 17450美元。中国社会科

学院 2010 年 7月 14日发布《全球城市竞争力报告（20092010）》，全面解析了全球 500多

个城市的综合竞争力，在对人才、生活环境、企业环境、创造革新环境、社会环境、各领域产业

竞争力、绿色GDP 规模等因素进行考量打分后，首尔排在全球最具竞争力城市第 9名，而

中国大陆排名最高的上海仅排列第 37 位。

（二）智慧城市建设主要内容

韩国政府在 2006 年启动了以首尔为代表的智慧城市的建设，该计划被称作 U-

City（Ubiquitous-City，理解为无处不在的城市），其主要任务是了解水、空气和交通状

况，操控家中的电子电器设备，甚至是追踪未成年子女的动向，网络的无处不在为企业带

来了崭新的商业机会和无穷无尽的扩张想象力。U-City 的理念体系如图 1所示。

图1 首尔U-City理念图

基于上述理念体系，首尔规划了 U-City 三层的建设框架，如图 2所示。

74

图2 首尔U-City架构图

首尔的 U-City 建设的具体内容如表 1所示。

表1 U-City建设内容

远景策略 关键人物

FIRST 五大应用

范畴

亲民政府

（Friendly Government）

1. 建设 U 化行政复合都市

2. 提供行动公众服务

3. 建设 U 化投票系统

智慧科技园区

（Intelligent land）

1. 建设 U-City整合管理中心

2. 建设智慧交通网络

3. 完成电子护照入境监控系统

再生经济

（Retenerative Economy）

1. 运用 U 化技术发展与扩张商

业模式

2. 退刚U-Payment 的运用

安全社会环境

（Secure&Safe Social Enviroment）

1. 建设智慧型紧急网络系统

2. 食品与药品来历追溯系统

3. 建立无人化保安巡逻系统

U 化客制服务 1. 提供U 化身份辨识卡

2. 提供U 化家庭生活

BEST四项关键

建设

平衡全球领导地位

（Balanced Global Leadership）

1. 吸引U-IT 全球领先公司进驻

2. 支援企业全球化标准制定工

作

3. 巩固U-City 与 U 化产业

生态工业建设

（Ecological Industrial

Infrastructure）

1. 培养五个关键性策略产业

2. 吸引 U 化产业聚落的龙头企

业

3. 提供工业测试平台服务

现代化社会建设

（Streamlining Social Infrastructure）

1. 健全 U-City 基本规范与政策

2. 提升 U 化服务、避免数位落

差

75

透明化技术建设

（Transparent Technological

Infrastructure）

1. 落实 U-IT839策略政策

2. 开发 U 化服务核心技术

U-City 主要分为发展期和成熟期两个执行阶段，共计约 10 年完成。

（1）发展期（计划实施第一个五年）。让U-City 成为韩国经济增长新引擎，培育U-

City新型产业。本阶段重点任务为基础建设的建置、技术的应用以及 U 化社会制度的建立，

除发展 U 化物流配销体系、U 化健康看护等无所不在的服务（Ubiquitous Service）、扶持U

化产业与新兴市场，也将完成无所不在网络基础建设的建置工作、IT 技术在生物科技与纳

米科技各领域的应用、建立 U 化社会规范。

（2）成熟期（计划实施第二个五年）。将U-City 建设模式向国外推广。本阶段重点任

务为扩散U 化服务，除将U 化服务应用于各个产业外，将U 化服务推广至海外市场，成为

IT服务出口产品更是本阶段核心任务。另外，将相关电子对象嵌入智能芯片、生物科技与纳

米科技 IT 技术的活用、稳定 U 化社会文化亦为此阶段发展要项。

（三）建设特点与效果

下面从城市设施管理、安全、环境、交通、生活等方面分析首尔U-City 的建设效果。

1、城市设施管理方面

利用无线传感器网络，管理人员可以随时随地掌握道路、停车场、地下管网等设施的运

行状态。韩国供水系统管道漏水率国平均水平为 14.1%，首尔供水系统管道漏水率为 10%，

一年可节约 40 万美元。

2、城市安全方面

首尔利用红外摄像机和无线传感器网络，在监测火灾时，可以突破人类视野限制。监

控中心利用 GIS可以对火灾发生地点进行定位，LCD大屏幕可以播放火灾现场情况，视频

监控系统可以实时监控火灾现场。u-中心由传感器监测系统、集成数据分析系统、广播系统、

外灯控制系统、基于位置的短信服务系统、通风控制系统等组成。

当大楼遇到紧急情况时，U-中心可以监测现场，通风系统、灯等。

3、城市环境方面

76

U-环境系统可以自动给市民手机发送是否适宜户外运动的提示，市民还可以实时查询

气象、交通等方面的信息。利用 U-环境系统，可以根据空气可吸入颗粒物浓度，自动开启道

路洒水系统，可以降低城市热岛效应。

4、城市交通方面

U-交通系统是智能交通系统（ITS）发展的高级阶段。U-交通系统包括公交信息系统、

公共停车信息系统、智能交通信号控制系统、集成控制中心组成，并与 U-家庭、U-安全、U-门

户、U-服务等系统互联互通。安装在公交车上的 GPS 系统可以给公交车实时定位，并计算与

下一站的距离，乘客可以知道某路车预计到达时间。

5、城市生活方面

首尔有条媒体街，街道两边立有许多媒体柱，媒体柱具有上网、拍照、玩电子游戏具有

等娱乐功能。

三 荷兰阿姆斯特丹

（一）城市基本情况

阿姆斯特丹（Amsterdam）是荷兰王国的首都，荷兰最大的城市和第二大港口，人口

约 71 万。同时是荷兰最大的工业城市和经济中心，拥有 7700余家工业企业。阿姆斯特丹是

荷兰第二大港，港口完全实现了现代化，港内外交通运输十分发达。

（二）智慧城市建设主要内容

阿姆斯特丹智能城市建设的主题是可持续化发展，其目标是到 2025 年，相比 1990 年

减少温室气体排放量 40%。

1、可持续性生活

阿姆斯特丹总共 40多万户家庭，占据了全国二氧化碳排放量的三分之一。Geuzenveld

项目的主要内容是为超过 700多户家庭安装智能电表和能源反馈显示设备。West Orange项

目中，500户家庭将试验性地安装使用一种新型能源管理系统。通过这一系统，居民可以在

某一间房间了解整个屋子的能源使用量。

2、可持续工作

77

阿姆斯特丹全城汇集了许多大大小小的公司，从小商铺到跨国公司，从运河边的老房

子到钢筋玻璃的办公大楼。ITO Tower大厦是智能大厦项目的试验性、示范性工程。智能大厦

的概念就是在未给大厦的办公和住宿功能带来负面影响的前提下，将能源消耗减小到最低

程度。

3、可持续性交通项目

Energy Dock项目通过在阿姆斯特丹港口的 73个靠岸电站中配备 154个电源接入口，

便于游船与货船充电。船长通过电话输入个人账号，可以与靠岸电站取得连接，收费则自动

从船舶账号上扣除。

4、可持续性公共空间

Utrechtse街道是位于阿姆斯特丹市中心的一条具有代表性的街道。2009 年 6月 5日，

气候街道项目（The Climate Street）启动。整个项目涉及三个方面：一是后勤部门利用电动

汽车搬运垃圾，货物集中运送至一个中心点，随后由电动汽车转送到各家商户。二是公共空

间中街道照明采用节能灯，深夜无人时灯光自动减弱；环保电车站的灯利用太阳能发光，

此外太阳能 BigBelly垃圾箱配备了内置垃圾压缩设备，使得垃圾箱空间回收率提高五倍。三

是商户安装智能电表，能源可视屏则可以反馈能源消耗情况，基于智能电表提供的信息向

商户提供个人节能建议。

（三）建设特点与效果

阿姆斯特丹智慧城市建设正在进行之中，效果非常显著，主导方建设了网站

http://www.amsterdamsmartcity.com/#/en 报道最新的进展，目前项目已经扩展到 18个。2010

年 11月，阿姆斯特丹又启动了五个项目包括:ZonSpots：在露天工作场所的阿姆斯特丹公民

可以利用太阳能和 WiFi；the Zuidas Solar Challenge：在 3000个建筑物屋顶上安装太阳能电

池板；在线能源监测项目；智能电动车充电项目；游泳池节能项目。阿姆斯特丹的智慧城市

建设计划，只有持续，没有结束。

四 美国马里兰州

（一）智慧增长计划

78

美国的城市正朝着智慧、生态、便捷的方向发展。首先，只要有屋顶的地方，几乎都有

WIFI 信号，这说明美国的无线网络设施已经相当完备，这是建设“智慧城市”的设施基

础。其次，为了提高人民的生活品质，打造紧凑、舒适的社区，美国规划部门提出“智慧增

长”计划，包括建立步行地区、提供更多的交通选择、社区的归属感和建筑的社区舒适度等。

通过智慧增长计划，马里兰州现在已经停止向外围发展，建立了社区保护工程，并通过退

税等经济政策鼓励智慧增长计划的顺利实施。第三，测绘地理信息等技术的智能应用既有深

入又有广度。利用物联网技术聚焦于民生与服务，采用增强现实技术进行家庭游戏、城市规

划及旅游。一项新技术一旦推广，会维持比较长的时间。第四，人性化的设计，在潜移默化

中提升生活品质。通过亲身感受自行车道、公交车的无障碍设施、家庭卫生间及婴儿整理台等

设施，看到了美国的城市设计中包含了很多人文元素和人文关怀，这也是我们建设智慧城

市工作中，在城市设计方面需要不断努力的地方。

（二）增强现实技术的应用

增强现实技术，是在虚拟现实基础上发展起来的新技术，是将计算机生成的虚拟物

体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”。

五 结语

“智慧城市”是继“数字城市”后的城市信息化高级形态，是信息化、工业化和城镇

化的深度融合。美国 IBM公司在 2008 年提出了“智慧城市”概念后，在全世界开启了城市

发展向智慧化迈进的新方向。与数字城市相比，智慧城市在许多方面均呈现崭新的特点，包

括移动性、交互性、协同性、介入性和智能型。本文通过对新加坡、韩国首尔、荷兰阿姆斯特丹

和美国马里兰州等 4个国家的城市进行深入透彻的分析和总结，希望对我国智慧城市建设

实践提供有意义的借鉴和指导。

参考文献

[1] 王家耀, 刘嵘, 成毅：《让城市更智慧》，《测绘科学技术学报》2010 年第 28卷第 2期

[2] 李德仁,邵振峰,杨小敏：《从数字城市到智慧城市的理论与实践》, 《地理空间信息》2011年第9卷第6期。

[3] 安德里亚 · 卡拉留, 基娅拉 · 德 · 波, 彼特 · 尼坎：《欧洲智慧城市》, 《城市观察》 2012 年第4期。

[4] 李关云：《亚洲“智慧城市”扫描》, 《 21 世纪商业评论》 , 2005 年第 6期。.

79

如何从数字城市地理空间框架升级到

智慧城市时空信息框架的实践

梁哲恒 俞志宏 杨震澎

摘 要：本文从数字城市地理空间框架和智慧城市时空信息框架的概念入手，主要从平

台数据体系、平台软件体系、平台接口体系、应用软件体系、支撑环境体系等五大方面进行实

践，将数字城市和智慧城市对比，从基础地理信息数据到时空信息数据、地理信息公共平台

到时空信息云平台、地图服务及地图API 到服务资源池及二次开发资源池、典型应用示范系

统到智慧应用、传统数据中心到云数据中心，探索了如何从已有数字城市地理空间框架过渡

到智慧城市时空信息框架。

关键词：数字城市 智慧城市 地理空间框架 时空信息框架

一 概念解读

（一）数字城市地理空间框架

数字城市可以理解为：以计算机、多媒体、存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用

GIS、GPS、RS、VR 等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多种类的数字化描述。

而数字城市地理空间框架，是指在数字城市建设中对于基础地理信息资源及其采集、

加工、分发、服务所涉及的政策、法规、标准、技术、设施、机制和人力资源的总称。实际建设过

程中，我们将它划分为基础地理信息数据、数据目录与交换体系、政策法规与标准体系、组织

运行体系和公共服务体系等构成部分。

梁哲恒，广东南方数码科技有限公司总工程师；俞志宏，广东南方数码科技有限公司数字城市开发部经理；杨震澎，广东南方数码科技有限公司董事长。

80

（二）智慧城市时空信息框架

智慧城市是指数字城市网络化与数字化建设的基础上，进一步应用自动化与智能化科

技，将数字城市中政府信息化、城市信息化、社会信息化、企业信息化有机的整合为一体。我

们依托物联网、云计算、大数据等新一代信息技术以及社交网络、智能搜索、智能分析等工具

和方法，致力于实现城市信息全面透彻的感知、广泛的互联、以及智能整合的应用。如今，人

们对体验性、实时性、移动性、可控性等要求日益增强，我们利用全方位覆盖、全天候运行的

传感器实时感知城市部件，结合 GIS将交通、环境等基础信息与特定时空下的城市事件紧密

关联、实时融合，从而全面满足城市人与物的联通、管理、响应的需要。

在智慧城市阶段，地理空间框架具有时空特点，因而发展为时空信息框架。时空信息

云平台旨在为智慧城市提供时空信息资源的共享服务，其总体框架图如图 1所示，包括基

础设施即服务、平台即服务、软件即服务。

图1 智慧城市时空信息云平台总体架构图

软件即服务(简称 SaaS）：是通过网络提供软件的模式，所有的服务都托管在云上，

应用系统用户不用再购买专业软件。依托云平台，在物联网和云计算环境下，构建智慧应

81

用，提供智慧社区、智慧应急、智慧国土、智慧旅游、智慧环保、智能交通等领域的软件服务。

平台即服务（简称 PaaS）：我们对平台层进行了划分，依托云平台，实现大数据层各

种数据的组织管理、服务接口的组织管理与二次开发、资源展示、云端资源池（包括功能模块

池与界面框架池等）管理与应用、云宿主环境的运维管理与安全管理。

基础设施即服务（简称 IaaS）：是通过运行的硬件、软件和网络环境，建立数据中心

的处理器、存储、网络多种资源池；用户无须购买服务器、软件等网络设备，即可任意部署和

运行处理、存储、网络和其它基本的计算资源；依托云平台，在云基础设施下，实现计算资

源池，用户无须额外购买服务器，将应用系统直接部署到云端并实现在线运维。

本文主要从平台数据体系、平台软件体系、平台接口体系、应用软件体系、支撑环境体系

等五个方面进行实践，旨在探索如何从已有数字城市地理空间框架过渡到智慧城市时空信

息框架。

二 平台数据体系实践

（一）数字城市基础地理信息数据

基础地理信息数据作为统一的空间定位框架和空间分析基础的地理信息数据，主要反

映和描述了地理表面测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被与

土质、地籍、地名等有关自然和社会要素的位置、形态和属性等信息。

（二）智慧城市时空信息数据

经分析，我们将智慧城市时空信息数据划分为：时空基础数据、传感信息数据、业务信

息数据、安全信息数据和其他支撑数据五部分。

（三）如何从基础地理信息数据到时空信息数据

据《智慧城市时空信息云平台建设试点技术指南》（测办[2013]12 号），时空基础数据

是在已建成的基础地理信息数据库基础上生产；传感信息数据、业务信息数据是根据地理空

间框架数据生产情况，未涉及则完全重新生产，有则按照相关要求重新整理；安全信息数

82

据和其他支撑数据则通常存在于地理空间框架数据中，按照相关要求重新整理。结合实际，

下面分类详细阐述：

1、时空基础数据

时空基础数据包括矢量数据、影像数据、三维数据、地名地址数据以及新型产品数据。在

已建成的基础地理信息数据库基础上，我们通过各类数据扩充、添加时间属性以及数据重组

三个环节，实现从基础地理信息数据到时空信息数据的升级。

其中，数据扩充主要是使得各类数据至少覆盖规划区范围或市辖范围。添加时间属性包

括矢量数据要素、影像数据针对分库、三维数据逐模型、地名地址数据以及按类型分类的新型

产品数据。矢量数据、三维数据和地名地址数据重组使用面向对象的时空数据模型，将每个

地理要素、三维模型和地名地址条目分别构建具有唯一标识的空间对象，并将时间属性，连

同其他属性统一进行封装，实现时空信息的一体化组织；而影像数据和新型产品数据重组

则是使用连续快照模型，将同一分辨率、同一类型的不同时相影像、新型产品数据，构建影

像和新型产品数据时间序列，形成客观世界的连续快照。

2、传感信息数据

传感信息数据是智慧城市数据资源新扩充的内容，我们将它划分为物联网节点地址数

据与物联网节点监控数据两类。

（1）物联网节点地址数据

物联网节点地址数据生产流程，我们设计为分类、获取、编码、集成四个环节。

分类：根据城市特点和需求，选择固定范围、固定专题，对涉及到的物联网节点如 IP

地址、地址标签、停车场无线射频、监控像头等进行分类，划分为相对稳定和运动两种类型，

确定所属专题的类型。

获取：通过专业测量手段，采集室外物联网节点的空间位置，调查有关属性内容；依

托人工确定或室内定位方法，获取室内物联网节点的相对空间位置及其属性。

编码：按照统一制定的物联网节点分类、命名及编码要求，对获取的各种物联网节点信

息，进行规范与编码。

集成：对于具有精确空间位置的物联网节点，通过坐标与时空信息进行关联与匹配；

对于仅有相对空间位置的物联网节点，通过人机协同实现与三维精细模型的关联，或者实

现与二维分层平面图的关联。分为静态与动态子库，连同时空信息数据进行一体化组织管

理。

（2）物联网节点监控数据

83

物联网节点监控数据包括气象数据、空气质量数据、路况数据、摄像头数据、位置数据

等，旨在为事物服务提供物联网数据基础。这些数据结构可根据硬件提供商的自定格式进行

对接。

3、业务信息数据

业务信息数据包括人口数据、经济数据、其他数据等，旨在为业务数据提供分析基础。

4、安全信息数据

安全信息数据包括用户信息、部门信息、系统信息、模块信息、角色权限信息，旨在为安

全即服务提供安全数据基础。

5、其他支撑数据

其他支撑数据包括日志信息、审核历史信息、性能信息、其他历史信息，旨在为平台提供

日志、审核历史、性能等查询服务。

三 平台软件体系实践

（一）数字城市地理信息公共平台

它是依托地理信息数据，通过在线方式满足政府部门、企事业单位和社会公众对地理信

息和空间定位、分析的基本需求，具备个性化应用的二次开发接口和可扩展空间，我们将其

划分为门户、数据管理系统、数据交换系统和运维管理系统四个组成部分。

（二）智慧城市时空信息云平台

智慧城市时空信息云平台是以直观表达的全覆盖精细地理信息和时相地理信息为基

础，面向泛在环境按需提供地理信息、物联网节点定位、功能软件和开发接口的服务。为此，

我们研发了数据管理中心、服务管理中心、资源展示中心、自主搭建中心、运维管理中心和安

全管理中心六个系统。

（三）如何从地理信息公共平台到时空信息云平台

经研究分析，我们认为从数字城市地理信息公共服务平台迈向到智慧城市时空信息云

平台，需经过以下步骤：

84

（1）数据管理：数据管理包括时空基础数据管理和物联网数据管理。在已建成的数据

库管理系统基础上，增加对时态序列的空间数据的输入输出、处理、可视化、查询、分析与统

计、更新和元数据管理的功能，形成时空基础数据库管理系统，同时重新开发针对满足物联

网节点地址数据管理和监控数据管理的物联网数据管理系统。

（2）服务管理：在原服务系统基础上，增加功能服务管理、为提供物联网共享服务使

用的事物服务管理，以及旨在减少软件开发人员或运维管理人员安全管理事务的安全服务

管理。

（3）资源展示：从传统资源展示系统基础上，进一步整合展现平台拥有的时态数据服

务、功能服务、事物服务和安全服务。

（4）自主搭建：从传统零代码搭建系统基础上，做好服务资源池、功能资源池、界面资

源池的管理,实现按需自动组装，实现从零代码搭建系统上升到自主搭建中心。

（5）运维管理：从传统数据中心运营维护通常需要系统管理人员到机房定点巡视与维

护，到基于私有云的运维管理，从而实现资源运维自动化。

（6）安全管理：从每个系统需要开发独立的用户、权限信息到建设统一的单点登录系

统、权限管理系统，将用户权限管理全部委托给这两个系统管理，使得各系统专职于自身的

业务功能开发。

四 平台接口体系实践

（一）数字城市以地图服务及地图API为主体

我们通过平台实现数据的汇总分发，、各行业个部门的应用系统 可通过

REST、SOAP、OGC 等方式实现电子地图浏览、兴趣点查询、驾车查询、公交查询、属性查询等

功能。

平台提供 JavaScript、Flex 等多种版本的 API，为开发者免费提供的基于地图服务的应

用程序接口，从界面、功能多个角度封装好电子地图浏览、兴趣点查询、驾车查询、公交查询、

属性查询等相应功能，从而减少开发人员进行地图服务调用的难度。

（二）智慧城市以服务资源池及二次开发资源池为主体

我们认为服务资源池是在传统地图服务基础上，进一步细分为数据服务和功能服务，

85

同时考虑政府、企业、公众对物联网接口的迫切需要，增加事物服务，考虑安全需要，增加

安全服务组成，并且其中的数据服务、功能服务、事物服务、安全服务可以进行不断地扩充。

二次开发资源池同样是为开发者免费提供基于服务资源池的应用程序接口池，我们进

一步细化为数据服务 API、功能服务 API、事物服务 API、安全服务 API，减少开发者为调用

上述服务的使用难度。

（三）如何从地图服务及地图 API到服务资源池及二次开发资源

池

为实现从地图服务及地图 API 到服务资源池及二次开发资源池的飞跃，我们在地图服

务及地图API 基础上，进一步区分数据服务、功能服务，事物服务和安全服务，同时将上述

的数据服务、功能服务、事务服务、安全服务根据接口的服务深度进行纵向分类并封装，形成

同时满足横向分类应用及纵向分级应用的“资源池”。

五 应用软件体系实践

（一）数字城市典型应用示范系统建设

数字城市典型应用示范系统，是在数字城市地理空间框架数据成果基础上生产的各部

门应用示范系统。

（二）智慧城市智慧应用

智慧城市智慧应用则更突出智能性、实时性、交互性的特点。

与数字城市应用相比，智慧城市应用突出表现为以下三个方面：

（1）由数字城市的静态信息获取为主体（主要表现为数字化、空间化，没有交互性）

转变为智慧城市的动态、交互、实时为主体（主要表现为传感器信息的获取包括实时位置、空

气质量等）；

（2）由数字城市的虚拟现实（主要表现为三维数字城市，再现物理城市景观，但不能

86

与之交互）转变为智慧城市的增加现实（不仅表现为逼真的三维数字城市，还可通过物联

网接口与物理城市与之交互）；

（3）由数字城市的数字化为主（主要表现为城市信息数字化）转变为智慧城市的智能

分析与决策（主要表现为通过利用传感器及专业模型对未来发生事件的实时预警预报）。

（三）如何从典型应用示范系统到智慧应用

智慧城市实现城市的智能运行、政府的科学决策、公众的便捷生活和企业的高效运营。为

城市综合管理和公共服务信息的共享交换和资源综合利用，为城市低碳环保与可持续发

展，为城市资源在空间上的优化配置，构建和谐幸福社会提供强有力的支撑。应用软件体系

正是基于云平台实现的各种智慧应用，如针对智慧社区的网格化管理平台、针对智慧国土的

国土综合监管平台、针对智慧应急的应急平台等。

1、智慧社区

随着社会管理更加精细，我们提出建立“横向到边、纵向到底”的网格化社会服务管理

体系。将社区细化为更小的网格，建立了“一网多格、一格多员、全员参与、责任捆绑”的全

新管理新模式。在管理体制上，每个网格单元有多名负责人分兵把守、协作配合，任务明确、

责任到人，做到管理员、维稳员、警务员、保障员、计生员、卫生员、信息员、督导员等“多员管

理在网格”，形成了“网中有格，按格定岗，人负其责”的管理格局。

我们在智慧城市时空信息云平台提供的基础地理信息、传感信息数据、业务信息数据基

础上，叠加包含人、情、事、物、组织等基础信息的网格地图，各级管理人员通过系统可以直

观查看网格的划分位置、地理状况、机构人员构成、社会、自然、人口以及网格责任人等信息。

依托移动通信技术，系统能快速实现任务指派与结果反馈，做到了第一时间、第一地点发现

和处理各种问题；依托数据挖掘技术，系统能自动生成人、地、事、物、组织的统计图表，实

现各网格社会信息一目了然式管理；依托传感技术，系统能够实时获取网格内人员、资源情

况，实现“全社会参与、全方位覆盖、全天候运行、全区域平安”的社会管理目标。

87

图2 网格化管理平台实现人、地、事、组织的统计分析

2、智慧国土

国土综合监管平台由动态信息采集与监测系统和数据综合分析系统组成，具有信息集

聚、动态监测、在线分析、辅助决策等功能。如图 3、图 4所示，开展国土综合监管平台建设，

以“一张图”核心数据库为基础，通过云平台对基础地理信息、传感信息数据、业务信息数

据的接入，集成整合覆盖全国、贯穿各级的各类国土资源信息，通过图上比对核查、信息关

联印证、数据综合分析，实现对国土资源管理行为、市场交易、开发利用的全程全覆盖实时动

态监管，以及国土资源形势的科学分析研判。

图3 国土综合监管平台实现用地审批分析与土地供应分析

88

图4 国土综合监管平台实现土地供应情况分析

3、智慧应急

应急平台是以现代信息通信技术为支撑，通过云平台对基础地理信息、传感信息数据、

业务信息数据的接入，建立软硬件相结合的突发公共事件应急保障系统，具有日常管理、风

险分析、监测监控、预测预警、动态决策、综合协调、应急联动与总结评估等多方面功能，是实

施应急预案、实现应急指挥决策的载体。

在融合通信的技术上，我们建设了一套调度指挥通信系统，该系统基于 IP 的基础网络

平台上，优化传统音频调度的模式，打破原始硬件调度台的局限，接入监控监测系统的图

像信息，让系统可以实现图文并茂，集音视频于一身的效果，实现信息化、自动化、互动化、

智能化的调度指挥工作新模式，集通信多样化、信息集约化于一体的调度指挥通信平台，让

应急指挥、管理扁平化。

调度模式我们采用三级方式统一管理，做到横向隔离，纵向认证。国家、省、市调度指挥

台每一级角色都结合自身权限职责，来分配不同的调度权限。多层调度指挥系统之间主要采

用内部网络、卫星网络等介质实现互联互通，如图 5、图 6所示。日常指挥以及突发事件时，

可随时触发会议、灵活建组会商队伍，快速实现人员的协调联合作业，信息的高效实时传

递。

89

图5 应急平台实现视频监控

图6 应急平台实现动态部署

4、智慧旅游

智慧旅游是利用云计算、物联网等新技术，通过云平台对基础地理信息、传感信息数据、

业务信息数据的接入，通过互联网/移动互联网，借助便携的终端上网设备，主动感知旅游

资源、旅游经济、旅游活动、旅游者等方面的信息，及时发布、及时安排和调整工作与旅游计

划，从而达到对各类旅游信息的智能感知、方便利用的效果。既满足公众实时旅游信息的查

询，又满足旅游景点管理者对景点的实时监控和管理，进一步更使得上级管理部门实时汇

总各景点信息，及时发布全局信息或应对各种应急需要，如图 7所示。

90

图7 智慧旅游

5、智慧环保

智慧环保是基于在线监测监控网络、环境应急指挥系统，融合物联网、云计算、3S、多网

融合等多种技术，通过云平台对基础地理信息、传感信息数据、业务信息数据的接入，通过

实时采集污染源、环境质量、生态、环境风险等信息，构建全方位、多层次、全覆盖的生态环境

监测网络，从而构筑“感知测量更透彻，互联互通更可靠，智能应用更深入”的“智慧环

保”物联网体系，实现环境保护的智慧化，如图 8、图 9所示。

图8 智慧环保空气监测与分析

91

图9 智慧环保雾霾预警分析

6、智慧交通

智慧交通是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技

术等有效地集成，并将之运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发

挥作用的、实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。通过云平台对基础地理信息、传感信息

数据、业务信息数据的接入，可有效地利用现有交通设施，减少交通负荷和环境污染，保证

交通安全，提高运输效率，如图 10所示。

图10 智慧交通交通警察分析与巡逻轨迹分析

六 支撑环境体系实践

（一）数字城市以传统数据中心为主体

92

数字城市是以传统数据中心为主体。传统数据中心是以业务压力为主要驱动力，被动地

去增加设备、升级带宽，IT 建设缺乏前瞻性，先进技术和方法无法得到有效利用。它的硬件

配置情况特别是服务器与存储的数量与软件系统项目的个数成正比，通常为 1：2或更多。

传统数据中心运行模式如图 11所示。对于企业传统数据中心而言，解决数据中心的高能耗、

高成本、低效率、低环保危机将面临严峻挑战。

图11 传统数据中心运行模式

（二）智慧城市以云数据中心为主体

智慧城市是以云数据中心为主体。云数据中心分为私有云与公有云两种。

1、私有云

在传统的“烟囱式 IT”基础架构中，应用和专门的资源捆绑在一起，为了应对少量的

峰值负载，往往会过度配置计算资源，导致资源利用率低下。私有云是构建一个合理的资源

池，实现从传统的“烟囱式 IT”迈向云计算基础架构。它是指自己搭建 IT 基础架构，面向内

部用户或外部客户提供云计算服务，自己拥有 IT 基础架构的自主权，并且可以基于自己的

需求改进服务，进行自主创新。

通过私有云无需花费宝贵的时间管理物理基础架构或应用程序，我们是将所有硬件资

源集中到虚拟构造块中并且定义关联应用程序的服务级别后，根据业务规则和应用程序需

求部署自动化计划。自动化可从根本上提高 IT 效率，确保计划和策略与业务情况相符，并

在私有云的服务交付机制（根据服务级别交付的应用程序和服务）中定义计划和策略，如

图 12所示。

93

图12 私有云运行模式

定义服务，包括完整的虚拟应用程序堆栈 ( vApp) 以及单台服务器（应用程序、Web 服

务器、数据库服务器）和介质（操作系统、软件、数据库、应用服务器等）；

设置服务级别，包括可用性（正常运行时间）保证、资源访问、存储速度、网络带宽、计

算资源份额、存储 IO 保证、备份频率和灾难恢复要求；

设置自动实现负载平衡和优化资源的规则，使应用程序从动态资源调度、正常运行时间

保证和灾难恢复故障切换规则中受益；

根据应用程序和业务优先级对服务级别分层，并制定用于自助式访问应用程序和资源

的策略，从而允许用户在私有云中进行无缝管理；

创建服务目录，可允许以自助方式访问和概括用于访问、创建和修改这些服务的策略和

权限（用户权限），包括预构建、可直接部署的虚拟机、vApp、介质和软件；

通过利用 API（如 vSphere Management API 和 vCloud Developer API）进行脚本编写，

可自动执行管理任务。

2、公有云

公有云是指由专业服务商建立 IT 基础架构，直接向外部用户提供服务的云；用户通过

互联网访问服务，并不拥有云计算资源。它是由第三方提供商为用户提供的能够使用的云。

据我们调查，市场参与者类型分类有：电信基础设施运营商，如中国电信云计算研究中

心；政府主导下的地方云计算平台，如中国科学院云计算中心；互联网巨头打造的公有云

平台，如阿里云。

94

依据公有云构建支撑环境体系，其优点是节省成本，无需额外的私有云建设经费，如

硬件、网络、软件环境的采购、运营、维护费用等，只需支付一定的公有云使用经费。但公有云

的多用户可能会使其他用户的应用程序受到一些潜在漏洞和攻击，且存在发生宕机的可能

性；同时，公有云的可用性不受使用者控制，这方面也存在一定的不确定性。

七 结语

综上所述，智慧城市时空信息框架应从平台数据体系、平台软件体系、平台接口体系、应

用软件体系、支撑环境体系这五大方面分别进行建设，一是深度整合与挖掘现有时空基础数

据，建立时空基础数据的共享基础；二是将物联网与地理信息深度整合，实现物联网数据

的实时接入与整合，通过时空基础信息与物联网数据的共享服务，为智慧应用奠定数据基

础；三是从传统中心发展到云数据中心，从传统半自动化运维发展到自动化运维，从而逐

步实现数字城市地理空间框架到智慧城市时空信息框架的过渡。

参考文献

[1] 李德仁,邵振峰,杨小敏：《从数字城市到智慧城市的理论与实践》，《地理空间信息》,2011 年 12月第 9卷

第 6期。

[2] 龚健雅,王国良：《从数字城市到智慧城市》，《理信息技术面临的新挑战》，2013 年 12月第 38卷第 2期。

95

建设篇

96

智慧北京建设进展

温宗勇

摘 要：本文通过对智慧北京的建设背景、建设基础和建设内容的剖析，确定空间信

息行业在智慧北京中扮演的角色、具体的建设任务与关键技术。确立空间信息行业在智慧城

市中应做好空间信息服务的提供者、智能业务应用的服务者、空间协同共享的推动者等重要

角色。本文通过对智慧北京空间信息服务的剖析，为北京市空间信息行业的发展方向提供决

策依据。

关键词：智慧北京；空间信息行业；智慧空间信息服务；云计算

“智慧城市”在广义上指城市信息化的高级阶段，即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、建立电子政务、电子商务、劳动社会保险等

信息化社区，逐步实现城市国民经济和社会的信息化，使城市在信息化时代的竞争中立于

不败之地。狭义上，智慧城市是实现城市物联化、互联化与智能化的过程。物联化实现对城市

更透彻的感知，互联化实现更全面的互联互通，智能化实现城市信息更深入的智慧化[1-2]。

美国的亚特兰大、波士顿、拉斯韦加斯、洛杉矶、旧金山、新加坡、日本东京、韩国的首尔、仁川、

釜山、马来西亚的吉隆坡、澳大利亚的悉尼等 600多个城市正在积极建设智慧城市；而国内

的上海、北京、广州、宁波、武汉也相继开展智慧城市的建设[3-6]。

在“智慧北京”建设的大背景下，空间信息行业究竟在其中扮演怎样的角色？发挥怎

样的作用？对于空间信息行业是一个亟待解决的问题，这关系到空间信息行业在未来 5-10

年甚至更远时间的发展前景。本文通过对智慧北京的建设背景、建设基础、建设内容的剖析，

确定空间信息行业在智慧北京建设中扮演的角色及具体的建设任务，以期对未来空间信息

行业的发展方向提供决策依据。

一 智慧北京的建设背景

为了加快推动“十二五”时期北京市信息化发展，落实《北京市“十二五”时期测绘地

温宗勇，北京市测绘设计研究院院长，教授级高工。

97

理信息发展规划》和《北京市“十二五”时期城市信息化及重大信息基础设施建设规划》，围

绕建设“人文北京、科技北京、绿色北京”战略任务，按照建设中国特色世界城市的目标，

以建设国际活动聚集之都、世界高端企业总部聚集之都、世界高端人才聚集之都、中国特色社

会主义先进文化之都、和谐宜居之都为着力点，以多源感知的空间信息资源为基础，基于局

域网、政务网、互联网等网络，通过物联网和虚拟化方式实现空间信息资源整合与配置优

化，以服务方式满足不同用户随时获取并扩展、按需使用并付费，最大限度地降低成本等各

类需求，以推广智慧北京的空间信息资源应用和构建空间信息资源服务平台以支撑促

进“十二五”信息化规划设定的经济、社会、城市、文化各领域的发展，加速首都空间信息资

源服务模式的跨越发展。

（一）《智慧北京行动纲要》的发布

2012 年或将迎来我国智慧城市建设的第一波小高潮。据不完全统计，目前在地方政府

2012 年工作报告中将智慧城市列入 2012 年工作计划的城市有 36 家以上。2012 年 3月 16

日，北京市经济和信息化委员会发布《智慧北京行动纲要》，给北京勾勒出了一幅“智慧图

景”。《纲要》提出“智慧北京”的基本特征是宽带泛在的基础设施、智能融合的信息化应用

和创新可持续的发展环境。“智慧北京”的电子政务总体架构分为三层，包含 2个顶层应

用，8个协同领域和 3个基础支撑，即“283”顶层结构。《纲要》表示，截止到 2015 年，北京

要实现从“数字北京”向“智慧北京”的全面跃升。《智慧北京行动纲要》将作为智慧北京空

间信息云建设的重要指导性文件。

（二）打造全新的空间信息资源服务的机遇

国家遥感应用工程技术研究中心副主任郭子祺认为：“空间信息产业对政府部门和公

众服务的应用将更加深入，向社会各行业的渗透速度将加快；基础数据的获取与共享将得

到更大的发展；基于网络的空间信息服务以及个人移动定位服务将是一个重要的发展趋

势。”

“智慧北京”的建设对智慧的空间信息服务提出了新的需求：一是泛在的空间信息服

务网络。基于“数字城市”，与物联网、电子标签识别和移动通信等新一代信息技术相结

合，要求构建可智能感知的、泛在的空间信息服务网络。二是更加直观的空间信息服务表达。

98

要求采用新一代与二维一体化的、面向管理和分析的三维 GIS 技术，解决三维 GIS 的深度

应用问题，提供更直观的空间信息服务。三是较强的信息挖掘与快速的服务响应能力。即：

具有从海量数据中挖掘出所需信息的能力，以及快速、及时地响应服务请求的能力，这要求

将空间信息服务与云计算有机结合。四是空间信息服务模式重大变革。云时代的服务模式，

要求空间信息服务与空间数据相分离，面向不同需求的个性服务而非面向数据本身，为空

间信息服务提供了更广阔的空间，同时也要求其服务模式进行重大变革。

“智慧北京空间信息服务”的特点是高投入、可触摸和能落地。其建设思路是以基础测

绘为保障，以“数字城市”为基础，构建“智慧北京”空间信息服务云平台。在智慧北京建

设的大背景下，在云计算和物联网技术的支撑和空间信息服务能力大幅提高的前提下，智

慧北京空间信息云的建设时机已成熟，具备打造全新的空间信息资源服务的条件。

二 智慧北京的建设基础

（一）基础测绘成果保障

详实、现势的基础测绘数据是搭建“数字城市”的基础。如今，“数字城市”建设的持

续深入推进，对数据资源的实时性、多样性需求日益增长，也对基础测绘提出了更新更高的

要求。迫切需要转变观念，从生产向服务转型，提高服务意识，顺应时代的发展，满足城市

精细化管理的需求。为了提供更好地服务，就必须对地理信息资源进行整合，规范，要使现

有的数据资源从“数据仓库”向“资源超市”转型。通过对数据进行分类整理、存储、建库等

科学手段，建立起“资源超市”，这样才能提供针对性很强的服务。同时，基础测绘要加快

从定时更新向实时更新转型，满足数据资源的实时性需求。具体而言，基础测绘需要实现以

下五个方面转型：一是地形图向大比例尺方向转移、二是覆盖区域由中心城向新城和城市建

设的重点地区拓展、三是从定期更新向实时更新转移、四是产品类型向多样化转移、五是

从“图库分离”向“图库一体”转变。

（二）数字城市建设成果

北京数字城市建设具备良好的数据和平台基础。北京数字城市地理信息公共服务平台建

设自 2006 年以来，在数字城市的基础版、政务版和公众版三个层面均取得有效进展和应用。

99

西城区、通州区、房山区和中关村的数字城市建设工作得到大力推进。数字西城从 2009 年 11

月开始建设，完成西城区 50 平方公里的精细建模，并已于 2011 年 9月正式通过国家测绘

地理信息局验收，受到专家好评，为其他区县的数字城市工作提供了丰富的建设经验。通州

区数字城市自 2008 年 7月开始建设，于 2011 年年底实现验收。房山区数字城市自 2011 年 3

月开始建设，目前处于项目实施阶段。数字中关村于 2013 年 1月开始建设，目前处于项目

实施阶段。

北京数字城市的建设积累了丰富的北京市空间数据资源，包括空间框架数据和专题数

据等。空间框架数据包括地名地址数据、电子地图数据、影像地图数据和 POI 数据等，这些都

为智慧北京空间信息平台的建设奠定了良好的基础。

三、智慧北京的建设内容

智慧北京的建设是一种进程，他是在一系列重大的项目的推进过程中向智慧逼近。从建

设内容上可以分为智能感知层、基础设施层、城市级智慧共用平台层和智慧应用 4个层次，

如图 1所示。

任务调度 任务调度

进程调度进程初始化

服务池

服务总线

虚拟机监控虚拟机初始化

执行任务进程分派

虚拟机分派

资源管理

认证授权审计

运行池

云逻辑层

超 级 节 点

超 级 节 点

超 级 节 点

账户

任务监控

汇聚

城市应急系统智能医疗智能交通智能食品 智慧水务 智慧电力 城市规划

城市人员数据库城市地理信息库 城市水利资源库 基础设施资源库 宏观经济数据库 国土资源数据库 城市紧急预案库 城市交通信息库

电子警察 视频监控 身份认证 物品识别 水质检测 数字通信 空气质量 RFID标签

基础网络层

智能感知层

服务发布服务注册/服务仓库城市级智慧共用平台层

智慧应用层

存储

图 1 智慧城市的建设内容

（一）智能感知层

在获取传统地理信息基础上，借助智能雨量计、大气污染监测器、智能手机、RFID读写

器、各类具有定位功能的摄像头等传感设备，获取汇聚集成客观世界的鲜活信息，并根据数

100

据表现类别、表现细节层次、精度水平等方面的特点，分析内在关系，建立同源数据的唯一

识别码以及异源数据之间的索引关联，进行科学的智能化组织。智能感知层相当于人体感

官，负责收集外界信息，通过智能感知技术，动态、实时获取人、车、物及气候、环境、雨量等

变化信息。

（二）基础网络层

融合电信网、广播电视网、有线宽带网、无线宽带网以及传感网等，实现更为广泛的互联

互通。基础设施层相当于人体的神经系统，负责感知信息和决策结果在大脑与各器官之间的

传递，通过融合中国电信、中国移动、中国联通及有线电视等，构成泛在网络，在纵深信息

化的基础上实现横向之间贯通。

（三）城市级智慧共用平台层

城市级智慧共用平台层融合了情景感知、需求侦测、海量存储、高效计算以及多节点协同

等内容，通常包括以云计算技术构建的数据与服务资源中心、云计算处理中心和运行维护及

分节点监管中心。为了实现城市多源信息的有效计算和知识提取，平台中包含丰富的业务模

型和强大的空间分析功能。城市级智慧共用平台层相当于人体的大脑，负责记忆、分析与推

理，在云计算、业务模型支撑下，实现智能决策。

（四）智慧应用层

智慧应用层基于城市级智慧共用平台层，通过业务模板，定制面向企业、政府、市民的

多行业智能应用服务，包括智慧规划、智慧水务、智慧国土、智慧交通、城市应急处理等行业

应用。通过向平板电脑、智能手机、家用电器等终端设备提供高保真的业务信息，实现移动办

公、定位导航、协同会商等功能。智能应用相当于人体的行为器官，负责指令的执行，一是支

持政府日常的决策办公，提升办公效率，二是当有紧急事件出现时，实行应急调度指挥，

三是方便市民衣食住行、旅游、理财等活动，增强市民的生活便捷性和幸福感。

101

四 空间信息行业在智慧北京建设中的角色

（一）空间信息服务的提供者

在智慧北京建设中，几乎所有的信息都将与空间位置关联起来完成具体的应用过程。因

此，为政府、企业、公众提供便捷、符合业务应用需求的空间信息服务，将成为空间信息行业

的重要职责。空间信息服务将所有的空间数据、软件功能都发布成服务为用户提供，空间数

据从类型上可以分为基础地理实体数据和行业地理实体数据。基础地理实体数据主要是提供

基础地图参考、位置定位和实体可视化的功能，包括基础地图、三维数据和地名地址数据

等；行业地理实体数据是依据基础地理数据按照行业需求进行再加工得到的空间数据，空

间数据的分类表如表 1所示。作为空间信息服务的提供者，空间信息行业不仅要提供空间数

据，而且要提供空间数据的多种应用方式，如基于移动互联网的应用，业务信息基于位置

的应用等，这些应用方式通过空间软件功能得到实现。在智慧城市的发展框架下，未来空间

信息服务将越来越灵活。因此，作为空间信息提供者的行业，必须紧密将空间信息服务与行

业应用需求紧密结合起来。

表 1 空间数据分类

空间数据大类 基础地理实体数据 行业地理实体数据

空间数据小类 三维地理实体数据 规划地理实体数据

兴趣点 建筑地理实体数据

政务版电子地图 房管地理实体数据

公开版电子地图 国土地理实体数据

影像电子地图 交通地理实体数据

基础地形图 水务地理实体数据

其他基础地理实体数据 其他行业地理实体数据

（二）智能业务应用的服务者

智慧空间信息服务要产生价值，必须与公众业务、行业业务紧密关联，制定符合行业需

求的空间数据生产标准，生产直接面向行业应用的空间数据，并开发直接为行业所用的空

间信息行业软件。只有在标准、数据、软件产品上下足功夫，真正达到拿来即用、根据需求快

速响应，空间信息服务才能成为合格的业务应用的智能服务者。

102

（三）空间协同共享的推动者

在智慧城市整体框架中，空间信息服务作为各行业应用的基础服务，连结着多行业的

业务应用。因此，各行业的空间协同共享可以将智能空间信息服务作为媒介，实现立体式、

多层次的空间协同共享。作为空间协同共享的推动者，智慧空间信息服务必将成为连接其他

行业的数据与服务交换的枢纽中心。

五 智慧空间信息服务建设的关键技术

（一）云计算技术

云计算是将多源信息、处理技术与计算资源打包成类似公共设施（如自来水、煤气、电力

等）的可计量的服务，用户通过网络或移动终端随时随地按需使用。如果说 PC 时代好比每

个人要用水都得自己挖井；而在“云计算”时代，每个人不必自建水井，直接从由自来水

公司安装好的管道取水、按量缴费即可[7-8]。云分为公有云和私有云。公有云的优点是高效、快

速建立新数据中心的能力，规模效应、利用率高，成本低廉，具有很好的灵活性、可伸缩

性，缺点是存在安全风险。私有云的优点是数据更安全，SLA服务质量更稳定，不受网络

不稳定的影响，充分利用现有的硬件和软件资源，不影响现有的 IT 管理流程，缺点是成本

高，灵活性差，利用率低。通常情况下，智慧城市选择混合云。特别是空间信息云服务，选

择混合云的几率更高，这是由空间数据自身具有不同涉密程度和空间分析模型的复杂度决

定的，如图 2所示。

图 2 云计算的总体技术框架

103

（二）物联网技术

物联网是基于互联网和 RFID 技术发展的网络，是在计算机互联网的基础上，利用

RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界万事万物的网络。其实质是利用 RFID 技

术，通过计算机互联网以实现全球物品的自动识别，达到信息的互联与实时共享。从 RFID

技术出发，在 RFID网络的技术上，建立基于 RFID 的物联网[9]。这种网络主要由 RFID标

签、读写器、信息处理系统、编码解析与寻址系统、信息服务系统和互联网组成。通过对拥有全

球唯一编码的物品的自动识别和信息共享，实现开放环境下，对物品的跟踪、溯源、防伪、定

位监控以及自动化管理功能。

（三）移动互联网

移动互联网，是将移动通信和互联网二者结合起来，成为一体。通过M2M 和传感器网

关，将传感器获取的实时信息通过近距离有线／无线传输，FRID卡阅读器近距离读取的物

体信息，汇聚在一起，并经过识别、提取、汇总，按需提供，通过 2G、3G、4G网络，有线电

视网和国际互联网远距离传送到虚拟云端。移动互联网为 GIS 的发展提供全新的网络媒介，

极大促进移动 GIS 的发展，基于位置的服务 LBS(Location BasedService)和移动位置服务

MLS(Mobile Location Service)已成为移动 GIS 的主要应用。

（四）三维GIS

三维 GIS 从标准制定、数据建模到系统建设，正在逐步走向成熟[10]。随着 2011 年《城市

三维建模技术规范》的发布，三维数据模型的加工流程也将逐步规范。三维数据模型作为直

观、可量测、可分析的数据形式为智慧城市的建设提供了基础数据支持，同时，三维软件系

统功能的完善为三维数据的广泛与深入应用奠定基础，也为三维数据逐渐替代二维数据打

下良好基础，如图 3所示。

104

图 3 三维数据模型

（五）高分辨率影像快速获取与处理技术

在“十二五”期间，我国将发射数十颗卫星，以 PB 级增长的遥感数据如何进行有效

组织、管理和应用，将是未来一段时间内 GIS 领域的核心问题之一。高分辨率影像作为直观、

易于计算、易于分发的数据产品，如何借助移动互联网和 LBS 技术，提供快速的、定制化、

基于区域位置的遥感数据产品是高分辨率影像处理技术需要重点解决的问题。高分辨影像获

取与处理技术包括数据接收、数据组织、数据存储、数据调用、数据压缩与数据分发技术等。海

量高分辨率影像快速获取与处理技术的效率直接决定了影像数据的应用方式和应用范围。

六 结语

通过对智慧北京的建设基础与建设内容的剖析，确定空间信息行业在智慧北京建设中

应做好空间信息服务的提供者、智能业务应用的服务者、空间协同共享的推动者等重要角色。

通过智慧空间信息服务解决方案、智能空间信息服务平台、智慧行业解决方案的支撑，最终

为规划、建筑、房管、国土、交通、水务等行业提供智慧应用服务。本文通过对智慧北京建设的

剖析，并结合空间信息行业特点，研究了空间信息行业在智慧北京建设中的角色与发挥的

作用，这为确立空间信息行业正确的发展方向奠定了良好研究基础。

参考文献

[1] 张永民,杜忠潮：《我国智慧城市建设的现状及思考》，《中国信息界》，2011 年第 168卷第 2期。

[2] 岳梅樱：《智慧城市：实践分享系列谈》，《电子工业出版社》，2012 年。

[3] 朱近之：《智慧的云计算——物联网的平台》，电子工业出版社，2011 年。

[4] 陈康, 郑纬民：《云计算:系统实例与研究现状》，《软件学报》2009 年第 20卷第 5期。

105

[5] 王意洁, 孙伟东,周松等：《云计算环境下的分布存储关键技术》，《软件学报》2012 年第 23卷第 4期。

[6] 刘琪：《“智慧城市”群体素描》，《中国信息化》，2009 年

[7] 吴余龙：《智慧城市：物联网背景下的现代城市建设之道》，《 电子工业出版社》， 2011 年。

[8] 夏春林, 王佳奇：《 3DGIS 中建筑物三维建模技术综述》，《测绘科学》2011 年第 36卷第 1期。.

106

从数字海南到智慧海南建设探讨

杨宏山

摘 要：海南国际旅游岛数字地理空间框架是我国第一个省级数字地理空间框架建

设项目，目前项目建设已经完成，全省各市县已经完成或正在开展数字城市建设。围绕国家

测绘地理信息局“构建智慧中国、监测地理国情、壮大地信产业、建设测绘强国”的总体战略

目标，结合海南数字城市、数字省区建设现状和建设经验，本文就海南从数字省区、数字城

市到智慧省区、智慧城市建设的指导思想、建设思路、地理信息行业应发挥的作用等方面进行

探讨，探索出一条适合推动海南数字城市建设向智慧城市发展的道路。

关键词：海南国际旅游岛 智慧海南 智慧城市 建设思路 地理信息

一 前言

海南国际旅游岛数字地理空间框架是我国第一个省级数字地理空间框架建设项目，是

贯彻落实科学发展观和党中央、国务院决策部署的重要举措，是数字中国建设的重要组成部

分，是国家测绘地理信息局开展数字城市地理空间框架建设取得重大进展的情况下，

在“数字中国”地理空间框架建设方面的一次重大突破。海南大部分市县已完成或正在开展

数字城市建设，数字城市将分布在不同领域和不同地理位置的经济、文化、交通、能源和教育

资源等按规范的地理坐标组织起来，为智慧城市提供了一个数字化的基础框架。本文将就如

何在海南国际旅游岛数字地理空间框架和数字城市建设的基础上，建设智慧海南的指导思

想、建设思路等方面进行探讨。

杨宏山，海南测绘地理信息局局长。

107

二 智慧海南与海南国际旅游岛数字地理空间框

架、数字城市之间的关系

数字城市是以包括 3S(GIS、RS 以及 GPS)技术等在内的空间信息技术、现代通信网络技

术、计算机技术和信息安全技术为支撑,以信息基础设施为核心的完整的城市信息系统体系。

海南省近几年开展的海南国际旅游岛数字地理空间框架建设、数字城市建设，其建设成果已

惠及国土、规划、房产、公安、消防、环保、卫生等多个领域，在经济社会发展、工业与信息化进

程中发挥了重要作用。

2008 年，美国 IBM大中华区首席执行总裁彭明盛在一次致辞中，率先提出了智慧地球

的概念。智慧城市，从地理信息行业的角度来说，按两院院士李德仁形象的说法就是: 智慧

城市=数字城市+物联网+云计算。智慧城市的理念是把传感器装备到城市生活的各种物体中

形成物联网，并通过超级计算机和云计算实现物联网的整合，从而实现数字城市与城市系

统整合。智慧城市最终目标是实现人口、产业、空间、国土、环境、社会活动和公共服务等领域

智能化管理，使城市变得智慧、变得智能。城市基础空间数据库及其共享平台是智慧城市保

障体系与基础设施中最为重要的公共平台与数据库。智慧城市是数字城市的升级，两者是城

市信息化在不同阶段的具体表现。

如果没有近十年的数字城市建设，发展智慧城市只能是纸上谈兵。对于海南，从某种意

义上说，没有海南国际旅游岛地理空间框架建设和数字城市建设作为基础，建设智慧城市、

智慧省区只能是空谈。数字城市的建设成果，是发展智慧城市的坚实基础。数字城市是智慧

城市城市信息化的前一个版本，没有数字城市作为重要的基础版本，不可能实现数字城市

更高的版本——智慧城市。智慧城市的发展过程将历经从初级到高级、从局部到整体、从单一

到综合的不同阶段。建设国际旅游岛必须利用先进的信息技术手段，在数字海南和数字城市

的基础上，开展智慧海南建设，并最终服务于海南国际旅游岛建设。

三 海南国际旅游岛数字地理空间框架成果

海南国际旅游岛数字地理空间框架建设已经完成，取得了丰富的建设成果。

基础地理信息数据库建设方面，完成了覆盖全省约 3.4 万平方千米 1:25 万、1:5 万、1:1

万数字线划地形图数据库、以及 30米、5米、2.5米、1米 0.2米分辨率数字正射影像数据库、25

米和 12.5米格网间距的数字高程模型数据库、1:5 万和 1:1 万地名数据库；完成了覆盖海口

108

和三亚建成区的 400 平方千米 1:1000 数字线划地形图数据库和地名地址数据；以及覆盖全

省中心城镇 2000 平方千米的 0.1米分辨率数字正射影像数据库。

地理信息公共平台方面，完成了面向国际旅游岛建设、以公众为用户的地理信息平台数

据集。包括对面向政府应用的地理信息平台数据集进行再提取、要素扩充以及保密技术处理

后形成的地理实体数据、影像数据、电子地图数据、三维场景数据、目录与元数据等。此外，还

包括为适应国际旅游岛建设而制作的英语和俄语电子地图数据。

通过与各厅局积极沟通合作，建成了综合性旅游网络平台、警用地理信息系统、应急联

动指挥平台、主体功能区规划地理信息系统、国土资源地理信息系统、数字海洋地理信息平

台、海南智能交通等应用示范系统，取得了良好的评价和社会效益。

软硬件及网络方面，升级建立了内网、政务网和互联网等相关环境，包括网络系统、安

全系统、存储系统、备份系统等建设成果，并利用海南 24个卫星定位连续运行参考站组成的

站网建成了连续运行卫星定位综合服务系统，提供多种精度的定位服务。

标准规范与政策机制方面，为保证项目的后期维护和稳定运行，通过建立相关标准与

政策法规，形成了长期的运行维护机制。包括海南国际旅游岛数字地理空间框架建设基本规

定、建设数据规范、数据维护与更新规范、服务技术规范、管理办法、共享机制、长效维护机制

共 7个标准或规定。

四 “以人为本”的智慧海南建设指导思想

建设智慧海南要坚持以人为本的指导思想，“人”是社会活动的主体，智慧海南的建

设应紧紧围绕着人们的实际需求，以实用、简便、经济、安全的原则，同时照顾到不同群体、

不同区域的需要，方便政府对城市、社区进行管理，有利于政府部门向服务型政府转变，同

时应重点服务普通百姓的衣、食、住、行等日常生活，使百姓能够感受到科技、社会发展带来

的实惠。智慧海南建设的指导思想包括以下几点：

（1）坚持高起点，保证系统的先进性和前瞻性。

将地理信息公共平台、天地图平台升级为地理信息云平台，为智慧海南的建设提供基础

的数据支撑平台。

（2）以应用为导向，推进管理，按急用先上、分步到位的原则进行建设。

以地理信息云平台为基础，结合国土、规划、旅游、城市管理等部门的需求，分步建设相

关智慧业务系统。

（3）总体规划、分步实施，从现实情况出发，以需求为依据，确保系统高度集成、总体

优化、安全可靠、稳步推进。

109

各个应用系统应在部门需求的基础上，充分利用地理信息云平台提供的基础数据、实时

数据、历史数据，以及平台提供的强大的分析计算能力，进行总体规划，使应用系统能够切

实方便业务办理，服务百姓。

（4）充分利用海南国际旅游岛数字地理空间框架建设和数字城市建设成果，在此基础

上结合物联网、云计算等技术进行建设。

通过天地图、数字海南地理空间框架建设、数字城市建设积累了全省海量基础地理信息

资源，包括全省 0.2米、市区 0.1米高分辨率遥感影像以及详细的地名地址数据，结合高精

度的 HiCORS 定位系统，可实时快速的获取地理位置信息，为各类分析应用提供数据支撑。

（5）系统充分考虑功能扩容性和技术升级性。

五 地理信息产业服务智慧海南建设

海南国际旅游岛地理空间框架建设和数字城市建设成果显著，成果已在交通、旅游、海

洋、药监、国土、规划等多个领域得到广泛应用，促进了城市运行管理的科学化、精细化、协同

化，为推动数字城市向智慧城市发展创造了数据基础、网络基础等最直接和强有力的条件。

在天地图网站建设上，天地图·海南和市级节点天地图·儋州等集成了全省海量基础地理

信息资源，包括全省高分辨率遥感影像以及详细的地名地址数据，可向政府、企业和公众提

供权威的“一站式”地理信息服务；市级节点天地图·儋州实现了与省级节点、国家级节点

的互联互通，将为推动智慧城市建设提供地理信息平台和数据支撑。

在装备能力上，海南省测绘地理信息局配备了无人飞行器航摄系统和国家地理信息应

急监测系统，可为推动智慧城市建设提供技术服务。

在地理信息数据获取方面，通过国家现代测绘基准体系基础设施建设，海南将形成高

精度、三维、动态、陆海统一、几何基准与物理基准一体的现代测绘基准体系，HiCORS 定位

系统使得测量成果的精度和现势性全面提升；海南首次地理国情普查和监测工作正在展

开，将为推动智慧城市建设提供数据资源保障。

六 智慧海南的建设思路

智慧海南建设要考虑其不同的空间尺度建设要求，采取循序渐进、先试点后推广的方式

步骤，依次考虑智慧城市、智慧省区的分步建设与逐步完善。各市县测绘地理信息部门应着

力扩大数字城市成果应用，根据地理信息公共平台应用效果，适时选择 1 到 2个城市开展

智慧城市试点攻关，推动数字城市向智慧城市发展。在智慧城市建设发展的基础上，选择适

110

当时机开展智慧海南的建设。

试点主要内容包括：（1）地理信息与物联网技术的结合。在已建成的数字城市地理空

间框架基础上，通过丰富多时相的基础地理信息数据和全景影像、激光 LIDAR 点云等新型

产品数据，构建时空信息数据库；在数据功能和性能上进行扩充、新增或提升，融合新的技

术，如建筑物内人员定位、物联网等技术，推动其从量变到质变，再一次升级转型，以支撑

智慧城市的建设与运行。（2）与其他部门专业应用的智能决策分析功能结合。在完善权威、

唯一、通用的地理信息公共平台基础上，新增按需提供的个性化平台，扩充物联网感知设备

接口，增强时空分析和辅助决策功能；在上述条件支撑下，选择交通、城管、应急、旅游和公

众等领域开展具有智能性的应用示范。（3）建立高性能云计算服务能力的软硬件设施。在改

造原有支撑环境的基础上，建设能够寄存、计算和分析，具有云计算服务能力的软硬件网络

环境。

目前，万宁市已被确立为国家智慧城市第一批试点城市，其目标是整合云计算、物联

网、移动应用、大数据挖掘等新兴技术成果，建设“管理高效、环境优美、生活幸福”的智慧

城市，建设内容是以地理信息数据库、人口数据库、法人数据库为基础数据库，以 4G、WiFi

为主的高速网络为数据通道，建设云计算服务中心和公共信息平台，在此基础上，建设智

慧社区、智慧旅游、智慧物流、智慧水产养殖等应用系统。通过万宁市的智慧城市试点工作，

积累项目建设经验，为智慧省区的建设奠定基础。

七 智慧海南典型应用示范带动全社会参与

智慧城市的建设需要全社会的参与，政府部门、企业、百姓都可以参与到智慧海南建设

中来，共同享受科技发展带来的便利。

智慧城市具体的建设任务包括网络基础设施建设、基础数据库与平台建设、应用系统建

设三部分。以高速的通信网络为通信载体，以基础数据库、物联网、高精度定位系统等为信息

数据来源，通过云计算服务中心，为各个专业应用系统的建设提供快速的数据查询、分析和

计算服务。智慧城市的网络基础设施、基础数据库等是智慧城市的建设基础，需要政府、企业

等社会力量共同完成。通信网络基础设施需要由企业投资建设；地理信息数据库、人口数据

库、法人数据库等基础数据库由政府投资建设；公共信息平台、云计算服务中心、物联网系

统、社会综合治理系统等应用系统可由政府和企业共同投资建设。

智慧城市基础设施建设成果，可为政府部门、多个行业提供专业智慧系统建设基础，为

百姓生活提供便利。政府部门可将物联网、传感技术、定位技术充分运用于市政建设管理、民

111

生保障和城市管理，建设以城管与市政、安全生产、食品药品安全监督、防灾减灾等为重点的

智能城市管理物联网系统；不同的企业可在智慧城市基础建设的基础上，结合自身业务需

求，建设适合本行业、本企业的专业智慧系统，例如智慧旅游系统、智慧物流、智慧水产养殖

系统等；百姓的生活与居住社区的环境、服务水平息息相关，通过智慧社区的建设，百姓可

享受远程医疗保健、智慧家居、智慧楼宇管理等与生活相关的智慧系统所带来的便利。

八 结束语

本文探讨了智慧城市与数字城市的关系、智慧城市建设指导思想和智慧城市的建设思

路，对推进海南数字城市向智慧城市转变提供了相关意见，并分析了地理信息行业在智慧

城市建设中发挥的作用，总结出了一条适合数字海南转换为智慧海南的道路。测绘地理信息

部门应通过智慧城市时空信息云平台建设，为各方面提供智能化的地理信息服务。通过智慧

城市、智慧省区建设，把海南建设成为“旅游开放之岛、欢乐阳光之岛、休闲度假之岛、生态

和谐之岛、服务文明之岛”，作出我们应有的贡献。

参考文献

[1] 彭明盛：《智慧的地球:下一代领导人议程》，纽约：外国关系理事会会议，2008。

[2] 李德仁：《数字城市+物联网+云计算=智慧城市》，《中国新通信》2011 年第 20期。

[3] 高昭良：《智慧城市-数字城市全新升级版》，《福建建设科技》2013 年第 3期。

[4] 李成名，刘晓丽：《数字城市到智慧城市的思考与探索》，《中国工程科学》2013 年第 15卷第 5期。

[5] 徐德明：《加快推动数字城市向智慧城市发展为全面建成小康社会贡献力量》，《地理信息世界》2013 年

第 6期。

[6] 李德仁，姚远等：《智慧城市的概念、支撑技术及应用》，《工程研究-跨学科视野中的工程》2012 年第 4

卷第 4期。

[7] 李德仁,邵振峰等：《从数字城市到智慧城市的理论与实践》，《地理空间信息》2011 年第 12期。

[8] 李德仁,龚建雅,邵振峰：《从数字地球到智慧地球》，《武汉大学学报:信息科学版》2010 年第 35卷第 2

期。

[9] 杨正洪,周发武：《云计算和物联网》，北京：清华大学出版社,2011。

112

上海市规划、国土和房产数据管理及业务化

应用平台的实践与探索

宋 唯 王 利号 刘 锋

摘 要：上海市规划、国土和房产数据管理及业务化应用平台是以规划、国土和房产

数据管理为核心，以三维数字城市为载体，实现全市规划、国土和房产数据的整体集成及业

务化应用。本文介绍了规划、国土和房产数据管理及业务化应用平台的项目背景、总体思路、

框架结构、特色与创新等，最后总结了该项目的实施效果，并展望了平台的未来发展。

关键词：规划 国土资源 智慧城市 集成 共享

一 前言

经过多年的信息化发展，上海市规划、国土和房产领域已经建立了相当多的地理信息应

用系统，发挥了提升政府行政效率的功能，也积累了大量的地理空间数据和业务数据，但

在决策时，依然感觉信息缺乏，就像被数据海洋淹没了一般，主要原因是数据虽多，但数

据之间缺乏统一的整合与共享机制。因此，如何利用统一的标准加以规范与整合过去、现在

和未来的模式与数据成果，并且能够与数据库相互连通，将是规划和国土部信息化发展的

必须解决的关键课题之一。

随着数字城市的深入发展，以及IBM智能星球（Smart Planet）愿景的提出，智慧城市

这一信息化理念适时而出，开启了城市信息化发展的新时代。另外，物联网（Internet of

Things）技术的发展，使得将网络上所有的人、事、物连接起来成为可能。也促使上海市规

划、国土和房产行业信息化迈上更加精细、更加智能的发展之路。以此为契机，我们将顶层设

计的理念以及智慧城市的概念、内涵和关键技术，与上海市规划、国土和房产数据管理及业

务化应用的目标和要求相结合，以“规划、国土、房产”管理要素为核心，以三维数字城市

宋唯，上海市房屋土地资源信息中心主任；王号，上海市房屋土地资源信息中心，高级工程师；刘利锋，上海市房屋土地资源信息中心，高级经济师。

113

为载体，建立了全业务、全方位、全流程的全市统一数据管理及业务化应用平台。实现了“管

理、办理、监测”三分离的良性互动运行机制。

二 上海市规划、国土和房产数据管理及业务化应

用平台建设

（一）技术路线

1、创新数据管理机制

当前信息化建设已进入集成化、智能化和网络化发展的攻坚期和深水区，触及到政府职

能转换和服务模式调整。我们进一步解放思想，事实求是，紧紧围绕上海市规划和国土资源

管理信息化建设的实际需要，依托信息技术，不断加强管理创新，经过积极探索和大胆尝

试，将顶层设计和智慧城市等先进的信息化理念与工作实践结合起来，找准牵一发而动全

身的关键环节和核心节点，不断实现行业信息化建设的新突破。通过流程再造和业务重组，

创新和完善体制机制，更大程度更广范围发挥信息化在行业管理、动态监管和决策支持中的

支撑作用。对当前数据信息进行全面梳理，形成较完整的信息目录。规范了数据产品的管理

和使用。对内采用数据协作方式，对外实行一个口子进一个口子出的运行模式。形成了在统

一数据底板上的各类行政信息资源的标准化录入和数据集成。

2、业务流程的梳理和再造

以转变政府职能、理顺关系、明确职责、再造流程为目标，全面完成规划、国土资源和房

产管理数据的现状梳理、标准制定和更新流程，完成业务流程的梳理、分析和优化。整理和规

范了面向不同主题、覆盖各个领域、不断动态更新的全行业数据建设规范，统一分类代码、命

名规则、数据结构和数据格式，打破各个管理主体、各个管理环节之间存在的条块分隔，消

除了数据孤岛。为实现各级各类信息系统的网络互连、信息互通、资源共享奠定基础。

3、确立系统框架

1）总体框架

集大成，得智慧。信息化不仅仅是计算机化，本质上是一场管理现代化的革命，是数据

集成与信息共享的统一，是科学技术与管理智慧的交织与融合。上海市规划、国土和房产数

据管理及业务化应用平台不仅是技术和设备的集成，而且是系统的集成、信息的集成、业务

的集成、是虚拟数字信息与现实存在的集成，也是人脑与电脑的集成。因此集成平台是整个

114

项目的基础。从总体功能结构上看，本平台以指挥监测中心和行政业务办理中心为核心，将

电子政务平台、综合监管平台、信息公共服务平台建设集成为一个有机整体，将信息化贯穿

于规划、国土、房产的调查评价、日常管理、监测监管、政策研究，社会服务等业务的全过程，

实现了规划、国土和房产业务的精细化管理，有力地推动了规划、国土和房产管理工作的规

范化、现代化和信息化。实现全业务、全方位、全流程的信息化管理，其总体框架如图1所示。

指挥监测中心 行政业务办理中心

上海市规划、国土和房产数据

管理及业务化应用平台

市局

区县局 区县局

基层所 基层所

其他委办局 其他委办局

基层所 基层所

区县局政务网

互联网

区县局

市局门户网站

企业企业

事业单位事业单位

市民

市民

图1. 平台总体框架

2）平台网络架构

平台要综合考虑政府办公、企业、市民办事等多重需求，因此，其网络环境需要涵盖内

网、外网，以及有线网络和无线网络等多重层次，出于安全考虑，内外网之间须物理隔离，

平台网络架构如图2所示。

115

市民

政务

企业

服务

物理隔离

政务外网\互联网 政务内网

图2. 平台网络结构

3）技术架构

本平台技术体系采用三层架构，分别为数据层、支持层和表现层。二维GIS与三维GIS系

统之间的互动及集成主要通过支持层来实现，如图3所示。

平台广泛采用国内外先进成熟技术，如采用面向服务的体系结构（SOA），提供了一种

灵活的业务流程模型，数据库选用了Oracle，二维GIS平台选取用了ArcGis，三维GIS平台

选用了TerraSuit，并将这些先进技术进行了有机融合、无缝集成，实现了强强联合与优势

互补。

在技术层面，实现了时空数据仓库构建，海量数据的存储与动态更新，异源、异构数据

的整合，海量二维、三维数据的集成和快速浏览、分析和处理。在管理层面，通过流程梳理与

重组，确保工作流与数据流的一致，建立了数据动态更新工作机制，构建了动态监测体系

和土地利用现状长效管理机制。

116

图 3. 平台技术架构

在业务层面，梳理优化城市规划，土地规划、土地调查、用地预审、土地征收、土地储备、

市场交易、土地供应、土地登记、建设工程、土地利用、房产管理和执法监察等业务流程，形成

规划、国土和房产全生命周期业务数据链，打破各个管理主体、各个管理环节存在的鸿沟壁

垒，实现规划、国土和房产在不同时期、不同业务演变过程的回溯查询，减少各个业务系统

的数据冗余，保证数据一致性。

（二）关键技术

1、多维时空数据的时空分析和可视化

基于多维时空数据模型，实现了多维时空数据的上钻、下钻、维聚集、层次聚集等操作，

提供了图属联动、二维、三维系统联动功能，能够以二维和三维两种不同的方式，从多角度

观察和分析房屋土地资源时空数据，三维环境中的快速定位、浏览、模拟飞行等，使规划和

国土资源数据在三维环境下的展示和分析更具身临其境的感觉。同时，还提供了一种基于遥

感影像和动画技术的土地利用变化过程，用以模拟沿时间轴的时空数据变化。具体方法是：

基于多时相遥感影像，通过生成同一地区多时相上的遥感影像图，然后将生成的图按时间

顺序排列，利用动画技术制作成动画形式，可以形象、生动地再现出土地利用变化的历史过

程。

117

2、全市范围内的大数据、大场景的无缝集成和实时浏览

指挥监测中心集成了全市的高精度分辨率的高空卫星影像数据、彩色航片数据、以及二

维和三维 GIS数据，数据量非常庞大，为了使系统既无缝集成，又能快速运行，采用了分

层调入技术、动态模版技术和高效缓存技术，对于大数据量的存取，系统通过多种算法对数

据进行读取，在浏览器端，系统通过 AJAX技术异步的读取后台数据，并且存入前台缓存，

这样系统在前台显示时只需要读取更新的内容。客户端技术中，采用了 AJAX技术。

3、基于数据仓库的个性化辅助决策支持技术

集成全球领先的商务智能软件 Business Objects XI，基于全市统一的规划和国土资

源数据平台，实现了预警、监督、查询和主要关注指标的实时监测等功能。系统直接联接到

市、区房地局领导的办公室桌面。桌面系统使用的是和指挥监测中心同一个数据仓库的数

据，所不同的是因为终端不同，数据的表现方式不同，所对应的中间表要求不同、结构不

同，但数据源和统计结果是相同的。既可根据领导的级别和主管业务的不同，而预定不同的

辅助决策支持方案，也可按需进行快速信息定制，富于个性化和人性化。

4、基于“3S+C”模式的规划、国土和房产的精细化管理技术

综合集成 3S技术和通信技术，实现了规划、国土和房产的精细化管理，可实时掌握每

一个管理单元的变化情况，为应对突发事件的紧急处置、应急联动、日常管理和社会化服务

提供了技术基础。如，利用三维 GIS技术，，实现了规划管控盒技术，实现了规划管理从平

面管控到立体管控的转变。通过三维 GIS场景，直观形象地展示控规数据，可以实时查询任

何属性信息，简单、方便、形象、直观；再如，基于“3S”技术和 GPRS或 CDMA无线数据通讯

技术以及 800兆数字群呼技术，实现了指挥监测中心巡查车辆实时调度技术，可以实时调

度巡查车辆（可以调度最近的车辆，或者调度划片责任车辆去现场）进行实地勘查，并将

实地勘查结果即时传回（图 4）。另外，基层所的工作人员可以利用手持终端，实时上报土

地巡视、合同监管、集体土地调查和登记等成果数据，方便快捷，及时准确。

118

图4. 巡查车辆实时调度工作流流程图

三 建设成果

本平台主要创新成果包括：

1、平台建设秉承顶层设计理念，以“加快政府职能转变，建设服务政府”为目标，实

施信息化引领和带动战略，构建了规划、国土和房产管理全业务、全方位和全流程的信息化

统一管理平台，实现“管理、办理和监测”的分离、协调和制约，是规划、国土和房产行政管

理领域在信息化建设方面的重大突破。

2、平台采用面向服务的体系结构（SOA），集成 3S、Web Services等技术，实现了多

源、多时相和多尺度时空数据的无缝集成，构建了全市规划、国土资源和房产管理数据的落

地化管理和动态更新机制，具有图属联动、二维和三维 GIS一体化、可视化显示，具备基于

遥感影像和动画技术的土地利用变化过程动态模拟等功能。

3、平台集成时空数据仓库、数据集市、数据挖掘和数据立方体等技术，构建了面向主题

的、多维和动态的时空数据整体表达框架，实现了多维时空数据的上钻、下钻、维聚集和层次

聚集等操作，为数据分析、预警预测和辅助决策提供了必要的技术基础。同时，平台创立了

一套全流程、全方位的监测指标体系，基于 3S+C（3S技术和通信技术）模式构建了一个覆

119

盖全行业、全流程的在线监测体系和指挥调度机制，提高了行业管理水平和业务办理质量。

4、平台通过对全行业管理业务流程的梳理、分析和优化，整理和制定了全行业数据建设

规范，实现了各级各类信息系统的互联互通、集成整合和资源共享。在应用建设中，采取统

一开发，三级联网集成部署，市、区、乡镇三级规划、国土和房产主要业务能够网上综合办

理，文档一体化、督办自动化、分发归档智能化。

5、本平台突破原有体制和条块分割的限制，构建管理、办理、监测“三分离”的行政管

理格局，搭建市局—区县局—基层管理所三级协同办公平台，形成与“两级政府、三级管

理”体制相适应、三级联动的管理格局。市局重在政策设计制定和监管，区县局重在组织协

调和推进，基层管理所重在具体操作落实。在管理方面，政府部门的工作重心正由一桩一件

的事务性审批转向宏观管理。在行政业务办理方面，实施“管办分离”，建设规范、透明、高

效、便民的阳光审批体系。按照“能并不串、能合不分、依法合规、公开透明”原则，对审批事

项逐一梳理，推行标准化、格式化审批，做到专业底版、受理口径、审查内容、审理时限、文档

模板的“六个统一”。达到了规范透明，提高效率，加强监管，方便群众的目的。有力地推

动了规划、国土和房产管理工作的规范化、现代化、信息化和精细化管理。

四 应用前景

（一）本平台在上海市的应用情况

本平台已在上海市规划、国土和房产行业全面推广。全市 17个区县规划和国土资源

局、17个区县住房保障和房屋管理局、17个房地产交易中心、250多个基层管理所实现了三

级联网和协同办公，系统稳定可靠，运转情况良好。

除规划、国土和房产行业以外，还为建设交通委、绿化园林、民政、经信委、金融、审改办

和公安局人口办等跨部门提供了稳定、详实信息数据服务。

另外，还面向社会公众和企事业单位提供了丰富的信息应用服务。以门户网站建设为重

点，展示政府形象，主动接受社会监督。通过建立短信平台，及时告知许可事项的进展情

况，使项目报建人和法人代表及时了解办理进度。对项目办理时限实行红黄灯警示，使各处

室和监管部门及时掌握项目办理动态。推行重大建设项目提前介入咨询服务。建立了逾期业

务案件催办的长效机制，加大项目督办力度，提高服务效率和水平。

120

（二）本平台在全国范围内的应用前景

本平台在全国规划、国土和房产管理领域也有较大影响和一定推广价值。2013年 3月 29

日，项目科技成果鉴定时，专家组认为：“平台设计理念超前，总体架构合理，建设内容

完整，改变了同类项目中缺乏统一数据规范、条块分割、信息孤岛和“管理、办公、监测”混

淆等局面，处于国内领先、国际先进水平，对该行业信息化建设起到示范作用，是智慧城市

建设的重要基础，一致同意通过鉴定。建议继续深入研究，并在全国范围内推广。”

本平台在建设过程中，得到了中纪委、国土资源部、住房和城乡建设部领导和上海市市

委市政府领导的充分肯定。时任中共中央政治局常委、中央纪委书记贺国强、中纪委副书记、

监察部部长兼国家预防腐败局局长马馼、国土资源部部长徐绍史、前部长孙文盛、副部长鹿心

社、王世元、徐德明、甘藏春、国土督察局副总督察张德林、住房和城乡建设部齐骥副部长、上

海市市委书记俞正声、市长韩正等领导莅临本平台考察调研，对项目的创新思路、应用成效、

示范作用给予充分肯定。

本平台也受到了全国规划、国土和房产行业的高度赞扬。国土资源部 2009年 11月在上

海召开全国国土资源信息化现场会，全国各省、市、自治区国土资源行政主管部门党政领导

和技术负责人共300多人参观、考察学习了本平台建设成果，反响强烈。另外，全国各地省、

市规划、国土、建设、房管部门同行纷纷来上海调研、考察和学习本平台的建设经验。截至

2013年 3月底，已接待各地参观者共计 468批次，5788人次。起到了较好的示范和带动作

用，在一定程度上推动了全国规划、国土和房产信息化建设进程。

五 总结与展望

本平台的设计理念，充分体现了智慧城市的四大基本特征，即：“全面物联、充分整

合、激励创新、协同运作”。

整合就是整体合一，集成就是集所有信息成一体。建设一个互联互通、有机集成、整体合

一、和谐发展的规划、国土资源和房产数据管理及业务化应用平台，需要的不仅是科技，更

需要智慧。本平台将先进的科学技术与管理智慧有机融合，化解了条块分隔，基本消除了信

息孤岛，不仅是数据的集成、系统的集成，也是人脑与电脑的集成。联系上下，沟通内外，

在分合有度，来往不息的业务流转和信息循环中实现了规划、国土资源和房产业务的全流程

管理、数据的集成管理和业务化应用，成为整个规划和国土资源信息化体系中的桥梁和平

121

台。对行业信息化建设起到示范作用，是智慧城市建设的重要基础。

信息化是没有止境的，信息平台也不是一成不变的，而是向着集成化、智能化方向不断

深化发展。本平台是行业信息化的一次实践，更是行业信息化一次探索。通过实践和探索，

在信息化理念、信息化模式、人才培养、平台构建等各方面进行优化和改革，使之更符合这个

时代的需要。目前，上海市规划、国土和房产数据管理及业务化应用平台主要完成了数据集

中、系统整合、业务集成和可视化展示，以及行业监测和动态监管等功能，但智能化功能尚

不完善，我们将继续坚持“以信息化带动管理现代化、流程自动化、决策智慧化”的目标，

通过信息技术的支撑，进一步提升规划、计划编制水平，促进各类规划的协调、衔接，提高

管理的科学性和前瞻性。逐步建立和完善动态调整机制，提高管理的规范化和精细化。进一

步加强行业整体和各类数据信息的综合利用，更好地为企业和公众服务，更好地辅助决策

和科学发展。假以时日，一个“科技和智慧齐飞，集成与共享同在”的智慧国土平台必将应

运而生。

参考文献

[1] 冯经明：《上海市规划和国土资源信息化工作的主要情况和发展思路》，《国土资源信息化》2010 年第 1

期，第 3～7 页。

[2] 蔡顺明, 宋唯, 刘利锋：《上海规划和国土资源管理决策权、执行权、监督权合理配置及运用的探索与实

践》，《国土资源信息化》2010 年第 1期，第 8～12 页。

[3] 王号, 曹中初, 杨珂拉：《基 3S 技术的土地利用现状长效管理机制》，《国土资源信息化》2010 年第 1期，

第 63～66 页。

[4] 陈建军：《从数字地球到智慧地球》，《国土资源导刊》2010 年，第 93 页。

[5] 吴胜武, 闫国庆：《智慧城市：技术推动和谐》，杭州，浙江大学出版社，2010。

[6] 钱志新：《大智慧城市》，南京，江苏人民出版社，2011。

122

“智慧重庆”建设探索与实践

张 远 罗灵军

摘 要：本文从智慧城市发展现状与趋势出发，分析了重庆市建设智慧城市所具备

的基础及已经开展的实践，提出智慧重庆建设的目标、任务、总体框架和实施步骤，以及可

能存在的主要问题和解决方案。

关键词：智慧城市 建设路径 时空信息云平台 信息共享机制

“智慧城市”是运用信息与通信技术，将政务、城市管理、医疗、商业、运输、环境、通信、

教育、安全和能源等城市运行的各个核心系统加以整合，形成基于海量信息和智能处理的生

产生活、产业发展、社会管理等模式，构建面向未来的城市形态，整个城市以一种智慧的方

式运行。这里的“智慧”是能运用既有规则来调整、改变现存的事物，以获得符合特定目标

结果的“执行智慧”。智慧城市是在广泛的空间里综合各类人员智慧与人工智能系统能力，

追求人类对生存环境进行完善的管理与发展的形态。

一 重庆建设智慧城市的基础与探索实践

（一）数字重庆——智慧重庆建设的基础

“数字重庆”从 2000 年正式提出以来，经过十余年努力，建成了完整的数据体系、软

件体系、应用体系和保障体系。

在测绘基准体系方面，建成 35个GPS连续运行参考站，60个 B 级 GPS 点、344个 C 级

GPS 点，覆盖全市的高精度水准网，完成重庆区域似大地水准面精化。

在数据库方面，建成覆盖全市的多源、多时相、多比例尺的基础地理信息数据库、地下空

间数据库、地名地址数据库、综合管网数据库和三维仿真模型。

在软件平台方面，建成基础地理信息平台、政务地理信息平台和社会服务地理信息平台

三大平台。

张远，重庆市规划局副局长，正高级工程师；罗灵军，重庆市地理信息中心主任，正高级工程师。

123

在应用体系方面，建成三峡库区综合信息空间集成平台、数字区县地理空间框架、重庆

市政府应急平台、重庆防汛抗旱指挥系统等应用集成系统，依托数字重庆地理信息平台为

28个委办局搭建了 44个应用系统，为重庆市城市规划与建设、应急救灾、公共安全、生态环

保等领域提供了重要的决策支持，全市基本形成地理信息共建共享格局。

在保障体系方面，编制了《重庆市基础地理信息电子数据标准》、《重庆市地理空间信息

内容及要素代码标准》、《城市三维建模技术规范》等地方标准和《数字重庆地理信息系统发展

纲要》、《重庆市测绘事业发展暨地理空间基础设施建设第十一个五年专项规划》、《重庆市测

绘事业发展暨地理空间信息基础设施建设第十二个五年专项规划》等专项规划，以及《重庆

市地理信息公共服务管理办法》等政策法规。

数字重庆建设极大提升了重庆市信息化服务能力与水平，为智慧重庆建设奠定了坚实

基础。

（二）重庆在智慧城市建设中的探索实践

重庆市在“数字城市”建设成果的基础上，积极开展“智慧城市”建设的探索与实践。

2010 年，重庆市编制完成《重庆市“十二五”物联网产业发展规划》，市政府正式颁布

了《重庆市人民政府关于加快推进物联网发展的意见》（渝府发〔2011〕15 号），并开始建设

两江国际云计算中心。

2012 年，重庆市编制完成了《重庆市“十二五”期间三网融合发展规划》，获批成

为“三网融合试点城市”。同年，重庆市经信委组织成立重庆市云计算产业协会，整合我市

云计算行业资源，为国内外云计算企业与研究机构提供交流合作平台。

2013 年，重庆市两江新区、南岸区分别获住建部第一批智慧城市试点。今年 4月，重庆

市编制完成《智慧重庆公共信息平台建设发展纲要》，智慧重庆将以“数字重庆地理信息平

台”为基础，依托泛在网络、传感设备、智能计算等，建设“智慧重庆公共信息平台”，实

时汇集城市各种时空信息，实现更透彻感知、更全面互联、更智能决策、更灵性服务、更广泛

应用，支撑整个智慧城市的建设与运行。8月，编制完成《智慧重庆时空信息云平台总体设

计方案》，获批成为国家测绘地理信息局智慧城市时空信息云平台建设试点。

（三）从“数字重庆”到“智慧重庆”

124

“智慧重庆”是“数字重庆”发展的高级阶段，是在数字重庆网络化与数字化建设的

基础上，进一步应用自动化、智能化科技，将数字重庆中政府信息化、城市信息化、社会信息

化、企业信息化有机整合为一体。通过物联网和云计算中心，集成整个城市所涉及的社会综

合管理与社会公共服务资源，实现更透彻地感知、更全面地互联互通、更深入地智能化。为城

市综合管理和公共服务信息的互联互通、数据共享交换以及信息资源综合利用，为城市可持

续发展与低碳环保，为城市资源在空间上的优化配置，构建和谐幸福社会提供强有力的支

撑。

二 “智慧重庆”建设路径

（一）建设目标

智慧重庆的建设目标是：到 2020 年，重庆信息产业和信息基础设施建设获得更快发

展，信息技术、网络技术得到更广泛应用，智慧化建设、智慧化管理、智慧化生活水平走在全

国前列。具体目标包括：

1、智慧重庆时空信息云平台

在数字重庆地理信息平台的基础上，根据需求进行补充建设，依托时空数据，通过在

线方式满足政府部门、单位和社会公众对地理信息和空间定位、分析的基本需求，具备个性

化应用的二次开发接口和可扩展空间。

2、建设重庆市云计算中心

基于互联网的云计算新型服务模式和计算模式，解决智慧重庆建设中大规模分布式数

据管理、面向服务应用集成、快速资源部署等问题，构建开放、整合、协同的城市信息化服务

复杂巨系统。

3、宽带城市、无线城市基本建成

光纤到户、无线宽带覆盖城镇化地区，实现百兆接入能力全覆盖，构建起多层次、广覆

盖、多热点的无线宽带网络，提供随时随地按需接入的宽带服务，成为国内通信质量、网络

带宽和综合服务最好的地区之一。

4、建立知识级智能库

采用大数据技术，挖掘地理信息新价值，建立知识级智能库，提供信息知识服务。基于

时空信息云平台，融合云计算、大数据等先进技术，实现信息服务到知识服务的提升。

5、信息资源共享机制形成

125

智慧城市信息资源开发利用取得重大进展，信息资源价值共享更加充分和主动，建立

更为完善的信息资源共享机制，形成社会互动良好格局。

6、政府行政效率与服务水平大幅度提升

企业和居民享受到电子政务带来的公平公正高效便捷的服务，城市建设和管理的科学

化水平明显提高，依托智慧应用体系，城市资源得到优化配置，节能减排取得明显成效。

7、信息获取、信息感知和智能应用效能初步显现

个人拥有电子健康档案，重要食品安全信息实现可追溯，网格化管理覆盖主城区，动

态交通出行信息多渠道获取，信息技术渗透企业生产、经营、管理全过程。基本形成公共服务

个性化、城市管理精细化、政府服务便捷化、产业发展智能化的应用格局。

8、信息安全总体实现可信、可靠、可控

城市信息安全防护水平明显提升，网络空间治理、综合监管和应急处置能力明显增强，

全民信息安全意识普遍提高。

（二）建设任务

智慧重庆的建设任务包括如下个方面：

1、基础设施建设

积极推进物联网、云计算中心、无线城市等智慧基础设施建设，加快“三网”融合、4G

推广应用，为智慧城市提供必备的基础设施。

2、智慧重庆时空信息云平台

通过泛在网络、传感设备、智能计算等新型高科技手段，实时汇集城市各种时空信息，

建设更透彻感知、更广泛互联、更智能决策、更灵性服务和更安全可靠的地理信息服务平台。

该项目是国家地理信息局已立项试点。

3、智慧重庆公共信息云平台

在智慧重庆时空信息云平台基础上，增加城市公共信息、公共服务内容，2013 年初通

过市级部门以及全国专家的论证、评审，正在争取重庆市立项。

4、应用体系建设

建设面向政府、企业、公众的智慧政务、智慧教育、智慧医疗、智慧金融、智慧交通、智慧社

区等应用系统。同时，通过示范带动，加快向现代智慧服务产业转型，推动信息化、标准化、

智能化的工业、农业和服务产业发展。

126

5、支撑体系建设

构建智慧重庆建设所需的标准规范体系、运营体制与机制、组织领导机制和评价指标体

系，为智慧重庆建设提供支撑与保障。

（三）总体框架

智慧重庆时空信息云平台将采用互联网、物联网、云计算、3S 技术、虚拟现实技术、智慧

科学等现代技术，以面向全市经济社会发展为目的，为科学推进城市的开发建设及管理工

作提供全面的信息化服务支撑。其总体框架包括五个层次的内容：基础设施层、时空数据层、

服务层、应用层和表现层。如图 1所示。

服务器群 存储群

时空信息数据库

时空数据管理

统一用户管理 统一认证授权 统一安全审计 服务资源调度

安全管理

交通管理

物联网

市政管理

物联网

应急管理

物联网

环保管理

系统

…...

航空管理

系统

智慧规划 智慧交通

智慧建筑智慧医疗 智慧教育 智慧商务

智慧物流应用层

智能挖掘 知识引擎

决策分析

电力管理

系统

医疗管理

系统

社区管理

系统

…...

服务层

基础设施层

应用感知网

时空数据层

时空信息云平台门户

预测分析 云服务管理

数据表现 数据服务 开发接口

运维服务

日志

管理

数据共享交换

智慧城管

外部应用系统

表现层

公众 商户 游客 决策者

智慧公众

…...

手机 平板电脑 Web系统 桌面系统 信息自助终端 可变信息板

管理者 …...

物联网节点

位置数据

图1 智慧重庆时空信息云平台总体结构图

基础设施层主要是构建足够支撑时空云平台数据处理、存储和服务的硬件基础设施及网

络基础设施，具体包括服务器、存储、网络设备等。

127

时空数据层是针对为满足智慧重庆建设而开展的基础数据建设，包括时空信息数据库、

综合信息数据库、物联网节点位置数据等。其中以时空信息数据库为基础，通过空间位置将

人口、法人、经济、建筑物等综合信息数据库联系在一起，实现“时间、空间、属性”三位一体

化的城市运行时空实体数据库体系。

服务层是整个平台的核心，主要实现对基础数据的管理，平台安全管理，运维管理，

以及面向应用的数据管理、数据共享交换、数据表现服务、数据服务、二次开发接口，特别是

实现智慧服务的智能挖掘、知识引擎、预测分析等服务，通过各类服务的聚合使用，为应用

层提供服务支持。

应用层主要是在时空信息云服务平台的基础上，针对城市运行发展中的需求，开展公

共服务、行业发展和社会管理等智能应用研发，包括规划、交通、城管、建筑、物流、教育、医

疗、商务等方面，重点实现基于综合的查询、统计和分析和挖掘等功能，为政府公共服务、企

业经营管理和公众日常生活提供信息支撑。

表现层主要是指各类智能应用的表现形式，包括了移动端的手机、平板电脑等设备，也

包括传统的 PC 应用，例如 Web 应用和桌面应用，以及信息亭、可变信息板、信息应用自助

终端等范围更广的终端应用模式。

（四）实施步骤

“智慧重庆”的实施经历了规划、建设到运营的三个阶段，如图 2所示。

128

图2 智慧重庆实施步骤图

1、规划阶段

2012 年-2013 年，编制完成《智慧重庆公共信息云平台发展纲要》、《智慧重庆总体规划》

和《智慧重庆实施行动计划》，充分结合国家要求，完成智慧重庆相关标准体系、管理办法的

编制工作。选择典型部门和行业，确定编制智慧系统建设的专项规划。

2、建设阶段

2013 年—2020 年，建设智慧重庆泛在感知物联网、高速光纤、无线网络等信息基础设

施；开展智慧重庆地理信息全面普查，完成空间、人口、法人、经济四大数据库建设，完成智

慧重庆城市运行时空数据基础设施建设；完成智慧重庆时空信息云平台开发与支撑环境搭

建，完成智慧重庆公共信息云平台的建设，对城市运行时空数据进行展示与分析，提供实

时、安全、高效的信息服务；完成智慧重庆相关行业和部门智慧系统建设。

3、运营阶段

2017 年-2020 年，拓展智慧重庆时空信息云平台和智慧重庆公共信息云平台的应用覆

盖，将更多的行业和部门逐步纳入智慧重庆整体运行中，确保智慧重庆时空信息云平台的

可靠运行和对上层应用的有效支持。整体运行平台和各项应用体系，根据不同的运营模式调

整策略，实现对政府、企业和公众的全面支撑。

三 我国智慧城市建设存在的问题和解决方案

129

规划阶段 建设阶段 运营阶段

1.编制智慧重庆总体规划、专项规划；2.建设标准体系、管理办法。

1.信息基础设施

建设；

2.时空信息云平

台；

3. 典型应用体系系统建设。

1.政府、企业、公众的推广应用；2.运营模式的建立与优化。

（一）存在问题

1、缺乏统一的规划和完善的组织领导体系

截至 2012 年底，全国已有 200多个城市提出建设智慧城市，有 60多个城市已将智慧

城市建设写入政府工作报告或纳入“十二五”规划。如何深刻理解智慧城市的内涵，探索一

种适合重庆的智慧城市建设模式，如何避免走弯路，建立完善的组织体系，因地制宜

地“智慧”发展，已经成为重庆面前的新课题。

2、信息互联互通与数据共享程度低

实现城市信息互联互通与数据资源共享是智慧城市建设的根本任务，但目前仍然存在

数据共享程度低的问题。在智慧城市建设过程中，仍存在“信息烟囱”和“信息孤岛”，这

种现象不仅造成了严重的人力、物力和财力特别是信息资源的浪费，更严重的是使得实现信

息互联互通与数据共享变得难上加难，甚至是不可能完成的任务。

3、标准体系与政策法规滞后

完整和科学的标准体系和良好的政策法制环境，对实施智慧城市战略是至关重要的。但

是，目前智慧城市的建设仍然存在标准体系滞后、政策法规不健全的问题。虽然各行业都有

了一些相关的标准，但智慧城市作为一个多学科交叉、多行业相关、多系统集成的标准体

系，目前尚无智慧城市建设相关标准可遵循。智慧城市将改变人们的工作方式、生活方式、消

费方式、文化方式和人际交流方式，需要配套的政策和良好的法制环境，但这方面的建设还

相当滞后。

4、建设实效和作用不明显

现行的政府管理运行体制和业务流程陈旧，影响智慧城市建设的实效和作用的发挥，

可能造成智慧城市建设是一套，实际政府管理运行机制和业务流程还是老一套，导

致“建”和“用”两张皮。对于政府机构来说，智慧城市提供了一种全新的工作平台，对政

府工作人员的思想素质、业务素质和知识结构都提出了新的、更高的要求，将促进体制改革、

职能转变。

5、建设资金缺乏

相比发达地区，重庆市级财政能力比较薄弱，用于智慧重庆建设的专项投入有限，国

家的经费支持基本能解决试点问题，而智慧城市建设内容涉及方方面面，资金投入缺乏，

如何多举措筹集建设资金，利用应用驱动带动智慧城市建设工程的实施和运维，建立有效

130

的经费保障，将是我们重点思考解决的问题。

（二）解决方案

1、实施统一的规划与加强领导

发挥政府引导带动作用，形成推动智慧城市建设合力，制定智慧重庆建设统一规划，

统筹全市智慧城市建设工作。成立智慧重庆建设工作专家委员会，建立专家决策咨询机制，

加强对智慧城市建设的咨询指导工作。依托相关技术单位，开展智慧重庆建设核心技术攻

关。重庆市各相关部门按照职责分工，负责相关领域任务的细化和落实。各区县建立相应的

推进机制，按照全市部署，负责本区域智慧城市建设工作。

2、强化智慧城市顶层设计

智慧城市建设属超大型信息系统工程，因此顶层规划与设计就显得尤为重要。智慧城市

顶层设计规划是将建设目的、实施目标、知识体系、建设体系、实施计划、组织结构、技术应用、

实现成果等所需的信息要素集成为“顶层规划方案”。应由政府统一组织，对智慧城市建设

进行顶层规划与设计，确保智慧城市建设的实效与作用。

3、加强政府各部门之间的协调与信息共享

在智慧城市建设过程中，成立全市性的领导机构进行统一协调，有利于推动各部门的

协调与合作。同时为了避免同一信息的重复采集和存储，政府应建立跨部门的信息交换和分

析系统，建立一体化的政府信息分享系统，方便不同部门使用共同的数据库，实现信息共

享，将大大降低数据保存和维护的费用。

4、多方面的筹措资金

以优化全社会投资结构为导向，加大财政资金对智慧城市建设的投入，多渠道筹措建

设资金。按照强化基础、整合资源、突出重点、注重实效的原则，对建设资金实行统筹使用。建

立市和区（县）政府智慧城市建设分级投入，并通过应用吸引带动社会投入的经费保障机

制。同时在市科技、信息化发展等各类相关专项资金中根据需要统筹安排资金。

四 结语

重庆市“十二五”规划中就提出了“加强信息基础设施建设，整合信息资源，强化信

息安全，加快信息化进程，建成长江上游地区信息港”，“建设宽带城市、建设智能城

市”的具体要求。重庆市将基于物联网、云计算等新一代技术，实现智慧技术高度集成、智慧

131

产业高端发展、智慧服务高效便民、以人为本持续创新，完成从数字重庆向智慧重庆的跃

升，作为重庆市测绘地理信息行政主管部门，加快推进智慧重庆时空信息云平台、智慧重庆

公共信息云平台建设应用是我们的职责所在。

参考文献

[1] 岳梅樱：《智慧城市：实践分享系列谈》，北京，电子工业出版社，2012。

[2] 中国电信智慧城市研究组：《智慧城市之路：科学治理与城市个性》，北京，电子工业出版社，2011。

[3] 李德仁，邵振峰，杨小敏：《从数字城市到智慧城市的理论与实践》，《地理空间信息》2011 年 12月第 9

卷第 6期。

132

我国智慧城市顶层设计基本思路研究

高光耀

摘 要：我国智慧城市建设正在加快推进，实践面临诸多困难和挑战，急需从智慧

城市顶层设计上提出对策思路。本文基于对国内一些智慧城市规划的研究，分析总结共性特

点，研究提出智慧城市顶层设计的基本要求，最后提出落实智慧城市顶层设计需要把握若

干关键问题。

关键词：智慧城市 顶层设计 基本要求 思路探析

随着新一代信息技术快速发展和广泛深度应用，智慧城市建设成为全球城市竞争的制

高点。我国智慧城市建设正在加快推进，顺应了新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同

步推进的战略要求，目前全国几乎所有的一线城市、50%的二线城市已提出智慧城市目标

[1]，出台了相关规划，全国开展智慧城市建设的总数已经超过 150个。智慧城市对城市生产

生活方式和发展模式将产生深刻变革，其目标定位、建设重点、实施路径与以往城市信息化

相比都发生了质的变化，客观上对顶层设计提出更高要求。从我国智慧城市建设现状来看，

总体上处于起步阶段，避免实践中少走弯路，先期做好顶层设计尤为关键，必须高度重

视，认真研究把握其特点规律。

一 我国现有若干城市智慧城市顶层设计特点分析

国家软科学计划重大项目——《我国智慧城市建设若干关键问题研究》课题组通过对北

京、上海、广州、南京、杭州、宁波、无锡、扬州、武汉、重庆等智慧城市先行城市制定的发展规划

进行了分析研究，顶层设计主要有三个特点：

（一）目标定位的战略性

超越“数字城市”侧重于信息基础设施提升或局部领域信息技术应用方面的指标，更

高光耀，宁波市智慧城市规划标准发展研究院副院长，研究员，研究方向为社会创新管理。。

133

加关注与城市整体发展重点相融合，突出了智慧城市建设目标定位的战略性。如：智慧扬州

规划中提出“推进建设以加速经济转型升级为特征的创新扬州、以精细高效城市运行为特征

的精致扬州、具有高水平城市公共服务的幸福扬州”三大目标[2]；上海智慧城市规划中提出

实施信息化领先发展和带动战略，推进建设“四个中心”和现代化大都市的发展目标[3]。广

州提出了低碳经济、智慧城市、幸福生活三位一体的城市发展理念，目标是建成智能技术高

度集聚、智能经济高端发展、智能服务高效便民的中国智慧城市先行示范城市。宁波把加快创

建智慧城市作为全市“六个加快”重大战略之一，着眼于为加快打造国际强港、加快产业转

型升级、加快构建现代都市、加快提高生活品质、加快建设生态文明提供重要支撑[4]。从各城

市智慧城市目标定位来看，都是围绕城市可持续发展主题，尽管各有侧重，但总体涉及到

城市管理、服务、经济、社会和生态等重要领域发展。

（二）系统架构的多样性

智慧北京规划中提出了“四类智慧应用，四个智慧支撑”的系统架构，四类智慧应用

包括城市智能运行、市民数字生活、企业网络运营、政府整合服务，四个智慧支撑包括智慧城

市支撑平台、新一代信息基础设施、世界一流信息产业、信息社会政策环境。智慧宁波提出 由

智慧基础设施、十大智慧应用体系、六大智慧产业基地和居民信息应用能力建设构成的系统

架构[4]。上海智慧城市规划提出“建设信息基础设施、实施五大行动计划、推进信息产业发

展、构建安全网络环境”的系统架构。智慧南京围绕打造历史文化名城、人文绿都、软件名

城，提出了建设智慧政府、智慧人文、智慧生态、智能工业、智能交通、智慧医疗等重点工程。

总体上，各城市在智慧城市系统架构设计中，强调整体协调性，强调产业、基础和应用协调

发展，同时能够结合城市特色和要求，选择侧重点，在架构和内容设计上体现了多样性[5]。

从这些城市的建设重点来看，也体现出很多共性，大多包括了智慧政务、智慧民生、智慧经

济、智慧环境、智慧人群和智慧基础设施等内容。

（三）路径选择的务实性

智慧城市涉及的技术和建设领域众多，城市基础条件不同，选择的路径也不尽相同。目

前来看，国内城市大都选择从物联网、信息基础设施、应用领域等选择合适切入点和推进路

134

径，务实进行智慧城市建设。大体分为三类：第一类是无锡、杭州等城市，注重以物联网产

业发展为驱动进行智慧城市建设，强调优先发展产业——促进示范应用——推进基础设施

的路径；第二类是上海、重庆等城市，注重从城市基础设施建设为先导来进行智慧城市建

设，强调基础先行——推动示范应用——促进产业发展的路径[5]。第三类是北京、武汉等城

市，注重以推进社会服务与管理智慧应用为突破口，来推动智慧城市建设，抓好示范应用

——带动基础设施建设——促进产业发展的路径。不同城市的不同路径选择，反映了各地智

慧城市建设的务实性。

总体上看，我国智慧城市建设探索实践取得了积极进展，为智慧城市顶层设计积累了

成功经验，但由于智慧城市建设复杂性，一些城市顶层设计中还存在诸多不足，表现在：

一是目标定位上存在盲目跟风，照搬照抄其他城市发展目标，缺乏城市特色；二是系统架

构上，存在“重条轻块”，围绕城市“大管理”和“大服务”，谋划数据大整合和业务大

协同的项目比较少[6]。三是步骤不清。规划侧重描绘建设目标与建设内容，实现路径与建设

步骤尚不清晰，项目优先序设置不合理，势必造成项目难以落地等。因此，进一步加强顶层

设计，更好谋划解决智慧城市建设重难点问题的思路，是当前科学推进智慧城市建设的一

项紧要任务。

二 我国智慧城市顶层设计的基本要求

通过对我国先行开展智慧城市顶层设计的特点分析，着眼于解决智慧城市建设的重难

点问题，我国智慧城市建设应从城市转型发展战略高度和全局的视角出发，重点从目标定

位、系统架构、实施路径等方面，提出智慧城市顶层设计的基本思路。

（一）关于目标定位设计

智慧城市顶层设计首先要明确智慧城市的目标定位，弄清楚智慧城市为什么而建的问

题。这是整个智慧城市系统设计的“灵魂”。如何搞好目标定位设计，要注重把握好三

个“结合”。

1、与城市科学发展的主题相结合

智慧城市系统融合于整个城市大系统，支撑整个城市大系统高效运转。智慧城市建设必

须要贯彻科学发展观，按照政治、经济、文化、社会、生态“五位一体”和新型工业化、信息

化、城镇化和农业现代化“四化”同步发展要求，围绕政府、企业、居民、生态环境四个方面

135

的要素功能优化，统筹城市发展的物质资源、信息资源和智力资源，聚集提升政府行政效

能、促进经济转型升级、保障和改善民生、合理开发利用自然资源等城市科学发展的四大主

题，促进经济社会全面协调可持续发展。这四大主题目标紧密联系，互为依存，共同构成智

慧城市的一个完整目标体系，缺一不可。

2、与城市特色和优势相结合

由于每个城市都其特殊性，在具体目标定位设计中，对四个方面的目标要求也是有所

不同。应以城市发展战略需求为导向，基于城市的地理区位、历史文化、资源禀赋等特色，合

理设定智慧城市建设目标，避免盲目跟风，要注重全面规划的基础上，有所侧重，发挥好

比较优势。如，中心城市更应注重产业结构优化升级，提升综合服务能力，发挥辐射带动作

用；中小城市更应注重发挥区位优势，发展特色产业，提升城市发展质量和水平；小城镇

更应注重集聚产业，服务“三农”，加强公共服务能力建设。

3、与城市信息化的基础条件相结合

智慧城市是城市信息化的延续和发展，对信息基础设施、科技、人才、产业支撑以及居民

信息素养等方面要求高，要根据现有信息化基础，合理设定智慧城市建设目标，防止脱离

客观条件，目标过于理想，可望而不可及或是目标过低，丧失新一轮城市创新发展的机

遇，失去竞争优势。

（二）关于系统架构设计

系统架构设计在于确定智慧城市建设的主要内容和任务，解决智慧城市“建什么”的

问题，重点把握好以下三个方面:

1、围绕智慧城市目标定位，构建由“四大应用”、“两大基础”和“一个中心”组成的

基本系统框架

如图 1所示，四大应用包括：一是智慧民生。建设一体化的满足城乡民生需求的教育文

化、医疗卫生、劳动就业、社会保障、住房保障、交通出行、购物旅游等各类综合信息服务系

统，对民生需求及时感知，并做出实时响应和高效处理。二是智慧政府。整合城市分散的资

源、信息和组织，实现政府部门信息共享和业务协同，建设政府决策、管理、服务信息支撑系

统，充分发挥政府在城市规划、建设、运行方面的主导作用，提升城市治理和民生服务能力。

三是智慧经济。促进信息化与工业化、农业现代化的深度融合，推动传统企业技术、组织和服

务模式的创新，提升传统产业的生产力，促进新一代信息技术产业发展，带动创意产业、智

136

能装备、新材料、新能源等新兴产业，创造新的经济增长点。四是智慧环境。通过智能化途

径，改造环境保护的技术手段和管理模式，自动监控环境，对环境污染和生态破坏及时预

警预防，智慧感知生产生活中能源消耗并加以自动控制，实现节能减排。两大基础包括：一

是智慧基础设施。加强水、电、气、交通等基础设施智能化改造，推进通信基础设施建设

和“三网融合”，加快构建城乡一体、公平普惠的基础网络环境，满足各领域智慧应用需

求。二是智慧人群。智慧人群是智慧城市建设的决策者和执行者，更是智慧城市建设成果的

享用者，要着力提升全社会对智慧城市广泛认知，加强智慧城市专业人才培养，提高居民

信息和知识获取利用能力。“一个中心”即智慧城市信息资源中心。围绕智慧城市大系统协

同运行要求，建立城市信息资源管理中心，统筹建设城市信息资源库和共享交换平台，建

立统一的数据架构和信息资源目录和标准体系，明确信息采集、共享、应用的责任和标准化

要求，建立城市基础数据库和重点领域、行业的数据库，运用云计算技术，加强城市海量数

据资源的存储、共享和智能挖掘处理,实现城市范围内不同部门、不同行业、不同群体、不同系

统之间的数据融合、信息共享。

智慧民生

智慧经济 智慧政务 智慧环境

智慧人群 智慧基础设施

智慧城市信息资源中心

专业化人才水平

居民素养

城市基础设施的智能化建设

城市信息资源管理中心

信息通信基础设施

环境智能监测

资源智能节约利用

环境保护

智慧决策

智慧执行

智慧监督

新一代信息技术产业

科技创新研发能力

两化融合

智慧文化

智慧家居

智慧教育

智慧健康

智慧就业服务

智慧安全

智慧社会保障

智慧交通

信息资源库和共享交换平台 信息资源目录和标准体系

图 1 我国智慧城市系统架构构建一般模式的要素组成

2、结合城市特色和实际，有侧重地搞好每个领域的设计

一方面要注重发挥优势，如发展智慧经济，对于传统制造产业优势明显的城市，着力

点应放在传统产业转型升级上。而人才技术集聚度较高，高新技术产业基础较好的城市应重

点发展新一代信息技术产业。另一方面弥补差距，如智慧基础设施建设，重点要解决目前普

137

遍存在的信息网络带宽不足、覆盖面不广、城乡数字鸿沟、信息资源共享平台建设滞后等问

题。

3、优先设计一些既能解决城市当前问题，更能推动城市长远发展的重点应用项目

应用新一代信息技术建立城市规划设计辅助系统和运行决策支撑系统，要提高城市规

划建设和运行决策的科学化水平，推进智慧生态环境建设，促进城市生态环境保护和资源

节约利用。优先推进智慧教育，着力提高居民信息应用能力和科技素养，提高居民精神文化

素养，养成良好的生活习惯和基本信用道德规范，从根本上推动建立绿色、和谐、可持续发

展的智慧城市。

（三）关于实施路径设计

路径设计主要是明确智慧城市建设的实施步骤方法，解决智慧城市“怎么建”的问题。

结合智慧城市系统架构的内在逻辑和运作机理分析，智慧城市的路径一般包括以下几个方

面。

1、政府主导和市场运作统筹推动

充分发挥政府统筹规划、制定标准、机制创新等方面的主导作用，整合多方资源和力量

协同推进智慧城市。同时，重视市场主体作用，探索社会多方参与建设智慧城市的市场化投

融资机制，鼓励各类以应用为导向开展信息技术、产品、服务和商业模式创新活动，构建政

府主导、企业主体、民众需求导向的推进体系。

2、资源共享和应用开发协调发展

围绕城市大系统协同运行要求，以促进跨部门的协同应用为重点，重视基础信息资源

和业务信息资源的集约化采集和网络汇聚，统筹建设城市信息资源库和共享交换平台。同

时，深化信息资源开发利用，鼓励发展以信息知识加工和创新应用为主数据挖掘、商业分析

等新型服务，开展信息技术、产品、服务和商业模式创新，形成应用、技术、产业和资源共享

协调推进的良性循环。

3、试点探索和示范推广有序推进

分区域、分领域、分行业，有重点地分类开展试点，注重在建设条件好、示范作用大的重

点领域先行推进，着力探索城市智慧化基础设施建设运营模式、城市智慧管理服务应用体

系“一揽子”解决方案和智慧产业基地建设的经验。同时，抓好试点经验推广，扩大示范带

动效应，避免一些共性较强项目，从头调研、设计和建设，造成人力、物力、财力资源配置严

138

重浪费，提高智慧城市建设效益。

4、标准引领和研发创新协同驱动

一方面，以标准化建设为引领，抓好智慧城市总体标准体系和应用标准、应用支撑标

准、信息安全标准、网络基础设施标准、管理标准等分项标准体系的统筹设计，研究制定智慧

城市标准规范体系建设指南，整体协调、规范有序推进智慧城市建设。另一方面，鼓励政府、

企业、科研院所协同开展系统解决方案、技术、产品、流程管理等方面的创新，参与智慧城市

相关技术和产品标准制定，推进智慧城市投资、运营和管理模式变革，为智慧城市建设提供

持续发展的动力。

三 智慧城市顶层设计需要把握的若干关键问题

（一）把智慧城市建设作为城市发展战略重点

智慧城市建设涉及城市发展重大问题、覆盖城市建设管理和服务的各个领域，智慧城市

系统与城市大系统深度融合，相关制约因素多，应把智慧城市建设确定为城市发展重大战

略，广泛汇聚社会各方面智慧和力量，协同做好智慧城市顶层设计。要将智慧城市纳入城市

总体发展规划体系，统筹做好智慧城市建设规划与中央和城市其它经济社会发展、城市建

设、生态建设、资源利用等规划的衔接，实施一体化的顶层设计。

（二）创新智慧城市建设推进机制

与技术和应用创新相比，机制创新更具有根本性、全局性和长期性作用，为跨部门的组

织协调、克服诸多非技术因素的障碍、信息安全等方面提供可靠保障。建立强有力组织领导体

系，成立由政府主要负责同志牵头，有关部门、市政公用企事业单位和相关企业参加的智慧

城市建设领导小组，建立重大决策专家咨询制度，确保“有人决策、有人协调、有人落实、有

人督察”，最大限度地优化资源配置、协调不同部门和群众利益，有利于形成分工明晰、协

调有序、合力推进的工作机制。建立智慧城市重大项目统筹管理机制，制定项目推进计划，

建立重大项目前期研究、立项方案审批、招投标、绩效评估等制度，规范智慧城市重大项目管

理。加强智慧城市尤其是资源共享方面的评价考核，研究建立智慧城市的评价指标体系，建

议将信息资源开发和整合纳入中央对地方和部门的考核评价，建立奖惩机制，以制度管理

139

创新，调整利益格局，打破信息资源部门化，保障智慧城市建设持续健康发展。

（三）加强智慧城市投融资体系建设

完善智慧城市建设政策体系，研究制定鼓励社会多方参与建设智慧城市的市场化投融

资政策，支持市政公用企事业单位对水、电、气、交通等基础设施进行智慧化改造的政策，支

持政府投资智慧城市项目服务外包的政策，鼓励各类以应用为导向开展信息技术、产品、服

务和商业模式创新活动。对不同性质的项目，可以有不同的模式。对政府公益类项目，如智

慧城管等，由政府组建国有公司直接投资；对政府与市场相结合的项目，以国有公司为

主，吸收各类企业参与投资建设；市场化投资，由专业业务网络服务公司代建代管，并在

运营以后的收益中逐年回收投资。

（四）实现业务与技术的融合

智慧城市是融技术、业务、管理等多种系统于一体综合工程。做好智慧城市顶层设计，需

要咨询专家队伍、技术专家队伍，更要有懂业务流程的管理人才队伍参与。由应用单位的主

要领导负责，深入调研需求，对业务流程进行深入的梳理和再造，实现技术系统与业务系

统统筹设计，相互融合。积极推行首席信息官（CIO）制度，突破资源整合和业务协同的瓶

颈，建立技术与业务融合的长效机制。

参考文献

[1] 彭明盛：《智慧的地球:下一代领导人议程》，纽约：外国关系理事会会议，2008。

[2] 汤嘉琛：《“智慧城市”建设热潮的冷思考》，《科技日报》， 2013 年第 32期。

[3] 余红艺：《智慧城市：愿景、规划与行动策略》，北京：北京邮电大学出版社. 2012 年第 234 页。

[4] 高杲：《智慧城市建设与上海的实践》，《移动通信》2011 年第 1期。

[5] 中国信息化城市发展指南编写组：《中国信息化城市发展指南》，北京：经济管理出版社，2012.年

第 236 页。

[6] 袁文蔚,郑磊：《中国智慧城市战略规划比较研究》，《电子政务 》， 2012 年第 4 期。

[7] 张勇进,孟庆国：《国家电子政务统一网络空间：内涵、框架及建构》，《中国行政管理》，2011 年第 8

期。

[8] 中国电信智慧城市研究组：《智慧城市之路——科学治理与城市个性》，北京：电子工业出版

社.2011

140

智慧城市时空平台建设方法探索

孙 冰 万碧玉 李吉平 姜 栋

摘 要：时空平台是智慧城市公共信息平台建设的重要基础支撑。本文探讨了基于

SOA、GIS 技术建设智慧城市时空承载平台，通过有效整合城市的自然资源和空间基础地理

信息以及与其关联的经济与社会信息，建立一种多尺度、多源并且及时更新的空间共享数据

库，利用共建共享、互联互通的统一公共开放的服务系统，为国土、规划、建设、房管、公安、

交通、环保、教育、医疗卫生、审计等政府部门的业务应用系统建设提供共性服务，在符合国

家保密的前提下向企业和公众提供城市地理空间信息服务，为城市各类应用提供地理空间

数据支撑。

关键词：智慧城市 GIS 时空平台 地理空间数据库

一 引言

2012 年底，我国城镇化率已突破 52.57%，人口向城市迅速聚集，进入了快速发展阶

段。智慧城市是新型城镇化发展的重要发展模式，其本质是一种资源优化的模式创新，一种

空间资源的优化，实现城镇的可持续发展。随着我国城市人口快速增长，城市规模不断扩

大，城市的各种问题不断凸显出来，例如交通拥堵、环境污染、食品安全、教育资源分配不

均、医疗资源紧张、公共卫生事件及就业压力增大等。如果能对现代城市进行全方位的信息管

理，对于这些问题的解决将非常有用。对于有一定信息化基础水平的城市来说，在现有城市

基础信息平台上建设“智慧城市”和“智慧城市群”，这将是一个智慧的选择。据不完全统

计，“十二五”期间，我国智慧城市计划投资规模超过 1.1 万亿元，我国数以百计的智慧

城市（区、镇）正在筹建、规划或已在实施。

孙冰，北京东方道迩信息技术股份有限公司董事长；万碧玉，住房和城乡建设部中国城市科学研究会数字城市工程研究中心总工程师，博士，研究员；李吉平，北京东方道迩信息技术股份有限公司，副总经理；姜栋，北京东方道迩信息技术股份有限公司智慧城市项目主管。

141

2 8 7个地级以上的城市

2 0 5个面积在5 0 平方公里的城市

1 2 0个G D P总量过千亿地级以上城市

1 2 4个人口在1 0 0 万以上的城市

图1 中国规模城市的数据（中国城市统计年鉴（2010年版）

在智慧城市建设与运营过程中，城市公共信息平台的主要作用是面向区域内各类应用

系统提供基础和共性软件功能服务。信息资源是公共平台的基础，公共信息资源建设包括：

人口、法人、宏观经济和空间信息等。城市信息系统，是城市规划、管理、决策及合理分配社会

服务所必须的平台，系统所涵盖的人口、居住、环境、土地、经济、社会服务以及基础结构等方

面的高质量信息，也是增加国民经济收入、提高人民物质文化生活水平、减少社会支出所必

需。时空平台是智慧城市公共信息平台面向应用支撑的载体，它集成信息空间化、状态化信

息管理机制，提供空间可视化的展示场景，集成组件开发、管理和运行环境，实现各类公务

组件对其他系统的共享应用；通过企业服务总线（ESB），提供服务的注册、管理和发布功

能。因此，在智慧城市建设及运营过程中，时空平台发挥着重要作用，它是构成城市公共信

息平台的关键环节，是公共信息平台建设的基础支撑之一。

二 时空平台构建

（一）建设思路与原则

1、建设思路

142

在智慧城市中可以通过公共信息平台把所有的物联对象都落到统一基础框架内，多种

行业多种用途的智慧应用都可以在这个空间信息平台上进行集成。基础空间信息架构是介于

真实物理世界与传感器网的一个中间层次。对真实物理世界进行数字化模型化，对物联网的

感知层进行分析与抽象化，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程所需要的信息

中的地理位置信息的特征。

图2 基于公共信息平台的物联网综合服务架构

因此，我们采用面向服务（SOA）、GIS 等技术，构建一种满足当前智慧城市发展需

要的时空平台。该平台具有两大特点：一方面基于元数据，实现统一信息管理，另一方面，

依托数据传输与共享交换平台和应用服务总线的时空信息承载，实现信息资源共享。

2、建设原则

平台建设遵循以下原则：

（1）成熟、稳定、安全原则。采用成熟、稳定、安全的产品搭建时空平台；

（2）灵活性原则。时空平台应能根据应用变化需要灵活调整功能，如：流程、表单、用

户权限等；

（3）适用性原则。时空平台要适用于所服务城市的特点；

（4）先进性原则。时空平台在保障适用性的同时，要采用 SOA、ESB、三维 GIS 的先进

技术作为支撑。

143

（二）技术架构设计

时空平台用来支撑新建和已有应用系统的集成。包括对系统的开发、集成，支撑新系统

的快速开发及集成，是业务应用的基础。平台技术框架如图 2-2所示。平台是以应用服务总

线为基础的 SOA并通过地理空间进行展现的信息服务框架，基本模块包括：应用服务总

线、综合信息门户、公共服务组件、通用业务组件，时空引擎、应用开发、应用监管等。我们在

建设公共平台的时候，可以把时空平台当做一个软件开发支撑的框架，通过公共服务组件

和通用业务组件支撑，快速应用软件开发，并以服务发布到公共信息服务门户，统一提供

服务。模块间通过总线构成统一的服务平台，实现不同服务之间的连接、路由、转换等。依托

公共组件支撑通用业务组件，实现快速开发和部署。同时，通过软件监管工具对软件开发全

过程进行监控，以灵活实现软件优化。

时空平台是公共信息服务平台面向应用支撑的载体。层次上划分主要包括：

（1）基础层：是时空平台运行的应用环境。提供底层的消息通信服务，但应用服务期

不属于其建设内容，需要采购。

（2）集成层：是时空平台的基础，应用服务总线（ESB），其运行在应用服务器之

上，完成各类应用服务和数据服务的整合与集成。

（3）应用支撑层：用户支持软件快速开发，由公共服务组件、通用业务组件和时空引

擎构成。

（4）开发层：是组件封装、应用软件开发、集成开发及软件监管的集成环境，由应用

开发工具及应用监管工具组成。

（5）交互层：是时空承载平台对外服务（应用服务、数据服务）的统一入口，实现各

类应用系统的登录的统一认证和个性化服务等内容。

另外，时空平台通过总线实现异构环境下应用和数据的访问服务，结合开发工具实现

系统集成，它是一个集成框架。集成内容包括以下几部分：

（1）公共信息服务门户：门户为各期各个应用系统提供统一的入口，实现统一认

证，单点登陆（SSO），在统一的平台为不同用户提供个性服务。

（2）公共服务组件：是空间信息承载平台集成的一系列用于提高软件开发效率的组

件，主要包括：流程管理、界面管理、数据报表、二三维空间可视化等。

（3）通用业务组件：将各类通用的业务应用进行归纳封装的能进一步提高软件开发

效率的业务组件，是一种公共服务组件。如指标分析、专题图模板等组件。

144

（4）时空引擎：用户实现业务数据空间化、空间数据时间版本控制的数据服务。

（5）应用访问服务：开发应用访问服务适用期。

（6）数据访问服务：开发数据范围服务适配器。

应用服务总线（ESB）

公共信息服务门户

公共组件 通过业务组件 时空引擎

流程管理

界面管理

数据报表

数据分析

三维地图插件

二维地图组件

应用监管

应用开发

其他

指标分析

专题图模板

……

……

空间编码

时间编码

应用访问服务 数据访问服务

智慧医疗

应用

建筑节能

应用

物联网应

用

路灯节能

应用

一卡通应

用

其他

应用

后期

项目……

（配置管理、监控管理、日志分析）

（开发工具、调试工具、管理工具）

O racleSQ LD B2SD E

M Q

O G CW M SW FSW CS……

.xls.shp

.tab

.xm l

图3 时空平台技术框架

三 时空平台成功的关键

时空平台成功的关键，一是要具备高效的时空化信息处理和整合能力。时空平台核心

能力是将信息进行空间化和版本化处理能力，对于信数据的存取效率有较高的要求，同时

也需要考虑接口的通用型。建议设计时考虑建立特定的数据模型和相应的数据库触发器或存

储过程进行处理，同时还应具备服务接口进行应用支撑；二是要有灵活的系统架构。时空平

台要能支持软件（包括业务软件、面向应用集成的软件）快速开发，还可以集成已有新、旧

的系统。真正打造软件开发的支撑及集成环境；第三，要具备完善的公共服务组件。时空平

台应采用成熟、稳定商业化的平台，拥有完善的公共服务组件，包括二、三维空间可视化、流

程管理、界面管理、数据分析、数据报表、用户管理等公共服务组件，并通过标准接口对外服

务，提供可视化操作界面，真正支持软件快速开发；第四，要具备集成开发环境。时空平台

除了需要统一的应用支撑平台用于软件开发的规范，并需要根据业务应用特点及个性业务

145

需求进行二次定制开发，包括系统集成接口调用开发和业务组件封装，这就需要集成开发

环境，包括软件集成开发环境、软件发布平台及软件监管平台。

四 小结

本文对采用 SOA、GIS 技术构建时空平台的方法进行了探索，搭建了一种基于信息空

间化的时空信息资源共享平台。平台对于新数据的存取效率有较高的要求，同时也需要考虑

接口的通用性。建议设计时考虑建立特定的数据模型和相应的数据库触发器或存储过程进行

处理，同时还应具备服务接口进行应用支撑。平台要能支持软件（包括业务软件、面向应用

集成的软件）快速开发，还可以集成已有新、旧的系统，真正打造软件开发的支撑及集成环

境。平台应采用成熟、稳定商业化的平台，拥有较完善的公共服务组件，包括二、三维空间可

视化、流程管理、界面管理、数据分析、数据报表、用户管理等公共服务组件，并通过标准接口

对外服务，提供可视化操作界面，真正支持软件快速开发。平台除了需要统一的应用支撑平

台用于软件开发的规范，还需要根据业务应用特点及个性业务需求进行二次定制开发，包

括系统集成接口调用开发和业务组件封装，这就需要集成开发环境，包括软件集成开发环

境、软件发布平台及软件监管平台。

参考文献

[1] 仇保兴：《中国智慧城市发展研究报告（2012~2013 年度）》，北京，中国建筑工业出版社

[2] 李德仁，朱欣焰，龚健雅：《从数字地图到空间信息网格——空间信息多级网格理论思考》，《武汉大学

学报(信息科学版)》 2003 年 06期。

[3] 谢慧波：《基于GIS 的房产测绘信息系统设计》，《科技创新与应用》2013 年 22期。

[4] 姜波：《基于 SOA 的基础测绘资源管理系统设计与实现》，《科技创新与应用》2013 年 20期

[5] 李德仁：《论广义空间信息网格和狭义空间信息网格》，《遥感学报》2005 年 05期。

[6] 黄焕春，运迎霞，王思源：《基于GIS、RS 的城乡空间管制区划研究——以舞钢市为例》，《吉林师范大

学学报(自然科学版)》2013 年 03期。

[7] 赵姗：《地理空间信息服务与网格集成理论与方法研究》，《解放军信息工程大学》2011 年。

146

智慧城市建设有关探讨

洪 亮 王 茜 王雪华 陈晓 艳

摘 要: 我国智慧城市建设迅猛，本文分析了智慧城市的概念、发展基础、面临的困难，

并对测绘地理信息部门在智慧城市建设中的作用定位进行了阐述，并对推进智慧城市建设

提出相关建议。

关键词:智慧城市 数字城市 发展基础 测绘地理信息

一 引言

“数字城市”的蓬勃发展，带我们进入了知识经济信息时代。随着我国工业化、信息化、

城镇化发展的不断深入，仅仅依靠数字城市地理信息空间框架已经无法满足各行各业对地

理信息服务的日益增长的需求。在现势数据的获取、综合专题和实时数据的专业分析、以及对

突发事件的综合应急处理等方面，都亟需技术上更大的改进和创新。

随着全球物联网、新一代移动宽带网络、下一代互联网、云计算等新信息技术的迅速发展

和深入应用，信息化建设正酝酿着重大变革和新的突破，向更高阶段的智慧化发展已成为

必然趋势，这种新的城市建设模式无疑会改变传统的城市管理方式。随着信息社会的加速发

展，以及城市管理、资源环境的压力日益加大，智慧城市时空信息云平台将承担更多的建设

重任。

二 智慧城市概述

“智慧城市”的概念由 IBM公司于 2008 年首次提出。智慧城市，是对信息资源的深度

开发和利用，是对专题数据便捷的交换与共享，是对城市运行状况的动态全面的掌握，是

实现城市各系统更强的互相协调。它是在时空信息支撑下，依托物联网和云计算等现代信息

洪亮，湖北省航测遥感院总工，正高职高级工程师；王华，湖北省测绘局，处长，正高级高级工程师；陈晓茜，湖北省航测遥感院，副主任，工程师；王雪艳，湖北省航测遥感院。

147

技术，将人类知识物化到信息化条件下的城市规划、设计、建设、管理、运营和发展等各项活

动中，形成不依赖人或少依赖人的智能化专题，以及按需优化组合，相互之间的有机协

同，是一种相对数字城市而言，更便捷、高效、灵活的创新服务模式。

智慧城市是数字城市的延续，数字城市地理空间框架是智慧城市建设的重要基础设施。

在数字城市地理空间框架的基础上，通过时空信息数据库和时空信息云平台，将在内容、功

能和效能上进行新增或扩充，使之具备物联化、互联化、智能化特征。具体来说，在物联网的

基础上，智慧城市可以做到实时的信息感知，比如气候、交通等方面的信息感知，同时可以

达到智能控制的功能。其次，基于GIS 的智能分析，可以综合多个领域的知识进行智能的分

析和决策。最后，基于空间的超级计算，云计算对海量资源的分布式处理分析能力将大展身

手。

三 智慧城市已具备的基础条件

（一）建设现状

发达国家的智慧城市建设是城市信息化水平到达一定水平后的提升，国外许多智慧城

市在建设之前就已经具备较好的 IT 基础设施。欧盟早在 2007 年就提出了一整套智慧城市建

设目标，并付诸实施。瑞典、芬兰等北欧国家以及荷兰、比利时、卢森堡、奥地利城市智慧程度

较高。2009 年，美国与 IBM 合作建立第一个智慧城市迪比克市。2010 年以来，中国智慧城

市发展兴起高潮，到目前为止，我国提出智慧城市的单位总共数量接近 200 家，计划投资

规模接近 20000亿。在中国已列计划和在建的 95个智慧城市（区）中，较多集中在沿海城

市，上海、广东、江苏三省市共有 32个，占总数的三分之一，但不容忽视的是，中西部也有

一些区域，如武汉城市圈、成渝经济圈等城市相对集中的地方，在积极开展智慧城市建设。

智慧城市成为国内新一轮城市发展与转型的创新引擎。

（二）数字城市为智慧城市建设奠定的良好基础

1、基础设施公用化

数字城市地理空间框架是数字城市建立的公用基础设施，包括测绘基准体系和基础地

理信息数据库系统等，也是智慧城市的重要基础设施。通过数字城市建设，不仅为智慧城市

148

建设树立了最标准、最权威的基础地理信息框架，还使得作为最基本基础设施的数字城市地

理空间框架由原来的供专业用户使用，转变为满足社会公共使用。通过数字城市地理空间框

架的应用普及，使城市的基础设施从“专用”转变为“公用”，是推进智慧城市建设最关

键的一步。

2、城市信息数字化

数字城市建设不仅逐步建立起覆盖全市域的影像、数字高程模型、数字线划地图、数字栅

格地图、专题类数据等多源、多尺度数据库，为本地沉淀了城市基础地理信息等大批基础地

理信息资源，还为各部门的分散数据建立统一的公共平台，通过交换与共享，不断充实、完

善多尺度、多分辨率、多种类的城市基础信息，有效满足了智慧城市对城市信息化的迫切需

要。另外，数字城市初步建立了信息化的服务模式，建设了一批基础性和专业性的数据库，

构建了包括政务、规划、交通、房屋、卫生和旅游在内的综合信息平台，为智慧城市奠定了数

字化的基础。

3、信息服务社会化

数字城市地理空间框架，提供了多种信息服务方式，包括：地理信息资源服务、应用系

统服务、数据更新与维护、平台服务、社会公共服务、系统改造等服务模式。其中，地理信息资

源服务是最普遍的一种服务模式，通过建设各地基础地理信息数据库，完善了城市地理信

息资源；平台服务，即通过搭建城市地理信息公共服务平台，以面向政务局域网为主，实

现政府各个委办局在电子政务中“一张图”，同时为信息共享与交换提供接口；应用系统

服务是政府及其行业部门需求最高的一种服务模式。通过建设一批GIS 应用系统，向政府、

企业提供基于行业应用的专题服务；还有社会公共服务、系统改造等等服务模式。数字城市

建设让信息服务从“封闭”到“开放”，即体系的运行主体从测绘系统内部扩展到其它应

用部门、从公益性测绘保障体系内部扩展到地理信息产业体系，形成企业、事业单位、政府机

构和用户大众协同运作的开放机制，实现了信息服务的社会化。

4、信息交互网络化

数字城市建设是以城市的数字化和网络化为重点的信息化过程。数字城市建设使城市基

础信息通过网络，实现了信息的传递、存储、开发、应用和信息资源高度共享。在城市的网络

基础设施之上流动与分发基础信息数据，通过城市系统各组成要素及其关系的数字化，构

建实体城市数字模型。网络化是数字城市建设的保障。数字城市为智慧城市奠定了信息交互

网络化的基础，也为向下一步向智能化转变打下了坚实的基础。

149

（三）物联网和云计算技术的兴起为城市智能化提供了基本条

件

从数字城市向智慧城市发展其最明显的特征是物联网的引入。城市从数字化网络化向更

高级的智能化发展，物联网的发展和应用是关键。2012 年我国物联网产业市场规模达到

3650亿元，比 2011 年增长 38.6%。从智能安防到智能电网，从二维码普及到智慧城市落

地，作为被寄予厚望的新兴产业，我国物联网产业正迅猛发展，物联网产业规模也逐渐形

成集群，其呈现的良好的发展趋势为智慧城市建设提供了基本条件。

云计算是一种基于网络的支持异构设施和资源流转的服务供给模型，如今，全球范围

的信息产业都纷纷投入云战略。智慧城市是以多应用、多行业、复杂系统组成的综合体，海量

数据、多种应用系统之间存在信息共享、交互的需求，需要强大的信息处理中心，而云计算

的普及化将有利于基础资源和异构的多任务体系，便于实现城市信息资源的按需分配、按量

计费，最终促进城市信息资源规模化，分工的专业化，降低智慧城市建设的资源成本。

四 智慧城市建设面临的难题

过去 10余年里，中国数字城市建设的成就有目共睹。国家测绘地理信息局通过数字城

市建设的开展，解决了与城市信息化“基础载体”有关的许多问题，在空间上已经实现了

精确化与数字化。然而，与期望的智慧城市仍存在较大的差距，不同部门主导的智慧城市建

设从现状来看还面临一些难题，因此，笔者从当前智慧城市建设当中最紧迫的一些问题着

手，总结归纳如下：

（一）智慧城市建设尚缺国家层面的统一政策制度

目前我国尚未建立一个综合、统一有效的机制去统筹智慧城市建设。从地方的智慧城市

规划来看，有建设部、国家信息化领导办公室、国家测绘地理信息局甚至一些地方规划部门

在建设智慧城市，不仅需要解决技术上的难题，更为重要的是要建立科学的运营和管理的

机制，确保智慧城市建设做到统筹协调、共建共享。智慧城市建设尚缺国家层面的统一政

策，各部门、各产业之间也缺乏协同，管理运营体制和标准尚未健全，尤其缺少运营准入标

150

准，使智慧城市无法成为技术一致性和兼容性的系统。同时，在智慧城市建设过程中，由于

大量应用到物联网、云计算等技术，其信息网络安全有关政策和法规也应得到重点考虑。

（二）智能化基础设施建设还很薄弱

智慧城市基础设施包括信息网络基础设施、信息共享基础设施及经过智能化改造升级的

传统城市基础设施的数字化、信息化和智能化部分三大内容。当前城市原有基础设施难以承

载智慧城市建设产生的巨量数据，而建成的众多系统和数据库又互不联通，基础设施产业

硬件的关系考虑不足。特别是，与智慧城市联系紧密的物联网的建设与应用，由于行业应用

窄、基础薄弱，虽已具雏形，但并未真正大面积渗透城市的各个环节。智慧城市赖以发展的

基础设施与交通基础设施建设相比存在巨大的差距。另外，由于城市信息化进程不平衡导致

各区域信息基础设施建设不均衡，东部经济发达地区明显超越西部欠发达地区，欠发达地

区的基础设施非常薄弱，对智慧城市的开展有了难度。

（三）智慧城市建设涉及的前沿技术仍需加强

首先，建设智慧城市所需的云计算和物联网技术都刚刚兴起不久，并没有在国内形成

规模，在智慧城市建设的初期还大量依赖国外的技术和设备，可能受到外国建设智慧城市

的影响，从而产生路径依赖。其次，重要的国家基础地理信息属于涉密信息，其本身涉及到

国家安全，在涉密信息的加工、传输、保管和利用过程中，涉及到的环节都需要信息安全技

术。目前地理信息的加工与提供部门涉密网络设施和信息安全贮存和备份条件参差不齐，安

全技术和设备都有待提升。我们在利用国际先进技术建立起智慧城市的同时，也要积极吸取

在物联网和智慧城市建设方面发展比较尖端对象的经验，提高自己的技术水平，抓住自主

知识产权。

（四）信息资源的深度融合和共享力度不够

智慧城市建设的核心在于对集成信息的实时处理。受到国家产业布局影响，大多数行业

的信息提供者与信息使用者隶属于不同的部门，信息内容与信息系统的关联紧密，信息的

私有化程度较高，行业和部门间存在信息壁垒，信息系统往往局限于专业部门使用，信息

151

集成利用程度不高，不同部门之间的信息较难实现共享交换，导致信息资源浪费。在信息共

享交换机制不健全的情况下，信息开发与共享利用相对滞后，行业内部和行业之间的开发

利用比较薄弱。

（五）资金投入机制尚不完善

智慧城市建设所涉及的各个环节来看，其具备了总体投资大、工程范围广、资金压力重、

技术要求高、涉及用户广、链接环节多等特点，需要的资金投入是巨大的。而面对海量的资金

投入，各城市的基础条件是不均衡的。很多城市把智慧城市的建设往往都寄希望于政府的投

资上，使得市场配置资源的基础性作用难以发挥，无法激发社会力量参与智慧城市建设的

积极性和创造性，最终将导致智慧城市建设难以持续的推进。另一方面，智慧城市建设的资

金投入需要进行国家统筹考虑，统一规划、统一投入，尽量避免在多部门进行重复投入。

五 测绘地理信息部门——智慧城市建设的重要

推手

（一）机遇与挑战并存

随着科技的发展，智慧城市已经逐渐走近我们的生活。国家将重点支持面向三网融合、

满足用户需求的多业务平台系统建设，并以集成创新为切入点和突破口，着力发展可实

现“互联互通+智能控制+多业务综合应用”功能的智慧家庭系统。家庭视频监控、照明控制

系统、居家环境控制系统、厨房设备控制系统、视频及音响控制系统等都是智慧家庭应用的实

例。目前有关部门还将在上海、杭州、武汉、青岛、长沙等城市再建 5~10个应用特色鲜明、持续

创新能力强、引领带动作用显著的国家级数字（智慧）家庭应用示范产业基地。同时，培育

2~3个具有国际竞争力、年销售收入突破千亿元的领军企业，为做大做强信息产业提供有力

支撑。

智慧城市带来的市场发展潜力及对信息的实时获取、深度融合技术的强烈需求，给社会

各主体都带来了巨大的机遇与挑战。随着我国北斗二号卫星导航系统的发展，室内精确定

位、WIFI 定位等导航应用也逐渐在家庭中普及，从而可以达到对终端的更精准的控制。目

前“智慧家庭”以及智慧城市的其他应用受到了社会各界前所未有的关注，迎来难得的发

152

展机遇。同时，如何将基础测绘向服务转型，拓展数字城市的广度与深度，建设智慧城市时

空信息云平台，对测绘地理信息部门来说，还是一个很大的挑战。

（二）优势

1、基础地理信息数据是关联智慧城市数据源的重要纽带

数据是智慧城市决策的根本。传感网、社交媒体、大数据等技术的发展为智慧城市建设提

供了良好的数据环境。基础地理数据能够为智慧城市中政府部门、企业单位和社会公众提供

空间数据支撑和服务，实现与地理空间信息有关的自然、经济、社会等信息资源的充分共享。

另外，对于智慧城市建设来说，除传统的基础地理信息数据外，还应增加时间信息和物联

网节点地址数据。多种时态以及各种专题信息可参照基础地理数据实现连接和叠加，也可根

据需要选取或屏蔽。测绘地理信息部门作为基础地理信息数据的提供者，在集成和关联各种

数据方面，具有无法比拟的优势。

2、时空云平台建设统一智慧城市信息的时空基准

智慧城市要求决策动态响应，对基于时空信息的交互需求越来越大。而要提供时空信息

服务，需在测绘地理信息部门建立的原基础地理信息数据库基础上，丰富多时相的基础地

理信息数据和全景影像、点云等新型产品数据，针对实体化对象数据添加时间属性，形成时

空信息数据集，结合物联网节点地址数据集，构建时空信息数据库；同时，要建立起权威、

唯一、通用的智慧城市时空云平台，新增按需提供的个性化平台，增强时空分析能力，支撑

智能专题应用。智慧城市时空云平台将形成更透彻感知、更广泛互联、更智能决策、更灵性服

务和更安全可靠的平台，成为智慧城市建设的重要的空间信息基础设施。

3、数字城市建设成果可直接为智慧城市建设利用

由测绘地理信息部门主导的数字城市建设，在全国近 300个地级以上城市和 40余个县

级市开展了推广与应用。其建设成果包括数字城市地理空间框架、数字城市地理信息公共服

务平台以及众多数字城市应用系统。数字城市升级为智慧城市，可充分利用数字城市建设的

成果，积极拓展数字城市地理空间框架的环境向框架云的模式发展。同时，需从数字城市地

理信息公共服务平台向智慧城市的集成运营平台转化。城市级的平台建设有很多，包括地理

空间框架的信息平台、政务决策的平台、互联互通的平台等。综合来看，最适合转化为智慧城

市集成运营平台的就是数字城市地理信息公共服务平台，因为它具备基础信息数据和服务

的特征，我们应该在数字城市空间框架的公共服务平台基础上，一步步提升为智慧城市的

153

集成运营的平台，为我们提供基础数据和各类专题数据的数据支撑；同时利用这个平台，

对数字城市过程中建设的应用系统进行扩展和利用，为智慧应用提供支撑。

4、由测绘地理信息部门推动智慧城市建设，可以带动相关的产业发展

智慧城市的建设将为地理信息产业创造新的市场和发展机遇，随着GIS 与云计算、物联

网等 IT 技术的融合，相关的基础设施供应链也将迅速发展起来，同时也极大地带动公共管

理、企业应用、个人生活等领域的技术、需求和服务的创新，带动一大批具有广阔市场前景、

资源消耗低、就业机会多、综合效益好的新兴产业发展，使地理信息与云计算、物联网进一步

融合，协同发展。

（三）预期达到的效果

智慧城市是在各地测绘地理信息部门已经完成的数字城市地理空间框架基础上，通过

数据扩充、添加时间属性以及数据重组，实现从基础地理信息数据到时空信息数据的升级。

时空信息数据服务、物联网节点定位服务、云服务系统及其支撑环境组成时空信息云平台。在

建设过程中，由测绘地理信息部门、应用部门和云平台的运维单位配合共同实施，建成专题

应用系统，服务于政府决策、企业管理和公众生活。

154

时空信息框架

智慧城市应用

层

基础地理信息数据库

地理信息公共平台

公共服务体系

环境建设及政策法规

更新维护机制及人员队伍建设

时空信息数据

物联网节点地址数据

时空信息数据库管理系统

支撑环境

时空信息数据服务

物联网节点定位系统

云服务系统

云计算服务中心

智慧医疗

智慧城管

智慧环保

智慧交通

智慧家庭

……

数字城市基础

地理信息框架

测绘地理信息

部门

测绘地理信息部门、工信部、电信

部门

政府、企业、居

民

多时相、多类型、多尺度时空信息数据集 分布式存

储、逻辑式集中、一站

式服务

跨专业、多学科参

与

多应用之下的社会延展服务

图1 测绘地理信息在“数字城市”与“智慧城市”不同阶段的定位

六 对智慧城市建设的思考

智慧城市建设不可能一蹴而就，需要有远景、总体规划和实施步骤，而且要结合当地的

经济、环境和技术条件来实施。作为数字城市建设的有力推进者，作为掌握社会信息化中与

经济社会关联最紧密、最基础的一种信息的职能部门，测绘地理信息部门应担当起引导、推

动智慧城市建设的先行者。因此，提出以下建议：

（一）分步投入、分阶段实施，有利于形成推动智慧城市建设的

动力

鉴于目前我国数字城市建设尚未全部完成，以及信息基础设施与发达国家相比仍有较

大的差距，智慧城市建设应充分利用数字城市建设的成果，分步投入、分阶段实施。明确与

155

城市地位相匹配的定位，分阶段实施，是推进智慧城市建设的基本前提。特别对于中小城市

来说，应先做好城市信息化和基本应用服务等，然后再开展城市的智能网络建设及后续的

智慧应用。

针对数字城市建设较成熟的城市，智慧城市建设可按以下三个阶段实施。第一阶段：构

建智慧基础设施层。在国家测绘地理信息局已开展的数字城市地理空间框架建设的基础上，

利用传感器等硬件设施和云计算虚拟资源池、互联网、GIS 等软件设施的支持，通过对基础

信息数据和事件的实时采集、测量与识别，加快构建智慧城市的智慧基础设施层 ,建立庞大

的时空信息数据库。第二阶段：在已建成的数字城市应用系统基础上，通过搭建平台建立多

种基础信息与各行业专题信息的共享与互通平台，形成数据量大、数据种类多、实时性强的

综合地理信息框架，按需建立各类平台，平台通过对数据的处理分析，为城市的智能化管

理和各种突发实践的处理提供数据支持与经验分析，构建智慧城市时空云平台，为智慧城

市提供基于全社会的综合地理信息数据支持。第三阶段：充分发挥各部门的技术优势及技术

成果，形成属性完备、信息丰富、实时的综合基础信息，在大数据的基础上，构建综合国情

信息框架。转化成云在线，结合应用需求提供智慧应用服务。

（二）加大物联网技术的技术研究与应用普及

智慧城市建设不仅需要物联网技术，物联网的普及和应用更需要智慧城市建设来推进。

智慧城市建设，将加速对物联网设备层软硬件设施的引入和应用；扩大对基础网络支撑层

和基础设施网络层的覆盖和普及。在此基础上，依托物联网技术，通过对城市各种信息的感

知、泛在接入、互联以及智能分析、共享，借助各应用系统的协同合作，加强物联网应用层建

设，如各类面向视频、音频、集群调度、数据采集等的智慧应用。如今，物联网发展的基础条

件已经具备。应以智慧城市试点和重点领域应用为突破口，推进物联网的普及应用，促进物

联网技术研究开发和产业化，扶持物联网行业做大做强，以此为智慧城市智能化“铺好道

路”。

（三）国家出台统一的管理机制

智慧城市建设的管理机制，实际上是对管理模式的调整和转变，涉及到各部门数据安

全与利益保障，甚至政府部门组织结构与工作流程重组等问题，解决起来存在着一定的难

156

度和阻力。因此，实现智慧城市，不仅需要技术层面的支撑，更需要从管理体制和制度方面

推进，形成适应智慧城市建设和发展的新型管理机制。这就要求政府要建立和完善诸如信息

资源共享机制、信息管理制度和标准体系、信息安全保障体系、相关投入机制等有关体制，并

适度提高政府财政投入的力度，加强对综合地理信息框架建设的投入，增加工业化与信息

化结合应用试点，加大政府对“信息服务”的政府采购；加快社会各行业标准的研究与制

定，为行业融合提供便利条件，为统一监管创造工作条件。同时不断扩充地理信息内涵，建

立内容更丰富、信息更全面的综合地理信息框架。建议“国家测绘地理信息局”更名为“国

家地理信息局”，并从国土资源部独立出来，改变将地理信息仅作为国家战略资源管理，

为国土、海洋、地矿等少数部门服务的现状，按照建设“基于综合地理信息建设、维护、监管、

开发、利用”的综合国情信息，全方位为经济社会服务的目标，适当扩充国家地理信息局的

职能。

（四）开放各社会主体的共享和协同力度

智慧城市的主体包括政府及有关部门、网络提供商、企业以及个人等。当智慧城市基础设

施搭建完以后，需要在各行各业之间完成共享环境的建设。无论在数据层面上，还是在知识

交叉层面上，都需要更多社会主体分享，从而形成泛共享的生态环境。要搭建这样的生态环

境，在技术上已经可以实现，云 GIS已经成为地理信息共享的平台。在体制上，如果在这样

一个大的环境里把各种各样类型的数据、信息和模型整合起来，方便更多的人获取和分享，

就能让更多的社会主体发现智慧城市的价值，并派生出新的社会经济效益。因此需要建立相

应机制，打破部门或者机构、组织、流程等之间的诸多障碍，让更多人方便、高效地进行共享

和协同，提高智慧城市为社会服务的水平。

（五）加强信息技术的自主创新能力

物联网、云计算等新一代信息技术是建设智慧城市的关键技术。要注重核心技术的研

发，加快相关产业关键技术攻关。特别是在传感器、芯片等我国企业尚未掌握自主知识产

权，还不具备完全自主研发的能力核心技术层面上。加强技术攻关，争取拥有一批技术的自

主知识产权，培育一批具有自主知识产权和国际核心竞争力的企业。同时，通过提高关键技

157

术的自主创新能力，有选择性地发展物联网产业、云计算产业、移动互联网产业、三网融合产

业等相关产业。

七 结语

智慧城市以物联网、互联网等通信网络为基础，以物联化、互联化、智能化的方式，以智

慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民为特征，逐渐成为城市发展的新模

式。测绘地理信息部门不仅为数字城市向智慧城市发展奠定了基础，而且在智慧城市建设中

将发挥独特的资源、技术、平台、产业等优势。在城镇化快速推进和新技术不断演进的背景

下，未来智慧城市建设与发展直接关乎中国未来的竞争力和发展潜力。测绘地理信息部门应

牢牢把握智慧城市建设机遇，充分利用数字城市地理空间框架建设的成果，以最快的速度、

最大的范围建立起覆盖全国的智慧城市时空云平台。同时，继续推广数字城市地理空间框架

的深入应用，全面、融合性开展地理国情监测工作，高标准建设“天地图”公众服务平台，

全面助力智慧城市建设。

158

测绘地理信息助力“数字城市”向

“智慧城市”转型升级的若干思考

桂德竹 张成成

摘 要：助力“数字城市”向“智慧城市”转型升级，既是新时期经济社会发展对

测绘地理信息工作的新需求、新要求，也是测绘地理信息部门主动服务科学发展的重要职责

和战略任务。本文就智慧城市建设的内涵、主要工作内容、面临的形势等问题分别进行阐述，

最后介绍了测绘地理信息助力智慧城市发展的若干举措。

关键词：数字城市 智慧城市 测绘地理信息 思考

在推动经济转型升级与新型城镇化“双轮驱动”下，我国智慧城市建设已经从概念引

进向具体落实转变，并进入高速发展期。国务院在关于促进信息消费的举措中就“智慧城

市”建设做出明确部署，要求在有条件的城市开展“智慧城市”试点示范建设，为测绘地

理信息事业加快发展提供了强劲动力，也对测绘地理信息工作统一监督管理和服务保障提

出了更高要求。国家测绘地理信息局党组解放思想、审时度势，调整了 24 字测绘地理信息发

展战略目标，将“构建数字中国”升级为“构建智慧中国”，以促进测绘地理信息事业的

转型发展。城市是人类集中居住、社会活动的主要场所，测绘地理信息是集成区域自然、社会、

经济、人文、环境等信息的载体，科学构建智慧中国，智慧城市建设需先行。测绘地理信息部

门将在 2015 年全面完成数字城市地理空间框架建设的基础上促进转型升级，走向智慧城市

发展。

桂德竹，国家测绘地理信息局测绘发展研究中心，博士，副研究员；张成成，中国测绘科学研究院。

159

一 是什么——智慧城市的内涵

（一）“智慧城市”是信息化与城镇化结合的最佳模式

“智慧城市”是在物联网、云计算等新一代信息技术支撑下持续推进城市化的有效途径，

是信息化与城镇化结合的有益模式。

智慧城市是城市信息化深入发展的必然趋势。总体来说，城市信息化经过了图形数据建

库（1983-1993）、部门信息化建设（1993-2002）、数字城市建设（2003-2015）三个阶段，

即将进入智能、泛在、融合和普适为特征的智慧化运行阶段。

智慧城市也是提升城市科学发展的客观要求。新型城镇化将是全面考虑城市的经济、产

业、生态、智能化、公共服务和可持续发展。科学技术进步与经济社会发展给城市带来现代文

明与繁荣的同时，也使过度依赖现代文明的城市变得异常脆弱，管理和运营的复杂度不断

加剧，运用整体认识论，科学认识城市是“智慧地球”本质在城市区域延伸的结果。

（二）“智慧城市”建设是新时期测绘地理信息的具体工作

地理信息是集成城市自然、社会、经济、人文、环境等信息的载体，构建数字化基础地理

信息是数字城市的基础性重要工作，建设智慧城市成为新时期测绘地理信息具体的服务活

动。

地理空间智能是“智慧城市”的核心特征。顾名思义，智慧城市的核心特征在于其“智

慧”，智慧的实现，主要有赖于以下五点：①建立广泛覆盖的信息网络；②具备深度互联

的信息体系；③构建协同的信息共享环境；④实现信息的智能处理；⑤促进信息的开放应

用，涵盖了地理信息采集、处理、整合、共享到应用的全过程，体现了完整了地理信息智慧循

环。现代测绘为智慧城市物联网建设提供了重要感知手段，地理信息是智慧城市建设和运行

的重要信息，在城市多领域的智能化应用中起着十分重要的作用。

地理空间智能体系是“智慧城市”建设的核心内容。该体系基于地理空间框架，应用云

计算、物联网、人工智能等高新技术，对时空信息的高效感知、处理，提供更加精细、智能的

服务。与数字城市地理空间框架相比，城市地理空间智能体系信息化程度更高，侧重于更加

透彻的感知，更加全面的互联互通和更加深入的智能化决策。

160

二 干什么——智慧城市的建设内容

智慧城市是在城市化与信息化融合等背景下，围绕改善民生、促进城市可持续发展等关

注点，综合利用物联网、云计算等信息技术手段，结合城市现有信息化基础，融合先进的城

市运营服务理念，建立广泛覆盖和深度互联的城市信息网络，对城市的资源、环境、基础设

施、产业等多方面要素进行全面感知，并整合构建协同共享的城市信息平台，对信息进行智

能处理利用，从而为城市运行和资源配置提供智能响应控制，为政府社会管理和公共服务

提供智能决策依据及手段，为企业和个人提供智能信息资源及开放式信息应用平台的综合

性区域信息化发展过程。

如图 1所示，从纵向上看，智慧城市建设包括网络与感知层、数据资源与平台支撑层和

应用与发展层三个层面。其中，应用与发展层是目标，是智慧城市建设成效的最终体现；平

台与资源层是核心，是智慧城市集约建设、共建共享的关键环节；网络与感知层是支撑，是

智慧城市业务运行、信息交互和信息采集的坚实基础。地理空间信息是国家信息化建设、国家

信息基础设施建设的重要组成部分，被列为国家电子政务四大基础数据库之一（中办发

[2002]17 号、中办发[2004]34）。

图1 “智慧城市”主要架构

城市信息具有属性、空间和时间三大特征，亦即数据三要素。该特征决定了城市信息的

相互依托、相互关联的关系。信息之间的关联是多层次的，但有两种基本关联方式：一是属

性关联，类似超连接；二是时空关联。

据国外有关调查机构统计，客观现实世界 80%的信息与空间有关，即众多专业信息均

161

是有空间分布的。在传统模拟时代，纸质基础地图资料成为了许多专业部门的工作底图；在

信息化时代，传统模拟时代纸质基础地图资料质变为地理空间信息，成为搭载其他专业信

息的基底，主要内容呈现为基础地理信息数据库和地理信息公共服务平台。根据城市信息基

于时空关联与属性关联耦合度的分析，可以将信息分为三类：

①基于空间信息类专题信息。指与基础地理空间信息密切相关的专题信息，其专题信息

的空间内容对基础地理信息的空间位置有精确的要求。主要包括房产、地籍和规划等信息。

②关联空间信息类专题信息。指那些专题信息的管理、表达与分析，需要利用基础空间

数据作为背景，但是精确程度的要求与那些基于空间信息的专题信息相比不高，有时是示

意性的需要。主要包括环保环卫、商业旅游、公安管理、园林绿化等信息。

③加载空间信息类专题信息。指在已有的基础空间数据上标注感兴趣的其他非图形化的

信息。主要包括人口统计、经济统计以及专业普查等信息。

图2 “数字城市”和“智慧城市”发展阶段中地理信息的定位

如图 2所示，“智慧城市”发展阶段，数字城市地理空间框架向由时空信息数据、物联

网节点地址数据、时空信息数据库管理系统和支撑环境 4 部分组成的时空信息数据库升级，

数字城市地理信息公共平台向由时空信息数据服务、物联网节点定位服务、云服务系统和云

计算服务中心 4 部分组成的时空信息云平台升级，担负起城市“大脑”和“骨架”的新定

位，成为城市“智慧化”的重要组成部分。

三 为什么——智慧城市的发展形势

智慧城市是城市科学发展对测绘地理信息工作的客观要求，也是测绘地理信息部门主

动服务城市科学发展的责任和使命，是需求变化和技术变革双轮驱动下快速发展的。

162

基于空间信息类

（规划、地籍、房产…）

关联空间信息类

（公安、环境、工商…）

加载空间信息类

（人口、经济统计、调查…）

（一）必要性分析——城市发展需求变化的外在动力

在推动经济转型升级与新型城镇化“双轮驱动”下，我国智慧城市建设已经从概念引

进向具体落实转变，并进入高速发展期，将带来信息领域大规模投资，开辟信息消费巨大

空间。国家有关部门及各地积极推动“智慧城市”建设，即将出台的国务院《关于促进智慧

城市健康发展的指导意见》中明确要求，重点推进 5 方面工作，启动 10个领域智慧工程建

设，组织 100个城市开展试点示范。国家发改委、工信部、科技部、住建部、国家测绘地理信息

局、中国工程院、国家标准委等有关部门，分别从规划统筹、技术研发、标准制定、试点示范等

不同方面开展了相关工作。全国 80%以上的二级城市明确提出建设“智慧城市”的发展目标，

湖北等省提出建设“智慧城市群”。浙江、江苏等地也印发了加快本地区“智慧城市”建设

的实施意见，取得了积极进展。

（二）可行性分析——测绘地理信息发展的内在推力

近年来，测绘地理信息部门主导的数字城市地理空间框架建设与广泛应用，为数字城

市向智慧城市升级奠定了信息资源、技术装备和人才储备等基础。截止 2013 年 6月底，全国

317个地级市、150多个县级市开展了数字城市建设工作，其中 170多个地级市、40多个县级

市建成并投入使用。全国累计开发了涉及国土、规划、房产、公安、消防、环保、卫生等几十个领

域，2000多个应用系统，在经济社会各个领域发挥了显著的成效。2013 年，遴选了太原、广

州、徐州等 9 城市开展智慧城市时空信息云平台建设及试点。

同时，智慧城市的快速发展对也对测绘地理信息工作统一监督管理和服务保障需求迫

切，提出了“5V”方面的更高要求（如图 3所示）：

图 3 “智慧城市”对测绘地理信息的“5V”要求

163

一是“广（Volume）”。广泛覆盖空、天、地、海的智能传感网，以获得巨大的地理信息

数据量与数据完整性。

二是“快（Velocity）”，地理要素具备更强“鲜活化”的时空信息元素，适时掌握地

理要素的变化信息，更快地满足实时性需求。

三是“全（Variety）”，实现按规范测量向按需要测量转变，构建全息环境以实现地

理信息由面向专业人士向社会大众的全民测绘转变，提供全面、多样化的地理信息。

四是“准（Veracity）”。形成统一、客观、准确、权威的地理信息，以便做出正确、科学

的管理决策和业务协同和有效服务。

五是“深（Value）”。通过地理信息的深入、广泛应用，充分发挥测绘地理信息的作用

和价值，促进新的商业模式的形成。

四 怎么干——助力智慧城市发展的举措

相对以上要求，测绘地理信息在智慧城市发展中作用和能力尚显不足，主要表现在：

一是测绘地理信息基础设施薄弱，数字城市地理空间框架内容、功能有待提升，尚不满足智

慧城市发展下的个性化、智能化、知识化的测绘地理信息服务保障要求。二是地理信息建设统

筹与开发利用不够，尚难满足“智慧城市”建设对地理信息共享、信息整合、信息挖掘以及

地理分析、地理评估和地理设计等强劲需求。三是测绘地理信息管理与智慧城市建设的要求

仍有差距。产业跨界发展、全民测绘的时代，智慧城市管理对象普世化和内涵的不确定，以

及测绘地理信息技术方法通用化，极大增加了地理信息市场和地理信息安全等的监管难度

尤其对测绘地理信息行政管理提出了巨大挑战。

测绘地理信息部门需坚持“大测绘”的发展理念，紧抓大数据时代背景下的智慧城市

发展契机，加快实施测绘地理信息助力智慧城市建设“212”工程，即夯实“两个基础”─

─加强地理信息云服务基础设施、中国地理信息云建设和科技支撑；构建“一个环境”──

推进形成部门协作工作机制、完善市级测绘地理信息管理体制；实现“两个目标”──促进

地理信息服务智慧化和产业化。

（一）加强基础建设

当前数字城市建设已经进入全面铺开的阶段，测绘地理信息部门为数字城市向智慧城

市发展奠定了工作基础，在智慧城市建设中充分发挥行业优势，凸显测绘地理信息部门在

164

时空数据资源、高新技术、人才等方面的优势，加快智慧城市发展，贡献力量。

一是加强设施建设。一是加强地理信息云服务基础设施建设。紧抓“宽带中国”战略实

施的契机，加快测绘地理信息系统网络设施升级改造；建设广泛覆盖空、天、地、海的智能传

感网，实现地理信息“有求必（感）应”、实时快速获取；推动国家基础地理信息中心向国

家级地理信息云服务中心（灾备中心）升级，加快建设省级、市级地理信息云服务中心。二

是加快中国地理信息云建设。加强对数字城市、智慧城市、地理国情普查与监测、天地图等重

大工程建设基础资料和成果数据的集成整合，按照云服务的构架和要求，加快打造中国地

理信息云，实现全国地理信息资源的分布式存储管理、动态整合、联动更新、共享服务，保障

地理国情监测持续开展，支撑智慧城市、天地图长效运行，服务地理信息产业快速发展。

二是强化科技支撑。加强测绘地理信息与物联网、云计算、海量数据管理、时空分析、信息

安全等领域关键技术集成和人文社会科学融合，推动测绘地理信息服务更加快速便捷、全面

和可靠。智慧城市建设中有关测绘地理信息的关键技术主要包括：智慧城市感知网关键技术、

基于传感网的协同观测服务技术、智慧城市时空数据仓库关键技术、智慧城市时空信息高效

服务技术、智慧城市信息智能分析与辅助决策支持技术、智慧城市信息安全技术以及智慧城

市时空信息服务平台等。

（二）优化发展环境

“智慧城市”建设涉及相关技术门类众多，专业性强、发展迅速。目前，国家层面正加

强“智慧城市”建设的衔接，呈现出大规模的“智慧城市”升级运动“虚热”现象，许多

相关项目缺乏有序布局。测绘地理信息部门需优化政策环境，促进分工协作的行业生态环境

形成以及完善体制机制，提升测绘地理信息统一监管和服务保障能力。

一是优化政策环境，发挥测绘地理信息助力“智慧城市”应有作用。借助即将出台的

《国务院关于促进智慧城市健康发展的指导意见》东风，做好测绘地理信息在智慧城市建设

中的定位，并加强与信息化、城市建设等有关政府部门以及联通、移动等网络运营企业的联

动，做好有关规划计划衔接以及试点系统、试点领域的顶层设计和总体实施方案，形成智慧

城市建设的合力。一方面，积极跟踪需求的发展、技术的进步，不断更新优化平台、完善应用

系统，服务保障到位，做到扶上马、送一程，确保建得起、用得上、用得多、用得好；另一方

面，在加快完成全国数字城市地理空间框架建设与应用，做好太原、广州、徐州、临沂、郑州、

重庆、武汉、无锡、淄博等 9个城市的时空信息云平台建设及试点，提高政府、企业和公众对

165

测绘地理信息助力智慧城市的认知度、认同度和参与建设的协同度，强化“地理空间意识”；

充分发挥试点的试验、探索、示范作用，以及时转化成政策制度，促进形成符合行政体制改

革方向、分工合理、责任明确的智慧城市协同推进氛围。

二是完善体制机制，提升测绘地理信息统一监管和服务保障能力。一要完善公共服务体

制机制。系统内，对现有测绘地理信息生产力布局、工艺流程等进行优化，加强智慧城市建

设与地理国情普查、天地图建设、新农村建设测绘保障等重大工程的衔接和成果共享，推动

测绘地理信息部门从地图成果提供者向信息整合者转型，从数据生产优先向信息服务和知

识发现优先升级。部门间，进一步强化与公安等相关部门的合作机制建设，推动信息资源的

共享与业务协同，做好部门应用技术支持与服务，开发面向企事业单位和公众的应用服务

系统，不断满足百姓衣食住行对测绘地理信息的需求，分享测绘地理信息领域发展的成果。

二要健全统一监管体制机制。一方面，完善市县测绘地理信息行政管理体制。加强对市县智

慧城市建设的职能职责和人员配置以及专项经费投入，推动市县测绘地理信息管理机构、专

业队伍和技术装备建设，切实强化市县测绘地理信息管理部门在智慧城市建设、维护和运营

中的主体地位。并以此为契机进一步完善市县测绘地理信息管理机构的相关职能，将行政行

为中发生频率较高、与行政相对人利害关系较为密切的测绘地理信息行政审批和管理事权通

过委托、直接交办的方式依法下放，让市县测绘地理信息管理有权有责有人。另一方面，完

善相应法律法规、技术标准。规范各地数字城市地理空间框架建设与成果使用管理办法，确

保其统一、权威、标准。制定和完善地理信息保密处理规定，研究产权保护等以尽快出台地理

信息对社会开放相关政策，构建安全可信、透明公开的信息消费环境。

（三）促进两化发展

智慧城市发展，将有效推动地理信息服务向个性化、智能化、知识化的转变，也必将为

地理信息产业发展注入新的力量，促进转型升级。

一是促进地理信息服务智慧化。充分发挥测绘地理信息在信息整合、空间分析、预测预报

等方面的功能，使之成为管理决策的科学工具，信息化建设的基础平台，高效优质服务的

重要支撑。一要开发和培育定制化、人性化、知识化的信息服务内容，促使地理信息从“二

维”走向“三维”、从“静态”走向“动态”，从“独立”走向“融合”、从“贫信息”走

向“富信息”。二要创新信息服务模式，促使地理信息从“隐形”走向“显形”，由“供给

166

驱动”转向“需求驱动”，由“后台”走向“前台”，由“个体”走向“集群”，推广基

于地理围栏技术的精准信息推送、电子商务、线上线下等信息服务模式。三要拓展地理设计服

务等应用领域，提供更加以人为本的地理信息服务。

二是促进地理信息产业转型升级。智慧城市是提升城市信息化水平，提高市民生活质量，

维护社会稳定的重要手段，具有很强的公共物品特性；同时，随着城市现代化层次的日益

提升，城市的产业化经营不可避免，在智慧城市的建设、运营管理等方面实现产业的规模化

与产业链的完整性。以贯彻落实《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》为契机，采

取“政府引导+市场调节”的思路，发挥涉及测绘地理信息的政府投资的“杠杆式”作用，

鼓励民间资本参与；按照“公共服务示范为引领、主要行业应用为驱动”的策略，根据城市

信息基于时空关联与属性关联耦合度，严控 “有了更好”或“锦上添花”的项目，抓住有

“紧迫需求”的项目，开展一批效果突出、带动性强、关联度高的典型应用示范工程，优先

选择与基础地理空间信息密切相关的规划、房产、国土等领域开展地理信息智能化应用，着

力推进面向政府管理决策、面向企业生产运营、面向人民群众生活的测绘地理信息优政、兴业、

惠民服务，促进地理信息产业链条延伸和边界拓展。

参考文献

[1] 徐德明：《加快推动数字城市向智慧城市发展,为全面建成小康社会贡献力量》，《中国测绘报》，2013 年

第 3 期第 1 版。

[2] 李维森：《测绘地信版智慧城市轮廓浮现》，《人民邮电报》, 2013 年第 128卷第 6期。

[3] 李成名，刘晓丽：《数字城市到智慧城市的思考与探索》，《中国工程科学》2013 年第 15卷第 5期。

[4] 李德仁，姚远，邵振峰：《智慧城市的概念、技术及应用》，《工程研究》2012 年第 4卷第 2期。.

[5] 张永民，杜忠潮：《我国智慧城市建设的现状及思考》，《中国信息界》,2011 年第 3卷第 2期。

[6] 郑立明：《关于建设智慧城市的战略思考》，《现代管理科学》2011 年第 3卷第 12期。.

[7] 李德仁，邵振峰：《论新地理信息时代》，《中国科学》2009 年第 39卷第 6期。.

[8] 徐春燕：《智慧城市的建设模式及对“智慧武汉”建设的构想》.武汉：华中师范大学硕士毕业论文。

[9] 梁军,黄骞：《从数字城市到智慧城市的技术发展机遇与挑战》 《地理信息世界》2013 年第 2卷第 22期。

167

科技篇

168

基于“云+端”的实景三维智慧城市

周落根

摘 要：智慧城市要通过可视化、可控化、智慧化三阶段来实现。通过移动测量系统采

集的空地一体化实景三维影像是智慧城市的数据基础，将成为所有信息的主要入口。基于

“云+端”的实景三维智慧城市能解决智慧城市所面临的大数据管理、政务协同、公共服务、

便捷易用、低成本运营等难题，是智慧城市建设的最佳方案。

关键词：智慧城市 实景三维 云+端

一 对智慧城市的认识

（一）智慧城市背景

智慧城市的提出有一个大的背景和过程（图 1）：1998 年的时候，美国的前副总统戈

尔提出了数字地球的概念，我国紧跟这个概念的步伐，曾于 1999 年在北京召开了首次数字

地球国际大会，发布了《北京宣言》。2000 年起，全国各地曾掀起了数字城市建设的舆论高

潮，包括一些二线、三线的城市。但到现在，当初纷纷提出建设数字城市的地方在数字城市

方面都还处于一个起步阶段。2004 年，北京东城区，提出了“万米单元网格”市管理模

式，它对城管的建设应该说起到了很大的促进作用。从 2005 年开始，国家测绘局开始启动

数字城市地理空间框架的建设；2007 年，公安部开始启动警用地理信息系统 PGIS 的建设。

自 2008 年 IBM 提出智慧城市概念以来，随着物联网、云计算、移动互联、移动测量、大数据

等技术发展与应用，国家发改委、住建部、国家测绘地理信息局、科技部、工信部等从不同角

度推动智慧城市发展，智慧城市建设如火如荼，但目前更多处于概念、论证、探讨阶段，机

遇与挑战并存。

周落根，立得空间信息技术股份有限公司副总裁。

169

图 1. 数字城市和智慧城市的发展

（二）智慧城市概念

“智慧城市”是指通过广泛采用物联网、云计算、人工智能、计算机识别、数据挖掘、知识

管理等技术，提高城市规划、建设、管理、服务的智能化水平，使城市运转更高效、更敏捷、更

低碳。智慧城市是人脑智慧、机器智能与物理城市三位一体构成的新城市形态，是所有人的

智慧与城市及大自然的和谐统一。

智慧这个词，一般是形容人的，把智慧加到城市上面应该怎么理解？人可以分两个部

分，身体和精神。所谓身体，需要有健全的感官，还需要有感知的神经系统，对应于现在打

造的智慧城市如同一个人（图 2），有感知终端，像人的五觉一样，有如人的神经网络，

相当于要构建的基础设施，比如感官对应于传感器系统，神经系统对应于现在的互联网、物

联网、通信网。通过这个传输到我们的大脑即数据中心，通过这个中心来指挥城市的行为。另

外一个部分就是精神，从智力角度人拥有和其他动物不一样的，是可思考又可分析，在云

计算平台上，要构建也是这样一个能够模仿人类的智慧，能够进行运算的智能平台。

一座城市如果可以冠以智慧的定义是非常不容易的事情。智慧城市可以从三个方面剖析

（图 3），第一个层面是数字城市的层面，数字城市主要实现物理世界可视化，把我们管

理的一切东西数字化，把所看到的世界体现在电脑里面，在网络里面实现可视化的展现，

建立数字化应用系统。第二部分是物联网的概念，互联网实现了人和人之间的关联，物联网

将会实现物与物之间的关联，以及人对地球上，城市里面物体的控制。第三部分是云计算的

概念。单单实现可视化和可控化不足以到达智慧城市，要想实现智慧城市有一件很重要的工

170

作就是发展云计算平台和人工智能的技术，离开了人的智慧，不可能叫智慧化。只有这三个

层面的工作都落实了之后，才能真正达成智慧城市的目标。

图 2. 智慧城市与人体的类比

图 3. 智慧城市的三个阶段

（三）智慧城市误区

目前社会对智慧城市认识有几个误区：一是把智慧城市建设复杂化，无限扩大智慧城

市建设的内涵，包罗万象。实际有些城市也认为智慧城市可以解决城市的所有问题，这是错

误的观念。二是把智慧城市建设简单化，当做一个具体项目来做，智慧城市绝对不是一个项

目，她是一个目标，和生态城市是一样的，要通过很多的过程，要积累，才能逐渐实现这

样一个远景目标。三是不重视数据的建设。过去我们的需求是系统、软件，现在大数据时代，

数据是非常核心的，所有的系统是围绕数据来应用的。比如高速公路，没有人流、车流，高

171

速公路的价值无法发挥，再好的网络、设备，没有足够丰富的数据支撑则毫无价值。四是停

留在 OA、 MIS阶段，在移动互联网和大数据时代 ，应为政府、企业和公众提供服务，发

挥公众智慧，为公众创造价值。五是智慧城市建设一窝蜂，凑热闹，不因地制宜，能脱离实

际。针对不同城市的形态要因地制宜制定相应的顶层设计，不能千遍一律。

（四）智慧城市难点

智慧城市建设需要在试点或示范中逐步完善。智慧城市建设目前有五大难点（图 4）：

一是大数据的管理。包括所有格式的办公文档、文本、图片、XML、HTML、各类报表、图像和

音频/视频信息、地理空间数据均是非结构化数据，是一种海量、多元、异构数据，非常复杂

和庞大，同时要非常重视数据安全。二是要考虑政务协同。通过智慧城市建设，可以倒逼我

们国家的政策优化和机构改革，信息化对机构改革的作用是非常大的，要避免重复建设，

提高效率。三是面向公众提供服务。智慧城市建了之后，老百姓感受不到城市更干净了，空

气更好了，环境更友好了，这种智慧城市应该说很难得到老百姓的支持。所以智慧城市也要

走群众路线，让老百姓真正感觉到它的价值。四是要便捷应用，支撑智慧城市建设的技术很

先进，但使用要简单化，不能全是专家系统，不能是高学历人士才能利用的系统，要做到

三岁的小孩，七八十岁的老人也会应用。五是低成本运营，我们要考虑各个系统建了后怎么

可持续运营，智慧城市建设只有起点没有终点的，要实现低成本运营。

图 4. 智慧城市建设的五大难点

二 实景三维智慧城市

立得空间信息技术股份有限公司实现了从移动测量系统研发生产、实景三维数据采集、

地理空间数据储存管理到面向政府、企业和公众应用服务，提出了基于“云+端”的实景三

维智慧城市完整解决方案，能解决智慧城市所面临的大数据管理、政务协同、公共服务、便捷

易用、低成本运营等难题，是智慧城市建设的最佳方案。

172

（一）实景影像是智慧城市的数据基础

我们的祖先是通过画图来认识我们的家园（图 5），道路就是道路、山就是山、房子就

是房子。后来随着信息化的发展，我们就通过图形来描绘世界，六车道道路和两车道均是一

条线，是测绘语言来标绘的。现在我们通过航卫片来掌握这个世界，但还是宏观的角度。今

后，应该说是通过实景三维影像，就是我们人的眼睛所看到的一切来掌握这个世界，从空

中到地上，到室内来掌握世界。实景三维影像包含丰富的自然、经济、社会、人文等属性，具

有可视、可画、可写、可标注、可链接等特性，具有信息丰富、直观易用、性价比高、实施快捷等

显著特点，是一种智慧数据，其信息量是传统的二维地理信息数据的数十倍，可广泛应用

智慧城市、智能交通、应急保障、国防军事等领域。世界的 IT巨头如谷歌、苹果、微软等纷纷进

入街景也充分说明，比街景更精准、可量测的实景影像，是智慧城市的数据基础，将成为所

有信息的主要入口，既是大数据的主要载体和支撑基础，也能充分满足公共服务和便捷易

用的需求。

图 5. 人类认识并描绘世界的演化过程

（二）天地一体化实景三维数据

移动测量系统 MMS 是一种高精度的现代测绘装备，立得空间提供从低空到地面，到

室内的天地一体化（图 6）实景三维数据解决方案，每个点都有高清晰度的坐标，坐标的

173

精度可以从分米到厘米，可以快速搭建一个城市的实景三维系统，即影像城市。

通过立得空间低空倾斜摄影、地面移动测量、单兵采集等系列移动测量系统不但可以提

供满足政府、企业、公众要求的各种实景影像，还可生产出精度到 1：1000 的二维地图，利

用 COMMAPER大型数据生产平台可实现各种地理空间信息数据的无缝集成，解决大数据

来源和应用问题。

图 6. 移动测量系统天地一体化构建实景三维模型

（三）实景三维时空云平台

人类的生活、生产和活动都是存在于地理时空中，当前，随着对地观测技术、传感器技

术、物联网等技术的发展，地理时空信息的广度与深度不断增大。有统计表明，所有信息的

80%是地理时空数据，地理信息正成为移动互联网的重要内容。因此，地理时空数据的采

集、建模、存储、管理与分析本身就是大数据的重要组成部分；另一方面来自地理时空数据对

其它信息集成和综合利用分析所起到的链接和支撑作用，众所周知，数据和信息如果单独

利用，效果和价值有限，如果能够把具有关联的信息集成起来，进行综合和分析，效用将

倍增，而时空关系恰恰是数据和信息进行整合的重要媒介。

立得空间实景三维时空云平台（图 7）提供了基于云计算技术的海量、多源、异构数据

采集、处理、存储、管理、发布、数据共享与交换、服务，最终支持各行业的智慧应用，是智慧

城市信息资源共享与服务的基础和保障。云平台实现了基于虚拟化的资源管理，统一的数据

库访问接口，大数据管理及在线发布，基于大数据的云储存管理与监控系统，时空信息云

平台门户，个性化行业应用模版，提供云架构的时空信息服务。

174

图 7. 立得空间实景三维时空云平台

三 典型应用

通过 10多年的发展应用，基于移动测量和实景三维技术的实景三维行业应用解决方案

已经应用到 150多个城市，涉及共享平台、城管、公安、旅游、交通、社会管理、应急、社区等

10多个行业。本文仅通过城管和旅游的应用案例来说明。

（一）实景三维智慧城管

城市网格化管理从 2006 年以来取得了巨大的成功。但是随着技术的发展和需求的变

化，网格化管理也存在一些局限，主要表现在三个方面。首先，网格化管理大多是“自查自

报”的封闭内网系统，公众缺乏参与热情，认同度低。其次，基于部件、事件的网格化管理

只能解决有限的城市问题，远非民生问题的全部。最后，系统过于复杂，停留在 OA\MIS阶

段，维护成本过高。

从事城市管理内容来看，城市管理主要包括城市规划管理、市容和环境卫生管理、城市

绿化管理、市政管理、工商行政管理、公安交通管理、环境保护管理等，这些属于“大城

管”大范畴，目前国内很多城市存在的城管局或市容局将会实现“大城管”的管理模式。城

175

市管理内容有这么几个共性：基于城市的特定目标对象、由于人们的违法或违规而造成的行

为结果、管理人员或执法人员需要移动或巡逻来发现问题、有一个发现—反馈—处理的流程。

城市管理内容 100%与地理空间信息有关，目前城市管理仅仅依靠相关城市管理部门的力量

是远远不够的，应该是全民参与，全民监督。例如，目前社会公众能够进行城市管理问题举

报的途径主要是 12319热线电话和门户网站，城管人员与市民无法实现充分互动。其中网站

举报通过填写举报问题表单来进行举报，主要填写个人信息、问题描述、问题位置描述和回

复方式等。然而由于社会公众举报问题的发生地点往往描述不清楚，如：XX 路 XXX 方向

多少米，这就导致监督员进行问题核实时很难找到准确的问题发生地，从而导致处置困难。

业内专家逐渐认识到，智慧化的城管必须是一个面向公众的开放系统，应通过现代测

绘、互联网社区（SNS）、云计算、计算机智能等新潮流技术手段建设一个能够吸纳公众参

与，积极互动的智慧城管系统，使领导能够及时掌握舆情，感知民生，同时通过数据挖掘、

图像识别、舆情监管等技术开展多维度的分析、预测和优化，建立专家系统，实现城市管理

的智能决策。而在实景三维影像地图中，市民可以在影像地图表达“虚拟城市”中任意标

注，准确地报出案发地点，并通过手机上传图片来描述案件情况，从而实现“任何人、任何

时间、任何地点”的精准报案，同时，市民也可通过“网上城管——公众服务平台”平台来

监督城管执法效率、水平，这就是全民参与的实景三维智慧城管模式（图 8）。

可以想象一下今后全民参与的实景三维城市智慧化管理的情况：当你发现你家小区路

灯不亮时，你可用手机发布需要维护的路灯信息；发现乱倒垃圾行为，你可立即拍照进行

投诉；遇到交通拥堵你也可把拥堵的现场图片发送到交通指挥中心，指挥中心借助市民发

来的即时交通拥堵信息，计算出道路交通拥堵图后再发布到各交通显示屏或手机上，让市

民随时掌握出行路况信息。违章经营、违法建设、环境破坏、设施受损等城市管理主要内容，

我们都可通过手机来记录、发送有关文字、图片、视频等内容到城市管理部门，城市管理主管

领导基于移动互联网能在有无线网络的地方随时掌控、指挥城市的运营管理，城市管理人员

便能基于实景影像地图系统快速处理城市管理各个方面的问题。

目前，延安、徐州、潍坊、新洲、沧州等城市纷纷启动实景三维全民城管系统建设，这对

传统的数字化城管是一种革命。

176

图 8. 全民参与的实景三维智慧城管模式

（二）实景三维智慧旅游

旅游业作为信息资源最密集的行业之一正逐渐成为刺激内需的战略支柱产业，“十二

五”时期旅游信息化更是迎来历史性的发展机遇。但当前景区的信息化建设水平普遍不高，

不能完全满足旅游者的需求，基础设施应用较差，统分散、未实现完全的互联互通，缺乏与

游客、旅行社及商家互动交流的开放平台。与当前智慧城市、智慧旅游的信息化建设要求相差

甚远。各景区旅游部门迫切需要一个集电子政务、电子商务、公众服务于一体的信息化平台，

解决景区基础设施管理、旅游资源的科学规划、宣传推广、应急指挥等问题，为游客提供方

便、快捷的旅游资讯，预定、消费、分享整个旅游体验过程。而城市旅游主管部门更需要面向

世界打造一个在线旅游服务平台。而采用实景三维地理信息技术、移动测量、云计算、物联网

等信息化手段则是实现旅游城市和景区管理的高效化、精细化和智能化的基础。

立得空间在智慧黄鹤楼总体技术设计上采用最新的云计算架构、移动互联网、传感器物

联网、实景三维 GIS、3D、多媒体应用等先进的技术，在充分利用现有基础进行改造升级的基

础上，建设了一个景区综合管理与应急服务平台、一个游客体验中心和一个公众服务门户网

站，即“一平台、一中心、一门户”的建设（图 9）。

这种统一的基于“云+端”模式的顶层设计架构使智慧黄鹤楼与智慧武汉的其他基础

设施，如武汉云计算中心、智慧城市中心、武汉市智慧旅游平台等无缝联通。在应用端可以与

智慧武汉的其他应用，如智慧城管、智慧公安、智能交通、智慧医疗、市民一卡通等实现互联

互通，形成一个有机结合的整体，实现了景区旅游的可视化、可控化及智慧化管理，将荆楚

177

文化、黄鹤文化与科技进行有机融合，通过在线虚拟游的特色体验，创新文化旅游新模式，

实现了科技与文化、景区与文化融合，不断提升景区管理服务水平和完善游客体验，完成智

慧黄鹤楼的信息化建设总体规划，为智慧武汉建设提供高价值的参考和示范。

图 9. 智慧黄鹤楼总体技术设计

四 结束语

十八大报告提出，坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，促进

工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展，确保到 2020 年城镇化质量明显提高。新型城

镇化与过去的城市建设有本质的区别，它立足以人为本，更加注重城镇化的发展质量，更

加要求全面协调可持续，更加强调统筹兼顾和科技创新。

众所周知，信息科技是先进生产力的代表，信息化是世界经济发展的必然趋势，因

此，信息化将在新型城镇化建设中发挥至关重要的引领和助推作用；同时，新型城镇化也

将为信息化带来巨大的发展空间。新型城镇化建设与以往的城市建设是不一样的。过去的城

市建设把资金和精力主要投放在省会级以上城市，导致人口向一处集中，配套设施和管理

跟不上需求，对交通、环境和就业等造成很大的压力。而“十八大”提出的“新型城镇

化”考虑更多的是应以人为本，可持续发展。因此，要从顶层设计来考虑规划、建设、管理城

市，并服务市民等各个环节，不能用以前那种“摊大饼”的城市发展模式，应该更加重视

178

生态文明的建设和整个城镇化管理水平和服务水平的提高。“新型城镇化”在城市规划、建

设和管理过程中要运用新的思维、新的方法和新的手段。

智慧城市的建设，将在新型城镇化建设中发挥极其重要的作用。基于“云+端”的实景

三维智慧城市方案充分集成移动测量、实景三维、移动互联、物联网、云计算、大数据等先进技

术，能解决智慧城市建设所面临的大数据管理、政务协同、公共服务、便捷易用、低成本运营

等难题，是智慧城市建设的最佳方案，是测绘地理信息产业跨界融合 IT 业的经典，能更好

发挥测绘地理信息技术在智慧城市建设中的基础性、核心作用，并进一步促进测绘地理信息

产业的发展。

179

信息化与智慧中国建设

张新红

摘 要：目前中国正处在发展阶段、发展方式、经济形态、社会形态四大转型的交汇期，

要走出人口红利消失、中等收入陷阱、资源环境约束三大困境需要大智慧、大战略。信息化既

是保持经济持续快速发展的动力源，也是破解当前各类矛盾的利器。中国正处在从工业社会

走向信息社会的加速转型期，建设智慧中国必须按照信息社会发展的内在要求，围绕构建

知识型经济、网络化社会、服务型政府、数字化生活，全面提升信息化水平。

关键词：信息化 智慧中国 信息社会

经历了 30多年的高速发展之后，中国经济和社会发展都进入了一个新的发展阶段，环

境、任务、目标及面临矛盾、动力机制都发生了非常大的变化。无论从哪个方面看，下一步的

发展真的需要大智慧。在从工业社会向信息社会加速转型的过程中，建设智慧中国绕不开信

息化，更离不开信息化。

一 中国的发展需要大智慧

中国经济发展面临转型，社会发展也面临转型。转型期遇到的问题要复杂得多也困难得

多，需要新的理论、新的战略、新的手段，当然更需要大智慧。

（一）中国经济遇到了大麻烦

中国经济 30多年高速增长来之不易，其带来的最大成就就是让中国一举成为世界第二

大经济体。但不用大费心就可以发展，最近一段时间西方各主要观点引领机构看中国的眼神

明显与以前不大一样了。福布斯中文网发表乔治.弗里德曼署名文章《中国经济奇迹的终结》

称：“近几年中，对中国持怀疑态度的人群一直在壮大。但过去的几个月中出现了翻天覆地

张新红，国家信息中心信息化研究部主任。

180

的变化，我们已经从认为中国无所不能、相信没有什么是中国人无法办到的，开始逐渐意识

到中国模式已经不再奏效。” 并进而下结论说：现在的讨论正在从“中国还需多久超越美

国”的预测转变成“中国崩溃将带来何种后果”的担忧。《纽约时报》专栏作家、诺贝尔经济

学奖得主保罗.克鲁格曼的观点也许很有代表性，他在署名文章《中国模式遇到了大麻烦》中

提到：“现在信号非常明确：中国遇到了大麻烦。我们不是在说发展中的一些小挫折，而是

更为根本的问题。中国的整个商业运营方式，以及推动中国经济 30 年来迅猛发展的经济体

制，都已经达到了极限。”也有一些人认为，中国经济不是会不会出现危机，而是已经处在

危机之中。种种迹象表明，唱衰中国经济者虽早已有之，但于今为甚。

对于国外媒体及专家唱衰中国，我们不能简单地笑之杞人忧天，或粗暴地斥之别有用

心。2008 年全球经济危机爆发以来，西方国家的日子不好过，他们希望中国经济能拉动全

球经济度过难关，中国确实也做出了自己最大的努力。但现在他们看到了中国经济自身也存

在很多问题，当然也就有了几多担心几多愁。以前他们担心中国成为老大，现在又担心一旦

中国经济也出了问题他们将失去的更多。更为重要的是，中国经济真的遇到了前所未在的大

麻烦。而对于这些麻烦，从中央政府到专家学者乃至平民百姓其实早就有所察觉，也一直在

努力化解。

（二）转型期的阵痛与困境

“摸着石头过河”一直是过去 30 年中国经济发展的主旋律，在这个过程中我们模到了

两块最大的石头：一个是改革，一个是开放。改革给生产力松了绑，从农村到城市，从企业

到政府，生产和管理效率发生了重大变化。开放使我们学会了运用两个市场、两种资源，从

国外引进了资金、人才、技术和管理经验，并源源不断将国内生产的廉价产品输送到国外。于

是，中国开始富起来了，成了全球第二。但这个时候也就有了新的问题：劳动力成本提高

了，资源消耗差不多了，环境破坏得难以支撑了，与国外的落差缩小差不多了。一句话：得

转型了。

目前的中国正处在多类转型的交汇阶段。一是发展阶段面临转型——从中等收入国家向

中高收入国家转型；二是经济形态面临转型——从产品经济向知识经济转型；三是发展方

式面临转型——从粗放向集约转型；四是社会形态面临转型——从工业社会向信息社会转

型。每一种转型都将是一个痛苦的过程，这么多的转型期阵痛叠加在一起会怎么样？当然是

181

非常的痛苦。我们得明白，承受这些痛苦是必须的，也是值得的。

转型期阵痛就来源于所面对的前所未有的各种麻烦。仔细分析可以看出，中外学者的种

种担忧大多集中于“三大困境”：一是“人口红利消失”，二是“中等收入陷阱”，三

是“资源环境约束”。现在真正需要思考的是：中国有没有办法摆脱或走出这“三大困

境”？如果就事论事，或依靠传统的思维方式或经济学理论，很可能会陷入一团乱麻中斩

不断理还乱了。

二 智慧中国离不开信息化

“三大困境”或中国经济发展矛盾的核心其实只有一个，那就是推动经济增长的动力

源问题。只要能够找到新的增长动力源，其它的矛盾也即便不能迎刃而解也可以达到事半功

倍的效果。同样，寻找新的增长动力源也不能就事论事，需要跳出圈儿外、站到更高处去思

考和发现。

（一）信息革命唱响人类发展主旋律

我们不妨推动人类社会不断进步的最重要力量是什么？是技术进步。技术进步推动人类

社会进步的基本逻辑是：新技术的出现带动新的产业和业态出现，并对其它产业产生渗透

影响，引发生产力要素和结构发展重大变化，进而带动生产关系发生变化，最终导致新的

社会型态出现。但并不是所有的新技术都能产生革命性的影响，能带动社会变革的技术必须

具备冲击力强和广泛渗透等基本特征。现阶段人类社会正在经历的技术革命就是信息技术革

命，也简称为信息革命。

正如农业技术革命缔造农业社会文明、工业技术革命缔造工业社会文明一样，信息技术

革命正在缔造信息社会文明。按照建设信息社会的要求充分利用信息技术革命带来的机遇，

中国就有希望一举走出困境。打造新的产业、培育新的业态、重塑动力机制、转变发展方式、实

现跨越发展，这些都是信息革命为我们带来的发展机遇，也是解决诸多矛盾的突破口。

（二）信息革命远未结束

在从工业社会向信息社会的加速转型过程中，信息化不再只是一种可供选择的技术手

段，而是一种新的生存和发展环境，甚至是必须完成的战略性任务和目标。2008 年全球经

182

济危机爆发以来，信息技术革命不仅没有结束，而且是正在加速。物联网、云计算、智慧城

市、新一代移动通讯、3D打印、大数据、高速宽带、移动互联网等一系列新技术新应用层出不

穷，正悄然改变全球生产力结构及其布局。

正因为如此，世界各国无论是出于急于寻求新的出路、解决现实问题，还是为了瞄准未

来竞争、确立信息社会新优势，都把建设信息社会作为国家的战略目标。对于中国而言，建

设信息社会具有更为复杂的背景、更为深刻的内涵和更为重要的意义。

（三）信息社会已经到来

我们可以从手机的应用看一下信息革命带来的影响。对于很多人来讲，现在如果离开了

手机还真是件麻烦事。从 2006 年起，中国手机用户数每年都跨越一个亿级台阶，到今年 6

月底已接近 11.8亿用户，普及率达到 87%(如图 1)。

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

移动电话用户(万户) 33400 39343 46108 54729 64123 74738 85900 98625 111216

移动电话普及率(%) 25.9 30.3 35.3 41.7 48.5 56.3 64.4 73.6 80

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

图 1. 2004-2012 年中国移动电话用户数及普及率

(数据来源：根据工业和信息化部历年“通信产业统计工报”)

2003 年，全球信息社会高峰会议在日内瓦召开，发布了关于信息社会的《原则宣言》和

《行动计划》。2005 年，联合国通过决议从 2006 年起将 5月 17日定为“信息社会日”。

对于信息社会该从哪一天算起，至今并没有一个公认的结论。1946 年第一台电子计算

机的问世、1980 年第一台个人电脑的出现、1993 年互联网开始商业化、2006 年第一个“信息

社会日”的出现都曾被讨论过。其实，这个问题并不重要，重要的是要认识到信息社会已经

183

来了。人们将 1786 年瓦特发明蒸汽机作为工业革命的开始更多地只是为了纪念的意义或理

论研究的方便。事实上，从工业社会到信息社会并不是一天完成的，更不是所有的国家和地

区都是一夜之间进入到信息社会的。

2006 年出台的《中国信息化发展战略（2006-2020）》提出到 2020 年要为“全面进入信

息社会奠定坚实基础”，其中隐含的判断是：中国尚处在工业社会后期，但信息社会建设

已经开始，还不能算是全面进入信息社会。

在从工业社会走向要信息社会的过程中，信息化在其中发挥着至关重要的引领和推动

作用，智慧中国建设绕不开信息化，也离不开信息化。

三 中国信息化现状与未来

对于充分利用信息技术，我们有一个很好的叫法就是信息化。当信息化达到很高水平

时，信息社会也就真的到来了。经过多年的发展，中国信息化取得了长足的进步，已经开始

对经济社会发展产生引领变革的作用。

（一）中国信息化的基本框架

信息化建设的内容非常广泛。上个世纪九十年代后期，中国曾经确立了“六要素”理

论，成为指导信息化工作的基本理论。信息化六要素是指信息化建设的六个方面主要内容，

即：信息基础设施、信息产业、信息资源开发利用、信息技术推广应用、信息化人才培养、信息

化法律法规和标准规范。

随着信息化的快速发展，“信息技术推广应用”受到越来越多的重视。在研究制定《国

家信息化发展战略（2006-2020）》时，“信息技术推广应用”被重点提出来，并确立了五

大领域的重点应用，可以概括为经济信息化、社会信息化、政府信息化、文化信息化、军事信

息化。这样，信息化基本框架也就演变成了“五要素+五应用”。

推进五大要素、五大应用成长发展是信息化工作的重要内容和抓手，其成熟度也成为衡

量信息化工作成效、发展水平的重要依据。

（二）信息化进入深化阶段

如果从开始应用计算机算起，中国信息化的起步最早可以追溯到上个世纪七十年代。80

184

年代中期国家部署了十多个纵向业务系统的建设，以管理信息系统（MIS）、计算机集成制

造系统（CIMS）为代表的企业信息化开始起步。90 年代中后期互联网应用开始后，信息化

步伐明显加快。2000 年国家明确了信息化的战略定位，制定了第一个真正意义上的信息化

专项规划，中国信息化进入了全面整体推进阶段。随着信息技术应用的不断深化，目前中国

信息化已进入引领经济社会变革的新阶段。

经过几十年的发展，中国信息化取得了十分显著的成绩。中国的信息基础设施实现了跨

越发展，信息产业已成为名副其实的战略性、支柱性龙头产业，经济、社会、文化、政府、军事

各领域的信息化水平都得到了大幅度提升。

现阶段，中国信息化发展面临一些新的问题。一是信息基础设施水平不适应需求快速增

长的需要。尤其是宽带发展中的速度慢、资费高、服务差问题亟待解决。二是关键核心技术创

新能力不强，不仅引发诸多安全隐患，也导致信息产业大而不强，影响竞争优势的确立。三

是信息资源开发利用严重不足，资源共享、业务协同步履维艰，极大削弱了信息化成效。四

是信息生产力发展遇到很多制度性约束，现有法律、标准、管理体制不能适应发展需要，改

革面临的困难加剧。

（三）信息技术加速扩散

信息化的发展过程也是信息技术及其产品加速扩散的过程。按照罗杰斯的创新扩散理

论，一项创新应用在初始阶段其扩散的速度会很慢，一旦普及率达到 10%以上越过临界

点，扩散速度会不断加快，达到一定程度后速度会逐步放慢。按照这一理论，目前中国的主

要信息技术和产品基本上都处在加速扩散期，信息化发展具有巨大的空间和潜力。

以互联网应用为例，2006 年中国互联网普及率首次突破 10%，开始进入加速扩散

期。2008 年起中国已成为全球第一网民大国，2012 年中国互联网用户达到 5.64亿，网民普

及率为 42%（如表 1）。尽管中国互联网发展够快，但总体发展水平还比较落后，2010 年起

才开始超过全球平均水平，目前普及率也只有英、德等国家的一半左右。这也从另一方面说

明中国互联网应用的潜力空间依然很大。预计 2015 年中国互联网用户将达到 7亿人，普及

率约在 50%左右，仍有很大的上升空间。

表 1. 2012 年 6月全球及部分国家网民数和网民普及率

（数据来源：IWS，全球互联网统计：http://www.internetworldstats.com/stats.htm）

185

　 国家或地区 网民数 网民

2012 年 占人口比重%

1 中国 538,000,000 40.10%

2 美国 245,203,319 78.10%

3 印度 137,000,000 11.40%

4 日本 101,228,736 79.50%

5 巴西 88,494,756 45.60%

6 俄罗斯 67,982,547 47.70%

7 德国 67,483,860 83.00%

8 印尼 55,000,000 22.10%

9 英国 52,731,209 83.60%

10 法国 52,228,905 79.60%

前 20个国家 1,776,355,028 38.10%

其它国家 629,163,348 26.70%

全球 2,405,518,376 34.30%

中国移动电话普及率 2012 年已达到 80%，但尚未达到全球平均水平（88%），发展空

间仍很大。

个人计算机的普及应用也处在快速发展期。2012 年城市家庭每百户拥有计算机已达到

87 台，但按人口算每百人拥有计算机数量只有 30 台左右。农村家庭每百户拥用计算机数量

2012 年只有 21 台，今后几年将会有大的发展（如图 2）。

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

城市 41.5 47.2 53.8 59.3 65.7 71.2 81.9 87.0

农村 2.1 2.7 3.7 5.4 7.5 10.4 18.0 21.4

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

图 2. 2005-2012 年中国城市和农村家庭计算机拥有量（台/百户）

（数据来源：根据国家统计局《中国统计年鉴》资料）

此外，网上购物、移动互联网、市民卡等应用目前也都处在上升期，未来一段时间内都

186

会有快速发展，不仅为经济发展提供源源不断的动力，也将使整个国家的信息化水平快速

提升。

（四）向信息社会加速转型

2010 年，国家信息中心发布了第一份“中国信息社会测评报告”，表明目前中国正处

在从工业社会走向信息社会的加速转型过程中。这不仅有利于我们认请当前所处的位置，也

有利于把握现阶段的主要矛盾和任务。

转型期内，中国发展有着巨大的机遇，也将面临前所未有的挑战和困难。我们唯一正确

的选择就是利用信息技术革命带来的机遇，化解现实矛盾，促进经济、社会快速健康发展。

其中最重要的任务就是按照信息社会的内在要求，建设好知识型经济、网络化社会、数字化

生活和服务型政府。

所谓的大智慧，就在于要用信息社会的思维，按照信息社会的要求，以信息化引领和

带动中国经济、社会走出困境，重塑未来。

187

智慧时代需要什么GIS技术？

宋关福 石伟伟 李绍俊

摘 要：云计算、物联网、移动计算、大数据和智慧城市是当前影响 IT 发展的五大因

素，其中，前四个是技术手段，最终落脚点在智慧城市。尽管数字城市建设还正如火如荼，

但智慧时代正在悄然来临。地理信息是智慧城市重要的基础信息，GIS 技术是智慧城市重要

的支撑技术。二维GIS、空间数据库、组件式GIS 和 Service GIS 等技术有力地支持了数字时

代的 GIS 应用建设，那么在智慧时代需要什么样的 GIS 技术？在智慧城市与云计算、物联

网、大数据和移动计算携手并进时，GIS 技术的未来发展趋势也渐渐明朗。

关键词：云计算 物联网 大数据 移动计算

一 GIS 技术光环曲线

大家已经很熟悉 Gartner 的新技术光环曲线了，笔者曾于 2009 年初次绘制了 GIS 平台

软件技术光环曲线。2011 年更新过一版，各种技术在曲线上的位置有了明显变化。时至 2013

年，该曲线又有新的变化（如图 1～3）。

宋关福，北京超图软件股份有限公司总裁，博士；石伟伟，李绍俊，北京超图软件股份有限公司。

188

萌 芽 期 过 热 期 低 谷 期 复 苏 期 成 熟 期

成 熟 度

期望

G I S 云 计 算

服 务 式 G I S

三 维 G I S

移 动 G I S

2 年 以 内 2 ~ 5 年 5 ~ 1 0 年 1 0 年 以 上出 现 时 间 ：

图 1. 2009 年 GIS 平台软件技术光环曲线

G I S 云 计 算

萌 芽 期 过 热 期 低 谷 期 复 苏 期 成 熟 期

成 熟 度

期望

2 年 以 内2 ~ 5 年 5 ~ 1 0 年 1 0 年 以 上出 现 时 间 ：

图 2. 2011 年 GIS 平台软件技术光环曲线

189

图 3. 2013 年 GIS 平台软件技术光环曲线

在 2013 年 GIS 平台软件技术光环曲线上，可以看出：

（1）二维 GIS，组件式 GIS，空间数据库等技术经过 30多年或者 10多年的发展，都

已经进入成熟期。

（2）基于 SOA 架构的服务式 GIS 正在逐步替代 WebGIS，从复苏期走向成熟

期，WebGIS将逐步被淘汰。

（3）移动 GIS 在 10 年前产生，现在应该在低谷期，正在向复苏期转移。三维 GIS自从

谷歌推出 Google Earth 之后进入过热期，随后大众对三维的华而不实有所失望，经历了一

段低谷期。现在，三维 GIS正从低谷期进入复苏期。

（4）GIS 云计算从 2009 年开始萌芽，2010-2011 年经过概念炒作阶段，现在正进入低

谷期。

在我们构建未来的应用系统时，成熟的技术往往不会被忘记，但目前尚未成熟的技术

却很容易被忽略，而这些技术恰恰是以后很可能很快被成熟应用的技术。

我们认为，在智慧时代需要关注三大技术的应用，即云 GIS 技术、移动 GIS 技术和二三

维一体化 GIS 技术。本文将简单介绍这三项技术。

二 云 GIS 技术

为了更好的支持云计算，充分发挥云服务器的优秀性能，GIS软件特别是服务器软件

190

需要具备三大技术：跨平台 GIS 技术、64 位 GIS 技术和 GIS并行计算技术。

（一）跨平台 GIS 技术

早期的 GIS 系统大都是 C/S 结构的，主要 GIS 功能在客户端实现，服务器主要是存储

数据。现在应用系统更多采用 B/S 结构，GIS 的功能重心转移到服务器端，主要功能在服务

器端实现，客户端只是用来展示计算结果和交互。客户端基本是 Windows 一统天下的局

面；而服务器端操作系统则是 Windows、Unix、Linux 是三分天下的格局，因此需要考虑GIS

平台对跨平台的支持能力！

超图研发中心曾经在一组对比测试中发现，用 Linux 和 Unix可以满足更多的客户端的

并发访问需要。也就是说，在满足相同数量客户端的情况下，用 Linux 和 Unix需要更少的

服务器。在云计算领域，有 Windows 的云，但更多的云计算的技术和平台是基于非

Windows 的，如 IBM 的云、红帽的云和谷歌的云都是 Unix 或 Linux。因此，在智慧时代所选

的 GIS 平台软件必须支持多种操作系统，才可以在云计算建设中有更多优秀技术和平台可

供选择。

SuperMap GIS服务端软件除了支持Windows 之外，还支持主流的 Linux 和 Unix 平台

（如图 4）。在实际应用中，Linux 和 Unix两个操作系统的稳定性非常高，并发能力也更

强。SuperMap GIS还支持国产操作系统，如麒麟、红旗、凝思等。如下图所示：

图 4. SuperMap GIS 支持的操作系统

191

（二）64 位 GIS 技术

曙光天演小型机可装内存 512GB，天河一号超级计算机可装内存 98GB，如果 32 位

GIS软件，则GIS软件一个进程只能用不到 4GB 的内存，超级计算机编程了超级浪费。因

此需要发展 64 位 GIS，才能充分发挥高端服务器的优异性能和海量内存优势（如图 5）。

图 5. 32 位与 64 位大数据量空间计算对比

超图公司早在 2001 年就发布了 64 位 GIS软件的 Windows 版本，2012 年 4月发布了 64

位 SuperMap iServer 的 Linux 和 Unix 版本，这也是全球首套真 64 位 Service GIS。

（三）GIS并行计算技术

鉴于 2011 年来硅晶体管已接近了原子等级，达到了物理极限，摩尔定律开始失

效，CPU频率无法向以前那样快速增长，取而代之的是多核技术的快速发展。但 GIS 的数

据量的增长步伐却没有减缓，CPU频率的增长无法抵消 GIS 计算量的增长，GIS正在遭遇

性能瓶颈。要解决这一问题，必须发展 GIS并行计算技术并产品化。

其中一个例子就是缓存切图。现在的 B/S 应用为了提高出图性能，大多采用金字塔结构

的瓦片缓存。但Web 地图发布之前缓存切图非常耗时，动则几天甚至几十天的切图时间严

重影响了数据更新的效率，即使采用高端服务器，也不能大幅度缩短切图时间。唯有通过并

行切图技术，充分利用多核计算机和多台计算机的计算能力来大幅度提升切图的效

果。SuperMap 研发的并行缓存切图技术具备以下特点：

（1）大幅提高切图性能：某省国土数据切图：由 23小时提升至 3小时（10个并

发），并发越多速度越快；

（2）支持搭建切图云：超图把并行切图的技术内置与 SuperMap iServer 6R(2012) SP3

192

中，方便用户搭建内网切图云，可为各个部门提供高性能切图服务

（3）普适性：并行切图技术既适用于多核高端服务器，也适用于多台 PC集群，且支

持Windows、Linux、Unix，在数据更新时能够更快速地更新地图缓存。

基 于 SuperMap 云 GIS 技 术 ， 我 们 不 仅 搭 建 了 面 向 企 业 应 用 的 超 图 云

(www.supermapcloud.com)和面向个人应用的地图汇（www.dituhui.com）两个公有云，还为

科研单位搭建了科研用 GIS私有云和政府用 GIS私有云。

三 移动 GIS 技术

移动智能终端的快速发展，带来大量移动电子地图的应用。在智慧城市的建设中，不仅

需要大众版的电子地图应用，还需要专业的移动 GIS 应用，如在公安、应急、救灾、测绘等专

业领域。专业的移动 GIS 应用有两种工作模式：一是实时在线模式（瘦客户移动端），二是

可离线模式（全功能移动端）。对于数据需要保密、网络条件不佳、没有网络的情况下，全功

能移动端显得更加重要。在智慧城市建设中不仅要重视在线的应用模式，也要重视可离线应

用的模式。

瘦客户移动端模式本地功能弱，需实时在线调用服务端的 GIS功能，它的特点如下：

必须链接GIS服务器获得 GIS 专业功能；

支持多种移动端：iOS、Android、Windows；

在线地图浏览、编辑、查询、分析；

可打开本地离线缓存图片。

全功能移动端本地功能强，是一种可以离线也可以在线使用的移动 GIS，支持离线的

矢量数据和离线的分析编辑功能。它的特点如下：

具有完整GIS功能内核，可不连接服务器；

支持离线矢量数据和离线分析编辑；

支持二维三维一体化；

支持多终端：iOS、Android、WP。

全功能客户端 SuperMap iMobile采用和桌面端相同的内核，不仅不需要转换格式、而且

移动端功能可以和桌面端同步增长。

为民政部减灾中心研发的地震救援与核灾移动终端正是基于 SuperMap iMobile开发

的，在雅安地震和定西地震灾后救援指挥和灾情核查中发挥了作用。由于采用了全功能移动

端技术，因此即使在震后数字通信未恢复的情况下也可以使用 GIS功能（如图 6）。

193

图 6. 地震救援与核灾移动终端

四 二三维一体化技术

有不少用户曾经花费巨资建设了三维应用系统，但往往发现高昂的花费并没有得到实

际用途，除看一看和查一查以外，平时基本上就束之高阁。应用单位开始不满足于“面子工

程”或“花架子”的三维可视化效果，并对三维应用的实用性产生怀疑。导致这种问题的原

因在于三维技术和二维 GIS相互分离，二维 GIS强大的功能无法在三维中应用。

从需求的角度看，传统的三维技术不能很好地满足三维 GIS 深层次的需求。借鉴马斯洛

人的需求五层次理论，我们认为 GIS功能需求也分五个层次，由浅至深依次为数据获取、可

视化表达、查询、分析和建模（非三维建模，是分析过程的模拟）。二维 GIS经过 30多年的

发展，基本上可以满足 5个层次的需求，而三维 GIS 发展时间不长，目前只能满足获取、可

视化表达和查询三个基本层次需求以及部分高层次的需求。因此从这个角度讲，二维 GIS 是

实力派，三维 GIS 是偶像派（如图 7）。

194

图 7. 当前 GIS可满足的需求层次

我们需要找到一种方法将二维 GIS 与三维 GIS完美结合。传统将二维 GIS 平台和三维可

视化软件的结合使用的混搭模式是一种思路，但这个模式下数据一体化程度比较差，功能

一体化也难，这种混搭方案只能是一个权宜之计。二三维一体化 GIS 技术才是问题解决的根

本之道。在超图研发的 RealSpace 技术，已经在二三维一体化方面取得了较大的进展，应用

中也取得了较好的效果。

相对于二维 GIS 和三维可视化软件，二三维一体化 GIS具备如下特点：

数据结构二三维一体化：海量二维数据无需转换，可直接高性能地在三维场景中

可视化；

软件二三维一体化：使用二维和三维不需要分别启动不同的软件；

基于数据库管理三维数据：三维数据不仅可以保存在一般文件中，还可采用空间

数据库存储管理；

三维中使用二维分析功能：在三维窗口中可以直接使用所有二维分析功能，展示

分析结果；

符号化的三维数据模型：场景符号化是三维数据可进行空间分析的前提。

其中，符号化而非实体化的三维数据模型，是二三维一体化 GIS 有别于 CAD 和虚拟现

实的非常重要的特点。虚拟现实的三维道路通常是实体化建模的，可以量算，但无法对把三

维模型的道路加入路网拓扑计算中，还必须另外存储道路中心线以便建立拓扑关系，导致

了分析数据和可视化数据两张皮，给数据更新维护带来不必要的代价。

195

在三维 GIS 中，对于需要进行空间分析的路网和管网等，需要符号化的方式建立三维

场景。在数据库中，存储的是道路和管网的中心线，在二维窗口可视化时配置二维线型，在

三维窗口中可视化时配置三维线型，这样不仅节约了三维场景的存储空间，还让三维的道

路和官网数据直接参与拓扑运算。甚至在道路扩宽后，如果没有改道，也不用重新建模，只

需要更换道路的三维符号即可。在 SuperMap 产品中，提供了三维线型符号编辑器，可以设

计各种三维线型符号（如图 8～11）。

当然，对于那些需要逼真可视化的地物而言，也需要实体化建模，因此三维 GIS 的应

用模式通常是混合使用实体化建模和符号化建模。

图 8. 符号化之点状符号 图 9. 符号化之线符号（道路）

图 10. 符号化之线状符号（管线） 图 11. 符号化之面状符号（水面）

五 结束语

随着智慧时代的到来，GIS 的技术发展面临新的挑战和机遇。云 GIS 技术、移动 GIS 技

术和二三维一体化的 GIS 技术是支撑未来智慧时代的 GIS 应用的三大核心技术。

在“云物移大智”中，云计算是领衔的技术手段，也是智慧时代重要的标志性技术，

未来的应用也将是“云+端”的组合。SuperMap GIS 平台软件产品很多，但归纳起来就

是“云+端”的组合，云服务器包括 SuperMap iServer、SuperMap iPortal 和 SuperMap

iExpress，端则包括桌面端 SuperMap iDesktop、组件端 SuperMap iObjects、Web端 SuperMap

196

iClient(其中包括瘦客户移动端)和全功能移动端 SuperMap iMobile（如图 12）。

图 12. SuperMap GIS 7C“云+端”的产品体系

超图一直致力于构建“强云富端“的 GIS 技术和产品体系，通过与业界的共同努力，

让GIS 为智慧时代的早日到来做出更大的贡献！

197

智慧中国与遥感数据服务

曹天景 梁 荣 伟 鹏 陈红涛 孙晓鹏

摘 要：本文简要回顾了从数字地球到智慧地球的理论演进，对智慧中国建设中遥

感数据服务需求和技术发展趋势进行了展望，重点介绍了倾斜摄影测量技术及其在智慧城

市、智慧旅游等方面的应用前景，并就智慧中国遥感数据服务面临的问题提出了若干政策建

议。

关键词：遥感 倾斜摄影测量 智慧城市 智慧旅游

一 背景综述

（一）数字地球

1998 年 1月 31日，美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表演讲《数字地球：21世

纪认识地球的方式》。戈尔指出，尽管人类已经有能力获取空前浩繁的地理环境、经济文化等

各领域的原始数据，但在利用这些数据方面仍面临巨大的挑战。一个典型的例子

是，LANDSAT卫星二十年如一日每两周将全球拍摄一遍，但这些数据的绝大部分从未被

使用过。政策和技术两方面因素造成了这一局面：僵化的数据政策使得潜在的数据需求无法

得到满足；同时，因受自身生理机能的局限，人类也无法充分理解这些原始数据。解决问题

的办法，一是提高数据的可得性，以商业化的方式促进数据共享；二是实现数据的可视

化，即建立一个关于地球的、嵌入海量地理数据、多分辨率的三维表现系统。为此，需要在高

速计算、海量存储、宽带网络、高分辨率遥感卫星、GIS互操作、元数据标准、数据融合和拓展

等方面实现突破。

曹天景，研究员，中国四维测绘技术有限公司副总经理，四维航空遥感有限公司总经理；荣伟、梁鹏，中航四维（北京）航空遥感技术有限公司；陈红涛，四维数创（北京）科技有限公司；孙晓鹏，四维航空遥感有限公司。

198

（二）智慧地球

2008 年 11月 6日，IBM总裁兼首席执行官彭明盛在美国外交关系委员会发表演讲《智

慧地球：下一代的领导议程》。他认为，尽管当今世界的基础结构正在向“智慧”的方向发

展，人类对信息的感知、处理和利用能力都得到了空前的提高，但困扰人类社会的一些固有

问题，如能源和资源浪费、环境污染、气候灾难、医疗事故、金融动荡、商业效率低下等，却依

然未能得到妥善解决。物理基础设施与信息基础设施的分立是导致这一问题的根本原因。因

此，全球 IT 产业下一阶段的主要任务，就是要把各种感应器件嵌入到电网、道路、桥梁、大

坝、建筑等各种设备和设施中，建设实体与信息相融合的新一代“智慧型基础设施”。同

时，人类社会的各种团体和组织，如企业、政府、学校、医院、社区等，也应当对其业务流程、

组织架构、政策理念、运行模式等进行整合和重构，创建“智慧型社会组织”。在此基础上，

人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，克服各种全球性问题，从而达到“智

慧”的状态。彭明盛的这番讲话，被认为是开启了全球 IT 产业迈向“智慧地球”时代的序

幕。

（三）从数字地球到智慧地球

从数字地球到智慧地球，美国国家信息化战略的目标和手段都发生了重大变化。数字地

球阶段主要关注地理信息的共享、互操作和可视化表现，旨在建立基于定位和遥感基础设施

的信息服务体系。智慧地球阶段则主要关注解决人类社会面临的各种现实问题，旨在建立基

于新一代信息基础设施和社会组织，具有灵活感知和反馈运作能力的泛在服务机制。

美国的实践表明，国家信息化是一个循序渐进的过程。数字地球搭建的网络和数据环

境，为智慧地球建设奠定了基础。数字地球把 3S 技术和网络技术联系在一起，为全球信息

化提供了一个基础框架。物联网技术通过各种传感设备，把任意物品与互联网连接起来，进

行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。云计算技术通过整合各种计

算资源，构建虚拟资源中心，向用户灵活提供所需的信息和服务。数字地球与物联网、云计

算技术相互依托、相互补充，形成了智慧地球的技术基础。智慧地球作为数字地球的扩展与

延伸，是信息产业发展的必然结果，也是信息化的必然趋势。

199

二 智慧中国时代遥感数据服务趋势

（一）用户由政府向社会公众发展

传统的遥感数据用户主要是政府部门，应用目的是为城市规划、应急响应等公共服务提

供信息支持。智慧中国时代，遥感数据可承载的服务类型越来越多，除满足政府部门履行行

政职能的信息需要外，还可为社会公众提供通信、物流、出行等方面的信息服务，其应用的

普遍性将越来越高，越来越被大众所接受。

（二）数据形式由单一向多元化发展

目前典型的地理信息系统应用主要以传统二维地图作为背景数据。进入智慧地球时代，

随着传感器技术的发展以及信息提取技术的提高，能为用户提供的数据类型将越来越丰

富，不再局限于二维地图，而是向三维可视化数据、真正射影像，街景地图以及视频等多元

化发展，充分满足用户的不同需求。

（三）由瞬时观测向持续观测发展

随着智慧型信息服务的普及，长采样周期的遥感数据已无法满足未来的应用需求。用户

将更关注按需随时更新数据，特别是对于实时性要求比较高的应用场合，如交通规划、灾害

分析、气象预测等。这就对传感器以及信息获取技术提出了更高的要求。

（四）存储与计算资源的云化发展

传统的遥感数据存储与处理以单节点或小集群为主。未来智慧城市系统的数据量以及所

需的计算资源已远远超过单节点或小集群的能力。云计算的广泛应用将成为必然。云计算其

分布式存储与运算结构，能够为智慧城市提供近乎无限的数据存储空间与计算资源。

200

三 面向公众的遥感数据服务：以倾斜摄影测量为例

（一）面向公众的遥感数据服务

目前，我国已初步建成陆海空天地一体化的对地观测体系，该体系主要由陆地测量车、

海洋测量船艇、中低空遥感测绘平台、航天测绘卫星、地下测量机器人等组成。在航空航天遥

感领域，传统技术手段通常是从空中垂直向下进行遥感探测，获取地物目标顶部的特征信

息，经技术处理后生成各种专题数据产品，供各行业用户使用。这些遥感测量数据本身的专

业性很强，即使经过一定的可视化处理，但依然难以为普通公众理解和使用。

近年来，导航电子地图，高分辨率卫星影像等遥感数据开始进入社会公众的日常生

活，并带来了许多全新的服务体验。然而，到目前为止，社会公众应用遥感数据的意愿和热

情仍十分有限。许多调查研究揭示，目前的位置和地图服务对于用户的粘性还不强，用户活

跃度不高，相关产品尚不成熟。

导致遥感数据公众服务水平低下的原因是多方面的，从技术的角度，面向专业用户的

传统遥感手段与社会公众对遥感信息需求的错位不容忽视。其中很重要的一点体现在，传统

遥感影像数据的俯视正射视角与普通大众生活中惯常的三维视觉体验之间存在着巨大差

异，这给公众理解和使用遥感影像数据带来了相当大的障碍。随着技术的发展，人们越来越

意识到，遥感数据要为大众服务，必须建立符合大众视觉习惯的三维现实场景，构建以三

维显示场景为基础数据的智能系统。

（二）倾斜摄影测量技术

近来兴起的倾斜摄影测量技术，以其在构建三维场景方面的巨大优势，迅速崭露头

角，在虚拟现实、旅游、消防、安保等领域都有广阔的应用前景。作为快速构建三维现实场景

的有效技术手段，倾斜摄影测量数据有望成为未来智慧中国信息服务体系重要的数据基础。

倾斜摄影测量以飞机为承载平台，融合了传统航空摄影测量和近景摄影测量技术。它通

过在同一飞行平台上安置的 1 台垂直相机及 4 台倾斜相机，可以在一次飞行过程中同时获

取正下方地物顶部影像及前、后、左、右四个方向地物的侧面影像。相对于传统的航空摄影测

201

量手段，倾斜摄影能从多个角度提取地物目标的特征信息，有效弥补了传统正射影像的不

足。倾斜摄影所获成果不仅可以构建可量测的倾斜实景影像系统，供用户进行多角度快速浏

览和空间量算，还可作为三维建模的基础数据，采取批量处理的方式快速构建三维景观模

型，充分发挥航空摄影作业效率高的优势，有效降低三维建模的成本。

由于倾斜航空摄影同时获取垂直和倾斜两种影像，且倾斜影像存在严重的变形、遮挡等

问题，故其数据处理的难度较传统航空摄影更大。近年来，倾斜摄影测量技术趋于成熟，一

些商品化的倾斜摄影测量系统陆续出现；硬件系统以美国 Pictometry倾斜摄影相机和国内

四维远见 SWDC-5倾斜摄影相机为代表；数据后处理软件以美国 Pictometry 系统和法国

Infoterra 的 Street Factory 系统为代表；都达到了实用化的水平。此外，微软公司的 UltraCam

Osprey倾斜摄影测量系统也已投入商用，此举无疑将把倾斜摄影测量的技术竞争引向更高

水平。

（三）倾斜摄影测量技术的智慧城市应用

智慧城市是信息技术融入城市建设、城市管理、产业发展和市民生活，解决城市发展中

面临的各种公共问题，构建面向未来的新型城市的形态和过程，涉及智慧社区、智慧家居、

智慧交通、智慧安防、智慧医疗、智慧能源等诸多应用领域。在我国转变增长方式、实施新型城

市化战略的今天，推进智慧城市建设无疑具有特殊的意义，它不仅是未来新型城市化建设

的重要目标，也是新型城市化发展的主要推动力量。

智慧城市建设为基础地理空间框架提出了新的课题，除了需求响应的实时性、移动性和

灵活性以外，在服务体验的丰富性和适切性方面也有着更高的要求。倾斜摄影测量技术生成

的三维场景可以为智慧城市信息服务的提供者和使用者构建一个更加直观、便利的基础数据

平台，在将抽象的空间信息可视化的同时，还使空间信息的挖掘、展示和交互能力得到空前

的提高，从而为智慧城市信息服务带来前所未有的功能体验。

倾斜摄影测量技术在智慧城市信息服务中的典型应用包括：

（1）城市规划管理：城市规划作为一项先导性工作，对城市建设和运行管理均发挥着

决定性的作用。以往，城市规划师利用二维地图结合实地踏勘，想象构思规划场景，并通过

文本、图件、沙盘模型等形式表现规划成果。近年来，随着三维规划系统的应用，为在城市规

划过程中进行现场勘查、规划设计、方案对比、展示发布、信息管理等提供了极大便利。未来，

倾斜摄影测量技术将使实景三维数据的获取和使用更加便捷，为在城市规划中广泛采用实

202

景三维数据铺平了道路。

（2）城市安全管理：在城市人口快速膨胀的今天，城市安全管理的难度不断加大，食

品安全、环境污染、公共卫生事件、自然灾害、暴力犯罪等城市安全问题日益凸显，对政府的

行政监管和应急反应能力提出了严峻的挑战。借助倾斜摄影技术构建的可量测实景和三维模

型系统，非GIS 专业的管理者也可以直观、全面地掌握公共安全事件发生地的环境信息，方

便日常监管、决策指挥和调查搜证。同时，真实三维场景的建立还为应急指挥人员同现场人

员及社会公众的互动交流提供了便利，为快速可靠的应急处置创造了条件。

（3）城市交通管理：当今的城市交通系统正在向信息化、网络化、智慧化的方向发展。

智慧交通系统通过采集、分析和处理交通流量、事故、环境等信息，保障人、车、路、环境之间

的信息交流，提高交通系统的运行效率、安全性与经济性。智慧交通体系的发展完善与实景

三维 GIS 系统密切相关。由倾斜摄影测量技术提供支撑的实景三维数据平台可以有效承载海

量异构交通数据的采集、传输、管理和展示，为交通参与者提供及时、准确、全面、便捷的交通

信息服务，从而克服交通事故、交通堵塞、环境污染等城市交通运行面临的顽疾。

（四）倾斜摄影测量技术的智慧旅游应用

智慧旅游是旅游信息化、数字化发展到智慧阶段的产物。从提供信息服务的角度，智慧

旅游的主要特点包括：旅游信息服务方式由群体化变为定制化；旅游信息系统和服务平台

由分立走向协同；旅游信息服务的提供渠道实现泛在化；旅游信息服务的内容和载体由单

一化趋于多形式、多时空、多媒介、多样化等等。

倾斜摄影测量影像数据可为游客提供包括景点导览、交通导航、餐饮住宿和购物在内的

多种类型的旅游信息服务；帮助旅游服务企业展示旅游产品，拓展市场空间，树立和维护

品牌形象；帮助政府管理部门制定旅游政策规划，发布旅游公共服务信息，实施旅游市场

监管；从而打造旅游体验、旅游商务、旅游管理一体化的智慧旅游服务链条。

倾斜摄影测量技术在智慧旅游中的典型应用包括：

（1）旅游目的地营销：国内外大量研究表明，旅游目的地形象会影响旅游服务质量、

游客印象和服务满意度，进而影响游客的出游意愿、支付意愿、重游意愿和推荐意愿。倾斜摄

影测量技术的应用有助于展示旅游目的地形象，丰富旅游目的地营销手段，提高游客印象

水平和旅游意愿。

（2）行程规划：确定旅游目的地后，游客需要设计旅游行程，包括计划出游时间、经

203

费预算、景点选择、安排出行方式、餐饮、购物、住宿、特色活动等。以往游客往往需要咨询多家

旅行社或登录多个专业旅游网站，才能获得足够的信息以便做出详细的规划和决策。应用倾

斜摄影测量成果构建的三维场景，可大大简化这一过程，使游客直观地对景点和旅游服务

设施进行分析评估，拟定符合自身偏好的特色行程和线路。

（3）导游导览：倾斜摄影测量数据可为游客在旅游目的地游览期间提供全程的导游导

览服务。由定位、通信技术与倾斜摄影测量技术相结合，使游客可以方便地对所在地区周边

旅游信息进行搜索、查询、接收和分析，并能够直观地了解周边旅游资源和旅游服务设施情

况，享受相关旅游导引服务。

（4）旅游经历分享：游览结束后，许多游客乐于通过游记、相册、视频、图画等形式将

沿途的经历、见闻、感受记录下来，并通过论坛、博客、微博、IM 等网络渠道发布出去与网友

共享。以倾斜摄影影像为主体构建的旅游目的地空间数据框架具有直观、清晰、现场感强、富

有趣味的特点，旅游者可以轻松地进行游记文字、图片、视频的整理和发布，广大互联网用

户也可以方便地按空间主题进行游记的查询、阅读和互动交流。

（5）旅游电子商务及行政管理：倾斜摄影测量技术还可服务于旅游服务企业和政府管

理部门。例如，将景区影像与既有的数字景区系统相结合，可以为景区管理部门提供更加高

效的安防、环保、监控、人流疏导等服务功能。展望未来，景区、景点及各种旅游服务设施的影

像数据还有可能与各种在线交易和支付平台相融合，形成介入交易的旅游电子商务新模式。

四 智慧中国遥感数据服务政策建议

（一）保护数据产权

保护遥感企业对地理信息数据及相关衍生产品的所有权，鼓励企业通过商业化方式向

用户提供地理信息产品，建立市场化的信息资源共享机制，提高地理信息资源利用效率，

降低单个用户信息使用成本。

（二）改进保密管理机制

改进地理信息保密管理体制机制，根据技术发展水平、地理信息社会需求情况和保密需

要动态调整地理信息资料设密范围和级别。积极探索采用技术手段对涉密地理信息进行脱密

204

处理的方法和规范，提高地理信息数据的“可得性”，提高地理信息资料的利用效率。

（三）转变政府投入模式

加大政府对服务采购的资金投入。将政府部门和事业单位无偿向社会公众提供地理信息

严格限制在公益性范围内，为企业经营开辟市场空间。积极推动事业单位转企改制，发挥市

场经济条件下企业竞争机制的优势，提高地理信息产品生产、使用效率，优化信息资源配

置。

（四）推动低空空域开放

推动建立更加开放、高效的空域管理体制，大幅度放松低空空域管制，提高通用航空飞

行效率，降低飞行成本，提高通用航空企业的经济效益，实现行业良性发展。提高社会力量

投资参与通用航空发展的积极性，为遥感乃至整个地理信息产业的发展营造良好的外部环

境。

205

百度与智慧交通

蒋文燕 朱 晖 王艺寰

摘 要: 智慧交通是解决当前我国快速城市化中交通拥堵和环境污染问题的最佳手段，

而进行市场化、产业化是推进智慧交通发展的必由之路。本文在阐述我国智慧交通发展现状

的基础上,结合百度在交通信息服务平台建设中的创新与探索,指出了目前智慧交通发展中亟

需突破的关键领域与技术,提出了百度在未来智慧交通发展中的创新的方向。

关键词：智慧交通 百度 交通信息服务平台 技术 创新

随着我国快速的城市化进程和爆炸式的汽车工业发展，城市交通拥堵和环境污染问题

日益严重，传统上以修建道路和限购、限行机动车等治堵措施都已被用到了极限，然而这些

效率低下的治理手段已难以满足现实生产、出行和管理服务的需求，因此，结合移动互联网

时代的到来，完善基于位置的服务，构建智慧化的交通服务平台，有效治理和预防城市交

通拥堵问题，进而为推动智慧城市的实现奠定基础。

一 智慧交通发展形势

伴随着信息时代的来临，数字化信息革命的浪潮给人类带来了前所未有的机遇和挑

战，1998 年，前美国副总统戈尔首次提出了“数字地球”的概念，此后，“数字城

市”、“智能城市”、“智慧城市”等理念应运而生，全世界开启了智慧化时代。“智慧交

通”是“智慧城市”的重要组成部分，是现在城市现代化水平的主要标志之一。智慧交通是

采用智能交通建设方案，管理部门可以通过监控摄像头、传感器、通讯系统、导航系统等实时

了解交通状况，为交通疏导、应急事件处理、城市路网优化提供依据，有效为城市大动脉的

良性运转提供科学有效的决策依据和管理工具。城市建设，交通先行，随着智慧城市进程的

加快，智慧交通日益得到重视，近年来，政府、科研单位、企业都加大了对智慧交通技术研

蒋文燕，百度 LBS商务合作部高级商务拓展经理；朱晖，百度 LBS商务合作部高级商务拓展经理；王艺

寰，百度 LBS商务合作部高级商务拓展经理。

206

发的投入，“十二五”后三年交通投资规模近 4 万亿元，其中明确提出加快智能交通与信

息化建设，智慧交通已上升至国家战略。

在这一发展背景下，各地政府都加大了对智慧交通建设的投入。在全国 34个省级政府

交通运输主管部门中，30个省（自治区、直辖市）交通运输厅（局、委）建立出行信息服务

系统，或依托政府网站建立公众出行服务栏目，提供出行信息服务。出行信息主要来源于省

内公路局、运输管理局、高速公路管理部门、地市交通局、客运企业等。出行信息服务较为完善

的单位普遍建立起了信息采集和管理机制，为出行信息服务的开展提供基础保障，主要提

供公益性的公路基础信息查询、长途客运、水路客运、城市交通、民航客运、铁路客运，以及天

气、旅游等与出行相关的无偿信息服务。经过几年的努力，我国出行信息服务系统建设取得

了显著的成绩，出行信息服务水平明显提升，但在目前的建设实践中，不少省级、市级出行

信息服务系统没有明确的建设定位，脱离自身的管理职能，一味追求服务内容的丰富性，

意图对所有可能的建设内容以及周边区域出行都有所涉及，花费大量精力整合民航、铁路，

或其他地区出行基础数据，但由于缺乏长期稳定的数据来源和动态信息发布手段往往又无

法取得令人满意的成果，从而造成了各地区出行信息服务系统的内容和功能交叉重复、贪大

求全、全而无用的现象。产生上述现象的主要原因是缺乏统筹协调机制，使得各单位出行信

息服务系统建设目标、范围不明确，基础数据整合难度大，从而影响了出行信息服务系统的

建设和应用效果。

智慧交通市场化、产业化推进成为大势所趋。2013 年 9月 24日，中国智能交通产业联

盟在北京成立，由中国交通运输部指导组建,包括英特尔、中国电信、百度等 45 家大型企业,

覆盖通信、汽车、汽车电子、交通管理等多领域，这标志着我国以企业为主体的智能交通发展

新模式初步形成[2]。通过企业行为、市场运作为智慧交通信息服务平台建设、运营提供运行环

境和技术支持，一方面可以有力保障智慧交通系统的高效运行，利用企业的技术成果和条

件提供优秀的技术支持；另一方面可以节约建设资金，减少重复建设，缩减运维成本，也

有利于全国交通运输基础数据的整合，充分利用互联网企业建设的云平台整合交通数据资

源，推动智慧交通事业的发展。

二、智慧交通关键技术

目前，我国的智慧交通系统正处于基础建设阶段，相应的智慧交通产业也处于快速发

展时期，其中物联网技术，云计算技术、数据融合等技术的开发和应用是目前亟需攻克的关

键环节。

207

（一）物联网技术

1999 年，美国麻省理工学院Ashton教授在研究无线射频识别系统（RFID）时首次提

出这一概念。根据国际电信联盟（ITU） 的定义，物联网是实现物到物（Thing to Thing：

T2T）、人到物（Human to Thing：H2T）和人到人(Human to Human)的互连。根据 2010 年 3

月 5日温家宝总理在十一届三次会议上的《2010 年政府工作报告》中的定义，物联网是指通

过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通

信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩

展的网络。物联网所关注的人与人之间、人与物之间、物与物之间的沟通实际上就是通过信息

技术实现智能化。

近年来，物联网技术受到了全社会极大的关注，也逐渐对智慧交通产业的发展产生了

巨大的推动作用。物联技术的应用将彻底改变传统的被动式城市交通系统，在现有交通设施

和管理系统的基础上，通过建立传感技术综合数据集成和信息共享平台，整合各种信息来

源，从而实现提升动态交通信息的智慧处理能力，车辆信息和路况信息的动态交互。

（二）云计算技术

目前，云计算作为一种新兴技术其定义众多，尚未统一。根据最新的维基百科的定

义，云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以

按需求提供给计算机和其他设备。美国国家标准与技术研究院（NIST）定义，云计算是一

种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计

算资源共享池，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进

行很少的交互。吴吉义等综合多人的观点，提出云计算是以虚拟化技术为基础， 以网络为

载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等

分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式[3]。

面对海量、复杂而又无序的交通数据，如何进行有效的数据分析和处理、信息共享和传

递，将直接影响智慧交通领域信息传递的可达性与准确度，乃至决策支持、管理调度的效

率，而云计算技术特有的超强计算能力、动态资源调度、按需提供服务以及海量信息集成化

管理机制等方案都将成为解决这一问题的重要手段。

208

百度云是百度公司在开放自身的核心云能力（包括云存储、云计算和大数据智能）的

基础上，为开发者和最终用户提供的一系列云服务和产品。百度云服务的对象包括开发者和

个人用户两大群体。个人用户可以通过百度云，用户可以将照片、文档、音乐、通讯录数据在

各类设备中使用，在众多朋友圈里分享和交流。开发者利用百度云能够以最低的成本、最高

的效率开发运营用户产品。

三、百度与智慧交通现状与展望

百度是全球最大的中文搜索引擎、最大的中文网站。每天响应来自 138个国家的超过 50

亿次搜索请求，平均每个中国网民每天使用 10次百度。作为百度公司最重要的三大战略发

展方向之一，百度地图自 2009 年正式上线以来，拥有自主知识产权的 GIS引擎技术，凭借

优秀的技术研发、产品设计及业务运营能力，已经成为中国最大的基于互联网及无线互联网

的地图及出行服务供应商。目前百度地图产品在中国网络地图市场上，全面占领 PC、手

机/PAD、车载终端、互联网电视等各种渠道，已经占据了绝对领先地位，市场占有率超过

70%。2010 年 7月，百度成为中国首批由国家测绘地理信息局审批通过的甲级地图测绘资质

互联网企业之一，整合了行业内多家优质合作伙伴，共同推动行业标准的建设与行业技术

的发展。建立健全了各类数据的规范与标准，搭建了目前国内数据质量最优的电子地图数据

支撑平台。

地图数据作为出行服务产品的重要基础，数据的覆盖率、准确率、时效性、丰富程度等

因素将直接影响产品的质量。百度地图经过长期的在大量资金、资源上的不断投入，建立健

全了各类数据的规范与标准，搭建出目前国内数据质量最优的电子地图数据支撑平台：第

一、丰富的图层：覆盖全国所有区县的二维地图，覆盖全国 337个地级市的高分辨率卫星影

像地图以及覆盖重点城市的 2.5D 及全景地图；第二、全面的数据：420 万公里路网数据、超

过 3500 万条地标数据，200 万条涵盖酒店、餐饮、休闲、旅游、优惠等各类本地化生活服务相

关的深度数据，100多个城市的公交线路数据，近万套室内地图数据，31个城市的实时路

况数据及覆盖全国 80%的高速公路路况数据；第三、及时的更新：二维底图数据以季度为周

期进行更新，路况数据类数据更新频率为 3 分钟，生活类深度数据实现天级更新，餐饮、团

购、优惠、电影等行业在线预定、购票、交易等方面数据实时更新。

从功能方面看，百度地图本着从用户需求及用户体验出发的原则，为用户提供目的地

检索、交通出行、本地化生活这三大类服务。第一、目的地检索：基于最先进的判重整合技术

及搜索引擎技术，支持搜索框搜索、周边搜索、视野内搜索等搜索模式，帮助用户方便、快

209

捷、准确的找到所求。目前目的地检索的准确率已达到 95%以上。第二、交通出行：百度地图

提供全国范围内的不同交通出行方式整合打通后的综合交通出行解决方案，包括城市内的

步行、公交、地铁、驾车、出租及跨城市的步行、公交、地铁、驾车、出租、火车、飞机等。除上述出

行方案外，百度地图提供了实时公交，即查询城市公交车实时到站信息，无论何时何地，

用户通过手机，就可查询到要乘坐的公交车的实时位置、离乘车站还有几站、换乘方案等信

息，可合理计划出行时间，大大缩短候车时间；其次，还有实时路况，即用户从出发前、途

中、直至目的地的整个出行过程中能随时获得有关道路状况、所需时间等信息，指导用户选

择最优路径出行，帮助用户出行途中规避拥堵，提高出现效率，减少交通污染；另外，还

提供了事件信息服务及驾车导航服务，为用户提供个性化的、值得信赖的出行方案建议。第

三、本地化生活服务：凭借百度地图强大的资源整合能力及综合服务能力，针对用户在到达

目的地后自然而生的其他生活服务类需求，提供了美食、酒店、休闲娱乐、交通设施、生活服

务等多种垂直类应用服务。

强大的数据支撑加之不断优化的产品功能，百度地图日益得到用户的认可并在同行业

内占据绝对优势的市场份额。百度地图访问量已经过亿。在服务普通网民的同时，已有超过

25 万个应用通过调用百度地图为其用户提供服务。每天外部调用百度地图的访问量已经超

过百度地图产品本身流量的 2倍，百度定位功能插件的日调用量已超过 35亿。

海量的用户、优质的服务都需要强大的运营能力进行支撑。随着用户规模的不断扩大及

服务要求的不断提升，百度地图将打造万台级服务器集群，充分利用公司已有的云计算中

心资源及网络通讯资源，实现数据及服务的多点备份。努力为用户提供安全、可靠、便捷的交

通及出行信息服务。

智慧交通任重而道远，离不开政府部门的支持，和整个产业链中各企业的紧密合作，

作为互联网地图及出行服务商，希望未来可以整合、公开交通运输政府部门掌握的优质、权

威的出行基础信息，结合企业在出行信息服务技术、资源、服务、运营等方面的优势，以最低

的成本、最高的效率建设全国统一的综合交通出行信息服务平台，开展优质的交通出行信息

服务，实现以下目标：

（1）支持各省市交通主管部门快速、低成本、高水平的建立交通出行综合信息服务并

保证服务的长期、稳定运营。

（2）支持各省市交通主管部门整合、打包交通出行服务能力并将互联网、移动互联网

等产业嵌入、推广。使更多用户可以通过不同渠道或产品使用到交通部及各省市交通主管部

门提供的交通出行综合信息服务。

210

（3）通过云服务的模式高效、安全整合各地交通出行信息，为交通部及各省市交通主

管部门提供互动、开放、共享的资源与服务。

（4）积极探索、创新智慧交通服务产业相关的新模式、新思路，引领、带动整个产业的

良性发展与共赢。

过去，我们的祖先为了适应环境的变化，直立行走解放了双手，开启了人类文明的起

点。今天，汽车进入寻常百姓家，车轮取代了双腿，突破了人类奔跑的极限，可以去任何想

去的地方。相信在不远的将来，高效、安全、现代化的智慧交通系统将提供给人类更多的自

由，彻底解放我们的手脚，将再一次深刻地改变我们的出行方式，智享生活。

参考文献

[1] 李野，王晶波，董利波，周国志，宋俊德：《物联网在智能交通中的应用研究》，《移动通信》2010 年第

15期。

[2] 陈恒：《中国智能交通产业联盟成立》， 2013 年 9月 24日第 10 版《光明日报》。

[3] 吴吉义，平玲娣，潘雪增，李卓：《云计算：从概念到平台》，《电信科学》2009 年第 12期。

211

构建智慧城市 空间应用同行

陈 非

摘 要：“智慧化”已成为世界各国信息化发展的愿景和目标，我国政府高度重视

发展“智慧城市”建设。本文回顾了我国智慧城市的建设进展，阐述了 GIS、物联网、云计算

等技术对智慧城市建设的关键作用。基于 GIS 空间服务平台，智慧城市利用城市各类信息资

源，共同为城市智能运行提供保障，为政府科学决策提供支撑，为公众便捷生活提供环境

为企业高效运营提供基础。

关键词：智慧城市 空间应用 空间服务平台 GIS 物联网 云计算

一 引言

2009 年 8月，温家宝总理在无锡视察期间，提出建设“感知中国”中心，此后迅速在

全国掀起以物联网产业为核心的“智慧城市”发展的热潮。北京、上海、天津、重庆、广州、武

汉、成都、深圳、宁波、无锡、佛山等地纷纷启动“智慧城市”建设，将“智慧城市”提升为城

市转型发展核心战略。据国脉互联智慧城市研究中心研究结果显示，截至 2012 年 7月，国

内共有 150多个城市提出建设或正在建设智慧城市，其中发布智慧城市规划、行动方案或将

其列入“十二五”规划及政府工作报告的已达 50多家[1]。

2013 年 7月 25日举行的 2013 中国信息化进程报告会透露，国家发展改革委、工业和信

息化部、科技部、公安部、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部在广泛征求有

关部门和地方意见的基础上，研究起草了《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》（以下

简称《意见》），已经于 7月 22日报请国务院发布。围绕建设中国特色智慧城市这一主要目

标，我国将发挥中央和地方两个积极性，重点推进 5 方面工作，启动 10个领域智慧工程建

设，组织 100个城市开展试点示范。在中央，将建立智慧城市建设部际联席会议制度。在地

方，将完善智慧城市投融资机制。根据《意见》，我国将启动智能交通、智能电网、智能水务、

陈非，ESRI 中国信息技术有限公司副总工程师。

212

智能环保、智慧医疗、智能养老、智慧社区、智能家居、智慧教育、智慧国土等 10个领域智慧工

程建设，深化重点领域的智慧化应用，为公众提供更加便捷、高效、低成本的社会服务[2]。

2012 年 12月 5日，住房城乡建设部正式发布了“关于开展国家智慧城市试点工作的通

知”。2013 年 1月 29日，由住建部组织在北京召开国家智慧城市试点创建工作会议，会议

公布了首批国家智慧城市试点共 90个，其中地级市 37个，区（县）50个，镇 3个。2013

年 8月，住建部再度公布 2013 年度国家智慧城市试点名单，又确定 103个城市(区、县、镇)

为 2013 年度国家智慧城市试点，加上此前公布的首批 90个国家智慧城市试点，目前国家

智慧城市试点总数已达 193个[3]。

二 智慧城市，何以智慧？

“智慧城市”何以智慧？类比到“人”这一最智慧的生命体，智慧城市必须具备感知

感测、信息传递和综合分析处理能力。在智慧城市中，遍布城市的各类传感器、智能设备和监

控设备充当了作为感测单元的“感知系统”，用于获取城市运行的各项关键信息；互联网、

物联网、电信网、广电网、无线宽带网则成为了信息传递的“神经系统”，实现了物与物、物

与人、人与人的相互感知和互联互通；而以城市云计算中心为核心的“大脑中枢系统”，则

通过整合分析各类信息，实现对社会生产生活各领域的精细化、动态化管理，从而对于包括

城市运行、政府决策、企业运营、公众服务在内的各种需求做出智能的响应。智慧城市的实质

是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生

活。

（一）基于GIS 技术的城市数字化建模是智慧城市的前提

中国的数字城市建设已经开展了十余年。数字城市采用 3S 技术，以地理信息资源为基

础，对城市规划和建设信息、自然资源信息、社会人文信息、各行业业务数据等进行组织和整

理，并进行空间和时间维度的展示和分析，进而支持城市管理和决策。这其中也包括国家测

绘地理信息局开展的数字城市框架和“天地图”项目的建设。近年来，数字城市建设取得了

有目共睹的成绩。目前，多数城市已经完成了基础设施的建设，包括软硬件和网络基础设施

建设，以及城市基础数据的数字化和空间化建模。除此之外，大部分数字城市还面向政府、

企业和公众用户建设了整合城市各类信息的公共服务平台，为智慧城市的建设奠定了坚实

213

的基础。

（二）基于物联网技术的智能化改造建设是智慧城市的物质基

础

智慧城市建设中，为了获取城市运行的各项关键信息，作为城市感测单元的各类传感

器、监控设备和智能设备是必不可少的组成部分。城市基础设施的智能化改造升级包括城市

水、电、气、热管网，以及道路、桥梁、车站、机场等方面的感知化与智能化建设和改造。通过对

原有城市公用设备设施的智能化改造和建设，形成了高度一体化、智能化的新型城市基础设

施，并依托物联网技术，实现智能化感知、识别、定位、跟踪、监管和整合各类信息，为智慧

城市建设打下良好的物质基础。

（三）基于云计算的数据整合综合分析是智慧城市的灵魂

城市是一个由人、基础设施、各种资源构成的综合的生态系统，各部分相互关联、彼此作

用。在早期的城市信息化系统建设中，这些信息往往孤立地存在于各自的系统中。而GIS具

有强大的空间信息整合能力，可以实现基于空间位置的跨行业的信息整合，支持城市各系

统和各领域之间的协同运行，对城市的突发事件和灾害作出最及时的预测和应对。

此外，随着云计算技术的发展，智慧城市的云计算中心可以进一步进行综合的数据管

理和分析挖掘。借助 GIS 技术强大的空间分析工具和方法，可以整合各类信息进行综合的空

间分析和图形化展示，为城市的精细化管理、高效运转、城市规划和管理决策提供强大的支

持。这是智慧城市的灵魂所在。

三 空间服务平台是智慧城市的基础设施

在工业化时代，大规模城镇化建设对水、电、气、交通等基础设施的建设产生巨大需求；

而在信息化时代，地理信息已经被广泛应用到城市信息化的方方面面，从公众地图服务，

到城市规划设计；从手机地图导航，到政府城市管理；从城市三维景观，到应急指挥决

策，无处不见GIS 的身影。加之空间信息强大的跨行业信息整合和协同工作能力，已经使得

GIS 成为了智慧城市的基础设施。

214

如今，伴随着国家测绘地理信息局地理信息公共服务平台和数字城市的建设，在国家

层面上统筹规划建设的空间信息基础设施已经初见雏形。纵横分布于国家、省、市的多级空间

数据库已经相互连接起来，构成了类似道路、水、电、气一样的基础设施，使得全社会可以充

分利用和共享地理空间数据，为智慧城市的建设打下了良好的基础。

随着智慧城市建设的开展以及跨行业应用的进一步要求，对行业专题空间数据的需求

也会越来越多。因此构建统一的智慧城市空间服务平台，提供综合的应用支撑和管理能力，

是 GIS 在智慧城市建设中的首要任务。

在智慧城市的建设中，空间服务平台的作用着重体现在下面三个方面：

（一）空间感知和数据基础平台

智慧城市空间服务平台首先应是空间感知和数据的基础平台。平台可以基于测绘、影像、

人口等基础数据生产丰富的面向城市交通、环境保护、人口经济、公共安全等方面的专题产

品，为智慧城市多种应用提供对空间数据的访问支持。

此外，平台支持基于空间位置整合遥感、气象、环境、安全、交通、移动等监测网络，建立

一体化全方位的城市空间感知能力。

（二）空间服务和应用开发平台

智慧城市空间服务平台还应是空间服务和应用的开发平台。随着云计算技术和 GIS 技术

的结合，智慧城市应建设统一的城市空间云服务平台，一方面提供丰富多样的、即拿即用的

空间信息和分析服务；另一方面提供开放强大的 API，为多种应用模式和应用终端，包括

移动终端提供开发支持。

（三）信息分享和业务协同平台

智慧城市空间服务平台应支持跨部门的信息分享和业务协同。不同部门和机构的用户可

以在平台上进行用户群组的管理，制定灵活的信息共享策略。针对不同用户，支持个性化的

门户定制。跨部门或机构的用户根据业务需要可以在统一的平台上进行信息整合和再分享，

满足基于业务需求的协同工作的需要。

215

四 智慧城市中的空间应用

空间信息已经被广泛应用在城市建设中的方方面面。城市空间服务平台与城市云计算中

心、物联网支撑平台等基础设施平台一起构成智慧城市的平台层，基于宽带泛在的信息网

络，利用城市各类信息资源，共同为城市智能运行提供保障，为政府科学决策提供支撑，

为公众便捷生活提供环境，为企业高效运营提供基础（如图 1）。

图 1. 智慧城市空间服务平台

（一）城市智能运行

城市运行，是指与维持城市正常运转相关的各项事宜，包括城市交通、环境卫生、城市

生命线保障、公共安全、城管执法等各方面。GIS被广泛应用在上述城市运行管理的相关业务

领域。

通常，城市运行的关键信息被隐藏在各独立机构的不同系统中，很难整体协调，统一

展现，并进行信息的快速分享。而GIS 提供了统一的视图，可以将城市运行的各项关键指标

以“地图仪表盘”的方式进行统一展现。智慧城市的运行中心可以通过城市的监控和监测体

系，收集相关信息并进行整理，对城市各领域的运行状况进行监测、展示，还可以进行时空

维度的追踪、分析，进一步实现优化和改进（如图 2）。

错误!超链接引用无效。图 2. 基于智慧城市的城市运行体征指标监控

在城市公共安全信息平台的应用中，GIS也成为必不可少的一个组成。例如，北京市应

急指挥系统以空间地理服务平台为重要载体，以事件管理为主线，开展各种资源的整合和

216

展现，在此基础上建设了春节期间烟花爆竹综合管理、城市生命线实时监测、安全生产、轨道

交通安全防范等八项物联网应用示范工程。

GIS 的作用不仅仅局限于地图展示和信息查询。在智慧城市精细化管理的典型应用——

城市网格化管理中，通过对历年事件数据的统计分析，可以找出基于空间位置事件发生的

规律，比如哪类事件在什么样的地区比较高发。在此基础上分析高发原因，或进一步进行预

测分析，为政府决策管理提供依据。

（二）政府科学决策

GIS被广泛应用在城市的规划、国土、水利、环保等政府部门。

智慧城市需要智慧的规划。在城市规划的过程中需要综合考虑人文、经济、生态等多方面

的信息和因素。GIS 提供了一种信息整合的方式和综合的分析工具，可以将城市规划领域所

需的地学知识与规划设计的专业知识相结合，辅助我们更加科学、理性地进行规划和设计。

而地理设计的理念，将GIS 的方法与设计的过程紧密结合，使得在设计的过程中及时地获

得信息的反馈，并对现有的设计及时进行调整。

基于GIS 的智慧国土可以实现土地预审、征地、出让、划拨和执法监察等业务的“带图作

业”，实现地块与土地利用现状、规划、地籍、历史影象等数据的自动比对。依托GIS 技术，

智慧国土集电子政务、信息采集与动态监测、综合监管数据库、综合分析与预警于一体，可实

现对土地资源、矿产资源的开发与利用全过程监管，实现各项业务、各个部门的互联互通和

数据的全面共享，形成“天上看、地上查、网上管”的全方位立体监管服务体系。

依托GIS 技术的智慧环保，将各类传感器采集的环境信息收集起来，建立环境地理信

息数据库，实现污染源监测分析、环境质量监测分析、以及环境预警，以更加精细和动态的

方式实现环境管理的“智慧”化，使决策更加切合环境保护发展的需要。

（二）企业高效运营

GIS被广泛应用于电力、电信等企业的资源管理和业务运营中。

随着电信各类业务的发展，GIS 作为重要的组成部分，已经融入到电信各个业务系统

当中，例如资源管理、综合调度、网络营销、无线网优、经营分析、工程建设、增值应用等。通讯

企业通过建立企业级 GIS共享服务平台，实现电子地图和 GIS 应用的完全共享，为企业提

217

供全方位的空间信息服务。

“智能电网”基于 GIS 技术建设空间信息服务平台，可以实现电网资源的结构化管理

和图形化展现，为电力企业从发电、输电、配电、用电和调度等各环节提供从资源管理到分析

决策等全方位的支持。

（三）公众便捷生活

智慧城市可以为大众提供方便的社会公众服务和便捷的数字化生活。

在这方面，GIS已经广泛应用到汽车导航、公众出行、地图查找等方面。特别是随着移动

互联网的迅猛发展，手机移动位置服务满足了多样化的生活信息服务需求，如地图社交、打

车应用等，从而吸引了大量用户，成为移动互联网的又一重要入口。

而基于地理信息建立的数字社区通过直观、精准的三维可视化管理，集成软硬件设施，

实现对小区智能化系统中各子系统数据的可视化、精细化管理，包括小区公共设备、公共照

明、楼宇对讲、停车场、周界安防等，在此之上实现智能一体化的协同工作。

五 结束语

GIS已经成为智慧城市建设中不可或缺的基础设施。基于GIS 的城市数字化建模是智慧

城市建设的前提。同时 GIS 提供了跨行业跨业务的信息整合和空间感知能力。在城市规划、城

市建设、城市运行过程中，GIS 提供的综合的分析和处理工具，可以为政府的管理决策，公

众的信息服务提供广泛的支持。

参考文献

[1] 国脉互联《2012 中国智慧城市发展调研报告》。

[2] 新华网《八部委共同起草 智慧城市健康发展指导意见上报国务院》。

[3] 新华网《住建部公布 2013 年度 103个国家智慧城市试点名单》。

218

应用篇

219

我国精准农林业的关键技术

冯仲科 罗富和 王保立 闫 飞

摘 要：以精准农林业的本质和核心为出发点，本文主要介绍了精准农业和精准林

业的关键技术及其流程，分析了实现精准农林业所要解决的关键问题，并介绍了相关传感

器及应用平台，从而展示了精准农林业技术的广阔发展前景。

关键词：精准农林业 关键技术 GIS GPS RS

农业是我国国民经济的基础，农业、农村和农民问题一直是关系到我国改革开放和现代

化建设的重大问题。农业科技的发展水平将直接决定传统农业向现代农业转变、粗放经营向

集约经营转变的进程。林业同样是国家生态环境建设的重要组成部分，我国林业正在实现两

个转变，即由计划经济向市场经济转变，由粗放经营向集约经营转变。党中央、国务院高度

重视我国的农村、农业和林业发展，明确了科教兴农、科教兴林的发展战略[1]。

过去几十年来，我国的农业发展和粮食产量取得了举世瞩目的成就。然而，诸多问题也

依然存在，实践证明，单纯依靠开发有限的土地资源，大量增加物质及化学产品投入，过

度消耗土壤有机质和矿物养分来获得经济高增长的生产模式必将引起土地退化、生物多样性

损失、生态环境破坏等严重后果。因此，通过高新技术变革传统生产方式，推动农业生产的

可持续发展已刻不容缓。“精准农业”的概念正是在这样的时代背景下产生的。“精准林

业”与其相对应，有着相同的内涵和相似的技术支撑，但又有一定的区别。精准农业的研究

已开展 20余年，目前处于研究发展阶段，部分技术、产品已趋成型。精准林业由本文作者冯

仲科首先提出，其理论与技术体系目前尚在探索和实验阶段，并已开展了一些离散性的实

验和基础性工作[2]，初具系统化和规模化。

冯仲科，北京林业大学，精准林业北京市重点实验室，教授，博导；罗富和，华南农业大学，教授；王保立，国家测绘地理信息局行业管理司（政策法规司）司长，高级工程师；闫飞，北京林业大学，精准林业北京市重点实验室。

220

一 精准农业的概念及其关键技术

“精准农业”(precision agriculture)原起于西方发达国家，是信息时代和知识经济的产

物。其基本思路是采用一切可能的高新技术进行从土壤类型分析、土地适应性评价、生态环境

模拟到作物育种、灌溉施肥、苗情监测、病虫害防治乃至大面积作物收获等一体化、智能化、自

动化的现代农业生产流程，其关键技术问题是变量问题，即如何通过GIS、GPS、RS 和自动

化控制等先进技术，明确田间每一操作单元 1m2（位点）上的空间变量信息及其具体条

件，相应调整投入物资的施入量，达到减少浪费、增加收入和保护农业资源和环境质量的目

的，进而实现科学种田，精准农业，精准作业，充分生长。

与传统农业相比，精准农业具有低投入、高产出、低能源、低消耗、信息化、智能化、自动

化、保护生态环境和区域可持续发展等特点，通过一些高新技术可以降低农业生产投入而获

得最多收益。

精准农业技术流程如图 1所示，具体内容包括[3]：

(1) RS 用于田间信息的高效处理、存储、传输、通信；

(2) GPS 用于农业机械田间导航与定位操作；

(3) GIS 作为辅助管理决策支持系统，用于农业机械社会化服务的规划、组织、调度；

(4) 实施农田土壤、病虫草害、作物苗情定位识别的智能化信息采集；

(5) 作业机械用于实施定位处方农作和控制的施肥、施药、浇水、精播、栽植和收割。

图 1. 精准农业技术流程图

221

以北京农业信息技术研究中心承担的北京市小汤山精准农业示范工程为例。该工程在示

范基地进行了谷物产量、水分在线测量技术应用，田间作物信息采集，遥感监测作物长势、

水分、病虫草害，防治环境监测等。其中 GPS 采样定位、导航、ES农业专家系统分析、农业机

械的实时在线控制等创新技术的应用，为精准农业示范作用起到良好效果。

二 精准林业的概念与关键技术

精准林业(precision forestry) 是介于林学，精准农业和三维工业测量之间的边缘、交叉应

用学科，指尽可能的采用现代高新科学技术建立一体化、智能化、数字化的现代林业技术体

系，使森林最大限度的发挥生态、经济、社会效益，实现森林可持续经营和区域可持续发展。

精准林业以土壤学、地形地质学、气候气象学、森林培育学、森林环境学、森林环境学、数理统

计分析学、非线性和系统科学等为基础学科，以摄影测量与遥感技术、GIS 制图分析统计技

术、GNSS 技术、计算机信息技术、互联网物联网技术、林业机械技术和传感器技术作为关键

技术，其目标是在单木或林分条件下，获取一棵树或整个林分在特定环境中的定量精准生

长规律及其精准的定量环境效应[4-5]。

具体而言，精准林业以单木或林分为研究对象条件，以获取一棵树或个林分或特定环

境中的定量精准生长量模型及其精准的定量环境效应为研究目标，应用现代广义 3S 技术，

计算机技术，互联网物联网技术及机械传感器等集成技术，获取与一棵树相关的生长量信

息，实现精准的造林设计规划，精准的调查监测，精准的经营管理，进而使森林最大限度、

精准、定量和产生经济、社会、生态效应，用模型可表示为：

单木（H、D、W、V、E）=f (x,y,h) 或林分 ),,,,(),,,,( CSAHSfNEWDH

其

中，H、D、W、V、E 分别表示树高、胸径、生物量、材积，A、S、C 为气象相关因子，此外还需

结合先关遥感光谱函数。

结合国家自然科学基金 “林冠山地对 RTD GPS 的影响机理及削减对策”（如图

2）、863课题 “森林精准监测与重大病虫害遥感监测及预警系统研究”（如图 3）以

及“森林资源精准监测广义 3S 技术”（如图 4）等重大项目，分别在喀喇沁旗旺业甸实验

林场、北京市 34块固定样地以及甘肃小陇山等实验基地实现了采用 GPS、无人机、全站仪、近

景摄影、航片、航天遥感、GIS、测树枪、电子角规、电经立木精测等先进技术的精准林业集成

系统，经过专家认定，森林精准测量可系统提高测树精度(如树高由目前的 5%到 1%甚至

0.1%，材积由 10%到 3%，面积精度提高 10倍，蓄积量精度提高 3倍，同时，北京林业大

222

学精准林业北京市重点实验室在冯仲科教授带领下将这些宝贵经验加以凝练，相继出版了

《精准林业》《3S 技术及应用》《测量学原理》等教材和专著 9 部。此外，该实验室研制了微小

型飞行器和基于MEMS 传感器的自主飞行控制系统，探索研究微小型飞行器集群控制技

术，实现新装备在林业资源低空信息获取中的创新应用，该研究成果代表未来精准林业的

一个重要发展方向(高集成度、微型化、无人自主飞行、集群控制)，这些创新成果均为我国精

准林业的发展奠定了良好的基础[6～13]。

图 2. 林冠山地对 RTD GPS 的影响机理及削减对策

图 3. 基于GPS 系统的样地精准计测

223

图 4. 基于云计算的林业数据网络传输

（一）测树全站仪自动立木精测技术

利用全站仪进行立木材积精准测量，其特点是：

（1）基于几何测量原理，无需伐倒立木而且材积量测精度显著提高。

（2）利用先进测量仪器，使过去十分复杂的量测工作（测定立木材积要伐倒烘干）可

以简单自动量测，间接计算获得生物量和生产力。

（3）量测过程从手工到自动，从后处理到实时处理，实现三维、动态、制图和空间分

析。

无损自动精准测算立木材积原理是根据树干形状的变化的特点，使用全站仪将立木树

干区分成若干等长或者不等长的区分段，各区分段干形接近于正几何体，分别用近似求积

式测算各区分段的材积，将各分段的材积累加从而获得全树干的材积。无损自动精准测算立

木材积原理如图 5所示：将树干（通视情况、树干形变情况等）分段，通常长度为（0.5m-

3m），把整体树干分成 n段，将最顶端视为圆锥体，其他分段视为圆台，则求算总材积式

可表达为[7-8]：

1 2 3 ... nV V V V V V= + + + + +稍 （1）

224

图 5. 无损自动精准测算立木材积及树冠体积原理图

图中 id——第 i 分段中树干直径

il ——第 i 分段中树干长度

其中圆台的求算公式为：

2 2= ( + + ) 12V l d d d dp 下下圆台上上

（2）

式中 V圆台——圆台的体积

p ——圆周率

l——圆台的高度（树干区分段的长度）

d上——圆台上面圆面的直径（树干区分段上部分截面直径）

d下——圆台下面圆面的直径（树干区分段下部分截面直径）

其中树梢部分圆锥的求算公式为：

2 12V ldp=圆锥

（3）

式中 V圆锥——圆锥的体积

l——圆锥的高度（树梢的长度）

d ——圆锥底盘圆面直径（树梢圆锥体最下部圆面直径）

则整体树干材积求算公式为：

n-12 2 2

n n 1 1 1 1i

1 30

2

1[d d d d d

12... ]i i i in iV V V V V lV lp + + + +

=

= + + + + + += + +稍

（）

（4）

式中 id——第 i 分段中树干直径

il ——第 i 分段中树干长度

225

（二）多边形样地计测技术

多边形样地法是一种作为无边界样地抽样估测林分蓄积量的方法，与角规控制检尺一

样为点抽样，它的特点与六株木法、模拟样地法相近，不需要测设样地边界，同时该方法运

用了空间解析几何原理、抽样统计学原理、全站仪电磁波测距原理及生物空间分布生态学原

理。

选择林层的中心木(计算木或标准木)及其邻近的边界木树木组成多边形样地。中心木的

选择的原则是根据原先的系统抽样在小班标记的森林分子中，树高和胸径上尽可能的去接

近样地树木的平均值。挑选离中心木最近的 5-8株树作为边界木，各树干断面的中心是计算

多边形的各个顶点，而多边形的边则是样地的边界。结合多边形顶点占中心抽样点权重，计

算出总体平均每公顷断面积、林分平均高、林分平均胸径和蓄积量的估计值，如图 6所示。

图 6. 多边形样地计测原理图

具体操作方法为：分别在每块样地中随机抽取样点记为 A 点，并在 A 点处架设免棱镜

全站仪，以距样点 A最近的一棵株树记为 0 号树，再以该树为中心，顺时针依次标记距其

最近的 1，2，3,……,N株树木，用全站仪测量每棵树的坐标（ ），胸径 iD 和树高 iH

，其中， iD 单位为厘米，（ ）和 iH 单位为米，测量示意图如图 3所示。

(1) 林分蓄积量计算公式为：

qp=

= +2

1

1( 3) /

4

n

i i ii

M f P D H S （5）

226

2i

iPap

= （6）

)arctan()sgn(2

1

y

xyi

（7）

1

1

i i

i i

X X X

Y Y Y+

+

D = -D = -

（8）

1 11

1( )

2

N

i i ii

S X Y Y+ -=

= - （9）

其中，M为每公顷森林蓄积（单位 ）； qf 为实验形数； iP 表示第 i棵树所占

权重； ia 为第 i棵树所对应多边形内角； 1 1( , ), ( , )i i i iX Y X Y+ + 为全站仪所测得第 i 与 1i + 号

树木坐标，树木坐标采用极坐标法进行测量[15]，Δy≠0，若 Δy =0，则令 Δy 等于一个无穷

小量，通视值域为[0，2p ]求得；S 表示模拟样地面积。

(2) 每公顷林分平均高计算：

_1

1

n

i ii

n

ii

PHH

P

=

=

= （10）

其中， H 表示林分平均高， iP表示第 i棵树权重， iH 第表示 i棵树高，树高与树木胸

径测量利用电磁波测距原理，应用免棱镜全站仪的悬高测量与对边测量功能测得。

(3) 每公顷林分密度计算：

=

= 4

1

( / ) 10n

ii

N P S （11）

其中，N 为每公顷株树（单位：N ha-1﹒ ）， iP 为第 i棵树权重；

(4)该样地径阶分布 iN （单位：N）：

=

=

1

ii n

ii

PN N

P ，

=

=1

n

ii

N N （12）

其中，i 为第i 径阶株数。

227

三 精准农林业传感器与应用平台

开发和利用先进的精准农林业传感器和应用平台，实现高水平的农林业生产管理是现

代精准农林业的发展趋势。从农田信息采集方式来看，基于多平台的遥感信息获取技术已广

泛应用于农田信息获取，由地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感技术

（RS）组成的“3S”集成技术及应用平台可以做到监测农作物产量分布、土壤成分和性质分

布、做到合理施肥、播种和喷洒农药，节约费用、降低成本、达到增加产量提高效益的目的。此

外针对我国森林计测技术、方法与仪器的许多技术瓶颈，如林中阴暗、狭窄、遮挡，林区区域

大，时空结构复杂，一些重要的森林特征参数无法或难以精准、快速、定量计测等问题，北

京林业大学精准林业实验室陆续研发了无人机、电子角规、测树全站仪、测树枪，近景摄影测

量技术，F-Star V2.0 等创新型森林计测装备和相关软件应用平台（图 7），以旺业甸林场

森林资源地理信息系统研建为例，具体内容为搭建森林信息管理平台，实现林场的森林资

源管理信息化，平台特点：

1、实现数据实时更新；

2、充实图像信息，系统里缺少小班真实图片且实拍困难，可利用谷歌地球或卫片截图

勾划，或自行建立三维林相图模型并分小班链接到各小班中；

3、实现模型研建，分不同林种、树种、龄组设置生长率和时间节点，实现森林资源（面

积、蓄积）的动态更新，龄组的自动晋级、采伐的自动核减，最终实现资源年报的自动化；

4、实现林相图自动成图、林权证管理、人事管理等基本功能。

系统界面如图 8。

228

图 7. 森林精准计测内外业一体化平台

图 8. F-Star V2.0软件应用平台系统界面

此外，自动变量施肥播种机、联合收割机粮食产量分布信息获取系统、大型平移式喷灌

229

机变量控制系统、基于杂草自动识别技术的智能化喷药机械、超低空田间信息获取平台、田间

粮食品质分布信息的快速获取等一系列先进农林装备和应用平台的研发为推动精准农林业

信息化做出突出贡献，但是如何进一步开发研制精度高、价位合理、能连续测量的传感器及

应用平台以精准获取农林信息仍是我们目前急需解决的难题。

四 结束语

精准农业近年来已经在我国进行了相当规模的实验工作，收集了大量基础数据，提出

了许多创新性的思想和方法并培养了一批专业人才。精准林业起步较晚，目前仍处于相关基

础理论的学术探讨和技术问题的实验阶段。2001 年，国家高新技术发展计划（863 计划）批

准精准林业课题立项，标志着精准林业的研究已由零散的、个别的研究进入了系统集成与平

台建立阶段，并展现出广阔的前景，收到了良好的社会和经济效应。随着越来越多的精准农

林业示范基地的建立，我国的精准农林业必将实现理论指导实际，科研产业化的推广。

参考文献

[1] 聂玉藻、马小军、冯仲科等：《精准林业技术的设计与实现》，《北京林业大学学报》2002 年第 24（3）

期，第 89～93 页。

[2] 游先祥：《三北防护林地区再生资源遥感的理论及其技术应用》，《中国林业出版社》1995。

[3] 赵春江：《北京地区小麦优化栽培技术方案的系统决策分析》，《华北农学报》1992 年第 7（2）期，第 9

～17 页。

[4] 姚山、冯仲科、藏淑英：《数字山东林业生态工程建设研究》，《北京林业大学学报》2008 年第 30（S1）

期，第 122～126 页。

[5] 罗富和：《深化对集体林权制度改革重大意义的认识，抓住机遇推动林业科学发展》，《林业经济》2011

年第 5期，第 3～6 页。

[6] 冯仲科：《GPS 在森林资源与环境中的应用》，北京林业大学博士学位论文，2000。

[7] 冯仲科、游先祥：《普通手持式 GPS 用于林区近实时差分定位的研究》，《林业科学》2000 年第 36（6）

期，第 116～118 页。

[8] 冯仲科：《手持式 GPS改造为 RTD接收机的研究》，《地理信息世界》1999 年第 3期，第 30～31 页。

[9] 冯仲科：《RTD GPS 用于森林资源固定样地调查的研究》，《中国 GPS协会第四届年会论文集》，1999。

[10] 仝慧杰、冯仲科、罗旭等：《森林生物量与遥感信息的相关性》，《北京林业大学学报》2007 年第

29（S2）期，第 156～159 页。

[11] 岳金柱：《武警森林部队在构建和谐社会中的角色功能与地位作用》，《中国行政管理学会 2007 年年会

论文集》，2007。

[12] Deckert C. ， “ Forsetry canopy terrain and distance effects on global positioning system point

accuracy”，Photogram Metric Engineering & Remote Sensing，1996（62）：317～321.

[13] Bondesson L. ， “ Standard errors of area estimates obtained by traversing and GPS” ， Forest

Science，1998，44（3）: 405～413.

230

推进大数据时代下的交通运输

数据中心建设

曹德胜

摘 要：为准确把握数据中心在支撑和推动交通运输行业信息化发展中的重要作用，

本文对交通运输数据中心现状和存在问题进行探讨，提出了大数据时代下交通运输数据中

心功能定位、建设目标、建设内容等。

关键词：数据中心 交通运输 大数据

一 引言

近年来，信息技术发展突飞猛进，引发社会生产方式的深刻变革，交通运输业坚持以

科学发展为主题，以转变发展方式、发展现代交通运输业为主线，充分发挥信息化对改造传

统产业、发展现代交通运输业的支撑和保障作用，已经逐步渗透和融合到交通运输管理和服

务各个领域，有效提高了交通运输系统的通行效率、运行质量、安全性能和服务水平。

但是，随着交通运输行业信息化建设进程的加快，信息化发展中“散”的问题突

出，“散”不仅表现在信息资源不共享、软件平台不统一、硬件设备不集约等方面，而且表

现在部门间、区域间利用信息化手段解决管理和服务还处在各自为战的初级阶段，不能适应

交通基础设施和运行管理网络化的要求。“十二五”期间交通运输部已启动安全畅通与应急

处置、出行信息服务、建设和运输市场信用信息服务、经济运行分析四项信息化重大工程的建

设，都对交通运输行业数据共享交换平台、基础数据资源等基础性、共性支撑环境提出建设

要求。

近年来，公安部、国土资源部、水利部等部委借助金字工程，不断推进部级数据中心的

建设，解决了机房环境、计算资源、基础数据资源等的集中共享，部内外业务信息的统一交

曹德胜，中国交通通信信息中心主任，博士。

231

换以及应用系统的集约化开发，初步实现了“环境集约、信息共享、业务协同”。

国内外电子政务及数据中心建设发展的经验表明，建设开放兼容、集约高效、安全可靠

的数据中心，形成全行业共享的基础资源库和主题资源库、统一的数据交换平台和机制、集

约高效的系统运行基础支撑环境，是促进跨地区、跨领域、跨系统信息资源交换共享和业务

协同，提升行业信息化建设管理整体水平，支撑传统业务升级转型的重要途径。

《交通运输“十二五”发展规划》明确提出“十二五”期间将“完善部省两级数据中心

体系，提升行业数据服务能力。完善交通行业信息资源目录体系建设，结合重大工程和核心

业务系统建设，健全和完善行业基础信息资源数据库；完善部省两级数据交换平台，满足

行业数据交换和共享要求；建设运行维护综合管理平台，实现数据和设施设备的维护管

理。”

为准确把握数据中心在支撑和推动行业信息化发展中的重要作用，推动行业信息

化“散”的问题解决，本文在全面分析梳理交通运输部信息系统建设及数据资源现状、省级

交通数据中心建设现状，调研了解跨地区、跨领域、跨系统信息交换共享需求基础上，分析

交通运输数据中心建设的必要性和可行性，提出了大数据时代下交通运输部级数据中心建

设需求、功能定位、建设目标、总体架构和建设内容等。

二 交通运输数据中心需求分析及必要性

（一）交通运输行业数据中心现状

经过多年信息化建设，交通运输部在公路、道路运输、水运、海事等业务领域建设了一批

部省联网的业务系统，汇聚形成了多个业务领域的全国性数据，初步形成交通运输部级数

据中心的雏形，在部内及部省之间促进数据交换和资源共享。

截止 2012 年 6月，已有北京、江苏、浙江、湖北等 23个省（区、市）初步建成省级数据

中心，贵州、广西等 6个省正在建设省级数据中心，海南、西藏等 3个省（区、市）规划建设

省级数据中心（见表 1）。已建成的省级交通数据中心初步建立了省级数据交换平台和机

制，整合了省级交通运输信息资源，形成了可供抽取的基础数据和主题数据的省级层面汇

聚，为部省两级数据中心体系的建立奠定了基础。

目前，全国高速公路光纤网建设也已经启动，建成后部与省级数据中心之间传输速率

可达 155 Mbps，可为部省间、行业间的大数据量交换共享提供充足的带宽资源。

232

表 1. 全国各省交通运输数据中心建设情况统计

省（区、市）交通运输数据中心 省（区、市） 合计（个）

初步建成全省（区、市）交通运

输数据中心

北京、吉林、黑龙江、上海、江苏、浙江、

福建、江西、山东、河南、湖北、四川、陕

西、广东、重庆、天津、河北、山西、内蒙

古、辽宁、安徽、甘肃、新疆

23

正在和即将建设全省（区、市）

交通运输数据中心

贵州、广西、湖南、云南、青海、宁夏、 6

规划建设全省（区、市）交通运

输数据中心

海南、西藏、新疆建设兵团 3

（二）交通运输行业数据中心存在的问题

目前，交通运输部在行业数据的汇聚和利用方面还存在一些迫切需要解决的问题，主

要体现在：缺少行业统一的基础和共享数据库，权威性、有效性数据资源较为缺乏，数据交

换共享水平较低，未实现行业数据资源的全面汇聚，信息化作用多体现在局部和点状，信

息资源的整体和规模效益未能充分发挥。行业数据资源建设尚未被摆在同基础设施资源同样

重要的高度，其当前的规模化集约化程度、准确性权威性现状、关联共享水平、大数据利用情

况，难以满足为行业管理、科学决策和公共信息服务提供支撑的需求。同时，交通运输部级

信息化基础支撑环境建设已明显不符合信息技术发展趋势，基础设施整体利用水平较低，

系统运行能耗和运维复杂度较高，信息安全隐患较大等问题，已成为制约交通运输部级信

息化集约高效可持续发展的重要瓶颈。

（三）建设交通运输数据中心的必要性

1、支撑和促进综合交通运输体系建设的迫切要求

目前，铁路、民航等部门，公安、海关等部委，均已建立了行业数据中心，支撑核心业

务运行，但公路水路运输行业数据中心体系尚未真正建立，信息资源生产能力、集约化程

度、服务水平均较低，亟需突破瓶颈，为综合交通运输体系建设提供必要的信息资源保障。

233

这既是公路水路交通与铁路、民航数据综合衔接的需要，更是服务交通运输业结构调整、转

型升级的需要。

2、推动行业数据资源高效集约、交换共享的迫切需要

很多地方已经启动了“十二五”信息化重大工程的建设，马上面临部级系统建设的展

开，部省两级系统应通过统一的共享交换平台和数据库实现互联互通、数据共享，减少对基

础共享数据的重复采集，避免对数据交换软件和设施的重复购置，提升行业信息化建设的

整体水平。

3、支撑宏观决策、行业管理和公共信息服务的迫切需要

信息化成效是建立在拥有数据信息基础上的，是建立在数据信息的准确性基础上的。为

此，应尽快启动行业数据中心建设，建立 “全面、及时、准确”的基础数据库和主题数据

库，形成纵向涵盖全行业、横向综合各领域的权威数据，满足决策管理部门、经营企业和社

会公众的需求。

4、建设集约、绿色、安全支撑环境，支撑全新的信息化建设模式的迫切需求

为避免重复建设，解决设备和资源利用率低、能耗高、运维不统一等问题，使各业务部

门更专注于业务流程与信息化的融合改造，迫切需要结合云计算、大数据等现代信息技术，

建设高度集约化的数据中心基础支撑环境，实现网络、存储和计算资源的统一分配和调度管

理，提高基础支撑环境利用效能。

三 交通运输数据中心的定位

交通运输数据中心是行业基础和共享数据的服务中心，是交通运输行业数据中心体系

的国家级节点，是应用现代信息技术提高行业信息服务能力的基础。

交通运输数据中心以行业数据资源作为工作和服务对象，提出行业数据资源的建设管

理工作，解决行业数据资源的汇聚渠道问题，解决数据资源的准确性判断标识问题，解决

数据资源的全行业各领域的规模化问题，解决数据资源的交换共享问题，解决行业大数据

的存储分发问题。它是行业数据资源的“博物馆”，是行业数据资源的“展览馆”，是行业

数据资源的“交通枢纽”。

四 交通运输数据中心的目标和框架

（一）总体目标

234

交通运输数据中心将建成覆盖交通运输行业主要业务领域，数据权威、准确、动态更新

的行业基础和主题数据库，建立规范高效的行业数据交换共享平台及配套的管理机制，搭

建安全集约的交通运输部级业务系统运行基础支撑环境，全面提升行业信息资源交换共享

和开发利用水平，为强化各种运输方式高效衔接，提高公众信息服务水平，增强政府监管

和应急处置能力，提升决策管理效能，促进行业可持续发展提供有力的数据资源保障。

（二）行业数据中心体系框架

交通运输行业数据中心体系采用“两级”架构（见图 1），即以交通运输部级数据中

心为核心节点，省级数据中心为二级节点，通过安全、畅通的“部-省”两级数据交换渠道

的建设，形成部省两级数据交换体系。

图 1. 交通运输行业数据中心体系架构

交通运输数据中心内部采用“两层”架构，由业务层和核心层构成。业务层支撑部级业

务系统运行，由业务系统和业务数据库（分中心）组成。核心层支撑部级业务系统间的信息

共享与协同，由数据交换平台和从业务层抽取的为多个系统提供共享服务的基础和主题数

235

据库组成。

（三）交通运输数据中心逻辑框架

交通运输数据中心的逻辑框架由基础设施层、信息资源层、应用支撑层、服务平台层组成

（见图 2）。

图 2. 交通运输数据中心逻辑框架

基础设施层通过虚拟化技术将服务器、存储以及网络资源虚拟化，形成可灵活配置使用

的资源池，实现对系统网络、计算和存储资源的统一调配和整合共享，为交通运输部级应用

系统搭建集约、高效的硬件基础支撑环境。

信息资源层主要功能主要由行业基础数据库、行业主题数据以及空间基础地理信息库三

部分组成，为支撑行业管理、科学决策和对外公共信息服务，为行业信息化整体效益和规模

效益的发挥提供数据支撑。

应用支撑层是各类服务与基础设施层之间的桥梁，为交通运输部级业务系统建设搭建

数据库管理、应用中间件、空间基础地理信息服务等统一的应用支撑平台，为部省两级系统

和部级业务系统间数据交换共享提供高效集约的交换共享平台。

服务平台层提供综合信息查询服务、空间基础地理信息服务等，满足行业管理部门和社

236

会公众综合查询需求，促进行业管理和服务能力的提升。

（四）主要建设内容

围绕交通运输数据中心建设目标，主要建设形成交通运输行业“两类共享数据库、两个

服务平台、一套基础支撑环境”。

“两类共享数据库”主要包括公路、航道、港口、营运车辆、船舶、经营业户、从业人员、基

础地理信息等基础数据库，以及行政许可、执法管理、信用评价、应急指挥等主题数据库，并

在后期接入民航、铁路等基础数据。

“两个服务平台”即交通运输交换共享服务平台和数据服务平台。其中交换共享服务平

台将完善交通运输部级中心交换节点，实现行业基础数据和主题数据的抽取，新建省级数

据中心的交换节点，为部省间、跨省间、与其他部委间提供统一的、可管理的信息资源交换共

享服务；数据服务平台将依托基础数据库、主题数据库，在合理控制权限的基础上向行业各

级管理部门和公众提供综合信息查询、统计分析等信息服务。

“一套基础支撑环境”即采用云计算、虚拟化等技术，建立“安全、高效、绿色、集

约”的基础支撑环境，实现网络、存储和计算等资源的统一分配和调度管理，保障交通运输

部级业务系统的安全可靠高效运行。

五 推进大数据时代下的交通运输数据中心建设

一种主流观点认为云计算是大数据的基础，大数据是云计算的灵魂和升级方向，数据

价值（发现和预测）是最终目标。全球信息总量每两年左右就增长一倍，2011 年全球被创

建和被复制的数据总量有 1.8 ZB，到 2020 年，全球所管理的数据将达到 35 ZB，比现在多

出 50倍。从趋势而言，大数据是继云计算、物联网之后又一次颠覆性的信息技术变革，已经

渗透到每一个行业和业务职能领域，本质是通过有效采集、处理、分析各种各样类型的数

据，从中快速获得价值信息，其典型特征是大量性、多样性、实时性和高价值。

交通运输数据资源的特点是大数据。尽管当前交通运输数据资源的集约化程度较低，但

交通运输的数据资源特性从一开始就表现出大数据特征，这是由交通运输的点多、线长、面

广、移动性的特点决定的。高速公路上每 2公里一个摄像头记录下的视频信息是大数据，危

险品货运信息是大数据，车辆联网联控信息是大数据，船舶国际航行轨迹是大数据，交通

流量监控信息是大数据，交通拥堵信息是大数据，涵盖铁路、民航、邮政的综合运输数据是

237

大数据。

交通运输数据中心下一步发展趋势是实现交通运输行业大数据的汇聚。如何利用大数据

技术，实现从数据到服务的转化，发现交通运输行业发展规律，使行业管理与决策更加准

确、科学，是数据中心在数据汇聚的基础上，应关注的重要课题。例如，在数据资源的基础

展示方面，通过应用分类搜索、三维立体、仿真模拟等技术，对数据资源提供可搜索、可查阅

浏览、易视易觉的展示服务渠道；在交通运输情况预测方面，结合全国高速公路的收费数

据、重点营运车辆联网联控信息、交通流量调查信息以及正在建设的车联网数据等，通过数

据挖掘分析，获知某一时刻、某一区域的车流、人员、物流信息，从而预测未来 30 分钟甚至

更长时间内的路网交通状况，感知交通脉搏，提示后续措施；在综合交通管理方面，目前

在城市或高速公路交通监管方面保存了越来越多的视频监控信息，可以通过大数据及车辆

识别技术，进行车辆位置、速度、时间的实时跟踪，支持套牌检测以及拦截等功能。

参考文献

[1] 《交通运输“十二五”发展规划》，交通运输部，2011。

[2] 《公路水路交通运输信息化“十二五”发展规划》，交通运输部，2011。

[3] 邬贺铨：《大数据时代的机遇与挑战》，《求是杂志》2013 年第 4期，第 60～61 页。

238

从“数字矿山”到“智慧矿山”

卢小平 吴丛丛 李 珵 葛小三

摘 要：智慧矿山的本质是安全矿山、高效矿山、清洁矿山，是与先进的科学技术、管

理理念和管理手段以及与光纤网络（FTTH）/移动互联网、传感网、云计算等新一代信息技

术紧密结合，对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处

理的无人矿山。“智慧矿山”三维管理平台是将矿山井上、井下各种监测传感设备、人员定位

管理、监测监控管理系统、工业通信联络系统、井下紧急避险系统等，有效集成于智慧矿山综

合管理信息系统。本文详细介绍了“智慧矿山三维管理平台”的构建方法、系统构架与系统

特点及功能应用，并展望了该系统在我国矿山企业的应用前景。

关键词：数字矿山 智慧矿山 三维管理平台

一 引言

矿山信息化在经历自动化、数字化发展阶段后，正快步迎来智慧化时代，中国传统采矿

业正在或即将面临新一代信息技术的挑战和洗礼。近年来我国矿山信息化领域引进和提出过

许多关于矿山整体描述的概念，综合起来大体上经历了从矿山综合自动化、数字矿山到智慧

矿山的发展过程。

国际上，芬兰学者佩卡普基拉和尤卡在 2002 年 APCOM（国际计算机及运筹学在矿业

中应用学术会议）会议上提出了“智慧矿山”的概念，并介绍了美国、加拿大、芬兰等国的

采矿业已经全面向智慧方向推进，即利用计算机程序控制、工业机器人技术、运筹学技术

等，达到减少人员占用、危险环境无人值守的高效率、高安全的目标，并在智慧采矿技术方

面取得了显著成果。

卢小平，博士，教授，河南理工大学矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室副主任；吴丛丛，李珵，河南理工大学矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室，研究生；葛小三，河南理工大学矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室，博士，副教授。

239

目前我国矿山安全水平已经获得了巨大提高，安全管理的目标也从“减少事故，减少

死亡”，提高到“洁净生产，关爱健康”的高度，从对于职业生命的关注，上升到对职工

健康、幸福关爱。因此，近年来国内矿山信息化建设如火如荼，大型矿山企业对信息化的需

求尤为强烈，已经开展了“数字矿山”理论技术研究与工程应用，如煤矿专题制图从最初

的人工绘图发展到构建矿区井上下一体化空间地理信息管理系统，且应用领域从地质测绘

拓展到地测、安全、调度、生产、定位、管理等相关领域，数字化管理系统也从过去的单机版拓

展到网络版，从局域网拓展到互联网。此外，大部分现代化矿井已经实现井下人员实时定

位、储量动态监测管理、矿压与通风监测监控等。矿山信息化极大地提高了煤矿的安全生产和

高效的管理决策能力，为保障矿山安全、高效生产提供了技术支撑。2011 年 8月在山东枣庄

召开的“智慧矿山”建设促进安全生产现场推广会，提出建立矿山信息采集、处理和服务的

交换共享机制，构建以信息平台为核心的矿山信息共享体系，逐步形成覆盖全省、协调统一

的“矿联网”。2012 年 3月，鞍钢矿业“知觉云”平台采用创新的“内存萃取”和“脱

壳”技术，提升了系统的可靠性，并在国际矿山行业首次应用了 XEN 技术，实现了云主

机、云存储、云服务、云终端等创新应用。2013 年 5月普天研究院的 3G井下无线通信解决方

案是为煤炭行业量身打造的综合无线通信“智慧矿山”系统依托成熟的 TD-SCDMA 技

术，集语音、数据、视频、调度于一体，功能覆盖通信联络、人员定位、监控检测三大安全生产

系统，为矿山安全生产管理提供信息化、智能化和自动化等全方位服务。

随着测绘地理信息、云计算、三维可视化、信息获取与传输、传感网等技术的快速发展，

信息化、可视化与网络化正逐步应用于社会的不同领域，并成为各行业数字化管理的重要手

段，在企业管理与决策中起到了十分重要的作用。“智慧矿山三维管理平台”就是为有效集

成多源信息，解决矿山企业安全生产监控、生产调度、地测采技术管理、机电设备监测监控等

各种系统独立分散、难以集中控制的难题。因此，运用先进的网络矿井上下一体化地理信息

管理与应急指挥系统（WEBGIS）、海量数据处理等技术，构建集矿井远程监测监控、分析

计算、督办调度和安全管理于一体的实时三维影像可视化信息系统，综合矿井的实时安全监

测、通风系统、采掘跟踪、隐患排查、调度指挥管理、地质灾害动态监测与预计等功能，实现对

矿山安全生产的多级监控和应急管理，打造以安全生产信息为基础的“智慧矿山”具有非

常重要的科学价值和实用价值。

240

二 智慧矿山

自从 IBM 提出“智慧地球”概念以来，“智慧城市”、“智慧矿山”等概念纷至沓

来，这些必将成为“智慧地球”的重要组成部分。“智慧矿山”就是依托数字矿山时空信息

云平台、传感网以及 “矿山安全六大避险系统”的系统集成，从而实现矿山管控智能、安全

可靠、经济高效、绿色环保和可持续发展。

（一）智慧矿山概念

智慧矿山是矿山信息化发展的高级阶段，是“数字矿山”发展的必然结果。智慧就是具

有人类一样的思维能力，就是可以代替人处理复杂的工作，就是“无人”。因此，智慧矿山

应当能够主动的感知、自动分析、并能够正确快速地处理的矿山系统。智慧矿山包括了矿山的

各个方面，通常可以划分为三个方面，即智慧生产系统、智慧职业健康与安全系统、智慧技

术与后勤保障系统。智慧矿山是本质安全矿山、高效矿山、清洁矿山，是与先进的科学技术、

管理理念和管理手段以及与光纤网络（FTTH）/移动互联网、传感网、云计算等新一代信息

技术紧密结合，对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速

处理的无人矿山。

智慧矿山是基于矿区井上下一体化三维空间信息管理环境的信息网络综合化、宽带化、

物联化、智能化的全面应用和综合高效集成。包含两个层次，一个层次是将处于地表上下的

矿山实体（如：主副井、通风口、巷道、工作面、作业设备等）及其现状信息基于地理空间位

置构建三维可视化管理平台，以真三维现实环境方式呈现给技术人员、业务管理人员及管理

决策人员等用户面前；另一个层次是在该平台基础上嵌入检测传感器、人员定位管理、视频

监控管理、矿压监控管理、储量动态管理等所有相关信息组成多维数字化和基于物联网的智

慧化矿山，进而构建煤矿安全生产专题应用与智慧化决策应用；最终使煤矿井上下使用的

设备全部实现智能化，使整个生产矿井形成一个设备的智能化集群。

（二）智慧矿山的总体目标

241

智慧矿山建设的总体目标是实现无人矿山、高效矿山、绿色矿山、本质安全矿山。智慧矿

山系统进行全方位的智能监控，在瓦斯、水、顶板、危险设备、爆破等危险环境周围做到无人

值守，在某些特定环境下防止外来人员误入。

智慧矿山系统具有设备在线运维功能，系统自动检测设备状态和故障报警。对设备管理

需要用户对设备运行进行分析。用户对设备运行进行分析包括累计设备运行时间、设备故障

诊断、设备健康分析、设备维修、报警提醒、设备运行启停次数监视。做到设备无人值守，检测

设备包括皮带机、水泵、供电、掘进机、采煤机等。

（三）智慧矿山的特点

1、“无人”是智慧矿山的最高形式

智慧矿山的显著标志就是“无人”，即开采面与掘进面无人作业、危险场所无人作业、

大型设备无人作业，直到整座矿山无人作业，整个矿山的各个方面都在智慧机器人和智慧

设备的操作下完成。

2、智慧矿山发展的阶段性

智慧矿山的发展是一个不断进步的过程，而且随着科技水平的提高，智慧化程度也不

断提升。智慧矿山的建设可划分为四个阶段：一是单个系统、单项技术的智能化，实现一个

系统或岗位的“点上无人”；二是多个系统集成的智能化，实现“面上无人”；三是实现

井下生产、安全、后勤系统的全面无人，即“一个矿井的无人”；四是实现包括矿井生产、安

全、洗、选、运输等矿区一级系统无人作业，即“矿区系统的无人”。

3、智慧矿山的“三化”特征

智慧矿山的“三化”包括：借助于 RFID、传感器、嵌入式设备等技术解决数据实时采集

和定位问题的计量化；实现各信息终端互联互通的互联化；建立矿山技术和管理模型，基

于各项实时数据支持智能决策的智能化。

三 智慧矿山时空信息管理云平台

“智慧矿山三维管理平台”就是为了有效集成矿山空间地理信息、机电设备监测监控信

息、传感网、井下安全避险等多源信息，解决矿山企业安全生产调度、地测采设备管理与监测

监控、应急指挥等各种系统独立分散、难以集中控制的难题。

242

（一）平台架构

智慧矿山三维管理平台总体应用架构分为感知层、通信层、平台层和应用层，平台构架

图 1所示。

应用层

感知层

智能主生产系

统

智能辅助生产

系统

通信层

视频摄像头 智能仪表 瓦斯监测

...

多媒体通信与无线传输

平台层物联网基础支撑 生产一体化监控 矿山数据中心

智能职业健康

与安全监控系统

智能决策

支持系统

智能技术与后勤保障

系统

图 1. 智慧矿山三维管理平台架构

1、感知层

感知层是由遍布各处的大量感知现实环境、机电设备、人员等的传感器和智能设备组成

传感网络层，对矿山的核心系统进行监测、监控和分析。如温度、湿度、风压、风速、电压等感

知传感器，甲烷、二氧化碳、锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境等监测传感器，跑偏、堆煤、

皮带打滑等报警传感器。

2、通信层

通信层负责将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用服务层，包括三网

融合下的移动通信网、互联网、卫星网、广电网以及移动互联网等，形成了覆盖整个矿区的通

信网络。通信层主要关注于来感知层初步处理的数据经由各类网络的传输问题，涉及到不同

网络传输协议的互通、自组织通信等多种网络技术。

3、平台层

平台层就是基于时空信息云计算平台的矿山数据中心，主要对智慧矿山多源数据资源

进行划分，并构建生产一体化监控平台。

4、应用层

243

应用层是矿区综合信息化系统，任务是根据战略管控的需求进行业务管理创新，主要

包括矿山生产指挥调度、安全生产监测监控、生产经营智能决策、矿山资源储量管理与矿区应

急指挥等业务应用，真正实现矿井“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节的信息化、自动

化和智能化。

（二）平台功能

组成“智慧矿山”的智慧生产系统、智慧职业健康与安全系统、智慧技术与后勤保障系

统，对时空信息管理云平台提出了可靠性与可控性要高、实时性和实用性要强、体验性要好、

集成性要广等的新要求，如生产系统的视频监控、机电自动化设备、瓦斯监测等物联网节

点，尽管有信号的实时接入，但大多缺少空间定位，因此需要与地理信息有机整合，构建

权威的、唯一的、通用的井上下一体化的三维地理信息公共平台，以便全面支撑空间分析与

决策。该平台主要集成和管理全矿域的以下各种智慧系统：

1、智能主生产系统

煤矿的智慧无人采煤工作面、智慧机械化掘进工作面和智慧普掘工作面，对于来讲，就

是以无人值守采煤掘技术为代表的智慧综采工作面和无人掘进工作面。对于非煤矿山，就是

以智慧爆破采矿为代表或者以自动机械采矿技术为代表的无人采矿工作面和无人掘进工作

面系统。

2、智能辅助生产系统

实现全矿井排水、供电、皮带控制、通风、运输、提升、压风等辅助生产系统的智能化，即

以无人值守为主要特征的智慧运输与提升系统、智慧供电与排水系统、智慧压风与通风系统、

智慧调度指挥系统、智慧通讯系统等，实现无人值守，自动调节。

3、智能职业健康与安全监控系统

矿山职业健康与安全系统包括环境、防火、防水等多个子系统，如智慧洁净生产监控系

统、智慧冲击地压监控系统、智慧人员监控系统、智慧通风系统、智慧矿山灾害监控系统，以

及智慧视频监控系统、智慧应急救援系统，智慧污水处理系统等。

智能安全监控系统主要指通过GSM/WCDMA/WLAN无线信号覆盖和各类传感器实现

矿区的人、设备、环境的全面感知，从而实现井下预警防范、应急通信、视频监控、人员定位等

应用。智能安全监控系统包括矿山避险六大系统，即监测监控系统、井下人员定位系统、通信

联络系统、压风自救系统、供水施救系统、井下紧急避险系统。

244

井下数据监测系统是利用传感器和无线通信技术，对井下生产中涉及到的瓦斯、压力、

温度湿度、水位等数据进行监测，系统在调度中心能及时、准确地采集各个传感器的监测状

况和安全参数，同时可以根据调度要求远程启停设备，有异常出现系统立刻产生报警，并

可利用终端的短信功能实现报警联动。

4、智能决策支持系统

系统采用数据库、数据仓库、模型库、知识库集成的四库结构来存放决策所需的各种数据

源、中间数据和分析模型，针对矿井自然灾害（瓦斯、水、顶板压力等）和作业人员与作业环

境（人员进入隐患区域预警、重要设备使用年限到期预警、传感器监测数据超限报警等）的

隐患识别与预警，以及采掘衔接辅助设计与决策、突发事故的应急救援指挥管理等进行设计

构建，从而实现矿井安全生产综合管理、自动化管理和智慧管理。

智能决策支持系统解决方案分为生产管理子系统、物资消耗管理子系统、安全隐患管理

子系统等。

5、智慧后勤保障系统

保障系统就是煤矿生产安全提供技术保障和支持的系统，分为技术保障系统、管理和后

勤保障系统。智慧技术保障系统是指地、测、采、掘、机、运、通、调度、计划、设计等数据的信息

化、智慧化系统等。智慧化的矿山管理后后勤保障系统是指针对矿山的智慧化 ERP 系统、办

公自动化系统、物流系统、生活管理、考勤系统等。

（三）关键技术

1、数据挖掘与智能决策支持

矿山数据挖掘技术是建立在矿山空间数据库管理基础上的，针对矿山海量数据的复杂

性、不确定性以及多源、多尺度和多时相性的问题，利用空间数据库技术对矿山数据进行分

类组织、分类编码、元数据标准、高效检索、快速更新与分布式管理等，构建矿山空间数据库。

矿山数据挖掘技术即通过对矿山数据库、数据仓库中的数据进行分析，提取专题信息、发掘

隐含规律、认识未知现象和进行时空发展预测的一系列方法和技术。智能决策是以现代信息

技术为手段，综合运用计算机技术、管理科学、经济数学、人工智能技术等多种学科知识，通

过构建的数据库、模型库、方法库、知识库及人机交互来建立针对某一决策问题的解决方案。

2、无线传感与物联网技术

245

激光光纤传感器技术由激光驱动，实现无电传输和工作，免维护。物联网的数据采集涉

及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位技术。通过传感器网络组网和协调信息

处理技术实现传感器、RFID 等数据采集技术所获取的短距离传输、自组织组网以及多个传感

器对数据的协调信息处理，结合移动通信技术和互联网技术，将感知到的信息无障碍、高可

靠性、高安全性地进行传送。

3、矿山综合自动化监控网络通讯技术

通过核心交换机连接环型工业以太网，接入井上下各个子系统，建设井上下综合自动

化监控网络系统，包括井下无线通讯定位系统、井下扩播电话系统、工业电视系统等，实现

矿山井上下实时、动态、海量数据传输，并支持同时传输语音、图像、数据等各种信息，使语

音、视频、数据三合一。

4、智能采矿技术

智能采矿技术就是将矿区环境状况、设备状况、生产能力及工作人员位置等形成覆盖整

个矿区的双向高速信息网，通过自动控制来降低机械对操作者的依赖性，并把机械的生产

能力和运行情况加入矿区信息网中，达到对机械的自动跟踪、监测和监控，从而实现资源和

生产过程的实时管理、机械自动化、生产和维修的自动化。

5、智慧清洁生产技术

主要发展智慧防尘技术，包括智慧注水技术和设备、智慧高压、净水技术和设备、喷雾添

加剂、智慧风流控制技术、粉尘监控技术等，对应综采、综掘、普采、普掘作业工作面的防尘、

降尘、除尘等处理，使煤矿的生产安全环境由重污染向洁净生产方向转变。

6、综合自动化系统集成

采用先进的自动化、通讯、计算机网络等技术对矿井上下的自动化系统进行综合集成，

实现在矿调度监控中心对个自动化系统的“管控一体化”。在综合自动化的信息平台基础上

建立智能决策支持系统，以实现矿井生产智慧化。

（四）技术标准体系

智慧矿山的标准体系应当包括三大类，一是对整个矿井的智慧矿山系统标准，二是子

系统标准，三是集成所有智慧矿山系统的时空信息云平台标准，每一类都应当包含技术标

准、应用标准。对整个智慧矿山系统方面，应该分不同的矿种、不同的采矿条件建立不同的标

准。例如，对于煤矿来讲，要建立智慧薄煤层开采矿井系统、智慧厚煤层放顶煤开采系统，

246

智慧中厚煤层开采系统、智慧普掘普采开采系统等系统，其中的智慧辅助生产系统许多东西

可以统一，智慧安全环保系统、智慧保障系统应根据开采条件和自然条件等条件选择。

四 前景展望

“智慧矿山”包含了矿山的许多方面的智慧化，是一项非常庞大、意义深远的浩大工

程。“智慧矿山”建设必将极大地促进我国矿业技术的进步，为国民经济建设做出巨大贡

献。智慧矿山三维管理平台则是利用先进的地理信息技术，在充分采集地面、地下资料的同

时，真实反应井上下三维空间状况；在物联网、传感网的支持下，可对三维系统的井下部分

进行实时补充，做到井下是真实的四维，即点、线、面、时间上的完美融合。

智慧矿山三维管理平台的建立可极大地提高矿山企业管理的数字化、信息化和智能化水

平，帮助矿山企业根据已积累的各种数据，建立矿区地表开采沉陷与生态环境监测三维地

质地理模型，开发完成具有生产环境的风险评价、事故模拟与调查分析、生产过程的动态模

拟功能，为矿山企业的规划决策、生产管理、勘查评价、资源预测、灾难防控、环境保护提供科

学依据，减少因灾难、决策等因素造成的人员、财产损失，可为矿区治理、矿区生态环境保

护、保障矿山合理规划提供科学依据。

247

关于“智慧西城”建设的几点认识

付 森贵

摘 要：在席卷全球的信息化浪潮中，西城区紧紧围绕“服务立区、金融强区、文化

兴区”的总体战略要求，结合西城区“一核、一带、多园区”的空间发展布局，积极构建

“智能化、高端化、低碳化、国际化”的“智慧城区”。并依托全面感知、快速传达、积极响应

的“全响应”社会服务管理理念，以建设“智慧社区”为突破点，利用信息化手段主动了

解群众诉求并及时解决，为社区居民提供全方位的便捷服务。

关键词：信息化 智慧西城 高速信息网络

一 高速信息网络接入服务

近年来，西城区不断夯实信息化硬件基础设施建设，为面向辖区居民的各项服务和管

理工作的快速传达、积极响应提供良好的信息化基础保障。

通过开展“无线西城”建设，WiFi网络已覆盖西单地区、金融街和什刹海历史风貌保

护区、500余座楼宇（包括商务楼宇、政务办公区、学校、医院等）和部分公共场所等区域，

在金融街主干道、西单饭店、首都时代广场等地区周边，市民可通过无线网络，随时随地上

网、收发邮件、查询信息，享受信息时代的便利。同时，西城区发布了“无线西城”三年行动

计划，计划用三年的时间实现西城区无线全覆盖。正在实施的“宽带小区”行动将推进 450

个小区光纤宽带网络入户，覆盖楼宇 4100余座，近 35 万户居民家庭将可达到 20M宽带接

入能力。随处可接的高速信息网络使生活在西城的居民可以随时随地畅游互联网，同时可以

满足居民网络游戏、在线影视、远程办公、网络电视等多样化的应用需求。

付贵森，北京市西城区信息办主任。

248

二 信息化提供多种便民服务

（一）“缴费通”方便社区居民缴费

西城区整合规范水、电、气、热等服务，大力发展各种自助式缴费手段和终端，通过网

络、电话、自助终端、服务网点四种服务方式代缴通信、宽带、有线电视等费用。通过在社区安

装数字北京“缴费通”设备，免费面向全区居民提供通讯、燃气、电力、自来水等项目的缴费

服务，得到了社区居民的一致认可，目前月平均服务次数已超过 2 万人次，服务金额超过

100 万，并且总服务量以每月 5%的速度提升，实现居民不出社区完成缴费的目标，分担了

银行柜台缴费排队的压力，提高了服务效率。

在此基础上，西城区推进公用事业缴费“一卡通”，实现水、电、气等费用的一卡式缴

付，支持开展网上缴费、费用信息查询和咨询等服务，并鼓励小区、物业、居委会、中介公司

等社会力量参与代办交费业务，切实解决社区居民交费难的问题。

（二）“五卡合一”社区服务平台提供 140余项便民服务

为了整合社区服务资源、提升社区服务能力水平、提高西城区社区居民幸福生活指数，

西城区开通了全区统一的社区服务热线“82203331”和“4008981890”，并整合了区域内

1000余家各种社会服务组织，建成了西城区社区服务平台，提供家政、家电维修、心理慰籍

等 140项便民服务。平台搭载北京市 96156 社区服务平台，服务资源和功能共享，并与全区

255个社区服务站对接，实现了两级平台、三级管理。

整体提供一卡结算服务，包括西城区民政局的“居家养老”服务、“爱心”服务、“三

项为老服务”（给城区老人提供洗澡、理发、换煤气罐的服务）、区残联的“助残”服务和红

十字会的“博爱”服务，实现了以卡代券、五卡合一。

（三）推广“虚拟养老 e 键通”，让老年人晚年生活更精彩

为了破解养老难题，西城区搭建了网络通信平台，整合政府、北京联通、社区及医院等

多方面资源，为居家老人提供专业化全天候养老服务的新型养老模式。先期在 60 岁以上老

年人口占地区常驻总人口 26.5%的广内街道试点，首批在 300户困难老人、70 岁以上空巢老

249

人、建国前入党且生活困难老人家中安装免费的“虚拟养老 e 键通”话机。

“虚拟养老 e 键通”可以根据套餐主动提示开展为老服务，老人不仅可以享受到基础

套餐服务，还能根据需求购买个性化服务，真正做到了老年人足不出户，只需拨个电话就

能享受医疗急救、医疗咨询、家政服务、亲情呼叫、电话畅聊、就医陪同、理发送餐等近十项专

业化全天候的养老服务，丰富了老年人的生活，探索出一种新型的居家养老模式。

（四）居民买菜不再难，“电子菜单”进万家

为解决社区居民买菜难、菜价是否透明合理等问题，西城区将蔬菜直销车引进了社区，

将“蔬菜超市”开到了居民的家门口，使居民在社区就能购买到新鲜的蔬菜和水果，同时

对地区内农贸市场、超市等蔬菜点进行价格比对，保证菜车价格是地区最低。同时，通过设

置在社区的电子信息屏，对蔬菜直销车的菜价进行实时公布，方便居民查看菜价信息，切

实解决居民买菜需求。

三 信息化促进社区医疗服务新模式

西城区积极探索社区医疗服务新模式，依托信息化手段，通过整合区域优质医疗资

源，推动大医院与社区间建成医疗服务共同体，并投入使用了基本医疗、预防、保健、康复、

健康教育和计划生育指导“六位一体”的新社区卫生系统，实现社区卫生站和医院的数据

共享和双向转诊，筑起保障人民群众健康的桥梁。2009 年，北京复兴医院与月坛社区卫生

服务中心共同建成了服务 13 万居民的医疗服务共同体，基本实现了“小病在社区，大病去

医院，康复回社区”。

此外，还在全区推行“家庭医生”服务模式，建立居民健康检测体系，优化双向转诊

流程，启动 15个基层医疗机构与 14 家医院转诊预约工作，在全区 10个社区卫生服务中心

推广 24小时应急处置服务，并初步构建区、街、居三级心理健康干预服务体系。并积极在街

道推广便携式快速诊疗仪“易医箱”，利用它可以测量血压、血氧、血糖、心电图等多项数

据,并实现这些居民健康信息的采集、传输、归档的自动化，为社区居民提供多方位、及时便

捷的医疗服务，也为今后实现居民健康远程服务打下了基础。

四 信息化方便居民办理行政服务事项

按照统一标准、统一流程、统一办事依据和统一办理时限的原则，对街道办事处和社区

250

服务站的业务进行了全面梳理、流程优化，并搭建了街道社区办事服务平台，支撑街道公共

服务大厅以及社区服务站 95个事项受理，实现了街道办事处、社区居委会的纵向协同审

批，真正做到了“一站式”居民事务处理。

西城区街道社区办事服务平台打破了现有行政体制限制，整合各委办局和业务科室的

内部行政资源，加强行政审批权的下放，通过综合受理、全程代办、一站式服务等创新服务

形式，利用各街道公共服务大厅对外提供服务，为辖区居民提供统一、规范、方便、快捷、高

效的行政办事服务。在此基础上，西城区成功打造了新的“三转服务”模式——“领导围着

科室转、科室围着大厅转、大厅围着居民转”，大幅提高了行政办事效率，为居民节约了大

量的时间。截止 2011 年 12月底，系统已办理各类事项 10余万件，百姓满意度 99%以上。

五 信息化丰富居民文化生活

（一）积极开展信息化互助行动

西城区十分注重全民信息能力的提升，开展了“西城区信息化互助行动”，普及信息

化知识，面向社区居民开展上网、文字处理、信息传输等基本应用技能培训，使社区居民享

受信息化带来的实惠。

经过几年的努力，西城区累计开展计算机基础知识、常用上网知识以及 QQ、PS 等特色

培训班 300多期，累计培训人数达到 6 万多人次。培训对象重点覆盖老年人、残疾人、4050失

业人员、低保人员、低保边缘人员和特困家庭子女等六类弱势群体，受益群体逐步扩展，深

受居民欢迎。参与信息化互助行动的社会单位包括微软、联想、佳能等知名企业 10余家，志

愿者 50余人，在市志愿者协会指导下成立了“西城区信息化互助行动志愿者服务队”，为

居民提供公益性培训上网场所 12个，共计 500余台接入互联网的计算机向居民开放使用，

初步形成了政府主导、社会单位积极参与和公众热烈响应的良好局面。

（二）居民畅想社区文化盛宴

西城区通过整合资源，逐步建立了覆盖区、街两级的数字图书馆，区内居民只要在家登

录图书馆网站，就可查区图书馆和街道图书馆的藏书情况及借阅情况，实现足不出户读万

卷书的理想。

251

（三）加强人文关怀，提供无障碍服务

西城区为视障人群建设了视障人数字图书馆，通过盲文点字显示器、多功能视频助视器

等设备以及配套的语音软件，使视障人士能够和明眼人一样使用电脑 “浏览”网上信息。

投入使用以来，近万人次的视障人士走进了图书馆，实现了他们与健全人同步了解信息社

会的权益。全市首个无障碍网站也已建成，将语音转换、一键触发、大字阅读功能、配色功能

和显示格式设定等功能融入到了普通网站建设当中，网站上线运行以来，得到了残疾人群

体的高度认可，取得了良好的社会反响。此外，西城区建成首家公益性盲人数字影院，通过

后期声音处理，将普通的电影制作成为容易被盲人接受的声音电影作品，并由志愿者担

当“声音”译制人员，使盲人群体实现了“看电影”的愿望。

（四）积极打造“社区商圈”，让居民在家体验“网购”乐趣

西城区目前已经建成马连道茶叶网、琉璃厂古玩艺术品电子商务平台、中华技艺网、京味

旅游网等公共电子商务服务平台，一系列特色平台如什刹海酒吧网、牛街清真网、金融街黄

页、天桥演艺园等正在沟通筹备中。其中，琉璃厂古玩艺术品电子商务平台聚合了 2500 家店

铺，共 10 万件藏品；京味旅游网涵盖了西城区内所有旅行社、酒店、景区、餐饮、娱乐、购物

等相关旅游信息，居民可以在这里预订酒店、购买演出门票和旅游商品等。

为满足更多居民的生活消费需求，西城区整合社区商业服务资源，因地制宜的发展社

区商业，积极打造“社区商圈”，提高社区了商业便利程度，更好的满足社区居民消费需

求。以广内街道的“槐柏商圈社区便民服务网”为例，将广内地区的社区、居民和商家等整

合起来，社区居民只需动一动鼠标，就可查询商圈内距离自己最近的超市、菜店、饭店、修理

店等服务商的信息，并可享受网上购物送货到家的服务，满足了居民随时购物、就近购物、

实惠购物的需求。

（五）远程帮助服务解决社区居民困难

2011 年，西城区采取政府购买服务、居民免费使用的方式，在德胜、广内、月坛、展览

路、白纸坊街道试点开展了“面向居民远程帮助服务”，居民只需拨打电话，在家中就可免

252

费享受到电脑、手机等电子产品的技术支持、使用指导、信息咨询、查询等远程服务，还可通

过在线同屏技术享受远程“面对面”、“手把手”的信息服务。

“面向居民远程帮助服务”不仅为居民解决了计算机、手机等电子产品在使用上出现的

诸多问题，还为居民在日常生活方面提供了快捷便利的查询服务，如交通路线查询、气象变

化、电视节目（预告）、国家政策、法律等，截至目前累计向辖区居民提供了 18000小时的信

息化远程帮助服务，实现了“只需拨打一个电话，就可享受各种远程帮助服务”的目标。

六 信息化为畅通社情民意沟通创造新渠道

楼门组长是社区管理与服务最基础的工作单元，属于街道社区工作的神经末梢和毛细

血管。为了社区的楼门组长和社区工作人员提供更加便利的工作环境，西城区建设了楼门组

长信息传递系统，通过一种特殊的固定电话终端，自动记录的居民诉求电话录音，利用语

音识别和自然语言处理等技术，将语音信息转换为文字文档进行保留，方便工作人员信息

记录和备份。

楼门组长信息传递系统现已在月坛街道的 25个社区 2000名楼门组长范围中推广使用。

此系统极大地提高了楼门组长传达上级通知、反映群众诉求的工作效率，使社情民意沟通更

加畅通。

七 以“全响应”服务构筑“智慧西城”蓝图

西城区提出了通过构建社区便民服务“响应链”、街道 “响应链”、部门协作“响应

链”、驻区单位资源共享“响应链”、社会组织公益服务“响应链”、专业社工优质服务“响

应链”、党建创新引领“响应链”、居民群众参与“响应链”等 8个“响应链”，全力解决

民生问题。

目前，西城区在试点基础上形成街道全响应社会服务管理信息化平台。通过统一的数据

中心、调度平台、服务渠道以及多个业务系统，实现民生服务、城市管理、应急处理、绩效考

评、分析研判、统筹协调等功能。把各街道、社区的人、地、事、物、组织作为一个社会有机体，

以信息化建设为契机，全面梳理并掌握社会有机体各要素的发展现状及关联情况，以完备

的地区基础信息数据库为根基，搭建智能化创新服务管理的新框架。利用监控摄像头等基础

设备，依托物联感知基础网络，实现重点路段和重点商业楼宇的实时监控，通过多种渠道

获得地区各类事物（包括人、地、事、物、组织等）的历史信息和即时数据。通过建设网站、短

信平台、电话、手机、视频、电子邮件、社区电子屏、微博、电视网站等服务渠道，拓宽地区百姓

253

与街道之间的双向互动渠道，使双方的讯息能够快速畅通传达。同时，充分发挥传统的社区

居委会和社会组织的作用，反应百姓需求，及时便捷地提供公共服务。

八 结束语

过去的五年，是西城区信息化加速发展的时期，区域内“十一五”时期信息化发展规

划确定的任务目标基本完成，电子政务、经济和社会信息化、信息安全保障等方面取得长足

进步，基本建成以信息化环境为基础、信息资源为核心，覆盖政务、经济、文化、社会四条主

线的“智慧西城”总体框架。未来五年，西城区信息化将以“智慧西城”建设为总体目标，

紧紧围绕深化区域融合、完善城市功能、提升发展品质、促进社会和谐的重大需求，充分发挥

信息化提升城市管理和服务水平、促进产业升级的重要作用，深化信息资源开发利用，加速

建成“智能化、高端化、低碳化、国际化”为主要特征的“智慧城区”基本框架，逐步建成一

个宽带无线全覆盖、物联网广泛应用、城市要素可全面感知的城区；促进现代产业体系加速

形成，初步实现高端化转型和国际化转型；建立一个支撑城市运行的信息化服务体系，一

个促进“两化融合”产业信息化服务体系和一个支撑公共服务和公共管理的社会信息化服

务体系；实现基础设施保障、公共服务能力、城市管理水平、全民信息能力的提升。使西城区

成为公共服务信息化体系完善、居民信息能力领先、电子商务应用先进的“智慧北京”示范

区，到达全国区域信息化发展领先水平。

在“服务立区、金融强区、文化兴区”战略引领下，到 2015 年，西城区基本建成“智慧

西城”的信息化框架，普及智能应用，使西城区成为公共服务信息化体系完善、居民信息能

力领先、电子商务应用先进的“智慧北京”示范区。

254

车联网在我国的发展与挑战

李昭宏

摘 要：以 2009年作为车联网在我国发展的元年，至今已经有四年时间了。从最初

的不为大众所知，到如今成为各界关注的热门话题，车联网已然是涉及汽车工业、通信技术、

互联网、物联网等领域的跨界产品。本文对车联网的概念、市场规模进行了阐述和分析，同时

对参与车联网的不同角色以及面临的挑战进行了解读。

关键词：车联网 互联网 图商 智能交通

2009 年，随着丰田G-Book、通用 OnStar开始进入国内市场，正式拉开了我国车联网发

展的序幕。

车联网普遍被认为是物联网及智能交通系统的典型应用，同时也是最具发展前景的应

用之一，是物联网示范应用的首选。车联网借助装载在车辆上的传感设备和短距离通信模

块，收集车与人、车与车、车与道路的属性信息和动、静态信息，利用移动通信网络、卫星通

信网络，以及导航、智能信息处理等技术和业务平台，为汽车用户提供更加丰富的业务和服

务，并对车辆进行有效的监督和调度，实现更加高效、安全、舒适的车辆管理和用户体验[1]。

一 发展车联网的意义及市场规模

车联网一般可以为用户提供包括导航、车辆紧急救援、语音、通信、车辆数据管理、车载娱

乐、移动互联网接入等在内的多项服务，同时，发展车联网可以有效提高道路使用效率。车

联网目前已经引起了社会的广泛关注，国家已经明确相关政策大力支持车联网发展，并斥

巨资投入到车联网的相关研究工作中。国家“十二五”规划已将车联网作为物联网十大重点

部署领域之一。车联网有关项目也已经被列为我国重大专项第三专项的重要项目，一期拨款

有望达到百亿级别。同时，工信部也将从产业规划、技术标准等多方面着手，加大对车载信

息服务的支持力度，全力推进车联网产业的全面发展。

李昭宏，北京四维图新科技股份有限公司车载信息服务（TSP）销售市场部业务总监。

255

根据 GSMA 与 SBD 在今年 6月份发布的有关车联网方面的报告，预计到 2018 年，全

球车联网的市场总额将达到 390亿欧元，较 2012 年的数值（130亿欧元）增长 3倍。其中，

交通信息、呼叫中心、在线娱乐等服务带来的收入将达到 245亿欧元（2012 年仅有 93亿欧

元）；硬件销售带来的收入为 69亿欧元；TSP 能够产生的收入为 45亿欧元；电信运营商

得到的收入大约是 41亿欧元。对于车联网服务的渗透率，报告认为，全球范围内，2015 年

大约有超过 50%的车辆会提供车联网服务，到 2025 年，每一辆新生产的汽车都将提供车联

网服务。

对于中国市场来说，2012 年，我国汽车保有量已经超过 1.2亿辆，民用轿车保有量

5989 万辆，其中私人轿车 5308 万辆。2012 年我国汽车产销量分别为 1927.18 万辆和 1930.64

万辆，连续四年居世界第一。这些数据都表明我国发展车联网将具有坚实的基础以及极大的

潜力。

二 车联网的体系与分类

车联网被认为是一个“管端云”的三层体系。第一层即端系统，是汽车的智能传感器，

负责采集与获取车辆的信息，感知行车状态与环境；第二层是管系统，解决车与车、车与

路、车与人之间的互联互通；第三层为云系统，可以看作是一个云架构的车辆运行信息平

台，需要虚拟化、安全认证、实时交互、海量存储等云计算功能，实现调度、监控、管理车辆。

简言概括这三层就是信息获取、通信网络与信息处理。

我们可以通过不同的角度对车联网进行区分。从技术角度看，车联网主要应用到了电子

标签技术、位置定位技术、无线传输技术、网络服务平台技术、数字广播技术等；从系统交互

角度看，则主要是车与车通信系统、车与人通信系统、车与路通信系统、车与综合信息平台通

信系统以及路与综合信息平台通信系统；从应用角度看，可以分为监控应用系统、行车安全

系统、动态路况信息系统、交通事故保障系统等。无论如何进行区分，车联网以车、路、道路基

础设施为基本节点和信息源，通过无线通信技术实现信息交互，从而实现“人 -车-路”的

统一。

对于车联网的分类，还有很重要的一个角度是将其分为乘用车市场和商用车市场。在国

内，乘用车企业是较早涉足车联网领域的，主要以 B2C 为主。其中一类是合资汽车企业直

接引进外方现有的车联网平台，如丰田的 G-Book、通用的 OnStar、日产的 CarWings 等；另

一类则是自主品牌汽车企业通过自己研发或者与第三方进行合作，共同开发车联网，如上

汽的 InkaNet、长安的 InCall、比亚迪的 I 系统等。乘用车市场还面临着前装市场和后装市场的

256

博弈。前装市场以汽车厂商为主导，在把汽车卖给最终消费者时就标配了车联网设备；后装

市场则以车机厂商为主导，需要在购买汽车后配置相应的车载终端。

包括“两客一危”在内的商用车领域，目前已经有中寰卫星的“寰游天下”位置云服

务平台、宇通客车的“安节通”、苏州金龙的“G-BOS”、陕汽重卡的“天行健”等车联网品

牌，但商用车受到政策的影响比较大。例如，2011 年，交通运输部、公安部、安全监督总局

以及工业和信息化部联合下发的《关于加强道路运输车辆动态监管工作的通知》，即要求在

当年底，所有“两客一危”车辆必须安装具有行驶记录功能的卫星定位装置。这种自上而下

的政策性规定使得商用车市场的车联网项目主要以 B2B 的模式为主，因此，与乘用车市场

相比，无论是商业模式还是项目推进都相对容易得多。但商用车市场也有自己的特点，由于

一方面即需要本地交通部门的运营牌照，接受本地相关部门的监督；另一方面，地方交通

部门的监管平台又需要接入交通运输部的平台进行统一监管。因此，无论商用车上安装了哪

一个品牌的设备，只要不符合本地交通部门或者交通运输部的要求，车辆就无法接入监管

平台，这在一定程度上就造成了商用车车联网落地的困难。

三 车联网的参与者

车联网的产业链涉及到汽车厂商、电信运营商、TSP、IT 及互联网企业、硬件提供商、行业

服务企业等多个方面，因此，车联网也成为各方角逐的领域。当然，车联网的发展离不开政

府及相关主管部门在宏观产业层面的引导、支持与协调，包括确定产业发展总体思路，构建

整体框架；制定和完善车联网相关法规及标准体系，使车联网成为开放、安全、可信任的协

作平台。

下面，分析下一些主要参与者在车联网中的角色。

（一）汽车厂商

作为汽车的制造者，汽车厂商是车联网最重要的参与者，它们提供了车联网最基础的

设备：车。汽车厂商发展车联网有两种模式：一种是车企有能力独立研发相关的车载信息服

务平台，甚至成立相应的公司，例如通用、福特、宝马等；另一种模式是车企与第三方成立

合资公司，共同合作研发，这种模式可以是车企与电信运营商合作，如奔驰与德国电信、克

莱斯勒与 Sprint；也可以是车企与图商合作，如上海汽车与四维图新合资成立的安悦四

维；还可以是车企与 IT 企业合作，如福特与微软合作的 SYNC。

257

车企在一定程度上将“车联网”认为是汽车智能化的重要一步，是汽车价值的一部

分，可以提升汽车的综合实力，而并非将车联网看作是一个市场或者产业。更重要的是车企

掌握着“车”的资源，因此，它在目前这个阶段将会成为车联网的主导力量。但是，这种格

局正在逐渐受到 IT互联网企业的侵蚀，甚至像 Google 研发的无人驾驶汽车都已经累计行

驶了 30 万公里，并且获得了内华达州颁发的牌照。这也使得汽车厂商们更加有紧迫感。

（二）电信运营商

电信运营商提供了通讯、网络等车联网重要的基础设施，因而，也扮演着重要的角色。

同时，电信运营商也在极力地避免只是发挥“管道”的作用，所以，电信运营商也在进行

积极布局，希望能够掌握主导权。国内三大电信运营商角逐车联网的竞争在 2010 年全面爆

发。

中国电信在这场角逐中占据先发优势，因为丰田 G-Book 和通用 Onstar 在 2009 年先后

进入中国市场时，都继续沿用了 CDMA通信网络，使得中国电信在前装市场占据了很大份

额。目前，为丰田 G-Book 提供服务的 95190已经成为国内第二大车载前装 TSP，而上海通

用的安吉星则成为国内最大的车载前装 TSP，截至 2013 年 7月，其活跃用户数量已经突破

60 万大关。此外，2012 年 8月，“中国电信车联网服务上海基地”在沪挂牌，目前已经推

出了“InterCare 行翼通”车载信息系统，希望能够在物流行业和校车监管等方面得到应用。

中国联通凭借WCDMA网络的优势，希望能够将 3G 技术应用于车联网领域，它的目

标是到 2015 年左右，使用中国联通网络的汽车能突破 3000 万辆。中国联通同时在前装与后

装市场进行开拓：前装市场，中国联通与一汽、上汽、长安、奇瑞、吉利、比亚迪、宝马、福特、

苏州金龙、东风裕隆、三一重工等十多家整车厂签署战略合作协议，共同推出具备车载系统

的新车，覆盖乘用车、商用车和工程车，发展潜力巨大；后装市场，中国联通与车音网、卡

仕达、华为、德国大陆集团等进行合作，共同开拓市场。与此同时，中国联通还在全力推进车

联网有关技术的标准化研究工作，以期能从标准层面掌握更多的资源。

中国移动在车联网的历史可以追溯到 2006 年 10月开始试用的“车务通”，到了 2011

年 6月，中国移动、诺西与宇通客车联合发布“安节通”智能运营系统，中国移动为其提供

网络、平台存储及其他相关后续服务，标志着中国移动正式进入商用车市场。随后，中国移

动又与中国一汽签署战略合作协议，共同打造中国车联网产品及服务基地、无线数字化城市

产品及服务基地。2012 年 10月，中国移动物联网有限公司正式在重庆挂牌，主攻车联网业

258

务。同年 10月，中国移动在山东面向私家车和部分行业用户推出了新型车联网产品

——“行车无忧”智能终端。中国移动还在 2012 北京国际汽车展览会上展示了基于 TD-LTE

的车联网概念产品，标志着其在车联网领域的研究进入了一个新的阶段。中国移动首席科学

家杨景曾在一次会议上表示，中国移动未来的目标是希望将车联网在国内的普及率提升到

70%~80%。

相比汽车厂商各自为阵的“割据局面”，电信运营商更有能力在不以车辆品牌及类型

为界的前提下对系统内的车辆提供一致的、可调控的服务，构建统一的数据平台，对接入网

络的车辆信息进行收集，形成大数据，建立真正的“车联网”系统，提供标准化服务。因

此，虽然目前电信运营商尚不能主导车联网的行业发展，但依然有机会，这就需要电信运

营商革除自身的弊病，把握这一机遇。

（三）互联网科技企业

已经不止一个传统行业在互联网的浪潮席卷下发生了变革，现在，这些互联网科技公

司将关注的目光放在了汽车上，希望能够通过更加先进的技术与理念完成对汽车行业的升

级。尤其是以 Google、苹果为代表的科技公司，他们颠覆广告、音乐、手机等行业的模式，构

建起了全新的生态系统。

这些科技公司与传统的车企分别代表了两种完全不同的设计模式，并进行着博弈。前者

凭借强大的后台数据、网络技术、智能软件的支持，很好地实现了车与云端的互联；而后者

则更多地考虑到这些技术被应用在车上后的实用性与安全性。

可以看到，目前科技公司与车企更多的是在进行着合作。例如福特 6月底宣布将

AppLink 的接口开放给中国开发者，首批包括百度地图、高德导航、新浪微博等在内的 9款

本土应用已经入驻其中。雷克萨斯第一辆搭载 Google自动驾驶技术的汽车已经开始在美国

进行道路试验了。苹果也在新近发布的 iOS7 中提供了车载 Siri语音功能，并与本田、奔驰、

日产、法拉利等 12 家汽车厂商达成了合作。百度也已经在与福特、宝马、现代进行合作，为他

们提供本地的网页搜索、餐厅、景点等目标地点搜索服务等。

（四）图商

车联网在国内兴起前，图商与汽车厂商在前装导航就有着紧密的合作，因此，图商对

259

进入车联网领域有着天然的“冲动”，甚至比国内的互联网科技公司更早地意识到车联网

将迎来的发展。

作为国内两大图商，四维图新和高德采取了不同的方式：四维图新将自己定位为 TSP

服务提供商的角色，推出“趣驾”业务品牌，提供车联网解决方案及运维服务，目前已经

成功在宝马 iDrive III 中得到了部分应用，成为四维图新车联网服务商用化的重要里程碑。

除此之外，四维图新还同时向乘用车和商用车领域进行扩展，与上汽信息成立安悦四维，

控股中寰卫星，完成车联网全面布局。高德实施向移动互联网的战略转型，在获得阿里巴巴

的投资之后，两者之间的整合会进一步丰富本地生活服务的数据，“四屏一云”理念的提

出，帮助其逐步向车联网进行渗透。

（五）其余资源拥有者

除了上述的参与者外，还有一些参与者有自己独特的资源，成为车联网领域不可或缺

的一部分。例如提供商用级语音识别技术的车音网，他们围绕着语音识别技术提供了一系列

的车联网解决方案，包括语音导航、智能语音识别引擎、智能语控蓝牙耳机以及智能语音车

载信息服务系统，而他们则将市场方向瞄准了汽车经销商、4S店，帮助这些经销商们实现

从卖车向服务的转型。

天气预报、新闻资讯等内容的提供商也会成为车联网的参与者，但他们并不会在车联网

的发展中占据主导地位。

四 车联网发展面临的挑战

虽然我国车联网具有较大的发展潜力，但是相对美国、欧盟和日本来说，还处于尚不成

熟的阶段，面临着诸多挑战。

（一）产业链尚不完善

由于车联网涉及到的行业众多，因此产业链相对很长，造成了产业链的众多参与者都

有着自己的利益诉求，特别是有希望成为车联网主导角色的参与者之间，更容易产生矛盾

与利益之争。但是推进车联网的发展又需要各方减少利益争端，寻找到合作共赢的模式。因

此，需要依靠市场及消费者对车联网不同参与者进行协调。

260

（二）缺乏统一的行业标准

由于我国车联网也是刚刚兴起，因此，尚没有明确的行业标准与制度，不同的平台和

系统都采用自己的标准，这无疑给今后彼此之间的互联互通带来障碍，导致系统不兼容和

资源浪费，彼此之间信息不能共享。

（三）商业模式尚未明确

目前车联网的发展暂时处于投资阶段，盈利模式并不清晰。虽然车企会向车主提供一定

时段的免费使用，但免费期过后往往面临着续签率低的问题，这也说明目前车联网所能提

供的服务并没有真正得到用户的认可，还需要继续挖掘用户需求，在成本、用户体验和付费

意愿之间找到平衡，实现共赢。

（四）保障车联网信息安全

车联网的信息安全问题主要有三个方面：传统互联网的安全问题、物联网带来的安全问

题以及车联网自身的安全问题。由于目前尚没有统一的行业标准，特别是数据传输和交换的

特定标准，因此，车联网缺乏统一的安全保护体系。其次，由于车联网需要进行数据传输，

当数据量较大时容易造成网络堵塞。第三，车联网的感知节点部署在行驶车辆中，如果遭到

攻击者破坏，很容易造成生命危险、道路设施破坏等。目前，已经有人担心车联网会遭遇黑

客的侵入，造成车辆事故的发生。

五 结束语

车联网或将为我国带来产业升级的机遇，提高汽车电子信息技术的含量，促进通信业

的发展，但我们也看到，车联网目前的发展仍然面临着一些急需解决的挑战，这就需要产

业链上中下游的参与者共同努力，实现合作共赢。

参考文献

[1] 毕然、汤立波、罗松：《车联网应用发展及产业格局分析》，《电信网技术》2011 年第 9期，第 36～39 页。

261

[2] 武锁宁：《车联网：值得关注的课题》，《中国电信业》2010 年第 116期，第 17～19 页。

262

移动互联网环境下地理信息应用趋势

然 廖 卿嵇

摘 要：近年来，伴随着智能手机和平板电脑的普及，移动互联网以潮水般席卷世

界，并给人们的生活带来了重大的改变。在移动互联时代，地理信息应用的价值显得尤为重

要，无论是个人的需求还是行业企业的要求，乃至政府支持舆论的倡导，都为地理信息的

快速发展提供了优秀的环境与强劲的驱动力，同时也对地理信息应用提出了更高的要求。

关键词：移动互联 地理信息 位置服务 地图 导航 API模式

1976 年，互联网的出现，改变了人们的思维和行为习惯。进入 21世纪，一场关于互联

网的变革正在悄然兴起——移动互联网正以不可阻挡的趋势开启着新纪元。在移动互联的大

背景下，地理信息应用迎来了新的发展契机。无论政府、企业还是个人，在移动互联时代都

对地理信息产生了更多需求，地理信息应用即将迎来爆发。

一 移动互联网激发更多地理信息需求

从理论上来讲，移动互联网与地理信息需求有着天然的契合。作为互联网的延展和进

化，移动互联网的主要作用在于改变人们传递和接受信息的方式。而这种随时随地获取信息

的方式，以及可以获取基于动态位置的无限内容的能力，都对地理位置提出了更多需求。

在传统媒体时代，人们通过报纸、杂志乃至于电视获取信息，信息的产生和获取都是以

地理疆界来划分，比如城市报纸或者城市电视台，基于地域的有限信息让人类对于外部世

界的了解仅限于自身周边范围。桌面互联网的兴起给人们带来了海量的信息，消除了方位模

糊了距离，足不出户便可知晓天下大事。此时，地理位置变得不再重要，而兴趣爱好成为了

信息分类的主要因素。

伴随着 3G网络热浪的来袭与各类移动终端的普及，移动终端成为了人们获取信息的

主要载体（如图 1）。与传统的获取信息来源方式不同，移动互联网可以让你在任何时间任

嵇然，深圳市凯立德科技股份有限公司副总裁；廖卿，深圳市凯立德科技股份有限公司市场总监。

263

何地点获取任何你想知道的信息。人们不仅可以在移动过程中毫无阻碍的接入互联网，了解

全球资讯和个人感兴趣的内容，同时可以获取基于动态位置的无限内容——我在哪儿，我

的周边有什么，我的周边发生了什么事情。

图 1. 2010 年第四季度至 2012 年第二季度中国互联网/移动互联网用户规模对比（数据

来源：易观智库）

除了信息获取的方式和内容，地理位置信息同样影响着需求的实现。随着 GPS 定位技

术与移动设备的融合，移动互联网不仅仅能够解决初期信息的获取，方便用户决定去哪

儿，而且能够通过实时动态的位置，解决“怎么去”的问题，从而一路辅助用户直达目的

地。在这个过程中，地理信息的需求和价值显现也愈发强烈。

因此，相较于传统媒体和桌面互联网而言，移动互联网通过位置区分信息，基于位置

获取信息，并且通过地理信息来辅助需求实现，相应的是人们无论在信息获取，还是信息

使用方面，对于地理位置的需求都更加强烈。随着移动互联网的兴起，地理信息的应用必然

会获得更加快速的发展。

二 多重需求驱动地理信息应用发展

在现实生活中，移动互联技术与地理信息的融合所带来的便利，催生出了新一轮效率

提升：从政府的智慧城市，到行业的智慧物流；从企业的外勤管理到个人生活服务，大量

的需求正在为地理信息应用的爆发提供强劲的外在驱动力。

264

（一）移动互联浪潮下的个人地理信息需求日趋强烈

作为信息传导和消费需求的末端，个人用户对这种全新的技术趋势反应尤为敏锐。信息

的丰富、获取的便利以及精准的分类，使得我们在“吃住行娱购游”等各种生活需求中都获

取了极大的便利，而这种便利性需求进一步推动了新应用的涌现。

车联网的兴起和车载导航的普及是个人对地理信息需求的直接证明。随着汽车的普及以

及交通基础设施的逐步完善，人们的生活交际半径也在逐步扩大。从以往的村庄或者城镇延

伸到一个市一个省乃至全国。在这种时代背景下，导航应用被催生出来，并受到了市场热烈

的反响。随着技术的进步，导航从割裂的个体逐渐变成联网的终端——通过导航，我们可以

接入互联网畅享无限信息。基于本地的地图数据，我们能够知道建筑的具体位置，而通过移

动网络，我们可以清晰的知道建筑物内部以及周边的各种信息。新的技术不仅促使导航本身

产品功能的进化，还进一步推动了导航设备的普及：根据赛迪顾问的统计数据，2012 年中

国国内导航设备销售超过了 1440 万台，达到当年汽车销量的 75%（如图 2）。

图 2. 2011 年至 2012 年中国汽车/车载导航设备销量对比（数据来源：赛迪顾问）

更有力的证据是手机地图的兴起——这种地理信息应用几乎一路伴随着智能终端设备

和移动互联网络的发展。2007 年，苹果公司发布了 iPhone，重新定义了智能手机。以

APP（Application）为窗口的应用客户端取代了之前的万能浏览器，其中非常重要的一个

APP就是 Google Map。手机地图易携带、易操作、信息种类丰富迅速获得用户的青睐：人们

只需要手机轻轻一按，永远不用担心迷路，因此普通消费者生活半径迅速扩大。受到此类需

265

求刺激，包括百度地图、SOSO 地图等各种手机地图相继涌现，并且在 2013 年 Q2 中国市场

达到了 6.2亿用户，装配率接近 90%（如图 3）。

图 3. 2011 年第一季度至 2013 年第二季度中国手机地图累计账户数市场规模（数据来

源：易观智库）

在地理信息和手机地图的基础上，一大批与生活、经济息息相关的应用也相继涌现。这

其中，O2O（Online to Offline）消费类应用和位置社交类应用尤为醒目。O2O模式是目前移

动互联网最热门的投资领域：从线上（Online）上获取信息，完成挑选、预订乃至于付款等

多个环节，然后去线下（Offline）完成需求实现，这种模式极大的缩减了用户的时间成本。

这其中，地理信息成为了一个不可或缺的环节——通过地图呈现线下商家，通过导航完成

需求实现。这种天然的需求和功用，成就了一大批知名的应用，比如大众点评网、食神摇摇、

百度身边、QQ电影票等。

位置社交打破了单纯地域社交的强关联与单纯网络社交的弱关联之间的界限，而将其

融合在一起，从而引发了新一轮的社交革命。人们可以因为兴趣而认识，因为近而接触了

解；也可以因为近而认识，因为共同爱好产生共鸣。将兴趣与位置融为一体的“微

信”、“陌陌”等全新的社交工具迅速崛起。根据艾瑞咨询的数据，2013 年 Q2，微信已经

拥有超过 4亿用户，成为移动互联网中最耀眼的明星。

（二）地理信息应用融入企业信息化管理

266

对于企业而言，如何实现精细化管理和提升工作效率，是不变追求。由此，办公OA 和

企业 ERP 等一系列信息化软件运营而生。而移动互联技术的发展和位置服务的兴盛，使得

企业对于外勤人员和设备的高效管理成为了可能。

随着企业对外交往的增多以及业务的需要，越来越多的外勤人员开始涌现。大多数企业

对于外勤业务销售员没有一个有效的信息化系统，使得企业管理层无法了解到一线的工作

动态，从而提高管理效率。而移动互联网与地理信息应用的兴起解决了这一问题。例如 TCL

公司的“外勤通”软件，能够对上千名外勤销售人员进行有效的管理。通过对他们工作时间

地理位置的上传，过往轨迹的追踪，以及管理中心与外勤人员之间的实时信息互通，能够

有效的掌握到每个员工的工作状态，并合理的调配员工。与此同时，员工与员工之间也可以

通过互相分享地理位置，配合工作，增进沟通，使得工作更有效率。

除了人员管理效率的提升，这种基于地理信息和移动互联技术的新型信息化系统对于

室外设备和流动设备同样能够实现高效管理。通过设备本身的信息收集系统、传感器与移动

网络，我们可以清晰获知每一台设备的位置、状态，从而实现资源的最大利用，并且能够在

出现问题时以最快的速度解决。

（三）地理信息整合加速产业升级

随着我国经济从粗放型管理到集约化管理的进一步转型，大量人、财、物尤其是信息的

整合，促进了众多产业的进一步升级。这其中，有许多行业对于地理信息和动态位置有着高

度的需求，而基于移动互联网的新型地理信息应用，为加速产业升级提供良好的基础（如

图 4）。

一方面，新的地理信息应用能够极大提升原产业的效率与体验。以交通管理为例，通过

GPS 导航与车联网的信息互通，我们可以每一台车的实时动态位置和状况有精确了解——

将这些数据与道路本身的数据结合起来，再进行交通疏导和调度，将会大幅度的减少拥

堵，从而构建智慧交通。而物流运输，则可以通过有效的信息管理，实现每一台车的最优载

货。将车辆的实时位置与状态，与货仓的位置及状态信息行车互通，通过监管系统的统一调

度，可以更高效的实现货物的分宗并宗，避免空车或者载货量不足造成的资源浪费。另一方

面，对于货物的实时监控跟踪，可以准确的告知客户现在货物到了哪里，大概什么时候能

送到。

267

另一方面，新的应用可以帮助原产业达到之前无法企及的功能和领域，从而开辟新的

市场空间，扩大产业规模。比如，近两年国内兴起的商业选址咨询服务，就是基于新的地理

信息应用而获得巨大发展。通过对某个特定位置周围道路、车流、人流的监测和分析，建立一

套精准的价值模型，帮助企业判断选址是否合适。随着国内医疗系统的进一步发展，远程医

疗也应运而生。而远程医疗监护，也是因为移动互联网的发展和相应地理信息应用的出现，

从而走向市场。需要监护的病人可以通过传感器，将自己的身体状况和位置实时上传给医

院，以备在需要的时候第一时间获得救治。基于此，病人可以出去自由活动，更好的享受生

活。

事实上，除了交通运输、物流管理这些迫切的产业升级需求外，新的地理信息技术还能

帮助大量的行业激发潜力。在生活应用层面，它不仅方便我们的衣食住行，同样保证我们的

安全，让我们的应急系统更加高效；在商业应用方面，无论是农业、制造业、矿业、电信等各

种行业，都会对地理信息提出需求，此外，基于动态位置的精细化营销也成为了可能：星

巴克能够在人们移动过程中准确的送出咖啡，这个故事虽然只是虚构，但是向人们展示未

来营销的构想与方向：基于人们实时动态位置的个性化营销时代即将到来。

图 4. 基于移动互联网的新型地理信息应用

三 技术、商业发展构建成熟生态

在外部强烈需求的驱动下，地理信息应用近年来也取得了巨大的进步。在技术构架、应

用体验、商业模式上都日趋成熟，为地理信息应用的整体爆发提供了内在的可能。

作为地理信息的杀手级应用，导航在根据人们需求的变化不断升级进化。从最初的车载

导航仪到便携导航再到如今最受大众推广的手机导航软件，从单纯的出行路线提示服务到

现在涵盖各种深度信息、电子眼以及实时路况等。导航不仅仅是作为一个路线提醒的工具，

而是一个集信息搜索、驾驶辅助、安全保障于一身的信息终端。

与此同时，手机地图也日臻完善。集成了本地化生活服务的手机地图，已经开始渗透进

268

安全

安全监控

应急救援

远程医疗监

护

娱乐

位置游戏

位置社交

交通

交通调度

物流管理

营销

精准化营销

商业选址

人们生活的方方面面：大到公交地铁，小到餐饮娱乐，在手机地图上，一览无余。而手机地

图与手机支付的结合，使得人们可以在地图上完成搜索、预订、支付等各个环节，在为人们

的日常生活提供更多的便民服务之余，也带来了巨大的商机。

面对个人、企业和行业越来越多的需求，单凭导航和地图已经无法满足。而从 2009 年开

始，API模式兴起，构建了地理信息应用与各式需求之间的沟通桥梁。以地图作为基础，通

过API模式开发出其他各式各样的应用，以符合特定人群的需求，比如携程的酒店预订、大

众点评的订餐服务以及定制的企业级应用；或者是以特定的应用为基础，通过 API模式将

不同的应用集成在地图上，以满足普通人群多样化的需求，比如谷歌地图或者百度地图

中，内含的打车、租车、订餐、订房等各种服务。基于API模式的第三方地理信息服务的出

现，拓展了地理信息的应用空间，完成了许多地图导航不能实现的功能，也使得更多样化

的需求得以满足。

在产品多样化发展的同时，地理信息产业的持续良性发展，也构建出了完整的商业模

式及生态圈，为整个行业的发展提供源源不绝的动力。无论是传统的地图数据采集商，还是

软件开发商，以及应用的展现平台，都可以在其中找到自己的位置并且获取盈利。

作为基础的地图数据采集商，通过向第三方提供地理信息数据成为了最直接的盈利方

式。随着国家政策的进一步放宽和 UGC模式的完善，地图制造商及导航相关行业获取位置

数据的成本将会大大降低，盈利空间也会越来越大。此外，通过API接入第三方应用，从而

通过导入或者导出流量变现，也是比较通行的盈利模式之一。地图应用为其他应用提供了

API接口，在分成比例确定下后，根据 API流量，地图商会向使用自己地图的应用软件商

收取应得的费用。

除了这些基础的盈利方式之外，大数据（Big Data）服务和 O2O模式也在逐步完善并

且呈现出爆发的趋势。通过对用户时间、空间、行为等数据的采集和深度的数据分析，大数据

不仅能够实现精准化营销从而极大的降低企业的营销成本，同时可以通过信息分析和管理

提升工业、农业、交通等领域的效率。而地理信息应用，无论是地图采集还是软件应用数据采

集都是大数据中的重要组成部分。而O2O——这种通过线上完成查询、预订、付款等多项工

作，线下消费体验的模式——改变了以往用户消费的流程和习惯，极大的缩减了用户的时

间成本和机会成本，也为本地生活化服务商家提供了大量的客流。目前，大众点评、食神摇

摇等一大批O2O 应用都获得了长足的进度，并且成为资本市场关注的焦点。

还有一个无法忽视的需求是，移动终端作为一个新兴的媒体载体，已经在代替传统媒

体的地位。各个 APP都可以根据自身的用户量成为一个个或大或小的媒体，而地理信息应

269

用因其功能性而获得大量用户的青睐：导航和地图的用户数一般都在千万级或者上亿。相比

起报纸、杂志等传统媒体而言，这些地理信息的 APP无疑拥有更大的传播价值。此外，相比

起传统媒体单纯的信息展示而言，移动终端的的地理信息应用可以直接引导到消费实现的

过程，这对于销量的促进更富有意义。因此，移动终端的广告价值也更加直接有效。根据

EMARKET 和艾瑞咨询的统计，2012 年全球移动互联网广告市场超过 88亿美元，而中国

市场收入已经超过了 9亿美元，增长率均超过了 100%（如图 5）。

图 5. 2009~2013 年移动互联网用户数量和手机市场规模（数据来源：艾瑞咨询）

四 地理信息应用全面爆发在即

随着未来个人移动终端的进一步普及，移动互联技术的不断发展，地理信息应用获得

了更好的发展环境；个人的需求，行业的升级，企业的信息化发展以及国家的大力支持成

为了地理信息产业前进的驱动力；技术上的逐渐成熟和商业模式的完善为地理信息产业提

供了有力的支撑。近年来，地理信息应用不仅用户越来越多，同时参与的厂家数量也不断增

多，参与企业的规模也越来越大。尤其从 2012 年开始，国内几大科技公司，如百度、阿里巴

巴、腾讯等顶级企业也加入到地理信息应用的开发中来，地理信息应用的发展进入了快车

道。

2013 年，导航和地图应用获得了巨大的发展，相比 2012 年同期增长都超过 100%。根

据易观智库提供的数据，最新发布的《2013 年第 2季度中国手机地图客户端市场季度监测

报告》数据显示：截至 2013 年第 2季度，中国手机地图客户端市场累计用户数量已达 6.2亿

户，环比增长 27.6%，同比增长 170.7%（如图 3）。与此同时，导航软件也呈现出良好的发

展趋势，最近发布的《2013 年第 2季度中国 运营商 位置服务市场季度监测报告》数据显示：

270

截至 2013 年 6月底，中国运营商手机 导航客户端累计账户数为 4155 万户，环比增长

13.1%，同比增长 108.9%（如图 6）。

图 6. 2011 年第一季度至 2013 年第二季度中国运营商手机导航累计账户规模（数据来

源：易观智库）

尽管手机地图和导航的发展强劲，但是基于 API模式的第三方应用更加呈现出百花齐

放势头。根据易观智库的数据显示，大众点评超过地图导航等常规地理信息应用，成为最受

用户喜欢的餐饮类地理信息搜索应用，而前十大餐饮类地理信息搜索第三方应用占据了 8

席。而旅游类地理信息搜索，除了老牌互联网公司携程、艺龙之外，蚂蜂窝、面包旅行等应用

也发展迅速，拥有了千万级的用户。

综上所述，随着移动互联技术的发展，地理信息应用正在步入黄金发展期。外在的需求

驱动与内在的完善发展形成了合力，这一切都为地理信息应用的全面爆发创造了卓越的条

件。而在另外一个方面，国家也推出了多项利好政策，并且对未来地理信息发展表现出乐观

的态度。根据《促进地理信息产业发展“十二五”规划》有关数据显示，近年来整个地理信息

产值规模一直保持年均 20%以上的增速，而到 2015 年将会实现 100%的环比增长（如图

7）。到 2020 年，中国地理信息应用将形成万亿元的年产值。这也就意味着地理信息产业市

场规模将在 10 年间实现 10倍的增长。“十二五”规划提出的我国经济向工业化、信息化、城

镇化、市场化、国际化来深入发展也对地理信息技术提出了更高的要求，同时也带了更多的

机遇。

271

图 7. 2005 年至 2015 年中国地理信息产业总产值（数据来源：易观智库）

272