一、“數字城市”及其應用的現狀分析

1、國外“數字城市”基礎平臺建設的現狀分析

1） 空間數據生產、使用的協(xié)調和管理

1994年4月13日，美國頒布了12906號總統(tǒng)行政令，實施國家空間數據基礎設施（National Spatial Data Infrustructure ，NSDI）計劃，正式在美國政府和非政府部門中開展直接協(xié)調地理空間數據收集和管理的活動。

英國政府在認識和分析美國NSDI成功和問題的基礎上，提出了國家地理空間數據框架（NGDF）發(fā)展計劃。

澳大利亞聯(lián)邦空間數據委員會制定了空間數據管理機構與領導機構的權利與責任、聯(lián)邦公益空間數據轉讓等政策。

2） 空間數據框架建設

美國FGDC于1995年4月提出了NDGDF實施計劃，開始建立包括大地測量控制、數字正射影像、數字高程模型、交通、水文、行政單元以及公用地塊地籍數據在內的數據框架。

加拿大Geomatics Canada負責全加拿大國家地形數據庫（NTDB），已經完成1：25萬地形數據庫和南部人口稠密地區(qū)的1：5萬地形數據庫。

歐洲大多數國家版圖較小，數字地理空間數據生產基礎較好。英國陸軍測量局從1970年開始從事數字化制圖，已正式向社會提供數字化地圖。

法國地理院從1985年起建立1：5萬全國地形數據庫（BDTOPO），x、y精度為2.5m，z精度為1.0m。

德國內務部原大地測量研究所（IFAG）負責完成全國1：20萬DLM和1：100萬DKM，各州測量局負責完成1:2.5萬DLM和1:2.5萬DKM，其地物精度要求為3m。

荷蘭于1990年建立了地籍信息（非圖形）的聯(lián)網查詢，有2500注冊用戶，1997年完成全國地籍圖數字化。

日本是亞洲地區(qū)最早開展地理信息化工作的國家。目前已能向社會提供DEM 數字地圖等系列產品。

3） 空間數據標準建設

發(fā)達國家的地理信息管理采用國家和地方兩級管理體系，在“數字城市”空間數據基礎平臺的建設中，通常采用自上而下的組織形式，即由中央政府組織相關機構共同推動全國范圍統(tǒng)一數據平臺的建設。政府在其中主要起到協(xié)調政策性事務、組織研究發(fā)展、統(tǒng)一數據標準和行業(yè)規(guī)范等作用。

2、國內“數字城市”基礎平臺建設的現狀分析

我國“十五”計劃明確提出：“大力推進國民經濟和社會信息化，是覆蓋現代化建設全局的戰(zhàn)略舉措。以信息化帶動工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，實現社會生產力的跨越式發(fā)展”。作為推進信息化工作的一個重要方面，黨和政府的各級領導對“數字地球”給予了高度重視。

1999年11月在首屆“數字地球”國際會議上，北京市市長劉淇正式提出了啟動“數字北京工程”。2000年初，北京市信息化辦公室制定了“‘數字北京’工程總體框架及發(fā)展規(guī)劃”，這份規(guī)劃對數字北京的概念、內容、目標、重點項目等作了詳細的闡述。

山西正處在經濟結構調整的重要時期，為加快國民經濟和社會信息化，抓住“數字地球”帶來的歷史性機遇，充分利用現有的信息化基礎和優(yōu)勢，確立建設“數字山西”戰(zhàn)略目標，建設空間數據基礎設施。2000年12月在太原市召開“可持續(xù)發(fā)展研討暨空間數據基礎設施項目論證會”，通過了《“數字山西”空間數據基礎設施項目建議書》及其總體設計方案。

2001年2月陜西省第九屆人民代表大會第四次會議審議通過的《陜西省國民經濟和社會發(fā)展第十個五年計劃綱要》明確提出，要加強基礎測繪工作，基本建成“數字陜西”地理空間基礎框架。

《福建省國民經濟和社會發(fā)展“十五”計劃綱要》把建設“數字福建”作為“十五”的重點建設項目，并成立了以省長習近平為組長的“數字福建”建設領導小組。

湖南省發(fā)展計劃委員會于2000年11月，在長沙召開了“數字湖南”框架工程專家論證會，與會專家和代表提出將“數字湖南”基礎框架工程納入省國民經濟和社會發(fā)展“十五”計劃，以利盡快實施。

吉林省計委于2001年4月邀請國內30位專家、學者在長春就“數字吉林”建設問題召開了研討論證會，專家一致建議政府盡快立項實施。

海南省、湖北省、浙江省、河南省、重慶市、廈門市等地區(qū)也通過了數字區(qū)域的論證，開展了“數字區(qū)域”、“數字城市”空間信息基礎設施建設。

3、上海在國內外“數字城市”建設中所處的水平綜述

1）上海在“數字城市”領域中相關工作的現狀

形成了全國領先的信息化基礎設施規(guī)模和能力；完成了所有基本比例尺地形圖的數字化；進行了城市遙感影像系統(tǒng)應用；探索了數據共享機制和應用標準；開發(fā)了多領域的地理信息應用系統(tǒng)。

2）上海在 “數字地球”、“數字城市”領域中的優(yōu)勢和差距

主要優(yōu)勢：一是城市信息化基礎設施的規(guī)模和能力處于全國領先的地位。二是信息技術普及程度比較高。三是具備比較優(yōu)厚的經濟基礎和綜合實力。四是具有豐富的人才和技術資源。

主要差距：一是作為“數字城市”核心技術的地理信息系統(tǒng)應用面過窄。二是信息共享困難、行業(yè)基礎數據庫之間互訪性差。三是具有“上海特點”的自主技術研發(fā)實力尚不突出。

二、“數字上海”空間信息基礎數據平臺的界定

1、關于“數字城市”概念的定義

廣義“數字城市”概念：“數字城市”即城市信息化，涉及到城市信息化建設的方方面面，不僅包括各種信息化基礎設施的建設，還將涉及信息化過程中所產生的社會經濟關系和文化倫理觀念的變化與調整。

狹義“數字城市”概念：“數字城市”工程是指利用“數字城市”概念，基于地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS等關鍵技術，深入開發(fā)和應用空間信息資源，建設服務于城市規(guī)劃、建設和管理，服務于政府、企業(yè)、公眾，服務于人口、資源環(huán)境、經濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎設施和應用體系。其本質就是建設空間信息基礎設施并在此基礎上深度開發(fā)、整合、應用、交流和共享城市的各種信息資源。

2、關于“數字上海”空間信息基礎數據平臺研究范圍的界定

1） “數字上海”空間信息基礎數據平臺的定義

“數字上海”空間信息基礎數據平臺，是指在上海開展信息化進程中，用以滿足各個行業(yè)進行與地理空間相關信息的采集、應用、交互、共享，并能提供標準參照數據及運行環(huán)境的集合。

2）“數字上海”空間信息基礎數據平臺的主要內容

“數字上海”空間信息基礎數據平臺所涉及的基礎設施，主要將借助于上海城市信息化基礎設施，因此，未列為本課題研究的內容。根據在地理信息系統(tǒng)、遙感信息系統(tǒng)等方面的應用實踐。

三、空間信息基礎數據平臺在

“數字上海”中的關系和地位

“數字上海”所涉及的內容、覆蓋的領域及對信息交互、共享的要求，比起現有任何信息應用系統(tǒng)都有過之而無不及。空間信息基礎數據平臺作為“數字上海”的核心數據內容，同其它部分的關系可用下圖來描述：

圖中：信息化基礎設施就是構架寬帶、多媒體信息網絡的硬件環(huán)境。上海信息網絡硬件環(huán)境是上海地區(qū)信息化公共基礎設施，是各類信息應用所依賴的基礎運行環(huán)境，也是支撐“數字上海”空間信息基礎數據平臺的基礎設施。支撐軟件主要包括網絡操作系統(tǒng)、開發(fā)工具、專業(yè)軟件等，這里的開發(fā)工具和專業(yè)軟件都與所運行的信息系統(tǒng)有關，相對于其他現有的應用系統(tǒng)，“數字上海”空間信息基礎數據平臺有其特殊的要求，如地理信息系統(tǒng)、遙感信息系統(tǒng)、分布式數據庫系統(tǒng)等。空間信息基礎數據是構筑在信息化基礎設施、支撐軟件環(huán)境之上的空間框架性基礎數據，它主要包括多種比例尺的數字化地形圖、數字化遙感影像圖、城市基本地理統(tǒng)計單元、行政區(qū)劃圖以及反映人口狀況等數據，是“數字上海”的核心內容之一。政府、企業(yè)、公眾等應用系統(tǒng)是建立在公共信息基礎設施和運行環(huán)境上的信息系統(tǒng)，就應用對象來看可分為兩大類，一是建立在空間信息基礎數據平臺之上，為滿足各類應用需求的專業(yè)信息應用系統(tǒng)，如房地產信息系統(tǒng)、規(guī)劃管理系統(tǒng)等，以及要求與地理位置相關的其他信息系統(tǒng)；二是建立在空間信息基礎數據和各類專業(yè)數據基礎之上的綜合性應用系統(tǒng)，如指標統(tǒng)計、資料整合、預測分析等，是比前一類層次更高的、可為政府管理部門、咨詢服務機構等提供科學依據和輔助決策的信息系統(tǒng)。空間信息基礎數據平臺在“數字上海”建設中的作用和地位主要表現在3個方面：

（1） 空間信息基礎數據平臺是數字城市的空間參照體系，作為定位參考基準，可供各類用戶添加其他與空間位置有關的專題信息。更由于平臺是一個統(tǒng)一的、獨立的、開放的運行系統(tǒng)，能為各類城市應用系統(tǒng)提供所需的公共基礎信息，因此，它是實現全市空間信息共享的地理空間框架公共平臺。

（2）以平臺中空間基礎數據為背景建立的各類專業(yè)信息應用系統(tǒng)，在地理位置上不會存在人為的差異，因此，它是行業(yè)、專業(yè)間應用系統(tǒng)進行數據交換的具有高效率、高精度特點的公共的交換平臺，可成為全市基于空間框架的信息交換樞紐。

（3）由于空間基礎數據平臺既具有“數字上海”的空間地理參照體系，又包含了與城市空間地理相關的基礎數據，因此，建立在這同一基礎數據源之上的各類專業(yè)應用系統(tǒng)，在進行相關的專業(yè)統(tǒng)計分析時，其結果將比較公正，可比性也較強，信息的應用價值也會由此得到提高。

如今，上海信息化基礎設施的建設已經取得了很大成績，面向公眾的社會信息服務的“中國上海”門戶網站已經建成并投入使用，連接上海市各級政府機關的公務網絡工程也在建設中，應該說，在硬件設施、網絡環(huán)境上的建設已經走在了全國的前面。另一方面，經過“八五”和“九五”，管理部門、企事業(yè)機構也相繼建成了一批具有GIS和RS特點的應用系統(tǒng)，推進了全市信息化、數字化的發(fā)展。上海已到了需要建立一個全市統(tǒng)一的空間信息基礎數據平臺，來解決公共數據重復建設、行業(yè)間數據不能交互、共享這一當前突出問題的關鍵時刻，我們認為，加緊建立地理空間框架性基礎數據平臺，是“數字上海”的重要核心內容，是全面啟動“數字上海”的突破口。有了這個數據平臺，信息化應用能力必然會獲得大幅度的提升，“數字上海”才會真正深入到政府、企業(yè)、公眾的日常工作和生活中，更好地為其服務。

四、“數字上海”空間信息基礎數據平臺

建設的目標和指導原則

從進一步提高上海城市信息化水平來實現跨世紀發(fā)展的大目標出發(fā)，提出實施“數字上海” 空間信息基礎數據平臺建設的目標和原則。

1、“數字上海”空間信息基礎數據平臺建設的基本目標

作為上海城市信息化重要組成部分的“數字上海”空間信息基礎數據平臺，要建成一個“信息內容豐富、更新維護及時、共享交換便捷”的公共基礎平臺，這個平臺將是支撐上海各類管理信息系統(tǒng)的公共服務平臺。

“信息內容豐富” 是指該平臺數據豐富，具有較強的信息承載能力。

“更新維護及時” 是指平臺的信息資源具有明確的時效范圍、切實的更新、維護周期，以保證其現勢意義。

“共享交換便捷” 是指數據的共享和交換簡單易行。平臺具有豐富的應用功能、友好的人機界面和有效的提交、分發(fā)服務。

2、“數字上海”空間信息基礎數據平臺建設的指導原則

遵循國家空間信息基礎設施建設“加強統(tǒng)籌規(guī)劃，促進綜合利用，避免盲目發(fā)展”的指導思想，“數字上海”空間信息基礎數據平臺的建設的指導原則是“統(tǒng)一、通用、科學、標準、共享”。

“統(tǒng)一” 就是必須在統(tǒng)一領導的前提下，以政府主導來規(guī)劃、實施、推進，避免低水平盲目重復開發(fā)，提高運行環(huán)境、信息資源等方面的綜合利用率。

“通用” 就是在建設、運行、應用“數字上海”空間信息基礎數據平臺中，盡可能采用比較常用的、普通的操作系統(tǒng)、工具軟件，促進成熟技術的普及應用，同時堅持不斷創(chuàng)新，開發(fā)通用性強的技術，以滿足不同需求。

“科學” 就是面對空間技術、信息技術的快速發(fā)展和應用領域的不斷擴大的趨勢，平臺的建設要適應可持續(xù)發(fā)展的要求，與上海的經濟建設和信息產業(yè)的發(fā)展保持同步。

“標準” 就是在國內外已有標準、規(guī)范的基礎上，兼顧各種數據格式和技術特征，建立“數字上海”空間信息數據格式、編碼、協(xié)議等標準體系。

“共享” 就是在標準體系框架的條件下，實現不同系統(tǒng)的數據交換、共享和各項功能的使用。

五、“數字上海”空間信息基礎數據平臺

建設的主要任務

根據“數字上海”空間信息基礎數據平臺的建設目標，著眼基礎數據平臺的共享應用，提出如圖所示的“數字上海”空間信息基礎數據平臺框架模型和由此構成的主要建設任務。整個框架由四個部分組成：空間數據交換網絡、空間數據框架、空間數據服務體系及空間數據平臺運行環(huán)境（標準、政策、法規(guī)等）。

1、 空間信息基礎數據框架建設

空間信息基礎數據框架是“數字上海”空間信息數據基礎平臺的核心。空間信息基礎數據框架包括地理空間基礎數據和專題基礎數據，對每一種數據又可以是多比例尺和多時相。

地理空間基礎數據是具有普遍應用意義的基礎數據，美國對地理空間數據的應用研究結果表明：大多數用戶所需要的基礎空間數據有7種，即大地測量控制、正射影像、數字高程交通、水文、行政單元和地籍數據。

大地測量控制數據--大地測量控制點坐標是獲得其它地理特征的精確空間位置的基礎，大地測量控制數據包括大地測量控制點的名稱、標識碼、經緯度和高程。

數字正射影像數據--經過幾何校正和正射處理后的數字遙感影像（包括航空和航天影像），數字正射影像是信息提取和制作影像地圖的基礎。

高程數據--包括陸地高程數據和水深數據。

交通數據--包括各級公路、鐵路、水運中心線、機場、港口、橋梁和隧道。

水文數據--包括河流、湖泊和海岸線數據。

行政單元--包括國家、省和縣以及鄉(xiāng)的行政邊界和代碼。

地籍數據--土地利用、地籍管理數據。

應用部門在地理空間數據基礎上開發(fā)專業(yè)信息，附加和編輯屬性信息。一個部門可以把本部門專題基礎數據提供給平臺，作為平臺的一個專題基礎信息，還可從平臺中獲得其它部門提供的專題基礎信息。專題基礎數據將包括城市規(guī)劃數據、環(huán)保數據、市政建設數據、人口數據等。

空間信息基礎數據平臺是建立在分布式網絡基礎上，空間信息基礎數據交換網絡把各機構的地理空間數據庫連接成松耦合系統(tǒng)，即在物理上是分散的，而在邏輯上是一個整體。空間信息基礎數據可以在網絡中心節(jié)點存儲，而各種專題數據可以在遠程節(jié)點存儲，如城市規(guī)劃數據存放在規(guī)劃局，環(huán)保數據存放在環(huán)保局，市政建設數據存放在市政局等，各節(jié)點地理空間信息的融合是以共同的幾何參照系統(tǒng)、數據模型和標準接口為基礎的（圖）。

“數字上海”空間信息基礎數據基礎平臺近期將重點建立：上海地形框架要素庫、1：5萬數字化遙感信息庫、上海行政區(qū)劃圖庫、數字化城市基本地理統(tǒng)計單元信息、人口統(tǒng)計分布信息。

2、 空間信息基礎數據交換網絡建設

空間信息基礎數據交換網絡是“數字上海”空間信息數據基礎平臺的物質基礎，它由客戶端、通信網絡和服務器節(jié)點組成，是一個由網絡上服務器組成的、連接地理空間數據生產者、管理者和用戶的、非集中的分布式網絡數據系統(tǒng)。

上海已經建成的ATM寬帶信息主干網和骨干網絡由8個核心節(jié)點、90個邊緣節(jié)點組成的寬帶、高速ATM+IP城域網，覆蓋全市90%以上的大樓和小區(qū)，已具備“千兆到社區(qū)、百兆到大樓、十兆到用戶”的服務能力，國際出口帶寬從幾十兆提高到1000兆以上，國內出口帶寬已形成兩個2500兆的高速通道，實現了大量信息資源的同城異構交互，由此形成了一個在國際也稱得上先進的寬帶、高速率、大容量的信息網網絡平臺。上海互聯(lián)網交換中心（SHNAP）實現了各類ISP和ICP的本地交換，并采用動態(tài)路由戰(zhàn)略消除了網絡傳輸瓶頸，大大提高了資源的使用效率，為“數字上海”提供了良好的網絡環(huán)境。此外，作為我國商用計算速度最快的神威計算機在上海超級計算中心的應用更是為“數字上海”提供了更為便利的條件。最近，上海市公務網正在緊張實施，主干千兆、局端百兆、桌面十兆的網絡能力，將是空間信息基礎數據交換網絡的又一途徑。我們認為“數字上海”的建設應當而且必須利用上海現有的網絡資源，并在此基礎上建立具有大容量存儲、強交換能力的“數字上海”空間信息基礎數據交互中心（IDC），提高數據的互訪性和共享性。同時，應研究如何充分發(fā)揮超級計算機在“數字上海”建設過程中海量數據的處理過程的作用。

3、空間信息基礎數據服務體系建設

空間信息基礎數據的服務體系包括：空間數據協(xié)調管理、更新與應用保障、提交與處理服務。空間數據服務體系需要設立專門的機構來執(zhí)行。

空間信息基礎數據的協(xié)調包括：建立空間數據框架開發(fā)的計劃、建立優(yōu)先次序、開發(fā)協(xié)議和應用實踐、協(xié)調數據訪問方法、標準上的一致性以及提供拓展和教育。空間數據管理是為了保證框架數據的可靠性、完整性和安全性；因此，需要開發(fā)和演進數據的定義、設計模型以及其它的技術規(guī)范，提供數據檔案、備份、檢索和災害恢復。

空間框架基礎數據需要保持數據的現勢性。數據的更新一般是由數據提供者來完成，但空間數據服務機構要根據城市的實際情況和有效需求確定數據更新的周期，更新的方法（必要時也可以組織力量采集），最終建立起合理、健全、符合市場經濟規(guī)則的數據更新機制，并對數據生產進行監(jiān)理和督促。

空間信息基礎數據的服務包括：地理空間領域的訪問服務、地理空間坐標轉換服務、地理注記服務、圖像操作處理服務、地理特征操作處理服務、圖像開發(fā)服務、地理特征分析服務、特征綜合服務、影像地圖生成服務、地理信息提取服務、圖像解析服務等。

空間信息基礎數據平臺的服務體系如圖所示。

4、空間信息基礎數據運行環(huán)境

空間信息基礎數據運行軟環(huán)境包括：標準、政策、法規(guī)等，是“數字上海” 空間信息基礎數據平臺運作的外部保障。

1）標準

空間信息基礎數據標準的制訂有利于實現空間數據的共享和互操作，在“數字上海”空間信息數據基礎平臺建設中，需要調研已有的和正在制定的與城市空間信息基礎數據平臺有關的國家標準、行業(yè)標準、地方標準以及國際標準。作為“數字上海”的空間信息基礎數據平臺標準，目前主要內容應包括地理要素分類系統(tǒng)和編碼、數據格式、空間坐標系統(tǒng)、元數據等。

（1）地理要素分類系統(tǒng)和編碼標準， 國家測繪局以及其它相關部門建立并已發(fā)布實施的分類系統(tǒng)與編碼標準包括：GB 12409-90 《地理格網》、GB 14804-93 《1：500、1：1000、1：2000地形要素分類與代碼》、GB 2260-1995 《中華人民共和國行政區(qū)劃代碼》、GBJ 137-90 《城市用地分類與規(guī)劃建設用地標準》、GB/T 16831-1997 《地理點位置緯度、經度和高度的標準表示方法》、GB/T 13923-92 《國土基礎信息數據分類與代碼》、GB/T 14395-93 《城市地理要素-城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管線編碼結構規(guī)則》等等。上海市也根據城市地理要素編碼的國家標準編制了全市道路和街坊的編碼。建議近期盡快制定、發(fā)布“上海城市地理信息系統(tǒng)標準編碼體系結構”、“上海城市地理信息系統(tǒng)行業(yè)分類編碼標準”等文件。

（2）數據格式標準，就“數字上海”空間信息基礎數據平臺來講，涉及的數據類型、格式有許多種，最主要的是關于地理空間框架的圖形和屬性數據，而圖形數據是其中的關鍵。目前上海常用的地理空間圖形數據的類型和格式如：ESRI公司的Coverage和Shapefile、Intergraph公司的DGN、Autodesk 公司的DWG/DXF，可以作為“數字上海”空間信息基礎數據中圖形數據的標準格式。由于不同的GIS軟件往往都不能直接操縱其它GIS軟件的數據，從實現地理空間基礎數據共享出發(fā)，數據格式可以通過三種方式：數據格式轉換、制定空間互操作協(xié)議、建立地理空間基礎數據共享平臺來實現圖形數據格式標準的一致。

數據格式轉換。為了規(guī)范和統(tǒng)一起見，許多國家和行業(yè)部門制定了自己的數據格式和文件交換標準，要求在一個國家或一個部門采用公共的數據交換格式。空間數據格式轉換需要耗費大量人力物力，據統(tǒng)計，發(fā)達國家GIS空間數據轉換的費用已達30%，即使如此，通過數據轉換還是難以做到空間數據的實時更新，保持數據的一致性。建議近期盡快組織制定基于基礎數據平臺的圖形、影像、文字、數字等數據的數據格式標準文件及實施辦法。

建立開放性空間數據互操作協(xié)議（OGIS）。它的主要目的是制定出一套各方能接受的空間數據操縱函數API。遵循這一標準，各廠商提供一個與這一API函數一致的驅動軟件，不同的軟件就可以操縱對方的數據，這種協(xié)議類似于關系數據庫的ODBC。如Intergraph公司推出的GeoMedia可以直接調用ARC/INFO的數據。 雖然這種方式比數據轉換方式方便得多，但也存在一些問題。一是由于各種GIS軟件存儲的空間信息不盡相同，所定義API函數提供的信息可能是最小的；二是各種軟件之間雖然可以相互操縱數據，但各個軟件都是以它自己的方式進行管理，這樣仍然會出現數據的不一致性和影響現勢性的問題。建議組織有關管理部門盡快研究制定基于共享的包括方式、協(xié)議等內容的數據交換規(guī)范性指導文件和實施辦法。

建立地理空間基礎數據共享平臺。即采用Client/Server體系結構，所有的數據都存在Server上，各個應用軟件都是一個Client端的程序，通過這一平臺向Server中存、取數據。這種結構的優(yōu)點是：任何一個應用系統(tǒng)所做的數據更新都能及時地反映在數據庫中，避免了數據的不一致性問題。這種方式目前實現起來比較困難。只有發(fā)展到底層的Server絕對優(yōu)于其它系統(tǒng)，而這一Server又管理著大量的基礎地理數據時才有可能做到共享平臺。

（3）空間坐標系統(tǒng)標準，地球上的任何一點都有其相應的空間坐標。空間坐標有兩種，一是大地坐標（也稱地理坐標），用經緯度坐標進行定位；二是投影坐標，即地球表面上的點投影到平面后的直角坐標（X、Y）。一個國家或地區(qū)在建立大地坐標系時，為使地球橢球面更切合本國或本地區(qū)的自然地球表面，往往需要選擇合適的橢球參數、確定一個大地原點的起始數據，并進行橢球的定位和定向。我國采用了兩種不同的大地坐標系，即1954年北京坐標系和1980年國家大地坐標系。美國國防部在1984年建立了世界大地測量坐標系統(tǒng)（World Geodetic System，WGS-84），目前GPS定位所得出的結果都屬于WGS-84坐標系統(tǒng)。工程中實用的大多是國家坐標系，因此要建立WGS-84和國家坐標系之間的轉換模型，目前已有坐標轉換模型可求得WGS-84和國家坐標系之間的轉換參數，進而得到國家坐標系成果。

在我國，地形圖系列的比例尺為1:100萬、1:50萬、1:25萬、1:10萬、1:5萬、1:2.5萬、1:1萬，城市圖（及地籍圖）系列比例尺為1:500至1:5000。其中大于1:5000的可視情況采用城市局域平面投影（矩形分幅）或城市局部坐標系的高斯-克呂格投影，1:1萬至1:50萬均采用全球統(tǒng)一分帶的高斯-克呂格投影，1:100萬地圖則采用了與國際1:100萬地圖相一致的正軸等角割圓錐投影（Lambert投影）。

美國數字制圖數據標準特別工作組（DCDSTF）于1988年發(fā)表的《美國國家數字制圖數據標準》中規(guī)定，美國的各種地理信息系統(tǒng)和數字制圖系統(tǒng)所允許的地理定位系統(tǒng)是在美國應用最廣泛的三種系統(tǒng)中的任何一種：經緯度坐標系統(tǒng)、通用橫軸墨卡托投影（即UTM投影）系統(tǒng)和州平面坐標系統(tǒng)（SPCS）。不同于地理坐標系統(tǒng)和UTM投影坐標系統(tǒng)，州平面坐標系統(tǒng)屬于區(qū)域坐標系統(tǒng)，美國的50個州各自都擁有自己的一個或多個州平面坐標系統(tǒng)。

建議：經緯度坐標系統(tǒng)、高斯-克呂格投影坐標系統(tǒng)和上海地方平面坐標系統(tǒng)均為“數字上海” 空間信息基礎數據平臺的標準坐標系統(tǒng)，以上海地方平面坐標系統(tǒng)作為平臺應用主要的坐標系統(tǒng)，其他坐標系統(tǒng)與上海地方平面坐標系統(tǒng)的轉換由平臺統(tǒng)一處理。

2）政策

為了更好地實現地理信息共享，必須建立相關的政策，大致需以下幾種類型：

（1）鼓勵提供地理信息并保護數據擁有者數據擁有權的政策；

（2）確保元數據集信息完整性和精確性的政策；

（3）避免數據重新采集、處理以減少數據維護費用的政策；

（4）有效劃分信息共享權利和數據獲取者合理權益的政策；

（5）制定有償信息價格的政策；

（6）促進數據的可使用性和改進數據質量的政策；

（7）提供信息獲取能力和改進信息查詢性能的政策；

（8）促進數據擁有者和數據獲取者之間協(xié)調的政策；

（9）其他。

3）法規(guī)

作為上海城市信息化的重要組成部分的空間信息基礎數據平臺，在積極推進應用的同時必然會遇到涉及法律方面各種各樣的問題，如：計算機犯罪、軟件和數據的版權、網絡法律等。這些問題一般都可以參照有關計算機、信息等方面的法律條款，但與通常的信息系統(tǒng)、數據相比，空間信息基礎數據有其特殊性。

（1）數據版權。與一般的數據相比，地理空間數據可以有多種獲得途徑，包括紙質地圖數字化、遙感圖像解譯、測量儀器以及現有數據的模型運算等都可以生成新的空間數據；數據處理的復雜程度也有很大差別，既有簡單的坐標變換，又有復雜的專業(yè)模型運算；空間數據的應用可以在教學、科研、商業(yè)、公共服務、管理等多個領域。因此，在制訂空間數據版權保護的法規(guī)時，需要綜合考慮上述因素。

（2）數據保密。對于空間信息基礎數據的保密有兩種類型，一是信息本身，如有些比例尺的地形圖、有些遙感中的影象圖等國家已有明確的密級規(guī)定，必須遵守。隨著技術手段的提高，獲取空間信息的內容、精度等都可能變化，已有的保密法規(guī)也需作相應的調整和完善。二是信息操作，如空間信息上網進行交換、共享是必然趨勢，但在具體操作過程中應有配套的法規(guī)加以保障，否則信息在傳輸、交換、共享過程中的失密現象將堵不勝堵。對此需要法律專家和地理信息領域方面專家共同努力來制訂。

對于標準、政策、法規(guī)應該采取：凡是國家已有相應標準、政策、法規(guī)的，一律貫徹國家的；凡已列入國家有關標準、政策、法規(guī)制定規(guī)劃的，不再另行制定，急需情況下可先提出有關過渡性文件；對于標準凡是需要制定但一時未納入制定規(guī)劃的標準（含規(guī)范、指南、約定等），若有相應的國際標準，則應按國家“酌情選用等同、等效、參照三種級別中的一種方式進行制定”的規(guī)定辦，若無相應的國際標準，則在可能的情況下，參照類似的國外先進標準制定，制定中必須遵守GB/T1.x系列《標準化工作導則》的具體規(guī)定。根據上海的實際情況，建議有關管理部門可先制定一些地方性規(guī)章，如“空間信息基礎數據平臺的應用辦法”、“關于空間信息基礎數據平臺共享的若干規(guī)定”、“關于實施空間信息基礎數據平臺的若干意見”等文件。

5、空間信息基礎數據平臺的應用趨向

根據空間信息基礎數據平臺所包含的內容、運行環(huán)境，其應用趨向可由以下幾個方面來體現：

1）成為城市其他信息平臺和專業(yè)信息系統(tǒng)建設的共享平臺。

目前，上海市許多部門都在建設信息系統(tǒng)，其中，大多數系統(tǒng)都以上海地理空間為背景和參照。由于空間信息基礎數據平臺包含了上海地理空間框架數據，因此，使這些系統(tǒng)能直接在此地理空間框架數據的基礎上進行開發(fā)、應用，避免了系統(tǒng)開發(fā)過程中數據采集重復，從而可大幅度減少系統(tǒng)開發(fā)的成本，也避免了因系統(tǒng)中信息定位不一致，造成各應用系統(tǒng)的數據不能相互調用。特別是一些綜合性的分析應用，如商業(yè)網點合理性布局分析；人口、居住與城市交通設施能力的相關分析；城市基礎設施資源的合理配置和科學管理；巡警、銀行運鈔、公交、出租等車輛動態(tài)調度系統(tǒng)及用于城市地面沉降監(jiān)測、精確定位等GPS應用，更能體現空間信息基礎數據平臺所具備的共享性優(yōu)勢。

2）城市政府及各部門、企業(yè)及社會公眾提供基于空間信息的專業(yè)信息發(fā)布與交換服務

人類活動所涉及到的信息80% 以上是與空間分布有關。“數字上海”空間信息基礎數據平臺將依托城市寬帶網絡提供空間信息網絡查詢、交換和互操作等服務，政府部門、企業(yè)及社會公眾既可以從空間信息基礎數據平臺中獲得他們所需的多要素、多層次、多時態(tài)的空間信息，也可以向需要的用戶提供自身所具有的數據信息。在進行數據交換時，不必連同背景信息一起傳輸，只要進行相關數據的從傳輸，就能使接受方直接進行數據的迭加或融入自己的應用系統(tǒng)中，從而可提高網絡的運行效率，并產生積極的社會效益和經濟效益。尤其在城市建設和管理領域中規(guī)劃、市政、環(huán)保、環(huán)衛(wèi)、房地資源、城市綠化、水務、公共交通、煤氣等行業(yè)間的數據交換將很頻繁，效益將更顯著。

3）為城市規(guī)劃、建設和管理提供決策支持

在城市規(guī)劃、建設和管理中，經常需要對各種數據進行綜合分析，如重大工程的建設、城市交通監(jiān)察管理、城市防災救災等綜合類應用，要分析區(qū)域性的自然、經濟、環(huán)境等數據，并進行預測和評價。空間信息基礎數據平臺不僅是各種空間數據的集合，同時還提供空間數據的集成、融合和處理服務。基于平臺建立的各種基礎數據和數據處理模型及各類應用系統(tǒng)，將成為城市規(guī)劃、建設和管理決策中最有力的支持。

六、“數字上海”空間信息基礎數據平臺

分階段建設的實施步驟

結合上海“十五”期間全面推進城市信息化建設的總體目標，平臺建設將按“突出重點、有序推進”的策略，分三階段進行。

1、第一階段：建設“數字上海”空間信息基礎數據平臺的空間信息基礎數據庫

（1）建立上海地形框架要素庫和1：5萬遙感影像數據可疊合的基礎數據庫。

（2）初步制定并試行“數字上海”空間信息基礎數據庫管理、分發(fā)、使用若干辦法。

（3）選擇一到二個示范區(qū)域進行“數字上海” 空間信息基礎數據庫應用的試點工作。

2、第二階段：基本建成和實現“數字上海”空間信息基礎數據平臺的網絡交換及其共享功能。

（1）以“數字上海”空間信息基礎數據庫為核心，增加人口、綠地、環(huán)境、城市基礎設施、土地利用等基礎信息，逐步完善“數字上海”空間信息基礎數據平臺。

（2）制定基礎數據平臺數據交換、資源共享、網絡通信、質量控制等標準和規(guī)范，實現行業(yè)間基礎信息共享，建立行業(yè)間數據交換的標準和操作規(guī)范。

（3）確定“數字上海”空間信息基礎數據平臺基礎數據維護機制和數據現勢性要求，籌建空間信息應用行業(yè)協(xié)會，探索并籌建“數字上海”空間信息基礎數據平臺運作機構。

3、第三階段：使“數字上海”空間信息基礎數據平臺成為支撐各類城市管理信息系統(tǒng)的基礎，并為社會各行各業(yè)服務，推進上海信息化進程。

（1）組建“數字上海”空間信息基礎數據平臺運作機構，探索市場化運作的方式。

（2）探索、建立“數字上海”空間信息基礎數據平臺基礎數據市場化維護機制，制定數據現勢性的指標，擴充、完善“數字上海”空間信息基礎數據平臺基礎數據類型和內容。

（3）增強“數字上海”空間信息基礎數據平臺信息處理能力，通過信息加工實現增值，促進地理空間信息服務、咨詢產業(yè)。

七、“數字上海”空間信息基礎數據平臺

建設所涉及的關鍵技術

1、海量數據的處理技術

“數字上海”空間信息基礎數據平臺的數據是多時相動態(tài)數據，包含著網絡環(huán)境下數以萬計的數據，處理技術包括數據壓縮、存儲、檢索、備份、轉換等。“數字上海”空間信息基礎數據平臺建設應采用一種有效的系統(tǒng)安全和數據安全策略，主要包括下列三個方面：

1）海量數據壓縮方法：主要針對大容量影像數據的高效壓縮，要求具有壓縮比大、速度快、失真小的特點。

2）海量數據快速檢索方法：海量數據必須有先進快速的檢索和數據提取方法，這是海量數據有效應用的前提。目前基于MrSID、ER Map等影像數據的壓縮檢索技術具有先進的水平。

3）數據的安全存儲、管理和備份技術：海量數據的管理是涉及系統(tǒng)平臺穩(wěn)定運行的關鍵，必須具有安全、可靠的存儲、備份技術。

2、元數據庫建設和元數據發(fā)布

元數據是關于數據的數據。在地理空間數據中，元數據是說明數據內容、質量、狀況和其他有關特征的背景信息，可用于包括數據文檔建立、數據發(fā)布、數據瀏覽、數據轉換等。根據地理空間信息系統(tǒng)應用特點，元數據庫建設應針對基礎數據平臺包含的空間信息基礎資料，建立詳細的數據背景、內容、質量、狀態(tài)等檔案資料，元數據的動態(tài)維護與基礎數據的動態(tài)維護保持同步。元數據庫建設內容可包括元數據內容定義、元數據動態(tài)維護機制、元數據發(fā)布規(guī)則三個方面。

3、空間信息基礎數據平臺的可視化應用技術

“數字上海”空間信息基礎數據平臺必須在具備空間數據互操作標準化的基礎上，建立可視化應用環(huán)境，充分利用現有的軟、硬件成熟技術來集成、顯示、分析、輸出空間信息基礎數據。當前需要研究的可視化技術主要有：

（1）矢量數據動態(tài)符號可視化技術；

（2）影像數據動態(tài)縮放、檢索、疊加、像元分析計算顯示技術；

（3）三維（包括DEM和建筑模型等）或四維數據疊加顯示、模擬顯示分析技術；

4、空間數據互操作標準化技術

空間數據互操作就是確定基于數據獲取、數據遞交、網絡支持等技術標準，對多種信息源（跟蹤矢量化數據、掃描柵格化數據、遙感柵格圖像及GPS數據等）、不同比例尺空間數據及不同的投影方式、不規(guī)則空間圖形，在平臺中復合顯示、疊加查詢等操作規(guī)范，主要工作在于確定使用統(tǒng)一的協(xié)議，保持信息不丟失的前提下，具有從一個系統(tǒng)到另一個系統(tǒng)的信息交換并實現不同應用系統(tǒng)（包括軟、硬件）之間動態(tài)地相互調用的能力。

1）基于單位或個人用于內部應用或管理系統(tǒng)開發(fā)的應用。與基礎數據平臺進行數據交換，包括不同系統(tǒng)間基礎空間矢量數據的圖形基本要素支持和轉換、屬性數據的有效轉換、影像數據格式的轉換、三維（包括DEM和建筑模型等）的支持和轉換等，平臺可提供市場上通用的GIS格式數據。這種模式下的互操作僅僅涉及數據庫的格式轉換，應做到系統(tǒng)數據達到無損或盡量減小數據失真，所有數據空間參考坐標系統(tǒng)采用平臺的空間坐標系統(tǒng)，便于今后數據庫的更新維護和管理。

2）基于利用城域網資源建立Intranet的多部門或單位多源數據的共享和應用開發(fā)。這種模式適用于政府和企事業(yè)單位范圍內虛擬專用網的應用，提供的數據應屬于內部資源，要在嚴格的數據保密安全控制之下進行互操作。數據的安全保密和有效訪問權限設置是必要條件，并還需要建立有效的用戶管理機制和認證系統(tǒng)，防止非法用戶訪問內部數據資源。同時建立在Intranet上的空間數據互操作，是利用WebGIS技術來達到多源數據的共享和應用目的，因此還必須有相應的公共數據接口和數據結構協(xié)議和防病毒安全措施。

3）基于面向公眾和社會開放式瀏覽的多源數據應用開發(fā)。適用于在互聯(lián)網上面向公眾和社會化瀏覽可公開的數據資源，主要應用WebGIS技術。這種模式也必須保證數據和系統(tǒng)的安全，特別是源數據庫和WEB數據庫應嚴格的物理分開。對于公開的數據資源必須要有相應安全措施和數據備份要求，由于是Web方式的數據訪問，還應對信息內容的數據量、網上訪問速度、表現形式有一定限制。

5、基于現行的城域網資源實現“數字上海”基礎數據網絡通訊的安全技術。

“數字上海”將充分利用上海的城域網資源，在一定范圍、以多種形式構建專用網絡系統(tǒng)，從技術上主要考慮分布式操作及跨平臺應用時，多源數據間互操作過程中的信息安全和完整性問題。空間信息基礎數據網絡交換的安全技術，應根據基礎數據平臺運行的實際情況和技術要求，可采用多種安全技術結合的方式來實現，主要包括：

（1）防火墻技術，包括硬件和軟件放火墻技術；

（2）數據加密技術；

（3）用戶認證技術；

“數字上海”涉及的關鍵技術中，有些是平臺的建設者必須通過自己的努力來解決。有些是可以通過業(yè)界提供的產品、技術來解決，對此應及時跟蹤最新的技術和產品或解決方案。還有一些則需要通過產、學、研的攻關來解決。建議：在“數字上海”空間信息基礎數據平臺的建設中，能用成熟技術和產品的盡量采用成熟技術和產品，同時采取引進消化國際先進技術與自主創(chuàng)新相結合的策略。

八、關于組建空間信息建設和共享的協(xié)調及

應用的機構設想

為使空間信息基礎數據平臺順利發(fā)揮作用，有效承載起“數字上海”各類應用數據，在設想機構設置時，應考慮建立“政府監(jiān)管、行業(yè)自律、實體運作”三者的關系。就現狀而言，政府是最大的信息資源的權屬所有者，絕大多數信息資源來自政府機關及其管理部門，信息系統(tǒng)最主要的應用對象也是政府管理部門，因此，政府及管理部門的監(jiān)管力度將直接影響到空間信息基礎數據平臺的發(fā)展與推進。世界各國為實現信息共享都成立了專門的組織機構，并且多數以政府授權委員會、中心、協(xié)調局等特設機構形式，負責空間數據采集、管理、發(fā)布等事項。為保證上海空間信息建設和共享的順利實現，也應建立相應的空間信息共享管理機構，以保證協(xié)調工作的順利進行，并建立相應的組織體系。結合國家及上海的實際情況提出下列設想：