第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
进入 21 世纪，随着信息和网络技术的不断发展，经济社会的不断进步，数字城市建设已成为城市建设的核心内容[1]。特别是近年来我国在经济建设方面取得巨大成就的同时，也面临着新的机遇和挑战[2]，各行各业对地理信息资源的需求成倍增长，从国家安全到个人的出行，都依赖于精确、实时的地理空间信息，如何提高城市信息化水平，满足发展需求，已成为城市管理者的首要任务[3]。地理空间框架是空间信息基础设施的主要组成部分，是现代社会信息化发展的基础发展平台[4]。胡锦涛总书记在 2003 年明确要求各级测绘单位部门要“推进数字中国地理空间框架建设，加快信息化测绘体系建设，提高测绘保障服务能力”；李克强同志在 2009 年指出“加强自主创新，着力构建数字中国”。在此背景下国务院在关于加强测绘工作的意见中也要求各级测绘部门和单位要将提供权威、准确、标准的基础地理信息公共平台作为目前测绘部门的重要任务[5]。国家“十一五”期间，为加快推进数字中国地理空间框架建设，形成信息化测绘技术体系，国家测绘局立项开展数字城市地理空间框架建设试点项目。项目根据我国城市建设和管理的实际需要，在全国选择几个有条件的城市，构建城市地理信息公共平台，开展数据信息采集、整理、建库以及应用系统开发等工作，以促进地理信息资源利用最大化，使之能够更好的为我国国民经济建设服务[6]。同时随着汕头市社会经济的快速发展、信息化建设的不断提高，空间地理信息对城市公共管理、应急处理、公共服务的推动作用越来越明显，同时为领导的决策提供依据和参考[7]。为了加快推进汕头市信息化建设，满足现代化城市管理的需求，有必要开展数字汕头地理空间框架建设和应用研究[8]。地理空间框架是“数字汕头”建设的支撑体系与核心内容，是国民经济和社会信息化统一的空间定位与地理信息公共平台。为了实现汕头市各级部门间的地理空间数据共建共享，避免重复建设，需要建立一个汕头市权威的、统一的数字城市地理空间框架，这对地理信息资源应用朝着科学集约化方向发展起到非常重要的作用，并且能有效提高汕头市的城市管理水平[9]。
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1.2 国内外研究现状
自从美国前副总统艾伯特•戈尔于 1998 年提出数字地球这一概念后[10]，数字城市在数字地球概念的引导下逐渐产生，并且作为数字地球的组成的数字城市热已开始席卷全球，之后世界各国相继展开了数字城市的理论研究和工程实践，数字城市建设的理念就慢慢开始形成。国外数字城市建设从起步到成熟大致经历了以下四个阶段：GIS 系统建设时期；网络技术应用建设时期；专业领域系统建设时期；面向对象需求的综合建设时期[11-15]。当前，欧美等西方发达国家在推进数字城市建设方面已做了大量的基础性工作，这些基础性工作主要集中在空间数据基础设施建设方面，其中具有代表性的是美国和欧盟。美国在 1994 年克林顿颁布总统令，实施美国“国家空间数据基础设施计划”(NSDI)[16]，2003 年布什又颁布了“地理空间一站式访问”(GOS)计划，使美国政府和民政能够方便的访问地理空间信息[17]。欧盟也于 2001 年和 2005 年分别提出了“欧洲空间信息基础设施计划”（INSPIRE）[18]和“I2010”计划[19],希望在整个欧洲建立一个统一的基础地理信息平台，使各成员国都能够享受到标准化的地理信息服务，为各国政府和民众提供更加方便的地理信息数据[20]。此外还有新加坡提出的“智能城市”，日本电信与京都大学等合作开发的网上虚拟京都等[21]。虽然国外做了大量的基础性工作，积累了大量的数字城市研究经验，但是目前还没有哪个国家成熟、完整的“数字城市”被完全实现，“数字城市”直到现在还只是一个理念[22]。
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第二章 数字汕头地理空间框架建设需求分析与建设目标
2.1 需求分析
为了全面了解汕头市政府企事业单位对地理空间信息的需求，汕头市国土资源局通过发调查函、实地走访、座谈会和电话询问等多种方式对全市 20 个相关单位进行调研，了解被调研单位现有地理空间信息数据情况、使用现状，以及对本项目的需求和建议，为科学、合理确定目标和工作内容奠定了基础。通过调研分析，一方面信息化技术在汕头市相关部门已经得到一定程度的应用，应用系统建设在一定程度上提高了业务部门的工作效率，满足了人们对息的获取需求；另一方面，缺乏基于位置的空间信息服务，缺少地理空间信息数据，也成为制约部门网上办公以及公众服务的重要问题，很多部门由于难于获取所需的空间信息，信息化工作的建设进度缓慢，甚至于搁置停滞不前。进一步调查可以清楚看到不能满足业务需求的原因，如图 2.1 所示，主要原因集中在缺少共享交换平台、获取费用昂贵、保密问题、反映实地情况不好等方面。
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2.2 建设目标
根据需求分析,数字汕头地理空间框架建设的开发和建设目标如下：随着地理信息资源应用的不断深入，以及政府管理与决策智能化水平的提高，各部门不再满足于类型与尺度单一、内容简单、质量差的地理空间数据，需求日益丰富与多样。建设数字汕头地理空间框架，首先应该在已有基础地理信息数据的基础上，加大数据采集投入，对已有信息进行补充与完善，通过统一标准和面向信息化要求的技术处理，建立一个高质量、多类型、多尺度并且持续更新的基础地理信息数据库。这个数据库是所有功能平台与应用系统的基础。公共平台地理空间数据是一种战略性、基础性的资源，需要人力、物力、财力的支撑才能获取。随着各行各业、不同部门信息化工作的推进，对地理空间数据的需求将达到一个新的水平。目前，重复投资建设的情况十分严重，为了保护国家宝贵资金，提高资金使用效率，迫切需要一套能共享数据与功能的平台。依托地理信息公共平台，政府部门、企事业单位和社会公众能够通过在线的方式获取相关的地理信息，达到地理信息的高效利用以及安全的流动，除此之外，平台还为二次开发提供接口和可扩展空间。
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第三章 数字汕头地理空间框架总体设计.....8
3.1 设计依据.....8
3.2 安全保障体系....9
3.3 平台运行支撑环境..........9
3.4 总体设计..........10
3.4.1 框架逻辑结构.........10
3.4.2 框架应用模式.........11
3.4.3 总体技术架构.........12
第四章 基础地理信息数据库的设计与建立......14
4.1 基础地理信息数据库设计....14
4.2 基础地理信息数据库的建立.......18
第五章 地理信息公共平台的设计与实现..........26
5.1 地理信息公共平台设计 .......26
5.2 地理信息公共平台数据集建设..........28
5.3 地理信息公共平台服务功能设计......29
5.4 地理信息公共平台的实现....31
第六章 典型应用示范系统的开发与应用
6.1 概述
应用是地理空间框架建设的出发点和落脚点，也是检验建设成果的主要因素。在数字汕头地理空间框架的建设过程中，我们选择了数字汕头旅游地理信息公众服务系统、汕头市三旧改造监管系统、汕头市规划成果公告系统、汕头市海洋信息管理系统和汕头市数字园林信息管理系统等五个有代表性的系统作为应用示范建设。这五个系统涵盖了承建单位、政务部门和社会公众五个不同应用对象，本章将重点研究汕头市海洋信息管理系统的开发与实现,并简单阐述其它应用系统。汕头海洋与渔业局的应用作为数字汕头地理空间框架建设的一个典型应用，充分利用汕头地理信息公共平台的电子地图服务[45]，更好的为海域的资源管理提供实时最新的基础底图，结合功能区划、海域确权、海岛地名的专题数据，利用计算机技术、网络技术、数据库技术和 GIS 技术，充分利用目前已有的专题数据，利用 GIS空间查询和空间分析等手段，实现对业务的图形化管理，提高规划工作的效率[46]。
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总结
本文通过分析国内外数字城市的研究现状，并根据汕头市的实际情况，设计完成了数字汕头地理空间框架，建立了基础地理信息数据库，搭建了地理信息公共平台，并开发实现了五个典型应用示范系统，推进了汕头市政府各部门间数据的共建共享机制建设，推动了汕头市的城市信息化进程，为汕头市的经济发展和城市管理提供强有力的保障。通过对数字汕头地理空间框架建设及应用研究，本文所做的主要研究工作及成果如下：
1、数字汕头地理空间框架基础地理信息数据库的建立。结合汕头市现有的基础测绘成果，按照国家和行业标准，运用 AutoDesk Map 及 ArcGIS 软件进行图形数据处理，采用 Geodatabase 空间数据模型和 Oracle 数据库软件，分别建立了大地测量数据库、数字线划图数据库、数字正射影像数据库、数字高程模型数据库，并开发了基础数据库管理软件对所有基础地理信息数据进行管理。
2、地理信息公共平台的建立。地理信息公共平台是依照通用性、先进性、唯一性和安全性原则，以基础地理信息数据库和公共平台数据及为基础整合资源，并通过网络进行数据交互、采集、更新和维护。平台基于 NewMap GIS 系列软件和 SOA面向服务体系架构,采用分版运行模式，建成了分别在政务外网和互联网两套网络中运行的汕头市地理信息公共平台。平台具备空间定位、地图浏览、空间查询、统计分析、互联互通、二次开发、运行维护等功能。
3、开发了五个具有代表性的应用示范系统。基于数字汕头地理信息公共平台提供的二次开发应用模式，开发了数字汕头旅游地理信息公众服务系统、汕头市三旧改造监管系统、汕头市规划成果公告系统、汕头市海洋信息管理系统和汕头市数字园林信息管理系统这五个系统作为典型应用示范系统
