一.目的和意义
　　在三维空间的数字框架上,按照地理坐标集成有关的数据及相关信息,构建一个数字化的地球,即“数字化人居环境",是人们认识、改造和保护地球的重要信息源和新技术手段。“数字化人居环境”,计划是信息社会的主要组成部分,是“信息高速公路"之后又一全球性的战略计划。“数字化人居环境""是遥感(RS)、遥测、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、通讯系统、互联网络(Internet)-万维网(Web〉、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成,是当今科技发展的制高点。  
　　“数字城市"是“数字化人居环境"网络系统中最为繁荣的信息中心节点,也是建设“数字化人居环境"的关键和难点。是综合运用GIS、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统:它具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真,优化决策支持和可视化表现等强大功能。“数字城市"具有城市地理信息系统的全部功能,但功能更强、更丰富。它与城市地理信息系统的主要区别在于对城市有关数据能够自动采集、处理分析、传输分发、自动或半自动智能决策,可直接为社会公众提供便利的网络服务。数字城市为认识物质城市打开了新的视野,并提供了全新的城市规划、建设和管理的调控手段。城市规划师在有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境中,进行规划、决策和管理,就象走在现实的城市街道上或乘坐直升机上观察规划、设计城市空间布置、组合配置城市资源、改善交通系统等活动一样。无疑这将为调控城市、预测城市、监管城市提供革命性的手段,对传统方法是一个巨大的挑战。
　　城市是国民经济生存和发展的基本载体,在整个经济和社会发展中占有十分重要的地位,它创造和集聚着国家巨大的物质财富。我国城市的建成区面积仅占国士总面积的0.2%,但集中全国45%的固定资产,创造的国内生产总值已占全国的65%。完成的工业利税占全国的77.3%。目前我国的城市化水平为30.9%,在世界各国城市化比例上应数较低的发展水平。随着我国国民经济的高速发展,我国的城市发展将会出现一个高速增长的时期。人口和财富将进一步向城市集中,城市数量也急剧增加,城市的现代化、国际化建设愈加重要,超级城市、城市群和都市带等城市空间形式将会不断发展。我国的管理体制也由乡村、城市二元型向以城市为主的管理方式转变。可见,城市化水平的提高预示着城市数量的增加和城市管理质量的提高,为城市规划、建设、管理工作提出了更高、更新、更为复杂的要求。城市规划、建设、管理与服务水平的高低也是衡量一个国家经济社会发展水平的重要标志,是一个民族文明程度的具体体现,也反映出一个国家现代化的程度。
　　有效的城市管理是促进城市健康发展的重要手段。城市数字化工程的实施可以在相当程度上杜绝由于地质、地下设施等基础数据不清、不准而造成的施工中管线爆裂、泄漏、线路中断等事故,可为重大项目或工程的选址及优化、工程建设管理提供准确的综合信息服务,进而改善整个城市基础设施的状况。城市数字化工程的实施可为城市规划j、建设与管理行业提供全新的服务手段,特别是GIS的空间信息综合能力和直观表现能力,在处理城市复杂问题时,帮助人们能更好地建立大局观和模拟直接感受,对于提高政府决策的科学性、前瞻性和民主化,提高城市规划、建设与管理工作的规范化和效率,进而促进城市的可持续发展具有重大的现实意义。  
　　二、城市数字化发展趋势
　　由于信息技术的进步和互联网络的全球化,人类处理和交换各类信息的能力和速度有了很大的提高,并在继续向前快速发展。特别是“数字化人居环境,,概念的提出后,在全球引起了振动和巨大反响。数字化本身的意义不仅仅是体现了一种技术,而是向人类展现了一种新的生存方式。我们可以说数字化技术代表了未来的发展方向。  
　　国际上的城市地理信息系统研究始于80年代初期,经过十多年的发展,目前发达国家已将它作为城市现代化标志与重要基础设施之一,用于城市动态管理和规划发展,其进程可分为以下三个阶段:
　　1.以MIS(管理信息系统）为主结合GIS的静态的城市资源管理信息建设:如建立城市的基础地理信息数据库、地籍数据库和地下管网数据库等空间或非空间数据库,实现城市资源的计算机管理。在登录、查询、检索和图形输出等方面,比传统工作有了很大的提高。
    2.以UGIS(城市地理信息系统）为主体结合0A的动态规划管理信息建设z面向城市规划,推进办公自动化,加强业务运行系统的建设,扩大服务范围,提高城市动态模拟、实时监测与调控管理的能力。
　　3.以数字城市为长远目标面向城市可持续发展的全数字化信息建设:这方面目前正在探索。随着城市化进程加快,城市密集区的形成,环境、交通、水资源等日趋紧张,网络化管理和动态调控需求增加。与遥感、全球定位系统、数据自动采集系统和Internet网络技术的结合及应用,城市规划建设与管理的数字化工程将促进数字城市的建设,在城市动态监测管理、公众信息发布、自动辅助决策、宏观调控能力与城市可持续发展等方面产生飞跃。
　　三、数字化工程关键技术
　　“数字化工程”实质上是信息化的地球,包括地球大部分要素的数字化、网络化、智能化、可视化的全部过程。主要相关技术领域为UGIS与数字地球(DE）。数字地球的基础技术包括2多种分辨率的遥感数据,以计算机为核心的WebGIS与OpenGIS技术以及高速计算机通信网络技术。关键技术是:1米分辨率的卫星遥感技术:海量数据的快速存储与处理技术:高速网络技术:WebGIS与OpenGIS的互操作技术:多分辨率、多维数据的融合与主体动态表达技术:仿真与虚拟技术:信息空间(Cyberspace)与元数据(Metadata)技术。一种合理的方式来避免数据的重复建设,以及协调不同数据部门之间的资源共享,这就是Cyberspace与Metadata被引入的背景。从某种意义上说,它是数字城市基础数据库的建设能否走向成功与实用的关键。  
　　我国城市地理信息系统研究以遥感为先导,1983年在京、津、渤地区都进行了有益的探索。1990年后,计算机技术与网络技术发展迅速,对城市地理信息系统的需求加强。城市地理信息系统建设以应用为导向,己进入城市管理和规划的业务应用阶段。在城市信息的查询,政府职能部门的办公自动化,土地、规划、房地产管理、城市间题的分析评价与科学决策,以及数据和信息的更新等方面,都在不同程度上借助城市地理信息系统技术。现在城市数字化工程基本处于前述的UGIS与0A结合的阶段,在面临城市海量数据综合管理、广泛的社会公众查询需求、智能化网络化等实际问题时,急需新技术的突破与发展。  
　　数字化工程网络层内各个信息节点的互联是数字化工程建设和管理的关键问题之一,也是整个行业竖向网络畅通,城市地域内各职能部门间加强横向网络联系的保证。为避免重复建设,节省投资,数字化工程应主要以国家公用数字网和计算机互联网作为系统间的网络连接平台,在不增加任何其他硬件设备的前提下,真正支持全国范围内的业务互联、互通。因此,对目前已建或在建的网络平台的适用性、各种不同的网络配置方案及接口技术需要进行研究。  
　　其他必需解决的主要技术问题为:可持续发展的网络配置与接口技术:共享信息库的分布式管理方法与技术系统备份与灾难恢复技术系统安全的评测技水服务器端及客户端的安全防范技术:以专家系统为代表的人工智能技术:城市规划的数字化方法及技术下的空间分析方法:城市高分辨率(1M)卫星影象应用技术及城市自然地貌的仿真空气污染和水体污染的动态模拟:城市景观的仿真及3D425数字城市的可视化表现:城市、街道、社区及大型综合工程的三维动画演示技才与支持CYberspace与Metadata的技术平台:空间元数据为引导的数据交换技水城市分布式系统间的数据互操作技杰与MIS、0A的综合应用技术等等。在未来一段时间,基于微机数字摄影测量工作站、数字摄影和GPS(全球定位系统)的现代航空摄影测量技术,以及基于全站仪、多种传感器和GPS的数字地面测绘技术将在城市空间基础数据的生产和更新中发挥十分重要的作用。  
　　数字城市的研究在国内刚起步,就我国而言,“数字城市"是城市数字化工程的终极目标。中国软件业有机会能跨阶段地与美国站在同一起跑线上发展与互联网相关的空间信息管理平台。“数字城市”正是这种竞争的具体体现。我们国家有可能在这场信息技术跨世纪的较量中有所突破,有所创新,在“数字城市"的发展上赢得胜利,打破发达国家的垄断,走出民族信息产业发展的新路。我国城市规划、建设与管理行业信息技术应用已经积累了技术、经验和物质基础,逐步显示出发展的潜势,具备走向产业化的初步条件。我们认为在21世纪的头十几年,我国建设行业信息技术应用将会有更快、更大的发展,并形成产业,进入市场,成为城市现代化管理中不可缺少的工具。在这样的背景条件下,开展城市数字化工程项目研究开发的时机已经成熟。