数字城市是物质城市在数字网络空间的再现和反映，是以空间信息为核心的城市信息系统体系。数字城市建设的内涵，是基于信息化技术手段，实现政府信息化、企业信息化和社会信息化，据此整体研究解决城市问题，为城市建设、管理与服务的决策和调控提供全新的技术手段。数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段，充分采集、整合和挖掘城市各种信息资源（特别是空间信息资源），建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统以及政策法规保障体系等。
中共中央办公厅、国务院办公厅《关于加强信息资源开发利用工作的若干意见》（中办发[2004]34号）、国家测绘局和国务院信息化办公室联合印发了《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》（国测国字[2006]35号），以及国家测绘局推动的“数字城市地理空间框架”建设，使数字城市逐步从概念落到实处，“构建数字城市地理空间框架，建立权威、唯一的城市地理信息公共平台”成为数字城市建设的落脚点。
现阶段数字城市建设需要解决的核心问题是信息资源的整合、共享和开发利用，而地理信息共享平台最终将升级为信息资源的管理平台。基于这样的认识，我们提出了“一张图、一库一平台、一套机制、N个应用”的数字城市建设模式（简写为“1+1+1+1+N”）。“一张图”既是各类信息资源的整合方法，也是信息资源的共享与服务模式；“一库一平台”是指数字城市地理空间框架由一套基础地理数据库和一个公共服务平台组成；“一套机制”则从数字城市建设的各类数据标准、共享办法、政策机制等方面为平台运维提供基础保障；N个应用则体现了数字城市建设的内涵，即通过信息资源管理与共享服务体系的建立，建立专题信息系统，逐步实现政府管理与决策的空间精细化、决策科学化，推动经济与社会的科学发展，进一步带动企业和社会公众的信息化应用。
基于以上对数字城市建设模式的思考，我们在重庆市地理信息公共服务平台、福建省地理信息公共服务平台和数字西安地理空间框架等项目建设中进行了积极实践与探索，并逐步为多个城市的测绘、国土、规划和信息化主管部门认可，充分证明了“1+1+1+1+N”建设思路与模式的实用性与可操作性。
“一张图”促使共享模式转变
由国家测绘局推动的数字城市地理空间框架和地理信息公共服务平台的建设，其核心是推动地理信息共享，以地理空间框架和地理信息技术整合人口、法人和宏观经济等基础数据，进而整合政府各部门专业数据，通过建立地理空间数据库和共享服务系统，实现部门之间的信息共享与交换。
数字城市地理空间框架为信息资源整合提供了统一的整合框架。它利用地理信息技术，将各种数据落实到对应的GIS图层上，通过GIS图层叠加，以电子地图的形式加以展示，实现图形到属性、属性到图形的关联，从而实现基于GIS的“一张图”信息资源整合与共享模式。
传统信息系统建设以部门为中心，各系统之间数据共享和交换为复杂的网状结构，提供地理信息数据的测绘部门与其他部门之间也是以传统的文件方式进行数据交换，无法发挥地理信息数据的“整合框架”作用。而由于地理信息数据服务采用的是离线拷贝方式，其数据得不到及时更新，现势性差、空间基准不统一等问题频出，同时也存在重复投资的问题。其数据共享模式为一种简单而原始的“点-点”交换模式，数据交换方向是单向的。反观“一张图”的信息资源整合与共享模式，则改变了传统的数据共享与交换方式。它以地理信息为框架整合人口、法人、宏观经济数据，以人口、法人、地理信息等公用基础数据整合各部门的业务数据，最终逐步实现政府数据资源整合，通过建立统一的数据中心（也可以是虚拟数据中心），实现基于地理空间框架的城市信息资源数据库，形成基于GIS的“一张图”的信息资源整合与共享模式，数据共享与交换模式转变为更加清晰的“点-中心-点”模式，如下图所示：
图1 “点-点”到“点-中心-点”共享模式转变
基础数据同样是数字城市地理空间框架的“灵魂”，数据中心应以公共地理框架数据为基础，管理空间化的人口、法人和宏观经济数据。同时，数据中心管理公共地理框架数据和各部门业务数据的元数据，构成数据目录体系，基于元数据实现对各类信息资源的“聚合”管理。
重庆模式：中国数字城市建设模式典范
重庆市地理信息公共服务平台由重庆市测绘主管部门——重庆市规划局主导，具体由重庆市地理信息中心实施开发与运维。项目采用我国自主知识产品的SuperMap GIS软件体系，形成了基于“一张图”的区域资源整合共享模式。平台运用多级多源地理信息服务聚合技术、地理信息服务总线技术，建成了在线、准在线、离线的分布式部署与服务模式，实现了重庆市地理空间信息的集中与分布式相结合的聚合、集成与应用，创造性地构建了一种新型的面向服务的地理信息共享模式。目前，重庆模式已成为国内陆理信息技术推动数字城市建设模式的典范。
1. “一张图”数据整合与共享模式
采用“一张图”信息资源整合模式，平台在集成各比例尺矢量数据和影像数据的基础上，已经集成了卫生、公安、环保、交通、水利、市政、规划、国土、安监等十余个专业部门的行业专题数据，共计6大类、约75个图层、约111130条专题地理信息数据，有力支撑了各类电子政务系统的建设。
图2 重庆市地理信息公共服务平台
2. “一库一平台”建设的实践
“一库一平台”是指建立一套基础地理信息数据库和一个地理信息公共服务平台，重庆市对这一概念进行了合理扩展，并在全国率先提出了基础地理信息平台、政务地理信息平台与公众地理信息平台“三大平台模式”，从本质上看每个平台都由“一库一平台”构成。三大平台分别对应基础地理信息数据库、政务地理信息数据库和公众地理信息数据，三个数据库之间建立联动更新机制。
图3 基于“一张图”的叠加管理模式 
图4 重庆市地理信息 “三大平台“服务模式
◆ 基础地理信息平台：以符合我市基础地理信息采集技术体系和标准体系为前提，以软件系统为支撑，通过网络和接口等多种模式，为专业地形图使用者提供地理信息服务的平台；
◆ 政务地理信息平台：整合集成政务管理所需地理信息核心要素，集地理空间信息共享、数据交换、数据发布、功能服务为一体的，为政务管理提供地理信息保障和技术支撑的信息平台；
◆ 社会服务地理信息平台：以公众服务网站为依托，采用全新的技术方法和现代的网站服务理念，以地图为载体，集地图服务、地图论坛、图说新闻、气象快报等内容于一体，为社会大众提供实时地理信息服务的平台。
3. “一套机制”为平台运行提供基础保障
“一套机制”包含数据标准规范和平台政策保障两方面的内容，是平台正常运行的基础保障。重庆市基础地理信息中心根据项目实际需要，制定了重庆市地理空间内容及要素代码标准、共享交换数据规范、共享交换接口规范、地址匹配流程规定、政务图层元数据标准、专题库更新技术规范、电子地图技术规程等10多个标准规范。
同时，重庆市通过《重庆市地理信息公共服务管理办法》立法，并于 2011年3月1日正式实施，明确了相关单位在地理信息公共服务平台和应用系统的规划建设、共享应用、更新维护等活动中的职责和义务，有效建立地理信息共享的机制。
4. “N个应用”体现平台广阔应用前景
重庆地理信息公共服务平台自2009年正式投入运行以来，提出了“和谐共享”模式，应用接入方式灵活多样，所有新建地理信息应用的委办局都可以接入到平台中来。通过平台提供的数据服务、功能服务、地图API等服务接口，目前已有近20个部门的业务系统基于共享交换平台提供的服务搭建，节省了大量建设和维护资金，缩短了建设周期。同时，还离线部署了重庆市交通委专题平台、环保局专题平台、巡警专题平台和无线电委员会专题分平台，取得了很好的应用效果。
图5 基于地理信息公共服务平台的专题应用系统建设
福建模式：“纵向到底、横向到边”共享模式的完美体现
“纵向到底、横向到边”的共享模式是由我国“条块结合“的行政管理体制决定的。所谓“纵向到底”是指行业内上下之间的纵向共享需求，目前主要是全国各级测绘主管部门所管辖各比例尺地理信息数据的共享，同时也包含其他行业的纵向共享，如公安系统的警用地理信息系统；“横向到边”是指特定区域内（如城市）各个行业模块之间的横向共享需求，如整合人口、法人、宏观经济数据，形成与土地、交通、林业、水利、民政、公安等部门分建共享、联动更新和协同服务的地理信息资源共建共享机制。最终，通过这种共享模式把分散在各地、各部门的地理信息数据和行业专题数据资源整合为逻辑上集中、物理上分散的“一体化的、“合纵连横”的公共地理信息数据体系。
1. 福建省地理信息公共服务平台介绍
福建省地理信息公共服务平台是“数字福建”地理空间框架建设的核心平台，平台创造了一种很典型的省级地理信息共享模式。平台在设计之初不仅考虑了如何为省级行政部门提供地理信息服务，同时还考虑了全省所有地市地理信息如何互联互通的问题，形成了一个有机整体。如泉州市数字城市地理空间框架，就是作为福建省地理信息公共服务平台二级节点进行构建，既让泉州市能直接调用和共享省级地理信息，也能让省级地理信息平台能够访问共享泉州市地理信息。
图6 福建省平台“横向互联、纵向互通”设计
福建省平台从09年9月开始实施建设，目前已经建立了比较完善的公共地理框架数据体系，同时正在积极整合水利、地震、教育等部门的专题数据资源。
图7 福建省平台公共地理框架数据
福建省平台由数据资源管理系统、运维管理系统、在线服务系统组成，并通过统一的门户网站对外提供统一的地理信息数据服务和功能服务。
2. 省、市平台互联互通
泉州市地理信息公共服务平台是数字泉州地理空间框架建设项目的核心，同时也是福建省地理信息公共服务平台的子节点。自2011年初开始实施建设，目前已进入试运行阶段，在全国首次真正实现了省、市平台在底图数据、目录与元数据以及日志数据的互联互通。
◆ 底图（切片）数据同步：采用客户端服务聚合技术，通过标准的WMTS服务，可以实行省平台、市政务版平台和行业分平台之间的切片数据同步；
◆ 目录与元数据同步：采用OGC的CSW标准服务，实现了省平台、市政务版平台和行业分平台之间的目录与元数据同步；
◆ 日志同步：实现了省平台、市政务版平台和行业分平台之间的目录同步，实时监控各节点的运行状态，对各节点进行统一管理。
图8 福建省平台与泉州市平台已基本实现互联互通
西安模式：信息化部门主导，共建特色鲜明
西安市数字城市地理空间框架是国家测绘局数字城市战略中第一个副省级试点城市，西安市人民政府高度重视，该项目完成了西安市基础地理信息数据库建设、地理信息公告平台搭建和典型示范应用系统开发等任务，明确了数字西安地理信息公告平台的唯一性和权威性地位，建立了地理信息公共平台应用服务更新维护的长效机制，推动了地理信息公共平台的广泛应用，在城市管理、政府决策和服务民生等方面发挥了重要作用。
2010年10月25日，国家测绘局授予西安市“全国数字城市建设示范市”称号。
1. 信息化部门主导
我国数字城市建设有些地方是测绘部门主导，有些地方则是信息化部门主导。测绘部门具有基础地理空间数据的优势，而信息化部门则具有横向协调的优势。西安市地理空间框架由西安市工信委主导开发与运维，在良好的协调机制和创新的技术模式保证下，不仅保障了“弱GIS应用部门”需求，也在首批应用中成功接入了类似于公安、环保等这些“强GIS应用部门”。这种模式符合“数字城市建设首先要实现政府信息化问题”的建设思路，对其他地方建设数字城市具有借鉴意义。
图9 典型示范应用系统建设成果
2. 共建共享、特色鲜明
项目建成后，市政府下发了《西安市关于推广数字西安地理信息共享平台的意见》，要求全市各部门统筹协调地理信息采集、更新和共享服务工作，避免重复建设，确保成为市权威、统一的地理信息共享平台。由市工信委负责平台的运行维护，测绘行政主管部门提供基础数据，并建立了长效的数据更新机制，以确保基础地理信息数据的现势性。同时，要求应用部门结合自身业务，采集、完善和更新本部门业务专题数据，主动将不涉密内容通过共享平台与其他部门共享，促进资源整合。目前，平台已在为数字化城市管理、城市应急指挥、防汛、地震、统计、药品监管等应用提供权威的地理信息服务，平台中各类部门专题数据资源逐渐丰富和完善。
与物联网智能融合，数字城市华丽转身
数字城市建设的核心，是要解决信息资源的整合、共享和开发利用问题。地理信息技术为城市各类信息资源开发与利用提供了统一的整合框架，地理空间框架是数字城市的“基石”，它为数字城市建设提供统一的空间定位与基础地理信息公共平台，进而实现城市“一张图”的信息资源整合与共享应用。电子政务、电子商务、数字规划、数字国土、数字工商、数字金融、数字卫生医疗、数字公安、数字城管、智能交通等数字化生活环境，都离不开数字城市地理空间框架的支撑。
物联网是互联网应用发展的重要方向，地理信息技术与物联网将会充分融合。一方面地理信息系统是物联网重要的管理支撑信息化技术，另一方面物联网也将是地理信息采集传输与服务的重要通道。尤其是智慧城市，它是数字城市与物联网相结合的产物。
未来，随着云计算和物联网技术发展与应用普及，数字城市将向智慧城市发展，并将向城市智能化转型。地理信息公共平台将会成为PAAS（Platform As A Service,平台即服务），提供地理信息功能服务；而“一张图”的信息资源将作为DAAS（Data As A Service，数据即服务）提供数据共享服务，这也是云计算的一种重要应用模式。
