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城市仿真与城市规划
【摘要】简要介绍城市仿真技术，探讨城市仿真技术及其应用系统在城市规划与城市规划实施管理的过程中可能带来的影响。
【关键词】城市仿真；应用系统；城市规划

一、引言
Bill Gates认为：“在当今世界，一座城市如果不跟踪最新观念，将技术运用到极限，明天它就可能成为一座鬼城。” 近年来，伴随着计算机及网络技术的飞速发展，数字化潮流已是全球经济发展的必然趋势，建立在城市信息化平台上的虚拟银行、虚拟商务、虚拟政府、虚拟学校、虚拟影剧院、虚拟旅游、虚拟医院等已纷纷出现。由于城市的各个子系统都可以在计算机中直观地发映出来,从而可以很方便地对城市的物流、人流、信息流进行集中而有效的控制和管理。所以，如何利用先进的计算机技术实现现代城市本身的数字化，是城市管理者、规划部门、企业、城市居民所共同关心的问题，而城市仿真技术作为数字城市的支撑技术之一，也成为当前的研究热点。
二、城市仿真技术简介
2.1什么是城市仿真
城市仿真(Urban Simulation)对大多数人来说，还是一个比较陌生的概念。简单来说，“城市仿真”就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年，城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用，其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性，都是传统方式所无法比拟的。
2.2与传统方法的比较
传统的规划、建筑设计表现方法基本包括以下4种：人工手绘、建筑微缩模型、建筑效果图和三维动画。其中，人工手绘（或非真实渲染-NPR）只是偶尔作为点缀用在早期的概念设计中。建筑效果图、三维动画、建筑微缩模型是目前广泛采用的三种方式。由于其市场的成熟，单做其中某一个或几个方面即可支撑一个中型公司(100人以下)的发展。
这三种方法虽然流行，但它们各自的不足还是很明显的。制作建筑微缩模型需要经过大比例尺缩小，因此只能获得建筑的鸟瞰形象，无法以正常人的视角来感受建筑空间，无法获得在未来建筑中人的真正感受；常用的效果图表现也只能提供静态局部的视觉体验；三维动画虽然有较强的动态三维表现力，但不具备实时的交互性，人是被动的，而且对方案的修改以及观察路线的变化需要重新计算，几天甚至几周后才能看到结果。
而在城市仿真应用中，人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视：可以从任意角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，如：行走、驾驶、飞翔等，并可以自由控制浏览的路线。而且，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。
2.3城市仿真技术的重点
1、在一定软硬件的基础之上，创建尽可能真实的场景
在城市仿真中，场景的真实感是最为关键的一个因素。而如前面已提到过的，由于实时三维渲染的要求及硬件显示能力的限制，场景的复杂程度不能太高。同时，由于实时仿真技术的限制，一些比较费时的渲染选项，如动态阴影、Bump map等实现起来还有一定困难。这些都会直接影响场景的真实感。
在硬件渲染能力的限制下，为创建尽可能真实的场景，一方面需要发掘各种软件的功能，进行优化组合；另一方面，要发展更为高级的算法，如程序几何（Procedural Geometry）和分形算法（Fractal Mathematics）。
但“发展算法”不是一件简单的事，非个人所能为，只能是由某家公司开发出相应的软件，我们再来应用。所以，从一般的制作者而言，要创建真实场景还是在于充分利用各种已存在的软件工具。从实际的开发经验来看，主要有以下几种软件：
l         实时三维模型创建软件：Multigen Creator；
l         纹理处理软件：Photoshop
l         实时场景管理/驱动软件：Vega
l         辅助软件：
建模方面可以用3DsMax/Maya辅助，Maya有免费的flt文件(Multigen Creator格式文件)输入/输出插件,3DsMax则要通过Okino Polytrans软件来进行格式转换；
在三维纹理贴图方面，可用DeepPaint 3D和Deep UV辅助；
在灯光效果贴图方面，可用Lightscape；
AutoCAD用于接收用户原始DWG文件，预览并输出DXF。
在项目之初，就要详细规划、分配任务，根据任务思考如何充分利用上述各种软件达到最终效果。除了从这几个方面着手以外，我们所能期待的就只能是计算机硬件显卡能力的迅速提高了。
2、在三维漫游的基础之上，开拓新功能
不满足于仅仅简单的三维场景漫游，在此基础之上进行人机互动效果的开发，并和用户应用紧密结合，如在Vega/VC下开发数据库点击查询、三维/二维结合、多媒体结合、3D GIS(地理信息系统)等。
三、城市仿真应用系统与城市规划
由于城市规划的关联性和前瞻性要求较高，城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到城市设计，在规划的各个阶段，通过对现状和未来的描绘（身临其境的城市感受、实时景观分析、建筑高度控制、多方案城市空间比较等），为改善人居生活环境，以及形成各具特色的城市风格提供了强有力的支持。规划决策者、规划设计者、城市建设管理者以及公众，在城市规划中扮演不同的角色，有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。城市仿真技术为这种合作提供了理想的桥梁，运用城市仿真技术建立的城市仿真应用系统能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众在一个统一的平台上，可从任意角度，实时互动真实地看到规划效果，更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图，这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分，公众的参与也能真正得以实现。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。
3.1城市仿真应用系统的应用范围
城市仿真应用系统可被广泛应用于规划设计、方案评估、领导决策、规划审批、市民公示、宣传展示及招商等各方面。
3.2城市仿真应用系统的特点
l         仿真的虚拟环境:
    类似于时下流行的三维动画，同样是通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。但是城市仿真技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统；而传统动画的三维场景则是由动画制作人员根据资料或想象绘制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，严格意义上来说属于一种演示作品。 
l         多方式、运动中感受城市空间：
  在城市仿真应用系统中，可以全方位,多种样式（步行、驱车、飞行、UFO等）,完全由用户自由控制在场景中漫游。城市仿真技术与传统的三维动画最根本的区别就是：传统动画的观察路径都是预先设定好的，用户只能按照事先设定的路径浏览场景；而城市仿真技术可以由用户在三维场景中任意漫游，人机交互，甚至还可以使用专用的头盔把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉。这样一来，很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。 
l         实时多方案比较：
  运用城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，……所看即所得，只要修改系统中的参数即可，而不需要象传统三维动画那样，每做一次修改都需要对场景进行一次渲染。这样不同的方案、不同的规划设计意图通过城市仿真技术实时的反映出来，用户可以做出很全面的对比，并且城市仿真应用系统可以很快捷、方便的随着方案的变化而作出调整，辅助用户作出决定。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金。 
l         三维空间信息交流：
  城市仿真应用系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口与GIS信息相结合，从而可以在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理等需要。此外，城市仿真应用系统还可以与网络信息相结合，实现对三维空间数据的远程操作。   
3.3城市仿真应用系统的功用
一套完善的城市仿真应用系统能够很好的展示城市规划、宣传城市建设、提升城市形象。系统根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和将来任意时间的情况展示在规划设计者、政府决策者、投资开发者和普通市民面前。系统首先根据城市的当前状况和对城市的规划资料完成城市的设计，然后该系统的交互控制软件可以帮助使用者从不同角度遍历城市的各个部分，帮助有关人员作出决策。
提高项目管理能力和效率
规划部门使用城市仿真应用系统，可以使方案评估更为准确、公正和快捷。另外，如果系统中需要增加新的项目，或其中的项目遇到方案修改，可以随时导入或更新系统的数据信息，并且可供日后存档，极大地方便了政府规划管理部门的管理工作，提高了效率，节省了成本。
提高公众参与度和部门协同作业
由于城市仿真技术打破了专业人士和非专业人士之间的沟通障碍，使得各部门能够在统一的城市仿真应用系统平台下进行交流，能更好的理解设计方的思路和各方的意见，能更快的找到问题、达成共识和解决一些设计中存在的缺陷。
提高方案设计和修正的效率
通过城市仿真应用系统，我们可以很轻松随意对设计方案进行修改，改变用地布局，改变建筑高度，改变绿化密度，改变外立面的颜色……所看即所得，只要修改系统中的参数就可以轻松实现，大大加快了方案设计的速度和质量。
提高展示和城市形象宣传的效果
城市仿真应用系统的沉浸感和交互性不但能够让用户获得身临其境的体验，同时还能随时获取项目的相关数据资料。对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，城市仿真应用系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。
四、结语
城市仿真技术作为信息技术中的一种新兴技术，正在逐渐成为帮助城市规划和管理的重要手段，它对于城市规划的影响不仅表现在对城市规划所需信息的采集、处理和利用方面，更为重要的是它改变了城市规划内部信息流程和城市规划部门与社会的信息交流与反馈机制，进而对城市规划的管理体制产生深远的影响。
但是我们也必须清楚的看到，城市仿真技术还刚刚起步，就目前的发展现状而言，作为一种专门的信息技术，它并不能解决在城市规划中所涉及到的所有问题。但是随着城市仿真技术的发展以及WEB技术、GIS技术、计算机人工智能技术等相关信息技术的引入，城市仿真技术必将在城市规划领域发挥更加重要的作用。

数字城市与数字城市规划

数字城市(Digital City)，也称信息港(Information Port)或数码港(Digital Port)。从狭义上讲，它是指三维虚拟城市，是城市基础地理信息和其他城市信息结合并存储在计算机网络上的能供远程用户访问的一个新的虚拟城市空间。从广义上讲，它是指综合运用信息技术规划、建设和管理城市，是城市数字化发展的终级目标。

　　"数字城市"是人类对物质城市认识的又一次飞跃，它与生态城市一样，是对城市发展方向的发展目标的一种描述。其本质是对物质城市及其相关现象（包括经济社会特征）统一的数字化重现和认识。
    城市规划从广义上讲，其根本目的是促进社会发展。就整体而言，城市规划主要处理城市发展过程中的空间关系。因此信息技术对城市规划的冲击最突出最直接的是数字城市的建设现代城市的基本功能是整全设施、优化配置、发展经济、稳定社会、服务于广大人民、满足人民需求、保护生态环境、实现可持续发展。所以，数字广州的主要内容：通过宽带多媒体网络，城市地理信息系统等基础平台、整合全市信息资源，建设包括城市规划信息系统在内的各专业信息系统工程、实现全市经济与社会的信息化，政务与商务的电子化，生产与服务的智能化。因此，必须深入、全面开展城市规划的数字化工程，即数字城市规划的工作。
　　2 数字城市规划的主要内容
　　城市规划的数字化工程，即数字城市规划也可理解为城市规划信息系统的建设，我国起步较晚，但发展较快。
　　对城市规划信息系统(UPIS)定义为：利用计算机技术对城市规划信息进行获取、处理、存贮、管理、分析及辅助决策支持的系统。 其中城市规划信息可分为：支持城市规划的信息（如：基础地形、地质、社会经济统计信息等）和规划产生的信息（如：规划法规、规章、规范、图则等）两大类。
　　那么数字城市规划的主要内容是什么？我们认为，数字城市规划应包括：规划设计CAD、规划立法的数字化、规划管理的办公自动化与信息系统建设。
　　3 城市规划CAD与电子报批
　　建筑设计与结构计算行业是我国计算机应用最广、水平最高的行业之一，并且带动了城市建设领域的信息技术应用的蓬勃发展。海量的建设工程图形的管理与应用，正是建设管理信息系统有别于其它信息系统最本质的区别之一。然而经过十余年的信息化发展，建设工程图形数据却成为建设管理办公自动化中相对薄弱的环节，究其原因，关键在于城建行业的CAD系统还是独立工作的单功能CAD系统，还未实现辅助设计──评估──审批──实施管理的完整解决方案。80年代兴起的以工程数据库为核心的开放式集成化CAD系统、90年代兴起的开放的分布式集成化CAD系统及产品数据管理(PDM)系统为实现建设工程图形的电子报批提供了可能，即在CAD的基础上实现图形的电子报批。
    3.1 电子报批的技术难点
    要实现城市规划的辅助设计──评估──审批──实施管理的完整解决方案，其关键在于图形的电子报批，在技术上存在以下几个关键问题：
    --CAD技术应用的不成熟，当前以城信所的CARDS为代表的城市规划CAD系统还停留在早期独立工作的单功能系统，城市规划模型缺乏，无法进行方案优化，其主要原因是城市规划CAD领域缺乏对参数化造型或特征造型的研究开发与应用。
    --对CAD数据如何转入GIS系统的技术问题研究不够，缺乏相关数据标准和模型，造成规划信息系统的GIS建库工作远远滞后，大部分的城市规划信息系统停留在系统框架与功能的建设而忽视了基础数据，尤其是规划产生的数据的建设。
    --缺少对"元数据"的考虑，不能满足Internet上公共信息服务对海量的城市规划数据库进行快速的空间定位检索、查询的要求，更不能进行数据挖掘和智能查询。
    --管理部门内部各系统信息集成化程度低，造成了部门间的"信息孤岛"，使CAD-GIS-MIS的集成不能实现,从而无法提供综合性的空间分析、方案优化、辅助决策等高层次的功能。
    3.2 电子报批的技术方案
    以"城市规划方案"为生产产品，利用产品数据管理(PDM)技术，管理城市规划方案的所有信息与相关的过程：
    （1）利用GIS技术为规划方案的产生提供基础资料与设计条件；
    （2）以参数化造型或特征造型方法解决城市规划方案的建模问题，实现辅助设计方案评估与优化等功能；
    （3）以建立制图、制表规范，城市规划成果细则，城市规划信息分类与编码等标准解决系统集成中的数据交换问题；
    （4）利用元数据（Metadata）、数据仓库（Data Warehouse）、GIS及MIS技术的集成解决数据监理、辅助审批、建库与支持办公自动化的问题。 因此，城市规划电子报批的实质是实现城市规划方案生命周期的全过程程序管理。
    3.3 电子报批的实施
    电子报批是城市规划管理实现自动化办公的必然要求，也是无纸办公的基础工作。目前建设单位的城市规划的成果编制绝大多数设计单位是利用计算机进行辅助设计，其规划设计成果也都是由计算机直接输出，很少再由人工进行加工绘制。而城市规划行政主管部门在审批规划时，传统做法是将报送的规划成果，特别是城市规划的技术经济指标通过人工统计再一次进行量化计算，工作量很大，精度也不高。电子报批是解决这一繁锁工作和保证精度的很好办法，同时对城市规划信息系统实现自动储存、归档和信息动态更新的重要途径。 电子报批工作的实现，主要是靠城市规划信息数据的标准化和规范化，首先由规划部门对各类城市规划审批内容进行标准化格式，并对格式中的数据进行规范，尽量做到最大程度上保证城市规划信息系统的数据共享和系统兼容，使各个层次、类型的城市规划信息系统的数据资源做到充分利用
    当然在电子报批工作初时必须向有资格的城市规划编制单位进行培训，提供必要的技术指导和标准化、规范化推广工作。修建性详细规划磁盘报批在广州市规划局已得到全面推广应用，应用的设计单位有40余家。
    城市规划办公自动化不但要提交工作效率和工作质量，更重要的是要做到信息资源共享和调整政府职能，减少办公程序。关于电子报批工作，广州市下一步还将推广建筑工程管理之中，逐步地改革，实现规划与报建一条龙，一个窗口服务与审批。
　　4 城市规划仿真工程
　　计算机仿真与虚拟现实技术为多种真实世界的规划项目创建了虚拟环境，仿真数据库在多方面极大地帮助了城市的改建、更新和开发过程。
　　所谓虚拟现实（Virtual Reality），就是采用计算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、触觉及味觉等感观世界，虚拟现实的特点是：人们可以实时参与，实时交互。实际上虚拟现实也是一种用户界面工具。用户不仅可以观察数据，而且可以与数据交互，虚拟现实是一种多技术、多学科相互渗透和集成的技术，研究难度虽然很大，但目前已有基于微机的实用系统，如：广州城市信息研究所有限公司的数字景观工作室已在当今世界最领先的三维建模软件Multigen Creator 和三维实时驱动仿真软件Vega的基础上，开发出了城市现状仿真与虚拟仿真的软件，并在广州市中山路的改造、天津开发区的建设、贵阳市中心区的管理中得到应用，深受政府官员、规划师、开发商与市民的广泛欢迎。 虚拟城市四维空间是很重要的城市规划内容，它将代替实体模型所达不到的仿真空间效果。对政府管理人员，将城市仿真作为公众参与、展现城市未来的手段，其效率是显然的，身临其境的参与能力使得它是城市规划的一种创新手段。
　　5 结 语
　　随着计算机海量存储技术、网络技术、CAD技术与3S(GIS, GPS, RS)技术的迅速发展，大大地促进了数字城市规划的发展。先进的压缩技术也将使在网络上移动海量数字图象数据成为可能。高速的远程通讯网络将允许我们从远程空间数据交换中心调用非常大的数据文件进行地理分析和图象显示。可以说在未来的几年里，城市规划方案远程专家评审；多媒体网上发布；城市规划虚拟现实的公众参与；城市规划的网上电子报批与网上办公等等均会成为现实，到那时数字城市规划将成为数字城市真正的龙头和基础.

论数字城市与城市规划的协调发展
摘  要  本文对“数字城市”和城市规划的关系和协调机制进行了探讨。城市规划和“数字城市”密不可分，都强调对城市各类信息资源的调查、分析、处理和应用。“数字城市”为城市规划提供了现代化的技术平台，城市规划为“数字城市”提供了应用空间和运作前提。
      关键词  数字城市；城市规划；运行机制；协调发展
一、概述
      自美国前副总统戈尔在1998年发表的《数字地球——认识21世纪我们的这颗星球》报告中提出“数字地球”（Digital Earth）概念以来，作为数字地球技术系统的重要组成部分之一的“数字城市”(Digital City)的建设热潮正在全球兴起。“数字城市”概念一经提出就引起政府、经济界、理论界、科技界的高度关注，各城市纷纷以“数字城市”建设为龙头，推动整个城市信息化建设，并以此带动城市环境的改善、城市综合功能的提升和城市可持续发展。
      一般认为，“数字城市” 广义上指城市的信息化。它既是城市信息化总的概述，又是城市信息化的目标。是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市，促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调。“数字城市”为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段，是对城市发展方向本质特征的一种描述。
      从城市规划、建设与管理的角度看，“数字城市”是指综合运用地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感系统（RS）、网络等关键技术，建设服务于城市规划、建设、管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。其主要内容是建设空间信息基础设施，并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源。
      “数字城市”的核心思想有两点：一是用数字化手段统一处理城市信息和管理等多种问题；二是最大限度地利用信息资源。城市规划的主要工作有两个方面：一是对城市自然、社会、经济等现状的调查和分析，二是对未来城市的社会、经济、环境等要素进行统筹安排和预测。城市规划是一项综合性的、政策性很强的工作，同时，城市规划也是一项长期性和经常性的实践工作。城市规划工作中要用到各种新理论、新技术、新手段，保证规划的科学性，促进城市的可持续发展。可见，城市规划和“数字城市”密不可分，都强调对城市各类信息资源的调查、分析、处理和应用。“数字城市”为城市规划提供了现代化的技术平台，城市规划为“数字城市”提供了应用空间和运作前提。
二、“数字城市”为城市规划提供了革命性的手段
      “数字城市”的建设和应用，必将给城市规划行业带来深刻的影响，将使城市规划的理论、技术、方法和过程产生深刻的变革。
      1．“数字城市”为城市规划调查提供了革命性的方法
      城市是一个动态的、发展着的复杂系统，时刻处在不断变化的过程之中。通过科学、系统的调查，把握城市发展的状况，探索城市发展的客观规律，是认识城市未来发展的基础。城市规划调查涉及城市区域环境、历史环境、自然环境、社会环境、用地现状等内容，是城市规划的最重要、最耗时耗力的关键工作之一。
      “数字城市”具有使城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和实现可视化表现等强大功能。利用不同分辨率，不同时间的遥感影像进行解析、数字化，再用GIS进行叠加，可以迅速得到城市用地分类、城市发展变化等信息，通过互联网可以将不同部门、不同行业的信息进行整合，快速获取城市规划所需的基础资料。“数字城市”技术使城市规划工作者对城市的调查更全面、更迅速、更准确，将大大缩短调查的周期，提高调查的现势性和准确性。
      2．“数字城市”为城市信息的加工处理提供了科学的平台
      对城市现状信息的分析是搞好城市规划的前提和基础，也是城市规划的重要工作内容，由于城市规划分析涉及的因素繁多，因此分析相当复杂。以前在城市规划中往往侧重于定性分析和描述。“数字城市”综合运用现代高新技术，对城市各种数字信息及各种信息资源加以整合、分析和利用，特别是GIS系统强大的分析、处理功能给城市规划分析提供了强有力的工具。如利用GIS和RS集成的方法研究城市增长模式、分析评价城市空间用地布局的合理性；利用GIS叠加功能进行城市规划选址；利用资源分配方法评价现状公共服务设施的空间分布和规模的合理性，对新设施的选址进行模拟；利用红外遥感影像研究城市热岛效应，改善城市生态环境等，使对规划信息的分析处理更系统、更全面、更科学。
      3．“数字城市”为城市规划的可视化提供了良好的工具
      “数字城市”即虚拟城市，它综合运用地理信息系统、数据库管理系统、网络、多媒体、三维可视化、虚拟现实等技术，建立有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境。这就给城市规划工作者提供了一种可视化的工作平台，使城市规划工作者不但可以在虚拟城市中直观地调查现状、再现历史，而且可以将规划与现实相结合，在实景五维环境中展示和分析规划方案，并对方案进行优化选择，从而对规划方案的科学、合理和可行性分析提供了丰富和强有力的技术手段，而且城市规划的可视化技术可以使规划师在五维空间中分析城市景观，展示城市未来，起到身临其境的作用。
      4．“数字城市”为城市规划方案优化提供了有效的手段
      “数字城市”综合城市规划所需的各种信息资源，建立各种数据库和城市发展预测模型，如城市人口空间变化模型、城市土地利用模型、城市扩展变化模型等，利用这些数据和模型对城市人口在空间上的变化规律进行分析，对城市各种类型用地的空间布局、土地利用开发强度、人口变化与土地利用之间的空间关系等内容进行分析，对城市规划方案进行比较，从而提高规划水平，优化土地资源利用，使规划方案合理、更具可操作性，为经济建设服务，促进城市可持续发展。
三、城市规划是“数字城市”形成和运作的基础
      城市规划是城市建设和管理的龙头，也是“数字城市”建设的龙头。“数字城市”核心数据的采集、更新和应用，都离不开城市规划这个前提。
      1．城市规划的基础数据是“数字城市”基础框架的核心内容
      城市空间数据基础设施是城市规划的工作基础，也是“数字城市”建设和运作的基础，其主要任务就是以开放式空间信息网上发布为基本原则，建立一套以后台大型空间数据库为基础、支持各种空间数据格式、高效实用的互联网空间信息发布机制。规划管理部门是城市基础测绘的主管部门，城市平面、高程控制网、各类比例尺地形图的建立和维护，以及城市地下管线普查整测是基础测绘的主要工作内容，也是“数字城市”空间数据基础设施建设的主要工作内容。因此城市规划集中了城市空间数据基础设施的核心内容，形成了“数字城市”建设的数据基础。
      2．城市规划是“数字城市”的重要数据来源
      城市规划本身也是城市信息的主要生产和更新源。城市规划不但使用大量的城市空间信息，同时也产生大量的城市空间信息，如城市总体规划、分区规划、控制性详细规划以及其他专题规划，这些规划成果不仅是规划管理、指导城市建设的重要依据，也是“数字城市”重要的数据源。而且，城市规划管理对城市面貌变更的反映最灵敏、最有效、最具综合性，城市规划管理部门是城市建设和发展的主要管理者和见证人。
      3．城市规划是“数字城市”最活跃的使用者
      城市规划对城市人口、经济、管理的各类空间信息的需求最广泛、最集中，是“数字城市”最活跃的用户。随着城市建设和国民经济的发展，对城市规划管理提出了更高的要求，而要搞好城市规划和管理工作，就离不开对城市地形、地质、公共设施、环保等各类城市现状的调查、管理和分析。“数字城市”为城市规划提供了现代化的信息平台，使得城市规划、管理所需的各种信息都可以在“数字城市”信息平台上进行分析和处理。城市规划成为“数字城市”最直接、最有力和最活跃的使用者。
      4．城市规划行业已成为“数字城市”建设的先行者
      城市规划和管理行业的计算机系统建设在城市建设和管理的各行业中处于前列。就城市建设和管理各行业的现状看，由于城市规划和管理是一门综合性很强的学科，其业务涉及面广、技术密集，所以其对新技术的需求较高，因此，规划行业推广应用计算机技术、信息技术等高新技术一般起步较早，在业务办公自动化系统和数据库建设等方面都有突破，且取得了丰硕成果，不少城市规划部门都建立了相应的城市规划管理信息系统或城市基础地理信息系统，这给数字城市空间数据基础设施建设提供了坚实的基础。
四、城市规划与“数字城市”运作机制的协调
      1．城市规划为“数字城市”的发展提供调控机制
      城市是一个复杂的社会系统，有关城市建设和发展的决策涉及到城市的各个部门，既有公共部门，也有私人部门，而且各个部门的内部决策也对城市发展和建设产生作用和影响。城市规划是这样一个过程，它通过对城市未来发展目标的确定，制定实现这些目标的途径、步骤和行动纲领，并通过对社会实践的引导和控制来干预城市的发展。城市规划为所有决策提供背景框架和整体引导，以使得有关城市建设的决策保持在统一的方向上，并为这些决策之间的相互作用保持协同关系。“数字城市”建设涉及部门多、社会渗透面广。城市规划这个城市建设的龙头为“数字城市”提供了调控机制和政策框架，使其在城市整个建设过程中发挥积极作用。
      2．“数字城市”和城市规划是相互渗透的两个过程的统一
      “数字城市”不是一个技术系统，它是在技术系统支持下的一种运行机制；它也不是一个建成后就一劳永逸的专业系统，它是一个长期的、不断发展的建设和运作过程。“数字城市”的运作过程和城市规划过程相互渗透、相互促进。城市规划的运作实现了“数字城市”基础信息的更新和对广泛社会信息的需求，“数字城市”的运作为城市规划提供了源源不断的信息源和网络化的工作平台，两个过程协调统一、共同深化和发展。
      3．城市规划是“数字城市”政府职能最集中的体现
      “数字城市”建设提倡的是政府协调、企业运作的运行机制。政府的协调主要体现在建设目标的确定、基础设施的建设、运行政策的建立等方面，而上述政府职能的实施都离不开城市规划，首先城市规划是确定城市建设发展总体目标的主要因素；其次“数字城市”空间数据基础设施建设是城市规划部门的工作职责；另外，城市规划为制定“数字城市”的运行政策提供了基本框架和政策引导。
      4．城市规划和“数字城市”技术的互补与统一
      如前所述，“数字城市”为城市规划提供了现代化的信息收集、处理和应用的技术平台，加快了城市规划新技术应用的步伐。同时，城市规划也为“数字城市”提供了信息分析的理论依据和实践依据，如城市规划对城市现状要素的调查分析方法、对社会未来环境、人口、经济、交通、生活的预测分析方法，这些都给“数字城市”的决策指挥系统提供了理论依据和应用需求。
五、结束语
      正在兴起的“数字城市”建设综合运用了各种先进的技术和方法，整合大量的空间信息和社会发展信息，它为城市规划提供了新的技术方法和手段。“数字城市”技术的应用必将给城市规划带来新的变革，城市规划是城市建设的龙头，城市规划的实践给“数字城市”提供大量的数据源，推动“数字城市”不断向前发展。
      （本文在“2002中国数字城市论坛”上交流，2002年10月，北京）

参考文献
      1 Al Core. The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century. http://159.226.117.45/Digitalearth/, 1998
      2 同济大学主编.城市规划原理.中国建筑工业出版社，1991年，上海
      3 张  林，李宗华.数字武汉总体框架与发展战略研究.数字城市的理论与实践（上），p321—327，世界图书出版社，2001

论数字城市规划
摘要： 随着"数字地球"在中国的广泛认同，中国"数字城市"的建设正如火如荼。在去年5月13日，我国首届"21世纪数字城市论坛"在北京举办，来自全国近百城市的市长和500余位信息技术专家、学者和部分中外it企业负责人，围绕数字化城市对话、交流，为推进中国城市数字化进程献计献策。今年9月，第二界"21世纪数字城市论坛"将在中国广州举行。 

关键词： 城市规划 规划设计
　　在数字城市得以广泛开展的今天，如何使城市规划信息系统的发展体现数字城市的技术发展要求，我们必须首先从数字城市与城市规划的概念上加以讨论。 
1 数字城市与数字城市规划 
　　数字城市(digital city)，也称信息港(information port)或数码港(digital port)。从狭义上讲，它是指三维虚拟城市，是城市基础地理信息和其他城市信息结合并存储在计算机网络上的能供远程用户访问的一个新的虚拟城市空间。从广义上讲，它是指综合运用信息技术规划、建设和管理城市，是城市数字化发展的终级目标。 
　　"数字城市"是人类对物质城市认识的又一次飞跃，它与生态城市一样，是对城市发展方向的发展目标的一种描述。其本质是对物质城市及其相关现象（包括经济社会特征）统一的数字化重现和认识。 
城市规划从广义上讲，其根本目的是促进社会发展。就整体而言，城市规划主要处理城市发展过程中的空间关系。因此信息技术对城市规划的冲击最突出最直接的是数字城市的建设现代城市的基本功能是整全设施、优化配置、发展经济、稳定社会、服务于广大人民、满足人民需求、保护生态环境、实现可持续发展。所以，数字广州的主要内容：通过宽带多媒体网络，城市地理信息系统等基础平台、整合全市信息资源，建设包括城市规划信息系统在内的各专业信息系统工程、实现全市经济与社会的信息化，政务与商务的电子化，生产与服务的智能化。因此，必须深入、全面开展城市规划的数字化工程，即数字城市规划的工作。 
2 数字城市规划的主要内容
　　城市规划的数字化工程，即数字城市规划也可理解为城市规划信息系统的建设，我国起步较晚，但发展较快。
　　对城市规划信息系统(upis)定义为：利用计算机技术对城市规划信息进行获取、处理、存贮、管理、分析及辅助决策支持的系统。 其中城市规划信息可分为：支持城市规划的信息（如：基础地形、地质、社会经济统计信息等）和规划产生的信息（如：规划法规、规章、规范、图则等）两大类。
　　那么数字城市规划的主要内容是什么？我们认为，数字城市规划应包括：规划设计cad、规划立法的数字化、规划管理的办公自动化与信息系统建设。
3 城市规划cad与电子报批
　　建筑设计与结构计算行业是我国计算机应用最广、水平最高的行业之一，并且带动了城市建设领域的信息技术应用的蓬勃发展。海量的建设工程图形的管理与应用，正是建设管理信息系统有别于其它信息系统最本质的区别之一。然而经过十余年的信息化发展，建设工程图形数据却成为建设管理办公自动化中相对薄弱的环节，究其原因，关键在于城建行业的cad系统还是独立工作的单功能cad系统，还未实现辅助设计──评估──审批──实施管理的完整解决方案。80年代兴起的以工程数据库为核心的开放式集成化cad系统、90年代兴起的开放的分布式集成化cad系统及产品数据管理(pdm)系统为实现建设工程图形的电子报批提供了可能，即在cad的基础上实现图形的电子报批。
3.1 电子报批的技术难点
　　要实现城市规划的辅助设计──评估──审批──实施管理的完整解决方案，其关键在于图形的电子报批，在技术上存在以下几个关键问题：
　　--cad技术应用的不成熟，当前以城信所的cards为代表的城市规划cad系统还停留在早期独立工作的单功能系统，城市规划模型缺乏，无法进行方案优化，其主要原因是城市规划cad领域缺乏对参数化造型或特征造型的研究开发与应用。
　　--对cad数据如何转入gis系统的技术问题研究不够，缺乏相关数据标准和模型，造成规划信息系统的gis建库工作远远滞后，大部分的城市规划信息系统停留在系统框架与功能的建设而忽视了基础数据，尤其是规划产生的数据的建设。
　　--缺少对"元数据"的考虑，不能满足internet上公共信息服务对海量的城市规划数据库进行快速的空间定位检索、查询的要求，更不能进行数据挖掘和智能查询。
　　--管理部门内部各系统信息集成化程度低，造成了部门间的"信息孤岛"，使cad-gis-mis的集成不能实现,从而无法提供综合性的空间分析、方案优化、辅助决策等高层次的功能。 
3.2 电子报批的技术方案
　　以"城市规划方案"为生产产品，利用产品数据管理(pdm)技术，管理城市规划方案的所有信息与相关的过程：
（1）利用gis技术为规划方案的产生提供基础资料与设计条件；
　（2）以参数化造型