【文章內(nèi)容簡介】 通過在行政領(lǐng)域靈活應(yīng)用信息通信技術(shù)，提高國民生活的便利程度，簡化行政環(huán)節(jié)，提高行政效率及增加行政行為的透明度，建成世界上最便利、效率最高的電子化政府。 電子商務(wù)也同步得到了迅速發(fā)展。 2021 年，德國電子商務(wù)業(yè)務(wù)量首次突破 1000 億6 歐元，成為歐洲最重 要的電子商務(wù)市場。 2021 年 11 月，德國 50%以上的工業(yè)生產(chǎn)和 80%以上的出口依靠最先進(jìn)的信息與通信系統(tǒng)。在其制造業(yè)中，約 50%的增加值和新增就業(yè)機(jī)會及 50%以上的出口業(yè)務(wù)，都與信息通信技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)系在一起。 以知識管理和智能決策為中心的數(shù)字城市成熟期。面向知識處理和決策支持，是數(shù)字城市高度發(fā)達(dá)和成熟的主要特征。首先，發(fā)展成熟的數(shù)字城市應(yīng)是集知識的創(chuàng)造、儲存、加工和傳播為一體的綜合性知識管理系統(tǒng)。隨著數(shù)字城市的不斷發(fā)展，如何應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從海量數(shù)據(jù)和信息中挖掘出潛在的知識，形成可共享的“知識庫”，是數(shù)字城 市走向成熟的關(guān)鍵。其次，發(fā)展成熟的數(shù)字城市應(yīng)是一個知識搜集、分析和應(yīng)用的智能決策支持系統(tǒng)。成熟期數(shù)字城市應(yīng)將知識管理與經(jīng)濟(jì)社會的運(yùn)轉(zhuǎn)過程緊密結(jié)合起來，能夠為經(jīng)濟(jì)社會各主體的自身決策提供強(qiáng)大的信息支持和知識支持，從而提高整個社會的管理水平和運(yùn)行效率；應(yīng)將知識管理和城市政府的決策過程緊密結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)決策信息采集，決策目標(biāo)分析，決策方案產(chǎn)生、評價、執(zhí)行和反饋的自動化、智能化，從而提高城市政府的決策品質(zhì)。目前，發(fā)達(dá)國家的數(shù)字城市建設(shè)正在不斷地趨向成熟，但無一敢言已經(jīng)邁入成熟期。 本章小結(jié) 本章 主要介紹了 什么是 數(shù)字城市 以及數(shù)字城市 信息平臺 在國內(nèi)外的發(fā)展 。 7 2 基于 Silverlight 的數(shù)字城市信息平臺 的 分析 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)的組織形式，在計算機(jī)存儲、管理和處理的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。在GIS 發(fā)展之前，提供類似功能的工具是地圖，與 GIS 相比，地圖提供的服務(wù)是有限的，其局限性在于：僅能表達(dá)地球表面固定不變的靜態(tài)地理實(shí)體，且一經(jīng)完成不能改變；二維信息是非現(xiàn)實(shí)的，地球上的實(shí)體必須投影到平面來表達(dá)；描述是嚴(yán)格的甚至是苛刻的；相關(guān)信息是不能綜合的，如人口分布， 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不能與地圖數(shù)字化結(jié)合；相鄰信息處理困難，如一條河流分布在若干幅地圖上；無法動態(tài)更新，圖上某些地理實(shí)體變化只能重測重繪。 GIS 正是在地圖存在以上缺陷條件下發(fā)展起來的。 在地理信息系統(tǒng)中，地理空間數(shù)據(jù)包括矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、超圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。其中，常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是矢量 (Vector)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格 (Raster)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (1) 矢量數(shù)據(jù)的概念 從幾何上來說，空間目標(biāo)可劃分為點(diǎn)、線、面、體四種基本類型。在圖面上的點(diǎn)、線、面的實(shí)體，可 以采用點(diǎn) (X， Y)坐標(biāo)表示。 點(diǎn)：是指 景點(diǎn) 、 設(shè)施 那樣的物體，采用一對 (X， Y)來表示地理實(shí)體的位置。這對 (X，Y)坐標(biāo)既可以是地表的經(jīng)緯度坐標(biāo)，也可以是數(shù)字化輸入過程中的平面坐標(biāo)系提供的相對位置。其表達(dá)式為： (X， Y)。 線：表示河流、地形等高線、地層分界線等這一類的線狀地物。它采用一組有序的(X， Y)坐標(biāo)對來表示這類實(shí)體的位置，或者說，線是用一組有序的點(diǎn)來描述的，這些點(diǎn)是在一條光滑的曲線上間隔采樣獲取的。它具有起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，因此它是有方向性的，稱矢量數(shù)據(jù)。其表達(dá)式為： (X1， Yl)， (X2， Y2)， ?， (Xn， Yn)。 面：是指地圖上有邊界和面積的區(qū)域。例如采掘工作面、采空區(qū)、村莊等。它采用一組有序的線段來表示地理實(shí)體的邊界位置。即，面是由一組有序線段包括所構(gòu)成的區(qū)域。這組有序的線段首尾位置必須重合。其表達(dá)式為： (X1， Yl)， (X2， Y2)， ...， (Xn，Yn)。最末一點(diǎn)與第一點(diǎn)的坐標(biāo)是相等的，即 (Xl， Yl)＝ (Xn， Yn)。 對于一個數(shù)字制圖系統(tǒng)，矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接采用點(diǎn)坐標(biāo)為記錄，再適當(dāng)增加目標(biāo)的注記名稱、輸出線型和符號等，在輸出設(shè)備上就可獲得較精確的地圖。 對于地理信息系統(tǒng)，除記錄空間 目標(biāo)的幾何圖形數(shù)據(jù)外，還記錄與這個空間目標(biāo)有關(guān)的屬性信息和空間目標(biāo)之間的相互關(guān)系。 在 GIS 中，同一種類型的地物，一般具有相同的屬性項目，屬性數(shù)據(jù)通常以表格的8 方式存儲。如果只是點(diǎn)狀的地物，可以將空間目標(biāo)的幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，將點(diǎn)的坐標(biāo)對直接作為目標(biāo)的兩個屬性項，與點(diǎn)狀地物的屬性信息一起用表的方式存儲。 線狀和面狀地物就不可能將坐標(biāo)作為屬性，因為他們的坐標(biāo)點(diǎn)的個數(shù)是變化的，無法建立結(jié)構(gòu)一致的表。辦法是先將幾何圖形數(shù)據(jù)建立一個或幾個文件，并對每一個目標(biāo)設(shè)置一個唯一的標(biāo)識號，然后屬性數(shù)據(jù)單獨(dú) 建立一個表結(jié)構(gòu)文件，用標(biāo)識號將兩者 聯(lián)系起來。 屬性數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)比較簡單，一般采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，圖形數(shù)據(jù)由于涉及空間拓?fù)潢P(guān)系，比較復(fù)雜。 (2) 矢量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在 GIS 中用不同的幾何術(shù)語來描述空間目標(biāo)及它們之間的關(guān)系。在幾何形態(tài)方面，常用解析幾何方法來描述，涉及的術(shù)語有坐標(biāo)、角度、方向、距離、周長、面積等。在空間關(guān)系方面，采用拓?fù)鋪砻枋?，涉及的術(shù)語有“鄰接”、“關(guān)聯(lián)”、“包含”等。由此，對幾何結(jié)構(gòu)相差很大的圖形，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能相同，重視的是點(diǎn)、線、面之間的聯(lián)接關(guān)系，不重視構(gòu)成圖形的形狀。 矢量數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)的特點(diǎn)：能完全表達(dá)面域、弧段、結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格結(jié)構(gòu)是以規(guī)則的陣列來表示空間地物或現(xiàn)象分布的數(shù)據(jù)組織，組織中的每個數(shù)據(jù)表示地物或現(xiàn)象的非幾何屬性特征。 柵格結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)：屬性明顯，定位隱含，即數(shù)據(jù)直接記錄屬性的指針或數(shù)據(jù)本身，而所在位置則根據(jù)行列號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)。 柵格數(shù)據(jù)的編碼方法：直接?xùn)鸥窬幋a，就是將柵格數(shù)據(jù)看作一個數(shù)據(jù)矩陣，逐行 (或逐列 )逐個記錄代碼，例如圖 21 的影像：當(dāng)掃描輸入時，一般從左上角開始，逐行逐列進(jìn)行。如果是存到磁帶上，其順序是 AAAA ABBB AABB AAAB，讀到內(nèi)存便是一個 4 4 階的矩陣；壓縮編碼，包括鏈碼 (弗里曼鏈碼 )比較適合存儲圖形數(shù)據(jù)；游程長度編碼通過記錄行或列上相鄰若干屬性相同點(diǎn)的代碼來實(shí)現(xiàn)；塊碼是有成長度編碼擴(kuò)展到二維的情況，采用方形區(qū)域為記錄單元；四叉樹編碼是最有效的柵格數(shù)據(jù)壓縮編碼方法之一，它根據(jù)柵格數(shù)據(jù)三維空間分布的特點(diǎn)，將空間區(qū)域按四個象限進(jìn)行遞歸分剖 (2n 2n，且 n≥ l)，直到子象限的值單調(diào)為止，最后得到一棵四分叉的倒樹，既提高圖形操作效率，又具有可變的分辨率。影像矩陣的四叉樹結(jié)構(gòu)，如圖 2 1 所示。 9 圖 2 1 四叉樹結(jié)構(gòu) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較，如表 2 1 所示。 在 GIS 建立過程中，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用目的和應(yīng)用特點(diǎn)、可能獲得的數(shù)據(jù)精度以及地理信息系統(tǒng)軟件和硬件配置情況，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 表 2 1 矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)、缺點(diǎn) 矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) ① 表示地理數(shù)據(jù)的精度較高； ② 嚴(yán)密的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量??； ③ 用網(wǎng)絡(luò)連接法能完整地描述拓?fù)潢P(guān)系； ④ 圖形輸出精確美觀； ⑤ 圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)更新、綜合都能實(shí)現(xiàn)； ⑥ 它 是面向目標(biāo)的，不僅能表達(dá)屬性編碼，而且能方便地記錄每個目標(biāo)的具體屬性描述信息。 ① 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單； ② 易于進(jìn)行空間分析； ③ 空間數(shù)據(jù)的疊置和組合十分容易方便； ④ 數(shù)學(xué)模擬方便。 缺點(diǎn) ① 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜； ② 矢量多邊形的疊置算法較為復(fù)雜； ③ 數(shù)學(xué)模擬比較困難； ④ 技術(shù)復(fù)雜，特別是要求高的硬、軟件。 ① 圖形數(shù)據(jù)量大； ② 用大像元減少數(shù)據(jù)量時，精度和信息量受損失； ③ 地圖輸出不精美； ④ 難以建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系； ⑤ 投影變換花的時間多。 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 考慮到一種模式 對特定目的的應(yīng)用比另一種模式更為有效，所以需要在兩種數(shù)據(jù)模式之間做出選擇。本系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)精度較高、需要圖形輸出、圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)互查、以及進(jìn)行空間指標(biāo)量算和空間分析，而矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理這類問題時更方便、簡潔，所以采用矢量化后的 邯鄲市行政區(qū)圖 ，作為系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)。因此， 基于 Silverlight 的數(shù)字城市信息平臺 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 10 系統(tǒng)的需求分析 系統(tǒng)用戶分析 在設(shè)計軟件系統(tǒng)之前，首先需要明確用戶的需求是什么，要實(shí)現(xiàn)哪些功能，以及現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情況，也就是說需求分析的基本任 務(wù)是了解用戶的基本要求。 本系統(tǒng)主要用戶分如下兩類： (1) 本市用戶：主要包括邯鄲市廣大群眾，他們需要對本市內(nèi)的具體信息進(jìn)行了解，如行政機(jī)構(gòu)位置、職能，實(shí)時資訊、衣食住行、商場、超市、郵局、銀行等位置信息； (2) 其他城市用戶：主要包括其他城市廣大公眾，此類用戶很少關(guān)心邯鄲市具體的實(shí)時資訊，他們更關(guān)心邯鄲市的風(fēng)景建筑、人文氛圍，以及各方面的相關(guān)介紹等信息，如對高考填報志愿時可以對邯鄲市有一個宏觀的了解，由于本系統(tǒng)結(jié)合了邯鄲市公交地圖，具有公交換乘查詢功能，能夠為廣大用戶所服務(wù)，并提供動態(tài) GPS 顯示駕車 路線。 因此，本套 GIS 系統(tǒng)的主要用戶是不具備地理信息系統(tǒng)及相關(guān)專業(yè)背景知識的廣大公眾。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求 本套系統(tǒng)旨在為廣大公眾提供邯鄲市信息查詢服務(wù)，除去普通 WebGIS 系統(tǒng)常規(guī)地圖服務(wù)所需的空間地理位置屬性數(shù)據(jù)之外，還需要收集其他信息數(shù)據(jù)。 (1) 對需要的基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)總結(jié)如下： 邯鄲市地圖數(shù)據(jù)：包括邯鄲市交通旅游圖（包含市、縣、鄉(xiāng)、村）； (2) 對需要的屬性信息數(shù)據(jù)總結(jié)如下： 邯鄲市信息：邯鄲市內(nèi)景點(diǎn)、商場、超市、郵局、銀行、公交等位置信息及簡介。 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析 面向?qū)ο蟮木幊陶Z言 —— C程序設(shè)計語言 C是微軟對這一問題的解決方案。 C是一種最新的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它使得程序員可以快速地編寫各種基于 平臺的應(yīng)用程序， 提供了一系列的工具和服務(wù)來最大程度地開發(fā)利用計算與通訊領(lǐng)域。 正是由于 C面向?qū)ο蟮淖吭皆O(shè)計，使它成為構(gòu)建各類組件的理想之選 —— 無論是高級的商業(yè)對象還是系統(tǒng)級的應(yīng)用程序。使用簡單的 C語言結(jié)構(gòu)，這些組件可以方便的轉(zhuǎn)化為 XML 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而使它們可以由任何語言在任何操作系統(tǒng)上通過 Inter進(jìn)行 調(diào)用。 最重要的是， C使得 C++程序員可以高效的開發(fā)程序，而絕不損失 C/C++原有的強(qiáng)大的功能。因為這種繼承關(guān)系， C與 C/C++具有極大的相似性，熟悉類似語言的開發(fā)者11 可以很快的轉(zhuǎn)向 C。 C具有以下特點(diǎn)： (1) 效率與安全性 新興的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)迫使商務(wù)企業(yè)必須更加迅速的應(yīng)對競爭的威脅。開發(fā)者必須不斷縮短開發(fā)周期，不斷推出應(yīng)用程序的新版本，而不僅僅是開發(fā)一個“標(biāo)志性”的版本。 (2) 支持現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編程新標(biāo)準(zhǔn) C程序員可以在 平臺上事半功倍的構(gòu)建應(yīng)用程序的擴(kuò)展框架。 C包含了內(nèi)置 的特性，使任何組件可以輕松轉(zhuǎn)化為 XML 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，通過 Inter 被任何操作系統(tǒng)上運(yùn)行的任何程序調(diào)用。 更突出的是， XML 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)框架可以使現(xiàn)有的 XML 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對程序員來說就和C對象一樣。這樣，程序員就可以方便地使用他們已有的面向?qū)ο蟮木幊碳记蓙黹_發(fā)利用現(xiàn)有的 XML 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 (3) 消除大量程序錯誤 C的現(xiàn)代化設(shè)計能夠消除很多常見的 C++編程錯誤。例如：資源回收減輕了程序員內(nèi)存管理的負(fù)擔(dān)； C中變量由環(huán)境自動初始化；變量是類型安全的。這樣，程序員編寫與維護(hù)那些解決復(fù)雜商業(yè)問題的程序就更方便了。 (4) 對版本的更新提供內(nèi)在的支持，降低了開發(fā)成本 更新軟件組件是一項很容易出錯的工作，因為代碼的修改可能無意間改變原有程序的語義。為協(xié)助開發(fā)者進(jìn)行這項工作， C為版本的更新提供內(nèi)在的支持。例如，方法重載必須顯式聲明。這樣可以防止編碼錯誤，保證版本更新的靈活性。還有一個相關(guān)的特性就是對接口和接口繼承的內(nèi)在支持。這些特性使得 C可以開發(fā)復(fù)雜的框架并且隨著時間不斷發(fā)展更新它。 (5) 功能、表達(dá)與靈活性 C語言允許類型定義的，擴(kuò)展的元數(shù)據(jù)。這些元數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于任何對象。項目構(gòu)建者可以定義領(lǐng)域特有的屬性并把他們應(yīng)用 于任何語言元素 類，接口等等。然后，開發(fā)人員可以編程檢查每個元素的屬性。這樣，很多工作都變得方便多了，比如編寫一個小工具來自動檢查每個類或接口是否被正確定義為某個抽象商業(yè)對象的一部分，或者只是創(chuàng)建一份基于對象的領(lǐng)域特有屬性的報表。定制的元數(shù)據(jù)和程序代碼之間的緊密對應(yīng)有助于加強(qiáng)程序的預(yù)期行為和實(shí)際實(shí)現(xiàn)的之間的對應(yīng)關(guān)系。 (6) 擴(kuò)展交互性 作為一種自動管理的，類型安全的環(huán)境， C適合于大多數(shù)企業(yè)應(yīng)用程序。但實(shí)際的經(jīng)驗表明有些應(yīng)用程序仍然需要一些底層的代碼，要么是因為基于性能的考慮，要么是因為要與現(xiàn)有的應(yīng)用程序 接口兼容。這些情況可能會迫使開發(fā)者使用 C++,即使他們本身寧愿使用更高效的開發(fā)環(huán)境。 12 網(wǎng)絡(luò)交互程序 —— Silverlight 技術(shù) 微軟 Silverlight 是一個跨瀏覽器、跨客戶平臺的技術(shù)，能夠設(shè)計、開發(fā)和發(fā)布有多媒體體驗與富交互 (RIA,Rich Interface App