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摘要：随着我国城市化进程的加快，城市规模不断扩大，城市管理问题日益突出，数字城市已被实践验证能有效的解决城市管理中的诸多问题。同时，云计算技术的不断发展，为数字城市的建设奠定了坚实的技术基础。本文通过对数字城市和云计算技术和国内外发展现状的介绍，初步探讨了建设云计算数字城市的关键技术和云计算框架体系的结构层次，并列举了基于云平台数字城市的应用管理实例-数字城市交通管理的开发建设,进而展望了未来基于物联网和智能传感技术的智慧城市建设。
关键词：数字城市，云计算，数字交通，智慧城市
中图分类号：K915文献标识码： A
1．数字城市起源
数字城市源于上世纪九十年代美国总统里根的一篇关于数字地球的政府报告，报告总结在大量集成的空间坐标信息数据基础上，通过综合运用各种先进信息技术、计算机技术、网络技术、遥感技术等，在高分辨率的三维地球上构建一个宏观的“数字地球”，进而拓展人们对地球的认知与使用。数字城市的概念被提出后，成为竞相探讨的研究热点，学者们从技术、制度、发展趋势等不同维度对数字城市进行解剖分析。与此对应的是，依托于计算机、网络、遥感等信息技术的飞跃式发展，数字城市正逐渐变成现实，并在现代城市建设与管理中发挥着越来越重要的作用[1]。
2．传统数字城市与现代数字城市研究的区别
传统的数字城市研究模式较为单一和落后，管理实践中暴露出诸多问题，同时存在以下不足：1)数据访问与传输问题。传统分布式GIS 应用通常需要利用不同的工具来访问多种空间数据源。而这些空间数据通常又分别属于不同的组织，采用不同的访问方式，这些都增加了访问方式的复杂度和难度。2)数据格式问题。不同的GIS 软件开发和使用着种类众多的空间数据格式， GIS 用户不得不花大量时间和精力来转换数据格式以适應自身使用的GIS 应用软件系统的需求。3)海量空间数据处理问题。GIS 应用系统需要处理的空间数据是海量的，通常达到GB 甚至是TB 级别，处理如此海量的数据对于软件系统和计算机硬件都是巨大的挑战。
现代数字城市研究通过利用计算机网络技术、3S 技术、通信技术、云计算技术等，建立统一的指挥中心与处理平台，基于现代城市管理创新流程与制度，对城市管理模式进行重构，可以解决传统城市管理中暴露出的各种问题。云计算( cloud computing )是一种通过互联网以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源与服务的的计算模式。云计算数据中心的建立为数字城市的建设提供有力平台支撑和技术保障。云计算的最终目标是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源，只需租用云计算服务提供商提供的服务。在云计算时代，一切都是服务：存储资源、计算资源、开发环境、软件的使用和维护等，一切服务都在云上。
3．数字城市与云计算的关键技术
在数字城市的建设中需要注重研究以下关键技术：1）数据获取技术，利用3S技术和高分辨率卫星影像使得数据能够快速准确的获取和更新。2）数据库技术，数字城市包含大量的空间和非空间数据，数据的存储是建设数字城市的基础。3）网络技术，建设数字城市要对城市相关的信息进行分类管理、发布服务和信息传输，网络技术就是实现的基本保证。4）专家决策技术，结合数字城市的各种信息数据和大量某领域专家的知识与经验构建模型，辅助决策者解决城市管理中的问题。5）数据标准化技术，数字城市必须要制定一个统一的标准来保证城市建设中的各类数据的互联共享。6）空间信息安全技术，数字城市信息基于网络发布，其中包含大比例尺地形图等保密数据，这就需要研究空间信息安全体系，为数字城市安全应用系统提供重要保证。
云计算是一种数据密集型的超级计算方式，以数据为中心，具有自身独特的技术：1)数据存储技术。云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。另外，云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。2)数据管理技术。云计算系统对大数据集进行处理、在规模巨大的数据中找到特定的数据，分析向用户提供高效的服务。3)编程模型。为了使用户能更轻松地享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算大部分采用MapReduce的编程模式，使得云计算上的编程模型必须十分简单。4)云计算与网格计算。云计算采用集群来存储和管理数据资源，运行的任务以数据为中心，调度计算任务到数据存储节点运行。而网格计算以计算为中心。计算资源和存储资源分布在因特网的各个角落，不强调任务所需的计算和存储资源同处一地[2]。
4．云计算框架体系的构建
云计算框架体系结构如图1所示。整个体系结构自下向上分为物理层、虚拟层、数据资源层、平台及服务组件层、服务层、应用层以及横跨多个层次的服务发现、服务监控、资源调度、计量和计费等服务。
物理层,是云计算的最底层,由计算机硬件(普通PC机)和交换机组成。
虚拟层,该层由操作系统内核、虚拟机(VM)及虚拟化工具组成。
数据层，主要功能是存储空间数据及其索引信息并为实际应用提供数据支持,它包括数据库服务器和数据文件服务器。该层的一个重要特征是:对于大数据量的空间数据采用分布式存储。
云计算支持平台及服务组件层,该层包含了服务组件,提供了服务或功能的具体实现。
服务层,包括可视化服务、统计服务、监控服务、数据变更和制图服务等。
应用层，为此六层架构体系的最上层,其内容为具体的GIS应用, 包括具体的业务流程和用户客户端,它们是依靠服务层提供的服务接口实现的[4]。
图1云计算框架体系结构图
5．云计算数字城市管理的应用开发
云计算技术在中国主要行业应用还仅仅是“冰山一角”，但随着本土化云计算技术产品、解决方案的不断成熟，云计算理念的迅速推广普及，云计算技术必将渗透到人们生活中各个重要的行业领域，包括：医药医疗、制造、金融与能源、电子政务、教育科研、规划建设与城市交通等领域[3]。
以数字城市交通管理应用为例，数字化城市交通管理模式通过建立指挥中心与监督中心的“监管分离”的两轴心，运用城市事件部件管理法，利用网络，电台和无线电通信技术，建立交通路况员队伍，建立分阶段的管理流程，研发供公众出行、交通出勤和交通管制的“路况通”系统，应用、整合多项数字城市的新技术，再造城市交通管理流程，达到城市交通管理的管理精细化、主体多元化、实时准确化。同时，建立城市交通路况监督员队伍，诸如出租车、私家车司机，交巡警，市民热线等组成。由监督员对所属单元区域进行巡查、监控和管理，交警寻呼台和交通广播电台，对发现的实时交通事故，交通堵塞和雨后路面积水障碍等实时交通问题，通过无线终端，即时利用“路况通”立即上报监督中心。监督中心启动云响应，指挥中心管理员在数字地图上对事故进行标记，并在电台网络上进行实时播报发布，联系最近的交巡警及时赶赴现场进行必要有效的交通疏导与管制，公众也可以根据实时路况选择或变更即时交通路线，市政人员接报后，及时赶赴事故地点，排除交通积水及路障。随后，监督员负责上报案件处理的情况，并对案件处理情况进行初步的评价。
6．总结与展望
数字城市代表了未来城市管理的发展趋势，它可以将城市管理精细化、多元化和人本化，从而极大提高城市管理效率与水平。作为一项复杂的系统工程，运用互联网、云计算、物联网等科学新技术和方法对其进行研究将无疑对我国的数字城市建设具有重要意义。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息系统等技术的结合，将可以实现对一切物品的智能化识别、定位、跟踪、监控与管理，从而使数字地球达到“智慧”的状态，使建设智慧地球从技术上成为可能。
参考文献
[1] 常泽峰. 基于云计算数据中心的数字城市研究与应用: [硕士学位论文]. 武汉:华中科技大学, 2012
[2] 陈全, 邓倩妮.云计算及其关键技术.计算机应用, 2009: 第29卷第9期
[3] 何留进.云计算在数字城市建设中的应用研究.安徽理工大学学报( 自然科学版),2011,(6):44~48
[4] 方雷. 基于云计算的土地资源服务高效处理平台关键技术探索与研究: [博士学位论文]. 杭州:浙江大学, 2011
关键词：数字城市，云计算，数字交通，智慧城市
中图分类号：K915文献标识码： A
1．数字城市起源
数字城市源于上世纪九十年代美国总统里根的一篇关于数字地球的政府报告，报告总结在大量集成的空间坐标信息数据基础上，通过综合运用各种先进信息技术、计算机技术、网络技术、遥感技术等，在高分辨率的三维地球上构建一个宏观的“数字地球”，进而拓展人们对地球的认知与使用。数字城市的概念被提出后，成为竞相探讨的研究热点，学者们从技术、制度、发展趋势等不同维度对数字城市进行解剖分析。与此对应的是，依托于计算机、网络、遥感等信息技术的飞跃式发展，数字城市正逐渐变成现实，并在现代城市建设与管理中发挥着越来越重要的作用[1]。
2．传统数字城市与现代数字城市研究的区别
传统的数字城市研究模式较为单一和落后，管理实践中暴露出诸多问题，同时存在以下不足：1)数据访问与传输问题。传统分布式GIS 应用通常需要利用不同的工具来访问多种空间数据源。而这些空间数据通常又分别属于不同的组织，采用不同的访问方式，这些都增加了访问方式的复杂度和难度。2)数据格式问题。不同的GIS 软件开发和使用着种类众多的空间数据格式， GIS 用户不得不花大量时间和精力来转换数据格式以适應自身使用的GIS 应用软件系统的需求。3)海量空间数据处理问题。GIS 应用系统需要处理的空间数据是海量的，通常达到GB 甚至是TB 级别，处理如此海量的数据对于软件系统和计算机硬件都是巨大的挑战。
现代数字城市研究通过利用计算机网络技术、3S 技术、通信技术、云计算技术等，建立统一的指挥中心与处理平台，基于现代城市管理创新流程与制度，对城市管理模式进行重构，可以解决传统城市管理中暴露出的各种问题。云计算( cloud computing )是一种通过互联网以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源与服务的的计算模式。云计算数据中心的建立为数字城市的建设提供有力平台支撑和技术保障。云计算的最终目标是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源，只需租用云计算服务提供商提供的服务。在云计算时代，一切都是服务：存储资源、计算资源、开发环境、软件的使用和维护等，一切服务都在云上。
3．数字城市与云计算的关键技术
在数字城市的建设中需要注重研究以下关键技术：1）数据获取技术，利用3S技术和高分辨率卫星影像使得数据能够快速准确的获取和更新。2）数据库技术，数字城市包含大量的空间和非空间数据，数据的存储是建设数字城市的基础。3）网络技术，建设数字城市要对城市相关的信息进行分类管理、发布服务和信息传输，网络技术就是实现的基本保证。4）专家决策技术，结合数字城市的各种信息数据和大量某领域专家的知识与经验构建模型，辅助决策者解决城市管理中的问题。5）数据标准化技术，数字城市必须要制定一个统一的标准来保证城市建设中的各类数据的互联共享。6）空间信息安全技术，数字城市信息基于网络发布，其中包含大比例尺地形图等保密数据，这就需要研究空间信息安全体系，为数字城市安全应用系统提供重要保证。
云计算是一种数据密集型的超级计算方式，以数据为中心，具有自身独特的技术：1)数据存储技术。云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。另外，云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。2)数据管理技术。云计算系统对大数据集进行处理、在规模巨大的数据中找到特定的数据，分析向用户提供高效的服务。3)编程模型。为了使用户能更轻松地享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算大部分采用MapReduce的编程模式，使得云计算上的编程模型必须十分简单。4)云计算与网格计算。云计算采用集群来存储和管理数据资源，运行的任务以数据为中心，调度计算任务到数据存储节点运行。而网格计算以计算为中心。计算资源和存储资源分布在因特网的各个角落，不强调任务所需的计算和存储资源同处一地[2]。
4．云计算框架体系的构建
云计算框架体系结构如图1所示。整个体系结构自下向上分为物理层、虚拟层、数据资源层、平台及服务组件层、服务层、应用层以及横跨多个层次的服务发现、服务监控、资源调度、计量和计费等服务。
物理层,是云计算的最底层,由计算机硬件(普通PC机)和交换机组成。
虚拟层,该层由操作系统内核、虚拟机(VM)及虚拟化工具组成。
数据层，主要功能是存储空间数据及其索引信息并为实际应用提供数据支持,它包括数据库服务器和数据文件服务器。该层的一个重要特征是:对于大数据量的空间数据采用分布式存储。
云计算支持平台及服务组件层,该层包含了服务组件,提供了服务或功能的具体实现。
服务层,包括可视化服务、统计服务、监控服务、数据变更和制图服务等。
应用层，为此六层架构体系的最上层,其内容为具体的GIS应用, 包括具体的业务流程和用户客户端,它们是依靠服务层提供的服务接口实现的[4]。
图1云计算框架体系结构图
5．云计算数字城市管理的应用开发
云计算技术在中国主要行业应用还仅仅是“冰山一角”，但随着本土化云计算技术产品、解决方案的不断成熟，云计算理念的迅速推广普及，云计算技术必将渗透到人们生活中各个重要的行业领域，包括：医药医疗、制造、金融与能源、电子政务、教育科研、规划建设与城市交通等领域[3]。
以数字城市交通管理应用为例，数字化城市交通管理模式通过建立指挥中心与监督中心的“监管分离”的两轴心，运用城市事件部件管理法，利用网络，电台和无线电通信技术，建立交通路况员队伍，建立分阶段的管理流程，研发供公众出行、交通出勤和交通管制的“路况通”系统，应用、整合多项数字城市的新技术，再造城市交通管理流程，达到城市交通管理的管理精细化、主体多元化、实时准确化。同时，建立城市交通路况监督员队伍，诸如出租车、私家车司机，交巡警，市民热线等组成。由监督员对所属单元区域进行巡查、监控和管理，交警寻呼台和交通广播电台，对发现的实时交通事故，交通堵塞和雨后路面积水障碍等实时交通问题，通过无线终端，即时利用“路况通”立即上报监督中心。监督中心启动云响应，指挥中心管理员在数字地图上对事故进行标记，并在电台网络上进行实时播报发布，联系最近的交巡警及时赶赴现场进行必要有效的交通疏导与管制，公众也可以根据实时路况选择或变更即时交通路线，市政人员接报后，及时赶赴事故地点，排除交通积水及路障。随后，监督员负责上报案件处理的情况，并对案件处理情况进行初步的评价。
6．总结与展望
数字城市代表了未来城市管理的发展趋势，它可以将城市管理精细化、多元化和人本化，从而极大提高城市管理效率与水平。作为一项复杂的系统工程，运用互联网、云计算、物联网等科学新技术和方法对其进行研究将无疑对我国的数字城市建设具有重要意义。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息系统等技术的结合，将可以实现对一切物品的智能化识别、定位、跟踪、监控与管理，从而使数字地球达到“智慧”的状态，使建设智慧地球从技术上成为可能。
参考文献
[1] 常泽峰. 基于云计算数据中心的数字城市研究与应用: [硕士学位论文]. 武汉:华中科技大学, 2012
[2] 陈全, 邓倩妮.云计算及其关键技术.计算机应用, 2009: 第29卷第9期
[3] 何留进.云计算在数字城市建设中的应用研究.安徽理工大学学报( 自然科学版),2011,(6):44~48
[4] 方雷. 基于云计算的土地资源服务高效处理平台关键技术探索与研究: [博士学位论文]. 杭州:浙江大学, 2011