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以現(xiàn)實(shí)城市為藍(lán)本，在虛擬空間“復(fù)制”出一座與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字城市,，讓一城變雙城,，這種三維虛擬數(shù)字城市距離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)。
概括來(lái)講,，數(shù)字城市是以數(shù)據(jù)為中心,，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的采集、分析與應(yīng)用,，是現(xiàn)實(shí)城市的數(shù)字化及其延伸,。我們生活在一個(gè)三維世界里，城市是個(gè)復(fù)雜的巨大系統(tǒng),，包括用地,、建筑、市政設(shè)施等多個(gè)子系統(tǒng),，各個(gè)子系統(tǒng)之間具有復(fù)雜的空間關(guān)系,。但目前的數(shù)字世界,，還是以二維的圖像和文字為主，真正的三維內(nèi)容很少,。隨著科技的進(jìn)步,，構(gòu)建一個(gè)逼真的三維數(shù)字世界是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
經(jīng)過(guò)若干年發(fā)展,，與三維數(shù)字城市相關(guān)的研究已有不少有形成果,。三維數(shù)字城市平臺(tái)在大眾服務(wù)方面也出現(xiàn)了一些應(yīng)用實(shí)例，如電子地圖,、導(dǎo)航和虛擬旅游等,。美國(guó)費(fèi)城虛擬城市就是個(gè)典型例子。它為用戶(hù)提供俯視,、沉浸的瀏覽方式,，游客能夠身臨其境般在虛擬城市里行走、觀(guān)光,，獲得沿途所見(jiàn)景點(diǎn),、商店、廣告等信息,，甚至可以進(jìn)入建筑內(nèi)部,，了解室內(nèi)布局，或在固定視點(diǎn)環(huán)視室內(nèi)場(chǎng)景,。就像電影《阿凡達(dá)》里所描繪的情景那樣,，人們可以穿梭時(shí)空，還能換一種身份,、性別和角色,，嘗試“阿凡達(dá)”式生活，體驗(yàn)不同的人生感受,。
打造一座數(shù)字城市,，大致需要分三步走。第一步是數(shù)字化,，其任務(wù)是對(duì)城市實(shí)體進(jìn)行幾何,、空間數(shù)據(jù)信息的測(cè)量和收集，包括空中,、地面,、地下，以及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)對(duì)象,。例如,，利用個(gè)人手機(jī)信號(hào)對(duì)城市人口流動(dòng)情況進(jìn)行采樣建模，跟蹤分析車(chē)載導(dǎo)航儀的信息，尋找城市交通熱區(qū),，對(duì)家庭用水用電情況進(jìn)行采集分析,，等等。第二步是讓這些結(jié)構(gòu)和實(shí)體發(fā)生聯(lián)系,。它的實(shí)現(xiàn)有賴(lài)于計(jì)算,，千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)中心將為數(shù)字城市海量數(shù)據(jù)的計(jì)算提供支撐平臺(tái)。輸入數(shù)字化階段得到的高精度城市動(dòng)態(tài)采樣信息數(shù)據(jù),，通過(guò)建立物理演變模型和人物行為模擬等,，針對(duì)城市中不同應(yīng)用需求進(jìn)行預(yù)測(cè)和決策。
建立數(shù)字城市系統(tǒng)的目標(biāo)是它的應(yīng)用,。應(yīng)用主要分為城市的資源管理和應(yīng)急反應(yīng)兩大部分,。資源管理是指支撐相關(guān)部門(mén)對(duì)水、氣,、土地,、通信基礎(chǔ)設(shè)施等進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)能源,、交通、人口等進(jìn)行管理調(diào)度,；應(yīng)急反應(yīng)則是針對(duì)突發(fā)疾病,、反恐、污染,、洪水,、反常天氣等小概率但危害嚴(yán)重的事件進(jìn)行預(yù)測(cè)和決策，從而最大程度地減少損失,，保護(hù)人的生命財(cái)產(chǎn)安全,。
中國(guó)在三維數(shù)字城市領(lǐng)域的系統(tǒng)性研究近幾年發(fā)展迅速。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院于2008年成立了數(shù)字所,，開(kāi)展數(shù)字城市的研究與應(yīng)用,。其定義的數(shù)字城市不僅只是數(shù)字化的城市空間，還包括城市空間信息載體,、物理現(xiàn)象和人類(lèi)活動(dòng)演變空間,，具有“三維、動(dòng)態(tài),、實(shí)時(shí)”三大特點(diǎn),。中國(guó)已開(kāi)展的三維數(shù)字化項(xiàng)目，包括洛陽(yáng)龍門(mén)石窟研究院與北京大學(xué)等合作的龍門(mén)石窟三維數(shù)字圖書(shū)館,、武漢大學(xué)敦煌莫高窟等數(shù)字化項(xiàng)目等,。
數(shù)字城市帶來(lái)的是城市資源的節(jié)約、信息的有效溝通和更合理的管理運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)城市發(fā)展面臨資源瓶頸,，大城市病日益影響城市的可持續(xù)發(fā)展時(shí),，信息化會(huì)讓各種資源調(diào)配更加有效和通暢。雖然目前建立城市的高精度三維模型仍需耗費(fèi)大量物力財(cái)力,，但很多應(yīng)用需求卻促使我們必須向“二維到三維”的特點(diǎn)邁進(jìn),。隨著三維數(shù)字城市的進(jìn)一步發(fā)展，它與現(xiàn)實(shí)世界的分界越來(lái)越模糊,。虛擬與現(xiàn)實(shí)世界的融合,，將形成人類(lèi)生存的新空間，促成人類(lèi)生活的飛躍,。
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