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关键词 ORGE引擎;数字城市
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)24-0117-01
随着互联网发展,诞生出很多方便日常生活的应用程序,比如地图导航、虚拟景观游览等,这些数字城市应用程序都离不开将各种真实场景以3D方式渲染出来,并在PC、平板、手机等终端上显示。本文讨论的就是,采用ORGE引擎对3D场景进行组织管理的思路方法。
1 ORGE引擎
OGRE引擎是一款开源的、面向对象的C++图形渲染引擎,支持Windows、Linux、IPHONE、MAC、SYMBIAN多平台。其强项在于图形渲染,而对UI、声音、脚本等方面不擅长,但可通过引擎的“即插即用”接口,借助第三方库进行扩展。
其特色是将OpenGL或Direct3D的底层细节抽象出来,根据真实物理环境下的对象属性重新封装,提供对应接口给开发者使用,让开发者脱离对调用API的依赖,从而快速方便的开发3D应用程序。比如,开发者可以通过角度、弧度的参数设置,来控制对象在不同坐标系(本地坐标、世界坐标和父节点坐标)进行旋转,而无须通过矩阵变换之类的抽象方法来实现。
2 场景结构形式
OGRE的3D场景是以递归的八叉树形式进行划分和管理。即是,将场景划分成不同空间,任何一个空间的内部继续划分成更小空间,直到某一维度的空间满足3D应用程序对场景运用的最小限度。此时,所有最小维度的空间以及对应的父结点,构成八叉树。
每个空间由一个场景管理单元(SceneNode)管理,SceneNode是场景中实际移动变换的基本单元,场景内大量的动态对象,其实体(Entity)继承于活动对象(MovableObject),通过场景管理器载入“.mesh”文件来构建创建,并挂接到SceneNode上。当需要改变场景里的人物或别的什么东西动态变化时,控制该人物对象(Entity)所在的SceneNode就可以了。也即,由SceneNode来负责各种场景动态对象的移动、旋转和缩放等与空间相关的行为。有的场景对象,可存储自身状态信息,但这些信息的改变仍由SceneNode处理。这种由大量SceneNode构成的树状结构,就是OGRE的场景组织结构。
通常选择场景中心作为树状结构的根节点,各节点保存针对父节点的相对位移、旋转量等信息。当某个父节点移动或旋转时,其全部子节点及挂接的场景元素也跟着移动或旋转。推而广之,父节点缩放时,子节点也按比例缩放;根节点变化时,整个场景都发生变化。
3 场景组成与管理
OGRE场景元素由多种objects组成。Entity:各种可运动对象在场景中的实例,如人物、怪兽、NPC、可被破坏的建筑物等。World geometry:各种静态对象在场景中的实例,比如各种永不变化的地形、房屋等。Materials:用于地形、角色、物体上的材质。Light:现实世界的光在场景中的实例。Camera:摄像机在场景中的实例。
Ogre::SceneManager数据成员很多,一般使用SceneManager类管理场景节点树和节点上各个元素,包括:SceneNode、Entity、Light、Camera、BillboardSet、Animation、AnimationState、StaticGeometry等,都是创建后分别放入对应的List内进行管理。SceneManager也是一个虚基类,通过各子类,将物体发送到渲染系统。
mSceneNodes作为SceneManager的一个重要数据成员,用来组织场景中的objects,侧重管理Movable object。通过基类Node建立一棵Node树;通过SceneNodeList连接多个Node树,形成集群;通过SceneNode的attachObject、numAttachObject、getAttachObject、detachObject、detachAllObject等方法,将Entity挂接到SceneNode上。这样,就可以实现“由根(SceneNode)到树干(node树),再到枝叶(Entity)”这样一个完整场景建立,并方便的管理场景上某一个(或一组)对象。
4 场景构造示例
下面通过一个简单的示例,显示场景组织和管理方法。示例效果:两名英雄(Hero)围绕着一个怪兽(Monster)转动。首先通过SceneManager建立如下场景结构。
前面讨论了Entity挂接在场景节点上,其位移、旋转和缩放等行为由SceneNode负责处理,也即,只要控制了怪兽和英雄所在场景节点,就可以控制他们运动。若pNodeMonster、pNodeHeroGroup相对于父节点SceneNode的位移都为0的话,那么怪兽和英雄会重叠在场景中心位置。所以,把pNodeHero1和pNodeHero2针对pNodeHeroGroup,在X轴上分别偏移正负100个距离单位。这样,就可实现怪兽站在场景中心,而两个英雄站在怪兽两边。
那么,如何实现英雄围绕着怪兽移动呢?OGRE有FrameLisener(帧监听器),其中的frameStarted方法是逐帧调用的,利用它来控制英雄运动。让pNodeHeroGroup每帧旋转一定角度,带动pNodeHero1、pNodeHero2以及节点上挂接的英雄模型旋转相同角度,因为pNodeHeroGroup与pNodeMonster处在同一位置,所以两个英雄围绕pNodeHeroGroup的旋转移动,表面上看起来就像是围绕pNodeMonster上的怪兽转动。
5 结束语
限于篇幅,本文只对ORGE场景组织管理做了简单说明,若对SceneManager内的方法、函数深入挖掘,可获得更多对场景节点、objects的控制,满足数字城市应用程序的更多需求。
参考文献
[1]王瑾,林楠.基于OGRE引擎的角色扮演类游戏的设计与实现[J].科技视界,2012(06).
[2]罗会兰,胡思文.基于OGRE引擎的虚拟场景浏览[J].计算机工程与设计,2013(05).
关键词:数字测井;工程地质;桩基础;
Digital logging used in the engineering geological exploration and pile foundation construction
Li Baohua (Northeast coalfield geological bureau exploration design institute, Liaoning, Shenyang, 110013) Abstract: digital logging technology is widely used in exploration phase of petroleum, coal, metallurgy and nuclear industries, and has achieved both geological and economical profits. However, the use in the engineering geological exploration and pile foundation construction is just beginning, but the achievements are favourably commented by departments of architectural design and quality supervision. The author introduces some of the achievements according to his own experience for reference of the professions.
Keyword: digital logging, engineering geology, pile foundation
中图分类号:E271文献标识码: A
0引言
几十年来,数字测井技术在石油、天然气、煤炭、冶金、水文、核工业等地质勘探中得到广泛的应用,取得良好的地质效果和经济效益。
测井技术能够推断解释地层年代;确定有用矿产的地层的厚度、深度、岩性,及有益矿产的品质;确定矿产岩层物性数据,计算煤、油砂岩层的砂、泥、水含量;油气饱和度及储层的评价;进行矿、岩层物性对比,划分钻孔岩性剖面、建立地层地质剖面;确定地层倾角、倾向,研究矿产、岩层的变化规律、地质构造及沉积环境;测量地层地温,并分析、评价地温变化特征;测量地层孔隙度、地层含水饱和度,确定含水层位置及含水层间的补给关系,计算涌水量和渗透系数;估算岩层力学参数; 确定钻孔顶角与方位角;检查钻井和固井质量及套管校深;对其他有益矿产提供信息或做出初步评价。
近些年,测井技术在工程地质勘察及桩基础施工中也得到进一步应用,在区分钻孔岩性、划分地层、确定地层深度、厚度效果明显;能够准确的划分软弱夹层、覆盖层、风化层、基岩深度、潜水层深度、厚度;确定隐伏断层、裂隙和破碎带及地质构造;确定检测钻孔的井径、井斜、套管的连接完好程度;在研究计算地层孔隙度、渗透率、矿化度、岩石的力学性质等方面取得进展;在滑坡、洞穴、岩溶、采空区探测得到应用;在铁路、公路、机场、水坝基础探测及质量检查发挥了测井的独特作用。
本文结合作者多年测井工作实践,对数字测井在工程勘察中的应用阐述如下,供同行在生产实践中参考。
1常用测井仪器设备
目前国内常用的国产轻便数字测井设备有:渭南煤矿专用设备厂生产的TYSC-3Q系列数字轻便测井仪;北京中地英杰生产的PSJ系列轻便数字测井仪;重庆地质仪器厂生产的JGB系列轻便数字测井仪;河北力时力拓地质仪器有限公司生产的KH系列轻便数字测井仪;上海地学研究所生产的9800(9801)系列数字测井仪。进口的国外轻便数字测井设备有:美国Mount Sopris测井仪系列;英国的RG 综合数字测井仪。每个测井系列配置不尽相同, 根据用户所测的测井参数选择探管或探管组合。
2 测井参数的选择
根据要解决的地质问题或甲方的要求选择测井参数,也要考虑经济效益。如:测量岩层裂隙发育程度,一般需要选择电阻率测井(或可选择微球形聚焦测井、微电极测井)、密度测井、声波测井、井径,有条件的可选择井下电视、超声波成像测井、核磁共振测井等。测量软弱岩层:一般需要选择电阻率测井(微球形聚焦、微电极测井)、密度测井、自然伽马测井、声波测井等;检查灌注桩质量可选择井斜测井、井径、测井电阻率测井等。
3能够解决的工程地质问题
3.1软弱岩层的确定
在倾斜地层中的软弱岩层对建筑物的危害、隐患较大,在工程地质勘查时必须查清。软岩层泥质含量大导电性好、密度小,在电阻率曲线上呈低值反映(5~8Ω▪m)且曲线平滑;密度、声波曲线幅值反映明显;自然伽马曲线呈高值反映;井径、自然伽马曲线呈高幅值反映,图1为巴基斯坦信德省江壁拉工程地质勘查实例。
3.2破碎层的确定
破碎岩层也是工程地质需找的对象之一,硬岩层经大地构造活动后,岩芯裂隙发育,层内充水或充填了泥质。电阻率曲线呈低幅值(10Ω▪m左右)反映;由于岩层破碎,岩层密度变小,密度曲线呈高值(1.5~1.8g/cm3)反映,声波时差曲线也呈高值(400~500μ/m)反映,甚至发生周波跳跃现象。自然伽马曲线在裂隙充满水的情况下呈高幅值反映,充填泥质时呈高幅值反映;有时泥质胶结松散,易掉块,井径扩大。图2为黑龙江省密山市工程地质勘查实例。
3.3覆盖层的确定
一般情况,松散覆盖层导电性好,密度值小。钻孔水位较深干井或松散层井段下有套管时.无法测电阻率曲线,可用密度曲线.结合自然伽马曲线确定松散覆盖层。
3.氧化带的确定
岩石经过风、氧化后较破碎、松散,视电阻率和密度也相应减小,波速下降。依据声波测井曲线、视电阻率、自然伽马曲线和密度曲线结合勘探区基岩岩性综合分析确定风氧化带。
3.5岩层裂隙确定
构造活动造成岩层裂隙,对建筑物、河堤、公路、铁路、机场等危害极大,工程地质勘查时必须给予足够的重视,采取必要手段和措施把裂隙找出来。裂隙在测井曲线上有反映明显,一般表现为电祖率和声波降低,曲线低异常反映,密度曲线高幅值反映,井径曲线幅值增大反映,在超声成像、井下电视测井上有更明显的反映。
3.6 地下水位的确定
地下水位数据是建筑设计单位进行设计的重要依据,钻孔施工时由于孔深浅施工快观测水位来不及或者其他原因得不到数据,因此,测井作为一个补充。测井确定水位可以采用电阻率曲线,密度测井、自然伽马测井、声波测井。电阻率探管出水位曲线上有异样变化,基线抬高幅值陡升,声波探管出水位发生乱跳,幅值增大明显。
4 测井在桩基础工程施工中的应用
我国经济建设高速发展,各地高层建筑林立栉比,工程建设大规模越来越大。在软弱地基地区,由于钻孔灌注桩施工诸多优点,使之得到广泛的应用。为了保证钻孔灌注桩施工质量,测井技术逐步被应用到钻孔灌注桩基础施工质量检查中。
4.1 钻孔灌注桩施工桩径质量检查
桩基础的承载力是由桩径大小、桩长、桩侧土摩擦力、桩径的形态、桩端持力层等诸多因素影响决定的,施工前设计部门按照规范设计桩的类型、深度、桩径、桩径形态以及承载力大小。施工单位必须按照要求施工。天津市塘沽金茂大厦采用钻孔灌注桩施工,根据设计要求,为了增大承载力采用竹节状钻孔灌注桩,桩孔直径为650mm,10m~20m,20m~30m,30m~40m,40m~50m间形成4个桩竹节宽度700mm~900mm,厚度大于1m。根据甲方和监理要求我们对205个桩孔进行抽检25个,其中有8个不合格,钻机重新扫孔后仍然有1个不合格,经第三次扫孔后才合格,满足竹节宽度和厚度要求。图3 为天津市塘沽金茂大厦采用钻孔灌注桩测井实例。
4.2钻孔灌注桩偏斜情况的检查
钻孔灌注桩施工容易发生偏斜、缩径、扩径、沉渣现象,给工程质量带来隐患,除了孔径,孔偏斜、沉渣过多都会影响单桩承载力。因此,需要对钻孔施工质量进行检查,掌握实际情况以便采取必要措施加以弥补。孔径测量采用三臂井径或四臂井径仪,各个厂家都有专门的井径仪器,上海地质仪器厂的模拟四臂井径仪也可以通过模数转化接入控制面板。无论是测斜仪还是井径仪,测量前一定在现场进行标定,标定点不少于两个并包括最大孔径、孔斜值和最小孔径、孔斜值。表1为实际钻孔灌注桩测井成果表。
孔号
设计
孔深
(m)
钻探
孔深
(m)
实测
孔深
( m) 测 井 成 果
孔 径
最小
(DEG) 孔 斜 孔底沉
渣(cm)
最小
(mm) 最大
(mm) 平均
(mm) 最大
(DEG) 偏心距
(cm)
A2 20.50 21.50 21.40 600.0 689.0 645.0 0°0′ 0°0′ 0.00 12.0
B5 18.0 19.88 19.80 605.0 658.0 635.0 0°0′ 0°15′ 6.80 8.0
C4 22.50 23.18 23.10 610.0 680.0 652.0 0°0′ 0°30′ 7.45 8.0
D2 21.50 22.61 22.55 608.0 695.0 658.0 0°0′ 0°15′ 5.25 9.0
F6 22.00 23.98 23.88 603.0 662.0 651.0 0°0′ 0°15′ 6.20 10.0
E5 20.80 22.52 22.45 605.0 695.0 663.0 0°0′ 0°30′ 8.50 7.0
B3 19.00 21.20 21.15 610.0 690.0 655.0 0°0′ 0°30′ 5.50 5.0
F4 22.00 23.89 23.80 602.0 679.0 652.0 0°0′ 0°0′ 0.00 9.0
C7 23.0 24.98 24.86 600.0 645.0 635.0 0°0′ 0°15′ 6.85 12.0
A5 20.50 23.58 23.50 612.0 695.0 656.0 0°0′ 0°15′ 5.85 8.0
盘锦市大商城市广场钻孔灌注桩测井成果表 表1
5 结束语
数字测井在工程地质勘察及桩基础施工中的应用只有20几年的时间,积累了一些经验,工程地质勘察取得的成果得到建筑部门的肯定和好评,桩基础施工质量检查效果良好,得到设计部门和质量监督部门的重视,逐步推广应用。然而由于勘察孔和灌注孔浅,工程量不多,现场工作条件差,经济效益差,不能调动测井队伍的积极性。另外,测井技术存在多解性,测井仪器设备局限性,不是每个孔都能得到理想效果,有待于创新、发展、提高。
参考文献
[1] 叶根喜, HATHERLY P, 姜福兴,,地球物理测井技术在煤矿岩体工程勘察中的应用[J],岩石力学与工程学报 ,2009(7),1342~1350
[2] 建林青 ,浅谈测井方法在工程勘察中的应用.中国煤炭地质,2008(12),40~48
[关键词]电子商务;企业信息系统;知识转移;技术接受
[中图分类号]F713.36 [文献标识码]A [文章编号]2095—3283(2013)06—0134一02
一、引言
随着信息技术和电子商务的发展以及全球竞争的加剧,企业面临越来越大的挑战和机遇。为了适应这种变化,企业的经营管理水平也在快速提升,这使许多信息技术应运而生,并带来了企业生产力的巨大提高,成为企业获得竞争优势的重要手段。信息技术推动企业信息化进程,而信息系统的应用则是企业信息化的核心,对企业信息化进程起到举足轻重的作用。因此很多企业开发运行了相关的管理信息系统。尽管信息系统有助于提高企业竞争力,但其效果取决于用户对信息系统的接受和使用情况,因为用户是信息系统的最终使用者。目前关于信息系统的接受研究有很多,提出了很多技术接受模型来提升用户对信息系统的接受度,比较著名的有TAM、TRA等。但是这些模型并没有太多地考虑用户在接受信息系统过程中的知识转移问题。而用户在对信息系统接受过程中必然存在着多方面的知识转移,其中一部分知识转移将有助于用户更有效地接受系统所提供的内容及服务。因此本文在已有研究基础上,从知识转移角度分析其对用户接受信息系统的促进作用及用户信息系统接受过程中的知识转移过程。
二、相关文献综述
20世纪90年代初,国内信息界曾有著名的“2/8”原理:80%的信息化项目都未能取得成功,即只有20%的信息化项目是成功的;在众多失败的信息化项目中,80%是由于非技术因素导致的。基于这样一个背景,很多学者纷纷对企业信息化成功实施的影响因素及对策展开了研究,以便为企业信息化成功实施提供有力的保障。
Lyytinen K.&Hirschheim R.对之前学者针对信息系统实施失败的原因进行了归类和总结,共收集了247篇相关文献。王众托对系统开发与运用两个阶段信息系统实施失败的原因进行了深入分析总结。Jae—Nam Lee验证了知识转移、伙伴关系、组织能力对信息系统成功性的影响;秦黎教授等就知识共享在信息技术外包中的应用进行了研究;左美云教授认为信息化不仅是产品转移和技术转移,更重要的是实施信息化的各主体问的知识转移;杜红等认为成功的知识转移是成功实施ERP的有效保障。
基于以上分析可知,企业信息化的实质是实施方与使用方之间实现“知识转移”的过程,有效克服知识转移障碍是企业信息化成功实施的关键。目前许多企业仅仅关注信息化实施后所带来的效益提升,而忽略了实施过程中与实施方、使用方之间的相互沟通与配合,导致信息化实施成功率较低。由此可见,有效的知识转移是企业信息系统建设成功的主要因素,有必要对企业信息系统实施过程中的双方知识转移过程进行深入研究。
三、知识转移对用户接受信息系统的促进效用分析
用户对信息系统的接受也是知识转移的过程,知识与用户之间的有效转移将促进用户对信息系统的接受和使用。促进用户对信息系统接受的知识转移主要有三个层次:
第一层次:用户对任务知识的掌握,即用户对任务的复杂度、明确性、需要解决问题实质等知识的掌握程度,用户只有充分理解了要完成的任务,才能更好地去应用信息系统。
第二层次:用户使用信息系统首先体验的是系统的功能及界面设计,第二层次的知识主要是系统布局、界面词语及功能操作知识,用户对这三方面知识的掌握程度决定了用户能否很好地理解界面词语、熟练操作功能等。用户对本层次知识的掌握程度决定了用户对信息系统的易用性的感知程度。
第三层次:信息系统的使用必然会改变企业原先的业务流程,因此第三层次知识主要是企业优化后的流程知识,用户只有掌握了新的业务流程知识,才能更好地熟悉信息系统,如果用户对业务知识不熟悉,那么即使信息系统再好用,用户也无法提高其工作效率,反而增加用户系统使用难度。
用户只有有效地掌握了以上三个层次的知识,才能增加用户对信息系统易用性和有用性感知。因此有必要了解知识转移发生在用户使用信息系统的具体环节及其影响因素。
四、用户信息系统接受中的知识转移过程分析
知识转移对于用户有效使用系统至关重要,用户在使用信息系统过程中主要有以下三种知识转移:
1.系统开发人员与企业管理者之间的知识转移
很多企业的信息系统实施最终以失败而告终,其中有一个重要的原因就是企业管理者对信息系统的实施不重视,并不了解信息系统的实施不仅仅是一个技术工作,而是与用户、管理等其他因素密切相关。而系统开发人员参与过多次的信息系统实施项目,对信息系统实施是综合性工作比较了解,因此系统开发人员要向企业管理者传达一个理念,要让企业管理者明白企业需要提供一个良好的环境,才能够更好地促进用户对信息系统的接受。
2.系统开发人员与用户之间的知识转移
信息系统使用过程中,系统开发人员需要对用户进行培训,系统开发人员是知识源,用户是接受者。在信息系统的最初使用中,企业都会利用相关的培训让用户获得信息系统的操作基础知识,主要是关于信息系统具有哪些功能以及如何操作信息系统来完成一件任务。这些都可以在培训过程中和日常工作中从系统开发人员那里转移给用户。
另外在信息系统使用过程中,用户会根据自己对信息系统的认识向系统开发人员提出自己的建议,把自己对系统使用的体验及建议知识转移给系统开发人员,从而便于系统开发人员更好地满足用户的需求。
3.用户与用户之间的知识转移
在这个过程中,用户既是知识源又是接受者。当用户面临着学习新信息系统任务时,除了培训项目外,在日常工作中,当用户遇到问题时,他们更倾向于向其他用户学习并获得相关知识。因此知识既可以通过正式的培训转移给用户,也可以通过非正式的渠道进行转移,如日常工作中用户与用户之间的交流。而相关资料表明这种非正式的知识转移渠道对于用户接受信息系统起着非常重要的作用,不仅促进了用户对信息系统平台认识,而且能够帮助用户理解如何操作信息系统。
关键词 空间信息 数字技术 学科
中图分类号:G642 文献标识码:A
1起源
在国内空间信息与数字技术这门学科的起步时间并不早,2004年武汉大学边馥苓教授首创此专业,挂靠于国际软件学院。当然这与武汉大学拥有着亚洲最强、世界第三的测绘遥感专业,一流的国内软件工程专业是密不可分的。武汉大学的空间信息与数字技术实际上是遥感专业与软件工程的一个交叉学科。这里空间信息与数字技术应该称为(地理)空间信息与数字技术,看起来空间信息与数字技术是并列关系,实际上(地理)空间信息是处理对象,数字技术是处理方法,主要研究方向为将空间信息进行数字化处理,更加偏向于软件应用的方向。因而在课程开设上这个学科不仅要学习软件工程的专业课程,还要学习GIS、RS、GPS等专业课。也就是说空间信息与数字技术学科是一门较为宽泛的学科。在2007年厦门理工学院、2008年成都理工大学、2009年山东农业大学相继开设此专业,都是按照武汉大学的模式教学,学习的内容基本相同。
同样为空间信息与数字技术专业,西安电子科技大学在2005年开设此本科专业,挂靠于西安电子科技大学实力最强的通信工程学院。西电的此专业与太空有关系,是我国仅此一家研究太空的空间信息与数字技术专业。从上世纪90年代便开始依托综合业务网理论与关键技术国家重点实验室的多个课题组长期从事相关领域的科学研究。特别在近几年承担了卫星通信新体制、卫星网络与交换等项目的研究,为我国的国防建设和国家信息化建设做出了较大的贡献。
2发展
首先在本世纪网络的发展达到了一个空前的快速时期,而越来越多和我们生活息息相关的方面需要我们所处的地理详细信息以及导航的应用。于是作为软件与遥感的交叉学科空间信息与数字技术以一种社会亟需的应用学科在武汉大学首创。美国副总统戈尔于1998年1月21日提出了数字地球的概念之后,中国学者特别是地学界的专家认识到“数字地球”战略将是推动我国信息化建设和社会经济、资源环境可持续发展的重要武器,并于1999年11月29日至12月2日在北京召开了首届国际“数字地球”大会。从这之后,与“数字地球”相关相似的概念层出不穷。“数字中国”、“数字省”、“数字城市”、“数字化行业”、“数字化社区”等名词充斥报端和杂志,成了当前最热门的话题之一。甚至许多省、市把它作为“十五”经济技术发展的一个重要战略来抓。国家测绘局在2000年全国局长干部会议上明确提出,测绘局系统今后一个时期的主要任务是构建“数字中国”的基础框架;海南、湖南、山西、福建等省都已正式立项启动“数字海南”、“数字湖南”、“数字山西”、“数字福建”工程,其他省区的立项也在紧锣密鼓地筹划之中,而数字城市的立项更是如火如荼。而在2000年5月13日,中国近百位市长与百名IT精英企业聚首“二十一世纪数字城市论坛”,共商推动中国城市数字化进程大计。中国建设部部长俞正声在论坛开幕致辞时指出,所谓“数字城市”与“园林城市”、“生态城市”一样,是对城市发展方向的一种描述,是指数字技术、信息技术、网络技术要渗透到城市生活的各个方面。建设数字城市能够制止猖獗的违法建筑,并避免制约工程招标和房地产建设中的大量弊端。从某种意义来讲空间信息与数字技术专业的产生是一种现实的需求。
因此作为时代实用性的专业,它具有很宽广的实用领域。 综合研究空间信息数字化、网络化、可视化和智能化的工程理论与技术科学。它将空间信息的各种载体向数字载体转换,通过网络通信技术加载到各个专业领域,支持当今社会的各行各业数字工程的实现,具体的应用领域有:数字国防、数字政府、数字国土数字规划、数字电力、数字水利、数字公安、数字交通、数字农业等等。换言之当今社会的越来越多的领域与“数字”这两个字息息相关。
那究竟这个专业方向的学生应该在大学学习哪些课程呢?以武汉大学为例,武汉大学空间信息与数字技术专业旨在培养具有深厚软件工程理论和空间信息技术、通信技术以及计算机网络技术,有一定的管理和经济知识基础,能运用数字工程技术对环境、人文、社会、经济等各类信息进行数字化处理,实现网络化传输、可视化表达、智能化决策的复合型空间信息产业、技术与应用的高级专门人才。
3前景
要了解这个专业的前景,我们不得不首先了解一下这个专业的研究内容,空间信息与数字技术专业是“3S”的技术集成即GIS、GPS、RS三位一体。全球定位系统、地理信息系统和遥感三项技术是自然地集成到一起的,它们的集成是功能互补、技术融合的有机集成:遥感技术以影像形式提供数据源;全球定位系统以离散点位的形式提供辅助信息源;而地理信息系统则容纳前两项技术的数据成果外加其他数据,包括大量地物属性数据,加以统一管理,并进行空间的综合分析。
因此对于空间信息与数字技术的本科学生毕业后可以从事信息和通信系统、数字化国土、数字化城市的研究设计和制造工作,也可以政府管理部门、军事、经济、科学研究部门从事系统管理工作,就业去向是国内IT企业、电信运营商及科研院所,同时可以选择空间信息科学与技术和通信与信息系统为深造学科。
参考文献
陈柳钦,湖南邵东县人,天津社会科学院城市经济研究所研究员,天津市知名青年学者,青年经济学家,产业经济、城市经济和城市金融问题专家。兼任教育部人文社会科学重点研究基地对外经济贸易大学中国WTO研究院特邀研究员,哈尔滨商业大学国际经济与贸易研究所研究员、经济学院教授,硕士研究生导师,哈尔滨理工大学客座教授,湖南科技大学商学院教授,天津理工大学经济管理学院硕士研究生导师,天津工业大学公共危机管理研究所特邀研究员,广西民族大学兼职教授。
摘要: “数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表的是一种世界潮流和城市发展的方向。“数字城市”是21世纪城市发展的新主题,也是提高城市综合竞争力,促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力,它不再是一个技术性概念,而是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态。本文阐述了“数字城市”的内涵,并对“数字城市”建设的内容与框架进行了细致的探讨。
关键词: 城市 信息化 城市信息化 “数字城市”
中图分类号: F49
一、“数字城市”兴起的背景
1998年1月31日,时任美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球:二十一世纪认识地球的方式(The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century)”的讲演中首次提出了“数字地球”的概念。戈尔指出:我相信我们需要一个“数字地球”,即一个以地球坐标为依据的、嵌入海量地理数据的、具有多分辨率的、能三维可视化表示的虚拟地球。详细地说,“数字地球”是指以地球为对象,以地理坐标为依据,具有多源、多尺度海量数据的融合,能用多媒体和虚拟现实技术进行多维的表达,具有数字化、网络化、智能化和可视化特征的虚拟地球。简单地说,“数字地球”是指数字化、信息化的地球。形象地说,“数字地球”是指整个地球经数字化后由计算机、数据库及通讯网络来管理的巨型信息系统。同时,“数字地球”也是全球定位系统、遥感、地理信息系统、宽带网络及虚拟现实等现代高科技的高度综合和升华,是当代科学技术发展的制高点。
1999年12月,来自20个国家的500余名科学家、工程师、教育学家、管理者及企业家汇聚北京,于“首届国际数字地球会议”召开之际发表了著名的《数字地球北京宣言》。宣言指出:21世纪是一个以信息和空间技术为支撑的全球知识经济的时代,强调综合全球对地观测系统、全球空间数据基础设施、全球导航与定位系统、地球空间信息基础设施及动态过程监控的重要性;认识到数字地球有助于回应人类面临的诸方面的挑战;倡议政府、科技界、企业等共同推动数字地球的发展;建议实施数字地球过程中,应优先考虑环境、灾害、资源、可持续发展与人类生活质量等方面。数字地球北京宣言的发表,标志着1998年戈尔提出数字地球概念后该领域在全球范围的正式推进。
随着信息技术的高速发展,互联网的普及、信息高速公路的建设、“数字地球”概念的提出和推广,全球掀起了一股强大的信息化浪潮。这股浪潮对世界各国的经济、政治、文化均产生了巨大的冲击,它使得一些传统的东西正在消逝,许多新事物、新现象层出不穷;它正在逐步改变人们的生产、生活方式及价值观念,促进人们进行新的社会变革。由于计算机技术的产生以及在各个科学领域的广泛应用,大大促进了网络技术、通信技术和空间分析技术等技术的发展,学科的相互交叉和技术的集成又不断地拓宽新的应用领域。信息技术与信息产业的发展已迈入了一个崭新的时代。这些先进的、改变城市功能的技术主要表现为:(1)高分辨率卫星遥感技术突飞猛进,极大地提高了地理信息获取和更新的能力;(2)宽带光纤和卫星通信为基础的互联网的迅速普及,极大地扩大了信息的通信交换能力;(3)分布式数据库和共享技术的发展,极大地提高了信息存储和管理能力;(4)仿真和虚拟技术的成熟,酝酿着信息应用技术领域的划时代变革。信息技术变革的大趋势必然深刻地影响到城市规划、建设和管理行业的信息技术应用领域。传统的城市规划、建设和管理不得不向“数字城市”靠近,并努力追寻“数字城市”的发展模式。
城市是社会经济要素高度集中的区域,是人类经济、政治和文化活动的中心,是人流、物流、资金流和信息流聚集和扩散的基地。进入21世纪,信息化进一步得到了广泛应用和高度渗透,信息技术正孕育着新的重大突破。信息资源日益成为城市发展的重要生产要素、无形资产和社会财富。同时,经济全球化是经济增长要素特别是技术、资本、人力资源、知识等诸要素,在资本追求经济效益最大化的利益驱动下所出现的全球性流动和组合,以至于国别经济和区域经济越来越多地被纳入了一体化的全球经济体系之中,人类社会经济发展的依赖性、互补性、关联性更为增强,各种商品在全球流通,为世界人类所共享。2000年6月5日~7日,联合国经济与社会事务部(UNDESA)和联合国开发计划署(UNDP)及亚太地区的城市市长参加的主题为“推动城市信息化,共创未来家园”的“亚太地区城市信息化高级论坛”,最后发表了《上海宣言》。该宣言指出,当今世界经济全球化已经成为人类社会发展的总趋势。信息化的程度和水平已经成为衡量一个城市经济社会发展综合实力和文明程度的主要指标。信息化正成为全球贸易、投资、资本流动和技术转移以及社会、经济、文化等一切领域发展的主要推动力。信息化建设将有利于促进人类的共同富裕和共同进步。加强对城市信息化的理解,推进城市信息化建设与合作,将成为城市发展的新主题和新动力。城市信息化的主要表现形式是“数字城市”的建设。从技术角度看,“数字城市”是城市信息化实现的技术基础,而且是城市信息化水平提高的一个重要特征。“数字城市”是社会信息化发展必然,是当今发达国家信息化发展的主要特征。全球信息化正在引发当今世界的深刻变革,重塑着世界政治、经济、社会、文化和军事发展的新格局。全球信息化的出现使得互联网成为新世纪国人关注的热点,而“数字城市”则是热点中的焦点。
在戈尔于1998年9月首先提出了“数字化舒适社区建设”的倡议后,许多国家已经对“数字城市”开展了相应的工作。比如欧洲“数字城市”(EDC)中的虚拟赫尔辛基很有特色,3D界面是其一个非常重要的组成部分。日本的“数字京都”(DCK)项目始于1998年10月,目的是使其成为京都的社会信息主干,其设计思想是真实和活动。“真实”是指该“数字城市”是为实际的用户服务的,而不是虚拟城市;“活动”是“数字城市”中的数据采集于现实的动态数据。“数字京都”中的新技术开发,处于国际领先地位。新加坡提出了“智能城市”的设想,为国民提供一个综合业务数字网和异步数字用户专线,将新加坡90%的家庭连接在一起,实现“网上生存”的梦想。随后,一些发展中国家也纷纷制定城市信息化发展政策,这些信息化城市或地区统一命名为“数字城市”。在国内,近十多年来,深圳、北京、海口、济南、广州等城市和国内著名科研院校相继建立了一批专业数据库和应用开发系统,为“数字城市”的研究积累了经验和数据。“数字城市”已成为我国各主要地、市进入21世纪后,在新的时代背景、经济背景、技术背景下,运用并发展空间技术、信息技术、网络技术,最终将其集成并渗透到现代城市生活方面的一项重要的标志性建设。
目前,“数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表的是一种世界潮流和城市发展的方向。深入开展“数字城市”的研究,积极推进“数字城市”的建设,无论是对当前,还是对未来城市发展,都具有十分重要的意义。
二、“数字城市”的内涵
由于“数字城市”是一个正在发展演变的概念,人们对它至今没有统一和权威的解释,存在很多的争论和思考。
台湾学者林峰田(1999)认为,“数字城市”是一项从人员组织、经费、法令、土地使用等各种配合条件,到包括硬件、软件和科技在内的基础设施,再到数据资料及其应用服务,直至社会文化五个层面的多层结构的城市大系统,他提出理想的“数字城市”应能达到三个目标:第一,有效支援城市产业发展,提高城市竞争力;第二,满足市民日常的交通、购物、娱乐、休闲、安全、教育、医疗等需求,保障市民知与言的权利;第三,创造地方特色自主意识的网络文化。
承继成(2000)认为,信息化是指数字化、网络化和智能化的全部过程。因此,信息化城市,也可以叫“数字城市”(或数码港)、网络城市和智能城市。俞正声(2000)认为,所谓“数字城市”与“园林城市”、“生态城市”、“山水城市”一样,是对城市发展方向的一种描述,是指数字技术、信息技术、网络技术要渗透到城市生活的各个方面。这将是世纪之交最重要的技术革命,将深刻改变人们习惯的工作方式、生活方式甚至风俗习惯和思维方法。宋建元等(2001)认为,“数字城市”即城市数字化,是指充分利用遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机技术和多媒体及虚拟仿真等现代科学技术,对城市基础设施和与生产生活发展相关的各方面进行多主体、多层面、全方位的信息化处理和利用,具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等诸方面进行数字化网络化管理、服务和决策功能的信息体系。郝力(2001)认为,从信息化广义角度看,“数字城市”即是空间化、网络化、智能化和可视化的技术系统。“数字城市”是物质城市在信息世界的反映和升华。从城市规划、建设和管理的狭义角度看,“数字城市”可概括为“43VR”,即地理数据4D化;地图数据三维化;规划设计VR(Virtual Reality,虚拟现实)化。地理数据4D化指城市空间基础地理信息数据库包括数字线划图(DLG)、数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像地图(DOM);地图数据三维化指地图数据由现在的二维结构转换为三维结构;规划设计VR化指规划设计和规划管理在4D数据、三维地图数据支撑下,将现有的二维作业对象和手段升级为三维和VR结合的作业对象和手段。
杨开忠、沈体雁(2001)认为,一般所指的“数字城市”是以3S技术和互联网技术为支撑的城市空间信息运行系统,是一个包括城市空间信息运行机理、空间信息运行技术系统、空间信息服务与产业体系和社会文化在内的多层框架。也就是说,“数字城市”工程建设要在城市空间信息认知机制和资源配置机制的作用下,采用数字化的空间信息技术手段对作为物质实体的城市系统,特别是对与地理空间相关的经济社会现象进行数字化重现和虚拟,从而促进人们对城市的认识,规划建设和管理,进而促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅与协调,提高城市竞争力和市民生活质量。赵燕霞、姚敏(2001)认为,“数字城市”就是以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅应该包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还应该包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市巨系统。周晓颖、章申鲁(2001)认为,“数字城市”是综合运用现代高新技术,对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统,具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能。它与城市地理信息系统的主要区别在于,对城市有关数据能够自动采集、处理分析、传输分化、自动或半自动智能决策,直接为社会公众提供便利的信息服务。王浒等(2001)认为,“数字城市”就是基于城市空间信息基础设施之上的城市居民社会信息生存空间。通过运用数字地球的关键技术,如数据挖掘、知识提取和虚拟现实技术,“数字城市”中广泛的、多源的空间信息将被有效的集成和管理。最终,“数字城市”将提供给公众和企业的不仅是虚拟的用户界面以实现所谓的“数字生存”,更重要的是将辅助政府制定城市管理的综合决策。
“数字城市”也称信息城市、智能城市,以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市信息系统。顾朝林等(2002)认为,“数字城市”是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、建设和管理,服务于政府、企业、大众的信息基础设施和信息系统。其本质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。牛文元(2002)认为,“数字城市”是从工业时代向信息化时代转换的基本标志之一。它一般是指城市“自然、社会、经济”系统的范畴中,能够有效获取、分类存储、自动处理和智能识别海量数据的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虚拟现实又可直接参与城市管理和服务的一项综合工程。
张静(2002)认为,“数字城市”应是四维(三维坐标加时间维)的、可视化的城市,不但包括城市三维空间的所有信息,而且还包括城市各种现象的历史、现状与未来信息,更为重要的是应包括人的信息如位置,甚至思维信息,是一个四维的空间信息系统。通俗一点讲,“数字城市”是指在城市规划、建设、管理以及生产生活中,利用数字化技术、信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字、信息及各种信息资源加以整合并利用。城市规划者、管理者和生活者,可以在有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境中,进行规划、决策、管理和生活,其感觉就像漫步于现实的街道上或是承坐直升飞机俯瞰城市一样。李京文、甘德安(2002)认为,信息化的实质就是数字化、网络化和智能化,因此,“数字城市”广义上指城市信息化,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,其本质是对物质城市及其相关现象(经济社会特征)统一的数字化重现和认识,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、协调高速。这些学者把“数字城市”等同于单一的城市信息化建设,认为“数字城市”建设就是当前信息化发展过程中城市对信息化的一种回应。
李琦等(2003)认为,“数字城市”是从信息化角度,对信息时代及准信息时代城市状态的形象化刻化,表征在园林城市、生态城市等工业城市文明基础之上,信息化基础设施完备、信息数据资源丰富、信息化应用与信息产业高度发达、工业化与信息化持续协调发展、人居环境舒适的良性城市状态。“数字城市”工程就是要在集成化高速宽带城市通讯网络基础设施、城市空间数据基础设施、城市信息安全基础设施建设的基础上,整合城市信息数据资源,连接城市信息化孤岛,开展面向政府、企业、公众的个性化、多样性综合信息应用服务,同时,促进城市领域(行业)信息化建设,以信息化带动工业化,促进传统产业结构调整,优化城市产业结构、生态结构与城市空间规划,促进工业化与信息化的持续协调发展。刘忻(2003)认为,“数字城市”从功能上讲是城市信息的数字化、网络化、智能化、可视化,即将城市的各种信息,如城市管理、城市设施、自然资源、社会资源、人文环境、经济、历史等各方面信息,以数据形式整理、加工、存储、分类、管理,通过计算机网络实现全社会的信息共享、共建、交流、再现,通过对城市信息的综合分析和模型化处理,提高决策水平和应用效率,最大限度地发挥资源潜力,为城市发展和提高居民生活质量服务。从技术上讲,“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术、大规模存储技术、数据仓库技术为基础,以宽带网络技术和现代通信技术为桥梁,结合3S技术、遥测、虚拟现实技术,对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类描述,并通过城市管理与决策模型及其他应用模型,优化资源配置,提供科学决策的现代化工具。从理论上讲,“数字城市”在地理信息科学基础上,结合计算机及网络理论、现代城市理论、决策理论、控制论、系统论,复杂理论等,在计算机及网络中虚拟城市,并结合不同部门、不同层次的信息交流、融合和挖掘,实现城市的综合信息管理系统。
姜爱林(2004)认为,从城市建设的角度看,“数字城市”就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中,充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用的一种系统工程或管理模式。从信息化角度看,“数字城市”是以信息技术为支撑、以信息产业为主导、以信息服务为中心的一系列数据库和信息系统的一种城市发展模式。
戴汝为(2005)认为,“数字城市”是一类开放的复杂巨系统。“数字城市”在功能、结构和庞大、复杂的多层次系统,及与周边、全国以至世界的联系等方面,无不具备着开放的杂巨系统的特性。
谢明(2005)认为,“数字城市”是对城市发展方向的一种描述,是对组成城市的各种要素和现象的一种数字化重现和认知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生产生活,促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流更加顺畅和协调。“数字城市”的建设基于地理信息系统、全球定位系统、遥感、网络、多媒体、虚拟仿真等技术,综合城市空间和人文信息,服务于城市规划、城市建设和管理、经济社会发展等各个方面。
江绵康(2006)认为,“数字城市”是“数字地球”的主要空间节点,是“数字地球”的重要组成部分,是“数字地球”在城市的具体体现。所谓“数字城市”,通俗地讲是指在城市的生产、生活等活动中,利用数字技术、信息技术和网络技术,将城市的人口、资源、环境、经济、社会等以数字化、网络化、智能化和可视化的方式加以展现。“数字城市”的本质是把城市的各种信息资源整合起来加以充分利用。
杜灵通、韩秀丽(2007)认为,可以将“数字城市”定义为利用各种信息获取、存储、传输、表达、处理等支撑技术,将表征真实城市的信息数字化,形成一个虚拟的城市实体,并利用这个数字化城市实体来解决各种各样的现实问题。它的目的跟数字地球一样,都是为了解决现实的自然和社会活动中诸方面的问题。
彭学君、李志祥(2007)认为,“数字城市”是指一个由数字技术支撑的信息化的城市,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,它应该能够自动和非自动地获取与城市有关的海量数据,并从中挖掘出有价值的信息为城市规划、建设、管理和可持续发展提供决策支持和具有数字实验室特性的技术系统,是一种虚拟城市模型。
李宗华(2008)认为,“数字城市”概念可以分为广义的和狭义的两种。广义上指城市信息化。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,促进城市人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调。“数字城市”是为调控城市、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。狭义上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。
陈建军(2010)认为,“数字城市”具有双重含义:一方面,是指以遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等空间信息技术为主要手段,对地理信息资源进行整合,构建“数字城市”地理空间框架,建设城市地理信息公共服务平台,是城市实体在计算机中的虚拟表达;另一方面,是指以城市地理信息公共服务平台,通过城市信息基础设施建设,开发、整合、利用各类信息资源,实现城市的经济、社会、生态各个运作层面的智能化、网络化、数字化。
尽管对于“数字城市”的定义还无法形成统一的标准化定义,但从专家们的意见和城市信息化实施的过程看,其狭义上的理解取得了比较一致的看法,“数字城市”就是基于3S(地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、城市建设和管理,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。从信息化广义角度看,城市系统处于一个开放的环境中,需要不断的和环境交换物质、信息和能量,是一个复杂的信息系统。
总之,“数字城市”是信息时代背景下城市及其理论发展的一种必然,是现代城市发展的必经之路。它是以信息技术为支撑、以信息服务为中心的一种城市发展模式;它以可视化、网络化、智能化的表达方式对物质城市进行数字化的再现与升华,形成统一的、可共享的信息管理与服务数据库系统(如综合市情系统、城市规划系统,智能交通系统、远程教育或医疗系统等),为市政府提供决策支持、为民众提供服务。它具有使现代城市管理更快捷高效、使城市居民更轻松方便的众多优点,是未来城市可持续发展的一个主要方向。“数字城市”是21世纪城市发展的新主题,也是提高城市综合竞争力,促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力。在这种认识下,“数字城市”不再是一个技术性概念,“数字城市”是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态,建立在已有的物质城市基础上,结合多种学科技术,实现城市的可持续发展。
三、“数字城市”的内容与框架
杨开忠、沈体雁(2001)认为,作为城市空间信息运行系统,“数字城市”是一个包括运行机制与保障系统、空间信息技术系统、空间信息增值服务活动与产业系统、社会文化系统等层面在内的多层次框架体系。段学军、顾朝林等(2001)认为,“数字城市”由下列体系构成:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作体系、法规和财经体系等(见图1)。“数字城市”的功能结构为:(1)数字商务,包括网上贸易、虚拟商场、网上市场管理等;(2)数字金融,包括数字银行、数字股市、数字期货、数字保险等;(3)数字社会,包括数字影院、戏院、数字旅游、网上办各种手续等;(4)数字教育,包括虚拟教室、虚拟实验、虚拟图书馆等;(5)数字医院,包括网上健康咨询、网上会诊、网上护理等;(6)数字政务,包括数字会议、数字议会等。寇有观(2001)认为,“数字城市”不仅包括城市的数字经济、数字社会、数字生活、数字政府、数字企业、数字社区和数字家庭等,而且包括城市的数字地籍、数字规划、数字水系、数字交通、数字电力、数字通信、数字旅游、数字生态、数字抗灾、数字商务和数字金融等。同时,寇有观还建立了一个“数字城市”系统框架。这个“数字城市”系统是城市公用信息平台上的空间信息获取更新处理和应用系统,包括城市公用信息平台(网络体系)、城市空间数据基础设施、城市地理空间数据交换中心、行业空间数据工程数据获得和更新体系、数据库体系、应用体系、动态监测体系等(见图2)。
姜爱林(2002)认为,“数字城市”构建的基本框架应包括5个方面:(1)通过推动信息化建设,使政府的宏观调控机制与培养竞争机制达到有机的统一,形成公平、有序的市场秩序。(2)加强政策法规建设,体现管理意识,实现可持续发展。(3)建好地理信息系统基础数据平台,促进基础信息资源有效共享。(4)建立应急联动指挥和智能交通管理两个综合性应用系统,带动一批行业信息系统建设。(5)推进基础教育信息化,培养信息化人才,为构筑学习型城市服务。
张静(2002)认为,“数字城市”的主要内容有3项:(1)信息基础设施,要有高速宽带网络和支撑的计算机服务系统和网络交换系统,也就是说“数字城市”的第一项任务是解决“修路”的问题,即为“数字城市”建立一条信息高速公路。(2)数据和信息,特别是“空间数据”。据统计,人类生活和生产的信息有80%与空间位置有关。“数字城市”的基础平台是城市空间数据框架,这个框架提供一个可以精确地、始终如一地获取、配准和集成城市空间信息的基础。它包括空间控制数据,航测与遥感影像数据,各种比例尺地形图数据库,以及相关的专题数据库等等。(3)人,管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。与管理我们的“现实城市”相对应,管理“数字城市”要逐渐建立起相应的机构和规范,要不断地对网络系统和数据进行建设、更新、维护和升级,并协调用户的访问。除管理“数字城市”的人之外,培养使用“数字城市”的人也是一项重要的基础工作。只是建设了“数字城市”而没有人用,也是一种浪费,也产生不了社会经济效益。只有成千上万的企业,成百万、上千万的市民应用“数字城市”才可以产生巨大的社会经济效益,促进国民经济的快速发展。
段学军(2003)认为,“数字城市”的基本框架由6个方面构成:(1)数据获取与更新体系。包括各类遥感设施,即高分辨率高光谱卫星、星―机―地数据接收设施、地面台站及人文、经济等数据获取设施等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施,多分辨率海量数据实时存贮、压缩、处理技术,元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)数据信息提取与分析体系。包括数据互操作、多源数据集成、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务、分布处理和互操作协议等。(5)应用模型体系。为用户提供实际应用的解决方案,利用其我们将能够更好地认识和分析所观测到的海量数据,从中找出规律和知识。(6)专用软件体系。完成城市信息处理、实现“数字城市”功能的基本工具,包括数字图象处理软件、GIS软件、统计分析软件、数据可视化软件等。承继成等(2003)提出,“数字城市”内容框架包括基础设施、资源管理和应用服务三部分。基础设施包括通讯层、数据层、保障层三部分。管理层主要是指对“数字城市”信息基础设施的管理及信息数据资源的集成与融合、应用的集成与融合的管理。应用服务层包括基础公共服务层、管理应用层、业务应用层、服务应用层(见表1)。
岳为民(2003)从“数字昆明”的角度指出,“数字城市”的基本框架是由“一个关键、三个基础、三条主线、七大支柱”构成:(1)一个关键。就是城市数据的全面规范和高度共享。(2)三个基础。即信息基础设施、空间基础数据及管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。(3)三条主线。第一,政府管理与决策行为的数字化(数字政府);第二,企业经营管理行为的数字化(数字企业);第三,市民生活的数字化(数字生活);(4)七大支柱:即政府上网、电子商务、信息产业、信息港、智能建筑、智能交通与城市规划、建设和管理信息化。
姜爱林(2004)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”的技术组成包括:(1)宽带多媒体网络;(2)电子地图及网站服务系统;(3)高分辨率卫星、航空遥感技术;(4)三维地理信息系统技术;(4)OPEN GIS标准、远程互操作、互运算等信息共享技术;(5)虚拟仿真技术;(6)“数字城市”信息模型与体系结构,包括城市建筑、交通、能源、通信、服务、文化设施和行政管理的信息模型及体系结构;(7)“数字城市”的运行管理技术,包括通信网络系统及其管理,数据组织及数据转换,决策模型管理,城市信息安全保障机制;(8)“数字城市”的功能系统,包括公用信息平台,专业信息平台等。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。王凤霞、张超(2004)在“数字地球”和“数字城市”的基础上,提出了“数字上海”总体框架模型(如图3所示)。
谢明(2005)综合当时我国“数字城市”建设和发展的情况提出,“数字城市”框架主要由以下四个方面构成:(1)数据获取和更新体系。通过各种手段获取的“数字城市”相关信息,包括城市空间数据框架(基础电子地图、卫星影像、航空影像)、城市规划建设信息、城市社会经济信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理过程中对各种信息进行更新的机制。(2)数据存储、加工和管理体系。该部分内容包括建立起海量数据存储体系,实现数据的高速存取,并在空间定位的基础上实现对信息的加工和管理,包括元数据管理、空间数据仓库、多源数据集成与互操作、海量空间数据的职能提取与分析、辅助决策支持等。(3)网络支持体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务等,共同构成支撑“数字城市”的基础网络体系。(4)专用软件和辅助决策支持系统。用于完成城市信息处理、实现“数字城市”各基础功能的工具软件,包括数字图像处理软件、地理信息系统软件、统计分析软件、数据可视化软件等等,并由此衍生出基于各种决策模型的辅助决策系统和应用解决方案。
寇有观(2006)认为,“数字城市”总体框架可以概括为五大平台、五个中心、五类应用、五大工程,政策、法规、标准、规范体系和安全、组织、资金、人才保障体系等。五大平台是信息网络平台、公用信息平台、专题信息平台(多个)、空间信息平台和决策支持平台。五个中心包括信息网络互联中心、信息资源管理中心、身份认证中心、信息服务中心和决策支持中心。五类应用包括电子政务、电子商务、社会服务、经济运行服务和城市规划、建设、管理与运营。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社会劳动保障信息工程、社区服务信息工程和金旅工程。“数字城市”大力推进地理信息系统、卫星定位系统和遥感技术在城市的应用。
孙旭阳、冯一民(2006)认为,“数字城市”的建设内容主要包括7个方面:(1)城市信息基础设施建设。(2)城市基础数据库建设。(3)电子政务建设。(4)电子社区建设。(5)公共信息服务体系建设。(7)数字行业应用建设。吴庆双(2007)认为,“数字城市”的构成体系包括:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、数据与信息传播体系、数据库体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作系统、法规与财经体系等。
马娟、秦凯(2007)认为,“数字城市”建设的主要任务包括:城市地理信息数据库建设、基础地理信息采集体系的建设、政策法规与标准体系的建设、技术支持体系的建设、地理空间信息交换网络体系建设、组织机构的建设等,以及实现覆盖整个城市的多尺度、多分辨率、现势性好的基础地理信息数据。
彭学君、李志祥(2007)认为,数字化城市涵盖了整个城市各方面的信息及应用,总体上可分为三个层次十个组成部分。三个层次为信息基础层、应用层、综合决策层。十个组成部分包括:城市公用信息网络平台和骨干网、空间数据等基础设施、政府类应用、企业类应用、公众类应用、区域类应用、数字门户网站、信息资源管理中心、城市综合决策指挥系统、政策法规规章及管理制度和技术标准及各种应用规范。
李宗华(2008)认为,“数字城市”涉及城市信息化的方方面面,总体上可以分为3个层次、9个组成部分,它们构成一个统一的整体(如图4所示)。3个层次为:基础层、管理层和应用层。9个组成部分为:城市信息基础设施、城市空间数据基础设施、空间信息资源管理与交换中心、法律法规与政策、技术与标准、政府类应用、行业类应用、企业类应用和公众应用。
曹蕾(2009)认为,“数字城市”的内容可以概括为4个方面:城市基础设施数字化,城市信息和交换网络化,城市生活和管理智能化和城市空间数据可视化。“数字城市”框架体系大体由3部分组成:(1)基本平台部分,主要为城市综合信息平台、城市空间基础信息平台和城市电信基础设施平台;(2)“数字城市”服务对象(用户),该部分主要为政府、企业、社区、公众构成的各类应用系统,作为核心应用系统是“数字城市”发挥作用的根本;(3)关键技术,它是“数字城市”的技术支撑,主要为计算机技术、海量数据存储技术、宽带网络技术、3S技术、对地观测技术、虚拟现实技术、互操作技术等。
张立平(2009)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。“数字城市”是城市信息技术的综合应用,也是当前信息技术应用最广泛的领域。就这个意义而,“数字城市”应用十分广泛,归纳起来主要有12个方面:电子政务、电子商务、城市智能交通、市政基础设施管理、公共信息服务、远程教育、社会医疗保障、社区管理、突发事件处理、城市环境检测、智能化小区、水网调配。“数字城市”的体系结构包括:(1)数据获取与更新体系。包括城市地表、上空及地下等自然地理数据的自动获取系统,城市基础设施数据的实时获取和更新体系,城市人文、经济、政论等社会数据的变更与监控系统等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施、多分辨率海量数据实时地存储、压缩、处理技术、元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)信息提取与分机体系。包括数据互操作、多元数据集成、信息智能提取分机、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高宽带网络、智能网络,支持基于网络的分析式计算操作系统,基于对象的分布式网络服务,分布处理和互操作协议等。(5)应用体系。包括城市规划、地籍管理、城市防灾、城市交通等。同时还包括城市网络生活方式等。(6)管理体系。包括专业人员小组、教育培训、安全管理、系统维护、标准与互操作规范、相关法规等。
马佩勋、谢海波(2009)认为,“数字城市”的框架体系涵盖了城市建设的各个方面,是由战略政策层、信息基础层、应用服务层和分析决策层组成的有机整体。战略政策层包括“数字城市”的发展战略及总体框架、信息技术标准、政策法规规章制度和技术保障体系等;信息基础层由城市公用信息网络平台、中心骨干网、区域骨干网、通信管线、空间数据、业务标准体系和协调维护机制等组成;应用服务层根据“数字城市”功能特征分为电子政务、电子商务、城市规划建设及运行、经济运行服务和社会综合服务等五类应用;决策分析层是跨行业、跨区域的综合性应用系统,主要包括城市智能交通管理系统、城市环境监测分析系统、城市发展预测决策系统和城市防灾、救灾及应急处理系统等。基本框架如图5所示,战略决策决定和指导信息基础建设,并在此基础上实施应用服务,通过决策分析又反过来指导战略决策的制定。
四、小结
“数字城市”是空间时代与信息社会发展历史的必然产物,同时,又是城市可持续发展与整体功能提升的必然依托,是新的经济建设增长点,这一特点决定了其发展将是跨越式的。“数字城市”为认识物质城市打开了新的视野,对城市规划、城市建设和城市管理展示出了一系列全新的理念,为调控城市、预测城市、经营城市提供了革命性的手段。“数字城市”的战略研究、数据和技术集成框架等基础研究和原型系统建设,必然与其应用研究相辅相成,齐头并进。“数字城市”建设是一个非常庞大的系统工程,涉及城市社会、经济、文化、政治、环境等各个方面,是多学科的融合体,因此,不仅要有先进的技术为基础,更需要管理体制、机制和政策作保障,还需要市民和整个社会信息素质的提高。(编辑:何乐)
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在楼市调控政策不见放松的背景下,首府房价环比涨幅也呈明显回落之势。7月份,首府住宅均价达5107元/平方米。
8月1日,中国指数研究院的百城价格指数报告显示,7月份,全国100个城市住宅平均价格为8874元/平方米,较6月上涨0.21%,其中66个城市价格环比上涨,33个城市环比下跌,1个城市价格与上月持平。环比涨跌幅在1%以内的城市数量共有80个。对比来看,6月份全国100个城市住宅平均价格为8856元/平方米,环比5月上涨0.41%。其中,75个城市价格上涨,25个城市下跌。环比涨跌幅在1%以内的城市数量共有73个。整体环比涨幅下降的城市进一步扩大。
报告还显示:7月份首府房屋均价上涨至5107元/平方米,环比上涨0.49%。据该数据,此前的1~6月份,首府住宅均价分别为4834元/平方米、4894元/平方米、4915元/平方米、4939元/平方米、5086元/平方米和5082元/平方米。其中5月份,首府住宅均价相比上月的涨幅以2.98%位居全国百城住宅均价环比涨幅第一。
事实上,从全国的角度来讲,房价已经出现了新的变化。国家统计局的数据显示,5月份国内超7成大中城市新房价格环比仍上涨。对于首府而言,5月份,新建住宅价格和新建商品住宅价格指数相比4月份均上涨0.5%,同比均上涨9.1%;新建住宅环比、同比涨幅均居全国70个大中城市排名第二。另一方面,素有房价风向标之称的二手房价格却出现环比涨幅的年内首降。降幅为0.1%,但相比去年同期仍有9.5%的涨幅,涨幅居全国第三。
“很明显,相对前5个月的环比涨幅,首府房价上涨的势头开始有所减缓。”首府一家房地产销售企业负责人认为,调控之策的威力正在显现,包括首府在内,短期内房价上涨的动力已经大大减弱,政策的缰绳俨然已经套住了房价这匹野马。
一个不争的事实是,房价上涨的“步伐”正在放慢。当前人们最为关注的是未来走势如何。这是检验房价是真的松动还是“假摔”的最好证明。
新盘“开闸放水”
近段时间以来,关于桃源・九点阳光、天然理想城、创天・美好尚郡、一龙半岛等项目新开盘的信息传遍了乌鲁木齐的大街小巷。令不少打算今年下半年置业的消费者期待的是,无论是地段好的新市区、水磨沟区、米东区,还是景色优美的昌吉、仓房沟、五家渠等地的新楼盘也齐花绽放。
业内人士分析,乌鲁木齐许多开发商原本今年上半年上市的楼盘被迫推迟,或有意将已具备上市条件的楼盘安排在今年下半年上市销售。受此影响,今年下半年乌鲁木齐住宅市场供应量将会集中放量。毫无疑问,目前市场积聚了两种力量,一种是去年年底以来惜售积压的房源,另一种是今年上半年因市场观望一再推迟上市的楼盘。在对下半年形势难以准确判断的情况下,许多开发商按捺不住,纷纷选择在往常的淡季中开盘。
据了解,新天润国际社区,该项目分多期开发,一期伯朗郡总建筑面积10万平方米,容积率为1.17,由23栋多层组成,共有935户住宅;一期一批次共14栋多层,计划12月初竣工。同样,位于高铁新区、西山新区、开发区十二师合作区交汇处的桃源・九点阳光,也将于下半年开盘。
从开发商推盘和市场供应看,高铁新区、经济技术开发区、米东区和水磨沟区的楼盘开发量比较集中。比如高铁新区附近有五六家新盘将会先后开盘,其中包括金科・宽庭、天然理想城、云岭翠谷等楼盘。乌鲁木齐下半年不仅出现两到三个千亩以上大盘同时亮相,天章、键龙国际金融中心、鸿泽、曙光国际五金建材家居博览城等四大顶级商业盘也陆续面向市场。昌吉包括富友・国际花园、环宇・世纪城、金成・维也纳春天、凯迪名苑等大批新盘如同开闸的水一般集中上市。
事实上,受房地产调控政策迟迟不见松动影响,首府楼市前期一直弥漫着浓重的观望气氛。来自乌市房产管理局的数据显示,1月~5月,首府商品住房登记成交155.75万平方米,同比增长34.42%。其中,5月份商品住房登记成交24.57万平方米,环比下降26.77%。
这种起伏不仅仅是从数字中统计出来的,更多的是经历其中首府市民的真实感受。上半年的首府楼市先是借去年的红火度过了1~2月,却在平稳进入“金三银四”时,遭遇了“史上最严厉调控”,楼市一下子跌入了“黑色五月”。一系列调控“组合拳”的出台使得首府楼市瞬间进入“观望期”,一面是购房者“捂紧钱包”的等待观望;一面却是开发商的集体“失约”,众多新盘推迟了开盘日期,对价格三缄其口,和购房者打起了太极。
据了解,送物业费、送购物卡、送家电等在此前几乎绝迹的促销手段,也开始在首府部分楼盘现身。“不过,这些不能算是降价。”该负责人认为,后市如何调控的不确定性,让买卖双方都还深感“不确定”。在价格上不轻易“喊降”的前提下,通过营销策略,对持币观望的置业者展开一些试探性的“锁定营销”,是当下部分开发商的一种应对模式。
房企看好首府新规划预期
“可以说,援疆潮及后续多项利好,给政策变局下的首府楼市注入了强劲的动力。”特变电工房产公司副总经理印滢看来,地产调控政策的导向性,使购房者期望楼市有更大的下探空间,保持观望;大量的集资房、限价房等保障性住房,严重分流市场群体,对市场价格有平抑作用。但是对于新疆楼市而言,在中央新疆经济工作会议后,新疆经济将在未来10年出现高速增长。由于新疆房地产市场的发展水平比内地落后很多,价格水平也较低,房价下调的空间有限,只是在成交量上同地城市一样受到政策影响。但随着快速的经济增长、人均工资的大幅提高、对口支援带动的大量人口和资金进入,住房需求与购买力也会在未来三到五年大幅增长,量价都将会出现反弹。
“房价在年底企稳回升,但上涨幅度较平稳,这一轮调控在价格下行到一定比例就基本达到目标了。”新疆德港房地产开发有限公司总经理助理叶土根坚信,受利好政策推动的首府楼市将会走出一波有别于国内其他城市的地产行情,房价将会在年底企稳之后,重回上升的通道。“但上涨幅度同比会有所下降。”在叶看来,一方面,首府的房价基数较低,不存在泡沫成分;另一方面,受中央新疆经济工作会议的利好影响,将使新疆进入一个跨越式快速发展的阶段,经济的快速发展将大力推动房地产业的稳步发展。
导读:经过几十年的发展,我国城市化取得了一定的成就,但因政府政策、历史条件等原因而产生了一些虚假城市化现象。其中,地方政府的数字政绩观是虚假城市化产生的现实原因,二、三产业落后是虚假城市化产生的重要原因,城乡分离的二元体制结构是虚假城市化产生的根本原因。分析现实中的这些虚假城市化现象,研究和讨论该现象产生的内生机制,将有助于地方政府端正城市化态度,采取正确的城市化道路。
一、虚假城市化――我国当前城市化的突出问题
(一)定义与分类
所谓虚假城市化,是指在城市化的进程中,地方政府囿于制度刚性与自身利益的限制,忽视城市化的内在规律,在推进城市化的进程中,采取机会主义行为,盲目追求城市化水平的提高,致使一些在官方话语下已经城市化的地区公共服务、管理体制落后,[1]背离了城市化的基本内涵,造成城市化水平虚高的现象。
(二)文献综述
学术界对于我国城市化进程中存在的各种问题,分别从不同的角度进行了深入研究。在已有的研究中,主要可以分为以下几个方面:
1.对虚假城市化的本质研究
张孝德与许庆明(2005)较深入地研究了城市化过程中存在的虚假行为。张孝德简要分析了过分夸大政府在城市化过程中作用的危害,指出政府“把城市化的过程简单看成一个人口增加、行政区变更、圈地搞基础设施建设,扩大城市规模的过程”所发生的城市化泡沫风险,并分析了其对经济发展的危害;许庆明则在研究中指出,如果过分强调政府在城市化过程中的作用,不但不能解决城市化滞后的问题,反而会导致“虚假城市化”。两位学者的研究停留在对城市化的虚假现象的简单描述,而没有对虚假城市化的产生机制进行分析。
2.对城中村系列问题的研究
“城中村”影响了城市的发展,并且衍生了许多社会问题,因而“如何改造城中村”成为了学者比较关心的问题,梁木生(2004)从产权的角度探讨“城中村”产生的原因并提出了“要改造城中村,必须改变传统的农村土地产权制度”的观点;董永红(2003)提出了“城中村”改造的重点是人居环境、生活方式、管理体制,必须秉持“一村一案”的原则。
3.对城市化进程中失地农民的研究
快速城市化进程中所产生的失地农民问题,蒋和胜(2004)对失地农民的社会保障进行了研究,并建议现今城市化过程应该注重制度创新,建立以就业为支撑的保障体系;徐元明(2004)从失地农民的生存现状出发,指出政府缺乏明确的将失地农民接纳为城市居民的相应政策,并对如何将失地农民转化为城市居民做出了一定的探讨;刘盛和等人(2008)对我国半城市化现象进行了深入研究,并提出了治理的重点。
(三)具体现象
城市经济和农村经济在我国城市化的发展中具有举足轻重的作用,两者应该齐头并进,成为城市化的左膀右臂。目前,我国的农村经济已经被城市经济远远地抛在了后面,不利于城市化进程中城乡一体化与城市化质量的保障。现今许多地方政府片面地强调“城市化数字”与“行政范围人为扩大”,导致了虚假城市化的产生。具体实例如下:
1.城市建成区内“城中村”星罗棋布
“城中村”的出现,是地方政府在推进城市化的过程中,以获取土地增值收益为目的,逃避公共职责,使失去土地基本生产资料、在官方话语下的“城市居民”,难以获得城市居民的公共服务而形成的。
以经济水平和城市化水平都较高且率先全部实现“城市化”的佛山市为例。佛山全市共有村民委员会672个,相当多的行政村落位于城市建成区中,成为典型的“城中村”,具体可见表1。佛山市城中村的面积总和为22平方公里,占佛山市建成区面积139.6平方公里的15.8%。
“城中村”所产生的社会问题不可小觑。“城中村”的居民职业多已非农化,在行政上属于城市机关与村委会两者的管辖范围内,但实际情况是两者都放手不管。 “城中村”内部实行农村管理体制,公共服务更是村民自主化。原居民大部分迁出,违章建筑遍地都是,并逐渐成为外来务工者追求房租廉价、上班方便的第一选择。居民成分极其复杂,生活条件非常落后。以广州市为例,白云区的柯子岭村原住人口只有1500人,而外来人口则是其4~5倍,天河区的石牌村外来人口达到了本地人口的6倍。正是如此庞大的外来人口和频繁的人口流动,滋生出许多社会问题。
“城中村”的违章建筑、环境脏乱差、久未改造等现象,是政府与村民双方博弈的结果。博弈结果为两者采取“双方默许合作”的态度,以取得利益最大化――政府通过放任“城中村”自生自灭规避公共职责,村民通过违章搭建、无序出租获取一定收入。此外,地价的升高和村民的某些合理要求也迫使政府在城中村问题上的不作为。
2.失地农民的不完全城市化
失地农民“不完全城市化”现象主要表现在以下几个方面:(1)职业与身份的不一致;(2)合法权益得不到保障;(3)就业环境欠佳、就业能力低下;(4)缺乏城市社会的认同感与归属感。
失地农民仅仅是户口上成为了“城市的一员”,却无法享受到真正的城市居民能够拥有的社会保障。许多失地农民世世代代以土地为生存根本,精于耕种,除此以外别无他技,进入竞争激烈的劳动力市场,往往没有竞争力。政府简单地将其生活空间置换到了城市,但却没有充分照顾到再就业问题。农民的耕地为城市所征用,可以象征性获得一定赔偿,但随后产生的就医、就业困难和子女教育等问题,则更是深深困扰着失地农民。此外,失地农民与城市居民的既有矛盾也不利于社会和谐发展。
3.城市管理成本增大、土地浪费现象严重
虚假城市化现象增大了各级政府在公共服务、城市管理上的成本。这种负面影响主要由于盲目的区划调整,扩大城市管辖面积,盲目增加城市数量或撤市设区而造成。地方政府通过这种方式,增加了提供公共服务的交易费用,影响了政府提供公共服务的能力,更是降低了为市民解决实际问题的效率。
国土资源部专项调查表明,我国土地浪费现象十分严重,许多被“城市化”的土地,其实根本没有发挥出城市土地的功能。[2]
4.城乡差距持续扩大化
在中国经济持续发展和城市化快速推进的背景下,城乡差距反而不断扩大。“增长极”理论和非均衡发展理论表明,在工业化时期内,城乡差距的产生具有一定的必然性。我国前期城市化的关注点过多地放在了“城市的发展”上,滋生了虚假城市化,许多城市徒有华丽的建筑,却没有起到经济辐射作用,无益于城乡的联动发展,没有及时地通过必要手段缓解城乡矛盾,制约着国民经济发展和社会和谐稳定。
1978~2005年,我国城市化水平从17.92%提高到了42.99%,平均每年提高0.93个百分点,但同时农村发展缓慢,城乡间的差距非但没有缩小,反而不断扩大。城乡二元体制结构在大多数发展中国家存在,但在中国表现尤为突出。美国著名数理统计专家Kuznets曾利用二元结构强度指数(非农产业与农业比较劳动生产率之比)来比较不同国家、地区城乡二元结构的经济差异。将我国1978年以来的二元结构强度指数绘制成图,可以更明显地看到变化规律。
通过图1可以清楚看到,改革开放初期,农业比较劳动生产率与非农产业比较劳动生产率的差距缩小,二元经济结构有所减弱;1985年后,农业比较劳动生产率与非农产业比较劳动生产率的差距扩大,城乡经济关系不协调。这直接表现在城乡收入-支配差距中:1978年,城乡居民人均可支配收入比为2.6:1,略降后达到1983年的最小值1.8:1,此后情况发生逆转,2005年农村居民人均可支配收入为3255元,仅为城市居民的31%,两者可支配收入比为3.2:1;城乡居民的消费比由1978年的2.9:1,略降后达到1985年的2.2:1,2005年高达3.7:1。
以上问题都是虚假城市化现象在我国的具体表象。它们从人口、土地、社会、环境等各个方面警示我们:虚假城市化所产生的虚高城市化率和城市化泡沫,不利于学者和各类研究机构的研究;不利于有关实践者与政府单位制定符合实际需要的政策;不利于公众对于城市化的正确认识,从而产生抵制。
二、虚假城市化内生机制分析
我国城市化过程中出现的虚假城市化现象,有其独特内生机制。剖析我国虚假城市化现象的内生机制,有助于进一步端正城市化进程中的政策设计。我国虚假城市化的内生机制主要有以下三点:
(一)地方政府的数字政绩观是虚假城市化产生的现实原因
如果地方政府严格按照中央政府制定政策的基本意愿执行有关规章政策,实事求是地使用行政与市场相结合的手段推进城市化,是不会出现虚假城市化现象的。然而,部分地方政府将城市化、GDP等有关数据定为官员政绩考核的标准之一。为了追求一定的工作政绩,地方官员在推进城市化进程中或多或少萌生机会主义思想,通过编造数据、盲目调整行政区划和无序寻租行为导致虚假城市化的产生。[3]
城市化过程中地方政府的机会主义思想的产生,具有丰富的背景。根据委托――理论的基本假设,委托人与人之间在目标利益上不完全一致,人在具体实行过程中,会冒着机会主义的风险来完成自身利益。委托人与人在过程中,两者是信息不完全对称的两个主体。委托人所掌握的信息远远没有人多,人可以通过信息不对称的特点,以损害委托人的利益而达到其自身目的。同时,地方政府之间的“政绩锦标赛”诱导着某些官员向机会主义靠近。
(二)二、三产业落后是虚假城市化产生的重要原因
一个国家或地区的非农劳动力就业情况与该国家或地区的城市化水平存在着密切关系。从工业化国家的工业化与城市化的关系看,城市化从加速增长至缓慢增长与工业化阶段基本吻合,主导产业一般都经历了轻纺工业(劳动密集型)――重化工业(资本密集型)――重加工工业(技术密集型)的发展历程。工业化与城市化的同步发展,决定了农村剩余劳动力在产业与空间的同步转移,从具体数据来看,意味着城市化率与非农化率基本上是相似的,均呈“S”形演进趋势。根据发达国家的历史规律,可以做出如图2所示曲线。
在改革开放的一段时间里,我国非农化率与城市化率是相适应的,但从建国以来的60年来看,我国劳动力演替过程中出现了两个断层,如图3所示。第一个断层的原因是我国建国初期由于国防的需要而率先发展了重工业;第二个断层的原因则是我国20世纪末期以来进入重加工业阶段之后,城市化率持续提高,而非农就业率却停滞不前。
与发达国家相比,我国第三产业发展还显滞后。在发达国家和地区,第三产业比例基本在60%以上,吸收了超过60%的劳动力就业。比如我国香港2002年第三产业比重高达82%,吸收了80%的就业人口。同时,我国地区间产业结构趋同化严重,极大地制约了我国城市经济功能发挥。
二、三产业发展滞后、城市经济功能弱化,导致非农劳动力转移过程中未能最大程度地进入城市从事城市经济活动,城市中心对周边地区的带动作用不断弱化。多年下来,农村劳动力进行非农转化的过程中遇到的剩余劳动力数量庞大、技能低下等难题凸显,剩余劳动力未能得到充分转移;同时,城市化地区的各项社会基本设施明显落后,衍生了一系列社会问题,虚假城市化现象由此产生。
(三)城乡分离的二元体制结构是虚假城市化产生的根本原因
城乡二元体制原本是在解放初,粮食短缺、工业极度落后时为了推进工业化的一种不得已的选择,其在建国初期的短期内刺激了城市的发展,导致城市经济的超前集聚性,但从本质上来看,它人为地割断了农村经济与城市经济的联系,使得我国现今城市化进程中农村经济远远落后于城市经济,农村对城市的供给和消费能力下降。
城乡二元体制横亘在中国城乡之间,割裂了城乡发展之间的互动纽带,激化了“三农”问题,更阻碍了城市化进程。城乡二元结构使得城乡人口结构转化与工农业结构调整严重错位;割裂了城市化与工业化的内在联系,导致城市化进程滞后于工业化进程;使进城农民难以实现市民化,降低了人口的城市化质量;割裂了城市与区域发展的关系,阻碍了合理城镇体系的形成,是城乡关系失调的制度性根源,使得城乡协调发展的有效机制无法建立,不仅阻碍了农村现代化的进程,也阻碍了城市化进程。
三、我国城市化发展的未来
根据中国现代化建设的总体进程,从现在起到本世纪中叶,我国城市化率将提高至75%。这意味着每年平均将增加1%左右的城市化率,也即每年有约1300万人口从乡村进入城市地区,对城市的基础设施、就业岗位、社会保障等各个方面,形成巨大的冲击。此处需要指出的是,我国从上世纪80年代起,就已呈现劳动力供给过剩的现象,且呈逐年递增的趋势。
根据有关学者研究,2020年前,中国将持续面临较大就业压力,到2020年劳动年龄人口总规模将达到9.4亿。具体预测数据见表2。
在未来的十年内,我国劳动力的供给量将大大超过劳动力的需求量。以2011~2020年经济增长速度为5%,就业弹性系数为0.13测算,我国劳动力供给与需求之间的剩余情况如表3所示。
以上仅从劳动人口数来揣测我国未来城市化的压力。未来30年内,我国将陆续有6亿多农民转化为城市居民。倘若地方政府不能端正城市化态度,采取正确的城市化道路,依然进行有量无质的城市化,未来数十年来产生的城市化泡沫将对整个社会造成巨大的负面影响。
对于我国目前的城市化率高而质量低的现象,更多地应该是理性地审视它,发现并解决高速城市化的背后存在着的诸多社会问题。城市化绝不仅仅是简单的提高城市人口数量这么简单,要达到既定的中长期目标,任重而道远。过去所引起的问题,既是我们重新审视过去的典例,更是我们继续城市化事业的绝好经验教训。新型城市化道路,将是我们关注城市化进程的最为理性的思考方式。
参考文献:
[1]陈丰.从“虚城市化”到市民化:农民工城市化的现实路径[J].社会科学,2007(2).
信息化助推新型城镇化发展,在新型城镇化发展过程中,信息化发挥了重要作用。而信息化发展有利于转变生产生活方式,促进新型城镇化合理进行空间布局,提高城镇公共服务水平,这对于新型城镇化发展很有必要。
(1)信息化发展有利于转变生产生活方式。信息技术发展对于推动新型城镇化发展,提高城镇经济发展质量,转变生产生活方式极为重要。物联网,互联网,数字技术的发展一方面促进了产业的生产方式变革,另一方面丰富了城镇居民的生活方式。物联网技术是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。通过信息技术的应用及推动,促使二次产业、三次产业的生产方式由传统的高污染、高能耗、低效益的粗放型生产方式逐渐向高效、低碳、集约、节约、智能、绿色的生产方式转变。在电子计算机终端控制下,智能化、自动化的机器人参与制造业产品生产,极大提高了车间工作效率,降低了人工容错率,节约了成本与资源,有效避免了大机器生产不可自动调控的缺点。与传统的工业生产方式相比,信息化生产方式环保、低碳、附加值高,对于资源节约、环境保护方面有所帮助。信息技术的进步给人们生活带来便利,尤其微信等应用软件的发展逐渐改变着人们的生活,微信打车,微信购物,微信支付等应用而生。“微信公众号+微信支付”模式渗透社会各个领域,通过移动终端,出远门可以微信预订、自助选房,微信支付;酒后代驾服务;聚会就餐可以通过终端预订,自助点餐,微信呼叫服务;在医院可以微信全流程支付,微信叫号,随时查看化验单及药方。网络购物,信息消费逐渐增加,一方面丰富了居民的消费模式,另一方面也使居民间接的参与到了商品的设计过程。住房方面,信息技术进步有利于提高住房区的物业智能管理,对其住宿环境,安全等方面有所帮助,也拓宽了居民信息收集渠道。社会保障方面,通过计算机进行统一管理,一卡式服务并按时发放低保,极大的提高城镇居民的生活指数。因此,信息化发展对于推动新型城镇化发展,提高城镇经济发展质量,转变生产生活方式很有必要。
(2)信息化促进城镇发展进行合理空间布局。随着我国城镇化的深入发展,交通拥挤,环境污染等“城市病”越来越影响到城镇化发展的质量,这些问题和矛盾制约了城市发展。信息技术对于优化城市群建设,科学发展中小城市,推进小城镇建设,促进各类城市协调发展作用巨大。信息技术的提高有利于优化城镇化格局,《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》提出了“‘两横三纵’为主体的城镇化战略格局基本形成,城市群集聚经济、人口能力明显增强,东部地区城市群一体化水平和国际竞争力明显提高,中西部地区城市群成为推动区域协调发展的新的重要增长极。城市规模结构更加完善,中心城市辐射带动作用更加突出,中小城市数量增加,小城镇服务功能增强【7】”。信息技术创新增强中心城市的辐射带动作用,有利于发展以信息技术产业为主导的产业体系,实现要素集聚,提升中心城市的影响力,特大城市必须发挥好其核心功能,辐射带动周边城镇,培育形成城市群。中小城市发展也要利用好信息产业,通过信息产业的发展推动其他产业的优化升级,提高其地区经济活力,具备中转联接功能的城市必须要与其他地区发展战略伙伴关系,互通有无,联动发展,共同应对外部挑战。有重点的发展小城镇,通过信息化的带动,推动小城镇特色产业,产品发展,发挥好其“亚核心”作用,抑制资源流失,缩小城乡差距,协调城乡发展,支持城市经济发展,增强区域经济实力,因地制宜的进行产业梯度转移,实现中心城市群,中小城市及小城镇之间要素合理流动及信息资源共享,最终实现城镇空间的合理布局【8】。此外,随着相关信息技术及关联技术的创新,城镇地下空间得到了优化利用,通过城市地下空间开发建设和管理信息系统、数字城管、地下管线信息管理、智慧城市等信息平台,以现代信息技术助推地下空间利用的有效管理,通过信息化及信息技术的推动,城镇供水燃气部门、道路、广场、高架桥下、街头绿地、商业街区、客运站点和城市出入口等地方均采用电子信息产品,对其日常生产生活进行电子监测,以应对突发状况,实现城市功能日趋完善、环境健康舒适、上下班高峰道路交通堵塞缓解、公共空间管理规范、城市形象明显提升,可见信息化对于促进城镇空间合理布局尤为重要。
(3)信息化有利于提高公共服务水平。在新型城镇化进程中,公共服务水平要有所提高离不开信息化的支撑、带动。信息技术的提高带来的是信息化办公,各级政府积极建设电子政务云平台,依托电子政务提高政府日常办公效率。政府通过“统计微讯”和移动资讯客户端主动公开政府政务信息,而且国家统计局积极拓展新媒体信息公开平台,通过官方微信为社会公众提供统计数据、数据解读、统计知识、统计工作等各类统计信息,便于城镇居民进行监督。在劳动力就业管理方面,信息化有助于相关部门对劳动力进行统一信息收集管理,为劳动力提供企业招聘信息资源及相关技能培训,尤其农民工劳动力,这对于提高整体劳动力素质,提高体力劳动力收入水平,缩小收入差距都有重要作用。在社会保障方面,信息技术发展有助于提高社保服务信息化,建立参保人信息库和财务信息管理核算云平台,实现参保人医疗费用实时结算,解决参保人垫付费用不便的问题。利用信息技术不断完善网上自助服务业务功能及社保卡信息查询系统,实现业务经办方式多元化,有效提升社保信息化服务水平,切实解决城镇居民的实际问题。此外,信息技术升级加快了信息高速高速公路建设步伐,村村通,户户通,土地整改等项目对于完善城镇基础设施作用明显。在很多领域,信息化的发展对于提高公共服务水平,实现新型城镇化发展质量都有所助力。
(4)信息化有利于促进产业优化升级。随着TD-LTE(4G)技术、云计算、物联网、大数据在社会生产生活中的宽领域应用,信息经济成为区域经济增长的一个带动点。2014年上半年,信息技术咨询服务收入累计17708172万元,同比增长21.3%,数据处理和运营服务收入本期累计30853782万元,同比增长27.5%,嵌入式系统软件收入本期累计28983826万元,同比增长21.3%。这些成果既反映出城镇居民对于信息资源数据及服务的需求增加,又体现出信息产业的重要性。信息技术的发展给产业优化升级带来了机遇,信息产业逐渐成为各地区的主导产业,进而辐射带动第一、二、三产业的技术变革。一方面,通过利用信息技术手段,有利于提高农业生产的自动化程度,加强农业生产的规模效益,建立一些农业科技示范田及技术研究机构,对于促进农业生产的优化升级,加强信息技术在农业生产中的应用及推广作用巨大。对于以制造业为代表的二次产业而言,必须把新技术新思想用于企业产品研发、制造和企业管理上,这样产业链条才能四通八达,产品才能符合消费者需求,否则必将被市场淘汰。此外,信息产业对于推动经济发展的能力与重要性越来越显著,每一次信息技术的创新变革都是对产业经济的冲击,这就要求政府部门及企业正确制定发展战略规划,发展以信息技术为代表的主导产业,逐步进行产业优化升级,以信息化助力信息产业优化升级,提高信息产业链附加值,推动信息产业集聚,形成城镇经济增长极,引领新型城镇化向智能化、绿色化、集约化发展。
2信息化带动新型城镇化发展的困境
随着信息技术不断发展,信息化发展在带动新型城镇化发展过程中遇到难题。城镇基础设施建设落后,信息化观念落后,城镇信息化建设相对落后,不利于新型城镇化与信息化相互促进,阻碍了新型城镇化的“新”发展。
(1)城镇基础设施建设落后。城镇基础设施质量不达标,道路规划,管道线路铺设不合理导致后期城镇化建设效率低下,重复建设,既浪费了社会资源,又影响了城镇居民生活质量。信息基础设施不健全,光纤、通讯网、基站建设等基础设施更新升级维护不到位,信息闭塞,信息资源获取渠道窄,设备老化。这些问题严重阻碍了新型城镇化发展,不利于社会公平公正,需要我们正视。例如在2013年末,全国有16个城市建成轨道交通线路长度2213公里,车站数1447个,在建轨道交通线路长度2760公里,对于缓解城市交通压力意义重大,城镇地区则因地质、资金、技术、管理等达不到标准,难以建设轨道交通,基础设施滞后,智能交通、绿色交通、交通信息一体化无法实现。受城乡二元经济结构制约,城乡基础设施建设严重失衡,在2013年末,城市集中供热管道达到17.8万公里,集中供热面积57.2亿平方米,而县城供热管道建设4.0万公里,集中供热面积10.3以平方米,差距明显,形成城市基础设施相对过剩和县城及农村基础设施相对不足的矛盾。不利于信息技术的推广与应用,网络信息基础设施等滞后,阻碍了城乡一体化、绿色城镇的发展,基础设施亟待优化升级。
(2)信息化观念落后。在发展城镇化过程中,许多地方还是以工业时代的观念来发展经济,没有意识到我们已经进入了信息时代,信息资源获取渠道极窄,信息闭塞,怎么通过信息化发展来促进城镇化更好的发展,我们应该有一个与之相符的理念指导,这样新型城镇化发展才会少走弯路。
(3)城镇信息化建设相对落后。我国大部分城镇的信息化建设相对落后,信息网络基础设施跟不上信息技术的更新速度。城镇教育科技信息化区域跨度明显,大城市教育信息化程度高,数字图书馆,信息资源丰富,中小城镇教育信息化无法与之相比,很难投入大量资金进行教育信息化方面硬件软件设施建设。高新技术难以推广,成本过高,现代科技产业园区难以在城镇建设,不能为工农业和企事业单位提供技术、信息服务。城镇管理信息化不强,建立城乡统筹,经济社会各领域一体化智能化发展信息平台难,无法统一调度,统一管理。信息网络安全环境堪忧,信息泄露,失真,被盗等给城镇居民的日常生活带来不便,更深层次影响社会稳定,信息网络环境建设仍需加强。第三方机构与银行合作不紧密,移动手机支付业务在城镇地区难以发挥作用。很多地方缺乏相应的信息管理系统,不能实现智能化管理,城镇信息化建设相对落后,城镇化发展质量难以提高。
3信息化带动新型城镇化发展的途径
新型城镇化为信息化发展提供空间载体,信息化离不开新型城镇化发展,二者相辅相成,缺一不可。如何使信息化更好的带动新型城镇化发展,其中智慧城市是关键,高新技术产业园区是推手,转变信息化观念是重点。
(1)智慧城市是信息化带动新型城镇化发展的关键。随着信息技术的多渠道宽领域应用,智慧城市概念的提出越来越成为社会热点,许多学者专家达成共识。智慧城市将在未来成为信息化与新型城镇化的平衡点,最终达到新型城镇化智能化发展。以信息化为核心的智慧城市融合了移动互联网,4G技术,云计算,物联网等高科技技术,信息采集及数据分析能力突出,能够及时对自然灾害进行预警,降低人民财产安全损失,提高城镇市场经济活力,实现城市内各部门之间信息传输,改善城镇发展环境,提高城镇居民生活指数。智慧城市的建设有利于改善传统二元经济结构,缩小城乡差距。通过智慧城市建设,科教文卫等各个领域的信息化水平不断提高,通过信息网络渠道向农村地区外延,农村地区信息化水平得到有效改善,村民能用上智能手机,数字电视,城乡数字化鸿沟有所缓解。通过智慧城市建设,政府政务电算化,政务信息公开透明化,办公自动化等极大提高业务效率,不仅提高了政府运转效率,更为城镇居民提供快捷安全的服务。互联网经济在信息化推动下发展迅速,城镇居民不用担心财产安全,随时可以网上转账支付或者进行金融投资、网上购物等经济活动,丰富了城镇居民的日常生活。以信息化发展为契机,包括上海、江苏、长春等诸多城市及城镇提出了向智慧城市发展战略规划,宽带提速,光纤入户等服务越来越人性化、科学化,“宽带江苏”,“智慧上海”等以地方命名的智慧型城市如雨后春笋般发展壮大,对于提高城镇户籍人口规模,调整产业结构与经济发展重心,实现城乡统筹发展,推动新型城镇化发展其意义不言而喻。因此,智慧城市的建设发展有利于信息化带动新型城镇化发展,实现新型城镇化智能化发展。
(2)高新技术产业园区推动新型城镇化发展。随着信息技术发展,信息生产力越来越受到企业政府重视。随之产生一批以信息产业为主的企业或者零售商及零部件加工制造企业,充分发挥产业集聚效应,进而形成产业群,吸引外资或者发达地区技术先进的企业来本地考察投资,带动了新型城镇化发展。产业聚集效应加强,使其他关联产业发展迅速,形成以信息技术为主的高新技术产业园区。科技园区发展一方面有利于信息技术爆炸式发展,推动信息技术创新及通讯设备升级,加快信息技术设备新城代谢速度,提高信息技术产业发展冲劲,对于改善传统工业高污染、高能耗、低效率作用显著。另一方面,科技园区发展可以吸引中高级及基层人员就业,缓解就业压力,对于“城市病”有所缓解。因而,高新技术产业园区发展是信息化带动新型城镇化发展的一个亮点,有助于新型城镇化绿色集约化发展。
关键词:国家自然科学基金;空间分布;GIS;空间分析
中图分类号:G322 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1004-9479.2012.04.018
1 引言
基础研究是指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作,它不以任何专门和特定的应用或使用为目的[1]。由于基础研究产出的知识具体有公共物品的属性,这为政府资助基础研究发展的实践提供了有说服力的理论保障[2][3]。国家在对基础研究资助的过程中,由于地区基础研究能力不同必然会导致不同区域获资助水平的差异性。而当这种差异性进一步扩大和显著,将导致各地区获基础研究资助的不均衡性并可能对地区基础研究进一步的发展产生不同程度的影响。Zwerling在研究美国国家科学基金委员会(National Science Foundation,下简称NSF)资助研究地理分布问题时提到,由于个体及研究机构的科学定位、能力大小的不同决定了高质量的研究往往并不是随机空间分布。在NSF的资助过程中,一方面希望加强科学研究和教育,而另一方面又希望避免资助结果在地理上过度的集中。因此在发放资助决定时除了要考虑通行的竞争规则、研究价值的同时,也要考虑各州之间的区域平衡问题[4]。
国家自然科学基金(以下简称科学基金)是国家创新体系的重要组成部分,是中国支持基础研究的主要渠道,以“支持基础研究,坚持自由探索,发挥导向作用”为战略定位,面向全国,自由申请;以广泛的学科为基础,鼓励自由探索,推进科技资源的优化配置。科学基金不但在学科分布上涉及到基础研究的各个领域,在地域分布上也覆盖广泛,1986年国家自然科基金委员会(National Science Foundation of China,以下简称NSFC)成立之初,3404个获资助的面上项目即覆盖了全国31个省级行政区。对科学基金在不同空间尺度的分布情况进行全面考察,多角度探索科学基金空间分布特征,对科学基金制定未来宏观资助管理战略、统筹区域基础研究发展和人才布局都具有重要意义。
在现有对科学基金区域分布情况的相关研究中,蒋颖等主要以面上项目作为考察对象,分析发现NSFC并不存在地区偏好问题,但各地区的项目数量、资助力度都呈现不均衡分布[5]。刘润达等用自然分类法、赫芬达尔指数等分类统计方法对材料领域面上项目的立项的区域分布进行考察,发现地区间差异很大,呈现“马太效应”[6]。同时,NSFC也采取了积极措施促进区域基础研究的均衡发展。吴善超等较全面地对地区科学基金的申请资助、研究队伍、地域分布和学科分布等情况做了统计分析并提出相关政策建议[7]。唐先明等运用空间统计方法研究发现地区科学基金有效缓解了基础研究资源过分集中形成空间集群的趋势,在研究方法上用到了空间统计学中的常用统计量Moran’s I指数[8]。张祚等利用区位基尼系数和吉布斯·马丁多样化指数两种统计指标,对各省(市、区)获科学基金项目在空间分布上的区位均衡程度以及获不同类型项目资助齐全程度和多样化水平进行了分析[9]。综合而言,这些研究主要针对某一项目类型或某一学科,缺乏在空间上反映地区综合获科学基金水平的分析;从统计口径上看,这些研究主要以省级行政区为主,缺乏多尺度的空间分析,特别是缺乏能反映不同城市获科学基金水平空间差异的分析。
2 研究方法
2.1 研究视角及对象
“空间化”、“科学化”和“应用化”被认为是当前社会科学发展出现的三大潮流。而GIS在整合、分析各种数据尤其是空间数据方面有独特优势[10],不仅被广泛应用于科学研究和相关机构,甚至推动了传统学科以好奇心驱动的模式转化为交叉综合学科以解决问题驱动的模式[11]。作为分析空间坐标或相对位置的数据和过程的理论和方法,空间分析为准确认识、评价和综合理解空间位置和空间相互作用提供了重要手段,为定量研究空间格局提供了支持[12]。1980年代的GIS革命,逐渐由“地理信息系统”发展成为“地理信息科学”[13]。空间分析能力更成为GIS中最重要的内容之一,体现了GIS的本质[14]。Haining更直接地给出了“地理信息科学=GIS工具+空间分析方法”的概括。
因此,GIS工具和空间分析方法为本文所研究问题“空间化”的特点提供了一个极具优势的视角。研究分别从省、市两行政区级别来对科学基金资助项目空间分布情况进行分析。以2001-2010年10年内的31个省级行政区(不包括港、澳、台地区)获科学基金资助及相关情况作为研究对象,按照东、中、西部的区域划分,基于ArcGIS工具构建地理信息数据库。所需的基础数据由NSFC数据库及信息中心提供,而其他相关的科技发展和经济指标数据来自公开发行的统计年鉴。
2.2 主要指标选取
空间相关性分析以地理学第一定律为基础,是空间单元属性值聚集程度的一种度量[15][16]。空间相关性分析主要分为全局相关和局部相关分析,并相应采用全局指标和局部指标分析。全局指标用于探测整个研究区域的空间模式,使用单一的值来反映该区域的自相关程度;局部指标计算每一个空间单元与邻近单元某一属性的相关程度[17]。作为衡量空间自相关的常用指标,Moran’s I指数和G系数(也称Getis-Ord Gi*指数或Getis’s G统计量),近年被国内学者广泛应用于城镇化和水土资源效益空间格局[18]、行政中心空间特征[19]、区域经济发展的空间关联性[20]、城市空间扩张[21]等诸多方面。本文除应用了城市首位度、自然分界法等常规统计指标和统计方法外,分别选取Moran’s I指数和G系数两种主要指标来测度和分析空间特征,前者用于探测省际获自然科学基金资助的空间关联性和“高值”、“低值”格局;后者用于探测城市获自然科学基金资助的“热点”和“冷点”空间分布。
(1)Moran’s I指数是检验整个研究区内临近地区间是相似、相异(空间正相关、负相关),还是相互独立。它分为全局Moran’s I和局部Moran’s I两种,全局Moran’s I计算公式如下:
I=■■ (1)
其中,n是空间单元的数量,xi表示第i个空间单元的属性值,■为所有空间单元属性值的均值,w■是空间单元i和j的相邻权重,S■是所有w■的总和。Moran’s I 指数处于-1到1之间,接近1是表明具有相似属性聚集在一起,即正相关;接近-1时表明具有相异的属性集聚在一起,即负相关;如接近于0,则表示属性随机分布,不存在空间自相关。
此外,局部Moran’s I进行局部空间相关性分析。局部Moran’s I计算公式如下:
I■=z■■w■z■ (2)
其中,zi和zj是相应的属性值xi、xj与均值的离差。与全局Moran’s I 一样,要判断各区域产业的空间相关性须与期望值比较,并用标准化的 Z值进行显著性检验[20]。
(2)G系数是空间统计学中一种基于距离权矩阵的全局空间自相关指标,和Moran’s I指数相比,G系数探测高值聚集的能力更强[22]。G系数计算公示如下[17]:
G■■=■ (3)
上式中Wij是i、j单元之间的距离权。显著的正G■■表示单元i的邻居的观测值高,显著的负G■■表示单元i的邻居的观测值低。
3 科学基金空间总体分布
3.1 地区获资助总体分布
通过对2001-2010年31个省(市、区)中10年累计获科学基金资助项目进行对比,无论从获得资助的项目还是金额数看,排在前三位的分别是北京、上海、江苏。其中又以北京最为突出,获资助的项目数和金额数分别占到所有省份的26.2%和28.9%。按照经济发展水平,中国31个省(市、区)划分为东部、中部和西部三个区域①。从2001-2010年,东、中、西部地区累计获科学基金资助额的对比情况来看,东部地区整体获资助金额297.5亿元,占到所有地区的比例达到68.2%,中部和西部地区整体获资助金额占到所有地区的比例分别为17.4%和14.4%。此外,东部单个省(市)平均10年累计获科学基金资助约27亿元,分别是中部省的近3倍,西部省(市、区)的近5倍。由此可见,从整体获科学基金的实力看,东部地区获资助的优势明显高于中、西部地区;从单个省(市、区)的平均水平来看,东部地区依然优势明显,而中部地区强于西部地区。
此外,从图1中可以发现,反映2001-2010年10年间31个省(市、区)累计获科学基金资助的项目数和资助金额的分布曲线形态总体相近,说明无论从项目数,还是资助金额都可以从各自角度基本反映不同地区获科学基金资助的总体水平。另外,由于受地区基金②的省(市、区)存在获得不同类型项目的结构化差异[9],而这种差异可能造成获资助项目数目在局部往往无法体现不同区域获得不同资助强度项目(如:重大项目和地区基金)能力大小的区别。因此,在后文的统计分析中,主要采用获科学基金资助的金额作为反映获资助水平差异的指标。
3.2 地区省际首位度对比
自Jefferson提出了城市首位律后,城市首位度(urban primacy ratio)成为测量城市的区域主导性的指标。城市首位度一方面反映了区域城镇规模序列中的顶头优势性,同时也表明区域中各种资源的集中程度。城市首位度一般用一个地区最大城市与第二大城市经济规模之比来表示这个最大城市的首位度。在这里借用城市首位度的概念分别计算东、中、西部地区或科学基金资助的省际首位度。结果显示:东部地区获科学基金资助规模排名第一的北京是排名第二上海的2.8倍;中部地区获科学基金资助规模排名第一的湖北是排名第二安徽省的2.1倍;西部地区获科学基金资助规模排名第一的陕西省是排名第二四川省的1.4倍。按照城市首位度一般规律,城市首位度小于2,表明结构正常、集中适当;大于2,则存在结构失衡、过度集中的趋势[23]。因此,从获得科学基金的总体规模看,东部地区在北京的集中程度最高,而中部地区在湖北的集中程度明显高于西部地区在陕西的集中程度(表1)。
3.3 省际获资助累计百分比
将2001-2010年10年间31个省(市、区)累计获得科学基金资助额按大小排序,计算累计百分比发现:1)排在前6位的6个省(市),累计金额占到了全部31个省(市、区)的62.12%。这6个省份中除了排名第4的湖北省属于中部省份,其他全部是东部省(市);2)排在前12位的省(市),累计金额占到了全部31个省级行政区的81.23%。这12个省份中,除了8个东部省(市)外还包括中部的湖北、安徽,西部的陕西、四川;3)受地区基金资助的11个省(区)排在16位以后,其中甘肃、云南排名相对靠前(图2)。
4 省际获资助“梯队”及空间关系
4.1 省际获资助“梯队”划分
依据各省(市、区)获科学基金资助总额进行分类,自然分界法(Natural Breaks /Jenk’s method)是一种比较理想的简单分类方法,其原理是让每一组的均值和其他组均值之间的差别最小化,将相近的数值分到一组,尽量减小组内数字差异并尽可能保证组与组之间的差异[24]。基于GIS工具,按照自然分界法对31个省(市、区)2001~2010年获科学基金资助金额的大小划分为5个组(图3)。第1组仅仅包括北京市,第2组包括上海、江苏,第3组包括浙江和广东。考虑到区位、经济、科技实力等因素,将1-3组划分为获科学基金资助的“第一梯队”(表2),将第4组合第5组分别归为“第二梯队”和“第三梯队”,通过对比发现:1)第一梯队所包括的5个省(市)全部都属于东部地区;2)8个中部省中有5个位于第二梯队;3)12个西部省(市、区)中有7个省(区)第三梯队,并且这7个省(区)全部是受地区基金资助的对象;4)从分类结果来看,河北、海南是东部地区获科学基金资助能力较弱的省;河南、江西、山西是中部地区获科学基金资助能力较弱的省;在西部地区整体获资助能力较弱的情况下,陕西、四川、重庆、甘肃、云南5个省(市)相对获科学基金资助能力较强。
4.2 省际获资助空间相关性分析
为了探测省际获自然科学基金资助的空间关联性和“高值”、“低值”格局,首先基于2010年省际获科学基金金额数据,根据公式(1),借助ArcGIS工具进行计算得到全局Moran’s I指数是-0.09,标准化后的Z值为-1.86。通过计算结果可以判断,2010年中国31个省(市、区)获科学基金资助水平在总体空间分布集中的趋势并不明显,这主要是由于存在空间单元与邻近单元的属性值不相似的情况,即获科学基金资助水平较高和较低的地区交错分布,空间差异性较大。
为了识别各省(市、区)属于获科学基金的高水平区域还是低水平区域,就要借助全局Moran’s I指数做进一步计算。根据公式(2)的计算,在给定显著性水平下,通过判断Ii是否显著为正且zi是否大于0可以将相邻的空间单元划分为:高值聚集区(HH)、低值聚集区(LL)、高低聚集(HL)、低高聚集(LH)四种分布状态[25]。通过计算(结果如图4所示)可以发现:1)江苏、上海和浙江属于高值聚集区;2)海南、新疆、内蒙、、甘肃、宁夏、云南、贵州、山西、广西、吉林及黑龙江属于低值聚集区;3)北京、辽宁、山东、陕西、四川、湖北和广东属于和低值地区相邻的高值地区;4)青海、重庆、河南、安徽、江西、湖南、福建、河北、天津属于和高值地区相邻的低值地区。由此可见:高值聚集区位于东部地区,而低值聚集区主要位于西部地区并且包括绝大多数受NSFC地区科学基金资助;大多高低聚集和低高聚集的省(市、区)位于东部和中部及中部和西部交临的区域。
5 城市获资助空间分布及“热点”基金城市
5.1 省会城市获资助情况分析
基于对2010年北京、天津、上海和重庆4个直辖市以及27个省(区)的省会城市获科学基金资助依托单位数和获资助金额的统计(图5),从获资助的单位数对比情况看:北京、天津、上海和重庆4个直辖市获资助的单位数分别为250、56、34和18分别占全国1166个获资助单位的21.4%、4.8%、2.9%和1.5%;其他27个省(区)的省会城市共有504个获资助的单位,占全国总数的43.2%。从平均单个单位获资助金额的对比情况看,合肥市最高,平均每个单位获近2119万元资助。其他平均单个单位获资助金额水平较突出的城市还包括:上海、南京、杭州、武汉、长沙、西安和哈尔滨。相比而言,获资助单位数和获资助总金额都处于绝对优势的北京市,平均单个单位获资助金额水平都低于以上城市。
此外,对除直辖市以外的27个省(区)的省会城市获科学基金资助依托单位数和获资助金额占各自省的比例进行统计(图6),发现:1)中部地区和西部地区省会城市获资助依托单位数和获科学基金资助金额占各自省的比例高于东部地区省份;2)省会城市获资助依托单位数和获科学基金资助金额占各自省的比例较高的有东部地区的广州市(70.3%;89.3%),中部地区的武汉市(77.3%;97.4%)以及西部地区的银川市(100%;100%)、西宁市(100%;100%)和兰州市(90%;90.3%),说明在广东、湖北、宁夏、青海和甘肃这些省份科学基金大多数集中在本省省会城市;3)省会城市受资助依托单位数和获科学基金资助金额占各自省的比例较低的有东部地区的济南市(29.4%;44.5%),中部地区的合肥市(41.9%;91.2%)以及西部地区的南宁市(48%;60.4%)。说明在山东、安徽、宁夏、广西这些省份科学基金在本省省会城市的集中程度相对较低。
5.2 科学基金在全国城市中的空间分布
基于ArcGIS工具,对2010年1166个获科学基金资助的依托单位相关信息进行统计发现:1)获资助的1166个依托单位分布在全国190个城市,东部地区11个省(市)获资助的664家依托单位分别分布在71个城市;中部8个省获资助的231家依托单位分别分布在67个城市;西部12个省(市、区)获资助的271家依托单位分别分布在52个城市;2)除北京、天津、上海和重庆4个直辖市以外,其他27个省(区)中,包括获科学基金资助城市数最多的是安徽(14)、山东(13)、江苏(12)、广东(11)、河南(11)和浙江(10);3)从全国获科学基金资助金额在190城市的分布来看,北京、上海、南京、武汉、广州排在前5,西部的西安排在第6(图7);4)除了直辖市和各省省会城市以外,全国获科学资助单位数或获资助金额排名靠前的城市还包括:辽宁的大连,山东的青岛、烟台,江苏的苏州、徐州、扬州、镇江、无锡,江西的南昌,广东的深圳、汕头,陕西的咸阳、四川的绵阳,浙江的温州、宁波、金华,湖南的湘潭,广西的桂林,河北的秦皇岛,河南的新乡等。
5.3 “热点城市”分析
为了进一步探测城市获自然科学基金资助的“热点”和“冷点”空间分布,基于ArcGIS工具,依据公式(3),采取计算G系数做热点分析(hot spot analysis)的方法来考察获科学基金资助的“热点城市”(图8)。以获得科学基金资助金额作为考察指标,通过对全国190个城市2010年获自然科学基金G系数进行计算发现,95%的城市G系数在-1和1之间,西安、合肥和杭州3个城市的G系数在1和2之间,北京、上海、武汉、南京和广州4个城市的系数大于2。结合对不同省(市、区)G系数的计算结果,武汉、南京、广州这些G系数较大的城市分别所在的湖北、江苏、广东G系数也相应较大。同时,考虑北京和上海作为直辖市,综合影响力高、科研综合实力强。在G系数大于1的这7个城市中,北京、上海属于全国科学基金热点城市;武汉、南京和广州属于地区科学基金热点城市;西安、合肥和杭州属于地区次级基金热点城市。
对密集分布的测量可以提供一个表示中心周围要素离散度的值。这个值就是标准距离。通过计算要素的标准距离,生成一个以标准距离为半径的圆,来概括密集分布特征。基于ArcGIS标准距离(standard distance)工具测量全国190个城市2010年获得科学基金资助金额覆盖范围,结果显示在半径约1150km的圆形区域内,涵盖了190个城市中累计68%获科学基金的资助额(图8)。
此外,全国科学基金热点城市中,北京的G系数超过10,远高于其他城市,甚至也超过上海2倍以上,再考虑到北京作为首都的政治影响力,同时也是NSFC的所在地,将其作为空间上的“科学基金原点”,分别计算除北京以外189个获科学基金城市和北京之间的直线距离,并将直线距离和G系数做散点图对比(图9)。通过图9可以发现,广州位于距离北京2000km左右的空间区域内,也是距北京最远的基金热点城市;除广州以外,其他基金热点城市都分布在距离北京1000km左右的空间区域内。由此可见,在距离北京0-900km、1200km-1900km和2200km以上的空间区域内缺乏热点基金城市。而在这些空白区域内,天津、成都、哈尔滨、长春、重庆、大连、兰州、沈阳G系数都在0.5位于1.0之间,说明这些城市自然科学研究基础较好,有成为新的地区热点城市的潜质。
6 结论与启示
6.1 结论
通过对全国31个省(市、区)近10年累计获科学基金资助项目空间分布情况分析,得出以下主要结论:(1)全国范围内,东、中、西部地区获科学基金资助整体水平呈现“东高西低”的空间分布特点。(2)各省(市、区)获科学基金资助水平呈现“优势集中”、“高低错落”的空间分布特点。(3)不同城市获科学基金资助水平呈现直辖市和省会城市比重高及向“热点”城市集中的空间分布特点。
6.2 启示
(1)自然科学基金在空间分布上所呈现的以上特点,是地方科技、经济发展差异、资助渠道的多样化差别等多种原因综合作用的结果。但不可否认,经济社会均衡协调发展需要科技均衡协调发展作为基础和支撑。随着国家对科学基金投入的不断增长,科学基金作为中国支持基础研究发展的主渠道,NSFC在坚持自由申请和公正评审的基础上,同时需要在宏观资助策略上也需要采取积极措施统筹不同区域科学基金获资助空间分布,促进区域基础研究的均衡发展,一定程度上平衡在空间分布上出现“强者更强”、“弱者更弱” 的马太效应。
(2)国家自然科学基金“十二五”规划明确了科学基金的总体发展思路是,战略引导,统筹发展,完善机制,激励创新。其中统筹发展是增强基础研究发展协调性的根本要求。科学基金统筹发展,进一步强调了NSFC不但要加强在学科领域、性别等方面的均衡部署,还要充分考虑全国不同经济发展水平、基础研究综合实力等多因素的基础上,依据科学基金获资助情况在空间上的分布特点,考虑实际地理条件,加强区域交流,扩大科学基金支持区域基础研究发展的辐射范围,并最终实现统筹区域基础研究可持续发展。特别是对于属于“第二梯队”、“第三梯队”的省(市、区),应该进一步依据实际情况制定更加细化、适用性更强,并可以动态调整的区域资助政策。
(3)目前,由于中国科研资源主要集中在城市,决定了自然科学基金的资助对象全部集中在城市的事实。对于自然科学基金的管理而言,NSFC除了需要在传统的以省际为空间单位考虑区域统筹、协调资助政策以外,也需要进一步将资助政策的空间尺度具化到城市。充分考虑不同城市区位、经济、社会和科研等各方面综合发展的区别,制定有利于加强城市科研合作、促进城市间基础研究能力协调发展的资助政策,扩大基金热点城市的辐射力和辐射范围,积极在辐射空白区内培育新的基金热点城市。
(4)本研究基于各省、市获科学基金资助数据,借助GIS工具和空间分析方法对科学基金的区域分布特点的分析有助于从总体上把握科学基金的分布态势,但要探索科学基金空间上分布规律及形成机理等问题还需要进一步的深入研究和探索。
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Research on Spatial Distribution of National Natural Science Foundation Projects Based on GIS
ZHANG Zuo1,2, WU Shan-chao3, LI Jiang-feng4, LIU Yan-zhong5,
CHENG Wen2, CHEN Kun-lun6
(1. College of Public Administration, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 2. School of Business, Hubei University, Wuhan 430062, China; 3. Bureau of Policy, National Natural Science Foundation of China, Beijing 100085, China; 4. School of Public Administration, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 5. School of Resources and Environment Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China; 6. Faculty of Resources and Environmental Science, Hubei University, Wuhan 430062, China)