智慧城市建设中地理信息系统的应用研究

　　漆婧

　　【摘 要】智慧城市建设符合未来城市的发展趋势，地理信息系统是城市智慧化建设的技术支持，也是智慧城市建设的基础设施。科学应用地理信息系统，可以提高城市建设水平，保证城市管理的合理性和科学性。本文通过概述智慧城市和地理信息系统的相关理论，分析了地理信息系统应用的优缺点，并从智慧城市建设的环境管理、交通管理、紧急事件处理、公共安全、经济发展等方面总结了地理信息系统的应用要点，希望可以促进智慧城市建设水平的提升。

　　【关键词】智慧城市；地理信息系统；应用研究

　　引言

　　随着信息技术在城市各个领域的应用与智慧城市理念的普及，智慧城市建设逐渐成为现代城市发展的目标和趋势。地理信息系统是智慧城市建设的基石，有利于城市公共服务、基础设施、环境保护、应急响应等不同领域的信息融合与管理。智慧城市建设中应用该系统，可以高效管理城市空间信息，促进城市管理效率和服务水平的提高。

　　一、智慧城市和地理信息系统相关理论概述

　　（一）基本概念

　　智慧城市建设需要科学应用信息技术、通信技术等新兴技术，以实现城市建设的智慧化、人性化、绿色化等目标，全面提高城市管理和服务水平，同时为居民幸福生活保驾护航。智慧城市建设的核心是不断提高城市管理水平，助力城市可持续发展。地理信息系统基于计算机技术，通过采集、存储、分析城市地理信息数据，方便人们更好地理解和管理城市。

　　（二）智慧城市建设和地理信息系统的关系

　　地理信息系统和智慧城市建设相辅相成、息息相关。智慧城市建设需要依托于地理信息系统，地理信息系统是城市智慧化建设的基础设施，可在智慧城市建设中实现数据分析、管理等功能。智慧城市建设中的交通、环境、医疗、应急等各部门管理均需地理信息系统的数据支持。该系统在智慧城市建设中的应用体现在提高城市公共交通设施的运行效率，科学规划城市资源，全面提高城市信息化建设水平。例如，为解决城市交通拥堵问题，可以在城市交通建设中引入地理信息系统，通过该系统监测城市交通，采取合理措施缓解措施交通压力，优化城市公共交通系统[1]。

　　（三）智慧城市建设与地理信息系统的研究现状

　　目前许多国家都在积极推进智慧城市建设，但在新兴技术应用和资金投入上存在较大差异。发达国家的智慧城市建设一直处于领先地位，在智慧城市建设中新兴技术应用广泛，全面覆盖城市建设与管理的各个领域。智慧城市规划通过应用地理信息系统，提高了城市资源利用率，并合理优化了城市发展规划。例如，美国纽约市采用城市模拟软件对多个城市规划方案进行评估，评估了每个方案对城市交通、环境的影响。另外，美国一些城市的能源管理基于地理信息系统建立了智能能源监测系统，其可以有效控制和管理城市能源消耗，提高了城市资源利用率。

　　我国政府大力鼓励城市数字化、智慧化发展，并为智慧城市建设提供了大量资金支持。我国智慧城市建设中新兴技术应用较多，现阶段智慧城市建设项目多集中在北上广等大城市，且多应用在智能建筑或智慧交通方面。这些一线城市的智能交通建设内容包括智能信号灯、车流监测、智能公交调度等。地理信息系统实现了城市交通数据的实时监控、收集、管理，可为城市交通管理提供可靠的数据参考，提高城市交通管理水平，缓解交通堵塞问题。有些城市在智能建筑项目上则应用了智能照明、智能监控等技术，全面提高了城市基础设施管理的智慧化水平。当前，我国中小城市对智慧城市建设的资金和技术投入不足，但智慧城市建设的理念已经开始得到社会的普遍关注。

　　二、地理信息系统的优缺点

　　（一）优点

　　地理信息系统在智慧城市建设中具有显著的应用优势，有助于城市信息共享、助力城市精细化管理、提高城市资源利用率等。

　　第一，促进城市信息资源共享。地理信息系统应用实现了城市多个领域数据资源的整合，提高了城市数据管理效率，实现了城市信息资源的共享和可视化，促进了城市各部门的沟通和协作。例如，城市交通部门可以通过地理信息系统高效管理城市交通，合理优化公共交通路线，解决城市交通拥堵问题，一定程度上可以减少车辆尾气排放对城市空气质量的影响，提高城市交通效率。地理信息系统可以准确监测城市环境质量，该系统是环境管理部门监测和管理城市环境的重要手段，是城市环境保护和可持续发展的基础。

　　第二，助力城市精细化管理。地理信息系统是城市精细化管理的重要技术支撑，通过该系统分析和管理城市数据，可以方便城市管理者深入、细致地了解城市发展现状，同时为城市管理和决策提供可靠数据。

　　第三，提高城市资源利用率。地理信息系统通过科学规划、精细化管理城市基础设施，优化了智慧城市建设中的资源配置，有效降低了城市资源消耗，全面提高城市资源利用率[2]。

　　（二）缺点

　　地理信息系统虽然在提高城市管理水平和资源利用率等方面应用优势明显，并对智慧城市建设发挥了积极促进作用，但该系统还存在数据质量不稳定、应用过程局限性较大、难以保障信息安全等缺点。

　　第一，数据质量不稳定。地理信息系统数据源于城市不同部门多个领域，存在一些数据来源不确定、数据采集格式不统一、管理流程不规范等问题，造成数据缺失或误差较大，难以保证数据质量的稳定性和完整性。

　　第二，地理信息系统应用过程存在一定的局限性。该系统的应用范围和适用性受技术和数据质量影响较大，尤其是在应急事件处理中受技术和数据限制明显，十分影响应急响应的效果。

　　第三，难以保障信息安全。城市管理信息中包括很多敏感数据，地理信息系统如果存在安全漏洞或隐患，容易造成数据泄露或丢失，将难以保障数据的安全性和隐私性，影响城市的正常运行。

　　三、智慧城市建设中地理信息系统的应用

　　（一）城市环境保护

　　地理信息系统在智慧城市建设中采集、存储了大量城市的环境监测数据，并为城市环保政策的制定和实施提供了准确、全面的数据支持。该系统在城市环境保护应用中，不仅可以提高城市环境管理水平，还为居民营造了健康舒适的生活环境。主要体现在城市空气质量管理和水资源保护等方面。首先，城市空气质量管理，基于地理信息系统的气象、环境、交通等相关的数据信息，建立评估城市空气污染情况的模型。此外，该系统为城市环境管理部门制定环保政策提供了全面的数据参考。水资源保护，可以利用地理信息系统监管城市有限的水资源，通过智能传感器采集城市水务监测信息，及时发现和治理水污染问题。该系统在合理规划城市水资源供给的同时，高效优化城市供水系统，切实提高城市水资源利用率[3]。

　　（二）城市公共交通管理

　　地理信息系统可实时监测城市公共交通，预测早晚高峰交通流量，提高城市公共交通运行效率，确保智慧交通的高效便捷。智慧交通利用地理信息系统可科学规划公共交通路线、公共交通智能调度、保证城市交通安全等。

　　第一。合理规划城市公共交通路线。基于城市人口数据、移动设备数据等，根据城市每个区域不同时间段的人流分布情况，确定城市人口相对集中的区域，进而明确城市公共交通需求热点。根据数据分析结果，规划公共交通最佳路线，充分满足人们出行需求。

　　第二，公共交通智能调度提高了城市公共交通运行效率，极大方便了乘客出行的同时，推进了城市交通智慧化建设。首先，智能交通利用地理信息系统的实时监测功能，根据城市路况、公共交通运行状态，科学调度公共交通车辆，助力城市公共交通高效运行。其次，通过地理信息系统高效整合城市不同交通方式的数据，建立城市智能交通网络，可为乘客提供最佳的交通出行方案，促进了不同交通模式的连接和转换。此外，该系统通过分析城市人口增长、发展规划、交通管理等数据，可以模拟城市交通，预测城市交通需求和未来发展趋势，并为城市交通线路规划提供数据支持。该系统的预测和规划符合城市智慧化建设要求，有利于交通管理的智能化。

　　第三，保证城市交通安全。地理信息系统数据分析的全面性和可靠性，可以有效减少城市交通问题，提高交通运行安全。例如，该系统可为交通救援提供快速准确的信息，以保证城市交通安全。

　　（三）应急响应

　　地理信息系统对紧急事件、安全事件的应急响应是智慧城市建设的重要任务之一。地理信息系统可为居民生命财产安全提供有力保障，在自然灾害预警、紧急事件场景模拟以及应急响应协调管理等方面具有重要应用价值。第一，准确评估灾害风险，并及时进行预警。该系统根据城市水位、气象等各种数据，分析灾害的类型、影响范围等，科学评估自然灾害风险，并及时作出预警和应对措施，有效减轻灾害风险。第二，紧急事件场景模拟。该系统利用三维可视技术对紧急事件场景进行模拟，为应急部门做出响应提供依据。第三，应急响应协调管理。地理信息系统可发挥实时监控功能，密切关注紧急事件、自然灾害，制定科学的应急响应措施，确保应急资源的合理配置，保证城市应急响应措施的顺利实施，提高应急部门的工作效率。同时，地理信息系统可以优化应急响应资源的调度，合理规划应急物资的运输路线，确保城市应急响应工作质量。

　　（四）城市公共安全

　　地理信息系统在城市公共安全建设中的应用主要体现在打击非法活动和灾害搜救两方面。城市公共安全管理部门可以利用该系统高效打击非法活动，因为地理信息系统可以利用相关犯罪数据、人口数据、土地使用数据等信息，综合分析、模拟犯罪模式。另外，该系统通过分析犯罪现场的指纹、DNA等信息，帮助警方更快地消除安全隐患，保障城市安全。第二，地理信息系统应用在灾害搜救中，可为救援提供及时、准确的位置信息。自然灾害、紧急事件的人员搜救需要准确的地形和地貌信息，以确定最佳的搜救路径和搜救方案。基于该系统地形图和环境信息，通过定位、导航开展灾害搜救，并结合实际的地理特征不断调整搜救行动。另外，根据位置数据，利用紧急呼叫中心和各种社交媒体实时更新相关信息，提高位置数据的准确性[4]。

　　（五）城市经济可持续发展

　　为促进城市可持续发展，地理信息系统应用在城市规划、决策和经济管理等活动中，可优化城市资源配置，保证智慧城市建设的经济效益。该系统在智慧城市经济可持续发展中的作用主要体现在预测城市人口增长趋势、预测未来市场需求、预测城市经济增长趋势，以及优化城市资源配置等。第一，预测城市人口增长趋势。通过分析城市人口数据和城市人口增长率，可预测城市未来人口数量。同时，根据城市现有人口分布情况，快速生成人口密度图、人口分布图等，明确城市人口集中区和稀疏区。根据这些图形预测城市人口增长趋势，不断优化城市总体规划，加强基础设施建设，满足人口集中区域的城市基础设施建设需求。另外，对人口集中区域进行适当引导，保证社会资源分配的合理性。第二，预测城市市场需求。根据城市市场历史数据和现阶段市场经济数据，预测未来市场需求，为企业营销和决策提供数据参考。第三，预测城市经济发展趋势。根据当地的人口数据、流动趋势和经济数据，可预测未来经济发展方向和增长潜力，为制定城市经济政策提供依据。第四，优化城市资源配置。城市资源的优化配置对智慧城市建设发挥了十分重要的作用。地理信息系统是城市资源管理的有效手段，不仅可以优化城市土地规划，还为城市资源管理决策提供了数据支持。该系统的应用可以为城市土地规划提供有力支持，利用该系统的数据分析和处理功能，确定合适的城市土地规划方案，避免出现重复建设项目，同时解决了土地资源浪费问题，可以明显提高城市土地资源利用率。同时，该系统综合分析了城市的人口、交通、产业结构等数据，确定城市人口资源需求，制定科学合理的资源分配方案，保证城市资源配置合理性和公平性[5]。

　　结语

　　地理信息系统作为一种新型应用技术，在智慧城市建设中具有重要作用和应用价值。该系统不仅可以实现城市信息的共享，还为城市智慧化建设提供了可靠的技术支撑。地理信息系统的灵活应用可充分利用和挖掘城市地理信息资源的价值，促进城市不同领域、行业的深入协作。城市各个部门数据共享，有助于跨领域解决城市管理问题。随着智慧城市建设中地理信息系统应用范围的不断扩大，智慧城市逐渐实现跨区域、跨领域的精细化管理和智能管理，进而推动城市环境、交通、安全、经济等各方面的可持续发展，为城市建设提供有力的保障。

　　参考文献：

　　[1] 张袁萍, 袁川升. 地理信息系统在智慧城市建设中的应用探究[J]. 信息系统工程,2023(11):93-96.

　　[2] 杨林林. 新型智慧城市建设背景下地理信息系统应用研究[J]. 中国信息化,2023(7):46-48.

　　[3] 徐峰. 智慧城市建设中测绘地理信息的应用与发展[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2023(10):155-157.

　　[4] 孔令成. 地理信息系统在智慧城市建设中的应用[J]. 中国建筑金属结构,2023,44(1):84-86.

　　[5] 王鸿鸽. 智慧城市测绘中地理信息系统的应用[J]. 华北自然资源,2021(6):87-89.