地理信息系统的核心问题范文
时间:2023-12-05 17:54:57
导语:如何才能写好一篇地理信息系统的核心问题,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
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一、教育管理信息化系统的应用现状
1.广州市教育综合管理系统
广州教育综合管理系统是遵循教育部《教育管理信息化标准》开发的综合业务平台。通过该系统,可以实现教育管理部门及各学校建立各项教育管理基础数据、日常教育管理、决策咨询、汇总统计、向上级部门上报报表数据等各种教育管理业务。根据规划,该系统最终包括基础教育管理、职业与成人教育管理、体卫艺管理、思政管理、科研管理、教研管理、招生考试管理、组织人事管理、财务基建管理、仪器设备管理等学校和教育行政管理的各种教育业务以及运行评价系统和辅助决策系统。目前,只完成了基础教育及中等职业教育的学生管理及学校管理的部分功能。在基础教育管理方面,各区教育局及中小学统一可实现学籍管理、招生管理、学籍异动和学校管理(学校信息维护、学校部门设置、学校班级设置、学生换班、学生分班和内部学号维护等)。
2.区域基础教育管理信息化系统
通过广州市教育系统公文交换系统和白云区电子政务应用平台实现与上级管理部门的电子公文交换;通过白云区教育信息网公文信息管理系统实现局机关、镇和片区教育指导中心、各中小学三级公文信息交换;通过白云区教育局政务信息管理系统实现局机关内部办文、基层请示、上级公文传阅等业务的信息化管理;通过区人保局和财政局的人事及工资管理系统实现公办教师的人事及工资管理;通过白云区中小学学业成绩管理系统实现全区中小学质量监测数据的上报和统计分析。通过白云区教育信息化售后服务平台实现全区公办中小学信息化设备的维护管理;通过白云区中小学社会治安视频监控系统实施“平安校园”管理。在区域基础教育管理方面,各类业务管理信息化系统相互独立。
3.学校管理信息化系统
区内学校除按市教育局统一要求使用广州教育综合管理系统提供的功能外,在管理信息化应用方面大致有3类:使用2004年市教育局下发的教育部《教育管理信息化标准》示范软件实现校内人事管理、教务管理、成绩统计、科研、教学设备管理,该部分学校约占全区学校数的3%;使用自行采购、开发或网上下载的学校信息化管理系统,该部分学校约占全区学校数的11%左右;全区约86%的学校基本上没有使用学校管理信息化系统。
二、教育管理信息化对城乡二元化地区教育现代化的重要意义
白云区是典型的城乡二元化地区,农村区域广、学校数量多,管理业务量大、管理队伍人数较少,导致教育行政管理部门的管理压力大,教育管理整体水平不高,与城区存在较大的差距。区域内学校管理水平的校际差异显著。近年来通过实施教育部《教育管理信息化标准》示范区建设,通过各类教育管理信息化应用系统的实施,促进了管理方式的转变,提升了管理效能,缩小了城乡差异,体现了管理成本的最小化和管理效益的最大化。
1.缩小教育管理水平的城乡差异
在教育电子政务方面,白云教育信息网成为我区重要的政务门户网站之一,自2003年该网站改版至今,总访问量超过360万人次,日均访问量超过3500人次,对外公开各类政务、校务信息超过12000条。教育局内部办公自动化系统年均办结公文1112件,公文交换系统为系统内612个教育单位实现公文上传下达,年均传输公文数超过43000件,平均每个用户70件。通过教育管理基础数据库实现全区近26万中小学生的学籍、招生、考试管理以及1.2万教师的继续教育管理。在学校信息化设备维护方面,实现对全区152所公办中小学近6万套设备的维护管理,年均办结报障信息3000条。在教学质量管理方面,实现全区中学各年级统测学科和抽测学科的网上阅卷及质量分析;在学校安全管理方面,实现对全区14个直属单位近300个管理部位的视频监控,并与8个街镇派出所建立了警情联动。
在学校管理现代化方面,一部分学校以《教育部教育管理信息化标准》为基础,深入开展学校管理信息化应用,实现了办公、学籍、人事、教务、招生、考评、图书借阅、考勤等业务的网络化管理,借助智能IC卡和短信系统,实现管理信息查询及家校互动。充分体现了信息技术为学校管理带来的便利与高效,充分体现了学校管理的现代化特征。
2.提升教育现代化意识
教育管理信息化的实施过程是一项推动学校革新管理观念,创新管理机制,提高队伍素质,提升管理绩效的系统工程,对教育现代化起着积极的推动作用。各类管理信息化系统的应用,使教育行政管理人员、中小学校长逐步树立了规范管理、科学决策的现代学校管理新理念,根据学校的办学目标建立健全管理制度,利用教育管理信息化系统实现综合数据查询,进行科学决策;利用教务管理模块,规范科组、科任教师的教学管理。学科教师的现代教学素养逐步提高,利用成绩统计模块,收集教学评价数据,掌握教与学的反馈信息,因材施教等。许多学校改变了过去落后的管理模式,提高了工作效率。
三、区域教育管理信息化系统的问题分析
1.区域教育管理信息化系统与基础教育管理体制改革不适应
根据国务院关于基础教育“以县为主”管理体制的精神,区域基础教育管理的内设机构、业务流程等具体的管理要素必然呈现“以县为主”的特点。以广州市为例,就形成了两类不同的基础教育管理体制,即以城区为代表的“区、校”两级管理体制,以城乡二元化或农村地区为代表的“区、镇街(片)、校”三级管理体制。在广州教育综合管理系统的学籍管理实践中,由于系统局限在市、区、校三级的学籍、中招管理中,便无法满足区、镇片、学校的分级管理。根据广州教育综合管理系统全市统一应用平台的规划,必然造成信息化管理系统无法满足各区管理业务的需求,基础数据无法与区教育局其他业务管理工作实现共享。在学校的日常管理工作方面,广州教育综合管理系统目前提供的管理管理模块无法满足学校各项管理信息化的需求,也不存在与其他系统进行数据交互的接口。各区教育行政管理部门和各级中小学为满足自身的业务需求,在推进教育管理信息化进程中必须造成业务信息系统重复开发,用户重复操作的局面,进而制约区域教育管理信息化的可持续发展。
2.区域内学校管理信息化水平差异较大
作为典型的城乡二元化地区,学校在管理水平、师资条件、硬件配置等方面存在发展不平衡的情况,导致在教育管理信息化进程中存在应用水平参差不齐的现象。在管理软件方面,目前学校内部的信息化管理软件普遍存在类型混杂,功能不完善,盗版等问题。一方面软件质量水平难以保障,安全漏洞问题较多;另一方面,数据字段不统一,难以采集与统计分析。在应用水平方面,学校对信息化管理系统大多停留在简单的信息,缺乏流程化、规范化的管理意识,对数据的应用范围则大多数限制在校内;在应用典型方面,目前区内存在一些设备条件较好和人员技术水平较高的学校,其教育信息化管理系统的应用也较为深入,但多数的系统都是按照其学校规模和个性化需求进行功能定制与开发,难以复制或推广到其他学校。
3.区域教育管理信息化应用水平有待提高
在管理数据库方面,各类教育信息化应用系统用户数据库相对独立,没有统一的接口,各级用户在不同系统需重复进行用户认证工作,系统管理员的用户数据维护工作繁琐、各系统之间无法实现数据交互;在办公自动化应用方面,区教育局与学校内部的办公系统割裂,公文上传下达时,大量重复的公文工作减低了工作效率;在区域教育基础数据方面,基础教育信息的收集困难,各业务科室进行数据统计时,缺乏有效的数据收集系统,也不能利用已有数据,数据收集工作需反复进行单份报表文件,再进行人工收集统计,工作效率极低。在基础数据开放性方面,各业务科室无法准确掌握各校的人、财、物等资源情况,难以为行政决策提供有效的依据。
四、区校联动基础教育综合管理系统构建思路
根据白云区基础教育管理信息化现状和存在问题,本文提出在城乡二元化地区构建“一个中心,区校联动”的基础教育综合管理系统的创新思路。“一个中心”即建立数据标准化和集中管理的区域基础教育标准化数据中心;“区校联动”即以区(县)为主体构建与城乡二元化区域教育管理体制相适应的区校一体化业务管理信息化系统。
1.系统总体架构
区校联动基础教育综合管理系统包括一个数据中心和区端、校端两大系统。区域数据中心与广州教育综合管理系统基础数据中心采取分布式部署的形式,实现市与区(县)之间基础数据的同步与异地备份,同时实现区域内基础数据的集中管理。
区端应用系统为区教育局、镇(片)教育指导中心及下辖中小学提供纵向的区域基础教育管理功能,包括学籍管理、学校管理、成绩管理、基础数据管理、区校信息联动、区域基础数据综合查询等子系统,实现基础教育以区(县)为主的三级管理。校端应用系统为区域内学校提供横向的学校内部管理功能,包括学籍管理、教师管理、学校资源管理、成绩管理、基础信息数据管理、教务管理、公文流转、内部邮件、家校信息联动等子系统,实现学校管理的自主性(如图1所示)。
2.系统用户及权限
系统涉及系统管理员等7类用户,根据不同用户的管理职能,分别获得系统相应的管理功能(见表1)。
3.校端应用系统的部署
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关键词:城市规划,环境的改制
1、城市规划环评和更新必要性
中国目前面临的环境污染问题大多是布局性和结构性问题,这源于在当初工业化和城市化快速发展时,较少在宏观决策和整体规划上考虑环境与资源因素。有些城市的城市规划经常变动,把工业污染项目和居民生活小区混杂在一起,使当时审批合格的项目,一段时间之后常常因为城市规划的变化(例如在附近突然兴建生活区)而变成高风险项目,又因为在建成本高昂而难以搬迁或改造,给群众带来环境安全隐患。
1.1促使对城市产业结构的规划改变。信息化是“充分利用信息技术,开发利用信息资源,促进信息交流和知识共享,提高经济增长质量,推动经济社会发展转型的历史进程”。以信息与通讯技术为核心的:工业技术革命成为推动世界经济加速发展的主要力量。一是现代信息技术在城市规划行业中得到了广泛的应用,产生了一大批以往所没有的新兴产业,如规划管理信息化、地理信息系统产业等;二是现代信息技术通过对传统产业的改造,使传统产业明显带有信息化的痕迹,从而获得新的出路;三是以信息服务业为代表的现代服务业的蓬勃发展,呈现取代制造业在国民经济中占主导地位的趋势。
1.2使规划中的城市建筑智能化。现代信息技术通过与现代建筑技术相结合,赋予了现代建筑全新的概念和更多的功能。智能建筑是“以建筑物为平台,兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等,集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体,向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”。它是将建筑、通信、计算机网络和监控等各方面的先进信息技术相互融合、集成为最优化的整体,具有工程投资合理、设备高度自控、信息管理科学、服务优质高效、使用灵活方便和环境安全舒适等特点,能够适应信息化社会发展需要的现代化新型建筑。
2、新城市规划环评内容分析
城市规划环评内容城市规划环境影响评价应当充分考虑以下因素:规划实施可能对相关区域、流域、海域生态系统产生的整体性影响;规划实施可能对环境和人体健康产生的累积性影响;规划实施的经济效益、社会效益与环境效益之间的关系。
早在1979年,我国就把项目环评作为法律制度确立了下来,以后陆续制定的环境保护法律均含有项目环评的原则规定,2002年颁布的《环境影响评价法》不仅把项目环评也把规划环评作为法律制度确立了下来。环境影响评价制度的建立和实施,对于推进产业合理布局和城市规划的优化,预防资源过度开发和生态破坏,发挥了不可替代的积极作用。城市总体规划中研究确定的城市的性质、规模、用地发展的方向、规划区范围、空间结构布局、实施时序关系等一系列关键的城市发展框架决定了城市总体规划实施后环境影响的广泛性和深远性。所以,开展我国城市总体规划环境影响评价研究势在必行。
《规划环境影响评价条例》(以下简称《条例》)于2009年10月1日起正式施行。相对于2002年起实施的《环境影响评价法》,《条例》进一步明确了环保部门的职责,环境因素置于重大宏观经济决策链的前端,从而达到在开发建设活动源头预防环境问题的目的。《条例》实施后,环保部门的职责权限进一步明确。通过规划确定的产业、行业和各类工业园区发展规模、布局等要与环境承载能力相适应。同时,政府将加大执法力度,切实强化规划环评的执行效力。对未依法组织开展规划环评的部分重点行业,暂停受理和审批规划所包含的建设项目环评文件。
城市总体规划环境影响评价的基本内容包括:规划分析、环境现状评价、环境影响识别和分析与评价、环境影响减缓措施、环境容量与污染物排放总量分析、公众参与、制定监测和跟踪评价计划等。
3、城市规划环境影响评价的注意点
城市规划毕竟不同于建设项目,要认真研究城市规划环境影响评价的有关问题,如评价原则、评价内容、评价方法和评价程序。要研究城市规划环境影响评价对城市规划程序和工作方法带来的影响。
3.1注意城市特点引致的规划环境影响评价特点。城市规划的环境影响评价在空间上不仅应包括规划实施区域,还应该包括实施区域以外的受影响区域。
3.2慎重确定规划环境影响的技术方案。规划环境影响评价涉及的面很宽,要考虑的问题很多,开展这项工作将需要大量的人力和财力。因此,规划环境影响评价的技术方案应根据规划的性质,以及规划对象所在地域的特点及生态环境的敏感性程度等来确定;应针对规划的内容、规划实施的方式、规划环境效应的复杂性、影响程度、影响方式等,采用适宜的规划环境影响评价方法。
3.3城市规划管理GIS系统。目前,我国许多城市投入大量人力、物力和财力进行数据库建设,但仍然不同程度地存在着空间数据信息严重老化、现势性差的问题,不能满足现代城市规划、建设和管理的需求,更不能满足数字城市建设的需求。建设城市规划地理信息数据库是系统的核心问题,其面临的挑战主要来自两个方面:一是信息的内容,二是信息的质量及成本。信息的质量主要包括信息的可靠性、现势性和完整性。随着经济建设速度的加快,各地城市建设力度加大,地理信息数据变化的速度也随之加快,这导致了数据生产与更新的成本增加。
3.4规划编制系统的关键支撑技术。以GIS技术为基础的数字城市技术发展到今天已经较为成熟,并且一直不断的正在开发和发展中。编制统一、规范的城市规划地理信息系统数据标准城市规划地理信息系统数据标准是建设城市规划管理信息系统和城市规划编制系统的基础,如果基础打不牢,系统的生命力将大打折扣。有的省市花了三年的时间来编制城市规划地理信息系统数据库标准,其重要性可见一斑。
3.5城市规划编制系统的数据标准。在没有标准规范时,应根据地方实际情况制定内容全面,科学合理,可操作性强的数据标准,充分考虑数据的兼容性、可塑性来制定,以保证将来数据标准按国家标准修编后,老数据和新数据实现完全的数据融合。建设部正在新编的《城市用地分类与规划建设用地标准》和《城市规划数据标准》的讨论稿已经下发,以下内容可供参考:涵盖总体规划、控制性详细规划、修建性详细规划等所有规划设计要素的制图标准,以及规划各种成果数据的GIS分类编码、图层命名和属性数据结构标准等。
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关键词: 全球定位系统; 地理信息系统; 遥感; 海洋资源; 海洋环境; 可持续发展
资源和环境问题已成为当今世界各国共同关注的焦点。陆地资源过度开采日益枯竭,整个人类的生存与发展迫切需要寻找新资源。《
2. 2.6 与海洋精细渔业
海洋精细渔业指将3s、计算机、通讯、网络及自动化技术等高科技与地理学、渔业、生态学、沉积学等基础学科有机地结合,对鱼群、水质、底质进行从宏观到微观的实时监测,以实现对鱼苗生长、发育、营养状况、灾害以及相应的环境进行定期信息获取和动态分析。通过诊断和决策制定计划,并在gps 和gis 集成系统支持下发展信息化现代海洋渔业。海洋精细渔业具有新型现代渔业生产模式,综合应用了3s 等空间信息技术,将促进人类合理利用渔业资源,降低成本,提高产品产量和质量,改善生态环境。海洋精细渔业是未来渔业可持续发展的方向,也是“数字海洋”战略中的一项重要内容。
3 海洋资源、环境领域中亟待应用3s 技术的重大课题
美国前副总统戈尔曾提出“数字地球”战略,我国的《21 世纪议程》和“数字城市”工程均包括3s 方面的内容[19220 ] 。作为“数字地球”的一部分,“数字海洋”、“数字港湾”等名称已被相应地提出,建立了一些行业性、地区性地理信息系统(如渔业gis、黄河口gis) 。我国各有关部门对海洋资源与环境进行了大规模的调查研究,全国沿海66 个海洋站、200 多个验潮站和3 个海洋资料浮标网的长期观测[21 ] ,加之陆地/ 气象/ 国土卫星资料及航片资料,积累了大量的数据。所以运用gis 技术建立海洋立体监测管理系统在我国已经具备了一定的基础,海洋综合管理系统有广阔的应用空间。但总体上讲,3s 应用范围窄程度低,海洋资源与环境可持续发展任重道远[22 ] 。在海洋领域利用gis ,首先要建立开放式的、具有先进体系结构的计算机网络平台;然后利用优良的gis 工具和数据库管理系统,构成一个集成化的环境,以满足海洋立体监测管理系统功能的需要;再利用海洋综合管理分析与决策子系统对各种信息进行分析、模拟,为海洋资源开发、环境和气候监测、防灾减灾及维护国家海洋权益服务。根据我国海洋资源与海洋环境现状,结合海洋可持续发展的目标,当前,应尽快发挥3s 的优势,深入研究以下领域。
3. 1 数字海底系统
海底地形信息对于海岸带的演变研究具有重要意义。近年来gps 技术与海底测深技术相结合,提高了水下地形测量精度,但费用高且无法经常测量,对大面积水域也难以得到连续的全景水深信息。gis 与rs图像处理系统结合应用能在一定程度上解决这些问题。rs 数据是地理信息系统的重要信息源,且大多数gis 已拥有独立模块进行图像处理。以gis 为平台, 利用各种海底探测技术所取得的资料,建立数字海底数据库,应用自动成图技术,集成由海底地形地貌、地质构造等相关参数组成的数字海底系统。数字海底系统是多学科海底数据和海洋地质模型支撑的信息化海底系统。其关键技术包括海底地学专业模型技术、地学数据技术、与数字地球间的集成技术;其主要目标是使海底领域与数字地球接轨,促进海底资源的开发和海洋环境的治理。
与3s 具有紧密联系的海洋环境下矿产资源的原位实时探测技术、海底电视观测系统及水下可视化定点采样技术、先进的海底矿产资源现场测试技术是国外正在发展的高新海洋资源探查技术,在大洋矿产资源探查与评价中占有极其重要的地位。我国目前对上述技术的掌握程度很低,这无疑严重阻碍了我国对大洋矿产资源的分布、储量、开发潜力和开采方法的正确判断。尽快开发大洋矿产资源探查技术显得异常必要和迫切。
3. 2 海岸带系统
海岸带是地球四大圈层交汇的地带,物理过程、化学过程、生物过程及地质过程交织耦合,陆海相互作用强烈。全世界河流入海悬浮物质、生源要素及污染物的75 %~90 %归宿于海岸带,全世界60 %的人口和2/ 3的大中城市集中在沿海地区,海岸带环境演化直接关系到人类的生存空间、生存质量和社会的可持续发展。因此,海岸带陆海相互作用(loicz) 研究成为国际地圈- 生物圈计划( igbp) 的核心计划之一,旨在研究未来气候变化、土地利用、海平面变化及人类活动等对全球海岸带生态系统功能和可持续利用的影响,提高对于未来变化的认识和预测能力。河口- 近海系统位处沿海经济带,是陆海相互作用最为活跃的地带。就我国的国情而言,占我国陆域国土13 %的沿海经济带承载着全国42 %的人口,创造着全国60 %以上的国民经济产值。我国沿海经济带的快速发展对海岸带资源与环境有着极大的依赖性,同时也赋予海岸带沉重的环境压力。
海岸带系统是海岸带综合管理必不可少的手段,尤其在海岸带功能区划、海域划界、海域资源有偿使用管理等信息管理中,是目前迫切需要进行的工作[23 ] 。通过rs 与gis 技术集成方法,结合海岸带综合管理所需的元数据(metadata) 技术和网络地理信息系统技术,充分利用多源卫星资料和已有的实地调查资料,构建海岸带信息系统是具有较高技术含量同时又具有巨大管理效益的研究项目。它将帮助研究者从海岸带环境场及其动态变化规律探索的角度来进行海岸带动态变化研究,进而开展陆海相互作用的研究。
3. 3 海洋灾害监测与预报
3. 3. 1 海水入浸实时监测
当前,全球气候变暖,海平面上涨,且海水入侵面积仍有扩大的趋势。我国海岸线长,沿海地区面积大、海拔低,海平面单位高度的上涨会对沿海地区的工农业生产和人民生活造成巨大危害。国内这方面的研究开展比较晚,应运用3s 动态、实时监测海水入浸,分析、预报灾情,提供有效的措施及建议。
3. 3. 2 重大自然灾害监测预报
东部沿海地区为海洋灾害多发区,其中最为严重的是台风、海流、风暴潮、海浪、赤潮等灾害[24 ] 。因此,如何准确预报重大灾害,提高区域综合减灾能力,已构成可持续发展中亟待解决的重大科学问题。采用以飞机和卫星平台相结合的遥感成像技术实时地获取灾害蔓延范围信息,用gps测定灾区的准确地理位置,结合gis 中已存储的灾区地形、交通等信息,即可对灾害进行评估、预测,并能对不同决策方案的效果进行模拟、对比,向各级决策部门提供救灾、减灾的辅助决策方案。
3. 3. 3 海洋生态环境动态监测
海上溢油事故频繁发生、沿海工业废水排放量日益增多、海水养殖业趋向于高密度大面积的产业化、工厂化养殖,造成环境质量下降、近海营养盐过剩,赤潮频发,严重危害着海洋生态平衡。因此,运用3s 建立海洋环境动态监测系统及海洋生态变化监测系统,对合理管理海域、分析环境变化和预测海洋生态状况具有重大而深远的意义。
3. 3. 4 海洋工程安全立体监测与预报
近海资源与环境的开发依赖于海洋工程构筑物,工程安全状况直接影响开发工作的经济、环境效益,甚至决定开发工作的成败。海洋工程安全性既取决于工程结构本身状况,也取决于周围的环境荷载,如风、浪、冰、地震荷载等。建立对海洋工程构筑物状况及其环境影响的监测体系意义重大。
4 结语
篇4
关键词:Oracle Spatial,MapInfo;地籍数据库;设计;说明
中图分类号:TP302文献标识码: A文章编号:1671-1297(2008)10-149-02
随着社会经济的快速发展,日常地籍数据的频繁更新,地籍数据纷繁复杂,包括地籍图、簿、册,各种档案甚至多媒体数据,要分析这些数据以及确定这些数据之间的相互关系,进一步描述这些数据的时空动态变化,更是非常困难。而近些年来出现的GIS为地籍更新过程中在空间数据与属性数据的无缝管理、大范围查询检索、空间数据完整性和一致性维护、海量数据管理、分布式数据处理与维护、事务处理、地籍制图和数据安全性控制等方面提供了技术支持。
地籍信息系统是土地信息系统的重要组成部分,地籍信息系统中,地籍数据具有显著的空间特征、丰富的属性、强烈的时态性。因此,采用一种有效的系统和数据分析方法进行地籍信息数据库的设计是很有必要的。
一、概述及其GIS平台的选取和分析
(一)概述
地籍是记载土地位置、界址、数量、质量、权属和用途等基本状况的图、簿、册。宗地是由界址线和界址点构成,是被权属界限所封闭的地块。地籍信息系统是土地信息系统的重要组成部分,属于地理信息系统范畴,是地理信息系统技术在地籍管理中的应用。地籍信息系统是一个在计算机和现代技术支持下,以“宗地”为核心实体,实现地籍信息的输入、储存、检索、处理、综合分析、辅助决策以及结果输出的信息系统。
地籍数据库是为存储、管理土地基本信息的数据库,即以宗地为基本单元用数字形式记录土地及其附着物的位置、权属、数量、质量和土地利用现状等几何和属性信息(即地籍信息)的数据库,能以最少重复(冗余)为多用途地籍服务,扩大地籍信息的应用范围,是数据库技术与地籍系统相结合的产物,是地籍信息系统的核心。Oracle Spatial是针对存储在Oracle8i中的空间元素(Oracle Feature)集合提供了一种SQL的模式来完成存储、输出、修改和查询的功能。Oracle支持两种表现空间元素的机制(或称作模型),一种关系式模型(Relafional),用多行记录和字段类型为NUMBER的一张表来表示一个空间实体;另一种是对象关系型(Object-Relational),这种模型使用一张数据库表,表中有一个类型为MDSYS.SDO_GEOMETRY的字段,用一行记录来存储一个空间数据实体。
(二)GIS平台的选取及分析
现在在国内市场占有率最高的当数ArcGIS和MapInfo两种。ArcGIS是一个大型的软件包,它提供对空间数据强大的处理功能,而且还内置Geodatabase地理数据库,侧重于空间分析功能。MapInfo主要是面向中小型的桌面制图用户,具有强大的空间数据编辑功能,而且针对Oracle Spatial管理下的空间数据有良好的读写能力。选择GIS平台要从平台功能的实用性、操作使用的方便性、性能价格比的优越性等各方面去考虑。因此,在一般应用中,我们选择MapInfo平台作为开发GIS应用软件的平台。
数据模型是对客观事物及其联系的数据描述,数据库设计的核心问题之一就是设计一个好的数据模型。数据模型设计的好坏直接影响数据库的性能,数据模型的设计方法决定数据库的设计方法。目前基于面向对象数据模型的面向对象空间数据库管理系统可能是今后管理空间数据的方向之一。
二、地籍数据库设计
(一) Oracle spatial空间数据模型
Oracle spatial是 Oracle公司推出的管理空间数据的组件,它采用对象――关系模型的方式来组织空间数据;对象――关系模型既可充分利用成熟的关系型数据库强大的数据管理功能和可操作性,又兼具面向对象数据库的对象和类的概念即数据模型的扩充,可以很好的实现空间数据的管理。
对象――关系模型是对关系模型的扩展,具有面向对象的更加丰富的类型系统,允许用户定义结构类型的复杂字段类型。它有标准数据类型描述某类(点、线、面)地理实体的属性,由函数描述其方法,从而形成对象,任意地理实体即可通过对象的实例来存储。Oracle spatial中就使用了对象――关系模型这一解决方案。在这里采用C++语言描述方式来说明数据表的结构。
Struct DataTable
{int FID; //目标标识号ID
Cstring m_str; //目标的属性1
… … //省略号代表了目标的其他属性
Object *pObject;//目标的几何对象列,存储指向 该目标图形数据的指针};
其中,几何对象列是用于存放指向图形数据指针的特殊列。任何有图形对象的表都有一个几何对象列,对于几何对象列,可以像使用其他普通列一样进行各种类型的操作,而且每个表都只能有一个对象列。
(二)地籍数据库中逻辑表的设计
地籍管理的基本单元是宗地,它是由权属界线围成的自然宗地,还包括它上面的附着物及有关该宗地隶属及用途等方面的属性描述。基于Oracle spatial的空间数据模型,我们设计了空间数据与属性数据一体化管理的宗地表。
关于空间数据几何列的元数据表,在Oracle Spatial被安装的时候,数据库将自动创建面向所有Oracle Spatial用户的视图,这个视图为USER_SDO_GEOM_METADATA表,对于SDO_GEOMETRY的空间数据列的元数据就存储于这个表中,每一个空间数据几何列(SDO_GEOMETRY)的元数据都对应USER_SDO_GEOM_METADATA表视图的一行。USER_SDO_GEOM_METADATA表视图的数据结构如下所示:SQL>DESCRIBE USER_SDO_GEOM_METADATA
表名 是否为空字段类型
TABLE_NAME NOT NULL VARCHAR(32)//空间数据表名,非空字符串型
COLUMN_NAMENOT NULL VARCHAR2(32)//空间数据表对应的几何列名,非空,字符串型DIMINFO
MDSYSSDO_DIM_ARRAY//包含四元SDO_DIM_
ELEMENT类型的数组
SRIDNUMBER//现在为空,过去用于坐标系统
在Oracle数据库中,我们可以看到三种元数据表视图,即
USER_SDO_GEOM_METADATA //这个视图被用于插入空间数据几何列的元数据
ALL_SDO_GEOM_METADATA//这个视图用于选择相应的空间数据几何列的元数据
DBA_SDO_GEOM_METADATA //这个视图用于浏览所有空间数据的元数据。
(三)基于MapInfo和Oracle Spatial的地籍数据的组织与加载
MapInfo采用双数据库存储模式,即空间数据与属性数据是分开存储的。属性数据存储在关系数据库的若干表中,空间数据以若干文件的方式存储起来,它们之间通过一定的索引机制联系起来。我们可以通过MapInfo的工具EasyLoader将MapInfo格式的文件上载到Oracle数据库中。我们还可以通过SQL*Loader组件提供的功能以大批量加载空间数据和交互式插入的方式加载数据。
虽然,我们可以将MapInfo格式的数据上载到Oracle数据库中加以保存,但是由于对空间实体的表达方式的不同,将MapInfo格式的数据与Oracle数据库中的数据格式相互转换时,会发生一定程度的信息丢失。
对于点、线、面样式的丢失。可以利用EasyLoader上载MapInfo表之前,先在表中增加几个属性字段,将点、线、面的样式特性当作对象的属性值保存到表中,并连同表的其它属性一起上载到Oracle数据库中。当用户通过程序将该表从Oracle Spatial中下载到MapInfo中后,再根据点、线、面的样式信息,利用程序将点、线、面的样式恢复出来。目前,在Oracle9i中已经解决了这个问题,其在上载到Oracle数据库中的数据表自动添加样式字段。
对于文本对象的丢失。可以利用EasyLoader上载MapInfo表之前,先在表中增加几个属性字段,将文本对象的信息当作对象的属性值保存到表中,并连同表的其它属性一起上载到Oracle数据库中。当用户通过程序将该表从Oracle Spatial中下载到MapInfo中后,再根据保存在表中的文本对象的信息,利用程序为每个记录再重新创建一个文本对象。
结语
由于Oracle Spatial是Oracle 数据库中管理空间数据较为复杂的组件之一。其功能处于不断的升级和完善中,需要根据实际来优化地籍数据库的数据组织,完善各种地籍数据表的设计,使之既有利于最大化的存储地籍信息,又有利于满足实际的地籍管理工作。
参考文献
[1]邬伦,刘瑜,张晶等.地理信息系统[M].北京:科学出版社,2001.
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【关键词】水电站;建设管理;现状分析;发展趋势
1.水电站建设管理的现状分析
1.1我国大中型水电厂自动化管理以计算机监控技术为平台,经过二十多年的发展已经日趋成熟,主要表现为:一是起步早。起步早,在1979-1985年就以葛洲坝、富春江等四个电厂为试点制定了水电厂自动化的七年发展规划,在试点成功以后,于1987年在南京召开了“全国水电厂自动化技术总结和规划落实工作会议”,又于1993年在成都召开了“全国水电厂计算机监控系统工作会议”,启动和落实了推广工作,规定“八五”期间应有40个大型水电厂(群)实现计算机自动经济运行及安全监测。二是重视程度大,由于大中型电厂多归口原国家电力部主管,且电厂在系统中的作用又比较重要,因而不论从安全运行,还是从经济效益的角度来说都把推广以计算机监控为基础的自动化工作放在了非常重要的位置,来加以推广应用。三是人员素质较高,电力行业技术比较专业,均受过良好的专业教育与技术培训。四是资金比较充裕、管理比较规范,基本实现了水电厂的综合自动化(统筹考虑、电厂运行、电力调度、水利调度、航运调度、水情测报、灌溉、防洪等彼此之间的关系)。
1.2我国小水电或中小水电起源于20世纪90年代,其自动化技术的发展大致分三个阶段:第一阶段为20世纪70年代以前,基本为传统的机电电磁技术;第二阶段大约为90年代期间,为计算机监控技术在中小水电站移植试点阶段,此阶段的状况是:(1)模仿大中型水电厂的监控模式,将大中型水电厂的模式直接搬到中小水电站上来;(2)将用于变电站中的综合自动化模式略加修改搬到水电站上来;(3)少数厂家结合中小水电站的特点,研制开发出适合于中小水电站的计算机监控模式,并致力于推广应用。第三阶段为2001年以来,在全国农村水电领域展开了全面推广现代化技术的工作,经过十多年的试点,中小水电站自动化水平已到一个关键的攻坚阶段。目前农村水电作为农村基础设施的重要组成部分,中小型水电站得到了快速的发展,但由于在农村水电建设的历史上是重建设、轻管理,建设资金缺乏,技术力量不强。在设计、设备选型、设备管理、资金投入、人才水平等方面与大电网有较大的差距,因此迫切需要加强全面行业管理。
2.水电站建设管理发展的信息化趋势
伴随着Internet走进千家万户,以及知识经济时代的到来,项目管理的信息化已成必然趋势。作为当今更新最快的电脑技术和网络技术在企业经营管理中普及应用的速度令人吃惊,而且呈加速发展的态势。项目管理带来很多新的特点,在信息高速膨胀的今天,项目管理越来越依赖于电脑手段,其竞争从某种意义上讲已成为信息战。目前西方发达国家的一些项目管理公司已经在项目管理中运用了计算机网络技术,开始实现了项目管理网络化、虚拟化。另外,许多项目管理公司也开始大量使用项目管理软件进行项目管理,同时还从事项目管理软件的开发研究工作。种种迹象表明21世纪的项目管理将更多的依靠电脑技术和网络技术,新世纪的水电站建设管理必将成为信息化管理。例如:将商务智能技术与地理信息系统及办公自动化相结合管理新模式在农村水电站的成功运用。
2.1小水电是可再生的绿色能源。农村水电站虽然装机容量小,但数量多、分布广,如何管理和利用好农村水电站资源意义重大。因此必须作到全面、及时、准确地了解地方水电站的分布、投资、建设和运行情况,并依据实际情况对农村水电站进行科学的管理和决策。为此,农村水电及电气化发展中心和地方水电设计研究院从加强农村水电站的信息化建设入手,将国际领先的商务智能技术及地理信息系统引入信息化建设中,并结合农村水电站的实际情况,建立了一个完整的、实用的“农村水电站管理系统”平台,依托此信息管理平台对农村水电站科学科学管理和准确决策。
2.2无论是商业公司还是政府职能部门,都在广泛地利用商务智能技术。商务智能基于信息和数据从行业或部门业务的角度对管理和决策提供智能化的帮助。信息化的基础是数据,如何利用好数据,用数据说话,关键在于对数据的分析。提到数据,特别是数据库,许多人的感觉是枯燥、繁琐,认为处理数据只有IT技术人员胜任,但数据对部门业务和决策人员才真正有意义。因此使用和分析数据不应该只是少数IT技术人员的专利,不懂数据库的行业管理者也能方便、轻松地使用数据进行水电管理的分析和决策,商务智能技术恰好解决了这一问题,它让数据的使用者无须了解烦琐的数据库本身,只需要从水电行业业务的角度出发使用和分析数据。
2.3农村水电站具有装机容量小、数量多、分布广、管理复杂及信息化水平低和计算机应用水平不高等特点,这要求农村水电站的信息系统的建设必须具备以下几个特点:(1)必须是基于Internet的系统。通过互联网实现数据的传输和使用,从而解决地域问题;(2)必须在使用方法上非常灵活,在没有互联网条件的地方可以通过EXCEL文件等形式提供数据导入、导出等功能,满足不同使用条件的需要;(3)必须非常直观、易用,不需要什么特殊培训就人人可以使用;(4)必须具有可持续发展性。农村水电站信息化的建设在不断发展,信息化系统必须也是一个发展的系统。信息化的发展可以在已建系统上自然发展,最大限度地保护系统的原始投入;(5)必须具有足够的灵活性。国家的政策法规在不断完善,农村水电站的管理方法也在不断的改进。这些变化都需要信息系统可以自动适应、能及时做出反应,而不必要进行系统改造;(6)必须是一个综合性的系统平台。考虑到农村水电站的信息化程度还不高,基本没有其它的业务系统。所以此系统平台必须能同时解决数据的传输、数据的管理、数据的使用、办公自动化、对内和对外的信息提供平台等功能;(7)必须具有经济性,投资少、见效快。从解决数据的收集、准确灵活的分析及办公自动化入手,利用商务智能技术很好的解决了这一问题。一方面花少量的投资解决了核心问题,另一方面又给后继的发展留下了广阔的空间。
结合以上农村水电站信息化建设的特点和需要,以商务智能技术为核心,结和农村水电站信息建设的特点,建设农村水电站信息管理系统,解决了数据的收集、管理、分析等诸多问题,为加强对农村水电站的管理,进行准确的决策提供了极大的帮助。
3.结束语
总之,水电站建设管理信息化已是必然趋势,必需充分结合水电站建设管理的现状,有效的运用各种现代化管理技术,确保水电站建设管理健康、快速发展。
【参考文献】
[1]何栋梁,成彦惠.工程项目管理模式探析[J].山西科技.2008,(2):28~29,45.
[2]焦景辉,贺晓强.李家峡水电站计算机监控系统AGC实现问题探究.长春工程学院学报(自然科学版).2010,(02).
篇6
关键词:分布式;异构;地理分析模型;共享门户
中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2008)32-1041-03
1 引言
目前,以数据的采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求,直接影响到GIS的应用效益和生命力。GIS的深入发展需要增强模型应用、分析、模拟功能,即GIS需要以强有力的模型分析功能作为深入发展的基础。地理分析模型是对现实地理世界的一种抽象或模拟,通常采用一定的表现规则来描述地理现象之间的因果关系和客观规律,是通过计算机来解决地学问题、分析地学现象和揭示地学规律的有效手段,其能改善目前GIS模型分析模拟能力相对低下的现状。
虽然在GIS数据共享研究方面,OGC、ISO/TC211已经推出了一系列标准,包括GIS数据模型、格式和元数据规范,一定程度上解决了地理数据的共享和互操作问题。而当前对地理分析模型的共享技术、方法和标准的研究却很少,这使得在地理学研究过程中积累了一定数量的模型资源,却难以有效地共享,形成了明显的“地理分析模型孤岛”。故本文提出了在分布式环境下共享异构地理分析模型的研究思想,共享已有的异构地理分析模型不仅可以大大降低GIS在模型构建开发工作方面的负担、提高开发进度,还可以增强其模型分析功能。
2 模型资源的组织及其标准化
地理分析模型共享门户是在分布式环境下对异构的地理分析模型进行分类和维护,支持模型的存储、查询、运行和分析应用,是个逻辑上集中、物理上分布的模型资源共享体系。该共享门户将各种地理分析模型,以一定的组织结构存储起来,采用基于元数据的模型表达形式,封装模型的数据和功能接口,最终以统一的描述方式和接口形式为模型使用者提供地理分析模型资源,这样,对共享门户而言,可将分布式环境中异构的地理分析模型看作透明的模型资源来维护管理,对于用户来说,模型资源与共享门户完全分离,使用前只需要了解模型资源的数据和功能接口规则,而无需对共享门户作任何要求。模型资源的组织结构、表达形式、封装方法是对异构地理分析模型进行组织和标准化的关键,是实现分布式异构地理分析模型共享门户首先要解决的核心问题。
2.1 模型资源的分类组织体系
地理分析模型种类繁多,研究目的及意义的不同,使得其所蕴涵的模型信息也不尽相同。因此在共享地理分析模型时,必须考虑特定类别的地理分析模型所具备的特征因素,以便识别出有显著影响的因素并把握本质的规律。本文面向地球系统科学研究,制定了地理分析模型的分类组织体系,以该分类体系作为共享门户模型资源的组织结构。共享门户按照该分类体系构建子目录,从而将种类各异的地理分析模型都置于统一的组织体系下。
2.2 基于元数据的模型资源表达形式
虽然地理分析模型具有一定的抽象形式,但它一般都具有语义背景,地理分析模型元数据可在用户在理解各地理分析模型的基础上,使我们把种类各异的地理分析模型规范成统一的表达形式,实现地理分析模型语义上的标准化。地理分析模型元数据是模型共享门户的核心,它包含地理分析模型的描述、存储和使用等的信息,即它除了对模型的名称、特征、来源、用途、开发时间以及与有关数据的联系方式等模型内容信息说明外,还对模型的类别、编码意义、占用存储空间等给予说明。从某种意义上说,共享门户对模型资源的管理就是对描述模型资源本身相应的模型元数据的管理,因而地理分析模型元数据成为共享门户有效管理和应用模型资源的重要手段。它不仅是一种模型资源描述与索引的形式,还是共享门户在分布式网络环境下发现模型,管理模型和应用模型过程中不可缺少的工具和方法之一。
本文的模型元数据标准以CSDGM(Content Standard for Digital Geospatial Metadata)的结构和元素为基础,也是以元素区(section)、复合元素(compound element)、数据元素(data element)为基本构建单位。
2.3 模型资源的封装方法
封装模型所需的所有数据属性和功能操作,是将异构地理分析模型的数据资源和功能资源进行标准化的关键之所在。将异构的地理分析模型封装成具有通用接口的模型资源,使其具有清晰而通用的输入输出数据接口、功能接口以及与其它地理分析模型交互对话的手段。模型资源的封装侧重于统一模型的数据和功能接口,实现了对异构地理分析模型的透明访问。
2.3.1 数据接口
地理分析模型之间数据模型的异构,使得统一数据模型难以实现。但任何复杂的数据格式和数据模型都可看成是由简单对象组合与迭代而成,而作为工业标准的XML语言在数据定义、数据描述以及数据表达上具有良好的适用性,因此本文采用基于XML的弹性的模型数据对象模型来描述静态的数据资源,即通过组合与迭代基本数据对象元素来描述复杂数据对象。
如图1所示,所有数据对象接口都从数据对象基接口派生,其具有把数据对象序列化为XML文档片断以及从XML文档片断重构数据对象的能力。具体数据对象接口提供了通用标准的内建数据类型,向虚拟地理环境提供一个关于所支持和所应用的类型的描述,其支持的内建数据类型包括整数、浮点数以及字符串等。抽象数据对象接口定义了众多内建数据结构,从计算机角度出发,可包括链表、队列、以及映射等计算机语言的数据结构;而从地理信息系统角度出发,包括矢量数据结构、栅格数据结构、地形表面表达的数据结构、三维对象数据结构、时间表达数据结构以及可移动对象数据结构等。以地形表面表达的数据模型为例,又可具体为离散点、等高线、不规则三角网、规则格网DEM以及断面线DEM等数字高程模型的数据结构,抽象数据对象在组织具体数据对象或抽象数据对象的同时,附加了这些数据对象对应的功能操作。
2.3.2 功能接口
动态的功能资源是地理分析模型执行专业分析功能的核心,功能接口在封装和调用原地理分析模型功能的同时,还提供了对数据对象的操作方法,即通过获取和填充数据对象来实现地理分析模型的参数输入以及计算结果输出。
采用脚本来定义和实现可执行的地理分析模型功能对象,在加载由XML语言描述的模型功能定义时,创建地理分析模型对象,该对象实现了功能接口,其在执行时通过Windows Script Control启动脚本引擎,Windows Script Control是一个ActiveX(R) 控件,可为共享门户提供简单的方法以使功能脚本化,并执行脚本代码中所实现的功能和事件来实现并扩展地理分析模型的专业分析功能。下面的XML片断格式定义了基于脚本实现的模型功能对象,功能定义的名称是Eval,类型是script(脚本),脚本语言是javascript,功能是execute,而模型功能执行对象通过serverContext进行定义和实现。
function execute(serverContext)
{……}
]] >
3 地理分析模型共享服务框架
地理分析模型共享门户应该可以支持多种分布式协议的调用,而本文采用Web Services这种能够构建面向服务的应用程序的技术,设计面向Web服务的分布式框架结构,以此来克服分布式环境所引起的模型资源的访问障碍。Web Services具有松散耦合、健壮性、可衡量性、可扩展性和可操作性等特性,这些特性正好是一个全球范围的地理分析模型共享门户所需要的。该框架通过一系列的地理分析模型共享服务将各种组织、应用程序、服务及设备连接起来,实现在不同平台之间以一致的方式描述和调用模型资源,其分布式服务框架如图2所示。
4 地理分析模型共享门户及其功能体系
在地理分析模型共享门户平台上已有的地理分析模型的元数据及模型资源,供用户浏览调用。该门户并不存储地理分析模型本身,而是通过存储地理分析模型元数据来语义共享地理分析模型资源,用户通过客户端提供的调用组件来访问具有通用的数据接口和功能接口的模型资源,以此来实现分布式环境下对异构地理分析模型资源的透明访问和共享。
首先模型提供者通过模型服务器注册地理分析模型,获取唯一的标识UUID,用户可以通过其来检索和应用模型。其在注册模型的同时还提交模型的元数据,提交上来的元数据通过管理员的审核后对外。根据模型使用者的权限和级别,用户可以通过按关键词、时间、名称等多种形式对地理分析模型资源进行查询,查询结果以模型元数据的形式返回给用户,根据模型资源的访问链接URL,用户通过客户端提供的模型资源浏览调用组件,在线调用模型资源的通用数据接口和功能接口服务,实现客户端的基于Web Services协议的一致性访问。同时模型管理者进行后台管理以保障系统和模型的安全,包括用户管理、日志管理等功能,从而实现了异构地理分析模型的在线共享,该共享门户所具有的功能体系如图3所示。
5 结束语
本文研究了分布式环境下的异构地理分析模型共享的问题。基于地球系统科学理论,设计模型资源的组织结构体系;利用计地理分析模型元数据,对异构地理分析模型进行语义上的标准化;将地理分析模型封装成为具有通用数据接口和功能接口的模型资源,在数据功能上对其进行标准化。研究模型资源的组织和标准化,有利于实现对异构地理分析模型的透明访问,从而提高地理分析模型资源的利用率。设计地理分析模型共享服务框架,以此来克服分布式环境所引起的模型资源的访问障碍。其所实现的地理分析模型共享门户不仅是个单纯的可提供选择地理分析模型的描述性信息的系统,还是个支持透明调用地理分析模型资源的系统。本文为分布式环境下异构地理分析模型的集成研究奠定了基础,进一步满足了GIS支持地学分析、模拟现实地理世界和实现协同工作和提供群体决策的需要。
参考文献:
[1] 宫辉力.地理信息系统的模型库的研究[J].地学前缘,2000,7(增刊):17-22.
[2] 钱学森.论地理科学[M].杭州:浙江教育出版社,1994:1-325.
篇7
关键词:公共危机 信息管理 危机信息 危机管理
中图分类号: D630.8 文献标识码: A 文章编号: 1003-6938(2012)06-0081-10
公共危机信息管理(Public Crisis Information Management, PCIM)是公共危机管理与信息管理交叉而成的一个新的学科前沿领域,主要研究公共危机管理中的信息问题和信息管理问题。由于信息渗透于公共危机管理的各方面和全过程,是公共危机管理体系的基础和核心,因此,PCIM的研究对促进公共危机管理的理论完善和实践发展具有基础性意义。从目前研究现状来看,国内外PCIM研究成果众多且增长迅速,但总体来看研究显得比较分散,问题域(problem domain)设置比较随意,使公共危机管理研究的深入在信息维度上存在明显的不足和缺陷。
为了从总体上认识和把握公共危机信息管理,本文提出了PCIM的EPFMS理论分析框架,认为PCIM领域有以下5个核心问题域或研究范畴,即PCIM要素论(Element)、PCIM过程论(Process)、PCIM功能论(Function)、PCIM方法论(Methodology)和PCIM系统论(System),每个问题域或研究范畴都有其核心科学问题和研究侧重点,它们共同构成PCIM的EPFMS理论分析框架(见表1)。
1 PCIM要素论
要素论主要研究PCIM的构成要素以及要素之间的关系,通过揭示各要素的基本内涵和理论问题,分析常态和危机状态下各要素之间的联系方式和作用机制,建立关于PCIM结构要素的基本认识和知识。
从广义的角度,可把PCIM的构成要素概括为主体要素(包括政府、媒介、公众、企业、NGO等)、客体要素(信息)及环境要素(政策法规、经济、技术、文化等)(见图1)。
PCIM主体要素有政府、媒介、公众、企业、NGO等。根据公共治理理论,有效的公共危机管理应该是政府、企业组织、NGO、公众等多元主体共同参与的过程。他们是公共危机管理的利益相关者(Stakeholders),在危机管理过程中有不同的地位、作用、利益需求以及表达渠道与方式,需要探寻不同主体间的信息协调机制,尤其是不同主体信息平台的良性互动和不同主体间良性信息关系的构建等问题。根据公共危机中利益相关者的相关度、影响力和紧急性三个属性,可以将利益相关者划分为三类,即核[图1 公共危机信息管理的构成要素] [环境
(教育、人文)][环境
(法律、政策)][媒体][环境
(技术)][环境
(经济)][公众][政府][信息][][接受][反馈][使用][使用][传播] [企业][NGO]
心的利益相关者、边缘的利益相关者和潜在的利益相关者。一般来说,政府、受害的社会组织和公众、危机诱发者是核心的利益相关者,媒体、NGO、公共服务部门是边缘的利益相关者,危机旁观者是潜在的利益相关者[1]。N. Bharosa从社区(宏观)、组织(中观)、个人(微观)三个层面分析了灾害响应过程中影响信息共享和协作的因素,发现救灾工作者更愿意获取对他们有用的信息而不是向其他人提供信息。要实现信息共享,理解每一个人及其他组织的工作过程和信息系统的性能是非常重要的,并据此提出了对信息系统设计者及政策制定者的六条建议[2]。
信息是PCIM的客体要素,是PCIM要素论研究的核心内容。危机信息的概念有广义和狭义之分,狭义的危机信息是危机潜伏、爆发、持续、解决等一系列过程中与危机管理相关的各种信息,广义的危机信息除了信息要素之外,还包括危机管理过程中与信息相关的人员、技术、设备、资金等,即危机信息资源[3]。信息要素的研究首先需要分析公共危机的信息需求,研究危机信息及其传播特点;其次对相关信息进行分类分级,建立信息目录体系,按目录层级和轻重缓急收集和分析信息;再次从信息主体和客体间的相互作用研究信息的传递、共享和使用问题,主要围绕信息机构如何组织信息资源、政府机构如何信息、媒介组织如何传播信息、社会公众如何接受和选择信息这几条主线展开。
环境要素是PCIM主体要素和客体要素之间相互作用的通道和桥梁,主要包括与PCIM相关的政策法规、产业经济条件、信息技术、减灾防灾文化等。环境要素是PCIM的支持要素和保障要素,良好的环境是PCIM主客体有效作用、信息顺畅传递和发挥作用的有力保障。
PCIM要素论要研究的主要内容有:(1)PCIM构成要素及其相关理论问题;(2)PCIM主体间的信息关系及相互作用问题,如政府和媒体、政府和公众、媒体和公众、政府和企业、政府和NGO等之间的信息传递与信息沟通;(3)PCIM主体、客体与环境之间的相互作用及信息关系问题,如信息流程、信息共享、信息反馈、信息架构(Information Architecture)以及信息伦理、信息政策、信息成本控制等。
2 PCIM过程论
美国危机和紧急情况管理手册(Handbook of Crisis and Emergency Management)提出了公共危机管理的四阶段模型,即减除(Mitigation)、预防(Preparedness)、反应(Response)和恢复(Recovery)[4]。“减除”是指减少影响人类生命、财产的自然或人力危险要素,如实施建筑标准、推行灾害保险、颁布安全法规等;“准备”是指发展应对各种突发事件的能力,如制订应急计划、建立预警系统、成立应急运行中心、进行灾害救援培训与演练等;“响应”是指灾害发生的事前、事中与事后采取行动以挽救生命、减少损失,如激活应急计划、启动应急系统、提供应急医疗援助、组织疏散与搜救等;“恢复”既指按照最低运行标准将重要生存支持系统复原的短期行为,也指推动社会生活恢复常态的长期活动,如清理废墟、控制污染、提供灾害失业救助、提供临时住房等。PCIM过程论就是从公共危机管理的四个阶段出发,研究每一阶段的信息保障和信息管理问题(见图2)。
从管理学的PDCA(计划、执行、检查、纠正)活动角度看,PCIM不仅仅是在公共危机的全流程管理中提供有效的信息,它应以“决策和执行”为轴心,在危机信息管理活动中不断重复PDCA管理功能,不断改进,形成螺旋式的公共危机信息管理循环。公共危机管理的每个阶段都有PDCA循环,后一阶段的PDCA循环以前一阶段为基础,是对前一阶段的修正和改进。例如,响应阶段的PDCA以准备阶段的PDCA为前提和基础。
公共危机管理的四个阶段都涉及信息的收集、处理、存储、传播和使用,但各个阶段的信息管理内容是有所侧重和不同的。“减除”阶段主要内容有:风险信息收集、风险地图绘制、危机预测、风险评估等;“准备”阶段主要内容有:信息监测、信息分析、预案研发、预警系统等;“响应”阶段内容有:信息公开、信息传播、信息资源配置、决策信息支持等;“恢复”阶段主要内容有:灾害评估、危机善后、灾后重建等。
从公共危机管理的发展趋势来看,其重心已从灾后应对转向灾前准备,进而转向风险管理,即由被动响应变为主动防御,由主动防御变为风险消除。与此相对应,PCIM的研究重点也将逐步转向风险信息管理和灾前信息准备,信息备灾将作为一个重要概念提出并逐步上升为PCIM的一个重大研究领域。
3 PCIM功能论
功能论主要研究PCIM在公共危机管理中的功能和作用,探析PCIM最基本、最普遍的功能及其作用机理与方式。一方面,这些最基本、最普遍的功能可以概括各种具体的PCIM的工作目标,另一方面,这些最基本、最普遍的功能又是相互不能替代和兼容的,它们表征了PCIM的基本价值和作用。
在经典文献中,阿利森和泽利科在《决策的本质——解析古巴导弹危机》(Essence of Decision: Explaining the Cuban Missile Crisis)中阐述了危机与决策的关系以及决策模式,将危机管理看成是决策论的一个分支加以研究,强调了信息在危机决策中的作用。米特洛夫和皮尔森在其著作《危机管理》(Crisis Management)中指出,搜集、分析和传播信息是危机管理的直接任务[5]。奥托·莱尔宾格尔在《危机主管:直面风险与不确定性》一文中,从信息角度分析了危机管理者的职能和素质[6]。罗纳德·伯克和卡里·库珀在《持续性危机沟通:规划、管理和响应》一书中分析了危机管理中的信息需求问题,提出了持续性的危机管理方法,探讨了信号寻求、危机预防、危机准备、危机识别、危机遏阻、危机恢复等相关问题[7]。
通过归纳、比较、综合各种不同层次、不同类型的公共危机信息管理所提出的工作任务,结合公共危机管理对PCIM工作的需求,将PCIM的功能划分为基础功能和核心功能两大部分。基础功能包括对危机信息的收集、处理(组织)、存储、传播和使用;核心功能包括利用危机信息进行预测、预警、决策、执行(指挥、调度)和评估。基础功能是一般信息管理所共有的功能,核心功能是在基础功能的基础上,PCIM支持公共危机管理的最基本、最普遍的功能。PCIM的基础功能和核心功能都贯穿于整个公共危机管理活动中,基础功能是前提和基础,核心功能是本质和中心;任何一个核心功能的实现都离不开基础功能,同样基础功能要想体现其价值和作用,又要通过核心功能来实现(见图3)。
[图3 公共危机信息管理功能论]
3.1 PCIM基础功能
(1)信息收集:实时、准确、全面地监测和收集与公共危机相关的各种数据和信息,强调对危机征兆信息的捕捉,重视遥感、遥测、GIS、GPS等信息技术的使用以及信息的实时动态更新。随着社交媒体的兴起,社交媒体正成为公共危机信息监测与收集的重要渠道[8]。
(2)信息处理:对危机信息进行选择、组织和加工整理,是把无序的信息流转化为有序信息流和支持危机决策的知识。在当前大数据环境下,对海量实时危机信息流的处理和挖掘分析在技术上已成为可能,正成为社会计算(Social Computing)、计算社会科学(Computational Social Science)、商务智能(Business Intelligence)等学科的研究热点[9]。
(3)信息存储:是将已加工处理的危机信息存储到介质中,以方便公共危机利益相关者使用和传播。云存储和云计算是海量实时危机信息存储的一个基本趋势。
(4)信息传播:将经过处理的危机信息提供给用户,以满足用户信息需求的过程。信息公开是PCIM的一个核心原则。新媒体在危机信息传播中的作用日益受到关注[10-12]的同时,公共危机中虚假信息和伪信息的传播问题也成为研究热点[13-14]。
(5)信息使用:利益相关者利用信息或信息服务进行公共危机管理的过程。信息使用是PCIM的目的和归宿,是PCIM基础功能和核心功能联系的桥梁和纽带。
信息收集、信息处理、信息存储、信息传播和信息使用构成信息的生命周期(Information Life Cycle),是一个不断循环往复的过程。
3.2 PCIM核心功能
(1)预测与预警:贯穿于危机生命周期全过程。在危机爆发前需要对其进行监测和预测,找到潜在的危机并尽可能的消除。在危机发生伊始,要对所发生的危机做出恰当的预警,引导和指挥公众应对危机。在危机爆发后,也需要根据危机的不断变化和特有性征调整计划和方案,达到以少量代价解决危机的目的。危机预控职能是有效避免危机的关键职能,主要处于危机爆发前的潜伏期、生成期和期中。利用无线传感网络、空间视频系统及人工智能(移动机器人)等可以有效地收集地理数据和环境状态数据[15-18],并通过预测模型得出哪些地区会受到威胁,及时做出预警。利用从急救中心及突发事件举报中心获得的数据,可以分析危机事件发生的频率及时空分布[19-20]。
(2)决策:支持危机决策是PCIM的核心功能,危机信息的收集、组织、分析、解读均以决策目标为中心。贾尼斯在《决策与危机管理中的领导》(Crucial Decision: Leadership in Policymaking and Crisis Management)一书中,在总结各类决策模式的基础上,提出了危机决策流程的约束模型和四大步骤,阐述了信息搜集在问题确认、信息资源利用、分析和方案形成以及评估和选择中的作用[21]。Roberto G.aldunate等人研究并提出了一种分布式协同决策模型,主要用于大规模减灾中的决策制定[22]。De Maio等研究了一种基于语义网络来协调异质数据和柔性计算的方法,用来处理不确定性因素和模拟植入在应急计划中的因果推理,来支持应急决策和资源调度[23]。GIS可通过获取数据、存储数据、处理数据、分析数据以及可视化数据,为危机管理者提供了决策支持[24]。除决策系统设计之外,决策信息的传达及决策中领导绩效的测量也受到了关注[25-26]。
决策功能贯穿于整个危机管理活动中,事前的决策主要是以常规决策和程序化决策为主,决策的问题一般都具有良好的结构,可以广泛征求意见,充分发扬和体现民主决策。协商民主(Deliberative Democracy)、基于地理信息的协商(GeoDeliberation)等作为重要研究主题,在公共危机管理领域正引起广泛的关注[27-28]。危机一旦发生,危机的决策目标就会随着危机事态的演变而变化,人们需要不断地做出调整和修正,危机决策变为非程序化决策。这时决策的第一目标是控制危机的蔓延和事态的进一步恶化,决策者通常以经验和灵感决策为主,由于情况紧急,往往将权威决策者的决定作为最后的决策结果。
决策过程中要解决的主要信息问题有:①准确定义危机决策问题;②针对可能出现的各种危机情境,应用专家知识和经验编制危机应急预案和应对计划;③根据出现的异常问题,判别危机情境,借助于DSS、知识库、预案仿真等技术得到处理危机的初步方案。
(3)执行。高效的执行是危机决策发挥作用的有利保证。执行阶段主要的问题有人员设备和其他资源的调度,灾害现场的实时反馈,突况的灵活应对等。在执行的过程中协作是至关重要的,大规模的危机事件响应是一个综合协作的过程,需要相邻区域的多部门主动参与和有效协作[29]。对公众参与来说,开放地理信息系统(volunteered geographic information)[30]、移动地理信息系统[31]等是有效工具,一方面会提供重要的信息交互,另一方面也会提高应急处置的效率。
(4)评估。不仅指对危机后的评价,还包括对危机前的风险评估以及危机中“可减缓性”、“可挽救性”与“可恢复性”的评价,其中尤其要注重危机前的风险评价,因为它具有“可消除性”[32]。美国联邦应急管理署(FEMA)了一系列与风险有关的文件,其中包括风险地图、评估和规划(RiskMAP)的项目管理、战略、技术服务和用户数据服务等[33]。日本学者Ana Maria Cruz 和Norio Okada研究了城市由自然灾害引发的技术灾难(Natech)[34],并提出了针对此类灾难进行风险评估的一套方法论。德国的备灾评估项目中建立了比较成熟的备灾指标和框架,可进行多种与灾难相关的评估[35](Center for Hazards Research and Policy Development University of Louisville,2006)。在火山、地震、泥石流、海啸等自然灾害风险评估与灾害影响评估中,交互式绘图信息系统、地理空间信息技术、遥感遥测等技术得到了广泛应用[36-39]。
4 PCIM方法论
著名学者拉普拉斯说过:认识研究方法比发明、发现本身更重要。如果我们把发明和发现比喻为“黄金”,那么研究方法就是“炼金术”[49]。方法论是对方法的理论说明与逻辑抽象,是具体的、个别的方法的体系化与理论化,因此相对于方法而言,方法论具有理论性、系统性和统一性等特征。
信息管理方法研究在危机管理领域虽然取得了一定的发展,但还没有形成系统的成果。公共危机信息管理有其自身的特点,所运用的方法要侧重于应用性与可操作性,必须与实际情况相适应,这就决定了PCIM的方法体系与传统的信息管理方法有所不同。
对PCIM方法体系的建构来说,一方面,方法是实现PCIM各项具体工作目标或任务的工具,因此,方法的结构应该从总体上保证PCIM各种功能的实现,即符合功能—结构的对应原则。另一方面,由于PCIM方法的来源是多方面的,方法的类别和数量是众多的,方法的性质是多元的,固此,应构建一个尽可能全面的、有机的方法框架,既明确反映各种具体方法的“位置”、反映方法之间的联系和区别,又是可以扩充和发展的,可为新方法的并入提供余地。
根据公共危机管理的四阶段模型,从支持公共危机管理流程的主要功能出发,建构了与主要功能相对应的PCIM方法体系(见图4)[41]。
PCIM方法体系由需求分析方法、信息采集方法、危机预测方法、危机监测方法、环境分析方法、深度研究方法、应急决断方法、执行控制方法和综合评价方法9大类方法构成,每一类方法又包括各种具体方法,本文只列举了部分常用或重要方法。
公共危机发生之前是信息管理的准备阶段,所需要做的是需求分析、信息采集与危机预测。需求分析方法保证了需求分析阶段所划定的信息需求范围的合理性,信息采集方法保证了所采集信息的质量与数量,而危机预测方法则直接关系到危机预报的准确性。
公共危机过程中的信息管理过程就是危机决策的过程,对应于危机决策的5个步骤,信息管理也执行危机监测、环境分析、深度研究、应急决断与执行控制5个功能。这个过程直接关系到公共危机管理的效果,对各类方法的应用也最为广泛。
公共危机后信息管理的作用是对危机管理的效果进行评价并进行及时反馈,此时的方法也主要是各类评价方法。
5 PCIM系统论
PCIM系统论主要研究支持公共危机管理的各种应用信息系统、信息架构和信息技术。美国纽约大学商学院劳顿教授认为:信息系统不只是一个技术系统,而且还是一个管理系统和组织系统,是一个社会系统。危机管理信息系统是基于不同层次、不同功能和技术的多维整合(见图5)[42]。
从技术维的角度,各种公共危机管理应用信息系统和信息平台的建设需要广泛采用各种信息技术。除计算机硬件、软件、存储技术、通讯和网络技术等最基本的技术之外,还需要利用遥感技术(RS)、GPS技术和分布式数据库技术,有效地集成分散的信息资源;采用网格技术、GMS(Geo-code Mapping System)技术、数据仓库(DM)等,建立完整、动态的危机管理综合数据库;采用GIS技术、信息可视化技术、XML技术和决策模型,建立相互关联的决策支持子系统;采用地理空间信息技术,建立协作式危机管理系统[43-44];采用网络舆情监测技术,实现对网络群体性突发事件危机信息传播动态的实时监测[45];采用仿真技术,实现对危机事件的发生、演化机理分析,加深人们对危机治理的理解和认知[46-47]。
在经典文献中,1984年,沙特朗(R. L. Chartrand)等人在名为《用于应急管理的信息技术》(Information Technology for Emergency Management:Report)的研究报告中,着重研究了应急通信系统、与自然灾害有关的信息存储与检索系统,以及其它信息技术在减灾和危机管理等方面的应用问题[48]。科林(Nick Collin)讨论了危机信息管理中对信息和技术管理重构的重要性[49]。1999年,美国国家研究理事会(National Research Council, NRC)编著的《用于危机管理的信息技术研究》(Information Technology Research for Crisis Management)详细介绍了各种可用于危机管理的信息技术的特点、作用等,并强调要通过信息技术的运用来应对各种危机[50]。在危机管理实践中,全球著名的ESI公司开发了基于Web的应急信息管理系统——Web EOC系统,已得到了广泛利用,可以使组织在没有建立紧急事件处理中心的情况下也能很好地预防和应对危机[51]。
从层次维的角度,地方危机管理信息系统支持地方政府的公共危机管理,各应用信息系统一般由政府专门部门建设,一般系统可操作性强,但可集成、可扩展性差。国家危机管理信息系统支持国家层面的公共危机管理,是地方危机管理信息系统的集成,建设中主要解决不同系统间的数据融合、共享和扩展问题。全球战略与区域应对信息管理系统支持国际层面的公共危机管理,在“全球风险社会”背景下,是支持跨国危机管理和全球危机管理的信息基础设施。在上述三个层次的危机信息系统中,国家危机管理信息系统居于核心地位。以美国国家突发事件管理系统(National Incident Management System, NIMS)为例,美国国土安全部成立后,NIMS将美国已有的最佳经验整合为一个统一的适用于各级政府和职能部门应对各种灾难的国家突发事件管理方案,使联邦、州、各级地方府与私人团体能够有效、高效、协调一致地对国内突发事件作出准备、反应以及从突发事件中恢复[52]。在实用系统层面,Sahana作为一个开放的灾害管理信息系统,能有效地促进政府、公众、企业及非政府组织之间的协作,协作主体可以跨越组织界限共享数据,共同响应灾害[53]。
从功能维的角度,公共危机管理信息系统按照功能可以划分为安全信息采集系统、动态数据监测系统、危机预测预警系统、应急预案系统、应急演练系统、应急仿真系统、应急决策系统、应急指挥系统、应急资源配置与调度系统、环境污染评测系统、灾害综合理赔系统、财产损害评估系统、医疗救助系统等。这些应用信息系统通过统一的应急信息平台进行集成,支持公共危机管理各项功能的实现。
6 结语
EPFMS分析框架是在公共危机管理与信息管理双重视域的交叉结合中基于问题域及其关系建构起来的PCIM研究框架,说明PCIM既有其背景学科——公共危机管理与信息管理——的知识支撑,又有其不同于背景学科的独特的知识元素和学科气质。
EPFMS分析框架的PCIM要素论主要研究PCIM的构成要素以及要素之间的关系,建立关于PCIM结构要素的基本认识和知识;PCIM过程论基于公共危机管理的典型生命周期过程,研究每一阶段的信息保障和信息管理问题;PCIM功能论主要研究PCIM在公共危机管理中的功能和作用,探析PCIM最基本、最普遍的功能及其作用机理与方式;PCIM方法论研究PCIM的方法来源、方法原理、方法应用以及方法体系的建构问题;PCIM系统论主要研究支持公共危机管理的各种应用信息系统、信息架构和信息技术。每个研究范畴都有其核心科学问题和研究侧重点,它们共同构成公共危机信息管理的EPFMS理论分析框架。为了便于对EPFMS分析框架有更加明确的认识,将其主要研究内容以及未来研究方向等总结如下表(见表2)。
[EPFMS
框架\&研究
时间\&研究的
成熟度\&研究的核心问题\&未来发展
方向\&要素论\&稍晚\&不成熟\&公共危机信息管理的主体、客体、环境,以及主体和客体间的信息传递、作用机制等。\&由要素内容转向要素关系研究\&过程论\&较早\&欠成熟\&以决策为轴心研究公共危机信息的螺旋式周期管理\&由灾害应对转向信息备灾和风险管理\&功能论\&较早\&较成熟\&以决策功能为核心研究公共危机信息收集、处理、存储、传播和使用中的问题,支持危机预测预警、决策、评估。\&智能化决策,突发事件的动态仿真与计算实验\&方法论\&稍晚\&不成熟\&危机信息的收集方法、组织方法、决策方法、评估方法以及改进\&新方法的引入,独有方法的建构\&系统论\&早\&较成熟\&支持信息系统建设的关键技术,如GIS、网格技术、卫星遥感、可视化技术等。不同信息系统的集成和融合问题,如数据共享、数据兼容\&综合危机信息管理系统\&][表2 EPFMS的主要研究内容和方向]
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篇8
关键词:数字测图;可视化; 空间数据库;野外测量
前言
虽然航测、遥感等技术的发展为空间数据的获取带来了革命性的变化,但是在空间数据采集、动态更新,特别是在城市建设所需的大比例尺空间数据获取方面,野外实地测量的地位还是不可动摇的。为此,近几年的数字测图技术、测图软件等发展比较迅速。同时,随着地理信息系统(GIS )的发展,数字测图日益成为GIS重要的数据来源,许多数字测图的后期工程都要求建立GIS数据库。
由于目前的测图方法和绘图软件主要还是面向传统图形应用,数字测图成果与GIS 数据要求还存在一定的差距。数字测图系统所提供的电子数据与GIS数据之间的无缝接轨是当前亟须解决的难点问题之一。一方面我们拥有大量的线划数据(如DXF格式数据),另一方面许多GIS系统数据匮乏。虽然许多测图软件系统正在努力向成图、建库一体化靠拢,但效果不佳。目前的数字测图理念还是基于实现《图式》所要求的可视化效果为主,只是在要素分层、数据编码等方面给予了一定的重视,对属性数据采集、空间数据完整性的认识缺乏足够的重视。为此,本文提出了一种以GIS 建库为核心的数字测图模式,即“GIS采集前端― GIS数据编辑与建库―图形编辑”。在这个流程中,首先按照GIS的理念采集空间和属性数据,建立GIS数据库,在此基础上按照《图式》要求最终完成图形的可视化编辑。
野外数字化测图的发展
传统的测量仪器和测量方法是靠人来对准目标、读数、记录,然后将这些数据解析到图纸上。随着测绘仪器的进步,测量方法、成图模式也发生了根本性的变化。从仪器发展看,全站仪、GPS的出现使测量数据的读取、存储实现了数字化、自动化;从绘图方式看,传统的小平板已向内、外业一体化发展;从测量方法看,全站仪、GPS的采用使得测区内控制点和碎部点的精度分布变得更加均匀。
本文主要探讨数字测图的成图模式发展状况。概括起来,数字化测图目前主要存在两种模式,即数字测记模式和电子平板模式 。
数字测图模式,主要是外业测量,内业成图。该模式外业主要由电子手簿或测量仪器记录坐标、编码,同时人工配合画草图,然后将存储的数据和草图交由内业,内业人员将数据读出、在计算机上展点,依据草图将数据连接起来形成图形。这种测图模式比传统测图大大地提高了工作效率,但存在两个方面的问题,一是草图和存储的数据容易出现不匹配的现象,造成外业返工,主要原因是记录数据的测站和绘制草图的移动站之间的不协调;二是内外业的分工,容易产生对草图理解上的差异。另外,该模式下野外数据编码容易出错、草图绘制的信息量难以满足内业作图需要。
电子平板模式,在现阶段,野外现场测图,实时成图。尤其是便携机的出现给数字测图提供了发展机遇。它利用计算机与测站仪器通讯,动态地获取测量数据,在屏幕上即测即显,外业实时成图,实时编辑,纠正错误。该模式能够在野外比较直观地生成图形,大大减轻了内业工作量,同时绘图的质量也有了较大提高。它也有一些不足之处,比如加大了外业的工作量,笔记本电源受时间限制、容易受天气影响,测站缺乏对镜站的了解等。近来出现掌上电脑和嵌入式操作系统,使得镜站指挥测站成为可能,该工作模式可把测站数据通过无线通讯的方式传送到镜站,然后,由镜站工作人员根据实地情况,实现地形地物的即测即绘。
这两种工作模式的共同点就是测量数据和绘制图形的传输介质都由纸质变成了数字形式,但绘图的基本要求还是以传统的纸质绘图要求为准。主要原因有两个,一是野外测绘的直接需求来源于传统的对测量数据的需求;二是对测量结果质量的检查和评定还是以GB/T7029―1995《1:500 1:1000 1:2000地形图图式》为主要检查依据,测绘单位必须首先按照传统的绘图模式完成任务。虽然从数据管理(如分层、编码等方面)正在逐步向GIS靠拢,但从信息量的获取角度看,目前的数字测图成果与GIS之间还有一定的距离。
野外数字测图与GIS建库的矛盾
许多数字测图软件都具有向GIS转出数据的能力,但由于数据格式之间的不一致,转换过程中往往要丢失许多信息,并且转换后的数据编辑工作量非常大。下面主要从数据的获取及存储方式、属性采集、可视化等方面来分析目前数字测图成果与GIS建库之间的矛盾。
1 数据的获取与存储
野外测量时,由于受通视、测点连接次序、分幅等条件的限制,会造成空间目标存
储上的不完整。如图1所示。
图1街道存储的破碎表示
图1 中灵山大街本来是一个完整的空间实体,但所存储的图形却是离散化的多个实体。这些图形实体转入GIS库后处于分段状态,没有空间目标的整体概念。这为建立空间数据库、空间数据与属性数据连接、空间信息查询和分析都带来极大的不便。
测图软件的绘图算法对空间数据存储也有较大影响。主要体现在图形的表达方法上,如图2所示。在图2中,一条曲线采集了4个点表示曲线特征点,(a)为测图软件拟合后生成的图形。如果单单由这4个点代表这条曲线,那么由于在转储数据过程中插值算法的不同就会造成在GIS中的折线表示,差别较大。如图 (b)中的两种情况。这说明不同系
统间空间实体的存储表示上有较大的差异。
图 2 曲线转到GIS中不同的变化
2 属性采集
制图的核心问题是选择什么样的地面景观用于制图,即内容重于技术。在空间对象的选择上,一般还是按照《图式》所要求的内容进行筛选。但在属性数据的筛选上,野外测图和GIS的差距就比较明显了。
属性数据是非空间数据,主要表示空间实体的定性(如名称、类型、特性)和定量(数据和等级)特征。在一般的数字测图软件中,属性数据是通过注记或图形的颜色、线型、大小等方式来表达的,这些内容一般直接通过图形可视化即可表达出来,不需要属性数据库的支持。
长期以来,人们已经建立起了采集属性数据的习惯,即按照《图式》要求进行。但从建立地理信息系统的角度看,这些属性数据远远不能够满足建立各种统计、分析模式的需要。在没有空间数据库支持的情况下,即使采集了属性数据,也不能很好地与实体ID建立有效的关联。
比如建筑物属性数据采集,《图式》要求标注的内容也就名称、材质、层数等,以上数据可以图形或注记的形式表示出来,但该楼的竣工时间、结构形式、用途、所属单位、使用年限等数据却不可能再在图面上进行表示,也是以往测量工作所忽视的。若有意识地采集这些数据,还需要测图软件系统的支持。否则,在建立GIS 属性库时,属性数据和空间数据的对应关系也将是一项非常繁琐的工作
3 可视化
可视化是为发挥人思维能力的创造性而提出的。它既是一种新的技术,也是一种艺术。它的艺术性主要体现在对空间数据的综合以及可视化表达方面。不管图形的比例尺多么大,地面上繁多的事物和现象总不可能全盘搬到地图上去的,人们只能选取表示其中的一部分,即制图综合。在可视化综合时,对象的概括、地物的移位、图画统一协调等综合方法使得空间实体定位特征受到了影响,但为了保持正确的空间关系以及图形的可视化效果,综合是必要的。照此说来,将传统测量绘图的图形直接转换成为GIS空间数据是一种逆向做法它颠倒了GIS数据与可视化图形的关系。
可见,在测量仪器、测绘理念、电子平版软件、国家要求等多方面都存在制约数字测图成果向GIS数据库顺利过渡的因素。笔者认为问题核心是“艺术化的图形与GIS数据模型存在差异”。测图理念可变、数据格式和存储方法可调整,但要数字测图同时满足传统的图形绘制和GIS建库是非常困难的。
以GIS建库为核心的数字测图系统设计
由于GIS数据的分层管理以及属性数据的后台支持,所以人们可按条件随意抽取数据,形成各种专题,传统的纸质图形只不过是基础GIS的空间框架专题罢了。纸图不具备GIS数据灵活优势,它不能进行图层的开关、数据的过滤。与GIS可视化相比,传统的地图制图是空间数据的艺术化产品,艺术化的东西与数据库存储的内容是不可逆的。图形是GIS数据库基础之上的高端产品之一,那种将绘制好的艺术化的图形通过数据格式转换成为GIS 数据库的做法是不太合理的。针对野外大比例尺数字测图提出了一个基于GIS建库的流程,
如图3。
图3以GIS为核心的野外数字化测图流程
在该流程中,共分为3个阶段,即GIS数据采集前端、GIS数据处理与管理、图形编辑制作。其中,GIS前端采集自成体系,它包括坐标采集、数据编码、对象创建与调整、属性表的创建与维护、空间实体可视化等几个方面。它的作用是野外空间数据采集,但与电子平板有两个主要区别。1电子平板是以图形为核心,GIS前端是以存储数据为核心;2电子平板的图形可以直接用来输出,它的可视化功能主要检查、验证测量结果的正确性,而不能作为最终成果输出。由于按照GIS进行数据采集与传统的测图在理念上有一定的差别,利用它进行野外测量时,应建立起GIS空间实体完整性、属性数据与空间数据关系等一些基本概念。该系统采集的数据不用转换就可直接进入相应的GIS系统。
GIS处理平台是与前端相对应的GIS系统,该系统具有数据编辑与修改、质量检查的能力,具有建立空间拓扑的能力,具有空间属性一致性检查的能力,具有数据输出的能力,具有数据管理的能力。它可以是ArcGIS,ArcView,MapInfo等系统的简板,它的作用主要是内业GIS的数据处理。
图形绘制平台是空间数据库的可视化系统,它可完成《图式》要求下的图形绘制。通过该平台的数据综合、数据编辑与处理、可视化效果调整等手段,工作人员可以按照《图式》要求的内容和表示方法将相关图层内容合理地制作成为可以输出到纸上的图形。
篇9
关键词:GLOBAL MAPPER软件 等高线回放法 数字高程模型 DEM精度检查
一、引言
传统的地形图,都是将地面上的信息(地貌、地物以及各种名称)用图形和注记的方式表示在图纸上,优点在于直观,便于人工使用。但随着计算机技术和信息处理技术的飞速发展,纸质地图不能被计算机直接利用,无法满足各种工程设计自动化的要求。因此,地图的数字化产品逐步得到开发应用,DEM产品就是其中之一。
二、简介DEM以及DEM精度研究的历史和DEM精度检查的重要性
1. DEM是“数字高程模型(Digital Elevation Model)”的英文简写,它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型,是数字地形模型(Digital Terrain Model,简称DTM)的一个分支。DEM描述的是地面高程信息,它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、 通讯、气象、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。
2. DEM是我国最重要的基础地理数据之一,也是地理信息系统的核心数据库及进行地学分析的基础数据。我国测绘部门完成的覆盖全国范围的四种基本比例尺DEM,已经在国民经济中发挥越来越重要的作用。DEM质量是DEM的生命,一直是DEM基础理论研究的重点,DEM质量通过精度来描述。DEM作为国家基础地理数据之一,其精度问题直接影像到DEM的应用效果,这也是国内外学者关注的核心问题。
3. DEM精度研究以1988年为界分为两个阶段:从1958年数字高程模型概念提出到1988年,这个阶段对DEM精度研究的基本特征是内插技术分析和数据采样策略研究;之后,对DEM精度研究逐步由内插分析转向原始数据质量控制与分析。近几年来,随着DEM应用由数据层面向地学建模和地表过程分析的转变,DEM误差与结构特征对应用的影响分析成为一个研究热点。 精度是评价模型好坏的重要指标,同时DEM精度也是数字地形建模、数字地形分析和各种地学过程模拟最为重要的问题。
三、DEM精度检查方法简述
DEM精度是指所建立的DEM对真实地面描述的准确程度。一般来说,DEM原数据的精度与其生产方式密切相关,不同的生产方式获得的DEM的精度也有所不同。检查DEM总体精度有以下几种常用的方法:
1)协方差函数法:这种方法把起伏的地表看作一个随机函数,然而事实并非如此,地表往往是一个极其复杂的确定几何面,因此该方法评定内插精度效果较差。
2)传递函数法,传递函数法仅仅满足地表起伏变化均匀的情况,忽略了某些特征点、线对内插精度的影响。这种方法并不适用于评价DEM的总体误差情况和精度分布,其结论通常与实际情况不符。
3)等高线回放法,DEM使用某一算法内插生成等高线,将回放后的等高线和实际的原有等高线相比较,检查等高线误差的实际状况。等高线的回放模型,可以评价DEM精度的总体状况以及DEM与实际地形吻合的情况。
4)任意点法,在外野实地布置测量检查点,或者在空三加密的时候设置埋伏点,与DEM数据进行对比。这种试验法判别精度,检查点的取样缺乏严密的理论基础。
5)立体检测法,在全数字摄影测量工作站上的检查是最直接也是精度最高的检查,不仅可以观看立体检查,而且可以叠合矢量进行高程精度检查、平面精度检测、接边精度检查。但是在全数字摄影测量工作站或数字摄影测量工作站的检查往往耽误作业员的生产进度,降低了生产效率,加大了生产成本,只适合小范围的抽查,不适合普查。
在目前对DEM尚缺乏有效理论精度估计的情况下,为检查DEM精度的总体状况以及DEM是否和实际地形吻合的情况,回放等高线仍是一种准确、全面、自然的检查方法。综上所述,在实际数据生产中,为检查DEM精度的总体状况以及DEM是否和实际地形吻合的情况,一般采用DEM内插回放等高线的方法,即以“目视检查”方式进行,即人工进行回放的等高线和原始等高线对比分析,并判断误差的分布和程度,或手工量测“同名”等高线的平面变形量,它是一种定性为主的方法。
四、 在Global Mapper环境中采用等高线回放对DEM精度检查的方法
1. 简介Global Mapper软件:
Global Mapper 是一款地图绘制软件,不仅能够将数据显示为光栅地图、高程地图、矢量地图,还可以对地图作编辑、转换、打印、记录GPS及利用数据的GIS功能。Global Mapper的主要用途为浏览、合成、输入、输出大部分流行的扫描点阵图、等高线、矢量数据集的软件,它可以编辑、转换、打印各类地图图形文件。它可以转换数据集的投影方式以符合你的项目的坐标系统,并可以同时对数据集的范围进行裁剪。它还提供距离和面积计算,对比度调节、海拔高度查询以及一些高级功能,如图像校正、通过地表数据进行轮廓生成,对3Dpoint数据转换为三角多边形和网格化等。
2. 在Global Mapper环境中采用等高线回放对DEM精度检查的基本操作
1)打开软件的主界面,点击Open Your Data Files按钮,选择栅格格式的DEM文件,在弹出的对话框中设置投影,确定后显示出DEM彩色晕渲图。
2) 根据DEM反生等高线,在工具条选“文件”在下拉菜单中选“生成等高线”在弹出的对话框中主要设置等高距,其他默认,确定后生成等高线。
3) 引入原始等高线数据,直接在工具栏里打开文件按钮中直接打开原始等高线数据文件,原始等高线数据文件可以是多种格式,如dgn、dwg、mdb、shp、asc、e00、dxf等格式。
4) 通过工具栏中的“打开控制中心按钮”对显示样式进行设置,把根据DEM反生出的等高线和原始等高线分别设定成不同的颜色和线条样式,使图面清晰明了,对于目视检查效果更明显,检查过程更直观,能更方便的检查数据粗差。
3. 检查结果分析
经过DEM生成的等高线数据和原始等高线数据以及DEM晕渲图的套合比对,可以直接检查是否有高程异常。对于因算法不完善而导致生成等高线未封闭、分叉等现象,允许其存在。另外,需要强调的是,如果直接对DEM成果提取等高线,则提取的等高线可能有折角,不够圆滑。如果工作需要,还可以把矢量数据加载进来进行相关性检查,检查山形、水流方向、等高线和高程点关系、等高线与地物关系是否正确。
美国地质调查局在制定的DEM数据标准中要求中误差不允许超过三分之一等高距,最大误差不超过三分之二等高距。我国地域辽阔,地貌类型千差万别,对于各种比例尺DEM不易用统一标准,所以,DEM质量评价还要依照国家标准和具体应用的需求。对于在目视检查过程中发现粗差,适宜返回立体检查,或者实地检测。
五、 结束语
DEM的质量控制是当前广大的地理工作者非常关注的问题。我们进行质量检查,不仅仅是为了得到检查结果,主要还是为了质量控制。数字摄影测量所生产的DEM产品是最原始的数字高程模型数据源,其精度直接影响到DEM在其他环节中的应用,所以,原始DEM数据的质量控制更是重中之重。本文利用Global Mapper软件采用等高线回放方法,对原始等高线和DEM回放生成的等高线进行套合检查,最终得到DEM精度的评定,为今后DEM的精度评定提供了一种方法。但由于实地的特征是千变万化的,没有任何一种评定方法能完美滴解决所有问题。只能根据实际需求以最优化的方法进行评定,采取最经济、有效、方便、实用的方法。
参考文献
宋小东 《地理信息系统实习教程 》 科学出版社
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1当前电力通信网络的特点
(1)网络中通信技术复杂多样,要求网管系统功能全面。电力通信网发展到现在,是一个将各种技术综合在一起的网络,并且随着以后的技术发展及技术更新,复杂性会日趋严重。
(2)电力通信网是一个变化的网络。要保证通信网络的可持续性建设,对网管系统的适应性要求很高。一方面新技术和接入方式还在不断涌现;另一方面,网络中容量系列的范围、传输带宽的范围、地理覆盖的范围、接入业务的种类、环境的要求都是动态变化的。
(3)用户敏感性强。由于电力通信网络承载了我国电力调度及自动化等重要业务的通信,因而对电力通信网络业务质量的敏感性很强。网络管理为达到保证业务质量的要求就应对网管系统的实时性和有效性要求比较高。
(4)成本投入也是网络管理系统的核心问题。综合网络管理系统更是如此,为获得更高的经济效益,通信网网管系统的建立应是技术先进、层次高,但要成本低。
2电力通信网络管理的设计原则
(1)TMN是国际电信联盟ITU—T专门为电信网络管理而制定的若干建议书,主要是为了适应通信网多厂商、多协议的环境,解决网管系统可持续建设的问题。TMN包括功能体系结构、信息体系结构、物理体系结构及O3标准的互联接口等项内容。通过多年来的不断完善和发展,TMN已走向成熟。国际上的许多大的公司(例如SUN,HP等)都开发出TMN的应用开发平台,以支持TMN的标准;越来越多国际、国内的通信设备制造厂商也宣布接受Q3接口标准,并在他们的设备上配置Q3接口。国内的公用网、部分专用通信网都有利用TMN来建设网管系统的成功范例,例如:全国长途电信局利用HP的TMN平台0vDM建设全国长途电信三期网管;无线通信局利用SUN的SEM平台建设TMN网络管理系统。TMN的优点在于其成熟和完整性,是目前国际上被广泛接受的体系中最为完整的通信网管标准体系;TMN的不足在于其复杂性和单一化的接口。这些问题在网管系统建设中应该加以考虑。
(2)网管系统的网络化:企业网络随着技术的发展不断进行着扩充,新型网络设备、防病毒、防火墙、IDS、VPN等大量异构节点小断地对网络进行着完善,如何把这些异构的系统通过网管系统统一、集中地管起米,就必然要求网管系统将不再是一个封闭的独立系统,而应该是一个开放型的管理平台,新增的网络异构节点都能够纳入平台中,实现统一、集体化的网络管理:
(3)综合接入性。网管必须满足各种通信网络、通信设备的接入要求,兼容各种制式、各个厂商的产品:采用客户端位服务器被管理资源的三层系统结构,同时引入TMF对NGOSS的若干建议和规范。
(4)网管系统的一体化和独立性:网管系统应实现电力通信网的一体化管,即各种功能网络管理系统的应用程序统一设计,采用统一的界面风格,采用一致的名词术语。用统一的管理操作界面去操作控制不同型号、厂家的同类功能设备。在同一个平台、界面上监视、处理网络告警.控制网络运行。
(5)网管系统的入机界面。①对象化的思想应该贯穿在网管界面的设计中。将图形上的元素及元素的组合定义成图形对象,将图形对象与它所表示的数据对象、实际的通信设备串联起来,实现实物、数据、表示界面的统一。这种对象化的设计方法保证了网管系统数据和界面的统一,保证了网管系统对被管理系统的变化的适应能力。对象化的设计观念应推广到网管系统入机界面的各个方面,例如:语音申告、媒体管理等。②网管系统的界面应不断采用新技术加以更新、改造。界面是表示一个系统的窗口,界面的优劣直接影响人们对系统的第一印象,影响人们对系统的使用。引入新的技术,提高系统界面的功能、界面的可观赏性、系统的易使用程度是网管系统成败的又一关键因素。GIS是目前实用化和技术经济性能都EB较高的一项可视化信息技术,GIS采用对象化设计思想,支持地理信息数据,支持多图层控制,采用矢量化图形方式。GIS在信息管理系统的数据表示界面方面应用广泛,在表示与地理信息有关的数据界面时尤其优秀,电力通信网管系统可以采用GIS技术开发基于地理信息系统的网管应用界面。Web是一种影响非常广的、为人们广泛接受的、使用方便的数据浏览界面,Web支持的数据包括文本、图形、图片、视频等,支持数据库的浏览,而且支持的数据种类和数据格式还在不断丰富。利用Web的优势作为网管系统的信息媒介是一种非常明智的选择。
(6)完善的应用功能及客户应用接口的开放性:对已有的通信平台和业务流程进行优化,将语音、视频、数据、安全、移动性、及企业应用集成到~个统一的智能通信平台一以减少通信延迟、加快市场反应、优化企业流程,提高个人办公和企业运作效率,从而准确捕捉市场机会、实时响应用户需求、快速推出新的产品和服务,提升整个企业的核心竞争力。
3电力通信网管系统解决方案
(1)需求分析。在选择网管系统方案时各种因素都会影响最终的决定,如网络管理要求、通信系统规模、通信网络结构、技术经济指标等。网络管理要求应是确定网管系统方案的首要因素。并不是在任何情况下网管的配置越高、功能越全越好,如果管理要求只关心对通信设备的实时监控,那么最佳方案是选择监控系统。在完成监控功能方面,监控系统的实时性能、准确程度都较复杂的网管系统要高。同样如果管理要求只关心通信设备的信息,只需要建立网元管理系统即可。但如果是一个管理一定规模的通信网络而且提供通信服务的管理单位,那么就应该选择能够涵盖整个通信网的网管系统。
(2)故障信息分析处理平台。故障信息分析处理平台与实时数据库协同工作,对实时报警和事件信息进行策略分析,判断出网络中故障的起因。建立策略库存储故障分析的策略数据,策略是故障分析的依据,策略中定义一系列对告警信息过滤和关联的计算方法,通过策略实现系统对告警信息进行智能分析。分析是依靠故障分析引擎完成的,分析的依据是策略,分析的方法包括过滤、关联、升级等。分析从大量告警信息中得出网元的故障状态。策略库小的策略是开放的,可以因网络和设备的不同而改变,并可为用户提供编辑策略的工具。分析出的故障原因信息为故障管理模块中高级功能提供了有力的支持。资源管理系统的实现并不复杂,但对海量数据的高效率处理和保证数据的统一性是十分重要的。根据电力通信专用网络的特点,方案采用一种紧凑式的数据库设计,通过对原INMS数据库进行扩充,实现资源管理数据库。其目的是:保证各种网元数据和资源数据的统一性;简化数据维护的工作量,提高数据处理的效率,方便用户操作。资源管理系统提供各种应用软件和入机界面,对网元和资源数据进行浏览、查询、统计、报表,同时对数据库巾的各种数据进行创建、删除、编辑等操作。
(3)系统结构。为了保证网管系统能较好适应电力通信网的特点,满足电力通信网的管理要求,网管系统应能兼容多机种、多种操作系统;应能设计成冗余结构保证系统可靠性;应能充分考虑系统分期建设的要求,充分考虑不同档次的网管系统的需求。系统包括业务管理平台、资源管理平台、调度运行平台、数据处理平台、数据采集平台,是一个比较完整的支持电力通信网络运行过程中各种实时监控、通信资源、通信业务管理的系统,基本实现了电力通信网络管理的自动化和智能化。