地理信息系统论文范文

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现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展，越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)软件中，势必大大增强GIS信息的表现能力，扩大GIS的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于GIS软件中呢我们认为应从两方面来设计科技论文：其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中，并保证提供GIS软件的双向检索及各种分析功能；其二是在应用过程中，怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.

1多媒体数据的有效管理

通常，应用软件中的多媒体数据有两种生成方式：一种是媒体播放之前，将其数字化到数据库当中，播放时从数据库中取数据；另一种是播放时，边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库，即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.

1.1GIS数据库中多媒体数据的管理

1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前，多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的，实际上，很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的，因此，GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库，即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型，一但时空数据模型的研究有所突破，不仅能解决时态GIS的应用问题，还将解决空间数据库中动画数据的管理问题，即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.

有关时空数据模型，张祖勋［1］提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息，而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上，建立分级索引，以便能快速找到所需的时空过程的数据.

要使用这种建索引的基本修正法，需要考虑两个问题，一个是如何建立索引；另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.

关于建索引的问题，笔者认为：基态，亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期；T.时间轴；t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态，其中tn为基态，即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的，每产生一个新的现在时态，就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件，同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例，如图1所示，当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时，就需产生tn-2i～tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间，而又不影响对任一时态的检索速度，可将tn-2i+1～tn-2i的索引差文件删掉，所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.

关于差文件，笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的，这意味着差文件包含有两类目标信息：一类是前一时态有而后一时态无的目标信息；另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索，应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的，即01(目标从无到有)；10(目标从有到无)；1N(目标从一个变成多个)；N1(目标从多个变成一个)，以及目标空间信息无变化，属性信息有变化；目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索，在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明，当然，这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似，差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成，差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.

1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些GIS的应用中，认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型，使得既能遵循其自身特点，又能有效地建立起它与空间数据的联系，是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.

目前，多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中，就必须对现有的关系模型进行扩充，使它不但能处理格式化数据，也能处理非格式化数据.杨学良［2］就这个问题提出了3种技术策略：将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性)；将每个元组作为一个完整文件保存；元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项，而非格式化数据单独存贮.

对比这3种技术策略，第一种技术策略方法简单、容易实现，适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复，以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用，但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起，这既增大了应用程序设计的复杂性，又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此，我们认为，在第一种技术策略的基础上，增加一个或多个属性项，用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息，当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时，可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.

1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成

多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中，边统计、分析运算，边生成结果数据——多媒体数据.

1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术［3］，因此，空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有：地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.

为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果，我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实［4］是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感.比如，可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果，使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等，使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.

1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有：统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析，通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析，以及主成分分析等.

为了更加形象化，我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示，甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者，还可以配上解说词，以增加系统的感染力，而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.

2GIS应用系统中多媒体功能的实现

在GIS应用软件中进行多媒体功能实现，首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下，GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来，那么怎样实现区域分析中多媒体功能

2.1空间数据库中多媒体数据的播放

由前所述，空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据，这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数，必须根据时态GIS的空间数据库结构，设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.

下面简述动态显示时态GIS中ti～tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n，其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件，擦除ti状态有而ti+1状态无的信息，显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i＜j时，转(3)；否则结束.

如果用上述算法来实现动态显示时空过程，还有很多细节需要设计.首先，在(1)步骤，从基态开始，逐级逐步检索，每检索到一个状态差文件，就需根据差文件来生成该状态信息，直到ti状态处；其次，在(3)中，需要用到动画技术，擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容，而显示后一状态信息之前，需保存后一处信息内容，再予以显示新状态信息.

2.2属性数据库中多媒体数据的应用

一般来说，多媒体数据主要应用于两个方面：一个是简单播放；另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者，只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放；对于后者，这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF，根据多媒体数据的文件信息和数据流信息，通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.

3多媒体技术在GIS中的应用前景

(1)实现资源信息的科学管理，提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式，而在管理空间信息的同时，对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放，大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身，会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统，既能表明所售住房的空间位置，又能从中检索其住房环境及内部结构，而且可以动态地删去当天已售出的房子，给出不同价格等；旅游导游系统，可以在为观光游客制定导游路线时，就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.

总之，将多媒体技术和GIS技术相结合，是计算机应用领域的一个发展方向，它会改变人们的工作、生活、思维方式，推动信息社会的前进.

参考文献

1张祖勋.时态GIS数据结构的研讨.测绘通报，1996,(1):19～21

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对于中学地理教学来说，地图的作用是至关重要的，它是最为经常用到的教学工具，信息量比较大，且形象直观。为了培养学生的地理能力，首要的就是要培养其学习地图的能力，也就是说，要学会对地图进行阅读以及填绘和分析。传统教学中，一般都是利用教学挂图以及课本附图还有复合投影片等形式对地理分布知识进行讲授，虽然利用教学挂图和投影仪能够深化教学，可是在使用过程中会占用空间，容易损坏，而利用GIS技术自主制图，能够将教师的问题清晰反应出来，也不容易损坏。这样制作出来的地图，信息容量比较大，且精度比较高，表现形式具有丰富性，能够进行动态显示，容易对内容进行修改以及扩充，也能够结合具体需求提供信息，另外，它还可以将分布图以及信息数字进行结合，使学生具有量的概念。

（2）可以进行空间查询。

利用这一技术能够达到双向查询的效果。比如，在对我国省级行政区进行教学的过程中，教师可以利用动态闪烁的形式显示行政区名称以及简称还有位置和轮廓等，同时还要赋予其属性，能够随时对其面积以及人口还有社会情况和经济状况等进行查询。另外，这种可视化能够提升学生自身的感性认识，将其学习兴趣充分调动起来。

（3）使知识教学更加丰富。

GIS能够对传统观念和认识加以改变，使教学与学生都能够有全新心态对地理知识加以探索与学习，对学生思维理念加以培养，增加其个性化学生。教师在对研究课题进行确定以后，学生能够利用GIS数据库开展研究性学习，从多个方面对研究内容加以了解，对知识教学加以丰富，使学生学习能力和教师的教学水平得到提升。

二、在中学地理教学中对GIS使用的几点建议

（1）对相关教育资源进行建设。

从当前情况看，GIS技术成果一般都被用在商业中，在教学中的应用比较少，因此，要对中学地理教学过程中GIS技术的应用加以重视。对中学地理教育的相关软件以及地理数据资料进行开发，对教师进行GIS知识培训，是中学教师地理专业水平以及计算机操作水平得以提升。在对人才进行培养与培训的时候，一定要和中学教学进行衔接，多开设GIS课程，对相关教材以及案例数据进行编写与制作，使教师对学生的学习进行指导，教师要改变传统单纯教授知识的模式，而是要将教学过程变为提供以及加工地理信息并解决地理问题的一个过程。当前，由于计算机技术不断发展，教师要对免费资源进行科学利用，利用自身知识进行修改并利用。各级中学也可以和相关院校进行交流，使GIS技术和资源实现共享。

（2）对GIS教育加以普及。

在中学地理教学过程中，应用GIS技术，就是要求学生在对计算机相关知识进行掌握之后，可以利用GIS技术针对相关数据加以操作和处理，之后能够对实际问题进行解决。在当前社会中，GIS技术的作用越来越重要，因此，要确保这一技术在中学地理教学过程中得以普及。从当前情况看，我国很多地区的中学都设置了微机室，虽然在数量以及质量方面无法满足学生的需求，可是学校只要进行认真规划，合理进行利用，就能确保学生上机机会，使学生对GIS的基础知识进行操作应用，保证GIS技术的普及。

（3）对相关教育体系进行构建。

不能在大学才开始进行GIS教育，要融入在中小学教育过程中。结合教学环境要分地区以及分层次和分级别对GIS教育在中学阶段进行设置并逐步做好落实工作。要在教学过程中分成基本要求教学以及拓展教学和研究性教学，也可以根据课程设置的相关结构，将其分成必修课程和选修课程，构建一套完整的GIS系统。在中学地理教学过程中利用GIS技术，能够使学生对地理学科有一种正确的学习态度，和地理的前沿科技动态进行接触，坚持与时俱进的原则，为GIS人才以及地理学科人才和复合型人才的培养打下良好基础。

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沈阳市的燃气事业始建于1923年，是国内最早生产和使用燃气的城市之一，现拥有地下燃气管网2156公里，燃气居民用户80万户，工业用户3000多户。随着沈阳市城市建设的飞速发展，我市的燃气管道用户及管网规模在不断扩大，手工的管理模式和管理手段已无法满足“合理规划、科学管理、安全供气、优质服务”的要求，因此，寻求一种高科技、现代化的管理手段是当务之急，我公司经多方面调研分析，认为建立地下燃气管网地理信息系统是解决问题的捷径，通过地理信息系统可以实现燃气管网的动态管理，以便为城市燃气规划、管网管理、燃气事故预防及突发事故的处理等迅速、准确地提供管网的相关数据。

该系统是采用先进的计算机网络、通信技术、地理信息技术，建立在强大的网络系统平台上，支持大型数据库系统。在这个网络信息系统平台上，可以实现燃气管网的规划设计、输配管理、图档管理、抢修辅助决策、燃气用户管理及综合查询、统计等功能，各管网相关部门可以实现在各自部门同时查阅管网信息，以提高管网信息利用的效率。该系统建设分两期进行，一期工程主要完成数据的采集、管理、更新、查询、分析等主要功能，二期主要完成系统网络工程的建设。

二、技术路线

煤气管网地理信息系统的建立是一个复杂的系统工程，其建设的好坏不仅影响系统自身的应用情况，也将对整个沈阳市城市地理信息系统的推广产生深远的影响。为此，在设计和建设中必须遵循以下原则：

规范化原则

城市建设地理信息系统须严格遵循国家、辽宁省及沈阳市有关城市规划、建设与管理的法规。数据的分类编码应该严格遵循现有的国家标准、行业标准，并根据辽宁省和沈阳市的地方特色，制订适合于本系统的分类编码方案。

先进性原则

系统的功能设计应该立足于较高的起点，在考虑性能价格比的同时必须着重考虑系统的先进性。在软硬件平台的选用上考察国内外最新技术，同时也应考虑系统的通用性及各部门现有的软硬件平台及应用水平，便于该项目的成果尽早产生效益。本系统的地理信息系统平台采用国际上处于领先水平的美国ESRI(EnvironmentalSourceResearchlnstitute)的Arclnf08，使系统立足于高起点，为煤气系统的开发及应用打下良好的基础。

完备性原则

系统的数据结构和功能体系应能充分满足用户提出的合理需求。

适用性原则

系统应具有良好的人机交互界面，易于使用，在系统的设计过程中，全面考虑各种特殊情况，使系统具有通用性。

示范性原则

沈阳市煤气地理信息系统是辽宁省第一家专业管网系统，该系统的建立为沈阳市其它管网系统的建立积累技术经验，同时也可以为其它兄弟城市建立管网系统提供宝贵的技术支持。

可扩充性原则

系统的要素、编码、功能和数据库结构都必须易于扩充，以满足系统进一步的发展和沈阳市城市地理信息系统建设的需要。

三、系统一期工程

目前，沈阳市煤气总公司的管网资料主要以纸质的500图、台帐、竣工档案等形式存储，无任何数字化管网信息，因此系统一期的一项主要工作是建立管网地理数据库，此项工作主要由属性录入子系统、数据管理子系统来完成。

l、煤气属性数据录入子系统

说明：在系统建立初期，为了方便用户属性的录入，用VB和Access相结合开发了属性数据录入子系统，它主要应用于系统建立初期属性数据的大量录入，系统建立以后，不再使用此系统。

录入：通过拷贝、提供可选项等方式，提高属性数据录入的效率，录入过程中可以实现记录的全屏幕编辑，如：删除、修改、存盘等操作。

查询：通过28种查询方式，查询到满足用户条件的记录。

修改：高级用户可以实现属性数据的批量更新、恢复。

报表：可以实现条件报表，动态报表

2、煤气数据管理子系统

说明：在系统建立初期，为了实现数字化各工序的管理，图形和属性数据的挂接，图幅的拼接，错误的检查等工作，用VB和Maplnfo相结合开发了数据管理子系统，它主要应用于系统建立初期。

管点分类：在拼接完成的1：5000区块上，完成调压站、抽水缸、节点、罐站、阀门井的分离

属性挂接：在拼接完成的1：5000区块分类表上，实施点属性的挂接，全市拼接完成之后，完成点属性向线属性的抽取。

查错：查出各种图面错误(符号用错、线端点无点符号、点符号不在线上、重复点、悬挂点、重复线、点号重复、点号为空)

拼图：完成1：5000范围内的拼图，全市的拼图·转换：利用Maplnfo的转换工具，将数据转换成Arclnfo的E00格式或CAD格式。

打印输出：查询结果报表，总表报表、标准图幅打印

3、煤气地理信息系统

说明：在ARC／INF08环境下，以VB6．0作为系统二次开发语言，实现煤气管网的专业化管理。

查询：快速查询、组合查询、关联查询、空间查询。

统计：快速统计、组合统计、关联统计、空间统计。

专题图：以字段为依据、生成各种专题地图。

标注：根据标注参数设置，完成自动标注、扯旗标注。

分析：垂距分析、爆管分析、横剖面分析、纵剖面分析、两点连通分析开关测试、预警分析、水力计算、动态监控口

图形管理：开始编辑、拴点上图、捕捉设置、停止编辑、图幅打印、沿道路打印。

属性管理：单记录属性管理、多记录属性管理、更新维护次数、报表打印。

动态报表：查询、统计、分析结果的动态报表。

图纸输出：标准图纸的黑白打印、彩色打印、任意打印、沿道路打印。

数据转换：与Maplnfo或AutoCAD之间的双向转换。

4、动态监控子系统

利用煤气总公司已建成的动态监控系统采集的数据(存储在SQLSERVER数据库中)，实现监测点数据在电子地图上的动态显示。

四、系统二期网络工程

煤气二期网络系统是在煤气一期工程系统(单机版)的基础上扩充了网络功能。二期工程的建立可以更好地发挥煤气数据资源的价值，煤气数据资源是煤气公司宝贵财富，是近，百年来，几代煤气人辛勤劳动的结晶，它的数字化、错误的纠正更是耗费了大量的人力、物力

，网络的建设可以使煤气总公司这一宝贵的财富发挥其应有的作用和功能。二期网络工程的建设与施，使各管网相关的部门可以及时了解最新的管网信息，为管网的设计、运行、维护、更新、管理提供高效、准确、及时的管网信息，加强管网科学化、自动化管理，为沈阳煤气事业的腾飞，打下坚实的基础，造福子孙后代。系统二期网络工程的建设，使得煤气公司的管网系统采用了客户朋艮务器(C／S)方式，成为了真正的企业级的地理信息系统构架，使得各管网相关部门，可以做到足不出产，便可以了解到最新的管网信息，使得煤气公司在全国范围内处于技术领先地位。

1、网络工程目标

提供沈阳市煤气管网设计、管理一体化的解决方案，完成沈阳市煤气总公司企业级GIS体系，强化煤气管网管理。

采用当今世界最先进的企业级GIS应用构架，采用符合技术发展和工业标准的Oracle数据库作为系统数据管理平台，构架先进的企业级应用系统，使得系统的投资能够长期为用户服务。实现管网数据资源最大程度的共享，实现管网规划、设计、管理、维护一体化。

提高管网信息的使用价值，使一期的投资达到更好的经济效益和社会效益

提高沈阳市煤气总公司的企业形象，为IS09000的认证准备雄厚的技术储备。

2、网络结构

该系统的网络结构采用标准的快速以太网，传输介质采用100M的非屏蔽双绞线，服务器及客户端计算机通过中心的100M高性能交换机连接，系统结构如下图所示：

沈阳市煤气管网地理信息系统二期工程

该网络系统结构简单明确，使用很少的投资实现完全的网络系统，同时便于系统的升级与扩充。如果建立了相应的网络中心，不仅可以控制、维护各工作站数据的使用，还可以作为展示中心，如果与遥调、遥测系统相联，还可以在投影上动态显示各监测点的数据。考虑网络结构和应用软件系统的具体要求，系统使用高性能的服务器系统与网络交换机。

本系统米用ESRI公司企业级GIS解决方案，实现大规模基础空间数据的管理。系统结构如下图所示，采用三层结构体系，底层为空间与属性统一的数据库系统(数据库采用”Oracle8i)；中间层为应用系统服务器，应用系统为ARCINFO与ARC—SDE，具有强大的空间分析能力，及空间数据管理能力，并支持3维地形图分析；上层(客户端)基于UapObject组件开发基础空间数据管理系统，支持管网数据的查询、统计、图形打印、动态报表、数据输出或转出等基本功能。系统采用ESRI公司的网络平台ARCSDE、Mapobjects，不仅考虑到与一期软件平台(ESRI

公司的Arclnf08)的兼容性，主要是考虑系统整体构架的先进性、可扩充性和企业级应用。

系统采用大型数据库0racle8i，主要是用于管线数据和基础地形图海量数据的管理。Oracle8i是当今先进的地理数据库，它可以同时存储图形信息和属性信息，同时，它与ESRI公司的ArcsDE8的兼容性最好，可以保证系统能够发挥最高的效率，同时也保证了方案的最优性，保证系统在相当长的时间内不会落后。

3、方案特点

应用当今世界最为先进的企业级GIS应用框架，为煤气工程提供了灵活、高效的企业级应用解决方案，系统的运行实施，将使沈阳市煤气管网的管理达到国内领先水平，并接近国际同期水平。

系统是采用真正的客户朋艮务器结构的GIS系统，是在企业范围内高效、安全

地共享煤气管网数据的必然选择。

采用工业标准数据库管理系统，同时存储空间数据和属性数据，保证数据的安全性、一致性。

系统方案符合当前煤气管网管理和GIS技术发展趋势，特别是采用的GIS技术解决方案目前处于绝对领先的优势，通过系统运行期间的升级、维护，能够保证在相当长的时间内不会落后。

合理的软件配置，具有较好的性价比。

保证了煤气一期工程的投资利用，最大程度地重用了一期工程的资源，保护了前期投资，避免资源浪费。

五、结语

沈阳市煤气总公司从2000年6月开始至今已顺利地完成了一期工程。使我公司的燃气管网管理登上了新的台阶，但由于我市燃气事业起步较早，历史原因造成燃气管线的部分数据不详，因此，管网资料需要进一步完善，同时，今年启动二期工程的建设，力争在最短的时间内完成，使得该系统能够近早地为沈阳市煤气总公司服务。

参考文献：

l、ESRI公司系列产品简介，富融科技有限公司，1999、10

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2系统功能实现

1)测绘成果管理子系统测绘成果管理子系统是帮助测绘成果数据管理人员灵活、方便、快捷地管理及使用测绘成果数据，通过统一的界面操作不仅能够实现对测绘成果数据的录入、修改、删除和提取等一般操作，还可以有效地查询和统计测绘成果库的数据信息。其管理的数据内容包括DLG，DEM，DOM，DRG(4D产品)等标准图幅数据，零星图、竣工图等非标准图幅数据，以及控制点测量数据。系统主要功能为数据的入库、更新、删除、检索、浏览、提取，以及实现相关表、参数的配置。测绘成果管理系统将测绘成果数据按测绘任务和数据类型进行建库管理，并提供方便、快捷、直观的数据检索提取功能，主要包括:测绘项目管理、测绘成果管理、测绘成果检索、成果管理配置、控制测量成果管理等(如图3所示)。图3测绘成果管理子系统功能结构图Fig．3Mappingresultsmanagementsubsystemfunctionalblockdiagram2)空间数据管理子系统空间数据管理系统基于流行的GIS平台(ArcGIS)开发，是提供GIS数据浏览、数据检索、元数据检索、数据分析、制图打印、DEM数据浏览等功能的数据管理平台(如图4所示)。图4空间数据管理子系统功能结构图Fig．4Spatialdatamanagementsubsystemfunctionalblockdiagram空间数据管理系统是整个系统中最核心的部分。它以空间数据库为核心，实现数据质量检查、数据转换、数据入库、数据整合、数据更新、数据浏览(包括历史数据)、数据库管理等系列数据管理功能;对发生在诸如接收来自生产体系的数据源，向用户服务平台、产品开发平台提供成果数据，在数据库管理等事件过程中的所有数据流转和数据处理的操作进行统一管理;为前端用户服务平台的信息、数据分发、数据交换中的数据交接等环节提供数据保障和技术支持;为综合利用的产品开发平台提供数据资源，并支持对基础空间数据库进行数据挖掘和深层次开发应用;为数据生产体系提供原始数据的供应保障和成果数据的质量监理和入库管理;为不同来源、不同格式的数据提供数据转换功能。3)系统子系统数据系统通过ArcIMS构建GIS网络，提供元数据目录、目录搜索、GIS数据和元数据获取服务、地名词典服务以及网络制图服务。可以定制ArcIMS服务，从GIS库和测绘成果库中提取相应数据快照，生成ArcXML文件，与客户端进行交互，实现网络GIS的数据浏览与元数据功能(如图5所示)。4)系统配置子系统对于任何一个大型的信息系统来说，系统维护都是一个必不可少的方面，用于整个基础地理信息系统的日常维护管理，需具有特定权限的系统管理员才能登录和操作，整个系统包括用户功能权限管理、符号管理、数据树图管理、系统参数管理等。系统维护的目的是保证整个系统正常而可靠地运行，并能使系统功能不断得到改善和提高。本子系统功能结构如图6所示。

3关键技术

3．1多源、多尺度数据的集成

地理空间数据具有不同比例尺、不同数据类型等特征，本系统通过建立统一的数据交换标准来约束并规范已有的各类地理信息系统以达到空间数据共享、降低数据维护成本，以及保证数据获取、更新、建库、产品制作、分发服务以及质量控制等过程的科学性和高效率。采用对象－关系数据库(如Oracle)结合空间数据引擎技术(SDE)对空间数据进行分类组织、分级存储，形成了一个空间数据的金字塔结构，并建立多源、多尺度空间数据之间的几何关联关系，实现空间数据的无缝拼接与漫游。

3．2元数据技术

元数据库是对基础地理信息资源的描述，是镇江市基础地理信息管理与服务系统数据库之间沟通的纽带，主要负责在数据流转的各个环节中对数据进行处理、整合等操作所产生的信息进行管理。结合建库的实际需求，本系统的元数据分为“标准元数据”(或者基本元数据)和“成长元数据”(或者扩展元数据)。元数据对海量数据的管理起着至关重要的作用，它的实现为满足社会各行业用户对各类空间地理数据的需求提供了高效、可靠的手段，同时为实现网络环境下空间数据共享提供了技术支持。

3．3数据更新与历史数据管理

数据更新是一个繁杂的过程，必须有效地处理好现势数据和历史数据之间的关系，以及数据更新时的并行和冲突问题。本系统建立了完善的数据更新机制，实现了图幅级和要素级两种数据更新模式。另外，采用数据库增量模式、版本技术和数据库迁移技术来管理多个时期的历史数据，保证了基础地理信息数据库的现势性、完整性和准确性。

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1.1计算机硬件及网络环境

广西基础地理信息系统将以广西基础地理信息中心作为网络中心，其它各测绘院、机关、测绘管理处、质量检查站等为网络节点，构成一个C/S网络结构。硬件以微机为主，网络中心使用部分服务器及工作站，设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。

1.2软件环境

系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件，如UNIX、WINDOS95、WINDOWSNT及数据库管理软件。基础软件平台应选择国产软件，这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义；在目前国产软件暂时不能满足要求的情况下，可先使用成熟的商业软件（如ARC/INFO,GENAMAP等），但需要保证数据将来能移植到国产软件平台。应用软件（数据采集、数据处理软件、图形图像处理等）宜采用成熟的国产化软件，如武汉测绘科技大学的数字摄影测量系统Virtuozo及测量平差软件包、中国测绘科学研究院的微机数字摄影测量系统、国产矢量化软件GEOSCAN、MAPVECTOR等；部分应用软件自己开发，但要避免低水平的重复开发现象。

1.3技术标准体系

系统应具有统一完整的技术体系，如数据采集标准、数据交换标准、数据建库标准、数据质量检查与控制标准、数据更新标准、数据使用标准等。技术标准应采用相应的国家标准和行业标准，当没有国标和行标时，可按国标和行标的建标指导原则建立自己的标准。此外，还应有一批训练有素的技术干部作为系统的支撑。

1.4管理体系

严格地说，广西基础地理信息系统是为满足现代基础测绘管理需要而建立的一套现代化的测绘管理系统，因此必须根据现代计算机网络及办公自动化的特点，建立一套新的管理体系，包括测绘行业管理、生产管理、质量管理、技术管理、成果管理、数据安全管理、数据版权管理等。

1.5数据库

数据库是系统的核心。广西基础地理信息系统的数据库部分包括：

管理数据库：行政办公、人事档案管理、财务管理、测绘行业管理、质量监督管理、测绘生产管理、技术管理等数据。

技术数据库：所有的技术标准、设计书、技术文档说明等。

1/25万数据库：是全国1/25万数据库的分库，包括地形、地名、数字高程模型、景观影象四个部分。

1/5万数据库。

1/1万数据库及基础数字地面高程模型。

1/5千数据库（重点地区）。

数字正射影像库。

大地测量成果数据库。

地名数据库。

境界数据库：包括国界、省界、地区界、市界、县界、乡界、村界、屯界等。

其它专题数据库：如综合区情地理信息系统(9202)专题等。

3广西基础地理信息系统的建设方针

广西基础地理信息系统的建设拟本着“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的方针，综合利用地理信息系统（GIS）技术、办公信息系统（OIS）技术、计算机网络技术以及多媒体技术等技术手段，进行系统建设。同时，系统的建设要高起点并切合实际，以保证系统有较长的生命周期及良好的可扩展性。因此，该系统建设强调以下三个原则：

3.1实用性

确立以满足现代测绘管理工作为主要目标的思路。从实际出发，以解决实际应用问题为主，这样容易见效益，也使得系统自身能获得滚动发展和不断完善、扩充、更新的能力。

3.2先进性

当前，国内外地理信息系统技术应用已取得了一定的经验，因此，本系统的建设在技术方案、系统设计、运行管理等方面应具有一定的先进性，系统的开发建设应采用软件工程学所倡导的开发模式及最新的理论、技术和方法，系统的设计应采用可视化技术、数据流与控制流集成化、软件功能部件化等最新分析设计方法，同时，考虑到系统的发展完善，系统的软硬件配置将具有一定时期的先进性；另外对系统的运行管理要有较高的要求，以保证系统具有一定的先进性和较长的生命周期。3.3可扩展性

根据客观情况，广西基础地理信息系统的建设将是一个不断完善、逐步提高的长期发展过程，这样就要求系统具有较强的可扩展性。

事实上，广西基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础：广西测绘局全局的数字化测绘生产已基本形成规模，计算机的使用已比较普遍，局属各单位基本上都建立了自己的局域网，各级领导对此已有一定的认识，1996年成立的广西基础地理信息中心已经从整体上考虑这方面的有关问题。只要领导重视，各方面共同努力，此项工作会取得较快的进展。

4须重点考虑的几个问题

广西基础地理信息系统的建设，在技术方面已基本成熟，只要遵循上述提出的“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的建设方针，系统建设工作可顺利开展。在实施过程中，须重点考虑如下几个主要问题：

4.1经费投入问题

系统建设需要大量的经费投入。一方面，广西基础地理信息系统属于基础测绘项目，部分经费可从基础测绘经费中投入。另一方面，系统建设工作属科研项目，应投入部分科研经费。部分专题数据库建库经费可从专题经费中解决（如9202工程）。类似如地名数据库、境界数据库这样的专题建设费用可联合其它有关部门共同解决。

4.2管理问题

现代技术发展给测绘管理工作提出的挑战是不可避免的，与其被动地接受，不如主动地迎接。广西基础地理信息系统的建设，必定给测绘局乃至测绘系统的行政管理、生产、质量管理、测绘成果管理等带来重大变化。如测绘成果提供方式由现在的模拟产品方式向数字化产品方式过渡，再如数字摄影测量技术将使现在航测生产方法彻底改变，在相当长的一段时期内，模拟测绘产品与数字化测绘产品并存等等，其中有一系列问题需要研究和探讨。

4.3人才问题

技术的发展和应用离不开高素质的技术人才。测绘行业过去一段时期人才流失比较严重。新技术的发展与应用一方面可锻炼和培养人才，另一方面可吸引人才，给技术人才以用武之地。

4.4数据版权问题

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由于小浪底工程庞大、技术复杂，小浪底管理信息系统在建设过程中应遵循以下原则：①充分借鉴国内外已有的成果，吸收各方面的先进经验。②遵循系统工程的原理和方法。将人员、设施设备、环境、技术等多种要素进行优化组合，发挥系统整体优势，实现整体功能。③综合性原则。全面考虑主管部门、设计部门、实施部门的要求，兼顾其利益。④统一化、标准化的原则。信息分类编码（如图纸和文件编码）、软件开发、网络规划建设等都应贯彻国际标准、国家标准及相关规范，保证系统的通用性，防止造成数据交换和信息集成的困难。⑤在总体规划的框架下，要遵循急用项目先开发，分步实施，不断完善的原则。⑥技术的先进性、实用性与经济性相结合的原则。尽量采用成熟的、先进的技术和设备，在充分利用已有资源、保证技术先进的前提下，进行性价比分析，坚持“以现有管理为基础，逐步引入先进的管理思想”的思想。⑦当前需求与长远发展相兼顾的原则。小浪底管理信息系统的设计在满足当前管理工作需要的同时也应考虑长远的发展需求，如软件系统应具有可扩展性，以满足计算机技术的日新月异。

1.2小浪底管理信息系统的建设目标

为保证小浪底水利工程建设管理的科学化、规范化、现代化，结合目前水利行业的信息化状态和小浪底工程建设的实际情况，确定小浪底管理信息系统的建设目标如下：①在小浪底已有的计算机网络基础上，进行网络升级和改造，建立小浪底工程范围内的计算机局域网，使郑州总部、洛阳基地及北京水利部等构成广域网，为小浪底工程管理信息系统的运行提供一个畅通的网络环境。②基于数据的稳定性原理，规划主题数据库，建立稳定的数据库模型。③逐步形成“以信息管理为基础的项目协调、合同管理、投资控制、质量控制、进度控制”的国际化的管理模式。④各办公软件系统应具有实用性、先进性、可扩展性，使各部门间实现信息共享、协同工作，支持管理层能够及时掌握工程建设情况，便于综合分析，辅助决策。⑤基于网络应用平台，逐步开发公文、财务、人事、劳资、档案、计划、统计、固定资产、经营管理等各项业务管理子系统，所有子系统的日常运行均在Internet上进行，全面实现数字化、无纸化办公。⑥应用软件需提供充分的、可扩展的接口，便于以后的扩展、升级。

2管理软件的开发及应用

基于急用先上的原则，小浪底工程前期的主要工作是处理各类文件、工程合同管理、投资预算控制等，为满足以上几方面的管理需求，选用P3软件提高业主和工程师的管理水平、实现高效化管理。①工程师运用P3软件的报告系统从不同方位、不同视角对承包商进度计划的科学性、合理性、可操作性进行分析和评估。②工程开工后，工程师运用P3软件制定工程师的进度计划。随着工程的正常进行，不同的使用者、施工区，可以对工程师的进度计划进行进一步的深化。③工程正式开启后，承包商在合同规定的期限内向工程师提交进度报告。工程师根据现场监管记录和合同对工程的要求，对工程进行跟踪与控制，从而保证工程按期、保质的完成。④除了运用P3软件对小浪底工程进行管理之外，还可以处理多币种的索赔和反索赔、方案选择和资源优化等方面的问题。

3小浪底水利工程管理信息系统项目风险管理

3.1项目风险管理项目风险管理是在管理学、运筹学、经济学、概率统计、系统论、控制论等学科的基础上，结合现代建设项目和高科技开发项目的实际经验，逐渐形成的边缘学科。它对项目风险从识别到分析乃至采取应对措施等一系列过程，主要包括风险识别、风险量化、风险对策等内容。小浪底水利工程管理信息系统不仅是一个技术工程，也是一个管理工程和系统工程。由于该工程浩大、难度系数高，在实施过程中，必然面临着许多风险。针对项目风险进行有效的项目风险管理，对可能导致失败的项目不确定性进行预测、识别、分析、评估和有效处置，将为项目的成功实施提供最大的安全保障。

3.2小浪底水利工程管理信息系统风险分类

小浪底水利工程管理信息系统项目风险主要来源于以下三个①技术风险。很多新技术、新工艺都是伴随着新项目的实施需要而同期研究的，因此，在实施初期，对这些新技术、新工艺能否在规定的时间、既定的资源条件下完成要求的技术任务，具有不确定性。②管理风险。管理风险指在管理运作过程中由于管理者的素质、组织结构、企业文化、管理过程等因素的影响，而产生信息不对称、管理不善、判断失误等，从而影响管理的水平。③环境风险。环境风险指由于人类活动引起的，或由人类活动与自然界的运动过程共同作用造成的，通过环境介质传播的，能对人类社会及其赖以生存、发展的环境产生破坏、损失乃至毁灭性作用等不利后果的事件的发生概率。

3.3小浪底水利工程管理信息系统风险识别

项目风险识别是项目风险管理的基础和重要组成部分，其目的就是确定何种风险事件（包括内在风险和外在风险）可能影响项目，并为风险分析提供重要信息。德尔菲法（DelphiMethod）又称专家会议预测法，是一种主观预测方法。它以书面形式背对背地分轮征求和汇总专家意见，通过中间人或协调员把预测过程中专家们各自提出的意见集中起来加以归纳后反馈给他们，然后经过反复征询、归纳、修改，最后汇总成专家基本一致的看法，作为预测的结果。

3.4小浪底水利工程管理信息系统项目风险的量化和对策

项目风险量化是指在风险识别的基础上，通过对风险相互作用的评估来评价项目可能的结果，综合考虑损失率、损失程度及其它因素，分析风险可能对项目造成的影响，寻求应对风险的对策。风险时刻存在，要采取对策对风险进行控制，就必须付出一定的代价。若完全控制风险，不仅不可能，而且要耗费大量的人力、物力、财力；若控制得太松，风险发生的概率加大，就有可能会导致较大的损失。通过风险量化，可以明确风险控制措施是否值得。

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2电力负荷特性分析

地下通信工程平时少数人员维护，战时首长机关进驻。其备战工程的性质，决定了工程内部的设备平时动用少，战时任务重。根据设备性能参数及维护使用的实际情况，地下通信工程内部电力负荷有以下特性。

（1）通信与指挥自动化负荷。通信与指挥自动化设备所需的－48V直流电，由380V交流电整流变换而来。由于通信类电子设备基本属于电感（容）性，经过高频整流开关整流器，反映到供电端的电压与电流成非线性关系，电流相位滞后或提前于电压相位，会释放或吸收无功能量。同时由于各类通信电源的变频特性，会对供配电系统产生一定的谐波污染。

（2）动力负荷。电动门、风机和水泵等动力设备均由电机驱动，由于交流电机的性能稳定可靠性更高，因此国防工程内部多为交流笼型电机，直接由380V／220V的工频电驱动。交流笼型电机最大的特性就是电压与电流成非线性关系，且电流相位滞后电压相位，需要从电源吸收感性无功功率，属于电感流负荷。

（3）照明负荷。照明系统中的白炽灯属于电阻流负荷，功率因素为1，电压与电流成线性关系，且同相位，不会对供电端的电压和电流相位造成影响。荧光灯、管形氙灯、高压钠灯等属于电感（容）流负荷，电压与电流成非线性关系，且不同相位，会释放或吸收无功能量，影响供电端的电压和电流。

（4）其它电力负荷。主要有内部人员的生活用电，包括热水器、电磁炉等；还有部分医疗设备的用电。由于用电容量小，对供电端的电压和电流影响不大。

3电力负荷计算方法

电力负荷的变化受多种因素影响，工程中没有普遍适用的公式，而是根据不同的场所和设备，采用符合要求的计算方法。地下通信工程电力负荷属于建筑用电的一种，通常采用的计算方法有利用系数法、二项式法、需用系数［2］。（1）利用系数法是以平均负荷为基础，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。其方法是通过利用系数Kl求出最大负荷的平均功率，再根据设备实际运行中的功率情况，乘以与有效台数有关的最大系数Km得出计算负荷。利用系数法是以数理统计为依据，要确定的系数多，计算步骤复杂［3］。在以往的地下通信工程建设使用中，没有相关的数据积累，难以确定利用系数Kl与最大系数Km，因此当前的负荷计算多不采用。

（2）二项式法是考虑用电设备数量和大容量设备对计算负荷影响的经验公式，二项式法中计算负荷由两个分量组成，一个分量是设备组平均负荷，另一个分量是x台大容量设备工作造成的附加负荷。二项式法过分突出了大型设备对电力负荷的影响，使得计算结果往往偏大，仅适用于机械加工业，局限性大，与地下通信工程内部负荷情况相差较大，使用起来比较困难。

（3）需用系数法不考虑大容量用电设备最大负荷造成的负荷波动，是在对用电设备测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数和同时系数，然后把设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。地下通信工程供电系统设计的基本依据是用电设备的安装容量，由于运行的设备不可能都满负荷，因此在计算地下通信工程负荷时普遍采用需用系数法。采用需用系数法计算负荷时，由于工程内很多设备都是主备用配套，且主用与备用只有一套运转，因此具体计算时以主用设备容量为依据，同时系数为1。步骤是先将性质不同的用电设备分组，在分组的基础上进行多组的总负荷计算。计算公式如下。

4电力负荷计算实例

下面以某地下通信工程的用电设备数据为依据，采取需用系数法进行电力负荷计算。将工程内的用电设备按性质相同、需用系数相近的原则分类，然后依照公式进行各类用电设备的负荷计算。具体数据如表1所示。在用电设备负荷计算的基础上，对各类负荷进行分类汇总，结果如表2所示。

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在电力网络中，电能表是重要的计量设备，居民用电的总量随着经济的不断发展越来越多，由此也给电力部门再进行用电量抄录的时候工作量也越来越大，在强大的工作压力下，难免会出现一些纰漏，为了解决这个问题，就产生了电能表自动抄表系统，它是支撑智能电网建设的关键组成部分之一，是降低工作人员工作强度、提高企业管理水平的手段之一。现场的低压集中抄表台区的安装调试是用电信息采集系统非常重要的一个部分，而台区的采集成功率则是考察运行状态的重要参考，在提高采集成功率的时，遇到了一定的瓶颈 ，通过相关的现场调研，找出了几个典型的台区，针对这几种典型台区存在的问题，提出了自己的解决建议。

1 典型台区的相关介绍

一般来说，典型台区有这么几种：载波孤岛、载波串扰、大台区、低压量控卡表达区，下面进行分别介绍。

载波孤岛，主要是指由于供电线路过长或者遭遇了一定的干扰，导致了载波模块不能将相关数据准确的回馈到电能表，一般来说，这种现象在经济比较落后的乡村或者城市落后小区中存在的比较多；载波串扰，一般来说，现在的一些大规模居民小区都采用集中供电的方式，这样便于统一管理，可能会同时使用多个变压器，但是安装的集中器可能都是使用的同一载波模块，同频率载波信号通过变压器以及高压电力线对各个台区产生了串扰，这就会导致抄表的失败；大台区，一般来说，供电部门所管辖区域内每个集中器管理的电能表数量超过600只时，电网的整体覆盖面积过大，供电面积非常大，并且节点分布的非常分散，在进行抄表的时候，在规定时间内大台区一般无法准确的抄录完全部的相关用电信息，台区的成功率达不到相关的要求；低压量控卡表台区，一般来说，主要是指用电信息采集系统主站、网络表、规约集中器、量控卡表这些设备所组成的低压卡表集中抄表台区，相关的控制命令由主站发出，网络表是一个中间装置，通过485线，相关的控制命令通过网络表发给集中器，集中器执行主站的命令，再将执行的结果通过网络表的485线传回给主站。目前，我国非常重视智能电能表的推广，但是由于各方面的客观原因，当前仍然有很多低压卡表台区在运行，并且已经比较落后，整体环境非常复杂。

2 典型台区存在的问题以及处理建议

（1）载波孤岛。存在的问题：以某落后小区为例，该小区建造年代久远，供电线路多处发生了老化的现象，在小区的某号台区安装了400块电能表，供电线路采用了架空和地埋的方式，台变到最近电能表的总长度大约是190m，已经不在载波模块所能通信的范围以内了，因此集中器发生的载波信号无法传输到相关电能表，造成抄表的失败。解决方案：解决这个问题的关键，在于安装中继放大器，它作为一个中间传输装置使用，它能够将集中器的载波信号传输给智能表，其中载波中继放大器不需要对参数进行设置，它的电源是通过电力线路供给的，在安装中继放大器的时候，一定要高度注意相关测试问题，其通信距离不应该超过150m，在测试的时候，要使用载波监控器进行密切监控，分段测试中继放大器和集中器、中继放大器和电能表之间的通信情况，只有两者之间都不存在问题，才代表没有问题，那么这个安装点就是一个比较理想的中继安装点，假如测试后达不到相关的要求，可以考虑放置多个中继放大器，最多可以使用四个。

（2）载波串扰。以某居民小区的新建楼盘为例，该楼盘共有两个配电室，分成了十一个台区，大约4000户左右，1-6台区在一个配电室，7-11台区在另一个配电室，各集中器电压电流都是通过配电室引到地下楼道口，在配电室内，相邻台变的距离非常近，这就会造成串扰，导致抄表的效率过低。解决方案：找到了发生串扰的台区以后，将相关台区的集中器载波模块，从而停止了集中器的载波通信；使用载波监控器对相关台区的集中器电源端载波接受的报文进行监控，然后根据监控的结果确定出发生串扰的台区，同地址的报文越多，那么该台区串扰越严重；在发生载波串扰区域集中器电源安装好阻波器。

（3）大台区。以某小区最近新建的高层小区为例子，该小区目前入住率较低，大部分用户都在进行房屋的装修，该小区的某台区工有900块智能电表，分别分布在地下车库和两个楼座，这三个地方分别有三百块，在进行安装调试的时候，在该台区变压器的低压一侧仅仅安装了一台集中器，但是供电的线路过长，已经超过了载波模块所在的理想范围之内，台区的电能表数量太多了，这就导致了抄表的时间不够用。解决方案：为了能够达到预先的抄表效果，在该台区可以设置一个主集中器和多个子集中器，他们之间的功能各不相同，主集中器不仅负责该采集该台区的考核数据，还负载自己所在区域的电能表采集，子集中器则可以根据现场的实际客观情况进行安装，各自负载所规划范围之内的用户电能表信息采集。一般来说，主集中器会安装在配电室，而子集中器一般会安装在供电线路的负荷中心，其中心节点距离分布在线路上的电能表比较近的时候，整体的通信效果最好，相同载波模块的集中器在同时发送数据的时候，极有可能会造成数据之间的互相干扰，因此各集中器应该分时段运行。

（4）低压量控卡表台区。某落后小区为低压量控表台区，在该台区内，以平房为主，总共有140户，也就是有140块电能表，但是该台区的房子大部分都出租了，一户人家可能会住两户人家或者更多，因此该台区的负荷是非常大的，该台区内电线杆之间的距离较远，因此会造成整体的抄表率比较低，并且每日会产生波动，造成抄表的效果不够稳定，影响准确性。解决方案：可以在该台区安装中继放大器去处理低压量控卡表台区的抄表率过低的问题，在抄表失败的位置安装中继放大器，逐个确定，最多可以是四个，中继放大器在安装好了以后，必须要在集中器中加入它的相关档案信息，首先要将集中器的电能表档案予以清除，然后通过相关软件将中继继电器的地址写入到集中器中。

3 结论

台区是否能够正确的抄表是评价一个台区整体实用性的重要参考之一，针对用户信息采集系统低压集中抄表典型台区所存在的典型问题，对症下药，提出了解决的建议，通过技术手段不断的提高抄表的成功率，推进我国智能电网的建设，同时也希望本文能够给同仁们一些工作上的参考。

参考文献：

[1]李，唐如意，柴奕春.用电信息采集系统低压集中抄表典型台区问题分析及处理[J].河北电力技术.2013（11）.

[2]江骏.电力用户用电信息采集系统及其应用[J].供用电，2012（6）.

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中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120016-02

自从二十世纪六十年代末世界上第一个地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS）诞生以来，人类对地理信息系统的研发就没有停止过，而且经过1973—1982年的大量实验开发阶段，到八十年代末全面进入了商业开发和运作阶段。现在，GIS已经被普遍用于测绘、资源开发与管理、农林水利、城市建设与规划、国防建设和全球变化与地学研究领域。

在GIS不断发展和完善的过程中，新的观念和思想使计算机技术具有了灵魂和指导。可以说GIS是将计算机信息技术与地学等相关专业知识完美结合的杰作之一。随着计算机技术的发展，GIS关于对具体事物的描述方法从单一实体，相互联系的平面投影，到更加广阔的空间，在不断完善。

1 时态地理信息系统（TGIS）的产生和发展

时态地理信息系统（Temporal Geographic Information System，TGIS）是能够处理时间因素，可跟踪和分析空间信息随时间变化的地理信息系统。TGIS的观念最早由Thrift在1977年首次提出，Basoglu和Morrison于1978年设计了最早的HGIS（Historical Geographic InformationSystem）。但由于计算机技术的限制，此后相当一段时间内TGIS无人问浸。直到Lorentzos和Langran分别于1988年和1989年完成了关于TGIS方面的博士论文，才将TGIS的研究重新推向了一个。

为促进TGIS的发展，1996年UCGIS（University Consortium forGeographic Information Science）将TGIS作为“地理描述扩展”的一部分列入GISci十大优先研究领域之列。使TGIS的研究广泛展开。

1.1 时态地理信息系统（TGIS）的涵义

空间（Location）、时间（Time）和属性（Attribution）是描述客观对象的三个基本要素。但相对成熟的GIS对空间和属性的描述比较全面，对时间性的处理大多是静态的。GIS对客观对象是“快照”式的描述，系统对“过去”和“将来”的描述非常困难。而且，由于来自不同时间的信息可能会导致错误匹配，实际中往往造成分析中的逻辑错误。这就在一定程度上限制了GIS的应用，尤其是对时间性要素要求比较严格的管理活动。

TGIS是能够跟踪和分析随时间变化的空间、非空间信息的地理信息系统。在TGIS中，地理实体对象可以描述为如下的关系：

E=f（S，T，A）

其中：E为被描述的地理实体或事件；f为映射关系；S为空间参数，通过空间坐标体系和空间关系来描述；T为时间参数，通过时间坐标体系和对象的发展过程的关系来描述；A为属性参数，是对被描述的、具有特定的空间和时间参数的地理实体的特性的描述。

由于地理实体的空间、时间和属性要素具有不可分割性，因而只有对这三个属性的完整表达才能揭示地理实体和现象的特征、规律。完善的TGIS应该具有基本的储存、分析、更新、质量控制、调度、模拟以及静态制图的功能。

1.2 关于TGIS中的时间

传统的GIS基本上是针对空间和属性两方面的数据，而TGIS还要在此基础上考虑时间要素。因此，需要对时间要素进行认真分析。

从信息系统来看，时间是一条没有端点、向过去和将来无限延伸的线轴。由于客观地理实体与光速之比可以忽略不计，因此，可以认为时空之间不产生相互作用，时间仅是一种特殊的测度标准，它反映了事件序列的表现形式。在TGIS中，根据时间对事件的影响可以将时间类型归纳如表1。

在系统信息中包含了上述的时间信息，就可以使GIS的分析、评价、预测等功能更进一步。而目前对TGIS研究的重点之一正是如何处理因引入时间要素而成几何积数增加的数据信息。

2 时态地理信息系统（TGIS）发展的相关技术

2.1 计算机等相关技术是TGIS的基础

从GIS的发展过程可以清楚地看出，GIS的发展与计算机技术的发展息息相关，计算机技术的每一次突破都会带来GIS的大发展。但是，TGIS从一开始就受到海量数据和计算速度的影响。实际上，数据和计算速度同是时间这一个问题的两个方面。在计算速度一定的情况下，随着数据的增加。处理的时间就会延长；在数据信息量不断增加的情况下，计算速度得不到同步提高，处理的时间也会延长。可见，时间是数据信息处理中的主要因素之一。同时，合理的时间组织一方面可以系统中减少数据的冗余，另一方面又可以提高系统的运算速度。因此时间又是影响计算机处理的主要因素之一。正确处理时间因素是当前计算机发展中必须面对的一个主要问题，也是TGIS的发展契机。

目前，随着计算机储存技术和运算速度的不断提高，TGIS的研究具备了必要的基础。而由于网络技术的发展，数据信息的标准化的加快，数据信息共享的逐步实现，大大节约了系统内有效的储存空间，对TGIS的发展起到了积极的推动作用。

2.2 时间数据的合理组织是IGIS的保障

时间仅是描述客观对象的三大要素之一，而且它必须依附于客观对象才具有实际意义。为了全面、系统、真实地反映客观对象，需要将其属性赋以对应的时间。因此，TGIS中的时间比较复杂（见表1）。

对这些时间属性的管理，目前主要有三种模式：第一是在传统GIS中空间数据库和属性数据库的基础上，重新构建时间数据库来管理事件的时间要素，即时间作为新的一维；第二是在传统的GIS中的属性数据库中，增加相关的时间记录来管理对象的时间要素，即时间作为附加的属性数据；第三是面向对象的方法，打破关系模型范式的限制，直接支持对象的嵌套及变长记录。其中第二种模式比较容易实现，但准确度受数据容量的限制，而且运行速度比较慢。第一种和第三种模式的研究是当前的热点。

从信息系统的角度来看，构建独立的时间数据库是TGIS的发展方向。而面向对象的时间数据库设计可以更直观地反映时间的动态变化。但由于具有时空特性的数据信息的复杂性，以及计算机技术的限制，虽然对时空数据管理的研究不少，但效果并不理想。郭达志等于1993年提出了用十六叉树表示矿山GIS中的空间和时间的四维数据模型，但对离散变化、多边形、网络结构等空间对象，这种形式的效率比较低。陈晋等于1995年提出了时空一体化的TGIS数据模型，应用效果则受到计算机技术的影响。目前关于TGIS数据模型的讨论主要有：序列快照模型（SequentSnapshots）、基图修正模型（Base state with amendments）和时空组合体模型（Time—space composite）等。相对来讲，时空组合体模型可以将时间和空间属性有机地结合起来，便于系统分析、管理功能的实现。

以合理的数据模型为框架，对时间信息应进行数据库式管理。针对大量的时间数据储存方式，Snodgrass和Ahn（1987）将时间数据库具体分为四类（如表2）。实际设计中采用最多的是历史数据库。一般可以将描述对象的时间在具体分类的基础上，不断把静态数据库的信息存入构建的历史数据库，并通过时态数据库建立数据库的关联。

2.3 与相关系统的有效关联是IGIS发展的前提

TGIS可以自成系统，但这一系统并不是完全孤立的系统，它是在传统GIS的基础上，充分考虑时间要素对客观对象的动态影响建立起来的。因此，TGIS的关系相对更加复杂。

首先，TGIS必须处理好系统内部的关联关系。TGIS要充分利用传统GIS已经建立起来的信息关系，利用其中的空间、属性数据信息，在此基础上增加时间要素以满足相关分析、管理的要求。因此，建立TGIS决不时抛开传统的GIS，而是以GIS为基础。这就要求TGIS中新增的时间数据模型必须与GIS系统中已经建立起来的模型相互兼容，保证系统内信息的完全共享。

其次，TGIS的运行需要大量的信息资料，这些信息的来源必然是多元化的，因而要求TGIS能够顺利接受提供信息的基础系统所提供的信息。这一方面是数据标准问题，要求数据资料必须标准化；另一方面要求TGIS必须是一个开放的系统，数据信息既可以传入，也可以读出，只要符合规定的权限。

另外，GIS整体也在不断发展完善，TGIS的发展实质上是进一步架通管理与相关专业的桥梁。以GIS为基础平台来发展管理系统，将会使现代管理手段发生根本性的改变，更好地满足管理的要求。因此，客观上要求TGIS系统的设计应该具有管理的理念，为系统的不断丰富留有余地。

3 TGIS的发展展望

当前，计算机技术仍在以加速度的方式发展，将为TGIS的发展提供更加有力的支撑。因此，TGIS不断发展完善是必然的。TGIS作为GIS的一个重要发展方向，随着相关技术的突破，其研究水平会迅速提高，应用领域将不断扩大。

3.1 计算机处理速度的进一步提高将为TGIS的发展提供更有力的支撑

随着计算机软、硬件技术的发展，计算机速度仍在不断提高，这为TGIS技术的突破提供了有力的技术保障。众所周知，GIS面对的是海量数据，增加时间属性，客观对象的数据信息就会成倍增加，处理工作量就会以几何积数的方式增加。计算机处理速度的提高，将使这一问题得到相应的解决。

同时计算机速度的提高，会相应地提高工作效率，进一步扩大计算机的应用领域，这为TGIS的普及应用做好了操作上的准备，为TGIS软件系统的推广提前培育了市场。TGIS系统会逐步形成一个不断推出、检验、进一步改进的良性循环。从而促进TGIS的不断发展。

3.2 网络技术和数据管理技术的发展将为IGIS的发展减轻数据处理的负担

网络技术的发展使信息工业突飞猛进，也为TGIS的发展创造了条件。随着数据标准化进程的加快，长期以来困扰TGIS的数据问题可以得到一定的解决。数据标准化实施以后，通过建立数据信息共享基本数据库，将其与相关专业数据库建立联结，实现数据共享和及时传输，充分利用网络技术来减轻TGIS的数据管理负担（如图1）。

3.3 IGIS应用领域的不断拓展

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关键词 GIS课程体系；GIS专业培养方向；GIS专业建设

1.前言

随着互联网及社会经济的发展，GIS专业已经逐步发展到GIS产业，西南石油大学在2003年开设了地理信息系统本科专业，历经12年4届毕业生的不断发展和建设，我校的GIS专业秉承“卓越工程师教育培养计划”目标，已逐步形成了具有石油类院校特色专业培养目标和办学模式，同时基于新世纪新形势下油气勘探及大数据大发展背景下，培养具有创新精神的应用型GIS人才。

目前石油院校具有石油特色的GIS专业的总量较少、开设时间较晚，难以适应大数据时展的需求。基于以上现实，本文以西南石油大学地理信息科学专业为例，对与大数据时代背景下石油类高校的GIS本科专业建设提出一些思路:“坚持地球科学作为认识论基础，计算机科学作为系统论基础，“大地学”作为专业论基础。”

2.大数据时代背景及GIS专业现状

2.1大数据时代背景

大数据时代术语最早是由全球知名资讯公司麦肯锡提出的，在我们目前日常生活中，无不充斥着大数据的身影，尤其是当前“互联网+”浪潮，更加推动大数据时代在各行业领域的扩展。而在GIS行业中，多年来一直提到和追捧的海量数据也慢慢过渡到大数据，在此基础上，大数据时代给GIS行业乃至产业的发展带来了更多机遇。

2.2石油大学GIS专业建设现状

到目前为止，我国约有220余所高校开设了地理信息科学本科专业，四川省大概有12所高校开设GIS本科专业，在开设GIS专业的高校中，主要依托学校自身的优势专业或国家重点学科，包括地质学科，测绘学科、计算机学科、石油工程及天然气学科和其他应用行业学科等。

以目前我校GIS专业建设为例，地理信息科学专业设置在地质工程和油气地质专业领域，在长期的培养方案中，已经慢慢形成“数字油田”本科方向，主要适应“三桶油”对GIS专业的需求，但是随着地理信息逐渐形成产业以及石油行业受政策影响波动较大的影响下，现行的培养模式不能很好满足社会对GIS专业的需求。

3.石油类院校GIS专业建设思路

3.1根据社会需求导向优化培养学生方向

柳林等在对多部门人才进行详细调研和分析的基础上，将目前的GIS人才分为五类：分别是技术型岗位人才、操作性岗位人才、应用型岗位人才、科研型岗位人才和复合型岗位人才。根据我校的实际情况，将学生方向分为以下不同岗位：GIS应用开发工程师、GIS数据处理工程师、GIS技术服务工程师，这三大方向也符合教育部对“卓越工程师教育培养计划”的要求。

3.2立足传统3S实习，加强野外地质实习基地信息化建设

3S实习是地理信息系统专业传统的实习内容，可采取与相关社会行业相结合的方式展开，如可以安排学生在相关国土测绘部门实习，培养学生学会使用各种测绘测量仪器以及相关的专业软件来采集、处理测绘遥感数据。野外地质实习基地信息化实践教学辅助平台，引入GIS技术，结合目前我校地科院的油气地质虚拟仿真实验室，改革现有的传统实践教学模式、实现对野外地质实习过程的网络管理、虚拟实习的全部过程，辅助学生探索性实习以及相关信息的实时采集。

3.3课程教学与专业第二课堂有机结合

坚持把第二课堂的实习、竞赛、实训等生产实际与第一课堂的专业教育结合起来。推进各类专业竞赛的实践教学，鼓励专业教师带领学生参加各个类别的专业技能竞赛，包括全国大学生GIS技能大赛、ESRI杯中国大学生GIS软件开发竞赛、Supermap杯全国GIS开发大赛，通过竞赛参与，培养学生解决实际问题的能力，提高学生的专业素质。

3.4加强产学研一体化建设，提升教师自身修养

坚持服务于地方社会的原则， 加强GIS专业与地方政府、企事业单位的合作，鼓励专业课教师承接各项产学研服务项目，教研室组织教师对项目中的难点进行攻关，提炼实际项目中的科学问题，推动科学问题的研究；鼓励学生尤其高年级同学积极参与各类项目，提高学生的专业水平；对于具有广泛应用前景的项目，鼓励教师进行技术推广，并在适当时机进行技术孵化，形成以研促学、以研促产的产学研一体化建设。

4.总结

截止2013年，全国从事地理信息产业单位已达2.3万家之多，从业人员超过40万人，产值达到2600亿元。伴随着GIS产业的快速发展，GIS专业必须通过不断的自身改革和调整来应对产业的需求。西南石油大学GIS专业在目前现有本科培养方向之外，更多的结合社会多元化的需求，在当前“大数据，小专业”的背景下，利用“互联网+”理念，将GIS专业建设与社会发展需求高度融合，真正实现在大数据时代背景下， 我校GIS专业发展在石油类高校中处于领先优势；同时通过本文，为同类院校设置GIS专业建设规划提供一些参考和建议。

参考文献

[1]汤国安，龙毅，李云梅．地理信息系统专业建设的探索与实践[J]．中国大学教学.2009（9）：45-47

[2]崔铁军.地理信息系统本科专业教学改革探索与实践[A].中国GIS协会第四次GIS教育研讨会论文集[C].2011

[3]王永兴.我国部分高校GIS本科课程体系的比较研究[J].福建地理.2001（3）

[4]柳林，卢秀山.面向社会需求的GIS专业人才立体培养模式探讨[J].高教论坛.2010（6）

【作者简介】

汪宙峰（1983-），男，安徽东至县人，博士，讲师，主要从事地理信息系统专业的教学与科研工作。

篇11

跨学科的交叉研究是当代科学研究的重要特征，学科交叉孕育出新的学科生长点并大大促进了科学研究重大发现和重大突破。自然科学领域各个学科的交叉研究已相当普遍，更进一步的社会科学与自然科学的交叉研究是跨学科交叉研究中迈出的一大步，正在兴起[1]。

地理学是古老的学科，但已不再是夕阳学科。由于卫星遥感技术、地球定位技术等现代科学技术的应用及地理信息系统和计算机网络等信息研究平台的建立，使之具有强大的工具性和实用性特征，在高等教育、科学研究、经济建设和社会应用等各个领域都发挥着重要的作用。现代信息技术已经成为地理学科开放式教学实践活动的重要基础。

1 综合知识体系对地理教育的要求

现代科学研究的巨大挑战是科学研究问题的空前复杂化，其对象已经不是简单的孤立系统，而是涵盖更大的范围，因而跨学科研究成为必然趋势。由于空间技术的发展，使人类有能力对地球环境进行整体观测，特别是卫星遥感技术，提供了对地球整体环境进行长期、立体监测的手段;计算机技术的发展为收集、处理、分析有关地球环境的海量信息，开展复杂的数学分析与数值模拟提供了必要的工具。

改革开放以来，素质教育已经成为人才培养方向和目标。在基础教育领域，更加关注中小学生综合素质的提高。如浙江省、武汉市等一些地区已经将物理、化学、生物和自然地理等理科课程综合设置为《科学》课程，将政治、历史、人文地理等文科课程综合设置为《历史与社会》课程。但是，高等教育师范专业的各个学科还是独立发展，仍然缺乏教学内容的整合以及学科和专业之间知识的渗透、融合与开放。

地理学的研究对象是地理环境，是一个包括自然、经济、人文三大环境的复合系统。要了解各个地理圈层间信息传递的产生机理、表达方式，圈层间信息流的形成、传递、整合、集成和存储并且利用信息流调控物质流和能量流。必须应用系统论的观点，把一个地区的人类活动与所处的地理环境看作是一个内在联系的系统，研究人与自然之间相互作用的规律，协调人地关系，实现人类社会的可持续发展。人地关系的研究为各种地理事件的发生、发展的原因与机制探讨、影响评价和对策提出，提供一个基本思路。通过研究、评价人地关系及其紧张程度，进而提出对策协调人与自然的关系[2]。地理学科研究内容不仅构成公民生活必要的知识和能力基础，全面素质教育还可以利用地理学科所提供的素材、工具和研究方法。

2 综合性是地理学科开放的研究优势

地理学科因其涉及自然科学和人文社会科学领域，研究对象要素众多、研究领域广泛和极强的综合性特点，使其具有独特的学科研究优势。新地理学不仅继承了因果原则、综合原则、比较原则和范围原则等传统地理学的研究原则，而且广泛使用了现代遥感技术、地理信息技术和虚拟数字地球系统等新兴应用技术，从而改变了地理学研究方式、方法，提高了工作效率。遥感方法视野广阔、信息更新速度快、精确度高，提供了广阔空间的同质资料，使定量研究有了很好的信息平台并且使地理学的预测方法成为可能。为地理学科开放式教学实践活动创造了条件。

目前，人类活动正以多种方式强烈地影响地表自然环境的发展和演化，人类活动诱发的变化大大超过了自然变率，其范围和影响可与许多大的自然因素和自然过程相提并论。人类活动驱动着多重相互作用，并以复杂的方式通过地球系统产生级联效应。全球变化不能理解为简单的因果关系，人类活动的级联效应之间相互影响，而且局地和区域尺度的变化以多维方式相互作用[2]。危险而复杂的人地关系现状、演化趋势及其综合性的研究特点也要求地理学科必须构建开放式的教学体系。

3 地理学科开放式教学实践活动的实施

3.1 整合课程资源，发挥地理学在整个科学体系中的作用

环境教育课程能够在开放式教学实践活动中发挥重要作用。与人类活动直接或间接相联系的全球持续变暖、干旱化和土地沙漠化等一系列人类面临的严重环境问题使人类不得不思考生存环境的未来变化，不得不警觉未来可能发生的环境灾难，而有序人类活动可以避免环境的持续恶化，实现人地协调发展[1]。否则，可持续发展将仅停留在一个空洞的概念上，难以落实、无法操作，所以有序人类活动是实现可持续发展战略目标的有效手段或措施，并成为环境教育的重要命题。通过地理学科课程的开放和多学科课程资源的交流与共享，实现师范院校各专业课程资源的整合，使学科综合研究的特长和优势得到彰显，也使地理学科在整个科学体系中的作用得到充分发挥。

3.2 加强计算机课程的学习和计算机技术的应用

掌握计算机的基本知识和常用操作方法是对学生工具使用能力的要求，也是现代文明人类应该具备的一种基本素养。计算机课程既要培养学生实际的操作技能，更要培养学生利用计算机解决问题的能力和现代科学意识。

针对地理教育专业使用“地理信息系统”的特殊需要和学生的个体差异，要求学生加强高等数学中的线性代数和计算机数据库等内容的学习，掌握具有地理专业特色的计算机应用技术。开放式的教学实践活动要求该课程建立能够激励学生学习兴趣和推动自主学习能力发展的评价体系。

3.3 互联网成为地理学科开放式实践活动的重要工具

国际互联网被定义为商务、政府和个人计算机在世界范围的电子通讯网络。计算机信息技术对人类社会全方位的渗透以及国际互联网的广泛使用，使知识获取、转化、技术推广、成果交流、教学手段乃至整个教育领域的面貌焕然一新。

3.3.1 互联网信息资源改变了传统学习的模式

互联网是开放性的，具有微观有序、宏观无序的特点。网络形成了庞大的多学科、多文种而又分散、无序的数字化信息。学生先要学会使用互联网信息搜索引擎工具，然后才能快速查阅和检索学习过程中所需要的信息和资料。 转贴于

学生在互联网上不仅可以了解到世界文化的发展，而且能够对不同的文化进行比较。他们利用互联网赋予的“力量”，对于他们应该学习什么以及怎样学习、怎样尊重权威的传统智慧有了个人的认识和见解。不盲从、不迷信。他们在探究自己感兴趣问题时，遇到困惑会到互联网上去寻求答案。他们也向老师请教，但如果老师给出的答案无法令人信服，就会引经据典地指出在互联网上找到的结论或解释，还可能提出自己的看法，并且唤醒内心潜藏的创造激情，引燃创新的思维火花。探究性、互动式的教学过程和不迷信权威、不盲从的开放性学习方法大大提高了学生的质疑和创新能力。

3.3.2 互联网能够增进师生互动和提高

网络信息资源还具有交互性。网络在使用过程中可以在读者之间、读者和信息资源之间实现互动，使计算机网络工具成为实现开放式的地理教学实践活动的有效手段。除了在课堂使用网络资源开展教学之外，课后教师使用电子邮件布置和批改作业;使用电子邮件公告阅读参考书目、课程复习思考题、学习内容要点和问题讨论提纲;使用电子邮件传送、修改毕业论文。师生之间通过在线提问、观点质疑、公布讨论结果。利用网络，学生能够多角度观察不同地理空间的地带性和非地带性差异或者同一个地理空间的要素特征、分布和演化过程。在信息化时代，地理教学和学习模式改革的大潮已经势不可挡。教师不得不面对这样一个现实:学生有条件通过各种媒体获得有关信息来检验课堂上教师的教学内容和“灌输”的结论。网络讨论突破了时空障碍，加强了师生的沟通和交流，增进了教学过程的互动性，实现了师生在思想上互相启迪、借鉴，教学相长、互相促进，也大大提高了教学效果和学习效率。

3.3.3 引导学生正确利用网络学习资源

但是，在网络资源利用上也是有利有弊的。例如在互联网信息材料的搜集、处理和利用上，无节制、不加甄别地使用互联网信息的倾向会使人们渐渐地放纵、懒惰和“白痴化”。因为通过Google，困难问题能够找到容易的答案，但是学生却无法分辨这些答案究竟是来自严谨治学，还是仅仅来自浅薄的观察和粗浅的概念[3]。因此，必须教会学生对互联网上“鱼龙混杂”的信息资源进行必要的分类和甄别，对各种各样的研究结论进行审慎的分析和缜密的思考，引导学生正确利用网络学习资源。利用搜索引擎获取信息只是让我们做事情更有效率，但是决不能取代我们的思考。

3.3.4 推广网络球面坐标工具的应用

Google Earth是一种个人电脑桌面应用程序，能够以Web方式浏览虚拟数字地球系统，从而实现全球地理数据共享与三维仿真。它能够实现城市和旅游区地形和重要建筑物的三维仿真、显示三维影象地图，广泛应用于区域规划、农业区划和旅游区规划等实际工作中。2007年8月，Google Earth还增加了Switch to sky功能，提供在线浏览宇宙深空天体和天体系统的光影图像、太阳系天体的周年运动及它们的天文数据检索功能。对中学地理教师来说，Google Earth是一个功能强大的球面坐标搜索工具和天文观测、天体坐标定位以及天体、天体系统信息检索的工具。可是关于它的应用有很多中学地理老师还不知道。开放式的地理教学可以让学生从了解它到对它产生兴趣，到熟练掌握和运用它的天球坐标功能及地图搜索功能。使用Google Earth使整个地理学习过程变得生动、有趣。

3.4 加强实践课程的教学

开放式的教育需要开放的课堂，需要加强实验和实习教学工作。使学生通过不同层次的观测、观察、操作和实验活动，掌握基本的方法和操作技能，加深对地理科学基本概念的理解，达到具有初步进行综合实验的能力水平。把遥感技术、地理信息系统技术和计算机应用技术应用到实验中去，通过实验手段的改进和教学内容的深化，形成多学科融合，互相借鉴、综合发展、不断创新的实验教学体系。同时，全面激发学生学习的主动性和自觉性，使学生能真正学有所获、学以致用。

4 结语

地理学科开放式教学实践活动可以借助于地理学科文理兼容的综合研究优势，以环境和可持续发展教育内容作为开放性课堂教学和研究的主题，以信息化的科研环境作为重要的研究条件，通过对多个学科和专业一些相关课程资源的利用和整合，发挥地理学科资源在整个高等教育教学体系中的作用。

参考文献

篇12

应急信息系统的建设受到全社会范围的重视，这是一件好事。但同时也带来了问题：系统建设的目标到底是什么？多个相关项目如何统筹？怎样处理应急信息系统建设与业务处理系统的关系？应急信息系统的功能边界应该如何划分？等等。对这些问题如果没有一个正确的思路，应急信息系统建设的大规模投入就难以收到应有的社会效益，甚至象以前办公自动化和门户网站一样，变为一场“运动”。

本文试图对应急信息系统给出一个目标，描述“理想”情况下的系统模型和需求；在此基础上给出对整个应急信息系统规划的看法。

二、应急信息系统的目标和功能需求分析

应急信息系统的目标，就是配合危机管理的全过程，应用信息技术，实现大面积的、跨专业和部门的信息资源、处理资源和通讯资源的实时调度，使应急指挥过程更加科学化和可视化。

这里用到了一个超越“应急”的概念——危机管理，我们把支持危机管理作为应急信息系统的目标。这是因为，要最大限度减少各种突发或紧急事件带来的损失，不仅仅要求我们在事件发生后做出迅速、准确的应对和处理，还要求我们在事件前期进行预警和辨识、在后期进行常态恢复。“危机管理”的三阶段理论更能指导我们运用信息技术对突发或紧急事件全面、全程的支持。

显然，这一目标，不是一个单纯的信息系统可以达到的。它要依赖基础性的网络和多个专业化的应用系统，要依赖多种技术的支持。但是，越是复杂，我们就越应该分析清楚，那些是核心、哪些是基础、哪些是锦上添花；哪些应该先建，哪些可以后建。否则眉毛胡子一把抓，不利于复杂系统的建设和统一的规划。

我们用如下的三层逻辑模型表示应急信息系统及其支持系统的关系。

……

应急信息系统

信息处

理系统

通讯调

度系统

信息

采集

信息

调度

资源

调度

信息

表现

基本网络和通讯系统

辅助

决策

应用支持层

集成应用层

基础设施层

GIS

应急信息系统的三层逻辑模型

各层的关系如下：最高层即是应急信息系统的核心功能，它是一种集成式应用；专业化的信息处理系统和各种相对成熟的技术系统（如GIS和Call Center系统）是构建应急信息系统的支撑性应用，我们称之为应用支撑层；而基本网络和通信系统是以上所有应用的基础。相邻层次之间有着双向的信息供求关系。

我们从对信息的处理角度来分解应急信息系统的功能目标。

任何类型和目的的应急指挥系统，都具有以下功能特性：

1、信息汇聚：从应急事件现场或监测网络采集到的各种信息，将被传输到信息汇聚点（应急指挥中心）。这些信息可能是直接事件现场的视音频信息，也可能是来自传感设备、监控设备的信息或信号，还可能是来自相关的专业化信息处理系统的数字化信息。

2、信息表现：应急信息系统应该有直观而准确的信息表现形式，为指挥员进行指挥调度和辅助决策提供最大的帮助。GIS是一项广泛使用的技术，可以将危机管理所涉及的信息（如危机态势、应急指挥相关资源分布、应急方案等）在基础的空间地理图形上形象地表现出来，便于指挥和决策人员直观地进行形式判断、形成决策或进行资源调度；各种信息还可能要借助一定的显示设备和显示控制系统表现出来。

3、信息调度：所有信息在汇聚点被组合和集中呈现，供指挥中心的指挥决策人员作为决策和调度依据；有时还要将信息分发下级指挥中心（或分中心）的不同的专业化处理系统进行处理，或从这些系统收集处理结果。

4、通讯和物资资源调度：应急指挥最终都表现为通过一定的通讯手段，完成一定的人力、物力资源调度。例如警力的调度、救灾物资和设施调度、对事件现场的疏导和部署，等等。

5、辅助分析决策：在应急指挥过程中，提供一些逻辑分析模型、统计模型或预案，以及案例库中的参考案例，帮助指挥员进行理性决策；同时，应急信息系统还应记录下整个指挥调度的过程，形成完整案例，丰富案例库，为实现知识化、智能化的危机管理作积累。

以上是一个较为抽象的逻辑功能模型，它有助于我们把握应急信息系统的核心建设目标，合理运用各种技术和各种“物理的”系统。

三、应急信息系统与其它信息系统的周边关系

1、技术型应用系统与应急信息系统的关系

在应急信息系统建设领域的最大误区，在于信息系统功能需求分析的缺失——从需求的陈述（实质上是一种需求定义）直接跳到技术方案，甚至成为技术方案或产品的简单堆砌。以技术方案代替功能需求，这似乎已经成为了一种应急信息系统建设中的普遍现象。

例如，我们经常能在招标书或所谓规划中看到这样的做法：即直接把“数字录音系统”、“大屏幕显示系统”、“地理信息系统”等作为“需求”本身的内容，对具体的技术实施方案和产品型号进行招标，甚至还有的招标书把“数据库系统”也作为应急信息系统需求的一部份提出来。这里面缺少了对应急信息系统的实质内容和目标的把握，缺少了一个理性的论证和分析过程。这样的“需求”拿出来招标，多半会造成建设的混乱和失控。

并不是说以上的技术系统不能作为应急信息系统的一部分，相反，逻辑的功能最终都会落实为一系列“物理”的技术子系统。但是我们在进行技术子系统的划分和分包之前，有必要对有机信息系统的“原始”功能需求作一定义和陈述，为技术方案的展开提供理性的约束，而不会被技术牵着鼻子走。

例如，GIS是一种广泛使用的、成熟的技术，也已经形成相对独立运行的系统。独立运行的GIS甚至可能成为整个应急信息系统中最主要的操作平台。这也是一些项目直接把GIS作为一种“默认”的“需求”的原因。但是，应急信息系统是否要采纳GIS，还要看具体的应用领域是否具备了应用GIS的数据条件和环境。而且，即使有必要和有条件使用GIS，也要从整个应急信息系统的总体目标出发进行分析，提出技术应用需求：

第一， 要实现应急信息系统与GIS的双向联动。GIS虽然可以独立运行，但在应急信息系统环境下，应该可以实现应急信息系统与GIS的多种联动方式——包括双向的相互驱动和基于数据共享的独立操作，等等；

第二， 要实现应急信息系统与GIS的底层整合。GIS系统与应急信息系统应共同遵循一定的数据标准，产生和传递一致的数据；底层应实现数据库共享或公用。

第三， GIS与其他系统的数据整合。GIS的基础数据来自测绘部门，而应急指挥所需的“活”的应用数据往往来自其他业务部门，如建设、交通、气象、卫生，等等。为让信息系统能够运行起来而“一劳永逸”地导入数据的做法是不可取的。应该充分利用这些“活”的地理数据，建立与数据源进行同步更新的完整机制，贯彻专用属性数据“谁使用、谁负责”和合理共享的原则，避免产生新的信息孤岛。

以上是应急信息系统中对GIS的需求分析应该考虑的内容。只有对这些问题都分析清楚了，才可能对应急信息系统中GIS的必要性、可行性和技术方案和造价作一正确判断。而这种全局的、客观的、中立的分析，恐怕要在请GIS厂商提供技术方案之前完成。

在应急信息系统领域，类似的成熟技术系统还有Call Center、知识管理系统、视频会议和视频监控系统等。对这些相对成熟、“自成一体”的技术应用系统，都要作类似的分析，才能保证最后的应急信息系统是一个有机的、完整的、体现建设初衷的系统，而不是一组不分主次、繁复、独立的技术系统。

忽视需求分析或缺乏正确的需求分析方法，是存在于信息化建设的通病。对于应急信息系统建设而言，这种只有方案，没有需求分析的现象尤其有害。因为应急信息系统的建设几乎成了一种潮流，而且它同时承载着政府危机管理和电子政务信息资源整合的双重重任。缺乏对需求的分析和规划，会使应急信息系统建设失去理性，导致盲目建设和重复建设，与信息资源整合的精神背道而驰。

2、专业化信息处理系统与应急信息系统的关系

我们对应急信息系统的需求认识往往是始于“混沌”的。尤其是当因为信息系统缺位造成重大损失的时候，更是希望通过一个项目、甚至一个系统的建设毕其功于一役。但是，应急信息系统的主要目标是实现危机管理中的决策支持，离开了专业领域的知识和专业化的信息处理系统的支持，应急信息系统对科学决策的支持就会落空。另一方面，应急信息系统往往是跨管理部门、跨专业领域的系统，涉及多个专业系统。处理这种兼具“宽度”和“深度”的复杂需求的合理做法，是把项目进行分解，把应急信息系统建设与专业化信息处理系统进行合理划分。

一般来说，专业化信息系统负责专业化的信息监测和预警、信息处理；应急信息系统则负责信息的汇聚、分析，以及对会商、决策和资源调度的支持；二种系统之间通过共同认可的标准来实现信息传递和工作协同。应急信息系统从专业化信息处理系统中收集预警监测的结果；应急信息系统则向专业化信息处理系统提交信息加工请求并收集信息处理结果。

检验是否较好划分了专业化信息处理系统和应急信息系统界限的直接办法，是看二者之间是否有足够的独立性。一个好的规划和设计应该是这样的情形：应急信息系统本身不一定很“专业”，但它能与很专业化的信息处理系统高效地协同工作。应急信息系统的核心价值，在于它对跨专业的、公用资源的调度能力；专业的判断和业务流程应该留给专业化的信息处理系统。从这点上来说，应急信息系统其实需要有一定的“通用性”。通用性越好，它动态“接入”不同专业信息系统的能力就越强，整个大系统的“应急”能力也就越好。

举个例子，假设我们针对SARS的预防和控制建设了一个公共卫生应急信息系统，如果它不能百分之八十、九十，甚至更高比例地应用到其它公共卫生突发事件的处理上，那么它的规划和需求定义就是失败的。相反，如果我们在进行需求分析的时候，能把专业化事件处理的差异性需求尽可能地体现在“应用支持层”的专业化信息处理系统中，那么无论是作为通用应急指挥平台的公共卫生应急信息系统，还是专业化的传染病管理信息系统、医院管理信息系统、以及各种科研信息系统，等等，都能沿着相对稳固的需求轨迹发展。

四、应急信息系统的规划与标准化

现在我们跳出单个应急信息系统的需求分析，来看看多个系统——或者说整个城市级别的应急信息系统——的需求，或者说一种规划。

根据上面的分析可知，我们如果采用一个相对通用的“应急信息系统”和一系列专业化信息处理系统，可以构成一个完整的、面向各种突发事件的应急信息系统“两层”构架。也即从理论上说，可以构建城市级别的唯一的、集中的、公用的应急信息系统平台。但在实际操作中，有两个因素制约这种“两层架构”模式。一是系统的规模和负载问题；二是现有的行政管理体制的制约。

根据系统论的原理和系统工程实践经验，每个系统下辖的子系统个数是有限的，超出这一限度，不仅系统的业务负载和复杂度会难以承受，为保障系统运行可靠性所付出的代价也会十分巨大。我们通常采用系统分级的办法来解决这一问题。在应急信息系统建设中，就是通过建立一些区域的或“领域”分中心来分担“总中心”的负载和复杂性。

但是，采用分中心的“三层”构架，应该满足两个先决条件。否则，就有可能使整个城市的应急信息系统更加混乱和难于管理，操作起来无所适从，甚至变成一盘散沙，为信息资源综合增加新的负担。

第一个条件，还是比较、分析和论证。在具体的城市危机管理环境中采用三层构架，一定要有与两层构架的对比分析。三层系统的优势在于其上的业务操作流程通常可以更好吻合现有管理体制；劣势是分级处理带来了额外的信息分配和汇总的效率开销，甚至为一些导致低效的“门槛”创造了条件。我们对架构进行分析的结果，应该不仅仅是一个构架的模式，而且有具体的构架实施方案，包括对弱点的分析，以及弥补的方法，作为系统后续建设的前提条件。这是应该在决定建分中心之前完成的。

在实际建设过程中，对于城市应急信息系统的构架模式选择，盲目模仿或是“拍脑袋”的情况还是很多的。构架的选择往往不是对流程科学性、系统运行效率、系统建设周期和投入、系统的可操作性等因素进行分析比较的结果，而是避开业务整合的深层困难、对现有管理体制过分迁就和妥协的结果。这对于整个城市的危机管理和信息化建设都是非常不利的。

第二个条件，无论是二层还是三层构架，都离不开标准化基础。统一的数据标准制定应该在应急信息系统的总体规划层面，而不是某个具体的应急信息系统建设的层面来进行。在某个具体应用系统中谈统一标准的意义是十分有限的。即使每个系统都实现了“内部”的统一标准，也可能导致多个系统之间无法沟通。

对于标准化的认识，也是信息化建设中误区多多的一个领域。如把统一数据规划甚至统一数据库设计等同为数据标准化，把标准化局限于管理标准化而无视应用标准化，把应急信息系统的标准化局限于应急事件的分级，等等。应用标准化是我国信息化建设的一个弱点和紧迫点，也是应急信息系统建设的一项基础性工作。如果能在国家层面整合专业化研究资源，组织面向应急指挥和危机管理的统一的标准化研究，则能有效促进整个国家的应急信息系统的建设；反之，如果我们不抓住应急信息系统这一建设背景，则不仅应急信息系统的建设不能进入有序状态，标准化建设本身也将摆脱不了滞后于信息系统建设的状况。（参考《把标准做“实”》）。

参考文献：

1.

《把标准做“实”》 黄以宽，《信息化建设》2005-1，2

2.