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【關(guān)鍵詞】GIS 工程測量 定義 特點(diǎn) 發(fā)展
引言:從上個(gè)世紀(jì)后期到現(xiàn)在,隨著數(shù)字化測繪技術(shù)的提高,GIS技術(shù)的不斷成熟、現(xiàn)代工程測量必將朝著測量數(shù)字工程化的方向發(fā)展。隨著社會科技的發(fā)展。人們對信息的需求,越來越精細(xì)化,同時(shí)對地理信息的需求也越來越要求信息更加具體和細(xì)化,因此第三維的高程信息顯得越來越重要。信息社會的到來使得人們對信息的廣泛性、精確性、實(shí)時(shí)性以及綜合性上的要求都越來越高,地理信息系統(tǒng)在這種背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來的。
一、GIS技術(shù)的發(fā)展
GIS(Geographical Information System)地理信息系統(tǒng),是一門以地理信息為核心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)作支持,集空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、遙感科學(xué)、地理學(xué)、地圖學(xué)、信息學(xué)管理學(xué)于一體建立起來的綜合技術(shù)與學(xué)科。自上個(gè)世紀(jì)60年代興起以來,得到廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展,目前已成為許多學(xué)科領(lǐng)域獲取、存儲、查詢、分析、管理地理空間信息重要工具。GIS的核心是基于實(shí)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,除具有優(yōu)良的數(shù)據(jù)庫管理功能外,還具有超強(qiáng)的數(shù)字化制圖系統(tǒng),以及通過空間查詢和空間分析后的輔助決策功能。2006年2月我國GIS系統(tǒng)——國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)1:50000數(shù)據(jù)庫通過驗(yàn)收,這是我國目前比例尺最大精度最高的GIS系統(tǒng),目前該數(shù)據(jù)庫已在國土規(guī)劃、農(nóng)林水電、交通國防等部門使用,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
二、GIS技術(shù)的定義
GIS技術(shù)主要有三種定義:①基于工具箱的定義,認(rèn)為GIs是一個(gè)從現(xiàn)實(shí)世界采集、存貯、轉(zhuǎn)換、顯示空間數(shù)據(jù)的工具集合;②數(shù)據(jù)庫定義,認(rèn)為GIs是一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),在數(shù)據(jù)庫里的大多數(shù)數(shù)據(jù)能被索引和操作,以回答各種各樣的問題;③基于組織機(jī)構(gòu)的定義,認(rèn)為GIs是一個(gè)功能集合,能夠存貯、檢索、操作和顯示地理數(shù)據(jù),是一個(gè)集數(shù)據(jù)庫、專家和持續(xù)經(jīng)濟(jì)支持的機(jī)構(gòu)團(tuán)體和組織結(jié)構(gòu),提供解決環(huán)境問題的各種決策支持?;诠ぞ呦涞亩x強(qiáng)調(diào)對地理數(shù)據(jù)的各種操作,基于數(shù)據(jù)庫的定義強(qiáng)調(diào)用來處理空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組織的差異,而基于組織的定義強(qiáng)調(diào)機(jī)構(gòu)和人在處理空間信息上的作用,而不是他們需要的工具的作用。
三、三維GIS技術(shù)的特點(diǎn)
在三維GIS技術(shù)中,可通過X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸來定義空間目標(biāo),且與二維GIS的平面目標(biāo)有完全不同的區(qū)別。三維GIS技術(shù)在客觀世界的表達(dá)更能體現(xiàn)出真實(shí)感受,以立體造型技術(shù)將地理空間現(xiàn)象呈現(xiàn)在客戶面前,既能表現(xiàn)空間對象的平面關(guān)系,也能描述并表達(dá)垂直關(guān)系。另外,對空間對象的三維空間分析與操作也是三維GIS技術(shù)的特有技能,與CAD等計(jì)算機(jī)可視化軟件相比,它具備獨(dú)特的管理對象能力與空間分析能力。三維空間數(shù)據(jù)庫作為三維GIS技術(shù)的核心,三維空間分析更具獨(dú)特能力。與功能的增加相對應(yīng)的是,三維GIS技術(shù)的專業(yè)理論研究也比二維GIS技術(shù)更復(fù)雜。在三維GIs中,空間目標(biāo)通過x、Y、z三個(gè)坐標(biāo)軸來定義,它與二維GIS中定義在二維平面上的目標(biāo)具有完全不同的性質(zhì)。在目前二維GIs中已存在的0,1,2維空間要素必須進(jìn)行三維擴(kuò)展,在幾何表示中增加三維信息,同時(shí)增加三維要素來表示體目標(biāo)??臻g目標(biāo)通過三維坐標(biāo)定義使得空間關(guān)系也不同于二維GIS,其復(fù)雜程度更高。二維GIs對于平面空間的有限互斥完整劃分是基于面的劃分,三維GIS對于三維空間的有限互斥完整劃分則是基于體的劃分,因而,通過分析基于(單一)體劃分的三維矢量結(jié)構(gòu)GIs幾何成分之間的拓?fù)潢P(guān)系,李青元提出五組簡化的拓?fù)潢P(guān)系。三維GIS的可視表現(xiàn)也比二維GIS復(fù)雜得多,以致于出現(xiàn)了專門的三維可視化理論、算法和系統(tǒng)。
四、GIS在工程測量中的應(yīng)用
1.數(shù)據(jù)獲得
地理數(shù)據(jù)的測量最基本內(nèi)容就是屏幕顯示地理數(shù)據(jù),也就是用戶選擇視覺變量(色彩、尺寸、紋理)的前提下,實(shí)現(xiàn)全要素顯示、分區(qū)顯示、分圖層顯示等。但是這種表示不同屬性地理數(shù)據(jù)大多以色彩、尺寸及紋理的不同來區(qū)分,不能達(dá)到形象的效果。因此,數(shù)據(jù)符號是三維GIS測量的重要方面,利用工具軟件實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)符號化功能,并加以圖例說明,這樣就可將地理數(shù)據(jù)活靈活現(xiàn)地搬上屏幕,實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的可視化。另外,將屏幕地圖上標(biāo)好注記,就能獲得簡單的電子地圖,電子地圖是三維GIS技術(shù)進(jìn)行工程測量的產(chǎn)品之一。
2.科學(xué)計(jì)算
將各種各樣經(jīng)過處理的模型進(jìn)行分級分類數(shù)據(jù),并將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以專題圖的方式表現(xiàn)出來。例如以不同的色彩或者紋理來顯示分類圖;以同一個(gè)色相中的不同飽和度表現(xiàn)分級圖;以直方圖、圓餅圖等體現(xiàn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)等??茖W(xué)的計(jì)算可視化數(shù)據(jù)可充分表達(dá)人們對信息的深入理解。
3.查詢
主要通過對地理信息語言的查詢,能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中內(nèi)容或相關(guān)圖標(biāo)等進(jìn)行直觀化、形象化的操作查詢,也就是說查詢結(jié)果中既包括數(shù)據(jù),也包括與之相關(guān)的文字、表格及圖形。
4.可視化
三維仿真地圖主要通過仿真技術(shù),以三維立體形式直觀表現(xiàn)空間現(xiàn)象信息,讓用戶體驗(yàn)到真實(shí)環(huán)境的感覺。因此,三維GIS技術(shù)是地理信息可視化的主要潛力產(chǎn)品形式之一。另外,通過多媒體技術(shù)和可視化相結(jié)合,能有效改善傳統(tǒng)的地理信息僅通過文本、表格、圖形等方式表達(dá)并傳輸空間信息的單一方法,而是以文本、圖像、圖形、動畫、聲音及視頻一體化的多媒體空間表現(xiàn)內(nèi)容,極大豐富了地理信息的可視化形式。
5.描述空間分析結(jié)果
三維GIS技術(shù)的空間分析包括網(wǎng)絡(luò)分析、地形分析、緩沖區(qū)分析及疊加分析。通過可視化技術(shù)的應(yīng)用,可以將地理現(xiàn)象的空間分析結(jié)果更形象、更直觀地表達(dá)出來。例如以通視分析方法對地形進(jìn)行測量,可通過間斷或者連續(xù)的線段來表示地表中的通視或者不通視。即使時(shí)間或者空間發(fā)生了改變,例如在不同時(shí)間、不同圖幅中任一要素的緩沖區(qū)等,都可以通過三維GIS技術(shù)方式描述。
6.采集地圖動畫
前面提高的可視化方法是對測量數(shù)據(jù)的靜態(tài)表示,地圖動畫則是一種動態(tài)表達(dá)形式。地圖動畫是在傳統(tǒng)的二維空間或者三維空間事物的前提下,加上時(shí)間維,讓有關(guān)時(shí)間的地圖內(nèi)容等隨著動畫的改變而改變。地圖動畫能有效彌補(bǔ)靜態(tài)地圖表現(xiàn)方法的不足,讓觀察者更自然、更直觀地理解時(shí)空數(shù)據(jù),常用的地圖動畫表現(xiàn)方式主要有:開窗的放大與縮小、拉縮鏡頭、閃爍強(qiáng)調(diào)、漫游平移及有關(guān)運(yùn)動動畫等
關(guān)鍵詞: 地理信息系統(tǒng) 高中地理課堂教學(xué) 案例 困難
1.GIS的概論
1.1 GIS的內(nèi)涵
針對不同的部門和不同的應(yīng)用目的,地理信息系統(tǒng)的定義也不盡相同。美國學(xué)者Parker認(rèn)為“GIS是一種存儲、分析和顯示空間與非空間數(shù)據(jù)的信息技術(shù)”。加拿大的Roger Tomlinson認(rèn)為“GIS是全方位分析和操作地理數(shù)據(jù)的數(shù)字系統(tǒng)”。俄羅斯學(xué)者把GIS定義為“一種解決各種復(fù)雜的地理相關(guān)問題,以及具有內(nèi)部聯(lián)系的工具集合”。這些定義,有的側(cè)重于GIS的技術(shù)內(nèi)涵,有的則強(qiáng)調(diào)GIS的應(yīng)用功能。美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會(FIC-CDC)關(guān)于GIS的定義較為全面具體。該定義認(rèn)為“GIS”是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng),該系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示,以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。[1]
1.2 GIS的功能
由計(jì)算機(jī)技術(shù)與空間數(shù)據(jù)相結(jié)合而產(chǎn)生的GIS這一高新技術(shù),它包含了處理地理信息的各種高級功能。GIS具有四項(xiàng)基本功能:
1.2.1輸入功能
利用數(shù)字化儀或掃描儀把地圖、圖像(如航空照片)和規(guī)劃圖輸入計(jì)算機(jī)中,然后進(jìn)行編輯處理(修改、增補(bǔ)等)。
1.2.2輸出功能
把經(jīng)過分析而得出的圖形、圖表或文字報(bào)告顯示在熒光屏上,也可以通過繪圖儀或打印機(jī)打印出來。
1.2.3查詢、分析功能
通過空間查詢和空間分析而得出決策結(jié)論是GIS的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。這是一個(gè)復(fù)雜的處理過程,需要應(yīng)用目標(biāo)之間的內(nèi)在空間聯(lián)系并結(jié)合各自的數(shù)學(xué)模型和理論制訂規(guī)劃和決策。典型的空間分析包括最佳路徑分析、疊加分析、鄰域分析、網(wǎng)絡(luò)分析、通視分析及填挖方計(jì)算和表面積計(jì)算等,可用在污染源流分析、農(nóng)業(yè)布局合理性分析、城市布局合理性分析、道路選線分析等工作中。
1.2.4空間數(shù)據(jù)庫管理功能
地理對象是龐大的地理數(shù)據(jù)集,對此需要利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來進(jìn)行管理[2]。
GIS依托這些基本功能,通過利用空間分析技術(shù)、模型分析技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)集成技術(shù)等,演繹出豐富多彩的系統(tǒng)應(yīng)用功能,滿足社會和用戶的廣泛需求。
2. GIS走進(jìn)高中地理課程
著名的地圖與信息系統(tǒng)專家陳述彭院士認(rèn)為,定性描述是地理學(xué)的第一代語言,地圖是地理學(xué)的第二代語言,地理信息系統(tǒng)是地理學(xué)的第三代語言。這也是廣大地理教師的共識,充分體現(xiàn)出GIS技術(shù)的重要性與價(jià)值所在[3]?!镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)》提出了地理課程的基本理念,其中之一是強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)在地理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。在新一輪的地理課程改革中,地理信息系統(tǒng)成為地理選修模塊之一,作為新的重要的教學(xué)內(nèi)容。
2.1 GIS技術(shù)進(jìn)入高中地理的必要性
2.1.1 “GIS技術(shù)”是地理科學(xué)發(fā)展與社會信息化的重要內(nèi)容
當(dāng)今時(shí)代,信息技術(shù)飛速發(fā)展,地理信息技術(shù)對資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會進(jìn)步的巨大作用日益顯著。地理信息技術(shù)應(yīng)用的具體形式,大到地球村、數(shù)字國家,小到數(shù)字居民區(qū)、數(shù)字家庭。隨著工業(yè)化和信息化水平的進(jìn)一步發(fā)展,世界城市化成為文明進(jìn)步的標(biāo)志。城市帶來了富足、繁榮,也帶來人口擁擠、交通緊張、資源短缺、用地緊張等一系列城市問題,這為地理信息技術(shù)提供了大顯身手的機(jī)會。世界各國的城市,尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和發(fā)展水平較高的城市,數(shù)字城市研究日益成熟,信息化管理成為熱門研究領(lǐng)域,利用地理信息技術(shù)進(jìn)行社會、經(jīng)濟(jì)、文化、基礎(chǔ)設(shè)施、交通通訊、城市規(guī)劃等數(shù)字管理,成為構(gòu)筑新世紀(jì)人類生存環(huán)境的新模式。
地理信息技術(shù)是“數(shù)字化地球”、“信息化地球”的基礎(chǔ),信息化發(fā)展需要大量的具有地理信息技術(shù)基本素養(yǎng)的人才。從國家戰(zhàn)略的高度來講,基礎(chǔ)教育階段的地理信息技術(shù)素養(yǎng)教育很必要也很迫切。
地理信息技術(shù)作為地理科學(xué)發(fā)展的重要內(nèi)容,加之其在社會生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用和價(jià)值,在高中階段,將其納入地理課程體系,意義重大。
2.1.2設(shè)置“地理信息技術(shù)應(yīng)用”模塊有利于培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)
信息科技時(shí)代,教育目的不應(yīng)僅是教給學(xué)生知識,更應(yīng)以學(xué)生的發(fā)展為根本,全面提高學(xué)生的素質(zhì),使學(xué)生身心得到發(fā)展,發(fā)掘?qū)W生的外在和內(nèi)在潛力,促使他們得到全面發(fā)展。地理信息技術(shù)在信息社會有著舉足輕重的地位和作用,設(shè)置地理信息技術(shù)課程是普及地理信息技術(shù)基礎(chǔ)知識的有效途徑。對學(xué)生進(jìn)行地理信息技術(shù)教育,可以培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和分析能力,提高學(xué)生的信息素養(yǎng),符合《高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)》的設(shè)計(jì)理念,也是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的基本途徑。
當(dāng)前,基礎(chǔ)教育強(qiáng)調(diào)全面的素質(zhì)教育,地理教育也應(yīng)如此。在對各種地理知識(信息)掌握的基礎(chǔ)上,地理教育重視學(xué)生能力的提高及地理思維方式的培養(yǎng),要求學(xué)生既具備地理知識素質(zhì),又具備地理能力素質(zhì)。要求學(xué)生運(yùn)用地理知識處理和解決地里問題。要求學(xué)生主動地吸收、掌握各種地理信息,并將信息分析、重組、應(yīng)用。
2.1.3“地理信息技術(shù)”是一種重要的教學(xué)技術(shù)手段
地理信息技術(shù)作為教學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于地理教學(xué)中也是《地理信息技術(shù)應(yīng)用》模塊重要的價(jià)值取向之一。地理信息技術(shù)教育對學(xué)生信息技術(shù)的掌握、地理研究技術(shù)的了解與應(yīng)用、地理區(qū)域系統(tǒng)思想的建立和地理空間思維能力的培養(yǎng),以及地理問題的分析與處理能力的培養(yǎng)等具有不可替代的獨(dú)特功能[4]。
一方面,以GIS為例,GIS具有對地圖處理與操作的強(qiáng)大功能,地圖是地理教育的重要媒介,利用GIS的地圖疊加、地圖漫游、地圖縮放和地圖要素的增減等進(jìn)行輔助教學(xué),效果是一般教學(xué)手段不可比擬的。另一方面,GIS技術(shù)是一種解決實(shí)際問題,提供地理數(shù)據(jù)處理功能的技術(shù)和方法。GIS的數(shù)據(jù)輸入、處理與分析功能,能很好地完成地理課程在能力培養(yǎng)方面的要求。例如,利用GIS實(shí)現(xiàn)對地理事物的分布特征、分布規(guī)律的輔助教學(xué),教師可以應(yīng)用GIS在空間上顯示符合某一條件的地理要素的特征,幫助學(xué)生認(rèn)識地理空間概念;利用GIS實(shí)現(xiàn)地理事物環(huán)境分析輔助教學(xué),GIS技術(shù)可以確定某地理要素在一定范圍內(nèi)對于其他地理要素的分布;利用GIS實(shí)現(xiàn)地理事物變化趨勢的輔助教學(xué),GIS能顯示地理事物在不同時(shí)段的地理信息的空間分布,能展示其各階段的特征,有助于學(xué)生認(rèn)識地理事物的發(fā)展過程;利用GIS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與地理直觀的輔助教學(xué),GIS可以進(jìn)行數(shù)據(jù)排列顯示、專題地圖制作圖、地形圖、行政區(qū)劃圖、旅游規(guī)劃圖等;利用網(wǎng)絡(luò)GIS、多媒體GIS的輔助教學(xué)等[5]。
2.2高中地理信息系統(tǒng)課程教學(xué)案例
地理信息技術(shù)是一門新興的課程,開設(shè)這門課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的地理信息素養(yǎng)。
下面以GIS在道路選線中的應(yīng)用作為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析。
傳統(tǒng)的道路選線方法是選線人員通過收集和分析線路區(qū)域內(nèi)有關(guān)設(shè)計(jì)資料,在大比例尺地形圖上選出幾個(gè)可能的路線方案。然后在紙上定線的基礎(chǔ)上,選線人員到實(shí)地勘測,經(jīng)過反復(fù)比較確定一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)、合理的路線方案。它在很大程度上取決于選線人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平,而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,因此已不能滿足現(xiàn)代公路設(shè)計(jì)的需要。隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展及空間信息軟件平臺的不斷開發(fā),設(shè)計(jì)人員不但能考慮傳統(tǒng)的選線因素,對于地質(zhì)、水文等空間屬性也能納入考慮范圍,這不管是從質(zhì)量上還是從效率上都得到了較大提高。目前常用的空間軟件有ArcInfo、MapInfo、Geo系列軟件、TITANGIS等。
2.2.1地理數(shù)據(jù)的采集和處理
根據(jù)道路的設(shè)計(jì)功能和設(shè)計(jì)要求,需要收集道路沿線所有的基礎(chǔ)資料,包括沿線各類比例尺地形圖、地質(zhì)圖、水文、氣象、交通流量等。具備了這些基本資料之后,利用GIS功能對各種資料進(jìn)行分類處理。
數(shù)字化資料包括地形圖、地質(zhì)圖、規(guī)劃設(shè)計(jì)圖、文字說明等多種信息資源。圖形數(shù)字化過程中需要進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,經(jīng)過掃描、糾正、跟蹤、附屬性、建立拓?fù)潢P(guān)系等步驟,最終形成各類數(shù)據(jù)文件。目前,常用的數(shù)據(jù)格式有:Tiff、Arc/InfoE00、Arc/InfoCoverage、MapInfo、DXF等。在地形圖進(jìn)行數(shù)字化的過程中,需對各類影響線路的空間要素進(jìn)行分層空間數(shù)據(jù)管理,為以后的空間分析做好準(zhǔn)備。沿線主要的空間數(shù)據(jù)層有:地形層、地質(zhì)圖層、城市層、鄉(xiāng)村層、植被層、沿線水系層、水利設(shè)施層、鐵路層等。對空間數(shù)據(jù)層的分類應(yīng)盡可能詳細(xì),避免遺漏。同時(shí),使用的資料應(yīng)為最新資料,保證空間數(shù)據(jù)的時(shí)效性及其準(zhǔn)確性。
2.2.2地理數(shù)據(jù)的空間分析
根據(jù)道路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和使用要求,利用GeoStar軟件對各類數(shù)據(jù)文件進(jìn)行分析是采用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行道路選線的核心。GeoStar軟件的空間分析功能主要有地形分析、緩沖分析、疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析等,這能幫助設(shè)計(jì)人員宏觀地認(rèn)識設(shè)計(jì)區(qū)域。在數(shù)據(jù)處理過程中,應(yīng)盡可能準(zhǔn)確規(guī)范,這對于以后建立數(shù)字地面模型DEM、地面正射影像圖DOM等數(shù)據(jù)具有重要作用。
2.2.3建立數(shù)字地面模型DEM
數(shù)字地面模型可為道路選線提供直觀圖形并可以與GIS的空間分析結(jié)果進(jìn)行疊加分析。同時(shí)可為今后的道路最佳路徑分析、縱橫斷面設(shè)計(jì)、填挖方量的計(jì)算提供快捷成果。
2.2.4疊加分析
利用GeoStar軟件,將矢量數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫和DEM數(shù)據(jù)庫三庫疊加,生成三維景觀再現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)疊加分析的結(jié)果里,確定道路控制點(diǎn)的樁號及線路的大致走向,接著根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求,在三維景觀里進(jìn)行路線設(shè)計(jì),確定道路變坡點(diǎn)位置、交點(diǎn)位置、坡度、曲線半徑等要素,這樣設(shè)計(jì)人員能隨時(shí)根據(jù)地形來進(jìn)行設(shè)計(jì),非常方便。
2.2.5線路的比選
根據(jù)要求一般設(shè)計(jì)兩到三條線路,然后利用GeoStar的空間分析功能進(jìn)行比選,考慮的因素主要有土地、水文、路線長度、地質(zhì)條件、政治因素、經(jīng)濟(jì)狀況、氣象等。如,在設(shè)計(jì)中,道路應(yīng)盡量避免穿過農(nóng)田、森林,并且線路通過地段的地質(zhì)水文狀況應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)要求,以此作為選線條件。此時(shí)可以從空間數(shù)據(jù)層中分別提取鄉(xiāng)村層、植被層、地質(zhì)層、沿線水系層的相應(yīng)數(shù)據(jù),將它們的數(shù)據(jù)繪以不同顏色的圖形,根據(jù)選線人員給定的選線條件和范圍分別與地形圖形拓?fù)浏B加,此時(shí)在計(jì)算機(jī)上就可以分別顯示出滿足要求的范圍。根據(jù)這些范圍,選線人員再進(jìn)行綜合修改,重新制定設(shè)計(jì)條件,在計(jì)算機(jī)上反復(fù)進(jìn)行疊加拓?fù)浞治霁@取最終結(jié)果。這種選線過程非常直觀明了,結(jié)果也可隨時(shí)以圖形、表格、數(shù)字的形式打印輸出[6]。
2.3高中開設(shè)地理信息系統(tǒng)課程存在的困難
在當(dāng)今的高中地理教學(xué)中,開設(shè)地理信息系統(tǒng)課程遇到了比較大的困難,學(xué)生的地理信息素養(yǎng)也普遍比較薄弱。
2.3.1教育觀念滯后
由于教育觀念滯后,即使是在教育較為先進(jìn)的地區(qū),地理信息系統(tǒng)課程開設(shè)仍困難重重。學(xué)校固守舊觀念,認(rèn)為培養(yǎng)信息素養(yǎng)對于學(xué)生高考分?jǐn)?shù)提高目前還沒有實(shí)質(zhì)性作用,往往以各種理由拒絕開設(shè)地理信息類課程。
2.3.2經(jīng)濟(jì)支持不足
地理信息系統(tǒng)課程開設(shè)需要一定物質(zhì)基礎(chǔ)作為保證,例如計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、配套的課程軟件等。經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的一些學(xué)校硬件、軟件設(shè)施都不齊全,尤其像GPS這種儀器市場價(jià)一般在2000元左右,作為教具幾乎是不可能購買的,3S技術(shù)的培養(yǎng)成為“紙上談兵”。
2.3.3教師素質(zhì)有待提高
地理信息系統(tǒng)是一門新興的技術(shù),因此,當(dāng)今高中里能夠熟練掌握信息技術(shù)的地理教師比較匱乏。此外,目前高師所開設(shè)的地理信息系統(tǒng)課程,多數(shù)只是簡單地移植綜合性大學(xué)地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程的基本內(nèi)容,而真正適合師范生實(shí)際操作應(yīng)用技能訓(xùn)練較少,并沒有培養(yǎng)出真正適應(yīng)高中地理教學(xué)的合格的地理教師。
因此,高校在培養(yǎng)地理教師的過程中應(yīng)重視師范生的地理信息技術(shù)學(xué)習(xí),在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的同時(shí),提高動手操作能力。同時(shí),各地教育部門應(yīng)完善教師的職后培訓(xùn),為在職地理教師提供更多的進(jìn)修機(jī)會和渠道。各地教研部門要為地理教師提供學(xué)術(shù)和業(yè)務(wù)的支持,例如通過舉辦培訓(xùn)班,組織教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流,推動校本教研,開發(fā)課程資源等方式幫助地理教師開展地理信息技術(shù)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的地理信息素養(yǎng)。
3.結(jié)語
鑒于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及GIS技術(shù)強(qiáng)大的功能,GIS將在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮越來越重要的作用。高中地理課程應(yīng)緊跟時(shí)代潮流,反映時(shí)代需求。GIS進(jìn)入高中地理課程是培養(yǎng)現(xiàn)代公民必備地理素養(yǎng)的必要舉措。盡管現(xiàn)在地理信息技術(shù)課程在高中的開設(shè)仍遇到一些困難,但困難是暫時(shí)的,地理信息技術(shù)最終將順利進(jìn)入高中校園,成為一門培養(yǎng)學(xué)生基本地理信息素養(yǎng)的必要課程。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:GIS;WebGIS;GML2.0
中圖分類號:TP3-0文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-7800(2013)001-0005-03
作者簡介:趙娜(1982-),女,碩士,北京電子科技職業(yè)學(xué)院電信工程學(xué)院教師,研究方向?yàn)锳JAX技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全。0引言
GIS,即GeographicalInformationSystem,地理信息系統(tǒng)。它是一種采集、處理、存貯、管理、分析、輸出地理空間數(shù)據(jù)及其屬性信息的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。如今的GIS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為基于AJAX和Web3.0的WebGIS。
在WebGIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中,要考慮到服務(wù)器端與瀏覽器端緩存技術(shù)、瀏覽器端繪圖技術(shù)、系統(tǒng)性能與交互性方面的多種技術(shù)。其中重要的一大特點(diǎn)就是通過標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)使用統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)WebGIS。GIS標(biāo)準(zhǔn)化的目的是在WebGIS系統(tǒng)建設(shè)、開發(fā)及運(yùn)行中使各種具體的GIS系統(tǒng)開發(fā)遵循統(tǒng)一的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),這樣就可以便于地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化,便于便捷地實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)共享。WebGIS系統(tǒng)對國際標(biāo)準(zhǔn)的支持是提高GIS系統(tǒng)綜合效益的必由之路。然而,目前看來,GIS組織的標(biāo)準(zhǔn)化過程還不夠成熟和完善,甚至有很多規(guī)則和內(nèi)容方面的混亂。研究表明,造成標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則混亂的主要原因是僅僅把標(biāo)準(zhǔn)化等同于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。而事實(shí)上,數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一只是標(biāo)準(zhǔn)化的開始和原因,并不是標(biāo)準(zhǔn)化所涉及的唯一問題。
WebGIS的現(xiàn)狀是各種系統(tǒng)沒有采用統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),而是自成體系。因此,可以說,開發(fā)支持各種國際標(biāo)準(zhǔn)如GML、WMS、WFS、SLD的WebGIS系統(tǒng),是當(dāng)前WebGIS領(lǐng)域的主要研究方向之一。標(biāo)準(zhǔn)化的WebGIS采用如OpenLS、GML、WMS等開發(fā),并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和模塊的集成化。
1GIS國際標(biāo)準(zhǔn)――GML
1.1OGC的GML標(biāo)準(zhǔn)
GML,即GeographyMarkupLanguage,地理標(biāo)記語言,它可以說是GIS標(biāo)準(zhǔn)化的核心。開放地理信息系統(tǒng)協(xié)會(OpenGISConsortium),于2000年5月推出GML1.0版。在AJAX技術(shù)大放異彩的今天,可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML在地理空間領(lǐng)域的應(yīng)用就是現(xiàn)在的地理標(biāo)記語言。GML把數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了規(guī)定,又允許用戶在開發(fā)中靈活地變換。因此,很多公司如Oracle、MapInfo等的產(chǎn)品開發(fā)都是基于GML的。當(dāng)前,第三代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的熱點(diǎn)之一即地理空間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),它成為全球信息基礎(chǔ)架構(gòu)的重要組成部分。由于GML可以表示地理空間對象的空間屬性數(shù)據(jù)和非空間屬性數(shù)據(jù),因此通過GML可以方便地控制在Web瀏覽器中對WebGIS的訪問。以GML為基礎(chǔ)構(gòu)建WebGIS系統(tǒng),可以靈活地為不同用戶提供不同的基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù);同時(shí)也可以高效地將Web技術(shù)和各種地理信息源進(jìn)行集成;并可以支持本地?cái)?shù)據(jù)開發(fā)和管理。
OGC致力于為地理信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和服務(wù)互操作提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),用于空間數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換的GML語言被推出的主要目的:第一是提供一種Internet環(huán)境下用于數(shù)據(jù)傳輸和存儲的空間信息編碼;第二就是將空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的內(nèi)容及其表現(xiàn)形式分離開來;第三是允許對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮來提高編碼效率。此外,GML的其它意義還包括如為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的地理空間領(lǐng)域提供一種開放式的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和提供一種便于理解的空間信息和關(guān)系的編碼方式,其中包括對OGC的簡單要素模型中所定義的空間信息和關(guān)系等等。
1.2GML的擴(kuò)展機(jī)制
GML標(biāo)準(zhǔn)通過靈活的擴(kuò)展機(jī)制體現(xiàn)出它出色的“開放性”特點(diǎn)。在使用GML的開發(fā)中,制定的XML標(biāo)示并不強(qiáng)制要求采用,標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制來源于通過提供一套基本的公共的數(shù)據(jù)模型、幾何對象tag,及自建的共享應(yīng)用Schema。這就是說,兼容GML標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)必須通過GML提供的幾何地物標(biāo)識來表示地物特征的幾何屬性,但它的XMLSchema是可以通過限制、擴(kuò)展等方式獨(dú)立創(chuàng)建的。
1.2.1GML版本發(fā)展
GML發(fā)展至今了3個(gè)版本,1.0版本于2000年5月;隨后,OGC于2001年2月推出了完全基于XMLSchema的GML2.0版;GML3.0版于2003年2月正式??v觀其版本歷程,1.0版和2.0版的組成和實(shí)現(xiàn)方式存在較大差異,而3.0版幾乎完全和2.0版兼容。GML3.0版本在空間數(shù)據(jù)的編碼傳輸技術(shù)及地理對象描述技術(shù)等方面作出了諸多改進(jìn)。
GML1.0版是基于XMLDTD(DocumentTypeDefinitions,文檔類型定義)和RDF(ResourceDescriptionFrameworks,資源描述框架),文檔類型定義在XML中廣泛應(yīng)用,缺點(diǎn)是不支持類型集成和名字空間。RDF正好取長補(bǔ)短,它支持名字空間及分布式Schema的綜合、類型繼承等。
GML2.0版相較于之前的1.0版最大的進(jìn)步在于其完全基于XMLSchema,憑借XML的Schema技術(shù)成熟運(yùn)用,GML2.0版使GML技術(shù)更加靈活,也使得GML被更多的用戶所接受,并在WebGIS系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。
GML3.0版是對GML2.0版的擴(kuò)充,并具備向下兼容。模塊化是GML3.0版本Schema集合組織的新特點(diǎn),即用戶能夠有選擇地使用所需部分,使用基于對象的地理數(shù)據(jù)描述語言。GML3.0在原本2.0版本的基礎(chǔ)上增加了對集合元素集合的支持,同時(shí)支持多種地物特征;支持定向的節(jié)點(diǎn)、邊、面和三維實(shí)體的存儲;支持空間參考系統(tǒng)等。這使得GML更加適合描述現(xiàn)實(shí)世界問題,如基于GML3.0的城市道路網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)計(jì)等。
1.2.2GML2.0詳解
本W(wǎng)ebGIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)可支持GML2.0。簡單說來,GML2.0的核心技術(shù)即Geometry、Feature、Xlinks這三個(gè)基礎(chǔ)的XMLSchema。在這三個(gè)XSD的基礎(chǔ)上,用戶可以自由擴(kuò)展各種基于GML2.0的應(yīng)用。
這三個(gè)Schema文檔并不能單獨(dú)使用,它們各自提供不同的基本功能和定義,從而實(shí)現(xiàn)GML的擴(kuò)展。
其中,geometry.xsd的功能是提供詳細(xì)的基本空間幾何組件定義,feature.xsd用于定義基本的地物特征屬性模型,而xlinks.xsd提供了用于實(shí)現(xiàn)鏈接功能的XLink屬性。geometry.xsd和feature.xsd都屬于GML名字空間,GML的GeometrySchema用于抽象幾何元素和具體點(diǎn)、線、多邊形空間幾何元素的類型定義,而GML使用地物特征(Feature)作為描述空間地理數(shù)據(jù)的基本單位,xlinks.xsd則屬于XLink名字空間。該Schema中定義了geometry.xsd和feature.xsd中的鏈接屬性。通過xlinks.xsd,GML能夠?qū)⑽挥诓煌瑪?shù)據(jù)源的地物特征以鏈接的方式組織在同一文件中。
1.3GML空間集合對象模型
系統(tǒng)采用GML和存儲不同特征的各種地理信息,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過Geometry包將幾何對象進(jìn)行分類;GML還用來控制地理信息如何顯示在Web瀏覽器中,“簡單空間幾何對象”模型是GML所代表的幾何模型。這個(gè)幾何模型可謂是GML的基礎(chǔ),該模型的UML如圖1所示。
圖1“簡單空間幾何對象”UML模型
圖2GML中地物特征與其屬性的關(guān)系
如上所述,GML以地物特征(Feature)作為描述空間地理數(shù)據(jù)的基本單位。圖2顯示的是系統(tǒng)中的地物特征的UML模型。
GML是WebGIS系統(tǒng)中物理信息和數(shù)據(jù)之間的中介,通過GML2.0標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)將各種不同的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式,使得系統(tǒng)中處理的所有數(shù)據(jù)都是基于GML對象的。GML2.0標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn),便于系統(tǒng)與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。該標(biāo)準(zhǔn)是WebGIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)對國際標(biāo)準(zhǔn)支持的核心。
2系統(tǒng)對GML2.0支持的實(shí)現(xiàn)
2.1國際標(biāo)準(zhǔn)支持概說
本文討論的WebGIS系統(tǒng)提供對于OGC的GML、OpenLS、WMS、WFS、SLD、Filter標(biāo)準(zhǔn)的支持,所討論的是其核心標(biāo)準(zhǔn)即GML。由于WebGIS系統(tǒng)對外的接口為JavaScript和XML,對高中低端產(chǎn)品的移植都可以毫無障礙。這也是使用國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的目的所在。
2.2系統(tǒng)包結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)的GML包設(shè)計(jì)如圖3所示。
圖3系統(tǒng)GML包設(shè)計(jì)
由圖3可見,系統(tǒng)中Geometry包從Feature包及Filter包中提取所需數(shù)據(jù),并存放地理信息的數(shù)據(jù),然后提供給CSR包作為坐標(biāo)系的參考數(shù)據(jù)。坐標(biāo)參照系(CoordinateReferenceSystem,CRS)通過基準(zhǔn)面Datum與地球相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系即坐標(biāo)參照系?;鶞?zhǔn)面是橢球體用來逼近某地區(qū),因此各個(gè)國家都有各自的基準(zhǔn)面。我們常用的基準(zhǔn)面如BEIJING1954等。
UOM包是GML提供的UOM(UnitOfMeasure)即度量單位屬性,它具有一個(gè)指向單位定義資源的URL。它使用units.xsd聲明了一組定義度量單位的組件;measures.xsd聲明了一組有類型的度量;valueObjects.xsd描述了用于聚合的結(jié)構(gòu)和度量的列表。模式文檔units.xsd、measures.xsd和valueObjects.xsd分別定義了描述度量尺度、類型度量和一般值。在本系統(tǒng)中負(fù)責(zé)單位轉(zhuǎn)換,如km轉(zhuǎn)換為mi等。
Map包中包含了各個(gè)圖層的數(shù)據(jù)和Graphic包繪制的圖像,并負(fù)責(zé)控制map中的所有圖層。
Data包負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)與其具體的實(shí)現(xiàn)方式分離。Graphy包負(fù)責(zé)繪制圖像,可以生成多種格式的圖像類型。Data包的數(shù)據(jù)可以以多種形式存放,通過Adapter模式與不同的數(shù)據(jù)形式相交互,將具體的數(shù)據(jù)操作抽象成一系列接口。同樣,Graphy包可以生成多種格式的圖像類型,如Jpg、Png、Bmp等,也負(fù)責(zé)比例尺與圖例的繪制。
2.3GML實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)
WebGIS系統(tǒng)對GML支持的實(shí)現(xiàn)主要分兩部分,一是幾何元素的類型定義,二是GMLFeature屬性類型定義。本節(jié)將針對兩部分的設(shè)計(jì)類圖分別進(jìn)行討論。GML標(biāo)準(zhǔn)是WebGIS系統(tǒng)對國際標(biāo)準(zhǔn)支持的核心部分,在設(shè)計(jì)中所有空間數(shù)據(jù)和空間屬性都是以內(nèi)部對象的形式出現(xiàn)的。
2.3.1幾何元素類型定義
在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上,為了解決空間數(shù)據(jù)的共享和交換問題,設(shè)計(jì)將GML對象作為系統(tǒng)中間對象來處理。在設(shè)計(jì)幾何元素的類型定義時(shí),可以支持點(diǎn)、線、面的簡單幾何類型,也支持多點(diǎn)、多線、多面等復(fù)雜幾何類型。GML幾何元素部分的設(shè)計(jì)如圖4所示。
圖4GML幾何元素部分設(shè)計(jì)
2.3.2GMLfeature屬性類型定義
Feature主要屬性包括AbstractFeature、AbstractFeatureCollection等的定義。其中,F(xiàn)eature屬性包含的方法有:getDefaultGeometryProperty:Geometry()、geteometryProperties()、getProperties()等。FeatureProperty屬性包括Name、Value等參數(shù)。GMLfeature屬性類型部分設(shè)計(jì)如圖5所示。
圖5GMLfeature屬性類型部分設(shè)計(jì)
3結(jié)語
本W(wǎng)ebGIS系統(tǒng)充分分析新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求,采用國際的GIS標(biāo)準(zhǔn),通過采用GML2.0國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)集成。這樣的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了通過對國際標(biāo)準(zhǔn)的支持,WebGIS可以更好地實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)網(wǎng)站數(shù)據(jù)的共享。此外,用戶只需根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)即可與本系統(tǒng)進(jìn)行互操作,在二次開發(fā)時(shí)也具有很大的靈活性。
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作者:陳曦單位:同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院
對于各個(gè)圖層來說,應(yīng)該具有完善的屬性信息,如道路中心線表示的是路叉情況和道路行車方向,主要屬性包括編號、道路名稱、起節(jié)點(diǎn)和終節(jié)點(diǎn)號、交通等級、類型、線形、路面類型、設(shè)計(jì)車速、車道劃分、限高、通行能力、承重、限寬和更新年代等。采用大型數(shù)據(jù)庫管理和存儲屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)和地圖空間數(shù)據(jù)通過唯一的關(guān)鍵字段關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)屬性與空間的修改、更新和查詢操作。道路信息管理及交通信息實(shí)時(shí)查詢和動態(tài)管理道路信息是交通地理信息系統(tǒng)的基本功能。交通地理信息系統(tǒng)能查詢公交站點(diǎn)和線路、停車場容量和分布、主要建筑物、立交橋、道路對應(yīng)路口等各種道路交通信息,顯示特定點(diǎn)和任意路段的交通擁擠狀況。同時(shí),為了方便交通設(shè)施管理和道路信息標(biāo)注,系統(tǒng)還能對道路信息進(jìn)行修改,實(shí)時(shí)更新道路變化情況和路網(wǎng)信息。對外和對內(nèi)交通信息可通過現(xiàn)已建成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),實(shí)時(shí)將目前地理交通狀況反映給各級交通管理部門,為管理者的現(xiàn)場辦公和指揮決策提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同時(shí),通過交通信息臺、互聯(lián)網(wǎng)、交通誘導(dǎo)大屏指揮中心還可以實(shí)時(shí)將交通數(shù)據(jù)公布給大眾,方便人們出行。信息查詢和圖層顯示系統(tǒng)通過疊加顯示不同圖層,可以按照矢量數(shù)據(jù)的格式(點(diǎn)、線、面)組織圖層,從而實(shí)現(xiàn)圖形的查詢、縮小與放大、測量、漫游、編輯、標(biāo)注等功能??臻g數(shù)據(jù)分析及統(tǒng)計(jì)輸出系統(tǒng)提供包括圖層疊加分析、緩沖區(qū)分割、交通流量決策和分析、交通事故預(yù)測和分析、最優(yōu)路徑分析、警力調(diào)度和預(yù)警系統(tǒng)等基本的GIS分析功能。此外,系統(tǒng)還提供多樣化的統(tǒng)計(jì)圖,通過將交通數(shù)據(jù)制作成餅狀圖、柱狀圖、線圖、散點(diǎn)圖等進(jìn)行專題地圖分析,以單一交通要素為基點(diǎn)生成分級符號圖、范圍圖、獨(dú)立值圖、點(diǎn)密度圖等,實(shí)現(xiàn)對其時(shí)空變化規(guī)律的直觀形象反映。
城市交通管理地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
GIS系統(tǒng)集成技術(shù)目前主要存在兩種方法進(jìn)行GIS系統(tǒng)集成應(yīng)用開發(fā),一是采用OLE自動化技術(shù)在GIS提供的二次開發(fā)語言基礎(chǔ)上進(jìn)行混合編程;二是以GIS系統(tǒng)提供的組件作為組件開發(fā)使用的通用開發(fā)平臺控件使用。前者功能較為強(qiáng)大,但必須有GIS系統(tǒng)作為二次開發(fā)平臺;后者功能稍弱,但不需要GIS作為開發(fā)平臺。筆者通過綜合考慮,決定采用第一種方法,即OLE自動化混合編程方法。具體做法是采用PowerBuilder數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具作為開發(fā)平臺;采用MapBasic作為開發(fā)語言,桌面地理信息系統(tǒng)采用MapInfoProfassional;采用SQLSERVER2000作為數(shù)據(jù)庫。考慮到網(wǎng)絡(luò)方面的要求,為了實(shí)現(xiàn)可共享空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),空間數(shù)據(jù)庫接口采用SatialwareforSQLSERVER。系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一,地理空間的定義與設(shè)計(jì)。主要包括:(1)地圖準(zhǔn)備,為了滿足精確定位事故發(fā)生地點(diǎn)的要求,采用1:2000比例尺市區(qū)地圖;(2)編輯地圖圖層,將其分為交通道路路網(wǎng)、事故地點(diǎn)分布、公交線路路網(wǎng)、交叉路口、行政區(qū)劃和市內(nèi)建筑等多個(gè)圖層,建立相應(yīng)地屬性及空間數(shù)據(jù)庫。(3)定義事故信息與確定事故地點(diǎn),采用GPS定位確定事故位置,保證系統(tǒng)分析的準(zhǔn)確性,明確定義采集到的事故信息,保證系統(tǒng)分析的完整性;(4)定義道路,將道路劃分為主次干和其它道路,對于主要道路還要繼續(xù)劃分路段。第二,功能設(shè)計(jì)。主要包括:(1)系統(tǒng)管理與設(shè)置,主要負(fù)責(zé)設(shè)置事故信息分類定義、交通線路定義和道路定義等系統(tǒng)參數(shù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)備份與恢復(fù),系統(tǒng)安全管理;(2)分析及查詢統(tǒng)計(jì)交通事故信息,提供基于表格和地圖的形式多樣的事故信息查詢,基于統(tǒng)計(jì)圖對事故進(jìn)行分析并生成各種報(bào)表,基于路段、路口事故分析模型,此外還有路網(wǎng)分析功能用于評價(jià)路網(wǎng)安全性,并通過地圖表示出所有分析結(jié)果;(3)地圖維護(hù)和數(shù)據(jù)錄入,可分兩步進(jìn)行,首先由GPS對事故位置坐標(biāo)進(jìn)行確定,然后錄入系統(tǒng),有系統(tǒng)自動生成事故記錄表,接著通過事故錄入窗口將事故信息錄入系統(tǒng)。這個(gè)過程中事故點(diǎn)的位置由GPS定位并在地圖上自動顯示,此外系統(tǒng)還有交互修改事故位置的功能,用于修正位置偏差。通過該系統(tǒng)還能添加、刪除和修改地圖空間數(shù)據(jù),例如,可對各種標(biāo)注、道路兩側(cè)建筑物和交叉路口進(jìn)行修改。上述功能的實(shí)現(xiàn)還有賴于GIS系統(tǒng)集成技術(shù)的支持,該技術(shù)提供了統(tǒng)一的GIS基本操作,包括公家線路、路段、道路和事故點(diǎn)的選擇,醒目顯示,居中顯示和閃爍顯示燈,還有地圖漫游和縮放等。
綜上所述,城市交通管理地理信息系統(tǒng)具有操作簡便、分析結(jié)果清晰等優(yōu)點(diǎn),是信息技術(shù)在交通管理方面的一大重要應(yīng)用,同時(shí)也是GIS系統(tǒng)集成技術(shù)在城市交通管理方面的一大有益嘗試。當(dāng)然,該系統(tǒng)目前還存在許多需要進(jìn)一步改善的地方,例如:事故預(yù)測預(yù)報(bào)功能還有待加強(qiáng),以期為進(jìn)一步改善城市交通狀況提供更加全面、科學(xué)和實(shí)時(shí)的技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng) 區(qū)域商業(yè)環(huán)境 區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展 區(qū)域營銷戰(zhàn)略
信息和信息技術(shù)加劇了全球化進(jìn)程、塑造了新的生產(chǎn)方式、改變了商業(yè)規(guī)則,自然也影響到區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的策略、規(guī)劃和實(shí)施。隨著地理信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用和地理數(shù)據(jù)的長期積累,地理信息和地理信息系統(tǒng)在區(qū)域性商業(yè)和經(jīng)濟(jì)活動中,將越來越重要。據(jù)估算,超過80%的商業(yè)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)具有空間特性或與位置有關(guān);有效地開發(fā)和利用這些空間性的數(shù)據(jù),可以優(yōu)化配置資源,降低商業(yè)運(yùn)行成本,并規(guī)劃、監(jiān)測、改善區(qū)域商業(yè)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境。地理信息系統(tǒng)可以應(yīng)用到社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的管理、分析、描繪,為解決復(fù)雜的區(qū)域經(jīng)濟(jì)問題提供地圖表現(xiàn)、區(qū)域營銷、空間決策支持、空間規(guī)劃等服務(wù)。本文從理論上探討地理信息、商業(yè)環(huán)境和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的關(guān)系,并結(jié)合中國廣東的區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r,系統(tǒng)地分析地理信息和地理信息技術(shù)在商業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用,旨在改善區(qū)域商業(yè)環(huán)境,提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)競爭力和塑造區(qū)域形象,為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長創(chuàng)造條件。
1 從區(qū)域商業(yè)和經(jīng)濟(jì)的角度看地理信息系統(tǒng)
學(xué)術(shù)界對于地理信息系統(tǒng)概念的理解是比較多樣化的。地理信息系統(tǒng)(GIS)是一門新技術(shù),在其產(chǎn)生后短短的三、四十年的歷史中得到了迅速的發(fā)展,一個(gè)十分重要的原因在于GIS集數(shù)據(jù)庫、制圖、空間分析功能為一體,并以對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的功能為其特色。GIS的出現(xiàn)為各行各業(yè)繁雜的數(shù)據(jù)管理、多源的成果表達(dá)形式和空間數(shù)據(jù)分析提供了最為快速、方便、準(zhǔn)確的方法和手段。地理信息系統(tǒng)是一門多學(xué)科的邊緣綜合性學(xué)科,其核心技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué),基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析。在應(yīng)用領(lǐng)域中,它和遙感系統(tǒng)(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)密切結(jié)合,更加發(fā)揮出它的巨大作用,使其在調(diào)查、分析、決策、管理和控制等方面顯示了它的不可替代的支持功能。
地理信息系統(tǒng)在研究、開發(fā)和市場化方面取得了很大的進(jìn)展,主要表現(xiàn)在四個(gè)方面:①地理信息系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu),從單用戶的桌面系統(tǒng)和專業(yè)化的部門系統(tǒng),轉(zhuǎn)向融入業(yè)務(wù)流程的企業(yè)級系統(tǒng),以及基于Internet的公眾參與系統(tǒng);從單一的結(jié)構(gòu)層次和客戶機(jī)-服務(wù)器模式二層結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)向基于Web技術(shù)的三層結(jié)構(gòu)。②地理信息系統(tǒng)的認(rèn)識論、方法論和實(shí)際應(yīng)用方面的研究越來越多樣化,傳統(tǒng)的以數(shù)據(jù)、技術(shù)和應(yīng)用為主體的信息系統(tǒng),強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)模型、空間分析、空間可視化、智能信息技術(shù)等;以信息學(xué)、地理學(xué)和社會學(xué)理論為基礎(chǔ)的地理信息科學(xué),著重研究使用地理信息和地理信息技術(shù)背后的一系列技術(shù)和理論問題。③強(qiáng)調(diào)開放型的地理信息系統(tǒng),即基于Internet的、可互操作的、可公眾參與的地理信息系統(tǒng),目的是為開發(fā)商提供一系列地理信息標(biāo)準(zhǔn)和地理信息技術(shù)方案,最終為社會提供廉價(jià)的地理信息和相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)。④地理信息市場正日益擴(kuò)大,正逐漸從以政府部門為主的專業(yè)用戶市場,轉(zhuǎn)向以私人機(jī)構(gòu)為主的商業(yè)用戶市場,地理數(shù)據(jù)正直接或間接地滲透到包括商業(yè)和經(jīng)濟(jì)在內(nèi)的各種社會活動中。
地理信息系統(tǒng)使用多種空間模型,如點(diǎn)—場模型、網(wǎng)格模型、拓?fù)淠P汀ο竽P偷?,并配合關(guān)系型或?qū)ο笮蛿?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),來表現(xiàn)不同尺度的自然和社會現(xiàn)象,廣泛地應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)管理、空間規(guī)劃、空間決策、資源分配、區(qū)域營銷等方面。很多商業(yè)組織,包括政府醫(yī)療部門、零售商、直銷商等,越來越對帶有位置信息的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)感興趣。由于希望減少決策方面的不確定性和風(fēng)險(xiǎn),人們總是傾向于掌握更多的信息,傾向于規(guī)劃和控制未來的行為;地理信息和地理信息技術(shù),將會隨著相關(guān)工具研究和開發(fā)的成熟,逐漸滲透到經(jīng)濟(jì)活動的很多方面。從空間經(jīng)濟(jì)角度看,地理信息系統(tǒng)是一個(gè)能夠改變空間經(jīng)濟(jì)體系的重要元素之一。在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中,地理信息技術(shù)是(現(xiàn)有的或潛在的)廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)略決策、方案評估和決策實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)手段之一。在日常商業(yè)和經(jīng)濟(jì)活動中,大規(guī)模地使用地理信息和地理信息系統(tǒng),似乎并不遙遠(yuǎn);工業(yè)界的微軟公司正在研究將數(shù)字地圖技術(shù)嵌入到日常辦公軟件中,Open GIS聯(lián)盟正致力于定義和開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的可互操作的開放式地理信息系統(tǒng) 。
2 從地理學(xué)看區(qū)域商業(yè)環(huán)境
改善投資和商業(yè)環(huán)境,吸引區(qū)外和國外的直接投資,不僅被發(fā)展中國家,也被發(fā)達(dá)國家用來作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段之一。二戰(zhàn)后,在美國、英國和荷蘭等西方國家中,一個(gè)重要的城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)就是營造良好的企業(yè)運(yùn)行環(huán)境,從而吸引外國投資。當(dāng)今中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于資源驅(qū)動的成熟期和投資驅(qū)動起步期,吸引資本是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段之一。為制定“適當(dāng)”的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策,政府需要及時(shí)地理解、評估、監(jiān)測本地的商業(yè)運(yùn)行環(huán)境和變化趨勢,為投資人提供宏觀的指導(dǎo)和服務(wù)。商業(yè)環(huán)境的概念對于處在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的需要引入市場機(jī)制的中國,具有特別重要的意義。
定義什么是商業(yè)(投資)環(huán)境并不是一件容易的事情,因?yàn)榫_地定義商業(yè)的概念也是困難的。不同的學(xué)科背景,不同的學(xué)者對商業(yè)環(huán)境的認(rèn)識也有差別。簡單地理解,商業(yè)環(huán)境是商業(yè)組織所處的外部環(huán)境,包括背景性的環(huán)境和運(yùn)行性的環(huán)境。從國際商業(yè)的角度,商業(yè)環(huán)境指一個(gè)公司之外的,影響到公司的全部要素之和。為了便于“管理”商業(yè)環(huán)境,學(xué)者們提出了一些模型,如國內(nèi)模型、國際模型和工業(yè)模型。
空間性是商業(yè)環(huán)境的重要特征之一??紤]到有多種多樣的因素影響到整個(gè)商業(yè)活動,不同的區(qū)域具有不同的商業(yè)環(huán)境。即使對于同一地理區(qū)域,不同的商業(yè)組織,由于其業(yè)務(wù)范圍的差異,將形成多個(gè)主觀性商業(yè)環(huán)境認(rèn)知。隨著商業(yè)目標(biāo)的變化和商業(yè)決策的調(diào)整,企業(yè)也需要重新調(diào)整對于外圍環(huán)境的認(rèn)識。另一方面,在不同尺度的地理區(qū)域中,商業(yè)環(huán)境的概念具有明顯的差異;對于不同空間尺度的商業(yè)環(huán)境的研究,例如全球和國際性的宏觀區(qū)域、國家和區(qū)域性的中觀區(qū)域、城市和本地性的微觀區(qū)域,強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)往往是不一樣的,研究目的也不相同。
研究區(qū)域商業(yè)環(huán)境對于中國的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。理解商業(yè)空間特征,把握空間變化趨勢,監(jiān)測商業(yè)環(huán)境的變化,宏觀上和中觀上可以為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供戰(zhàn)略決策信息,制定總體規(guī)劃,微觀上也可為投資者提供指導(dǎo)和服務(wù)。從本地政府的角度,研究本地區(qū)域性的商業(yè)環(huán)境,可以幫助本地企業(yè)家和潛在的投資者,為他們提供決策信息,分析市場范圍和價(jià)值,有利于制定公司遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)。
3 地理信息系統(tǒng)與區(qū)域營銷戰(zhàn)略
簡單地理解,區(qū)域營銷(Place-marketing)“理論”主要是從城市規(guī)劃理論和市場營銷理論相結(jié)合而發(fā)展來的。一個(gè)地方或區(qū)域,具有一定數(shù)量的“資源”,如基礎(chǔ)設(shè)施、房地產(chǎn)、公園、大學(xué)、博物館、海灘、居民等。區(qū)域營銷理論將地方或區(qū)域資源當(dāng)作是產(chǎn)品,將這些區(qū)域內(nèi)的投資者、游客等買家當(dāng)作是消費(fèi)者。區(qū)域營銷的發(fā)展策略包含兩大要素:區(qū)域規(guī)劃、開發(fā)和產(chǎn)品營銷。區(qū)域規(guī)劃、開發(fā)主要是為了改善本地的硬件和軟件環(huán)境;區(qū)域產(chǎn)品營銷,一方面著重分析本地的市場狀況,以市場構(gòu)成指導(dǎo)地方的規(guī)劃和建設(shè),另一方面,通過多種手段,塑造本地形象,吸引消費(fèi)者。區(qū)域營銷在不同的社會背景、不同的發(fā)展目標(biāo)和不同的發(fā)展階段,有不同的方式和策略。
區(qū)域營銷作為區(qū)域發(fā)展策略在北美和西歐的一些城市的實(shí)施相對比較成功,但也存在一些不足的地方。傳統(tǒng)的區(qū)域營銷理論著重從本地角度研究區(qū)域的“產(chǎn)品”、“消費(fèi)者”和“市場”,以此作為振興區(qū)域城市經(jīng)濟(jì)、塑造區(qū)域形象、選擇樣板項(xiàng)目、銷售本地產(chǎn)品和服務(wù)的基本依據(jù)。以區(qū)域營銷作為區(qū)域規(guī)劃工具有一定的局限性,也往往有不少誤區(qū)。第一,將營銷學(xué)的概念引入?yún)^(qū)域發(fā)展策略時(shí),并不容易有效地鑒別區(qū)域的消費(fèi)者,依此制定的目標(biāo)和戰(zhàn)略規(guī)劃存在一定的不確定性。第二,區(qū)域營銷注重本地的發(fā)展,往往可能和相鄰的區(qū)域在競爭方面產(chǎn)生沖突,若多個(gè)地區(qū)同時(shí)競爭相同的資源和客戶,可能會產(chǎn)生一些負(fù)面效應(yīng)。第三,地理的空間要素,雖然在一些區(qū)域營銷理論的論述中提到,但很少深入地討論。第四,信息技術(shù),特別是地理信息技術(shù),與區(qū)域營銷間的關(guān)系,也幾乎沒有理論方面的討論和實(shí)踐方面的驗(yàn)證。
地理信息系統(tǒng)正逐漸被營銷學(xué)接受,成為營銷管理的重要工具之一;它可以應(yīng)用到以營銷學(xué)為基礎(chǔ)的區(qū)域營銷戰(zhàn)略中,改進(jìn)傳統(tǒng)的區(qū)域營銷手段。一方面,地理空間是經(jīng)濟(jì)的重要因素之一,Krugman認(rèn)為“跨越空間的交易存在費(fèi)用,生產(chǎn)中存在規(guī)模經(jīng)濟(jì)”;專長于空間信息管理和分析的地理信息系統(tǒng),是區(qū)域經(jīng)濟(jì)管理的重要工具。另一方面,基于地理位置的人口統(tǒng)計(jì)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),很大程度上改變了以往的市場分析方法,也為商業(yè)帶來了新的營銷手段。從地理信息科學(xué)的角度,重新審視區(qū)域營銷策略,提供新的區(qū)域營銷工具,可以在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)區(qū)域營銷理論的不足。
基于地理信息和地理信息系統(tǒng),區(qū)域營銷的內(nèi)容、目標(biāo)、手段、數(shù)據(jù)和技術(shù)有了進(jìn)一步的擴(kuò)充和提高。如果存在小尺度空間上的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、基本的地理區(qū)域數(shù)據(jù)、適當(dāng)?shù)南M(fèi)行為調(diào)查數(shù)據(jù)和研究模型,地理信息系統(tǒng)可用來方便地分析市場的組成結(jié)構(gòu)和空間形態(tài),從而為本地的設(shè)施管理和公共服務(wù)(如健康服務(wù)、交通和通訊設(shè)施服務(wù)、緊急情況服務(wù)、土地利用管理、城市空間規(guī)劃等)提供有效的決策支持信息。基于Internet網(wǎng)絡(luò)的多媒體信息技術(shù)和地理信息系統(tǒng),可以打破區(qū)域空間限制,在全球范圍內(nèi)塑造區(qū)域形象和組織“促銷”。區(qū)域營銷需要的技術(shù)和數(shù)據(jù)在美國已經(jīng)基本成熟,低價(jià)位的軟件工具和空間數(shù)據(jù),已形成一定的市場規(guī)模,很多官方和私人機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站上也已經(jīng)有相當(dāng)多的數(shù)據(jù)供應(yīng)。在中國,計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)積累比較少,地理信息系統(tǒng)也相對昂貴,區(qū)域營銷的手段還比較單一;但隨著中國內(nèi)部和國際間區(qū)域競爭的加劇,環(huán)境與資源問題的突出,地理信息系統(tǒng)有很廣闊的應(yīng)用潛力,將成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工具。
4 適應(yīng)區(qū)域營銷戰(zhàn)略的區(qū)域地理信息系統(tǒng)(以廣東為例)
廣東區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨不少問題,如環(huán)境和資源的矛盾比較突出,地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平很不平衡,特別是持續(xù)經(jīng)濟(jì)增長動力不足等。從區(qū)域營銷戰(zhàn)略的思路出發(fā),本節(jié)著重從三個(gè)層次探討適應(yīng)區(qū)域營銷戰(zhàn)略的區(qū)域地理信息系統(tǒng):①將已有數(shù)據(jù)資源空間化,建立基于地理空間的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);②建立基于Internet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換中心,供應(yīng)廉價(jià)或免費(fèi)的空間數(shù)據(jù);③地理信息系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用推廣。
社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是區(qū)域經(jīng)濟(jì)決策的重要依據(jù)之一。傳統(tǒng)的社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要以關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫為主,按專題和時(shí)間序列設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)表格,在某種意義上,是將傳統(tǒng)的印刷年鑒資料數(shù)字化,便于學(xué)者統(tǒng)計(jì)分析和建立區(qū)域經(jīng)濟(jì)分析模型。比較新的趨勢是(很多國家的統(tǒng)計(jì)部門)直接出版數(shù)字化的統(tǒng)計(jì)和抽樣資料,并引入地理空間概念。在地理信息系統(tǒng)的支持下,用戶可以根據(jù)自己的專業(yè)概念和應(yīng)用目的,將這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)按照一定的框架、方法、模型進(jìn)行顯示、模擬、聚集、抽象、轉(zhuǎn)換。但是,建立詳盡的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅需要比較多的資源,而且尚有一定的技術(shù)難度。一個(gè)比較實(shí)際的做法是充分利用現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料,建立標(biāo)準(zhǔn)化的地理編碼,將現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地理數(shù)據(jù)合成。
建立基于Internet網(wǎng)絡(luò)的空間數(shù)據(jù)服務(wù)中心的最終目的,是為各種各樣的用戶供應(yīng)廉價(jià)或免費(fèi)的空間數(shù)據(jù)。建設(shè)空間數(shù)據(jù)服務(wù)中心,首先要建立或引用一套空間數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、交換標(biāo)準(zhǔn)和描述標(biāo)準(zhǔn);然后在區(qū)域性的信息基礎(chǔ)設(shè)施上建立基于Web站點(diǎn)的空間數(shù)據(jù)倉儲,使用戶能夠檢索到數(shù)據(jù)儲備,并了解數(shù)據(jù)的主題、空間范圍、質(zhì)量、版權(quán)等;如果有需要,用戶還可以方便、快速地獲得所需的數(shù)據(jù)。初級的數(shù)據(jù)倉儲,主要是將區(qū)域性的地理和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),采用幾種常見的數(shù)據(jù)格式,存儲于Web服務(wù)器,用戶可以通過專門網(wǎng)頁進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和下載。再進(jìn)一步,建立專門的空間數(shù)據(jù)倉儲和數(shù)據(jù)交割中心,加上比較完備的元數(shù)據(jù)和目錄索引技術(shù)(如ANSI NISO的Z39.50標(biāo)準(zhǔn)),構(gòu)成空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。用戶可以使用普通的數(shù)據(jù)引擎,使用關(guān)鍵字檢索所需的空間數(shù)據(jù)。美國的大多數(shù)州已經(jīng)建成了這樣的數(shù)據(jù)服務(wù)中心。更先進(jìn)的空間數(shù)據(jù)服務(wù)中心,是建立在“互操作”概念上的空間數(shù)據(jù)的共享、地理信息工具的共享;它的核心內(nèi)容是分布式數(shù)據(jù)管理、協(xié)同計(jì)算,但這種理想的系統(tǒng)仍處于研究和開發(fā)的初級階段。
區(qū)域地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)非常多樣化,如:①規(guī)劃用于基礎(chǔ)設(shè)施、教育、研究開發(fā)和醫(yī)療服務(wù)方面的公共投資;②理性地分配自然資源和控制土地使用;③服務(wù)于商業(yè)機(jī)會的尋找、篩選和戰(zhàn)略決策;④分析人口、社會經(jīng)濟(jì)活動的空間分布,模擬市場的空間分割;⑤為商業(yè)公司和政府部門提供決策信息等。這樣的應(yīng)用系統(tǒng)在中國目前還很少見或僅是原形系統(tǒng),如服務(wù)于“招商引資”的京九鐵路沿線投資環(huán)境信息系統(tǒng)。在美國已經(jīng)有了一些應(yīng)用的例子,如Economic Development Administration,Department of Commerce的Economic development geographic information systems,用于支持商業(yè)擴(kuò)張和制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策。開發(fā)多種多樣的地理信息應(yīng)用是區(qū)域營銷戰(zhàn)略成功的關(guān)鍵之一。
5 初步結(jié)論
面向商業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地理信息系統(tǒng)仍然是一個(gè)比較新的概念,因而在實(shí)際應(yīng)用中,會有很多不能確定的問題。其中兩個(gè)最重要的問題是空間數(shù)據(jù)的缺乏和技術(shù)推廣的困難。在中國,空間數(shù)據(jù)庫的積累比較少,即使有一些數(shù)據(jù)存在,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和格式也往往難于交換和共享;數(shù)據(jù)的積累需要消耗比較多的投資,這與中國的資金短缺相矛盾。同時(shí),設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可運(yùn)行的、廉價(jià)的面向商業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地理信息系統(tǒng),對于現(xiàn)有的技術(shù),也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。當(dāng)前的GIS,僅只是“界面友好”,不是“應(yīng)用友好”,只對GIS專業(yè)人員而言具有強(qiáng)大的功能,普通的用戶卻難于了解和掌握它。面向商業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地理信息和地理信息技術(shù),對經(jīng)濟(jì)的影響是長期性的,對于塑造靈活的、具有競爭能力的商業(yè),在組織生產(chǎn)、營銷、決策等方面具有一定的幫助作用;但另一方面,它需要高額資金投入,也要培養(yǎng)相應(yīng)的專業(yè)人材,這些對于發(fā)展中國家并不是一件容易的事情。發(fā)展中國家的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施,幾乎還沒有啟動,最多處于建設(shè)初期,空間信息倉儲仍有待建立,更談不上廉價(jià)的地理信息供應(yīng)和地理技術(shù)服務(wù)。這些都會阻礙地理信息和地理技術(shù)的傳播和推廣。
地理信息系統(tǒng)與商業(yè)和經(jīng)濟(jì)(作為一般性的題目)和地理信息系統(tǒng)與基于區(qū)域營銷的經(jīng)濟(jì)發(fā)展(作為一個(gè)子題目),都是復(fù)雜的研究課題,本文只是一個(gè)初步總結(jié),還有很多課題需要深入地研究。在技術(shù)層次上,需要結(jié)合中國的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)現(xiàn)狀,積累數(shù)字化的地理信息,利用已經(jīng)存在的數(shù)據(jù),逐步建立空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和空間信息倉儲,并向社會提供廉價(jià)的地理信息和地理信息技術(shù)。在區(qū)域商業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展層次上,仔細(xì)考慮空間在商業(yè)和經(jīng)濟(jì)活動中的重要性,將地理信息系統(tǒng)作為區(qū)域發(fā)展的戰(zhàn)略工具和可以降低商業(yè)運(yùn)行(生產(chǎn)、運(yùn)輸、營銷和零售)成本的日常工具。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度,空間經(jīng)濟(jì)只是經(jīng)濟(jì)的一個(gè)側(cè)面,地理信息和地理信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)和其它經(jīng)濟(jì)工具協(xié)調(diào)使用、相互補(bǔ)充。在中國的現(xiàn)實(shí)狀況下,如何有效地積累地理空間數(shù)據(jù),推廣地理信息技術(shù),建設(shè)有效的空間信息服務(wù)體系,如何將之溶入企業(yè)和政府的管理、評估、規(guī)劃和決策業(yè)務(wù)中,如何合理使用稀有資源、降低交易成本等,都需要更深入的研究。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵字]地理國情 變化監(jiān)測 現(xiàn)代測繪技術(shù) 測繪
[中圖分類號] P217
[文獻(xiàn)碼] C
[文章編號] 1000-405X(2012)-10-33-1
[基金項(xiàng)目]福建省測繪地理信息局2011-2012年科技創(chuàng)新基金資助
0 引言
地理國情監(jiān)測概念的一經(jīng)提出,猶如撥云見日一般,給新時(shí)期測繪工作者指出了新的工作方向和目標(biāo),拓寬了測繪工作的視野和領(lǐng)域,賦予了測繪部門更沉甸甸的職責(zé)和更重大的使命,也將成為測繪工作一項(xiàng)重要內(nèi)容。但是,地理國情監(jiān)測是一個(gè)全新的概念,沒有現(xiàn)成的政策、法規(guī)、制度用以遵守,沒有現(xiàn)成的工作機(jī)制加以運(yùn)用,沒有成熟的技術(shù)體系、規(guī)范流程作為參考,因此,地理國情監(jiān)測的本質(zhì)是什么,測繪工作與地理國情監(jiān)測之間中有怎樣具體的聯(lián)系和區(qū)別,測繪工作在地里國情監(jiān)測中扮演著什么樣的角色,處于什么樣的地位,起著什么樣的作用,有什么樣的測繪技術(shù)手段能夠應(yīng)用于地理國情監(jiān)測中,這些都應(yīng)該是作為測繪工作者必須加以分析和思考的問題。
1地理國情監(jiān)測概念的涵義
地理國情監(jiān)測的內(nèi)涵十分豐富,無法用簡單的一句話給以確切的、準(zhǔn)確的描述,因此,只能從廣義和狹義的兩個(gè)方面籠統(tǒng)概況。從廣義的地理國情監(jiān)測應(yīng)該是對所有的地理國情信息的監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)和分析。從狹義的定義來說,地理國情監(jiān)測的內(nèi)涵主要定義在與推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變關(guān)系密切的地表和相關(guān)人文信息的變化監(jiān)測上。
從開展地理國情監(jiān)測的具體方法上來說,地理國情監(jiān)測,就是綜合利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、航空航天遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)等現(xiàn)代測繪技術(shù),綜合各時(shí)期測繪成果檔案,對地形、水系、濕地、冰川、沙漠、地表形態(tài)、地表覆蓋、道路、城鎮(zhèn)等要素進(jìn)行動態(tài)和定量化、空間化的監(jiān)測,并統(tǒng)計(jì)分析其變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、變化趨勢等,要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律的監(jiān)測數(shù)據(jù),從地理空間的角度客觀、綜合展示國情國力。
2 測繪工作與地理國情監(jiān)測的關(guān)系
測繪工作是指按照統(tǒng)一的測繪基準(zhǔn)和測繪系統(tǒng),獲取基礎(chǔ)地理信息的資料,測制和更新地圖、影像圖和數(shù)字化產(chǎn)品。 而地理國情監(jiān)測則是基于測繪成果和現(xiàn)代化監(jiān)測手段,對與經(jīng)濟(jì)、社會、自然等有關(guān)的地理要素進(jìn)行定量的監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)分析,為決策部門提供現(xiàn)勢性較強(qiáng)的決策依據(jù)。兩者既存在著一定的聯(lián)系,有存在著差別。
二者最大的區(qū)別是前者定性反映地理信息要素,后者對地理國情信息進(jìn)行定量分析。兩者的相似性主要表現(xiàn)在:
a)測繪與地理國情監(jiān)測的定位基礎(chǔ)是一樣的。測繪成果與地理國情監(jiān)測成果都必須以國家規(guī)定的空間定位基礎(chǔ)為準(zhǔn)。
b)測繪與地理國情監(jiān)測的數(shù)據(jù)源是一樣的。測繪和地理國情監(jiān)測的數(shù)據(jù)源主要都是通過各種測繪技術(shù)手段來獲取的地理信息數(shù)據(jù)。
因此,測繪為地理國情監(jiān)測提供重要的基礎(chǔ)資料,地理國情監(jiān)測又可從測繪成果中中直接提取多種基本地理信息。
3 測繪部門主導(dǎo)地理國情監(jiān)測工作的有效性
1) 測繪部門負(fù)責(zé)地理國情監(jiān)測工作于法有據(jù)
測繪法第二條規(guī)定:"測繪,是指對自然地理要素或者地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進(jìn)行測定、采集、表述以及對獲取的數(shù)據(jù)、信息、成果進(jìn)行處理和提供的活動。"可見由測繪部門負(fù)責(zé)地理國情監(jiān)測工作有較強(qiáng)的法律依據(jù)。
2)國務(wù)院對測繪部門開展地理國情監(jiān)測工作提出了明確要求
《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)測繪工作的意見》提出:"積極開展基礎(chǔ)地理信息變化監(jiān)測和綜合分析工作,及時(shí)提供地表覆蓋、生態(tài)環(huán)境等方面的變化信息,為加強(qiáng)和改善宏觀調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。"地理國情監(jiān)測是信息化測繪體系建設(shè)的重要內(nèi)容,是提高測繪公共服務(wù)的數(shù)量和質(zhì)量的重要方式。
3)測繪部門開展地理國情監(jiān)測具有得天獨(dú)厚的人才、技術(shù)和裝備條件
目前,測繪部門擁有覆蓋全國的多比例尺的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù),測繪部門負(fù)責(zé)地理國情監(jiān)測可以避免許多重復(fù)投入和勞動。改革開發(fā)以來,因從事基礎(chǔ)測繪等公益性工作,測繪部門儲備了一批地理信息數(shù)據(jù)獲取、采集、處理的專業(yè)人才隊(duì)伍,只要對這支隊(duì)伍稍加培訓(xùn),就能承擔(dān)地理國情監(jiān)測工作。
4) 測繪部門開展地理國情監(jiān)測更能體現(xiàn)公正權(quán)威
公正是所有監(jiān)測工作的生命,只有公正才能樹立真正的權(quán)威。測繪部門是地理信息服務(wù)的提供者,自身一般不使用測繪成果和地理信息數(shù)據(jù),受法律授權(quán)和政府委托獨(dú)立開展地理國情監(jiān)測工作,監(jiān)測結(jié)果依法公開,處于中立地位,沒有部門利益牽扯,在程序上可以保證監(jiān)測工作的公正。
5) 測繪部門的成功實(shí)踐說明測繪部門開展地理國情監(jiān)測切實(shí)可行
"十一五"以來,各級測繪部門按照服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、服務(wù)政府中心工作的要求,積極踐行按需測繪,根據(jù)地方實(shí)際需求,主動開展了地理情況動態(tài)監(jiān)測和分析,為城市規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。各級測繪部門多年來的成功實(shí)踐證明,測繪部門開展地理國情監(jiān)測不僅完全可行,而且十分有效。
4 結(jié)束語
利用現(xiàn)代測繪技術(shù),并綜合各時(shí)期已有測繪成果檔案,對地形、地表覆蓋等要素進(jìn)行地理國情監(jiān)測,可以準(zhǔn)確地形成反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律。因此,地理國情監(jiān)測與測繪工作是魚和水的關(guān)系,是密不可分的。
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Abstract: This paper studied on the current situation of enterprise's GIS application integration, and proposed an Loose Model Application Integration(LMAI) strategy based on meta-driven, defined the concept model and algorithm of application integration in loose coupling mode, established the common application integration interface employing the Application-Oriented Component(AOC), developed the application integration system in GIS loose coupling mode underlying the meta-data-driven.
關(guān)鍵詞: 元數(shù)據(jù)驅(qū)動;GIS;松散模式;應(yīng)用集成
Key words: Metadata-driven;GIS;Loose Model;Application Integration
中圖分類號:TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)34-0214-02
0 引言
目前GIS集成具有多種模式,大多企業(yè)普遍采用面向?qū)ο?、組件化技術(shù)開發(fā),這些技術(shù)復(fù)雜、開發(fā)難度大[1],Web服務(wù)技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展,融合了Web服務(wù)的封裝性、分布性、使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、跨平臺和跨語言性、可集成能力等良好特性的GIS有了新的生命力[2]。比較典型的基于組件技術(shù)的集成方式包括基于J2EE的GIS集成[3];采用GML、
XML、SVG等方式組織數(shù)據(jù),部署應(yīng)用服務(wù),并作為消息傳遞協(xié)議進(jìn)行GIS集成等[4]。目前為止還沒有對GIS集成形成一整套完整的理論和方法,因此,本文在對元數(shù)據(jù)驅(qū)動以及多種GIS集成方法研究的基礎(chǔ)上提出了一種基于元數(shù)據(jù)的松散模式應(yīng)用集成策略,使用元數(shù)據(jù)來描述松散模式集成應(yīng)用中的邏輯規(guī)則關(guān)系,并建立了松散模式應(yīng)用集成的應(yīng)用體系,實(shí)現(xiàn)GIS與專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)之間的
數(shù)據(jù)共享。
1 松散集成的概念模型
概念1:松散集成框架由一個(gè)五元組表示I=(U,R,O,A,∑),其中U表示所有用戶的集合,R表示所有角色的集合,O表示所有地理信息對象的集合,A表示所有專業(yè)應(yīng)用的集合,∑表示四者之間的關(guān)系。其中核心是∑,∑采用元數(shù)據(jù)方法描述了之間的邏輯關(guān)系。
定義1:用戶集U={u1,u2,…,ui},其中i表示用戶的數(shù)量;
定義2:角色集R={r1,r2,…,rx},其中x表示用戶的角色數(shù)量;
定義3:地理信息對象集O={o1,o2,…,oj},其中j表示地理信息對象的數(shù)量。地理信息對象O包含L(O),T(O)兩個(gè)方法,L(O)為空間地理信息對象與地圖圖層關(guān)系,T(O)為空間地理信息對象的類別,類別主要分為點(diǎn)、線、面(區(qū)域);
定義4:應(yīng)用集A={a1,a2,…,ak},其中k表示應(yīng)用的個(gè)數(shù)。應(yīng)用A包括兩個(gè)個(gè)主要方法,其中P(A)描述的是應(yīng)用與業(yè)務(wù)領(lǐng)域關(guān)系,Q(A)描述各類應(yīng)用間的關(guān)系。
規(guī)則1:∑是一個(gè)描述了之間的邏輯規(guī)則的集合,∑={Y(ui,rx),G(rx,oj),F(xiàn)(rx,ak),Z(oj,ak)},其中:
①Y(ui,rx)表示用戶與角色之間的關(guān)系,若?坌ui∈U,則U?哿R。并且ui與rx之間滿足n:1的對應(yīng)關(guān)系;
②G(rx,oj)表示角色與地理信息對象之間的對應(yīng)關(guān)系,若?坌rx∈R,圖層L(O)包含一個(gè)或者多個(gè)地理信息對象oj,角色rx可視一個(gè)或者多個(gè)圖層V(L(O)),則存在關(guān)系rx■V(L(O));
③F(rx,ak)表示角色與應(yīng)用之間的對應(yīng)關(guān)系,若?坌rx∈R,則存在關(guān)系rx■A,并且rx與ak之間滿足1:null或者1:n的對應(yīng)關(guān)系;
④Z(oj,ak)表示地理信息對象與應(yīng)用之間的對應(yīng)關(guān)系,若?坌ax∈A,則?堝oj∈O■ak,并且oj與ak之間滿足1:1或者1:n的對應(yīng)關(guān)系,對于?坌V(L(O))■{a1,a2,…,ak}?哿A;
由以上定義以及規(guī)則可以看出,作為描述了之間邏輯關(guān)系的橋梁的∑是系統(tǒng)集成以及業(yè)務(wù)擴(kuò)展的核心。在通用的GIS集成過程中,∑采用元數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)建,通過建立元數(shù)據(jù)邏輯規(guī)則元模型,將應(yīng)用集成問題規(guī)則化,規(guī)則化的元模型形式化地描述了之間的邏輯關(guān)系。多個(gè)規(guī)則元模型是GIS應(yīng)用集成的基礎(chǔ),采用元模型驅(qū)動的GIS應(yīng)用集成模型具備更好的擴(kuò)展性與通用性。
2 LMAI算法流程
松散模式應(yīng)用集成(Loose Model Application Integration,LMAI):解決GIS數(shù)據(jù)與應(yīng)用數(shù)據(jù)的集成共享問題。在LMAI過程中,GIS和業(yè)務(wù)應(yīng)用分屬兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)并各自擁有自己的用戶界面,二者的結(jié)合僅僅體現(xiàn)在GIS能為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供一定的輸入數(shù)據(jù),而業(yè)務(wù)應(yīng)用的輸出結(jié)果又能被GIS用來處理或顯示。這種方式下的集成是GIS與業(yè)務(wù)應(yīng)用之間相互交換數(shù)據(jù)并產(chǎn)生新功能的一種最松散連接,因此稱為松散應(yīng)用集成。
LMAI流程:
松散模式應(yīng)用集成算法步驟:
步驟1:對于?坌ui∈U發(fā)出的應(yīng)用請求
步驟2:GET(rx∈R) //調(diào)用Y(ui,rx)獲取ui所對應(yīng)的角色
步驟3:GET(V(L(O)),oj∈O) //調(diào)用V(L(O)獲取用戶的可視圖層集合
步驟4:GET(ak,ak∈A) //獲取角色rx在對象oj上的所有應(yīng)用的集合 F(rx,ak)∩Z(oj,ak)
步驟5:GetAppliList();GetData()//獲取應(yīng)用列表,獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù),其中所有的邏輯關(guān)系可以從元數(shù)據(jù)描述的邏輯規(guī)則集合中獲取∑={Y(ui,rx),G(rx,oj),F(xiàn)(rx,ak),Z(oj,ak)}
步驟6:CreateApplilist()// 在客戶端創(chuàng)建應(yīng)用列表,展示給用戶
步驟7:AppliCall()//用戶進(jìn)行應(yīng)用調(diào)用
步驟8:If AppliPage(ak,URL,rx,oj) //如果用戶調(diào)用的是應(yīng)用頁面,則需要參數(shù)應(yīng)用ID、應(yīng)用的URL、角色以及對象
Then PageShow() //應(yīng)用頁面顯示給用戶
Else If AppliComponent(ak,,rx,oj) //如果用戶調(diào)用的是應(yīng)用組件,則需要參數(shù)應(yīng)用ID、角色以及對象
Then FunctionCall() //調(diào)用相應(yīng)功能函數(shù)
步驟9:算法結(jié)束。
3 LMAI中的AOC與元模型的設(shè)計(jì)
3.1 LMAI中AOC的設(shè)計(jì) 在專業(yè)應(yīng)用中的對象存儲主要是和應(yīng)用聯(lián)系在一起的,而在GIS中對象是分別存儲的,將兩個(gè)分布在不同服務(wù)器中的數(shù)據(jù)集成起來,要通過面向?qū)ο蟮慕M件來完成(Application-Oriented Component,AOC)。對象的集成主要是將專業(yè)應(yīng)用中的對象映射到GIS地圖中,通過實(shí)體的ID進(jìn)行連接。
3.2 LMAI關(guān)鍵元模型設(shè)計(jì) 從LMAI的概念模型中可以看出,通過將用戶進(jìn)行角色化,使用戶對應(yīng)的對象與應(yīng)用通過規(guī)則∑進(jìn)行了定義。對象是集成的載體,應(yīng)用是建立在對象上的,通過對象將分布在不同區(qū)域的數(shù)據(jù)以及應(yīng)用集成在一起。AOC是集成的橋梁,AOC模型主要包括實(shí)體的唯一標(biāo)識、需要專遞參數(shù)或者函數(shù)等,以實(shí)現(xiàn)互操作。因此,LMAI在實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵元模型就是規(guī)則1中的∑,即通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的元模型來描述之間的邏輯的規(guī)則。
4 LMAI的應(yīng)用體系
LMAI的應(yīng)用體系包括五層,數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)交換層、GIS展示層和應(yīng)用層。在GIS展示層通過ArcGIS輸出地圖,從而實(shí)現(xiàn)地理信息對象與應(yīng)用展示。
基于LMAI的應(yīng)用集成的體系結(jié)構(gòu)各層功能如下:
①數(shù)據(jù)層用于提供領(lǐng)域?qū)I(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù),用來支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
②數(shù)據(jù)服務(wù)層是統(tǒng)一的Web Service數(shù)據(jù)服務(wù),通過使用Web Service數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)跨平臺的互操作。
③專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)接口和GIS數(shù)據(jù)接口是在數(shù)據(jù)交換層表示的,主要應(yīng)用AOC來實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)接口。
④GIS展示層主要是展示GIS的基本地理信息,并結(jié)合領(lǐng)域業(yè)務(wù)的實(shí)際應(yīng)用,對ArcGIS進(jìn)行了二次開發(fā),除了地圖導(dǎo)航功能,還包括專題展示,GIS對象定位等。
⑤應(yīng)用層是系統(tǒng)的應(yīng)用,不但包括GIS中的應(yīng)用,還包括了在GIS中展示的對象綁定的領(lǐng)域業(yè)務(wù)應(yīng)用,用戶自定義專題應(yīng)用等。
5 應(yīng)用案例
針對用戶的特殊需求對ArcGIS進(jìn)行二次開發(fā),如:動態(tài)專題圖繪制、多級右鍵菜單、GIS的定位、自定義區(qū)塊等功能。通過AOC實(shí)現(xiàn)集成接口,在油田領(lǐng)域應(yīng)用中將所需參數(shù)或者函數(shù)通過URL或者Session傳遞給中間模型,然后通過AOC將參數(shù)轉(zhuǎn)遞給對象,在地圖上通過對象作為載體,右鍵菜單作為集成方式,將油田領(lǐng)域應(yīng)用中使用AOC,調(diào)用相應(yīng)的油田應(yīng)用。元模型驅(qū)動技術(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)擴(kuò)充需要的規(guī)則元模型、應(yīng)用集成模型等。用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行定制相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)應(yīng)用,并將定制的結(jié)果顯示到GIS地圖上,用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行查詢。
6 結(jié)論
本文針對當(dāng)前GIS應(yīng)用集成的現(xiàn)狀,提出并構(gòu)建了一個(gè)松散模式應(yīng)用集成策略,采用元模型驅(qū)動技術(shù)實(shí)現(xiàn)了UROAA邏輯規(guī)則關(guān)系的構(gòu)建與描述,對策略過程中需要用到的AOC以及應(yīng)用體系進(jìn)行了設(shè)計(jì),通過對各類先進(jìn)技術(shù)以及相關(guān)算法的研究,以油田生產(chǎn)開發(fā)領(lǐng)域?qū)IS集成應(yīng)用的實(shí)際需求,運(yùn)用ArcGIS Server ADF開發(fā)框架實(shí)現(xiàn)了LMAI集成策略在油田生產(chǎn)輔助分析中的應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中取得了良好的應(yīng)用效果,使得應(yīng)用集成平臺具有更強(qiáng)的擴(kuò)展性、靈活性。
參考文獻(xiàn):
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引言
隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的迅速發(fā)展,應(yīng)用程序的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。應(yīng)用范圍也更加廣闊。這不僅存在著多種硬件平臺(例如臺式機(jī)、嵌入式系統(tǒng)),而且在這些硬件平臺上,通常又存在著多種的通信介質(zhì)(例如串口、USB口等)、通信協(xié)議(例如TCP/IP等)及操作系統(tǒng)軟件平臺(例如Windows、Linux、Nucleus等)。我們的軟件開發(fā)往往要求能夠在這些異構(gòu)的硬/軟件平臺上運(yùn)行。
為此,我們引入了“中間件(Middleware)”的概念。本文在介紹中間件基本概念的基礎(chǔ)上,結(jié)合研究項(xiàng)目“嵌入式地址信息系統(tǒng)的開發(fā)”來說明如何以中間件的形式設(shè)計(jì)該系統(tǒng)。
1 中間件的基本概念
1.1 中間件定義及作用
中間件是位于平臺(硬件和操作系統(tǒng))和應(yīng)用之間的通用服務(wù),這些服務(wù)具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議。針對不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺,它們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實(shí)現(xiàn)。也就是說,中間件是位于底層硬件/操作系統(tǒng)平臺之上,應(yīng)用層之下的中間適配層。該層向下屏蔽掉硬件平臺或操作系統(tǒng)平臺的差異,向上為應(yīng)用層操作一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口,應(yīng)用層的開發(fā)基于該接口進(jìn)行。在以下定義下,中間件具有如下特點(diǎn):
*滿足大量應(yīng)用的需要;
*運(yùn)行于多種硬件和OS平臺;
*支持分布計(jì)算,提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺的透明性應(yīng)用或服務(wù)的交互;
*支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議;
*支持標(biāo)準(zhǔn)的接口。
在中間件設(shè)計(jì)思想下,軟件的開發(fā)變得更加簡單。首先,當(dāng)系統(tǒng)硬件/操作系統(tǒng)平臺改變時(shí),只需改變中間適配層的幾個(gè)參數(shù),只要保持中間件層對應(yīng)用層的接口定義不變,就可以直接將應(yīng)用程序移植過去運(yùn)行。所有的代碼只需編寫一次就可在任何系統(tǒng)上運(yùn)行,大大縮短了系統(tǒng)研制的周期,提高了開發(fā)效率,同時(shí)還保證了系統(tǒng)的高伸縮性、易升級性穩(wěn)定性。
其次,由于中間件屏蔽了底層平臺差異,提供了標(biāo)準(zhǔn)的封裝接口,使應(yīng)用層以組件的形式實(shí)現(xiàn)為可能。用戶可以根據(jù)自己的需要將各個(gè)組件有選擇地進(jìn)行組合,像搭積木一樣,構(gòu)成自己的應(yīng)用系統(tǒng)。
世界著名的咨詢機(jī)構(gòu)Standish Group在一份研究報(bào)告中歸納了中間件的十大優(yōu)越性:
*縮短應(yīng)用的開發(fā)周期;
*節(jié)約應(yīng)用的開發(fā)成本;
*減少系統(tǒng)初期的建設(shè)成本;
*降低應(yīng)用開發(fā)的失敗率;
*保護(hù)已有的投資;
*簡化應(yīng)用集成;
*減少維護(hù)費(fèi)用;
*提高應(yīng)用的開發(fā)質(zhì)量;
*保證技術(shù)進(jìn)步的連續(xù)性;
*增強(qiáng)應(yīng)用的生命力。
1.2 中間件應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢
中間件的應(yīng)用范圍十分廣泛,發(fā)展前景非常美好。據(jù)有關(guān)機(jī)的統(tǒng)計(jì)表明,近5年來,全球中間件的銷售額平均年增長率為34%,到2004年總銷售額將達(dá)到97億美元。中間件已經(jīng)成為國際IT巨頭競逐的目標(biāo),各大軟硬件廠商都在積極參與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和產(chǎn)品的研發(fā)工作,像IBM、甲骨文、BEA、微軟等都制定了相應(yīng)的戰(zhàn)略。據(jù)估計(jì),未來基于Internet的電子商務(wù)業(yè)務(wù)將有79%建筑在中間件的基礎(chǔ)之上。
中間件種類繁多,從不同的應(yīng)用方面及發(fā)展程序上有不同的分類方法。在同上,從中間件所起的作用上來說,中間件可以分為以下三類。
①數(shù)據(jù)類(data integration):用于數(shù)據(jù)的存取、利用和增值,此類中間用于構(gòu)建以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用。
②處理類(process integration):把分布在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上的各個(gè)應(yīng)用或處理連接在一起,形成一個(gè)統(tǒng)一的、協(xié)同工作的分布式應(yīng)用。
③分布式構(gòu)件類(distributed components):支持構(gòu)件式應(yīng)用,是未來應(yīng)用的發(fā)展方向。
據(jù)統(tǒng)計(jì),近五年增長率最高的中間件集中在消息中間件、交易中間件、對象中間件和應(yīng)用服務(wù)器中間件、數(shù)據(jù)訪問中間件5種(統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所列)。另外,隨著網(wǎng)上信息安全問題的出現(xiàn),安全中間悠揚(yáng)也應(yīng)運(yùn)而生。
表1 IDC的市場調(diào)查分析
中間件類型1997年銷售額/億美元2002年銷售額/億美元年平均增長率/%亞太市場銷售額/億美元消息中間件3.624.5463.6交易中間件3.516.5362.6對象中斷件1.47340.56數(shù)據(jù)訪問中斷件6.116.523-應(yīng)用服務(wù)器-40--安全中間件1.2273--消息中間件是目前中間件的發(fā)燕尾服熱點(diǎn)。它適用于任何需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的系統(tǒng),負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)通信的通道,進(jìn)行數(shù)據(jù)或文件發(fā)送。消息中間悠揚(yáng)可以跨平臺操作,為不同操作系統(tǒng)上的應(yīng)用軟件集成提供方便,從而滿足企業(yè)內(nèi)部對系統(tǒng)伸縮性和可擴(kuò)展性的要求。
數(shù)據(jù)訪問中間件能屏蔽不同廠家、不同類型數(shù)據(jù)庫之間的差異,實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享,從而使得企業(yè)不同時(shí)代、不同地域的寶貴數(shù)據(jù)能夠充分利用。
對象中間件技術(shù)目前發(fā)展迅速,各大硬軟件廠商都在積極參與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和產(chǎn)品的開發(fā)工作。面向?qū)ο蟮闹虚g件提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件框架,能使不同廠家的軟件交互訪問,為軟件用戶及開發(fā)者提供一種即插即用的互操作性。
安全中間提供完備的信息安全基顧構(gòu)架,屏蔽安全技術(shù)的復(fù)雜性,使設(shè)計(jì)開發(fā)人員無須具備專業(yè)的安全知識背景就能構(gòu)構(gòu)造高安全性的應(yīng)用。
2 中間件思想在嵌入式GIS設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
我們研制的嵌入式GIS是一個(gè)地理信息的綜合系統(tǒng)。在功能上,該系統(tǒng)包括地圖瀏覽、地理位置報(bào)告、目標(biāo)標(biāo)繪、地形分析等功能模塊;在硬件平能臺上,系統(tǒng)要求能夠運(yùn)行于PC臺式機(jī)和基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)上;在操作系統(tǒng)平臺上,系統(tǒng)要求能夠運(yùn)行在Winodws 98/2000、Linux等通用操作系統(tǒng)和VxWorks、Nucleus、WinCE等嵌入式操作系統(tǒng)上;在網(wǎng)絡(luò)通信上,要求系統(tǒng)除了能夠支持各種接口及各種通信協(xié)議,還能夠支持自己開發(fā)的通信協(xié)議。在這些設(shè)計(jì)要求下,我倦嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)中,采用中間件的設(shè)計(jì)思想,保證程序的可移植性,節(jié)省人力物力,使研究成果盡快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。
系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
其中,底層硬件平臺采用我們研制的基于ARM微處理器的嵌入式地理信息系統(tǒng)硬件平臺,包括GPS接口、各種存儲介質(zhì)(例如CF卡、Flash等)、各種接口(例如USB、RS-232串行口、以太網(wǎng)接口)、人機(jī)交互接口等。
軟件平臺可以選用Windows、Linux、WinCE、Nucleus等操作系統(tǒng),利用該平臺可以屏掉底層硬件平臺的差異。
操作系統(tǒng)適配層(即中間件)定義和設(shè)計(jì)適合各種操作系統(tǒng)的適配層。該層具備操作系統(tǒng)的主要特征(例如多任務(wù)多線程的封裝、調(diào)度),向下與相應(yīng)的各種操作系統(tǒng)相適配,向上提供與操作系統(tǒng)無關(guān)的統(tǒng)一接口。該層包括任務(wù)管理、消息管理、通信等模塊。為了屏蔽掉底層操作系統(tǒng)的差異,該層的設(shè)計(jì)要求與操作系統(tǒng)接口的函數(shù)要盡可能少,與硬件系統(tǒng)有關(guān)的代碼也要盡可能的少。
終端軟件框架的設(shè)計(jì)思想是在操作系統(tǒng)適配層之上,根據(jù)地理信息系統(tǒng)這一特殊應(yīng)用,開發(fā)自己GUI、文件系統(tǒng)、內(nèi)存管理、軍標(biāo)符號庫、基于消息驅(qū)動的多窗口控制。人機(jī)交互接口、專用的地理信息數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一接口的適合GIS的通信接口、任務(wù)管理等。
[關(guān)鍵詞]清華山維 EPS 腳本語言
[中圖分類號] TP31 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-7-249-1
0概述
近年來圖庫一體編輯軟件已逐漸替代了制圖、建庫分離的工作方式;隨著引進(jìn)的清華山維軟件公司的EPS2008地理信息工作站軟件用于生產(chǎn)1:1萬數(shù)字地形圖產(chǎn)品;對產(chǎn)品的質(zhì)量控制,質(zhì)量檢查也與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式有較大差別;為保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性及提高檢查工作效率,本文針對我院生產(chǎn)的1:1萬數(shù)字化地形圖的技術(shù)要求利用EPS2008地理信息工作站腳本語言開發(fā)了用于產(chǎn)品質(zhì)量控制的檢查軟件,用于產(chǎn)品質(zhì)量檢查。
1EPS2008地理信息工作站特點(diǎn)
EPS2008地理信息工作站是北京清華山維新技術(shù)開發(fā)有限公司研發(fā)的面向測繪、基礎(chǔ)地理信息生產(chǎn)的軟件系統(tǒng)。其以地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的角度構(gòu)建數(shù)據(jù)模型,綜合CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))技術(shù)與GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù),以數(shù)據(jù)庫為核心,將圖形和屬性關(guān)聯(lián)為一體,從生產(chǎn)源頭支持測繪成果的信息化轉(zhuǎn)變。{1}
在實(shí)際使用過中EPS2008地理信息工作站具有圖-庫一體,圖形編輯便捷,屬性構(gòu)建統(tǒng)一,操作人性化,空間關(guān)系易查,二次開發(fā)完善等特點(diǎn)。如在操作上其設(shè)計(jì)工具,操作方式都與Auto CAD軟件近似;具有作業(yè)人員學(xué)習(xí)成本低等優(yōu)勢。在二次開發(fā)上其提供了VB腳本與標(biāo)準(zhǔn)C++庫的開發(fā)環(huán)境,方便不同的開發(fā)人員對軟件進(jìn)行有效完善與開發(fā)。
VBScript
Microsoft Visual Basic Scripting Edition 是程序開發(fā)語言 Visual Basic 家族的最新成員,它將靈活的腳本應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。
2EPS2008地理信息工作站腳本語言
EPS腳本語言遵循VBScript和JScript語言標(biāo)準(zhǔn),支持用戶二次開發(fā),主要實(shí)現(xiàn)EPS平臺數(shù)據(jù)整理,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等處理。SSProcess是系統(tǒng)缺省定義的對象,是與EPS平臺交互的主要入口對象,SSProcess對象的功能包括工程管理、選擇集操作、圖形編輯操作、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)體系轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)設(shè)置等功能。
3數(shù)字化地形圖檢查內(nèi)容
數(shù)字化地形圖不但包括圖面整飾也包含數(shù)據(jù)庫屬性內(nèi)容,利用清華三維完善的二次開發(fā)平臺及腳本開發(fā)環(huán)境,進(jìn)行質(zhì)量檢查程序開發(fā);經(jīng)過分析及匯總分別針對數(shù)據(jù)空間關(guān)系及屬性進(jìn)行質(zhì)量檢查軟件開發(fā)。
數(shù)據(jù)空間關(guān)系檢查內(nèi)容有:線拓?fù)潢P(guān)系檢查、面拓?fù)渫負(fù)潢P(guān)系檢查、微短線檢查、自相交檢查、面重疊檢查等。
屬性檢查包括:屬性完整性檢查、屬性邏輯性檢查、屬性結(jié)構(gòu)檢查、屬性合理性檢查等。
4檢查程序開發(fā)
利用清華山維EPS2008地理信息工作站的腳本開發(fā)功能,可方便的進(jìn)行檢查腳本開發(fā),利用VBScript語言進(jìn)行檢查內(nèi)容的完成。目前根據(jù)1:1萬數(shù)字地形圖項(xiàng)目的生產(chǎn)情況,已編寫了一定數(shù)量的檢查軟件,檢查內(nèi)容見圖1。
5結(jié)論
清華山維EPS2008地理信息工作站提供的腳本開發(fā)系統(tǒng)具有開發(fā)難度小、易上手、提供函數(shù)較完善,可在日常生產(chǎn)工作中可在較短時(shí)間內(nèi)開出生產(chǎn)、質(zhì)量檢查輔助軟件;具有較好的推廣性;也利于作業(yè)人員學(xué)習(xí);可經(jīng)過一段時(shí)間積累形成一套較完善的質(zhì)量檢查生產(chǎn)輔助軟件系統(tǒng);可較好的保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)