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1)双链路负载均衡技术双链路负载均衡技术是根据主机连接请求自动评估链路可用性并将通信流量分配到该主机与服务器通信时间最小值的链路:在双链路系统中主机与服务器存在两条独立链路,链路负载均衡技术根据主机IP地址将通信自动分配到最适链路;而另一条链路则作为备份,在必要时分担通信流量、解决流量峰值超出最适链路通信能力的问题,更重要的是,当最适链路连接发生故障时数据流将平滑地转向备份链路,保证了链路系统的高可用性,有效规避了单条链路故障带来的网络风险和网络带宽不足等诸多问题。数字金华地理信息公共服务平台建设运用双链路负载均衡技术不仅实现了提高访问效率、均衡访问流量的目的,而且也实现了数据主中心的容灾备份和链路系统的稳定性,同时也提高了链路系统的网络吞吐量,是保证平台正常运行的关键技术。数字金华地理信息公共服务平台建设通过双链路负载均衡技术将各分节点、各部门的访问数据流根据请求IP地址合理地分配到最适链路中,例如义乌某部门访问金华数据主中心时,双链路负载均衡技术将数据流分配到主机与义乌副中心的通信链路中,由义乌副中心的服务器提供相关服务,这样极大地提高了访问效率,更契合了数字金华地理信息公共服务平台主副分相结合的建设模式。
2)虚拟化技术虚拟化是将运行在真实环境上的计算机系统或组件运行在虚拟的环境中并可以在硬件资源或软件资源的不同层次间构建虚拟化层。虚拟化技术可以简化软件的重配置过程,并能够通过区分资源的优先次序并将硬件资源分配给最需要的工作负载来简化管理和提高效率,通过将物理资源抽象成逻辑资源,让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”,从而提高资源的利用率,简化系统管理,实现硬件资源整合。虚拟化技术可以将服务请求分散到众多物理节点上来执行,为金华数据中心的弹性扩展与容错处理提供了有力支持,既符合数字金华主副分相结合的建设模式,又能为各市县、各部门提供高可用性的服务。虚拟化技术可以通过两个方向来帮助服务器更加合理地分配资源,一种方向是把一个物理的服务器虚拟成若干个独立的逻辑服务器,这个方向的典型代表就是分区;另一个方向,是把若干个分散的物理服务器虚拟为一个大的逻辑服务器,这个方向的典型代表就是网格,两个方向可以综合运用。虚拟化技术一方面能够保证任务执行的效率,另一方面也不会形成明显的负载瓶颈,由于多个虚拟机共享一台物理机的资源,这样就充分利用现有的服务器硬件资源,降低了数字金华地理信息公共服务平台建设的资金和运营成本,有效减少了金华及义乌服务器集群的能耗,符合当前绿色计算的要求。
3)富因特网应用程序技术富因特网应用程序(RichInternetApplications,RIA)是将桌面应用程序的交互的用户体验与传统的Web应用的部署灵活性、跨平台性和成本分析结合起来的网络应用程序。RIA技术可构建直观、易于使用、反应迅速并且可以脱机使用的应用程序,实现单一而完整的用户体验。数字金华地理信息公共服务平台数据展示系统通过该技术开发完成,较传统界面更加美观、交互性更强、地图浏览更加顺畅,同时延长了访问者网站逗留时间,并能实现频繁的重复客户访问。RIA综合了B/S和C/S的优点,使用户在提高体验的同时做到了客户端的零部署。“富”的概念包含两方面,分别是数据模型的丰富和用户界面的丰富。数据中的富是相对于传统的HTML页面与服务器进行交互少而言,在用户界面上可以显示和创造更为复杂的嵌入在客户端的数据模型,它可以操作客户端的计算和异步发送接收数据。富也描述了全面提升的用户界面,HTML只给用户提供了非常有限的界面控制元素,而RIA的用户界面提供了灵活多样的界面控制元素,这些控制元素可以很好地与数据模型相结合。借助RIA技术,数字金华地理信息公共服务平台实现了用户在使用平台过程中获得更满意操作体验的预期目标。
4)Mashup技术Mashup是基于Web2.0的应用形式,其内涵是将一个或多个外部数据源提供的网络信息资源的内容和功能融合到统一的网络环境中,为资源的使用者提供一个满足个性化需求,不仅是基于网络的资源聚合应用更是面向服务的Web应用系统。数字金华地理信息公共服务平台建设应用Mashup技术将语音识别、二维码、开放授权、网络爬虫等多项Web应用等整合到了公共服务平台之中,极大地丰富了平台的功能。通过谷歌的语音识别应用对平台的搜索功能进行了强化,实现了语音搜索功能,摆脱了键盘对搜索的束缚。平台的语音搜索功能支持多种语言,具有精准的识别率,解放了用户的双手,带来了全新的用户体验,使用户乐于搜索,并最终从平台获得帮助。通过二维码扫描应用,方便用户快速将感兴趣信息发送至手机。通过开发授权,用户可以通过第三方账号(如QQ账号)直接登录平台,减少了用户注册的时间,也降低了注册门槛,这一技术的使用将给平台带来更多的新用户,同时提高平台内用户的活跃度,极大增强了平台的竞争力。通过网络爬虫技术即时抓取测绘相关新闻页面到平台首页,极大地节省了管理维护的投入。
5)服务巡检技术服务巡检指的是在网络节点中使用一些独立进程,不断地、定期地自动探测当前服务平台各个组成部分的运行状态,把这些状态通过短信、邮件的形式给运维人员。当平台出现较为严重的状况时,巡检系统将报警。巡检系统提高了数字金华地理信息公共服务平台运行维护的自动化程度,是保障平台7×24小时正常运行的必要手段。数字金华地理信息公共服务平台的巡检包括核心服务巡检和服务接口巡检。核心服务巡检:核心服务巡检是对构成平台最基础最重要的内部服务的巡检,这些服务是构成平台的核心部分,这类服务出现问题,可能会导致对外大部分甚至所有服务接口都不能正常访问。在实际运行过程中,将以设定的以秒为单位的巡检延时间隔,不断对Oracle,WMS,WFS等核心服务的运行状态进行检查和监控。服务接口巡检:服务接口巡检指的是元服务的巡检,此类服务直接被外部用户调用。对服务集群的各服务进行检测,包括参数配置、开始巡检、停止巡检。主要通过设定的主机IP、端口号和巡检延时,定时检查,并发送平安信息或者故障信息到指定的手机号码。
6)空间信息服务拆分及聚合技术空间信息服务拆分是指对现有的服务按照区域或类型进行拆分,形成小范围或单类型的服务以完成简单业务的技术。空间信息服务聚合是指对现有的一组服务按照一定的业务逻辑进行集成,并构建服务执行流程的技术。数字金华地理信息公共服务平台在实际运行过程中通过运用空间信息服务拆分及聚合技术构建了增值的空间信息服务满足了用户复杂多样的空间信息应用需求,实现了个性化服务和按需服务。在平台运行过程中,虽然基础地理数据服务和公共专题数据服务的数量都不断增加,但这些服务都是针对普遍的需求,未必能完全满足每个用户的使用需要,而同时服务数量的增加也带来服务内容重复等问题,造成资源的浪费、管理难度的增大。通过服务拆分技术,将大范围的地图服务可以按照用户要求进行服务拆分,形成用户需要的特定范围内的服务,提高了数据加载效率,实现了按需服务。通过服务聚合可将用户需要的一组自制的、功能单一的空间信息服务按照正确的业务逻辑、合理的语义约束以及服务质量等指标,进行动态的服务集成和组合,满足复杂业务需要,实现个性化服务。
7)实景和全景影像技术通过将实景和全景影像技术注入到电子地图中,极大地丰富了数字金华地理信息公共服务平台数据展示系统的技术内涵。项目自主集成和研发了三维数据采集车(集成了包括摄像机、CCD相机、激光距离扫描仪、GPS和惯性导航系统等先进仪器设备),针对车载立体影像的自动匹配问题,提出了基于数字视差模型和核线约束的视差预测方法,可以很好地确定待匹配点在右影像上同名像点的搜索范围,提高了匹配效率和匹配准确率;设计了基于SIFT特征和颜色特征的综合匹配测度,可以有效地利用局部影像窗口的结构信息和颜色信息,提高匹配的可靠性。此外,针对车载近景影像定地物目标的自动信息提取问题,提出了基于颜色和形状神经网络的近景影像交通标志自动检测与识别算法,实现了交通标志的几何与语义信息的自动提取。
8)前置交换技术前置交换技术主要通过服务的方式自动搜索客户端与服务器端的数据变化,并根据数据变化情况保持客户端数据库与服务器端数据库实时同步、更新的技术。借助前置交换技术数字金华地理信息公共服务平台实现了金华数据主中心与各分节点数据中心、各部门数据高效、便捷的实时同步与更新。通过前置交换技术的运用,数字金华地理信息公共服务平台不仅横向上实现不同行业、不同部门之间的地理空间数据的交换和共享,而且纵向上实现市县节点之间各类地理空间数据及专题数据的交换,保证了不同数据中心数据的一致性和现势性。通过该技术开发的前置交换系统服务器端部署在金华数据主中心,客户端安装在各分节点的数据中心及各部门数据中心,支持矢量、栅格、影像、excel、word等多种数据类型和WebServices、FTP等多种传输方式。
2技术创新
1)空间服务拆分技术该技术指将不同GIS平台的空间服务按照空间范围或要素图层进行拆分,同时对拆分出的服务赋予不同使用权限,构建出多个增值服务。该技术能跨GIS平台,解决了同一空间服务不能对多个用户设置差异性使用权限的问题,实现了服务一次、多次按需服务的目的,同时有效减少了服务的工作量。
2)空间服务热替换及动态扩展技术依托自主开发的API集合,通过实现相关空间网络服务接口等效服务,能够达到在信息系统运行过程中实时动态地替换其他GIS平台的多个或全部OGC标准及ArcGISforServer标准空间服务的目的,但不影响整个信息系统的功能。同时区别于其他GIS平台API的静态性,在服务运行过程中可通过动态修改该API集合扩展空间服务的功能以满足不同行业的个性化需求。空间服务热替换及动态扩展技术降低了信息系统对GIS平台的依赖并使信息系统具备了良好的扩展能力。
3)瓦片服务动态投影及坐标转换现有瓦片服务根据请求的空间参考信息自动生成新的服务,该服务能够获取现有瓦片数据空间参考信息并自动对其进行投影转换等坐标信息处理工作,实时将处理结果返回给客户端进行显示。该技术支持标准及自定义投影的动态转换,同时也支持不同大地基准的七参数坐标转换。通过该技术一份数据仅需准备一套瓦片即可满足多投影、多坐标系统的服务使用需求,切实降低数据处理和服务的工作量。
3结束语
关键词基础地理信息系统
1引言
随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展,GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点,以推广3S技术应用为龙头,先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地,并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿,1995年底,国家基础地理信息中心正式成立,同时在原来技术工作的基础上,开始筹建国家基础地理信息系统。
广西地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一,北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统,3S技术应用起步虽然较晚,但经过各方面的共同努力,进步很快。以广西测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模,GPS应用技术已比较成熟,广西综合区情地理信息系统建设工作进展顺利,其它专题GIS技术开发与应用正在起步,数字摄影测量技术将在今后几年的1:5万、1:1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展,给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品(成果、资料)管理及对外提供服务等,无论从哪方面来说,传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求[liu1][1]。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术,建设广西基础地理信息系统,必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解,以期抛砖引玉,引起讨论,推动此项工作的健康而又快速地发展。
2广西基础地理信息系统的构成
一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统,而是基础测绘管理工作的重要内容,必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此,广西基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5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
模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响,数字化测绘产品的版权问题亟待解决,因为数字化产品一经提供,可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题,除了法律外,还需要制定一系列的管理规章制度,如“权威数据审查制度”,当项目设计者提交设计成果时,同时应提交所使用的基础数据的来源证明,以限制数据的非法使用。
关键词基础地理信息系统
一、引言
随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展,GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点,以推广3S技术应用为龙头,先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地,并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿,1995年底,国家基础地理信息中心正式成立,同时在原来技术工作的基础上,开始筹建国家基础地理信息系统。
**地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一,北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统,3S技术应用起步虽然较晚,但经过各方面的共同努力,进步很快。以**测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模,GPS应用技术已比较成熟,**综合区情地理信息系统建设工作进展顺利,其它专题GIS技术开发与应用正在起步,数字摄影测量技术将在今后几年的1:5万、1:1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展,给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品(成果、资料)管理及对外提供服务等,无论从哪方面来说,传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术,建设**基础地理信息系统,必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解,以期抛砖引玉,引起讨论,推动此项工作的健康而又快速地发展。
二、**基础地理信息系统的构成
一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统,而是基础测绘管理工作的重要内容,必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此,**基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。
2.1计算机硬件及网络环境
**基础地理信息系统将以**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。
2.2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。
2.3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。
2.4管理体系
严格地说,**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。
2.5数据库
数据库是系统的核心。**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。
三、**基础地理信息系统的建设方针
**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,**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,**基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础:**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**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。
四、须重点考虑的几个问题
**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,**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。**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
模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响,数字化测绘产品的版权问题亟待解决,因为数字化产品一经提供,可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题,除了法律外,还需要制定一系列的管理规章制度,如“权威数据审查制度”,当项目设计者提交设计成果时,同时应提交所使用的基础数据的来源证明,以限制数据的非法使用。
4.5数据更新与数据版本管理问题
为满足国民经济建设的需要,必须定期更新数据,保持基础数据的现势性。数据更新后,历史数据仍须保存。因此必须建立一套有效的数据版本管理机制,确保有效数据能长期保存,又避免不必要的数据冗余。
实现集成化,首先要了解铁路行业工程地质勘察特点和工作程序。图1比较客观地反映了铁路工程地质勘察所要经过的工作流程。它包含了外业调查和内业整理两部分工作,两者有时需要交叉进行。图1中显示,铁路工程地质勘察涉及的工序较多,过程较为复杂,服务的专业较多,满足的要求也不一样。
2工程地质勘察信息
集成化的前提应是信息化。实现系统集成化的途径就是要以信息为纽带,通过信息的传递和作用,贯穿勘察整个周期。因此,信息的组织和管理在集成化中起着关键作用。一般工程地质信息包含的内容是多方面的。就铁路工程地质勘察而言,按工序可分为前期信息、中期信息和后期信息。前期信息多为指定性和任务性信息,包括勘察大纲、各种勘探点事前指导书(任务书)、岩土水试样试验委托书等;中期信息一般为中间成果信息和过程信息,有勘探点成果图表、野外调查的观测点表、岩土水试验报告、物探报告等;后期信息以成果文件为主,含工程地质平面图、工程地质纵断面图、各种类型的汇总表、计算表单、各类工程勘察报告或说明、工程地质勘察总说明等。总之,信息十分庞杂也十分多样化。集成化的目的就是为了信息的有效利用、有效管理。为了达到集成化,就必须实现铁路工程地质勘察过程信息化,信息化的前提显然就是信息必须存储。因此,首先着重考虑了各期信息存储的方式和内容、信息传递途径以及信息作用的方式。
2.1信息存储
工程地质勘察有关信息类型无外乎有3种:文本型信息、数值型信息和图形信息。不同信息存储的格式和目的有所不同。而且实际工作中,需要将不同类型信息整合在一张表上,如勘探事前指导书,既含文本型信息,如技术要求,又有数值型信息,如孔深、里程、坐标;观测点表和岩心鉴定表中既含文本信息,如地层描述,又含图形信息,如素描图和岩心柱状图。
2.1.1文本型信息
文本型信息包括word、excel及txt格式文件,多是一些描述性和说明性的信息,它必须与其他数值型和图形信息一起使用才有意义。存储的目的主要是便于以后查询、浏览以及与其他信息合并组成一种规定的格式,以便整体输出。
2.1.2数值型信息
数值型信息主要包括数字、术语、符号和excel格式文件,这类信息用途最广。存储的目的是为了后期查询、核对、纠错、调用、汇总、统计、计算时方便调用。哪些信息需要按数值型信息存储是根据后期需要来确定的。
2.1.3图形信息
图形信息包括照片、CAD图等。存储的目的是为了后期调用、修改,同时也为了与数值型信息和文本型信息有关联性,如一张照片的里程位置,CAD图中所涉及的勘探信息、计算结果等。
2.2信息传递
各部分相互间的联系就是通过信息传递来完成的。信息传递既有单向的,又有双向的。需要信息传递的内容均设为单独字段。单向传递的多为文本信息,如描述性的内容;双向传递的多为数值型信息,如里程、坐标、试验数据等。图形信息既有单向的,如平面图中的符号、小柱状图等;也有双向的,断面图中的静探分层等。单向信息传递按工作流程设计,其目的就是为了简化人工干预、提高工作效率和准确性,为此,可以设置信息字段的继承性、递增性,避免重复输入。双向传递是根据后期信息结果反馈给前期信息库进行核对和修改,然后再返回到后期信息。如砂土的定名、黏性土的稠度、粉土的密实程度和潮湿程度等,野外定名和试验室定名有时不一致,就需要根据试验室定名来修改野外定名,即根据试验室定名自动修改前期相应字段内容。平面图勘察点的里程、坐标换算、顺号、换号等也是信息双向传递的典型例子。
2.3信息作用
信息作用和信息传递是分不开的。大部分字段都是根据信息作用设置的,如钻探事前指导书中设定孔深、是否取样等为单独字段,就是为了实际完成后进行核对是否按指导书要求的孔深进行,是否进行了取样。信息的主要作用反映在后期信息处理上,如统计、汇总、滑坡计算、沉降计算、湿陷计算、节理统计、赤平投影等。
3系统介绍
3.1系统概述
系统建设的目标是建立和铁路勘察工作业务流程相符合的工程地质信息管理与应用系统,以数据管理为核心,包含野外勘察、资料整理、资料提交等内容,实现项目内数据库管理、平面图编辑、断面图编辑、统计分析、计算评价、专业接口等功能,使系统实现集成化、信息化和智能化,提高工作效率和工作质量。
3.2系统功能架构
本系统包括了工程地质勘察所需的大部分功能,从数据录入到提交相关专业的数据接口,都在本系统内完成。为保证与项目有关的内容都能方便管理和查询利用,系统设计时就按上节讨论的信息内容依据不同的目的和用途放入数据库中进行管理。基于集成化的考虑,本系统主要包含了项目管理、数据录入、数据管理、平面图编辑、断面图编辑、计算分析、统计汇总、辅助工具、出图管理、接口管理等模块组成(图2)。其中的计算分析工具也将大部分常用的工程地质计算方法,如赤平投影图,纳入到系统中,以便充分利用数据库进行有关分析计算(图3)。
3.3系统集成特点
3.3.1勘察管理功能的集成
(1)项目管理系统实现对项目内的信息按勘察设计阶段、勘察起始时间、勘察分段、方案勘察进行分类管理,具体的应用都是在方案下进行的。同时考虑了其他项目资料、其他段落资料、其他方案资料的引用管理。也考虑了不同段落、不同人员、不同方案下资料的归并管理。通过各种项目管理方式,可以实现一条铁路线的工程地质勘察信息一体化,方便勘察信息的归档管理。该系统的项目管理方式也是类似软件中首次使用。(2)数据管理系统基本将整个勘察过程中发生的所有资料进入数据库并进行有效的管理,数据库包括了现场信息数据库、勘察点数据库、土工试验数据库、设计文件数据库、工点资料数据库、平面图和断面图数据库等。值得一提的是,系统首次将现场管理、内业资料整理、分析计算、统计汇总、出图管理、数据接口等进行了集成。实现了对野外勘察工作中有关工序文件的管理,包括钻探事前指导书、试坑事前指导书、原位测试事前指导书、物探事前指导书、土岩水试验委托书等;实现了各种图的图纸选择、自动分页、批量出图的管理。
系统中设计图形编辑的内容很多,包括岩芯鉴定表、原位测试成果表、观测点表、平面图、断面图、剖面图等。前两种在自主平台上实现图形编辑和生成,彻底避免了过去在AutoCAD下出图顺序难调、批量出图困难的缺点,也方便了资料的顺序归档。观测点因编辑量较大,主要依托AutoCAD进行编辑,然后依靠系统生成pdf图,实现批量生成和出图。平面图和断面图编辑主要是利用AutoCAD功能,充分利用勘察点数据库,实现图形的部分内容自动填绘,图上查询数据库,智能连层,并到达断面图接口数据生成的目的。总之,图形编辑的集成是信息化的基础上进行的,是靠信息的传递实现了图与数据库的有效串通。
3.3.3分析工具的集成
分析工具由计算、统计、汇总、分析四部分组成。计算包括滑坡计算、地基沉降计算、桩基计算、黄土湿陷计算、液化判定、盐渍土计算等功能,后三种能实现成批计算,并将计算结果放入相应勘探点数据库,以便后期统计、汇总。统计有工作量统计、节理统计、地基土的物理力学参数统计等。分析主要为赤平投影图。
3.3.4专业协作功能的集成
(1)与勘探和土工试验的协作勘探包括钻探、试坑、原位测试等内容。勘探作业人员可以只录入最原始的数据,后期由地质人员根据需要进行整理,这样就保证了数据的真实性,也方便了在此基础上的二次分析整理。更重要的是提供了各种勘探成果图表的生成和输出功能。地质人员可根据实际需要,调整静探分层位置,重新计算各层参数等。系统明确了土工试验数据的接口标准,依据试验结果,自动对勘探数据进行校核。依据事前指导书和试验委托书,对勘探取样数量和质量进行比对,以方便地质人员监控勘探质量。(2)与上、下游专业的协作系统提供了对其他专业提供图纸的一系列数字化处理功能,从而使地质专业在同一张图纸上进行本专业的工作,并确保空间上的统一。同时,随着上游专业图形的变动而变动,如线路方案的调整引起的各种地质内容里程的变化。地质专业产生的成果提交给其他专业时,同时提交标准格式的数据接口文件。
3.3.5行业标准的集成
铁路工程地质勘察不仅要执行铁路行业制定的规范标准,而且还要针对改移公路、房屋建筑执行公路行业和工民建地基勘察相应的规范和标准。因此,本系统在基础数据录入、图形的生成也一并进行了考虑,用户使用时根据需要选择即可,无需再用其他软件完成。最重要的是实现了数据的共用。
3.3.6系统设置的模板化
模板化也是系统集成化的一种体现。本系统秉承系统设置模板化的先进做法,把一些通用的图表、符号设置为标准模板,集成在系统中,使整个系统图表输出和符号标注保持统一,也为用户个性修改提供了条件。如岩芯鉴定表,试坑鉴定表,原位测试成果表,各种统计汇总表,地层时代符号标注、各种计算表单等,用户可以根据自己的需要设置编辑,而不用再修改程序代码。
3.3.7功能实现的灵活性
长大铁路线的工程地质勘察,会遇到各种各样的问题,即使同一类问题因条件不一样也会出现不同的情况,要求采取不同的解决方式。如果有线路的中线数据和断链数据,在图下即可完成坐标里程换算;如果没有中线数据,则可利用CAD图进行。平面图上的地质小柱状图填绘既可人机交互完成,也可利用既有勘探资料自动生成。地质产状既能人机交互标注,也能读数据库自动解决。最具特色的就是在系统的任何位置都可很方便地查询到勘察数据中的内容。
3.3.8辅助工具的集成自然界地层种类繁多,因工程目的,命名和表示方式也不尽相同,系统不可能开发出所有地层花纹、地层时代成因符号、岩性符号、地质线型、不良地质和特殊岩土符号等。本系统以集成辅助工具的方式有效地解决了系统符号、线型、花纹不足的问题。这也是同类软件中的首创。
3.3.9对BIM技术的支持随着BIM技术在各个领域的持续走红,近年来铁路行业也在大力推广BIM技术的应用。作为最重要的基础信息,铁路工程地质信息模型的建立也势在必行。本系统为实现铁路工程地质信息模型建立已经打下了坚实的基础,其庞大的数据库为模型建立提供了强有力的支撑,信息化的二维断面图为模型信息的传递提供了有力的帮助。一旦三维地质建模技术成熟,将具备快速建立地质BIM模型的能力。
4应用实例
本系统不仅已在多个铁路项目中得到应用,而且还在公路项目勘察中发挥了巨大作用,尤其是系统中的里程、坐标换算,自动顺号、统计汇总、计算等使地质人员从繁琐的数字处理中解脱出来,极大地提高了工作效率。下面以西安至铜川城际铁路可研勘察为主,介绍系统使用效果。西安至铜川城际铁路长110km左右,可研阶段的项目管理结构如图4所示。由图4中可以看出,项目管理是以设计阶段为一个完整周期考虑的。这样考虑的原因是铁路工程地质勘察涉及的数据量非常巨大,如果将各个勘察阶段放在一个库里管理,会影响计算机处理速度,甚至无法启动。可研(初测)阶段就划分为一个段落,主要有3个方案,每个方案下包括从任务下达到资料提交整个周期内的各种勘察内容。所以,勘察数据是以方案为依托进行管理的,所有勘察信息都是基于线路方案进行存储和管理的。图4项目管理结构西铜城际铁路从西安北客站引出,与郑西、大西客运专线铁路并行几公里后跨渭河北上。所以,需要大量引用郑西、大西客运专线的勘察资料。本系统导入其他线路勘察资料功能就提供了很大的方便,使我们顺利地将郑西、大西客运专线勘察资料导入到西铜城际铁路勘察数据库中。大量的钻孔、静力触探、试坑等勘探任务都是通过该系统直接生成下达,基本是一气呵成,并存入系统,后期很方便地查阅。观测点、钻探、试坑、静力触探等输入基本符合规范要求和单位工作习惯,重复内容的继承性和递增性极大地减少了操作人员的工作量,尤其是自主平台的成果图表输出更是克服了过去不能成批完成的缺点,最重要的是可以人为控制排列顺序,使输出按用户要求的顺序完成,大大降低了工作强度,提高了工作质量。此外,分离出来的一些内容,如黏性土的塑性状态、粉土的密实程度和潮湿程度、砂土及碎石类的潮湿程度和密实程度、岩石的层理产状和节理产状,以及湿陷性、液化判定结果等都为后期信息的分析、计算提供了必要条件。西安至铜川城际铁路主要走行于黄土塬上,黄土湿陷是其遇到的主要工程地质问题,所以,针对大批量的湿陷计算,该系统只一键完成铁路工程地质勘察最为繁琐的是各种勘察点和地质产状的标注。本系统充分发挥了集成化的优势,一键完成从数据库调用勘察点、地质产状,并自动按坐标标注到平图上。同时完成顺号、里程计算等回馈到数据库。仅此一项,提高工作效率达70%以上。此外,本系统在广西资兴高速公路详勘项目的应用也集中体现了标准集成的好处。资兴高速公路全长82km,详勘加上利用的初勘资料共计有1200多个钻探、500余个观测点、100多个试坑、千余张照片,涉及的工程有500多个桥、隧道、路基工点等。系统对此都进行了有效管理,实现了里程坐标换算、编号顺号、纸上布孔、平面图勘察点及产状标注、断面图勘探点标注、工作量统计等自动化。实现了各种地质符号标注、断面图地层连层及标注等的智能化。节理统计和赤平投影的功能为地质人员分析岩体稳定性提供了有力的帮助,极大地提高了工作效率和质量。在此公路上的应用也充分说明了该系统标准集成的成功。
5结语
本文研究的地形图信息,是指关于地形图各方面状况的描述、反映和记录,而不是指地形图本身所包含的房屋、道路、等高线等地物、地貌要素。其其主要内容包括地形图的变化信息、更新信息及相关规划信息。这些地形图信息一般又包括两个方面:一方面是地形图信息的空间分布范围,另一方面是地形图信息的具体内容。地形图变化信息是指地形图变化的具体内容及其在空间上的分布范围,此外还包括发现变化的时间(巡视时间)、发现变化的人员(巡视者)。地形图更新信息是指关于地形图更新过程及成果具体内容的记录。本论文所指的地形图更新信息主要包括更新方法、更新的数据源信息和更新的过程信息。相关规划信息是指建设工程规划放线测量成果。规划信息具体包括建设工程规划放线测量项目的名称及编号、项目的完成时间、完成人员和建设工程的规划用地红线范围等。
2基于格网的地形图信息管理方法
2.1基于格网管理地形图信息的含义
根据我国国家标准GB/T20257.1-2007《国家基本比例尺地图图式第1部份:1:5001:10001:2000地形图图式》的规定:1:500、1:1000、1:2000地形图一般采用50cm×50cm正方形分幅和40cm×50cm矩形分幅,10cm×10cm为一个坐标格网。基于格网管理地形图信息是指在空间上以格网为最小单位对地形图信息进行管理。从实现的角度来讲,也可以说是将地形图信息赋予了相应的地形图格网。在基于格网管理地形图信息时,格网的空间大小可以根据实际需求情况来合理确定。
2.2地形图信息的格网化方法
本文主要以1:500、1:1000地形图为例进行研究,地形图格网的划分在地形图图幅的基础上进行,格网的编号也在地形图图号的基础上确定。以格网编号为关键字,建立整个测区的地形图格网的索引。地形图信息的格网化主要包括两个方面:(1)地形图信息范围线的格网化获取的原始地形图信息在空间上一般表现为不规则多边形范围线,所谓地形图信息范围线的格网化,就是将不规则多边形范围线转化为规则的格网范围。该过程必须满足以下两个条件:一是在同一坐标系统下进行,二是规则的格网范围必须完全包含不规则的多边形地形图信息范围线。地形图信息范围线格网化的同时,根据其坐标值,可以计算相应格网所属的地形图图号,进而得到格网的编号。经过地形图信息范围线的格网化,可以得到多个与之对应的格网,这些格网通过编号可在整个测区范围内进行统一管理。(2)地形图信息内容的格网化地形图信息内容的格网化包含两个步骤,一是将原始获取的地形图信息内容作为属性赋予地形图信息范围线,二是将地形图信息范围线的属性以格网编号为关键字,赋予相应的每个地形图格网。为便于管理,不同类型的地形图信息范围线可以设置不同的图层、颜色等。
2.3地形图信息数据库的建立方法
格网化后的地形图信息可以通过格网编号在整个测区内进行统一管理,这种管理主要包括存储、查询和统计等。建立地形图信息数据库是对格网化后的地形图信息进行管理的最为有效的方法。存储在数据库文件中的地形图信息,可以利用数据库的查询语言,根据地形图信息中的某项或者多项具体内容进行单一条件或多重条件的查询和统计。建立地形图信息数据库的主要工作就是定义数据库表,确定其数据结构。本文根据实际需要定义了格网表、格网巡视记录表、地形图变化内容表、格网更新记录表、格网放线记录表、项目信息表、项目类型表等七种相互关联的数据库表。
2.4地形图信息的入库
地形图信息的入库主要包含两个方面的工作,一是在图形编辑软件中完成地形图信息范围线绘制、属性输入,地形图信息范围线的格网化,二是利用数据库应用程序开发接口,以格网为单位将地形图信息范围线的属性数据传输至数据库中相关的数据库表中。
2.5地形图信息查询方法与结果输出
地形图信息查询包括地形图变化信息、更新信息、规划放线信息三类信息的查询。地形图信息查询主要在数据库中进行,查询满足单一条件的地形图格网,可以数据库表中的任一字段为关键字进行,查询满足多重条件的地形图格网,可在满足单一条件的地形图格网中继续查询,进而得到查询结果。从数据库中查询得到的满足设置条件的所有格网,可在图形编辑软件中展绘出来,并根据需要定义图层,输出为图形文件。
3基于格网的地形图信息管理系统的设计与实现
本文以《苏测院数字化地形图现势性格网化管理系统》(以下简称系统)为例,介绍基于格网的地形图信息管理系统的设计与实现。
3.1系统开发环境
系统以AutoCAD2008为平台,MicrosoftSQLServer2005为后台数据库,利用MicrosoftVisualStudio2005(VisualC++8.0)和AutoCADObjectARX2008SDK开发包进行二次开发而成。
3.2系统设计与功能实现
系统从总体上可分为两大类功能,一是基于AutoCAD2008平台的图形处理功能,二是基于MicrosoftSQLServer2005平台的数据库管理功能。系统参考地理信息系统软件工程的原理与方法进行设计。根据系统需实现的功能,将系统分为图形绘制、格网计算、数据交互、数据库管理、查错纠错、成果输出六个模块。
3.3系统应用
3.3.1利用系统实时掌握测区内所有地形图的成图时间
通过查询地形图更新信息,实时掌握测区内所有地形图的成图时间,了解地形图的新旧程度。
3.3.2利用系统快速统计测区内所有地形图的现势性情况
通过查询地形图变化信息,以格网为单位,快速统计出测区内所有地形图的现势性情况,为地形图修测项目的立项工作提供客观、充分并且定量的依据,并可利用系统输出地形图现势性情况统计图。
3.3.3快速获取其他专题信息
利用《苏测院数字化地形图现势性格网化管理系统》,还可以快速获取其他专题信息,如某年内利用建设工程竣工图更新了多少面积的地形图,某年内地形图修测项目更新了多少面积的地形图,某年内完成了多少规划放线测量项目,涉及多少个地形图格网,于是可以预测这些区域的地形图即将发生变化。
4总结与展望
4.1总结
基于格网管理地形图信息是一个效果良好而且切实可行的方法。基于格网管理地形图信息较之基于图幅管理地形图信息,在准确性方面具有明显优势。根据基于格网的地形图变化信息、更新信息及相关规划信息,测绘管理部门可以编制更加详细的、有针对性的地形图修测计划,从而避免重复测绘,节约测绘费用。以AutoCAD2008为操作平台,MicrosoftSQLServer2005为后台数据库开发基于格网的地形图信息管理系统,可以对地形图信息进行系统、高效的管理。可以实现海量地形图信息的安全存储和快速查询,是基于格网管理地形图信息方法的较好解决方案。
4.2展望
重庆作为历史名城和“山城”,地下空间开发利用具有历史悠久、分布广、种类多等特点。但重庆市地下空间设施管理与国内外发达城市相比还存在着一定的差距,城市地下空间资源“家底”不清、资料“分散”或“缺失”的现状,已影响到城市地下空间的科学规划、综合利用及应急防灾管理。为此,重庆市先后开展地下管线普查和主城区地下空间普查,查明和掌握了主城区地下空间各类设施状况,包括市政基础设施类如地下综合管线,交通、能源设施类如隧道、地下车库,地下商业、仓储设施类及地下人防设施。2012年重庆市主城区地下空间普查工作完成,通过对主城区地下空间设施已有资料的收集和实地调研、核查,查明640km2范围内所有地下空间共6246个,同时完成普查区域地下空间1︰500数据库的更新,为重庆市主城区地下空间的管理与应用提供了详尽的资料。随着城市建设的飞速发展,地下空间范围不断扩大,地下空间信息数据量大、形式多、格式杂、分布广。如果地下空间数据库成果及新建地下空间数据资料不能得到有效管理和及时更新,那么数年之后这些信息资料又将处于“失效”的境地,失去对城市管理的有效支撑。如何合理管理利用资源是今后的重点,重庆市先后研究制定《重庆市地下空间规划管理办法》、《重庆市管线工程规划管理办法》等,按照规范化、制度化管理实现档案信息维护和更新的思路,积极探索地下空间信息化管理路子,为城市的发展规划提供指导。
2地下空间数据的信息化管理
2.1地下空间数据库建设
地下空间数据库建设是地下空间信息化管理应用的前提条件,为有效管理应用地下空间成果奠定基础。根据地下空间数据情况,数据库由现势库、历史库、元数据库几部分组成。其中,现势库存储最新的现状空间数据,是一个完整的GIS工程库;历史库只存储历次被更新的历史数据;元数据库是根据不同的数据类型和图幅对元数据进行管理,通过建立在Oracle数据库中的一组Oracle表来管理。对于各个数据集均有相应的元数据表来记录、维护基于库及基于图幅的元数据信息,由于数据更新形成的历史数据和数据版本信息也统一由元数据表维护。作为地理空间基础框架建设的一部分,地下空间数据库建设时必须考虑整个城市空间数据库的建设。在数据库的设计过程中,采用GeoDatabase空间数据模型对空间数据进行组织管理,采用Oralce大型关系型数据库存储空间数据及其属性数据,利用ESRI公司的ArcSDE空间数据库引擎作为数据接口,基于ESRI公司提供的ArcEngine作为开发平台,坚持实用性、先进性、扩充性的设计原则,建设成为一个开放、灵活的基础地理数据库。根据地下空间数据、1︰500地形图数据资料的逻辑结构和ESRI空间数据库的数据模型,空间数据库的逻辑层次结构划为4级:总库—分库—子库—物理层(逻辑层)。
2.2地下空间数据信息化管理系统
地下空间成果资料繁多,为对以后的成果进行及时维护更新和应用,建立地下空间数据信息化管理系统是必不可少的。
1)信息直观性。
为直观认识、全面了解地下空间资源情况,三维GIS技术在信息化管理应用已成为地下空间信息化管理的必然趋势。一方面通过地下空间三维模型可以直观地表现其真实形状,另一方面通过与三维地形和地表三维建筑、地下管线等信息的集成,可以直观了解地下空间周边(包括地上、地下)情况,为管理和分析提供更加直观的信息支撑。地下空间往往比较复杂,各种设备设施、停车位等信息非常多,要通过三维建模的方式仿真地下空间工作量大、更新困难,同时难以真实反映实际情况,因此结合实景影像技术作为补充,可以真实还原地下空间内部情况。
2)信息现势性。
基于时空GIS数据库搭建地下空间数据库,可以实现对地下空间数据的动态管理和维护,数据库中将记录数据更新的每一个环节,为查看历史数据,进行历史、现状版本数据对比提供了有效手段,此外还能保证数据更新过程中的安全性。地下空间数据信息化管理系统基于基础地理信息平台搭建,主要用于地下空间相关数据的管理和分析,系统在传统二维GIS技术的基础上,同时开展三维GIS方面的应用研发,为地下空间成果的应用提供了更加丰富的手段。系统主要包括数据管理子系统和地下空间三维展示子系统。
3地下空间数据的信息化管理示例
地下空间数据的信息化管理主要包括数据入库与更新、数据提取、数据查询定位、三维模型展示、实景影像显示、历史数据管理、制图输出、统计分析等。下面仅对部分功能简要介绍。
1)数据入库与更新。
地下空间数据的信息化管理需要实现数据批量入库和更新的功能,在信息化管理系统中需考虑按照各种不同层级进行自动更新,保证数据的现势性。
2)三维可视化展示。
通过已有的数据建立三维模型,在三维地图中将直观展示地下空间的立体效果和实景效果,可全面了解地下空间情况,为地下空间的决策规划及社会应用提供了直观真实的数据。
3)实景影像显示。
地下空间实景影像采用单点的方式采集,对地下空间中每一个特种点位采集全景影像后,经过处理并结合地理信息,可以实现电子地图与实景影像的联动,达到既可以查看地下空间的整体全貌,又可以查看内部具体细节的效果,同时还可以在地下空间实景中进行距离量测,为应急指挥、市政管理提供信息支撑,推动地下空间的广泛应用。
4)历史数据管理。
对历史数据的管理是地下空间数据管理的重要部分,一方面,在系统遇到故障时,可以利用历史数据将数据库恢复到最近的完好状态,对保障系统数据安全具有重要意义;另一方面,系统的历史数据对城市规划、设计以及其他应用都有重要的参考价值,通过数据挖掘技术产生信息倍增效应。
5)统计分析。
统计分析主要提供基于空间范围和属性数据的各种统计功能,主要包括支持按照行政区划统计分析,支持外部参考数据范围统计分析,支持自定义范围统计分析,实现按照类型、面积、层高等多种属性字段的统计分析。
4结语
1.性能要求
保护信息独立对数据进行采集,不经远动系统进行传输等处理。各个厂商、各种型号的保护装置应遵循相同的通信协议,以保证系统的通用性与可扩充性。为便于查询与修改,系统中所有设备、数据均具有全局唯一的ID。为便于多个调度终端的操作,系统内信息须可以共享。
2.系统组成
地区电网继电保护故障信息管理系统的系统主站网络结构图如图1所示。从图中可以看出,数据由主站的WEB服务器向区调的WEB服务器单向流动,主站不接受区调的数据信息。WEB服务器需加防火墙及物理隔离。通信服务器与数据服务器分离设置。通信服务器按2台互为热备方式设置,即运行的一台故障时,热备的一台能瞬时自动投入运行。数据服务器按2台双备设置,即正常2台同时运行,承担同样的任务。应用工作站按5台设置,即调度员工作站、运行管理工作站、故障分析工作站、整合计算工作站、专业管理工作站各1台。另设数据备份工作站1台。
2.1子站网络结构与功能。各变电所配置一套保护故障信息远传系统(子站),子站经通信通道向区调主站传送保护故障信息和故障录波器的有关信息。保护故障信息远传系统的信息传送采用10BASE-T接口接入通信ATM设备。保护故障信息远传系统组成一个单独的以太网,能提供以太网接口的设备直接接入该网,不具有以太网接口的通过RS485或者经采集柜转换后接入该网。子站管理系统可实现自检和巡检设备、数据查询和检索备份、数据处理、数据上传、远程通信、信息功能。而且不影响不影响原有继电保护和故障录波装置的正常运行。
2.2调度端功能。
2.2.1基本功能:通信管理功能;图形及监控功能;告警管理功能;数据库管理功能;运行管理;网络功能;安全管理。
2.2.2继电保护专业管理:故障分析高级应用;报表管理;设备管理;统计分析;检修管理;定值单管理。在故障发生后,调度端可以实现以下功能:首先故障信息可按事件的时间发生顺序在调度屏幕上显示。其次,可以综合分析保护与录波的数据并判断设备的运行情况。再次系统还应具备可同时接受多个子站信息的功能。调度端主站具备访问各子站的功能,并能通过站端子站进一步访问具备条件的各种装置。
二、经验与认识
1.与远动系统的关系
由于数据采集对象与处理目的的不同,保护信息和远动信息的主要区别如下:
1.1保护信息主要应用于事故的分析处理等,并非用于实时控制,所以对数据的完整性要求比较高,信息量比较庞大。保护信息主要需求部门是运行管理部门,所以系统也应有运行管理部门负责。
1.2远动信息则主要应用于实时调度服务,信息的实时性要求高(信息传输时间一般1-3S内),但信息量要求不大。从以上分析可以看出,两种信息各有其不同的特点,所以传输过程不宜用相同传输通道。
2.与变电站监控系统的关系
变电站的监控系统主要是针对电厂或者变电站正常运行的监视与控制,系统采集的信息很难满足事故分析功能;而且,保护与录波信息具有一定的特殊性,从而导致监控系统不能处理所有的保护与录波数据。所以保护信息系统应该作为一个独立的子系统。然而为避免系统重复投资同时缩减系统维护的工作量应将保护故障信息管理系统与监控系统的软硬件资源进行合理配置,既节省费用又可方便系统扩充与信息共享。
3.通信接口设计
3.1新建综合自动化变电站。新建110kV及以上综合自动化变电站应一律选用新型的继电保护、故障录波器宇安全自动设备,新型装置可提供双RS-485或双以太网接口(IEC870-5-103规约)。满足监控系统及故障信息管理系统单独组网要求。
3.2常规变电站。常规变电站保护设备基本上为老型微机装置(南瑞LFP系列、四方CSL系列等),通信接口与通信协议完全不一样,所以首要是解决通讯问题,包含设备的硬件接口形式与通信协议的转换。将RS—232,RS—485,RS—422通过各厂家保护设备专用保护管理机转换为统一接口,考虑到RS-485在通信速率与通信距离方面的优势,宜将其他接口转换为此种接口。对开关量和信息不上网的装置,由子站管理机集中搜集和处理送调度端。
3.3数据的规范处理。为便于数据的存储、传送与调用,保护与录波装置提供的信息需按信息的属性进行分类,然后形成规范的数据格式。
4.数据共享
同一个网络内数据共享需要根据不同用户的不同要求设置不同的信息服务,同时一定要考虑数据的安全性兼具一定的灵活性。为满足这三点要求可以考虑使用SQL数据库。针对不同网络的数据共享,则需要综合考虑各个部门对站端数据信息的不同需求,在尽量减少投资的情况下提高系统的管理水平。
5.对站端信息的需求分析
站端信息的需求决定了数据采集部分的设计,所以下面先给出站端信息的需求:
5.1信息可用来提高系统的运行管理水平。该系统在对全网保护与录波装置的实时监测下可大大减少保护由于异常导致的停运事件,提高设备的可用率。
5.2信息可以为系统事故分析提供科学依据。为保证运行人员可以及时、准确的掌握电网的故障情况,从而提高事故分析的准确性,完整的保护动作与录波数据信息应可以迅速准确的传送到调度端。
5.3信息可以作为事故处理的重要依据。当前电力系统的故障信息传递多是经由厂站值班人员的观察汇报实现,信息的实时性与精确性均存在一定问题。特别针对复杂重大事故,全面快速的动作保护信息与录波数据对于事故处理具有相当重要的意义。综上所述,完整、精确、实时性高的站端信息是整个系统核心的组成部分,是整个调度与生产水平提高的根基。
6.站端子站与调度主站传输方式
(1)通信机房与保护室在同一楼内,距离不超过100米。
(2)通信机房与保护室不在同一楼内或距离超过100米。
7.两点注意事项
【关键词】高中地理;人文信息;挖掘;传递
针对高中地理教学的新课程改革探讨仍在继续,从当前所反馈的信息显示,其讨论的焦点主要围绕着如何提升课堂教学效果来进行的。这里便存在一个疑问,即如何界定课堂教学效果提升与否。根据目前的教学管理实施办法,往往依赖于最终的考试成绩。然而,这种价值取向本质上是违背新课标精神的。在此背景下,笔者提出:应充分重视地理教学中的人文信息。
众所周知,新课程改革目标是培养学生学科综合素养,其中不仅包括对地理知识的探究意识,还包含对地理人文知识的自我积淀。从而不难看出,地理学科中关乎人与自然和谐共生的人文思想,将影响到他们世界观的正确树立;同时,也将在意识驱动下指导他们的社会实践。正因如此,本文的选题就显得具有时代特征。
鉴于以上所述,笔者将就文章主题展开讨论。
一、人文信息对高中地理教学的功能分析
本文之所以强调人文信息的重要性,实则基于其在地理教学中的功能而言的。具体来看,人文信息拥有以下两个方面的功能:
1.增强学生学习兴趣的功能。“兴趣是最好的老师”,以探究式教学、自主学习等为主导的教学模式创新,实则都在于激发起学生的学习兴趣,从而形成他们学习的主体性特质。针对地理课程而言,由于高中地理主要侧重于自然地理范畴,就使得课程知识往往具有实证特征。这样一来,必然因程式化的教学形式而遏制了学生的学习兴趣。然而,教师通过资料查找突出知识点的人文信息,必然在提升教学信息“亲和力”的同时,满足了学生的好奇心。诸如异国风情以及当前城市化所引起的问题等,都将在拓展学生视野的基础上,增强他们的学习兴趣。
2.增进学生人文素养的功能。增进学生人文素养本身就是新课程改革中的应有之义。只是高中不同的学科门类所承担的作用有所不同。作为高中地理课程,不难发现当前教材体例得到了进一步的优化,已经在关注学生身边正在发生的事件。如城市化过程中存在的问题及解决途径。首先从地理学科的角度来看,其应围绕着城市化的自然进程来教学。然而,引入当前人与自然的不和谐信息、农村失地农民的生活信息,不仅能深化学生对课程知识的理解,还将结合他们的生活经验形成公民意识。
由此可见,人文信息的挖掘与传递就显得格外重要。
二、关于人文信息的挖掘
在刚性的教学计划约束下,如何在课程教学中植入人文信息,不仅是个量的问题,还是个契合性的问题。所谓“契合性”是指,教师应围绕知识点恰当引入人文信息,而不要发挥过度。为此,人文信息的挖掘工作就显得关键。
具体而言,可以从以下两个方面进行:
1.基于校本原则下的挖掘。不难理解,作为城区高中和农村高中学生来说,他们平常所面临的自然环境是截然不同的,从而就导致了他们对地理事件的态度存在差异。校本原则要求,教师在挖掘人文信息时应与学生的生活体验相契合;以他们具有生活经验的事件为核心,充分挖掘其中的人文信息。如涉及城市化方面的知识。城区学生关注城市变大后的一系列社会问题;而农村学生则关心“被城市化后”现有的生产、生活方式将如何调整。
2.基于总括层面上的挖掘。总括层面上的挖掘就是将城区和农村学生作为同质化的整体,结合课程知识来挖掘人文信息。如涉及城市化问题方面的知识。教师可以突出大城市病的问题以及区域发展中的不和谐因素。这些信息都将从生产关系层面得到回答,从而也将符合两大地域学生的兴趣所在。
三、关于人文信息的传递
针对人文信息的传递,可以从以下两个方面展开:
1.开放式教学模式的应用。开放式教学模式体现在应用多媒体教学辅助技术,将涉及城市化问题的视频材料播放给学生看。部分高中若没有多媒体设施,可以通过播放录象的形式来满足。内容选择包括:城市化进程中的人与自然的关系;人与人之间的关系;城市化负面影响的消除等。当然,作为开放式教学形式只是课堂教学的片段,因此教师须控制播放时间。播放之后,教师应给予总结。
2.联系本地区的实际情况。联系本地区的实际情况实则是对校本原则的遵循。笔者认为,应采用课堂讲授与实践体验相结合的方式来进行教学。前者在开放式教学中已经阐述,后者则可以放在实验教学领域中。通过学生联系所在地的生产关系的演变,来自主完成知识学习。
综上所述,便构成了笔者对文章主题的讨论。
四、小结
新课程改革目标是培养学生学科综合素养,其中不仅包括探究精神与问题意识,还包含对事物的价值判断和自我定位。突出地理教学中的人文信息就显得格外重要。
参考文献:
[1]姜乔.高中地理实验教学资源开发与利用的实验研究[D].东北师范大学,2009-05.
一 、GIS信息系统的简介及在土地资源管理中的应用
1、地理信息系统
地理信息系统(GIS)是在现代信息技术发展的推动下产生的一种多学科、多领域交叉而成的空间信息系统,通过GIS可以快速获取地理空间数据,其提供的空间坐标及地理位置可以使管理工作得到更好的支持。并且在GIS应用中其可以对所获取的地理信息进行模拟化处理,以地形图的方式展现出来,使地理信息更加直观化。目前在市场中与GIS有关的系统软件不断涌现,根据使用需求其所产生的作用也有一定的差别,因此在GIS信息工程中必须要以用户主体、使用环境等因素作为基础来进行合理选用。
2、GIS在土地资源管理中的应用
GIS的基礎数据包括了城市地理位置信息及有关视图信息,这就决定了GIS与土地测绘数据间不可分割的联系,而GIS最早的应用也是主要集中于土地、测绘等领域,诸如城市规列、土地管理等等。近年以来。随着我国城市化进程的不断推进,城市土地、房屋测绘数据的管理正面临前所未有的压力与挑战,当前我国大多数城市均已建立了相对相应的房地产登记管理、产权管理、测绘图形管理以及房产市场管理系统,为城市的土地资源管理提供了基本的信息服务保障。但当前的城市土地资源管理系统仍然难以满足城市建设、发展的需要,更难以满足日益增长的社会服务的需要。
3、GIS在提高土地资源管理应用中的基本思路
在土地资源管理中应用GIS最主要的内容就是对土地资源利用状况及分布状况进行记录登记,以此作为依据来进行土地资源的分配、使用及管理,GIS为土地资源管理提供了支持系统,使各项数据的收录更加全面、精确,为实现城市土地资源的全面管理提供良好的基础平台。一般来讲,土地资源管理基本平台包含以下几个主要部分:测绘业务及测绘成果管理系统、产权登记系统、商品房网上备案系统、信息系统。
二、GIS信息工程的实施
就研究对象当前的测绘数据以及土地资源管理现状所存在的问题来看,未来的城市土地资源管理信息系统应该采取何种摸式,是系统开发前需要解决的首要问题。
1、满足需求
目前在土地资源管理中其各类数据信息越来越复杂,对管理工作的要求也随之增多,因此在GIS信息工程的实际应用中要保证其系统可以为管理工作提供完整的信息技术支持。新的土地资源管理系统应该是一套相对完整的测绘信息管理系统,综合了当前土地测绘的各重要环节,并将各测绘任务纳入系统内,避免各独立程序间的信息往复交换。同时在一定程度上提高了系统的稳定性,通过统一的数据库来对所有的测绘数据进行管理,这样能够从技术上保证基础数据的统一性与完整性。另一方面。考虑到数据使用的过程伴随着土地使用信息的不断更新,因而难以满足系统数据的现势性要求。
将土地、房屋、建筑设施相互关联起来,并将其与图形数据以及属性数据相互组合。图形基本数据包括了地形要索信息、建筑的平面图等;属性数据主要包括了地块的基本信息、建筑物基本信息以及幢户的基本信息这三部分。对于城市土地资源管理系统的用户来讲,应该设计严格的权限管理机制,同时建立完备的系统只志,将用户的系统操作、变更的详细数据进行记录,日志文件与数据库系统要进行备份,并永久保存。
2、解决方式
近年以来,GIS技术已经日臻完善,并放广泛应用于不同行业领域。城市土她资源管理本身就是建立于其土地的地形测绘数据基础上的,对于建筑信息、宗地信息等物理状况信息及产权登记、抵押登记、房屋产权状况等信息进行综合管理,因而库尔勒经济开发区的土地资源管理能够借助于GIS技术,并与AutoCAD技术向结合,建立起城市地理数据的采集与保存系统,并支持手扶式图纸扫描或文字输入进行屏幕的矢量化数据采集。通过面向实体的方式进行地形要素的绘制,以有效解决图幅间的接缝同题。同时将扩展属性数据加入对象之上,满足系统数据库的要求。GIS系统需要能够实现和管理图形与属性数据的管理功能,并完整地表达出正确的土地基础信息,提供建立于图形基础上的高级查询功能。将土地测绘所得到的基本成果输入土地资源管理系统,在完成土地资源的勘测定界、权籍变更后,需要土地测绘部门能够提供详细的测绘报告,并将数字测图产品,包括地形图、房产图等其他专题地图,作为土地资源管理信息系统的数据的更新来源,将系统数据更新的工作进行划分,以达到数据正确性与适时性的要求,从而保证了数据库的更新需求。通过将覆盖开发区范围的测绘结果输入系统,能够实现城市土地基础数据库图形以及部分属性数据的适时更新。
为了能够实现系统数据与更新数据的无缝连接,同时保障数据更新的质量,需要在外部输入的更新数据与GIS系统数据间建立一个数据管理与交换中心,以向土地测绘部门提供来自于GIS数据库的基础空间数据与属性数据,并将土地资源的测绘结果作为GIS中心局部数据更新的来源,通过这一过程,能够更好的控制数据更新的质量,并保证系统数据与数据更新间的关联,从而保障了管理系统全局的数据质量,与土地资源的其他信息保持数据层的高度统一。