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论文摘要:数字城市的最早概念来源于美国前总统戈尔提出的数字地球。据统计,人们的生产生活80%与地理空间位置有关。数字城市是数字地球和数字中国的延伸,同样是一种战略目标,是一个发展的过程。数字城市是利用地理信息系统,全球地位系统,网络,多媒体及现实虚拟技术,在城市发展中起到整合城市数据、分享城市信息、合理规划城市、城市安全建设、城市科学管理、辅助经营管理、便利市民生活的重要作用
中图分类号: F291.1文献标识码:A 文章编号:
概述
在数字化城市时代,一个城市的经济和发展已经不再仅仅被纳入整个社会的分工体系当中,并且城市的各种社会问题和竞争力都将和这座城市在全国乃至全球的数字化水平密切相关。不管这个城市愿不愿意,社会的进程都将把城市带入一个没有空间限制,开放的平台中。如果这座城市不想被淘汰,就必须进行数字化城市建设。随着数字化城市的建设,基础测绘部门承担的城市基础地理信息的采集,更新与维护工作,为城市建设,规划,管理提供必要的基础资料和实施保障,在城市的信息化建设和可持续发展中处于重要的地位。
数字城市的概念
数字城市的最早概念来源于美国前总统戈尔提出的数字地球。据统计,人们的生产生活80%与地理空间位置有关。数字城市是数字地球和数字中国的延伸,同样是一种战略目标,是一个发展的过程。数字城市是利用地理信息系统,全球地位系统,网络,多媒体及现实虚拟技术,在城市发展中起到整合城市数据、分享城市信息、合理规划城市、城市安全建设、城市科学管理、辅助经营管理、便利市民生活的重要作用。
三。、基础测绘在数字化城市中的作用
1、城市基础地理信息与数字城市
数字城市是城市各职能部门与城市基础地理信息的集成,它包括城市规划、建设、国土资源、市政公共设施、环保、消防、防震减灾预测等。城市基础地理信息是数字化城市的基础,没有城市基础地理信息的支持,就谈不到数字化城市的建设。数字化城市的提出将进一步加快城市基础地理信息的建设的步伐,城市基础地理信息为城市各职能部门和各行业提供统一的、实时的、精确的基础地理信息,城市基础地理信息的建设直接影响数字化城市建设。
2、基础测绘与城市基础地理信息
《中华人民共和国测绘法》第三章第十一条规定,基础测绘是指建立全国统一的测绘基准和测绘系统,进行基础航空摄影,获取基础地理信息的遥感资料,测制和更新国家基本比例尺地图、影像图和数字化产品,建立、更新基础地理信息系统。
城市基础地理信息基本特征是空间位置的关联性,它主要表现自然与人文要素地理位置和空间分布关系,其主要的表现形式就是地图。而基础测绘就是一个充分利用数字化,智能化和网络化手段,专门从事城市基础地理信息的获取、加工、存储、更新和提供的产业,毫无疑问,基础测绘是城市地理信息系统的主干产业,是数字化城市建设不可缺少的产业。
3、数字城市与基础测绘
近年来,随着以3G技术为代表的测绘高新技术的不断推广与应用,基础测绘得到迅猛的发展,数字化的测绘生产模式与技术体系已经建立,并逐步由传统测绘向现代地理信息产业转化,成为城市规划与建设的有力保障,社会各相关产业发展的重要依托。城市地理信息系统的建设是数字化城市的基础与前提,因为,发展数字城市必须首先建设城市地理信息系统,制定空间数据标准,建立地理数据的共享机制,使全社会都能充分共享地理空间数据。
【关键词】地理信息系统;地理学;地位
地理信息系统(GIS),是一种高技术系统,能够提供地理研究和预测、规划的服务,能够对空间信息进行获取和处理。虽然地理信息系统的出现仅几十年的时间,但已经取得了迅猛的发展。本文简要介绍了地理信息系统,并分析了地理信息系统在地理学中的地位。
1、地理信息系统
1.1地理信息系统的含义和产生
所谓的地理信息系统又称为又称为资源与环境信息系统、地理数据系统、空间信息系统、土地信息系统等,是通过计算机硬件和软件的支持,综合运用信息科学和系统工程理论,对具有空间内涵的地理数据进行分析综合与科学管理,从而服务于地理决策、规划、预测和研究等领域的技术[1]。地理信息系统的基本特征在于其能够进行空间分析,综合分析多种信息,分析空间实体间的关系,对区域内的各种过程和现象进行处理。地理信息系统尤其擅长对空间信息进行处理。
上世纪六十年代开始萌发地理信息系统。加拿大学者R.F.Tomlinson等人使用计算机统计森林的分类,并取得了成功。加拿大农业部对其进行了全面的支持,最终将地理数据分析系统研制了出来,并最终命名为加拿大地理信息系统。1968年,地理信息系统正式成为了一个科学术语[2]。
对地理信息系统的定义目前尚无定论,各国科学家众说纷纭、各持己见。综合各家的观点,所有的观点都认为地理信息系统具有空间数据的处理能力。空间数据指的是行星地球表面以及附近被记录的所有地理现象,其具有明显的地理位置特征。空间数据可以用地图来表示,例如一个公共场所,其作为一个占据一定空间的地域,具有特有的地理坐标,其特性可以通过属性指标反应出来。地理信息系统具有空间型的特定性质,这是其与其他统计型信息系统的最大区别。地理信息系统的每个数据的编码的依据都是地理坐标,先对其进行明确的定位,再完成定量的属性和分类。地理信息系统的独特标志就是强调对空间数据的处理,当然,这也是地理信息系统的一个技术难点[3]。
1.2地理信息系统的组成
根据美国联邦数字地图协调委员(DBMS)会对地理信息系统的分析,地理信息系统的概念框架由五大部分组成,分别为产品显示和输出、空间分析和操作、数据库的产生和数据输入、数据库和系统的管理、用户界面[4]。
地理信息系统的用户界面的主要功能是地理信息系统的应用版块、数据库与应用者之间的交流平台,其软件功能主要是对系统和用户之间的关系进行组织和简化,包括图形显示、帮助显示和菜单等。
数据库和系统的管理是一种手段,实现对地理信息系统功能的数据控制。与普通数据库(DBMS)相较,地理信息系统的数据库更为复杂,具有布尔运算、删除和增加等功能。这就意味着其不仅能够对文字数字数据进行处理,还能够对图形数据进行处理。地理信息系统专家M. F. Goodchild就提出,地理信息系统应该能为各种地理要素的查询提供服务。地理信息系统的数据库管理系统要能够联接起地理实体的变量和属性与地理坐标信息。
要建立地理信息系统,产生数据库,其基本操作就是输入数据,输入数据本身比较复杂。地理信息系统的软件系统和硬件系统的费用远远少于数据的输入、预处理和采集的费用。不仅如此,在输入数据时还要对其进行编码,将变量和拓扑结构之间的联接建立起来。
作为空间数据处理的重要工具,地理信息系统及其模块和子系统都要具备各种工具,例如布尔运算、拓扑分析、空间数据查询。自动化制图、图像处理系统虽然也具备一定的功能,但却不如地理信息系统的工具复杂和全面。地理信息系统的工具箱能力还将受到模糊数学、人工智能和地理信息系统技术发展的影响,不断走向智能化。
根据设计要求,地理信息系统可以将各种文字、图表和地图信息提供出来,特别是提供新信息。地理信息系统可以叠加各种要素,例如水资源、土地和人口,并向用户提供与这些要素相关的、具有综合性的新信息。
作为决策支持系统和管理工具,地理信息系统带动了地理科技的革命,是一种无形的软技术。地理信息系统具有旺盛的生命力和广阔的应用前景,其已经跳出了单纯的技术范畴,成为了跨越社会科学和自然科学的综合性技术。其能够对空间相关数据进行有效的显示、模拟、分析、操作、管理和采集,从而满足复杂的管理和规划需要。
2、地理信息系统在地理学中的重要地位
地理信息系统是地理学与计算机技术的结合,使用计算机技术对地理问题进行处理,属于地理学科中的一门边缘学科。地理学是一门复杂的学科,对社会有着深远的影响,当前社会出现的环境、资源、人口等问题都对地理学提出了更高的要求。现代地理学的一个重要发展方向就是结合新技术,从而产生边缘性应用学科,例如地理信息技术和遥感技术等。现代地理学可以分为三个分支:技术地理学、实验地理学和理论地理学,地理信息系统属于技术地理学。
在地理学的发展中,地理信息系统是一次巨大的飞跃,是地理学中新技术手段和思想的应用,突破了原有的地理学研究方法。与此同时地理信息系统也离不开地理学这个理论依托,二者相互依存。如果没有地理背景或地理学,计算机对空间数据的处理就毫无意义;如果没有地理学模型,地理信息系统也难以建立。
地图作为一种传统的空间信息载体,很多因素都会对地图的地理信息造成限制。首先,通过人工来提取地图数据,在图形要素的计量和量算方面都存在很大的限制。其次,每一张地图都只能记载和描述有限的地理信息。人对于地图信息的记忆能力也是有限的。传统的图层叠加具有加大的局限性。地理信息系统与遥感密不可分,包括了空间信息和地理 要素,能够将定量、定性和定位的数据提供出来。地理信息系统还可以为遥感提供辅助数据,对其最高分辨力和信息量进行最大程度的利用。从野外考察中获得的遥感数据、原始资料可以与地理信息系统相结合,使遥感图像具有更高的解译和处理精度。而系统中数据的精度和适时性也会对地理信息系统的应用起到了支持作用。
地理学受到了地理信息系统的巨大影响,地理信息系统是一个现代化的地理技术工具,推动了地理学的定性描述向定量分析的转变,使地理学的单系统发展成为复杂系统。对于地理学而言,地理信息系统既是机遇又是挑战,能够有效的推动地理学的发展,提高了信息评价、处理和采集的能力。
结 语:虽然,地理信息系统只是一种工具和技术,地理信息系统却给地理学带来了巨大的发展和变化。当前地理信息系统已经取得了长足的发展,随着计算机技术的迅速发展,地理信息系统在未来必然会发挥更大的作用。与此同时,地理信息系统和空间分析之间还没有建立起有效的沟通,空间分析技术的发展较为滞后,对地理信息系统的应用设计造成了一定的阻碍,这也是未来地理信息系统的发展方向。
参考文献
[1] 董廷旭. 《地理信息系统》实施素质教育的对策研究[J]. 绵阳师范学院学报. 2014(02)
关键词:遥感影像 RGIS 综合信息场
水、土地、能源是人类社会生存和发展的三大战略性资源,而我国水资源问题则更加突出。据预测,到本世纪中叶,我国将进入缺水国家行列,洪涝灾害、干旱缺水、水污染和生态环境恶化已成为我国经济社会可持续发展的重要制约因素。天然水体的实时监测是环境保护的关键 ,监测的手段的现代化则显得尤为重要,随着科学技术的进步,水质监测技术迅速发展,仪器分析、计算机控制等现代化手段在水质监测中得到了广泛应用。分析方法从分光光度法、电位法发展到原子吸收法、原子荧光光谱法、气相色谱法和液相色谱法等;手动和半自动实验方法、仪器也正逐步被计算机控制的自动监测、遥测装置所代替,其中配合RS(卫星遥感)的GIS(地理信息系统,Geographical Information System)是一种很先进可行的技术,然而GIS的应用却存在一些误区。
1、国内外GIS系统概况
遍阅所有的GIS信息系统,实属是一种与地面位置相关的信息系统,每种系统皆可以自成体系,差别仅在于功能。如最常见的ESRI公司的ARC/INFO,包含几千个GIS分析功能,致力于为用户提供优质服务。另外还有GeoMedia,可利用GemediaWebMap工具,动态生成地图,支持GIS数据库的属性等,也能在“HotSpot”功能下产出静态地图。MapInfo公司的MapInfoProfessional是基于Windows之上的桌面地图软件,用于存取、可视化、分析综合的地理数据,以及高级的制图工具、远程数据库存取等。MapXtreme是一个基于Web的地图应用服务器,因而可以将地图信息通过Internet/Intranet传送到整个企业乃至更广的广大用户。Bentley公司主要生产面向工程的软件,它覆盖的工程领域有建设/设计、地理、土木、工厂、机械等。国内的GIS产品功能较弱,有:CityGIS采用面向对象的设计和编码技术,它的最显著的特点就是图形操作灵便、实用尤其是对于大数据矢量和图像;另外它的另一特点体现在它的图形编辑功能,有利于进行屏幕数字化。MapGIS是国家优选的具有自主版权的地理信息系统软件平台,它有三大特点:1.可制作具有出版精度的复杂地质图,2.海量无缝地图数据库管理功能,3.高效的空间分析功能。它将传统的地图制图软件、数据库软件以及数据分析软件功能汇集到一个统一的平台,从而为多源地学数据的综合评价于分析,创造了一个理想的环境。地球上水体(水资源)的时空分布和运动变化信息,并应用GIS方法来研究地球上水体的起源、存在、分布、循环、运动、转化及质和量的变化规律以及地球上水圈同大气圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈层的相互关系,并应用这些规律为人类适应、利用、改造和保护环境,实现人与自然和谐相处和人类社会的可持续发展提供服务的知识体系。
2、GIS的误区
在建立“航空遥感信息系统”时,随城市发展需求发现,当全世界都在热衷与研究开发GIS时,却存在一个较为隐蔽的误区,而这误区一直影响到我国,如国内行业以为地理信息基础平台,都是测绘地图,这种误区将导致我们的认识、我们的出发点,永远停留在地形图所的含的少量信息上,为此信息采集和应用将永远滞后于全世界孜孜不倦追求的高分辨率遥感影像,包括航空遥感和卫星遥感影像。
一种真正的地理信息系统,其含有地表上下空间的各种地理信息,而绝非像仅靠接触式的勾绘过的地形图作为基础地理信息那样缺乏综合性。应该认为,基于接触式勾绘地形图作为基础地理信息显然满足不了现代城市管理需求,也难称得上基础。因为基础必然具有在此基础上可以获得更多的信息和综合信息量。而地形图通常指大于1:100万比例尺、表示地物复杂程度,反映地面主要要素,如地貌、水文、工程建筑、居民点等;适时地测量和调绘成直接成果,是国家最基本地地图,是编制其他比例尺的土地的基础,而并非是反映内在联系综合性很强的地表遥感影像,所以若把地图作为基础地理信息数据来作GIS,显然远远不够。又因为,当代地理学倾向于对人地关系的地域系统进行综合研究,而一般地形图和城市地图,几乎无法去进行地理分析研究,没听说用地形图做地理信息地分析研究,以及概括地理和地理学内涵。常规地理信息系统,若以地形图作为基础地理信息数据,无疑都已碰到很大困难;而只有抓准地理学精髓观念和概念,从地理信息系统发展的观点去分析。
常见GIS不实用的原因是:1.缺乏图像信息数字化标准和遥感图像库。2.专题成果相互之间的迭置分析尚未真正地建立。3.没有功能灵活与信息传递的GIS软件平台。很多系统还只是一种表面上的结合,尚未达到学术与应用概念的结合、标准与类型的结合,远景与近期目标的结合,好像是无标准的记录系统,无法更新续用,另外如今GIS运行的统计数字,经常不以RS为基础,而以地形图作空间特征介绍,常含有“假数真做”的文章,而不用遥感影像作为具体的电子地图,仿佛身份证,不用免冠照片,而用素描图,行否?这一点早被国家土地资源管理与监督所证实。充分说明了用遥感照片的方式信息效率要高得多。因此,称为数字城市的基础,必须能够“表达已知、呈现未知、扩大认知、挖掘新知”。
3、RGIS的提出
GIS若是一种以遥感(RS)信息为主的地理信息系统,这类系统有一个最大的特点,其有一个空间特征的综合信息过程,是一种非接触式的获取信息的系统,它是对目前以地形图为数字框架的地理信息系统的一种突破,从这个意义上讲是一种真正的地理信息系统,其含有地表上下空间的各种地理信息,而绝非像仅靠接触式的勾绘过的地形图作为基础地理信息那样缺乏综合性。当时在GIS环境中,遥感信息的应用技术未形成一个实用的系统,GIS表达能力远非今日可比,明显的弱点是对信息的容纳和调用存在问题,尽管通称为“遥感信息系统”,试满足遥感信息查询、数据库管理、图形编辑、制图、数据分析和输出,并力求向实用化目标发展,但是缺乏对海量信息及数字城市这样的认识,而是一种迫于“成果”而快速建立的系统。当回顾与检验并找出这些症结的时候,这就为全新的RS和GIS的研究提供了借鉴:GIS必须以RS为基础,以信息流为基础。
GIS定位直接关系到遥感信息库的建库定位和相关技术内容,所以定位是本项目的第一基础:1.要为综合调查建立图象库、文档库服务;2.面对越来越多的遥感图像数据,提出新的方案,包括图像配准和信息处理模型等。要建立一个良好的平台,便于政府、行业管理部门对城市建设、管理进行信息分析和信息更新等工作。前者是信息源,是借助于遥感的原理,或者说应用RS技术捕获城市的面貌的信息。后者是信息处理,是借助于相应的计算机技术开发平台,或者说GIS软件平台作为信息存贮、管理、分析和应用的工具。系统加快了政府管理信息化进程,是适应国民经济和社会信息化发展的迫切要求,尤其是社会公众的电信发展如此之快,媒体传播如此之快,这就加大了政府管理对信息化需求的关注,否则将落后于社会,对政府和企业发展都会有极大影响。同时,是一个动态信息和城市空间信息相关的一种综合显示,而且是一个难度不大的及时信息综合的概念,经过新GIS阶段,即突破为“RGIS”。
RGIS是信息科学、空间科学和地理科学的结合,系统要实现空中对地观察图像数字化、不同比例尺图像迭合分析和不同分辨率图像迭置分析,而建立一个不同点源及不同尺度的遥感数字信息场,使得城市建设和管理者有一个在计算机上就能看到全市综合特征的信息库,即综合信息场。RGIS要体现出以遥感技术和信息系统技术的有机结合,为遥感综合调查信息在进行统一分类和规整处理的技术方案上进行应用的探索研究,RGIS是一个综合分析与表达技术。因此RGIS绝对离开不了综合信息场,也即信息场可视基础主要以RS为基础。其中,地理空间与地学也是一个很有尺度的学问,GIS中社会和国民经济信息等也决不是地图科学。为此,为区别先前的GIS概念,为推广和发展,又不屈服于误解,可称其为RGIS。当你想把GIS作为传统地图的延续,在GIS的开始阶段是允许的。然而,这不是GIS的本意。其本意应当是逐渐对所有的行业信息能包容的综合信息的图。现在已经明朗,最好是以包含了定位与定量内容的RS信息的基础上做行业的几何信息、空间属性与统计的支持决策等处理,这才是RGIS城市地理信息系统。以往地形图的GIS基础已经只是其中的行业图件之一了。因为其他行业管理图件,已经成为各行业自己的GIS基础,实实在在的基础。若同时又强调要以地形图作为所有GIS基础地理信息图,这必将引起对地形图的应用精度和使用期限等问题。从信息化讲,实际上应用RGIS作为管理,就是一个随着管理事件的点源尺度变化而变化的具体的动态信息和静态信息特征。
RGIS绝不是以地形图为基础的地理信息平台,而是以RS影像为基础的确实充满综合信息的系统平台。近期,又被一个有效的事例所证实。某城市的人口统计已经完成,人口普查的分布特征底图,由于其统计底图单元,是以数百人为单元的实际现状,这种小单元大比例关系的底图,统计精度高,而地形图上是缺乏相关联信息的,统计的边界却无法准确落在城市或郊区“正规”的地形图上,唯有依靠能反映地面所有微细的综合信息的彩红外航空遥感数字影像来解决问题,即解决“统计边界”信息落地的问题,这就为人口资源环境问题首先解决了人口统计与地面区域的综合信息相关的表达基础,为建立客观、准确的整个人口资源环境发展和分析,建立了可靠的RGIS基础。有人称矢量地形图是一种最为单一的,只是反映了地物简单的几何边界及其位置,高层建筑与多层建筑在地形图上是区分不出来的,常见一样的形状;地面的微小差别,如植被差别、露裸非露裸土地差别、河海防护堤特征、小路小溪等在地形图上是没有的,建筑物的外形特征、绿化质量特征等都是找不到的。这些常是统计分析、统计单元的信息边界,极其重要,如人口统计单元边界,地形图上无法整合的话,而航空遥感图像可淋漓尽致的反应并准确整合。同时,各基础地理信息系统的矢量线划表达的信息,依据航空遥感地物信息,即可获得非常具体的综合信息,因为在地形图上你所得到的信息太少,新的认识更少,说实在的没有一个城市建设和管理者真的是用地形图来获得管理信息的,因此,不能依靠地形图去承担基础地理信息的重任,而只有依靠高分辨率的遥感信息才能获得,并达到这一目标。换言之,矢量地形图与其他行业管理数字化图是同一种类型的信息,它们都实际上来源于地表真实写照的遥感影像。现代化、信息化、系统化的水质监测体系日益提上议事日程,我们认为在现有的四级水质监测体系下,以提高水质监测技术的现代化、标准化以及管理制度化的水平为目标,逐步建立起实验室、移动监测和自动监测相结合的立体化监测模式,并统一在水利部水质监测中心之下,可以有效全面的解决我国可持续发展过程中所面临的水质监测问题。
4、RGIS的展望
RGIS不仅适用于天然水体的实时监测,还适用于各省大、中、小城市其他方面的发展。正在启动的国家防汛指挥系统工程将在数据传输方面采用通信卫星和安全的网络技术;用遥感技术监测洪涝灾害;在七大江河流域建立以RGIS技术为支撑的包括社会经济、水体、水利工程、地形、土地利用、行政边界、交通、通信、生命线工程等数据层的分布式防洪基础背景数据库或数据仓库;完善水文及灾害预报这些以空间数据为基础的虚拟地球的技术;以及灾前作洪水预报及对未来各种降雨情况下的水情进行模拟等直接为决策提供依据的综合服务。尤其是目前,正值西部大开发进入了实质性的实施运作阶段,城镇建设作为区域社会经济活动的中心,正需要有一个这样的信息基础,也就是说不可避免地谈到数字建设;密切部门间的联系与合作,相互协调,形成合力,从而有效的提高保护城市环境能力。
转贴于 参考文献:
1.庄逢甘、陈述彭,遥感科技论坛,地震出版社2000年.10月ISBN7-5028-1839-1
2.孙建中,21世纪特大城市信息化基础之一:航空遥感综合信息场(上)(下),上海建设科技2001年第1、第2期ISSN1005-6637
3.李怡庭.全国水质监测规划概述.中国水利,2003.7B,
4.吴灿帮,费龙.现代环境监测技术.北京:中国环境科学出版社,1999,
5.李国刚. 环境自动监测技术与设备的发展动态. 第二届环境监测仪器与现代控制技术在环境治理工程中的应用研讨会. 北京,2003.10
6.国家空间信息基础设施"十五"总体规划思路和2010年发展远景研究报告
7.空间技术应用科技发展"十五"规划和2015年远景规划
8.测绘科技发展基金项目:构建"数字中国"地理空间基础框架总体战略研究
9.中华人民共和国科学技术部国家遥感中心网站
10.国家遥感中心:全国遥感(3S)行业发展现状调查与分析
随着城市经济的快速发展和城市交通多元化进程加快,私人汽车不断膨胀,出租车大量增加。机动车的快速增长给城市道路交通和停车带来巨大压力,造成交通拥挤、交通事故频发,交通环境恶化。尽管相关部门投入大量资金对城市道路及其配套设施进行改造和扩建,在某种程度上缓解了交通的压力。但实践表明不断的拓宽路面用来适应交通发展需要并不是长久之计。交管部门已认识到在城市建成区难以通过大幅度扩大道路提高通行能力的现实条件下,运用ITS解决城市交通问题不失为一个有效手段。
系统设计
系统建设目标从交通管理工作的整体出发,建成以一套基于网络的、实时性的、可视化的交通管理地理信息系统,综合集成现有的流量检测、电视监控、交通控制信号、122接处警、事故分析、警车GPS系统,可以对警力分布、交通标志、停车场位置等数据进行集中管理,实现图形化信息的编辑、查询、统计、分析功能,为各级交通指挥人员提供交通决策信息,实现交通地理数据的共享,也为交通地理数据的更新提供一个平台。开发方式选取目前GIS系统开发与实现一般采取以下三种方式:1)独立开发:指不依赖任何GIS工具软件,独立进行应用系统的开发。2)单纯的二次开发:指完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行应用系统的开发。3)集成二次开发:指利用GIS工具软件实现GIS基本功能,以通用编程软件尤其是面向对象的可视化开发工具为开发平台,进行两者的集成二次开发。下面通过图表对三种开发方式进行比较,如表1。通过比较,我们选用集成二次开发的方式进行系统的开发,尽管前期购买GIS工具软件和可视化编程软件投入较大,但对整个开发而言还是值得的。系统结构城市交通管理地理信息系统是基于交通地图(电子地图)建立的交通道路、设施、信号等及其相关指标建立的多媒体信息系统,主要是为交通指挥、交通规划、交通建设、交通疏导管理的组织与指挥等提供直观的准确的信息,为指挥者决策提供科学的依据,是交通信号控制、电视监控、交通诱导等系统的集成平台。根据系统的建设目标及对用户需求的分析,将整个系统分为5大功能子系统,系统管理、系统维护、图形操作、查询统计、决策支持。系统功能组成图如图1。具体我们可以将系统划分为四大部分(前端采集、信息通讯、决策支撑、系统输出),各部分互为联系、相互作用。图2给出了系统构建的框架。
系统实现
数据组织与管理交通信息是地理信息系统的核心资源,也是交通地理信息系统分析的基础。如何合理的组织与管理交通信息是交通地理信息系统建设的一个关键问题。交通信息种类繁多,如:道路网信息、交通管制信息、警力分布信息、路口及信号灯分布信息、电视监控分布信息、诱导屏分布信息、电子警察分布信息、公交线路信息、紧急救援部门分布信息、大型交通流集散场地分布信息等;且信息来源广泛,获取手段丰富,如:交通控制系统、电视监控系统、诱导系统等等;此外由于交通本身所具有的动态性、复杂性使得交通数据管理与其他GIS应用有很大的差异。本系统通过引入基于特征的城市交通网络非平面数据模型。把道路等作为有特征的对象;引入了车道的概念,以车道作为道路组成的基本单位;引入高程z,使对道路的描述不再是平面的,很好的解决了基于专题地理分层的空间数据模型和基于平面强化的空间数据模型存在的不足。同时采用线性量测系统,引入动态分段的概念,对交通特征和交通事件进行描述。在数据存储上将空间数据和属性数据分开,通过关键字段建立两者之间的关联,从而为系统管理提供更大的灵活性,更好的发挥两者各自的特点。系统安全系统安全是GIS建设中的一个核心问题,一般由物理安全、逻辑安全和安全管理三个方面组成。物理安全主要涉及关键硬件设备的安全和信息储存地点的安全等内容;逻辑安全主要指访问控制和数据完整性方面的问题;而安全管理则包括人员安全管理政策和组织安全管理制度等问题。从逻辑安全角度来说,系统从两方面入手,保证系统安全可靠运行。首先从数据输入来看,系统采用严格的数据检查机制,保证输入数据的正确性和完整性;其次从系统访问来看,系统将用户权限细分为功能访问权限和数据访问权限,就是说特定的权限只能访问特定的功能和操作特定的数据。系统集成城市交通管理地理信息系统是以系统工程原理为基础,以GIS为支撑,以监控系统为驱动的信息集成平台。这种集成不是简单的连接或数据交换,而是在经过统一规划设计,分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组后实现的。系统利用GIS技术将电视监控、交通控制信号、122接处警、警车GPS定位等的实时动态信息、警力分布、交通标志等数据采集起来,进行综合分析处理后,为交管部门快速有效的提供辅助决策并可通过信息的方式,向公众提供全方位的交通信息服务。区域控制和诱导系统与GIS集成交通信号控制系统是城市交通指挥中心建设的核心,它采用西班牙的MOT系统,由中心控制主机、区域控制器、路口设备三级构成,对汉口中心城区129个路口进行计算机联网协调控制,可对控制范围内的交通参数进行采集、分析和显示,同时对控制路口的周期、绿信比、相位差进行优化,实现子区域的协调控制或绿波控制。交通诱导系统是智能运输系统ITS研究的一个重要方面,它的目的是通过引导车辆选择正确的路径,从而缓解交通拥挤,使道路网的交通流量均匀,最大限度地提高道路网的通行能力。区域控制系统获取路网交通流量数据,将堵塞信息发送给诱导系统,诱导系统将信息对外。GIS则可以获取诱导屏上的动态显示信息和路网交通流量信息,为交通决策提供辅助。图3为三者的集成框架。CCTV和区域控制与GIS集成交通视频监控系统是了解全市交通状况和治安状况的窗口,是公安交通指挥系统不可缺少的子系统,视频监控系统是智能交通系统的一个重要组成部分。通过将三者集成,我们可以在GIS地图中确定任意CCTV摄像机的位置,同时可以通过这些选中设备观看它们的视频图像;同时区域控制系统可以将拥堵警报发送到视频矩阵并将摄像机自动定位指向拥堵位置,在选中的监视器中进行显示。集成原理如图4。
交通管理地理信息系统应用——武汉市交通管理监控地理信息系统
武汉市交通管理地理信息系统是交通信号控制、电视监控、交通诱导等系统的集成平台。通过交通管理地理信息系统实现了各系统信息资源的整合和共享,同时为各系统提供了显示、控制和查询的专用图层。系统还包含了城市交通管理所需的各种基础信息,并提供了这些信息的查询、分析、显示、输出等功能。系统主界面武汉市交通管理地理信息系统按照由低到高的原则将用户权限分为四种:普通用户,数据管理员,系统维护员,系统管理员。高级用户兼有低级用户的功能,同一级别用户由于管理员分配不同功能上也可能存在差异,管理员具有系统所有功能,且只有一个。图5显示的是普通用户权限下的操作主界面。图6是数据管理员权限下的操作界面。系统输出研究交通事故多发地点(黑点、黑段),对于加强交通管理、预防交通事故的发生,具有十分重要的意义。图7给出了交通事故黑点的操作界面。城市交通的信息化管理的目的是为了服务于广大市民,因此交通地理信息系统的功能不仅是为政府和管理者提供信息决策支持和管理规划,同时也应该具有为广大市民提供交通信息、出行指导的功能。乘公共交通系统工具出行的市民可以通过交通地理信息系统了解如何乘车才能最快或最经济地到达目的地;自己驾车的市民在出行前知道当时的路面交通状况如何,从而选择一条节省时间的最佳路线。图8显示了如何通过获取两点间的最短路径。
关键词:数字城市;城市规划;宽带高速网络;遥感技术
Abstract: In the "Eleventh Five-Year" period, China's many cities in the construction of digital cities have achieved fruitful results. Therefore, it should be a more long-term vision and pragmatic approach to the digital city embodied in the planning and management of technology to go, such as eco-governance, urban road transport, urban public safety. In this paper, "Digital City" and "digital city planning" concept has defined the research advances in the analysis, based on the realization of the main study "Digital City" of key technologies.
Keywords: Digital City; urban planning; broadband high-speed network; remote sensing technology
中图分类号:TU984 文献标识码:A
引言
数字地球的概念自美国前副总统戈尔20世纪末提出后,就引起了各个国家 的热切关注与研究。先进的国家和地区都以建设信息社会和实现社会信息化为战略目标,以信息基础建设为主导发展本地信息产业,构筑数字化区域和数字城市。随着信息技术的发展 ,数字技术和网络技术已经对城市生活的各个方面带来深刻的变化,计算机应用取代了传统的手工操作和一些技术经验,数字城市已经成为主要发展方向。数字城市作为数字地球的重要组成部分,是城市发展和社会信息化的必然趋势,也是城市发展新的经济增长点。因此,实现城市数字化管理,提高整体效率和水平,既是建设现代化都市的重要内容,又是提升城市管理水平的内在要求。
1.数字城市与数字城市规划
“数字城市”是以信息技术为支撑、以信息产业为主导、以信息服务为中心的一系列数据库和信息系统的一种城市发展模式。从技术的角度来讲,数字城市
以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以宽带网络为纽带,运用遥感、地理信息系统、全球定位系统、遥测、仿真-虚拟等技术,对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的技术系统,即将城市的过去、现状和未来的全部内容用信息技术手段在网络上进行数字化虚拟实现。
数字城市规划是传统城市规划理论和方法与以GIS为代表的信息技术相结合的产物,它以数字地图为基础,集城市经济、社会、生态、人口统计等信息来描述城市空间的丰富内涵,为规划决策提供所需的数据、模型、优化的方案和对未来环境的虚拟表现,实现物质、社会、环境空间一体化的有效配置和合理安排。数字城市规划的发展还依赖于城市规划理论与方法的不断革新和其支撑技术体系的逐步完善,而且城市规划理论方法与关键技术体系相互影响、相互促进。
信息技术对城市规划的冲击最突出最直接的是数字城市的建设,现代城市的基本功能是整全设施、优化配置、发展经济、稳定社会、服务于广大人民、满足人民需求、保护生态环境、实现可持续发展。
数字城市建设的必要性
数字城市是一个庞大的系统工程,符合目前工业化与信息化并行的经济生活现状,是城市可持续发展的需要,是城市政治与经济发展的需要,更是城市发展和社会信息化的必然趋势。目前的技术已基本成熟,数字城市作为一个战略目标早启动、早规划比晚启动、晚规划要好。要抓住网络资源与数据资源共享与互联这两个核心环节,作好规划,解决政策、标准和设计问题,先起动一些投资小见效快的项目,力争由数字城市的项目养数字城市工程,积极稳妥地推进数字城市建设,在这种情景下泰兴规划局的领导顺势而上建设了泰兴市规划一套图系统。
数字城市的关键技术
信息化每个新阶段的到来,总是与新技术的出现和普及紧密相关。数字城市就是城市的信息化,其建设是一项系统工程,涉及到信息科学、空间科学、环境科学和地球科学等学科的理论和技术。下面就支撑数字城市并引发数字城市出现的关键技术做以下论述。
3.1“3s”技术集成系统与数字摄影测量技术的一体化数据管理
“3s”即RS(遥感)、GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)数据的集成管理模式、数据模型、设计和发展相应的数据管理系统,以实现图像、图形、属性和GPS定位数据的一体化管理,为“3s”的集成处理以及数字城市空间信息基础平台的开发和建设,提供了技术支持。数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理,并应用计算机技术、计算机视觉、数字影像处理、模式识别等多学科的理论与方法,从遥感影像提取测量对象的数字化几何与物理信息的技术。如利用模式识别代替人工观测、实现框标的自动识别、同名影像的自动配准、人工建筑物的自动识别等,可以最终实现摄影测量与遥感制图的全自动化。利用计算机及相应软件,则可以进行自动化空中三角测量和制图,实现从数字影像自动重建空间物体的三维表面。
3.2虚拟地理信息系统
虚拟地理信息系统(VR—GIS)技术作为一种专门以地球系统为对象的虚拟现实技术,VR—GIS的基本特征是:(1)对现实的地理区域有非常真实的表达;(2)用户在所选择的地理带内外自由移动;(3)地理带三维数据库的标准GIS功能;(4)可视化功能必须是用户接口的自然的整体部分。虚拟地理信息系统(VR—GIS)已成为公认的数字城市的关键技术,是指运行计算机技术生成一个逼真的,具有视觉、听觉、触觉等效果的可交互的、动态的世界。虚拟仿真技术与遥感、全球定位系统、数据自动采集系统的结合,促进城市的规划、决策和科学管理。数字城市的建设不仅是为城市规划建设、管理与服务提供更科学、更有效的信息资源,而且也是为城市的发展提供更为可靠的决策技术手段。虚拟仿真技术的研究与发展为此提供了一个基础。
3.3计算机宽带网络技术
数字城市的大量数据分布在不同的数据库中,由不同的部门负责构建、管理和维护,要实现数据的共享,进行无缝互操作就必须通过计算机宽带网络技术和万维网络技术。通过计算机网络能够实现不同用户对网络资源的共享,把分布在不同区域不同部门的信息有机地结合在一起,形成一个规模巨大、形式统一的网络数据库。要传输海量数据,进行科学计算,宽带网络便成为数字城市是否能走向实用的关键。
3.4 海量存储技术
数字城市涉及的数据巨大而浩瀚,它不仅有空间数据,而且有非空间数据,同时运行着数以万计的处理进程以及大容量传输通讯要求的海量信息系统。这些数据来源广泛、种类繁多、形式各异、结构复杂并且数量十分庞大。因此, 对海量数据进行快速、高效地存取、运算和传输,是实现数字城市的重要基础。近年来该项技术的研究与开发已取得了较大的进展。
3.5 数据共享与互操作
数据共享在技术上有大量的问题需要解决,目前,有不少行业的管理部门正在进行本行业标准信息代码的编制工作,这些信息标准化、规范化的工作将极大地促进当地GIS的应用。实现数据共享与互操作需要政策和行政协调与基于网络的、以城市空间信息的管理、开发、处理、应用为目标的技术系统,需要开放、集成、合作的标准和规范的地理信息系统的支撑。
3.6 三维可视化与虚拟现实技术
三维可视化是信息与人交互的窗口和工具,通过空间信息可视化技术,为分析和查询数据库中的数据展现了新的视野,也有助于发现隐藏在其中的信息,实现城市空间信息可视化的关键在于虚拟现实技术。虚拟现实技术是近年来十分活跃的一个研究领域,它集成了计算机图形学、人机交互技术、传感与测量技术、仿真、人工智能、电子等科学技术,来营造一个使人感觉置身于真正的现实世界中的环境,可以作为实现数字城市规划与人交互的窗口和工具。虚拟现实技术具有立体感的视觉效果,给人以存在感,可以通过视觉、听觉、触觉、形体、手势或口令等进行多重感知,还可以动态显示,为人类观察自然、欣赏景观等各种实体对象提供了身临其境的感觉。
4.数字城市关键技术的应用及展望
信息化程度和水平已成为衡量一个城市经济社会发展的重要标志。信息化建设将有利于促进人类的共同富裕和共同进步。其正在成为全球贸易、投资、资本流动和技术转移以及社会、经济、文化等一切领域发展的重要推动力。
数字城市,对传统方法是一个巨大的挑战,为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段。其在城市规划建设、环境治理、远程医疗、远程教育、三维电子商务、公众信息服务等方面将会产生巨大的影响。
但是,在当下数字城市面临着复杂的建设背景。需要充分考虑当今社会的各种发展因素,尤其是基于科技网络的分布式计算技术的影响,要做到统筹规划,循序渐进,一步一个脚印往前走。数字城市涉及到经济社会各种资源的重新配置和各种利益关系的重新调整,是一项庞大的社会系统工程,在某种意义上说是一项社会改造工程。总之,数字城市系统是时展的产物,也是解决城市规划管理各种问题的有效方法。
结语
随着数字城市的推进,传统的城市规划模式发生了革命性的变化,人们越来越多地依赖于计算机、网络等信息技术手段进行工作,因此,如何利用信息技术等高新技术改变传统的城市规划管理模式,创新城市规划管理理念,使城市规划管理的技术手段更加有效。
参考文献
[1]赵燕霞;姚敏.数字城市的基本问题[J].城市发展研究,2000.
[2]辛海强;刘斌.数字城市地理空间基础框架建设方案探讨[J].测绘技术装备,2008.
[3]张军,徐肇忠.数字城市对城市规划的影响[J].武汉大学学报(工学版),2003.
关键词:GIS技术 三维仿真 管网监控 监控预警 应急
一、GIS技术及应用现状
地理信息系统(geographic information system)是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。
GIS最早起源于20世纪60年代“要把地图变成数字形式的地图,便于计算机处理分析”这样的目的。1963年,加拿大测量学家R.F Tomlinson首先提出了GIS这一术语,并建成世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统CGIS),用于自然资源的管理和规划。那时的GIS注重于空间数据的地学处理。20世纪70年代以后,随着计算机软硬件水平的提高,以及政府部门在自然资源管理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求,GIS得到了巩固和发展。进入20世纪80年代,GIS的应用领域迅速扩大,商业化的软件开始进入市场,其应用从基础信息管理与规划转向空间决策支持分析,地理信息产业的雏形开始形成。
目前,国家大力推进信息化与工业化的融合,以信息技术改造传统产业,政府和企业对空间信息技术的应用需求日益显现。石油行业是一个综合了多学科、多专业交叉渗透的技术密集型行业,其特点是产业链长,相关行业多,分布广,企业规模大,数据量大,不易管理。在国外的石油行业中,GIS技术已成功应用于勘探开发、管道运输、地面建设、设施和资产管理以及销售,成为石油企业广泛应用的技术。在综合管理方面,基于三维GIS平台,结合ERP、数据库管理系统,直观展示管理区的实时状况,提高监管人员的工作效率;在管道监控方面,GIS集中应用于管网的全天候的实时在线监控,保障管道的安全性完整性,同时也可实现新增管道规划与建设工作的开展和实施;在海洋石油平台应急管理方面,GIS技术强大的海量数据存储和空间分析能力成为突发事故应急的重要技术支撑,保障了海洋石油平台的安全监管。
二、在油田信息化建设中的应用研究
目前,油田信息化建设逐步从“数字油田”转换到“智慧油田”。“数字油田”的概念最早可追溯到1991年,在《Oil & Gas Journal》杂志上就出现了智能油田(Smart Field)词汇和论述。当时数字油田尚处于构想阶段。1999年,中国石油大庆油田有限责任公司在国内首次提出数字油田的概念,并将数字油田作为发展的战略目标。“智慧油田”是借助业务模式和专家系统,全面感知油田动态,预测油田变化趋势,持续优化油田管理,虚拟专家辅助油田决策。智慧油田具有包括传感器、人工采集与数据集成在内的全方位感知能力,通过一体化的集成运营中心和协同环境,实现全面的数据联系和共享。GIS技术在石油行业信息化的多个领域得到广泛的应用。
1.油田三维仿真管理信息系统
油田三维仿真管理信息系统基于GIS、RS、物联网、数据库、虚拟仿真、软件开发等结合先进的模型技术,集成多源海量数据,可为石油企业建立数据和信息及资产管理体系,实现油田区域的三维空间信息展示。结合石油企业的特点,系统可为企业的土地管理、规划选址、施工进度、设备管理等提供基础数据,实现基础地理信息的查询、展示和管理,集成空间数据库、属性数据库及三维仿真场景,从而形成完善的油田区域三维仿真管理系统。
2.油田管网监控预警
油田管网监控预警系统利用GIS、遥感(RS)、计算机图形学、可视化、数据库等技术,实现油田管线管网的综合信息化管理。该系统实现了对于油田管网的空间信息及属性信息的高效管理,应用GIS技术,将管网所布设的监测点数据进行存储、处理、分析、显示、全天候在线监控管网主要监控点及管网设施运行情况,一旦发生泄漏或设备运行异常,通过统计及空间分析,系统完成自动报警及事故分析评估,报送主管部门,保证以最快的速度对事故点进行处理,从而进一步保障了事故应急处理的时效性和权威性。
该系统基于GIS平台,通过获取多源管线设施数据,将各种管线、相关设施、设备的分布,在空间信息系统中反映出来。通过进行各种统计分析和空间分析,为领导部门提供辅助决策信息;同时一旦发生泄漏,可实现对各种可能发生的事故进行预警,降低环境污染及爆炸事故发生概率,事故后评估功能也为事故处理提供决策支持,实现管线信息管理的科学化和自动化。系统的总体架构如下图所示。
3.海洋石油平台溢油应急管理
海上溢油突发事故应急管理是一项巨大的系统工程,涉及到多个对象、更大范围,一旦发生事故可能造成巨大的环境污染及跨国纠纷。因此,这就要求海上石油平台的应急管理信息系统功能更加完善,降低事故发生概率,减少溢油污染。
石油平台溢油应急管理信息系统主要实现应急管理中的监测信息和应急资源的信息管理功能,应急物资优化调运和溢油扩散敏感区域应急管理支持功能,把属性数据与空间数据融合,使决策更加直观。本系统综合应用了GIS、RS、数据库、软件开发等多种先进的信息技术以及专业模型,以前端监测数据、空间地理数据、相关属性数据为基础,提供海洋石油平台溢油事故应急处置及决策分析,提高事故处理的科学性和时效性,为海上石油平台的应急指挥提供了重要的技术支撑。
随着信息技术的发展,GIS技术与物联网技术、GPS技术、RS技术、纳米技术以及生物技术等高新技术的发展及集成,使得石油行业信息化管理系统的功能更加完善,可实现多类型业务数据与空间地理数据相结合,从而进一步实现油田区域土地规划、管网安全监控预警、突发事故应急及辅助决策分析等多维度管理。随着“智慧油田”、“智慧管道”的发展,GIS技术作为其重要的技术支撑,必将在石油行业的信息化建设中发挥重要的作用。另外,GIS技术与企业现有信息化系统的集成, 能够更加有利的提升GIS的应用价值,也必将使得GIS技术在未来的智慧油田建设及完善工作中得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]邬伦等.地理信息系统原理、方法与应用[M].北京:科学出版社,2001.
[2]宋跃滨等.石油行业GIS技术应用现状与展望[J].测绘与空间地理信息,2007,30(1).
[3]程志雄等.基于GIS的油田管网管理信息系统设计[J] .安全科学技术,2009,9.
[4]俞辉,何旭莉,秦泽勇.数字油田中的一种嵌入式监控系统设计与实现[A].山东省计算机学会2005年信息技术与信息化研讨会论文集(一)[C].2005.
关键字:建筑工程;施工管理;数字化管理
中图分类号:TU198文献标识码: A
1、建筑工程施工数字化管理的涵义
建筑施工管理的数字化指的是:通过数据处理对建筑工程的内容进行量化,并对施工当中产生的各种数据进行有目的的搜集、处理,然后反馈到相关的部门。在把相关的数据进行科学的处理和分析之后,完成对建筑工程施工过程的管理和控制,最终实现建筑项目施工的预期目标,这样的管理形式称为数字化管理。数字化管理和建筑施工的信息化管理内容是完全不同的,信息化管理主要是对管理过程中产生的各种信息进行及时的处理分析和传输。使用计算机进行的工程管理,能够实现建筑工程的信息共享,在一定程度上提高了信息处理的速度和准确度。当我们把数字化的管理方式融合到管理者信息化的平台上,通过先进的数字处理机制和设备,就实现了提高管理水平和效率的极大提升,有助于建筑施工的质量保证。
2、建筑施工数字化管理的必要性
传统的管理模式中,信息的加工和整理由手工完成。信息产生、加工、检索和利用,都在以缓慢的速度在运动,影响作用的及时发挥。随着建设规模的扩大,信息量不断扩大建筑施工复杂程度越来越突出。限制了在竞争环境中的发展能力。实力雄厚的建筑施工单位率先应用先进的计算机技术来进行管理。信息化管理意味着在建筑施工项目内部的管理过程中使用计算机2 建筑工程施工中数字化管理的应用
2.1 建筑空间信息技术的应用
建筑空间信息技术主要是对施工场地的建筑物、地形、地貌等信息进行分析,将其用于建筑工程施工管理工作中,具有很大作用。就现阶段来看,建筑空间信息技术主要包括地理信息系统、遥感技术、全球定位系统,其中地理信息系统在建筑工程施工管理中的应用十分广泛,下面笔者分析建筑空间信息技术在建筑工程施工管理中的运用。
地理信息系统能够很好的用于工程项目选址分析、工程地址勘探、施工平面规划、工程项目风险评价等工作中,并且地理信息系统具有强大的查询功能,能够在很大程度上提高工作人员的工作效率。例如在本住宅小区项目中,地理信息系统提供了文字查询、图形查询、过程查询、事件查询等功能,通过地理信息系统的各项功能,工作人员获取了与空间坐标相关的各项实体信息,同时还获取了动态的过程信息,为施工管理工作带来了很大帮助,目前地理信息系统在水电工程、水利工程中的应用也十分广泛,普遍用于施工场地总布置、导截流施工管理工作中。
2.2 建筑设备数字化监管技术的应用
建筑设备监控系统是智能建筑系统中的重要组成部分,建筑设备监控系统主要是对建筑工程中的给排水、暖通空调、运输、照明等设备进行集中监管,建筑设备监控系统的通信基础是计算机局域网,其核心是计算机技术,建筑设备监控系统具有集中管理功能以及分散控制功能,与传统的设备管理模式相比较,建筑设备数字化监管技术的管理水平和管理效率都更加优异。例如在本住宅小区工程中,充分应用了建筑设备监控系统,建立了机电设备管理系统,方便了工作人员对机电设备进行监视、调度、控制、操作以及综合管理,不仅提高了工作效率,而且在一定程度上起到了节能作用。
2.3 数字化施工监控的应用
数字化施工监控能够实现全过程、不间断的实时监控,将该技术应用建筑工程施工管理工作中具有重要意义。在本住宅小区工程中采用了数字化施工监控技术,通过此项技术,方便于工作人员对混凝土输送、混凝土振捣、混凝土养护、钢筋安装和绑扎、模板安装等环节进行监管,同时通过数字化施工监控技术,还可以实时监视施工人员是否按要求佩戴安全带以及安全帽,监视工程建设过程中是否按要求设置安全网,监视外脚手架和落地竹脚手架的架设情况、吊篮暗转及使用情况、缆风绳固定及使用情况、吊盘进料口及楼层卸料平台的防护情况、塔吊及卷扬机安装操作情况,监视楼梯口、电梯口、预留洞口、坑井口防护、楼板、阳台、屋面等情况。综上所述,数字化施工监控技术的应用可以确保工程建设的质量及安全,此外在建筑工程的施工过程中,还可以运用数字化施工监控技术来加强施工重点的监控,强化工地临时用房的防盗、防火等工作。
2.4 建筑系统仿真计算的应用
系统仿真技术主要是通过系统工程方法、相似性原理、信息技术等为基础,以计算机等设备为工具,通过系统模型实时动态分析,早在20世纪70年代,一些国家就已经将循环网络仿真软件应用于土石方开挖、隧洞施工、管道施工、桥梁施工等领域中,目前建筑系统仿真计算技术在我国建筑工程施工管理中的应用也越来越广泛,本住宅小区工程中就应用了建筑系统仿真计算技术,取得了良好效果。
2.5 虚拟现实技术的应用
虚拟现实技术在航天、军事等领域已经应用成功,随着社会的进步,虚拟现实技术逐渐应用到了建筑工程领域,例如在本住宅小区工程中,工作人员通过虚拟现实技术的可视化特性,检验施工组织设计方案的可行性,比较不同施工方案,为了施工管理工作提供了很大帮助,确保了施工方案的可靠性。
数字化技术的应用能够提高建筑工程施工管理工作的质量和效率,但是笔者认为,在实际应用过程中我们还应该注意一些事项,例如当工程项目位于偏远的山区地带时,我们应该注意监控设备的安装位置,确保信号良好,同时要保证电源持续供给,一旦供电中断,很多数字化设备将无法工作,并且工作人员要定时对监控设备进行检查以及维修,保证监控设备的使用性能。再比如,在应用建筑空间信息技术时,要确保输入数据的准确性,进而保证分析结果的可靠性,在应用建筑系统仿真技术时,要注意实际建筑与仿真建筑的差异,在应用建筑虚拟现实技术时,要确保虚拟现实软件为正版,确保数据的准确性。 ,具有深刻的内涵。使建筑施工活动更加科学化,以提高施工管理的自动化水平。
结束语
总的来说,数字化管理必须在施工管理过程中进行实践。数字化管理在逐渐渗入到施工过程中,这对未来施工工程在信息化管理上产生了一定的影响。数字管理体系的出现和使用,是以标准化的管理为准则的,不但有利于量化管理理念的施展,同时也让信息化的管理取得了进一步的成长。
参考文献:
[1]唐亮. 数字化项目管理──论计算机及网络技术在施工企业项目管理中的应用 [J]. 哈尔滨铁道科技,2011,( 02) .
[关键词]地理信息系统 数字图书馆 知识管理
[分类号]G202
在对数字图书馆发展的研究和探讨过程中,人们不断提出新的方向,发现已有的不足。图书馆管理信息系统(MIS)作为图书馆信息化建设的阶段性产物,只关注信息资源本身的处理与管理,忽略了与信息资源收藏有关的空间地理信息、信息资源间的相互关系以及其他地理要素间的联系。信息资源数字化的同时,其空间布局的数字化也应当作为一个重要的组成部分。另一方面,现实中图书馆的发展与日常活动也迫切的需要一种新的空间管理方式。上世纪60年代起,地理信息系统(Geographic Information Systems,GIS)得以迅速发展,并逐步应用于数字图书馆的发展之中。
1 GIS及其在图书馆界的应用
1.1 GIS的概念
GIS自诞生以来就存在很多的定义。一般认为,GIS应用软件是允许用户创建人机会话,分析空间信息,编辑数据、地图并展示所有这些操作结果的工具。著名的GIS应用软件开发公司ESRI在其主页上这样描述GIS的功能:地理信息系统将硬件、软件及数据整合起来以获取、管理、分析及显示各种形式的地理相关信息。它可以让我们以地图、报告、图表等各种形式观察、理解、解释、形象化数据从而揭示其关系、模式和趋势。
1.2 GIS的功能
可以理解为,GIS是以地理空间数据为基础,整合空间相关信息,在计算机软件和硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,采用模型分析方法,重组为特定的知识信息,为研究和决策服务的计算机系统。它的功能主要有以下几点:
・数据的存储和管理,涉及到空间数据和属性数据的组织。将地物的点线面位置、空间关系组织到数据库中,既便于计算机处理又方便用户查询。数据管理实际上是采用如关系模型、层次模型或网状模型等,建立数据库管理系统(DBMS)。
・空间的查询与分析。空间查询包括位置、属性、拓扑等查询。空间分析包括地形,网络,叠加,缓冲区、决策数据等。
・图形的显示与交互。一方面将已获得的地理空间数据经过空间可视化模型的分析,转换成直观的二维或三维图形图像;另一方面也可以将用户所需的相关属性数据借由空间数据的内部关系加以显示。
1.3 GIS在国内外图书馆的应用概况
GIS在图书馆的应用已有近20年的历史。得益于数字地球概念的优先提出和战略性重视以及GIS研发的领先性,西方国家对于数字化地理信息的收集和整理较为全面。因而,国外图书馆界应用GIS一直以来多着眼于图书馆建筑之外的一定范围,如街区、城市乃至国家。主要方式是图书馆向公众提供地理信息相关服务,或分析图=B馆及其用户在一定社会范围内的关系等。如用以评估和剖析图书馆辐射范围内社会经济特性,描绘公共图书馆用户空间分布,通过人口数据分析图书馆潜在用户以改进服务等,高飞等人在其文中介绍了美国部分图书馆在CIS资源建设及信息服务上的应用。近年来研究人员开始将注意力转移到图书馆内,Xia在其文中提出了以GIS作为图书馆空间管理的解决方案,并尝试通过分析GIS馆藏空间数据与读者借阅记录,针对读者的借阅行为改善书架排布。
我国对GIS在图书馆领域的应用关注较晚,目前主要关注点在图书馆空间管理与馆藏资源管理方面。如沈健针对GIS在图书馆空间管理及馆内阅览的应用进行了探讨,高飞亦描述了GIS馆藏空间地理信息系统的设计与实现等。
1.4 当前应用的不足
地理信息系统也许仅被当作地理信息储存、获取及显示的工具,高飞等人在总结检验图书馆GIS服务的效果时提到,对于很多图书馆来说“GIS服务”就是收集、维护、保存和构建空间信息。然而G]S真正的价值在于依据现有数据间关联完成一定模型分析,生成新信息并加以展示,这种功能往往能解答一些原本并未存在于数据中的问题,这就是GIS的分析与决策辅助功能。
2 利用GIS进行知识管理
GIS相对传统MIS具有显著优势已不容置疑,深入发掘GIS的功能潜力应当成为下一步发展所需要考虑的问题。如果说传统信息管理系统对应的是信息管理,那么GIS将扮演知识管理承载者的角色。知识管理是近年来管理领域出现的一种的新理念。野中郁次郎提出了知识创新的SECI(Socialization,Extemaliza-tion,Combination,Internalization)模型,即显性与隐性知识的产生、转换、表达及组合的过程。在可视化研究领域,Eppler和Burkard认为除了传播信息之外,知识可视化的更高目标在于传输见解、经验、态度、价值观、期望、观点、意见和预测等,并以这种方式帮助他人正确地重构、记忆和应用这些知识。
2.1 实现GIS的知识管理功能
知识管理的主要意图在于对既有主客观信息进行抽象、归纳与重组,将新的认知在个人或组织间进行传播与反馈,此过程不断重复产生了一种认知的繁衍与进化。将GIS作为知识管理的承载平台,需使其具有一定的抽象、归纳与重组能力,再通过可视化表达,完成读者与读者、读者与馆藏信息以及馆藏信息之间的交互。此处引入几个概念作为构建分析模型的重要依据:
2.1.1 单元网络和二元网络此两者的概念来自于复杂网络,是一种对包含大量属性个体及个体间相互关系的复杂系统的抽象。近年来涉及到了科研合作网络、信息检索、竞争情报、人际网络等情报学领域。二元网络一般被认为包含有两类节点,并通过一定的关系相连接。图书借阅过程中,每本书和每个读者都被认为是网络中的一个节点,如果某位读者借阅了某一本书,即在网络中相应节点间建立联系而形成一个二元网络。同时,不同读者间借阅同本书,不同书籍被同一读者借阅,均可形成关于读者或书籍的单元网。傅林华及洪少春对上述的图书借阅网络模型进行了研究。洪少春对单元读者网络的聚集系数进行了计算,认为大部分读者的借阅兴趣一般限于某一两类的书,读者可按照读书兴趣划分。这一研究的意义在于,我们可以通过分析读者的借阅行为发现读者的群体性阅读趋向,通过推荐热门书籍达到分享阅读经验、促进关联性知识传播的目的。同时,读者借阅行为中还有更多的潜在关系值得探讨和研究。傅林华、洪少春均发现了图书借阅网络的单标度性质,其具体成因二位研究人员也并未得出结论。另外,复杂网络的小世界效应在借阅关系网络中的表现值得研究。所谓小世界性是指网络同时具有较高的聚簇系数和较短的平均路径长度,较高的聚簇程度促成了节点间相互的信任和
更紧密的合作,从而提高信息交流的效率和准确度。最短路径的存在使节点可以从较远的节点处获取与既有信息不同但具有一定相关度的信息。那么,借阅关系网络中最短路径是否可以帮助揭示和促进拓展性阅读,是一耐人寻味的话题。
2.1.2 本体间映射及领域本体 上文我们认为,知识管理的主要意图在于对既有主观或客观信息进行抽象、归纳与重组,本体研究在一定程度上满足了这种要求。赵英、雷强在其文中研究了数字资源整合的贝叶斯本体映射方法,在不同的本体中计算其概念节点之间的相似度,使得同类本体可以互相对应及转化以完成知识共享的任务。同时,抽象与归纳的过程,实际上是对于既有信息的一种过滤。易明、王学东提出了基于领域本体的数字图书馆信息过滤模型。模型依据不同用户对资源库中相关资源的评价,分别将资源和用户进行转化、聚类形成用户组及概念集,同时考虑使用户兴趣的相似性在同用户组间最大化,在不同用户组间最小化,并利用聚类的质心点矢量来表征评价值。该模型通过转化、聚类形成不同的过滤函数,或直接利用针对某一读者形成的过滤函数来剔除没有价值的资源。
2.1.3 情景用户模型 知识管理的主要目的是将新的认知在个人或组织间进行传播与反馈,这个过程也可以理解为个性化服务。袁静描述了基于本体的个性化检索及推荐服务,在构建个性化用户模型时考虑显示构建和隐式构建。前者是本体库根据用户提供的信息进行语义分析,返回并让用户自行选择符合需求的实体概念,从而构建用户模型。隐式构建则是通过挖掘用户浏览行为和所访问页面,进行需求分析并借助本体库中规范化的概念自动构建用户模型库。当用户发出检索请求时,其最近活动创建的用户情景模型与查询请求同时提交到服务器,检索结果依据与用户情景模型的相似度进行重排序后返回给用户。上述基于本体的情景用户检索及个性化推荐服务,既包含了资源的匹配,又使得相近兴趣的用户群体之间可进行相互推荐。
由上述几种模型概念可看出,当前对于读者借阅行为及信息检索的研究中,群体读者特性、信息资源的聚类及两者之间的关系是一个关注的重点。利用复杂网络研究借阅关系更为基本和直接,读者与书本间的联系可能直接依附于某一本书的图书分类法,而基于本体的研究方法则建立在将不同的信息资源抽象聚类的前提下。无论以哪种研究作为切入点,其根本目的都在于揭示人与人、资源与资源、人与资源间的潜在联系,进而为将信息管理转变为知识管理,提高信息共享程度和传播速度创造条件。研究中所采用的理念、算法等,可以作为利用GIs进行可视化知识管理的一个先决条件。
3 馆藏GIs流程及知识管理功能实现
3.1 馆藏相关信息数据库的形成
从数据的获取、数据的编辑、数据的存储和管理、空间的查询与分析到图形的显示与交互,GIS系统的各个部分是统一且相互关联的。首先,需要对大量文字、数据属性及各种图件进行处理,形成的属性数据编入属性数据库,而各种矢量化后的图件资料,进行点线编辑、建立拓扑关系并编人矢量数据库。可以数字化的图件资料,在扫描及栅格化后编入栅格化数据库。栅格数据库、矢量数据库以及属性数据库三者经过统一的数据转换处理及属性挂接后再经由格式转换,最后形成一个馆藏相关信息数据库,如图1所示:
该数据库中,空间数据在逻辑上采用分层管理的方式构建。建筑区域、功能区域、楼层、基础设施、书架、借阅室等依照空间坐标的相关性分别存储于不同的图层之上。各图层又根据不同内容或以楼层为基础划分成不同的图层集,从而明确各要素问的空间关系。属性数据根据是否与空间信息相关分为两种,其中空间相关属性信息一般是对空间实体描述,如名称、类型、位置、编号等;空间信息无关的属性数据则诸如读者信息、借阅记录、著录信息、本体信息、固定资产信息等。
3.2 馆藏信息的关联性
值得注意的是,不同的关联将不同馆藏信息联系在一起并使其具有逻辑性,使得不同性质的数据库可以相互链接。将矢量、栅格、属性数据整合在不同的层面上,更是以后进行模型建立与计算、辅助决策的关键所在。下图总结了一些常见信息及部分信息间的关联(见图2)。
图2中,除各个数据库所包含的信息间存在联系外,读者与馆藏可以通过借阅记录关联;馆藏的领域本体可以和读者信息关联;文献资源通过分类号与书架关联;设施、楼层、区域、书架等可通过指定的标识号关联等,在此不再赘述。在GIS系统中,关系型数据库的作用就是使得空间信息和网性信息可以互相成为检索依据。
3.3 以知识管理为目的信息查询方式
在明确馆藏相关因子及其关联性后,依据前文所述的几种模型所采用的算法与函数构造约束条件,同时利用GIS组件开发相应的应用程序,以实现知识管理为目的信息查询方式。基本框架示意如图3所示:
用户提出查询要求时,一方面可以直接对相关属性数据进行检索,如具体某一本书以及任意的空间设施,或同时采集用户的情景记录对比相关情景模型形成情景用户分析;另一方面,通过用户检索词的语义分析或者直接对应本体查询,在由属性数据中归纳的诸多本体及用户模型映射集合、聚类产生的领域本体中进行匹配。亦可以通过事先由借阅关系生成的单元及二元网络模型进行节点匹配以寻求其他相关节点信息。在此基础上,检索反馈给读者的将不仅仅局限于传统图书馆GIS所检索出的文献信息和空间位置,更为重要的是将知识间的关联性展示在读者面前。其他相近专业、学科的读者都在关注什么问题,哪些的文献可以对当前的学习提供额外帮助,哪些知识需要被进一步认识,研究可以向什么方向拓展,可能从何处发现研究交叉的灵感,这些都是读者更加渴望了解的内容和期望的知识获取渠道,也是符合野中郁次郎SECI知识创新模型的知识管理方式。从文献角度看,原本侧重点不同或专业性较强的文献资源,被相关专业或其他专业领域的读者关注和借阅几率也将大大提高,从而了加速知识传播的速度。无论采取何种查询方式,单一或综合,相关空间属性信息都将与所检索的结果一一对应,在不同的图层上叠加后高亮显示,从而实现反馈给用户文字信息的同时完成空间图形的展示与交互并初步实现知识可视化的目标。当然,也可以加入最佳路径的算法模块和对RFID的支持,直观的向用户提供精确导航,进一步提高读者利用馆藏文献的效率。
4 结 语
本文从GIS在图书馆界的应用现状着眼,通过引入知识管理的理念,介绍复杂网络、本体、情景用户模型在个性化信息检索方面的作用等,试图寻找一种将GIS馆藏空间管理强化为GIS馆藏知识管理、扩展知识传播范围、加速知识传播速度、提高图书馆使用效率的途径,并对可能采取的应用方式进行了初步探讨。
关键词:工程数据库;移动基站;地理信息系统
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2012)29-6887-03
移动通信基站设计、建设和管理是一项涉及多部门、多任务、多阶段、多技术领域及多种数据类型的复杂的系统工程[4]。传统的移动基站CAD系统在数据管理上基本沿用文件系统,程序功能模块之间数据的流动时通过数据文件的方式来实现的,每个应用系统都是孤立地、封闭地存储和管理自己的数据,缺乏数据库的支持,数据转换效率低,数据冗余,共享差,软件内部结构繁多,两个不同的CAD系统之间无法直接进行数据交换。这种数据管理方式已经不能满足移动基站工程设计的数据管理的要求。通过工程数据库的开发,实现对系统中的各种信息进行统一管理,可以达到软件资源和信息的高度共享和交换,避免不必要的冗余,从而达到软件集成的目的。
1 存在的问题
一个地级市一般有上千座无线基站,每个基站从选址勘测、设计、施工、扩容、维护等阶段要产生大量的数据。目前国内的移动基站工程实施过程中,大量的数据仅仅使用Excel表格存储;大量的CAD图纸、Excel表格和word文档等数据都是由普通的文件管理系统管理。这样必然会导致数据组织混乱、不共享、不准确、不一致、不安全、查询费力等问题,从而导致工程效率低下和成本高。
1.1数据低共享
由于没有统一的数据库,这就必然导致数据共享程度低,从而导致大量的数据冗余。例如,移动通信设计院将一座新建基站的图纸设计完成后,要分别发送给运营商,运营商对图纸进行审核,审核通过后交给通信施工队,通信施工队按照图纸进行施工,若未通过审核,则要通信设计院修改。在一套工程图纸设计、修改和完成的过程中,通信设计院、运营商和施工队之间数据不共享;通信设计院的工程师之间、运营商各部门之间数据不共享。
1.2数据不准确、不一致
例如,由于一个基站要不断地更换和添加设备,这样就导致这个基站的设备平面图经常变化。由于没有运用工程数据库,通信设计院在设计的过程中可能参照的是陈旧的工程图纸,其设计的设备安放位置很可能被其他设备占用,这样就导致设计失败。等到发现了这个错误,设计院就要重新查勘和设计,从而耗费了大量的人力物力,也影响了工程进度。再如,代维在每月的例行维护中,发现了有载频损坏。由于没有运用工程数据库,这一情况很难被及时反应到通信设计院一方。在这种情况下,设计院参照的数据就不准确。
1.3查询费力
由于没有运用统一的数据库,而且数据量很大,这就导致查询费力。例如,很多情况下,在一项基站扩容工程中,通信工程师必须在一千多个基站里手动查询相关数据。而且由于基站名称的不一致,导致很多数据查不到。
2 无线基站设计与管理数据分析
运用工程数据库的方法,通过建立面向移动基站工程的移动基站工程数据库,将移动基站工程各项活动联系在一起,建立数据流动的良好渠道,是解决集成化移动基站工程系统的良好途径。图1显示了移动基站工程各活动之间数据流动状况。
在移动基站选址阶段,首先是通信设计院协同运营商的工程建设和维护部根据用户的投诉情况、现有的网络覆盖、网络测试结果和未来规划等条件(这些都可从工程数据库中导入和导出)确定初步的选址范围。然后,运营商、土建设计院和通信设计院三方实地选址。其中基站周围的地理条件(地形、水文、道路等)、话务量状况(现有的话务量和未来的预计的话务量增长),土建状况(城市租赁机房的承重状况),配套资源状况(传输、供电、接地),站址物业的状况等大量数据都要录入到数据库中。
在移动基站设计阶段,建筑设计院和通信设计院根据基站选址勘测结果、技术标准和运营商的其他要求提出完整的设计方案,供运营商审核。这个阶段建筑图纸、机房图纸、网络规划结果等都是至关重要的数据,对于之后施工、扩容和运营必不可少。
在移动基站施工阶段,土建施工队和通信施工队分别根据建筑设计方案和通信设计方案完成施工,分别完成施工报告和相关数据并录入数据库中。运营商在工程完工验收后,将验收报告录入数据库中;监理方也按要求将监理报告录入到数据库中。
在移动基站运营阶段,代维将例行的维护报告录入到数据库中,根据每次的检查结果更新数据库中相关数据,例如正常运行的载频数目、可使用的地排孔数、可用的2M线对数。若是遇到新增和更新设备、基站扩容或基站搬迁,运营商、设计院和施工队分别运用工程数据库完成各自的工作。
无线基站工程数据库涵盖了无线基站工程活动中的各种数据,包括基本信息库,设计文件库,施工文件库,维护记录库,设备库,材料库,工程财务库等。每个库中又可分为多个子库,如基本信息库可分为地理状况库,物业状况库,配套资源库等。从中可以看出,工程数据库的组织并不依赖于移动基站工程活动中的不同过程,而是直接针对研究对象建立数据库,数据的流通因此更加通畅,数据的冗余因此更加减少[1]。
3 移动基站工程数据库的设计
3.1 数据模型
从移动基站工程设计过程中所需数据以及工程数据库系统的基本需求上看,如果对关系数据模型进行扩展,将关系模型与面向对象核心概念综合,构造对象—关系模型作为工程数据库的数据模型,将是一种适合移动基站工程数据库的数据模型。
对象-关系数据模型就是将关系模型和面向对象数据模型进行数据建模,真正数据处理的完成仍然在关系数据库中进行。对象-关系数据模型是对关系数据模型进行扩充,从而提供更为丰富的面向对象的类型系统并在关系查询语言中增加处理新增数据类型的成分,这样的扩充既要保留关系基础,同时又要提高建模能力。
3.2 数据标准化
存入工程数据库的数据必须进行标准化[5]。标准化一方面要尽量采用已有的行业或国家标准,尽量有利于系统的扩展。另一方面,在没有国家或行业标准的情况下,要结合实际情况进行分析,如基站的名称,可分为农村基站和城市基站两种类型,农村基站采取“乡镇名+村名+序号”的形式,城市基站采取“街道名+周围重要机构或建筑名称”的形式。
3.3 版本控制
移动基站工程设计是一个反复试探的过程,在设计过程中往往需要对多个方案进行对比和选择。因此要求工程数据库能够存储和处理多个方案的数据。在移动基站设计的过程中,设计方案存在一个产生和修改的过程,因此不同设计阶段的版本也有不同的状态。根据设计的需求大致将版本的状态划分为工作版本和有效版本[2]。
版本的管理模型通常有线性版本管理模型、树型版本管理模型以及有向无环图版本管理模型[6]。从无线基站设计的过程及特点来看,树型版本管理模型比较适合。
3.4 与GIS结合
地理信息系统是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法,实时提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统[3]。在无线基站建设中,所必须考虑的地形条件、道路交通状况、居民地分布情况等信息正是地理信息系统存储、管理和分析的对象,GIS可以大大使基站选址工作简化和优化;对于无线基站的传输设计来说,GIS系统就更为重要;GIS系统还是网络优化中必不可少的工具。
目前国内通信设计行业中常用的地理信息系统软件是MapInfo,其对网络选址、传输设计和网络优化很有用。可将MapInfo之类的GIS与移动基站工程数据相结合。
4 结束语
本文分析了移动基站选址勘测、建筑和通信设计、施工以及维护管理过程中出现的一系列数据处理的问题,提出用工程数据库方法来解决这些问题的思路和方法。目前国内还无无线基站工程数据库的研究,而公路、铁路等工程数据库已经相对成熟,无线基站工程数据库即可利用这些已成熟的技术并根据自身特点来实现。
参考文献:
[1] 胡霞光,王秉纲.工程数据库在公路设计与管理中的应用[J].交通工程运输学报,2001.
[2] 陈矗.工程数据库版本管理与并发控制研究[D].山东:山东科技大学,2004.
[3] 张立立,王康弘,潘朝裕.基于地理信息技术的山区农村无线通信基站选址研究[J].电信工程技术与标准化,2004.
[4] Schaft T,Doherr F,Urbas L. A conceptional design to employ engineering databases in mobile maintenance support systems. IEEE International Workshop on Factory Communication Systems[C]. 2008.