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【关键词】地理信息系统;工程测量;信息处理
现代工程项目一般具有规模大、精度高、施工环境复杂等特点,为了满足工程建设的这些实际需求,就要对传统的工程测量技术进行革新和完善。随着电子信息技术的全面发展,众多延伸产品如GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感系统等实现了与工程测量的结合,并在不断的改进中提高了测量的效率和质量,构成了现代工程测量技术的新领域。地理信息系统由于其系统功能和数据处理管理功能的的强大,在工程测量中得到了广泛的应用,本文研究了地理信息系统的基本功能,在此探讨上对其在工程测量中的应用做了探讨。 一、地理信息系统概述
(一)地理信息系统的概念
地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是一种具有重要意义的空间信息系统,这种系统在计算机技术(硬件系统和软件系统)的支持下对地球空间中的地理数据进行收集、储存、整合、管理、显示,从而为理论研究或相关行业的发展提供支持,它一般由五大要素构成,即系统使用人员、地理信息数据、计算机硬件、分析软件和过程。地理信息系统的主要功能是现实地理信息的专业化数据管理,从其根本属性来讲,该系统是一个具有集中、存储、分析和显示地理参考信息的计算机系统。地理信息系统进过改进和功能的完善可以在科学研究、资源管理、发展规划等领域发挥极好的效果
从地理信息系统运作的内涵来讲,它是一个经过计算机程序和地理数据相互作用有机结合的空间信息模型,在满足用户的信息需求时它的意义才能充分显现出来。该地理信息模型对现实的地球空间和实际地理情况进行了结构化的抽象和模拟,用户根据其实际要求对模型进行观测,并从中提取实际需求的数据,为管理和决策提供信息依据。
(二)地理信息系统的功能
地理信息系统的功能很大程度上决定于系统使用软件的数据处理功能,随着技术和信息更新速度越来越快,各种各样满足不同需求的地理信息系统软件被开发出来,并在实际的生产生活中发挥了重要的作用。但是不管系统软件类型怎样改变,都脱离不了以地理信息为处理对象的基本要求。对现今地理信息系统开发的研究可以总结出其具有的两大基本要求,一是对用户信息进行处理,二是以GIS为基础,开发并完善适合市场需求的地理信息软件系统。
1、信息的分析评价和预测功能
地理信息系统的先进性在于其强大的数据分析功能和模拟预测功能,这也是现代技术智能化发展的必然要求。普通的计算机数据库很大程度上只能满足用户的信息收集、存储和提取功能,地理信息系统在此基础上还可以根据不同地理区位的数据建立模型,并通过特定的计算方法获得评价结果,从而为测量提供参考。这种信息结果一般以函数命令的形式出现,通过样本数据的模拟分析和训练,预测空间条件可能发生的变化,使决策者做出最优化的选择,尽可能的规避了决策风险。
2、空间的分析和查询功能
良好的人机界面是实现简便化和人性化操作的前提,为了方便和利于工作人员对空间地理信息进行管理,地理信息系统通常运用分层建构的方式完成数据库的建立。该方式的最大优点是在进行数据采集输入时采用原始图像,并且使用经过空间操作的图样来表示信息分析和查询的结果,从而保证了经过处理的空间图像和原始图像具有相同的格式和可视效果。
3、某些特定功能
根据用户的实际需要和地理信息处理的功能设施,运用地理信息系统软件功能中的二次开发函数库可以开发出具有特定功能的软件系统,这些软件系统一般包含以下内容:数据挖掘模块、地理变量信息的提取模块、物探数据的分析模块、图像分析模块以及综合模块等。地理变量信息的提取模块经过长时间的发展已经构建出了基本的结构和内容,成为现今地理信息系统特定功能的一个重要的发展趋势。通过MAPGIS所具有的空间功能和输入函数,该模块能够实现对整体函数的处理和输出。
4、信息输出功能
信息的输出形式和输出效率是影响系统实用性的重要因素,地理信息系统在输出功能上进行了改进,使其能够满足现今社会的要求并提高了工作效率和精度。地图制图是地理信息系统的一个重要功能,也是衡量地理信息测量技术水平的重要指标。通过先进的数据输出功能,能够极大提高地图制图工艺水平,节省了人力资源和物质成本,具有重大的经济效益和社会效益。
二、地理信息系统技术在工程测量中的应用
地理信息系统侧重于对地理数据的分析处理,而工程测量侧重于信息的收集,但两者都属于测绘技术。将地理信息系统技术应用于工程测量中能够实现工程项目整体质量的提升。
(一)地理信息系统运行的硬件环境
一般来说,空间地理数据的信息处理量较大,对地理信息系统运行的硬件环境要求也相对较高。在选用地理信息系统硬件设施时,还要根据实际情况面向不同的对象选择不同配置的硬件,例如服务器是整个系统运行的核心设备,经常处于同时进行多项信息处理的工作状态,因此必须配备达到一定标准的的硬件设施才能满足其工作要求。相对而言,客户端只需满足一般的信息输入、查询、输出等功能需求,对硬件环境要求相对较低。
(二)地理信息系统运行的软件环境
地理信息系统运行的软件环境是影响系统平稳性、流畅性和安全性的关键因素。在满足了对硬件环境的要求之后,要尽量改善软件环境和网络环境。为了使地理信息系统的功能充分发挥出来,保障数据上传下载的高效率,仅就不断加强系统软件的升级和网络环境的改善,提供满足需求的宽带,选择合适的网络协议如TCP/IP协议和IPX协议等。
(三)地理信息系统技术的功能模块
为了适应工程测量的实际需求,需要开发出具有特定功能的系统模块,就目前的工程测量发展情况来看,地理信息系统要重点建立和完善以下四种模块:第一是对地图进行管理的系统功能模块,地图是工程测量的重点内容,该模块要能够实现较强的地图编辑和图库管理功能,对不同格式的地图进行准确的转换,检测样本地图中出现的误差并进行及时的纠正等等;第二是辅助做图的模块,地质图纸是工程建设和运行的基本依据,地理信息系统要能够辅助人工将图像直观形象的予以描述,提高工作人员的工作效率和精确度;第三是进行设备管理的模块,地理信息系统的整体运行和外设功能的操作能够减小系统数据分析和运行中的偏差,并且能够对相关数据进行修复性处理;第四是电网分析模块,该模块在地理信息系统的分析功能已经具有的数据和电网图的基础上,可以精确测量出软件系统的平稳性、组抗性,进一步加增强对工程项目决策的实际作用。
参考文献:
[1]张亮,艾弟.浅谈测绘新技术在工程测量中的应用[J].中国科技博览,2011(30)
[2]何莲.浅析工程测量中测绘技术的应用[J].城市建设理论研究,2011(26)
关键词:地理信息系统;课程实验;要点分析
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号文章编号:16727800(2014)001016702
作者简介作者简介:徐兵(1979-)男 ,硕士,广东海洋大学信息学院讲师,研究方向为图像处理、GIS。
0 引言
地理信息系统通常简称为GIS(Geographic Information System),它是用于描述地理空间信息的计算机系统,融合了地图学、地理学、测绘、计算机等多学科知识,并被广泛地应用于城市规划、国防军事、防灾减灾、资源调查等领域[1]。本文所述《地理信息系统》是面向农学、资源环境等非地学专业学生的一门必修课程,为学生讲授地理信息系统的基本原理和方法,使学生掌握常用的GIS工具软件,熟悉基本的地学空间分析方法,能够对已有地理数据熟练地进行采集、绘图、建库、空间分析、可视化等操作,并对各类空间数据进行统一管理[2]。由于课程是面向非地学专业学生开设,这些学生普遍缺少地理学、程序设计、数据库、测绘信息等方面的知识储备,在学习GIS软件工具的过程中,很多学生对一些重要概念和空间分析操作往往不能很好地理解,造成实验教学效果大打折扣[3]。因此,本文结合课程实验教学实践,总结出该课程的实验教学要点,通过对要点进行分析归纳,有针对性地应用到以后的实验教学中,以期提高课程实验教学效果。
1 实验教学目标
本文面向环境科学专业开设的《地理信息系统》课程安排了32学时理论教学、16学时的实验教学以及32学时的学期末课程实习。在实践教学环节,16学时实验与理论教学同步,这些实验主要安排ArcGIS、MapInfo等常用地理信息系统软件的操作学习,其主要任务是使学生在对地理信息获得感性认识的基础上,接受常用GIS软件进行制图技术的基本训练,培养学生独立制图、建立数据库和属性库,学会基本空间分析的能力。而32学时的课程实习主要以实际应用案例为基础,要求学生利用所学的GIS基本理论和空间分析方法,对实际应用案例进行分析、提出解决方案。通过课程实习一方面促使学生继续深入掌握GIS基本工具软件的使用;另一方面加强学生对GIS空间分析原理与方法的理解,并能够学会运用GIS工具进行初步的空间分析应用,同时结合基本程序框架实现GIS应用的可视化表达,并提交实验结果和分析报告。
2 实验课程设置
2.1 基本实验
该课程安排了8次共16个学时的基本实验操作,主要包括:①地理信息系统软件的基本操作;②数据文件与空间数据库;③地图数字化与专题制图;④地图查询与统计分析;⑤GIS空间分析;⑥初步建立3D GIS;⑦GIS二次开发;⑧3S集成及其初步应用。这些实验的设置与理论教学基本同步,在设置过程中由浅入深、由简到难,基本覆盖了GIS软件操作的大部分内容。
2.2 课程实习
学期末的课程实习以地理信息系统工程的分析和开发案例为基础,通过实际的项目开发完成课程实习报告,检验学生对GIS软件以及对GIS软件开发的掌握情况。在具体实习环节中,设置了多个实际应用案例,以“城市公交系统的优化及空间分析”为例进行说明。该实习题目的基本要求是:①以某个城市(比如湛江或广州的某个区)的公交系统运行情况为基本背景,调查该区域现有的公交线路运行设置情况;②通过资料查找的方式获得研究区域的城市交通图,借助于ARCGIS或MapInfo软件对该地图进行数字化处理,按照地理信息系统工程应用的基本要求,对地图进行配准、矢量化等处理;③以所学的地理空间分析基本原理和方法为依据,设计出城市公交系统线路优化、公交换乘、最短路径等方案,可以选择其中一个作为重点进行设计,并以选择的功能为基础,对地图矢量化进行调整和优化;④运用所学的地学空间分析方法,对研究区域的公交系统进行线路优化、公交换乘、最短路径等方案进行空间分析,得出空间分析结果,并对结果进行优化和评价;⑤以报告形式将上述过程完整记录,并总结本次实习工作,提交最终报告和实习过程中的各类数据。
3 实验教学要点分析
3.1 空间数据结构
空间数据结构是地理信息系统的一个重要基础,在GIS系统开发中通过构建空间数据模型并定义各空间数据之间的关系,实现地理信息与属性信息的关联。在实验教学中,学生对地图分层、图层控制、空间数据与属性数据关系等概念往往理解不清晰,由于缺少数据库相关知识,在建立空间数据时经常出现差错、导致图层分层不清晰,后续应用开发无法使用地图的问题。因此,该知识点需要教师在实验教学中给予足够重视,通过理论讲解与实际操作相结合的方式向学生解释空间数据、属性数据、空间数据库构建等概念。一般来说,在GIS开发中,用户可以根据自己的实际需求对整张电子地图中的各类空间实体进行有序的分层处理,通过图形分层方法将一张地图分成不同图层,相同的图层代表用户定义的特定的空间实体类。采用这样的分层方法可以提高电子地图中各类实体要素的检索效率,便于后期GIS开发中调用各类图层[4]。医疗卫生机构地理分布的空间分层结构如图1所示。
图1 空间数据结构
3.2 空间数据关联
在GIS二次开发过程中涉及的数据包括图形矢量数据、空间属性数据和工程管理数据,不同的GIS二次开发平台对数据格式、存储标准等均有所差别。以MapInfo软件为例,矢量化的图层数据文件以标准格式存储在目录文件中,在图层文件.TAB中通过设置每个地物对象的唯一编号(通常用地物ID号表示)来建立相应的空间索引。由于MapInfo自带的数据表存储容量有限,因此,通过.TAB文件的ID号与属性数据表中地物的ID号进行关联,建立起空间数据与属性数据的索引机制,将更多的属性信息通过空间索引机制存贮在关系数据库系统中。通过地物对象属性信息的ID号实现空间数据与属性数据的对应关系[5],以医疗机构的地理分布为例,其图形文件与属性数据表的关联如图2所示。
图2 空间数据与属性数据的关联关系
3.3 空间分析
空间分析是GIS的主要功能之一,这也是课程教学中的重点内容。在讲授空间分析问题时,经常会提到最短路径问题,它是网络分析中经常遇到的一个技术难点,在实验教学中要求学生能够掌握基本的最短路径方法和应用。最短路径不仅包括物理意义上的距离最短,还包括了如时间、费用、流量等其它多参数融合的度量,这实际上涉及到了学生运用最优化理论解决实际空间分析问题的能力。比如,在课程实习中要求学生分析城市公交换乘及其优化问题,在具体分析之前,会将相关的算法介绍给学生,其中,Dijkstra算法是在实验教学中向学生介绍的最短路径算法之一。学生在掌握基本的原理和方法后,开始设计整个公交换乘的算法、程序流程、空间表现结果等,在这一过程中可以重点考查学生的空间数据结构设计以及空间分析能力。在公交换乘算法中需要存储一些地理信息,譬如节点、道路等信息,这就要求有一个较好的空间数据结构。此外,对于一个大型的城市公交网络而言,Dijkstra算法的效率显得尤为重要,这时需要重点考虑如何进行算法优化提高Dijkstra算法的计算速度(如基于cache的缓存计算方式)。通过这些实验内容的优化设置能够有效地锻炼学生自主分析和解决问题的能力。
4 结语
实验教学历来是理工科类课程的重要组成部分,地理信息系统作为一门交叉综合性课程,其实验教学的重要性不言而喻。通过任课教师对课程实验教学内容的优化设置、对实验教学要点的深入分析,能够帮助学生更好地掌握GIS基本原理与方法,并将所学理论融入到实际的GIS开发中。本文通过对实验教学中的主要知识要点进行分析,为后续教学活动提供有益参考,有助于教师更准确地把握学生实验中存在的问题,对加强实验教学效果、提高实验教学质量有一定的促进作用。
参考文献参考文献:
[1] 田雨,卢秀山,姜岩,等.GIS专业实验教学建设与实践[J].理工高教研究,2009,28(1):116118.
[2] 汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社,2007.
[3] 李朝奎,王利东.不同专业背景下GIS专业建设探讨[J].当代教育理论与实践,2011,3(4):9395.
【关键词】 空间数据 数据采集 数字石化
地理信息系统是将空间数据和属性数据结合起来,经现代计算机技术分析、处理之后,结果以图、表、曲线甚至三维立体虚拟现实图形等形式反映出来,提高了人们的认识能力和信息处理能力,为科学管理和决策提供了重要手段。用地理信息系统强大的空间表示特性对石化企业进行管理,不仅是石化企业的发展需要,同时也带动企业数字化管理水平的提高,还会在装置安稳长满优生产、检维修管理、安全环保管理中起到重要的作用。
空间数据是地理信息系统的处理对象。空间数据的数量和质量在很大程度上决定了地理信息系统的应用价值。也就是说,空间数据源、空间数据的采集手段、生产工艺、数据质量都直接影响着地理信息系统在石化企业的应用潜力、成本和效率。地理信息数据的采集质量,直接影响到后续工作以及整个石化厂区数据真实性和严谨性,因此,数据采集工作在地理信息系统中具有非常重要的意义。
使用地理信息数据采集工具在石化企业内进行地理信息数据采集,为使采集到的地理信息数据精确、可用,如何高效率的使用工具,使其更好地为生产服务。本文总结了几种常用的数据获取方法,分析了各种采集方法的优缺点及其适用范围。
1 地理信息数据采集工具及采集方法
地理信息数据来源非常广泛,有通过全站仪等传统手段实测获得,也有通过航天航空遥感、GPS等技术靠信号、高解析度相片获得。下面主要介绍石化企业常见的几种数据采集方法。
1.1 地图结合厂区设计图纸
由于石化厂区主要以塔、罐等为主,大部分的建筑平面坐标可以由现有的图纸或者数字化的二维坐标得到,塔、罐等的高度信息可以由设计图纸得出,两者相结合,就可以得到其三维数据。这种方法实现技术简单,且有较高的精度。但是需要专业的技术人员来读取,对数据处理人员要求也较高,同时需要输入大量数据资料,工作量非常大。而且由于石化企业的特殊性,许多设计图纸属于保密资料或内部资料,获取相对困难。
1.2 全站仪数字测量
全站仪全称为全程全站式电子速距仪,是一种集经纬仪、电子测距仪外部计算机软件系统为一体的现代光学测量仪器。它可以在一个展位完成水平角、垂直角、距离、高差测量的全部测量工作。全站仪是测绘行业中使用最广泛的仪器之一,它在数据处理的快速与准确性上有很大的优势,同时由于它不需要卫星信号,不受室内室外、树下、高楼等因素影响。但是全站仪需要通视,测程短(虽然理论上全站仪在三棱镜的支持下可做到三公里左右的测程,但由于其望远镜放大倍率和必须通视因素的影响,一般都用来做1公里内的测量),成图多由点、线段构成,无法直观显示的缺点。
1.3 GPS数字测量
GPS是英文“Global Positioning System”的简称,即“全球定位系统”,是一种具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统。GPS的基本原理是:卫星不间断地发送自身的参数和时间信息,用户接收到这些信息后,经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间等信息。这种测量仪器它的优点是:不需要通视,可全天候作业,同时不受常规的多个技术条件限制。缺点则是精度相对全站仪较差,受卫星信号以及周边建筑物遮挡限制。
1.4 三维激光扫描仪
三维激光扫描仪是由发射的激光脉冲,经过旋转棱镜,射向目标,然后通过探测器,接收并记录反射回来的激光脉冲信号来捕获数据,最后经过软件后处理建模输出。传统的测量方法是基于单点测量的,无法充分体现物体的几何外形。而三维激光扫描仪所采用的高精度测量技术,可以获得清晰形象的点云数据,充分表达物体的几何外形。
地面三维激光扫描作为一种新型的集成数据获取手段,它首先是对传统测量数据获取方式的一个补充,是测量工具箱中众多工具的一种。从它目前在石化企业的应用上看,仍存在着自身和应用上的不足。如,由于需要设置标靶分站扫描,对现场环境要求较高;特定的材料对激光光源的反射特性不敏感使得扫描出现盲区;单站数据误差较小,但拼接后误差较大,需要全站仪进行控制;对复杂物体细节表现的也不够理想,需要全站仪打点配合。
2 结语
我们通过地理信息软件对石化企业繁冗的地上物体进行图、问、表等数字化管理,不仅是对企业的安全评价、还为高危险区域从设计、生产、事故前预警、事故中正确处理到事故后快速反应,管理决策提供了科学依据。一旦开发出实用的空间数据获取的高效方法,必将拓展地理信息系统的应用范围,同时为企业现阶段的“数字石化”建设,对丰富地理信息的理论和技术,都将起到极大的推动作用。
参考文献:
随着我国城市燃气事业的发展,面对日趋复杂的燃气管网系统,仅靠人脑记忆和手工管理的方式早已无法满足安全生产和快速抢险的需要。因此,以燃气管网图纸资料输入、管理建设为起点,逐步开展企业的信息化建设,提高生产效率,提高燃气管理水平,有计划、有步骤地制定、实施城市燃气公司信息化建设是摆在燃气经营管理者面前的一个紧迫任务。这种以数据建设为核心的模式将从根本上解决手工管理存在的弊病,最终达到充分利用管网信息、资源,从根本上改变事故抢修人工决策及总图档案人工查询的落后管理方式,实现燃气管网调度自动化,达到安全、平稳供气的目的。
1.燃气管网管理的现状
燃气管网管理是燃气安全运营调度、安全管理的基础工作之一。随着城市燃气管网的建设,管网、调压柜(箱)大量增加。燃气管网速度的快速增长,管道管辖范围面积的扩大,城市道路、城市发展导致地形图变化,等等一系列因素造成燃气管网系统管理变得日趋复杂。目前仅靠记忆和手工管理的方式己无法满足工程建设、安全生产和快速抢险的需要。
2.GIS的基本概念
地理信息系统(Geographical InformationSystem, GIS)是一种决策支持系统,它具有信息、系统的各种特点。地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的,地理位置及与该位置有关的属性成为信息检索的重要部分。在地理信息系统中,现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象,这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。
地理信息系统的定义是由两个部分组成的。一方面,地理信息系统是一门学科,是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门新兴的交叉学科;另一方面,地理信息系统是一个技术系统,是以地理空间数据库(Geographical Database)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。
3.系统的建设原则与目标
系统建设的目的是在引进先进的管理思想和理念的基础上,以先进的计算机技术为核心,将城市燃气管网所涉及到的设备、设施等数据资料进行采集加工,并结合燃气管网管理的业务内容,建立起一个能够辅助燃气管网建设和管理部门工作的,具有综合信息、处理能力的智能化系统。以图形的形式直观地显示燃气管网的各种设备、设施,并且能够对同类设施不同属性进行区分显示。作为燃气输配管网调度自动化监控系统的一个子系统,GIS系统要能够与系统中的SCADA系统、仿真系统进行有效、实时的数据交换和显示分析。管网的建设和管理部门可实现对各类地下管网的检索查询、空间分析、业务分析、制图打印等功能,从而为科学、高效地管理燃气管网快速地定位突发事件和灾害发生的位置、并辅助快速地提供解决办法,尽量缩短事故停气时间、更好地服务于大众,从而增强企业的管理水平,提高企业的经济效益。
燃气输配管网综合管理地理信息系统是为燃气改扩建工程项目中燃气SCADA系统服务、配套的一个基础性工作,工程实施必须纳入燃气SCADA系统综合考虑。它是管理城市行政区划、建筑、道路等基础地理信息和燃气管网空间数据以及燃气用户分布数据的地理信息系统,是燃气管网可视化管理、管网运行情况监控、燃气用户管理的基础平台,同时也是实现燃气SCADA系统仿真功能的数据来源,是实现对燃气管网的规划、设计、施工、运行等所有环节的自动集成基础。只有成功地建设这一系统,才能使生产经营管理的各个环节通过信息化技术流畅地密切关联,实现燃气公司的最优化运营,逐步提高企业的经济效益及社会效益。
4.系统的应用功能设计
燃气地理信息、系统的应用功能框架设计的原则是:系统能够支持日常的工作流程,系统的应用功能快速、简便、开放和实用。
4.1系统管理功能
系统的管理包括用户的权限管理、数据的备份与恢复、数据库的操作日志管理等。系统的管理充分利用了Oracle数据库的安全管理的优势,根据企业的工位来定制的,具有很强的灵活性和开放性,可以根据工作需要定义任意多的工作角色,例如:系统管理员、设计人员、公司领导、市场人员等等,然后为各种角色设置不同的数据操作权限。
4.2基本的GIS操作功能
系统提供基本的GIS操作功能,包括:对视图的放大、缩小、平滑漫游、鹰眼、多窗口操作等,区域管理、地图定位、量测工具、图例、比例尺、图层的开关、工作空间的操作等。
4.3数据采集与维护功能
系统提供燃气行业的设施模型,提供了多种数据采集与维护的基本工具,可根据这些基本工具自由组合或配置出更多的数据维护采集的工具,进行单独或批量的数据更新维护。系统以设施为基本的操作对象,根据设施模型中对设施的描述,在数据操作的过程中自动建立设施之间的关系,并验证检查数据的正确性,维护燃气管线网络的逻辑拓扑关系。
4.4数据转换、输入输出功能
系统提供数据转换的工具和第二连接的方法,可以将国际上大部分通用格式的GIS或CAD数据导入系统数据库中,或只作为DDC文件;同时系统也将提供工具将系统的数据转换为国际上大部分通用格式的GIS或CAD数据。
4.5数据的查询、统计和分析功能
系统提供参数驱动的查询、统计和分析功能。用户可以根据自己的需求,在几分钟之内就可以配置出各种查询统计功能,并可输出到各种形式的报表中。
4.6辅助工作管理功能
系统提供设备的生命周期管理,根据设备当前和历史的生命周期状态,可以辅助运行维护部门的日常工作,例如:设备维修记录、巡检记录、施工记录等。
4.7辅助决策分析功能
系统依据管网的逻辑拓扑关系,提供管网的决策分析功能,例如爆管分析、供/停气范围分析、剖面分析、最短路径分析、连通性分析等。
5.加强燃气输配技术研究的意义
中国燃气市场的高速发展时期正在到来。天然气资源的开发、建设和利用,使城市燃气进入一个新的发展时期。燃气使用范围日益扩大,供气的重点扩展到发电、工业以及供暖、空调和汽车燃料等,今后15—20年是我国天然气需求增长较快的时期。这使得城市燃气包括输配系统在内的建设将有一个持续的高峰时期。因此,在一个整体的输配系统中,应积极发展除民用户以外的其他用户,如发电、工业、供暖、制冷和燃气汽车等。通过用气范围的扩大,城市燃气才能得到更快的发展,其技术也才会有应用的基础。我国城市燃气输配技术的发展,不是简单地引进国外先进设备,而是在市场经济的前提下,结合本国情况,通过科技进步,使整个燃气系统取得与先进国家水平看齐的经济效益。因此,城市燃气输配技术的进步应包括整个输配环节的项目决策、经济评估、设计、施工和管理等诸方面。
关键词:林学专业;信息技术;复合型人才;培养
信息化是当今时代的重要特征,是现代社会的重要标志。加强林业信息化建设工作,是转变林业管理方式、提高林业现代化管理水平、推进现代林业建设的必然选择。林业信息化建设的速度、质量,从某种程度上说,必须靠人、靠人的素质的提升,必需依靠大量林业从业人员的信息技术整体素质。中国
信息社会对林学专业人才的培养提出了更高更新的要求,而林学专业学生的知识结构有明显的偏差,以计算机为主的信息技术能力普遍偏低。一方面人才市场需求远远不能满足;另一方面林学专业学生难以就业。林学专业教育如何主动适应我国现代林业发展的需要,培养出适应不同岗位的林业信息技术人才是值得探讨的课题。
一、林学专业信息技术人才的培养目标
高等教育如何培养适应新时代要求的具有创新精神的复合型人才,是目前各级教育部门所关心的重点,也是摆在高等林业教育面前的一道难题。
《浙江省“十一五”科学技术发展规划纲要》明确把信息技术在农林业中的推广应用作为今后发展的战略重点。林业信息化建设人员信息化素质偏低,有些单位也试图依靠引进计算机科学及相关专业的毕业生来承担林业信息化建设的重任。事实表明,这些毕业生在进入林业行业后由于缺乏林业知识背景,很难适应林业信息化建设。因此,培养一大批既熟悉林业知识又掌握信息技术的复合型人才迫在眉睫。
林业信息化建设需要不同水平不同层次的信息技术人才,有些对信息技术要求很高同时对林学没有要求或要求较低的岗位可以通过引进计算机科学技术专业的人才来担任,但大多数岗位还需要林学专业的人才。因此,我们首先要明确林学专业信息技术人才培养的目标,即学生通过四年课程的学习应该达到和掌握怎样的技能和水平?笔者的设想是,要求林学专业学生不仅能够熟练地掌握办公自动化软件、常用的软件工具和基本网络技术,而且还能熟悉使用一种林业应用信息系统;另外还应掌握处理常见的计算机故障和简单的维修技术,部分学生熟悉一种地理信息系统软件或一种遥感软件。对于少数学生还应多了解一些软件开发的知识,了解软件开发人员的思路和需求,掌握一门编程语言和一门数据库技术,具备较高的计算机编程能力,或者较好地掌握网络技术,以便于在以后的工作中成为满足林业信息化建设需要的人才,成为林业信息化建设的主要技术骨干。
二、林学专业信息技术人才的培养
当前我国林业行业的主要任务很多,决定了林学专业人才培养的方向较多。林学专业学生不可能都朝着林业信息技术的方向发展,在培养计划中也不可能设置很多的信息技术课程和课时。这就要求在有限的信息技术课程和有限的课时内培养出适应林业信息化建设不同层次的人才,实现林学专业信息技术人才的培养目标。
浙江林学院林学专业采用“平台+模块”的培养模式,确保林业各种特色人才的培养。第一平台为公共基础平台,第二平台为学科专业基础平台。前两年以素质培养为主,宽口径、厚基础;第三年为专业平台,完成专业模块课和专业选修课,实现特色+技能培养;第四年为个性培养,学生根据需求进行毕业设计。
教学内容与课程体系是人才成长的养料,也是影响人才培养质量的重要因素。为了更好地对林学专业学生信息化能力的培养,我们对教学计划进行了全面修订,并对课程体系进行了改革。主要以信息技术课程为依托,同时创造性地在非信息技术课程中穿插安排信息技术内容的传授和实践,并对少数对信息技术有浓厚兴趣的学生在非课程教学环节中进行重点培养。
(一)信息技术课程中的信息技术教育
浙江林学院林学专业的课程主要由公共基础平台课程、学科专业基础平台课程、专业必修课程、专业选修模块课程和公共选修课程组成。在公共基础平台中,林学专业的信息技术课程主要由两个阶段两门课程组成,即“计算机与信息技术应用基础”课程(第一学期开设)和“高级程序设计”课程(第二学期开设),二者是递进关系。专业平台中设置了“遥感导论”课程(第四学期开设)、“地理信息系统”课程(第五学期开设)和“森林资源管理信息系统”(第七学期开设)。公共选修课程中设置了其他信息技术课程供学生选修。
1 “计算机与信息技术应用基础”课程。这是信息技术的第一门课程,也是最基础的课程。主要介绍计算机文化基础知识、办公自动化软件microsoftoffice、常用软件工具、网络技术、数据库技术等知识。主要任务是使学生掌握在信息化社会工作所必备的办公自动化、计算机网络基本操作技能,了解计算机应用的基本知识和操作技能,提高计算机的应用能力,使学生树立起牢固的“信息意识”。
学生学完课程之后,有的看不懂帮助,不会安装操作系统,甚至连简单的软件都不会安装,一些简单的计算机维护也要请人指导帮助,这些现象都应当避免。这门课程应以注重有效提高学生的实践能力和举一反三的能力为主,因为教师不可能把所有的常用软件都一一讲到,学生也不能等老师讲了之后才能使用。我们要教会学生一种正确的学习方法,培养学生的自学能力和动手能力,为信息化能力的培养奠定扎实的基础。
2 “高级语言程序设计”课程。“高级语言程序设计”是林学学生信息技术教育中最基本和最重要的内容。本课程以培养学生的程序设计能力为主,要求学生在掌握高级语言的基本结构并能熟练用之编写程序的基础上,掌握面向对象程序设计的基本概念,掌握窗体和常用控件的使用,具有程序调试和出错处理的能力,能较熟练地运用开发windows环境下简单应用程序的能力。主要任务是使得学生初步掌握一门高级语言。
在本课程的学习中,学生往往对该课程的语句结构还能掌握,但一碰到自己动手编程的设计问题就束手无策,不知如何下手。所以,在程序设计的教学过程中,一定要注重培养学生的程序调试能力和编程的思维导向,强调实际操作能力的训练,想方设法提高学生的编程能力和编程思维能力,并对编程能力较突出的学生及早发现,进行重点培养,为培养较高层次的林业信息技术人才奠定基础。
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3 “遥感导论”和“地理信息系统”课程。“遥感导论”和“地理信息系统”是林学专业的两门专业选修课,也是信息技术培养最为重要的两门课程。“遥感导论”课程注重反映遥感的基础知识与理论,结合遥感技术的最新成果及应用,以“林”为特色,详细讲解遥感的基本概念、遥感成像原理、遥感图像特征、 遥感图像处理和信息的提取的基本方法等内容,要求学生能够熟悉一种遥感图像处理软件的使用操作,为森林资源调查打下基础。“地理信息系统”课程要求学生加深对地理信息系统的基本概念、基本原理的理解;掌握应用地理信息系统进行空间数据的采集、编辑、处理的方法、空间数据分析功能方法;熟练掌握常用地理信息系统软件的应用与操作。中国
遥感和地理信息系统是林业信息化建设的主要技术,在课程讲解过程中注重结合林业信息化建设实际是进行林学人才信息化能力培养的关键。
4 “森林资源管理信息系统”课程。“森林资源管理信息系统”是本校林学专业的专业选修特色课,是将前面3年所学信息技术总结集成提高的课程,占有相当重要的作用和地位,也是大学4年最后的一门信息技术课程,具有很强的综合性和实践性。
通过课程的学习,要使学生具备信息管理和信息系统方面的知识,掌握管理信息系统的基本概念和原理,系统分析、设计、实施和评价的方法,空间信息的管理技术,熟悉信息技术在组织管理中和森林资源管理中的应用,基本掌握信息系统开发的过程和方法,初步具有正确使用、管理和组织信息系统的能力,培养学生具有将管理理念融入管理信息系统中的能力,使学生对信息系统的理论和在林业中的应用有较深刻的了解,使之成为信息社会的中高层管理者。
5 其他信息技术课程。除了上述的信息技术课程之外,公选课程中还设置了“高级语言程序设计”(其他语言)、“动漫技术基础”、“网络技术”、“网页制作”、“数据库原理与技术”等课程供林学学生进行选修。学生可以根据自己的兴趣和爱好选择适当的课程进行学习,从而提高自己的信息技术素质。
(二)非信息技术课程中的信息技术教育
在目前的培养计划中,由于课时限制的原因,学科专业基础平台和专业必修课程中没有(也没有必要)设置专门的信息技术课程。教育部要求计算机教育应贯穿于整个大学教育,做到学习期间不断线。在教学管理上让讲授专业课的老师参与信息技术不同层次课程的教学研究,在专业课程教学中体现信息技术的教学内容,有助于课程体系的建设、发展和完善。
在信息技术课程学习过程中,学生不知道信息技术能在林业中干什么,有什么用。对于林学专业的学生来说,要学习如何通过信息技术来解决林业问题。如果只是单纯地学习信息技术知识,而不能将其与林业进行充分的结合,学生会感到所学的信息技术知识得不到应用,同时林业信息技术的复合型人才培养目标也不能实现。
因此,值得在非信息技术课程中,如“概率论与数理统计”(第三学期开设)、“测树学”(第五学期开设)、“森林经理学”(第六学期开设)等,探讨如何结合专业进行信息技术教育。
1 microsoft office的深入学习。在大一的“计算机与信息技术应用基础”课程完成之后,学生对word的文字处理基本操作、excel的制表、绘图和计算等基本功能和powerpoint演示文稿的基本操作已有了基础的认识,但是还有很多的菜单和功能不清楚,认识还很粗浅,离社会实践要求有一定距离。需要在以后的课程学习中继续加强使用和体会,以掌握更多的技巧。
在专业课程中要求学生按照教师提供的文档格式在计算机上写出实验报告和作业;安排学生上讲台做读书报告等,使他们进一步熟悉word和pow—erpoint的菜单和功能,按照预定目标编排出图文并茂的文档,提高学生的排版能力和演示文稿的水平。
为了深入学习excel,授课老师可以通过安排适当的教学内容和实验项目,将excel功能很强的函数、图表、统计与工程分析功能逐一结合实例具体说明其操作步骤、计算方法和计算过程,比如“概率论与数理统计”中的一元回归分析、方差分析、t检验、统计量的临界值等内容;“测树学”中一元材积表的编制、树高曲线的绘制等内容;“森林经理学”中一些图表的绘制、线性规划问题等内容。通过类似的学习,使学生感觉到自己所学的信息技术能真正地解决林业上的实际问题,增强其成就感,从而不断激发学习兴趣,提高林学和信息技术水平。
2 高级语言程序设计的深入学习。提高学生的编程能力不是一朝一夕就能完成的,而是一个长期训练的过程。学生反映在通过计算机二级考试以后编程能力不但没有提高,反而很快就把原来学习过的程序设计内容都忘记了。因此,教师要根据学生的具体情况,在相关的专业课程教学实践中结合编程练习,采取切合实际的教学方法,不断的积累总结经验,以达到预期的教学目的。比如“测树学”中一些常用算法就可以结合高级语言程序设计来编程实现,可以根据学生的编程水平,从易到难地选择安排单木材积测算、林分蓄积测算、林分出材量及板方材材积计算、生长量计算、拟合模型参数计算、一元材积表编制、地位指数表编制等编程内容。
3 遥感和地理信息系统的深入学习。遥感和地理信息系统技术已在森林资源管理上得到广泛应用,正逐步普及到市(县)林业局和林场管理上。由于遥感获取大尺度数据的能力,地理信息系统强大的空间管理分析能力及森林资源所具有的分布的时空特征,在林业信息化建设中,遥感和地理信息系统已成为林业信息化建设的不可缺少的工具。
在遥感和地理信息系统学习完成后,可以在“森林经理学”(第六学期开设)课程教学中,突出遥感和地理信息系统在森林资源经营管理中的应用。比如,在森林区划和森林调查章节中,讲授gis的数据采集和数据编辑功能。在森林采伐、经营方案、森林资源动态、森林景观动态等章节中,讲授gis的空间分析功能。在综合实习时,利用实时的遥感图象作为森林资源的主要信息源,采用gps作为地面控制点的手段,对地形图进行矢量化,以arcgis为软件平台,进行某个林场的森林资源gis空间数据的制作,包括森林林相图、各种专题图、森林资源统计表的生成和森林经营方案的编制,并利用两期数据,进行林业土地利用变化的动态分析,进而使学生切实提高信息技术在林业中的应用能力。
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(三)非课程教学中的信息技术教育
对林学专业的学生进行以计算机能力为主的信息技术教育重点要依靠课程教学和实践,教师要注重引导学生在学习时掌握基本理论和方法,做到触类旁通,同时更要注重培养学生今后继续获取知识的能力。信息技术相关课程的教学与其他课程教学一个明显的区别就是要给学生提供充分的实践机会,这样才能把信息技术理论和知识变为一种熟练的技能,才有可能把信息技术熟练地应用到林业中去。但是,仅依靠课程教学和实践来提供学生足够的实践机会是不可能实现的。在每一届学生中,总有少部分学生专业知识扎实,且对信息技术的兴趣极大。对于这样的学生,要充分挖掘他们的潜力,积极利用非课程教学环节展开多层次、多方位的重点培养。中国
在近些年的实践中,我们主要是利用了毕业设 计(论文)、科研实训(学生课题和教师课题)和实验室开放项目3个教学环节。在这3个教学环节中可以选择遥感在林业上的应用、地理信息系统在林业上的应用或程序设计开发一个管理信息系统等大型实验对学生进行信息技术的较高层次的培养。
1 毕业论文。毕业设计(论文)是实现林学本科信息技术人才培养目标的重要教学环节,也是最后一个教学环节,为了更好地发挥毕业设计(论文)对学生信息技术能力提高的作用,同时减少学生找工作与毕业设计(论文)的冲突,我们于第六学期末就完成学生的毕业选题工作,学生在教师的指导下早早地从暑假就开始毕业设计(论文)工作。
2 科研实训。浙江林学院设立了“大学生创新人才培养基金”,每年拨出专款用于大学生科技创新活动,使学生在导师指导下,接受较为严谨的科研工作训练,开展一些初步探索性的研究工作。每学期进行一次大学生科研训练计划项目申报,学生围绕一个课题自由组合组成科研小组。所申报的项目要求有一定的创新性,对学生某方面的能力有所锻炼,并具有实际应用性或现实意义。教师利用大学生科研训练计划,指导学生申报信息技术在林业上的应用等相关项目,或者允许学生直接加入到指导教师的相关科研课题中进行研究。这样的科研实训,使学生有接受科学研究训练的机会,有利于信息技术能力的提高。
3 开放实验室项目。浙江林学院于2006年设立实验室开放专项经费,支持开放实验室项目,允许学生进入实验室,给学生创造了实验活动的环境。教师根据培养林业信息技术人才的要求,提出合适的实验室开放项目,向学校教务处提出申请,教务处批准后公布开放实验室项目清单并组织学生申报。学生以小组为单位,根据实验项目的不同,小组人员由学生自由组合,自己选择已公布的实验项目,向开放实验室提出申请,实验室批准后即可着手实施。
相对于课程教学而言,这3个教学环节在信息技术培养方面有其优越性。第一,前者是以教师为主,后者是以学生为主,教师不是前台的讲解,而是变为幕后的指导,整个教学环节以学生为中心而展开。第二,学生更为主动,学生自主选择题目作为自己的毕业设计、科研课题或开放项目,更有利于发挥学生的主观能动性。第三,后者对林业信息技术的综合性更强,要求更高,要求学生花费相当的精力和时间来掌握相关的知识和技能。
三、结语
从产品向服务转变
主要观点
信息化测绘体现的是一个支撑作用,测绘的主要功能从原来单纯地提供测绘产品转换为提供地理空间信息综合服务。
孙定: 以前人们心目中的测绘都是非常专业的领域,好像IT与测绘也距离很遥远。但是近年来,城市的管理、中西部地区的开发、青藏铁路等重大工程建设以及防洪救灾等工作中,测绘发挥的作用越来越大。国家测绘局制定的《测绘科技发展“十一五”规划》纲要指出,“十一五”期间,要初步形成信息化测绘体系。信息化测绘将在哪些方面发挥功能?
胥燕婴: 信息化测绘的基本体现就是一个支撑作用。南水北调、西气东输、无线电管理、环保监控、灾害监测等国家重大工程都离不开测绘工作的重要支撑。“十一五”期间,国家按照分级管理的原则,要重点更新完善1∶5万比例尺基础地理信息数据库,完成我国西部地区200万平方千米范围1∶5万地形图空白区测图任务,建设新一代大地测量基准,开展海岛、海礁测绘工作,各地区重点推进1∶1万和城镇大比例尺基础地理信息数据库建设,目标是基本建成数字中国地理空间框架,为全面建设小康社会提供全方位的测绘保障服务。
测绘的主要功能从原来单纯地提供测绘产品转换到了提供地理空间信息综合服务。目前由测绘局提供使用的数字化测绘产品模式,主要有数字线划地图、数字高程模型、数字栅格地图、数字正射影像图等。数字中国地理空间基础框架已初具规模。
在政府服务方面,利用多尺度地理空间数据库,叠加相关专题信息的国务院综合国情地理信息系统,已经成为国务院领导进行重大决策的重要辅助工具;国家基础地理信息中心利用国家基础地理信息系统1:25万数据库等,量算南水北调“大西线”调水线路的各种高程、长度、剖面参数,对 “大西线”工程设想进行可行性科学论证,为有关部门提供了决策依据。另外,完善政府基础地理信息门户网站、开发网上产品也是测绘信息化的一项重要工作。
测绘提供的综合服务加快了政府部门的信息化发展。信息化测绘促进了一些部门的管理方式的变革,提高了某些领域的信息化水平和工作效率。例如广电部在西部进行基础设施布局时,就是利用测绘资料和地理信息技术,掌握地形情况、基站覆盖情况,再结合居民分布情况,进行选点建站。
交通部门利用测绘提供的准确数据,包括道路位置、宽度、长度,叠加路面设施的情况,例如每一段道路是几级道路,路基、路堑、路面铺装情况,道路附属设施情况,与交通部门原来掌握的一些表格或文字数据综合,能帮助交通部门有效管理,比如哪个地方塌方了,应该采取什么措施,指挥中心的负责人坐在屏幕前就可以一目了然。
新农村是国家重点建设项目之一,测绘的服务功能还体现在农村基础设施的布局以及农村规划图的制作,以及提供农业信息化基础平台,促进农产品的加工和流通上。
在企业服务方面,有了共用地理信息平台,要鼓励企业开展增值服务,比如商业网点布局、物流配送、输电配电等应用。要支持企业对地理信息系统平台的使用,推动导航定位、智能交通、电子商务、现代物流等新兴产业的发展。
在公众服务方面,随着社会经济的快速发展,人民生活的各方面对基础测绘成果的需求量越来越大,对测绘成果形式和服务手段的要求也越来越高。通过地理信息系统服务网站,用户可以更加方便、快捷地获取基础测绘成果以及各种相关信息。
孙定: 在信息化测绘体系建设过程中,测绘面临哪些新的挑战?
胥燕婴: 信息化测绘简单地来理解,就是需要做到数据获取实时化、数据处理自动化、信息服务网络化和信息应用社会化。
首先应解决测绘工作者观念的转变,以及测绘部门基本职能的转变,现在我们要从提品转换到提供服务。应提高测绘自主创新能力,加强测绘科研院校和测绘生产基地、地理信息中心等测绘单位的协作,建立产学研相结合的测绘科技创新体系。
中国地域辽阔、地形复杂,社会经济处于快速发展阶段,应用需求面广,现在存在的主要问题就是要加大基础地理信息更新力度和服务水平。技术方面,数据获取能力和自动化批处理能力都有待加强,产品的加工能力以及传输手段都会对服务能力造成影响。
孙定: 我们也看到,许多城市都开始在建设“数字城市”,在这些数字城市试点项目中,测绘工作发挥了哪些作用?国家测绘局扮演了什么样的角色?
胥燕婴: 基础测绘在数字城市的建设中同样发挥了很大作用,国家测绘局、国务院信息化办公室和地方政府正在采取联合共建的方式,目前已开展了30个数字城市地理空间框架试点建设工程。主要内容是建设统一的基础地理信息公共服务平台,开发典型应用示范项目。统一规划,统筹协调,避免资源浪费和重复建设。首先建立一个公共平台,统一数据目标、数据内容、数据格式。有了准确的基础测绘数据后,再将地下管线、道路桥梁、建筑设施等信息叠加上去。在此基础上,推进城市应急、公安、智能交通、电子政务等应用,保证城市可持续发展。
目前,数字城市的建设还在示范阶段,各个城市的应用侧重点都有所不同,每个城市要根据自己的特点,以两个试点应用为龙头,比如数字房产、土地管理、数字医疗等。其他应用要叠加在统一平台上,而不能像建烟囱一样,有一个应用建一套地理信息系统,造成资源浪费、基础信息重叠、标准不一。
这项工作最好由各省、市政府推进,由业主单位建设和维护,才能做到上下贯通,带动城市良性发展。比如北京市东城区的网格管理,现在许多城市都在推动这样的模式,使城市管理工作精细化、统筹化。2008年北京奥运会开幕之前,青岛市也在积极把旅游、交通、市政资源集成在基础地理信息平台上,更好地为奥运服务,并带动地区经济发展。
数字城市搞了很多年,各地的发展水平和认知度都不一样,应用的推进程度也不一样,但是作为基础平台来源的测绘数据,在各个数字城市项目中都是首先需要建立的,因此要保证测绘数据的准确性、现势性,做到可持续发展,为今后的升级改造奠定基础。
在“数字城市地理空间基础框架建设”工作中,国家测绘局主要发挥政策引导、规范标准、组织试点工程来引导推进的作用。我们提出了工作的总体原则和目标,确立了国家、省、城市共建共享,政府主导、多部门参与的模式,组织制订了统一的技术指导性文件和数据标准,在此基础上,通过总结经验并加以推广,引导、促进全国数字城市建设健康、快速、可持续发展。
在“保密”和“公开”间博弈
主要观点
空间位置服务在“保密”和“公开”的天平上从来没有平衡过。近年来,电子地图信息不断增加,它在提供一定服务功能的同时,也带来了许多安全隐患。测绘产品的市场化面临新的难题。
孙定: 基础地理信息系统建设属于基础测绘,是社会公益性事业,应该向社会提供公共服务。但是在地理信息系统共享的同时,也不乏安全隐患。测绘部门以前就是进行测绘,现在存在一个怎么样来管理市场,督导、制定政策,让市场健康发展的问题,这方面你有什么样的看法?
胥燕婴: 空间位置服务在“保密”和“公开”的天平上从来没有平衡过。随着大家对公共地理信息的需求越来越大,为了提供更好的服务,信息共享和公开是必不可少的。同时,我国是一个发展中国家,保守国家秘密、保证信息安全,对国家的和平发展也是至关重要的。然而,如何把握这一尺度,基本原则就是“该保的保住、该放的放开”。
一段时间以来,由于一些互联网信息提供者维护国家版图、保证国家安全和遵守地图管理法律、法规的意识淡薄,造成网上地图出现了一些影响恶劣的政治性问题和严重的泄密问题。在国际上,由于在Google Eerth在线地理信息服务软件提供的卫星地图上,可以看到非常清晰和详细的地理信息,一些国家已经提出它对本国国家安全构成了潜在威胁。
电子地图行业仍然属于测绘范畴,网上地图传播面广,容易复制下载,影响范围大,测绘产品的市场化面临新的难题。但是这并不意味着因噎废食,我们正尽可能地在可行范围内出多品种地图,根据国家测绘局、新闻出版总署和信息产业部《关于加强网上地图管理的通知》规定,网站登载的地图应使用曾经在网络以外载体上依法出版的地图或从国家测绘局网站下载的地图;并将登载的地图报所在地省级测绘主管部门和新闻出版局备案。
基础测绘这部分数据属于上游,各种服务类地图属于下游,现在上、下游都在快速地发展,上游发展主要还是为了下游更好地应用,而下游的开发如果没有上游的资源,也会源尽而绝。因此打开中间的瓶颈很关键,即要把从上游向下流转换过程中的保密及数据处理这个中间环节处理得更好。
孙定: 导航电子地图是个新兴的产业,由于电子地图传播速度快、传播范围广,发展非常迅猛,以往制定的法律、法规往往对这一领域针对性不是很强,因此,国家测绘局在产业政策制定方面也加强了力度。目前导航电子地图制作资质的审核有哪些规定?是否存在一定的门槛和数量上的限制?
胥燕婴: 今年国家测绘局分别在6月份和4月份批准通过了3家具有导航电子地图制作资质的企业,加上原来的9家(其中有一家已经被收购了),这样行业内就有11家企业拥有了资质。结合导航电子地图制作的特点,国家测绘局制定了《导航电子地图制作资质标准》,作为《测绘资质分级标准》的补充标准。 申请导航电子地图制作资质的企业必须是全内资的,注册资金要有5000万元,企业测绘专业技术人员要80人以上。在保密方面,这些企业不得雇用境外人员,并且应按有关规定对人员进行审查、教育、培训。另外,企业所拥有的仪器设备也会作为一项考核指标,对导航仪系统、GPS接收机、野外采集作业车、野外网络传输存储设备等均有数量上的要求。
只要符合条件的企业就可以申请资质,每年没有限额。但它们必须拥有完整的导航电子地图制作工艺技术,具备独立完成导航电子地图设计、编辑、制作的能力。
申请导航电子地图制作资质的单位,除符合《导航电子地图制作资质标准》的各项考核指标要求外,还应当符合《测绘资质分级标准》规定的其他考核条件。
国家测绘局通过对导航电子地图的空间位置和内容做出安全处理的限制性标准,使其达到公开出版、传播和使用的要求,从另一个角度来说这也促进了导航电子地图产业健康、有序地发展。
“标准” 难题待解
主要观点
标准化问题已成为制约我国基础地理信息共享的一大瓶颈,要从技术标准和建设机制两方面解决。
孙定: 在信息化领域中,“标准统一”是一直以来的一项难题,“标准缺失、重复交叉、使用混乱、难以协调”矛盾越来越突出,在地理信息与测绘标准化工作中,如何解决这一难题?
胥燕婴: 标准化问题已成为制约我国基础地理信息共享的一大瓶颈。由于缺乏统一标准,数据格式不一,给社会化的数据共享和交换都带来了极大的不便。“数字行业”、“数字城市”、“数字社区”等均投入了大量经费进行研究,为了避免以后集成和共享中的重复投资,地理信息标准化更加显示出迫切性。
“十一五”期间,测绘部门通过制订规划、建立标准体系和标准一致性测试机制、加大标准制定和标准贯彻工作力度等举措,统筹协调,促进标准的规范和统一。
孙定: 基础地理信息系统特别强调可持续建设能力,而数据是不断变化的,平台之间的连接和数据共享问题如何解决?
胥燕婴: 数据共享是一道难题,体现在两个方面,一个是技术标准问题。由于建设渠道不一样,采用的技术和平台软件也不尽相同,数据分割严重,这些是技术上的因素造成的。因此我们倡导统一标准。另外还有机制上的问题,过去都是各自为政,你搞一套,我搞一套,发展到一定阶段,当大家都认识到共享是非常必要的时候,又会涉及到把谁的拿出来共享、数据是完全开放还是局部开放、由谁来统一实施等问题,所以要从建设机制上来推进共享,首先可以在政府部门电子政务中先行实践,带动全社会共建共享的逐步完善。
采访手记:何止责任重大
今年3月,北京市房山区青龙湖镇的85栋违规别墅被,退还了别墅区范围内非法占用的集体土地4.7亩,起因是由于国家进行卫星测量时发现了这片违法用地。这类利用高科技手段监测到的违章建筑案例,不在少数。
测绘部门作为提供国土资源基础数据的源头单位,为守护国土资源筑起第一道防线。
当信息化与国土资源联系在一起的时候,其意义何止“责任重大”这几个字所能概括的。测绘学科主要由大地测量学、摄影测量与遥感学、地图制图与地理信息工程学、工程测量学、海洋测绘学等分支学科构成。随着现代技术革命浪潮的推进,特别是由于空间技术、信息技术等现代高新技术的发展和在测绘领域的渗透与融合,从20世纪70年代开始,出现了以“3S”技术(全球定位系统GPS、遥感RS和地理信息系统GIS)为代表的现代测绘新技术体系,推动了世界范围的传统(模拟)测绘向数字化测绘的过渡与转化,并继而向信息化测绘方向升华。与此同时,传统的测绘学科体系也发生了深刻的变化,发展了新兴的地球空间信息学科体系。
【关键词】 地理信息技术;GIS;上机实验;高校教学
引言
1998年1月31日,美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了题为《数字地球:二十一世纪认识地球的方式 (The Digital Earth:Understanding Our Planet in the 21st Century)》的讲演,提出了“数字地球”(Digital Earth)的概念。戈尔在讲演中指出:我们需要一个“数字地球”,一个可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示[1]。戈尔关于“数字地球”的这些观点引起了科技界的高度重视与响应。21世纪已进入数字化时代,谷歌地球(Google Earth)、数字城市、电子政府等词汇与理念开始深入人心。2004年8月,地理信息技术与生物技术、纳米技术被美国劳工部并列为三大最具前景的新兴产业[2]。我国在这个世纪初以来,也注重地理信息技术专业人才的培养,各种地理信息技术相关的优秀教材也不断出现[2-4]。
笔者从2008年开始给本科生和研究生讲授地理信息技术课程。其中本科生课《地理信息技术与数字地球》为跨专业全校性选修课,研究生则为全英文教学的海洋事务硕士生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》。从选修学生的专业背景知识来看,文理工兼具,层次也参差不齐。如何让不同专业的学生能理解地理信息技术相关专业知识,课堂上机实验的设计对于这两门实用性很强的课程尤其重要。本文主要以这两门与地理信息技术相关的课程为例,围绕课程上机实验的设计与探索,谈些体会,以飨读者。
1 知识背景与课程定位
据统计,地球上有超过80%的数据与空间相关,而地理信息技术是空间数据数字化的核心技术之一,是将地球上各种资源信息可视化表达、存贮、分析以方便人类生活、生产的重要技术支撑。地理信息技术是一种强有力的空间信息获取、管理和分析的工具[5]。这里谈及的地理信息技术主要为3“S”,即:地理信息系统( GIS,Geographical Information System)、遥感(RS,Remote Sensing)、全球定位系统( GPS,Global Positioning System)。其中,GIS 是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析和显示,并采用模型分析方法,适时提供多种空间和动态信息,为地理研究和决策服务而建立起来的计算机技术系统[6]。RS 与GPS 是两种重要的空间信息采集工具,是GIS重要的数据源。
由以上可知,地理信息技术是与计算机、地理学等学科相关性很强的一门实用型技术,并与我们的日常生活息息相关,如:利用GPS导航定位、利用谷歌或百度上的电子地图进行相关空间查询等。事实上,地理信息技术的应用领域已不再仅仅是地理学,已被应用于卫生、交通、林业、房地产、旅游、农业等各行各业中 [7-8]。世界最大的GIS软件公司环境系统研究所Environmental Systems Research Institute(ESRI)的创建者、总裁Jack Dangermond说过,GIS的应用仅受限于使用者的想象力。也因为这样,从2008年开课以来,学生选修这门课的积极性较高,不论他们的专业背景是历史、音乐、哲学、英语、或是化学、生物、建筑、机械自动化与计算机等。表1列出了2010-2011年开设的本科生全校性选修课和海洋事务硕士生选修课两门课的选课学生的专业及人数构成情况。
表1 选课学生专业及人数构成
由表1可见,两门选修课,无论是本科生还是研究生的课程,选课学生的专业背景五花八门,这给教学与上机实验带来了一定的挑战。但无论是全校性本科生选修课,或是全英文授课研究生选修课,本课程的定位都是一致的,即结合自身的课题研究成果,如GIS在流域与海岸带管理中的应用等,介绍地理信息技术的基本功能及其应用,让学生了解地理信息技术、数字 地球与人类生产生活紧密相关,并初步掌握地理信息技术常用软件的基本操作。
2 课程设计与上机实验教学方案
围绕上述课程开设的定位,进行了课程的整体安排与上机实验教学的设计。表2为全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》课程的整体设计。由表2可见,涉及到GIS、RS软件实际操作与课程作业的第4、7和8讲,占整个课程课时(36课时)的近60%(22课时),这是出于该课程实用性较强,需有足够时间保证上机的考虑。
表2 全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》之课程设计
基于同样的思路,开展了海洋事务研究生选修课的课程设计,详见表3。由表3可见,有关ArcGIS软件学习的时间占用了20个学时,并进一步设计了两个有关GIS软件的课程实践(作业),目的是保证学生有充分的时间上机练习及完成课程作业。
表3 海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》之课程设计
在保证让学生在课堂上有时间能自己动手操作软件的前提下,基于课程的定位,为了让学生掌握一些基本的软件功能,进一步设计一些能使不同专业背景的学生都能感兴趣的上机内容。表4进一步给出了本科生选修课《地理信息技术与数字地球》第4讲(表3)的上机实验设计。需要强调的是,本科生教学所涉及到的GIS软件为MapInfo和ArcView两个较易上手,界面友好同时对机房的硬件要求不高的桌面式GIS软件,主要的参考教材是《地理信息系统导论》(第一版)[3]。
表4 《地理信息技术与数字地球》之第4讲上机实验设计
通过上机操作,学生基本上掌握了空间数据采集(数字化)与编辑、属性数据输入与管理以及专题地图制作等基本的GIS软件操作,从课程难度上也较适合于这些跨专业(文理工兼具)的本科生。
对于海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》,表3所列的第2-10讲“ArcGIS软件学习”的上机内容进一步展开如表5所示。需要说明的是,由于是研究生课程及上机条件的改善,学习的GIS软件为ArcGIS,主要的教材是《地理信息系统导论》(第三版)[2]。该教材有中文导读,其它内容包括上机说明都是英文,是现有较适合作为GIS英文教学的教材。在实际授课中,针对每一讲,采用“概念与原理介绍”与“上机实践”两部分相结合的形式,有效地保证了学生的上机时间。
表5 《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》第2-10讲之上机实验模式设计
由表5可见,尽量课时有限,但基于研究生具有一定的自学能力的考虑,通过这样的上机实验设计,学生较为系统地掌握了GIS软件的基本功能如空间数据采集、编辑、制图、简单的缓冲区分析、空间叠置等空间分析,并学到了一些高级的空
间分析,如地形分析、水文分析等以及GIS模拟。
3 期末课程作业设计与课程教学效果评估
对于这两门实践性较强的选修课,如果在期末用闭卷考的形式,仅是要求学生掌握地理信息技术相关的原理、概念,则有悖于课程的定位。取而代之的是,通过结合实际情况的开放式课程作业的设计,来考核学生对课程掌握的情况,从学生提交的作品来评估教学效果。
对于全校性本科生选修课《地理信息技术与数字地球》,通过2个期末作业来评估学生课程的表现。课程作业1是“数字化厦门大学本部地图”。通过采集身边的空间数据并进行制图表达,让学生进一步掌握MapInfo的空间数据采集,属性数据录入,数据编辑以及制图等基本操作。学生较好地完成了作业,并建立了不同的空间图层,如道路、林地、建筑用地、湖泊、草地等图层(见图1A)。课程作业2是专题地图制作“中国人口分布图”,通过该作业,评估学生应用ArcView进行专题地图制作的能力。图1是这两个课程作业的学生作品。
图1 本科生课程作业(A-作业1;B-作业2)
由图1可见,学生基本掌握了对周边地理事物进行数字化与制图表达的能力。通过这样的开放式的课程作业设计,联系身边的地理现象,让学生学以致用(如厦大校园地图制作),极大地激发了他们学习这门课程的自主性和积极性。
对于海洋事务研究生选修课《地理信息技术及其在海岸带管理中的应用》,同样采用课程作业来评估学生对课程的掌握情况。作业1是有关创建GIS数据库及地理制图。其中的制图包括普通地图与专题地制作。通过开放式分组(按学生所在国家)作业的完成,让学生掌握从网上获取各种相关空间数据的数据采集方式,并进一步编辑与地理制图。作业2是利用GIS的空间分析功能并与模型结合估算流域尺度的水土流失量并表达其空间分异性(基于课题研究成果)。该作业涉及到表5中的第6、7、8、10讲的内容,可让学生进一步巩固相关知识并通过GIS项目练习对GIS的空间分析与地理表达有进一步的认识。图2和图3分别是来自美国与喀麦隆的两位学生完成的两个作品。
图2 研究生课程作业1之学生作品
图3 研究生课程作业2之学生作品
从图2-3可以看出,学生较好地掌握了地理信息技术的相关知识与软件技能。值得强调的是,图2作业是本科专业是生物学的美国学生自己从网上下载相关空间数据图层,包括行政边界、河流、道路、人口等并完成制图的,来自韩国、喀麦隆等地的学生也完成了他们各自国家专题地图制作,篇幅所限,这里无法一一列出他们的作品。显然,通过这样的课程作业设计会使他们产生能用所学的东西制作自己国家地图的自豪感和成就感,学以致用。课后来自不同国家、学习层次不同的学生的普遍反映是该课程的实用性强,能学到一些“超出预期”的东西。
4 教学心得与体会
通过三年多的跨专业本科生、研究生地理信息技术相关课程的教学实践与探索,总结如下教学心得与体会:
4.1 联系实际并明确“学以致用”的课程定位。通过课题研究的成果展示并联系身边有关空间数据的事例,让学生了解地理信息技术是解决研究问题并与日常生活紧密相关的常用工具,有效地减少了跨专业学生对这个从未曾接触的软件工具的陌生感。进一步地从实用性的角度进行课程、上机实验设和课程作业设计,让学生掌握地理信息技术常用软件的基本操作。
4.2 “概念与原理介绍”与“上机实践”两部分相结合的授课形式对于地理信息技术这种实用型技术的教学是有效的。有关地理信息技术的原理与概念介绍很晦涩难懂,在简要地对重点概念与原理介绍之后,通过给学生有具体操作步骤的上机练习,完成特定任务,在课堂上有成就感,这很重要。课程设计上要保证学生有较多的上机时间。
4.3 课程评估宜采用开放式的课程作业的形式,让学生提交作品,而非闭卷考试。通过进一步的上机操作、复习相关内容并完成作品,可以进一步巩固学生对这一实用型技术的基本功能的掌握。
参考文献
[1] Core A. The Digital Earth:Understanding our planet in the 21th Century. Given at the California Science Center,Los Angeles,California,on January 31,1998
[2] Chang K S著,陈健飞译. 地理信息系统导论(第三版). 科学出版社,2006
[3] Chang K S著,陈健飞译. 地理信息系统导论(第一版). 科学出版社,2003
[4] 汤国安,杨昕. ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程. 科学出版社,2006.
[5] 黄金良,洪华生,张珞平,张玉珍. 地理信息技术在海岸带资源环境管理中的应用,台湾海峡,2003,22(1):79-84
[6] 黄杏元,马劲松,汤勤. 地理信息系统概论. 北京:高等教育出版社,2001
关键词:土地规划;信息化管理;GIS;国内外比较;发展趋势
Progress and Trends of Information Management in Land Use Planning*
SHEN Ming
Guangdong Province Institute of Land Surveying and Planning
Abstract: In urban construction land use planning is an important element. Information management in the planning is a necessary way to improve the management level, improve service quality and achieve sustainable use in land resources. In recent decades, GIS, DSS and other modern information technology have been applied gradually in urban construction and planning management. This article describes the IT progress of land planning at home and abroad. And it analyzes features in theoretical method, system application and technical specifications. On this basis, the author put forward the solutions to the problem in China and the trends in the future.
Key words: land use planning; information management; GIS; international comparison; trends
一、引言
规划是城市建设各项工作的龙头,土地规划是其核心工作内容。土地规划是对一定区域土地的未来用途的计划和安排。从管理的角度,土地规划可以分成规划编制和规划实施两部分。土地规划具有强烈的空间特征,和地理信息有着天然的联系。地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是分析和处理海量地理数据的通用技术。GIS是土地规划信息管理的基础与平台。土地规划是城市建设的重要组成,其管理信息系统属于GIS的分支领域,三者关系如下图1所示。
图1地理信息系统、城市建设管理系统、土地规划管理系统三者关系
加强土地规划管理,可以从源头上促进城市土地资源的合理开发与利用,因此其理论与应用研究历来受到各国重视。
二、国际相关研究及特点
自全球信息化浪潮以来,世界各国重视应用GIS、遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、决策支持系统(DSS)等现代信息技术提高工作效率和管理水平,并向社会提供空间信息服务。在以西方学术界为代表的国际研究中,土地规划较多纳入城市规划的范畴,并与土地管理、资源利用、城市建设等领域有紧密联系。土地管理系统已从侧重于地籍记录的数据处理系统转向侧重于支持规划决策的智能用户系统。目前,发达国家大多数城市已建设基于Internet,集成RS、DSS等新技术的GIS综合管理系统,这些系统成为许多机构必备的工作系统,在城市建设与管理方面发挥了重要作用[1]。
在理论方法方面,西方学界提出了规划支持系统(Planning Support System,简称PSS)理论并开展了相关研究。土地规划支持系统是其中一个重要领域,在当前国外战略性规划研究中得到了初步尝试。PSS支持多方参与规划的模式,可以为代表不同利益群体、不同价值观参与规划各方(决策者、专业规划师、普通公众)提供一个互动、沟通、交流的平台,提高规划过程的可参与性,适用于规划编制管理[2]。
在系统应用方面,GIS、DSS、RS等技术主要在规划编制、决策支持、环境和社会问题模拟等环节采用,应用领域包括土地植被和土地利用、景观保护、土地使用管理、区域与城市规划、综合管线管理等。土地管理系统以空间数据作为核心,不仅提高了土地登记的准确性和精度,而且为制作土地交易、资产评估、征收税款等提供了技术基础和发展空间。很多政府规划管理部门已经实现了操作行为的计算机化,正逐步使用完全集成的GIS进行资源勘查、现状分析、规划模拟、方案拟订、方案选择、规划实施、规划评估、监测与反馈等,加强规划的实施管理。
在技术规范方面,世界各国特别是发达国家对地理信息的技术标准的研究、制定工作极为重视。ISO于1994年成立地理信息标准化委员会(ISO/TC211)。同年,美国总统令,要求全国执行地理空间数据交换标准(SDTS)和元数据标准。近几年成立的开放地理信息系统联盟(OGC),致力于研究推出地理空间数据互操作规范,使不同的GIS和空间数据库管理系统之间达到在线实时共享与互操作空间对象的要求。
三、国内研究最新成果
中国的GIS与规划信息化研究起步较晚,但是发展很快。90年代以来,随着“数字国土工程”与“数字城市工程”陆续启动建设,城市建设、土地规划等部门与技术团队合作,做了大量的研究和开发工作,建立了城市建设、区域规划、土地利用等管理信息系统[3]。
在系统应用方面,管理系统已由档案管理导向、日常办公导向发展为以“办公―决策―服务”为导向的综合、多层次信息系统。根据管理业务范围,可大致将些系统划分为综合性城市建设管理系统和房地产建设、交通建设管理、综合管网建设、土地规划管理等专项业务系统[4]。
在技术规范方面,国家于1997年成立了全国地理信息系统标准化委员会,先后制定基础地理信息编码标准、地球空间数据转换标准等国家级标准。城乡建设、国土资源等行业部门也先后制定了一系列地理空间信息的行业标准与规范,初步形成信息化标准体系。
在数据基础方面,全国第二次土地调查、城镇地籍调查基本完成,技术路线较成熟规范,成果较丰富完整,数据现势性强,为城市建设、土地规划的信息化管理奠定了良好的数据基础。
四、我国面临的问题及其对策
1、面临问题
较之发达国家,我国规划管理研究与应用水平仍相对滞后,目前面临的问题主要有以下几方面:
在理论方法上,适合我国体制和机制的土地规划支持系统需要在理论、方法上开展研究;在系统应用上,主流信息技术整合、多源数据整合相对薄弱,需要融合更多最新的专业技术和系统工程方法、集成方法;在技术规范方面,土地信息化标准体系尚不健全,各个部门及行业之间的标准互相独立甚至存在矛盾,造成数据难以共享,需要更高层次的技术标准进行规范与协调[5,6]。
此外,采用统一标准可能需要更改内部程序,变革实施将致昂贵花费,而且工作对部门没有直接利益。另外文化和法律上的异议也会妨碍数据的,如军事部门可能会限制对一些测量和绘图数据的访问。
2、解决思路
土地规划管理信息化的基本思路是按照“试点先行、统一标准、全面规划”战略,根据当前规划管理的现状和信息化水平,以最新的地籍、地形数据为基础,以规划流程为主线,满足规划编制、成果管理、辅助决策等管理需求,适应信息社会发展趋势。信息系统建设的基本任务是:以省、市、县、乡四级规划信息的管理为核心,以规划的实施管理为主导,构建自上而下控制和自下而上落实的省、市、县三级规划数据库和规划管理信息系统,重点开展省级管理系统和县级数据库建设。规划管理信息化的建设框架见图2。
图2土地规划管理信息化框架
在具体技术上,进一步扩展GIS集成,尤其是与PSS的集成,从数据集成、应用集成和平台集成三个方面入手,探讨地理空间数据与属性数据的集成、多源空间数据的集成、基于空间元数据的集成、GIS与应用模型集成、GIS与知识规则库集成、GIS与超媒体的集成、GIS应用平台集成等多项技术。
五、前景展望
1、系统支持下的实施管理、评估修改和综合监管
我国规划修改是下级报上级批准,规定“凡涉及改变土地利用方向、规模、重大布局等原则性修改,必须报原批准机关批准”,但未对修改幅度进行限制。随着信息系统的实现,数据精度显著提高。传统的规划管理和用地管理模式已难适应规划信息化技术的发展。是否符合规划、是否满足规划修改条件,亟需确定合理的数据内容、数据质量与数据精度等一系列技术规范。规划修改既要考虑规划的弹性,有利于依法定程序进行修改,又要尽量避免随意改变规划内容而损害国家或地方的长远利益。明确限定规划修改的程序、范围和幅度,有利于维护规划的相对稳定性,也符合可持续发展的需要。
结合调查技术、遥感技术,系统可以用来监测土地利用的变化。随着现状调查、遥感影像、土地规划等三个数据库的完善,系统可以此为基础建立综合监管体系,今后将广泛应用现状调查图、遥感影像图及其它专题图叠加在土地规划图上,可检查土地开发是否按照批准的规划进行。
2、以WebGIS的公众参与
多媒体技术和互联网相结合,是近几年的新发展,它对土地规划会有很大影响。将图像、视频、遥感影像、航空照片、声音等多种媒体和GIS结合起来,可帮助规划人员和决策者更全面地了解所面临的问题[7]。互联网对设计思想在专业人员之间的即时沟通有所帮助,也便于向公众传播,提高规划过程的公众参与程度。在将来,公众可以在办公室或住宅里通过互联网随时查看规划的具体内容。借助互联网络,可以开发出基于多媒体的协作式规划系统,便于公众参与规划的GIS,并有可能影响到公众参与规划的模式和规划管理的体制。
(*本文是“十一五”国家科技支撑计划重大项目“村镇空间规划与土地利用关键技术研究” 的部分成果,课题编号为2006BAJ95A10。)
参考文献:
[1] Paul A. Longley,Michael F. Goodchild:Geographic Information System,Volume 2,Management Issues and Applications,John Wiley & Sons,Inc,1999.
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[3] 陈述彭,鲁学军. 地理信息系统导论[M]. 北京:科学出版社,1999.
[4] 张新长,曾广鸿. 城市地理信息系统导论[M]. 北京:科学出版社,2001.
[5] 龙瀛. 规划支持系统[M]. 北京:化学工业出版社,2007.
[6] 龚健雅,杜道生. 当代地理信息技术[M]. 北京:科学出版社,2007.
[7] 宋小冬,钮心毅. 城市规划中GIS应用历程与趋势[J]. 城市规划,2010,34(10).
1.1国家和政府要提供充足的经费支持
地质勘查找矿是一项历时长久的工作,不可能在极短的时间内迅速完成,较长的工作周期就决定了国家和政府要提供充足的资金支持,而且,找矿工作从最初的计划到实地调查,再到具体的采样、加工、进行化验,撰写地质报告等各个环节,都离不开资金。
1.2加强对矿权的管理
矿产资源属于国家所有,任何个人和团体如果没有得到允许是不能进行探矿的,即使得到了允许,也并非能够在任何地方进行探矿。只有那些按照法律要求获得了探矿权的个人和团体并且在国家规定的地方才能进行勘探。鉴于此,国家应该采取不同的措施加强对矿权的管理。及时搜集有关的成矿信息。实施勘探找矿的部门要始终对矿产信息保持敏感度,善于运用科学的手段和方式发现有用的信息,并对信息进行分析预测。越是高效的信息,越能够增加找到矿产资源的几率。要实行合理、严格的管理制度。有些地区为了增强找矿的效率,往往会采取商业化的方式找矿,这就要求必须制定严格、合理的矿权管理制度。开发勘探部门要对自己的勘探状况、开发进度负责,要避免在矿权实际使用的过程中出现少数人操纵的情况。
1.3合理运用地理信息系统
勘查、寻找矿产资源不是一项孤立的工作,如果能够与其他领域的技术进行有效的结合,会取得事倍功半的效果。在寻找、勘探矿产资源的过程中,对矿产资源的有效预测十分重要。地理领域中的地理信息系统为此提供了技术上的支持。地理信息系统的主要是利用计算机网络,对人类所能掌握的地理环境的信息进行采集、储存、分析等。与传统的单纯的通过人工的方式发现矿产资源的方式相比,地理信息系统更加高效和全面,比如对一些隐伏矿、比较深的矿,只是依靠人工的力量很难发现,如果运用地理信息系统就比较容易。另外,地理信息系统能够对搜集到的信息在较短的时间内进行综合性的分析归纳,这也是简单的运用人工的方式不容易做到的。
1.4对传统的找矿技术进行创新
探索到土地深部找矿的方法。目前,许多找矿的工作人员仍然采用较为落后、传统的地表找矿方式,过于依赖化探、槽探等方法,不仅浪费人力、物力资源,而且对发现土地深部的矿产资源较为困难,进而局限了找矿的深度。所以,找矿的工作人员应该在总结经验的基础上,探索出新的深部找矿的方法。
不同矿产区采取不同的方式。在实际的找矿工作中,对于已知的矿产区域和未知的矿产区域要采取不同的方式,不能一概而论。要具体情况具体分析。比如,如果要运用勘察的方法,那么在已知区域和未知区域都可以进行,需要注意的是,勘察要有计划、有目的,不可盲目进行;如果要运用大比例尺找矿的方法,最好在已知的矿产区域进行,因为在已知的矿产区域,具备充足的成矿条件,能够比较容易找到曲调图件资料。在此之后,还需要用更大的比例尺调查完善信息结果。
2.加强深部地质钻探找矿技术的应用
2.1找矿方法的综合利用和联合解释
要改变传统的那种从地表到深部进行的找矿方法,改善这种找矿方法实现的效果,在找矿方法上要进行综合的应用以及联合的解释。要从岩石的物理性质差异的角度出发,认识深部地质的结构和成矿规律,可以通过利用先进的科学技术,使用精密的地球物理仪器进行测量,从而获得准确的数据。检测时还要适当的对数据和图标进行校正,并输出高精度的资料图谱。
2.2 X荧光技术
在受到一定波长的光的激发后,某些物质会在极短的发射出元素X特征射线。而通过荧光技术勘察的方法,能够对低下隐伏构造和矿体的赋存位置进行具体的指示,还能明确的划分矿体的边界,并且能够确定矿体的厚度。
2.3甚低频电磁法
随着对矿产资源的不断深入勘查,以及矿产的开发生产和对找矿的实践,大量的浅部矿和表露矿已经被开采殆尽,剩下能够开采的浅层矿产资源越来越少,需要不断的进行深层的矿产资源开发,增大了矿产开采的难度。
针对这种情况,甚低频电磁法能够得到很好地利用,这种方法在使用能够实现勘察迅速、方便快捷的效果,而且在勘察方式上也比较灵活。使用甚低频电磁法,是通过用Fraser滤波等处理所测得的数据,根据地质研究控矿规律和矿体的赋存规律,对掩盖区异常的地质体和产状以及展布的方向进行有效的圈定,并对矿体空间赋存的部位进行预测,为找矿额度提供相应的依据。甚低频电磁法运用的最佳时间是在场强较稳定的时间域,因为甚低频电磁法在选择信号源的时候会受到一定的限制,特别是电磁波的强度会受到时间的影响,在日出或者日落时受到的影响最大。这样才能使甚低频电磁法在使用时,实现经济、高效、快速、便捷的突出效果。
地质勘查和深部地质找矿技术的发展是一项利国利民的重要技术,在未来很长一段时间内,我国社会经济的发展对于矿产资源依然还会有相当程度的依赖,所以,要不断的发展和探索地质勘查和深部地质找矿技术,同时进行相应的改进和完善,以提高地质勘查工作的效率和质量。另外,地质勘查和深部地质找矿技术目前还存在着一些问题,对于长期的发展也将会有一定的影响,地质工作者要对其进行细致的分析,并且加以解决和改进,这样才能更好的做好地质工作,从而为我国的社会经济发展提供更多的支持。
3.地质找矿未来发展方向
在当前社会发展的新时期和新阶段,地质找矿不应只将目光放在“找到”矿产上,更应关注怎样找到有较高使用价值的矿产上。未来的地质找矿的发展,必将借助更加先进的网络技术、遥感技术,更加重视与社会不同领域的联系,实现社会效益、经济效益、文化效益的统一。未来,地质找矿工作还会不断扩展找矿空间,除了发现新的地区和新的深度外,致力于对海洋矿产资源的开放也是工作的重点。未来的地质找矿工作还会加强世界不同地区和国家的通力合作,拥有全球化的视野也是新形势下对找矿工作提出的新的要求。