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1多媒体数据的有效管理
通常，应用软件中的多媒体数据有两种生成方式：一种是媒体播放之前，将其数字化到数据库当中，播放时从数据库中取数据；另一种是播放时，边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库，即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.
1.1GIS数据库中多媒体数据的管理
1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前，多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的，实际上，很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的，因此，GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库，即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型，一但时空数据模型的研究有所突破，不仅能解决时态GIS的应用问题，还将解决空间数据库中动画数据的管理问题，即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.
有关时空数据模型，张祖勋［1］提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息，而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上，建立分级索引，以便能快速找到所需的时空过程的数据.
要使用这种建索引的基本修正法，需要考虑两个问题，一个是如何建立索引；另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.
关于建索引的问题，笔者认为：基态，亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期；T.时间轴；t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态，其中tn为基态，即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的，每产生一个新的现在时态，就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件，同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例，如图1所示，当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时，就需产生tn-2i～tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间，而又不影响对任一时态的检索速度，可将tn-2i+1～tn-2i的索引差文件删掉，所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.
关于差文件，笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的，这意味着差文件包含有两类目标信息：一类是前一时态有而后一时态无的目标信息；另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索，应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的，即01(目标从无到有)；10(目标从有到无)；1N(目标从一个变成多个)；N1(目标从多个变成一个)，以及目标空间信息无变化，属性信息有变化；目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索，在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明，当然，这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似，差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成，差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.
1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些GIS的应用中，认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型，使得既能遵循其自身特点，又能有效地建立起它与空间数据的联系，是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.
目前，多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中，就必须对现有的关系模型进行扩充，使它不但能处理格式化数据，也能处理非格式化数据.杨学良［2］就这个问题提出了3种技术策略：将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性)；将每个元组作为一个完整文件保存；元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项，而非格式化数据单独存贮.
对比这3种技术策略，第一种技术策略方法简单、容易实现，适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复，以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用，但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起，这既增大了应用程序设计的复杂性，又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此，我们认为，在第一种技术策略的基础上，增加一个或多个属性项，用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息，当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时，可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.
1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成
多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中，边统计、分析运算，边生成结果数据——多媒体数据.
1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术［3］，因此，空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有：地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.
为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果，我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实［4］是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感.比如，可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果，使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等，使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.
1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有：统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析，通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析，以及主成分分析等.
为了更加形象化，我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示，甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者，还可以配上解说词，以增加系统的感染力，而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.
2GIS应用系统中多媒体功能的实现
在GIS应用软件中进行多媒体功能实现，首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下，GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来，那么怎样实现区域分析中多媒体功能
2.1空间数据库中多媒体数据的播放
由前所述，空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据，这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数，必须根据时态GIS的空间数据库结构，设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.
下面简述动态显示时态GIS中ti～tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n，其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件，擦除ti状态有而ti+1状态无的信息，显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i＜j时，转(3)；否则结束.
如果用上述算法来实现动态显示时空过程，还有很多细节需要设计.首先，在(1)步骤，从基态开始，逐级逐步检索，每检索到一个状态差文件，就需根据差文件来生成该状态信息，直到ti状态处；其次，在(3)中，需要用到动画技术，擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容，而显示后一状态信息之前，需保存后一处信息内容，再予以显示新状态信息.
2.2属性数据库中多媒体数据的应用
一般来说，多媒体数据主要应用于两个方面：一个是简单播放；另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者，只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放；对于后者，这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF，根据多媒体数据的文件信息和数据流信息，通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.
3多媒体技术在GIS中的应用前景
(1)实现资源信息的科学管理，提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式，而在管理空间信息的同时，对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放，大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身，会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统，既能表明所售住房的空间位置，又能从中检索其住房环境及内部结构，而且可以动态地删去当天已售出的房子，给出不同价格等；旅游导游系统，可以在为观光游客制定导游路线时，就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.
总之，将多媒体技术和GIS技术相结合，是计算机应用领域的一个发展方向，它会改变人们的工作、生活、思维方式，推动信息社会的前进.
参考文献
1张祖勋.时态GIS数据结构的研讨.测绘通报，1996,(1):19～21
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（1）代替传统教学用图。对于中学地理教学来说，地图的作用是至关重要的，它是最为经常用到的教学工具，信息量比较大，且形象直观。为了培养学生的地理能力，首要的就是要培养其学习地图的能力，也就是说，要学会对地图进行阅读以及填绘和分析。传统教学中，一般都是利用教学挂图以及课本附图还有复合投影片等形式对地理分布知识进行讲授，虽然利用教学挂图和投影仪能够深化教学，可是在使用过程中会占用空间，容易损坏，而利用GIS技术自主制图，能够将教师的问题清晰反应出来，也不容易损坏。这样制作出来的地图，信息容量比较大，且精度比较高，表现形式具有丰富性，能够进行动态显示，容易对内容进行修改以及扩充，也能够结合具体需求提供信息，另外，它还可以将分布图以及信息数字进行结合，使学生具有量的概念。（2）可以进行空间查询。利用这一技术能够达到双向查询的效果。比如，在对我国省级行政区进行教学的过程中，教师可以利用动态闪烁的形式显示行政区名称以及简称还有位置和轮廓等，同时还要赋予其属性，能够随时对其面积以及人口还有社会情况和经济状况等进行查询。另外，这种可视化能够提升学生自身的感性认识，将其学习兴趣充分调动起来。（3）使知识教学更加丰富。GIS能够对传统观念和认识加以改变，使教学与学生都能够有全新心态对地理知识加以探索与学习，对学生思维理念加以培养，增加其个性化学生。教师在对研究课题进行确定以后，学生能够利用GIS数据库开展研究性学习，从多个方面对研究内容加以了解，对知识教学加以丰富，使学生学习能力和教师的教学水平得到提升。
三、在中学地理教学中对GIS使用的几点建议
（1）对相关教育资源进行建设。从当前情况看，GIS技术成果一般都被用在商业中，在教学中的应用比较少，因此，要对中学地理教学过程中GIS技术的应用加以重视。对中学地理教育的相关软件以及地理数据资料进行开发，对教师进行GIS知识培训，是中学教师地理专业水平以及计算机操作水平得以提升。在对人才进行培养与培训的时候，一定要和中学教学进行衔接，多开设GIS课程，对相关教材以及案例数据进行编写与制作，使教师对学生的学习进行指导，教师要改变传统单纯教授知识的模式，而是要将教学过程变为提供以及加工地理信息并解决地理问题的一个过程。当前，由于计算机技术不断发展，教师要对免费资源进行科学利用，利用自身知识进行修改并利用。各级中学也可以和相关院校进行交流，使GIS技术和资源实现共享。（2）对GIS教育加以普及。在中学地理教学过程中，应用GIS技术，就是要求学生在对计算机相关知识进行掌握之后，可以利用GIS技术针对相关数据加以操作和处理，之后能够对实际问题进行解决。在当前社会中，GIS技术的作用越来越重要，因此，要确保这一技术在中学地理教学过程中得以普及。从当前情况看，我国很多地区的中学都设置了微机室，虽然在数量以及质量方面无法满足学生的需求，可是学校只要进行认真规划，合理进行利用，就能确保学生上机机会，使学生对GIS的基础知识进行操作应用，保证GIS技术的普及。（3）对相关教育体系进行构建。不能在大学才开始进行GIS教育，要融入在中小学教育过程中。结合教学环境要分地区以及分层次和分级别对GIS教育在中学阶段进行设置并逐步做好落实工作。要在教学过程中分成基本要求教学以及拓展教学和研究性教学，也可以根据课程设置的相关结构，将其分成必修课程和选修课程，构建一套完整的GIS系统。在中学地理教学过程中利用GIS技术，能够使学生对地理学科有一种正确的学习态度，和地理的前沿科技动态进行接触，坚持与时俱进的原则，为GIS人才以及地理学科人才和复合型人才的培养打下良好基础。
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根据国家退耕还林有关政策，积极治理现有坡耕地，对25度以上的坡耕地实行有计划地退耕还林还草，不但有利于中西部的环境保护，而且对调整农业结构、提高农民收入有积极意义。因此能否为各地、市、县准确提供辖区内各种坡度的土地分布以及土地坡向情况，是能否客观制定该区域农业规划和退耕还林还草计划的关键；然而传统的手工圈绘和主观的''''估计''''水份太多，实地丈量不但劳民伤财而且精度低下。
我区广大的测绘工作者多年来为广西的国民经济建设做了大量前期性、基础性的工作，他们测制的1：25万、1：5万、1：1万的基本地形图为解决这一难题提供了物资基础；特别是近年来GIS（地理信息系统）技术的发展，使得这些可贵的资料在数字化处理之后日见增值，为准确、快速、低成本地获取地表的各种统计数据提供可靠的依据。
广西基础地理信息中心在为区党委、区政府制作的《广西综合区情地理信息系统（9202工程）》之西部大开发专题中，使用美国ESRI公司生产的GIS软件――ARC/INFO软件为东兰、乐业县制作了数字地面模型，进行三维地形表面分析和坡度量算统计，取得了准确客观的成果。
2、工作流程
在ARC/INFO中，管理、组织、存储数据最基本的单位是图层（coverage），一个图层相当于一个专题图，包含了地物的空间位置信息和属性信息。利用ARC/INFO进行土地坡度坡向高程的分布统计的工作流程如下：
1、利用国土资源调查结果，提取耕地信息，在ARC/INFO中生成耕地图层，给不同耕地分类赋予不同的属性；
2、获取该地区的DEM数据（DEM即数字高程模型，就是在一个地区范围内，用规则格网点的平面坐标（x,y）及其高程（z）描述地貌形态的数据集）；
3、分别生成坡度分布图层、坡向分布图层和高程带分布图层；
4、将耕地图层与坡度图层、坡向图层、高程带图层分别叠加分析，得到耕地的坡度、坡向、高程属性；
5、进行面积统计，叠加河流、行政区划、道路、居民点等基础地理信息生成专题图。
3、坡度、坡向和高层带分布图生成
坡度、坡向、高程带图层利用ARC/INFO的TIN模块，由DEM（数字高程模型）数据生成。
3.1DEM数据获取：
目前常用的获取DEM数据的方法有两种：
用航天、航空遥感影像立体像对提取DEM；
用现有地形图扫描数字化等高线，获取高程数据生成DEM。
用航天、航空遥感图像立体像对生成DEM，最大的优点是数据更新快，但购买影像费用高；用高程数据生成DEM，精度高于立体像对生成的DEM，但更新慢，周期长，仅对高程变化不大的地区适用。目前区测绘局具有的南宁市1：1000DEM数据由航空遥感影像立体像对生成；全区1：25万、1：5万DEM和部分地区的1：1万DEM数据则由高程数据生成。
用ARC/INFO生成DEM的方法是：数字化地形图，获取高程数据，包括高程点、等高线、软断线（如边界线等）、硬断线（如河流、山脊、陡崖线等），生成TIN（不规则空间三角网，一种描述地形表面的方法），再由TIN内插成DEM。ARC/INFO软件生成的TIN对点、软断线、硬断线有不同的插值处理方法。根据笔者对ARC/INFO和国产软件GEOTIN的对比试验，ARC/INFO软件生成的TIN在更大程度上拟合实际的地型，不足之处是加特征点的过程较为繁杂，生产时间较长。
3.2坡度图、坡向图、高层带图生成：
在ARC/INFO中，坡度、坡向是这样计算的：DEM上每个格网点的坡度由相邻8个格网点计算而成（图1）。高程的最大变化率即为该部分表面的坡度。坡向为用于计算坡度的那条线的方向。
运用TIN模块的分析功能可计算坡度、坡向和高程带，使用命令的关键是建立好坡度、坡向、高程带的分级定义查找表（LOOKUP-TABLE）。以坡度查找表为例，根据坡度分类的要求定义如下：
DEGREE-SLOPESLOPE-CODE2162153254905对应的坡度分类：(0°~2°)（2°~6°）（6°~15°）（15°~25°）（25°以上）
c="/Newspic/200881/1127448440.jpg"width=566border=0>
坡度查找表字段要严格定义如下：
4、图层叠加：
GIS强大的分析任务之一是将独立的特征类型合为一个新的特种类，代表了两个输入要素类的合并后的情况。图层叠加，是将土地利用图与坡度图、坡向图、高层分带图依次叠加，可研究它们之间的共同区域。运用OVERLAYEVENTS命令可进行叠加分析。
5、面积统计：
图层叠加后，根据各种分类条件提取耕地，可得到耕地按坡度、坡向、高程带的分布图，利用ARC/INFO的面积计算功能进行面积统计。
精度情况：据清华大学人居环境研究中心党安容等人研究，经国家测绘局验收的1：25万的数字地图（高程精度为25米），在用于分县土地坡度分级计算时，最小误差是0.9%，最大误差为4.9%[1]，适合省级农业部门制定宏观规划。如果利用即将完成的全区1：5万DEM和已经完成的1：1万DEM（西江流域），将得到更高的精度，适合县一级及县以下农业部门制定本县、本乡的部门农业规划。
值得注意的是，在坡度较大的地区，平面面积与三维地形表面积相差较大，笔者利用1：25万高程数据生成的DEM计算东兰县平面面积为2438平方公里（国土部门公布的数据：2434平方公里[2]），曲面面积为3437平方公里，平面面积与曲面面积相差较大。东兰地处大石山区，山岭绵延，河谷深切，地形起伏较大，利用ARC/INFO的表面积计算功能统计面积应该更为合理。
6、输出专题图：
对生成的各种分布图按照需要叠加河流、行政区划、道路、居民点等基础地理信息生成专题图输出。笔者在《广西综合区情地理信息系统（9202工程）》之子系统建设中，利用WebGIS将退耕还林试点县东兰县、乐业县的坡度图制成网络电子地图（图3），可供局域网上浏览和查询。
【参考文献】
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1)测绘成果管理子系统测绘成果管理子系统是帮助测绘成果数据管理人员灵活、方便、快捷地管理及使用测绘成果数据，通过统一的界面操作不仅能够实现对测绘成果数据的录入、修改、删除和提取等一般操作，还可以有效地查询和统计测绘成果库的数据信息。其管理的数据内容包括DLG，DEM，DOM，DRG(4D产品)等标准图幅数据，零星图、竣工图等非标准图幅数据，以及控制点测量数据。系统主要功能为数据的入库、更新、删除、检索、浏览、提取，以及实现相关表、参数的配置。测绘成果管理系统将测绘成果数据按测绘任务和数据类型进行建库管理，并提供方便、快捷、直观的数据检索提取功能，主要包括:测绘项目管理、测绘成果管理、测绘成果检索、成果管理配置、控制测量成果管理等(如图3所示)。图3测绘成果管理子系统功能结构图Fig．3Mappingresultsmanagementsubsystemfunctionalblockdiagram2)空间数据管理子系统空间数据管理系统基于流行的GIS平台(ArcGIS)开发，是提供GIS数据浏览、数据检索、元数据检索、数据分析、制图打印、DEM数据浏览等功能的数据管理平台(如图4所示)。图4空间数据管理子系统功能结构图Fig．4Spatialdatamanagementsubsystemfunctionalblockdiagram空间数据管理系统是整个系统中最核心的部分。它以空间数据库为核心，实现数据质量检查、数据转换、数据入库、数据整合、数据更新、数据浏览(包括历史数据)、数据库管理等系列数据管理功能;对发生在诸如接收来自生产体系的数据源，向用户服务平台、产品开发平台提供成果数据，在数据库管理等事件过程中的所有数据流转和数据处理的操作进行统一管理;为前端用户服务平台的信息、数据分发、数据交换中的数据交接等环节提供数据保障和技术支持;为综合利用的产品开发平台提供数据资源，并支持对基础空间数据库进行数据挖掘和深层次开发应用;为数据生产体系提供原始数据的供应保障和成果数据的质量监理和入库管理;为不同来源、不同格式的数据提供数据转换功能。3)系统子系统数据系统通过ArcIMS构建GIS网络，提供元数据目录、目录搜索、GIS数据和元数据获取服务、地名词典服务以及网络制图服务。可以定制ArcIMS服务，从GIS库和测绘成果库中提取相应数据快照，生成ArcXML文件，与客户端进行交互，实现网络GIS的数据浏览与元数据功能(如图5所示)。4)系统配置子系统对于任何一个大型的信息系统来说，系统维护都是一个必不可少的方面，用于整个基础地理信息系统的日常维护管理，需具有特定权限的系统管理员才能登录和操作，整个系统包括用户功能权限管理、符号管理、数据树图管理、系统参数管理等。系统维护的目的是保证整个系统正常而可靠地运行，并能使系统功能不断得到改善和提高。本子系统功能结构如图6所示。
3关键技术
3．1多源、多尺度数据的集成
地理空间数据具有不同比例尺、不同数据类型等特征，本系统通过建立统一的数据交换标准来约束并规范已有的各类地理信息系统以达到空间数据共享、降低数据维护成本，以及保证数据获取、更新、建库、产品制作、分发服务以及质量控制等过程的科学性和高效率。采用对象－关系数据库(如Oracle)结合空间数据引擎技术(SDE)对空间数据进行分类组织、分级存储，形成了一个空间数据的金字塔结构，并建立多源、多尺度空间数据之间的几何关联关系，实现空间数据的无缝拼接与漫游。
3．2元数据技术
元数据库是对基础地理信息资源的描述，是镇江市基础地理信息管理与服务系统数据库之间沟通的纽带，主要负责在数据流转的各个环节中对数据进行处理、整合等操作所产生的信息进行管理。结合建库的实际需求，本系统的元数据分为“标准元数据”(或者基本元数据)和“成长元数据”(或者扩展元数据)。元数据对海量数据的管理起着至关重要的作用，它的实现为满足社会各行业用户对各类空间地理数据的需求提供了高效、可靠的手段，同时为实现网络环境下空间数据共享提供了技术支持。
3．3数据更新与历史数据管理
数据更新是一个繁杂的过程，必须有效地处理好现势数据和历史数据之间的关系，以及数据更新时的并行和冲突问题。本系统建立了完善的数据更新机制，实现了图幅级和要素级两种数据更新模式。另外，采用数据库增量模式、版本技术和数据库迁移技术来管理多个时期的历史数据，保证了基础地理信息数据库的现势性、完整性和准确性。
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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
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1.2在移动通信网络中的定位应用。地理信息技术遍布于全球的卫星是获取信息的保障，而这些卫星能够提供全球任何一个地区的所有地理信息数据，所以，简单的经度与纬度的定位，对于地理信息技术而言是比较容易操作的，而且定位数据十分精准。将这项技术与通信网络相互融合，人们就能够对自己的位置进行快速定位，在此基础上汽车导航和路线检索也就可以顺利实现了。
1.3在移动通信网络中的定量分析应用。利用地理信息技术的模拟预测的作用和专题数字地图与相关的参数数据进行结合，可以对网络的整体进行定量的总体分析，了解掌握网络基本的情况。
1.4在移动通信网络中的智能诊断应用。结合对移动通信网络的检测数据和地理信息技术的定量化分析的作用，可以了解网络本身的情况和它在运行过程中出现的问题，从而对网络进行规划和优化。
2基于地理信息技术在移动通信网络中的规划和优化
对于地理信息技术在移动通信网络的规划和优化，主要考虑的是移动通信网络的质量和容量问题，因为这个两个问题直接对运行效率和效益产生巨大的影响。由于网络环境的复杂性和多变性等特点，网络的规划和优化工作对网络运营商而言，是重要的工作内容之一。网络规划主要是根据网络发展的趋势和在未来怎么发展做出预测，为以后建设网络打下坚实的基础；网络优化主要是提高网络整体的运营效率效益，满足不同用户之间的需求。
2.1人机交互接口-地图调用。地图调用在传统的基础上加以发展运用，形成了智能化的专题数字地图的查询显示。我们不仅可以查询地理位置的地形、道路、分布特低等，还可以快捷的查出地表覆盖率、海拔的高度、地理的经纬度等，可根据自己的需求显示出结果。这样就使我们更加详细的了解地理环境特点。
2.2网络的规划。利用地理信息技术在移动通信网络中的综合运用，得出综合结果，经过精确的计算，可以计算出周围环境网络信号的强弱程度，用来对整个进行科学合理的规划，不仅如此还可以帮助工作人员调整基站，为科学的选择基站提供决策依据。
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地下通信工程平时少数人员维护，战时首长机关进驻。其备战工程的性质，决定了工程内部的设备平时动用少，战时任务重。根据设备性能参数及维护使用的实际情况，地下通信工程内部电力负荷有以下特性。
（1）通信与指挥自动化负荷。通信与指挥自动化设备所需的－48V直流电，由380V交流电整流变换而来。由于通信类电子设备基本属于电感（容）性，经过高频整流开关整流器，反映到供电端的电压与电流成非线性关系，电流相位滞后或提前于电压相位，会释放或吸收无功能量。同时由于各类通信电源的变频特性，会对供配电系统产生一定的谐波污染。
（2）动力负荷。电动门、风机和水泵等动力设备均由电机驱动，由于交流电机的性能稳定可靠性更高，因此国防工程内部多为交流笼型电机，直接由380V／220V的工频电驱动。交流笼型电机最大的特性就是电压与电流成非线性关系，且电流相位滞后电压相位，需要从电源吸收感性无功功率，属于电感流负荷。
（3）照明负荷。照明系统中的白炽灯属于电阻流负荷，功率因素为1，电压与电流成线性关系，且同相位，不会对供电端的电压和电流相位造成影响。荧光灯、管形氙灯、高压钠灯等属于电感（容）流负荷，电压与电流成非线性关系，且不同相位，会释放或吸收无功能量，影响供电端的电压和电流。
（4）其它电力负荷。主要有内部人员的生活用电，包括热水器、电磁炉等；还有部分医疗设备的用电。由于用电容量小，对供电端的电压和电流影响不大。
3电力负荷计算方法
电力负荷的变化受多种因素影响，工程中没有普遍适用的公式，而是根据不同的场所和设备，采用符合要求的计算方法。地下通信工程电力负荷属于建筑用电的一种，通常采用的计算方法有利用系数法、二项式法、需用系数［2］。（1）利用系数法是以平均负荷为基础，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。其方法是通过利用系数Kl求出最大负荷的平均功率，再根据设备实际运行中的功率情况，乘以与有效台数有关的最大系数Km得出计算负荷。利用系数法是以数理统计为依据，要确定的系数多，计算步骤复杂［3］。在以往的地下通信工程建设使用中，没有相关的数据积累，难以确定利用系数Kl与最大系数Km，因此当前的负荷计算多不采用。
（2）二项式法是考虑用电设备数量和大容量设备对计算负荷影响的经验公式，二项式法中计算负荷由两个分量组成，一个分量是设备组平均负荷，另一个分量是x台大容量设备工作造成的附加负荷。二项式法过分突出了大型设备对电力负荷的影响，使得计算结果往往偏大，仅适用于机械加工业，局限性大，与地下通信工程内部负荷情况相差较大，使用起来比较困难。
（3）需用系数法不考虑大容量用电设备最大负荷造成的负荷波动，是在对用电设备测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数和同时系数，然后把设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。地下通信工程供电系统设计的基本依据是用电设备的安装容量，由于运行的设备不可能都满负荷，因此在计算地下通信工程负荷时普遍采用需用系数法。采用需用系数法计算负荷时，由于工程内很多设备都是主备用配套，且主用与备用只有一套运转，因此具体计算时以主用设备容量为依据，同时系数为1。步骤是先将性质不同的用电设备分组，在分组的基础上进行多组的总负荷计算。计算公式如下。
4电力负荷计算实例
下面以某地下通信工程的用电设备数据为依据，采取需用系数法进行电力负荷计算。将工程内的用电设备按性质相同、需用系数相近的原则分类，然后依照公式进行各类用电设备的负荷计算。具体数据如表1所示。在用电设备负荷计算的基础上，对各类负荷进行分类汇总，结果如表2所示。
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一、美、英、中三国有关高校实施校园一卡通的概况
美国Florida大学于1996年夏天首先推出校园智能卡，同时也是首所通过校园卡为学生发放奖贷学金、助学金的学校，该卡可用于查阅资料、购买图书、在娱乐厅、洗衣房、游泳池、快餐厅等收费场所消费，信息反馈显示，不仅教职工和学生对新卡的功能非常满意，而且明显提高了管理效率。英国各院校也对“一卡通”表现出浓厚的兴趣，并积极筹备实施。ThamesValley大学于1997年9月最先实施，Exeter大学和York大学在Modex公司的技术支持下，开始试运行“一卡通系统”。这时的校园卡被赋予新的内涵，卡上包含学生的姓名、照片、学号，可用作图书证、门禁检验、选举卡、消费卡。持Modex卡的学生家长还可通过电话为其子女的卡上加款。随着校园卡功能全球化、社会化，未来的校园卡不再随着学生生涯的结束被注销，而将伴随使用者一生，其内涵与外延的拓展更是意义深远。
在我国，随着科学技术的发展与推广，“一卡通”也开始在许多领域得到应用，尤其在高校，校园一卡通的建设逐步得到重视。目前，北京大学、中国科技大学、首都师范大学、北京第二外国语大学、北京广播大学、上海交通大学、湖南湘潭大学等高校近年来均已推出特色各异的“一卡通”。中山大学于2002年9月在中山大学本部推出“牡丹———中山大学联名卡”为学生省却了许多麻烦，其功能从银行、邮局到自助转账圈存和财务结算；从餐厅、超市、小卖部到上机上网、图书借阅和医院就诊；从通道、门禁出入到宿舍考勤和保安巡逻，共涉及12个分系统，是目前国内“一卡通”应用项目最多的系统。
二、校园一卡通系统的技术特点与功能
目前IC卡应用系统的日渐成熟为校园一卡通系统的建立提供了技术保障，校园内实现一卡通管理已成为校园管理发展的必然趋势。然而，由于技术更新速度加快，市场上存在着多种规格与技术的管理卡。学校内各部门根据自己的需求，分别建立本系统的管理卡应用系统，由于其采取的技术与规格不统一，造成了各种校园卡应用系统无法兼容的问题，为学校的统一管理带来了很大困难。为此需要从系统的角度对校园一卡通进行整体设计。
校园一卡通信息管理系统是针对各类学校的综合管理而设计开发的。该系统综合先进的IC卡技术及网络通讯技术，使一卡通管理得以实现，从而满足学校不同管理层次的需求，解决各种规格管理卡的兼容问题。
校园IC卡一卡通信息管理系统的特点是利用高科技产品———非接触式IC卡作为载体，结合电子技术、非接触IC卡技术、单片机技术、计算机网络技术及数据库技术等诸多高新科技，在校园网中起着通行桥梁的作用，通过与其它各个管理系统模块的信息连接，将整个校园网有机、高效地带动起来，使得校园各个方面的工作因IC卡的高效、简便而更加顺利。
校园IC卡管理系统的基本职能包括身份验证、代币和信息管道等，各个职能的实现建立在办公自动化和校园管理系统、图书馆管理系统、学籍注册管理系统、财务管理系统等的基础之上。IC卡的身份验证职能建立在教师、学生档案的基础上；代币职能建立在财务管理及其相关系统的基础上；信息管理的职能建立在校园管理系统、图书馆管理系统、教务系统、物资管理系统的基础上。由上述各个系统提供基础数据和内容，然后形成对某个人的全方位综合信息的了解。根据一般高校的特点，校园卡设计为人像证卡、条码卡、IC卡“三合一”的组合卡，卡基材料选用PVC材料，美观、大方、耐用。该校园卡可代替学校目前使用的学生证、工作证、身份证、借书证、医疗证、会员证、餐卡、存折、体育设施使用卡、计算机房上机卡、信道出入证件等，教师、学生只要带一张卡即可在校内食堂、娱乐厅、洗浴中心、洗衣房、游泳池、商店等收费场所消费，可去图书馆查阅资料、借阅书籍，可去机房上机，去校医院看病，去复印室复印资料，去总务处领用财物等，从根本上实现“一卡在手，走遍校园”的设想。同时，校园IC卡还可带动校内各单位、各部门的电脑化管理，通过校园信息网，逐步将各处的电脑联成一个比较大的数据网，实现全校各类数据的统一性和规范性，从而提高学校的现代化管理水平和学生学习的积极性、主动性。
三、校园一卡通对高校财务管理的影响
学校财务管理涉及全校日常活动的各个环节，与广大教职员工和学生的切身利益息息相关，校园卡的广泛使用，必然也会给高校的财务管理工作带来新的变化。校园卡对财务工作的影响主要体现在财务信息的输入、财务信息内部处理、财务信息的输出以及闲散资金管理这几个方面。
1.规范信息来源的格式，提高信息录入的质量，使财务核算与其他部门联系更紧密，所需要的各种数据取得更及时。比如说，学费管理系统、学生奖贷助系统需要由教务处、研究生院、成教学院等部门提供学生基本信息；工资管理系统需要由人事、水电、房产等部门提供职工的各种信息。使用校园卡后，各个部门的管理系统的数据编码都会遵循统一的格式，使信息能够共享，部门之间的数据交换也会变得更加容易。
2.改进财务管理方式，提高财务管理效率。一卡通包括金融卡部分，每个校园卡的用户都将拥有自己的个人银行账户，学费的收缴就可以方便地由传统的学生交现金方式转变为银行代扣的方式。银行代扣即由银行按照每个学生的应交金额从其个人账户扣交学费，划入学校指定的账户，然后将已扣交学费的学生信息通知学校财务处，这种方式提高了学费收取的效率。职工工资的发放、学生奖学金、贷款、助学金等的发放也可以直接划入个人账户，免除了发放现金的烦琐。校园卡中的电子钱包方便了学生交纳重修费，补交学费等小额的零星交费，减少了现金的流动。以上事例表明，就财务信息的内部处理而言，校园卡的使用将改变财务处某些事务的处理方式，提高财务管理的效率。
3.促进财务信息化建设，改善财务服务的质量。校园卡的使用对财务信息化建设影响较大，为满足校园卡应用的需求，需要对已有的财务信息的输入、输出以及内部的数据格式做必要的修改，以方便与其他单位的管理信息系统进行数据交换，如学费管理系统和学籍管理系统的数据交换等。财务信息具有高度的机密性，仅靠输入用户代码和口令来确认用户的合法性是不够的。校园卡的身份认证和在校园卡中保存的相关财务信息，可以为用户提供一种可靠的身份、权限范围的认证，从而大大提高财务信息查询系统的安全性，为全面建设和实施“基于校园网的财务信息综合查询系统”提供了新的安全保障，促进了查询系统的建设，而该系统的使用，可以大大改善财务服务的质量。
4.规范全校收费管理工作，杜绝小金库。校园卡的电子支付功能，使校园内的现金流量大大减少，校内的一些有偿服务机构不再收取现金，而是将所得收
入都直接划转到相应的财务账户之中。这样一来，在规范了校内收费管理的同时，还减少了经办人员挪用公款的行为，也使各个服务机构的收入全部透明，杜绝了收入不入账、账外循环的部门“小金库”现象。校园卡带来的校园消费的变化，可以将所有提供有偿服务机构的账户资金集中起来，有利于学校调度这些闲散资金，改善学校资金运作能力，提高资金使用收益。
5.缓解恶意拖欠学宿费问题，及时收回资金。学宿费难以收回是部分高校目前面临的问题之一。随着高校近年来的扩招，在校人数高达数万，难免有部分学生钻空子，恶意不交学宿费，或者无人催交就干脆不交。通过严格的学生基本情况调查（对贫困生和临时特殊原因不能按时交费的学生可以减免或缓交，不属于“恶意”范围）以及校园卡的网络信息功能，针对恶意不交学宿费的学生，控制好该卡每学年投入使用的第一关，不交学费就无法进行学籍注册、成绩登录以及其他活动。通过“被动方式”提高学生的主动性，确保学校能够及时收回资金，减轻高校经费不足的压力。
当然，我们应该学会用辩证的观点看问题，任何新事物的产生都可能带来正反两个方面的影响，校园一卡通也不例外。使用一卡通对财务管理来说，主要产生两方面的问题：一是一卡通在操作上高度电子化，不论是资金的流入还是流出，只需在相关的电子设备上刷卡输入数据即可完成，因而不能留下字面财务证据。二是输入信息一旦有误，则更改手续很复杂，可能会牵涉到校内很多部门甚至是外部银行。最小化这两个方面的问题，对我们高校的财会人员提出了高要求：工作一丝不苟、认真负责的态度，有一定的计算机操作能力以及专业素质强是财会人员必须具备的。
总的来说，校园一卡通的不利影响可以克服，而其对财务管理带来的正面影响更是我们所关注的。“一卡通”对理顺高校财务关系，强化财务管理，实现高校财务管理现代化，财务信息实时化，实现服务的高效率和优质化，有效解决办事手续繁杂和效率低下的局面所提供的支持是不言而喻的，规范化的管理、优质的服务，推进高校财务管理一体化系统逐步完善，从而使高校财务管理水平跨上新台阶。
四、建设校园一卡通可能产生的问题及对策
任何新生事物的出现都不是一帆风顺的，在国内电子信息系统尚不健全的情况下，校园一卡通的推行之路并不平坦。校园一卡通的推行有赖于学校与银行、电信部门之间的合作，而且利益如何分配，尚无定论。同时，它必然会导致学校内部旧有的储蓄所等部门面临“下课”，人员的安置成为不容忽视的问题。为此需普及相关知识，防范可能出现的新问题。
1.高校筹备实施校园一卡通，应与银行合作。一卡通是电子货币的一种，与国家金融有着密切联系，他们在实践中已积累了一定的经验，对校园一卡通的筹建，可起指导作用。
2.应注意安全和保密。校园一卡通由于是采用电子信息管理，不可能排除一些高技术人员可能进入你的账号，窃取你的密码。因此，安全问题不容忽略。当然，校园一卡通的推行还有赖于电子信息系统的健全和安全网的建立。
3.推广校园一卡通是一项复杂的系统工程，需进行全面的论证和周密的设计。高频次使用的卡与低频次使用的卡混为一谈，在技术路线上很难做到最优化。通常，学生使用最频繁的卡是就餐卡，平均每餐要用一到三次，一天要用五次以上，一年超过千次。而借书证平均一年用五次左右，医疗证平均一年使用两次以上，学籍注册和选课则是每学期一次。所以，它们之间的使用频次和使用的环境都相差悬殊，在技术上合为一张卡虽可做到，但不合理，非最优化设计。而且校园卡在校园内的使用往往针对不同的管理部门，尤其是后勤社会化之后，还会面对不同的法人单位。
4.现有的财务信息系统面临挑战，财务信息化建设需加强。校园卡的使用对财务信息化建设影响较大，为满足校园卡应用的要求，需要对已有的财务信息的输入、输出以及内部的数据格式做必要的修改，以方便与其他单位的管理信息系统进行数据交换，如学费管理系统和学籍管理系统的数据交换等。
概言之，校园一卡通是信息时代高校的必然产物，尤其是在网络技术迅猛发展之时，这种有着良好的经济效益和社会效益的电子信息产品必将迎来更为广阔的发展前景。应当相信，随着我国信用机制的逐步建立，电子信息系统日趋健全和电子科技的迅猛发展，校园一卡通所面临的问题将迎刃而解，其安全性能也必然会大大增强。对于扩招导致的学生人数大幅增长，以及对学校原有管理模式提出的挑战，高校率先使用校园一卡通则是提高工作效率，降低管理成本，提高管理水平的明智选择。
篇9
关键词 院电力载波通信；多径延迟；OFDM
中图分类号院TM76 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0225-03
0 引言
电力线高速数据通信技术，简称PLC （Power LineCommunication 或PLT（Power Line T elecommunication），是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术[1]。随着对PLC 传输速率要求的进一步提高，带宽的有限性导致基于扩频技术的电力线通信进一步发展受到制约，而正交频分复用技术OFDM 以其抗衰落能力强、频带利用率高等优势，被电力线高速通信所采用。OFDM 具有使用相对较多的窄带子载波，简单的矩形脉冲成型和频域上子载波排列紧密等基本特征。其频谱为多个相互正交的形状为Sa 函数的子载波相叠加，避免了码间干扰和子载波间干扰。FFT 和IFFT 技术的快速发展使OFDM 更加易于实现，而且子载波数越多越能体现OFDM 的优越性[2]。
1 低压电力线通信的多径干扰问题
1.1 电力线多径干扰原因
多径干扰产生原因是连接在低压电力线上的众多用户，实时在进行电器的插拔操作，导致电源线路状况不断变化，造成线路阻抗不匹配，发送的信号会经过不同的反射路径到达接收端，多路接收信号在接收端进行合并形成多径干扰，当多条路径的信号传输时延过大时会造成频率选择性衰落，从而引起码间干扰。
1.2 电力线多径信道建模
由于低压电力网每天会接收到各种各样设备的连接，其电网的负载一定不是固定的，在这种情况下，很容易造成信号的反射，使发送的信息多条经过不同的路径到达接收点。由于信号在每条路径上经历的时间不同，多条路径上的信号在接收端进行叠加形成干扰，即多径干扰[3]。当最早到达的信号与最晚到达的信号时间差较小时，这种干扰对系统的影响可以忽略，反之，如果时间差较大，这种干扰就会对系统造成严重的影响。现有的较为典型的电力线信道模型分别由Philipps 和Zimmermann and Dostcrt 提出。
1.2.1 Holger Philipps 模型
篇10
1.前言
随着互联网及社会经济的发展，GIS专业已经逐步发展到GIS产业，西南石油大学在2003年开设了地理信息系统本科专业，历经12年4届毕业生的不断发展和建设，我校的GIS专业秉承“卓越工程师教育培养计划”目标，已逐步形成了具有石油类院校特色专业培养目标和办学模式，同时基于新世纪新形势下油气勘探及大数据大发展背景下，培养具有创新精神的应用型GIS人才。
目前石油院校具有石油特色的GIS专业的总量较少、开设时间较晚，难以适应大数据时展的需求。基于以上现实，本文以西南石油大学地理信息科学专业为例，对与大数据时代背景下石油类高校的GIS本科专业建设提出一些思路:“坚持地球科学作为认识论基础，计算机科学作为系统论基础，“大地学”作为专业论基础。”
2.大数据时代背景及GIS专业现状
2.1大数据时代背景
大数据时代术语最早是由全球知名资讯公司麦肯锡提出的，在我们目前日常生活中，无不充斥着大数据的身影，尤其是当前“互联网+”浪潮，更加推动大数据时代在各行业领域的扩展。而在GIS行业中，多年来一直提到和追捧的海量数据也慢慢过渡到大数据，在此基础上，大数据时代给GIS行业乃至产业的发展带来了更多机遇。
2.2石油大学GIS专业建设现状
到目前为止，我国约有220余所高校开设了地理信息科学本科专业，四川省大概有12所高校开设GIS本科专业，在开设GIS专业的高校中，主要依托学校自身的优势专业或国家重点学科，包括地质学科，测绘学科、计算机学科、石油工程及天然气学科和其他应用行业学科等。
以目前我校GIS专业建设为例，地理信息科学专业设置在地质工程和油气地质专业领域，在长期的培养方案中，已经慢慢形成“数字油田”本科方向，主要适应“三桶油”对GIS专业的需求，但是随着地理信息逐渐形成产业以及石油行业受政策影响波动较大的影响下，现行的培养模式不能很好满足社会对GIS专业的需求。
3.石油类院校GIS专业建设思路
3.1根据社会需求导向优化培养学生方向
柳林等在对多部门人才进行详细调研和分析的基础上，将目前的GIS人才分为五类：分别是技术型岗位人才、操作性岗位人才、应用型岗位人才、科研型岗位人才和复合型岗位人才。根据我校的实际情况，将学生方向分为以下不同岗位：GIS应用开发工程师、GIS数据处理工程师、GIS技术服务工程师，这三大方向也符合教育部对“卓越工程师教育培养计划”的要求。
3.2立足传统3S实习，加强野外地质实习基地信息化建设
3S实习是地理信息系统专业传统的实习内容，可采取与相关社会行业相结合的方式展开，如可以安排学生在相关国土测绘部门实习，培养学生学会使用各种测绘测量仪器以及相关的专业软件来采集、处理测绘遥感数据。野外地质实习基地信息化实践教学辅助平台，引入GIS技术，结合目前我校地科院的油气地质虚拟仿真实验室，改革现有的传统实践教学模式、实现对野外地质实习过程的网络管理、虚拟实习的全部过程，辅助学生探索性实习以及相关信息的实时采集。
3.3课程教学与专业第二课堂有机结合
坚持把第二课堂的实习、竞赛、实训等生产实际与第一课堂的专业教育结合起来。推进各类专业竞赛的实践教学，鼓励专业教师带领学生参加各个类别的专业技能竞赛，包括全国大学生GIS技能大赛、ESRI杯中国大学生GIS软件开发竞赛、Supermap杯全国GIS开发大赛，通过竞赛参与，培养学生解决实际问题的能力，提高学生的专业素质。
3.4加强产学研一体化建设，提升教师自身修养
坚持服务于地方社会的原则， 加强GIS专业与地方政府、企事业单位的合作，鼓励专业课教师承接各项产学研服务项目，教研室组织教师对项目中的难点进行攻关，提炼实际项目中的科学问题，推动科学问题的研究；鼓励学生尤其高年级同学积极参与各类项目，提高学生的专业水平；对于具有广泛应用前景的项目，鼓励教师进行技术推广，并在适当时机进行技术孵化，形成以研促学、以研促产的产学研一体化建设。
4.总结
截止2013年，全国从事地理信息产业单位已达2.3万家之多，从业人员超过40万人，产值达到2600亿元。伴随着GIS产业的快速发展，GIS专业必须通过不断的自身改革和调整来应对产业的需求。西南石油大学GIS专业在目前现有本科培养方向之外，更多的结合社会多元化的需求，在当前“大数据，小专业”的背景下，利用“互联网+”理念，将GIS专业建设与社会发展需求高度融合，真正实现在大数据时代背景下， 我校GIS专业发展在石油类高校中处于领先优势；同时通过本文，为同类院校设置GIS专业建设规划提供一些参考和建议。
参考文献
[1]汤国安，龙毅，李云梅．地理信息系统专业建设的探索与实践[J]．中国大学教学.2009（9）：45-47
[2]崔铁军.地理信息系统本科专业教学改革探索与实践[A].中国GIS协会第四次GIS教育研讨会论文集[C].2011
[3]王永兴.我国部分高校GIS本科课程体系的比较研究[J].福建地理.2001（3）
[4]柳林，卢秀山.面向社会需求的GIS专业人才立体培养模式探讨[J].高教论坛.2010（6）
【作者简介】
汪宙峰（1983-），男，安徽东至县人，博士，讲师，主要从事地理信息系统专业的教学与科研工作。
篇11
关键词: 城市 信息化 城市信息化 “数字城市”
中图分类号: F49
一、“数字城市”兴起的背景
1998年1月31日,时任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)”的讲演中首次提出了“数字地球”的概念。戈尔指出:我相信我们需要一个“数字地球”,即一个以地球坐标为依据的、嵌入海量地理数据的、具有多分辨率的、能三维可视化表示的虚拟地球。详细地说,“数字地球”是指以地球为对象,以地理坐标为依据,具有多源、多尺度海量数据的融合,能用多媒体和虚拟现实技术进行多维的表达,具有数字化、网络化、智能化和可视化特征的虚拟地球。简单地说,“数字地球”是指数字化、信息化的地球。形象地说,“数字地球”是指整个地球经数字化后由计算机、数据库及通讯网络来管理的巨型信息系统。同时,“数字地球”也是全球定位系统、遥感、地理信息系统、宽带网络及虚拟现实等现代高科技的高度综合和升华,是当代科学技术发展的制高点。
1999年12月,来自20个国家的500余名科学家、工程师、教育学家、管理者及企业家汇聚北京,于“首届国际数字地球会议”召开之际发表了著名的《数字地球北京宣言》。宣言指出:21世纪是一个以信息和空间技术为支撑的全球知识经济的时代,强调综合全球对地观测系统、全球空间数据基础设施、全球导航与定位系统、地球空间信息基础设施及动态过程监控的重要性;认识到数字地球有助于回应人类面临的诸方面的挑战;倡议政府、科技界、企业等共同推动数字地球的发展;建议实施数字地球过程中,应优先考虑环境、灾害、资源、可持续发展与人类生活质量等方面。数字地球北京宣言的发表,标志着1998年戈尔提出数字地球概念后该领域在全球范围的正式推进。
随着信息技术的高速发展,互联网的普及、信息高速公路的建设、“数字地球”概念的提出和推广,全球掀起了一股强大的信息化浪潮。这股浪潮对世界各国的经济、政治、文化均产生了巨大的冲击,它使得一些传统的东西正在消逝,许多新事物、新现象层出不穷;它正在逐步改变人们的生产、生活方式及价值观念,促进人们进行新的社会变革。由于计算机技术的产生以及在各个科学领域的广泛应用,大大促进了网络技术、通信技术和空间分析技术等技术的发展,学科的相互交叉和技术的集成又不断地拓宽新的应用领域。信息技术与信息产业的发展已迈入了一个崭新的时代。这些先进的、改变城市功能的技术主要表现为:(1)高分辨率卫星遥感技术突飞猛进,极大地提高了地理信息获取和更新的能力;(2)宽带光纤和卫星通信为基础的互联网的迅速普及,极大地扩大了信息的通信交换能力;(3)分布式数据库和共享技术的发展,极大地提高了信息存储和管理能力;(4)仿真和虚拟技术的成熟,酝酿着信息应用技术领域的划时代变革。信息技术变革的大趋势必然深刻地影响到城市规划、建设和管理行业的信息技术应用领域。传统的城市规划、建设和管理不得不向“数字城市”靠近,并努力追寻“数字城市”的发展模式。
城市是社会经济要素高度集中的区域,是人类经济、政治和文化活动的中心,是人流、物流、资金流和信息流聚集和扩散的基地。进入21世纪,信息化进一步得到了广泛应用和高度渗透,信息技术正孕育着新的重大突破。信息资源日益成为城市发展的重要生产要素、无形资产和社会财富。同时,经济全球化是经济增长要素特别是技术、资本、人力资源、知识等诸要素,在资本追求经济效益最大化的利益驱动下所出现的全球性流动和组合,以至于国别经济和区域经济越来越多地被纳入了一体化的全球经济体系之中,人类社会经济发展的依赖性、互补性、关联性更为增强,各种商品在全球流通,为世界人类所共享。2000年6月5日～7日,联合国经济与社会事务部(UNDESA)和联合国开发计划署(UNDP)及亚太地区的城市市长参加的主题为“推动城市信息化,共创未来家园”的“亚太地区城市信息化高级论坛”,最后发表了《上海宣言》。该宣言指出,当今世界经济全球化已经成为人类社会发展的总趋势。信息化的程度和水平已经成为衡量一个城市经济社会发展综合实力和文明程度的主要指标。信息化正成为全球贸易、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主要推动力。信息化建设将有利于促进人类的共同富裕和共同进步。加强对城市信息化的理解,推进城市信息化建设与合作,将成为城市发展的新主题和新动力。城市信息化的主要表现形式是“数字城市”的建设。从技术角度看,“数字城市”是城市信息化实现的技术基础,而且是城市信息化水平提高的一个重要特征。“数字城市”是社会信息化发展必然,是当今发达国家信息化发展的主要特征。全球信息化正在引发当今世界的深刻变革,重塑着世界政治、经济、社会、文化和军事发展的新格局。全球信息化的出现使得互联网成为新世纪国人关注的热点,而“数字城市”则是热点中的焦点。
在戈尔于1998年9月首先提出了“数字化舒适社区建设”的倡议后,许多国家已经对“数字城市”开展了相应的工作。比如欧洲“数字城市”(EDC)中的虚拟赫尔辛基很有特色,3D界面是其一个非常重要的组成部分。日本的“数字京都”(DCK)项目始于1998年10月,目的是使其成为京都的社会信息主干,其设计思想是真实和活动。“真实”是指该“数字城市”是为实际的用户服务的,而不是虚拟城市;“活动”是“数字城市”中的数据采集于现实的动态数据。“数字京都”中的新技术开发,处于国际领先地位。新加坡提出了“智能城市”的设想,为国民提供一个综合业务数字网和异步数字用户专线,将新加坡90%的家庭连接在一起,实现“网上生存”的梦想。随后,一些发展中国家也纷纷制定城市信息化发展政策,这些信息化城市或地区统一命名为“数字城市”。在国内,近十多年来,深圳、北京、海口、济南、广州等城市和国内著名科研院校相继建立了一批专业数据库和应用开发系统,为“数字城市”的研究积累了经验和数据。“数字城市”已成为我国各主要地、市进入21世纪后,在新的时代背景、经济背景、技术背景下,运用并发展空间技术、信息技术、网络技术,最终将其集成并渗透到现代城市生活方面的一项重要的标志性建设。
目前,“数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表的是一种世界潮流和城市发展的方向。深入开展“数字城市”的研究,积极推进“数字城市”的建设,无论是对当前,还是对未来城市发展,都具有十分重要的意义。
二、“数字城市”的内涵
由于“数字城市”是一个正在发展演变的概念,人们对它至今没有统一和权威的解释,存在很多的争论和思考。
台湾学者林峰田(1999)认为,“数字城市”是一项从人员组织、经费、法令、土地使用等各种配合条件,到包括硬件、软件和科技在内的基础设施,再到数据资料及其应用服务,直至社会文化五个层面的多层结构的城市大系统,他提出理想的“数字城市”应能达到三个目标:第一,有效支援城市产业发展,提高城市竞争力;第二,满足市民日常的交通、购物、娱乐、休闲、安全、教育、医疗等需求,保障市民知与言的权利;第三,创造地方特色自主意识的网络文化。
承继成(2000)认为,信息化是指数字化、网络化和智能化的全部过程。因此,信息化城市,也可以叫“数字城市”(或数码港)、网络城市和智能城市。俞正声(2000)认为,所谓“数字城市”与“园林城市”、“生态城市”、“山水城市”一样,是对城市发展方向的一种描述,是指数字技术、信息技术、网络技术要渗透到城市生活的各个方面。这将是世纪之交最重要的技术革命,将深刻改变人们习惯的工作方式、生活方式甚至风俗习惯和思维方法。宋建元等(2001)认为,“数字城市”即城市数字化,是指充分利用遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机技术和多媒体及虚拟仿真等现代科学技术,对城市基础设施和与生产生活发展相关的各方面进行多主体、多层面、全方位的信息化处理和利用,具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等诸方面进行数字化网络化管理、服务和决策功能的信息体系。郝力(2001)认为,从信息化广义角度看,“数字城市”即是空间化、网络化、智能化和可视化的技术系统。“数字城市”是物质城市在信息世界的反映和升华。从城市规划、建设和管理的狭义角度看,“数字城市”可概括为“43VR”,即地理数据4D化;地图数据三维化;规划设计VR(Virtual Reality,虚拟现实)化。地理数据4D化指城市空间基础地理信息数据库包括数字线划图(DLG)、数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM)、数字正射影像地图(DOM);地图数据三维化指地图数据由现在的二维结构转换为三维结构;规划设计VR化指规划设计和规划管理在4D数据、三维地图数据支撑下,将现有的二维作业对象和手段升级为三维和VR结合的作业对象和手段。
杨开忠、沈体雁(2001)认为,一般所指的“数字城市”是以3S技术和互联网技术为支撑的城市空间信息运行系统,是一个包括城市空间信息运行机理、空间信息运行技术系统、空间信息服务与产业体系和社会文化在内的多层框架。也就是说,“数字城市”工程建设要在城市空间信息认知机制和资源配置机制的作用下,采用数字化的空间信息技术手段对作为物质实体的城市系统,特别是对与地理空间相关的经济社会现象进行数字化重现和虚拟,从而促进人们对城市的认识,规划建设和管理,进而促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅与协调,提高城市竞争力和市民生活质量。赵燕霞、姚敏(2001)认为,“数字城市”就是以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅应该包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还应该包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市巨系统。周晓颖、章申鲁(2001)认为,“数字城市”是综合运用现代高新技术,对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统,具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能。它与城市地理信息系统的主要区别在于,对城市有关数据能够自动采集、处理分析、传输分化、自动或半自动智能决策,直接为社会公众提供便利的信息服务。王浒等(2001)认为,“数字城市”就是基于城市空间信息基础设施之上的城市居民社会信息生存空间。通过运用数字地球的关键技术,如数据挖掘、知识提取和虚拟现实技术,“数字城市”中广泛的、多源的空间信息将被有效的集成和管理。最终,“数字城市”将提供给公众和企业的不仅是虚拟的用户界面以实现所谓的“数字生存”,更重要的是将辅助政府制定城市管理的综合决策。
“数字城市”也称信息城市、智能城市,以数字化的方式表示城市及其各种信息,不仅包括城市各类与空间位置有关的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、资源等),还包括相关的人口、经济、教育、军事等社会数据,在现代信息技术的基础上,形成一个具有智能性质的城市信息系统。顾朝林等(2002)认为,“数字城市”是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、建设和管理,服务于政府、企业、大众的信息基础设施和信息系统。其本质是建设空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源。牛文元(2002)认为,“数字城市”是从工业时代向信息化时代转换的基本标志之一。它一般是指城市“自然、社会、经济”系统的范畴中,能够有效获取、分类存储、自动处理和智能识别海量数据的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虚拟现实又可直接参与城市管理和服务的一项综合工程。
张静(2002)认为,“数字城市”应是四维(三维坐标加时间维)的、可视化的城市,不但包括城市三维空间的所有信息,而且还包括城市各种现象的历史、现状与未来信息,更为重要的是应包括人的信息如位置,甚至思维信息,是一个四维的空间信息系统。通俗一点讲,“数字城市”是指在城市规划、建设、管理以及生产生活中,利用数字化技术、信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字、信息及各种信息资源加以整合并利用。城市规划者、管理者和生活者,可以在有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境中,进行规划、决策、管理和生活,其感觉就像漫步于现实的街道上或是承坐直升飞机俯瞰城市一样。李京文、甘德安(2002)认为,信息化的实质就是数字化、网络化和智能化,因此,“数字城市”广义上指城市信息化,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,其本质是对物质城市及其相关现象(经济社会特征)统一的数字化重现和认识,是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市,促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调高速。这些学者把“数字城市”等同于单一的城市信息化建设,认为“数字城市”建设就是当前信息化发展过程中城市对信息化的一种回应。
李琦等(2003)认为,“数字城市”是从信息化角度,对信息时代及准信息时代城市状态的形象化刻化,表征在园林城市、生态城市等工业城市文明基础之上,信息化基础设施完备、信息数据资源丰富、信息化应用与信息产业高度发达、工业化与信息化持续协调发展、人居环境舒适的良性城市状态。“数字城市”工程就是要在集成化高速宽带城市通讯网络基础设施、城市空间数据基础设施、城市信息安全基础设施建设的基础上,整合城市信息数据资源,连接城市信息化孤岛,开展面向政府、企业、公众的个性化、多样性综合信息应用服务,同时,促进城市领域(行业)信息化建设,以信息化带动工业化,促进传统产业结构调整,优化城市产业结构、生态结构与城市空间规划,促进工业化与信息化的持续协调发展。刘忻(2003)认为,“数字城市”从功能上讲是城市信息的数字化、网络化、智能化、可视化,即将城市的各种信息,如城市管理、城市设施、自然资源、社会资源、人文环境、经济、历史等各方面信息,以数据形式整理、加工、存储、分类、管理,通过计算机网络实现全社会的信息共享、共建、交流、再现,通过对城市信息的综合分析和模型化处理,提高决策水平和应用效率,最大限度地发挥资源潜力,为城市发展和提高居民生活质量服务。从技术上讲,“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术、大规模存储技术、数据仓库技术为基础,以宽带网络技术和现代通信技术为桥梁,结合3S技术、遥测、虚拟现实技术,对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类描述,并通过城市管理与决策模型及其他应用模型,优化资源配置,提供科学决策的现代化工具。从理论上讲,“数字城市”在地理信息科学基础上,结合计算机及网络理论、现代城市理论、决策理论、控制论、系统论,复杂理论等,在计算机及网络中虚拟城市,并结合不同部门、不同层次的信息交流、融合和挖掘,实现城市的综合信息管理系统。
姜爱林(2004)认为,从城市建设的角度看,“数字城市”就是指在城市规划建设与运营管理以及城市生产与生活中,充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术,将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用的一种系统工程或管理模式。从信息化角度看,“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。
戴汝为(2005)认为,“数字城市”是一类开放的复杂巨系统。“数字城市”在功能、结构和庞大、复杂的多层次系统,及与周边、全国以至世界的联系等方面,无不具备着开放的杂巨系统的特性。
谢明(2005)认为,“数字城市”是对城市发展方向的一种描述,是对组成城市的各种要素和现象的一种数字化重现和认知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生产生活,促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流更加顺畅和协调。“数字城市”的建设基于地理信息系统、全球定位系统、遥感、网络、多媒体、虚拟仿真等技术,综合城市空间和人文信息,服务于城市规划、城市建设和管理、经济社会发展等各个方面。
江绵康(2006)认为,“数字城市”是“数字地球”的主要空间节点,是“数字地球”的重要组成部分,是“数字地球”在城市的具体体现。所谓“数字城市”,通俗地讲是指在城市的生产、生活等活动中,利用数字技术、信息技术和网络技术,将城市的人口、资源、环境、经济、社会等以数字化、网络化、智能化和可视化的方式加以展现。“数字城市”的本质是把城市的各种信息资源整合起来加以充分利用。
杜灵通、韩秀丽(2007)认为,可以将“数字城市”定义为利用各种信息获取、存储、传输、表达、处理等支撑技术,将表征真实城市的信息数字化,形成一个虚拟的城市实体,并利用这个数字化城市实体来解决各种各样的现实问题。它的目的跟数字地球一样,都是为了解决现实的自然和社会活动中诸方面的问题。
彭学君、李志祥(2007)认为,“数字城市”是指一个由数字技术支撑的信息化的城市,是指数字技术、信息技术、网络技术渗透到城市生活的各个方面,它应该能够自动和非自动地获取与城市有关的海量数据,并从中挖掘出有价值的信息为城市规划、建设、管理和可持续发展提供决策支持和具有数字实验室特性的技术系统,是一种虚拟城市模型。
李宗华(2008)认为,“数字城市”概念可以分为广义的和狭义的两种。广义上指城市信息化。它既是城市信息化总的概述,又是城市信息化的目标,是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市,促进城市人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调。“数字城市”是为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段,是对城市发展方向本质特征的一种描述。狭义上是指综合运用地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感系统(RS)、网络等关键技术,建设服务于城市规划、建设、管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。
陈建军(2010)认为,“数字城市”具有双重含义:一方面,是指以遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等空间信息技术为主要手段,对地理信息资源进行整合,构建“数字城市”地理空间框架,建设城市地理信息公共服务平台,是城市实体在计算机中的虚拟表达;另一方面,是指以城市地理信息公共服务平台,通过城市信息基础设施建设,开发、整合、利用各类信息资源,实现城市的经济、社会、生态各个运作层面的智能化、网络化、数字化。
尽管对于“数字城市”的定义还无法形成统一的标准化定义,但从专家们的意见和城市信息化实施的过程看,其狭义上的理解取得了比较一致的看法,“数字城市”就是基于3S(地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS)等关键技术,深入开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、城市建设和管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统。从信息化广义角度看,城市系统处于一个开放的环境中,需要不断的和环境交换物质、信息和能量,是一个复杂的信息系统。
总之,“数字城市”是信息时代背景下城市及其理论发展的一种必然,是现代城市发展的必经之路。它是以信息技术为支撑、以信息服务为中心的一种城市发展模式;它以可视化、网络化、智能化的表达方式对物质城市进行数字化的再现与升华,形成统一的、可共享的信息管理与服务数据库系统(如综合市情系统、城市规划系统,智能交通系统、远程教育或医疗系统等),为市政府提供决策支持、为民众提供服务。它具有使现代城市管理更快捷高效、使城市居民更轻松方便的众多优点,是未来城市可持续发展的一个主要方向。“数字城市”是21世纪城市发展的新主题,也是提高城市综合竞争力,促进城市经济发展、社会进步和人民生活水平提高的新动力。在这种认识下,“数字城市”不再是一个技术性概念,“数字城市”是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态,建立在已有的物质城市基础上,结合多种学科技术,实现城市的可持续发展。
三、“数字城市”的内容与框架
杨开忠、沈体雁(2001)认为,作为城市空间信息运行系统,“数字城市”是一个包括运行机制与保障系统、空间信息技术系统、空间信息增值服务活动与产业系统、社会文化系统等层面在内的多层次框架体系。段学军、顾朝林等(2001)认为,“数字城市”由下列体系构成:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作体系、法规和财经体系等(见图1)。“数字城市”的功能结构为:(1)数字商务,包括网上贸易、虚拟商场、网上市场管理等;(2)数字金融,包括数字银行、数字股市、数字期货、数字保险等;(3)数字社会,包括数字影院、戏院、数字旅游、网上办各种手续等;(4)数字教育,包括虚拟教室、虚拟实验、虚拟图书馆等;(5)数字医院,包括网上健康咨询、网上会诊、网上护理等;(6)数字政务,包括数字会议、数字议会等。寇有观(2001)认为,“数字城市”不仅包括城市的数字经济、数字社会、数字生活、数字政府、数字企业、数字社区和数字家庭等,而且包括城市的数字地籍、数字规划、数字水系、数字交通、数字电力、数字通信、数字旅游、数字生态、数字抗灾、数字商务和数字金融等。同时,寇有观还建立了一个“数字城市”系统框架。这个“数字城市”系统是城市公用信息平台上的空间信息获取更新处理和应用系统,包括城市公用信息平台(网络体系)、城市空间数据基础设施、城市地理空间数据交换中心、行业空间数据工程数据获得和更新体系、数据库体系、应用体系、动态监测体系等(见图2)。
姜爱林(2002)认为,“数字城市”构建的基本框架应包括5个方面:(1)通过推动信息化建设,使政府的宏观调控机制与培养竞争机制达到有机的统一,形成公平、有序的市场秩序。(2)加强政策法规建设,体现管理意识,实现可持续发展。(3)建好地理信息系统基础数据平台,促进基础信息资源有效共享。(4)建立应急联动指挥和智能交通管理两个综合性应用系统,带动一批行业信息系统建设。(5)推进基础教育信息化,培养信息化人才,为构筑学习型城市服务。
张静(2002)认为,“数字城市”的主要内容有3项:(1)信息基础设施,要有高速宽带网络和支撑的计算机服务系统和网络交换系统,也就是说“数字城市”的第一项任务是解决“修路”的问题,即为“数字城市”建立一条信息高速公路。(2)数据和信息,特别是“空间数据”。据统计,人类生活和生产的信息有80%与空间位置有关。“数字城市”的基础平台是城市空间数据框架,这个框架提供一个可以精确地、始终如一地获取、配准和集成城市空间信息的基础。它包括空间控制数据,航测与遥感影像数据,各种比例尺地形图数据库,以及相关的专题数据库等等。(3)人,管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。与管理我们的“现实城市”相对应,管理“数字城市”要逐渐建立起相应的机构和规范,要不断地对网络系统和数据进行建设、更新、维护和升级,并协调用户的访问。除管理“数字城市”的人之外,培养使用“数字城市”的人也是一项重要的基础工作。只是建设了“数字城市”而没有人用,也是一种浪费,也产生不了社会经济效益。只有成千上万的企业,成百万、上千万的市民应用“数字城市”才可以产生巨大的社会经济效益,促进国民经济的快速发展。
段学军(2003)认为,“数字城市”的基本框架由6个方面构成:(1)数据获取与更新体系。包括各类遥感设施,即高分辨率高光谱卫星、星―机―地数据接收设施、地面台站及人文、经济等数据获取设施等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施,多分辨率海量数据实时存贮、压缩、处理技术,元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)数据信息提取与分析体系。包括数据互操作、多源数据集成、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务、分布处理和互操作协议等。(5)应用模型体系。为用户提供实际应用的解决方案,利用其我们将能够更好地认识和分析所观测到的海量数据,从中找出规律和知识。(6)专用软件体系。完成城市信息处理、实现“数字城市”功能的基本工具,包括数字图象处理软件、GIS软件、统计分析软件、数据可视化软件等。承继成等(2003)提出,“数字城市”内容框架包括基础设施、资源管理和应用服务三部分。基础设施包括通讯层、数据层、保障层三部分。管理层主要是指对“数字城市”信息基础设施的管理及信息数据资源的集成与融合、应用的集成与融合的管理。应用服务层包括基础公共服务层、管理应用层、业务应用层、服务应用层(见表1)。
岳为民(2003)从“数字昆明”的角度指出,“数字城市”的基本框架是由“一个关键、三个基础、三条主线、七大支柱”构成:(1)一个关键。就是城市数据的全面规范和高度共享。(2)三个基础。即信息基础设施、空间基础数据及管理“数字城市”和使用“数字城市”的人。(3)三条主线。第一,政府管理与决策行为的数字化(数字政府);第二,企业经营管理行为的数字化(数字企业);第三,市民生活的数字化(数字生活);(4)七大支柱:即政府上网、电子商务、信息产业、信息港、智能建筑、智能交通与城市规划、建设和管理信息化。
姜爱林(2004)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”的技术组成包括:(1)宽带多媒体网络;(2)电子地图及网站服务系统;(3)高分辨率卫星、航空遥感技术;(4)三维地理信息系统技术;(4)OPEN GIS标准、远程互操作、互运算等信息共享技术;(5)虚拟仿真技术;(6)“数字城市”信息模型与体系结构,包括城市建筑、交通、能源、通信、服务、文化设施和行政管理的信息模型及体系结构;(7)“数字城市”的运行管理技术,包括通信网络系统及其管理,数据组织及数据转换,决策模型管理,城市信息安全保障机制;(8)“数字城市”的功能系统,包括公用信息平台,专业信息平台等。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。王凤霞、张超(2004)在“数字地球”和“数字城市”的基础上,提出了“数字上海”总体框架模型(如图3所示)。
谢明(2005)综合当时我国“数字城市”建设和发展的情况提出,“数字城市”框架主要由以下四个方面构成:(1)数据获取和更新体系。通过各种手段获取的“数字城市”相关信息,包括城市空间数据框架(基础电子地图、卫星影像、航空影像)、城市规划建设信息、城市社会经济信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理过程中对各种信息进行更新的机制。(2)数据存储、加工和管理体系。该部分内容包括建立起海量数据存储体系,实现数据的高速存取,并在空间定位的基础上实现对信息的加工和管理,包括元数据管理、空间数据仓库、多源数据集成与互操作、海量空间数据的职能提取与分析、辅助决策支持等。(3)网络支持体系。包括高速宽带网络、智能网络、支持基于网络分布式计算的操作系统、基于对象的分布式网络服务等,共同构成支撑“数字城市”的基础网络体系。(4)专用软件和辅助决策支持系统。用于完成城市信息处理、实现“数字城市”各基础功能的工具软件,包括数字图像处理软件、地理信息系统软件、统计分析软件、数据可视化软件等等,并由此衍生出基于各种决策模型的辅助决策系统和应用解决方案。
寇有观(2006)认为,“数字城市”总体框架可以概括为五大平台、五个中心、五类应用、五大工程,政策、法规、标准、规范体系和安全、组织、资金、人才保障体系等。五大平台是信息网络平台、公用信息平台、专题信息平台(多个)、空间信息平台和决策支持平台。五个中心包括信息网络互联中心、信息资源管理中心、身份认证中心、信息服务中心和决策支持中心。五类应用包括电子政务、电子商务、社会服务、经济运行服务和城市规划、建设、管理与运营。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社会劳动保障信息工程、社区服务信息工程和金旅工程。“数字城市”大力推进地理信息系统、卫星定位系统和遥感技术在城市的应用。
孙旭阳、冯一民(2006)认为,“数字城市”的建设内容主要包括7个方面:(1)城市信息基础设施建设。(2)城市基础数据库建设。(3)电子政务建设。(4)电子社区建设。(5)公共信息服务体系建设。(7)数字行业应用建设。吴庆双(2007)认为,“数字城市”的构成体系包括:数据获取与更新体系、数据处理与储存体系、信息提取与分析体系、数据与信息传播体系、数据库体系、网络体系、应用模型体系、专用软件体系、咨询服务体系、专业人员体系、用户体系、教育体系、标准与互操作系统、法规与财经体系等。
马娟、秦凯(2007)认为,“数字城市”建设的主要任务包括:城市地理信息数据库建设、基础地理信息采集体系的建设、政策法规与标准体系的建设、技术支持体系的建设、地理空间信息交换网络体系建设、组织机构的建设等,以及实现覆盖整个城市的多尺度、多分辨率、现势性好的基础地理信息数据。
彭学君、李志祥(2007)认为,数字化城市涵盖了整个城市各方面的信息及应用,总体上可分为三个层次十个组成部分。三个层次为信息基础层、应用层、综合决策层。十个组成部分包括:城市公用信息网络平台和骨干网、空间数据等基础设施、政府类应用、企业类应用、公众类应用、区域类应用、数字门户网站、信息资源管理中心、城市综合决策指挥系统、政策法规规章及管理制度和技术标准及各种应用规范。
李宗华(2008)认为,“数字城市”涉及城市信息化的方方面面,总体上可以分为3个层次、9个组成部分,它们构成一个统一的整体(如图4所示)。3个层次为:基础层、管理层和应用层。9个组成部分为:城市信息基础设施、城市空间数据基础设施、空间信息资源管理与交换中心、法律法规与政策、技术与标准、政府类应用、行业类应用、企业类应用和公众应用。
曹蕾(2009)认为,“数字城市”的内容可以概括为4个方面:城市基础设施数字化,城市信息和交换网络化,城市生活和管理智能化和城市空间数据可视化。“数字城市”框架体系大体由3部分组成:(1)基本平台部分,主要为城市综合信息平台、城市空间基础信息平台和城市电信基础设施平台;(2)“数字城市”服务对象(用户),该部分主要为政府、企业、社区、公众构成的各类应用系统,作为核心应用系统是“数字城市”发挥作用的根本;(3)关键技术,它是“数字城市”的技术支撑,主要为计算机技术、海量数据存储技术、宽带网络技术、3S技术、对地观测技术、虚拟现实技术、互操作技术等。
张立平(2009)认为,“数字城市”的内容包括技术组成、组织结构及应用等方面。“数字城市”组织结构,即“数字城市”工程将通过建设宽带多媒体网络、地理信息系统等基础设施平台,整合城市信息资源,建立电子政务、电子商务、社会保障等空间信息管理服务系统。“数字城市”是城市信息技术的综合应用,也是当前信息技术应用最广泛的领域。就这个意义而,“数字城市”应用十分广泛,归纳起来主要有12个方面:电子政务、电子商务、城市智能交通、市政基础设施管理、公共信息服务、远程教育、社会医疗保障、社区管理、突发事件处理、城市环境检测、智能化小区、水网调配。“数字城市”的体系结构包括:(1)数据获取与更新体系。包括城市地表、上空及地下等自然地理数据的自动获取系统,城市基础设施数据的实时获取和更新体系,城市人文、经济、政论等社会数据的变更与监控系统等。(2)数据处理储存体系。包括高密度高速率的海量数据储存设施、多分辨率海量数据实时地存储、压缩、处理技术、元数据管理技术、空间数据仓库等。(3)信息提取与分机体系。包括数据互操作、多元数据集成、信息智能提取分机、海量空间数据的智能提取与分析、决策支持等设施与技术。(4)网络体系。包括高宽带网络、智能网络,支持基于网络的分析式计算操作系统,基于对象的分布式网络服务,分布处理和互操作协议等。(5)应用体系。包括城市规划、地籍管理、城市防灾、城市交通等。同时还包括城市网络生活方式等。(6)管理体系。包括专业人员小组、教育培训、安全管理、系统维护、标准与互操作规范、相关法规等。
马佩勋、谢海波(2009)认为,“数字城市”的框架体系涵盖了城市建设的各个方面,是由战略政策层、信息基础层、应用服务层和分析决策层组成的有机整体。战略政策层包括“数字城市”的发展战略及总体框架、信息技术标准、政策法规规章制度和技术保障体系等;信息基础层由城市公用信息网络平台、中心骨干网、区域骨干网、通信管线、空间数据、业务标准体系和协调维护机制等组成;应用服务层根据“数字城市”功能特征分为电子政务、电子商务、城市规划建设及运行、经济运行服务和社会综合服务等五类应用;决策分析层是跨行业、跨区域的综合性应用系统,主要包括城市智能交通管理系统、城市环境监测分析系统、城市发展预测决策系统和城市防灾、救灾及应急处理系统等。基本框架如图5所示,战略决策决定和指导信息基础建设,并在此基础上实施应用服务,通过决策分析又反过来指导战略决策的制定。
四、小结
“数字城市”是空间时代与信息社会发展历史的必然产物,同时,又是城市可持续发展与整体功能提升的必然依托,是新的经济建设增长点,这一特点决定了其发展将是跨越式的。“数字城市”为认识物质城市打开了新的视野,对城市规划、城市建设和城市管理展示出了一系列全新的理念,为调控城市、预测城市、经营城市提供了革命性的手段。“数字城市”的战略研究、数据和技术集成框架等基础研究和原型系统建设,必然与其应用研究相辅相成,齐头并进。“数字城市”建设是一个非常庞大的系统工程,涉及城市社会、经济、文化、政治、环境等各个方面,是多学科的融合体,因此,不仅要有先进的技术为基础,更需要管理体制、机制和政策作保障,还需要市民和整个社会信息素质的提高。(编辑:何乐)
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篇12
1前言
近年来，随着计算机技术和地理信息技术的不断发展，研究人员利用虚拟现实技术在地理学研究上展开了大量的尝试，在技术应用、相关信息系统研发及理论研究上均取得了突出的成果，并在不断的探索与总结的基础上，逐步形成了虚拟地理环境的概念。
虚拟地理环境概念自提出以来，经过十多年的发展，目前已经逐渐被广大研究人员所接受，但尚未形成统一的认识。为明确界定虚拟地理环境的研究内容与边界，部分研究人员对虚拟地理环境的定义及其理论与方法展开了讨论。
龚建华、林珲等人通过一系列的论文和专著，较为系统的开展了虚拟地理环境理论和方法的探讨，认为虚拟地理环境是以化身人、化身人群、化身人类为主体的一个虚拟共享空间与环境，它既可以是现实地理环境的表达、模拟、延伸与超越，也可以是指赛博空间中存在的一个虚拟社会（社区）世界。并进一步提出了关于虚拟地理环境的研究框架（龚建华等，2006,2009；林珲等，2005，2007，2009；龚建华、林珲、鲁学军，2002），把信息（地理）哲学和非线性科学作为研究虚拟地理环境的基础性理论，把可计算人地关系作为虚拟地理环境的理论核心，围绕该核心研究与虚拟地理环境相关的人地系统论、地理认知、地理计算和人工智能。
闾国年（2009）认为，虚拟地理环境研究在计算机网络和虚拟三维空间环境下，通过分布式协同交互，实现地理环境可视化的表达、地学问题的分析处理、地理规律的提炼、地理现象的模拟、地理环境变化的再现与预测以及人类活动影响的评价，探索地球各圈层内部的结构特征、分布规律、演化过程以及圈层之间物质流、能量流、信息流的传递方式及其动力学机制。
朱庆认为虚拟地理环境可以简单定义为真实地理环境在计算机中的一种抽象数字化的逼真表示，使人们可以探查汇集有关的自然和人文信息，并与之互动。
以上对虚拟地理环境定义体现了虚拟地理环境研究领域的不同侧重点，强调网络空间载体下三维空间的计算机实现，强调化身人的参与性，而忽视了其它维度、其它形式的虚拟地理环境，忽视了将虚拟作为一种手段来对人类无法触及的地理环境的研究，同时也忽视了对虚拟地理环境本身作为一种虚拟存在的环境系统的研究。
2虚拟地理环境的概念
2.1 虚拟地理环境概念的形成
虚拟地理环境源自于地理环境，是地理环境与现代虚拟技术和手段相结合的产物，是地理环境在现代科学技术辅助下的一个延伸。因此，要正确认识什么是虚拟地理环境，我们首先需要了解地理环境的概念。
地理环境是指一定社会所处的地理位置以及与此相联系的各种自然条件的总和，包括气候、土地、河流、湖泊、山脉、矿藏以及动植物资源等。可分为自然环境(或自然地理环境)、经济环境(或经济地理环境)和社会文化环境。它具有三个特点：(1)具有来自地球内部的内能和主要来自太阳的外部能量，并在此相互作用；(2)它具有构成人类活动舞台和基地的三大条件，即常温常压的物理条件、适当的化学条件和繁茂的生物条件；(3)这一环境与人类的生产和生活密切相关，直接影响着人类的饮食、呼吸、衣着、住行。
在传统技术条件下，研究人员主要通过实地调查和统计分析的方式对地理环境中的现象及规律进行研究。受各种条件限制，人们对涉及时间跨度比较长或是自然条件比较恶劣而无法到达区域的地理环境现象和规律及其对人类生产生活的影响无法开展有效研究，如深海地理环境、地下环境、地壳运动等。随着科学技术的发展，研究人员有了更多的现代化手段来开展地理环境研究，虚拟化就是其中一个重要的研究手段，尤其是以计算机为基础的数字虚拟技术，为现代地理学的发展和繁荣做出了不可磨灭的贡献。研究人员首先抽象化的建立现实地理环境的各种运行模型，输入实际的或调整后的参数，并利用计算机强大的运算能力和可视化表达能力，以虚拟的形式来实现一个类真实或虚构的地理环境，以研究各种地理环境问题。我们称这样的环境为虚拟地理环境。
在研究人员建立的众多虚拟地理环境中，有一部分只在实验室中运行，用于研究特定的地理环境问题；有一部分走向了大众化，并被人们所接受，而逐渐形成了一个实际运行中的虚拟地理环境。在这个环境中，人们可以通过化身（Avatar）的形式参与进去，开展各种社交、商务、娱乐等活动。如此一来，这个虚拟地理环境就逐渐活了起来，成为了现实地理环境的一个虚拟化扩展，成为了人类活动的另一个舞台，成为了一个以虚拟化形式存在的“实体”地理环境，影响着人类的生产生活。
由此，本文认为，虚拟地理环境可以定义为：以目标地理环境为原形，以虚拟化技术为基础而建立的一种抽象化的地理环境。它既可以是现实地理环境的表达、模拟、延伸与超越，也可以是虚拟空间中存在的一个虚拟社会（社区）世界。
2.2 虚拟地理环境的两方面含义
通过以上的定义，我们可以看出，虚拟地理环境包含两个方面的含义：
一方面，它是一种技术手段，是在现代科学技术的基础上，以虚拟化的方式开展地理环境研究，其目的是探索地理环境的运行规律，研究解决地理环境中的各种问题。通过虚拟化的方式，研究人员可以精确化的模拟各种自然、经济及社会人文地理环境，检验各种复杂的运行模型，可以通过与环境中的各要素进行交互与互动，或改变一些前置条件来影响虚拟地理环境的发展，以观察不同条件对地理环境的影响，进而总结出一般规律，为现实地理环境工作提供指导和决策支持。而这些是以往传统研究手段所无法做到的。虚拟地理环境作为一种研究手段一经提出，便极大的影响地理环境科学研究领域，推动着地理环境科学研究的快速发展。
另一方面，它是一种虚拟存在，是研究的对象。随着虚拟地理环境的发展，尤其是被大众所接受，越来越多的人参与到虚拟地理环境中去以后，虚拟地理环境便逐渐成为现实地理环境在虚拟空间的一个延伸与超越，并对经济及社会人文地理环境产生着巨大的影响，进而间接的影响着自然地理环境发展。在这种情况下，虚拟地理环境的重点不再是其实现的手段与方法，而是应用虚拟化方法所产生的虚拟地理环境本身。由于虚拟地理环境作为一种虚拟存在的“实体”地理环境时间还不长，因此人们还无法完全认识在这个环境下各要素之间的关系以及其对现实地理环境的影响。在未来一段时间内，这方面的研究将是虚拟地理环境研究的主要内容。
篇13
安全生产预警作为安全问题事前管理以及事故控制的有效手段，起着举足轻重的作用。目前，安全生产预警已经被广泛应用于各个领域，笔者选取煤矿安全生产预警、建筑施工安全生产预警以及道路交通安全预警等高危行业进行安全生产预警现状分析。
2．1煤矿安全生产预警
煤矿安全生产预警是以煤矿安全生产法律法规为依据，利用现代化工具和各种技术手段，收集各类数据如人、环、物等状况，同时针对安全生产活动进行评估、审核、整理、分析、监测，发出不同阶段的安全生产预警信号。国内在20世纪90年代后期出现了煤矿行业的微观预警，其思想和方法基本源于经济预警的基本理论。其后，张明从作业人员、设备设施、工作环境、管理状况方面建立了初步的煤矿安全生产预警指标体系，构建了基于模糊综合评判法的预警管理系统。牛强等利用自组织神经网络研究了煤矿安全生产预警模型和安全生产预警专家系统。随着人工智能技术以及计算机技术的发展，一些新兴的改进的方法也被提出，如丁宝成构建了基于模糊层次分析法及补偿模糊神经网络的煤矿安全生产预警组合模型。邵长安等构建了基于地理信息系统(GIS，GeographicInformationSystem)的煤矿安全生产预警系统，通过GIS技术对空间的动态数据进行收集及处理，并采用BP神经网络进行系统模型构建。这一系列的研究极大地推动了煤矿预警技术的发展，为预警技术在煤矿安全生产中的应用做出了积极的贡献。
2．2建筑施工安全生产预警
我国的建筑生产安全事故严峻程度仅次于矿山和危险化学品领域，严重影响了建筑业的可持续发展。国内外很多学者从20世纪六七十年代就开始对建筑业的安全和健康问题进行了大量深入细致的研究，主要通过调查统计方法建立模型，获取安全管理指数，进行建筑安全事故预警。目前，一些学者通过对建筑安全事故的成因分析，已研究了用预先危险性分析法、灰色综合评价方法等多种风险预测理论方法，对生产事故风险进行预警。冯利军通过事故致因理论以及危险源辨识对建筑安全事故成因进行了深刻的分析，建立了建筑安全事故成因诊断的分析模型(ARCTM，Acci-dentRootCausesTracingModel)。在建筑安全事故预警方法上，运用比较多的有基于模式分类的贝叶斯预警方法、神经网络方法以及遗传－神经网络法等。随着计算机技术的发展，一些学者也采用了新兴的方法进行事故预警，如赵平等强化人、机、环境、管理4方面的安全隐患信息和危险源的预警管理，采用多源信息融合技术的D－S证据理论法对不确定的复杂的工程数据进行定性分析和融合，用融合的最终数据判断施工项目的安全施工状态。针对建筑安全事故数据收集困难、数据集为小样本的特点，解决小样本数据集有特殊优势的支持向量机方法也逐步运用到建筑安全事故预警研究中。赵元庆等针对建筑施工项目安全风险评估的精度要求以及施工特点，首次提出基于粒子群算法优化的支持向量机方法，从人员、设备、材料、环境、技术以及管理几大方面进行指标选取，结果显示精度较高，具有一定的实际应用价值。
2．3城市道路交通安全预警
道路交通安全预警，就是依据对道路交通事故发展稳定状况的判断，采用定性与定量相结合的方法，对道路交通安全发展态势进行过程描述、追踪分析和警情预报。国内交通安全预警理论的研究，包括高速公路交通安全管理、铁路交通安全管理、空中交通安全预警管理、城市道路交通安全预警以及交通灾害的研究。城市道路交通安全预警方法多样，基于车速的交通事故贝叶斯方法、模糊评判法等都是较为常用的预警方法。例如:王宁从宏观层面和微观层面分别构建了区域城市道路交通安全预警系统和局部城市道路交通安全预警系统的模型，采用贝叶斯矩阵法(BMOM，BayesianMethodofMatrix)预测交通事故，分析城市道路交通安全状况，根据预警等级进行报警。例如:宇仁德等针对道路交通监测数据多样性、空间性以及多属性等特点，建立了基于GIS的道路交通安全预警系统，构筑了数据采集与接收子系统、数据分析与处理子系统、数据查询子系统、事故评价、检测与预测子系统以及报警与调度子系统。此外，李玲琦对基于智能交通系统(ITS，Intelli-gentTransportSystem)的事故多发路段预警技术进行了研究，提取了运行车速作为单车运行状态下的事故前兆特征变量，建立了由交通环境信息采集、危险状态判别、预警信息和通信4部分组成的高速公路事故多发路段预警系统。
3各行业安全生产预警对比分析
煤矿安全生产预警、建筑施工安全生产预警以及城市道路交通安全预警都是安全生产预警在重要行业的具体应用，安全生产预警系统要求首先对该行业生产事故影响因素分析，通过指标选取原则，从影响因素中提取指标，并采用层次分析法或者相对重要程度等级法进行指标权重的划分，再选取相应的数学方法构建预警模型，通过输出值确定安全状态，并相应的预警信号。不同行业安全生产预警的流程基本相同，但是仍旧存在一些差异，主要概括如下:
3．1指标的选取
煤矿安全生产预警中指标的提取主要包括作业人员、机械设备、工作环境、管理状况、地质条件等，大部分学者主要从以上5个方面进行指标体系的构建，部分学者则选取了煤层赋存条件及开采条件作为预警指标进行安全生产预警，指标覆盖性不够，因此预警效果不明显。建筑施工安全生产预警中指标的提取则主要从人、物、环境、管理4个方面进行，对建筑行业来说，物的因素主要指的是施工过程中所涉及的设备、材料、半成品、燃料、施工机械、机具、设施、能源等;此外，在建筑施工安全生产预警指标中，还考虑了安全投入这一因素。城市道路交通安全预警指标主要从人、车、道路、交通管理、交通环境5个方面进行了考虑。各行业安全生产预警指标的选取见表1。
3．2预警方法
安全生产预警是通过分析事故影响因素与事故发生或者事故发生风险之间的关系的技术，常用的预警方法包括指数预警法、统计预警法以及模型预警法，其中模型预警法主要用于监测点比较多、影响因素复杂的情况，包括灰色系统理论、模糊综合评判法、人工神经网络等。针对于不同行业的基本特点，安全生产预警方法的选取也不尽相同。煤矿安全生产预警、建筑施工安全生产预警以及城市道路交通安全预警常用的方法见表2。
3．3运行效果
国内的煤矿预警研究早期主要借鉴经济预警的理论和方法，但经济运行机制与煤矿灾害的发生机理迥异，缺少对煤矿灾害预警机理的研究。同时，部分研究工作中构建的煤矿灾害指标体系主要针对水灾、火灾、瓦斯突出等某一具体灾害，不具有动态适应性。现今的煤矿安全生产预警系统能够从宏观上进行把握，针对煤矿的整个生产和安全系统进行全方位的系统设计，并且预警的准确程度也在逐步提高。
在建筑生产安全事故管理方面，绝大多数研究都是对建筑生产安全事故的事后分析，少数进行生产安全事故预警工作的研究也主要是利用传统的方法进行，建筑施工预警理论不成熟。要想在建筑安全生产预警方面取得一定的进展，就必须广泛借鉴其他学科，特别是人工智能、模式识别、人工神经网络、遗传算法等智能学科和非线性系统学科的研究成果。对于城市道路交通安全预警问题已经进行了大量卓有成效的理论研究和工程实践，但研究工作还相对较为零散，只是进行局部的指标体系设计，没形成一个清晰成熟的交通安全预警系统的概念。
4结论
1)单指标预警时可通过对各项指标的国家标准值进行预警阈值的确定，综合预警则通过事故等级或者安全状态各区间临界值，确定统一的预警阈值。
2)预警指标的选取涉及生产技术水平、安全管理水平、生产者和管理者的素质以及社会和文化等因素，根据各影响因素确定指标原则能够使指标的全面性和完整性得到保障。
