地理信息系統論文范文第1篇
關鍵詞多媒體技術，地理信息系統，空間數據，屬性數據，區域分析，數據模型
現今由于多媒體技術的迅速崛起和高速發展，越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術.如果將多媒體技術應用于地理信息系統(geographicinformationsystem，簡稱GIS)軟件中，勢必大大增強GIS信息的表現能力，擴大GIS的應用領域.那么怎樣將多媒體技術應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計科技論文：其一是怎樣將多媒體數據溶于GIS數據庫中，并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能；其二是在應用過程中，怎樣實現多媒體的播放功能.以下就這兩個內容及其應用前景談談我們的看法.
1多媒體數據的有效管理
通常，應用軟件中的多媒體數據有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數字化到數據庫當中，播放時從數據庫中取數據；另一種是播放時，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數據庫又分為空間數據庫和屬性數據庫，即我們可根據媒體數據的特性或應用軟件的要求將多媒體數據分別溶于空間數據庫和屬性數據庫中.
1.1GIS數據庫中多媒體數據的管理
1.1.1GIS空間數據庫中多媒體數據的管理目前，多數GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態的，實際上，很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態GIS(temporalGIS).時態GIS的組織核心是時空數據庫，即設計一個合理的時空數據模型是建立時態GIS的關鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態GIS產品的時空數據模型，一但時空數據模型的研究有所突破，不僅能解決時態GIS的應用問題，還將解決空間數據庫中動畫數據的管理問題，即可通過使用動畫技術來實現在屏幕上動態播放時空過程.如動態顯示衛星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.
有關時空數據模型，張祖勛［1］提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區域中每個狀態的全部信息，而只存貯某個時間的數據狀態(稱為基態)以及相對于基態或鄰近狀態的變化量.在此基礎上，建立分級索引，以便能快速找到所需的時空過程的數據.
要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個問題，一個是如何建立索引；另一個是如何設計用來描述兩個狀態變化量的差文件.
關于建索引的問題，筆者認為：基態，亦a,b,c,d分別表示時態GIS的4個時期；T.時間軸；t0,t1,…,tn分別表示時態在GIS某個時期的n+1個時態，其中tn為基態，即“現在”時態一次數據狀態——“現在”時態總是變化的，每產生一個新的現在時態，就應生成一個現在時態與前一次時態的差文件，同時根據現在時態所處的時間位置來決定是否產生新的索引差文件.以四叉樹為例，如圖1所示，當n為2i(i=2,3,…)的整數倍時，就需產生tn-2i～tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對任一時態的檢索速度，可將tn-2i+1～tn-2i的索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個數正好比新建的索引差文件個數少一個.
關于差文件，筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態的目標信息進行異或而產生的，這意味著差文件包含有兩類目標信息：一類是前一時態有而后一時態無的目標信息；另一類是前一時態無而后一時態有的目標信息.為了能根據差文件快速、連續地由一個狀態到過去另一狀態或最近另一狀態進行檢索，應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區分.(2)兩個狀態之間目標變化應是有對應關系的，即01(目標從無到有)；10(目標從有到無)；1N(目標從一個變成多個)；N1(目標從多個變成一個)，以及目標空間信息無變化，屬性信息有變化；目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索，在差文件中應將兩類各目標之間的對應關系予以標明，當然，這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數據庫模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關系信息組成，差文件中應將每個目標這3種信息之間的關系予以標明.
1.1.2GIS屬性數據庫中多媒體數據的管理有些GIS的應用中，認為多媒體數據是一種特殊的專題屬性數據.怎樣選擇多媒體數據的數據模型，使得既能遵循其自身特點，又能有效地建立起它與空間數據的聯系，是多媒體技術在GIS應用中的關鍵所在.
目前，多數GIS屬性數據庫使用的是關系模型.為能將關系模型應用于多媒體數據管理系統中，就必須對現有的關系模型進行擴充，使它不但能處理格式化數據，也能處理非格式化數據.楊學良［2］就這個問題提出了3種技術策略：將多媒體數據文件名作為關系中元組某列(或屬性)；將每個元組作為一個完整文件保存；元組中存貯格式化數據以及非格式化數據的引用項，而非格式化數據單獨存貯.
對比這3種技術策略，第一種技術策略方法簡單、容易實現，適宜于對多媒體數據進行播放.第二、三種技術策略雖然能夠實現并發控制和恢復，以及實現對多媒體數據進行編輯和拮取的應用，但由于此兩種技術策略將每個元組所對應的空間目標的專業屬性和多媒體屬性混在一起，這既增大了應用程序設計的復雜性，又不利于那些只需使用空間目標的專業屬性的一些應用的實現.為此，我們認為，在第一種技術策略的基礎上，增加一個或多個屬性項，用于存放多媒體數據的文件信息和數據流信息，當我們需要對多媒體數據文件進行特殊應用時，可根據文件信息和數據流信息對多媒體數據文件進行操作.
1.2GIS區域分析中多媒體數據的生成
多媒體數據生成的另一種方式是在GIS應用中，邊統計、分析運算，邊生成結果數據——多媒體數據.
1.2.1空間分析中多媒體數據的生成空間分析是一組分析結果依賴于所分析對象的位置信息技術［3］，因此，空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有：地形分析、疊加分析、緩沖區分析和網絡分析等.
為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結果，我們可用虛擬現實技術來實現.所謂虛擬現實［4］是一種由計算機生成的高級人機交互系統，即構成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環境，使用者通過專門的設備可在這個環境中實現觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感.比如，可用虛擬技術來觀察地形分析或網絡分析得到的空間效果，使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等，使觀察對象隨使用者的操作而動態旋轉.此時以動畫形式顯示的媒體數據隨使用者的操作產生并顯示.
1.2.2統計分析中多媒體數據的生成統計分析就是用數理統計方法開展區域分析.數理統計方法主要有：統計特征值、研究兩種或多種地理現象之間的相關分析，通過一組實際觀測數據分析系統變量之間因果關系的回歸分析，以及主成分分析等.
為了更加形象化，我們可以將數理統計結果以直方圖、曲線、曲面或區劃圖表示，甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者，還可以配上解說詞，以增加系統的感染力，而表現這些現象的媒體數據是在統計分析之后由系統自動生成并播放的.
2GIS應用系統中多媒體功能的實現
在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現，首先是受GIS應用軟件自身開發平臺的限制.多數情況下，GIS應用軟件的多媒體開發平臺宜選擇編程語言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS應用軟件相結合.一旦多媒體開發環境確定下來，那么怎樣實現區域分析中多媒體功能
2.1空間數據庫中多媒體數據的播放
由前所述，空間數據庫中存貯的多是各期間的時空數據，這些數據的結構與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以應用程序不能直接調用MCI函數和API函數，必須根據時態GIS的空間數據庫結構，設計一個相應的動畫播放程序來實現動態顯示功能.
下面簡述動態顯示時態GIS中ti～tj狀態的算法步驟(0≤i≤j≤n，其中n為現在時態).(1)由基態開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態信息.(2)顯示ti狀態信息.(3)根據ti差文件，擦除ti狀態有而ti+1狀態無的信息，顯示ti狀態無而ti+1狀態有的信息.(4)i+1i.(5)當i＜j時，轉(3)；否則結束.
如果用上述算法來實現動態顯示時空過程，還有很多細節需要設計.首先，在(1)步驟，從基態開始，逐級逐步檢索，每檢索到一個狀態差文件，就需根據差文件來生成該狀態信息，直到ti狀態處；其次，在(3)中，需要用到動畫技術，擦除前一狀態信息實質為恢復該處顯示內容，而顯示后一狀態信息之前，需保存后一處信息內容，再予以顯示新狀態信息.
2.2屬性數據庫中多媒體數據的應用
一般來說，多媒體數據主要應用于兩個方面：一個是簡單播放；另一個是對多媒體數據進行編輯和拮取.對于前者，只要使用MCI函數或API函數按屬性數據庫中其他屬性的要求進行播放；對于后者，這就要求程序員熟悉多媒體數據文件格式RIFF，根據多媒體數據的文件信息和數據流信息，通過調用多媒體文件輸入/輸出函數來實現多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.
3多媒體技術在GIS中的應用前景
(1)實現資源信息的科學管理，提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數據信息形式，而在管理空間信息的同時，對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放，大大增加了信息的表現能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身，會豐富教育、娛樂軟件的內容及表現手段.比如有關地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統.GIS和多媒體技術合為一體的這類系統會比以往的信息系統更具有表現力.比如房地產公司的銷售系統，既能表明所售住房的空間位置，又能從中檢索其住房環境及內部結構，而且可以動態地刪去當天已售出的房子，給出不同價格等；旅游導游系統，可以在為觀光游客制定導游路線時，就能對不同地方的景點產生身臨其境的感覺.
總之，將多媒體技術和GIS技術相結合，是計算機應用領域的一個發展方向，它會改變人們的工作、生活、思維方式，推動信息社會的前進.
參考文獻
1張祖勛.時態GIS數據結構的研討.測繪通報，1996,(1):19～21
2楊學良.多媒體計算機技術及其應用.北京：電子工業出版社，1995.138～139
3邊馥苓.地理信息系統管理和方法.北京：測繪出版社，1996.149
地理信息系統論文范文第2篇
關鍵詞：時態地理信息系統；時間；時間數據庫；系統
中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2012）0120016-02
自從二十世紀六十年代末世界上第一個地理信息系統——加拿大地理信息系統（CGIS）誕生以來，人類對地理信息系統的研發就沒有停止過，而且經過1973—1982年的大量實驗開發階段，到八十年代末全面進入了商業開發和運作階段。現在，GIS已經被普遍用于測繪、資源開發與管理、農林水利、城市建設與規劃、國防建設和全球變化與地學研究領域。
在GIS不斷發展和完善的過程中，新的觀念和思想使計算機技術具有了靈魂和指導?？梢哉fGIS是將計算機信息技術與地學等相關專業知識完美結合的杰作之一。隨著計算機技術的發展，GIS關于對具體事物的描述方法從單一實體，相互聯系的平面投影，到更加廣闊的空間，在不斷完善。
1 時態地理信息系統（TGIS）的產生和發展
時態地理信息系統（Temporal Geographic Information System，TGIS）是能夠處理時間因素，可跟蹤和分析空間信息隨時間變化的地理信息系統。TGIS的觀念最早由Thrift在1977年首次提出，Basoglu和Morrison于1978年設計了最早的HGIS（Historical Geographic InformationSystem）。但由于計算機技術的限制，此后相當一段時間內TGIS無人問浸。直到Lorentzos和Langran分別于1988年和1989年完成了關于TGIS方面的博士論文，才將TGIS的研究重新推向了一個高潮。
為促進TGIS的發展，1996年UCGIS（University Consortium forGeographic Information Science）將TGIS作為“地理描述擴展”的一部分列入GISci十大優先研究領域之列。使TGIS的研究廣泛展開。
1.1 時態地理信息系統（TGIS）的涵義
空間（Location）、時間（Time）和屬性（Attribution）是描述客觀對象的三個基本要素。但相對成熟的GIS對空間和屬性的描述比較全面，對時間性的處理大多是靜態的。GIS對客觀對象是“快照”式的描述，系統對“過去”和“將來”的描述非常困難。而且，由于來自不同時間的信息可能會導致錯誤匹配，實際中往往造成分析中的邏輯錯誤。這就在一定程度上限制了GIS的應用，尤其是對時間性要素要求比較嚴格的管理活動。
TGIS是能夠跟蹤和分析隨時間變化的空間、非空間信息的地理信息系統。在TGIS中，地理實體對象可以描述為如下的關系：
E=f（S，T，A）
其中：E為被描述的地理實體或事件；f為映射關系；S為空間參數，通過空間坐標體系和空間關系來描述；T為時間參數，通過時間坐標體系和對象的發展過程的關系來描述；A為屬性參數，是對被描述的、具有特定的空間和時間參數的地理實體的特性的描述。
由于地理實體的空間、時間和屬性要素具有不可分割性，因而只有對這三個屬性的完整表達才能揭示地理實體和現象的特征、規律。完善的TGIS應該具有基本的儲存、分析、更新、質量控制、調度、模擬以及靜態制圖的功能。
1.2 關于TGIS中的時間
傳統的GIS基本上是針對空間和屬性兩方面的數據，而TGIS還要在此基礎上考慮時間要素。因此，需要對時間要素進行認真分析。
從信息系統來看，時間是一條沒有端點、向過去和將來無限延伸的線軸。由于客觀地理實體與光速之比可以忽略不計，因此，可以認為時空之間不產生相互作用，時間僅是一種特殊的測度標準，它反映了事件序列的表現形式。在TGIS中，根據時間對事件的影響可以將時間類型歸納如表1。
在系統信息中包含了上述的時間信息，就可以使GIS的分析、評價、預測等功能更進一步。而目前對TGIS研究的重點之一正是如何處理因引入時間要素而成幾何積數增加的數據信息。
2 時態地理信息系統（TGIS）發展的相關技術
2.1 計算機等相關技術是TGIS的基礎
從GIS的發展過程可以清楚地看出，GIS的發展與計算機技術的發展息息相關，計算機技術的每一次突破都會帶來GIS的大發展。但是，TGIS從一開始就受到海量數據和計算速度的影響。實際上，數據和計算速度同是時間這一個問題的兩個方面。在計算速度一定的情況下，隨著數據的增加。處理的時間就會延長；在數據信息量不斷增加的情況下，計算速度得不到同步提高，處理的時間也會延長?？梢?，時間是數據信息處理中的主要因素之一。同時，合理的時間組織一方面可以系統中減少數據的冗余，另一方面又可以提高系統的運算速度。因此時間又是影響計算機處理的主要因素之一。正確處理時間因素是當前計算機發展中必須面對的一個主要問題，也是TGIS的發展契機。
目前，隨著計算機儲存技術和運算速度的不斷提高，TGIS的研究具備了必要的基礎。而由于網絡技術的發展，數據信息的標準化的加快，數據信息共享的逐步實現，大大節約了系統內有效的儲存空間，對TGIS的發展起到了積極的推動作用。
2.2 時間數據的合理組織是IGIS的保障
時間僅是描述客觀對象的三大要素之一，而且它必須依附于客觀對象才具有實際意義。為了全面、系統、真實地反映客觀對象，需要將其屬性賦以對應的時間。因此，TGIS中的時間比較復雜（見表1）。
對這些時間屬性的管理，目前主要有三種模式：第一是在傳統GIS中空間數據庫和屬性數據庫的基礎上，重新構建時間數據庫來管理事件的時間要素，即時間作為新的一維；第二是在傳統的GIS中的屬性數據庫中，增加相關的時間記錄來管理對象的時間要素，即時間作為附加的屬性數據；第三是面向對象的方法，打破關系模型范式的限制，直接支持對象的嵌套及變長記錄。其中第二種模式比較容易實現，但準確度受數據容量的限制，而且運行速度比較慢。第一種和第三種模式的研究是當前的熱點。
從信息系統的角度來看，構建獨立的時間數據庫是TGIS的發展方向。而面向對象的時間數據庫設計可以更直觀地反映時間的動態變化。但由于具有時空特性的數據信息的復雜性，以及計算機技術的限制，雖然對時空數據管理的研究不少，但效果并不理想。郭達志等于1993年提出了用十六叉樹表示礦山GIS中的空間和時間的四維數據模型，但對離散變化、多邊形、網絡結構等空間對象，這種形式的效率比較低。陳晉等于1995年提出了時空一體化的TGIS數據模型，應用效果則受到計算機技術的影響。目前關于TGIS數據模型的討論主要有：序列快照模型（SequentSnapshots）、基圖修正模型（Base state with amendments）和時空組合體模型（Time—space composite）等。相對來講，時空組合體模型可以將時間和空間屬性有機地結合起來，便于系統分析、管理功能的實現。
以合理的數據模型為框架，對時間信息應進行數據庫式管理。針對大量的時間數據儲存方式，Snodgrass和Ahn（1987）將時間數據庫具體分為四類（如表2）。實際設計中采用最多的是歷史數據庫。一般可以將描述對象的時間在具體分類的基礎上，不斷把靜態數據庫的信息存入構建的歷史數據庫，并通過時態數據庫建立數據庫的關聯。
2.3 與相關系統的有效關聯是IGIS發展的前提
TGIS可以自成系統，但這一系統并不是完全孤立的系統，它是在傳統GIS的基礎上，充分考慮時間要素對客觀對象的動態影響建立起來的。因此，TGIS的關系相對更加復雜。
首先，TGIS必須處理好系統內部的關聯關系。TGIS要充分利用傳統GIS已經建立起來的信息關系，利用其中的空間、屬性數據信息，在此基礎上增加時間要素以滿足相關分析、管理的要求。因此，建立TGIS決不時拋開傳統的GIS，而是以GIS為基礎。這就要求TGIS中新增的時間數據模型必須與GIS系統中已經建立起來的模型相互兼容，保證系統內信息的完全共享。
其次，TGIS的運行需要大量的信息資料，這些信息的來源必然是多元化的，因而要求TGIS能夠順利接受提供信息的基礎系統所提供的信息。這一方面是數據標準問題，要求數據資料必須標準化；另一方面要求TGIS必須是一個開放的系統，數據信息既可以傳入，也可以讀出，只要符合規定的權限。
另外，GIS整體也在不斷發展完善，TGIS的發展實質上是進一步架通管理與相關專業的橋梁。以GIS為基礎平臺來發展管理系統，將會使現代管理手段發生根本性的改變，更好地滿足管理的要求。因此，客觀上要求TGIS系統的設計應該具有管理的理念，為系統的不斷豐富留有余地。
3 TGIS的發展展望
當前，計算機技術仍在以加速度的方式發展，將為TGIS的發展提供更加有力的支撐。因此，TGIS不斷發展完善是必然的。TGIS作為GIS的一個重要發展方向，隨著相關技術的突破，其研究水平會迅速提高，應用領域將不斷擴大。
3.1 計算機處理速度的進一步提高將為TGIS的發展提供更有力的支撐
隨著計算機軟、硬件技術的發展，計算機速度仍在不斷提高，這為TGIS技術的突破提供了有力的技術保障。眾所周知，GIS面對的是海量數據，增加時間屬性，客觀對象的數據信息就會成倍增加，處理工作量就會以幾何積數的方式增加。計算機處理速度的提高，將使這一問題得到相應的解決。
同時計算機速度的提高，會相應地提高工作效率，進一步擴大計算機的應用領域，這為TGIS的普及應用做好了操作上的準備，為TGIS軟件系統的推廣提前培育了市場。TGIS系統會逐步形成一個不斷推出、檢驗、進一步改進的良性循環。從而促進TGIS的不斷發展。
3.2 網絡技術和數據管理技術的發展將為IGIS的發展減輕數據處理的負擔
網絡技術的發展使信息工業突飛猛進，也為TGIS的發展創造了條件。隨著數據標準化進程的加快，長期以來困擾TGIS的數據問題可以得到一定的解決。數據標準化實施以后，通過建立數據信息共享基本數據庫，將其與相關專業數據庫建立聯結，實現數據共享和及時傳輸，充分利用網絡技術來減輕TGIS的數據管理負擔（如圖1）。
3.3 IGIS應用領域的不斷拓展
TGIS是GIS的發展方向之一，但GIS也僅是技術、經濟發展中的一個小系統。因此，TGIS的發展本身就應當堅持系統論的觀點。目前雖然研究TGIS的學者不少，但大多是從技術上來尋求突破，從管理學的角度來進行研究的并不是很多。
實際上，從管理學的角度來看，受管理方法的限制，對信息的空間性要求相對比較弱，但對信息的時間性要求比較高。而這正是GIS的弱點，因此GIS直到目前僅在宏觀規劃中應用較多，而在微觀管理領域沒有得到普遍應用。稍微注意就可以發現，現代管理對數據庫的應用非常廣泛，從最初的Basic，到dBASEⅡ、dBASEⅢ、dBASEⅣ，以及后來的FoxBASE、Foxpro、Vfox Pro直至目前的數據庫技術，都在管理中得到了充分利用。但數據庫管理的信息中普遍缺少空間信息。隨著經濟的發展，企業的經營范圍和地域都在不斷擴大，跨地區、跨國經營的現象現在已非常普遍。因此，企業在嚴格要求事件時間要素的同時，對空間信息的需求也在不斷提高，這正為TGIS的發展提供了應用空間。因此，TGIS充分發揮時空分析、評價的優勢，與管理科學進一步結合，從而建立多系統聯結的綜合管理系統（如圖1）是TGIS將來發展的一個重要方向。
地理信息系統論文范文第3篇
印度黃檀是一種喜光落葉大喬木，屬于豆科蝶形花亞科。它起源于印度干旱地區，具有速生、耐旱和耐瘠薄等優良特性。一年生印度黃檀幼苗的樹高可達3m，胸徑可接近10cm。在印度的分布區域內其絕對最高溫度39qc～49℃，絕對最低溫度4oC～6oC，年降雨量760～4570mm。印度黃檀能在瘠薄、疏松或低鹽土中生長，但在干硬的粘土中，容易受到病害，成活率低J。印度黃檀具有多種的用途。它的葉子可以作飼料和藥材，主干可以被加工制成世界上名貴的紅木家具。在印度，除了柚木之外，印度黃檀是最重要的栽培樹種。由于它的速生、耐旱和耐瘠薄等優良特性，無論在印度還是美國都被認為是一種理想的城市和園林綠化樹種引。
2印度黃檀適生陛區劃方法的研究現狀
樹種的適生性區劃是林業區劃的一種表現形式。林業區劃是指根據林業的特點，在研究有關自然、經濟和技術條件的基礎上，分析、評價林業生產的特點與潛力，按照地域分異的規律進行分區劃片。中國在1950年以后，為了大力發展農業，提高農業的經濟效益，借鑒前蘇聯的農業科學技術，開展了農業區劃工作。當時林業區劃從屬于農業區劃。隨著國民經濟的發展，國家對林產品的需求量越來越大，而由于受林業本身生長周期長、見效慢等特點以及中國復雜的地理環境的影響，合理的林業區劃對降低林業生產的風險、提高林業工作的效率和質量具有重要的作用。
目前，常用的林業區劃方法可分為與計算機結合的數量定量區劃方法和基于地理信息系統技術的區劃方法7．引。在樹種適生性區劃研究當中，用得比較多的數量定量區劃方法為傳統的聚類分析方法、主成分分析法、模糊數學法和灰色關聯度法?；诘乩硇畔⑾到y技術的區劃方法是利用ArcGIS或ArcView等軟件的空間分析和制圖功能，結合由數量定量方法所建立的數學模型進行區劃。
樹種的區域性試驗為數學建模提供了基礎數據。顯然，區域性試驗數據的正確性是保證區劃結果正確的前提。因此，對樹種區域性試驗方法的研究是適生性區劃研究的一個重要部分。
2．1印度黃檀的區域性試驗研究
由于印度黃檀對環境的適應能力比較強，許多國外學者對其進行了深入的研究，其中大多數的研究都從微觀的角度來分析印度黃檀的生理特征，而對印度黃檀的區域性研究較少。國內對印度黃檀的專項研究僅見于中國林業科學研究院資源昆蟲研究所對印度黃檀木材解剖構造及物理力學和化學性質的初步研究’加J，而對其區域性試驗和適生性區劃尚未見報道。印度黃檀的區域性研究主要體現在不同試驗方法下印度黃檀與其它樹種在適生性方面的比較研究。
IanHUNTER在印度的卡納塔克邦對一年生的印度黃檀、赤桉和大桉幼苗分別做了4種不同的灌溉水平和9種不同的施肥量的研究。最后發現充足的水分和N肥量是印度黃檀快速生長的關鍵因素。PSMINHAS等用咸水和正常的溝渠水分別對印度黃檀和埃及樹膠進行灌溉，得出咸水灌溉使得印度黃檀的生長量比用灌溉時少了53％。BSINGHandGSINGH在焦特布爾對4個月生的印度黃檀的繁殖苗做了5種不同灌溉水平的試驗，證明了水分是影響印度黃檀生長的關鍵因子¨。由于印度黃檀屬于喜光樹種，在一定的水肥條件下，它的存活率跟種植密度大致成反比的關系。
在印度黃檀的區域性試驗中，許多學者主要考慮了水分、土壤性質和種植密度的問題，而忽視了溫度因子。在同一氣候類型的區域內，由于地形起伏造成局部溫度的差異也反映在同種植物生長的差異性上。
在印度黃檀的區域性試驗中，應該重點考慮溫度、水分、土壤性質和種植密度與生長量、保存率和結實率的關系，并對這些因素做出詳細的數據記錄，為適生數學建模提供準確的數據。
2．2數量定量區劃方法
從2O世紀80年代末開始，數量定量的區劃方法應用到林業區劃當中，逐步取代傳統的帶有很大主觀臆斷性的林業區劃方法’?？抵拘鄣葢米V系圖聚類分析方法，劃分了長江流域以南的楊梅適生性分布區。譜系圖聚類分析方法應用簡單，但最大的缺點是聚類圖不直觀，而由星座圖聚類分析方法得出的聚類圖的效果顯然是比較好的。陳建新等運用了主成分分析方法，突出了廣東禿杉區劃中貢獻率較大的因子和優化了各因子在區劃中的綜合貢獻率，取得了良好的區劃效果。主成分分析法對多個變量起降維的作用，減少了計算量，但存在丟失有效信息的現象，并且不同統計軟件下的主成分分析結果有一定的差別。
在區劃過程中，有些個體是介于兩個或兩個以上的類別之間，帶有模糊性。利用模糊數學進行區劃更加符合實際。朱斌等對安徽省栽培蘋果的生態氣候條件進行了模糊聚類分析，初步劃出了安徽蘋果經濟栽培南線引。宋于洋等將層次分析法和模糊數學綜合評價法相結合，對新疆天然甜型葡萄酒原料種植區域進行了區劃研究，得出了各個地區的適生性評分¨。模糊函數在確定適生性閥值水平時帶有主觀性，結合其它方法可以提高區劃的準確度。
從系統論的角度看，林業生產系統是一個典型的本征灰色系統。樹種適生性區劃可以用灰色系統理論和方法來解決。張志剛等運用灰色關聯度法分析了l0個雜種棉后代在不同生態點的主要農藝及經濟現狀進行了分析。為了更加客觀地進行分類，李寶根在福建省森林景觀資源等級區劃中，先用灰色關聯度法確定各因子的關聯度值，再用聚類分析法進行分類，取得了滿意的效果?；疑P聯度法的計算比模糊數學法要簡單，但是容易丟失區域間的邊界信息。
利用數量定量方法進行區劃，主成分分析法和聚類分析法忽略了引種地與種源產地之間的關系，模糊數學方法雖然較為合理，但計算量比較大?；疑P聯度法相對模糊數學方法來說，雖然計算要簡單，效果相似，但是與其它數量定量區劃方法一樣，模型需要大量的原始數據，并且區劃結果難以保持區塊的空間連續性和行政界線的完整性。
2．3基于地理信息系統技術的區劃方法
應用地理信息系統技術進行樹種適生性的區劃，是目前比較流行的林業區劃方法。相對于數量定量方法而言，它具有節省大量外業和內業的工作量以及制圖效果好等優點。地理信息系統技術的區劃一般先確定區劃需要考慮的環境因子，利用DEM圖、行政區劃圖等生成數據底圖，再通過數量定量的方法建立各因子對區劃的綜合評價模型，得出各因子的評分，通過空間疊加分析生成區劃圖。
朱琳等采用模糊數學的綜合評判方法，計算出各要素的隸屬度，建立了單因子柵格圖層。張超等先用逐步聚類的方法對福建永安縣森林資源進行了預分類，然后用ArcGIS得出了以林班和以村為單位的永安市林業區劃圖引。數量定量方法得出的區劃圖往往忽視了地域之間的連續性。數量定量的方法與ArcGIS軟件結合，能較好地保留地域間的連續性和快速有效地取得區劃結果。數學模型是地理信息系統技術進行區劃的基礎。
ArcGIS在區劃中的一個突出特點是可以通過空間插值的方法，根據已知點的數值來生成一些未知點的值J。姚圣賢等在櫻桃氣候的區劃中運用ArcGIS的三角網距離加權平均法對光、溫和水三要素進行內插J。為了達到空間插值的目的，在ArcGIS中建立環境因子數據庫，利用現有的數據建立一個函數關系式，使這個關系式最大限度地逼近已知空間點的數據，通過ArcGIS的空間分析功能求出某一環境因子或綜合的環境因子在某個地區的空間分布規律。ArcGIS的空間插值和分析功能節省了區劃工作中大量的外業工作，提高了區劃的精度。
3存在的問題及發展方向
印度黃檀是一種抗旱、抗瘠薄的喜光樹種。在熱帶或亞熱帶地區，水分和土壤性質對其生長起重要的作用。許多研究針對其生長狀況與水分、土壤肥力和種植密度之間的關系進行研究。對于區域性試驗來說，目前的研究還不能全面反映綜合的環境因子對印度黃檀生長狀況的影響。
傳統的林業區劃方法與統計軟件和分類繪圖軟件相結合，大大減少了計算量和提高了制圖的效率。其應用簡單、數量關系明確等優點仍然使它廣泛應用于林業區劃工作當中。但是，傳統的林業區劃方法需要大量的外業數據，而中國地形復雜多樣，很多山頭地塊的數據難以從氣象臺站或外業調查中獲取，區劃圖精度較低，效果粗糙，只能勉強滿足大尺度范圍內的區劃要求。
利用地理信息系統技術進行區劃，克服了傳統林業區劃中的缺陷，既節省了大量的外業工作，又提高了區劃圖的精度和效果?；诘乩硇畔⑾到y技術的區劃結果，其準確性與選擇的數學模型有很大的關系。數學模型的建立只是根據某一時段的環境值建立的，而且區劃的效果也因不同的數學模型而有所差異。因此，如何選擇和建立合適的數學模型以及如何開發出一個相對通用的區劃系統必然是以后研究的方向。
在印度黃檀的適生性區劃中，根據研究區域地形和氣候的復雜性，可以把整個研究區域分成若干小區，實行分區建模，克服用一個模型推算整個區域環境因子空間分布情況的缺陷，提高區劃的精度。
論文關鍵詞：印度黃檀適生性區劃區域性試驗
地理信息系統論文范文第4篇
一、生平簡介
陳述彭（1920.2—2008.11）曾是中國科學院學部委員（院士），后當選為第三世界科學院院士及國際歐亞科學院院士。任中國科學院遙感應用研究所名譽所長，資源與環境信息系統國家重點實驗室名譽主任。他還曾擔任國際歐亞科學院中國科學中心副主席兼地球信息科學學部主任，國際地理聯合會地理數據地理模型委員會委員，國際空間委員會中國委員會委員，IGBP中國委員會委員，中國地理學會理事長，中國國際減災委員會科技顧問，國家遙感中心顧問以及中巴資源衛星應用分系統總設計師等。陳述彭創辦了《地球信息科學(學報)》和《遙感信息》等刊物并長期擔任主編，著有《地學的探索》六卷、《石堅文存》三卷，聯合撰寫《遙感地學分析》、《地理信息系統導論》、《地球信息科學》、《遙感信息機理研究》、《地學信息圖譜》等專著，主編《遙感大詞典》及《地球系統科學》等大型工具書，主持設計編輯和印制了《中華人民共和國大地圖集—自然地圖集》、《中國陸地衛星遙感分析圖集》等大型圖集，發表中、英、俄文論文300多篇。曾獲國家自然科學二等、三等獎，國家科技進步獎，何梁何利獎，陳嘉庚地球科學獎，國際歐亞科學院一級勛章，美國地理學會0.Miller金質獎章等獎項。
二、陳述彭的地學思想
1.陳述彭地學思想的啟蒙
陳述彭從小興趣廣泛，5歲起跟著父親學習識字。在長沙高級中學時刊登的《南岳游記》受到校長的贊賞，成為了引導陳述彭走上地學的第一個無聲信號。1927年陳述彭以優異的成績考入浙江大學。在抗日戰爭的烽火年代，竺可楨先生大力倡導著徐霞客的毅力和精神，熱愛自然，熱愛祖國，推崇科學、民主的求實精神，浙大史地系更是名家云集，老師們講授地球演化的歷史、自然演化的過程、文化人類學、歷史地理學，嚴格的野外基本訓練和系統的地學基礎知識令陳述彭大開眼界。浙大的學術空氣異常濃郁：涂長望教授的大氣物理、氣象觀測，葉良輔教授的歷史低值和演示抗污分析，任美鍔教授的地形發育旋回和經濟地理區位理論，譚其驤教授的沿革地理，張其昀教授的地緣政治天上地下，自然人文，展現出了地球科學的大千世界，這些積累為他后來樹立一切從實際出發實踐第一的精神和建立可持續發展的理論思維打下了初步基礎，這里也成為樹立陳述彭地學科學大有可為這一堅定信念的發源地。
2.以歷史唯物主義為基礎研究地學歷史的發展規律
陳述彭十分注重基于歷史唯物主義的研究方法，他系統的分析和研究我國地圖學發展過程，發表了《地圖的故事》、《地圖史話》等論述。以歷史唯物主義的觀點，結合歷史背景和社會發展對地學的需求分析其發展的歷史過程，剖析社會效益和歷史作用。他憑借豐富的歷史和人文基礎知識及理論，闡述了地學作為自然科學與社會科學的橋梁在與人類社會共同進步過程中的普遍發展規律。陳述彭科學的分析評價了中國和世界古代地圖科學的先驅希臘的托勒密和中國的裴秀，指出：“在世界地圖科學史上，希臘的托勒密和中國的裴秀，好像兩顆璀璨的明星，東西輝映。他們的著作標志著山谷時代地圖學的總結性成就，反映了東方和西方不同的發展特點，奠定了地圖學的基石，對后來地圖制圖產生過長期的、深遠的影響?！标愂雠磉€分析了中世紀西方和中國地學研究停滯不前的原因，肯定了中國羅盤、齒輪、造紙、印刷術對世界測繪發展的貢獻，對于近代地形圖測繪和專題地圖的出現與發展也有著深入的思索，并以此為基礎系統地總結了地圖學幾個主要歷史階段的時代體征，并提出了以史為鑒自力更生的發展道路。
3.以實踐為基礎的區域論地學思想
地學研究往往都是通過環境論與人地關系論視角、區域—空間論的視角、綜合的視角或地理學的空間表述完成的。在傳統的地學思想中，系統論和區域論是二元對立的，但現代地學研究中卻大量運用了系統科學的信息論、控制論、系統論等要素作為方法依據?，F代地學既注重對實體性、具體性區域的綜合性和獨特性分析，同時也采用區位分析和空間分析手段強調空間模式化、理論化研究。陳述彭明確指出地理建設、規劃、實踐中應堅持“因地制宜”，任何空間政策的實施都不應做概括性處理，而是根據地理環境的差異做適當的調整。陳述彭以大量科學考察和野外觀測為基礎，在1947《螳螂川流域之地文與人生》的碩士論文中，通過大量的基礎數據和繪圖，闡述了對區域地文與人生綜合、邏輯研究的趨勢。文章從分析該區域的自然背景、地形發育和人地關系方面入手，探究區域內各種地理因素間的相互影響，指出地理現象之整合性與綜合性:“如具有生命之機體，不容分割且具個性”，通過分析個別地理因素為區域地理研究打下基礎。他還先后赴遵義、沁河流域、桂林七星巖、南嶺山地等一系列對于地理典型區域具有代表意義的人地景觀開展地貌、自然基礎、地文與人生的研究，注重通過挖掘各區域的演變與歷史發展過程，恰當的運用注重空間分布和空間差異性的區域論地理學思想，詮釋被研究對象的整體性和統一性。在早年的《桂林七星巖喀斯特洞穴地貌圖》中，陳述彭以現有的地形—地質平面圖和綜合剖面圖為基礎，提出關于洞穴地貌演進過程的假設和推斷。在論述了洞穴地貌圖的六種類型后，歸納總結出了一般地貌制圖的基本步驟。陳述彭還在《遵義附近之相對地勢》一文中對地文分析方法中有關“相對地勢”的計算方法開展過比較研究，在《遵義附近之聚落》中對“估計人口之方法”給予了論述，這些都不失為區域論地學研究的典型實例。隨著二十世紀五十年代，陳述彭以任務帶科研組織開展大地圖集編制時，將地理學研究和地圖制圖相結合，明確了制圖綜合研究方法是建立在對制圖區域整體認識基礎上的系統論的整體觀。在地圖學研究過程中，陳述彭重視區域各種地理因素之間的相互影響及其空間差異性，分析當地地文與人文之間的密切關系，強調綜合制圖要以自然綜合體與經濟體綜合體為依據，注重“自然綜合體的內在聯系與自然地帶規律性的體現”和“區域各種地理要素之相互影響，與當地的地文與人生之深切關系”的研究思路，指出制圖實踐“能具體揭示自然綜合體的類型和分布規律，反應地域之間的相似性與差異性，為進行主導因素分析，地理相關研究和疊置法的運用提供可靠地地圖資料”的論述，形成的基于系統性區域論地理學思維方式和研究方法的地圖制圖理論，這一系列在地圖制圖理論與方法上的示范和影響，啟發了當時一代的地理與地圖工作及愛好者，隨后的十余年全國出現了綜合制圖和綜合地圖集的編制高潮期。
4.以系統論、認識論和各種地學方法推動遙感地學的研究
陳述彭始終堅持地理學的方法論，不斷發掘新的科學生長點，為學科建設及可持續發展奠定了堅實的思想基礎，同時也因遙感地學各系統技術和空間定位技術的發展為傳統地學研究提供了全新的研究手段，推動了地學的研究范圍、內容和方法的重要變化,標志著地學信息獲取和分析處理方法的一場革命。在全面開展遙感應用研究的過程中，陳述彭提出：遙感作為重要的地學信息源之一，其研究對象存在著明顯的地學屬性，而這是一切都是地物在自然界存在的基本形式。他明確了遙感區劃的基本過程：分布——綜合分析——綜合評價——區劃——規劃，并在在騰沖試驗中加以運用，這個過程體現了地域環境的認識不斷深化的過程，也體現了現代地學作為系統性學科的基本特征。
地理信息系統論文范文第5篇
陳柳欽,湖南邵東縣人,天津社會科學院城市經濟研究所研究員,天津市知名青年學者,青年經濟學家,產業經濟、城市經濟和城市金融問題專家。兼任教育部人文社會科學重點研究基地對外經濟貿易大學中國WTO研究院特邀研究員,哈爾濱商業大學國際經濟與貿易研究所研究員、經濟學院教授,碩士研究生導師,哈爾濱理工大學客座教授,湖南科技大學商學院教授,天津理工大學經濟管理學院碩士研究生導師,天津工業大學公共危機管理研究所特邀研究員,廣西民族大學兼職教授。
摘要: “數字城市”作為知識經濟、信息社會發展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發展的方向?！皵底殖鞘小笔?1世紀城市發展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經濟發展、社會進步和人民生活水平提高的新動力,它不再是一個技術性概念,而是現代科技、社會、政治、經濟影響下的新城市形態。本文闡述了“數字城市”的內涵,并對“數字城市”建設的內容與框架進行了細致的探討。
關鍵詞: 城市 信息化 城市信息化 “數字城市”
中圖分類號: F49
一、“數字城市”興起的背景
1998年1月31日,時任美國副總統戈爾在美國加利福尼亞科學中心發表了題為“數字地球:二十一世紀認識地球的方式(The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century)”的講演中首次提出了“數字地球”的概念。戈爾指出:我相信我們需要一個“數字地球”,即一個以地球坐標為依據的、嵌入海量地理數據的、具有多分辨率的、能三維可視化表示的虛擬地球。詳細地說,“數字地球”是指以地球為對象,以地理坐標為依據,具有多源、多尺度海量數據的融合,能用多媒體和虛擬現實技術進行多維的表達,具有數字化、網絡化、智能化和可視化特征的虛擬地球。簡單地說,“數字地球”是指數字化、信息化的地球。形象地說,“數字地球”是指整個地球經數字化后由計算機、數據庫及通訊網絡來管理的巨型信息系統。同時,“數字地球”也是全球定位系統、遙感、地理信息系統、寬帶網絡及虛擬現實等現代高科技的高度綜合和升華,是當代科學技術發展的制高點。
1999年12月,來自20個國家的500余名科學家、工程師、教育學家、管理者及企業家匯聚北京,于“首屆國際數字地球會議”召開之際發表了著名的《數字地球北京宣言》。宣言指出:21世紀是一個以信息和空間技術為支撐的全球知識經濟的時代,強調綜合全球對地觀測系統、全球空間數據基礎設施、全球導航與定位系統、地球空間信息基礎設施及動態過程監控的重要性;認識到數字地球有助于回應人類面臨的諸方面的挑戰;倡議政府、科技界、企業等共同推動數字地球的發展;建議實施數字地球過程中,應優先考慮環境、災害、資源、可持續發展與人類生活質量等方面。數字地球北京宣言的發表,標志著1998年戈爾提出數字地球概念后該領域在全球范圍的正式推進。
隨著信息技術的高速發展,互聯網的普及、信息高速公路的建設、“數字地球”概念的提出和推廣,全球掀起了一股強大的信息化浪潮。這股浪潮對世界各國的經濟、政治、文化均產生了巨大的沖擊,它使得一些傳統的東西正在消逝,許多新事物、新現象層出不窮;它正在逐步改變人們的生產、生活方式及價值觀念,促進人們進行新的社會變革。由于計算機技術的產生以及在各個科學領域的廣泛應用,大大促進了網絡技術、通信技術和空間分析技術等技術的發展,學科的相互交叉和技術的集成又不斷地拓寬新的應用領域。信息技術與信息產業的發展已邁入了一個嶄新的時代。這些先進的、改變城市功能的技術主要表現為:(1)高分辨率衛星遙感技術突飛猛進,極大地提高了地理信息獲取和更新的能力;(2)寬帶光纖和衛星通信為基礎的互聯網的迅速普及,極大地擴大了信息的通信交換能力;(3)分布式數據庫和共享技術的發展,極大地提高了信息存儲和管理能力;(4)仿真和虛擬技術的成熟,醞釀著信息應用技術領域的劃時代變革。信息技術變革的大趨勢必然深刻地影響到城市規劃、建設和管理行業的信息技術應用領域。傳統的城市規劃、建設和管理不得不向“數字城市”靠近,并努力追尋“數字城市”的發展模式。
城市是社會經濟要素高度集中的區域,是人類經濟、政治和文化活動的中心,是人流、物流、資金流和信息流聚集和擴散的基地。進入21世紀,信息化進一步得到了廣泛應用和高度滲透,信息技術正孕育著新的重大突破。信息資源日益成為城市發展的重要生產要素、無形資產和社會財富。同時,經濟全球化是經濟增長要素特別是技術、資本、人力資源、知識等諸要素,在資本追求經濟效益最大化的利益驅動下所出現的全球性流動和組合,以至于國別經濟和區域經濟越來越多地被納入了一體化的全球經濟體系之中,人類社會經濟發展的依賴性、互補性、關聯性更為增強,各種商品在全球流通,為世界人類所共享。2000年6月5日～7日,聯合國經濟與社會事務部(UNDESA)和聯合國開發計劃署(UNDP)及亞太地區的城市市長參加的主題為“推動城市信息化,共創未來家園”的“亞太地區城市信息化高級論壇”,最后發表了《上海宣言》。該宣言指出,當今世界經濟全球化已經成為人類社會發展的總趨勢。信息化的程度和水平已經成為衡量一個城市經濟社會發展綜合實力和文明程度的主要指標。信息化正成為全球貿易、投資、資本流動和技術轉移以及社會、經濟、文化等一切領域發展的主要推動力。信息化建設將有利于促進人類的共同富裕和共同進步。加強對城市信息化的理解,推進城市信息化建設與合作,將成為城市發展的新主題和新動力。城市信息化的主要表現形式是“數字城市”的建設。從技術角度看,“數字城市”是城市信息化實現的技術基礎,而且是城市信息化水平提高的一個重要特征。“數字城市”是社會信息化發展必然,是當今發達國家信息化發展的主要特征。全球信息化正在引發當今世界的深刻變革,重塑著世界政治、經濟、社會、文化和軍事發展的新格局。全球信息化的出現使得互聯網成為新世紀國人關注的熱點,而“數字城市”則是熱點中的焦點。
在戈爾于1998年9月首先提出了“數字化舒適社區建設”的倡議后,許多國家已經對“數字城市”開展了相應的工作。比如歐洲“數字城市”(EDC)中的虛擬赫爾辛基很有特色,3D界面是其一個非常重要的組成部分。日本的“數字京都”(DCK)項目始于1998年10月,目的是使其成為京都的社會信息主干,其設計思想是真實和活動?！罢鎸崱笔侵冈摗皵底殖鞘小笔菫閷嶋H的用戶服務的,而不是虛擬城市;“活動”是“數字城市”中的數據采集于現實的動態數據?！皵底志┒肌敝械男录夹g開發,處于國際領先地位。新加坡提出了“智能城市”的設想,為國民提供一個綜合業務數字網和異步數字用戶專線,將新加坡90%的家庭連接在一起,實現“網上生存”的夢想。隨后,一些發展中國家也紛紛制定城市信息化發展政策,這些信息化城市或地區統一命名為“數字城市”。在國內,近十多年來,深圳、北京、海口、濟南、廣州等城市和國內著名科研院校相繼建立了一批專業數據庫和應用開發系統,為“數字城市”的研究積累了經驗和數據。“數字城市”已成為我國各主要地、市進入21世紀后,在新的時代背景、經濟背景、技術背景下,運用并發展空間技術、信息技術、網絡技術,最終將其集成并滲透到現代城市生活方面的一項重要的標志性建設。
目前,“數字城市”作為知識經濟、信息社會發展的必然趨勢,代表的是一種世界潮流和城市發展的方向。深入開展“數字城市”的研究,積極推進“數字城市”的建設,無論是對當前,還是對未來城市發展,都具有十分重要的意義。
二、“數字城市”的內涵
由于“數字城市”是一個正在發展演變的概念,人們對它至今沒有統一和權威的解釋,存在很多的爭論和思考。
臺灣學者林峰田(1999)認為,“數字城市”是一項從人員組織、經費、法令、土地使用等各種配合條件,到包括硬件、軟件和科技在內的基礎設施,再到數據資料及其應用服務,直至社會文化五個層面的多層結構的城市大系統,他提出理想的“數字城市”應能達到三個目標:第一,有效支援城市產業發展,提高城市競爭力;第二,滿足市民日常的交通、購物、娛樂、休閑、安全、教育、醫療等需求,保障市民知與言的權利;第三,創造地方特色自主意識的網絡文化。
承繼成(2000)認為,信息化是指數字化、網絡化和智能化的全部過程。因此,信息化城市,也可以叫“數字城市”(或數碼港)、網絡城市和智能城市。俞正聲(2000)認為,所謂“數字城市”與“園林城市”、“生態城市”、“山水城市”一樣,是對城市發展方向的一種描述,是指數字技術、信息技術、網絡技術要滲透到城市生活的各個方面。這將是世紀之交最重要的技術革命,將深刻改變人們習慣的工作方式、生活方式甚至風俗習慣和思維方法。宋建元等(2001)認為,“數字城市”即城市數字化,是指充分利用遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、計算機技術和多媒體及虛擬仿真等現代科學技術,對城市基礎設施和與生產生活發展相關的各方面進行多主體、多層面、全方位的信息化處理和利用,具有對城市地理、資源、生態、環境、人口、經濟、社會等諸方面進行數字化網絡化管理、服務和決策功能的信息體系。郝力(2001)認為,從信息化廣義角度看,“數字城市”即是空間化、網絡化、智能化和可視化的技術系統。“數字城市”是物質城市在信息世界的反映和升華。從城市規劃、建設和管理的狹義角度看,“數字城市”可概括為“43VR”,即地理數據4D化;地圖數據三維化;規劃設計VR(Virtual Reality,虛擬現實)化。地理數據4D化指城市空間基礎地理信息數據庫包括數字線劃圖(DLG)、數字柵格地圖(DRG)、數字高程模型(DEM)、數字正射影像地圖(DOM);地圖數據三維化指地圖數據由現在的二維結構轉換為三維結構;規劃設計VR化指規劃設計和規劃管理在4D數據、三維地圖數據支撐下,將現有的二維作業對象和手段升級為三維和VR結合的作業對象和手段。
楊開忠、沈體雁(2001)認為,一般所指的“數字城市”是以3S技術和互聯網技術為支撐的城市空間信息運行系統,是一個包括城市空間信息運行機理、空間信息運行技術系統、空間信息服務與產業體系和社會文化在內的多層框架。也就是說,“數字城市”工程建設要在城市空間信息認知機制和資源配置機制的作用下,采用數字化的空間信息技術手段對作為物質實體的城市系統,特別是對與地理空間相關的經濟社會現象進行數字化重現和虛擬,從而促進人們對城市的認識,規劃建設和管理,進而促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢與協調,提高城市競爭力和市民生活質量。趙燕霞、姚敏(2001)認為,“數字城市”就是以數字化的方式表示城市及其各種信息,不僅應該包括城市各類與空間位置有關的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還應該包括相關的人口、經濟、教育、軍事等社會數據,在現代信息技術的基礎上,形成一個具有智能性質的城市巨系統。周曉穎、章申魯(2001)認為,“數字城市”是綜合運用現代高新技術,對城市的基礎設施、功能機制進行信息自動采集、動態監測管理和輔助決策服務的技術系統,具有城市地理、資源、生態環境、人口、經濟、社會等復雜系統的數字化、網絡化、虛擬仿真、優化決策支持和可視化表現等強大功能。它與城市地理信息系統的主要區別在于,對城市有關數據能夠自動采集、處理分析、傳輸分化、自動或半自動智能決策,直接為社會公眾提供便利的信息服務。王滸等(2001)認為,“數字城市”就是基于城市空間信息基礎設施之上的城市居民社會信息生存空間。通過運用數字地球的關鍵技術,如數據挖掘、知識提取和虛擬現實技術,“數字城市”中廣泛的、多源的空間信息將被有效的集成和管理。最終,“數字城市”將提供給公眾和企業的不僅是虛擬的用戶界面以實現所謂的“數字生存”,更重要的是將輔助政府制定城市管理的綜合決策。
“數字城市”也稱信息城市、智能城市,以數字化的方式表示城市及其各種信息,不僅包括城市各類與空間位置有關的直接信息(如地形、地貌、建筑、水文、資源等),還包括相關的人口、經濟、教育、軍事等社會數據,在現代信息技術的基礎上,形成一個具有智能性質的城市信息系統。顧朝林等(2002)認為,“數字城市”是指綜合運用地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、遙感系統(RS)等關鍵技術,深入開發和應用空間信息資源,建設服務于城市規劃、建設和管理,服務于政府、企業、大眾的信息基礎設施和信息系統。其本質是建設空間信息基礎設施并在此基礎上深度開發和整合應用各種信息資源。牛文元(2002)認為,“數字城市”是從工業時代向信息化時代轉換的基本標志之一。它一般是指城市“自然、社會、經濟”系統的范疇中,能夠有效獲取、分類存儲、自動處理和智能識別海量數據的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虛擬現實又可直接參與城市管理和服務的一項綜合工程。
張靜(2002)認為,“數字城市”應是四維(三維坐標加時間維)的、可視化的城市,不但包括城市三維空間的所有信息,而且還包括城市各種現象的歷史、現狀與未來信息,更為重要的是應包括人的信息如位置,甚至思維信息,是一個四維的空間信息系統。通俗一點講,“數字城市”是指在城市規劃、建設、管理以及生產生活中,利用數字化技術、信息處理技術和網絡通信技術,將城市的各種數字、信息及各種信息資源加以整合并利用。城市規劃者、管理者和生活者,可以在有準確坐標、時間和對象屬性的五維虛擬城市環境中,進行規劃、決策、管理和生活,其感覺就像漫步于現實的街道上或是承坐直升飛機俯瞰城市一樣。李京文、甘德安(2002)認為,信息化的實質就是數字化、網絡化和智能化,因此,“數字城市”廣義上指城市信息化,是指數字技術、信息技術、網絡技術滲透到城市生活的各個方面,其本質是對物質城市及其相關現象(經濟社會特征)統一的數字化重現和認識,是用數字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協調高速。這些學者把“數字城市”等同于單一的城市信息化建設,認為“數字城市”建設就是當前信息化發展過程中城市對信息化的一種回應。
李琦等(2003)認為,“數字城市”是從信息化角度,對信息時代及準信息時代城市狀態的形象化刻化,表征在園林城市、生態城市等工業城市文明基礎之上,信息化基礎設施完備、信息數據資源豐富、信息化應用與信息產業高度發達、工業化與信息化持續協調發展、人居環境舒適的良性城市狀態?！皵底殖鞘小惫こ叹褪且诩苫咚賹拵С鞘型ㄓ嵕W絡基礎設施、城市空間數據基礎設施、城市信息安全基礎設施建設的基礎上,整合城市信息數據資源,連接城市信息化孤島,開展面向政府、企業、公眾的個性化、多樣性綜合信息應用服務,同時,促進城市領域(行業)信息化建設,以信息化帶動工業化,促進傳統產業結構調整,優化城市產業結構、生態結構與城市空間規劃,促進工業化與信息化的持續協調發展。劉忻(2003)認為,“數字城市”從功能上講是城市信息的數字化、網絡化、智能化、可視化,即將城市的各種信息,如城市管理、城市設施、自然資源、社會資源、人文環境、經濟、歷史等各方面信息,以數據形式整理、加工、存儲、分類、管理,通過計算機網絡實現全社會的信息共享、共建、交流、再現,通過對城市信息的綜合分析和模型化處理,提高決策水平和應用效率,最大限度地發揮資源潛力,為城市發展和提高居民生活質量服務。從技術上講,“數字城市”是以計算機技術、多媒體技術、大規模存儲技術、數據倉庫技術為基礎,以寬帶網絡技術和現代通信技術為橋梁,結合3S技術、遙測、虛擬現實技術,對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類描述,并通過城市管理與決策模型及其他應用模型,優化資源配置,提供科學決策的現代化工具。從理論上講,“數字城市”在地理信息科學基礎上,結合計算機及網絡理論、現代城市理論、決策理論、控制論、系統論,復雜理論等,在計算機及網絡中虛擬城市,并結合不同部門、不同層次的信息交流、融合和挖掘,實現城市的綜合信息管理系統。
姜愛林(2004)認為,從城市建設的角度看,“數字城市”就是指在城市規劃建設與運營管理以及城市生產與生活中,充分利用數字化信息處理技術和網絡通信技術,將城市的各種數字信息及各種信息資源加以整合并充分利用的一種系統工程或管理模式。從信息化角度看,“數字城市”是以信息技術為支撐、以信息產業為主導、以信息服務為中心的一系列數據庫和信息系統的一種城市發展模式。
戴汝為(2005)認為,“數字城市”是一類開放的復雜巨系統?！皵底殖鞘小痹诠δ?、結構和龐大、復雜的多層次系統,及與周邊、全國以至世界的聯系等方面,無不具備著開放的雜巨系統的特性。
謝明(2005)認為,“數字城市”是對城市發展方向的一種描述,是對組成城市的各種要素和現象的一種數字化重現和認知,用信息化的手段收集、分析并管理城市的生產生活,促進城市的人流、物流、資金流、信息流、交通流更加順暢和協調?！皵底殖鞘小钡慕ㄔO基于地理信息系統、全球定位系統、遙感、網絡、多媒體、虛擬仿真等技術,綜合城市空間和人文信息,服務于城市規劃、城市建設和管理、經濟社會發展等各個方面。
江綿康(2006)認為,“數字城市”是“數字地球”的主要空間節點,是“數字地球”的重要組成部分,是“數字地球”在城市的具體體現。所謂“數字城市”,通俗地講是指在城市的生產、生活等活動中,利用數字技術、信息技術和網絡技術,將城市的人口、資源、環境、經濟、社會等以數字化、網絡化、智能化和可視化的方式加以展現。“數字城市”的本質是把城市的各種信息資源整合起來加以充分利用。
杜靈通、韓秀麗(2007)認為,可以將“數字城市”定義為利用各種信息獲取、存儲、傳輸、表達、處理等支撐技術,將表征真實城市的信息數字化,形成一個虛擬的城市實體,并利用這個數字化城市實體來解決各種各樣的現實問題。它的目的跟數字地球一樣,都是為了解決現實的自然和社會活動中諸方面的問題。
彭學君、李志祥(2007)認為,“數字城市”是指一個由數字技術支撐的信息化的城市,是指數字技術、信息技術、網絡技術滲透到城市生活的各個方面,它應該能夠自動和非自動地獲取與城市有關的海量數據,并從中挖掘出有價值的信息為城市規劃、建設、管理和可持續發展提供決策支持和具有數字實驗室特性的技術系統,是一種虛擬城市模型。
李宗華(2008)認為,“數字城市”概念可以分為廣義的和狹義的兩種。廣義上指城市信息化。它既是城市信息化總的概述,又是城市信息化的目標,是用數字化的手段來處理、分析和管理整個城市,促進城市人流、物流、資金流、信息流、交通流的通暢、協調?！皵底殖鞘小笔菫檎{控城市、預測城市、監管城市提供了革命性的手段,是對城市發展方向本質特征的一種描述。狹義上是指綜合運用地理信息系統(GIS)、全球衛星定位系統(GPS)、遙感系統(RS)、網絡等關鍵技術,建設服務于城市規劃、建設、管理,服務于政府、企業、公眾,服務于人口、資源環境、經濟社會的可持續發展的信息基礎設施和信息系統。
陳建軍(2010)認為,“數字城市”具有雙重含義:一方面,是指以遙感(RS)、全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)等空間信息技術為主要手段,對地理信息資源進行整合,構建“數字城市”地理空間框架,建設城市地理信息公共服務平臺,是城市實體在計算機中的虛擬表達;另一方面,是指以城市地理信息公共服務平臺,通過城市信息基礎設施建設,開發、整合、利用各類信息資源,實現城市的經濟、社會、生態各個運作層面的智能化、網絡化、數字化。
盡管對于“數字城市”的定義還無法形成統一的標準化定義,但從專家們的意見和城市信息化實施的過程看,其狹義上的理解取得了比較一致的看法,“數字城市”就是基于3S(地理信息系統GIS、全球定位系統GPS、遙感系統RS)等關鍵技術,深入開發和應用空間信息資源,建設服務于城市規劃、城市建設和管理,服務于政府、企業、公眾,服務于人口、資源環境、經濟社會的可持續發展的信息基礎設施和信息系統。從信息化廣義角度看,城市系統處于一個開放的環境中,需要不斷的和環境交換物質、信息和能量,是一個復雜的信息系統。
總之,“數字城市”是信息時代背景下城市及其理論發展的一種必然,是現代城市發展的必經之路。它是以信息技術為支撐、以信息服務為中心的一種城市發展模式;它以可視化、網絡化、智能化的表達方式對物質城市進行數字化的再現與升華,形成統一的、可共享的信息管理與服務數據庫系統(如綜合市情系統、城市規劃系統,智能交通系統、遠程教育或醫療系統等),為市政府提供決策支持、為民眾提供服務。它具有使現代城市管理更快捷高效、使城市居民更輕松方便的眾多優點,是未來城市可持續發展的一個主要方向?！皵底殖鞘小笔?1世紀城市發展的新主題,也是提高城市綜合競爭力,促進城市經濟發展、社會進步和人民生活水平提高的新動力。在這種認識下,“數字城市”不再是一個技術性概念,“數字城市”是現代科技、社會、政治、經濟影響下的新城市形態,建立在已有的物質城市基礎上,結合多種學科技術,實現城市的可持續發展。
三、“數字城市”的內容與框架
楊開忠、沈體雁(2001)認為,作為城市空間信息運行系統,“數字城市”是一個包括運行機制與保障系統、空間信息技術系統、空間信息增值服務活動與產業系統、社會文化系統等層面在內的多層次框架體系。段學軍、顧朝林等(2001)認為,“數字城市”由下列體系構成:數據獲取與更新體系、數據處理與儲存體系、信息提取與分析體系、網絡體系、應用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務體系、專業人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作體系、法規和財經體系等(見圖1)。“數字城市”的功能結構為:(1)數字商務,包括網上貿易、虛擬商場、網上市場管理等;(2)數字金融,包括數字銀行、數字股市、數字期貨、數字保險等;(3)數字社會,包括數字影院、戲院、數字旅游、網上辦各種手續等;(4)數字教育,包括虛擬教室、虛擬實驗、虛擬圖書館等;(5)數字醫院,包括網上健康咨詢、網上會診、網上護理等;(6)數字政務,包括數字會議、數字議會等?？苡杏^(2001)認為,“數字城市”不僅包括城市的數字經濟、數字社會、數字生活、數字政府、數字企業、數字社區和數字家庭等,而且包括城市的數字地籍、數字規劃、數字水系、數字交通、數字電力、數字通信、數字旅游、數字生態、數字抗災、數字商務和數字金融等。同時,寇有觀還建立了一個“數字城市”系統框架。這個“數字城市”系統是城市公用信息平臺上的空間信息獲取更新處理和應用系統,包括城市公用信息平臺(網絡體系)、城市空間數據基礎設施、城市地理空間數據交換中心、行業空間數據工程數據獲得和更新體系、數據庫體系、應用體系、動態監測體系等(見圖2)。
姜愛林(2002)認為,“數字城市”構建的基本框架應包括5個方面:(1)通過推動信息化建設,使政府的宏觀調控機制與培養競爭機制達到有機的統一,形成公平、有序的市場秩序。(2)加強政策法規建設,體現管理意識,實現可持續發展。(3)建好地理信息系統基礎數據平臺,促進基礎信息資源有效共享。(4)建立應急聯動指揮和智能交通管理兩個綜合性應用系統,帶動一批行業信息系統建設。(5)推進基礎教育信息化,培養信息化人才,為構筑學習型城市服務。
張靜(2002)認為,“數字城市”的主要內容有3項:(1)信息基礎設施,要有高速寬帶網絡和支撐的計算機服務系統和網絡交換系統,也就是說“數字城市”的第一項任務是解決“修路”的問題,即為“數字城市”建立一條信息高速公路。(2)數據和信息,特別是“空間數據”。據統計,人類生活和生產的信息有80%與空間位置有關。“數字城市”的基礎平臺是城市空間數據框架,這個框架提供一個可以精確地、始終如一地獲取、配準和集成城市空間信息的基礎。它包括空間控制數據,航測與遙感影像數據,各種比例尺地形圖數據庫,以及相關的專題數據庫等等。(3)人,管理“數字城市”和使用“數字城市”的人。與管理我們的“現實城市”相對應,管理“數字城市”要逐漸建立起相應的機構和規范,要不斷地對網絡系統和數據進行建設、更新、維護和升級,并協調用戶的訪問。除管理“數字城市”的人之外,培養使用“數字城市”的人也是一項重要的基礎工作。只是建設了“數字城市”而沒有人用,也是一種浪費,也產生不了社會經濟效益。只有成千上萬的企業,成百萬、上千萬的市民應用“數字城市”才可以產生巨大的社會經濟效益,促進國民經濟的快速發展。
段學軍(2003)認為,“數字城市”的基本框架由6個方面構成:(1)數據獲取與更新體系。包括各類遙感設施,即高分辨率高光譜衛星、星―機―地數據接收設施、地面臺站及人文、經濟等數據獲取設施等。(2)數據處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數據儲存設施,多分辨率海量數據實時存貯、壓縮、處理技術,元數據管理技術、空間數據倉庫等。(3)數據信息提取與分析體系。包括數據互操作、多源數據集成、海量空間數據的智能提取與分析、決策支持等設施與技術。(4)網絡體系。包括高速寬帶網絡、智能網絡、支持基于網絡分布式計算的操作系統、基于對象的分布式網絡服務、分布處理和互操作協議等。(5)應用模型體系。為用戶提供實際應用的解決方案,利用其我們將能夠更好地認識和分析所觀測到的海量數據,從中找出規律和知識。(6)專用軟件體系。完成城市信息處理、實現“數字城市”功能的基本工具,包括數字圖象處理軟件、GIS軟件、統計分析軟件、數據可視化軟件等。承繼成等(2003)提出,“數字城市”內容框架包括基礎設施、資源管理和應用服務三部分?；A設施包括通訊層、數據層、保障層三部分。管理層主要是指對“數字城市”信息基礎設施的管理及信息數據資源的集成與融合、應用的集成與融合的管理。應用服務層包括基礎公共服務層、管理應用層、業務應用層、服務應用層(見表1)。
岳為民(2003)從“數字昆明”的角度指出,“數字城市”的基本框架是由“一個關鍵、三個基礎、三條主線、七大支柱”構成:(1)一個關鍵。就是城市數據的全面規范和高度共享。(2)三個基礎。即信息基礎設施、空間基礎數據及管理“數字城市”和使用“數字城市”的人。(3)三條主線。第一,政府管理與決策行為的數字化(數字政府);第二,企業經營管理行為的數字化(數字企業);第三,市民生活的數字化(數字生活);(4)七大支柱:即政府上網、電子商務、信息產業、信息港、智能建筑、智能交通與城市規劃、建設和管理信息化。
姜愛林(2004)認為,“數字城市”的內容包括技術組成、組織結構及應用等方面?！皵底殖鞘小钡募夹g組成包括:(1)寬帶多媒體網絡;(2)電子地圖及網站服務系統;(3)高分辨率衛星、航空遙感技術;(4)三維地理信息系統技術;(4)OPEN GIS標準、遠程互操作、互運算等信息共享技術;(5)虛擬仿真技術;(6)“數字城市”信息模型與體系結構,包括城市建筑、交通、能源、通信、服務、文化設施和行政管理的信息模型及體系結構;(7)“數字城市”的運行管理技術,包括通信網絡系統及其管理,數據組織及數據轉換,決策模型管理,城市信息安全保障機制;(8)“數字城市”的功能系統,包括公用信息平臺,專業信息平臺等?！皵底殖鞘小苯M織結構,即“數字城市”工程將通過建設寬帶多媒體網絡、地理信息系統等基礎設施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務、電子商務、社會保障等空間信息管理服務系統。王鳳霞、張超(2004)在“數字地球”和“數字城市”的基礎上,提出了“數字上?！笨傮w框架模型(如圖3所示)。
謝明(2005)綜合當時我國“數字城市”建設和發展的情況提出,“數字城市”框架主要由以下四個方面構成:(1)數據獲取和更新體系。通過各種手段獲取的“數字城市”相關信息,包括城市空間數據框架(基礎電子地圖、衛星影像、航空影像)、城市規劃建設信息、城市社會經濟信息、城市管理信息等,并建立起行之有效的在城市管理過程中對各種信息進行更新的機制。(2)數據存儲、加工和管理體系。該部分內容包括建立起海量數據存儲體系,實現數據的高速存取,并在空間定位的基礎上實現對信息的加工和管理,包括元數據管理、空間數據倉庫、多源數據集成與互操作、海量空間數據的職能提取與分析、輔助決策支持等。(3)網絡支持體系。包括高速寬帶網絡、智能網絡、支持基于網絡分布式計算的操作系統、基于對象的分布式網絡服務等,共同構成支撐“數字城市”的基礎網絡體系。(4)專用軟件和輔助決策支持系統。用于完成城市信息處理、實現“數字城市”各基礎功能的工具軟件,包括數字圖像處理軟件、地理信息系統軟件、統計分析軟件、數據可視化軟件等等,并由此衍生出基于各種決策模型的輔助決策系統和應用解決方案。
寇有觀(2006)認為,“數字城市”總體框架可以概括為五大平臺、五個中心、五類應用、五大工程,政策、法規、標準、規范體系和安全、組織、資金、人才保障體系等。五大平臺是信息網絡平臺、公用信息平臺、專題信息平臺(多個)、空間信息平臺和決策支持平臺。五個中心包括信息網絡互聯中心、信息資源管理中心、身份認證中心、信息服務中心和決策支持中心。五類應用包括電子政務、電子商務、社會服務、經濟運行服務和城市規劃、建設、管理與運營。五大工程包括市民卡工程、金融信息工程、社會勞動保障信息工程、社區服務信息工程和金旅工程?！皵底殖鞘小贝罅ν七M地理信息系統、衛星定位系統和遙感技術在城市的應用。
孫旭陽、馮一民(2006)認為,“數字城市”的建設內容主要包括7個方面:(1)城市信息基礎設施建設。(2)城市基礎數據庫建設。(3)電子政務建設。(4)電子社區建設。(5)公共信息服務體系建設。(7)數字行業應用建設。吳慶雙(2007)認為,“數字城市”的構成體系包括:數據獲取與更新體系、數據處理與儲存體系、信息提取與分析體系、數據與信息傳播體系、數據庫體系、網絡體系、應用模型體系、專用軟件體系、咨詢服務體系、專業人員體系、用戶體系、教育體系、標準與互操作系統、法規與財經體系等。
馬娟、秦凱(2007)認為,“數字城市”建設的主要任務包括:城市地理信息數據庫建設、基礎地理信息采集體系的建設、政策法規與標準體系的建設、技術支持體系的建設、地理空間信息交換網絡體系建設、組織機構的建設等,以及實現覆蓋整個城市的多尺度、多分辨率、現勢性好的基礎地理信息數據。
彭學君、李志祥(2007)認為,數字化城市涵蓋了整個城市各方面的信息及應用,總體上可分為三個層次十個組成部分。三個層次為信息基礎層、應用層、綜合決策層。十個組成部分包括:城市公用信息網絡平臺和骨干網、空間數據等基礎設施、政府類應用、企業類應用、公眾類應用、區域類應用、數字門戶網站、信息資源管理中心、城市綜合決策指揮系統、政策法規規章及管理制度和技術標準及各種應用規范。
李宗華(2008)認為,“數字城市”涉及城市信息化的方方面面,總體上可以分為3個層次、9個組成部分,它們構成一個統一的整體(如圖4所示)。3個層次為:基礎層、管理層和應用層。9個組成部分為:城市信息基礎設施、城市空間數據基礎設施、空間信息資源管理與交換中心、法律法規與政策、技術與標準、政府類應用、行業類應用、企業類應用和公眾應用。
曹蕾(2009)認為,“數字城市”的內容可以概括為4個方面:城市基礎設施數字化,城市信息和交換網絡化,城市生活和管理智能化和城市空間數據可視化?！皵底殖鞘小笨蚣荏w系大體由3部分組成:(1)基本平臺部分,主要為城市綜合信息平臺、城市空間基礎信息平臺和城市電信基礎設施平臺;(2)“數字城市”服務對象(用戶),該部分主要為政府、企業、社區、公眾構成的各類應用系統,作為核心應用系統是“數字城市”發揮作用的根本;(3)關鍵技術,它是“數字城市”的技術支撐,主要為計算機技術、海量數據存儲技術、寬帶網絡技術、3S技術、對地觀測技術、虛擬現實技術、互操作技術等。
張立平(2009)認為,“數字城市”的內容包括技術組成、組織結構及應用等方面。“數字城市”組織結構,即“數字城市”工程將通過建設寬帶多媒體網絡、地理信息系統等基礎設施平臺,整合城市信息資源,建立電子政務、電子商務、社會保障等空間信息管理服務系統?！皵底殖鞘小笔浅鞘行畔⒓夹g的綜合應用,也是當前信息技術應用最廣泛的領域。就這個意義而,“數字城市”應用十分廣泛,歸納起來主要有12個方面:電子政務、電子商務、城市智能交通、市政基礎設施管理、公共信息服務、遠程教育、社會醫療保障、社區管理、突發事件處理、城市環境檢測、智能化小區、水網調配?！皵底殖鞘小钡捏w系結構包括:(1)數據獲取與更新體系。包括城市地表、上空及地下等自然地理數據的自動獲取系統,城市基礎設施數據的實時獲取和更新體系,城市人文、經濟、政論等社會數據的變更與監控系統等。(2)數據處理儲存體系。包括高密度高速率的海量數據儲存設施、多分辨率海量數據實時地存儲、壓縮、處理技術、元數據管理技術、空間數據倉庫等。(3)信息提取與分機體系。包括數據互操作、多元數據集成、信息智能提取分機、海量空間數據的智能提取與分析、決策支持等設施與技術。(4)網絡體系。包括高寬帶網絡、智能網絡,支持基于網絡的分析式計算操作系統,基于對象的分布式網絡服務,分布處理和互操作協議等。(5)應用體系。包括城市規劃、地籍管理、城市防災、城市交通等。同時還包括城市網絡生活方式等。(6)管理體系。包括專業人員小組、教育培訓、安全管理、系統維護、標準與互操作規范、相關法規等。
馬佩勛、謝海波(2009)認為,“數字城市”的框架體系涵蓋了城市建設的各個方面,是由戰略政策層、信息基礎層、應用服務層和分析決策層組成的有機整體。戰略政策層包括“數字城市”的發展戰略及總體框架、信息技術標準、政策法規規章制度和技術保障體系等;信息基礎層由城市公用信息網絡平臺、中心骨干網、區域骨干網、通信管線、空間數據、業務標準體系和協調維護機制等組成;應用服務層根據“數字城市”功能特征分為電子政務、電子商務、城市規劃建設及運行、經濟運行服務和社會綜合服務等五類應用;決策分析層是跨行業、跨區域的綜合性應用系統,主要包括城市智能交通管理系統、城市環境監測分析系統、城市發展預測決策系統和城市防災、救災及應急處理系統等。基本框架如圖5所示,戰略決策決定和指導信息基礎建設,并在此基礎上實施應用服務,通過決策分析又反過來指導戰略決策的制定。
四、小結
“數字城市”是空間時代與信息社會發展歷史的必然產物,同時,又是城市可持續發展與整體功能提升的必然依托,是新的經濟建設增長點,這一特點決定了其發展將是跨越式的?！皵底殖鞘小睘檎J識物質城市打開了新的視野,對城市規劃、城市建設和城市管理展示出了一系列全新的理念,為調控城市、預測城市、經營城市提供了革命性的手段。“數字城市”的戰略研究、數據和技術集成框架等基礎研究和原型系統建設,必然與其應用研究相輔相成,齊頭并進?！皵底殖鞘小苯ㄔO是一個非常龐大的系統工程,涉及城市社會、經濟、文化、政治、環境等各個方面,是多學科的融合體,因此,不僅要有先進的技術為基礎,更需要管理體制、機制和政策作保障,還需要市民和整個社會信息素質的提高。(編輯:何樂)
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地理信息系統論文范文第6篇
關鍵詞：數字地球;測繪工程;教育改革
當今社會正步入信息時代,信息產業逐步成為經濟增長的新的驅動力,信息資源的開發利用水平已成為一個國家綜合國力的重要標志。幾年前,美國為了自身經濟發展和全球戰略的需要,在大力發展信息高速公路的同時,又著重推進國家空間數據基礎設施(National Spatial Data Infrastructure,NSDI)的建設,在此基礎上,更進一步提出和實施“數字地球”戰略。數字地球的概念一經提出,便立即引起全球各界人士的廣泛關注,成為社會的熱門話題。不論從科學技術角度,還是從國家利益角度考慮,中國必須迎接這一挑戰,這已經成為共識。如今,“中國數字地球”或“數字中國”,以及各種規模的“數字城市”的建設正在逐步實施。在構建“數字地球”過程中,測繪學科和測繪行業,將發揮非常重要的作用。同時“數字地球”的構建也將為測繪學科和事業的發展提供新的機遇和發展前景。一方面,數字地球的構建依賴于基礎測繪數據。在數字地球的概念中最基本的要素之一是地球的地理坐標框架,因此NSDI是數字地球的基礎設施,它應能提供(地球)空間數據框架,包括大地測量控制框架(國家定位網和重力控制網)、數字正射影像、數字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地籍等基礎地理數據集。在此框架基礎上再加載各類地球自然信息和人類社會經濟活動等人文信為數字地球提供上述地球空間數據框架是測繪業本身的基本工作。另一方面,數字地球的構建又促進了測繪學科的發展,并對測繪技術提出了更高的要求?！皵底值厍颉笔菑母叩膶哟?從系統論和一體化的角度,應用已有的理論、技術、數據和能力,在衛星遙感測地定位技術、計算機數字化技術、以及數字通訊和Internet網信息技術支持下,向社會提供全新的測繪信息產品,包括更多、更新和更精細的地球靜態和動態信息。“數字地球”、“數字中國”為我國測繪事業發展提供了新的機遇和更高層次的發展前景,同時這一機遇也對承擔測繪人才教育的高等院校提出了新的挑戰和要求,如何培養適應現代技術要求的高級人才,是測繪教育工作者必須考慮的問題,所以,必須對傳統的測繪工程專業進行深化改革,才能適應這一新任務。由于現代高等教育為了適應社會對不同層次人才的需求,對本科專業的基本要求是“寬口徑為主,專業覆蓋面廣”。而作為培養測繪人才的測繪工程專業在專業知識面上應是覆蓋整個測繪一級學科。這就要求在專業課程教學內容上不宜過深、過專,在有效時間內,只能講授測繪領域最基本最重要的理論、業務知識,而具體的專門知識和技能,只能在未來的工作中根據需要繼續學習、培訓,進行補充和加深。在教學方法上,應改變傳統的“填鴨式”、“滿堂灌”的教學方法,教師在進行課堂教學時,關鍵是教會學生學習的思路、方法,而不是只注重具體的知識,把以教師為中心的教學模式轉移到以學生為中心的教學模式上來。在教學過程中,培養學生學會學習,由被動繼承性學習轉變為主動創造性學習,多采用“啟發式”、學生“參與式”和課堂“討論式”的教學方法,著重培養學生的創新意識和能力。
在教學質量評價及課程考核中,除注重基本知識和綜合能力的考察外,在專業課程考核時,可以更多地采用“開卷式”、“答辯式”、“撰寫論文式”、“設計報告式”等多種方式,使對學生的評價更科學、更全面,把課程考核轉變成為促進專業知識、綜合能力、創新意識培養的驅動力。教學方式改革的另一措施是將現代化教育手段引入到教學過程中?，F代化教學采用計算機輔助教學系統,利用多媒體技術、可視化技術和虛擬現實技術制作CAI軟件和軟件,以加速教學內容和教學方法的改革,增加信息量,增進教學效果。由于測繪工程專業本身與信息科學的密切關系,許多專業課程都可通過CAI軟件來達到直觀、形象、逼真的教學效果。因此,測繪工程專業應加大與課程配套的CAI軟件的開發投入。
測繪學是一門實踐性非常強的學科,實踐教學環節在培養學生能力和創新意識上具有非常重要的作用。因此,各校測繪工程專業在制定教學計劃時,對各專業基礎課程和專業課程一般都安排了較大數量的實驗、實習或課程設計學時。但就目前測繪工程專業的實踐教學效果來看,存在著嚴重不足:(1)實習或實驗主要是認識和驗證型,而缺少綜合性與研究創新型實習或實驗;(2)在生產單位承擔測繪產品生產的傳統光學儀器已被數字化測圖系統、全站儀、GPS接收機、數字攝影測量系統、數字遙感圖像處理系統、GIS系統等先進設備所取代,而高校因受資金等因素的限制,無力批量購買這些先進設備和系統,致使實習或實驗只能是參觀性的,與生產實際嚴重脫節。因此必須推進現行測繪教育實踐教學的改革,改善實踐教學環境,具體措施是:(1)建立校園實習基地。測繪所處理的對象是地理空間信息,而校園及周邊區域是學生非常熟悉的地理環境,因此,以校園為中心建立永久性實習基地,便于學生直觀理解和掌握空間數據獲取、處理、分析、表達、應用的途徑和方法,這對測繪工程專業幾乎所有課程的實習、實驗都有益處;(2)開放實驗硬、軟件設備。改變傳統的實驗設備管理方式,除安排的實驗、實習課時外,將所有設備、軟件系統向學生開放,使學生能更多地應用和熟練掌握這些設備、軟件系統;(3)鼓勵學生參與教師的研究課題,使學生在科學研究活動中得到鍛煉和提高;(4)創造條件,改善實習和實驗平臺。通過與測繪設備、軟件生產廠商建立密切合作關系,使學校成為這些廠商設備、軟件的培訓基地,獲得他們的支持,免費或以最優惠的價格獲得所需的設備或軟件產品;(5)將認識驗證型實驗轉變為綜合創新型實驗。在教師的指導下,由學生自己根據檢索的文獻資料設計實驗步驟、方法和數據整理、分析、制圖;(6)建立永久、固定的校外實習基地。與技術先進的測繪企事業單位建立專業共建關系,利用他們的先進設備開展實踐教學。如中國礦業大學測繪工程專業在西安煤田航測遙感局建立了教學實習基地,改善了攝影測量、遙感、地理信息系統、地圖制圖等課程的實習條件。
地理信息系統論文范文第7篇
關鍵詞:虛擬地理環境；概念；探索
中圖分類號：B929 文獻標識碼：A 文章編號：
1前言
近年來，隨著計算機技術和地理信息技術的不斷發展，研究人員利用虛擬現實技術在地理學研究上展開了大量的嘗試，在技術應用、相關信息系統研發及理論研究上均取得了突出的成果，并在不斷的探索與總結的基礎上，逐步形成了虛擬地理環境的概念。
虛擬地理環境概念自提出以來，經過十多年的發展，目前已經逐漸被廣大研究人員所接受，但尚未形成統一的認識。為明確界定虛擬地理環境的研究內容與邊界，部分研究人員對虛擬地理環境的定義及其理論與方法展開了討論。
龔建華、林琿等人通過一系列的論文和專著，較為系統的開展了虛擬地理環境理論和方法的探討，認為虛擬地理環境是以化身人、化身人群、化身人類為主體的一個虛擬共享空間與環境，它既可以是現實地理環境的表達、模擬、延伸與超越，也可以是指賽博空間中存在的一個虛擬社會（社區）世界。并進一步提出了關于虛擬地理環境的研究框架（龔建華等，2006,2009；林琿等，2005，2007，2009；龔建華、林琿、魯學軍，2002），把信息（地理）哲學和非線性科學作為研究虛擬地理環境的基礎性理論，把可計算人地關系作為虛擬地理環境的理論核心，圍繞該核心研究與虛擬地理環境相關的人地系統論、地理認知、地理計算和人工智能。
閭國年（2009）認為，虛擬地理環境研究在計算機網絡和虛擬三維空間環境下，通過分布式協同交互，實現地理環境可視化的表達、地學問題的分析處理、地理規律的提煉、地理現象的模擬、地理環境變化的再現與預測以及人類活動影響的評價，探索地球各圈層內部的結構特征、分布規律、演化過程以及圈層之間物質流、能量流、信息流的傳遞方式及其動力學機制。
朱慶認為虛擬地理環境可以簡單定義為真實地理環境在計算機中的一種抽象數字化的逼真表示，使人們可以探查匯集有關的自然和人文信息，并與之互動。
以上對虛擬地理環境定義體現了虛擬地理環境研究領域的不同側重點，強調網絡空間載體下三維空間的計算機實現，強調化身人的參與性，而忽視了其它維度、其它形式的虛擬地理環境，忽視了將虛擬作為一種手段來對人類無法觸及的地理環境的研究，同時也忽視了對虛擬地理環境本身作為一種虛擬存在的環境系統的研究。
2虛擬地理環境的概念
2.1 虛擬地理環境概念的形成
虛擬地理環境源自于地理環境，是地理環境與現代虛擬技術和手段相結合的產物，是地理環境在現代科學技術輔助下的一個延伸。因此，要正確認識什么是虛擬地理環境，我們首先需要了解地理環境的概念。
地理環境是指一定社會所處的地理位置以及與此相聯系的各種自然條件的總和，包括氣候、土地、河流、湖泊、山脈、礦藏以及動植物資源等?？煞譃樽匀画h境(或自然地理環境)、經濟環境(或經濟地理環境)和社會文化環境。它具有三個特點：(1)具有來自地球內部的內能和主要來自太陽的外部能量，并在此相互作用；(2)它具有構成人類活動舞臺和基地的三大條件，即常溫常壓的物理條件、適當的化學條件和繁茂的生物條件；(3)這一環境與人類的生產和生活密切相關，直接影響著人類的飲食、呼吸、衣著、住行。
在傳統技術條件下，研究人員主要通過實地調查和統計分析的方式對地理環境中的現象及規律進行研究。受各種條件限制，人們對涉及時間跨度比較長或是自然條件比較惡劣而無法到達區域的地理環境現象和規律及其對人類生產生活的影響無法開展有效研究，如深海地理環境、地下環境、地殼運動等。隨著科學技術的發展，研究人員有了更多的現代化手段來開展地理環境研究，虛擬化就是其中一個重要的研究手段，尤其是以計算機為基礎的數字虛擬技術，為現代地理學的發展和繁榮做出了不可磨滅的貢獻。研究人員首先抽象化的建立現實地理環境的各種運行模型，輸入實際的或調整后的參數，并利用計算機強大的運算能力和可視化表達能力，以虛擬的形式來實現一個類真實或虛構的地理環境，以研究各種地理環境問題。我們稱這樣的環境為虛擬地理環境。
在研究人員建立的眾多虛擬地理環境中，有一部分只在實驗室中運行，用于研究特定的地理環境問題；有一部分走向了大眾化，并被人們所接受，而逐漸形成了一個實際運行中的虛擬地理環境。在這個環境中，人們可以通過化身（Avatar）的形式參與進去，開展各種社交、商務、娛樂等活動。如此一來，這個虛擬地理環境就逐漸活了起來，成為了現實地理環境的一個虛擬化擴展，成為了人類活動的另一個舞臺，成為了一個以虛擬化形式存在的“實體”地理環境，影響著人類的生產生活。
由此，本文認為，虛擬地理環境可以定義為：以目標地理環境為原形，以虛擬化技術為基礎而建立的一種抽象化的地理環境。它既可以是現實地理環境的表達、模擬、延伸與超越，也可以是虛擬空間中存在的一個虛擬社會（社區）世界。
2.2 虛擬地理環境的兩方面含義
通過以上的定義，我們可以看出，虛擬地理環境包含兩個方面的含義：
一方面，它是一種技術手段，是在現代科學技術的基礎上，以虛擬化的方式開展地理環境研究，其目的是探索地理環境的運行規律，研究解決地理環境中的各種問題。通過虛擬化的方式，研究人員可以精確化的模擬各種自然、經濟及社會人文地理環境，檢驗各種復雜的運行模型，可以通過與環境中的各要素進行交互與互動，或改變一些前置條件來影響虛擬地理環境的發展，以觀察不同條件對地理環境的影響，進而總結出一般規律，為現實地理環境工作提供指導和決策支持。而這些是以往傳統研究手段所無法做到的。虛擬地理環境作為一種研究手段一經提出，便極大的影響地理環境科學研究領域，推動著地理環境科學研究的快速發展。
另一方面，它是一種虛擬存在，是研究的對象。隨著虛擬地理環境的發展，尤其是被大眾所接受，越來越多的人參與到虛擬地理環境中去以后，虛擬地理環境便逐漸成為現實地理環境在虛擬空間的一個延伸與超越，并對經濟及社會人文地理環境產生著巨大的影響，進而間接的影響著自然地理環境發展。在這種情況下，虛擬地理環境的重點不再是其實現的手段與方法，而是應用虛擬化方法所產生的虛擬地理環境本身。由于虛擬地理環境作為一種虛擬存在的“實體”地理環境時間還不長，因此人們還無法完全認識在這個環境下各要素之間的關系以及其對現實地理環境的影響。在未來一段時間內，這方面的研究將是虛擬地理環境研究的主要內容。
2.3 虛擬地理環境的研究內容
根據虛擬地理環境兩方面含義的不同，其研究內容也有比較大的差別，因此，本文對研究內容的討論也將分兩部分進行。
地理信息系統論文范文第8篇
關鍵詞：物流；標準；信息
中圖分類號：F252.3 文獻標識碼：A
一、我國物流行業發展現狀
2007年上半年，全國社會物流總額33.8萬億元，同比增長25.5%，增速比一季度提高1.7個百分點。2007年上半年，物流業增加值完成7503億元，同比增長17.2%，增速比一季度提高0.5個百分點，占服務業全部增加值的17.9%，同比提高0.1個百分點。2007年上半年，中國社會物流總費用為19541億元，同比增長16.2%，增幅比一季度提高0.9個百分點，比2006年同期提高1.3個百分點。
中國的第三方物流產業尚處于起步階段，迫切需要政府部門的大力支持和推動，為現代物流的發展創造良好的宏觀環境。目前中國第三方物流市場規模還較小，而且高度分散，面對龐大的物流市場需求和弱小的供應能力國外物流企業早已躍躍欲試。
中國巨大的物流市場已經吸引了國際上各個貨運巨頭的目光，外國物流企業紛紛進軍中國市場，預測未來幾年中國物流業將保持快速增長態勢，中國物流市場發展前景廣闊，給了投資者一個發揮的空間。
未來物流需求尤其是第三方物流需求規模將越來越大，預測到2010年中國物流行業的
產值將達到12000億元，2008年北京奧運會的總體物流需求約為2760億元人民幣。第三方物流市場在增長中細分，第三方物流企業在競爭中整合，第三方物流政策環境進一步改善，中國第三方物流將在新的起點上快速發展。
二、存在的問題
第一，總體規模偏小、發展潛力巨大。總體上講，第三方物流在我國處于起步階段，企業物流和公眾物流服務仍然是社會物流的主要形式，嚴格意義上的第三方物流有效需求不足的局面短時期難以明顯改觀。同時，第三方物流在中國已經有了大約十年的探討過程和發展過程，在全球經濟一體化影響下，中國正在成為第三方物流發展最迅速的國家之一。
第二，需求的不平衡性較強。不同企業間的物流理念以及物流需求層次差異性很大，先進的與傳統的物流模式并存。一方面中國日趨成為全球制造業的中心，進入中國的先進制造業和分銷業產生高端的物流需求，第三方物流需求主要集中在外資領域。這些企業物流理念先進、物流外包水平高、供應鏈管理要求嚴格且自主性較強，對第三方物流服務需求迫切、要求高。從另一方面來看，我國物流社會化、專業化程度依然較低。國內企業與外資企業物流形式、形態存在明顯的差異。
第三，行業集中度較低。根據咨詢機構的分析，2006年中國第三方物流市場大約有18000多個服務商和終端，排名前十位的服務商占市場總額僅13%（這可能是很粗略的估計），沒有一家物流企業的市場份額超過2%，說明我國物流行業尚未實現充分的整合。在競爭模式上主要體現在成本與價格競爭，而對第三方物流所帶來的供應鏈增值效應關注不夠，低水平的過度競爭成為我國第三方物流發展的瓶頸問題，大家在行業中可能都感覺到這種競爭壓力。根據分析，我國第三方物流行業目前利潤率為3%-8%左右，行業利潤空間尚未完全挖掘出來，和國際上相比差距還是很大。
三、發展趨勢
十一五期間，現代物流作為國家重點發展的戰略性產業得到了社會各界的廣泛關注與支持，第三方物流發展進一步加快了進程，在服務內涵、經營模式、功能建設等方面發生了深遠的變革，呈現出良好發展趨勢。
第一，服務鏈不斷延伸、專業化不斷加強。一方面供需雙方合作不斷加深，服務深化的直接結果是專業細分。物流企業也越來越專注于特定的目標市場，以充分發揮其專業的優勢。目前中國外運股份有限公司鎖定在IT、汽車行業、家用電器、化工、快速消費品等幾個目標行業集中發展，專業細分程度也在進一步加強。從過去什么都做的物流轉變成更加專業化的劃分，按照市場和生產企業發展趨勢要求，企業也在做一些相應變化。
第二，服務范圍向金融領域擴展。中國外運股份有限公司也在探討市場對外運產生的一些新的需求、新的機會。物流、現金流、資金流是供應鏈三大組成部分。以質押、監管為代表的物流金融服務得到較大發展，包括中外運、中遠在內的企業紛紛開展此項業務。質押監管的發展標志著第三方物流與金融行業的融合，而服務范圍也由靜態的倉單質押向貨物的在途質押轉變，從供應鏈資金流收入方面看，第三方物流服務內涵得到進一步延伸和擴展。
第三，物流行業的整合趨勢非常明顯。全球經濟一體化所帶來的是物流全球化進程，這一進程正在向中國擴展，自第三方物流概念引入國內起，以兼并收購為特征的全球物流整合深刻改變了物流市場格局
四、我國物流行業發展應采取的措施
1.加快基礎設施的投入
做好地區或區域性產業布局規劃和物流園區規劃，搞好基礎設施建設。區域性的規劃做好了，才能真正減少企業物流成本，同時使產業集中，物流運輸有重點的發展，走以主業物流為龍頭，逐步好展完善的路子
2.制訂行業標準
要實現物流的系統化管理，保證物流系統的統一協調以及系統內各環節的有機聯系，需要采取很多種方法和手段，物流標準化是實現現代物流系統化管理的重要手段之一。現代物流的系統化管理體現在以下兩個方面：制定一系列的物流標準。制定完善與物流有關的國家標準，制定行業標準和地區標準。這其中不僅有物流技術標準，還有有關物流行業的作業標準和管理標準。積極開展物流標準化的研究工作。物流標準化在我國發展現代物流，與國際物流實現順利接軌中的關鍵地位和所起的重要作用已越來越被國家和各行業所認同，物流標準化工作越來越受到的重視。
3.構建信息化服務平臺
在電子商務條件下，物流的運作是以信息為中心的。通過網絡信息的收集、整理、分析、傳遞和及時溝通，有效的實現對物流實施控制并實現物流的合理化。虛擬庫存（或者叫信息代替庫存）和動態庫存是物流合理化的表現。虛擬庫存的辦法是建立需求端數據收集系統，在供應鏈的不同環節采用EDI交換數據，建立基于Internet的Intranet，為用戶提供WEB服務器，便于數據及時更新和瀏覽查詢。由于供求信息得到及時傳遞和處理，物品在流動過程中滿足和產生消費的需要，會大大降低庫存的水平。傳統的物流技術主要指物資運輸技術，包括運輸材料、機械、設施等?，F代物流技術則是以計算機信息技術為基礎，如地理信息系統（GIS），全球衛星定位系統（GPS）、電子數據交換（EDI）、條碼技術（bar code）等。
作者單位：聶海燕中國海洋大學 淄博職業學院
王振環山東理工大學
參考文獻
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[3]朱衛鋒．復雜物流系統仿真及其應用方案研究〔學位論文〕[J].華中科技大學，2004,5:36-38.
地理信息系統論文范文第9篇
經過sars等一系列公共衛生突發事件后，應急信息系統的建設受到了空前的重視。我國各級政府、各部門都把應急信息系統或應急指揮中心的建設提上了議事日程。例如，北京市公共衛生信息應用系統的建設，就是在以往的經驗教訓基礎上，把應對公共衛生突發事件作為一個主要建設目標；衛生部應急指揮中心向社會公開招標，征集建設方案，等等。在政府推動下，應急信息系統建設已經進入一個高峰期。
應急信息系統的建設受到全社會范圍的重視，這是一件好事。但同時也帶來了問題：系統建設的目標到底是什么？多個相關項目如何統籌？怎樣處理應急信息系統建設與業務處理系統的關系？應急信息系統的功能邊界應該如何劃分？等等。對這些問題如果沒有一個正確的思路，應急信息系統建設的大規模投入就難以收到應有的社會效益，甚至象以前辦公自動化和門戶網站一樣，變為一場“運動”。
本文試圖對應急信息系統給出一個目標，描述“理想”情況下的系統模型和需求；在此基礎上給出對整個應急信息系統規劃的看法。
二、應急信息系統的目標和功能需求分析
應急信息系統的目標，就是配合危機管理的全過程，應用信息技術，實現大面積的、跨專業和部門的信息資源、處理資源和通訊資源的實時調度，使應急指揮過程更加科學化和可視化。
這里用到了一個超越“應急”的概念——危機管理，我們把支持危機管理作為應急信息系統的目標。這是因為，要最大限度減少各種突發或緊急事件帶來的損失，不僅僅要求我們在事件發生后做出迅速、準確的應對和處理，還要求我們在事件前期進行預警和辨識、在后期進行常態恢復?！拔C管理”的三階段理論更能指導我們運用信息技術對突發或緊急事件全面、全程的支持。
顯然，這一目標，不是一個單純的信息系統可以達到的。它要依賴基礎性的網絡和多個專業化的應用系統，要依賴多種技術的支持。但是，越是復雜，我們就越應該分析清楚，那些是核心、哪些是基礎、哪些是錦上添花；哪些應該先建，哪些可以后建。否則眉毛胡子一把抓，不利于復雜系統的建設和統一的規劃。
我們用如下的三層邏輯模型表示應急信息系統及其支持系統的關系。
……
應急信息系統
信息處
理系統
通訊調
度系統
信息
采集
信息
調度
資源
調度
信息
表現
基本網絡和通訊系統
輔助
決策
應用支持層
集成應用層
基礎設施層
gis
應急信息系統的三層邏輯模型
各層的關系如下：最高層即是應急信息系統的核心功能，它是一種集成式應用；專業化的信息處理系統和各種相對成熟的技術系統（如gis和call center系統）是構建應急信息系統的支撐性應用，我們稱之為應用支撐層；而基本網絡和通信系統是以上所有應用的基礎。相鄰層次之間有著雙向的信息供求關系。
我們從對信息的處理角度來分解應急信息系統的功能目標。
任何類型和目的的應急指揮系統，都具有以下功能特性：
1、信息匯聚：從應急事件現場或監測網絡采集到的各種信息，將被傳輸到信息匯聚點（應急指揮中心）。這些信息可能是直接事件現場的視音頻信息，也可能是來自傳感設備、監控設備的信息或信號，還可能是來自相關的專業化信息處理系統的數字化信息。
2、信息表現：應急信息系統應該有直觀而準確的信息表現形式，為指揮員進行指揮調度和輔助決策提供最大的幫助。gis是一項廣泛使用的技術，可以將危機管理所涉及的信息（如危機態勢、應急指揮相關資源分布、應急方案等）在基礎的空間地理圖形上形象地表現出來，便于指揮和決策人員直觀地進行形式判斷、形成決策或進行資源調度；各種信息還可能要借助一定的顯示設備和顯示控制系統表現出來。
3、信息調度：所有信息在匯聚點被組合和集中呈現，供指揮中心的指揮決策人員作為決策和調度依據；有時還要將信息分發下級指揮中心（或分中心）的不同的專業化處理系統進行處理，或從這些系統收集處理結果。
4、通訊和物資資源調度：應急指揮最終都表現為通過一定的通訊手段，完成一定的人力、物力資源調度。例如警力的調度、救災物資和設施調度、對事件現場的疏導和部署，等等。
5、輔助分析決策：在應急指揮過程中，提供一些邏輯分析模型、統計模型或預案，以及案例庫中的參考案例，幫助指揮員進行理性決策；同時，應急信息系統還應記錄下整個指揮調度的過程，形成完整案例，豐富案例庫，為實現知識化、智能化的危機管理作積累。
以上是一個較為抽象的邏輯功能模型，它有助于我們把握應急信息系統的核心建設目標，合理運用各種技術和各種“物理的”系統。
三、應急信息系統與其它信息系統的周邊關系
1、技術型應用系統與應急信息系統的關系
在應急信息系統建設領域的最大誤區，在于信息系統功能需求分析的缺失——從需求的陳述（實質上是一種需求定義）直接跳到技術方案，甚至成為技術方案或產品的簡單堆砌。以技術方案代替功能需求，這似乎已經成為了一種應急信息系統建設中的普遍現象。
例如，我們經常能在招標書或所謂規劃中看到這樣的做法：即直接把“數字錄音系統”、“大屏幕顯示系統”、“地理信息系統”等作為“需求”本身的內容，對具體的技術實施方案和產品型號進行招標，甚至還有的招標書把“數據庫系統”也作為應急信息系統需求的一部份提出來。這里面缺少了對應急信息系統的實質內容和目標的把握，缺少了一個理性的論證和分析過程。這樣的“需求”拿出來招標，多半會造成建設的混亂和失控。
并不是說以上的技術系統不能作為應急信息系統的一部分，相反，邏輯的功能最終都會落實為一系列“物理”的技術子系統。但是我們在進行技術子系統的劃分和分包之前，有必要對有機信息系統的“原始”功能需求作一定義和陳述，為技術方案的展開提供理性的約束，而不會被技術牽著鼻子走。
例如，gis是一種廣泛使用的、成熟的技術，也已經形成相對獨立運行的系統。獨立運行的gis甚至可能成為整個應急信息系統中最主要的操作平臺。這也是一些項目直接把gis作為一種“默認”的“需求”的原因。但是，應急信息系統是否要采納gis，還要看具體的應用領域是否具備了應用gis的數據條件和環境。而且，即使有必要和有條件使用gis，也要從整個應急信息系統的總體目標出發進行分析，提出技術應用需求：
第一， 要實現應急信息系統與gis的雙向聯動。gis雖然可以獨立運行，但在應急信息系統環境下，應該可以實現應急信息系統與gis的多種聯動方式——包括雙向的相互驅動和基于數據共享的獨立操作，等等； 第二， 要實現應急信息系統與gis的底層整合。gis系統與應急信息系統應共同遵循一定的數據標準，產生和傳遞一致的數據；底層應實現數據庫共享或公用。
第三， gis與其他系統的數據整合。gis的基礎數據來自測繪部門，而應急指揮所需的“活”的應用數據往往來自其他業務部門，如建設、交通、氣象、衛生，等等。為讓信息系統能夠運行起來而“一勞永逸”地導入數據的做法是不可取的。應該充分利用這些“活”的地理數據，建立與數據源進行同步更新的完整機制，貫徹專用屬性數據“誰使用、誰負責”和合理共享的原則，避免產生新的信息孤島。
以上是應急信息系統中對gis的需求分析應該考慮的內容。只有對這些問題都分析清楚了，才可能對應急信息系統中gis的必要性、可行性和技術方案和造價作一正確判斷。而這種全局的、客觀的、中立的分析，恐怕要在請gis廠商提供技術方案之前完成。
在應急信息系統領域，類似的成熟技術系統還有call center、知識管理系統、視頻會議和視頻監控系統等。對這些相對成熟、“自成一體”的技術應用系統，都要作類似的分析，才能保證最后的應急信息系統是一個有機的、完整的、體現建設初衷的系統，而不是一組不分主次、繁復、獨立的技術系統。
忽視需求分析或缺乏正確的需求分析方法，是存在于信息化建設的通病。對于應急信息系統建設而言，這種只有方案，沒有需求分析的現象尤其有害。因為應急信息系統的建設幾乎成了一種潮流，而且它同時承載著政府危機管理和電子政務信息資源整合的雙重重任。缺乏對需求的分析和規劃，會使應急信息系統建設失去理性，導致盲目建設和重復建設，與信息資源整合的精神背道而馳。
2、專業化信息處理系統與應急信息系統的關系
我們對應急信息系統的需求認識往往是始于“混沌”的。尤其是當因為信息系統缺位造成重大損失的時候，更是希望通過一個項目、甚至一個系統的建設畢其功于一役。但是，應急信息系統的主要目標是實現危機管理中的決策支持，離開了專業領域的知識和專業化的信息處理系統的支持，應急信息系統對科學決策的支持就會落空。另一方面，應急信息系統往往是跨管理部門、跨專業領域的系統，涉及多個專業系統。處理這種兼具“寬度”和“深度”的復雜需求的合理做法，是把項目進行分解，把應急信息系統建設與專業化信息處理系統進行合理劃分。
一般來說，專業化信息系統負責專業化的信息監測和預警、信息處理；應急信息系統則負責信息的匯聚、分析，以及對會商、決策和資源調度的支持；二種系統之間通過共同認可的標準來實現信息傳遞和工作協同。應急信息系統從專業化信息處理系統中收集預警監測的結果；應急信息系統則向專業化信息處理系統提交信息加工請求并收集信息處理結果。
檢驗是否較好劃分了專業化信息處理系統和應急信息系統界限的直接辦法，是看二者之間是否有足夠的獨立性。一個好的規劃和設計應該是這樣的情形：應急信息系統本身不一定很“專業”，但它能與很專業化的信息處理系統高效地協同工作。應急信息系統的核心價值，在于它對跨專業的、公用資源的調度能力；專業的判斷和業務流程應該留給專業化的信息處理系統。從這點上來說，應急信息系統其實需要有一定的“通用性”。通用性越好，它動態“接入”不同專業信息系統的能力就越強，整個大系統的“應急”能力也就越好。
舉個例子，假設我們針對sars的預防和控制建設了一個公共衛生應急信息系統，如果它不能百分之八十、九十，甚至更高比例地應用到其它公共衛生突發事件的處理上，那么它的規劃和需求定義就是失敗的。相反，如果我們在進行需求分析的時候，能把專業化事件處理的差異性需求盡可能地體現在“應用支持層”的專業化信息處理系統中，那么無論是作為通用應急指揮平臺的公共衛生應急信息系統，還是專業化的傳染病管理信息系統、醫院管理信息系統、以及各種科研信息系統，等等，都能沿著相對穩固的需求軌跡發展。
四、應急信息系統的規劃與標準化
現在我們跳出單個應急信息系統的需求分析，來看看多個系統——或者說整個城市級別的應急信息系統——的需求，或者說一種規劃。
根據上面的分析可知，我們如果采用一個相對通用的“應急信息系統”和一系列專業化信息處理系統，可以構成一個完整的、面向各種突發事件的應急信息系統“兩層”構架。也即從理論上說，可以構建城市級別的唯一的、集中的、公用的應急信息系統平臺。但在實際操作中，有兩個因素制約這種“兩層架構”模式。一是系統的規模和負載問題；二是現有的行政管理體制的制約。
根據系統論的原理和系統工程實踐經驗，每個系統下轄的子系統個數是有限的，超出這一限度，不僅系統的業務負載和復雜度會難以承受，為保障系統運行可靠性所付出的代價也會十分巨大。我們通常采用系統分級的辦法來解決這一問題。在應急信息系統建設中，就是通過建立一些區域的或“領域”分中心來分擔“總中心”的負載和復雜性。
但是，采用分中心的“三層”構架，應該滿足兩個先決條件。否則，就有可能使整個城市的應急信息系統更加混亂和難于管理，操作起來無所適從，甚至變成一盤散沙，為信息資源綜合增加新的負擔。
第一個條件，還是比較、分析和論證。在具體的城市危機管理環境中采用三層構架，一定要有與兩層構架的對比分析。三層系統的優勢在于其上的業務操作流程通?？梢愿梦呛犀F有管理體制；劣勢是分級處理帶來了額外的信息分配和匯總的效率開銷，甚至為一些導致低效的“門檻”創造了條件。我們對架構進行分析的結果，應該不僅僅是一個構架的模式，而且有具體的構架實施方案，包括對弱點的分析，以及彌補的方法，作為系統后續建設的前提條件。這是應該在決定建分中心之前完成的。
在實際建設過程中，對于城市應急信息系統的構架模式選擇，盲目模仿或是“拍腦袋”的情況還是很多的。構架的選擇往往不是對流程科學性、系統運行效率、系統建設周期和投入、系統的可操作性等因素進行分析比較的結果，而是避開業務整合的深層困難、對現有管理體制過分遷就和妥協的結果。這對于整個城市的危機管理和信息化建設都是非常不利的。
第二個條件，無論是二層還是三層構架，都離不開標準化基礎。統一的數據標準制定應該在應急信息系統的總體規劃層面，而不是某個具體的應急信息系統建設的層面來進行。在某個具體應用系統中談統一標準的意義是十分有限的。即使每個系統都實現了“內部”的統一標準，也可能導致多個系統之間無法溝通。
對于標準化的認識，也是信息化建設中誤區多多的一個領域。如把統一數據規劃甚至統一數據庫設計等同為數據標準化，把標準化局限于管理標準化而無視應用標準化，把應急信息系統的標準化局限于應急事件的分級，等等。應用標準化是我國信息化建設的一個弱點和緊迫點，也是應急信息系統建設的一項基礎性工作。如果能在國家層面整合專業化研究資源，組織面向應急指揮和危機管理的統一的標準化研究，則能有效促進整個國家的應急信息系統的建設；反之，如果我們不抓住應急信息系統這一建設背景，則不僅應急信息系統的建設不能進入有序狀態，標準化建設本身也將擺脫不了滯后于信息系統建設的狀況。（參考《把標準做“實”》）。
參考文獻：
1. 《把標準做“實”》 黃以寬，《信息化建設》2005-1,2
2. 《淺論應急指揮系統的基礎性研究》，黃以寬，第一屆中國政府電子政務論壇交流論文，2004-10
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