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2、ALM系统基础建设
ALM系统平台基础数据的统一定义是整个系统的基础。通过对设备树、数据分类、数据库体系、告警体系等的统一定义，形成各个应用系统共有的基础数据，减少各应用模块及线路问的接口，有效提高维保系统的整体性能和数据共享。因此，应进行设备基础信息库、标准设备状态监测模型及上层管理系统接口这3大基础建设。
2．1设备基础信息库与ALM系统
接口的子系统包括各种不同的设备。ALM系统监控的基本对象是设备，大多数的需求都是结合设备的监控、管理和维护提出的。因此，应建立基于ALM系统的设备管理功能，以支持通信系统的建设和运营维护。同时为地铁设备管理提供支持。基于ALM系统的设备管理，其主要管理对象为通信系统设备信息，因此应为设备管理功能体系建立标准的设备信息显示模型、完整的基于ALM系统的没备信息库和用于设备信息管理的接口。设备信息库是ALM系统建设和运行的基础，所有的设备信息显示模型均通过设备信息库生成。在系统调试阶段，大量设备信息由各子系统承包商提供，而ALM系统承包商将这些信息整理并归档于设备信息库。设备信息库存储于历史数据库中。设备信息库是基于ALM系统多个基础表而建立的，包括站点表、子系统表、设备类型表、告警分级表等。由于ALM系统站点众多，每个站点的子系统众多，设备信息库是一个数据量非常庞大的表格，因此，必须建立合理的基础信息体系，这样才能保证数据录入和检索的完整和高效。同时，需采用海量实时性能较高的历史数据库产品，以支撑数据基础体系的建立。设备信息库是一个完整的信息中心，包括了所有专业／子系统的设备信息，因此ALM系统的建设和维护需要众多专业／子系统的人员支持。为了便于每个专业／子系统人员对本专业的设备信息进行管理，必须建立一个通用的接口，使各专业／子系统人员不必直接面对数据量庞大的设备信息库，而是通过接口进行本专业的数据录入和检索。设备信息管理接口是人机界面的一部分，是系统维护人员的工具之一。该接口往往被运营人员所忽视，由此会导致设备信息管理的杂乱无章。
2．2标准设备状态监测模型
2．2．1设备状态判断
不同的设备具有自身的专业特点。ALM系统需要针对每一类设备进行告警分级、维修方式设定，以形成标准的设备状态监测模型体系，然后通过高性能的软件数据处理功能实现对设备维修信息的快速处置。一般将设备的状态分为维持服务、暂停服务和•14f1•中断服务，根据该设备的状态判断其是否完全具备维持运营的能力。1)维持服务：指设备虽然存在导致服务能力下降的故障，但仍然可以继续向乘客提供服务，如某个摄像头无法获取图像而乘客并不能感受到。2)暂停服务：指设备的故障导致无法满足乘客需求，但乘客可以选择其它设备代替或故障可以短时恢复。如站台某个PIS(乘客信息系统)显示单元无法开启。3)中断服务：指设备的故障导致无法满足乘客需求，进而导致某个运营服务能力完全失去。如站台广播失效需人工喊话。ALM系统需根据设备实时信息自动判断告警级别并采用不同的方式提供推送或辅助决策，由运营维护人员根据建议处理。可能的处理方式有：忽略，不做处理；记录维修相关信息，在运营后维修；需更换备品备件；紧急抢修。
2．2．2数据处理方式
现场采集的设备状态数据非常多，应对这些数据进行过滤、筛选、加工处理，以获得维修决策的基础数据。根据不同的管理需求，有不同的数据处理模型，如告警设置、趋势分析等。1)告警设置：包括限值告警、区间告警、统计告警、百分比变化告警等。2)设备趋势分析：是以定量、可视的形式对设备状态进行管理，包括检查设备的状态是否处于控制界限之内，观察设备状态的变化倾向或状况，预测设备状态发展到危险水平的时间，早期发现设备异常并进行预维修或定修。可采用单值趋势分析、正态分布趋势分析、公式或统计方法趋势分析等技术。
2．3决策支持
通过采集设备的现场状态数据和基于历史数据的分析，ALM系统可对维修决策提供支撑。按照设备、系统、网络等不同维度对数据进行统计分析，对指标体系进行梳理，形成通信系统设备的评价体系；通过仪表、图形、趋势分析等形式，构建地铁运营维护平台的管理“驾驶舱”。
3、ALM系统与维修业务的结合
典型的设备维修业务流程如图1所示。ALM系统主要在故障报告、报修、数据分析环节中起关键作用。ALM系统在整个维修管理业务流程中的作用如图2所示。
二、地理信息系统在中学地理教学中的具体应用
（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。
沈阳市的燃气事业始建于1923年，是国内最早生产和使用燃气的城市之一，现拥有地下燃气管网2156公里，燃气居民用户80万户，工业用户3000多户。随着沈阳市城市建设的飞速发展，我市的燃气管道用户及管网规模在不断扩大，手工的管理模式和管理手段已无法满足“合理规划、科学管理、安全供气、优质服务”的要求，因此，寻求一种高科技、现代化的管理手段是当务之急，我公司经多方面调研分析，认为建立地下燃气管网地理信息系统是解决问题的捷径，通过地理信息系统可以实现燃气管网的动态管理，以便为城市燃气规划、管网管理、燃气事故预防及突发事故的处理等迅速、准确地提供管网的相关数据。
该系统是采用先进的计算机网络、通信技术、地理信息技术，建立在强大的网络系统平台上，支持大型数据库系统。在这个网络信息系统平台上，可以实现燃气管网的规划设计、输配管理、图档管理、抢修辅助决策、燃气用户管理及综合查询、统计等功能，各管网相关部门可以实现在各自部门同时查阅管网信息，以提高管网信息利用的效率。该系统建设分两期进行，一期工程主要完成数据的采集、管理、更新、查询、分析等主要功能，二期主要完成系统网络工程的建设。
二、技术路线
煤气管网地理信息系统的建立是一个复杂的系统工程，其建设的好坏不仅影响系统自身的应用情况，也将对整个沈阳市城市地理信息系统的推广产生深远的影响。为此，在设计和建设中必须遵循以下原则：
规范化原则
城市建设地理信息系统须严格遵循国家、辽宁省及沈阳市有关城市规划、建设与管理的法规。数据的分类编码应该严格遵循现有的国家标准、行业标准，并根据辽宁省和沈阳市的地方特色，制订适合于本系统的分类编码方案。
先进性原则
系统的功能设计应该立足于较高的起点，在考虑性能价格比的同时必须着重考虑系统的先进性。在软硬件平台的选用上考察国内外最新技术，同时也应考虑系统的通用性及各部门现有的软硬件平台及应用水平，便于该项目的成果尽早产生效益。本系统的地理信息系统平台采用国际上处于领先水平的美国ESRI(EnvironmentalSourceResearchlnstitute)的Arclnf08，使系统立足于高起点，为煤气系统的开发及应用打下良好的基础。
完备性原则
系统的数据结构和功能体系应能充分满足用户提出的合理需求。
适用性原则
系统应具有良好的人机交互界面，易于使用，在系统的设计过程中，全面考虑各种特殊情况，使系统具有通用性。
示范性原则
沈阳市煤气地理信息系统是辽宁省第一家专业管网系统，该系统的建立为沈阳市其它管网系统的建立积累技术经验，同时也可以为其它兄弟城市建立管网系统提供宝贵的技术支持。
可扩充性原则
系统的要素、编码、功能和数据库结构都必须易于扩充，以满足系统进一步的发展和沈阳市城市地理信息系统建设的需要。
三、系统一期工程
目前，沈阳市煤气总公司的管网资料主要以纸质的500图、台帐、竣工档案等形式存储，无任何数字化管网信息，因此系统一期的一项主要工作是建立管网地理数据库，此项工作主要由属性录入子系统、数据管理子系统来完成。
l、煤气属性数据录入子系统
说明：在系统建立初期，为了方便用户属性的录入，用VB和Access相结合开发了属性数据录入子系统，它主要应用于系统建立初期属性数据的大量录入，系统建立以后，不再使用此系统。
录入：通过拷贝、提供可选项等方式，提高属性数据录入的效率，录入过程中可以实现记录的全屏幕编辑，如：删除、修改、存盘等操作。
查询：通过28种查询方式，查询到满足用户条件的记录。
修改：高级用户可以实现属性数据的批量更新、恢复。
报表：可以实现条件报表，动态报表
2、煤气数据管理子系统
说明：在系统建立初期，为了实现数字化各工序的管理，图形和属性数据的挂接，图幅的拼接，错误的检查等工作，用VB和Maplnfo相结合开发了数据管理子系统，它主要应用于系统建立初期。
管点分类：在拼接完成的1：5000区块上，完成调压站、抽水缸、节点、罐站、阀门井的分离
属性挂接：在拼接完成的1：5000区块分类表上，实施点属性的挂接，全市拼接完成之后，完成点属性向线属性的抽取。
查错：查出各种图面错误(符号用错、线端点无点符号、点符号不在线上、重复点、悬挂点、重复线、点号重复、点号为空)
拼图：完成1：5000范围内的拼图，全市的拼图·转换：利用Maplnfo的转换工具，将数据转换成Arclnfo的E00格式或CAD格式。
打印输出：查询结果报表，总表报表、标准图幅打印
3、煤气地理信息系统
说明：在ARC／INF08环境下，以VB6．0作为系统二次开发语言，实现煤气管网的专业化管理。
查询：快速查询、组合查询、关联查询、空间查询。
统计：快速统计、组合统计、关联统计、空间统计。
专题图：以字段为依据、生成各种专题地图。
标注：根据标注参数设置，完成自动标注、扯旗标注。
分析：垂距分析、爆管分析、横剖面分析、纵剖面分析、两点连通分析开关测试、预警分析、水力计算、动态监控口
图形管理：开始编辑、拴点上图、捕捉设置、停止编辑、图幅打印、沿道路打印。
属性管理：单记录属性管理、多记录属性管理、更新维护次数、报表打印。
动态报表：查询、统计、分析结果的动态报表。
图纸输出：标准图纸的黑白打印、彩色打印、任意打印、沿道路打印。
数据转换：与Maplnfo或AutoCAD之间的双向转换。
4、动态监控子系统
利用煤气总公司已建成的动态监控系统采集的数据(存储在SQLSERVER数据库中)，实现监测点数据在电子地图上的动态显示。
四、系统二期网络工程
煤气二期网络系统是在煤气一期工程系统(单机版)的基础上扩充了网络功能。二期工程的建立可以更好地发挥煤气数据资源的价值，煤气数据资源是煤气公司宝贵财富，是近，百年来，几代煤气人辛勤劳动的结晶，它的数字化、错误的纠正更是耗费了大量的人力、物力
，网络的建设可以使煤气总公司这一宝贵的财富发挥其应有的作用和功能。二期网络工程的建设与施，使各管网相关的部门可以及时了解最新的管网信息，为管网的设计、运行、维护、更新、管理提供高效、准确、及时的管网信息，加强管网科学化、自动化管理，为沈阳煤气事业的腾飞，打下坚实的基础，造福子孙后代。系统二期网络工程的建设，使得煤气公司的管网系统采用了客户朋艮务器(C／S)方式，成为了真正的企业级的地理信息系统构架，使得各管网相关部门，可以做到足不出产，便可以了解到最新的管网信息，使得煤气公司在全国范围内处于技术领先地位。
1、网络工程目标
提供沈阳市煤气管网设计、管理一体化的解决方案，完成沈阳市煤气总公司企业级GIS体系，强化煤气管网管理。
采用当今世界最先进的企业级GIS应用构架，采用符合技术发展和工业标准的Oracle数据库作为系统数据管理平台，构架先进的企业级应用系统，使得系统的投资能够长期为用户服务。实现管网数据资源最大程度的共享，实现管网规划、设计、管理、维护一体化。
提高管网信息的使用价值，使一期的投资达到更好的经济效益和社会效益
提高沈阳市煤气总公司的企业形象，为IS09000的认证准备雄厚的技术储备。
2、网络结构
该系统的网络结构采用标准的快速以太网，传输介质采用100M的非屏蔽双绞线，服务器及客户端计算机通过中心的100M高性能交换机连接，系统结构如下图所示：
沈阳市煤气管网地理信息系统二期工程
该网络系统结构简单明确，使用很少的投资实现完全的网络系统，同时便于系统的升级与扩充。如果建立了相应的网络中心，不仅可以控制、维护各工作站数据的使用，还可以作为展示中心，如果与遥调、遥测系统相联，还可以在投影上动态显示各监测点的数据。考虑网络结构和应用软件系统的具体要求，系统使用高性能的服务器系统与网络交换机。
本系统米用ESRI公司企业级GIS解决方案，实现大规模基础空间数据的管理。系统结构如下图所示，采用三层结构体系，底层为空间与属性统一的数据库系统(数据库采用”Oracle8i)；中间层为应用系统服务器，应用系统为ARCINFO与ARC—SDE，具有强大的空间分析能力，及空间数据管理能力，并支持3维地形图分析；上层(客户端)基于UapObject组件开发基础空间数据管理系统，支持管网数据的查询、统计、图形打印、动态报表、数据输出或转出等基本功能。系统采用ESRI公司的网络平台ARCSDE、Mapobjects，不仅考虑到与一期软件平台(ESRI
公司的Arclnf08)的兼容性，主要是考虑系统整体构架的先进性、可扩充性和企业级应用。
系统采用大型数据库0racle8i，主要是用于管线数据和基础地形图海量数据的管理。Oracle8i是当今先进的地理数据库，它可以同时存储图形信息和属性信息，同时，它与ESRI公司的ArcsDE8的兼容性最好，可以保证系统能够发挥最高的效率，同时也保证了方案的最优性，保证系统在相当长的时间内不会落后。
3、方案特点
应用当今世界最为先进的企业级GIS应用框架，为煤气工程提供了灵活、高效的企业级应用解决方案，系统的运行实施，将使沈阳市煤气管网的管理达到国内领先水平，并接近国际同期水平。
系统是采用真正的客户朋艮务器结构的GIS系统，是在企业范围内高效、安全
地共享煤气管网数据的必然选择。
采用工业标准数据库管理系统，同时存储空间数据和属性数据，保证数据的安全性、一致性。
系统方案符合当前煤气管网管理和GIS技术发展趋势，特别是采用的GIS技术解决方案目前处于绝对领先的优势，通过系统运行期间的升级、维护，能够保证在相当长的时间内不会落后。
合理的软件配置，具有较好的性价比。
保证了煤气一期工程的投资利用，最大程度地重用了一期工程的资源，保护了前期投资，避免资源浪费。
五、结语
沈阳市煤气总公司从2000年6月开始至今已顺利地完成了一期工程。使我公司的燃气管网管理登上了新的台阶，但由于我市燃气事业起步较早，历史原因造成燃气管线的部分数据不详，因此，管网资料需要进一步完善，同时，今年启动二期工程的建设，力争在最短的时间内完成，使得该系统能够近早地为沈阳市煤气总公司服务。
参考文献：
l、ESRI公司系列产品简介，富融科技有限公司，1999、10
二、煤炭企业地销管理信息系统的具体实现
基于上述需求目标的分析，对于煤炭企业地销管理信息系统选型，选择了Browser/Server结构。对于网络的选择，采用100Mb/s高速以太网交换结构，不仅能提供优秀的迁移途径，充分保护在现有网络基础设施上的投资，而且成为改善交换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的可靠、经济的途径。网络的结构如图1所示。对于服务器的选择，采用MicrosoftWindows7操作系统；对于数据库的选择，采用MicrosoftSQLServer2008。SQLServer是海量数据的存储中心，数据在数据库中能完成复杂的计算。针对数据录入的实际需求,运用VisualC#语言与Mi-crosoftWindows7操作系统开发了磅房录入系统、销售部门录入系统两套。信息系统不仅为用户建立了账户和密码，密码设计在系统中加密传输及存储，还为用户设定了权限，对不同的用户设计了不同的权限，可实施不同的操作。
三、煤炭企业地销管理信息系统的日常管理
一、引言
随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展，GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点，以推广3S技术应用为龙头，先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地，并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿，1995年底，国家基础地理信息中心正式成立，同时在原来技术工作的基础上，开始筹建国家基础地理信息系统。
**地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一，北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统，3S技术应用起步虽然较晚，但经过各方面的共同努力，进步很快。以**测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模，GPS应用技术已比较成熟，**综合区情地理信息系统建设工作进展顺利，其它专题GIS技术开发与应用正在起步，数字摄影测量技术将在今后几年的1：5万、1：1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品（成果、资料）管理及对外提供服务等，无论从哪方面来说，传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术，建设**基础地理信息系统，必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解，以期抛砖引玉，引起讨论，推动此项工作的健康而又快速地发展。
二、**基础地理信息系统的构成
一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统，而是基础测绘管理工作的重要内容，必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此，**基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。
2.1计算机硬件及网络环境
**基础地理信息系统将以**基础地理信息中心作为网络中心，其它各测绘院、机关、测绘管理处、质量检查站等为网络节点，构成一个C/S网络结构。硬件以微机为主，网络中心使用部分服务器及工作站，设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。
2.2软件环境
系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件，如UNIX、WINDOS95、WINDOWSNT及数据库管理软件。基础软件平台应选择国产软件，这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义；在目前国产软件暂时不能满足要求的情况下，可先使用成熟的商业软件（如ARC/INFO,GENAMAP等），但需要保证数据将来能移植到国产软件平台。应用软件（数据采集、数据处理软件、图形图像处理等）宜采用成熟的国产化软件，如武汉测绘科技大学的数字摄影测量系统Virtuozo及测量平差软件包、中国测绘科学研究院的微机数字摄影测量系统、国产矢量化软件GEOSCAN、MAPVECTOR等；部分应用软件自己开发，但要避免低水平的重复开发现象。
2.3技术标准体系
系统应具有统一完整的技术体系，如数据采集标准、数据交换标准、数据建库标准、数据质量检查与控制标准、数据更新标准、数据使用标准等。技术标准应采用相应的国家标准和行业标准，当没有国标和行标时，可按国标和行标的建标指导原则建立自己的标准。此外，还应有一批训练有素的技术干部作为系统的支撑。
2.4管理体系
严格地说，**基础地理信息系统是为满足现代基础测绘管理需要而建立的一套现代化的测绘管理系统，因此必须根据现代计算机网络及办公自动化的特点，建立一套新的管理体系，包括测绘行业管理、生产管理、质量管理、技术管理、成果管理、数据安全管理、数据版权管理等。
2.5数据库
数据库是系统的核心。**基础地理信息系统的数据库部分包括：
管理数据库：行政办公、人事档案管理、财务管理、测绘行业管理、质量监督管理、测绘生产管理、技术管理等数据。
技术数据库：所有的技术标准、设计书、技术文档说明等。
1/25万数据库：是全国1/25万数据库的分库，包括地形、地名、数字高程模型、景观影象四个部分。
1/5万数据库。
1/1万数据库及基础数字地面高程模型。
1/5千数据库（重点地区）。
数字正射影像库。
大地测量成果数据库。
地名数据库。
境界数据库：包括国界、省界、地区界、市界、县界、乡界、村界、屯界等。
其它专题数据库：如综合区情地理信息系统(9202)专题等。
三、**基础地理信息系统的建设方针
**基础地理信息系统的建设拟本着“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的方针，综合利用地理信息系统（GIS）技术、办公信息系统（OIS）技术、计算机网络技术以及多媒体技术等技术手段，进行系统建设。同时，系统的建设要高起点并切合实际，以保证系统有较长的生命周期及良好的可扩展性。因此，该系统建设强调以下三个原则：
3.1实用性
确立以满足现代测绘管理工作为主要目标的思路。从实际出发，以解决实际应用问题为主，这样容易见效益，也使得系统自身能获得滚动发展和不断完善、扩充、更新的能力。
3.2先进性
当前，国内外地理信息系统技术应用已取得了一定的经验，因此，本系统的建设在技术方案、系统设计、运行管理等方面应具有一定的先进性，系统的开发建设应采用软件工程学所倡导的开发模式及最新的理论、技术和方法，系统的设计应采用可视化技术、数据流与控制流集成化、软件功能部件化等最新分析设计方法，同时，考虑到系统的发展完善，系统的软硬件配置将具有一定时期的先进性；另外对系统的运行管理要有较高的要求，以保证系统具有一定的先进性和较长的生命周期。
3.3可扩展性
根据客观情况，**基础地理信息系统的建设将是一个不断完善、逐步提高的长期发展过程，这样就要求系统具有较强的可扩展性。
事实上，**基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础：**测绘局全局的数字化测绘生产已基本形成规模，计算机的使用已比较普遍，局属各单位基本上都建立了自己的局域网，各级领导对此已有一定的认识，1996年成立的**基础地理信息中心已经从整体上考虑这方面的有关问题。只要领导重视，各方面共同努力，此项工作会取得较快的进展。
四、须重点考虑的几个问题
**基础地理信息系统的建设，在技术方面已基本成熟，只要遵循上述提出的“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的建设方针，系统建设工作可顺利开展。在实施过程中，须重点考虑如下几个主要问题：
4.1经费投入问题
系统建设需要大量的经费投入。一方面，**基础地理信息系统属于基础测绘项目，部分经费可从基础测绘经费中投入。另一方面，系统建设工作属科研项目，应投入部分科研经费。部分专题数据库建库经费可从专题经费中解决（如9202工程）。类似如地名数据库、境界数据库这样的专题建设费用可联合其它有关部门共同解决。
4.2管理问题
现代技术发展给测绘管理工作提出的挑战是不可避免的，与其被动地接受，不如主动地迎接。**基础地理信息系统的建设，必定给测绘局乃至测绘系统的行政管理、生产、质量管理、测绘成果管理等带来重大变化。如测绘成果提供方式由现在的模拟产品方式向数字化产品方式过渡，再如数字摄影测量技术将使现在航测生产方法彻底改变，在相当长的一段时期内，模拟测绘产品与数字化测绘产品并存等等，其中有一系列问题需要研究和探讨。
4.3人才问题
技术的发展和应用离不开高素质的技术人才。测绘行业过去一段时期人才流失比较严重。新技术的发展与应用一方面可锻炼和培养人才，另一方面可吸引人才，给技术人才以用武之地。
4.4数据版权问题
模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响，数字化测绘产品的版权问题亟待解决，因为数字化产品一经提供，可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题，除了法律外，还需要制定一系列的管理规章制度，如“权威数据审查制度”，当项目设计者提交设计成果时，同时应提交所使用的基础数据的来源证明，以限制数据的非法使用。
4.5数据更新与数据版本管理问题
由于小浪底工程庞大、技术复杂，小浪底管理信息系统在建设过程中应遵循以下原则：①充分借鉴国内外已有的成果，吸收各方面的先进经验。②遵循系统工程的原理和方法。将人员、设施设备、环境、技术等多种要素进行优化组合，发挥系统整体优势，实现整体功能。③综合性原则。全面考虑主管部门、设计部门、实施部门的要求，兼顾其利益。④统一化、标准化的原则。信息分类编码（如图纸和文件编码）、软件开发、网络规划建设等都应贯彻国际标准、国家标准及相关规范，保证系统的通用性，防止造成数据交换和信息集成的困难。⑤在总体规划的框架下，要遵循急用项目先开发，分步实施，不断完善的原则。⑥技术的先进性、实用性与经济性相结合的原则。尽量采用成熟的、先进的技术和设备，在充分利用已有资源、保证技术先进的前提下，进行性价比分析，坚持“以现有管理为基础，逐步引入先进的管理思想”的思想。⑦当前需求与长远发展相兼顾的原则。小浪底管理信息系统的设计在满足当前管理工作需要的同时也应考虑长远的发展需求，如软件系统应具有可扩展性，以满足计算机技术的日新月异。
1.2小浪底管理信息系统的建设目标
为保证小浪底水利工程建设管理的科学化、规范化、现代化，结合目前水利行业的信息化状态和小浪底工程建设的实际情况，确定小浪底管理信息系统的建设目标如下：①在小浪底已有的计算机网络基础上，进行网络升级和改造，建立小浪底工程范围内的计算机局域网，使郑州总部、洛阳基地及北京水利部等构成广域网，为小浪底工程管理信息系统的运行提供一个畅通的网络环境。②基于数据的稳定性原理，规划主题数据库，建立稳定的数据库模型。③逐步形成“以信息管理为基础的项目协调、合同管理、投资控制、质量控制、进度控制”的国际化的管理模式。④各办公软件系统应具有实用性、先进性、可扩展性，使各部门间实现信息共享、协同工作，支持管理层能够及时掌握工程建设情况，便于综合分析，辅助决策。⑤基于网络应用平台，逐步开发公文、财务、人事、劳资、档案、计划、统计、固定资产、经营管理等各项业务管理子系统，所有子系统的日常运行均在Internet上进行，全面实现数字化、无纸化办公。⑥应用软件需提供充分的、可扩展的接口，便于以后的扩展、升级。
2管理软件的开发及应用
基于急用先上的原则，小浪底工程前期的主要工作是处理各类文件、工程合同管理、投资预算控制等，为满足以上几方面的管理需求，选用P3软件提高业主和工程师的管理水平、实现高效化管理。①工程师运用P3软件的报告系统从不同方位、不同视角对承包商进度计划的科学性、合理性、可操作性进行分析和评估。②工程开工后，工程师运用P3软件制定工程师的进度计划。随着工程的正常进行，不同的使用者、施工区，可以对工程师的进度计划进行进一步的深化。③工程正式开启后，承包商在合同规定的期限内向工程师提交进度报告。工程师根据现场监管记录和合同对工程的要求，对工程进行跟踪与控制，从而保证工程按期、保质的完成。④除了运用P3软件对小浪底工程进行管理之外，还可以处理多币种的索赔和反索赔、方案选择和资源优化等方面的问题。
3小浪底水利工程管理信息系统项目风险管理
3.1项目风险管理项目风险管理是在管理学、运筹学、经济学、概率统计、系统论、控制论等学科的基础上，结合现代建设项目和高科技开发项目的实际经验，逐渐形成的边缘学科。它对项目风险从识别到分析乃至采取应对措施等一系列过程，主要包括风险识别、风险量化、风险对策等内容。小浪底水利工程管理信息系统不仅是一个技术工程，也是一个管理工程和系统工程。由于该工程浩大、难度系数高，在实施过程中，必然面临着许多风险。针对项目风险进行有效的项目风险管理，对可能导致失败的项目不确定性进行预测、识别、分析、评估和有效处置，将为项目的成功实施提供最大的安全保障。
3.2小浪底水利工程管理信息系统风险分类
小浪底水利工程管理信息系统项目风险主要来源于以下三个①技术风险。很多新技术、新工艺都是伴随着新项目的实施需要而同期研究的，因此，在实施初期，对这些新技术、新工艺能否在规定的时间、既定的资源条件下完成要求的技术任务，具有不确定性。②管理风险。管理风险指在管理运作过程中由于管理者的素质、组织结构、企业文化、管理过程等因素的影响，而产生信息不对称、管理不善、判断失误等，从而影响管理的水平。③环境风险。环境风险指由于人类活动引起的，或由人类活动与自然界的运动过程共同作用造成的，通过环境介质传播的，能对人类社会及其赖以生存、发展的环境产生破坏、损失乃至毁灭性作用等不利后果的事件的发生概率。
3.3小浪底水利工程管理信息系统风险识别
项目风险识别是项目风险管理的基础和重要组成部分，其目的就是确定何种风险事件（包括内在风险和外在风险）可能影响项目，并为风险分析提供重要信息。德尔菲法（DelphiMethod）又称专家会议预测法，是一种主观预测方法。它以书面形式背对背地分轮征求和汇总专家意见，通过中间人或协调员把预测过程中专家们各自提出的意见集中起来加以归纳后反馈给他们，然后经过反复征询、归纳、修改，最后汇总成专家基本一致的看法，作为预测的结果。
3.4小浪底水利工程管理信息系统项目风险的量化和对策
项目风险量化是指在风险识别的基础上，通过对风险相互作用的评估来评价项目可能的结果，综合考虑损失率、损失程度及其它因素，分析风险可能对项目造成的影响，寻求应对风险的对策。风险时刻存在，要采取对策对风险进行控制，就必须付出一定的代价。若完全控制风险，不仅不可能，而且要耗费大量的人力、物力、财力；若控制得太松，风险发生的概率加大，就有可能会导致较大的损失。通过风险量化，可以明确风险控制措施是否值得。
0 引言
随着国内轨道交通的大力发展，各地城市轨道交通的地铁车辆需求不断增加，车辆监理作为车辆制造环节的重要组成部分，发挥这不可替代的关键作用，而如何把车辆监理做好、作出特色、水平，就需要站在一个更高的平台上来创新和提高，MRO2就是这样一个好的平台，如何利用和开发这一平台，使车辆监理工作取得突破和创新，这就是车辆监理系统研究的意义所在。
1 MRO2系统平台概述
（1）MRO2的内涵
MRO2：Maintenance ：例行保障：使产品装备处于正常工作状态；Repair：故障恢复：在产品装备受到损害后使恢复良好状态；Operation：健康运行：保持正常运转所需的相关流程、活动和资源；Overhaul：装备大修：为保持产品装备性能和寿命所作的翻新与革新。
这是一个面向设备全寿命周期的支持系统平台，车辆监理作为其中的一个子系统来研究。
（2）MRO2的核心业务
在当今科学技术快速发展的时代，财务技术决定财务服务。管理与创新就是基于技术和技术创新而言的，高校财务管理水平的提高实际上是利用技术和人的智慧来创造方便、快捷的财会服务，在提供所需信息的同时，计划和监控资金的有效使用，以促进高校各项事业的发展。关于实施校园一卡通工程，采用先进的管理手段，国内外已有先例值得借鉴。
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。
中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120016-02
自从二十世纪六十年代末世界上第一个地理信息系统——加拿大地理信息系统（CGIS）诞生以来，人类对地理信息系统的研发就没有停止过，而且经过1973—1982年的大量实验开发阶段，到八十年代末全面进入了商业开发和运作阶段。现在，GIS已经被普遍用于测绘、资源开发与管理、农林水利、城市建设与规划、国防建设和全球变化与地学研究领域。
在GIS不断发展和完善的过程中，新的观念和思想使计算机技术具有了灵魂和指导。可以说GIS是将计算机信息技术与地学等相关专业知识完美结合的杰作之一。随着计算机技术的发展，GIS关于对具体事物的描述方法从单一实体，相互联系的平面投影，到更加广阔的空间，在不断完善。
1 时态地理信息系统（TGIS）的产生和发展
时态地理信息系统（Temporal Geographic Information System，TGIS）是能够处理时间因素，可跟踪和分析空间信息随时间变化的地理信息系统。TGIS的观念最早由Thrift在1977年首次提出，Basoglu和Morrison于1978年设计了最早的HGIS（Historical Geographic InformationSystem）。但由于计算机技术的限制，此后相当一段时间内TGIS无人问浸。直到Lorentzos和Langran分别于1988年和1989年完成了关于TGIS方面的博士论文，才将TGIS的研究重新推向了一个。
为促进TGIS的发展，1996年UCGIS（University Consortium forGeographic Information Science）将TGIS作为“地理描述扩展”的一部分列入GISci十大优先研究领域之列。使TGIS的研究广泛展开。
1.1 时态地理信息系统（TGIS）的涵义
空间（Location）、时间（Time）和属性（Attribution）是描述客观对象的三个基本要素。但相对成熟的GIS对空间和属性的描述比较全面，对时间性的处理大多是静态的。GIS对客观对象是“快照”式的描述，系统对“过去”和“将来”的描述非常困难。而且，由于来自不同时间的信息可能会导致错误匹配，实际中往往造成分析中的逻辑错误。这就在一定程度上限制了GIS的应用，尤其是对时间性要素要求比较严格的管理活动。
TGIS是能够跟踪和分析随时间变化的空间、非空间信息的地理信息系统。在TGIS中，地理实体对象可以描述为如下的关系：
E=f（S，T，A）
其中：E为被描述的地理实体或事件；f为映射关系；S为空间参数，通过空间坐标体系和空间关系来描述；T为时间参数，通过时间坐标体系和对象的发展过程的关系来描述；A为属性参数，是对被描述的、具有特定的空间和时间参数的地理实体的特性的描述。
由于地理实体的空间、时间和属性要素具有不可分割性，因而只有对这三个属性的完整表达才能揭示地理实体和现象的特征、规律。完善的TGIS应该具有基本的储存、分析、更新、质量控制、调度、模拟以及静态制图的功能。
1.2 关于TGIS中的时间
传统的GIS基本上是针对空间和属性两方面的数据，而TGIS还要在此基础上考虑时间要素。因此，需要对时间要素进行认真分析。
从信息系统来看，时间是一条没有端点、向过去和将来无限延伸的线轴。由于客观地理实体与光速之比可以忽略不计，因此，可以认为时空之间不产生相互作用，时间仅是一种特殊的测度标准，它反映了事件序列的表现形式。在TGIS中，根据时间对事件的影响可以将时间类型归纳如表1。
在系统信息中包含了上述的时间信息，就可以使GIS的分析、评价、预测等功能更进一步。而目前对TGIS研究的重点之一正是如何处理因引入时间要素而成几何积数增加的数据信息。
2 时态地理信息系统（TGIS）发展的相关技术
2.1 计算机等相关技术是TGIS的基础
从GIS的发展过程可以清楚地看出，GIS的发展与计算机技术的发展息息相关，计算机技术的每一次突破都会带来GIS的大发展。但是，TGIS从一开始就受到海量数据和计算速度的影响。实际上，数据和计算速度同是时间这一个问题的两个方面。在计算速度一定的情况下，随着数据的增加。处理的时间就会延长；在数据信息量不断增加的情况下，计算速度得不到同步提高，处理的时间也会延长。可见，时间是数据信息处理中的主要因素之一。同时，合理的时间组织一方面可以系统中减少数据的冗余，另一方面又可以提高系统的运算速度。因此时间又是影响计算机处理的主要因素之一。正确处理时间因素是当前计算机发展中必须面对的一个主要问题，也是TGIS的发展契机。
目前，随着计算机储存技术和运算速度的不断提高，TGIS的研究具备了必要的基础。而由于网络技术的发展，数据信息的标准化的加快，数据信息共享的逐步实现，大大节约了系统内有效的储存空间，对TGIS的发展起到了积极的推动作用。
2.2 时间数据的合理组织是IGIS的保障
时间仅是描述客观对象的三大要素之一，而且它必须依附于客观对象才具有实际意义。为了全面、系统、真实地反映客观对象，需要将其属性赋以对应的时间。因此，TGIS中的时间比较复杂（见表1）。
对这些时间属性的管理，目前主要有三种模式：第一是在传统GIS中空间数据库和属性数据库的基础上，重新构建时间数据库来管理事件的时间要素，即时间作为新的一维；第二是在传统的GIS中的属性数据库中，增加相关的时间记录来管理对象的时间要素，即时间作为附加的属性数据；第三是面向对象的方法，打破关系模型范式的限制，直接支持对象的嵌套及变长记录。其中第二种模式比较容易实现，但准确度受数据容量的限制，而且运行速度比较慢。第一种和第三种模式的研究是当前的热点。
从信息系统的角度来看，构建独立的时间数据库是TGIS的发展方向。而面向对象的时间数据库设计可以更直观地反映时间的动态变化。但由于具有时空特性的数据信息的复杂性，以及计算机技术的限制，虽然对时空数据管理的研究不少，但效果并不理想。郭达志等于1993年提出了用十六叉树表示矿山GIS中的空间和时间的四维数据模型，但对离散变化、多边形、网络结构等空间对象，这种形式的效率比较低。陈晋等于1995年提出了时空一体化的TGIS数据模型，应用效果则受到计算机技术的影响。目前关于TGIS数据模型的讨论主要有：序列快照模型（SequentSnapshots）、基图修正模型（Base state with amendments）和时空组合体模型（Time—space composite）等。相对来讲，时空组合体模型可以将时间和空间属性有机地结合起来，便于系统分析、管理功能的实现。
以合理的数据模型为框架，对时间信息应进行数据库式管理。针对大量的时间数据储存方式，Snodgrass和Ahn（1987）将时间数据库具体分为四类（如表2）。实际设计中采用最多的是历史数据库。一般可以将描述对象的时间在具体分类的基础上，不断把静态数据库的信息存入构建的历史数据库，并通过时态数据库建立数据库的关联。
2.3 与相关系统的有效关联是IGIS发展的前提
TGIS可以自成系统，但这一系统并不是完全孤立的系统，它是在传统GIS的基础上，充分考虑时间要素对客观对象的动态影响建立起来的。因此，TGIS的关系相对更加复杂。
首先，TGIS必须处理好系统内部的关联关系。TGIS要充分利用传统GIS已经建立起来的信息关系，利用其中的空间、属性数据信息，在此基础上增加时间要素以满足相关分析、管理的要求。因此，建立TGIS决不时抛开传统的GIS，而是以GIS为基础。这就要求TGIS中新增的时间数据模型必须与GIS系统中已经建立起来的模型相互兼容，保证系统内信息的完全共享。
其次，TGIS的运行需要大量的信息资料，这些信息的来源必然是多元化的，因而要求TGIS能够顺利接受提供信息的基础系统所提供的信息。这一方面是数据标准问题，要求数据资料必须标准化；另一方面要求TGIS必须是一个开放的系统，数据信息既可以传入，也可以读出，只要符合规定的权限。
另外，GIS整体也在不断发展完善，TGIS的发展实质上是进一步架通管理与相关专业的桥梁。以GIS为基础平台来发展管理系统，将会使现代管理手段发生根本性的改变，更好地满足管理的要求。因此，客观上要求TGIS系统的设计应该具有管理的理念，为系统的不断丰富留有余地。
3 TGIS的发展展望
当前，计算机技术仍在以加速度的方式发展，将为TGIS的发展提供更加有力的支撑。因此，TGIS不断发展完善是必然的。TGIS作为GIS的一个重要发展方向，随着相关技术的突破，其研究水平会迅速提高，应用领域将不断扩大。
3.1 计算机处理速度的进一步提高将为TGIS的发展提供更有力的支撑
随着计算机软、硬件技术的发展，计算机速度仍在不断提高，这为TGIS技术的突破提供了有力的技术保障。众所周知，GIS面对的是海量数据，增加时间属性，客观对象的数据信息就会成倍增加，处理工作量就会以几何积数的方式增加。计算机处理速度的提高，将使这一问题得到相应的解决。
同时计算机速度的提高，会相应地提高工作效率，进一步扩大计算机的应用领域，这为TGIS的普及应用做好了操作上的准备，为TGIS软件系统的推广提前培育了市场。TGIS系统会逐步形成一个不断推出、检验、进一步改进的良性循环。从而促进TGIS的不断发展。
3.2 网络技术和数据管理技术的发展将为IGIS的发展减轻数据处理的负担
网络技术的发展使信息工业突飞猛进，也为TGIS的发展创造了条件。随着数据标准化进程的加快，长期以来困扰TGIS的数据问题可以得到一定的解决。数据标准化实施以后，通过建立数据信息共享基本数据库，将其与相关专业数据库建立联结，实现数据共享和及时传输，充分利用网络技术来减轻TGIS的数据管理负担（如图1）。
3.3 IGIS应用领域的不断拓展
陈述彭（1920.2—2008.11）曾是中国科学院学部委员（院士），后当选为第三世界科学院院士及国际欧亚科学院院士。任中国科学院遥感应用研究所名誉所长，资源与环境信息系统国家重点实验室名誉主任。他还曾担任国际欧亚科学院中国科学中心副主席兼地球信息科学学部主任，国际地理联合会地理数据地理模型委员会委员，国际空间委员会中国委员会委员，IGBP中国委员会委员，中国地理学会理事长，中国国际减灾委员会科技顾问，国家遥感中心顾问以及中巴资源卫星应用分系统总设计师等。陈述彭创办了《地球信息科学(学报)》和《遥感信息》等刊物并长期担任主编，著有《地学的探索》六卷、《石坚文存》三卷，联合撰写《遥感地学分析》、《地理信息系统导论》、《地球信息科学》、《遥感信息机理研究》、《地学信息图谱》等专著，主编《遥感大词典》及《地球系统科学》等大型工具书，主持设计编辑和印制了《中华人民共和国大地图集—自然地图集》、《中国陆地卫星遥感分析图集》等大型图集，发表中、英、俄文论文300多篇。曾获国家自然科学二等、三等奖，国家科技进步奖，何梁何利奖，陈嘉庚地球科学奖，国际欧亚科学院一级勋章，美国地理学会0.Miller金质奖章等奖项。
二、陈述彭的地学思想
1.陈述彭地学思想的启蒙
陈述彭从小兴趣广泛，5岁起跟着父亲学习识字。在长沙高级中学时刊登的《南岳游记》受到校长的赞赏，成为了引导陈述彭走上地学的第一个无声信号。1927年陈述彭以优异的成绩考入浙江大学。在的烽火年代，竺可桢先生大力倡导着徐霞客的毅力和精神，热爱自然，热爱祖国，推崇科学、民主的求实精神，浙大史地系更是名家云集，老师们讲授地球演化的历史、自然演化的过程、文化人类学、历史地理学，严格的野外基本训练和系统的地学基础知识令陈述彭大开眼界。浙大的学术空气异常浓郁：涂长望教授的大气物理、气象观测，叶良辅教授的历史低值和演示抗污分析，任美锷教授的地形发育旋回和经济地理区位理论，谭其骧教授的沿革地理，张其昀教授的地缘政治天上地下，自然人文，展现出了地球科学的大千世界，这些积累为他后来树立一切从实际出发实践第一的精神和建立可持续发展的理论思维打下了初步基础，这里也成为树立陈述彭地学科学大有可为这一坚定信念的发源地。
2.以历史唯物主义为基础研究地学历史的发展规律
陈述彭十分注重基于历史唯物主义的研究方法，他系统的分析和研究我国地图学发展过程，发表了《地图的故事》、《地图史话》等论述。以历史唯物主义的观点，结合历史背景和社会发展对地学的需求分析其发展的历史过程，剖析社会效益和历史作用。他凭借丰富的历史和人文基础知识及理论，阐述了地学作为自然科学与社会科学的桥梁在与人类社会共同进步过程中的普遍发展规律。陈述彭科学的分析评价了中国和世界古代地图科学的先驱希腊的托勒密和中国的裴秀，指出：“在世界地图科学史上，希腊的托勒密和中国的裴秀，好像两颗璀璨的明星，东西辉映。他们的著作标志着山谷时代地图学的总结性成就，反映了东方和西方不同的发展特点，奠定了地图学的基石，对后来地图制图产生过长期的、深远的影响。”陈述彭还分析了中世纪西方和中国地学研究停滞不前的原因，肯定了中国罗盘、齿轮、造纸、印刷术对世界测绘发展的贡献，对于近代地形图测绘和专题地图的出现与发展也有着深入的思索，并以此为基础系统地总结了地图学几个主要历史阶段的时代体征，并提出了以史为鉴自力更生的发展道路。
3.以实践为基础的区域论地学思想
地学研究往往都是通过环境论与人地关系论视角、区域—空间论的视角、综合的视角或地理学的空间表述完成的。在传统的地学思想中，系统论和区域论是二元对立的，但现代地学研究中却大量运用了系统科学的信息论、控制论、系统论等要素作为方法依据。现代地学既注重对实体性、具体性区域的综合性和独特性分析，同时也采用区位分析和空间分析手段强调空间模式化、理论化研究。陈述彭明确指出地理建设、规划、实践中应坚持“因地制宜”，任何空间政策的实施都不应做概括性处理，而是根据地理环境的差异做适当的调整。陈述彭以大量科学考察和野外观测为基础，在1947《螳螂川流域之地文与人生》的硕士论文中，通过大量的基础数据和绘图，阐述了对区域地文与人生综合、逻辑研究的趋势。文章从分析该区域的自然背景、地形发育和人地关系方面入手，探究区域内各种地理因素间的相互影响，指出地理现象之整合性与综合性:“如具有生命之机体，不容分割且具个性”，通过分析个别地理因素为区域地理研究打下基础。他还先后赴遵义、沁河流域、桂林七星岩、南岭山地等一系列对于地理典型区域具有代表意义的人地景观开展地貌、自然基础、地文与人生的研究，注重通过挖掘各区域的演变与历史发展过程，恰当的运用注重空间分布和空间差异性的区域论地理学思想，诠释被研究对象的整体性和统一性。在早年的《桂林七星岩喀斯特洞穴地貌图》中，陈述彭以现有的地形—地质平面图和综合剖面图为基础，提出关于洞穴地貌演进过程的假设和推断。在论述了洞穴地貌图的六种类型后，归纳总结出了一般地貌制图的基本步骤。陈述彭还在《遵义附近之相对地势》一文中对地文分析方法中有关“相对地势”的计算方法开展过比较研究，在《遵义附近之聚落》中对“估计人口之方法”给予了论述，这些都不失为区域论地学研究的典型实例。随着二十世纪五十年代，陈述彭以任务带科研组织开展大地图集编制时，将地理学研究和地图制图相结合，明确了制图综合研究方法是建立在对制图区域整体认识基础上的系统论的整体观。在地图学研究过程中，陈述彭重视区域各种地理因素之间的相互影响及其空间差异性，分析当地地文与人文之间的密切关系，强调综合制图要以自然综合体与经济体综合体为依据，注重“自然综合体的内在联系与自然地带规律性的体现”和“区域各种地理要素之相互影响，与当地的地文与人生之深切关系”的研究思路，指出制图实践“能具体揭示自然综合体的类型和分布规律，反应地域之间的相似性与差异性，为进行主导因素分析，地理相关研究和叠置法的运用提供可靠地地图资料”的论述，形成的基于系统性区域论地理学思维方式和研究方法的地图制图理论，这一系列在地图制图理论与方法上的示范和影响，启发了当时一代的地理与地图工作及爱好者，随后的十余年全国出现了综合制图和综合地图集的编制期。
摘要: “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。“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,它不再是一个技术性概念,而是现代科技、社会、政治、经济影响下的新城市形态。本文阐述了“数字城市”的内涵,并对“数字城市”建设的内容与框架进行了细致的探讨。
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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