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第1篇

【關鍵詞】地理信息系統集成平臺框架結構GIS數據集成平臺GIS模型集成平臺可視化建模工具

1引言

近年來，隨著GIS應用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統。隨著網絡技術的發展和實際的需要，這些分散的系統要求集成運行，以實現信息共享，提高運行效率。在國家“八五”攻關中就開展了這方面的研究[1，2]，在“九五”攻關中對系統實用化和運行業務化提出了更高的要求。地理信息系統集成的重要性得到普遍的認識[3，4]。

地理信息系統集成可以分為兩個層次，一個是地理信息之間相互關系的概念層次集成，側重于地理信息的空間分析；另一個是不同數據和模型之間組織和管理的技術層次集成。本文所指的地理信息系統集成主要指后者意義上的集成。

在計算機集成制造（ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS）領域，集成基礎結構或集成平臺的概念得到廣泛的應用，集成平臺被認為是實現企業信息集成、功能集成所需的基本信息處理和通信公共服務的集合[5]。IBM公司基于系統使能器（Enabler）的集成平臺在企業應用中獲得極大成功[6]，中國在CIMS應用中也廣泛使用集成平臺技術[7]，收到巨大的經濟和社會效益。

文獻[8]中作者論述了地理信息系統集成的概念、內涵和必要性，地理信息系統集成平臺的功能和特點。本文借鑒CIMS的經驗，結合信息技術的新發展，提出了基于客戶/服務器的地理信息系統集成總體結構，基于元數據的地理信息系統數據集成平臺和基于關系數據庫的地理信息系統模型集成平臺和可視化構模工具方法。

2地理信息系統集成分析

回顧地理信息系統的發展過程，可以看出地理信息系統的集成在技術上可以分為如下幾種形式：

（1）同一GIS軟件系統不同模塊之間或不同系統之間采用Import/Export的文本文件交換形式。這是最簡單也是效率最低的一種方式，它適用于任意系統之間的數據和模型集成。

（2）大型商業GIS軟件如ARC/INFO具有一致的數據模型和數據結構，提供二次開發語言，構成軟件開發平臺。不同模塊之間可以采用二進制進行數據交換（如Arcedit和Arcplot），具有密切關系的不同GIS軟件系統之間也可以采用這種方式（如ARC/INFO和ERDAS）。在這種模式下用戶除了在操作系統的基礎上開發應用模型被宿主系統調用外，其它所有的操作只能建立在這個商業軟件平臺基礎上，不同的商業軟件平臺一般無法直接進行數據共享和功能互補。

（3）采用應用程序接口（API）的形式進行集成。如ARC/INFO提供RPC接口實現客戶端與服務器端的通訊，提供ARC/INFO與ARCVIEW的集成。同時用戶可以遵循RPC規范開發應用模塊以實現系統集成。ESRI提出的分布式計算環境（DistributedComputationEnvironment）也是基于API的思想。

（4）對象連接與嵌入（OLE）的自動化功能（Automation）提供了對象之間的互操作功能，一些最近開發的商業GIS軟件如Mapinfo公司的MaplnfoProfessional和GoldenSoft公司開發的Surfer，都提供OLEAutomation，用戶可以將該軟件作為一個對象嵌入自己的系統。

（5）最近發展起來的對象—關系數據庫技術（ORDBMS）將空間數據作為一種數據類型直接集成進入數據庫系統，用戶可以在這種平臺上直接管理矢量空間數據、遙感圖像數據和普通關系數據，可以利用這種數據庫平臺的API開發GIS應用系統。

（6）OPENGIS組織采用COBRA標準，了其簡單特征規范（SimpleFeaturesSpecification）1.0版本作為開放地理信息系統的基礎，這無疑是地理信息系統軟件向開放和互操作發展的重要方向之一，但這種方式需要從底層重新開發GIS軟件，在短期內很難直接應用于工程實踐。

在以上地理信息系統集成的各種形式中，都存在如下的問題需要解決。

（1）地理信息采集和應用的分布性特點決定了地理信息系統的分布性，地理信息系統集成需要一種分布式空間數據管理和分析模型的相互通訊機制。這種機制既可以適應在目前比較成熟的基于數據文件交換形式（如（1）和（2）），又可以為以后基于API（如（3）和（5））面向對象的地理系統集成（包括（4）—（6））提供發展余地。

（2）地理信息涉及不同的時間、空間和屬性，需要有一種有效的地理數據管理的機制，并提供數據融合的能力。

（3）地理分析模型與多種地理數據發生聯系，不同模型之間有復雜的串并聯關系，模型的組織與管理是需要解決的另一個重要問題。

基于以上的分析，本文提出了基于客戶/服務器機制的地理信息系統集成總體結構，基于元數據的數據庫集成平臺和基于關系數據庫管理系統的模型集成平臺，以及在系統總體結構和數據庫集成平臺、模型集成平臺的基礎上進行可視化建模以輔助空間決策的方法和技術。

3基于客戶/服務器的地理信息系統集成總體結構

近年來，客戶/服務器（Client/Sever，C/S）體系結構在分布式系統中得到了廣泛的應用。盡管這種模式至今還沒有一個完整的權威性定義，但人們對這個概念的基本看法是一致的。在C/S結構下，一個或更多個客戶機和一個或更多個服務器，以及下層的硬件網絡、操作系統和支撐平臺進程間通信系統，共同組成一個支持分布式計算、分析和表示的系統，在該模式下，應用分為前端的客戶部分和后端的服務器部分。客戶方發出請求，網絡通信服務系統將請求的內容傳到服務器，服務器根據請求完成預定的操作，然后把結果送回客戶。

地理信息系統集成平臺引入客戶/服務器機制后，可以將地理信息系統集成定義為兩層C/S結構（圖1）。前端用戶和數據庫集成平臺、模型庫集成平臺、應用模型構成第1層C/S結構，集成平臺和應用模型與商業軟件構成第2層C/S結構。客戶端負責引導用戶輸入數據源、功能要求和模型選擇，以及有關輸入輸出選擇項，將這些信息提交模型集成平臺服務器和數據集成平臺服務器。模型集成平臺服務器負責在模型庫中檢索符合用戶功能要求的模型，并支持模型的組合和建立新的模型，然后將這些模型（包括模型庫中已有的和通過宏語言或API新建的）對數據的要求提交數據集成平臺服務器，其功能請求轉化為RS服務器、GIS服務器、RDBMS服務器可以實現的基本操作并提交給這些服務器。數據集成平臺服務器、RS、GIS、RDBMS服務器操作結果將返回給模型集成平臺服務器，進而返回給客戶端。

當客戶端有特殊的顯示、制圖要求時，模型集成平臺服務器將負責根據用戶的要求調用其它服務器來實現；如果客戶端要求將模型運行的結果進入數據庫時，模型集成平臺將向數據集成平臺服務器發出請求，完成在數據庫中的注冊。數據集成平臺服務器除了接收模型集成平臺發出的請求外，還可以直接響應按照時間、空間和屬性信息數據查詢的要求，在空間框架的基礎上實現多元數據的融合，數據集成平臺的功能也是調用RS、GIS、RDBMS服務器的功能來實現的。模型與數據庫之間、模型與模型之間即可以采用IMPORT/EXPORT的文件交換形式（如ARC/INFO的E00格式等），也為將來全部過渡到API的內存交換形式（如DLL，OLE，ActiveX，COBRA等）提供可能。

這種設計使得系統只考慮軟件的功能而不會過分依賴于具體的軟件平臺，因此系統具有良好的可擴充性，無論采用商業軟件還是采用國產軟件，只要具有該項功能可以作為服務器，服務器軟件類型的變化都不會影響系統結構，便于將來采用國產軟件和系統的升級換代。

4基于元數據的地理信息系統數據集成平臺

第2篇

1.課程范式創新的要求

在地理課程改革逐步強化發展的背景下，地理教學范式展現出了差異化和時代化的特點。我國地理教學改革深受時代教育觀念和學科科學發展的影響，不停地在發生著改變。教學范式雖然種類多樣，但都存在著本身的優點以及或多或少的缺陷。這對地理教師在教學實踐的過程中提出了更高的要求，一線教師必須選擇適合某種教學情境的教學模式，改變單一的教學模式，實現教學方式的多樣化，進而達到吸引學生、充實教學過程的最終目標。

2.地理信息技術運用于地理教學改革的理論依據

（1）教育信息化理論。教育信息化的過程應髙度重視對教育系統以信息的觀點進行信息分析，并在此前提下進行信息技術在教育領域的充分運用，設備上，加強計算機及其輔助工具、網絡基礎設施等信息處理設備的運用；技術上，依賴遠程通信技術和計算機技術為主的信息技術；資源上，主要指建設數字圖書館和制作教育網站的信息資源。

（2）教學范式創新理論。高中地理新課標在“課程的基本理念”中指出：“強調注重信息技術在地理學習中的應用。充分考慮信息技術對地理教學的影響，營造有利于學生形成地理信息意識和能力的教學環境。”這為地理教學范式的創新點明了道路——地理信息技術與地理教學相結合。教育技術專家南國農教授認為：“信息技術與課程整合是把信息技術以工具的形式與學生的課程融為一體，使之成為輔助教師教學的工具、幫助學生認知的工具，是重要的教材形態和教學媒體；或者把信息技術融入課程教學的各個學習領域，既是學習的對象，又是學習的手段。”

二、地理信息系統支持下的地理教學模式設計

地理教學模式設計重點在于圍繞地理信息技術教學環境進行設計，在此基礎上結合不同的學習內容，選擇不同的地理信息技術應用形式進行信息化教學設計，“以學定教”，科學地安排教師的教和學生的學，使教學過程最優化。第一，要考慮哪些地理信息技術可以應用在地理學習中。根據目前學者們的研究，地理信息技術在教學中的利用形式主要包括：基于地理信息技術軟件平臺的運用、GIS地理空間分析教學、地理數據存儲與可視化、數字地圖操作等。另外，還包括基于GIS數據輸出的應用，如利用GIS軟件輸出地圖數據、專題地圖等。第二，要考慮如何結合信息化教學模式的特點，有效整合地理信息資源和工具。第三，要考慮在地理信息技術的支持下，如何在地理教學中具體應用新的教學模式。

三、結論

第3篇

ALM系統應建立標準化的基礎信息及模型庫，并將業務需求作為需求分析的重點，幫助運維人員及時掌握網絡各設施設備的使用狀態及安全信息，同時對各種監測信息進行分析判斷，并提供預警、告警信息，確保運營的可靠與安全。

2、ALM系統基礎建設

ALM系統平臺基礎數據的統一定義是整個系統的基礎。通過對設備樹、數據分類、數據庫體系、告警體系等的統一定義，形成各個應用系統共有的基礎數據，減少各應用模塊及線路問的接口，有效提高維保系統的整體性能和數據共享。因此，應進行設備基礎信息庫、標準設備狀態監測模型及上層管理系統接口這3大基礎建設。

2．1設備基礎信息庫與ALM系統

接口的子系統包括各種不同的設備。ALM系統監控的基本對象是設備，大多數的需求都是結合設備的監控、管理和維護提出的。因此，應建立基于ALM系統的設備管理功能，以支持通信系統的建設和運營維護。同時為地鐵設備管理提供支持。基于ALM系統的設備管理，其主要管理對象為通信系統設備信息，因此應為設備管理功能體系建立標準的設備信息顯示模型、完整的基于ALM系統的沒備信息庫和用于設備信息管理的接口。設備信息庫是ALM系統建設和運行的基礎，所有的設備信息顯示模型均通過設備信息庫生成。在系統調試階段，大量設備信息由各子系統承包商提供，而ALM系統承包商將這些信息整理并歸檔于設備信息庫。設備信息庫存儲于歷史數據庫中。設備信息庫是基于ALM系統多個基礎表而建立的，包括站點表、子系統表、設備類型表、告警分級表等。由于ALM系統站點眾多，每個站點的子系統眾多，設備信息庫是一個數據量非常龐大的表格，因此，必須建立合理的基礎信息體系，這樣才能保證數據錄入和檢索的完整和高效。同時，需采用海量實時性能較高的歷史數據庫產品，以支撐數據基礎體系的建立。設備信息庫是一個完整的信息中心，包括了所有專業／子系統的設備信息，因此ALM系統的建設和維護需要眾多專業／子系統的人員支持。為了便于每個專業／子系統人員對本專業的設備信息進行管理，必須建立一個通用的接口，使各專業／子系統人員不必直接面對數據量龐大的設備信息庫，而是通過接口進行本專業的數據錄入和檢索。設備信息管理接口是人機界面的一部分，是系統維護人員的工具之一。該接口往往被運營人員所忽視，由此會導致設備信息管理的雜亂無章。

2．2標準設備狀態監測模型

2．2．1設備狀態判斷

不同的設備具有自身的專業特點。ALM系統需要針對每一類設備進行告警分級、維修方式設定，以形成標準的設備狀態監測模型體系，然后通過高性能的軟件數據處理功能實現對設備維修信息的快速處置。一般將設備的狀態分為維持服務、暫停服務和•14f1•中斷服務，根據該設備的狀態判斷其是否完全具備維持運營的能力。1)維持服務：指設備雖然存在導致服務能力下降的故障，但仍然可以繼續向乘客提供服務，如某個攝像頭無法獲取圖像而乘客并不能感受到。2)暫停服務：指設備的故障導致無法滿足乘客需求，但乘客可以選擇其它設備代替或故障可以短時恢復。如站臺某個PIS(乘客信息系統)顯示單元無法開啟。3)中斷服務：指設備的故障導致無法滿足乘客需求，進而導致某個運營服務能力完全失去。如站臺廣播失效需人工喊話。ALM系統需根據設備實時信息自動判斷告警級別并采用不同的方式提供推送或輔助決策，由運營維護人員根據建議處理。可能的處理方式有：忽略，不做處理；記錄維修相關信息，在運營后維修；需更換備品備件；緊急搶修。

2．2．2數據處理方式

現場采集的設備狀態數據非常多，應對這些數據進行過濾、篩選、加工處理，以獲得維修決策的基礎數據。根據不同的管理需求，有不同的數據處理模型，如告警設置、趨勢分析等。1)告警設置：包括限值告警、區間告警、統計告警、百分比變化告警等。2)設備趨勢分析：是以定量、可視的形式對設備狀態進行管理，包括檢查設備的狀態是否處于控制界限之內，觀察設備狀態的變化傾向或狀況，預測設備狀態發展到危險水平的時間，早期發現設備異常并進行預維修或定修。可采用單值趨勢分析、正態分布趨勢分析、公式或統計方法趨勢分析等技術。

2．3決策支持

通過采集設備的現場狀態數據和基于歷史數據的分析，ALM系統可對維修決策提供支撐。按照設備、系統、網絡等不同維度對數據進行統計分析，對指標體系進行梳理，形成通信系統設備的評價體系；通過儀表、圖形、趨勢分析等形式，構建地鐵運營維護平臺的管理“駕駛艙”。

3、ALM系統與維修業務的結合

典型的設備維修業務流程如圖1所示。ALM系統主要在故障報告、報修、數據分析環節中起關鍵作用。ALM系統在整個維修管理業務流程中的作用如圖2所示。

4、結語