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城市综合功能地理信息系统( GeneralFunction Urban GIS) 是在城市地理信息系统UGIS) 的基础上提出来的。提出这一命题的背景主要是:城市发展迅速,国际化的城市越来越多，工业化进程非常快,并迅速向国际化城市发展。这种城市国际化、城市工业化导致了社会信息化空前迅速地到来,城市中的信息流剧增,城市管理的信息量大幅度增加,规划与管理城市的方法也随之发生根本性的变化。而这种现代社会高度城市化的管理,所需要的数据大多与地理信息有关,所使用的各类数据也均是建立在空间数据基础上的。将城市置于计算机网络、电子智能技术控制之下,让GIS 成为整个城市的神经中枢,以便更加有力地支持城市规划与管理,这也是现代化城市发展的需要。
1 城市综合功能GIS
城市综合功能GIS 是融计算机图形、多用户共建数据库与计算机网络于一体,能够存储并处理空间信息,将地理位置与相关属性信息有机地结合在一起,从而实现整个城市共享、共用的系统。城市综合功能GIS 主要由计算机硬件平台、GIS 专业软件系统、空间数据、GIS 使用管理维护人员和GIS 模型五个部分组成。
2 城市综合功能GIS 应用模式分析
城市综合功能GIS 的开发是一项十分复杂、艰巨的工程。而在开发之初,首先要对应用模式进行分析,这是由于应用模式决定了开发策略和开发模式,这一点至关重要。城市是一个政治、经济、科研、教育、文化、卫生、产业交流的综合体,城市管理的任务之一是要解决协调、同步、有序的问题。而城市综合功能GIS 为应用空间数据和涉及空间数据的一应管理、决策部门提供了办公自动化工具,同时,提供了辅助决策的手段和工具;为所有涉及空间数据的学科提供了崭新的技术方法和研究手段。根据城市综合功能GIS 的应用方式和作用,可以将其分为三大类:一是办公服务系统的应用模式;二是科学研究工具;三是为社会化用户提供的应用模式。城市综合功能GIS 作为办公服务系统的应用模式,又可以分为空间事务处理系统(STPS) ,空间管理信息系统(SMIS) 和空间决策支持系统(SDSS) 。空间事务处理系统(STPS) 的工作目标是迅速、及时、准确地处理大地空间信息,对日常事务进行自动化处理。STPS 取代了日常工作中的重复性的事务处理。城市综合功能GIS的数据库技术应用于STPS。在城市测绘、地籍管理、资源调查、地图出版部门以及数据采集、整理、综合部门有着广泛的使用意义。空间管理信息系统(SMIS) 是在STPS 基础上发展起来的,它既能为管理者提供辅助决策信息,包括数据调查和统计支持,还能够利用专业模型分析功能处理较为复杂的事物。因此,它更多地服务于中层以下的具体城市管理部门和管理人员。SMIS 应用城市综合功能GIS 的数据库技术、空间分析技术,广泛应用于城市规划管理、土地利用与管理、城市管线网络规划与管理、道路交通管理等。空间决策支持系统( SDSS) 是建立在SPTS 和SMIS 基础上的高级管理系统,它主要是为决策者提供一个模拟决策过程,并提供选择方案的决策支持环境,SDSS 应用了城市综合功能GIS 的所有技术。应用领域主要是宏观决策、区域规划、行业发展规划以及可持续发展研究等。城市综合功能GIS 的办公服务系统应用模式,主要服务于城市各行业综合管理人员,因此,需要在GIS 通用软件上进行二次开发,使多种软件系统实现高度综合。社会化应用的模型虽然服务面非常广,但为用户提供的服务相对具体。它主要是提供图形数据服务,如正射影像地图、各种专题图、各种旅游地图、不同比例尺的电子版地图等,当然也包括一些带有属性数据的信息服务。它的服务途径是InternetPIntranet 。应该说,这种服务更体现城市综合功能的广泛实用性,因此,这一系统将很快发展为应用最多、最广泛的现代城市信息基础设施的一部分。
3 城市综合功能GlS 开发
城市综合功能GIS 的开发是建立在调查分析基础之上的,因此,开发之前必须对服务与应用对象———城市进行深入的调查研究与分析,诸如城市现状调查、城市发展分析与预测、城市产业结构与变化、城市经济结构与发展、城市社会结构变化、城市地域结构变化、城市人口结构变化等,因为所有的城市雖具共性,但又各具特性。同时要对技术力量、资金财力、数据资料、系统效益、运行可靠性等调查分析,在此基础上才能进行系统分析和系统设计,落实系统实施、系统维护更新与评价等具体开发程序。
311 系统分析
系统分析是城市综合功能GIS 开发的重要步骤。运用系统工程思想对城市综合功能GIS 进行结构化分析,主要应建立以下理念:开发城市综合功能GIS 的每个阶段、每个步骤,都需要系统工程思想作指导。要在确保总体目标实现的前提下,分级、分层、交叉而有序地完成开发研制任务。城市综合功能GIS 的开发是一个连续的、不断完善、不断提高的研究开发过程,要严格落实每阶段的任务,确保质量和时效。用结构化方法建立城市综合功能GIS 的逻辑模型。在逻辑设计中,要把握信息运动和演变规律,编制出逻辑严密的数据流程图,依据概念结构设计,确定数据文件的逻辑结构。用结构化方法构筑城市综合功能GIS 的物理模型。在科学、严密的逻辑结构基础上,设计出良好的物理模型。系统分析的主要任务是需求分析,对象是用户。
312 系统设计
系统设计主要是将逻辑模型进行转化,依据系统分析阶段制定的目标,实现物理模型设计的过程。城市综合功能GIS 的系统设计包括总体设计(功能设计) 和详细设计。总体设计的任务包括;确定系统目标及属性、描述子系统或模块功能、接口设计、硬件和软件配置设计、数据采集和输出设计、数据处理及存储设计、网络设计、开发策略和效益分析、确定系统应采用的相应技术规范等。详细设计的主要内容有:模块设计、代码设计、数据库设计和相应的录入、存储、逻辑关系、结构、检索设计、界面设计、程序模块设计、安全性设计、施工方案设计等。
313 系统开发与实施
这一阶段的任务是将系统方案落到实处,因此占时较长、投入较大、耗工较多。这一阶段的任务主要有:程序编制、程序调试、数据采集与录入、建立数据库、人员专业技术培训、系统测试应用等。同时,还要建立一应开发文档和用户手册、程序设计书、测试说明
及报告等。
314 系统维护更新评价
由于计算机技术发展的非常快,因此,及时对城市综合功能GIS 的软件、硬件以及系统管理人员的知识进行动态更新是保持系统实用性、先进性的关键所在。系统维护内容主要有:系统纠错、完善与适应性维护、数据更新、软件和硬件更新,数据模型运行更新
等。系统评价包括:可靠性评价、效率评价、扩展性评价、效益评价与报告等。
4 城市综合功能GIS 开发应注意的几个问题
开发城市综合功能GIS ,需要注意以下几个问题:
框架结构问题。城市综合功能GIS 有基础层、专题层和分析层三个层次,或者叫三个子系统。基础层是空间定位和公共要素的基础,是最重要的一层。框架的确定是系统建设的第一环节。
系统升级问题。城市综合功能GIS 必须处在一个不断升级、不断前进的动态过程之中,只有这样才能保持现势性和先进性,具有生命力。
灵活性问题。城市综合功能GIS 的开发方法一定要具有灵活性,切忌设计一定就不许改变,因为虽然经过了需求分析,但这时提出的设计还是初步的,只有经过一段使用才能够发现并提出更多问题,因此,按照基本要求建造一个初步的操作系统,经过反复论证再进一步开发,灵活处理开发问题,才能够真正实现“综合功能”。
难度与进度问题。城市综合功能GIS 是一项实际应用工程,有巨额投资,又有多方瞩目,更有用户期待,因此,要完善处理进度与难度的关系,既要稳中求快,又要尽量完美,这样才能给投资者与使用者以信心和希望。建库投入问题。网络集成期间,需要大量的设备投入。因此,人们把目光过多地集中在了琳琅满目的新设备和大量的投资上,而忽视了建库投入。国内外许多失败的例子从另一个侧面说明,建库和数据更新的投入是十分重要、十分关键的。此外,开发建设过程中的各类文档的建立工作也是很重要的,切不可忽视。城市综合功能GIS 的开发是一项极其复杂的系统工程,需要大量地借鉴和吸收国内外GIS 开发的成功经验并有所创新,而应用系统工程理论和方法指导开发工作,不断探索、不断完善、不断前进,必将得到事半功倍的效果。
1 城市综合功能GIS
城市综合功能GIS 是融计算机图形、多用户共建数据库与计算机网络于一体,能够存储并处理空间信息,将地理位置与相关属性信息有机地结合在一起,从而实现整个城市共享、共用的系统。城市综合功能GIS 主要由计算机硬件平台、GIS 专业软件系统、空间数据、GIS 使用管理维护人员和GIS 模型五个部分组成。
2 城市综合功能GIS 应用模式分析
城市综合功能GIS 的开发是一项十分复杂、艰巨的工程。而在开发之初,首先要对应用模式进行分析,这是由于应用模式决定了开发策略和开发模式,这一点至关重要。城市是一个政治、经济、科研、教育、文化、卫生、产业交流的综合体,城市管理的任务之一是要解决协调、同步、有序的问题。而城市综合功能GIS 为应用空间数据和涉及空间数据的一应管理、决策部门提供了办公自动化工具,同时,提供了辅助决策的手段和工具;为所有涉及空间数据的学科提供了崭新的技术方法和研究手段。根据城市综合功能GIS 的应用方式和作用,可以将其分为三大类:一是办公服务系统的应用模式;二是科学研究工具;三是为社会化用户提供的应用模式。城市综合功能GIS 作为办公服务系统的应用模式,又可以分为空间事务处理系统(STPS) ,空间管理信息系统(SMIS) 和空间决策支持系统(SDSS) 。空间事务处理系统(STPS) 的工作目标是迅速、及时、准确地处理大地空间信息,对日常事务进行自动化处理。STPS 取代了日常工作中的重复性的事务处理。城市综合功能GIS的数据库技术应用于STPS。在城市测绘、地籍管理、资源调查、地图出版部门以及数据采集、整理、综合部门有着广泛的使用意义。空间管理信息系统(SMIS) 是在STPS 基础上发展起来的,它既能为管理者提供辅助决策信息,包括数据调查和统计支持,还能够利用专业模型分析功能处理较为复杂的事物。因此,它更多地服务于中层以下的具体城市管理部门和管理人员。SMIS 应用城市综合功能GIS 的数据库技术、空间分析技术,广泛应用于城市规划管理、土地利用与管理、城市管线网络规划与管理、道路交通管理等。空间决策支持系统( SDSS) 是建立在SPTS 和SMIS 基础上的高级管理系统,它主要是为决策者提供一个模拟决策过程,并提供选择方案的决策支持环境,SDSS 应用了城市综合功能GIS 的所有技术。应用领域主要是宏观决策、区域规划、行业发展规划以及可持续发展研究等。城市综合功能GIS 的办公服务系统应用模式,主要服务于城市各行业综合管理人员,因此,需要在GIS 通用软件上进行二次开发,使多种软件系统实现高度综合。社会化应用的模型虽然服务面非常广,但为用户提供的服务相对具体。它主要是提供图形数据服务,如正射影像地图、各种专题图、各种旅游地图、不同比例尺的电子版地图等,当然也包括一些带有属性数据的信息服务。它的服务途径是InternetPIntranet 。应该说,这种服务更体现城市综合功能的广泛实用性,因此,这一系统将很快发展为应用最多、最广泛的现代城市信息基础设施的一部分。
3 城市综合功能GlS 开发
城市综合功能GIS 的开发是建立在调查分析基础之上的,因此,开发之前必须对服务与应用对象———城市进行深入的调查研究与分析,诸如城市现状调查、城市发展分析与预测、城市产业结构与变化、城市经济结构与发展、城市社会结构变化、城市地域结构变化、城市人口结构变化等,因为所有的城市雖具共性,但又各具特性。同时要对技术力量、资金财力、数据资料、系统效益、运行可靠性等调查分析,在此基础上才能进行系统分析和系统设计,落实系统实施、系统维护更新与评价等具体开发程序。
311 系统分析
系统分析是城市综合功能GIS 开发的重要步骤。运用系统工程思想对城市综合功能GIS 进行结构化分析,主要应建立以下理念:开发城市综合功能GIS 的每个阶段、每个步骤,都需要系统工程思想作指导。要在确保总体目标实现的前提下,分级、分层、交叉而有序地完成开发研制任务。城市综合功能GIS 的开发是一个连续的、不断完善、不断提高的研究开发过程,要严格落实每阶段的任务,确保质量和时效。用结构化方法建立城市综合功能GIS 的逻辑模型。在逻辑设计中,要把握信息运动和演变规律,编制出逻辑严密的数据流程图,依据概念结构设计,确定数据文件的逻辑结构。用结构化方法构筑城市综合功能GIS 的物理模型。在科学、严密的逻辑结构基础上,设计出良好的物理模型。系统分析的主要任务是需求分析,对象是用户。
312 系统设计
系统设计主要是将逻辑模型进行转化,依据系统分析阶段制定的目标,实现物理模型设计的过程。城市综合功能GIS 的系统设计包括总体设计(功能设计) 和详细设计。总体设计的任务包括;确定系统目标及属性、描述子系统或模块功能、接口设计、硬件和软件配置设计、数据采集和输出设计、数据处理及存储设计、网络设计、开发策略和效益分析、确定系统应采用的相应技术规范等。详细设计的主要内容有:模块设计、代码设计、数据库设计和相应的录入、存储、逻辑关系、结构、检索设计、界面设计、程序模块设计、安全性设计、施工方案设计等。
313 系统开发与实施
这一阶段的任务是将系统方案落到实处,因此占时较长、投入较大、耗工较多。这一阶段的任务主要有:程序编制、程序调试、数据采集与录入、建立数据库、人员专业技术培训、系统测试应用等。同时,还要建立一应开发文档和用户手册、程序设计书、测试说明
及报告等。
314 系统维护更新评价
由于计算机技术发展的非常快,因此,及时对城市综合功能GIS 的软件、硬件以及系统管理人员的知识进行动态更新是保持系统实用性、先进性的关键所在。系统维护内容主要有:系统纠错、完善与适应性维护、数据更新、软件和硬件更新,数据模型运行更新
等。系统评价包括:可靠性评价、效率评价、扩展性评价、效益评价与报告等。
4 城市综合功能GIS 开发应注意的几个问题
开发城市综合功能GIS ,需要注意以下几个问题:
框架结构问题。城市综合功能GIS 有基础层、专题层和分析层三个层次,或者叫三个子系统。基础层是空间定位和公共要素的基础,是最重要的一层。框架的确定是系统建设的第一环节。
系统升级问题。城市综合功能GIS 必须处在一个不断升级、不断前进的动态过程之中,只有这样才能保持现势性和先进性,具有生命力。
灵活性问题。城市综合功能GIS 的开发方法一定要具有灵活性,切忌设计一定就不许改变,因为虽然经过了需求分析,但这时提出的设计还是初步的,只有经过一段使用才能够发现并提出更多问题,因此,按照基本要求建造一个初步的操作系统,经过反复论证再进一步开发,灵活处理开发问题,才能够真正实现“综合功能”。
难度与进度问题。城市综合功能GIS 是一项实际应用工程,有巨额投资,又有多方瞩目,更有用户期待,因此,要完善处理进度与难度的关系,既要稳中求快,又要尽量完美,这样才能给投资者与使用者以信心和希望。建库投入问题。网络集成期间,需要大量的设备投入。因此,人们把目光过多地集中在了琳琅满目的新设备和大量的投资上,而忽视了建库投入。国内外许多失败的例子从另一个侧面说明,建库和数据更新的投入是十分重要、十分关键的。此外,开发建设过程中的各类文档的建立工作也是很重要的,切不可忽视。城市综合功能GIS 的开发是一项极其复杂的系统工程,需要大量地借鉴和吸收国内外GIS 开发的成功经验并有所创新,而应用系统工程理论和方法指导开发工作,不断探索、不断完善、不断前进,必将得到事半功倍的效果。