王慶輝

(陜西廣播電視大學(xué)資源建設(shè)與現(xiàn)代教育中心，陜西西安710068)

0 、引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在軍事、自然資源管理、土地和城市管理、電力、電信、石油和天然氣、城市規(guī)劃、交通運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)、110和120快速反應(yīng)系統(tǒng)等國防、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、日常生活中，有80%與GIS密切相關(guān)。目前國內(nèi)GIS市場總額 (包括軟件、應(yīng)用和服務(wù))約10億～15億元人民幣，到成熟期將超過200億?？梢?，GIS已經(jīng)深入到了人們的日常生活中。因此，GIS被公認(rèn)為是21世紀(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，是信息產(chǎn)業(yè) (IT)的重要組成部分。

1.GIS系統(tǒng)介紹。

GIS即地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System)，經(jīng)過了40多年的發(fā)展，已經(jīng)成為了一門獨(dú)立的科學(xué)，并且得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是近些年，GIS更以強(qiáng)大的地理信息空間分析功能，在物流、水電水利、石油、城市規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。簡單的說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。

2.通過GPS采集GIS信息。

現(xiàn)在幾乎所有的智能手機(jī)都裝有GPS接收天線，而智能手機(jī)的定位都是單點(diǎn)定位，單點(diǎn)的定位精度都超過了10米。如果要采集精度很高的GPS數(shù)據(jù)，那就需尋找已知點(diǎn)來建立基站，基站的覆蓋范圍根據(jù)品牌略有不同，拿中海達(dá)V8來說，可覆蓋到30公里左右，如果要采集西安市所有的電線桿坐標(biāo)，那就需要建立330個(gè)基站 (西安市面積/單基站覆蓋面積)。這樣建設(shè)基站成本過于昂貴，如果建立移動(dòng)基站，成本將大大降低。目前GPS接收機(jī)主流品牌有天寶、南方測(cè)繪和中海達(dá)等品牌。在建立基站地點(diǎn)的選擇上，首要考慮的是設(shè)備的安全性，目前一套天寶R8的價(jià)格在50萬左右 (兩個(gè)R8和一個(gè)手部)，設(shè)備丟失或者損壞會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，其次考慮要覆蓋范圍、穩(wěn)定供電等因素。

在基站建立后，移動(dòng)站接收的GPS數(shù)據(jù)發(fā)送到中心服務(wù)器與基站的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分計(jì)算，差分結(jié)果利用藍(lán)牙發(fā)送到手持設(shè)備上，這樣就可以得到精確的GPS定位數(shù)據(jù)，固定解的GPS精度大約能到3CM左右(天寶的設(shè)備能達(dá)到1CM)。

采集工作都在野外進(jìn)行，有些采集點(diǎn)會(huì)比較危險(xiǎn)，為了能給外業(yè)人員比較好的用戶體驗(yàn)，就需要建立一套快速采集流程。要快速采集，那就要想方設(shè)法減少外業(yè)人員的操作復(fù)雜度，最好讓外業(yè)人員在手持端界面上能選擇就不輸入、采集成功給出提示音、能乘坐交通工具就不要步行和給與外業(yè)人員適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)。在采集中，會(huì)遇到某些要采集的點(diǎn)不容易采集的情況，比如在山上有一個(gè)電線桿，或者要采集點(diǎn)被圍墻圍住，無法進(jìn)入，這就需要間接測(cè)量，間接測(cè)量一般是利用測(cè)距工具，計(jì)算GPS天線到待采集點(diǎn)的距離和角度等值，再利用軟件計(jì)算求解待采集點(diǎn)的地理坐標(biāo)。

在采集工作中，除了空間地理坐標(biāo)的采集外，還有采集目標(biāo)屬性的采集，比如要在一套GIS系統(tǒng)中分析出比較好的經(jīng)商地點(diǎn)，那就要分析出哪一片地區(qū)人流量較大、哪一片地區(qū)車流量較大、哪一片地區(qū)人口比較密集，從而為進(jìn)行商業(yè)活動(dòng)，其中的這些數(shù)據(jù)都是在現(xiàn)場經(jīng)過分析和計(jì)算得出的。舉個(gè)簡單的例子(如果你身邊的電腦可以上網(wǎng)，你也可以跟著一起做)打開百度地圖，進(jìn)行公交線路查詢，在地圖上可以顯示出公交線路每一站的站名和公交車行使的路線，還可以顯示出換乘公交的許多解決方案。當(dāng)然上面的例子只是列舉出了百度地圖的其中一個(gè)功能而已，百度地圖的功能可不止這一個(gè)，你可以搜索樓宇地點(diǎn)、單位地點(diǎn)等大量信息，其中的數(shù)據(jù)就是采集外業(yè)人員采集的。

采集工作的工作量比較大，難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，這就需要數(shù)據(jù)審核，外業(yè)人員需要每天把采集的數(shù)據(jù)利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到中心服務(wù)器，中心端審核人員把外業(yè)人員采集的點(diǎn)顯示在地圖上進(jìn)行審核，看看有沒有漏采和重復(fù)采等工作失誤，確認(rèn)沒有問題后，把外業(yè)人員的采集數(shù)據(jù)錄入到空間數(shù)據(jù)庫，如果有審核未通過的采集數(shù)據(jù)，那就需要及時(shí)通知外業(yè)人員。通知的形式可以是電話通知，也可以自己建立一套補(bǔ)采系統(tǒng)，把要重新采集的點(diǎn)建立成新的采集任務(wù)，發(fā)送到指定的采集手持設(shè)備上。

3.GIS的核心數(shù)據(jù)庫的建立。

GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫，所以建立GIS的最重要的一步是將空間數(shù)據(jù)和描述它的屬性數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中。屬性數(shù)據(jù)比較規(guī)范，適應(yīng)于表格表示，所以許多地理信息系統(tǒng)都采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理，supermap采用access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，而更強(qiáng)大的arcgis的sde則可以對(duì)應(yīng)目前流行的各種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。通常的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都為用戶提供了一套功能很強(qiáng)的數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)庫查詢語言，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可據(jù)此建立友好的用戶界面，以方便用戶對(duì)屬性數(shù)據(jù)的輸入、編輯與查詢.除文件管理功能外，屬性數(shù)據(jù)庫管理模塊的主要功能之一是用戶定義各類地物的屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).由于GIS中各類地物的屬性不同，描述他們的屬性項(xiàng)及值域亦不同，所以系統(tǒng)應(yīng)提供用戶自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的功能，系統(tǒng)還應(yīng)提供修改結(jié)構(gòu)的功能，以及提供拷貝結(jié)構(gòu)、刪除結(jié)構(gòu)、合并結(jié)構(gòu)等功能。中國的城市的現(xiàn)代化建設(shè)在飛速的發(fā)展中，地理數(shù)據(jù)的更新就顯得非常的重要，一般在GIS系統(tǒng)中，應(yīng)該為更新地理數(shù)據(jù)提供良好的用戶交互界面，以便用戶方便更新地理數(shù)據(jù)。

4.GIS系統(tǒng)中的多媒體數(shù)據(jù)采集。

多媒體數(shù)據(jù)，即聲音、視頻和照片數(shù)據(jù)的采集。在一些GIS系統(tǒng)中，需要用到多媒體數(shù)據(jù)。比如在地圖上，把鼠標(biāo)移至某條街道，該街道的圖片會(huì)顯示給用戶。在現(xiàn)場采集多媒體數(shù)據(jù)時(shí)，需要用到外部存儲(chǔ)設(shè)備，因?yàn)槎嗝襟w數(shù)據(jù)都比較占用磁盤空間。在采集了多媒體數(shù)據(jù)后，需要把數(shù)據(jù)壓縮并發(fā)送到中心服務(wù)器，可以采用GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以直接使用Internet進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)，而前者的費(fèi)用會(huì)比后者高出很多。

及時(shí)數(shù)據(jù)采集。有些GIS系統(tǒng)中，在地圖上需要顯示當(dāng)前時(shí)刻或者某一時(shí)刻的移動(dòng)點(diǎn)的地理坐標(biāo)，比如要把出租車的當(dāng)前位置顯示在地圖上，又或者是某條管線的巡線人員的當(dāng)前位置顯示在地圖上，以方便查看員工的當(dāng)前地理坐標(biāo)。在收集這些數(shù)據(jù)時(shí)，并不需要高精度的地理坐標(biāo)，只是需要把移動(dòng)點(diǎn)的單點(diǎn)坐標(biāo)及時(shí)的發(fā)送到中心服務(wù)器，比如30秒或者60秒發(fā)送一次，這時(shí)就需要GPRS或者是3G網(wǎng)絡(luò)來發(fā)送數(shù)據(jù)，在中心服務(wù)器上，啟動(dòng)一個(gè)監(jiān)控進(jìn)程來接受移動(dòng)端發(fā)送的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，然后GIS系統(tǒng)在把數(shù)據(jù)庫中的移動(dòng)點(diǎn)的當(dāng)前地理坐標(biāo)顯示給用戶。

5.GIS系統(tǒng)中防爆區(qū)的數(shù)據(jù)采集。

防爆區(qū)的數(shù)據(jù)采集。在某些地區(qū)，比如是氣田、油田等地的采集工作和日常巡線工作工作需要防爆設(shè)備來進(jìn)行采集，因?yàn)橐粋€(gè)小的電流就可能導(dǎo)致安全事故。在此地區(qū)采集時(shí)，需要購買防爆的采集設(shè)備，在采集人員穿著上，也需要穿著防靜電的服裝，雖然防暴設(shè)備的價(jià)格會(huì)相對(duì)較貴，但是和人身財(cái)產(chǎn)安全相比，那是覺得值得的。防暴區(qū)的一些廠房中，機(jī)器的日常數(shù)據(jù)是通過手持設(shè)備讀取射頻卡得到的，有些設(shè)備把管線的內(nèi)部壓力、溫度等值保存在射頻卡上，手持設(shè)備通過刷取射頻卡，取得巡線數(shù)據(jù)，然后手持設(shè)備把日常巡線數(shù)據(jù)發(fā)送到中心的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，GIS系統(tǒng)在把巡線數(shù)據(jù)顯示給用戶。

一般的一個(gè)采集小組需要兩名以上的采集人員，因?yàn)樵谝巴獠杉瘯r(shí)，當(dāng)遇到不可預(yù)知的危險(xiǎn)時(shí)，兩個(gè)人可以相互照顧，當(dāng)一名成員受傷時(shí)，另外的一名組員可以提供相應(yīng)的幫助。野外采集的工期一般都比較長，建立好的采集流程和管理制度就非常重要，如果一個(gè)環(huán)節(jié)考慮不當(dāng)，就可能會(huì)花費(fèi)大量人力和財(cái)力，在用戶操作界面和流程上多考慮考慮，肯定會(huì)節(jié)約出一些資金，這些節(jié)約出來的資金用于外業(yè)人員的獎(jiǎng)勵(lì)，定會(huì)激勵(lì)外業(yè)人員更快更好的完成采集工作，節(jié)約出更多的資金來。

6.GIS系統(tǒng)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及人們不斷加快的生活節(jié)奏，移動(dòng)學(xué)習(xí)、隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)將是遠(yuǎn)程教育應(yīng)用在未來的主要發(fā)展方向。這就要求我們能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)傳遞任何教學(xué)課程。但是大量的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)下載將是既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)的。那么如何解這個(gè)問題呢?GIS地理信息系統(tǒng)為我們提供了解決方案?？梢酝ㄟ^建立多個(gè)移動(dòng)數(shù)據(jù)不載站，移動(dòng)數(shù)據(jù)下載站由一臺(tái)簡單的電腦組成，他可提供部分課程數(shù)據(jù)下載，再將其裝于公共設(shè)施中 (比如公交車上)。學(xué)習(xí)者可以通過GIS地理信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)地看到移動(dòng)下載站的具體位置，當(dāng)前手機(jī)GPS已經(jīng)基本普及，利用這項(xiàng)技術(shù)可為學(xué)習(xí)者更方便地提供更多更新的教學(xué)資源。

7.結(jié)論

GIS的數(shù)據(jù)采集是完整GIS系統(tǒng)的基本，而GIS產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)增長、社會(huì)發(fā)展和國家安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，它不僅為國家創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)利益，而且是其他眾多產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)力，對(duì)眾多經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域具有輻射作用，能在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起到倍增器的效果，其滲透作用已深刻影響到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。