基于GIS的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng)研究

1、基于GIS的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng)研究LandandResourcesInformatization信息技術基于GIS的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng)研究孫賢斌,尹杰,薛濤,許天珍(湖北工業(yè)大學,湖北武漢430068)摘要:基于GIS的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng)是為高校事務管理與決策支持服務,提供各種基礎信息查詢,統(tǒng)計與分析,并在某些方面進行預測,為校領導及多個職能部門服務.本文敘述此系統(tǒng)的結構,功能,數(shù)據(jù)采集及維護等問題.關鍵詞:GIS;校園;管理信息系統(tǒng)中圖分類號:TP311.13文獻標識碼:A文章編號:4481一(2007)023405地理信息系統(tǒng)(GIS,GeographicInfor

2、mationSystem)是以采集,存儲,管理,描述和分析與地球表面及空間地理分布有關數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng).GIS功能強大,能建立,編輯圖形及地理數(shù)據(jù)庫并對其進行空間分析,是十分重要而又特殊的信息系統(tǒng).GIS已廣泛應用于資源管理,城鄉(xiāng)規(guī)劃,災害監(jiān)測,環(huán)境保護等許多方面,為有關決策部門快速提供各種信息,數(shù)據(jù)和資料,解決了傳統(tǒng)手段管理落后,資料現(xiàn)勢性差,精度不高等問題.GIS是政府各種基礎設施的重要組成部分,政府部門制定方針,計劃和日常工作離不開準確的空間信息,可以說所有決策基本都與地理信息有關.地理信息系統(tǒng)技術能使政府實現(xiàn)高效益,高效率的工作,包括進行應急反應,設施管理,規(guī)劃,制定方針,預算,決策等.

3、通過支持各部門的合作,在不增加額外資金的的前提下,最大限度地利用現(xiàn)有資源.在全世界數(shù)以百計的城市中,各地政府利用GIS工具,已成功地解決了所面臨的各式各樣的問題l”.高等學校是一個大型建設區(qū)域,人,財,物及校園環(huán)境都在不斷的變化之中,各類信息廣泛且在動態(tài)變化.近年來,為適應社會發(fā)展需要,各高校都加大改革力度,開展大規(guī)模校園建設,購置設備,引進教師,改革分配方式,進行教學改革,擴大招生等,所有這些都給高校的管理工作帶來很大困難,管理工作非常復雜,急需有一種很好的輔助工具,GIS正好能提供這樣的幫助.已有一些研究者開展了這方面的研究,取得了一些成果【2】t12i.本文以建設發(fā)展中的湖北工業(yè)大學為模

4、型,探索建立基于GIS的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng),為學校的日常工作運行及管理決策提供支持.為職能部門進行各類信息管理,校園規(guī)劃等提供支持.1系統(tǒng)構成基于GIS的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng)由各子系統(tǒng)構成并可以進行擴展,分別管理校園范圍內各教學樓,實驗樓,辦公樓,學生宿舍,家屬樓,醫(yī)院,后勤設施等建筑物,道路,綠化,體育場所等用地信息,職工及學生等人員信息.各子系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)編輯,查詢統(tǒng)計,輸出功能,系統(tǒng)結構和功能見圖1和圖2.本系統(tǒng)可以擴充并統(tǒng)一調用,也可以分拆使用,即各子系統(tǒng)相對獨立,這樣方便不同用戶使用.如宿舍管理科只需用宿舍管理子系統(tǒng),其它部分可不需要收稿日期:20070320第一作者簡介

5、:孫賢斌(1964一),男,副教授,主要研究方向為計算機視覺.信息技術基于Gls的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng)2數(shù)據(jù)組成管線路燈管理秉統(tǒng)數(shù)據(jù)是GIS的基礎,由兩大部分組成:地理數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)(圖2).2.1地理數(shù)據(jù)(1)校園1:500地形圖,表示校園內地物地貌情況及其地理位置,包括道路,建筑物,體育設施,廣場,綠化,路燈,高程等地物地貌;(2)校園建筑物平面分布圖,包括辦公樓,教學樓,實驗樓,圖書館,后勤服務場所,醫(yī)院,場館,會館,學生宿舍,家屬樓等;(3)管線,路燈分布圖,包括電力線,電纜線,給排水管,網(wǎng)線,路燈等;(4)辦公樓平面分布圖,包括各職能部門的位置分布,各樓層分布圖等;(5)教學樓

6、及實驗樓平面分布圖,包括各院系部及各教研室,研究室,實驗室的位置,各多媒體教室,網(wǎng)絡室,其它教室的位置,各樓層分布圖;(6)圖書館平面分布圖,包括書庫,閱覽室,采編室,辦公室等;(7)校園規(guī)劃圖;(8)學生宿舍分布圖,各層分布圖;(9)家屬樓分布,各層分布圖;(1O)后勤設施分布圖;(11)道路圖;圖2數(shù)據(jù)組成及關系德(12)綠化分布圖;(13)體育設施分布圖.2.2屬性數(shù)據(jù)庫(1)教職工信息庫,包括編號,姓名,性別,籍貫,身高,體重,血型,出生年月,學歷,畢業(yè)學校,專業(yè),職稱,職務,黨團情況,所在部門,辦公室地址,家庭住址,電話,配偶姓名,配偶單位等;(2)學生信息庫,包括學號,姓名,籍貫,

7、出生年月,血型,所在班級,專業(yè),人校時間,畢業(yè)時間,宿舍地址,電話,黨團情況;(3)建筑物信息庫,包括建筑物編號,名稱,用途,樓層數(shù),占地面積,建筑面積,各室的面積,開工日期,建成日期,設計單位,施工單位,監(jiān)理單位,投資額等;(4)科研信息庫,包括項目編號,項目名稱,項目來源,項目人員,經(jīng)費數(shù),審批日期,結題日期,項目鑒定情況,獲獎情況等;(5)校園統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫,包括校園占地面積,建筑物占地面積,建筑面積,綠化面積,道路占地面積,體育設施占地面積,后勤設施占地面積,教職工人數(shù),學生人數(shù);(6)實驗設備數(shù)據(jù)庫,包括設備編號,設備名稱,型號,廠商,購買日期,價格,所屬部門,安放地點,使用情況;(7)

8、體育場所信息庫;(8)管線,路燈信息庫;(9)道路信息庫,包括道路寬度,長度,人行道寬度,路旁樹木數(shù);(1O)綠化信息庫;(11)建筑分層信息,包括各樓層分布,各室面積,用途,各室所屬部門,教室座位數(shù);(12)各學生宿舍及分層情況,各室面積,床位數(shù),家屬樓分層情況.3系統(tǒng)主要功能將GIS用于校園信息管理,實現(xiàn)圖,文,表一體化,能夠完成復雜的地形圖及各種專題圖的顯示,查詢,縮放,以及各種管理數(shù)據(jù)的查詢,統(tǒng)計報表等功能,便于對校園的可視化分析與決策管理.3.1數(shù)據(jù)的采集,編輯與更新GIS數(shù)據(jù)由地理數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)組成.地理數(shù)據(jù)是指地物和地貌對應的地理坐標,如大地坐標LandandResourcesl

9、nformatization(x,Y,H)或經(jīng)緯度及高程;屬性數(shù)據(jù)是指某物對應的部分特性,如建筑物的編號,名稱,面積,用途,樓層數(shù),結構,建成日期等.高校各種數(shù)據(jù)變化頻繁,如改建拆遷舊房,建設新樓,教職工的調入調出,人才引進,職稱職務的變化,工資調整,學生入校離校,設備更新報廢等各種數(shù)據(jù)都需要及時的處理與更新,GIS提供了很好的數(shù)據(jù)采集與編輯功能,各種地理數(shù)據(jù)可由掃描儀或數(shù)字化儀輸入,或由全站儀和GPS測量輸入;屬性數(shù)據(jù)及統(tǒng)計數(shù)據(jù)用鍵盤輸入,也可從其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或電子表格轉入.只有實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的動態(tài)更新,才能實現(xiàn)動態(tài)管理.3.2數(shù)據(jù)查詢與檢索各種地理數(shù)據(jù)的查詢,直接在GIS地理數(shù)據(jù)庫中查詢,如

10、查看校園地形圖,管線圖,綠化分布圖,建筑物分布圖等.各種屬性數(shù)據(jù)的查詢,直接在屬性數(shù)據(jù)庫中查詢,檢索所需信息,如查詢學生人數(shù),各專業(yè)情況,建筑面積等.地理數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)雙向查詢是GIS的一大特點,即根據(jù)屬性數(shù)據(jù)查詢對應的地理目標,如由學生姓名查詢學生的宿舍位置;或根據(jù)地理數(shù)據(jù)查詢相應的屬性數(shù)據(jù),如查詢圖上某建筑物的面積,建成日期,投資額等.此外,還具有下述功能:(1)查詢職工,學生等個人信息,也可查詢集體信息,如某班或某教研室的信息;(2)查詢各建筑物的位置,分布情況,如教學樓,實驗樓,辦公樓,宿舍,食堂,圖書館,體育場等的位置,名稱,樓層數(shù)等;(3)查詢建筑物各樓層信息:其地理位置,各室分布

11、,面積,用途.可根據(jù)辦公室名稱查詢其所在位置并在地圖上定位顯示;(4)查詢各教室的地理位置,編號,面積,座位數(shù),是否多媒體教室等;(5)查詢各實驗室位置,名稱,面積,所屬部門,存放的主要儀器設備,所開實驗名稱;(6)查詢各管線的位置,深度,井口位置等情況;(7)查詢道路,綠化,路燈等情況.3.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,分析,預測可以在地理數(shù)據(jù)或屬性數(shù)據(jù)中進行統(tǒng)計,如統(tǒng)計綠化面積,道路長度或面積,或統(tǒng)計某幾棟學生宿舍的學生人數(shù),男女生各多少人,各院系部各多信息技術少人,教室面積,教室座位數(shù),實驗室面積等(圖3).也可對庫中各類數(shù)據(jù)分別進行統(tǒng)計,分析,為校園規(guī)劃,建設,管理提供建議.如對學校的建筑面積分類統(tǒng)計

12、,綠化統(tǒng)計,容積率計算,學生生均教學面積,生均宿舍面積,生均儀器設備值,人員變化情況分析.可建設用地的預測,建筑總量預測,資產預測,用水預測,用電預測等.圖3基本功能3.4空間分析空間分析是建立在空間數(shù)據(jù)拓撲關系基礎上的地理分析功能(圖4,圖5).(1)緩沖區(qū)分析:在空間對象周圍建立一定寬度的緩沖區(qū),分析緩沖區(qū)的地物地形及各類數(shù)據(jù),進行統(tǒng)計分析.如將某條道路拓寬5米,將對哪些建筑物,管線,綠化,其它設施等產生影響?產生的影響有多大?工程量多大?(2)空間疊加分析:將相關圖層疊加,對某選定元素進行空間分析,查詢其重疊相交的對象.例如,將宿舍圖層,道路圖層,后勤服務場所圖層疊圖4校園總圖信息技術一

13、麥驗室名lg:嗣置實驗室一IIIBII:蔭北工業(yè)大學土木工程與建筑舉I亮惴如實驗室人員:郭志一人員職稱:實驗師在棱名稱:2號教暈棱房fIl奠號:2101實驗室面積:O0.0圖5信息查詢加,分析后勤服務場所分布情況.4軟硬件配備動窗口過濾,最優(yōu)路徑,坐標幾何.基于GIS的校園基礎信息管理系統(tǒng)是利用通用GIS軟件開發(fā)平臺,通過其二次開發(fā)語言建設的應用型地理信息系統(tǒng),選用MapInfo公司的MapInfoProfessional7.0漢化版及其二次開發(fā)工具MapBasic7.0進行開發(fā).除開發(fā)平臺軟件外,其他數(shù)據(jù)處理軟件還有AutoCAD2005,VisualFoxPro6.0,分別用于地形圖處理和

14、屬性數(shù)據(jù)庫處理.麥駐室分布曩5數(shù)據(jù)采集與安全防護基于GIS的校園基礎信息管理系統(tǒng)通過數(shù)字測圖采集校園范圍內建筑物,道路,管線,綠化用地等空間地理數(shù)據(jù)信息,并調查其屬性數(shù)據(jù)信息,通過G1S軟件建立管理系統(tǒng).系統(tǒng)軟硬件配置應能滿足系統(tǒng)建設的各項要求.4.1硬件測量設備及其它:全站儀,GPS接收機,微機,繪圖儀,數(shù)字化儀,掃描儀.4.2軟件目前,國內外的GIS開發(fā)平臺較多,根據(jù)實際情況,經(jīng)綜合考慮,本系統(tǒng)選用MapInfo作為開發(fā)平臺.MapInfo是世界標準的桌面地理信息系統(tǒng),市場占有率高,用戶面廣,使用方便,界面友好,軟硬件投入小,功能強大,二次開發(fā)能力強,且可以與普通的數(shù)據(jù)庫連接卜【l5】.M

15、apInfo的基本功能卜【5】:(1)測量分析:直線距離,可近度分析,面積測量.(2)緩沖區(qū)分析:點周圍,沿直線,沿曲線,加權緩沖區(qū).(3)地圖代數(shù):加減常數(shù).(4)多邊形操作:多邊形復合,點在多邊形內,線在多邊形內,多邊形合并.(5)DEM分析:高程等值線,地形圖斷面.(6)其它功能:專題布爾操作,鄰近搜索,移5.1地理數(shù)據(jù)采集1:500地形圖采用GPS和全站儀進行控制測量和碎部測量,主要測繪校園內的地物地貌信息,包括各種建筑物,道路及綠化用地情況等.管線主要測繪給水,排水,電力,通訊,網(wǎng)絡管線等的走向,埋深及檢修井位置等.根據(jù)系統(tǒng)建設的需要,不同要素類型和管理部門要求建立不同的屬性數(shù)據(jù)結構

16、,將地形圖分為辦公樓,教學實驗樓,宿舍樓,圖書館,后勤,道路,綠化等圖層,建筑物分層圖,各類管線分別繪制成獨立圖層,各層可根據(jù)需要疊加顯示.5.2屬性數(shù)據(jù)采集地理信息系統(tǒng)除具有準確詳細的地理數(shù)據(jù)外,還應具有詳盡豐富的屬性數(shù)據(jù),才能為管理決策部門提供足夠的信息.通過對學校人事處,教務處,科研處,設備處,基建科,總務處,網(wǎng)絡中心等管理部門的實際工作進行調研,將教職工,學生,建筑物,道路,綠化,管線等分別建立不同數(shù)據(jù)表結構,使屬性數(shù)據(jù)表結構的建立盡量滿足實際工作的需要.建立每條記錄與相應的地理數(shù)據(jù)一一對應.5.3數(shù)據(jù)安全由于數(shù)據(jù)變化頻繁,需對數(shù)據(jù)進行動態(tài)管理,數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)錄入,編輯,修改,增

17、加,刪除,更新,格式檢查等.此模塊設置權限,只能由系統(tǒng)管理員身份操作,保證數(shù)據(jù)安全,可靠,完整,對數(shù)據(jù)及文件實行存儲控制,記錄數(shù)據(jù)變化歷史,可進行歷史對比.6小結基于GIS的校園基礎信息管理與預測系統(tǒng)以管LandandResourcesInformatization理校園各類空間信息和屬性信息為核心,以圖文并茂的形式為管理部門提供相關信息,有效地提高了學校管理的現(xiàn)代化水平和基層管理的工作效率.由于經(jīng)驗不足,系統(tǒng)功能還有不完善之處,在運行過程中隨著軟硬件的升級和管理要求的提高,功能將進一步完善,增加智能處理,更好地為管理部門規(guī)劃決策提供技術支持.信息系統(tǒng)的建設是一項系統(tǒng)工程,各部門既是系統(tǒng)的建設

18、者也是受益者,他們承擔著系統(tǒng)建設和數(shù)據(jù)更新的任務.各部門需要積極配合,及時提供變更數(shù)據(jù)供系統(tǒng)維護人員及時更新,實現(xiàn)動態(tài)管理.參考文獻【1】羅云啟.數(shù)字化地理信息系統(tǒng)Maplnfo應用大全【M】,北京希望電子出版社,2001年9月.【2】游曉明.基于GIS的數(shù)字校園教務管理可視化方法研究U,微電子學與計算機,2004(21-8),p36-38.【3】王勁.基于GIS技術的校園設施管理系統(tǒng)U,計算機工程,2002(6),p266268.【4】郭秋英.GIS在高校校園規(guī)劃與管理中的應用U1,測繪通報,2000(4):4043.【5】吳麗娜.校園房屋管理地理信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)U,集關大學,2001(

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