地圖集信息系統:概念,電腦地圖集與國家地圖集信息系統,電腦地圖的基本特徵,電腦地圖

地圖集信息系統是電腦地圖集系統的高級形式，NAIS是各種技術系統的最有利選擇。一般的電腦地圖系統缺少強有力的修改更新能力，數據處理能力也十分有限，輸出形式難於改變。

基本介紹

中文名：地圖集信息系統
外文名：information system of atlas
描述：地圖集資料庫及其信息系統
套用：電子地圖集
學科：地理

概念,電腦地圖集與國家地圖集信息系統,電腦地圖的基本特徵,電腦地圖集系統,國際地圖集信息系統,俄羅斯可持續發展地圖集信息系統,研究背景,地圖集系統結構的特點,解決國民經濟任務的系統套用,

概念

地圖集信息系統是在套用計算機編制地圖集的過程中所建立的地圖集資料庫及其信息系統。是實現地圖集計算機製圖和完成電子地圖集以及今後進行地圖集的更新和再版的基礎。

電腦地圖集與國家地圖集信息系統

隨著計算機科學、信息系統和電腦製圖技術的飛速發展和普及套用，電腦地圖和傳統的紙質地圖之間的性能、價格比正在逐步地發生著變化。一方面編輯和出版紙質地圖所需要的投資越來越高；另一方面電腦地圖的成本越來越低，能滿足電腦地圖的再現設備已相當普遍，一張光碟可以存儲整本地圖集。電腦地圖除了攜帶方便之外，還具有許多更大的優點，例如動畫技術可以動態地、適時地顯示過程，成捲地連續地顯示大區域詳情;開窗技術可以局部地多次放大顯示圖形，獲得了一種比例尺數據多種比例尺讀圖的效應；選擇和閃光技術可以加強讀圖能力，等等。同時，數字地圖信息顯示了巨大的潛力，提供大範圍多要素綜合分析的技術途徑，包括趨勢面分析、網路分析、覆蓋分析、模擬造型，重建過去和預測未來的模型等，已成為評價、規劃和決策的助手。這就導致了在電腦地圖集和國家地圖集信息系統的發展，尤其是國家地圖集信息系統(NAIS)一經提出，就得到了政府部門、科研、教學和生產出版部門的大力支持，展示了非常好的前景。

電腦地圖的基本特徵

電腦地圖以電子材料為存儲介質，並依賴於電腦地圖系統再現。與傳統的紙質地圖相比較，電腦地圖仍然保留了地圖的基本特徵，例如數學基礎、地圖符號、色彩、圖式或圖例等，基本製圖原理也相同。所不同的是地圖的生產技術方法和存儲介質發生了根本的改變。電腦地圖的存儲介質可以是軟碟、硬碟、光碟、磁帶等，它的生產和使用必然依賴於計算機製圖系統。通常生產電腦地圖的系統資源要高於套用電腦地圖的系統，前者常使用小型機(32位字長)和微機(16位機)相結合的配置，後者只要求微機系統，主要指標達到640KB記憶體、30MB硬碟和EGA或vGA彩卡，因此電腦地圖可以在相當多的計算機系統上再現。但是，電腦地圖的套用系統具有相當強的軟體資源，可以實現下列功能：

1、顯示地圖、正文和圖表；

2、地圖的動態顯示能力；

3、支持地圖信息的檢索和閱讀；

4、提供基本的統計、計算和分析能力；

5、靈活多層次的用戶界面，包括最低層次的點題顯示閱讀閃爍方式；提供多種操作命令，可以用來選擇數據，改變變數和區域，設定彩色、符號等，滿足有經驗用戶生產需要的電腦地圖;適應專家需要的設計和生產電腦地圖的最高層次要求。

電腦地圖集系統

在使用計算機製圖技術生產傳統式的地圖集的同時，逐步地開發電腦地圖集新產品。電腦地圖集作為傳統地圖集的補充，不僅存儲了地圖集的全部內容，而且形成了一個信息系統，稱為電腦地圖集系統。這種系統已經遠遠地超出了傳統地圖集的作用範圍，具有非常廣泛的功能：

1、地圖建造功能，允許用戶根據自己的設計要求選擇比例尺、投影數據、符號、色彩、圖式等，生產預想的地圖。

2、讀圖功能，包括點題、顯示、閱讀、閃爍、變色、開窗、對比。

3、檢索和查詢功能，可以根據用戶需求來檢素圖形、數據和正文，並以圖形、表格和文字報告形式提供查詢結果。

4、統計和分析功能，可以實現快速匯總，並進行統計分析、計算平均值，百分位數，標準差，列印頻率分布直方圖，提供分組分類間隔選擇和分類精度評價。

5、專題覆蓋功能，系統提供多種分析模型、圖形覆蓋方法。可以用來編制評價地圖、區劃地圖、組合地圖、預測地圖等綜合性電腦地圖。

6、製圖綜合功能，製圖綜合在電腦地圖集系統中是按照視覺限度的原理實現的，是一種逆向過程。當資料庫中存儲了十分詳細的數據時，正常位置的螢幕上不可能顯示全部細節，顯示比例尺縮小時，更多的細節就被抑制了，面狀符號可能變成點狀符號，只有當使用開窗技術局部放大顯示時，才有可能顯示出全部細節，多次放大就可獲得多種比例尺的讀圖效果。為了實現這種綜合效果，電腦地圖的設計，尤其是符號、色彩的選擇是十分重要的。

7、提供了更新或再版地圖集的新方法，系統提供了強有力的地圖和數據輸入、編輯和輸出改變的能力，能確保及時地更新數據，保持了電腦地圖集的現勢性，並為再版地圖集創造了十分優越的製圖環境。

國際地圖集信息系統

資料庫系統缺少強有力的分析處理功能。NAsI與綜合性的GIS相比，具有下列明顯特徵：

1、從資料的準確性、科學性、綜合性和標準化方面來看，國家地圖集反映了國家水平和準確，因此NAIS屬於空間信息系統中的高層次系統。

2、從技術水平上看，NAIS包括了GIS的全部功能，同時更強調地圖設計和顯示能力，包括動畫、閃爍、開窗、彩色處理能力。

3、從成本上看，可以減少生產地圖或地圖集、尤其是再版時的投資，獲得顯著的社會經濟效益。

4、從功能上看，由於NAIS的高層次技術和豐富的數據，極大地擴大了傳統地圖集的作用範圍，不是一般的GIS所能達到的。

建立一個國家地圖集信息系統，涉及到許多組織問題和技術問題，組織工作的主要目標是：

（1）確保NAIs具有足夠的權力來協調各資料供應單位的相互關係，一方面，NAIS要求建立一個能確保數據更新的資料支持網，在信息社會裡，資料(數據)已成為各部門的財產。另一方面，NIAS應當定期地公布資料，需受到法律保護。因此，能否得到資料供應部門的通力合作，是確保NAIS生命力的關鍵。

（2）建立一個具有代表性和準確性的領導機構，領導並指揮NAlS的全部工作。包括決定空間信息的蒐集和處理，決定綜合程度，決定輸出形式和出版發行辦法等等。技術工作的關鍵是選擇什麼樣的技術系統及存儲介質，包括數據源的調查和數據量的估算、數據標準和交換網路的確立、數據結構的選擇和數據交換格式的設計、數據編輯和處理方法、硬體和軟體環境的選擇等，以及必要的軟體開發。

俄羅斯可持續發展地圖集信息系統

研究背景

首先，若沒有人們精神和道德的進步，沒有在“自然—社會—經濟”系統中一些和諧的統一思想，俄羅斯的復興與發展是不可能的。處於被壓抑狀態的社會是不利於建立珍惜自然的經濟，應將科學、教育、文化和保健提高到應有的水平。社會-生態可持續發展的概念可作為優先的、國家政策的出發點。在1997年聯合國大會通過的面向21世紀議程的發展綱要和為2002年約翰內斯堡會議準備的材料基礎上，已經形成了可持續發展的範例，其基本思路是保證這一代人和下一代人在許多自然資源受到很大局限的條件下，在一些地區生態狀況很嚴峻，以及存在複雜的社會過程和不合理的消耗資源的生產等情況下得以生存的可能性。這些概念的提出和發展在許多文獻中都有所論述。一些學者認為，這些表達可以作為全社會綜合文明的概念。例如，A.B.雅布洛柯夫指出：“許多人得出以下結論，即為俄羅斯復興必須聯合全社會的力量制定可持續發展戰略。在俄羅斯經過改革來實現這一戰略可能要比其他任何工業強國要快得多，社會協調發展的道路是人類美好的理想”。信息社會要求所有信息資源集成化，將“自然-社會-經濟”系統的狀況、趨勢、前景和各種可能的發展相結合，其中包括它的地域空間——時間參數。為此，最好的手段應是按菲·奧美林分類地圖集信息系統。該系統是國立莫斯科大學地理系與國內其它有關單位共同完成的。產生於自然、人類及其活動的經濟基礎接合部的科學，即民族學和社會生態學是國家與民族向持續發展過渡可能性的研究對象，正是“自然-社會-經濟”系統的社會——生態發展決定著它的潛力：社會潛力(又分為精神的、理智的和人口的，包括遺傳的)，生產潛力和自然—資源潛力。要強調的是在我們的系統中資料整理的邏輯是按下列順序排列的——精神-道德基礎、社會環境、經濟、自然保護。難怪，進行的社會調查證明，為復興俄羅斯，公民們認為首要的是“公平”(占居民的44%)，其次是“人權”(37%)和“秩序”(36%)。B.K.烈瓦紹夫解釋“公平”是善良重於邪惡、相信正義的事業，法律高於一切，人的自由權重於暴力和專橫，俄羅斯社會生活的完整的道德-權利和民族的基礎，追求世界進展科學真理，遵守宗教訓誡的生活在整個系統中自然要素起著環境形成(確保在地球上的生存條件)、生產(人類所需生物產品的建立)、信息(保護生物系統結構和作用的信息)、高尚道德(環境對人類文明發展的影響)的作用。正因自然資源是俄羅斯財富的源泉，經濟學家A.C.利沃夫提出有償使用屬於全社會的，而不是屬於資源使用者的自然資源的概念(自然-資源地租)。在“自然-社會-經濟”系統中，“人類資本”(人才)及其素質也是非常重要的資源。很簡短，但很有份量的戰略資源的論述在相應的國家報告中都有所反映。

地圖集系統結構的特點

《俄羅斯可持續發展》地圖集信息系統的結構在著作中有所闡述。所有信息都安排在緊密相互聯繫的社會-政治、經濟(生產的)、自然資源和生態的體系內。反映不同地域級別的社會生態系統是相互聯繫的整體。考慮到不同比例尺情況下各種現象反映的特點，按照它們從全球到局部的所有專題標明其等級，我們編了“俄羅斯在解決全球人類問題中的地位和作用”圖組。這一圖組的世界地圖反映了資源儲備，以及人類最重要的自然資源供需之間的平衡；人口數量增長的機理；人類負擔的指標，在全球生態形勢等方面俄羅斯和其他國家的貢獻等。

採用變形圖、圖表、圖解、文字說明和表格等表示俄羅斯在解決現代人類全球問題中的作用。作為例子，我們舉出兩幅CO₂排放變形圖，其中第一幅地圖反映木質燃料(木材、煤炭)燃燒後CO₂排放量。計算的資料系1987～1989年間收集的木料採伐資料(《1992～1993世界資源》，牛津大學出版社，1992年，288～289頁)。前蘇聯各加盟共和國的資料取自《1990年蘇聯國民經濟年鑑》。第二幅地圖表示由於煤氣與天然氣燃燒和水泥生產的燃料消耗結果的工業排放CO₂，資料來源於《世界產業發展》(1997年，世界銀行，華盛頓，1997，110～112頁)和1998年的《世界資源1992～1993》(牛津大學出版社，1992年，346～347頁)。

包括煤氣、天然氣燃燒和水泥生產的燃料消耗結果的工業排放CO₂，表示了世界各大洲所占的比例(1995年)，是很有意義的。該地圖資料來源於:世界資源研究所《經濟學家》(1998年11月7日)當我們把俄羅斯與其他國家看作是一個信息整體時，對他們一些地區進行比較是很有意義的。為此目的從奧地利水準線(莫斯科)到尼加拉瓜(圖瓦共和國)按積分特徵值排列劃分俄羅斯地區的綜合指標基礎上使用了按高矮排列的三維圖形。社會健康特徵值可以作為其中一個實例。俄羅斯聯邦的圖組是系統的基本核心，與許多基本的原稿地圖選題的同時，選擇表示了自然-經濟-人口系統綜合要素相當完整的特徵值，並強調它們的動態變化。由聯合國可持續發展指標目錄(包括作用、狀態和管理方面的次一級指標)是地圖製圖選題與內容的大綱。為表示不同地區的特徵也可使用不同的指標體系。以社會-人口穩定性、經濟發展穩定性、自然環境對人類作用的穩定性為整體評價的一組，定量地、概括地評價選題。一些學者認為，沒有定量的標準，不能闡述複雜的世界穩定發展的運動軌跡。例如，阿·彼·費道托夫寫到：“對生產實踐活動若沒有數量的指標評價可持續發展是沒有意義的”(108頁)。他還建議概括的參數的計算方法——可持續發展指標、人類作用指標、社會和地租的社會-經濟不協調指標。可持續發展指標的計算是以現實人類負荷容量的密度比能允許的密度(按阿·彼·費道托夫計算等於70KBT/km²)。我們嘗試(按我們的觀點)採用最重要的社會-政治組的指標(人口的精神和文化遺產、社會政治穩定性評價，受到依·阿·古達洛夫和阿·彼·費道托夫等批評的社會健康特徵值等)和生產指標(地區產品總量的特徵值、投資吸引力、資源容量、經濟效益等)，自然資源和生態組合指標(自然資源潛力評價，人類對岩石圈、土壤圈、生物圈、水圈、大氣圈等的作用)，並把它與阿·彼·費道托夫的指標加以比較。

就部分的地圖選題來看，不僅是綜合特徵值，也不是簡單地表示實際狀況，而是強調從不同方面反映的現象發展中的規律性。可以列舉從1991年開始在俄羅斯採用的選舉的組合特徵值為例，除了傳統的反映選舉組合的勝利和和贊成這個或那個集團或黨派的票數比例的圖形，還表示了地域管理程度及其從一個選舉組合或向另一個組合的變化特點的積分指標，類型和評價特徵值並行，如居民腫瘤病程度與疾病類型是一個非傳統探討的例子。圖集還表示了國內各地區與“條件較好的”(通常在經濟學小冊子中指的是莫斯科)地方的差異程度，它可以明顯地看出戲劇性的斷裂，例如在投資水平方面(相差1000倍)，即可導致國家的分解。有意思的一些例子是反映近十年來俄羅斯地區與莫斯科接近或疏遠的程度，它們是用不同地區、不同時期的收入水平的順序(還考慮了不同居民組合的不同收入的相應統計數字等)的交通運價的變化來評價的。在由莫斯科到哈巴羅夫斯克和從哈巴羅夫斯克到莫斯科的測量統計時，地區疏遠程度不僅隨時間變化了，而且各地區之間不一樣。這些例子表明國內不同地區獨立性的增加程度(與個體封閉市場等的形成有關)以及考慮這一趨勢的必要性。“俄羅斯地區向可持續發展過渡模式”單元是該系統重要的組成部分。正如圖集其他部分，本圖組各單元的主要內容都以計算地區的生態、經濟和社會的可持續發展為主。正積極進行系統衍變分支中的一個方面的工作。例如貝加爾地區，貝加爾州、貝加爾行政區和伊爾庫茨克市的特徵值，一方面在分析地區特徵值時，它是一個更大的組合——國家的組成部分，另一方面(在一定範圍內)在已有資源基礎上又是自我發展的一個整體。在完成製圖的基礎上可制訂出發展戰略的建議，發揮地區的主動性和積極性。對整個俄羅斯國土進行了分類，並揭示了不同類別(工業、農業等)的特性。計畫建立代表整個國家不同類型的若干區域子系統。在政治、生態、經濟和社會生活中可能的風險特徵值是很重要的，這些選題的地圖正在積極編制中。

與可持續發展聯繫的選題，必須把所有選題看作是動態變化的，這在我們地圖集信息系統中是實現了的。基本上這些現象的特徵值取自基礎時段或年代。我們選用反映1950，2000和2025(預測)各國人口數量特徵的變化圖(圖1～3)為實例。為了回顧和分析過去發生的一系列變化，編制了一些異常變化的專題地圖。例如：“近300年來俄羅斯耕地和森林覆蓋率的變化”、“俄羅斯城市網路的增長”、“1678～2011年俄羅斯人口密度的動態變化”、“18～20世紀俄羅斯冶金工業的發展”和“19～20世紀鐵路網(增長和電氣化)的發展”，這些都是為“俄羅斯工業和交通”第一個階段貯備的綜合地圖。現正在編制“俄羅斯人口”、“俄羅斯行政區劃界線的變化”地圖等。實質上這是最起碼的信息系統。系統的使用者根據行政區劃界線變化圖，不僅能知道俄羅斯18～20世紀的行政區界，可看到國內各部分境界(省、縣、鄉)的變化，還能清楚地看到在蘇維埃政權和近代這些區界變化的全部歷史。通過分析較長時間和經常變化的穩定界線，可獲得地區百科性質參考手冊、關於帝俄時期省志的資料等。擬訂了分析和編制包括二維變形地圖的方法。

解決國民經濟任務的系統套用

該系統的最重要的任務是制訂全國及其地區發展的框架與進程。這是那些在實現通過俄羅斯領土的交通走廊設計中變化的特徵值。包括波羅的海系統發展的不同方案在內的石油和天然氣管道建設的方案是很有意義的。從理論上分析發展的可能順序，例如當某種資源完全耗盡的情況下是很有意思的。按發展順序分析表明，石油和天然氣對今後若干代人來說可能並不是特別重要的原料，因為百年以後能源技術不一定完全依靠它們(這裡說的只是百年以後)。而從另一方面，新技術的出現，同樣使用這些能源，卻完全是為了另外的目的，例如非能源的生產。這種發展的舞台產生著新的思維，而它們的發展，又可能出現新的發展舞台。

對俄羅斯經濟潛力前景的評價方案還不多，但利用教育資源的可能性是很好的，不僅對俄羅斯，而且對獨立國協和其他許多國家，在前蘇聯時期曾有過相當多的投入，擴大許多形式的培養(尤其是遠程教育)，按照多種方式培養了很多專家。按我們的觀點，教育可成為俄羅斯的火車頭(有良好的基礎：經驗、無需很多的投入能很快產出，在國際上有較好的聲譽等)。在信息系統內儘可能將複雜現象模式化是很重要的。採用綜合的社會經濟系統模擬是它的基礎。例如：系統的使用者可以模擬一些結構，通過管理可提高人們的福利水平以及全社會的健康水平，對於許多改革要評估，為達到其成就所必要的消費。例如當今男女壽命指標相差很大的情況下，男人生活的境況大為悽慘(僅對非洲特貧困國家)。然而，分析了所有綜合指標得出以下結論:如果通過經濟機制改善這一狀況，需要大量的手段和很長的時間，因此我們應該選擇И.A.貢達洛夫提出，並經C.M.米亞格科夫仔細分析過的非經濟機制方法。這裡很明顯表現了政府選擇其優勢(或民族利益)，正如我們所追求的目標:維護領土完整，保持人口數量，提高他們的生活水平，進而提高人口生活質量以及期望的健康生活，長壽等。儘管這些指標是相互聯繫的，但也可以確定解決其中某一個重要的任務，而它們對社會經濟系統會產生不同的影響。

地圖集信息系統