GIS在統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄭慧勇

（黑龍江省統(tǒng)計(jì)局計(jì)算中心/主任，黑龍江 哈爾濱 150090）

GIS在統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄭慧勇

（黑龍江省統(tǒng)計(jì)局計(jì)算中心/主任，黑龍江 哈爾濱 150090）

“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”是統(tǒng)計(jì)部門基于GIS技術(shù)開發(fā)的對(duì)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析及應(yīng)用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理系統(tǒng)。農(nóng)村專業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確反映農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的實(shí)際空間分布，開辟了農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息應(yīng)用的新方法。系統(tǒng)通過(guò)元數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的集成、管理，滿足了系統(tǒng)具備自適應(yīng)性的要求。

GIS；統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)；應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS）是在計(jì)算機(jī)軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)支持下，對(duì)有關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、輸入、存儲(chǔ)、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應(yīng)用以及在不同用戶、不同系統(tǒng)、不同地點(diǎn)之間傳輸?shù)乩頂?shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”是統(tǒng)計(jì)部門基于GIS技術(shù)開發(fā)的對(duì)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析及應(yīng)用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理系統(tǒng)。農(nóng)村專業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確反映農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的實(shí)際空間分布，開辟了農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息應(yīng)用的新方法，為研究農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)律、制定農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)政策以及經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等服務(wù)。

一、建設(shè)“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”的背景

統(tǒng)計(jì)局作為從事國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展各項(xiàng)數(shù)據(jù)收集、處理和分析的政府部門，在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)中工作主要包括按年度、季度、月度進(jìn)行的農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，十年一次的農(nóng)業(yè)普查。大量的數(shù)據(jù)資料使黑龍江省具備了建設(shè)“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”的基礎(chǔ)，該系統(tǒng)不但可以對(duì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和結(jié)構(gòu)分析，如研究各項(xiàng)指標(biāo)的增長(zhǎng)對(duì)比、各類經(jīng)濟(jì)因素的結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)比，而且在空間分析上具有較大優(yōu)勢(shì)，解決了經(jīng)濟(jì)指標(biāo)單一的分析模式，能夠更立體鮮明地反映各類農(nóng)村經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

二、“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”的總體設(shè)計(jì)

圖1 農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)總體框架

（一）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架

“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”在設(shè)計(jì)上采用三層結(jié)構(gòu)模式，即以鄉(xiāng)鎮(zhèn)空間數(shù)據(jù)、農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)和基于農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息服務(wù)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為數(shù)據(jù)管理層，以地理信息系統(tǒng)平臺(tái)為系統(tǒng)分析應(yīng)用層。

（二）元數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能

在“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”的搭建過(guò)程中，面臨著海量信息資源、信息資源分布式存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)異構(gòu)化，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多時(shí)段性等問(wèn)題。將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和集成，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。另外，由于統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系復(fù)雜而多變，因此，不同于一般的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)內(nèi)容相對(duì)穩(wěn)定的管理信息系統(tǒng)，它必須有效管理不斷擴(kuò)展和變化的數(shù)據(jù)，而且能夠自動(dòng)適應(yīng)數(shù)據(jù)的變化。

元數(shù)據(jù)是為了使人和計(jì)算機(jī)更好地了解數(shù)據(jù)而抽象出來(lái)的對(duì)數(shù)據(jù)的描述。系統(tǒng)針對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的特征，構(gòu)建了元數(shù)據(jù)庫(kù)，利用元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)，不僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的整合，還充分滿足了系統(tǒng)的自適應(yīng)性。該方法最終成功應(yīng)用于農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)地理信息系統(tǒng)中。

元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的圖書館卡片、出版圖書的版權(quán)說(shuō)明、磁盤的標(biāo)簽等都是元數(shù)據(jù)。在地理信息數(shù)據(jù)中，元數(shù)據(jù)是說(shuō)明數(shù)據(jù)內(nèi)容、質(zhì)量、狀況和其他有關(guān)特征的背景信息。其內(nèi)容主要包括：對(duì)數(shù)據(jù)集的描述，對(duì)數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)所有者及數(shù)據(jù)序代（數(shù)據(jù)生產(chǎn)歷史）等的說(shuō)明；對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述，如數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性、分辨率、元數(shù)據(jù)的比例尺等；對(duì)數(shù)據(jù)處理信息的說(shuō)明，如量綱的轉(zhuǎn)換等；對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的描述；對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的更新、集成等的說(shuō)明。

紙質(zhì)地圖中，元數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為地圖類型、地圖圖例，包括圖名、空間參照系和圖廓坐標(biāo)、地圖內(nèi)容說(shuō)明、比例尺和精度、編制出版單位和日期及更新日期、銷售信息等。在這種形式下，元數(shù)據(jù)是可讀的，生產(chǎn)者和用戶之間容易交流，用戶通過(guò)它可以非常容易地確定該書或地圖是否能夠滿足其應(yīng)用的需要。農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)的作用主要有四個(gè)。

1.數(shù)據(jù)分析需要。地理空間數(shù)據(jù)分析是地理信息系統(tǒng)有別于其他信息系統(tǒng)的功能，數(shù)據(jù)分析的每一個(gè)過(guò)程都要有地理空間元數(shù)據(jù)的支持。如在疊置分析中，首先系統(tǒng)獲取要分析的地理空間數(shù)據(jù)的坐標(biāo)體系、空間位置等信息以便將數(shù)據(jù)顯示到一起；然后獲取數(shù)據(jù)的空間信息，將相應(yīng)的空間特征合并到一起；接下來(lái)獲取屬性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)信息，把相應(yīng)的屬性合并到一起；最后通過(guò)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)信息把分析結(jié)果存儲(chǔ)到新的數(shù)據(jù)中。

2.系統(tǒng)完整性和可擴(kuò)展性需求。面向?qū)ο蟮牡乩硇畔⑾到y(tǒng)的目標(biāo)之一是把客觀世界中的地理過(guò)程或特征表現(xiàn)為類的例子，過(guò)程的復(fù)雜性導(dǎo)致“類的類”結(jié)構(gòu)。為保證對(duì)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)該獲得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)靜態(tài)信息和系統(tǒng)運(yùn)行中臨時(shí)形成的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)信息，即數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)。開放地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是功能的可擴(kuò)充性，運(yùn)行添加的功能塊必須獲取該模塊對(duì)特殊地理空間元數(shù)據(jù)和因該模塊的添加引起的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)處理過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息。

3.瀏覽查錯(cuò)功能需求。對(duì)數(shù)據(jù)集空間和屬性特征瀏覽時(shí)，GIS需要解譯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及具體內(nèi)容，而這些信息是以元數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)的。在查錯(cuò)時(shí)使用地理空間元數(shù)據(jù)和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息，有助于檢測(cè)數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

4.程序生成。如果允許訪問(wèn)元數(shù)據(jù)，則可以利用關(guān)于結(jié)構(gòu)的信息自動(dòng)生成可實(shí)現(xiàn)某些特殊功能的程序，如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的優(yōu)化處理等。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不僅數(shù)據(jù)量大，而且內(nèi)容龐雜，元數(shù)據(jù)正是用來(lái)有效描述這些復(fù)雜信息的數(shù)據(jù)，幫助用戶更好地理解、獲取數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，也可以幫助管理員更好地管理數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)源、內(nèi)容、時(shí)間、范圍等屬性的正確描述，便于數(shù)據(jù)正確利用；通過(guò)對(duì)相關(guān)分析結(jié)果的描述（如相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)體系），促進(jìn)數(shù)據(jù)的有效管理和高效利用。

（三）社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)信息元數(shù)據(jù)邏輯設(shè)計(jì)

通常海量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)信息按照專題組成專題數(shù)據(jù)庫(kù)，如人口數(shù)據(jù)庫(kù)、宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、基本單位數(shù)據(jù)庫(kù)等。這些專題數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)有著極大的相似性：從橫向看，每個(gè)數(shù)據(jù)的取值都可以由 （時(shí)間、 空間、指標(biāo)）三元組來(lái)唯一確定F=f（X，Y，Z）；從縱向看，各專題數(shù)據(jù)庫(kù)可以分為服務(wù)器、數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)表、字段五個(gè)層次。因此，社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)信息元數(shù)據(jù)不僅要描述時(shí)間、空間、指標(biāo)等橫向?qū)傩裕乙鎯?chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)表、字段等縱向?qū)傩浴?/p>

服務(wù)器元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)源元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)元數(shù)據(jù)記錄了數(shù)據(jù)表的物理位置；數(shù)據(jù)表元數(shù)據(jù)記錄了社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)間、空間、指標(biāo)等信息；邏輯分類元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)目錄元數(shù)據(jù)記錄了社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系，通過(guò)數(shù)據(jù)目錄與表關(guān)系元數(shù)據(jù)將邏輯分類與數(shù)據(jù)表聯(lián)系起來(lái)；時(shí)間元數(shù)據(jù)記錄了所有的時(shí)間信息。這樣，用戶在查詢數(shù)據(jù)時(shí)不需要知道數(shù)據(jù)表物理位置，只需要在邏輯分類 （如人口數(shù)據(jù)庫(kù)、 宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、基本單位數(shù)據(jù)庫(kù)等）下的各個(gè)專題即數(shù)據(jù)目錄 （如人口、 財(cái)政、工業(yè)等）中查找感興趣的指標(biāo)。

（四）屬性數(shù)據(jù)管理功能

農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新功能，主要是針對(duì)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)的實(shí)施、數(shù)據(jù)處理、信息服務(wù)等具體的統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)，開發(fā)相應(yīng)的功能模塊，提高業(yè)務(wù)處理效率和質(zhì)量。該部分功能的突出特點(diǎn)是以GIS作為圖形管理手段，以MIS（管理信息系統(tǒng)）作為事務(wù)和處理方法，兩者相輔相成構(gòu)成滿足用戶需求的管理信息系統(tǒng)。

農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行，為數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)提供服務(wù)，同時(shí)維護(hù)所有數(shù)據(jù)必需的特性。具體包括事務(wù)處理、并發(fā)控制、恢復(fù)管理、安全管理、編程接口、容錯(cuò)處理、存貯管理等內(nèi)容。

三、“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)的功能

（一）總體功能

“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”的建設(shè)，從發(fā)揮項(xiàng)目的最大效益著手，通過(guò)建設(shè)國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)，探索社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)現(xiàn)代化管理和應(yīng)用模式，促進(jìn)農(nóng)村數(shù)據(jù)的高效管理和廣泛、深層次的應(yīng)用，促進(jìn)信息化發(fā)展。

1.以區(qū)縣為地理支撐，把農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布等信息統(tǒng)一起來(lái)，建立基于農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息服務(wù)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村綜合數(shù)據(jù)的有效組織和管理，為農(nóng)村數(shù)據(jù)的綜合分析應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

2.開發(fā)先進(jìn)、完善的地理信息系統(tǒng)功能，不僅能輸出各項(xiàng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)分析地圖，同時(shí)具有全面的基于電子地圖的瀏覽、查詢檢索、圖形屬性編輯和空間分析等功能。

3.完善的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系，支持日常的有關(guān)農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)自動(dòng)化管理，實(shí)現(xiàn)各種專題信息的匯總、分析和報(bào)表輸出等業(yè)務(wù)，提高統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)處理效率和質(zhì)量。

4.實(shí)現(xiàn)了基于電子地圖的網(wǎng)上發(fā)布功能，為各級(jí)統(tǒng)計(jì)部門提供直觀、便捷的網(wǎng)上瀏覽、查詢等業(yè)務(wù)，為農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)提供一個(gè)良好的網(wǎng)上發(fā)布平臺(tái)。

（二）元數(shù)據(jù)管理功能的實(shí)現(xiàn)

目前，元數(shù)據(jù)管理主要有兩種方式：一種是創(chuàng)建一個(gè)專門的元數(shù)據(jù)庫(kù)或目錄，這種方式被稱為“數(shù)字圖書館”；另一種是建立分布式的元數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，并用網(wǎng)關(guān)服務(wù)器將它們連接起來(lái)，這種方式被稱為“數(shù)據(jù)交換中心”。在本系統(tǒng)中，采用“數(shù)字圖書館”的形式，建立專門的元數(shù)據(jù)庫(kù)。將地理空間元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類和規(guī)劃，確定各元數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型和長(zhǎng)度，并建立相應(yīng)的地理空間元數(shù)據(jù)庫(kù)；利用各種編程工具實(shí)現(xiàn)地理空間元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，完成對(duì)地理空間元數(shù)據(jù)信息的增、刪、改、查、打印預(yù)覽、輸入輸出等功能；通過(guò)元數(shù)據(jù)庫(kù)加速對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的查詢和檢索；通過(guò)元數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改和調(diào)整。

“農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)地理信息系統(tǒng)”獨(dú)特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能、強(qiáng)大的圖形處理能力可產(chǎn)生常規(guī)方法難以獲得的重要信息。經(jīng)濟(jì)信息與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，使其與側(cè)重于地形信息分析和表達(dá)的傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)相比，更具有廣泛性和綜合性，它的應(yīng)用將提高農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息管理水平，更好的為農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

10.3969/j.issn.1674-8905.2011.07.022

張巧燕）