地图集信息系统

　　地图集信息系统是电脑地图集系统的高级形式，NAIS是各种技术系统的最有利选择。一般的电脑地图系统缺少强有力的修改更新能力，数据处理能力也十分有限，输出形式难于改变。

　　概念

　　地图集信息系统是在应用计算机编制地图集的过程中所建立的地图集数据库及其信息系统。是实现地图集计算机制图和完成电子地图集以及今后进行地图集的更新和再版的基础。

　　电脑地图集与国家地图集信息系统

　　随着计算机科学、信息系统和电脑制图技术的飞速发展和普及应用，电脑地图和传统的纸质地图之间的性能、价格比正在逐步地发生着变化。一方面编辑和出版纸质地图所需要的投资越来越高；另一方面电脑地图的成本越来越低，能满足电脑地图的再现设备已相当普遍，一张光盘可以存储整本地图集。电脑地图除了携带方便之外，还具有许多更大的优点，例如动画技术可以动态地、适时地显示过程，成卷地连续地显示大区域详情;开窗技术可以局部地多次放大显示图形，获得了一种比例尺数据多种比例尺读图的效应；选择和闪光技术可以加强读图能力，等等。同时，数字地图信息显示了巨大的潜力，提供大范围多要素综合分析的技术途径，包括趋势面分析、网络分析、覆盖分析、模拟造型，重建过去和预测未来的模型等，已成为评价、规划和决策的助手。这就导致了在电脑地图集和国家地图集信息系统的发展，尤其是国家地图集信息系统(NAIS)一经提出，就得到了政府部门、科研、教学和生产出版部门的大力支持，展示了非常好的前景。1

　　电脑地图的基本特征

　　电脑地图以电子材料为存储介质，并依赖于电脑地图系统再现。与传统的纸质地图相比较，电脑地图仍然保留了地图的基本特征，例如数学基础、地图符号、色彩、图式或图例等，基本制图原理也相同。所不同的是地图的生产技术方法和存储介质发生了根本的改变。电脑地图的存储介质可以是软盘、硬盘、光盘、磁带等，它的生产和使用必然依赖于计算机制图系统。通常生产电脑地图的系统资源要高于应用电脑地图的系统，前者常使用小型机(32位字长)和微机(16位机)相结合的配置，后者只要求微机系统，主要指标达到640KB内存、30MB硬盘和EGA或vGA彩卡，因此电脑地图可以在相当多的计算机系统上再现。但是，电脑地图的应用系统具有相当强的软件资源，可以实现下列功能：

　　1、显示地图、正文和图表；

　　2、地图的动态显示能力；

　　3、支持地图信息的检索和阅读；

　　4、提供基本的统计、计算和分析能力；

　　5、灵活多层次的用户界面，包括最低层次的点题显示阅读闪烁方式；提供多种操作命令，可以用来选择数据，改变变量和区域，设置彩色、符号等，满足有经验用户生产需要的电脑地图;适应专家需要的设计和生产电脑地图的最高层次要求。

　　电脑地图集系统

　　在使用计算机制图技术生产传统式的地图集的同时，逐步地开发电脑地图集新产品。电脑地图集作为传统地图集的补充，不仅存储了地图集的全部内容，而且形成了一个信息系统，称为电脑地图集系统。这种系统已经远远地超出了传统地图集的作用范围，具有非常广泛的功能：

　　1、地图建造功能，允许用户根据自己的设计要求选择比例尺、投影数据、符号、色彩、图式等，生产预想的地图。

　　2、读图功能，包括点题、显示、阅读、闪烁、变色、开窗、对比。

　　3、检索和查询功能，可以根据用户需求来检素图形、数据和正文，并以图形、表格和文字报告形式提供查询结果。

　　4、统计和分析功能，可以实现快速汇总，并进行统计分析、计算平均值，百分位数，标准差，打印频率分布直方图，提供分组分类间隔选择和分类精度评价。

　　5、专题覆盖功能，系统提供多种分析模型、图形覆盖方法。可以用来编制评价地图、区划地图、组合地图、预测地图等综合性电脑地图。

　　6、制图综合功能，制图综合在电脑地图集系统中是按照视觉限度的原理实现的，是一种逆向过程。当数据库中存储了十分详细的数据时，正常位置的屏幕上不可能显示全部细节，显示比例尺缩小时，更多的细节就被抑制了，面状符号可能变成点状符号，只有当使用开窗技术局部放大显示时，才有可能显示出全部细节，多次放大就可获得多种比例尺的读图效果。为了实现这种综合效果，电脑地图的设计，尤其是符号、色彩的选择是十分重要的。

　　7、提供了更新或再版地图集的新方法，系统提供了强有力的地图和数据输入、编辑和输出改变的能力，能确保及时地更新数据，保持了电脑地图集的现势性，并为再版地图集创造了十分优越的制图环境。

　　国际地图集信息系统

　　数据库系统缺少强有力的分析处理功能。NAsI与综合性的GIS相比，具有下列明显特征：

　　1、从资料的准确性、科学性、综合性和标准化方面来看，国家地图集反映了国家水平和准确，因此NAIS属于空间信息系统中的高层次系统。

　　2、从技术水平上看，NAIS包括了GIS的全部功能，同时更强调地图设计和显示能力，包括动画、闪烁、开窗、彩色处理能力。

　　3、从成本上看，可以减少生产地图或地图集、尤其是再版时的投资，获得显著的社会经济效益。

　　4、从功能上看，由于NAIS的高层次技术和丰富的数据，极大地扩大了传统地图集的作用范围，不是一般的GIS所能达到的。

　　建立一个国家地图集信息系统，涉及到许多组织问题和技术问题，组织工作的主要目标是：

　　（1）确保NAIs具有足够的权力来协调各资料供应单位的相互关系，一方面，NAIS要求建立一个能确保数据更新的资料支持网，在信息社会里，资料(数据)已成为各部门的财产。另一方面，NIAS应当定期地公布资料，需受到法律保护。因此，能否得到资料供应部门的通力合作，是确保NAIS生命力的关键。

　　（2）建立一个具有代表性和准确性的领导机构，领导并指挥NAlS的全部工作。包括决定空间信息的搜集和处理，决定综合程度，决定输出形式和出版发行办法等等。技术工作的关键是选择什么样的技术系统及存储介质，包括数据源的调查和数据量的估算、数据标准和交换网络的确立、数据结构的选择和数据交换格式的设计、数据编辑和处理方法、硬件和软件环境的选择等，以及必要的软件开发。2

　　俄罗斯可持续发展地图集信息系统研究背景

　　首先，若没有人们精神和道德的进步，没有在“自然—社会—经济”系统中一些和谐的统一思想，俄罗斯的复兴与发展是不可能的。处于被压抑状态的社会是不利于建立珍惜自然的经济，应将科学、教育、文化和保健提高到应有的水平。社会-生态可持续发展的概念可作为优先的、国家政策的出发点。在1997年联合国大会通过的面向21世纪议程的发展纲要和为2002年约翰内斯堡会议准备的材料基础上，已经形成了可持续发展的范例，其基本思路是保证这一代人和下一代人在许多自然资源受到很大局限的条件下，在一些地区生态状况很严峻，以及存在复杂的社会过程和不合理的消耗资源的生产等情况下得以生存的可能性。这些概念的提出和发展在许多文献中都有所论述。一些学者认为，这些表达可以作为全社会综合文明的概念。例如，A.B.雅布洛柯夫指出：“许多人得出以下结论，即为俄罗斯复兴必须联合全社会的力量制定可持续发展战略。在俄罗斯经过改革来实现这一战略可能要比其他任何工业强国要快得多，社会协调发展的道路是人类美好的理想”。信息社会要求所有信息资源集成化，将“自然-社会-经济”系统的状况、趋势、前景和各种可能的发展相结合，其中包括它的地域空间——时间参数。为此，最好的手段应是按菲·奥美林分类地图集信息系统。该系统是国立莫斯科大学地理系与国内其它有关单位共同完成的。产生于自然、人类及其活动的经济基础接合部的科学，即民族学和社会生态学是国家与民族向持续发展过渡可能性的研究对象，正是“自然-社会-经济”系统的社会——生态发展决定着它的潜力：社会潜力(又分为精神的、理智的和人口的，包括遗传的)，生产潜力和自然—资源潜力。要强调的是在我们的系统中资料整理的逻辑是按下列顺序排列的——精神-道德基础、社会环境、经济、自然保护。难怪，进行的社会调查证明，为复兴俄罗斯，公民们认为首要的是“公平”(占居民的44%)，其次是“人权”(37%)和“秩序”(36%)。B.K.烈瓦绍夫解释“公平”是善良重于邪恶、相信正义的事业，法律高于一切，人的自由权重于暴力和专横，俄罗斯社会生活的完整的道德-权利和民族的基础，追求世界进展科学真理，遵守宗教训诫的生活在整个系统中自然要素起着环境形成(确保在地球上的生存条件)、生产(人类所需生物产品的建立)、信息(保护生物系统结构和作用的信息)、高尚道德(环境对人类文明发展的影响)的作用。正因自然资源是俄罗斯财富的源泉，经济学家A.C.利沃夫提出有偿使用属于全社会的，而不是属于资源使用者的自然资源的概念(自然-资源地租)。在“自然-社会-经济”系统中，“人类资本”(人才)及其素质也是非常重要的资源。很简短，但很有份量的战略资源的论述在相应的国家报告中都有所反映。

　　地图集系统结构的特点

　　《俄罗斯可持续发展》地图集信息系统的结构在著作中有所阐述。所有信息都安排在紧密相互联系的社会-政治、经济(生产的)、自然资源和生态的体系内。反映不同地域级别的社会生态系统是相互联系的整体。考虑到不同比例尺情况下各种现象反映的特点，按照它们从全球到局部的所有专题标明其等级，我们编了“俄罗斯在解决全球人类问题中的地位和作用”图组。这一图组的世界地图反映了资源储备，以及人类最重要的自然资源供需之间的平衡；人口数量增长的机理；人类负担的指标，在全球生态形势等方面俄罗斯和其他国家的贡献等。

　　采用变形图、图表、图解、文字说明和表格等表示俄罗斯在解决现代人类全球问题中的作用。作为例子，我们举出两幅CO2排放变形图，其中第一幅地图反映木质燃料(木材、煤炭)燃烧后CO2排放量。计算的资料系1987～1989年间收集的木料采伐资料(《1992～1993世界资源》，牛津大学出版社，1992年，288～289页)。前苏联各加盟共和国的资料取自《1990年苏联国民经济年鉴》。第二幅地图表示由于煤气与天然气燃烧和水泥生产的燃料消耗结果的工业排放CO2，资料来源于《世界产业发展》(1997年，世界银行，华盛顿，1997，110～112页)和1998年的《世界资源1992～1993》(牛津大学出版社，1992年，346～347页)。

　　包括煤气、天然气燃烧和水泥生产的燃料消耗结果的工业排放CO2，表示了世界各大洲所占的比例(1995年)，是很有意义的。该地图资料来源于:世界资源研究所《经济学家》(1998年11月7日)当我们把俄罗斯与其他国家看作是一个信息整体时，对他们一些地区进行比较是很有意义的。为此目的从奥地利水准线(莫斯科)到尼加拉瓜(图瓦共和国)按积分特征值排列划分俄罗斯地区的综合指标基础上使用了按高矮排列的三维图形。社会健康特征值可以作为其中一个实例。俄罗斯联邦的图组是系统的基本核心，与许多基本的原稿地图选题的同时，选择表示了自然-经济-人口系统综合要素相当完整的特征值，并强调它们的动态变化。由联合国可持续发展指标目录(包括作用、状态和管理方面的次一级指标)是地图制图选题与内容的大纲。为表示不同地区的特征也可使用不同的指标体系。以社会-人口稳定性、经济发展稳定性、自然环境对人类作用的稳定性为整体评价的一组，定量地、概括地评价选题。一些学者认为，没有定量的标准，不能阐述复杂的世界稳定发展的运动轨迹。例如，阿·彼·费道托夫写到：“对生产实践活动若没有数量的指标评价可持续发展是没有意义的”(108页)。他还建议概括的参数的计算方法——可持续发展指标、人类作用指标、社会和地租的社会-经济不协调指标。可持续发展指标的计算是以现实人类负荷容量的密度比能允许的密度(按阿·彼·费道托夫计算等于70KBT/km2)。我们尝试(按我们的观点)采用最重要的社会-政治组的指标(人口的精神和文化遗产、社会政治稳定性评价，受到依·阿·古达洛夫和阿·彼·费道托夫等批评的社会健康特征值等)和生产指标(地区产品总量的特征值、投资吸引力、资源容量、经济效益等)，自然资源和生态组合指标(自然资源潜力评价，人类对岩石圈、土壤圈、生物圈、水圈、大气圈等的作用)，并把它与阿·彼·费道托夫的指标加以比较。

　　就部分的地图选题来看，不仅是综合特征值，也不是简单地表示实际状况，而是强调从不同方面反映的现象发展中的规律性。可以列举从1991年开始在俄罗斯采用的选举的组合特征值为例，除了传统的反映选举组合的胜利和和赞成这个或那个集团或党派的票数比例的图形，还表示了地域管理程度及其从一个选举组合或向另一个组合的变化特点的积分指标，类型和评价特征值并行，如居民肿瘤病程度与疾病类型是一个非传统探讨的例子。图集还表示了国内各地区与“条件较好的”(通常在经济学小册子中指的是莫斯科)地方的差异程度，它可以明显地看出戏剧性的断裂，例如在投资水平方面(相差1000倍)，即可导致国家的分解。有意思的一些例子是反映近十年来俄罗斯地区与莫斯科接近或疏远的程度，它们是用不同地区、不同时期的收入水平的顺序(还考虑了不同居民组合的不同收入的相应统计数字等)的交通运价的变化来评价的。在由莫斯科到哈巴罗夫斯克和从哈巴罗夫斯克到莫斯科的测量统计时，地区疏远程度不仅随时间变化了，而且各地区之间不一样。这些例子表明国内不同地区独立性的增加程度(与个体封闭市场等的形成有关)以及考虑这一趋势的必要性。“俄罗斯地区向可持续发展过渡模式”单元是该系统重要的组成部分。正如图集其他部分，本图组各单元的主要内容都以计算地区的生态、经济和社会的可持续发展为主。正积极进行系统衍变分支中的一个方面的工作。例如贝加尔地区，贝加尔州、贝加尔行政区和伊尔库茨克市的特征值，一方面在分析地区特征值时，它是一个更大的组合——国家的组成部分，另一方面(在一定范围内)在已有资源基础上又是自我发展的一个整体。在完成制图的基础上可制订出发展战略的建议，发挥地区的主动性和积极性。对整个俄罗斯国土进行了分类，并揭示了不同类别(工业、农业等)的特性。计划建立代表整个国家不同类型的若干区域子系统。在政治、生态、经济和社会生活中可能的风险特征值是很重要的，这些选题的地图正在积极编制中。

　　与可持续发展联系的选题，必须把所有选题看作是动态变化的，这在我们地图集信息系统中是实现了的。基本上这些现象的特征值取自基础时段或年代。我们选用反映1950，2000和2025(预测)各国人口数量特征的变化图(图1～3)为实例。为了回顾和分析过去发生的一系列变化，编制了一些异常变化的专题地图。例如：“近300年来俄罗斯耕地和森林覆盖率的变化”、“俄罗斯城市网络的增长”、“1678～2011年俄罗斯人口密度的动态变化”、“18～20世纪俄罗斯冶金工业的发展”和“19～20世纪铁路网(增长和电气化)的发展”，这些都是为“俄罗斯工业和交通”第一个阶段贮备的综合地图。现正在编制“俄罗斯人口”、“俄罗斯行政区划界线的变化”地图等。实质上这是最起码的信息系统。系统的使用者根据行政区划界线变化图，不仅能知道俄罗斯18～20世纪的行政区界，可看到国内各部分境界(省、县、乡)的变化，还能清楚地看到在苏维埃政权和近代这些区界变化的全部历史。通过分析较长时间和经常变化的稳定界线，可获得地区百科性质参考手册、关于帝俄时期省志的资料等。拟订了分析和编制包括二维变形地图的方法。

　　解决国民经济任务的系统应用

　　该系统的最重要的任务是制订全国及其地区发展的框架与进程。这是那些在实现通过俄罗斯领土的交通走廊设计中变化的特征值。包括波罗的海系统发展的不同方案在内的石油和天然气管道建设的方案是很有意义的。从理论上分析发展的可能顺序，例如当某种资源完全耗尽的情况下是很有意思的。按发展顺序分析表明，石油和天然气对今后若干代人来说可能并不是特别重要的原料，因为百年以后能源技术不一定完全依靠它们(这里说的只是百年以后)。而从另一方面，新技术的出现，同样使用这些能源，却完全是为了另外的目的，例如非能源的生产。这种发展的舞台产生着新的思维，而它们的发展，又可能出现新的发展舞台。

　　对俄罗斯经济潜力前景的评价方案还不多，但利用教育资源的可能性是很好的，不仅对俄罗斯，而且对独联体和其他许多国家，在前苏联时期曾有过相当多的投入，扩大许多形式的培养(尤其是远程教育)，按照多种方式培养了很多专家。按我们的观点，教育可成为俄罗斯的火车头(有良好的基础：经验、无需很多的投入能很快产出，在国际上有较好的声誉等)。在信息系统内尽可能将复杂现象模式化是很重要的。采用综合的社会经济系统模拟是它的基础。例如：系统的使用者可以模拟一些结构，通过管理可提高人们的福利水平以及全社会的健康水平，对于许多改革要评估，为达到其成就所必要的消费。例如当今男女寿命指标相差很大的情况下，男人生活的境况大为凄惨(仅对非洲特贫困国家)。然而，分析了所有综合指标得出以下结论:如果通过经济机制改善这一状况，需要大量的手段和很长的时间，因此我们应该选择И.A.贡达洛夫提出，并经C.M.米亚格科夫仔细分析过的非经济机制方法。这里很明显表现了政府选择其优势(或民族利益)，正如我们所追求的目标:维护领土完整，保持人口数量，提高他们的生活水平，进而提高人口生活质量以及期望的健康生活，长寿等。尽管这些指标是相互联系的，但也可以确定解决其中某一个重要的任务，而它们对社会经济系统会产生不同的影响。3

　　本词条内容贡献者为:

　　张磊 - 副教授 - 西南大学