GIS在統計系統中的應用

鄭慧勇

（黑龍江省統計局計算中心/主任，黑龍江 哈爾濱 150090）

GIS在統計系統中的應用

鄭慧勇

（黑龍江省統計局計算中心/主任，黑龍江 哈爾濱 150090）

“農村社會經濟地理信息系統”是統計部門基于GIS技術開發的對農村經濟統計數據進行綜合分析及應用的社會經濟地理系統。農村專業社會經濟信息與地理信息系統相結合，能夠準確反映農村經濟的實際空間分布，開辟了農村社會經濟信息應用的新方法。系統通過元數據庫的建設，實現了對農村社會經濟統計數據的集成、管理，滿足了系統具備自適應性的要求。

GIS；統計系統；應用

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是在計算機軟件、硬件及網絡支持下，對有關空間數據進行預處理、輸入、存儲、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應用以及在不同用戶、不同系統、不同地點之間傳輸地理數據的計算機信息系統。“農村社會經濟地理信息系統”是統計部門基于GIS技術開發的對農村經濟統計數據進行綜合分析及應用的社會經濟地理系統。農村專業社會經濟信息與地理信息系統相結合，能夠準確反映農村經濟的實際空間分布，開辟了農村社會經濟信息應用的新方法，為研究農村社會經濟規律、制定農村社會經濟政策以及經濟與社會可持續發展戰略等服務。

一、建設“農村社會經濟地理信息系統”的背景

統計局作為從事國民經濟和社會發展各項數據收集、處理和分析的政府部門，在農村經濟統計中工作主要包括按年度、季度、月度進行的農村社會經濟統計調查，十年一次的農業普查。大量的數據資料使黑龍江省具備了建設“農村社會經濟地理信息系統”的基礎，該系統不但可以對經濟數據進行動態分析和結構分析，如研究各項指標的增長對比、各類經濟因素的結構變動對比，而且在空間分析上具有較大優勢，解決了經濟指標單一的分析模式，能夠更立體鮮明地反映各類農村經濟指標。

二、“農村社會經濟地理信息系統”的總體設計

圖1 農村社會經濟地理信息系統總體框架

（一）系統總體結構框架

“農村社會經濟地理信息系統”在設計上采用三層結構模式，即以鄉鎮空間數據、農村社會經濟數據等為基礎數據層，以鄉鎮地理信息數據庫和基于農村社會經濟信息服務的數據倉庫為數據管理層，以地理信息系統平臺為系統分析應用層。

（二）元數據庫管理功能

在“農村社會經濟地理信息系統”的搭建過程中，面臨著海量信息資源、信息資源分布式存儲、數據庫異構化，統計數據多時段性等問題。將這些數據進行整合和集成，從而實現數據的共享是系統實現的關鍵。另外，由于統計指標體系復雜而多變，因此，不同于一般的數據結構和數據內容相對穩定的管理信息系統，它必須有效管理不斷擴展和變化的數據，而且能夠自動適應數據的變化。

元數據是為了使人和計算機更好地了解數據而抽象出來的對數據的描述。系統針對統計數據的特征，構建了元數據庫，利用元數據驅動技術設計開發，不僅實現數據源的整合，還充分滿足了系統的自適應性。該方法最終成功應用于農村社會經濟統計地理信息系統中。

元數據是描述數據的數據。傳統的圖書館卡片、出版圖書的版權說明、磁盤的標簽等都是元數據。在地理信息數據中，元數據是說明數據內容、質量、狀況和其他有關特征的背景信息。其內容主要包括：對數據集的描述，對數據集中各數據項、數據來源、數據所有者及數據序代（數據生產歷史）等的說明；對數據質量的描述，如數據精度、數據的邏輯一致性、數據完整性、分辨率、元數據的比例尺等；對數據處理信息的說明，如量綱的轉換等；對數據轉換方法的描述；對數據庫的更新、集成等的說明。

紙質地圖中，元數據主要表現為地圖類型、地圖圖例，包括圖名、空間參照系和圖廓坐標、地圖內容說明、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，元數據是可讀的，生產者和用戶之間容易交流，用戶通過它可以非常容易地確定該書或地圖是否能夠滿足其應用的需要。農村社會經濟地理信息系統中元數據的作用主要有四個。

1.數據分析需要。地理空間數據分析是地理信息系統有別于其他信息系統的功能，數據分析的每一個過程都要有地理空間元數據的支持。如在疊置分析中，首先系統獲取要分析的地理空間數據的坐標體系、空間位置等信息以便將數據顯示到一起；然后獲取數據的空間信息，將相應的空間特征合并到一起；接下來獲取屬性數據的結構信息，把相應的屬性合并到一起；最后通過數據的結構信息把分析結果存儲到新的數據中。

2.系統完整性和可擴展性需求。面向對象的地理信息系統的目標之一是把客觀世界中的地理過程或特征表現為類的例子，過程的復雜性導致“類的類”結構。為保證對數據的處理應該獲得數據結構靜態信息和系統運行中臨時形成的面向對象數據結構和系統結構的動態信息，即數據和系統的元數據。開放地理信息系統的特點之一是功能的可擴充性，運行添加的功能塊必須獲取該模塊對特殊地理空間元數據和因該模塊的添加引起的系統運轉和數據處理過程中系統動態信息。

3.瀏覽查錯功能需求。對數據集空間和屬性特征瀏覽時，GIS需要解譯數據結構及具體內容，而這些信息是以元數據來表達的。在查錯時使用地理空間元數據和系統動態信息，有助于檢測數據處理及系統運行狀態。

4.程序生成。如果允許訪問元數據，則可以利用關于結構的信息自動生成可實現某些特殊功能的程序，如數據庫查詢的優化處理等。

統計數據不僅數據量大，而且內容龐雜，元數據正是用來有效描述這些復雜信息的數據，幫助用戶更好地理解、獲取數據倉庫中的數據，也可以幫助管理員更好地管理數據。元數據通過對數據來源、內容、時間、范圍等屬性的正確描述，便于數據正確利用；通過對相關分析結果的描述（如相關的標準、指標體系），促進數據的有效管理和高效利用。

（三）社會經濟統計信息元數據邏輯設計

通常海量的社會經濟統計信息按照專題組成專題數據庫，如人口數據庫、宏觀經濟數據庫、基本單位數據庫等。這些專題數據庫的結構有著極大的相似性：從橫向看，每個數據的取值都可以由 （時間、 空間、指標）三元組來唯一確定F=f（X，Y，Z）；從縱向看，各專題數據庫可以分為服務器、數據源、數據庫、數據表、字段五個層次。因此，社會經濟統計信息元數據不僅要描述時間、空間、指標等橫向屬性，而且要存儲服務器、數據源、數據庫、數據表、字段等縱向屬性。

服務器元數據、數據源元數據、數據庫元數據記錄了數據表的物理位置；數據表元數據記錄了社會經濟統計數據時間、空間、指標等信息；邏輯分類元數據、數據目錄元數據記錄了社會經濟統計數據的邏輯關系，通過數據目錄與表關系元數據將邏輯分類與數據表聯系起來；時間元數據記錄了所有的時間信息。這樣，用戶在查詢數據時不需要知道數據表物理位置，只需要在邏輯分類 （如人口數據庫、 宏觀經濟數據庫、基本單位數據庫等）下的各個專題即數據目錄 （如人口、 財政、工業等）中查找感興趣的指標。

（四）屬性數據管理功能

農村社會經濟統計數據動態更新功能，主要是針對農村社會經濟統計的實施、數據處理、信息服務等具體的統計業務，開發相應的功能模塊，提高業務處理效率和質量。該部分功能的突出特點是以GIS作為圖形管理手段，以MIS（管理信息系統）作為事務和處理方法，兩者相輔相成構成滿足用戶需求的管理信息系統。

農村社會經濟地理信息數據動態更新通過數據庫管理系統進行，為數據庫訪問提供服務，同時維護所有數據必需的特性。具體包括事務處理、并發控制、恢復管理、安全管理、編程接口、容錯處理、存貯管理等內容。

三、“農村社會經濟地理信息系統”實現的功能

（一）總體功能

“農村社會經濟地理信息系統”的建設，從發揮項目的最大效益著手，通過建設國內技術領先的農村社會經濟地理信息系統，探索社會經濟數據現代化管理和應用模式，促進農村數據的高效管理和廣泛、深層次的應用，促進信息化發展。

1.以區縣為地理支撐，把農村社會經濟數據和鄉鎮分布等信息統一起來，建立基于農村社會經濟信息服務的數據倉庫，實現農村綜合數據的有效組織和管理，為農村數據的綜合分析應用打下良好基礎。

2.開發先進、完善的地理信息系統功能，不僅能輸出各項農村經濟指標來分析地圖，同時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.完善的統計指標體系，支持日常的有關農村社會經濟數據的統計業務自動化管理，實現各種專題信息的匯總、分析和報表輸出等業務，提高統計業務處理效率和質量。

4.實現了基于電子地圖的網上發布功能，為各級統計部門提供直觀、便捷的網上瀏覽、查詢等業務，為農村社會經濟數據提供一個良好的網上發布平臺。

（二）元數據管理功能的實現

目前，元數據管理主要有兩種方式：一種是創建一個專門的元數據庫或目錄，這種方式被稱為“數字圖書館”；另一種是建立分布式的元數據倉庫，并用網關服務器將它們連接起來，這種方式被稱為“數據交換中心”。在本系統中，采用“數字圖書館”的形式，建立專門的元數據庫。將地理空間元數據信息進行分類和規劃，確定各元數據項的類型和長度，并建立相應的地理空間元數據庫；利用各種編程工具實現地理空間元數據管理系統，完成對地理空間元數據信息的增、刪、改、查、打印預覽、輸入輸出等功能；通過元數據庫加速對數據庫系統的查詢和檢索；通過元數據庫對系統數據庫進行修改和調整。

“農村社會經濟地理信息系統”獨特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復雜的查詢功能、強大的圖形處理能力可產生常規方法難以獲得的重要信息。經濟信息與地理信息系統相結合，使其與側重于地形信息分析和表達的傳統地理信息系統相比，更具有廣泛性和綜合性，它的應用將提高農村社會經濟信息管理水平，更好的為農村社會經濟建設服務。

10.3969/j.issn.1674-8905.2011.07.022

張巧燕）