GIS在统计系统中的应用

郑慧勇

（黑龙江省统计局计算中心/主任，黑龙江 哈尔滨 150090）

GIS在统计系统中的应用

郑慧勇

（黑龙江省统计局计算中心/主任，黑龙江 哈尔滨 150090）

“农村社会经济地理信息系统”是统计部门基于GIS技术开发的对农村经济统计数据进行综合分析及应用的社会经济地理系统。农村专业社会经济信息与地理信息系统相结合，能够准确反映农村经济的实际空间分布，开辟了农村社会经济信息应用的新方法。系统通过元数据库的建设，实现了对农村社会经济统计数据的集成、管理，满足了系统具备自适应性的要求。

GIS；统计系统；应用

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是在计算机软件、硬件及网络支持下，对有关空间数据进行预处理、输入、存储、查询检索、处理、分析、显示、更新和提供应用以及在不同用户、不同系统、不同地点之间传输地理数据的计算机信息系统。“农村社会经济地理信息系统”是统计部门基于GIS技术开发的对农村经济统计数据进行综合分析及应用的社会经济地理系统。农村专业社会经济信息与地理信息系统相结合，能够准确反映农村经济的实际空间分布，开辟了农村社会经济信息应用的新方法，为研究农村社会经济规律、制定农村社会经济政策以及经济与社会可持续发展战略等服务。

一、建设“农村社会经济地理信息系统”的背景

统计局作为从事国民经济和社会发展各项数据收集、处理和分析的政府部门，在农村经济统计中工作主要包括按年度、季度、月度进行的农村社会经济统计调查，十年一次的农业普查。大量的数据资料使黑龙江省具备了建设“农村社会经济地理信息系统”的基础，该系统不但可以对经济数据进行动态分析和结构分析，如研究各项指标的增长对比、各类经济因素的结构变动对比，而且在空间分析上具有较大优势，解决了经济指标单一的分析模式，能够更立体鲜明地反映各类农村经济指标。

二、“农村社会经济地理信息系统”的总体设计

图1 农村社会经济地理信息系统总体框架

（一）系统总体结构框架

“农村社会经济地理信息系统”在设计上采用三层结构模式，即以乡镇空间数据、农村社会经济数据等为基础数据层，以乡镇地理信息数据库和基于农村社会经济信息服务的数据仓库为数据管理层，以地理信息系统平台为系统分析应用层。

（二）元数据库管理功能

在“农村社会经济地理信息系统”的搭建过程中，面临着海量信息资源、信息资源分布式存储、数据库异构化，统计数据多时段性等问题。将这些数据进行整合和集成，从而实现数据的共享是系统实现的关键。另外，由于统计指标体系复杂而多变，因此，不同于一般的数据结构和数据内容相对稳定的管理信息系统，它必须有效管理不断扩展和变化的数据，而且能够自动适应数据的变化。

元数据是为了使人和计算机更好地了解数据而抽象出来的对数据的描述。系统针对统计数据的特征，构建了元数据库，利用元数据驱动技术设计开发，不仅实现数据源的整合，还充分满足了系统的自适应性。该方法最终成功应用于农村社会经济统计地理信息系统中。

元数据是描述数据的数据。传统的图书馆卡片、出版图书的版权说明、磁盘的标签等都是元数据。在地理信息数据中，元数据是说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。其内容主要包括：对数据集的描述，对数据集中各数据项、数据来源、数据所有者及数据序代（数据生产历史）等的说明；对数据质量的描述，如数据精度、数据的逻辑一致性、数据完整性、分辨率、元数据的比例尺等；对数据处理信息的说明，如量纲的转换等；对数据转换方法的描述；对数据库的更新、集成等的说明。

纸质地图中，元数据主要表现为地图类型、地图图例，包括图名、空间参照系和图廓坐标、地图内容说明、比例尺和精度、编制出版单位和日期及更新日期、销售信息等。在这种形式下，元数据是可读的，生产者和用户之间容易交流，用户通过它可以非常容易地确定该书或地图是否能够满足其应用的需要。农村社会经济地理信息系统中元数据的作用主要有四个。

1.数据分析需要。地理空间数据分析是地理信息系统有别于其他信息系统的功能，数据分析的每一个过程都要有地理空间元数据的支持。如在叠置分析中，首先系统获取要分析的地理空间数据的坐标体系、空间位置等信息以便将数据显示到一起；然后获取数据的空间信息，将相应的空间特征合并到一起；接下来获取属性数据的结构信息，把相应的属性合并到一起；最后通过数据的结构信息把分析结果存储到新的数据中。

2.系统完整性和可扩展性需求。面向对象的地理信息系统的目标之一是把客观世界中的地理过程或特征表现为类的例子，过程的复杂性导致“类的类”结构。为保证对数据的处理应该获得数据结构静态信息和系统运行中临时形成的面向对象数据结构和系统结构的动态信息，即数据和系统的元数据。开放地理信息系统的特点之一是功能的可扩充性，运行添加的功能块必须获取该模块对特殊地理空间元数据和因该模块的添加引起的系统运转和数据处理过程中系统动态信息。

3.浏览查错功能需求。对数据集空间和属性特征浏览时，GIS需要解译数据结构及具体内容，而这些信息是以元数据来表达的。在查错时使用地理空间元数据和系统动态信息，有助于检测数据处理及系统运行状态。

4.程序生成。如果允许访问元数据，则可以利用关于结构的信息自动生成可实现某些特殊功能的程序，如数据库查询的优化处理等。

统计数据不仅数据量大，而且内容庞杂，元数据正是用来有效描述这些复杂信息的数据，帮助用户更好地理解、获取数据仓库中的数据，也可以帮助管理员更好地管理数据。元数据通过对数据来源、内容、时间、范围等属性的正确描述，便于数据正确利用；通过对相关分析结果的描述（如相关的标准、指标体系），促进数据的有效管理和高效利用。

（三）社会经济统计信息元数据逻辑设计

通常海量的社会经济统计信息按照专题组成专题数据库，如人口数据库、宏观经济数据库、基本单位数据库等。这些专题数据库的结构有着极大的相似性：从横向看，每个数据的取值都可以由 （时间、 空间、指标）三元组来唯一确定F=f（X，Y，Z）；从纵向看，各专题数据库可以分为服务器、数据源、数据库、数据表、字段五个层次。因此，社会经济统计信息元数据不仅要描述时间、空间、指标等横向属性，而且要存储服务器、数据源、数据库、数据表、字段等纵向属性。

服务器元数据、数据源元数据、数据库元数据记录了数据表的物理位置；数据表元数据记录了社会经济统计数据时间、空间、指标等信息；逻辑分类元数据、数据目录元数据记录了社会经济统计数据的逻辑关系，通过数据目录与表关系元数据将逻辑分类与数据表联系起来；时间元数据记录了所有的时间信息。这样，用户在查询数据时不需要知道数据表物理位置，只需要在逻辑分类 （如人口数据库、 宏观经济数据库、基本单位数据库等）下的各个专题即数据目录 （如人口、 财政、工业等）中查找感兴趣的指标。

（四）属性数据管理功能

农村社会经济统计数据动态更新功能，主要是针对农村社会经济统计的实施、数据处理、信息服务等具体的统计业务，开发相应的功能模块，提高业务处理效率和质量。该部分功能的突出特点是以GIS作为图形管理手段，以MIS（管理信息系统）作为事务和处理方法，两者相辅相成构成满足用户需求的管理信息系统。

农村社会经济地理信息数据动态更新通过数据库管理系统进行，为数据库访问提供服务，同时维护所有数据必需的特性。具体包括事务处理、并发控制、恢复管理、安全管理、编程接口、容错处理、存贮管理等内容。

三、“农村社会经济地理信息系统”实现的功能

（一）总体功能

“农村社会经济地理信息系统”的建设，从发挥项目的最大效益着手，通过建设国内技术领先的农村社会经济地理信息系统，探索社会经济数据现代化管理和应用模式，促进农村数据的高效管理和广泛、深层次的应用，促进信息化发展。

1.以区县为地理支撑，把农村社会经济数据和乡镇分布等信息统一起来，建立基于农村社会经济信息服务的数据仓库，实现农村综合数据的有效组织和管理，为农村数据的综合分析应用打下良好基础。

2.开发先进、完善的地理信息系统功能，不仅能输出各项农村经济指标来分析地图，同时具有全面的基于电子地图的浏览、查询检索、图形属性编辑和空间分析等功能。

3.完善的统计指标体系，支持日常的有关农村社会经济数据的统计业务自动化管理，实现各种专题信息的汇总、分析和报表输出等业务，提高统计业务处理效率和质量。

4.实现了基于电子地图的网上发布功能，为各级统计部门提供直观、便捷的网上浏览、查询等业务，为农村社会经济数据提供一个良好的网上发布平台。

（二）元数据管理功能的实现

目前，元数据管理主要有两种方式：一种是创建一个专门的元数据库或目录，这种方式被称为“数字图书馆”；另一种是建立分布式的元数据仓库，并用网关服务器将它们连接起来，这种方式被称为“数据交换中心”。在本系统中，采用“数字图书馆”的形式，建立专门的元数据库。将地理空间元数据信息进行分类和规划，确定各元数据项的类型和长度，并建立相应的地理空间元数据库；利用各种编程工具实现地理空间元数据管理系统，完成对地理空间元数据信息的增、删、改、查、打印预览、输入输出等功能；通过元数据库加速对数据库系统的查询和检索；通过元数据库对系统数据库进行修改和调整。

“农村社会经济地理信息系统”独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理能力可产生常规方法难以获得的重要信息。经济信息与地理信息系统相结合，使其与侧重于地形信息分析和表达的传统地理信息系统相比，更具有广泛性和综合性，它的应用将提高农村社会经济信息管理水平，更好的为农村社会经济建设服务。

10.3969/j.issn.1674-8905.2011.07.022

张巧燕）