摘要：該文基于內(nèi)河航運(yùn)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，借助SuperMap GIS軟件開發(fā)平臺(tái)，采用C#編程語言開發(fā)了河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)域內(nèi)航運(yùn)信息的存儲(chǔ)、顯示、管理和分析；同時(shí)引入了地理空間自相關(guān)模型和灰色關(guān)聯(lián)度模型，對(duì)河南省航運(yùn)發(fā)展和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)性進(jìn)行了分析，還利用指數(shù)平滑模型預(yù)測了河南省未來年份內(nèi)河航運(yùn)貨運(yùn)吞吐量，為航運(yùn)管理部門的規(guī)劃與決策提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：GIS；內(nèi)河航運(yùn)；航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5039（2013）02-0269-03

自改革開放以來，河南省的航運(yùn)事業(yè)得到了長足的發(fā)展，貨運(yùn)量逐年增長，船舶噸位逐年提高，航運(yùn)效益明顯改善。目前，河南省的航運(yùn)已經(jīng)成為綜合交通運(yùn)輸體系中不可替代和缺少的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮出越來越重要的作用[1]。該文借助SuperMap GIS軟件開發(fā)平臺(tái)，采用C#編程語言開發(fā)了河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)域內(nèi)航運(yùn)信息的管理、分析和共享，有效地推動(dòng)了航運(yùn)信息化的進(jìn)程，為航運(yùn)管理部門的規(guī)劃與決策提供了科學(xué)依據(jù)，提高了航運(yùn)管理的科學(xué)性和高效性。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)采用了三層結(jié)構(gòu)框架，即數(shù)據(jù)庫層、模型層和功能層。該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)的技術(shù)路線

河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)是借助SuperMap GIS軟件開發(fā)平臺(tái)，采用C#編程語言進(jìn)行開發(fā)的，其技術(shù)路線如圖2所示。該系統(tǒng)首先借助于SuperMap GIS平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)和管理；其次根據(jù)內(nèi)河航運(yùn)的實(shí)際需求建立航運(yùn)經(jīng)濟(jì)分析和預(yù)測模型；然后根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能需求，借助于SuperMap Objects組件進(jìn)行河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)河南省航運(yùn)數(shù)據(jù)的處理、顯示、管理、查詢和分析等功能。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)路線圖

3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫包括了兩部分，即屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。其中空間數(shù)據(jù)主要包括了大、中河流、航道、水庫、湖泊、渡口、各級(jí)地市等，屬性數(shù)據(jù)主要包括了河南省各市的GDP總量和第一、二、三產(chǎn)業(yè)的總量、各市的港口分布、港口吞吐量和航運(yùn)信息情況以及三十一個(gè)通航庫區(qū)或水域通航情況等等。

1）空間數(shù)據(jù)庫的建立

空間數(shù)據(jù)庫的建立就是將空間實(shí)體數(shù)據(jù)抽象概化為點(diǎn)、線、面等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同類型的數(shù)據(jù)采用不同的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行組織表達(dá)。河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要采用了分層設(shè)計(jì)的方式，即空間數(shù)據(jù)組織的基本要素是地圖的圖層信息。該系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是借助于SuperMap SDX+平臺(tái)完成的，數(shù)據(jù)格式為SDD數(shù)據(jù)格式。

2）屬性數(shù)據(jù)的建立

與空間數(shù)據(jù)相比，屬性數(shù)據(jù)由于不具有空間的概念，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對(duì)要簡單，通常屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行存儲(chǔ)管理。河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)庫采用的是SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫管理庫管理系統(tǒng)建立的。

3）空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)

為了更好地組織地理空間數(shù)據(jù)，構(gòu)建GIS數(shù)據(jù)庫，該系統(tǒng)將空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫通過唯一標(biāo)識(shí)符來進(jìn)行連接，即空間數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)的屬性信息中僅僅記錄該地理要素的必要幾何信息，該要素的其他屬性信息均存儲(chǔ)于SQL Server數(shù)據(jù)庫中，然后通過關(guān)鍵詞將該地理要素和屬性數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

4 河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)的開發(fā)

河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)借助于SuperMap GIS軟件開發(fā)平臺(tái)，采用C#程序開發(fā)語言和SQL Server數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)。該系統(tǒng)主要包括了地圖操作、查詢、基礎(chǔ)資料顯示、航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析、信息預(yù)測、系統(tǒng)管理等功能模塊。

4.1 地圖操作模塊

地圖操作模塊主要包括了地圖放大、地圖縮小、地圖漫游、自由縮放和全圖顯示功能。

4.2 查詢模塊

查詢模塊主要包括了地圖點(diǎn)擊查詢和屬性查詢。地圖點(diǎn)擊查詢就是用戶在地圖上通過點(diǎn)擊的方式選擇想要查詢的地物要素，然后系統(tǒng)會(huì)通過對(duì)話框的方式將被查詢地物的相關(guān)信息顯示出來。例如，用戶點(diǎn)擊地圖上的“淮河航道”，然后系統(tǒng)會(huì)將“淮河航道”的航道里程、通航里程、航道狀況等相關(guān)信息顯示出來。

屬性查詢的實(shí)現(xiàn)原理就是對(duì)屬性數(shù)據(jù)表中的所有字段值進(jìn)行過濾，根據(jù)查詢條件篩選出滿足查詢要求的空間實(shí)體的ID號(hào)，然后再根據(jù)ID號(hào)到空間數(shù)據(jù)庫中檢索對(duì)應(yīng)的空間實(shí)體并在地圖上將該實(shí)體高亮顯示出來。

4.3 基礎(chǔ)資料顯示模塊

基礎(chǔ)資料顯示模塊主要是將河南省的航道信息情況、港口分布和現(xiàn)狀、通航庫區(qū)的情況等基礎(chǔ)資料以文本、圖表的方式直觀顯示出來，便于用戶對(duì)于河南省航運(yùn)信息的了解和查看。

4.4 航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析模塊

航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析模塊主要包括了地理空間自相關(guān)分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析。

4.4.1 地理空間自相關(guān)分析

地理空間自相關(guān)是指同一個(gè)變量在不同空間位置上的相關(guān)性，它是認(rèn)識(shí)空間分布特征常用的方法，它可以計(jì)算出地理空間現(xiàn)象的變化是否存在相關(guān)性[2]。該系統(tǒng)采用了全局空間自相關(guān)分析和局域空間自相關(guān)分析的方法來分析河南省航運(yùn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。

1）全局空間自相關(guān)分析

全局空間自相關(guān)分析是指通過屬性值來表示整個(gè)區(qū)域的空間特征。全局空間自相關(guān)分析所采用的評(píng)價(jià)指數(shù)有很多，該系統(tǒng)采用了Moran’s I指數(shù)來實(shí)現(xiàn)全局空間自相關(guān)分析，即當(dāng)Moran’s I接近于1時(shí)，表示研究區(qū)域的空間要素整體上呈現(xiàn)出正空間自相關(guān)，空間屬性呈現(xiàn)空間聚集格局；而當(dāng)Moran’s I接近-1時(shí)，表示研究區(qū)域的空間要素整體上呈現(xiàn)出負(fù)空間自相關(guān)，空間屬性呈現(xiàn)空間離散格局。當(dāng)Moran’s I值等于0時(shí)，空間要素不存在空間自相關(guān)，即空間屬性呈現(xiàn)空間隨機(jī)分布。

航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)中的全局空間自相關(guān)是利用河南省各市年港口的貨運(yùn)吞吐量來表征全省內(nèi)河航運(yùn)的空間分布特征。例如，根據(jù)2008年河南省各市港口的貨運(yùn)吞吐量來進(jìn)行河南省內(nèi)河航運(yùn)空間自相關(guān)性的計(jì)算，得出2008年河南省內(nèi)河航運(yùn)空間自相關(guān)性整體上很弱，空間積聚現(xiàn)象不明顯，全省總體上呈現(xiàn)隨機(jī)分布的狀態(tài)。

2）局部空間自相關(guān)分析

局部空間自相關(guān)分析是指通過分析研究區(qū)域內(nèi)各子區(qū)域的屬性值來分析每個(gè)子區(qū)域與周邊地區(qū)間的空間差異程度。局部空間自相關(guān)分析的評(píng)價(jià)指數(shù)也很多，其中最為常用的是Local Moran’s I指數(shù)，即Moran’s I指數(shù)在某個(gè)區(qū)域單元內(nèi)的指數(shù)值。

局部Moran’s I指數(shù)的大小反映了一城市與周邊相鄰城市之間航運(yùn)發(fā)展的關(guān)聯(lián)程度。例如根據(jù)2008年河南省各市港口的貨運(yùn)吞吐量，利用局部Moran’s I指數(shù)計(jì)算公式計(jì)算得到各地市港口吞吐量Moran’s I值，可以分析得出如下結(jié)論：安陽、新鄉(xiāng)和鄭州這三個(gè)城市航運(yùn)的發(fā)展存在很大的一致性，即這三個(gè)城市的航運(yùn)均屬于欠發(fā)達(dá)。南陽、周口、駐馬店和信陽這個(gè)座城市航運(yùn)的發(fā)展存在很大的一致性，即南陽、周口、駐馬店和信陽的航運(yùn)均屬于較發(fā)達(dá)[3]。

4.4.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

灰色關(guān)聯(lián)度分析是依據(jù)系統(tǒng)中各因素的曲線形狀的接近程度分析各因素之間的關(guān)聯(lián)度，即當(dāng)序列曲線幾何形狀越接近，則發(fā)展變化態(tài)勢越接近，相應(yīng)序列之間的灰色關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小[4]。

該系統(tǒng)中的灰色關(guān)聯(lián)度分析主要是分析河南內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展對(duì)河南省18個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響程度。

4.5 信息預(yù)測模塊

信息預(yù)測模塊的功能主要是貨運(yùn)總量的預(yù)測，即預(yù)測河南省的貨運(yùn)需求量。該系統(tǒng)的預(yù)測方法采用的是指數(shù)平滑法即指數(shù)滑動(dòng)平均法。該系統(tǒng)利用河南省1990年至2007年的貨運(yùn)量，采用指數(shù)平滑法預(yù)測了2013年至2020年的河南省全貨運(yùn)量。

4.6 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要包括了數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)等功能。

5 結(jié)束語

本文借助SuperMap GIS軟件開發(fā)平臺(tái)，采用C#編程語言開發(fā)了河南省航運(yùn)經(jīng)濟(jì)信息分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了河南省內(nèi)航運(yùn)信息的高效管理和共享，分析了河南內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展對(duì)河南省各地市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，預(yù)測了河南省未來年份內(nèi)河航運(yùn)貨運(yùn)吞吐量，為河南省未來航運(yùn)的發(fā)展提高了科學(xué)、合理和有效的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

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