（地图学与地理信息系统专业论文）石家庄市消防地理信息系统的设计与建立研究.pdf

河北师范大学硕士学位论文 摘要 近年来，我国经济迅速发展，城市规模越来越大，人口和建筑物的密度也大大 增加，使得城市消防工作日益重要和严峻。除了加强原有消防装备外，消防数字 化，即消防地理信息系统的建立是今后消防领域的必然趋势。 消防地理信息系统具有接处警、消防车的导航定位、查询分析、辅助决策等多 种功能。目前，美国及欧洲等一些发达国家在这方面的应用已经比较成熟，我国有 的城市虽然也建立了一些消防地理信息系统，但由于空间数据和属性数据的管理、 数据现势性和共享集成等方面还存在着许多问题，因此，真正能够实用的很少。特 别是消防地理信息系统中实时交通信息的获取已成为最优路径选择的瓶颈，制约了 消防地理信息系统的应用。 本文在分析了国内外消防现状和消防地理信息系统应用情况的基础上，对石家 庄市消防地理信息系统的建立进行了总体设计；然后结合石家庄市特点重点讨论了 数据库管理软件的选择、数据库的建立、重点单位三维库的建立、数据更新方法和 共享模式；以s u p e r l 印软件为基础开发平台，设计了石家庄市消防地理信息系统 的部分基本功能，在消防地理信息系统的实用方面进行了初步探索：最后，文章总 结了系统建立可能存在的问题，提出了相应解决措掩，并根据石家庄市气候、工业 特点分析了石家庄市消防工作的重点区域、时期、单位，为建立完善实用的石家庄 市消防地理信息系统奠定了坚实的基础。 关键词：消防地理信息系统：数据库；数据现势性；数据共享；0 r a c l e s u p e r m a p a b s t r a c t i nt h i sy e a r s ，i l ho l 】rc o u n t 口e c 舳舢哆sf 玻l yd e v e l o p i n g 粕dt h ec i t ys c o p e l a r g 锄1 i n g ，t l l ed e n s 时o f t h ep o p u l a t i o n 柚d b l l i l d i n gi sm u c hb i g g e rm a l lb e f o f ea n dl h e t 丛ko f 丘r c 丘曲t i n ga l s oi sb e c 删n gm o r ei m p o r t 踟ta n df h n t i e r s ob e s i d es 妞m g t h e n i n g c q u i p 8 ，m g i t a l - 矗r e - f i g h 缸g ，i e ，f i r ec o n 台o lg e o 鲫埘沁sh 曲皿a 垃o ns y s t e r n ( f c g i s ) i sac 就t a i l ld i r e c t i o n i l l t l l i s 丘e l d s f c g i sl l a sm 趾yf i m c 廿o n ss u c h 髂1 l a _ “g a 士i o n 姐d 耐e n t a t i o n ，q u e 咖ga n da i l a l y 8 i s ， a s s i s t a td i s i o n - 玎1 a l d n 舀e t c r e c 镦t l y ，t h ea p p l i c 砸o ni sr e l a i v e l y 血l l - b l o w ni na m e d c a a n de u r o p e s o m ed 垃船i no i 】rc o 瑚缸yl v ea l s ob 晒n 也e i rf c g i s ，h d w e v b e c a u s eo f 山eq u e s 廿。璐s u c h 躺印舐a la n da t 砸b u t ed a t a sm 跚嘤锄e i l t ，d a t ap r e s e n t a l i s m ，s h a r ea 1 1 d i n t e 伊a t i o 玛a 场1 0 s tn 0o n ec 缸b em a l l yu s e d mp 枷c l l l a r t h er e a l 劬e 缸d 五ci n f o m 圳o n h 勰b e c o m c a b o m e c k o f o p 曲m 吼p a 也，阳蚰噎c t i n g f c g i s a p p l i c a ：t i o n b a s i go n 丘r ec o n 嘲a c t i l a l 时柏df c g i s c i r c sb o t hh e r e 衄da b r o a d ，也ep 印c r 舀v e a 如l ld e s i 印f i ) rs h 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消防工作涉及到社会的各个方面，日常用到的数据9 0 以上都具有空间特性， 如何利用现有的数据，更好地对监管单位进行管理，并在灾情发生时，有效指挥消 防部队与火灾作战，g i s 比其它技术有着更多的优势。 目前，虽然g i s 系统已经日趋成熟，但在消防通信指挥等系统中应用并不多， 或者说真正将g i s 应用到城市消防信息系统中在我国几乎没有。由于技术、资金等 多方面原因，许多城市的消防信息系统更多的是处于理论研究阶段，特别是g i s 的 许多深层次的功能没有在消防信息系统中被开发利用。 近年来，石家庄市的城市规模及人口都迅速膨胀，更加大了石家庄消防队的负 担。建立消防地理信息系统，将实现石家庄市消防日常管理的高效化、自动化，提 供形象直观的消防资源信息；对消防车进行定位导航，遇有消防重点地区、消防重 点单位、消防重点部位火灾爆炸或化学灾害事故救援，便可以直接迅速地查阅处置 预案和处置方法 指挥员将能够根据高空晾望台提供的火势和消防地理信息系统提 供的档案、图形信息，在消防队出动途中，预先下达战斗车辆编成和灭火救人方 案，从而极大地缩短救援时问，减少入员和物资财产的损失。 本文创新点： 立足石家庄城市特色、发展方向和消防现状，提出了石家庄市消防g i s 的建设 方针、原则、系统配置方案；依据石家庄市经济、气候、消防重点单位的各种火灾 隐患、属性及空间分布特征，设计出石家庄市防火重点和预防方案，提高了防火灭 火的决策水平：对系统建设中可能遇到的问题进行了深入分析，提出了相应的解决 办法。 选择国产软件s u p e r m 印作为系统开发平台，s u p c ti s 作为系统网络开发平台， o r a c l e 软件作为系统数据库开发平台，c c g i s 作为三维模型建立平台，将四大软件 结合用于石家庄市消防地理信息系统。 设计了石家庄消防g i s 数据库的内容、结构、更新方法和三维数据库的建立方 法；将分散共享式结构体系与消防数据管理业务相结合，应用于石家庄市消防数据 的共享与管理。 6 河北师范大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 地理信息系统发展现状与趋势 地理信息系统简称g i s 。它是以地理空间数据库为基础，在计算机硬、软件环 境的支持下，对空问相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，适时提 供空间和动态的地理信息，为决策服务的一类信息系统。地理信息系统的发展始于 2 0 世纪6 0 年代，世界上第一个g i s 系统是1 9 6 3 年1 b m l i 璐o n 等人建立的加拿大地 理信息系统c g i s ，用于管理和规划自然资源：7 0 年代，g i s 开始进入实用阶段； 8 0 年代，g i s 技术迅速发展，商业化的实用系统进入市场，应用领域也迅速扩大。 目前世界上经常用的g i s 软件已达4 0 0 多种，它们大小不一，风格各异。主要的国 外g i s 软件有：a i k 西o ，m a p 盯o ，e r d a s 等。 我国g i s 起步于8 0 年代初，早期主要引进国外软件，到9 0 年代，相继有自己 的g 1 s 软件问世，主要有m a p g i s 、s u p 班心出o 、g e o s t a r 、m a p e n g 矾e 等。 虽然中国的g i s 产业起步较晚，但发展迅速，技术已基本成熟。 g i s 应用极广，已在世界范围内形成一种重要的信息产业。g i s 技术与人类的 生存、发展紧密相关。下面就是对这些专业型g i s 系统的应用介绍。 1 ) 市政管理：包括案件分析、紧急响应、社区规划、社会服务、经济开发、公 共设施管理、环境保护； 2 ) 销售和市场分析：市场目标的制定、人口分布与销售力量分布的综合分析、 商业网点分布规划、销售区域划分； 3 ) 国土信息管理：土地变更调查、土地使用权的变化，地籍管理、土地利用现 状与规划、耕地保护与各类土地面积评估； 4 ) 医疗：疾病区域分析，传染病蔓延跟踪等； 5 ) 交通运输：运输车辆自动定位系统、货运计划； 6 ) 其它领域还有邮电通讯、地震、公安、消防、水利、银行系统、保险业等。 在中国，建设部综合勘察研究设计院建设部遥感制图中心最近的一次抽样调 查，选取了我国比较有代表性的一些城市，包括直辖市、省会城市、其他地级市等 7 各个等级的设市城市，调查结果显示，所统计城市g i s 应用系统( 包括已建和正 建) 总数为8 4 个，所占比例分别为：基础地理信息3 0 ，城市规划管理2 3 ，地 下管线2 1 。地籍管理1 2 ，城市土地管理6 ，勘察信息管理6 ，其它2 。可 以看出，g i s 在城市规划、管网、地籍、土地等方面已比较成熟，但在消防领域真 正实现g i s 管理的城市不多。 然而，以计算机宽带高速网和信息高速公路为代表的国家信息基础设施的建 设、高分辨率卫星影像技术、数字摄影测量和空间定位技术的实用化以及超大容 量、高速数据存储设备的发展、数据共享政策及其实施、国家多尺度空间数据基础 设施的建设都将给g i s 空间数据生产和应用带来巨大推动作用。而w e b g i s 、 o d e n g i s 、c o m g i s 、3 d g i s 、t g i s 等c 船新技术的应用，必定大大提高g i s 系统 应用的水平。 总的来说，一方面，g i s 与其他技术更加集成化，应用系统质量不断提高；另 一方面，用户意识的提升会带来g i s 应用的逐步普及，也就是说，g i s 应用将向深 层次、大众化两极发展。g i s 也会真正走向产业化和市场化。 1 2 国外消防现状及我国消防g i s 的发展状况 1 2 。1 国外消防现状及我国存在的问题 美国：2 0 0 3 年5 月，国际消防长官协会主席r 丑d yr b m e g m 姐先生发表了 一篇致美国国会的公开信。信中以“9 1 1 ”恐怖袭击事件为例，阐述了消防机构对 于维护国家安全和社会稳定，保障人民安定幸福的生活所发挥的重要作用a 并要求 联邦政府进一步加强消防法规的建立，明确消防机构在国家安全机构中的地位。 美国消防和紧急救援机构涉及到遍布全国的每个群体，无论是城市、郊区还是 乡村。美国的消防机构将近1 1 0 万人2 9 3 ，6 0 0 名职业消防人员，7 8 4 ，7 0 0 名志愿 消防人员，在全国3 0 ，0 0 0 个职业、志愿和混合型消防站服务。消防机构是唯一的 地方承认并供给人员、配备装备、开展训练以应对所有类型紧急事件的组织。消防 部门会提供不可预测的紧急事件的技术援救如激流援救、交通工具解救、伺塌事故 援救和受限空间援救等。美国的消防部门是一个综合性的集1 1 0 、1 2 0 、1 1 9 等多种 功能为一体的紧急联动系统。无论消防人员的知识、技能，还是消防器材、配套管 理软件都处于国际先进水平。 8 河北师范大学硕士学位论文 德国：德国法律规定：凡常住人口超过8 万人的城市，就必须设立全勤消防 队，每天2 4 小时受理消防业务。不足8 万人的小城镇，要设日勤消防队，雇用消防 职员，办理日常消防业务。消防局在接到民众的火灾报警求救电话之后，8 分钟之 内必须赶到现场，而且还规定到场的最基本力量是消防队员1 0 名，水泵消防车l 辆，水槽消防车1 辆，登高云梯车1 辆。再过3 分钟还要有增援力量到场，至少还 要增援消防队员6 人，水泵消防车1 辆。其消防技术标准都是参照美国防火协会的 标准制定的，是世界上比较先进的。并且，德国政府十分重视和扶持民间消防力量 的发展，德国人防灾意识较强，现在全国民办义勇消防局的消防车比官办消防局的 消防车还要多。德国的消防局除处理火灾外，还兼理救急救命业务，且远远超过救 火的次数。 伦敦：伦敦消防和应急策划局是这个城市应对火灾、地震等各种灾害最重要的 力量。各个消防站与专业救火、救灾队员建立起了防灾教育体系。消防站2 4 小时 值班，居民可以随时进入消防站，寻求帮助或者咨询。伦敦消防和应急策划局曾承 诺，要使火灾数目、伤亡数日和虚假报警呼叫数目减少2 0 ，改进应急响应时间是 实现这些目标的关键因素。采用最新技术开发成果凭借完整细致的方法和先进的技 术手段，伦敦已经建立起一套完整的应对各种灾难事故的体系。 比勒陀利亚：比勒陀利亚是南非首都，有一个火灾监测总站和8 个分站，消防 车辆和装备都从美国等国家进口。消防部门全天候轮班工作，业务范围较宽，消防 部门除了要担负防火灭火工作外，还要负责自然灾害抢救和医护急救工作。比勒陀 利亚具有现代化的消防指挥中心，有多种现代化大型消防车和技术设备，有先进的 消防和急救指挥调度设备，指挥中心接到火灾警报时，可把指令自动传输到离现场 最近的消防部门。这个指挥中心还有电影屏幕大小的显示设备，事故发生时，可显 示出事故现场位置，便于指挥员的调度与决策，节省时间。 近几年，我国消防行业的信息化建设有了很大的发展，各地都新建或改造了消 防通信指挥系统，开发了一些消防信息管理软件，实旌电子政务，建立了许多消防 网站。 然而，总体上看，由于起步较晚，基础研究薄弱，我国消防行业的信息化水平 与美国、西欧等发达国家相比差距还很大。首先是消防法制不健全，绝大部分消防 9 企业没有建立完善的质量体系。再就是软件方面，我们缺乏具有自主知识产权的核 心技术，如消防领域应用较多的通信调度指挥技术，目前绝大多数都是对国外软件 的二次开发，没有建立起自己的具有自主知识产权的基础平台软件，这样就得花大 量资金从国外购买。另外，美国及西欧在消防监督、调度指挥、电子政务、灭火战 术模拟等各个领域已基本建立起较完善的标准体系，从而有效地规范整合信息化过 程，取得了事半功倍的效果，而我们在规范化、标准化方面刚刚起步，严重滞后于 信息化的实际进程，造成了消防领域内各自为政现象。一些单位不愿将自己的信息 供全行业共享使用，造成了信息的浪费。如目前我国众多建筑设计院所、公司的电 子图形很少能在消防审核、日常监督、1 1 9 地理信息系统中得到再利用，许多基础 工作不断在各个管理部门重复进行。 造成这些问题的原因主要有如下几点： 第一是思想观念陈旧落后，发展意识不强。有些地方只注重抓经济建设，不愿 增加消防经费的投入。 第二是对推进信息化的重要性认识不够。没有从本地区、本单位发展战略的高 度出发制定切实可行的信息化建设规划，对信息化建设的投入严重不足，信息化基 础设旅十分薄弱，信息资源的开发严重滞后。 第三是信息化专业人才不足，先进适用软件还十分缺乏。规范化、制度化的信 息技术培训制度没有建立起来，许多在岗人员对信息技术的掌握能力较低，从事信 息化工作的技术人才不仅数量严重不足，素质更亟待提高。 在应用软件方面，目前适合消防行业特点和实际需要的软件还远远不能满足需 要。各地应用单位的业务管理、运行方式差距较大，大多数软件必须经过使用单位 进行二次开发才能满足需要。许多软件公司不能提供长期的跟踪服务。软件利用率 不高。 1 2 2 我国消防g i s 的发展状况 消防g i s 起步较晚，大多数是作为公安或城市信息系统的子功能，从城市地理 信息系统中完全分离出来，专门用于消防的不是很多。在国外较早应用的是美国加 州的圣地亚哥市。 l o 河北师范大学硕士学位论文 我国消防通信调度系统主要经历了四个发展阶段：2 0 世纪9 0 年代初、中期通 过一些简单的接警软件提取主叫号码为主的阶段；2 0 世纪9 0 年代后期利用电子地 图进行统一调度指挥的消防指挥系统；2 l 世纪初强调城市重点消防单位自动火警监 控系统的阶段；2 0 0 3 年后的包括1 l o 、1 1 9 、1 2 0 在内的城市应急联动系统阶段。 我国在2 0 世纪9 0 年代开始进行城市消防g 1 s 的研究，第一次把地理信息系统 技术应用于城市治安的是1 9 9 0 年由公安部第一研究所研制的警务指挥调度系统。由 于数据缺乏、技术欠缺，该系统没有得到广泛应用，只是在少数几个城市使用。但 由此开始，其他一些城市开始研究自己的治安系统。到1 9 9 5 年，作为试点城市的郑 州、大连、厦门和南宁开始建立1 1 9 接处警地理信息系统，消防业务还只是其中的 一小部分，但这却为消防地理信息系统奠定了基础。与此同时，公安部于1 9 9 6 年向 全国发出了关于加快城市消防调度指挥系统建设的通知，并下发了城市消防通信 指挥系统总体方案设计导则，“导则”要求各地市在建设城市消防信息系统时要 处理好高起点和低投入、长远目标和近期效益的关系。“导则”的制定为消防g 1 s 提供了统一的标准，同时，随着城市规模的扩大，计算机存储技术、数据库技术、 3 s 技术的发展和城市消防工作的不断深入，像上海复旦网络股份有限公司、北京科 瑞训科技发展有限公司、北京超图地理信息技术有限公司、南京盛华网络技术有限 公司等r r 企业纷纷与一些城市的消防部门合作研制专门的消防g i s 。如北京消防信 息系统、南山1 1 9 消防通信指挥系统、安徽消防系统、重庆的吉信消防g i s ，有的系统 已经开始投入使用，产生了良好的社会和经济效益。 从我国消防g i s 整体来看，存在如下问题：一是空间数据标准不统一，数据利 用率不高，造成了资源的极大浪费：二是地图数据陈旧，更新不及时：三是系统功 能单一，多数没有形成与其他系统如急救、交警等的联动；四是地理信息系统的发 展严重滞后于网络技术发展的速度，绝大多数系统仍运行在单机环境下，即便是上 了网也基本还停留在c s 结构的专用局域网上，无法为社会大众使用；五是大多数 消防g i s 停留在理论研究上，真正实用的不多，或仅仅实现了比较简单的一些功 能，像有些分析功能、三维功能、辅助决策等都还没有完善。本文针对这些不足， 结合石家庄市实际情况，作了相应的研究和探索，并进行了一些有益的尝试。 1 3 石家庄市概况及消防现状 1 3 1 石家庄市概况 1 ) 石家庄市地理环境 石家庄市位于河北省中南部，西依太行山，与山西接壤，东、南、北三面为华 北平原，东北部与华北油田毗邻；西部群山环绕，丘陵起伏，东部地势平坦。全市 总面积1 5 8 4 8 平方公里，其中市区面积4 5 6 平方公里。辖6 区1 7 个县。 石家庄市是伴随着铁路的兴建而逐渐发展起来的一座新兴城市，位于京广、石 太、石德铁路交汇处，有非常发达的交通网络，素有“燕赵咽喉，南北通衢”之 称。石家庄火车站是我国北方重要的客货中转站，全国三大编组站之一。火车站新 客站于1 9 8 7 年投入使用，年客运发送量近8 0 0 万人次。石太铁路是全国第一条复线 电气化铁路，是晋煤外运的三大通道之，石德铁路已改建成复线。公路运输四通 ，达，以市区为中心，全市有l o 几条公路干线向四面辐射，1 7 0 多条长途汽车线路 通往省内大部分地区和京、津、晋、鲁、豫等地。民航事业稳步发展，石家庄机场 于1 9 8 4 年开始营运，已开辟了通往上海、广州、深圳、温州、厦门、呼和浩特和秦 皇岛等多条航线。目前，作为2 0 0 8 年北京奥运会备降和分流机场重点建设项目的石 家庄正定机场也在新建跑道，完工后，航线、班次都将大大增加，成为全省一个重 要的民用航空港。 2 ) 石家庄市气候特征 石家庄市地处中纬度欧亚大陆东缘，横跨太行山中段东坡和河北平原的山前地 区，属于暖温带大陆性季风气候。降水量地区分布不均，来自东南的暖湿气流受太 行山的抬升，在山前迎风坡形成多雨带，东部平原地区是个相对少雨区。 地形效应明显、多焚风。因太行山脉横卧市域的西部，西来冷空气越过太行山 下沉增温，在其东麓常出现焚风。9 5 的焚风出现在冬季和春秋，当出现焚风时， 1 0 分钟平均增温4 ，相对湿度下降3 0 - 4 0 。春末夏初的焚风常会形成千热风，成 为本市常见的气候灾害。 全年盛行偏北风和东南风。冬夏风向有明显转换，每年9 月至翌年2 月盛行偏 北风，而3 月至8 月则以东南一南风为主导风向。风速季节变化明显，春季风速 大，冬季次之，夏秋两季小。 1 2 河北师范大学硕士学位论文 石家庄市四季气候具有春季干旱多风，夏季高温多雨，秋季“秋高气爽”，冬 季寒冷干燥的特点。春季干旱少雨，3 5 月降水量仅占全年降水量的1 3 左右，而 蒸发量占全年的3 5 ，气温回升快，湿度小，蒸发力强，土壤干燥，风沙天气多， 有“十年九春旱”之说。夏季气候干热，受焚风及其他因素影响，气温往往居全国 高温之首。盛夏天气闷热多雨，降水集中，强度大，7 月中旬至8 月中旬降水量占 全年的4 4 左右。秋季天气晴朗少雨，温湿适中。冬季寒冷、干燥、少雨雪，降水 量仅占全年的3 左右，并时有强烈寒潮爆发，常造成大风降温天气。 可以看出，石家庄气候整体上以干燥高温多风天气为主。 3 ) 石家庄市水文 石家庄市境内河流除木刀沟( 磁河) 属大清河外，其他均属子牙河水系。较大 的河流有滹沱河、冶河、绵河、甘陶河、汶河、太平河、金河等。其中滹沱河和冶 河在石家庄市流域面积较大，其他河道对石家庄市水资源影响均较小。 4 ) 石家庄市人口状况 石家庄近几年人口发展主要有以下特点：随着经济增长和城市化进程加速，人 口迅速增多，人口密度大；市区人口密度大，农村人口密度小；由于其处于交通枢 纽地区，外来务工人口较多，防火意识相对较差。 5 ) 石家庄市经济发展 石家庄城市建设发展较快。石家庄市是按照国务院1 9 8 3 年批准的第一期和 1 9 9 5 年批准的第二期城市总体规划建设起来的。在规划的指导下，依靠庞大的交通 网和现代通讯设备，城市规模迅速扩大。经过5 0 多年的建设，已形成东北工业区、 孙村工业区、中华大街工业区和中山路、解放路、长安路、裕华路为主横贯市区东 西的商业带。城市布局较为合理，区域功能明确。市区内东西为路，南北为街，呈 网格状分布，2 9 座大型立交桥把市区道路联为整体，交通方便，到1 9 9 8 年，城市 道路总长度5 6 9 公里。尤其是近几年来，石家庄市发展迅速，在石环公路建成后， 全线新建立交桥2 6 座，把城市道路、国道、高速公路有机串连在一起，形成城市外 围交通网络体系；石家庄市内面积也从1 5 5 平方公里拓展到3 2 3 平方公里，高层建 筑更加密集。 1 3 工业以轻纺、医药、电子、机械、化工、建材为主，门类齐全，是全省最大的 工业基地。其中纺织工业是全国重要的纺织基地之一。全市有纺织企业n 2 个，纱 锭和布机数分别约占全省总数的1 4 和1 ，3 。1 9 9 0 年纺织工业总产值2 1 亿元，约占 全市乡以上工业总产值的2 3 ；棉纱产量8 6 万吨，棉布产量5 1 亿米，印染布产量 2 ，4 亿米，分别占全省总产量的2 6 、4 0 和5 0 ，位居全国前列。有众多棉纺厂、 印染厂、纺织经编厂等大、中型纺织、印染、经编企业。医药工业是全国生产抗生 素和化学原料药的重要基地之一，能生产全国1 2 大类原料药中7 大类4 0 多种，抗 菌素产量约占全国总产量的1 6 。华北制药厂是全国最大的制药联合企业，有“东亚 第一药厂”之称。轻工业能够生产食品、卷烟、造纸、服装、五金、日用化工、日 用百货等产品。另外石家庄还具有基本化工原料，有机化工、石油化工等生产能 力。商业贸易比较繁荣，全市有大中型百货商场和工业品、农副产品、物资贸易中 心5 0 多座，集贸市场8 7 个。中山路、解放路、长安路是市区主要商业带，有北国 商场、人民商场、解放路百货商场、长安路商场、建华百货大楼等大型国营商场， 还有南三条、福兴阁等华北地区大型小商品、五金、衣服批发市场。 总的来说，纺织、化工、医药都属于易燃危险品；大型的批发市场也是火灾高 发区。 6 ) 石家庄市人文 石家庄市名胜古迹众多，旅游事业兴旺。像井陉县内的苍岩山，自古享有盛 名；正定县城内距今1 4 0 0 多年历史的隆兴寺，大铜菩萨像和彩色观音像，堪为我国 古代铸造、雕塑艺术中的瑰宝；又新仿建了宁荣街、荣国府、西游记宫和封神演义 宫等；市内的华北烈士陵园，安葬着伟大的国际主义战士白求思和印度友人柯棣 华、爱德华大夫的陵墓；省博物馆内储藏着各类有研究价值的历史文物。 1 3 2 石家庄市消防现状 石家庄市公安消防支队，设司令部、政治处、后勤处、防火监督处，辖2 4 个县 ( 市) 区消防大队( 科) ，1 个特勤大队，1 1 个消防执勤中队，此外，还有消防医 院、蟠龙湖基地、赵陵铺基地、植物园农场、灵寿大理石厂等摊点。目前，市区正 在建设的还有燕都小区消防站、新华消防站和富邦大厦消防站。按照城市消防站 建设标准，每个消防站责任区不能超过7 公里，石家庄市区远远超过此项规定。 1 4 河北师范大学硕士学位论文 下面是石家庄消防支队结构设置图： 石家庄市公安消防支队 防火监督处ii 后勤处ili 政治处il 司令部li 特勤大队 藁新开 城乐发 消消区 防防消 大大防 队队科 平灵行 山寿唐 消消消 防肪防 大大大 队队队 站 前 消 防 科 图1 1 石家庄消防支队结构设置图 石家庄市火灾频发。仅2 0 0 5 年第一季度即发生火灾3 2 3 起，死2 人，伤5 人， 受灾3 l 户，烧毁建筑8 4 3 平方米，直接经济损失8 2 2 8 3 9 元。发生重大火灾1 起， 直接经济损失3 2 0 0 0 0 元。 1 3 3 石家庄建立消防g i s 的必要性 通过以上两节可以看出石家庄市从人口、气候、工业、人文各个方面都应加强 防火、灭火方面的措施，而消防力量在装备上比较落后，消防站个数偏少，高科技 的运用较低。一旦火灾发生，便可能因距离远，路线堵车或其他事故延误宝贵的救 火时间，使人民生命财产蒙受损失；另外，石家庄市政消防供水严重缺乏，如何快 速定位火场周围消火栓或寻找其它水源也为迅速扑灭大火提供了强有力的保证。 要解决这些问题，方面要增加消防站的数量，逐步配齐所需的防化、洗清、 通讯等各种消防车辆和器材装备；另外，消防地理信息系统建设也成为今后消防单 位的必然趋势。下为消防地理信息系统工作示意图： 1 5 井陉消防大队赞皇消防大队元氏消防大队 离黾消防大队 栾城消防大队 赵县消防大队 无极消防大队深泽消防大队 芷定消防大队鹿泉消防队 晋州消防大队 辛集消防大队矿区消防科裕华区消防科长安区消防科桥东区消防科 桥西区消防科 新华区清防科 图1 2 消防地理信息系统工作示意图 1 4 本文研究的主要内容 本论文共分六个部分： 第一部分：主要介绍国内外消防现状和我国消防g i s 应用情况、存在的问题， 并介绍了石家庄市概况和消防现状。 第二部分：对石家庄市消防g i s 进行了总体设计，提出了系统配置方案、技术 体系，简单介绍了系统功能模块。 第三部分：详细阐述了o r a c l e 数据库的特点、优势，深入分析了石家庄市消防 g i s 数据库的内容、结构，数据的来源、获取与更新方法，以河北师大东校区为例 介绍了重点单位三维库的建立方法。 第四部分：分析了目前消防数据的多源性，提出了分散共享式结构和基于此结 构的石家庄市消防g 璐数据交换与共享系统模型，介绍了各种坐标系统向国家平面 直角坐标系转化的理论。 1 6 河北师范大学硕士学位论文 第五部分：简单介绍了s u p e r m 印软件实现石家庄市消防g i s 一些基本功能的理 论和方法。 第六部分：总结了石家庄市消防g i s 建设中应考虑的问题及解决办法，本文所 做的主要工作及不足，对石家庄市消防g i s 的建立和发展进行了展望。 1 7 2 1 系统总体设计 第二章系统设计 石家庄市消防g i s 拟采用v i s u a lb 勰i c6 o 和北京超图地理信息技术有限公司的 s u p e r m 印全组件式g i s 软件开发，使用o r a c l e 数据库进行数据管理，能方便地在 w 沁d o w s9 8 2 0 0 哪环境下运行。系统利用g i s 技术，定位事故地点，管辖消防队信 息、按照离起火地点最近或最佳原则，综合考虑消防队装备实力提供几个备选消防 队；采用电话网络和g s m 技术、g p s 跟踪定位技术、计算机管理技术，在指挥中心直 接对消防车辆出车情况进行管理与监控，对火灾现场进行调度。以前繁琐的指挥调 度工作，现在可以轻松又快捷的完成。 石家庄市消防g i s 的具体设计包括数据库设计和软件设计两部分。 以下为系统总体设计图： 图2 1 系统总体设计图 1 8 河北师范大学硕士学位论文 2 。1 1 石家庄市消防g i s 的建设方针 石家庄市消防g i s 以“总体设计、成熟优先、分步实施”为方针，综合利用 g i s 技术、遥感技术、g p s 技术、计算机网络技术以及多媒体技术等多种手段，进 行系统建设。同对，在切合实际的基础上应符合o p e n g i s 等各种规范并留有g p s 接口，通讯接口，网络接口等各种接口，以保证系统有较长的生命周期及良好的可 扩展性。因此，系统建设强调以下三个原则： 1 ) 实用性 确立以满足石家庄市消防指挥、管理工作为主要目标的思路。其内容必须突出 消防特点，反映处理火警的能力和速度；应具备受理多起火灾的能力；使整个接处 警过程处于图形环境，真实再现火警单位地理信息，有效地增加消防指挥工作的准 确性、及时性和科学性；应具有模拟训练功能，有助于消防练兵，提高消防队伍的 反应速度和作战能力。总的来说，要从实际出发，以解决实际应用问题为主。 2 ) 面向用户 系统界面应易于操作、方便灵活，充分体现以人为本的特点。 3 ) 先进性 当前，国内外地理信息系统技术的应用发展已基本成熟，因此，系统的建设在 设计、技术方案、功能模块、运行管理等方面应具有一定的先进性，尝试采用目前 领域最新的开发模式及理论技术；同时，考虑到系统的发展完善，软硬件配置要有 较高的要求，以保证系统具有较长的生命周期。 4 ) 可扩展性 在技术上，石家庄市消防g i s 的建设应是一个不断完善、逐步提高的长期发展 过程，应能随着地理信息系统行业功能的升级而不断升级。另外，要具备与城市其 他系统如1 1 0 、1 2 0 等指挥中心联网功能，实现社会公益保障一体化。例如，系统 通过与城市交通指挥系统工程网联网，即可在消防指挥中心显示交通指挥系统监测 到的道路图像信息；并向交警报告火灾地址和消防行车路线，以保证行车畅通。 5 ) 稳定性 系统主要用于处理日常消防管理工作，同时处理突发火隋，因此一定要具备稳定性。 1 9 2 1 2 系统目标 消防g i s 应具备火警受理、消防车导航定位、一些基本的拓扑分析、报表输出 等功能，能快速、准确地指挥消防灭火工作，缩短灭火时间，减少人民的生命财产 损失；有效、方便的管理消防档案和处理日常消防事务，提高工作效率；能实现消 防信息、消防知识、及日常工作网上发布。真正实现“接处警计算机化，指挥系统 网络化，灾情判断智能化，指令下达自动化，力量调度集群化，辅助功能联动化， 各种信息实时化，火灾档案标准化”，体现软件是灵魂，硬件是手段的思想。 2 2 系统配置方案 2 2 1 系统配置原则 系统配置包括人员配置、硬件配置、软件配置。人员配置的原则是少而精，具 有合理的年龄结构和专业知识结构。软硬件的配置应按照技术可靠、投资少、见效 快、立足现在、兼顾发展原则。切合自己的实际，尽可能做到多用途、效益高，同 时顾及系统的可扩展性和可维护性，以便将来系统的开放和升级。 2 2 2 系统配置方案 人员的合理配置是石家庄市消防g i s 高效稳定运行的保证，软件和硬件则是构 成系统的重要部分和物质基础，他们在2 定意义上决定了系统建设的成败，所以必 须慎重考虑和选择。下面是石家庄市消防g i s 配置的从下到上从基础到应用的基本 层次结构： 表2 1 石家庄市消防地理信息系统配置基本结构 石家庄市消防地理信息系统 地理信息系统开发软件s l 单日洲郇o b j e c t s 数据库管理系统o r k 计算机操作系统w i n d 0 w s2 0 0 0 网络管理软件s u p 盯m 印i s n e t5 计算机及各种外围设备 各类专业人员 1 ) 人员配置 河北师范大学硕士学位论文 根据石家庄消防g i s 的要求，常规人员不应少于1 0 人，其中，行政主管1 人， 消防专业人员1 人，软件开发2 人，数据库更新维护3 人，系统维护2 人，资料管 理1 人。在系统初步开发阶段可根据需要，增加软件开发和数据库建设人员。 2 ) 系统硬件环境 计算机：系统对数据库服务器和主系统的硬件配置相对较高，应当采用高档工 作站机型、大容量内存、配备磁盘阵列系统和大功率u p s 电源，以确保系统数据的 可靠性。数据操作客户端( c s ) 和数据浏览客户端( b s ) 硬件配置要求相对较 低，一般主流机型均可以满足要求。 数据输入设备：矢量数字化仪、 口扫描仪、解析测图仪、数字摄影测量仪。 输出设备：a 3h p 激光打印机、脚彩色喷墨绘图仪。 除此以外，还有g p s 接收装置，g s m 、g p r _ s 通讯模块，接警设备等。 计算机硬件发展迅速，其质量会直接影响系统的运行速度和处理能力。衡量硬 件好坏的指标很多，主要有： 硬件的性能指标：包括计算机的硬盘和内存大小，网卡的数值指标，串行口、 并行口的种类和数量，打印机的性能和打印质量，鼠标、键盘的性能等。 与软件的兼容性：系统软件和应用软件更新很快，与软件的兼容性越好，硬件 的利用率越高。 硬件接口：计算机的串行口、并行口、网络接口、多媒体接口等。石家庄市消 防g i s 是集通信技术、地图操作、多媒体演示、网上发布多种功能于一体的综合系 统，需要各种硬件接口组合最佳的硬件环境。 与其他硬件的兼容性：兼容性越好，越能充分利用系统的硬件资源。 3 ) 系统软件环境 系统软件环境由操作系统、基础开发软件、数据库管理系统构成。系统软件应 与硬件兼容性好，最大限度地满足系统的需要。基础开发软件的选择要考虑软件功 能的适应性、完备性，具备与其他软件的接口能力、二次开发能力，经受过大型系 统建设的考验，最好为国产软件，这种软件既考虑了中国的情况，又为汉化版的， 国内有较强的技术力量支持。数据库管理系统性能应可靠稳定，具有空间数据存储 和检索能力。 2 1 系统软件： 客户端操作系统：w i n d o w s9 8 2 0 0 0 服务器操作系统：w i n d o w sn ts e r v c r4 o ，2 0 0 0 x p 编程语言：v i s u a lb a s i c 基础开发软件： 开发平台：s u p e r m 印o b j e c t s 网络开发平台：s u p 盯】印i s n e t5 数据库：o r a c l e 系统软件关系如图2 2 所示。 图2 2 系统软件关系图 2 3 技术体系 2 3 1s n p e r m a p 二次开发技术 在本系统中，主要用到了s u p 鲫讧印o b j e c t s 和s u p e r i s 平台。 s u p e r l v i a po b j e c t s 是一套面向c s 应用的新一代组件式g i s 开发平台。它基于 m i c r o s o f t 的c o m 组件技术标准，以a c 廿v e x 控件的方式提供强大的g i s 功能，适 用于用户快速开发专业g i s 应用系统。本文就是采用v i s u a lb i c 编程语言，结合 各种第三方a c d v e x 组件来开发石家庄市消防g i s 。 s u p 咖讧印o b j e c t s 易于开发，功能强大，有1 7 0 多个可编程对象和3 0 0 0 多个二 次开发接口，功能涵盖了图形与属性编辑、拓扑处理、空间分析、三维建模与分 河北师范大学硕士学位论文 析、专题图制作、符号线型填充库的编辑与管理、布局打印等。s u p e r m 印o b j e c t s5 是目前功能较强大的可独立分发运行的全组件式g i s 开发平台。 s l 聊锄曲pi s n e t5 采用面向广域网的分布式计算技术，支持复杂大型网络应 用系统集成；采用n e t 和、bs e n ，i c e 技术，提供的w e bc o n 仃o l s 封装了许多 s u p e 讹pi s n e t 应用服务的缺省g i s 功能，减少了应用系统的开发难度和周期， 大大降低了项目成本；调整了多进程和多线程策略和技术，提高了系统的用户并发 访问量：同时支持多种类型客户端，具有简单友好的开发界面。 2 3 2o r a c l e 数据库技术 在常用的大型数据库软件中，0 r a c l e 数据库在开放性、可伸缩性、安全性、使 用风险、支持的客户端模式等方面要优于s q l 、d b 2 等软件。o r a c l es p a t i a l 可以统 一管理空间和属性数据，已成为非传统数据存储的首选。 2 3 3 m s 技术 皿m s 是根据数据资源的分散异构和多样性设计的，用元数据服务器管理多台数 据服务器，数据提供者将数据上载到数据服务器，将元数据登录到主数据中心的元 数据服务器，系统建立连接并统一管理。数据提供者的数据上载后，其本地计算机 数据便不再使用，仍保持原格式。用户需经过服务器的授权才能使用，通过元数据 检索所需数据，进行浏览或下载。这既保障了数据所有者的利益，又方便了用户的 查询，而且元数据服务器和数据服务器可无限扩展。使用讧s 系统，石家庄市消防 局及其下属部门、其他一些部门或科研工作者便可通过局域网、n e m e t 访问系统创 建元数据库，注册数据或查找可用数据。在下面章节里会有专门论述。 2 3 4 c o m 技术 c o m 为w i n d o w s 提供了一个统一的、可扩展的和面向对象的通信协议，它负 责将各种毫不相关的软件连接在一起，并不参与其余事务，连接建立以后，两个模 块就可以通过接口结构进行通信。如报警电话的接入，是通过接口设备和c o m 组 件读入c 扛s 系统，供其进行分析处理并将处理结果返回中队和火灾现场；而g p s 与 g 璐之间，是在g p s 接收机采集数据后，经过后处理软件s p e c 仃u m s u r v e y 转换成系 统能读取的数据格式，系统根据g p s 接收机采集的数据进行动态跟踪和定位导航。 2 3 5 有线和无线通信技术 有线通讯主要指通过电话报警，为传统的消防通信方式；无线通信技术主要指 g s m 无线移动通信技术，g s m 全球数字移动系统是目前国内覆盖最广、系统可靠 性最高、话机拥有量最大的数字移动蜂窝通讯系统，主要负责指挥监控中心与车载 控制前端之间各种信息的双向转发，与常规，i 无线通讯网相比，它不但通 讯范围广、系统运行可靠，而且经济实用、投资少、易普及，减少了各专用通讯网 基站的重复投资建设。 g s m 通信模块是独立的硬件模块，采用事件驱动处理串行端口的信息交互。通 信管理子模块主要负责短消息的传输和接收等处理。g s m 系统结构见下图。 r _ 。_ _ _ - _ 。一_ _ _ 。l ： o s s ：ll 图2 3g s m 系统结构 其中各部分含义如下： 0 s s ：操作支持子系统；b s s ：基站子系统；n s s ：网路子系统；n m c ：网路 管理中心；d p p s ；数据后处理系统：s e m c ，安全性管理中心：p c s ：用户识别卡 个人化中心；0 m c ：操作维护中心；m