劉繼鵬, 肖海紅, 邵立康
(1. 河南工程學(xué)院土木工程學(xué)院,河南 鄭州 451191;2. 解放軍陸軍軍官學(xué)院四系,安徽 合肥 230031)
自2008年以來(lái),中國(guó)圖學(xué)學(xué)會(huì)制圖技術(shù)專業(yè)委員會(huì)先后舉辦了6屆“全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽”,涉及機(jī)械、建筑、水利和道橋4個(gè)方向,幾乎涵蓋了高等學(xué)校工科大部分專業(yè),參賽規(guī)模不斷擴(kuò)大,社會(huì)影響力不斷提升。全國(guó)決賽選手從最初的幾百人到目前的一千多人,帶動(dòng)各省市初賽、預(yù)賽數(shù)萬(wàn)人,形成了學(xué)校-省市或地區(qū)-全國(guó)三級(jí)競(jìng)賽體制。隨之帶來(lái)的是競(jìng)賽的管理問(wèn)題,如何科學(xué)、高效地對(duì)競(jìng)賽進(jìn)行管理,成為擺在我們面前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
GIS是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、空間科學(xué)、信息和管理科學(xué)于一體的新興邊緣學(xué)科[1],它是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下,運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論,科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù),以提供對(duì)規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)[2]。GIS由于其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和空間分析功能,可以應(yīng)用于成圖大賽競(jìng)賽管理,從而實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽管理的信息化和智能化。
本文在地理信息系統(tǒng)專業(yè)軟件MapInfo環(huán)境下,利用MapXtremeNT和ASP進(jìn)行競(jìng)賽信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),將高校空間屬性數(shù)據(jù)與參賽隊(duì)的地理分布圖形相結(jié)合,實(shí)時(shí)分析各參賽隊(duì)的信息資料,易于操作,顯示更為直觀,便于競(jìng)賽管理部門及參賽各方發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行改進(jìn)。
系統(tǒng)利用MapX5.0、MapInfo Spatial For Microsoft SQL Server2000和地圖服務(wù)器構(gòu)建基于C/S架構(gòu)的成圖大賽GIS系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)全國(guó)高校地理信息數(shù)據(jù)的發(fā)布和數(shù)據(jù)共享、高校與其他地物的地理空間信息定位、查詢與分析。系統(tǒng)采用基于C/S的三層體系結(jié)構(gòu):①數(shù)據(jù)表現(xiàn)層:用于全國(guó)高校分布空間數(shù)據(jù)、全國(guó)城市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)與相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)與管理;②應(yīng)用服務(wù)器層:利用基于MapX對(duì)用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理,并返回分析結(jié)果;③數(shù)據(jù)服務(wù)層:負(fù)責(zé)用戶客戶端與地圖服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,系統(tǒng)將用戶需求信息或請(qǐng)求處理結(jié)果返回給用戶,將圖片、文字以網(wǎng)頁(yè)方式組織起來(lái)。
這種基于C/S的GIS三層體系結(jié)構(gòu),將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)應(yīng)用分開(kāi),可方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)各類數(shù)據(jù)的組織、管理、應(yīng)用和發(fā)布,提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性與可擴(kuò)展性。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
采用數(shù)字地圖作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來(lái)源,保證成圖大賽GIS系統(tǒng)所需的基本信息以及系統(tǒng)的運(yùn)行效率,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程圖如圖2所示,主要由以下3部分組成:
(1)空間數(shù)據(jù)采集:利用MapInfo Runtime7.5完成數(shù)字地圖制作,包含紙質(zhì)地圖的矢量化及其他數(shù)字資料的轉(zhuǎn)化。數(shù)字地圖要素主要包含城市和大區(qū)基礎(chǔ)地理信息、高??臻g信息及其他基礎(chǔ)地理信息等,并通過(guò)ODBC將完成的地圖上載到空間數(shù)據(jù)庫(kù)中[6]。
(2)成圖大賽數(shù)據(jù)采集:每屆成圖大賽參賽高校數(shù)據(jù)通過(guò)兩種方式采集,一是通過(guò)報(bào)名網(wǎng)站直接錄入信息進(jìn)行參賽報(bào)名;二是通過(guò)郵件反饋按規(guī)定格式填寫(xiě)的報(bào)名表,然后由管理員批量導(dǎo)入系統(tǒng)中。參賽高校報(bào)名數(shù)據(jù)包含:參賽學(xué)?;拘畔ⅲQ、專業(yè)類別、領(lǐng)隊(duì)、聯(lián)系方式等)、指導(dǎo)教師信息、參賽學(xué)生信息(姓名、性別、參賽模式、建模軟件、身份證號(hào)等)。
(3)成圖大賽比賽數(shù)據(jù)處理:根據(jù)采集的成圖大賽數(shù)據(jù),系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)流在監(jiān)考教師管理、考場(chǎng)安排、考卷審閱管理、成績(jī)管理和獲獎(jiǎng)信息管理等模塊的處理,最終得到一系列比賽數(shù)據(jù),進(jìn)而完成本次比賽系統(tǒng)管理。
(4)成圖大賽數(shù)據(jù)分析:通過(guò)對(duì)單屆或多屆比賽數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析統(tǒng)計(jì),為科學(xué)決策提供服務(wù)。
圖2 系統(tǒng)工作流程
系統(tǒng)主要由成圖大賽數(shù)據(jù)維護(hù)子系統(tǒng)和GIS子系統(tǒng)兩部分構(gòu)成,數(shù)據(jù)維護(hù)子系統(tǒng)主要有參賽數(shù)據(jù)維護(hù)、常規(guī)操作、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能模塊[7];GIS子系統(tǒng)主要有高校空間數(shù)據(jù)編輯、成圖大賽空間分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表和基礎(chǔ)地理信息查詢分析等功能模塊。
(1)常規(guī)操作:為GIS系統(tǒng)的一些基本功能,例如放大、縮小、漫游、鷹眼導(dǎo)航等功能,使用者可在GIS系統(tǒng)中自助查詢所有需要的信息,包括參賽隊(duì)基本信息、成績(jī)和獲獎(jiǎng)信息等。
(2)空間數(shù)據(jù)采集:全國(guó)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)及高校空間數(shù)據(jù)采集,以2013年6月21日教育部公布的高?;緮?shù)據(jù)為準(zhǔn),全國(guó)高校共計(jì)2921所。
(3)參賽高校數(shù)據(jù)采集:成圖大賽參賽學(xué)校信息的采集,為了方便參賽學(xué)校,大多數(shù)信息采用下拉菜單直接選擇,僅姓名、電話、身份證號(hào)碼為人工錄入。
(4)考場(chǎng)安排:根據(jù)本次比賽高校信息(單位信息、專業(yè)類別、比賽類型、參賽人數(shù)等)以及承辦單位提供的考場(chǎng)信息,系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置不同專業(yè)的考場(chǎng)類型、時(shí)間、考場(chǎng)、考場(chǎng)人數(shù)、建模軟件等信息,自動(dòng)進(jìn)行隨機(jī)排號(hào),完成比賽考場(chǎng)的安排,同時(shí)輸出考場(chǎng)座單號(hào)和桌面貼條信息。
(5)監(jiān)考教師管理:系統(tǒng)設(shè)置監(jiān)考教師信息庫(kù),當(dāng)考場(chǎng)信息安排完成后,進(jìn)行監(jiān)考教師的隨機(jī)安排,原則是本校教師不監(jiān)考本校學(xué)生所在考場(chǎng)。
(6)考卷審閱管理:系統(tǒng)設(shè)置考卷審閱教師信息庫(kù),當(dāng)考場(chǎng)信息安排完成后,進(jìn)行審閱教師的隨機(jī)安排,原則是本校教師不審閱本校學(xué)生考卷。
(7)成績(jī)管理:比賽結(jié)束后,審閱教師將最終成績(jī)填寫(xiě)在系統(tǒng)提供的本考場(chǎng)成績(jī)單模板中,提交系統(tǒng)管理員,管理員收集全部考場(chǎng)的成績(jī)單后批量導(dǎo)入系統(tǒng)中,并完成自動(dòng)排序。
(8)獲獎(jiǎng)信息管理:成績(jī)信息導(dǎo)入完成后,系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的獲獎(jiǎng)比例進(jìn)行獲獎(jiǎng)信息提取,分團(tuán)體獎(jiǎng)和單項(xiàng)獎(jiǎng)。當(dāng)對(duì)已經(jīng)提取的獲獎(jiǎng)信息進(jìn)行確認(rèn)后,就無(wú)法對(duì)獲獎(jiǎng)信息進(jìn)行修改,同時(shí)生成獲獎(jiǎng)編號(hào)。對(duì)已經(jīng)設(shè)置獎(jiǎng)項(xiàng)的類別進(jìn)行輸出,包含:打印獲獎(jiǎng)信息、公示獲獎(jiǎng)信息和打印獎(jiǎng)狀。系統(tǒng)內(nèi)置獎(jiǎng)狀模板,獎(jiǎng)狀由制圖技術(shù)專業(yè)委員會(huì)專門設(shè)計(jì)。
(9)成圖大賽數(shù)據(jù)分析:通過(guò)對(duì)單屆或多屆比賽數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析統(tǒng)計(jì),包含單次比賽“省區(qū)”和“大區(qū)”各專業(yè)學(xué)校統(tǒng)計(jì)分析、單次比賽“省區(qū)”和“大區(qū)”獲獎(jiǎng)學(xué)校統(tǒng)計(jì)分析、多次比賽“省區(qū)”和“大區(qū)”獲獎(jiǎng)學(xué)校統(tǒng)計(jì)分析,并進(jìn)行GIS專題圖制作,為圖學(xué)會(huì)的決策提供服務(wù)。
(10)基礎(chǔ)地理信息及其他功能:區(qū)域選擇功能(矩形選擇、圓形選擇、多邊形選擇),并可統(tǒng)計(jì)出選擇的高校信息,地圖顯示部分能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)出,背景圖控制(添加和刪除),編輯密碼保護(hù),數(shù)據(jù)備份等功能。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包含空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù),如圖3所示。
空間數(shù)據(jù)庫(kù)由基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和高校空間數(shù)據(jù)組成,基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要由省區(qū)、大區(qū)、道路、建筑物、河流及其他注記組成,構(gòu)成系統(tǒng)中的底圖;高??臻g數(shù)據(jù)主要包括高校名稱、位置信息、專業(yè)類別、通訊地址等。
屬性數(shù)據(jù)庫(kù)主要由兩部分組成:省區(qū)、大區(qū)、高校各要素屬性數(shù)據(jù)和地理基礎(chǔ)信息屬性數(shù)據(jù)。
圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)
成圖大賽GIS專題圖制作是將比賽數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合,利用GIS空間分析功能進(jìn)行專題圖制作,并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,為圖學(xué)會(huì)的科學(xué)決策提供服務(wù)。主要分單次和多次大賽專題圖制作。
單次比賽包含各專業(yè)參賽高?!笆^(qū)”和“大區(qū)”分布專題圖、各專業(yè)參賽高?!笆^(qū)”和“大區(qū)”獲獎(jiǎng)分布專題圖等。以2013年“第六屆‘高教杯’全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽”為例,進(jìn)行參賽及獲獎(jiǎng)專題圖制作,如圖4、圖5,表1、表2所示。
圖4 2013年參賽高校“省區(qū)”分布專題圖
表1 2013年參賽高?!笆^(qū)”分布統(tǒng)計(jì)表
從2013年參賽高校“省區(qū)”分布專題圖中可以看出,2013年參賽隊(duì)集中于東北、華北、華東、華中及華南,西北及西南幾乎沒(méi)有高校參與,其中內(nèi)蒙、寧夏、新疆、青海、西藏、云南及廣西等地沒(méi)有一所高校參加,也有部分省份僅有1~2所高校參與。說(shuō)明主辦方在這些省份的宣傳工作力度不夠,同時(shí)也跟大多數(shù)邊遠(yuǎn)省份教育資源短缺,教育實(shí)力不強(qiáng)有很大關(guān)系。數(shù)據(jù)告訴我們今后圖學(xué)會(huì)應(yīng)重視邊遠(yuǎn)及落后省份的圖學(xué)教育,采取措施提升這些省份的圖學(xué)教育水平。
圖5 2013年參賽高?!按髤^(qū)”獲獎(jiǎng)情況分布專題圖
表2 2013年參賽高?!按髤^(qū)”“團(tuán)體獎(jiǎng)”統(tǒng)計(jì)表
從2013年參賽高?!按髤^(qū)”獲獎(jiǎng)情況分布專題圖中可以看出,華北、華中、華南及西南地區(qū)的成績(jī)相對(duì)要好一些,查閱成績(jī)發(fā)現(xiàn),北京、山東、廣東、重慶和陜西等省份的成績(jī)較好,團(tuán)體獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)率在50%以上,而華東地區(qū)成績(jī)不夠理想,上海、江蘇及浙江的團(tuán)體獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)率均不超過(guò)20%。這和競(jìng)賽培訓(xùn)方式有一定的關(guān)系,這些地區(qū)的部分高校集訓(xùn)的周期會(huì)比較短,管理上比較自由,更多的是發(fā)揮參賽學(xué)生的自覺(jué)性。
多次比賽專題圖制作是系統(tǒng)管理員根據(jù)連續(xù)幾年的參賽數(shù)據(jù),包含各專業(yè)參賽高?!笆^(qū)”和“大區(qū)”分布專題圖、各專業(yè)參賽高?!笆^(qū)”和“大區(qū)”獲獎(jiǎng)分布專題圖等。以2011-2013年連續(xù)3年的全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽數(shù)據(jù)為例,進(jìn)行參賽及獲獎(jiǎng)專題圖制作,如圖6,表3所示。
圖6 2011-2013年參賽高?!笆^(qū)”“機(jī)械類”分布專題圖
表3 2011-2013年參賽高?!笆^(qū)”“機(jī)械類”分布統(tǒng)計(jì)表
以機(jī)械類為例,查看2011-2013年參賽高校“省區(qū)”“機(jī)械類”分布專題圖可以發(fā)現(xiàn),參賽高校的數(shù)量不斷發(fā)生變化,參賽隊(duì)伍的變化和賽事承辦地有很大關(guān)系。2011年比賽在哈爾濱舉行,東北地區(qū)的參與熱情就比較高,而華南地區(qū)的高校參與的就比較少;2013年比賽在廣州舉行,東北地區(qū)的參與熱情馬上就降低了,而華南地區(qū)的參與熱情也相應(yīng)提高了;同樣可以看出2012年比賽在上海舉行,華東地區(qū)的高校參與的就多。造成這種結(jié)果的原因,應(yīng)該和各個(gè)高校對(duì)學(xué)科競(jìng)賽的支持力度有關(guān),于是當(dāng)競(jìng)賽地點(diǎn)比較遠(yuǎn)時(shí),參賽的成本超出了學(xué)校的承受能力,部分高??赡軙?huì)放棄參賽,這在今后主辦方選擇參賽地點(diǎn)時(shí),應(yīng)該作為一個(gè)影響因素予以考慮。
全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽信息系統(tǒng)是基于GIS的環(huán)境下開(kāi)發(fā)的,使用方便,環(huán)境友好,真正實(shí)現(xiàn)了競(jìng)賽管理的信息化和智能化。競(jìng)賽管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了賽前、賽中、賽后的科學(xué)管理。競(jìng)賽專題圖的制作讓我們可以發(fā)現(xiàn)目前圖學(xué)教育中存在的一些問(wèn)題并進(jìn)行改進(jìn),對(duì)圖學(xué)工作者進(jìn)行圖學(xué)教育的改革與創(chuàng)新具有很大的借鑒意義。
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