发布时间：2023-03-17 18:00:57
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关键词:GIS;环境地理信息系统;空间数据库
一、环境地理信息系统的概念
环境地理信息系统(GeographicInformationSystemforEnvironment,简称EGIS)是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和环境信息的计算机软硬件系统。它是GIS技术在环境领域的延伸,是GIS技术与环境监测技术、环境管理技术等各种环境信息分析和处理技术的集成。环境地理信息系统的主要功能有:
1.基本功能包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑,以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加、修改、删除点、线、面或修改其属性信息;制图功能可以灵活多样地制作和显示及输出各种专题地图,如污染分布图、水功能区划图、环境规划图等等,地理要素可放大缩小以显示不同的细节内容,并能够测量地图上线段的长度或指定区域的面积。
2.空间统计分析(SpatialStatisticsAnalysis)是指对空间数据库中的专题数据进行统计分析。毕业论文包括各种属性数据的集征数、离散特征数及其分类分级统计等。
3.叠加分析(OverlayAnalysis)功能允许两个或多个图层在空间上比较各空间要素和属性,分为合成叠加和统计叠加。合成叠加得到一个新图层,它将显示原图层的全部特征,交叉的特征区域仅显示共同特征;统计叠加可以统计一种空间要素在另一种空间要素中的分布特征。对不同的图层进行叠加分析,从而获得各种感兴趣信息,如利用类型叠置分析获取新的类型。如土壤图与植被图叠置,以分析土壤与植被的关系,可以计算某一区域内的植被类型的数量及面积,即通过对同一地区、相同属性、不同时间的栅格数据的叠置,可以分析由时间引起的变化,通过与所需提取的范围的叠加运算,快速地进行范围内信息的提取等。
4.缓冲区分析(BufferAnalysis)是GIS的基本空间操作功能之一。例如,某地区有危险品仓库,要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围,这就需要进行点缓冲区分析,结合与居民地图层的叠加分析,可以获取需要疏散的人口数等等。
综上所述,空间分析是地理信息系统软件的核心,空间统计分析、叠加分析、缓冲分析等功能为环境地理信息系统提供了强大的环境分析功能与广阔的应用空间。随着其功能的不断完善和发展,环境地理信息系统将为环境各部门提供一个功能强大的空间信息服务和管理工具,成为各部门日常工作不可或缺的工作手段。
二、环境地理信息系统的具体应用
由于环境地理信息系统具有强大的信息服务和管理功能,具有广泛的应用范围。具体体现在两个方面,一是它可以应用在环境管理的各个环节,如区域环境规划、环境监督管理、区域环境监测及环境评价研究等;二是它可以广泛应用在国家、省、市等不同层次的管理。下面简单介绍一下它的具体应用。
1.电子地图使环境管理工作变得轻松直观
由于采用空间数据和数据库挂接,改变了传统的信息管理方法,地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图,实现了数据可视化。它使环境主管部门对各种环境要素的管理变得直观、简单和轻松。如通过直接对地图要素进行查询,可以获得环境监测点位、污染源等的空间分布及其与环境敏感区域的空间关系等信息。可以对各种环境数据进行综合的统计并分析以及采用直观的丰富多样的表现方式进行展示,为环境决策提供科学快捷的支持。
2.强大的环境规划手段
区域环境规划是EGIS应用发展的重点领域之一,目前基于EGIS的环境规划模型还处于深化研究阶段,将环境应用模型与GIS集成为一体,可以为环境规划提供更强大的技术手段。由于应用EGIS能够更好地考虑和评价建设项目对环境的影响,因此在建设项目的环境评价中得到广泛应用。
3.危险物运输管理
借助GIS的运行路径选择功能,可以对危险物转移运输线路进行优化选择,能避开人口集中居住区、饮用水源地等环境敏感区域制定运输计划。并可以通过GPS对危险物的运输线路进行实时监控。
4.环境模型模拟分析
环境模型在环境决策中有着重要的作用,如可以通过模型模拟出污染事故发生后各个时间的扩散情况,为决策提供科学的参考依据。硕士论文常用的模型主要有大气扩散模型、1维水污染扩散模型、2维水污染扩散模型等等,实现各种模型的模拟结果的生成、2维和3维的显示等功能。
5.为数字环保提供技术平台
数字环保是最近提出来的终极环境管理系统,它是继数字地球概念提出以后,环保领域提出的新概念,它将是未来十年环保领域信息化建设的终极方向,EGIS作为数字环保的基础平台,将能够为用户提供实时动态环境信息服务,也能够为环境管理者提供决策信息,逐步控制污染,改善环境状况,提高人民生活水平。三、国外环境地理信息系统的研究重点
1.数据采集的技术比选
当前环境管理决策要求EGIS提供的数据种类及其范围都在不断扩大,同时信息采集技术也有了很大的发展,包括GPS技术、视频技术、高清晰卫星图像、实时环境监测技术等等。这些实时信息采集系统都有很多传感器,包括空气质量、温度、气压及水质等等。如最近微软公司正在基于VirtualEarth开发一项新技术,用户可以在地图上搜索大量的实时信息,如道路拥堵情况、天气状况、空气质量,甚至是汽油价格等等实时信息,这需要大量的传感器采集空间及其相关的实时信息,这无疑会推动更多的数据采集技术的开发。
2.EGIS与环保信息化之间如何协调发展可以预计未来五年内EGIS将会与环境信息化越来越紧密地集成起来,发挥良好的社会经济效益,大大提高现有的环境管理与决策水平。二者的紧密集成还需要研究以下问题:
1.制定所需空间数据及环境数据的标准,以保证系统的扩展性与兼容性;
2.空间数据的获取渠道以及更新途径,以保证系统的可用性及可靠性;
3.研究以何种方式进行有效集成,并分析这种方式的可行性;
4.研究环境信息与空间信息及其分析、模拟结果的综合表现方式;
5.建立示范项目以便分析和测试集成的效果。
3.海量空间数据库管理技术
随着空间信息与环境信息的积累,EGIS的数据库的维护会变得越来越重要,新的数据采集技术可能会使数据量以几何级数增长,海量数据的存储与维护是要继续研究的课题。如:采用什么技术来实现空间数据的更新与历史数据的备份?如何实现新旧空间数据的合并和统一?如何利用数据挖掘与信息抽取技术来更好地发挥数据的利用价值?遥感数据如何才能得到有效的利用?等等。
四、发展环境地理信息系统的策略探讨和建议
随着国外EGIS技术的逐渐成熟和数据采集技术的快速发展,建立环境地理信息系统的条件开始逐渐成熟,而且将成为我国发展GIS的重点领域,从GIS在我国近几年的发展领域也可以看出这种趋势。当前我国有关部门已经开始着手进行环境地理信息系统的开发,并进行了一些有益的尝试,如广东省环境信息中心开发的珠三角水环境信息管理系统等,但鉴于我国GIS基础工作薄弱,特别是基本的空间信息数据库尚未建立,因此EGIS的开发费用十分巨大;加上EGIS的发展涉及众多部门和多种技术,因此有关部门应当重视和开展我国EGIS的发展策略研究。
发展EGIS应当采用“统一规划、注重基础、紧密跟进、高起点开发、协调发展”的发展策略。
1.统一规划。由于EGIS的发展不但涉及众多环境部门,还包括与其他各级政府管理部门(如土地管理、环保、环境管理等部门)之间的信息交流;同时又涉及多种信息技术,而信息技术发展的速度十分迅速,为了降低空间数据资源采集和管理的成本,为了适应未来发展的需要,必须在多方部门的参与下,统一规划和构建EGIS的发展框架。
2.注重基础。由于我国GIS发展基础薄弱,数据基础是系统生命力的关键,失去了完善可靠的基础数据的支撑,系统的功能再强大也不能发挥其作用,因此要在统一规划的思路和明确的发展框架下,不断加强基础空间数据库和基础环境数据库的积累与建设。
3.紧密跟进、高起点开发、协调发展。职称论文在技术上紧密跟进国外先进的GIS技术,高起点进行系统开发,与我国的信息产业发展速度相协调,共同发展适合我国国情的EGIS。
当前我国各地许多部门虽然已经开展了EGIS的研究与开发,但这些开发均是出于本部门的需要,很少考虑到将来部门之间的数据交流和共享,加上没有全国性的EGIS发展框架和数据标准,数据的通用性将成为
影响EGIS开发的关键因素,建议有关部门及时组织开展EGIS发展体系和框架标准的研究。
五、结束语
地理信息系统是近二十年来迅速发展的信息技术的重要组成部分,它的应用已经从早期的矿产资源管理拓展到与空间地理相关联的更广泛的领域,特别是在环境领域,原有的多种环境信息处理技术(环境模型、环境规划分析)正在与地理信息系统融合,逐渐形成具有强大功能并具有环境特征的地理信息管理系统,即环境地理信息系统(EGIS)。它将成为各个环境管理部门日常信息处理不可缺少的新工具。它将彻底改变传统的信息处理方式。可以说它是环境管理进入信息时代的标志。
参考文献:
镇江市基础地理信息管理与服务系统的建设，是一项复杂而又艰巨的信息化工程。使用大型数据库管理系统Oracle来管理空间和属性数据。对于空间数据，使用ArcSDE做为中间层服务管理空间数据，实现多源数据的无缝集成。通过空间数据库管理系统将分别建立的基础地形数据库、数字影像数据库、测绘成果数据库、控制测量成果数据库、元数据库、系统维护管理数据库和其他专题数据库进行统一的管理。各种比例尺、各种类型的空间数据库的空间数据能够相互套合、相互叠加，形成集成化的空间数据库。在地形数据库中进行更新操作时，任何外部数据入库和数据库数据的修改都必须首先在工作库中进行，检查无误后才能从工作库更新到现势库，同时把更新对应的原始数据导入到历史库形成数据库数据更新历史库(如图2所示)。
2系统功能实现
1)测绘成果管理子系统测绘成果管理子系统是帮助测绘成果数据管理人员灵活、方便、快捷地管理及使用测绘成果数据，通过统一的界面操作不仅能够实现对测绘成果数据的录入、修改、删除和提取等一般操作，还可以有效地查询和统计测绘成果库的数据信息。其管理的数据内容包括DLG，DEM，DOM，DRG(4D产品)等标准图幅数据，零星图、竣工图等非标准图幅数据，以及控制点测量数据。系统主要功能为数据的入库、更新、删除、检索、浏览、提取，以及实现相关表、参数的配置。测绘成果管理系统将测绘成果数据按测绘任务和数据类型进行建库管理，并提供方便、快捷、直观的数据检索提取功能，主要包括:测绘项目管理、测绘成果管理、测绘成果检索、成果管理配置、控制测量成果管理等(如图3所示)。图3测绘成果管理子系统功能结构图Fig．3Mappingresultsmanagementsubsystemfunctionalblockdiagram2)空间数据管理子系统空间数据管理系统基于流行的GIS平台(ArcGIS)开发，是提供GIS数据浏览、数据检索、元数据检索、数据分析、制图打印、DEM数据浏览等功能的数据管理平台(如图4所示)。图4空间数据管理子系统功能结构图Fig．4Spatialdatamanagementsubsystemfunctionalblockdiagram空间数据管理系统是整个系统中最核心的部分。它以空间数据库为核心，实现数据质量检查、数据转换、数据入库、数据整合、数据更新、数据浏览(包括历史数据)、数据库管理等系列数据管理功能;对发生在诸如接收来自生产体系的数据源，向用户服务平台、产品开发平台提供成果数据，在数据库管理等事件过程中的所有数据流转和数据处理的操作进行统一管理;为前端用户服务平台的信息、数据分发、数据交换中的数据交接等环节提供数据保障和技术支持;为综合利用的产品开发平台提供数据资源，并支持对基础空间数据库进行数据挖掘和深层次开发应用;为数据生产体系提供原始数据的供应保障和成果数据的质量监理和入库管理;为不同来源、不同格式的数据提供数据转换功能。3)系统子系统数据系统通过ArcIMS构建GIS网络，提供元数据目录、目录搜索、GIS数据和元数据获取服务、地名词典服务以及网络制图服务。可以定制ArcIMS服务，从GIS库和测绘成果库中提取相应数据快照，生成ArcXML文件，与客户端进行交互，实现网络GIS的数据浏览与元数据功能(如图5所示)。4)系统配置子系统对于任何一个大型的信息系统来说，系统维护都是一个必不可少的方面，用于整个基础地理信息系统的日常维护管理，需具有特定权限的系统管理员才能登录和操作，整个系统包括用户功能权限管理、符号管理、数据树图管理、系统参数管理等。系统维护的目的是保证整个系统正常而可靠地运行，并能使系统功能不断得到改善和提高。本子系统功能结构如图6所示。
3关键技术
3．1多源、多尺度数据的集成
地理空间数据具有不同比例尺、不同数据类型等特征，本系统通过建立统一的数据交换标准来约束并规范已有的各类地理信息系统以达到空间数据共享、降低数据维护成本，以及保证数据获取、更新、建库、产品制作、分发服务以及质量控制等过程的科学性和高效率。采用对象－关系数据库(如Oracle)结合空间数据引擎技术(SDE)对空间数据进行分类组织、分级存储，形成了一个空间数据的金字塔结构，并建立多源、多尺度空间数据之间的几何关联关系，实现空间数据的无缝拼接与漫游。
3．2元数据技术
元数据库是对基础地理信息资源的描述，是镇江市基础地理信息管理与服务系统数据库之间沟通的纽带，主要负责在数据流转的各个环节中对数据进行处理、整合等操作所产生的信息进行管理。结合建库的实际需求，本系统的元数据分为“标准元数据”(或者基本元数据)和“成长元数据”(或者扩展元数据)。元数据对海量数据的管理起着至关重要的作用，它的实现为满足社会各行业用户对各类空间地理数据的需求提供了高效、可靠的手段，同时为实现网络环境下空间数据共享提供了技术支持。
3．3数据更新与历史数据管理
数据更新是一个繁杂的过程，必须有效地处理好现势数据和历史数据之间的关系，以及数据更新时的并行和冲突问题。本系统建立了完善的数据更新机制，实现了图幅级和要素级两种数据更新模式。另外，采用数据库增量模式、版本技术和数据库迁移技术来管理多个时期的历史数据，保证了基础地理信息数据库的现势性、完整性和准确性。
4结束语
一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统，而是基础测绘管理工作的重要内容，必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此，广西基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。
1.1计算机硬件及网络环境
广西基础地理信息系统将以广西基础地理信息中心作为网络中心，其它各测绘院、机关、测绘管理处、质量检查站等为网络节点，构成一个C/S网络结构。硬件以微机为主，网络中心使用部分服务器及工作站，设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。
1.2软件环境
系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件，如UNIX、WINDOS95、WINDOWSNT及数据库管理软件。基础软件平台应选择国产软件，这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义；在目前国产软件暂时不能满足要求的情况下，可先使用成熟的商业软件（如ARC/INFO,GENAMAP等），但需要保证数据将来能移植到国产软件平台。应用软件（数据采集、数据处理软件、图形图像处理等）宜采用成熟的国产化软件，如武汉测绘科技大学的数字摄影测量系统Virtuozo及测量平差软件包、中国测绘科学研究院的微机数字摄影测量系统、国产矢量化软件GEOSCAN、MAPVECTOR等；部分应用软件自己开发，但要避免低水平的重复开发现象。
1.3技术标准体系
系统应具有统一完整的技术体系，如数据采集标准、数据交换标准、数据建库标准、数据质量检查与控制标准、数据更新标准、数据使用标准等。技术标准应采用相应的国家标准和行业标准，当没有国标和行标时，可按国标和行标的建标指导原则建立自己的标准。此外，还应有一批训练有素的技术干部作为系统的支撑。
1.4管理体系
严格地说，广西基础地理信息系统是为满足现代基础测绘管理需要而建立的一套现代化的测绘管理系统，因此必须根据现代计算机网络及办公自动化的特点，建立一套新的管理体系，包括测绘行业管理、生产管理、质量管理、技术管理、成果管理、数据安全管理、数据版权管理等。
1.5数据库
数据库是系统的核心。广西基础地理信息系统的数据库部分包括：
管理数据库：行政办公、人事档案管理、财务管理、测绘行业管理、质量监督管理、测绘生产管理、技术管理等数据。
技术数据库：所有的技术标准、设计书、技术文档说明等。
1/25万数据库：是全国1/25万数据库的分库，包括地形、地名、数字高程模型、景观影象四个部分。
1/5万数据库。
1/1万数据库及基础数字地面高程模型。
1/5千数据库（重点地区）。
数字正射影像库。
大地测量成果数据库。
地名数据库。
境界数据库：包括国界、省界、地区界、市界、县界、乡界、村界、屯界等。
其它专题数据库：如综合区情地理信息系统(9202)专题等。
3广西基础地理信息系统的建设方针
广西基础地理信息系统的建设拟本着“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的方针，综合利用地理信息系统（GIS）技术、办公信息系统（OIS）技术、计算机网络技术以及多媒体技术等技术手段，进行系统建设。同时，系统的建设要高起点并切合实际，以保证系统有较长的生命周期及良好的可扩展性。因此，该系统建设强调以下三个原则：
3.1实用性
确立以满足现代测绘管理工作为主要目标的思路。从实际出发，以解决实际应用问题为主，这样容易见效益，也使得系统自身能获得滚动发展和不断完善、扩充、更新的能力。
3.2先进性
当前，国内外地理信息系统技术应用已取得了一定的经验，因此，本系统的建设在技术方案、系统设计、运行管理等方面应具有一定的先进性，系统的开发建设应采用软件工程学所倡导的开发模式及最新的理论、技术和方法，系统的设计应采用可视化技术、数据流与控制流集成化、软件功能部件化等最新分析设计方法，同时，考虑到系统的发展完善，系统的软硬件配置将具有一定时期的先进性；另外对系统的运行管理要有较高的要求，以保证系统具有一定的先进性和较长的生命周期。3.3可扩展性
根据客观情况，广西基础地理信息系统的建设将是一个不断完善、逐步提高的长期发展过程，这样就要求系统具有较强的可扩展性。
事实上，广西基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础：广西测绘局全局的数字化测绘生产已基本形成规模，计算机的使用已比较普遍，局属各单位基本上都建立了自己的局域网，各级领导对此已有一定的认识，1996年成立的广西基础地理信息中心已经从整体上考虑这方面的有关问题。只要领导重视，各方面共同努力，此项工作会取得较快的进展。
4须重点考虑的几个问题
广西基础地理信息系统的建设，在技术方面已基本成熟，只要遵循上述提出的“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的建设方针，系统建设工作可顺利开展。在实施过程中，须重点考虑如下几个主要问题：
4.1经费投入问题
系统建设需要大量的经费投入。一方面，广西基础地理信息系统属于基础测绘项目，部分经费可从基础测绘经费中投入。另一方面，系统建设工作属科研项目，应投入部分科研经费。部分专题数据库建库经费可从专题经费中解决（如9202工程）。类似如地名数据库、境界数据库这样的专题建设费用可联合其它有关部门共同解决。
4.2管理问题
现代技术发展给测绘管理工作提出的挑战是不可避免的，与其被动地接受，不如主动地迎接。广西基础地理信息系统的建设，必定给测绘局乃至测绘系统的行政管理、生产、质量管理、测绘成果管理等带来重大变化。如测绘成果提供方式由现在的模拟产品方式向数字化产品方式过渡，再如数字摄影测量技术将使现在航测生产方法彻底改变，在相当长的一段时期内，模拟测绘产品与数字化测绘产品并存等等，其中有一系列问题需要研究和探讨。
4.3人才问题
技术的发展和应用离不开高素质的技术人才。测绘行业过去一段时期人才流失比较严重。新技术的发展与应用一方面可锻炼和培养人才，另一方面可吸引人才，给技术人才以用武之地。
4.4数据版权问题
模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响，数字化测绘产品的版权问题亟待解决，因为数字化产品一经提供，可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题，除了法律外，还需要制定一系列的管理规章制度，如“权威数据审查制度”，当项目设计者提交设计成果时，同时应提交所使用的基础数据的来源证明，以限制数据的非法使用。
按照用电设备性质和功能，地下通信工程的电力负荷一般可分为四类：通信与指挥自动化负荷（数据传输设备、指挥调度终端、无线电台设备、内部电子设备等）、动力负荷（风机、水泵、电动门和仓库桁吊等）、照明负荷（应急照明、普通照明和特殊照明等）、生活保障负荷（空调、炊事设备、生活电器等）。按照电力负荷的重要程度、供电连续性及中断供电造成的损失和影响的程度的不同，地下通信工程中的电力负荷分为三级［1］：①一级负荷：与作战指挥和内部防护直接相关的负荷，包括指挥通信系统、三防（防核辐射、防化学烟雾、防生物战剂）系统、指挥大厅的通风系统、照明系统等；②二级负荷：内部非核心功能区的通风系统、照明系统，及维护内部环境所必须的机械动力设备。中断供电将明显恶化内部生存环境；③三级负荷：除上述一级、二级负荷以外的其他负荷。
2电力负荷特性分析
地下通信工程平时少数人员维护，战时首长机关进驻。其备战工程的性质，决定了工程内部的设备平时动用少，战时任务重。根据设备性能参数及维护使用的实际情况，地下通信工程内部电力负荷有以下特性。
（1）通信与指挥自动化负荷。通信与指挥自动化设备所需的－48V直流电，由380V交流电整流变换而来。由于通信类电子设备基本属于电感（容）性，经过高频整流开关整流器，反映到供电端的电压与电流成非线性关系，电流相位滞后或提前于电压相位，会释放或吸收无功能量。同时由于各类通信电源的变频特性，会对供配电系统产生一定的谐波污染。
（2）动力负荷。电动门、风机和水泵等动力设备均由电机驱动，由于交流电机的性能稳定可靠性更高，因此国防工程内部多为交流笼型电机，直接由380V／220V的工频电驱动。交流笼型电机最大的特性就是电压与电流成非线性关系，且电流相位滞后电压相位，需要从电源吸收感性无功功率，属于电感流负荷。
（3）照明负荷。照明系统中的白炽灯属于电阻流负荷，功率因素为1，电压与电流成线性关系，且同相位，不会对供电端的电压和电流相位造成影响。荧光灯、管形氙灯、高压钠灯等属于电感（容）流负荷，电压与电流成非线性关系，且不同相位，会释放或吸收无功能量，影响供电端的电压和电流。
（4）其它电力负荷。主要有内部人员的生活用电，包括热水器、电磁炉等；还有部分医疗设备的用电。由于用电容量小，对供电端的电压和电流影响不大。
3电力负荷计算方法
电力负荷的变化受多种因素影响，工程中没有普遍适用的公式，而是根据不同的场所和设备，采用符合要求的计算方法。地下通信工程电力负荷属于建筑用电的一种，通常采用的计算方法有利用系数法、二项式法、需用系数［2］。（1）利用系数法是以平均负荷为基础，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。其方法是通过利用系数Kl求出最大负荷的平均功率，再根据设备实际运行中的功率情况，乘以与有效台数有关的最大系数Km得出计算负荷。利用系数法是以数理统计为依据，要确定的系数多，计算步骤复杂［3］。在以往的地下通信工程建设使用中，没有相关的数据积累，难以确定利用系数Kl与最大系数Km，因此当前的负荷计算多不采用。
（2）二项式法是考虑用电设备数量和大容量设备对计算负荷影响的经验公式，二项式法中计算负荷由两个分量组成，一个分量是设备组平均负荷，另一个分量是x台大容量设备工作造成的附加负荷。二项式法过分突出了大型设备对电力负荷的影响，使得计算结果往往偏大，仅适用于机械加工业，局限性大，与地下通信工程内部负荷情况相差较大，使用起来比较困难。
（3）需用系数法不考虑大容量用电设备最大负荷造成的负荷波动，是在对用电设备测量与统计的基础上，给出各类负荷的需用系数和同时系数，然后把设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。地下通信工程供电系统设计的基本依据是用电设备的安装容量，由于运行的设备不可能都满负荷，因此在计算地下通信工程负荷时普遍采用需用系数法。采用需用系数法计算负荷时，由于工程内很多设备都是主备用配套，且主用与备用只有一套运转，因此具体计算时以主用设备容量为依据，同时系数为1。步骤是先将性质不同的用电设备分组，在分组的基础上进行多组的总负荷计算。计算公式如下。
4电力负荷计算实例
下面以某地下通信工程的用电设备数据为依据，采取需用系数法进行电力负荷计算。将工程内的用电设备按性质相同、需用系数相近的原则分类，然后依照公式进行各类用电设备的负荷计算。具体数据如表1所示。在用电设备负荷计算的基础上，对各类负荷进行分类汇总，结果如表2所示。
5结论
论文摘要：从地方一般本科院校教学质量管理的现状出发，基于教育生态学原理剖析了地方高校教学质量管理的本质特点，有针对性地提出创新高校教学质量管理的有效途径。
论文关键词：地方高校教学质量管理生态学
大众化高等教育给地方高等院校的发展带来了空前的机遇，但同时也使得人才培养质量问题变得越来越严峻。如：教学质量保障主体单一，教学质量评价制度不完善，教学管理制度不健全等等，这些问题最终可归结为缺乏科学的质量观，教育经费投入不足，教学管理改革滞后…。地方高校要在激烈的竞争中立稳脚跟，求生存，谋发展，就必须更加注重内涵建设，不断提升人才培养质量。如何加强教学质量管理，建立有效的教学质量保障机制，是地方高等院校共同关注的重点问题。
一、教育生态学与高校教学质量管理
教育生态是指教育应按生态学原理，致力于解决教育过程中“本体自然”、“体外自然”以及两者之间的矛盾，并通过两者的调适和超越，实现教育的和谐发展和良性循环，从而推动社会不断进步。现代生态哲学的广泛影响，必将导致大学教育的思想变革。教育生态化是以生态学的生态观念为价值取向形成的一种教育新理念，是社会可持续发展对教育的必然要求，也是教育系统自身持续发展的迫切需要J。早在1966年，英国教育学家阿什比(Ashby，E．)就已经提出“高等教育生态学(ecologyofhighereducation)”概念，他运用生物学“遗传”的内涵通过对中世纪大学的世界主义的理想、19世纪欧洲大学的主要区别以及欧洲大学向外早期移植的历史背景进行分析，认为“大学构造必须继续使它们自身适应变化的大学环境”L3J，并得出“任何类型的大学都是遗传与环境的产物”的著名论断，为高等教育的研究提供了一个崭新的视角。
从1999年开始，中国高校招生规模逐步扩大，使得高等学校存在的矛盾日益突出：一是师资紧缺，生师比迅速提高；二是教学资源日益紧张，教学仪器设备、图书资料、生均设备值达不到办学要求。这使高等教育生态系统负载加大，同时引发与教育质量的冲突。高等教育大幅度超常规的扩展，高等教育系统的生态资源承载力和生态环境承载力还未来得及提供足够的容纳能力，也没有足够的资源从外界输入，使发展规模与系统的生态承载力不协调，最后必然导致高等教育系统的生态失衡。因此，从生态角度来探讨高校的教学质量管理成为一种有益的探索。
二、地方高校教学质量管理现状的生态分析
高校教学质量管理的生态学分析，其核心就是着眼于高教管理的可持续发展与不断创新。高校管理在一定意义上，就是要营造一个有利于高校生存和发展的生态环境。通过生态分析可以开拓管理的新空间，挖掘形成新的活力，推动管理选择最适宜本校改革发展的办学思路，调动校内外各方面的积极性，凝聚并有效利用各种资源，使学校的教学质量、科研档次及服务社会的水平不断提高，形成内有凝聚力、外有竞争力、发展有潜力的优势和特色。
(一)生态管理问题分析
生态管理问题分析就是用生态管理方法对地方高校管理现状进行剖析。如：把地方高校质量管理对象模拟为生命体和生态系统，然后用生态学的理论和方法分析地方高校质量管理生态系统的层次结构、功能结构、动态演进、协同进化等。目前，教学质量标准的单一性与培养人才的社会适应性之间矛盾凸显，表现为人才质量的多样化、异质化需求与人才培养单一化模式之间的冲突与挑战。地方高校的教学质量管理还呈现出自身突出特点，重视行政管理而忽视学术管理，全员参与管理的机制不畅、积极性不高，管理的刚性太强、柔性不足，从而导致教师教学自由空间少，教学创新积极性不高，教学任务重，知识更新与科技创新时间不足；学生弹性学习选择范围不大，不利于自主学习与个性发展。而且，教学管理队伍尚存在着数量过于庞大，结构不够合理，总体素质不高等问题。地方高校领导者仅凭个人的专业知识和经验来管理学校显然已经远远不够，他们在学校的管理和领导方面的“有限能力”和“有限理性”已是不争的事实。这些问题的出现是机械管理观的体现。生态管理观则强调把高校作为一个有机统一的整体。科学生态世界观要求进行教学质量管理时，必须树立“大管理”的管理观，彻底抛弃那种“只见树木，不见森林”的机械论世界观。就是要抛弃只见个别现象，不见质量管理各个要素之间联系的、僵化的、机械的管理观。现在，以还原分析为根本特征的思维方式已经让位于整体性的生态思维方式。生态方法既给出了从整体上分析问题、处理问题的新模式，从而实现从机械论的还原性世界现向有机论的整体性世界现的转变。
(二)生态环境分析
高等教育质量管理系统是一个开放的系统，它与社会生态系统不断地进行着物质与能量的交换，与其生态环境相互作用。当高等教育生态系统中的各种循环断裂时，为了重新建立平衡，一方面，需要引进能量和资源，另一方面，需要进行内部的环境改造和组织变革，以此进行自我调节，建立新的平衡。
在高等教育大众化进程中，地方本科院校起着举足轻重的作用，规模的快速扩张，造成了优质资源的稀缺，加之地方一般本科院校的发展历史不长，所处地域、经费来源、生源和就业面向等因素的影响和限制，其师资、教学条件等均呈弱势。主要表现在对高等教育经费的投入需求与国民经济承受能力的冲突、高等教育的人才培养输出结构与社会就业岗位和产业结构冲突、高等教育的人才输出流向与区域经济发展的冲突、高等教育的传统文化观与社会文化观念的更新及文化导向的冲突、高等教育的功利主义与理性精神的冲突等。这些冲突将导致高等教育系统生态平衡的失调。地方高校只有根据社会环境及未来发展趋势及时调节和完善自身内部结构，才可能与社会形成和谐共生关系。
(三)生态发展分析
地方高校作为高教发展的急先锋，其突出表现为教育质量发展与社会需求之间的失衡，表现在有限的教育教学水平、教学条件与不断发展的办学规模之间的矛盾日益突出，从而教育教学质量问题随着招生数量的膨胀而成为关注的焦点。短时间内，地方高校在规模上急剧发展，教育投人明显不足，可能会使自身的教育系统超越其生态承载力而破坏系统的生态平衡，最终导致教育危机的发生。目前有调查表明，地方高校发展所需的生态承载力已接近甚至部分超出系统生态承载力的阈值，这必须引起全社会高度重视。地方高校只有在进行校情分析的基础上，结合国家社会发展需要和世界教育发展趋势，寻找和开拓自身生存与发展的新空间，确定高校管理的生存策略和发展策略，使得人一教育一环境这一复合生态系统更加合理、高效地运行。
三、创新地方高校教学质量管理的新思维
地方高校立足于自己的生态环境，着眼于生态适应与生态改造，创新管理思维，实现高校管理与生态环境的良性互动、和谐共生。
(一)从统一到分类指导，多样化、特色化发展的追求
生态系统的自我调节和平衡能力主要决定于系统成分的多样性和结构的复杂性。因此，多样而异质有利于高教管理系统的平衡与稳定，具有发展生机和潜力，是其实现可持续发展的结构性基础。为此，必须抛弃计划经济体制下形成的“大统一”观念，鼓励分类指导，追求高等教育的多样化、特色化发展。在共生与竞争的生态环境中，由重统一管理向重多样化管理转变，在管理中努力实现教育效益的最大化，鼓励共生基础上的错位竞争、特色竞争。
(二)从盲从到理性，在开放中不断优化生态环境平衡是高教管理生态系统的核心和灵魂。在动态平衡下，该系统内容的整体性以及功能上的整合性，生态环境的层次性、相互影响性要求高等教育教管理必须国际化视野、全球化思维，形成一种开放的、整体的、更具哲学涵盖性的全方位观照，注意分析环境因素的复杂性、矛盾性和不同环境因素的关联性，营造和谐的生态文化，优化资源配置，增强高等教育生存发展与竞争能力，促进高等教育的可持续发展。
(三)合而不同，满足市场需求的同时，探寻大学理念，回归大学本然，实现高等教育管理的适应与超越学术和市场力量的上升，形成高等教育管理中政府、市场、学术之问的三角力关系，如何平衡这三种力量，塑造具有中国特色的高校管理文化是一个重大问题。高校其任务来自社会需求，所需条件与资源来自社会供给，高校管理在一定意义上就是要充分在政府行为，以及市场力量的背景下界定和捍卫学术自主，彰显大学内在逻辑，营造一个有利于高校生存和发展的生态环境。
四、地方高校教学质量管理的生态方法
(一)以人为本，构建和谐的生态环境“以人为本”，营造和谐的生态教育环境，这是由高等教育的职能——担负着培养人才、知识创新、服务社会的历史责任，以及人在大学教学管理中的地位决定的。人既是高教管理的主体，也是高教管理的客体，大学教学管理是通过管理人员与教师、学生以及教师与学生之间的双向互动进行的。
“以人为本”管理理念的确立，不仅是观念上的转变与更新，更重要的是贯彻落实在具体管理工作中；高校领导要率先垂范，各级管理人员模范执行，广大教师也要认真履行。体现在人才培养上，就是要以育人为本，建立以学生为主体的教学体制，充分发挥学生的主动性、创造性，促进学生最大限度的发展。体现在办学上，就是要以人才为本，坚持学校工作的学术本位，充分发挥教代会、学术委员会等在学校民主管理中的作用，促使教师在管理他人和接受被管理这二者上实现内化为自主行为的双赢。
在教育这个大的生态系统中，汲取生态学的运行法则，利用有限的资源，协调好内部各方面以及与其生存环境之间的关系，从而保证高校教学质量管理有序和谐地运转，使各子系统与诸因素互利共生，不仅要有竞争而且要有合作、互相促进，实现人与自然和谐相处，教育与经济社会以及人的全面、协调、可持续发展，是高校建设和发展的根本目的。
(二)加强教学管理队伍建设，建立生态价值链
教学管理人员作为管理实践活动中的主体，首先，应牢固树立服务意识和创新意识，学会及时收集、加工、处理、利用各种信息的能力；了解一线的教师和学生的需求，为其作好相应的服务；根据教学管理中的确定性与不确定性，创造性地开展工作，调查、研究并及时处理和解决教学中的实际问题。其次，要善于利用教育生态学原理指导实践，强调对人的激励和引导来实现管理目标和效果，注重在管理工作中开发教师及学生的聪明才智，实行制度管理与人心管理相结合，谋求量化管理与模糊管理相统一。与此同时，还要在教学管理实践中不断探索和总结教学管理的理论和方法，尽快掌握现代化的管理手段，使之应用到教学管理实践中去，从而提高管理质量与效益。高校教学管理是全员管理，就是要充分调动每个师生员工的积极性、主动性和创造性，为提高教学质量不懈努力。
(三)构建生态管理工作运行体系
在管理机制上，加强学术管理、层次管理与制度管理，引入创新、激励和竞争机制提高管理效率，加强引导型服务，如：政策引导、信息引导等。在管理程序上，公开透明，职能部门的责任公开、办事程序公开、制度公开以及办事结果公开等。在管理功能上，寓管理于服务中，为学校发展创造良好的、宽松的竞争环境，为学生、教师提供完善的公共服务，全方位实现为一线教学服务的职能。在管理技术手段上，建设好教学网络管理平台；通过管理信息化，不仅建立职能部门、学生、教师共同参与的、双向互动的咨询与决策机制；而且还可以为学生、教师提供更广泛、便捷的信息和服务，减少滋生腐败现象产生的温床，提高管理效率。
(四)积极推进教学管理制度创新
在制度上要切实保障服务理念贯穿于教学管理权力运作的全过程，按照“有所为有所不为”的原则，强监管、弱审批，并明确界定各级管理的职责范围，进一步下放权力。进行教学管理制度创新，一方面积极推进学分制，为学生提供自主选择学习和发展的空间；另一方面要进行学生学习评价制度的创新，树立多元质量观，重视学生的能力培养、成长与发展，由运用统一标准过渡到多元的质量评价。还要建立有效的科学绩效评估制度，如：设立绩效目标、进行绩效考评、建立绩效诱因机制等，扬长避短，激发教学管理干部的工作积极性，促进教学管理绩效的提高。
1.1教材针对性不强
针对地理信息科学专业而言,测量成果是地理信息系统的主要数据源之一,测量学是采集和获取地球空间定位数据,建立基础地理信息库的一门测绘类课程,[3]但目前大部分有关测绘综合实习的教材都倾向于测绘类专业,没有针对地理信息科学专业的教材,且教学大纲和内容具有滞后性。因此,在教材方面应针对地理信息科学专业的特点制定测绘综合实习教学内容,着重强调对测量学理论知识的弥补与扩张,强调其与地理信息科学的对地观测体系、遥感、信息科学等方面的密切结合,更好地为数字地球、智慧城市建设服务。
1.2测绘实践实验课时数偏少
随着测绘科技的发展,新方法、新仪器都导致了教学内容的增加,从而导致本专业学生在有限的测绘实习课时内只能掌握基本仪器如水准仪、经纬仪的实战操作而对全站仪等先进电子测量仪器仅限于认识层面,造成许多学生不会操作全站仪。需增加测绘综合实习课时以便学生在充分了解水准仪、经纬仪的基本构造、原理的基础上具有熟练的实际操作技能,此外还能让学生有充分时间了解全站仪并熟练应用全站仪进行角度、高差等测量。
2教学观念和教学方法的改革
注重教学形式、教学内容及有效地组织教学活动可以最大限度发挥实践教学的成效,能更好地促进理论教学和培养社会需要的人才。[4]我校地理信息科学专业相关老师和领导非常重视企业平台等在测绘实践课程中的作用,积极与南方测绘、南通测绘院等企业建立校企联合,以这些企业为依托建立测绘产学研实践教学基地,以达到资源共享。这种校企联合办学的模式有效地解决了学校教学资源不足的缺点;同时在参观中学习是一种很好的教学方式,通过测绘实例展示和工程技术人员的现场讲解激发学生的专业兴趣。测绘综合实习采取了相对自由的教学形式,在实践教学方法上引入了引导式教学模式,学生由被动学习转为主动学习,强调学生的动手能力。
实践环节开始前,对全班学生进行分组,确定实践任务要求学生提前预习;老师主要是布置相关任务,介绍测绘工作流程和大致方法,讲解工作要领和注意事项。具体的测绘工作由实习小组独立完成,以提高学生之间的团队协作能力。在测绘实习过程中,指导老师进行现场指导并随时对学生提问,要求学生有针对性地回答教师提出的问题。此外,为了避免团队中个别学生的滥竽充数现象,在实践中要求每个学生都会使用测量仪器并熟练了解各项技术标准,直到满足技术要求为止,最终提交的实验报告要求每人独立完成。当测量结果误差超限时,鼓励学生独立思考分析误差产生的原因,应重测直到实验数据满足技术精度要求为止,达到提高学生分析问题、解决实际问题的能力并养成良好的测量习惯。
3综合实习成绩评定方法的改革
通过加强实践教学的管理和考核可以很好地提高实践教学的成效。测量学实验课是认识测量仪器和巩固理论知识的基础,通常是根据实验课时数与理论课时数的比例关系,确定实验课的考核评分办法确保每个学生具有单独进行仪器操作的机会。测绘综合实习主要过程是通过团队协作完成相应实际任务,是对学生测量技能的提高阶段,对学生进行分组,每组8人左右。在实行新的教学考核方式以前,实习成绩的评定往往是对每个小组进行整体打分,个人考核是由组长在小组内进行比较、权衡,这样缺乏纵向的、组与组之间的比较,且组长往往顾及同学情谊平均分配成绩,不能很好体现埋头苦干同学的付出。为了改善这种平均主义的现象,实习考核改变了以前以实习小组为单位考核的办法,考核对象细化到每位学生,按照其出勤、实习表现、分析测量误差的能力表现等多方面、多角度进行考核。同时,考核成绩与学生在测绘实习过程中团结协作、吃苦耐劳、勇于奉献的精神相结合,全面考核学生的测量业务能力和综合素质,具体评价指标为:出勤占10%,主要反映学生学习和参与的积极性;仪器操作能力、数据处理和分析能力、绘图能力考核占50%,该项考核指标是从学生的专业技能方面考虑;团结协作能力占20%,由小组组长和组员认定;实习报告占20%。学生的实习报告内容主要包括:实习技术总结和分析、实习心得体会和对实习及教学方式的意见与建议。考核机制的改革有效地促进了学生主动参与实习的积极性,动手能力和专业兴趣有了明显提高,增强了专业素养。通过目前2011级学生专业实习的效果和反馈情况看,这种考核有效地促进了学生的学习动力、巩固了学生测量技能。
兴趣是最好的老师，是学生学习的动力，是教学成功的前提条件，同样也是培养学生地理思维习惯的重要前提。枯燥的教学氛围，无法激起学生学习的激情与动力，学生只能是机械而被动地参与，根本无法实现思维的激活、创新的闪现，更别提培养学生的思维能力了。因此在地理教学中我们要改变以往枯燥的教学，要努力为学生营造愉悦的教学氛围，以激发与培养学生对地理学科浓厚的学习兴趣。在教学中我们要灵活运用多种教学手段，改变以往单一而枯燥的教学方法与手段，为教学注入生机与活力，让学生在整节课中都保持浓厚的学习兴趣与强烈的探究动机，这样才能真正激活学生的思维，引导学生展开主动的思维活动。良好的开端是成功的一半。一则幽默的故事、一曲动听的音乐，一段精彩的视频、一张生动的图片、一个有趣的问题等，都可以在较短的时间内吸引学生的注意力，将学生带入最佳的学习状态，让学生展开参与探究的动力。灵活的教学，在教学的主体部分不仅要重视学生的主体参与，还要灵活运用多种教学手段，来为学生的主动思考与积极思维提供机会、创造条件，让学生始终处于思维的亢奋状态，如开展互动探究性学习、合作学习等，彻底改变以往的知识灌输，而是让学生以主体身份来展开主动探究，这样更能激活学生的思维，发展学生的思维。
二、有效提问，引导学生思维形成
传统的以教师为中心的灌输式教学，将知识单向传递给学生，使得学生失去了思考与探究的机会，地理思维能力自然无从谈起。在知识的关键处、理解困难处、思维的转折点处巧妙设问，可以激发学生的好奇心与求知欲，引导学生独立思考、积极思维，展开主动探究，在探究中发现、在探究中创造，这样才能促进学生地理思维能力的逐渐形成。这包括两个方面。一是教师的置疑。为了引发学生的关注、加强学生的理解，教师可以设计富有启发性与探索性的问题，以问激趣、启思、导行，激发学生学习的“愤悱状态”，这样才能让学生带着明确的学习目的，在生生之间、师生之间展开互动探究，让学生成为探究的主人、知识的主动构建者。二是学生的质疑。学生具有较强的问题意识，能够自主提问这是培养学生思维能力的核心。解决问题只是一种手段，而发现问题则是一个思维过程，是学生与知识对话的过程，进行思维的碰撞。我们不仅要让学生能够自主地解决问题，更为重要的是还要鼓励学生质疑，引导学生问难，让学生能够自主地提问。
三、利用现代信息技术
丰富学生思维表象学生正处于由形象具体思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，感性认识是思维的起点。要培养学生的思维能力，就必须要重视学生对形象直观的感性材料的获取与加工，丰富学生的思维表象，这样才能上升为规律性认知。现代信息技术集图文声像于一体，可以突破传统教学中的诸多限制，来为教学提供更为丰富、直观的教学素材，从而帮助学生从中获取大量直观认知，进而在教师的相机诱导与启发下，在学生的独立思考与探究下，促进学生由对事物的感性认知上升为对事物本质和规律的理性思考。比如在对等高线以及季风气候进行讲解的时候，我们也可以用现代信息技术来进行演示，采用动画模拟的效果能够更加直观地将这些知识讲授透彻。同时地理学科的系统的知识涵盖量是比较丰富的，对于不同的地理事物有着不同的解释，所涉及的知识涵盖方方面面，所以我们可以用现代信息技术的设备来辅助我们进行初中地理课程的教学工作，运用现代信息技术可以更加生动形象，通过这些具体、生动、形象的现代信息技术内容可以帮助学生加深记忆，还原地理的真实面貌，利用现代化的手段教学，增加课堂的积极氛围，能够使学生轻松愉快地接受知识信息。在对整体知识复习时，可以用现代信息技术制造时间轴，将地理事件按照时间先后顺序，依次排列，以动态的时间轴穿插起所学过的知识，能够达到不错的效果。
四、运用地图
培养学生思维习惯地图是地理学科的第二语言，承载着更多的地理事物空间分布信息，既是学习地理的重要工作，又是应用地理的基础。现行地理教材中各类图形图表占有很大的比例，简明、生动、易读，这正是发展学生思维能力的重要手段。在教学中我们要重视学生用图能力的培养，指导学生掌握基本的读图方法，在读图时要注意地图的名称、图例以及重要的地理界线等。这样才能发挥地图的功效，帮助学生获取更为丰富的地理信息，用来解决实际问题，帮助学生构建完整的地理知识体系。如关于五带分布，文字叙述相对来说繁琐，为此我们可以将其简化浓缩于图上，更具简洁性，这样更加利于学生的理解与记忆。因此在教学中我们要重视地图的运用，培养学生用图、读图、作图能力，让学生养成良好的思维习惯。
五、课外活动
理想情况下，CDMA通信系统中使用的扩频序列集应具有如下相关特性：1.每个扩频序列的自相关函数应该是一个冲激函数，即除零时延外，其值应处处为零；2.每对扩频序列的互相关函数值应该处处为零。遗憾的是，已经证明具有这种理想相关特性的序列集是不存在的。近年来低/零相关区扩频序列的研究引起了广泛关注，它针对准同步CDMA系统的特性，即系统的同步误差控制在一定范围之内，如一个或几个码片周期，要求扩频序列在同步误差范围内具有（接近）理想相关特性。
本论文围绕低/零相关区理论，对低/零相关区扩频序列的理论界、低相关区扩频序列设计、具有低/零相关区的二维信号设计、整环上正交序列集设计、LA序列设计等五个方面内容进行了深入研究。
针对一些相关函数（包括非周期相关函数、周期相关函数、周期奇相关函数）具有低/零相关区特性的序列，在Welch内积界的基础上统一建立了其理论界。研究表明，经过适当修订，所有已知的一般序列的理论界都可应用于低/零相关区序列，只要将相关范围限定在低/零相关区内。
得到了一种由GMW序列复合生成多相低相关区序列集的方法，在低相关区内，其相关函数的边峰值为-1；更确切地说，在整个定义域内除个别点外，相关函数的值都等于-1。通过选择相应的m-序列对的抽样关系，得到了一大类渐近最佳多相低相关区序列集。借用另一不同的构造思想，本文还得到了一类实现简单的渐近最佳二元低相关序列集。
将低/零相关区的概念从一维推广到了二维，并提出了几种利用二维正交非周期互补序列集构造具有零相关区的二维信号的方法，还成功地生成了具有低相关区的二维信号，这些二维信号的相关函数在原点四周的一个矩形区域内非常小或为零。。类似地，本文所述构造方法也可推广到高维信号设计。
基于m-序列的自相关特性，本文利用Galois环上元素的迹函数生成了整环上的正交序列集，并利用两个移位寄存器实现该序列集，还提出了一个快速的两级解扩算法，对抽样信号实施快速广义Hadamard变化，极大地减小了运算量。
建立了LA序列的数学模型，推导了LA序列长度的理论下界，提出了几个构造方法。结果表明，其中以基于进化算法的构造方法为最佳，所生成的LA序列远优于已知结果，大部分新LA序列达到了长度的理论下界。
本文所设计的低/零相关区序列可用于准同步CDMA扩频通信系统，降低甚至消除共信道干扰，提高系统容量。
关键词：扩频序列，准同步CDMA系统，低相关区，零相关区
THETHEORYOFLOWORZEROCORRELATIONZONEANDSEQUENCEDESIGNFORREADECTRUMCOMMUNICATIONSYSTEM
Atract
IdealcodesusedforCDMAsystemshouldhaveimpulsive-likeauto-correlationfunctioandzerocro-correlationfunctio.Unfortunately,ithasbeenshownthatsuchidealcodesdonotexist.Recently,theresearchonreadingsequenceswithloworzerocorrelationzoneisbeingpaidmoreandmoreattention.Thesesequenceshaveidealorverylowcorrealtionfunctiowithinaecificzone,whichcanbeusedinquasi-synchronousCDMAsystem,wherethesynchronizationamonguserscanbecontrolledwithinpermiibletimedifference.
Inthisthesis,fivesequencedesigntopicsrelatedtothetheoryofloworzerocorrelationzone(LCZorZCZ)areinvestigated,i.e.,lowerboundsonthecorrelationofthereadingsequencesetwithloworzerocorrelationzone,sequencedesignwithlowcorrelationzone,binaryarraydesignwithloworzerocorrelationzone,orthogonalreadingsequencedesignover,andtheLAsequencedesign.
Basedontheboundsonierproduct,wehaveestablishedseveralboundsonvariouscorrelatioofLCZ(ZCZ)sequences,includeaperiodiccorrelationbound,periodiccorrelationboundandoddcorrelationbound.Ourinvestigatonshowsthat,allknownlowerboundsonvariouscorrelatioforordinarysequences,derivedfromboundsonierproduct,canbeextendedtoLCZorZCZsequencesbylimitingthecorrelationoperationrangewithintheloworzerocorrelationzone.
AnewclaofpolyphaseLCZsequencesoverGF(p),basedonGMWsequences,iscotructed.Thesequenceshavethepropertythat,inthelowcorrelationzone,theout-of-phaseautocorrelationandcro-correlationvaluesareallequalto-1.Furthermore,thecorrelationvaluesarealmostallequalto-1withinthewholetimedurationexceptforafewvalues.Byselectinganaropriatesamplerforapairofm-sequences,alargeclaofasymptoticallyoptimalpolyphaseLCZsequenceset,canbeobtained.Inaddition,byborrowingadifferentstrategy,anotherclaofasymptoticallyoptimalbinaryLCZsequencessetispresented.
By generalizingtheconceptofZCZandLCZfromone-dimeiontotwo-dimeion,aclaofbinaryarrayswithZCZproperty,basedonaclaofmutuallyorthogonaltwo-dimeionalcomplementarycodes,ispresented.Besides,aclaofbinaryarrayswithlowcorrelationzoneisalsoobtained.Thecorrlationfunctioofthesearraysarezeroorverylowwithinarectanglearoundtheorigin.Itinotedthat,similarconceptandcotructioncabeeasilyextendedtothree-dimeionalorhigherdimeionalcodewithloworzerocorrelation.
Basedontheautocorrelationpropertyofm-sequenceoverGF(p),amethodforcotructingorthogonalsequencesetsoverGaloisringisderivedbymakinguseofthetracefunction.Itcanbesimplyrealizedbymeaoftwoshiftregisters.Inordertodereadthesignalefficientlyatthereceiver,afastalgorithmforimplementingthebankofcorrelatorsisalsoderivedtodecreaseloaddramatically,byperforminggeneralizedfastHadamardtraformoftheblockofpermutedsamples.
