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地理信息系统论文:多媒体技术与地理信息系统论文
摘要将多媒体技术应用于地理信息系统中的关键问题是：如何有效地管理多媒体数据和空间数据；其次，在区域分析过程中，怎样实现多媒体播放功能.指出用扩充的关系数据模型作为多媒体数据模型较适宜；多媒体功能的实现则取决于多媒体数据的格式是否为RIFF格式以及对多媒体数据的应用要求.展示了多媒体技术在地理信息系统中的应用前景.
关键词多媒体技术，地理信息系统，空间数据，属性数据，区域分析，数据模型
现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展，越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)软件中，势必大大增强GIS信息的表现能力，扩大GIS的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于GIS软件中呢我们认为应从两方面来设计其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中，并保障提供GIS软件的双向检索及各种分析功能；其二是在应用过程中，怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.
1多媒体数据的有效管理
通常，应用软件中的多媒体数据有两种生成方式：一种是媒体播放之前，将其数字化到数据库当中，播放时从数据库中取数据；另一种是播放时，边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库，即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.
1.1GIS数据库中多媒体数据的管理
1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前，多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的，实际上，很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的，因此，GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库，即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型，一但时空数据模型的研究有所突破，不仅能解决时态GIS的应用问题，还将解决空间数据库中动画数据的管理问题，即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.
有关时空数据模型，张祖勋［1］提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息，而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上，建立分级索引，以便能快速找到所需的时空过程的数据.
要使用这种建索引的基本修正法，需要考虑两个问题，一个是如何建立索引；另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.
关于建索引的问题，笔者认为：基态，亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期；T.时间轴；t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态，其中tn为基态，即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的，每产生一个新的现在时态，就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件，同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例，如图1所示，当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时，就需产生tn-2i～tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间，而又不影响对任一时态的检索速度，可将tn-2i+1～tn-2i的索引差文件删掉，所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.
关于差文件，笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的，这意味着差文件包含有两类目标信息：一类是前一时态有而后一时态无的目标信息；另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索，应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的，即01(目标从无到有)；10(目标从有到无)；1N(目标从一个变成多个)；N1(目标从多个变成一个)，以及目标空间信息无变化，属性信息有变化；目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索，在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明，当然，这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似，差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成，差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.
1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些GIS的应用中，认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型，使得既能遵循其自身特点，又能有效地建立起它与空间数据的联系，是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.
目前，多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中，就必须对现有的关系模型进行扩充，使它不但能处理格式化数据，也能处理非格式化数据.杨学良［2］就这个问题提出了3种技术策略：将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性)；将每个元组作为一个完整文件保存；元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项，而非格式化数据单独存贮.
对比这3种技术策略，及时种技术策略方法简单、容易实现，适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复，以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用，但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起，这既增大了应用程序设计的复杂性，又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此，我们认为，在及时种技术策略的基础上，增加一个或多个属性项，用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息，当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时，可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.
1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成
多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中，边统计、分析运算，边生成结果数据——多媒体数据.
1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术［3］，因此，空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有：地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.
为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果，我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实［4］是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感.比如，可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果，使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等，使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.
1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有：统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析，通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析，以及主成分分析等.
为了更加形象化，我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示，甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者，还可以配上解说词，以增加系统的感染力，而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.
2GIS应用系统中多媒体功能的实现
在GIS应用软件中进行多媒体功能实现，首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下，GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来，那么怎样实现区域分析中多媒体功能
2.1空间数据库中多媒体数据的播放
由前所述，空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据，这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数，必须根据时态GIS的空间数据库结构，设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.
下面简述动态显示时态GIS中ti～tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n，其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件，擦除ti状态有而ti+1状态无的信息，显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i＜j时，转(3)；否则结束.
如果用上述算法来实现动态显示时空过程，还有很多细节需要设计.首先，在(1)步骤，从基态开始，逐级逐步检索，每检索到一个状态差文件，就需根据差文件来生成该状态信息，直到ti状态处；其次，在(3)中，需要用到动画技术，擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容，而显示后一状态信息之前，需保存后一处信息内容，再予以显示新状态信息.
2.2属性数据库中多媒体数据的应用
一般来说，多媒体数据主要应用于两个方面：一个是简单播放；另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者，只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放；对于后者，这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF，根据多媒体数据的文件信息和数据流信息，通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.
3多媒体技术在GIS中的应用前景
(1)实现资源信息的科学管理，提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式，而在管理空间信息的同时，对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放，大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身，会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统，既能表明所售住房的空间位置，又能从中检索其住房环境及内部结构，而且可以动态地删去当天已售出的房子，给出不同价格等；旅游导游系统，可以在为观光游客制定导游路线时，就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.
总之，将多媒体技术和GIS技术相结合，是计算机应用领域的一个发展方向，它会改变人们的工作、生活、思维方式，推动信息社会的前进.
地理信息系统论文:关于开发郑州市天然气输配管网地理信息系统的探讨
一、必要性及可行性
必要性：
郑州市燃气管网地下设施从1985年开始敷设至今，已有十六年的时间。据近期资料统计，截止2001年初，已敷设长输管线76KM，市区中压管道380KM，庭院管道1100KM，门站两个，干式储气柜3个(共20万立方米)，年供气量8500万立方米， 日较大供气量42万立方米，供气面积覆盖120平方公里，民用户36万户，公福户860户，工业用户38户。以往对这些信息的保存、调用，均以图纸档案的方式。随着管网建设规模的不断扩大及时间的流逝，新老资料越积越多，许多已铺设的管线需要维修、维护，同一管线由于改造会．出现多份资料，从而给管理带采混乱。随着类似问题的积累，给管网正常，维护与维修造成困难，影响对故障的抢修，而抢修时间的延误会造成更大的经济损失。随着计算机应用技术的不断发展，对地下管网设施信息的保存、调用，目前已发展到“智能”化的程度。基于计算机地理信息系统技术，可高效、快速、的调出所需要的管网信息，并具有一定的分析功能，为抢险、维修、规划燃气管网提供了方便、快捷的手段。地理信息系统的开发，是行业发展、迈向高效管理的必由之路。国外发达国家的发展证实了这一点。结合公司已建和在建的CAD设计系统，计算机调度系统，用户服务系统以及内部网办公自动化系统，开发天然气输配管网地理信息系统是十分必要的。
可行性：
目前，国内流行的地理信息开发软件有Maplnfo，ArcView，MAPGIS，GeoStar等。比较这些软件开发平台，ArcView适用于较大的地理信息系统，它是由美国ESRI公司研制的ARC/INFO平台系列产品，是GIS技术的先驱，适用于各种尺度应用系统的开发，尤其是较大的系统多采用该稳定的开发平台。其它系统则用于开发较小型的地理信息系统、桌面制图及管理系统。
经考察，分析如下：
1．地理信息系统的开发，属于计算机领域的应用开发，能否成功，取决于开发人员对应用软件的熟悉程度。基于平台的开发工作，是一种高级语言的开发，系统提供了大量的基本工具库，经过短期学习和培训，能够较快的掌握平台，具备基本的应用能力。
2. 地理信息系统的开发，需要有燃气行业地下管网的知识、资料，公司有这方面的优势。综上所述，开发郑州市天然气输配管网地理信息系统是可行的。
二、系统设计原则
为使地理信息系统的实施满足公司现阶段的需要，并使之成为郑州市综合地理信息的一部分，另外考虑在系统内容及功能方面进一步拓展的需要，系统设计应遵循，以下原则：
1．标准化原则：系统数据的分类编码应严格遵循现有的国家标准、行业标准，除此之外，还应制定适合郑州市特点的具有区域推广应用价值的地方标准。
2．完备性原则：数据库中存储的图形及属性等信息，应能满足系统的正常运行和用户日常工作的需求。系统具有的功能应当完成系统总体方案定义的全部功能，并提供友好的用户界面。
3．性的原则：一是数据性，图形信息和属性数据，并可及时补充、更新和备份已变动的数据。二是系统的性，系统无故障率须达到用户的管理要求，并具备良好的安全保密措施。此外，系统还考虑到数据的兼容性及技术先进性等原则。
三、系统开发硬件环境
系统开发硬件环境建设原则是：依托公司现有的或即将建设的网络环境及设备基础，增加具有适合地理信息系统开发的图形工作站，可进行数据共享的网管地理信息服务器。
四、系统软件
系统采用windows NT 或(windows 2000)操作系统。GIS软件的选择：经考察国内已建成的天然气管网地理信息系统，大多采用国外的GIS软件。国内自行研制的GIS软件，虽经几年发展有了相当的基础，但在功能的稳定性和二次开发上与国外软件尚存在距离。
国外典型GIS性能比较：
经调研分析，专业软件采用美国ESRI公司的ARC／INFO系列产品。
理由如下：
1．ESRI公司于20世纪70年代开始研制GIS软件产品，是公认的GIS软件鼻祖，现仍是GIS软件的领头羊。产品系列全，稳定性。
2．ARC／工NFO系列产品不仅具有强大的空间数据管理功能，而且其分析功能是其它GIS软件所无法比拟的。尤其是网络分析功能十分强大，这一功能在管网故障分析中是不可或缺的，它对系统的深层次开发具有重要意义。
3．在数据兼容方面具有优势。由于系统采用数据开放功能，可直接读取关系数据库文件，可无须转换直接读取AUTOCAD图形文件。目前，设计室采用的AUTOCAD设计图纸，本系统可直接引用。
4．郑州市规划局及郑州市房地产局所建的市区1：10000和1：500电子地图均采用ARC／INFO系统，为以后使用大比例尺图提供可能。
五、系统前期的预研
天然气管网地理信息系统是一个较为复杂的图形和数据库相结合的系统。系统基础信息资料的规范化采集输入以及日后的系统维护是本项目的难点所在。应该本着“统一规划，分步实施”，边建设边应用，有投入有效益的原则，既要为公司节约项目开发资金，又要建立起稳定，切实可用的天然气管网地理信息系统。任何急功近利，急于求成，幻想一步到位的开发思想，都是不切实际的。这样做的结果，必将给本项目留下后患，给公司造成损失。
采用前期预研的方法，充分利用当地的技术优势和力量，可避免走弯路，减少系统开发后续服务的费用。地理信息系统的较大特点之一是：基础地理信息采集数据量大，信息的现势性强。应充分利用众多相关的郑州市地理信
息基础数据，并考虑逐年更新、充利用这些资源的便利性，有利于开发后的信息数据维护、城市管网规划。避免因到非专业部门获取数据由于格式不统一而造成的大量问题。预研步骤：
利用ArcView系统在郑州市1：10000的电子地图上进行项目预研。预研的内容有：
1．将郑州市天然气主干管网1：1000的地理信息输入系统。
2．建立系统的信息采集、资料管理、辅助设计、信息分析等功能。
3．通过预研，系统应基本具备的功能有：
(1) 查询(包括：按地段、按型号、按类型等)
(2) 分析(包括：管网故障影响地域等)
(3) 统计(基于地图数据的统计,如：管段长度、阀门总数等)
(4) 编辑(包括：基本图形要素)的增、删、改的编辑。并能记录权限，若无权，则禁止修改。
(5) 属性数据的修改
(6) 图形表格输出
另外；还应熟悉图层勘口、测量、视窗变换、数据维护更新、备份，图例显示、修改、编辑、立体图形显示等功能。
六、系统数据体系
图形数据层次的设计应兼顾通用性和方便实用的原则，分为基础地理信息数据、专业应用数据。基础地理信息数据：含道路层(街区层：主干道、次干及支路)、单位、铁路、水系层、建筑物层、其他市政管线层(预留)等。专业数据层：含主干管层、支管层、专用结点(水井、阀门等)层、用户层、注记层等。
1． 图形数据
基于1：1000电子地图上的内容：高中低压管线、阀门及单体图、主要管件、调压站、储配站、辅助信息图等。
2． 属性数据
(1) 管线属性数据：管径、材质、埋深、管线性质(中、低压桥管、隧道)、管线等级(出厂站管、环线、干管)；
(2) 设施属性数据：阀门铭牌、类型、转向和圈数；调压器类型、大小、进出管口径、出口压力、有无压力监测等；
(3) 历史性数据：埋设日期、维修记录、接口形式等。
(4)辅助型数据：
a．统计型数据：可按口径、压力级别、影响范围、故障类型、调压器类型、管龄和材质等进行统计分析；
b．说明型数据：用户调压气的压力要求、与之相关联的有关信息。在具有1：1000郑州市地图基础数据的基础上，对1：1000市区图的管网分布进行布丁式方法录入。
七、系统主要功能
根据系统要实现的功能及图形分类原则，进行计算机编程模块设计。主要分为：
(一)数据录入模块设计：其中包括干管录入模块；支管及入户管录入模块；管网属性资料录入模块。
(二)查询模块设计：其中包括管网图形信息查询模块；管网属性信息查询模块；
查询功能：
1．实现图数及数图查询。即可在图形目标上进行查询并将查询结果以新图表示，同时检索出相应属性库；也可以根据属性进行任意复杂程度的逻辑查询，并将查询结果以图形方式表示。具体可分为：管线线状信息查询；检修管网、阀门等特殊结点查询；管线断面信息查询；参考点位图查询；指定点重新生成点位图；图元量算(指定区域内点数、指定管线长度、指定点间距等)
2．管道资料查询：可按口径、压力级别、影响范围、故障类别、调压器类型、维修日期、管龄和材质等进行查询；
3．阀门资料查询：可按阀门编号、维修日期等进行查询；
4．调压器资料查询：可按调压器编号、类型、维修日期等进行查询；
5．历史资料查询：可查询改建前的管道、阀门、调压器等资料；
6．规划资料信息查询：如规划新的煤气管网等。
7．地址匹配查询：用地址匹配功能，用户台巨快速有效的获得所需要的地图。
8． 预留：相关自来水、污水、电缆、电讯设施查询；管网输配实时信息查询。
(三)日常工作管理模块：其中包括文件资料管理模块；系统维护管理模块；
(四)分析模块
管网图形信息分析模块提供以下功能：
1．图层叠加分析功能。提供多种比例尺、多层次图形选择叠加。提供不同比例尺图形的无级放大及在不同视野范围内的自动显示控制。
2．提供主要图形信息的漫游功能；爆管处理：根据爆管点确定管位，气体泄露量，确定关闸方案等。
3．阀门开关影响范围分析。
4．管网跟踪：当某一段泄露时能快速找到应关闭的阀门，找到应隔离的用户，有助于隔离决策。
5．具有对现有图形数据归纳分析的功能，为应急处理和调度起辅助决策作用。
6．地图测量
(五)辅助设计模块：
该功能能通过AUTOCAD实现，开发辅助设计子系统技术具有管网的平面设计；管网纵断面设计；常规设计工具；设计图纸输出；修改原设计及设计变更资料管理等功能；同时设计数据接口转换程序，将CAD数据转入ArcView系统。
(六)文字资料及表格管理功能：
系统实现对文字资料、表格数据、图纸档案的电子化管理。
(七)统计模块：
管网属性信息统计模块提供以下功能：基于地图数据的统计。提供用户日常工作中常用的统计功能。如：统计管网公里数、管段长度、阀门总数等。
基本图形要素的增、删、改的编辑。并能记录权限，若无权，则禁止修改。
属性数据的修改
不同图层数据复制
图形表格输出
视窗变换
数据维护与更新
数据备份
(九)输出模块：
其中包括图形输出模块；属性信息统计分析报表输出模块。
八、 信息输入步骤
以覆盖郑州市36万用户的六个管网所为基础，在1：1000的郑州市电子地图上的做出天然气管网地理信息图，并输入相关属性数据。本步骤完成后，可提供调度中心，抢险部门试用，提出修改完善意见，以建立完善的系统框架。
由于管网信息需每年维护，所以，应在年度管网普查、拆迁、规划、维护中对计算机地理信息系统资料进行维护，以保障本系统建立后，切实发挥．出它的作用。
以上为我们对开发郑州市天然气输配管网地理信息系统的粗浅认识，不当之处请指正。
地理信息系统论文:地理信息系统在配电网自动化中的应用
[摘要]:地理信息系统(GIS)是在计算机软件技术支持下采集、储存、管理、检索和综合分析各种地理空间信息,以多种形式输出数据与图形产品的计算机系统。介绍了GIS的数据组织及其在配网自动化中的主要应用,包括离线和在线两个方面,提出了基于组件的系统开发模式及建立WEBGIS的必要性和性。
[关键词]:地理信息系统 配电网自动化 应用
以实际地理位置为背景的电力设备分布图,不仅能在设备管理上为用户增加设备空间位置的信息,而且通过实时信息能地反映配电网的实时工作状况。因此,GIS已成为配电网自动化不可缺少的组成部分。
1数据组织
地理空间数据是指以空间位置为参考的数据,地图是空间数据的一种表达方式,空间位置通常是用空间实体与某中参数坐标系统的关系来表达。
各种地理空间实体,如居民区、街道、市政管线、电话亭、电力线路等,在计算机中的表达一般抽象为点、线、面这3种最基本的实体,任何空间实体都可以用点、线、面,再加上说明和记号来表示。
这种空间数据的组织能满足配电网自动化的要求,根据实际地理位置布置设备、线路,展示配电网的实际分布,采用层的概念组织图形和管理基础数据,自由分层,层次之间又可以灵活的自由组合。
与空间图形数据对应的还有属性数据,既对图形相关要素的描述信息,如配电线路的长度、电缆型号、线路编号、额定电流、配变型号、编号、名称、安装位置、投运时间、检修情况和实验报告等。
这些属性数据的用途为结合图形进行档案资料的查询提供具体信息。对已经在管理信息系统(MIS)中录入和使用的部分属性数据,可通过共享途径直接获取,末录入的则必须在GIS中进行录入和编辑。
属性数据可存于任何关系型数据库中,如:SQLSERVER,SYBASE,ORACLE 等传统的关系型数据库不能管理具有地理属性的空间数据,所以大多以文件形式存储。从数据的多用户、访问安全性以及数据操作的高效性来讲,这种储存形式力不从心。各大GIS 公司相继推出这类产品。如:ESRI公司的SDE(空间数据库引擎),通过SDE把地理空间数据加到商业关系型数据库:MAPINFO公司的SPATIALWARE上,可以将地理数据存储到RDBMS中,ORACLE81 SPATIAL使得ORACLE81数据库具有空间数据的管理能力。
2 配电网GIS的建立
目前开发配电网GIS有两种趋势,一种是把GIS作为整个配电网自动化的基础平台,另一种是把GIS作为其中的组成部分,与SCADA等其他系统共同完成整个配电网自动化的功能。笔者认为第二种方案比较可行。原因是目前大部分地区SCADA系统的功能已经完成,并且投入运行,作为新增加的GIS只要通过数据库的关联,就能实现信息的共享,而且又能保障各个子系统的独立性,使整个系统的可维护性增强。同时减少了开发GIS子系统的工作量,免去了资金的重复投入。
3 配电网自动化中GIS实现的功能及其特点
GIS在配电网自动化中的应用可以分为离线和在线两个方面。
3.1离线应用方面主要包括:
A.图形的操作:在以地理图为背景的配电网分布图上,可以分层显示变电站、线路、变压器、开关到电杆以及到用户的地理位置。由于这些图形均为矢量图,可完成无级放大、缩小和漫游,并且地理的比例尺及视野可以任意设定。
B:空间数据测量:测量两点、多点之间的距离和任意定义区域的面积。通过鼠标定位,既可得出该点的坐标,可完成配电线长度的测量,也可以统计供电区域的面积。
C:设备档案管理:管理所有的配电系统设备档案和用户档案,根据要求进行各种查询统计。主要根据属性数据与空间数据关系,进行双项查询。条件查询(从数据库查询图形,按设备的属性数据库查找设备地理位置,对典型设备可以进行查询、显示、列表、统计)和空间查询(从图形查询属性数据,在图形上对任意设备进行定点查询和多边形小区查询,并且显示、列表和统计)
D:设备检修管理:根据检修管理指标,自动地进行校核,自动列出各项指标的完成情况,提醒工作人员安排设备检修工作,并提出设备检修计划。
E:用户报装辅助决策:通过直接在地图上部设报装用户位置,系统根据报装容量,电流强度等自动的搜索设定范围内(范围值可以在界面上灵活设置)满足要求的变压器,选择不同的变压器系统自动在图上画出的架设路径,并给出具体的长度。
F:开操作票:把开操作票的任务放在GIS界面上完成,直观、简单地在地图上用鼠标电击选取操作对象,就能把操作对象的名称及其当前状态填入相应的操作票表单中,再在标准动作库及术语库中选择操作目标结果,就能方便、地开操作票。
G:模拟操作:可以做计划内停电检修前的预演。分为拉开关、停线段、停馈线等不同方式,根据不同的操作自动搜寻停电范围,预演操作结果,确认后打印停电通知单。
3.2在线应用
在线方面应用主要包括:
A:反映配电网的运行状况:读取SCADA系统实时状态量,通过网络拓扑着色,反映配电网实时运行状况。对于模拟量,通过动态图层进行数据的动态更新,确保数据的实时性。对于事故,推出报警画面(含地理信息),显示故障停电的线路及停电区域,做出事故记录。
B:在线操作:在地理接线图上可直接对开关进行遥控,对设备进行各种挂牌和解牌操作。
C:负荷管理:根据地图上负荷控制点的位置,结合独立运行的负荷监控实时系统,以用户的负荷控制终端的基本数据为数据,实现各种查询和分析功能,用图表方式显示结果。根据负荷点的地理分布及其各种实测数据,进行区域负荷密度分析,制定负荷专题图,通过不同时期的对比,辅助电网规划。
D:停电管理:他是配网
自动化中管理系统的重要组成部分,利用打来的故障投诉电话弥补配电自动化信息采集的不足,根据用户停电投诉电话中故障地点的数量和位置,进行故障定位,确定隔离程序;并且分析故障停电的范围,排除可能的故障点顺序。根据维修队伍的当前位置,给出到达故障地点的调度路径,可以迅速、地找到并隔离故障点,恢复供电。
E:与用户抄表与自动记费系统接口:远方抄表与自动记费系统向GIS传送用户地址、用户的名称以及用电负荷等信息,GIS可以显示抄表区域和区域的负荷情况,使数据更加直观。
4系统的开发
应根据GIS在配网自动化中的应用功能进行模块划分,由于GIS数据量大,维护工作比一般管理系统复杂,需要一定的专业知识,另一面,根据供电企业部门的职能划分,对GIS也提出了不同的要求。因此对建立整个配网GIS来说,根据功能大致可分为3个自系统。
A:系统编辑,系统自维护,主要完成配电网图形的编辑和数据库的维护。
B:实时运行子系统,能够对配电设备进行各种操作,并实时反映操作结果。
C:浏览,查询子系统,查看当前电网状况,完成各种查询、统计和分析。
随着平台及应用技术的不断发展,GIS的应用越来越来深入,广泛。
地理信息系统论文:地理信息系统在物流配送中的应用
摘要：
高效、快捷的物流配送系统对企业，尤其对电子商务的发展至关重要[1]。本文在对两者的融合进行了探讨，并提出了基于GIS的物流配送系统解决方案，以实现对物流配送过程的全程管理。
关键词：地理信息系统，物流，电子商务
1 引言
物流是指计划、执行与控制原材料或最终产品从产地到使用地点的实际流程，物流服务具体包括定单管理、运输、仓储、装卸、送递、报关、退货处理、信息服务及增殖业务。显然，货物运输路径的选择，仓库地址的选择等，都涉及到如何处理大量的空间数据与属性数据而缩短物流时间，降低成本的问题，而地理信息系统（以下简称GIS）不仅具有对空间和属性数据采集、输入、编辑、存储、管理、空间分析、查询、输出和显示功能，而且可为系统用户进行预测、监测、规划管理和决策提供科学依据。可见，将其应用于物流配送系统中，可大大加强对物流过程的控制和管理，实现高效、高质的物流配送服务，本文分以下几部分对GIS在物流配送中的应用进行探讨。
2 现代物流与GIS融合
1）地理信息系统的发展
地理信息系统是集计算机科学、地理学、信息科学等学科为一体的新兴边缘科学，可作为应用于各领域的基础平台。这种集成是对信息的各种加工、处理过程的应用、融合和交叉渗透，并且实现各种信息的数字化的过程。
在GIS中，空间信息和属性信息是不可分割的整体，它们分别描述地理实体的两面，以地理实体为主线组织起来。空间信息还包括了空间要素之间的几何关系，使GIS能够支持一般管理信息系统所不能支持的空间查询和空间分析，以便于制定规划和决策。现在网络地理信息系统（WebGIS）的兴起更使其被越来越多的商业领域用来作为一种信息查询和信息分析工具[3]，GIS技术本身也融入了这些商业领域的通用模型（如ARC/INFO的网络分析模块），因而GIS技术在各个商业领域的应用在深度上和广度上不断发展。事实上，凡是涉及到地理分布的领域都可以应用GIS技术。
2）物流的发展
随着经济全球化的发展，物流也向着现代化方向迅速发展。物流现代化不仅指物流手段 (物流设施、设备等 )和物流技术达到或接近世界先进水平，而且指物流管理 (包括物流组织、物流计划的编制、物流运输方案的选择、经济指标的确定，等等)的科学化[4]。
现代物流作为一种先进的组织方式和管理技术，已经被认为是企业在降低物资消耗、提高劳动生产率以外重要的"第三利润源"[5]，它通过降低流通费用，缩短流通时间，可以整合企业价值链、延伸企业的控制能力，加快企业资金周转为企业创造新的利润。
尤其在电子商务环境下，供应商必须、、动态地掌握散布在全国各个中转仓库、经销商、零售商以及各种运输环节之中的产品流动状况，并以此制定生产和销售计划，及时调整市场策略。因此电子商务的发展更加推动了现代物流业迅速兴起。
那么，把GIS技术融入到物流配送的过程中，就能更容易地处理物流配送中货物的运输、仓储、装卸、送递等各个环节（如图1），并对其中涉及的问题如运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度和投递路线的选择等进行有效的管理和决策分析，这样才符合现代物流的要求，才有助于物流配送企业有效地利用现有资源，降低消耗，提高效率。实际上，随着电子商务、物流和GIS本身的发展，GIS技术将成为全程物流管理中不可缺少的组成部分。
图1 物流配送过程
3 基于GIS的物流配送系统设计
3.1 需求分析
如以某一城市中的物流配送过程为例，那么基于GIS的物流配送系统的需求主要集中在以下几个方面：
1)、通过客户提供的详细地址字符串，确定客户的地理位置和车辆路线；
2)、通过基于GIS的查询、地图表现的辅助决策，实现对车辆路线的合理编辑（如创建、删除、修改）和客户配送排序；
3)、用特定的地图符号在地图上表示客户的地理位置，不同类型的客户（如普通客户和会员客户，单位客户和个人客户等）采用不同的符号表示；
4)、通过GIS的查询功能或在地图上点击地图客户符号，显示此客户符号的属性信息，并可以编辑属性；
5)、在地图上查询客户的位置以及客户周围的环境以发现潜在客户；
6)、通过业务系统调用GIS，以图形的方式显示业务系统的各种相关操作结果的数值信息；
7)、基于综合评估模型和GIS的查询，实现对配送区域的拆分、合并；
3.2 系统总体结构
设计基于GIS的物流配送系统，采用面向对象的空间数据模型和基于关系数据库的空间数据库来实现数据的无缝集成，空间数据索引采用基于改进R-Tree的空间数据索引结构，属性数据索引采用B+树数据结构；网络数据传输采用三层结构模型，并采用Java Applet进行开发，这样与平台无关又具有较好的安全性，使海量空间数据的存储、分析和共享成为可能。系统网络结构图如下：
图2 系统网络结构图
3.3 系统模型设计
由上述分析，基于GIS的物流配送系统应集成以下主要模型：设施定位模型、车辆路线模块、配送区域划分模型、分配集合模型、客户配送排序模型 。
1）设施定位模型。用于确定一个或多个设施的位置。在物流系统中，仓库和运输路线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定着线路，如何根据供求的实际需要并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置，每个仓库的规模，以及仓库之间的物流关系等，运用此模型均能很容易地得到解决。
2）车辆路线模型。用于解决一个起始点、多个终点的货物运输中，如何降低物流作业费用，并保障服务质量的问题。
3）网络物流模型。用于解决寻求最有效的分配货物路径问题，也就是物流网点布局问题。如将货物从N个仓库运往到M个商店，每个商店都有固定的需求量，因此需要确定由哪个仓库提货送给那个商店，所耗的运输代价最小。还包括决定使用多少辆车，每辆车的路线等。
4) 配送区域划分模型。根据各个要素的相似点把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用以解决确定服务范围和销售市场范围等问题。如某一公司要设立X个分销点，要求这些分销点要覆盖某一地区，而且要使每个分销点的顾客数目大致相等。
5）空间查询模型。如可以查询以某一商业网点为圆心某半径内配送点的数目，以此判断哪一个配送中心距离最近，为安排配送做准备。
4 系统功能实现
那么，基于GIS的物流配送系统可实现如下主要功能：
1）车辆和货物跟踪：利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆或货物的实际位置，并能查询出车辆和货物的状态，以便进行合理调度和管理。
2）提供运输路线规划和导航
规划出运输线路，使显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。
3）信息查询
对配送范围内的主要建筑、运输车辆、客户等进行查询，查询资料可以文字、语言及图象的形式显示，并在电子地图上显示其位置。
4）模拟与决策
如可利用长期客户、车辆、订单和地理数据等建立模型来进行物流网络的布局模拟，并以此来建立决策支持系统，以提供更有效而直观的决策依据。
5结束语
当今，随着电子商务的再次兴起和经济全球化的发展，物流业愈来愈成为热点[6]。利用GIS能高效地处理空间和属性数据的优势来建立基于GIS的物流配送系统虽处于初始阶段，但无疑是有益的尝试，它必将是以后的发展趋势。
地理信息系统论文:地理信息系统的基本技术与发展动态
摘 要 从结构功能上分析了地理信息系统的概念及主要研究内容，并且对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术等作了简要介绍.
关键词 地理信息系统，计算机系统，空间数据库.
以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关，如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographic information system，简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用，极大地推动了社会生产力的发展，同时，也极大地刺激了GIS技术的迅速发展，使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一［1］.国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用，成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.
本文将侧重从GIS技术的角度讨论GIS的定义、研究内容及研究动态. 1.GIS的定义和研究内容 1.1 GIS的定义
GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术.要给出GIS的定义是困难的，因为GIS涉及的面太广，站在不同的角度，给出的定义就不同.通常可以从4种不同的途径来定义GIS［2］.(1)面向功能的定义.GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统.(2)面向应用的定义.这种方式根据GIS应用领域的不同，将GIS分为各类应用系统，例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等.(3)工具箱定义方式.GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合.这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具.(4)基于数据库的定义.GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询.
我们认为，虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析(见图1)；因此，可以这样定义：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统.
虽然GIS使用了地图、可视化、数据库等技术，但与CAD系统、计算机地图系统、数据库系统等均有很大的区别.
CAD系统提供交互式的图形处理功能，以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计，其主要特点是设计者与计算机模型的交互.目前许多CAD开始支持对象的非图形性质，而GIS处理的数据大多来自现实世界，较之CAD的人造对象更为复杂，数据量更大.另外，CAD中的拓扑关系较为简单.更重要的是，GIS强调对空间数据的分析，CAD这方面的功能要弱得多.
计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出机制.它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺少拓扑关系；另外，它与数据库的联系通常是一些简单的查询.
数据库系统是各种类型信息系统的核心.通用数据库侧重非图形数据的优化存储与查询，其图形查询与显示功能极为有限，其数据分析功能也很有限.然而，数据库的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等，都在GIS中广泛采用，成为GIS的核心技术.
由此可见，GIS已经形成了一个独立的、具有鲜明特色的研究领域.GIS的研究内容很广泛，下面我们从输入、存储、操作和分析、输出4个方面来讨论GIS的研究内容. 1.2 GIS的研究内容
(1)输入.地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务，大多数的地理数据是从低质地图输入GIS.常用的方法是数字化和扫描.数字化的主要问题是低效率和高代价；扫描输入则面临另一个问题，扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式.就这一领域目前的研究进展而言，全自动的智能地图识别短期内没有实现的可能；因而，交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的途径.市场上已有多种交互式矢量化软件出售.
目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式，遥感就是其中的一种形式.遥感数据已经成为GIS的重要数据来源.与地图数据不同的是，遥感数据输入到GIS较为容易，但如果通过对遥感图象的解释来采集和编译地理信息则是一件较为困难的事情；因此，GIS中开始大量融入图象处理技术，许多成熟的GIS产品，如MAPGIS中都具有功能齐全的图象处理子系统.
地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术.GPS可以、快速地定位在地球表面的任何地点，因而，除了作为原始地理信息的来源外，GPS在飞行器跟踪、紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力.
(2)存储.GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类，如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题.在计算机高速发展的今天，尽管微机的硬盘容量已达到GB级，但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的.GIS的数据存储却有其独特之处.大多数的GIS系统中采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它分成若干层，整张地图是所有层叠加的结果.在与用户的交换过程中只处理涉及到的层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求作出快速反应.
地理数据存储是GIS中低层和最基本的技术，它直接影响到其他高层功能的实现效率，从而影响整个GIS的性能.基于微机平台的MAPGIS能够快速、高效地处理多达上万幅的海量地图库，这不仅在国产GIS软件中处于经验丰富地位，即使与国外同类产品相比仍是其中佼佼者，这与MAPGIS较好地解决了地理数据的存储问题密切相关.
(3)地理数据的操作和分析.GIS中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段.对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作大多可借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术；有所不同的是GIS中图形数据与属性数据紧密结合在一起，形成对地物的描述，对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据，因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题.
地理数据的分析功能，即空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一.通过GIS提供的空间分析功 能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的.
GIS的空间分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析.矢量数据空间分析通常包括：空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析，网络分析，面运算，目标集统计分析.栅格数据空间分析功能通常包括：记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析.
(4)输出.将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解过程的一道工序.输出形式通常有两种：在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出.对于一些对输出精度要求较高的应用领域，高质量的输出功能对GIS是必不可少的.这方面的技术主要包括：数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等. 2 地理信息系统的发展动态
近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求.另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中［3］.下面我们对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域作一介绍. 2.1 GIS中面向对象(object oriented)技术研究
面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS中的应用，即面向对象的GIS，已成为GIS的发展方向.这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法，因而倍受重视［4］.图2展示了面向对象的GIS的一般结构.
面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点：(1)所有的地物以对象形式封装，而不是以复杂的关系形式存储，使系统组织结构良好、清晰；(2)以对象为基础，消除了分层的概念；(3)面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的 地物类型；(4)根据面向对象late_binding(后编译）的思想，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法，增强系统的开发性和可扩充性；(5)基于icon的面向对象的用户界面，便于用户操作和使用.
Smallworld GIS是目前面向对象GIS中最为典型的代表.一些传统的GIS也开始部分采用面向对象的技术，如ARC/INFO 7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM 9,FACET系统等.
面向对象的GIS也存在一些尚待进一步研究的问题：(1)大对象的操作仍受硬件条件的限制；(2)对象的独立性与颗粒度问题；(3)矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示的面向对象的数据结构问题. 2.2 时空系统(spatio_temporal system)
传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其时间特性.在许多应用领域中，如环境监测、地震救援、天气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用.过去GIS忽略时态主要是受器件的限制，也有技术方面的原因.近年来，对GIS中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”［5］.
地物除了具有三维空间中的空间性质外，如何刻画时间维的变化也十分重要.通常把GIS的时间维分成处理时间维(transaction time dimension)和有效时间维(valid time dimension).处理时间又称数据库时间或系统时间，它指在GIS中处理发生的时间.有效时间亦称事件时间或实际时间，它指在实际应用领域事件出现的时间.
根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为4类：静态时空系统(static ST system)、历史时态系统(historical ST system)、回溯时态系统(rollback ST system)和双时态系统(bitemporal ST system).
(1)静态时空系统.它既不支持处理时间，也不支持有效时间，系统只保留应用领域的一种状态，比如当前状态.(2)历史时态系统.它只支持有效时间，这种系统适用于事件实际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域.(3)回溯时态系统.它只支持处理时间，这种系统适用于信息系统的历史对问题求解十分重要的应用领域.(4)双时态系统.它同时支持处理时间和有效时间.处理时间记录了信息系统的历史，有效时间记录了事件发生的历史.
时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析.目前比较流行的作法[！]是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性.在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究. 2.3 地理信息建模系统(geographic information modelling system，简称GIMS)
通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的，因为这些领域都有自己独特的专用模型，目前通用的GIS大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一问题.如ARC/INFO提供的进行二次开发的宏语言AML.二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言过于困难.而GIS成功应用于专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间分析模型.GIS应当支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策.这种GIS系统又称为地理信息建模系统.GIMS是目前GIS研究的热点问题之一.
目前实现通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有两种途径.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他软件环境实现专用模型，其与GIS之间采用数据通讯的方式联系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能来实现应用领域的专用分析模型.上述两种方式总体上对用户定义自己的专用模型的支持程度都是不够的.目前的GIS离支持实现数据集定义、模型定义、模型生成和模型检验的全过程仍有相当大的距离.
GIMS的研究有几个值得注意的动向.(1)面向对象在GIS中的应用.面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界，为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径.这种技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段，因而在面向对象GIS基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验，应当比在传统GIS上用传统方法要容易得多.(2)基于icon的用户建模界面.建模过程中的对象和空间分析操作均以icon形式展示给用户，用户亦可自定义icon.用户在对icon的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验.这种方法较之AML这类宏语言要方便和直观得多.(3)GIS与其他的模型和知识库的结合.这是许多应用领域面临的一个非常实际的问题，即存在GIS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体. 2.4 三维GIS的研究
三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能，但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题.主要研究的方向包括：(1)三维数据结构的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；(2)三维数据的生成和管理；(3)地理数据的三维显示，主要包括三维数据的操作，表面处理，栅格图象、全息图象显示，层次处理等. 3 结语
地理信息系统近年发展迅速，其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统，充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科，这已经为大家所公认. 地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题，它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息，变换和校正后进入空间数据库：数据库中的地理信息可以 方便地检索、查询，在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型，如城市规划模型、灾害评价模型等；运用这些模型对地理数据进行有效分析，并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.
总之，由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为高科技领域的核心技术.
地理信息系统论文:对基础地理信息系统建设的分析
〖摘要〗测绘工作是为国民经济建设服务的一项基础性、前期性和公益性的工作。测绘技术的发展,给测绘管理工作提出了新的课题。传统的测绘管理方法(包括行业管理、技术管理、生产管理、测绘资料管理及对外提供服务等)已不能满足现代技术发展的需要。本文就利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术建设省级基础地理信息系统的有关问题提出作者的初步见解。
关键词 基础 地理信息系统
1 引言
随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展,GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以 GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点,以推广3S技术应用为龙头,先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地,并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿,1995年底,国家基础地理信息中心正式成立,同时在原来技术工作的基础上,开始筹建国家基础地理信息系统。
广西地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一,北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统,3S技术应用起步虽然较晚,但经过各方面的共同努力,进步很快。以广西测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模,GPS应用技术已比较成熟,广西综合区情地理信息系统建设工作进展顺利,其它专题GIS技术开发与应用正在起步,数字摄影测量技术将在今后几年的1:5万、1:1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展,给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品(成果、资料)管理及对外提供服务等,无论从哪方面来说,传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求[liu1][1] 。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术,建设广西基础地理信息系统,必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解,以期抛砖引玉,引起讨论,推动此项工作的健康而又快速地发展。
2 广西基础地理信息系统的构成
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。
2.1 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。
2.2 软件环境
系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件,如UNIX、WINDOS95、WINDOWS NT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),但需要保障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。
2.3 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。
2.4 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。
2.5 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,以保障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近期的理论、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、软件功能部件化等近期分析设计方法,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,以保障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“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。
4.5 数据更新与数据版本管理问题
为满足国民经济建设的需要,必须定期更新数据,保持基础数据的现势性。数据更新后,历史数据仍须保存。因此必须建立一套有效的数据版本管理机制,确保有效数据能长期保存,又避免不必要的数据冗余。
地理信息系统论文:广西省级基础地理信息系统建设及在国土资源信息化中的作用
【摘 要】本文主要探讨广西省级基础地理信息系统的必要性和建设内容，以及该系统在我区国土资源信息化中所发挥的作用。
【关键词】 国家空间基础设施（NSDI）、基础地理信息系统、3S、国土资源信息化
一、广西省级基础地理信息系统建设的急迫性和必要性
1、前言
联合国有关文件曾明确指出“地理空间信息是实现可持续发展的利器”，而且“进入信息化社会后，人们每天接触到的信息中的80％以上与地理空间信息有关”。西方发达国家出于其政治、经济、军事目的和全球战略需要，在二十世纪九十年代就相继推出“信息高速公路”，“国家空间基础设施(NSDI)”和“数字地球”战略。顺应经济全球化，全球信息化的发展趋势，为使国土资源工作更好地适应我国可持续发展的需要，国土资源部将"加强信息系统建设，实现信息服务社会化"列为五大目标任务之一，并在新一轮国土资源大调查计划中设立“数字国土”工程，旨在通过信息基础设施建设，加速实现国土资源调查评价、规划、管理、保护和合理利用的现代化，为全社会提供方便快捷的国土资源信息服务，充分发挥国土资源在国家社会经济发展中的基础性、公益性和战略性作用。
西部大开发国家战略的实施为广西的发展带来了历史性机遇。基础设施建设、电子政务工程、产业结构调整、生态环境建设以及国民经济信息化等建设正在进行中。科学化决策是成功的关键因素之一，广大的决策者实际上每时每刻都在使用基础地理信息，只是手段还比较原始，还未充分发挥出信息技术的支撑作用。国土资源信息化、工业布局、农业结构优化、退耕还林(草)、基础设施建设、社会安全和管理都离不开科学规划、实施和动态监测，离不开地理空间信息的决策支持作用。不充分考虑地理分布特点的项目总会带来一系列严重的副作用。因此信息化社会需要重视地理空间信息的基本支撑作用。
2、国内及我区空间基础设施发展现状及趋势
2001年，国务院办公厅以国办发【2001】53号文转发国家计委等12个部委“关于促进我国国家空间信息基础设施建设和应用若干意见的通知”，提出要加快我国国家空间信息基础设施建设。国家测绘局提出“十五”期间构建“数字中国”地理空间基础框架作为国家空间信息基础设施的重要组成部分，为国民经济和社会信息化提供地理空间基础平台。为此，加大了国家基础地理信息系统的建设力度。目前已经完成了部级1：100万、1：25万地理空间基础地理信息系统建设，正在进行国家1：5万基础地理信息系统的建设工作，以此作为“数字中国”地理空间基础框架的基础信息。
除了“数字中国”地理空间基础框架建设以外，许多省、自治区、直辖市也纷纷提出要建设省级地理空间基础框架。继海南省、北京市和福建省提出“数字海南”、“数字北京”与“数字福建”之后，全国又有湖南、湖北、陕西、山西等十多个省、市、自治区提出并确定了各自“数字区域”的发展计划。必须指出的是，省级基础地理信息系统的建设是数字省区地理空间基础框架的核心和基础。目前，北京、天津、上海等市，山西、广东等省基础地理信息中心相继建成了省级基础地理信息系统的示范工程。其他省区的基础地理信息中心都在加快研究和建设本省基础地理信息系统的步伐。
2000年，国家投资2.56亿启动“国家基础测绘设施项目”建设，简称”大专项”建设。广西测绘局在国家测绘局和区政府的支持下，于2000年8月正式立项（总投资近3000万元），目前已完成基础地理信息数据生产技术体系、基础地理信息数据传输网络体系的建设。基础地理信息管理服务体系、空间定位综合服务体系、广西数字化基地大楼的建设正在如火如荼的进行中。广西测绘局已建成主干千兆，百兆交换到桌面的局域网，以及光纤联接的广域网（党政机关网）。装备了企业级服务器、WWW服务器、OA服务器、海量的磁盘阵列、磁带库、图形工作站、品质微机、大型彩色扫描仪、大幅面绘图仪等硬件设备，以及数据库软件ORACLE，GIS软件ArcGIS、GeoStar、MapInfo、MapGIS、AutoCAD Map，遥感软件ERDAS，Web GIS软件ARCIMS、GeoSurf，数字摄影测量系统Virtuozo、JX4A，扫描矢量化系统Geoway等软件。通过大专项的建设，还锻炼出一批精通3S（GIS－地理信息系统、GPS－全球定位系统、RS－遥感）技术、计算机与网络技术、测绘技术的综合型人才。
“九五”期间至今，广西测绘局建立了全区1:50万,1:25万DLG数据库，完成了DEM 共2148幅，DRG 591 幅，DOM 416幅，DLG 809幅；同时完成了三四等水准测量4211公里 516座。 C级GPS网点466点；完成了省级毗邻行政界线测绘3684公里, 区内地市级行政界线6270公里, 县市级行政界线10259公里的测绘，这些数据迫切需要建立相应数据库进行有效的管理。经过大专项建设，广西测绘局具备的1：1万基础地理信息数据年生产规模如下表所示 ：
数据类型 年生产能力（幅） 数 据库存储（GB）1:1万DOM （数字正射影像图）16001600幅×45MB/幅=721:1万DEM （数字高程模型）16001600幅×5MB/幅=81:1万DLG （数字线划地图）880880幅×4.5MB/幅=41:1万DRG （数字栅格地图）10001000幅×5MB/幅=5遥感影像数据按1米分辨率计算,500幅×100MB/幅=50GB：按广西“十五”计划，需8～10年才能更新测绘完成全广西1：1万地图，广西共8495幅。
3、广西省级基础地理信息系统建设的重要意义
广西省级基础地理信息系统的建设是“数字广西”地理空间基础框架的核心和基础。将为“数字广西”的建设奠定良好的地理空间基础，为在信息社会和知识经济时代抢占经济、政治、科技的制高点，创造新的经济增长点打下坚实的基础。为建立电子政务、电子商务、社会保障等信息系统及信息化社区提供良好的条件，有力促进广西社会、经济的发展，推动信息化建设。以广西基础地理信息数据作为框架，区域内各行各业的数据才能够在空间上得到集成，不同区域的数据才能够无缝整合，从而保障决策依据的科学性和性。基础地理信息与各行业的专题信息有机结合将完善各专业管理信息系统的决策支持功能。广西省级基础地理信息系统的建立将及时满足政府信息化工程建设对基础地理信息的急迫需求。
二、广西省级基础地理信息系统建设的主要内容
1、 广西省级基础地理信息系统的总体目标
2002年，广西测绘局正式启动广西省级基础地理信息系统的建设工作。主要工作由广西基础地理信息中心承担，拟于“十五”期末初步完成框架建设，2010年建成。广西省级基础地理信息系统以1:1万基础地理信息数据库建设为核心，其总体目标是依托统一的标准体系和质量保障体系，建立数据生产体系，采集基础地理信息数据，建成数据库管理体系，形成完整的数据库；以GIS应用为主，兼顾地图产品的制作，建立产品开发体系和分发服务体系，以及支持系统运行的网络交换体系。为自治区、市、县宏观决策、规划修编、灾害监测，解决人口、资源、环境等面临问题，促进经济与社会可持续发展而提供有力的测绘保障。
2、广西省级基础地理信息系统研究和建设的主要内容
广西省级基础地理信息系统的建设包括数据生产体系的建设、数据库互操作平台的选定、地理空间数据库建设、数据库管理系统的研发、产品的模式和开发、基于Web GIS的地理空间信息网络化服务等。
在存储容量上，全区1：25万地理数据超过2GB，1：5万数据将超过70GB，1：1万数据将超过1TB，大地数据库及地名数据库将达到100MB。考虑到将来数据更新历史数据的存放以及其它不可预见因素，广西省级基础地理信息系统共需要1.5至2TB的存储空间。
图一：广西省级基础地理信息数据库的组成
3、广西省级基础地理空间数据库的组成（如图一所示）
（1） 1：100万地理空间数据库：包括覆盖广西地面分辨率为30m的航天遥感数字正射影像数据库（DOM）、地面格网间距为200m的数字高程模型数据库（DEM）、由原有地图扫描数字化处理形成的1：100万数字栅格地图数据库（DRG）、含有大地测量控制信息、地形、交通、水文、境界、居民地和地表覆盖信息等的1：100万数字线划地图数据库（DLG）。
（2） 1：25万地理空间数据库：包括覆盖广西地面分辨率为15m的航天遥感数字正射影像数据库、地面格网间距为100m的数字高程模型数据库、1:25万数字栅格地图数据库、数字线划地图数据库。
（3） 1：5万地理空间数据库：包括覆盖广西地面分辨率为5m的航天遥感数字正射影像数据库、地面格网间距为25m的数字高程模型数据库、1：5万数字栅格地图数据库、数字线划地图数据库。
（4） 1：1万地理空间数据库：包括覆盖广西地面分辨率为1m的数字正射影像数据库、地面格网间距为5m的数字高程模型数据库、1：1万数字栅格地图数据库、数字线划地图数据库。
（5） 重点地区1：2000地理空间数据库：覆盖重点地区地面分辨率为0.2～0.3m的数字正射影像数据库、地面格网间距为2.5m的数字高程模型数据库、1：2000数字栅格地图数据库、数字线划地图数据库。
（6） 地名数据库：包括广西各种地名的正式名称、所在地图图幅、地理坐标等信息。
（7） 空间定位成果数据库：包括覆盖广西的大地测量控制网、控制点、坐标系等数据。
（8） 元数据库：包括各种地理空间数据及数据库的规范化定义和说明信息，以便跟踪数据的动态变化和支持信息查询。
（9） 专题数据库：如土地覆盖数据库、人口分布数据库等。
4、关键技术研究：
广西省级基础地理信息系统作为一个系统工程，在建设过程中，要紧跟国内外科技发展近期动态，采用当前先进的技术手段和方法。目前，广西省级基础地理信息系统采用美国ESRI公司的ARCGIS系列产品和ORACLE作为建设的主要工具，开发工具主要选用。如图二所示：
图二：广西省级基础地理信息系统的三层架构
在实施广西省级基础地理信息系统的建设和应用中，还会遇到一系列技术难点，有待研究攻克。为此，要进行一系列关键技术的研究开发。主要包括：
①遥感及航空影像快速获取、处理和解译的关键技术。
②多分辨率、多数据源4D空间数据一体化集成
③产品的模式与开发，地理空间可视化虚拟现实技术。
④地理空间数据网络化分发服务。
⑤海量数据的安全管理、存储、备份、灾难恢复的研究。
⑥空间数据库更新与版本管理
⑦ “3S ”（GPS、GIS、RS）集成技术的研究
⑧基于数据库的在线制图技术。
⑨基于省级基础地理信息框架数据的示范应用工程研究。
三、广西省级基础地理信息系统在我区国土资源信息化中的作用
1、 国土资源信息的特点
国土资源信息有一系列特点。首先，国土资源行业是一个信息密集的行业，国土资源工作过程主要是一个生产信息的过程。因此，国土资源行业拥有比其它任何行业更多的信息资源。其次，国土资源信息具有地理空间性。这可以说是国土资源信息的最重要特征，几乎所有的国土资源信息都是空间地理信息，如地形信息、土地信息、地质信息、矿产资源信息、水资源信息、海洋资源信息、地质灾害信息等，这些信息仅用属性数据库是无法管理的。第三，国土资源信息的数据结构十分复杂，往往一个对象需要数百个数据项才能表达清楚，这些数据间常又呈复杂的层网关系，再加上三维空间位置，更加大了对国土资源信息描述和管理的复杂性。第四，国土资源信息不同于一般经济、金融和商业信息，它具有长期保存，甚至长期保存的价值。因此，信息增长迅速，而消逝率低，其结果是信息总量极为庞大。这些特点表明，国土资源信息化离不开基础地理信息和3S技术，“数据是血液”，地理信息及其他各类国土资源信息是保障国土资源信息系统正常运行和取得实效的关键。
2、 广西省级基础地理信息系统在国土资源信息化的作用
广西省级基础地理信息系统可真实再现全区的地形地貌，为我们了解广西的自然地理环
境提供了一个理想的空间支撑，并为可视化地掌握生态资源、模拟和仿真生态重建过程中重大决策实施提供基础支撑，确保我们能够科学地开发自然界，动态监测和合理地配置资源，有效把握发展经济和保护环境的平衡，为生态环境建设和国土资源合理配置提供科学依据。具体说来，至少有以下几方面作用：
（1）数据共享，标准统一。共建共享是避免重复建设、维护国家利益的必要措施，是广西省级基础地理信息系统建设中必须坚持的原则。这方面的教训是屡见不鲜的，如广西各地国土资源部门有独立的一套地籍图，规划部门有地形图，房产部门有房产图，每个部门都是各自为政，投入巨资重复测绘、数字化，标准不统一。实际上只要政府牵头协调，各地测绘一套基础地形图，其他部门在其基础上再采集各行业关注的要素。这样的结果是大大节约了经费，却实现了各取所需，同时由于统一技术规范，统一数据格式，各行业能共享、交换成果。这种做法国内已有先例，据《中国测绘报》报道：“2002年，在浙江省余姚市政府办公室的协调下，市规划、国土、建设、水利、交通五部门联手，共同筹措资金，统一技术标准，开展全市1：500数字化测图，为建立基础测绘信息共建共享机制迈出了实质性的一步……”
（2）目前，我区国土部门在信息化过程中对基础地理信息的应用主要还是局限于数字线划图，对数字正射影像图的应用据了解也只有南宁、柳州等地为数不多的国土部门，对数字高程模型的使用更是寥寥无几。广西省级基础地理信息系统可以为国土资源部门提供多种的、符合国标规范的基础地理信息数字产品服务，包括基本产品、复合产品等。基本产品包括国家基本比例尺地形图系列的数字栅格地图（DRG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）、数字线划地图（DLG），可根据需要以数字和模拟两种形式提供；通过不同基本产品或不同要素的叠加，可生成各种复合产品，如土地覆盖图、数字影像地图（如数字影像交通图、数字影像区划图、数字影像地形图等）、数字影像专题图（如数字影像土地利用图、数字影像土地规划图）、三维立体地形图、立体景观透视图等复合产品。
（3）利用GIS的空间分析功能，进行数据增值服务。例如：通过以不同时期的地理空间基础数据和正射影像图为数据核心，结合土地利用详查图，可进行国土资源动态监测，为科学规划和管理提供决策依据；通过数字高程模型、数字正射影像图、数字线划图为数据核心，结合人口经济、土地利用等专题数据，运用生态学理论和方法以及3S技术，可更好地分析耕地分布现状，提出社会经济与生态合理退耕还林规划方案，增强退耕还林规划的可操作性。
四、结束语
总之，广西省级基础地理信息系统的建成将使我区彻底完成从传统测绘产业向现代地理信息产业转变，测绘生产、技术、管理以及测绘产品种类将发生全新的变化。其建成将为我国实施“数字中国”空间技术战略，我区实施“数字广西”、国土资源信息化提供省级基础地理信息数据，成为其重要的组成部分。能有效提高我区基础地理空间数据的现势性，缩短数据生产和信息提供服务周期。有效地拓宽地理信息的应用面，为政府决策和社会经济可持续发展提供服务。
地理信息系统论文:基础地理信息系统建设构思
〖摘要〗测绘工作是为国民经济建设服务的一项基础性、前期性和公益性的工作。测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。传统的测绘管理方法（包括行业管理、技术管理、生产管理、测绘资料管理及对外提供服务等）已不能满足现代技术发展的需要。本文就利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术建设省级基础地理信息系统的有关问题提出作者的初步见解。
关键词 基础 地理信息系统
1 引言
随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展，GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点，以推广3S技术应用为龙头，先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地，并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿，1995年底，国家基础地理信息中心正式成立，同时在原来技术工作的基础上，开始筹建国家基础地理信息系统。
广西地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一，北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统，3S技术应用起步虽然较晚，但经过各方面的共同努力，进步很快。以广西测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模，GPS应用技术已比较成熟，广西综合区情地理信息系统建设工作进展顺利，其它专题GIS技术开发与应用正在起步，数字摄影测量技术将在今后几年的1：5万、1：1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品（成果、资料）管理及对外提供服务等，无论从哪方面来说，传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求[liu1][1] 。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术，建设广西基础地理信息系统，必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解，以期抛砖引玉，引起讨论，推动此项工作的健康而又快速地发展。
2 广西基础地理信息系统的构成
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。
2.1 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。
2.2 软件环境
系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件，如UNIX、WINDOS95、WINDOWS NT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），但需要保障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。
2.3 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。
2.4 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。
2.5 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，以保障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近期的理论、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、软件功能部件化等近期分析设计方法，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，以保障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“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。
4.5 数据更新与数据版本管理问题
为满足国民经济建设的需要，必须定期更新数据，保持基础数据的现势性。数据更新后，历史数据仍须保存。因此必须建立一套有效的数据版本管理机制，确保有效数据能长期保存，又避免不必要的数据冗余。
地理信息系统论文:让地理信息系统轻松走进中学地理课堂
当前的中学地理课堂教学,特别是新课标下的地理教学,非常重视学生地理思维方式和解决问题能力的培养,而这些能力的核心就是搜集、分析、处理地理信息和综合应用地理信息解决问题。地理信息系统为更加方便、快速、地分析、处理地理信息提供了重要的工具。但是,一般的地理信息系统软件对于大多数地理教师来讲,专业性过强,难以应用于课堂教学。由人民教育音像出版社和北京超图公司共同开发的《超级地图》备课系统,很好地解决了这个矛盾。下面就是我在课堂教学中,实际应用的几个案例。
一、利用地图的放大、缩小,使地理信息更为清晰
在课堂教学中,应用教学挂图时经常会出现这样的情况,由于教学挂图的比例尺是固定的,所以,照顾了全局就照顾不到局部。例如,在讲中国的疆域时,我们通常会选择中国政区图,使学生对中国的海陆疆界有一个整体的认识。但是,当分析中国的邻国,特别是我国的西部边疆与吉尔吉斯斯坦、阿富汗、巴基斯坦相邻的部分时,学生就无法观察清楚了,这时,如果应用《超级地图》的自由放大功能,就可以对地图的任何一个局部进行无级放大,使学生一目了然。再比如,讲到中国的地形分布,利用中国地形图可以了解中国地形的总体分布状况。但是,分析到四川盆地、黄土高原、华北平原等具体的地形区时,学生就无法从挂图中获取更多的地理信息了,这时,同样需要《超级地图》的放大功能,就使局部地区的地形清晰地展现在学生面前。
二、利用长度和面积压算,对地理事物进行定量描述
在教学挂图上,利用比例尺计算长度和面积是非常困难的,在课堂教学中几乎无法操作,就是在一些电子版的地理图像上也难以完成这一功能。然而,在地理课堂教学中,很多地方都会用到长度和面积的量算。例如,在《国际海洋法公约》中规定一个国家的领海宽度为12海里,专属经济区为200海里,学生对这些距离没有实际的概念。由于《超级地图》中的地理图像都是矢量方式的,所以,能够计算任意两点的距离,并实时显示在输出窗口中,甚至可以以钓鱼岛为中心画一个200海里为半径的圆,并计算出面积,以此说明海洋国土的重要性。再如,世界地理中两条重要的运河——苏伊士运河和巴拿马运河,这两条运河的修通对于海洋航运起着非常重要的作用,利用《超级地图》的长度量其功能就能够设计出具体的航线,并计算出所节省的距离。还有,在国土面积大小的对比、铁路线的长度等教学环节中,这一功能都会起到重要的作用。
三、利用三堆场景演示,说明等高线的基本原理
等高线原理的教学是初中地理中一个重点、难点问题,由于初中学生年龄尚小,缺乏空间想象能力,难以理解等高线的含义。《超级地图》为了解决初中地理教学中的这一难题,利用GIS中目前的虚拟现实技术,通过等高线数据为学生创造了一组立体地形。在课堂教学中,老师可以通过拖动鼠标带领学生从不同的角度观察这组立体地形,再利用“淹没”功能观察不同高度等高线的形状,从而理解等高线的含义。还可以根据山体不同高度的颜色讲解,分层设包地形图的含义,并带领学生观察不同种类的地形在分层设色地形图上的特点。这就使原来一节枯燥、难懂的地理课变得生动活泼了起来。在我的教学实验中,利用《超级地图》通过两节课的有关等高线的学习,学生的掌握率达到了95%以上,对课堂教学的满意率为。
四、利用图层的隐藏,创设课堂提问情景
在地理课堂教学中,教师总是希望地理图像能够随着学生的思维不断地变化,并引领着学生思维逐步深入。纸质的教学挂图是将所有地理要素一次呈现在学生面前,经常会干扰学生的思维。而在《超级地图》中提供了图层的隐藏和显示功能,可以使地图中不同要素在教师的控制下逐步地呈现给学生。例如,在“长江”一节的教学中,我首先把长江流域图中省界、水电站、支流名称、主要港口等都隐藏掉,呈现在学生面前的就是长江的干支流,这时,可以带领学生观察长江干流的形状、流向等,在学习长江流经的省区时显示省区图层,在学习主要支流时显示支流名称图层,在学习丰富的水能资源时显示主要水电站的图层……。这样做,去掉了地理图像中的其他干扰因素,大大提高了课堂效率。在这一功能的操作上,《超级地图》设计得非常人性化,只需要在图例窗口中相应的圈层前点一下鼠标,去掉或添上图层名称前的“√”就可以了。利用这一功能,再配合地理图像的输出,教师还可以自己编制各种填充图,并方便地输出到word文档中作为练习题的一部分,解决了地理试卷中图像质量差的问题。
五、利用不同图层的叠加,表现地理要素之间的联系
多种要素的叠加是利用地图进行地理分析时常用的一种方法。在传统教学中,只能采用复合投影片的方式,不但制作过程繁琐,显示效果也不理想。《超级地图》利用GIS技术,给教师留出较大的发展空间——自己制作地图。我这里仅举一个例子——分析影响我国商品粮基地分布的自然条件,教科书上并没有提供相应的地理图像,教师可以利用《超级地图》的图层叠加功能,在地图素材库中选取不同的图层:中国政区界、中国商品粮基地分布、降水量线、中国地形三级阶梯示意图等,将它们组合在一起,形成一幅新的专题地图。在课堂教学中,通过对这幅地图的分析,总结影响我国商品粮基地分布的自然条件。
以上只是我在使用《超级地图》地理辅助教学软件过程中的一点体会,相信老师们在使用的过程中还会创造出更多的、更好的案例。让我们一起为地理课堂教学信息化而努力吧!
地理信息系统论文:地理信息系统在国内外应用现状
【摘 要】 从GIS基本功能、构成特点出发归纳、总结GIS应用的几个方面,并详细举例说明GIS在国内外的应用现状。
【关键词】 地理信息系统 空间测绘数据 数学模型
1 地理信息系统概念及国内外常用的地理信息系统软件
地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是一项以计算机为基础的新兴技术,围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科,是管理和研究空间数据的技术系统,在计算机软硬件支持下,它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析,它可以迅速地获取满足应用需要的信息,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。
目前世界上常用的GIS软件已达400多种。它们大小不一,风格各异。国外较着名的有ARC/INFO,GENAMAP,MGE等;国内较着名的有MAP/GIS,Geostar和CITYSTAR等。虽然GIS起步晚,但它发展快,目前已成功地应用到一百多个领域。
2 地理信息系统在国内外研究应用
尽管现存的地理信息系统软件很多,但对于它的研究应用,归纳概括起来有二种情况。一是利用GIS系统来处理用户的数据;二是在GIS的基础上,利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家,地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来,随我国经济建设的迅速发展,加速了地理信息系统应用的进程,在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用,取得了良好的经济效益和社会效益。下面先从GIS理论上提炼和归纳,然后给出应用的例子。
1.地理信息系统在地理空间数据管理中的应用,即以多种方式录入的地理数据,以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索,以多种方式输出决策所需的地理空间信息。目前流行的数据库管理系统,与GIS中数据库管理系统在对地理空间数据的管理上,存在两个明显的不足;一是缺乏空间实体定义能力;二是缺乏空间关系查寻能力,这使得GIS 在对空间数据管理上的应用日趋活跃。如ARC/INFO在公路管理中的应用;ARC/INFO在对市政设施管理中的应用。后者如北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据,在此基础上综合叠加地下及地面的八大类管线(包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量控制网,规划路等基础测绘信息,形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统。从而实现了对地下管线信息的的现代化管理。为城市规划设计与管理部门、市政工程设计与管理部门、城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门的查询服务。
2.GIS在综合分析评价与模拟预测中的应用。GIS不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取,而且还是现实世界模型,可以将对现实世界各个侧面的思维评价结果作用其上,得到综合分析评价结果;也可以将自然过程、决策和倾向的发展结果以命令、函数和分析模拟程序作用上这些数据上,摸拟这些过程的发生发展,对未来的结果作出定量的和趋势预测,从而预知自然过程的结果,对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果,以作出决策,避免和预防不良后果的发生。如GIS在焦作东部矿区煤矿底板突水预报中的应用 ;GIS在土地信息和土壤保护中的应用。后者如美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地GIS。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息,建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型A=R*K*L*S*C*P,其中A为潜在的土壤侵蚀(面积/年),R为降雨量,K为侵蚀土壤参数,L为坡长,S为坡度参数,C为耕地面积,P为管理参数。探讨了土壤恶化的机理,提出了合理的方案,达到土壤保护的目的,还可以利用它对土地进行长期的动态研究,避免土质的重心恶化。这里把土壤侵蚀模型A=R*K*L*S*C*P作用到与之有关数据,达到综合分析评价及模拟预测结果。
3.G IS的空间查询和空间分析功能的应用。为了便于管理和开发地理信息(空间信息和属性信息),在建库时是分层处理的。也就是说,根据数据的性质分类,性质相同或相近的归并一起,形成一个数据层。这样GIS对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入,而查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示,在空间定位上仍与原始图一致。因此,也可将其称为空间函数变换。这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。这方面应用例子有很多,例如在城市规划过程中,对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划;如何安排多路警车交通路线,以保障在紧急时刻,在任意地方应至少能有一辆警车在事发后最短时间内赶到出事地点;在环境保护方面,对水土流失导致土地资源的破坏进行评价;在区域环境质量现状评价过程中,对整个区域的环境质量进行客观地、地评价,以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态;在地学方面,MAPGIS在油气勘探中和在成矿预测中的应用,解决了肉眼所不能看见的深部构造问题和指明矿产的远景区。在大都市防震减灾系统中的应用,1994年的美国洛杉机大地震,就是利用RAC/INFO进行灾后应急响应决策支持,成为大都市利用GIS技术建立防震减灾系统的成功范例。日本横滨大地震后,日本政府决定利用GIS技术建立更好的能快速响应的防震减灾系统。日本建筑署建设研究所、NASDA等政府机构在联合国区域发展支持下,建立了防震减灾应急系统,选用ARC/INFO对横滨大地震的震后影响作出评估,建立各类数字地图库,如地质、断层、倒塌建筑等图库。把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息,该系统的建成使有关机构可以对象神户一样的大都市大地震作出快速响应,较大程度地减少伤亡和损失。在野生动植物保护中的应用,世界野生动物基金会(WWF)采用GIS软件ARC/INFO作为“老虎与人类”保护项目的主要技术工具。利用ARC/INFO空间分析功能,WWF已找到新的方法来帮助世界较大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。
4.GIS的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制图开始的,因而GIS的主要功能之一用于地图制图,建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比,利用GIS建立起地图数据库,可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图,而且可以根据用户需要分层输出各种专题,如行政区划图、土地利用图、道路交通图等等。更重要的是由于GIS是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系,可以制作多种立体图形,而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。在地图的输出中,MAPGIS达到世界先进水平。
5.运用GIS系统,建立起专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息系统和目前上海正在建立长途电信局GIS系统等等。这类信息系统具有有限目标和专业特点,系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国Oakridge地区模式信息系统等等。这类信息系统主要以区域综合研究和的信息服务为目标,可以有不同的规模,其特点是数据项多,功能齐全,通常具有较强的开放性。这两种信息系统与上述四种GIS应用或多或少有重叠处,但这里强调的是完整性、系统性、故与它们分开讨论。
6.地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。遥感数据是地理信息系统重要信息源。其实目前大多数GIS系统已揉进图像处理功能,并把它作为其一个子模块。这种应用如海湾战争期间,美国国防制图局GIS实时服务,为战争需要在工作站上建立了GIS与遥感的集成系统,它能用自动影像匹配和自动目标识别技术处理,处理卫星和高低侦察机实时获得战场数字影像,及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地图上,数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼,为军事决策提供24小时的实时服务。
7.应用GIS一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。如国家九五攻关项目“紧缺金属资源快速勘察评价系统”,这个系统中,分为地质变量信息提取模块、数据挖掘模块、物探数据处理模块、图像处理模块、综合预测模块等,其中地质变量信息提取模块使用了MAPGIS中基本输入函数、空间功能分析函数,目前这个系统已初具皱形。
8.GIS中属性数据的综合及融合。在现有的GIS中,属性数据只是用于检索和查询,或进行简单的统计,难以深入的分析,难以发掘隐含在其中的模式和规律。在众多项的属性数据中,有时将几个属性项的属性数值加以综合,构成一个具有某领域特定意义的新属性项新属性值,这种综合不是综合前属性数据值的简单反映,也不是它们的孤立集合,而是经过某领域研究人员深思熟虑的综合分析,用数量表示某领域问题的综合概念和结果特征。国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中,我们对研究区进行合理网格大小划分后,利用GIS空间分析功能,求得每个网格单元的各地层、岩体、脉体的面积及相应的面积百分数、各断裂的长度、方向等众多的属性数值,在此基础上,我们用具有特定意义数学模型计算出三个综合属性值,分别为相对熵、断裂的优益度和中心对称度。用相对熵来考查围岩蚀变组合特征与矿化的关系;在以构造为主要控矿因素的内生矿产中,用断裂的优益度来评价每个网格单元是否有利储矿;用中心对称度来研究和圈定古火山机构、小型等轴状隐伏侵入体等具有放射状断裂体系的环形构造。
数据融合的概念始于70年代,但直接促其迅速发展的是进入90年代以后,最初以军事应用为目的的数据融合技术现今亦用于工业和农业。我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中,引进数据融合技术,融合GIS的属性数据,进行地质异常单元的圈定与评价。利用GIS对空间数据强大的显示功能,显示其结果。我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中,如前面所述,求出各网格单元的各属性项的属性数据值(即各变量值),我们知道,地学数据是典型的多源空间数据,它们的量刚不一、形式多样;既有定量数据、又有定性文字描述数据,因此在数据融合前,必须统一量刚、把定性数据定量化,然后筛选出独立、有用的变量(包括综合变量),选择相应的数学模型(包括定量模型、定性模型和定量定性混合模型)和模型单元,确定地质异常临界值大小,根据它对未知单元进行异常圈定和异常评价,利用GIS其显示结果。通过GIS空间叠加分析,对其属性数据值的预处理、筛选、数据融合,利用GIS管理、显示,使其结果的应用范围与利用价值大大提高。
总之,GIS为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化,创造了空前良好的条件和环境。
地理信息系统论文:浅析环境地理信息系统的发展思路
摘要:简要介绍环境地理信息系统的概念和它的基本功能,列举环境地理信息系统在环境管理中的应用,对国内外环境地理信息系统的研究热点和方向进行阐述并提出发展环境地理信息系统的策略和建议。
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( Geographic Information System for Environment ,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(Spatial Statistics Analysis) 是指对空间数据库中的专题数据进行统计分析。包括各种属性数据的集中特征数、离散特征数及其分类分级统计等。
3. 叠加分析(Overlay Analysis) 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(Buffer Analysis) 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。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Virtual Earth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,以保障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,以保障系统的可用性及性;
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。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。
地理信息系统论文:基础地理信息系统建设构思
〖摘要〗测绘工作是为国民 经济 建设服务的一项基础性、前期性和公益性的工作。测绘技术的 发展 ，给测绘管理工作提出了新的课题。传统的测绘管理 方法 （包括行业管理、技术管理、生产管理、测绘资料管理及对外提供服务等）已不能满足 现代 技术发展的需要。本文就利用 计算 机技术、 网络 技术、办公自动化技术及gis技术建设省级基础地理信息系统的有关 问题 提出作者的初步见解。
关键词 基础 地理信息系统
1 引言
随着 电子 技术、计算机技术及现代测绘技术的发展，gps技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以gis、gps、rs为代表的3s的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点，以推广3s技术 应用 为龙头，先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地，并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿，1995年底，国家基础地理信息中心正式成立，同时在原来技术工作的基础上，开始筹建国家基础地理信息系统。
广西地区的gis技术应用属全国较早的省份之一，北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统，3s技术应用起步虽然较晚，但经过各方面的共同努力，进步很快。以广西测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模，gps应用技术已比较成熟，广西综合区情地理信息系统建设工作进展顺利，其它专题gis技术开发与应用正在起步，数字摄影测量技术将在今后几年的1：5万、1：1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。
测绘技术的发展，给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品（成果、资料）管理及对外提供服务等，无论从哪方面来说，传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求[liu1][1] 。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及gis技术，建设广西基础地理信息系统，必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解，以期抛砖引玉，引起讨论，推动此项工作的健康而又快速地发展。
2 广西基础地理信息系统的构成
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。
2.1 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。
2.2 软件环境
系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件，如unix、windos95、windows nt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），但需要保障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、
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，以保障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近期的 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、软件功能部件化等近期 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，以保障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“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。
4.5 数据更新与数据版本管理问题
为满足国民 经济 建设的需要，必须定期更新数据，保持基础数据的现势性。数据更新后， 历史 数据仍须保存。因此必须建立一套有效的数据版本管理机制，确保有效数据能长期保存，又避免不必要的数据冗余。
地理信息系统论文:地理信息系统在国内外应用现状
【摘 要】 从gis基本功能、构成特点出发归纳、总结gis应用的几个方面，并详细举例说明gis在国内外的应用现状。
【关键词】 地理信息系统
空间测绘数据
数学模型
1 地理信息系统概念及国内外常用的地理信息系统软件
地理信息系统(geographic information system 简称gis)是一项以计算机为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科，是管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析，它可以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。
目前世界上常用的gis软件已达400多种。它们大小不一，风格各异。国外较著名的有arc/info，genamap，mge等；国内较著名的有map/gis，geostar和citystar等。虽然gis起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到一百多个领域。
2 地理信息系统在国内外研究应用
尽管现存的地理信息系统软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况。一是利用gis系统来处理用户的数据；二是在gis的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息系统应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。下面先从gis理论上提炼和归纳，然后给出应用的例子。
1.地理信息系统在地理空间数据管理中的应用，即以多种方式录入的地理数据，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式输出决策所需的地理空间信息。目前流行的数据库管理系统，与gis中数据库管理系统在对地理空间数据的管理上，存在两个明显的不足；一是缺乏空间实体定义能力；二是缺乏空间关系查寻能力，这使得gis 在对空间数据管理上的应用日趋活跃。如arc／info在公路管理中的应用；arc／info在对市政设施管理中的应用。后者如北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据，在此基础上综合叠加地下及地面的八大类管线(包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量控制网，规划路等基础测绘信息，形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统。从而实现了对地下管线信息的的现代化管理。为城市规划设计与管理部门、市政工程设计与管理部门、城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门的查询服务。
2.gis在综合分析评价与模拟预测中的应用。gis不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取，而且还是现实世界模型，可以将对现实世界各个侧面的思维评价结果作用其上，得到综合分析评价结果；也可以将自然过程、决策和倾向的发展结果以命令、函数和分析模拟程序作用上这些数据上，摸拟这些过程的发生发展，对未来的结果作出定量的和趋势预测，从而预知自然过程的结果，对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果，以作出决策，避免和预防不良后果的发生。如gis在焦作东部矿区煤矿底板突水预报中的应用 ；gis在土地信息和土壤保护中的应用。后者如美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地gis。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息，建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型a=r*k*l*s*c*p，其中a为潜在的土壤侵蚀(面积/年)，r为降雨量，k为侵蚀土壤参数，l为坡长，s为坡度参数，c为耕地面积，p为管理参数。探讨了土壤恶化的机理，提出了合理的方案，达到土壤保护的目的，还可以利用它对土地进行长期的动态研究，避免土质的重心恶化。这里把土壤侵蚀模型a=r*k*l*s*c*p作用到与之有关数据，达到综合分析评价及模拟预测结果。
3.gis的空间查询和空间分析功能的应用。为了便于管理和开发地理信息(空间信息和属性信息)，在建库时是分层处理的。也就是说，根据数据的性质分类，性质相同或相近的归并一起，形成一个数据层。这样gis对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入，而查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示，在空间定位上仍与原始图一致。因此，也可将其称为空间函数变换。这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。这方面应用例子有很多，例如在城市规划过程中，对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划；如何安排多路警车
交通路线，以保障在紧急时刻，在任意地方应至少能有一辆警车在事发后最短时间内赶到出事地点；在环境保护方面，对水土流失导致土地资源的破坏进行评价；在区域环境质量现状评价过程中，对整个区域的环境质量进行客观地、地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态；在地学方面，mapgis在油气勘探中和在成矿预测中的应用，解决了肉眼所不能看见的深部构造问题和指明矿产的远景区。在大都市防震减灾系统中的应用，1994年的美国洛杉机大地震，就是利用rac／info进行灾后应急响应决策支持，成为大都市利用gis技术建立防震减灾系统的成功范例。日本横滨大地震后，日本政府决定利用gis技术建立更好的能快速响应的防震减灾系统。日本建筑署建设研究所、nasda等政府机构在联合国区域发展支持下，建立了防震减灾应急系统，选用arc／info对横滨大地震的震后影响作出评估，建立各类数字地图库，如地质、断层、倒塌建筑等图库。把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息，该系统的建成使有关机构可以对象神户一样的大都市大地震作出快速响应，较大程度地减少伤亡和损失。在野生动植物保护中的应用，世界野生动物基金会(wwf)采用gis软件arc/info作为“老虎与人类”保护项目的主要技术工具。利用arc/info空间分析功能，wwf已找到新的方法来帮助世界较大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。
4.gis的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制图开始的，因而gis的主要功能之一用于地图制图，建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用gis建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题，如行政区划图、土地利用图、道路交通图等等。更重要的是由于gis是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系，可以制作多种立体图形，而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。在地图的输出中，mapgis达到世界先进水平。
5.运用gis系统，建立起专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息系统和目前上海正在建立长途电信局gis系统等等。这类信息系统具有有限目标和专业特点，系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国oakridge地区模式信息系统等等。这类信息系统主要以区域综合研究和的信息服务为目标，可以有不同的规模，其特点是数据项多，功能齐全，通常具有较强的开放性。这两种信息系统与上述四种gis应用或多或少有重叠处，但这里强调的是完整性、系统性、故与它们分开讨论。
6.地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。遥感数据是地理信息系统重要信息源。其实目前大多数gis系统已揉进图像处理功能，并把它作为其一个子模块。这种应用如海湾战争期间，美国国防制图局gis实时服务，为战争需要在工作站上建立了gis与遥感的集成系统，它能用自动影像匹配和自动目标识别技术处理，处理卫星和高低侦察机实时获得战场数字影像，及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地图上，数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼，为军事决策提供24小时的实时服务。
7.应用gis一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。如国家九五攻关项目“紧缺金属资源快速勘察评价系统”，这个系统中，分为地质变量信息提取模块、数据挖掘模块、物探数据处理模块、图像处理模块、综合预测模块等，其中地质变量信息提取模块使用了mapgis中基本输入函数、空间功能分析函数，目前这个系统已初具皱形。
8.gis中属性数据的综合及融合。在现有的gis中，属性数据只是用于检索和查询，或进行简单的统计，难以深入的分析，难以发掘隐含在其中的模式和规律。在众多项的属性数据中，有时将几个属性项的属性数值加以综合，构成一个具有某领域特定意义的新属性项新属性值，这种综合不是综合前属性数据值的简单反映，也不是它们的孤立集合，而是经过某领域研究人员深思熟虑的综合分析，用数量表示某领域问题的综合概念和结果特征。国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，我们对研究区进行合理网格大小划分后，利用gis空间分析功能，求得每个网格单元的各地层、岩体、脉体的面积及相应的面积百分数、各断裂的长度、方向等众多的属性数值，在此基础上，我们用具有特定意义数学模型计算出三个综合属性值，分别为相对熵、断裂的优益度和中心对称度。用相对熵来考查围岩蚀变组合特征与矿化的关系；在以构造为主要控矿因素的内生矿产中，用断裂的优益度来评价每个网格单元是否有利储矿；用中心对称度来研究和圈定古火山机构、小型等轴状隐伏侵入体等具有放射状断裂体系的环形构造。
数据融合的概念始于70年代，但直接促其迅速发展的是进入90年代以后，最初以军事应用为目的的数据融合技术现今亦用于工业和农业。我们在开发国家
科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，引进数据融合技术，融合gis的属性数据，进行地质异常单元的圈定与评价。利用gis对空间数据强大的显示功能，显示其结果。我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中，如前面所述，求出各网格单元的各属性项的属性数据值(即各变量值)，我们知道，地学数据是典型的多源空间数据，它们的量刚不一、形式多样；既有定量数据、又有定性文字描述数据，因此在数据融合前，必须统一量刚、把定性数据定量化，然后筛选出独立、有用的变量(包括综合变量)，选择相应的数学模型(包括定量模型、定性模型和定量定性混合模型)和模型单元，确定地质异常临界值大小，根据它对未知单元进行异常圈定和异常评价，利用gis其显示结果。通过gis空间叠加分析，对其属性数据值的预处理、筛选、数据融合，利用gis管理、显示，使其结果的应用范围与利用价值大大提高。
总之，gis为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化，创造了空前良好的条件和环境。
地理信息系统论文:多媒体技术在地理信息系统中的应用
摘 要 将多媒体技术应用于地理信息系统中的关键问题是：如何有效地管理多媒体数据和空间数据；其次，在区域分析过程中，怎样实现多媒体播放功能.指出用扩充的关系数据模型作为多媒体数据模型较适宜；多媒体功能的实现则取决于多媒体数据的格式是否为riff格式以及对多媒体数据的应用要求.展示了多媒体技术在地理信息系统中的应用前景.
关键词 多媒体技术，地理信息系统，空间数据，属性数据，区域分析，数据模型.
现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展，越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographic information system，简称gis)软件中，势必大大增强gis信息的表现能力，扩大gis的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于gis软件中呢我们认为应从两方面来设计：其一是怎样将多媒体数据溶于gis数据库中，并保障提供gis软件的双向检索及各种分析功能；其二是在应用过程中，怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.
1 多媒体数据的有效管理
通常，应用软件中的多媒体数据有两种生成方式：一种是媒体播放之前，将其数字化到数据库当中，播放时从数据库中取数据；另一种是播放时，边生成边播放.而gis软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库，即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.
1.1 gis数据库中多媒体数据的管理
1.1.1 gis空间数据库中多媒体数据的管理 目前，多数gis应用软件所能描述的空间目标都是静态的，实际上，很多gis所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的，因此，gis研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态gis(temporal gis).时态gis的组织核心是时空数据库，即设计一个合理的时空数据模型是建立时态gis的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态gis产品的时空数据模型，一但时空数据模型的研究有所突破，不仅能解决时态gis的应用问题，还将解决空间数据库中动画数据的管理问题，即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.
有关时空数据模型，张祖勋［1］提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息，而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上，建立分级索引，以便能快速找到所需的时空过程的数据.
要使用这种建索引的基本修正法，需要考虑两个问题，一个是如何建立索引；另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.
关于建索引的问题，笔者认为：基态，亦a,b,c,d分别表示时态gis的4个时期；t.时间轴；t0,t1,…,tn分别表示 时态在gis某个时期的n+1个时态，其中tn为基态，即“现在”时态 一次数据状态——“现在”时态总是变化的，每产生一个新的现在时态，就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件，同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例，如图1所示，当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时，就需产生tn-2i～tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间，而又不影响对任一时态的检索速度，可将tn-2i+1～tn-2i的索引差文件删掉，所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.
关于差文件，笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的，这意味着差文件包含有两类目标信息：一类是前一时态有而后一时态无的目标信息；另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索，应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的，即01(目标从无到有)；10(目标从有到无)；1n(目标从一个变成多个)；n1(目标从多个变成一个)，以及目标空间信息无变化，属性信息有变化；目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索，在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明，当然，这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似，差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成，差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.
1.1.2 gis属性数据库中多媒体数据的管理 有些gis的应用中，认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型，使得既能遵循其自身特点，又能有效地建立起它与空间数据的联系，是多媒体技术在gis应用中的关键所在.
目前，多数gis属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中，就必须对现有的关系模型进行扩充，使它不但能处理格式化数据，也能处理非格式化数据.杨学良［2］就这个问题提出了3种技术策略：将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性)；将每个元组作为一个完整文件保存；元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项，而非格式化数据单独存贮.
对比这3种技术策略，及时种技术策略方法简单、容易实现，适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复，以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用，但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起，这既增大了应用程序设计的复杂性，又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此，我们认为，在及时种技术策略的基础上，增加一个或多个属性项，用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息，当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时，可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.
1.2 gis区域分析中多媒体数据的生成
多媒体数据生成的另一种方式是在gis应用中，边统计、分析运算，边生成结果数据——多媒体数据.
1.2.1 空间分析中多媒体数据的生成 空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术［3］，因此，空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有：地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.
为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果，我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实［4］是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感.比如，可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果，使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等，使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.
1.2.2 统计分析中多媒体数据的生成 统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有：统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析，通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析，以及主成分分析等.
为了更加形象化，我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示，甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者，还可以配上解说词，以增加系统的感染力，而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.
2 gis应用系统中多媒体功能的实现
在gis应用软件中进行多媒体功能实现，首先是受gis应用软件自身开发平台的限制.多数情况下，gis应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言，如vc++，vb或bc++等，以利于和gis应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来，那么怎样实现区域分析中多媒体功能
2.1 空间数据库中多媒体数据的播放
由前所述，空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据，这些数据的结构与mci所能接受的多媒体文件格式riff(resource interchange file format)不同，所以应用程序不能直接调用mci函数和api函数，必须根据时态gis的空间数据库结构，设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.
下面简述动态显示时态gis中ti～tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n，其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件，擦除ti状态有而ti+1状态无的信息，显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i＜j时，转(3)；否则结束.
如果用上述算法来实现动态显示时空过程，还有很多细节需要设计.首先，在(1)步骤，从基态开始，逐级逐步检索，每检索到一个状态差文件，就需根据差文件来生成该状态信息，直到ti状态处；其次，在(3)中，需要用到动画技术，擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容，而显示后一状态信息之前，需保存后一处信息内容，再予以显示新状态信息.
2.2 属性数据库中多媒体数据的应用
一般来说，多媒体数据主要应用于两个方面：一个是简单播放；另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者，只要使用mci函数或api函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放；对于后者，这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式riff，根据多媒体数据的文件信息和数据流信息，通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.
3 多媒体技术在gis中的应用前景
(1)实现资源信息的科学管理，提供信息服务.gis一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式，而在管理空间信息的同时，对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放，大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和gis溶于一身，会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.gis和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统，既能表明所售住房的空间位置，又能从中检索其住房环境及内部结构，而且可以动态地删去当天已售出的房子，给出不同价格等；旅游导游系统，可以在为观光游客制定导游路线时，就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.
总之，将多媒体技术和gis技术相结合，是计算机应用领域的一个发展方向，它会改变人们的工作、生活、思维方式，推动信息社会的前进.
地理信息系统论文:浅析地理信息系统软件在房产测绘管理中的应用研究
论文 关键词:房产澈绘 地理信息系统
论文摘要:文中通过对房产测绘管理模式方法的分析，结合mapg玲介绍了地理信息系统在房产侧绘中的应用。
1引言
房产要旗作为一个城市中变化最为活跃，最关乎人们群众切身利益的信息，弓起了人们的广泛关波。但在目前。美六舫地产日常管理工作仍以传统的手工模式为主。这种方式成图周期长、阴形数据存储方式落后，数据吏新复杂.在很大程度上造成了房地产产权产籍管理的效率地下，20世纪90年代以来，熊内逐步开展房产铬息化建没，餐内很多城市开始建立自己的房产侧绘管理信系统。目前，厦内已经有，一些房产测绘软件投人使用，低是随着房产信月包系统的建立，这些系统己经越来越不魏适应偏意系统管理的豢婆.gi以g氏嵘招phic她勿”熊扁班姐system，以溉被弓入粼房产nli绘信息系统的建设中，井取得了广泛应用。随着房产管理信息系统的逐步建立与 发展 ，房产信息系统形成了以gis空间数据为支挥豹综合应裘系统，gis空润数据寒是整个系统的基础和生命，房产测绘是建立和更新g份空间数据库的重要的方法，必须承担起为信息系统输送数据的使命。因此，本文主要针时gis和房产澎绘管理的特点，对gls在房产侧绘管理中豹应用进行探讨，主要涉及系统开发平台和结构模式、数据入库等方面。
2系统开发乎台与结构棋式
2.1蓄房地产信息可以分为拼大类
（1）玲房地产本身的信j包。例如房子的位锐，周围地理环境等，
（2)房地产的属性信息，如房屋建筑建造的年代，劝能，所属单位等。
房地产信息中有明海的空海分布数撰，这些空间分布信息的描述和分析，是房地产信息管理系统中的一个重要组成部分。由于具有明确的空间分布特性，房地产信息管理系统必须建立在地理信息系统平台上。
mapg撼地理信息系统是一个工具型地理信息系统，国产g篇平台。map以s具备完善的数愉采集、处理，输出、建库、检索、分析等劝能。其中，数据采集手段包括了数字化、矢蠢化、gps滚人、 电子 平板测图、开放式数据转换等。数据处理包括编辑、自动拓扑处理、投影、变换、误差校正、图框生成、蜜例符号繁饰、建像镶嵌凳淮等方面的几百个功能，数据辕出既能够迸行常规的数据交换、打印，也能够进行版面编排、挂网、分色、印刷出高质最的图件，数据瑰库可建立海直地踢库‘影像地撰库、高程模型库，实现三库金一;分析功能既包括矢全空绒分析，也包括对遥感影像、dem， 网络 等数据的常规分析和专业分析.mgi不仅功能齐全，而且具有处理大数据党的能力，ma可以输出印刷越大姨面图件，各种数是(如点数，线数、结点数、区数，地蒸库中的敬模数等)均可超过20亿个，对数据最的限制可能是磁盘的存储容量。ma户g冷还具有二次开发能力，提供了丰富的a执角数、c类。组件供二次并发用户选锋。
3嫩据入库
房产管理系统中不仅需要房地产的空间数据(房子的位置，翼滩地理环境等)，还需要基本的粼性数据，如房魔建筑建造豹年代，功能，所属单位等。因此，数据的入库必须从属性数据和空间数据两个方面来考虑。
3.1飞交润数据入库
空娜数据人库，可级根据实际铸缓选择不同的建库方案，但是最终的目的都要转换成m人pg 15可以接收的数据格式，如对于空间数据入库，可以根据不同情况选择下面合适的方法:扫描矢呈化，格式转换扶，直换成毅法二。
3.2之样性数据入库
属性数据的录人同空间数据的录入一样，可以根据不同的情况选择不同的方式。如在空间数据录人的方式中已经介绍了支接成图头，最可以直接存锗其空澎数据和撰性数据的，另外，也可以采用格式转换的方法，对已有属性数据的 电子 格式在ma似性库管理摸块中导入到数据库中，在空间数据入库的时候也可在mapg扮编辑摸块或裘性库管理镇块中直接录人属性数据。
4结语
房产渊绘管理系统随着g份应用领域的加深而迅速 发展 起来，月盆g在房产瀚绘管理系统中的r应用越来越深入.文中主要结合mapgis软件对gls软件在房产测绘中的应用进行了相关操讨，文中指出了gl软件平台在房产测绘管理中豹优势，井对ma羚冷的结构模式和数据入库方式进行了简要介绍。mapg软件在房产测绘管理中发挥着很大作用，但g洛软件的功能在不断完善，传统的乎台,将向ebg塔发展，引起房产群绘管理更长延豹进步。
地理信息系统论文:地理信息系统集成平台框架结构研究
【摘 要】 提出了基于客户/服务器结构的地理信息系统集成平台总体结构，探讨了基于元数据的地理信息系统数据集成平台以建立物理上分布而逻辑上集中的分布式地理信息系统数据库，提出了应用符合3nf范式的关系数据库进行模型管理的模式，在此基础上探讨了地理信息系统可视化建模工具。
【关键词】 地理信息系统 集成平台框架结构 gis数据集成平台 gis模型集成平台 可视化建模工具
1 引 言
近年来，随着gis应用的广泛和深入建立了一大批地理信息系统。随着网络技术的发展和实际的需要，这些分散的系统要求集成运行，以实现信息共享，提高运行效率。在国家“八五”攻关中就开展了这方面的研究[1，2]，在“九五”攻关中对系统实用化和运行业务化提出了更高的要求。地理信息系统集成的重要性得到普遍的认识[3，4]。
地理信息系统集成可以分为两个层次，一个是地理信息之间相互关系的概念层次集成，侧重于地理信息的空间分析；另一个是不同数据和模型之间组织和管理的技术层次集成。本文所指的地理信息系统集成主要指后者意义上的集成。
在计算机集成制造（computer integrated manufacture system， cims）领域，集成基础结构或集成平台的概念得到广泛的应用，集成平台被认为是实现企业信息集成、功能集成所需的基本信息处理和通信公共服务的集合[5]。ibm公司基于系统使能器（enabler）的集成平台在企业应用中获得极大成功[6]，中国在cims应用中也广泛使用集成平台技术[7]，收到巨大的经济和社会效益。
文献[8]中作者论述了地理信息系统集成的概念、内涵和必要性，地理信息系统集成平台的功能和特点。本文借鉴cims的经验，结合信息技术的新发展，提出了基于客户/服务器的地理信息系统集成总体结构，基于元数据的地理信息系统数据集成平台和基于关系数据库的地理信息系统模型集成平台和可视化构模工具方法。
2 地理信息系统集成分析
回顾地理信息系统的发展过程，可以看出地理信息系统的集成在技术上可以分为如下几种形式：
（1） 同一gis软件系统不同模块之间或不同系统之间采用import/export的文本文件交换形式。这是最简单也是效率低的一种方式，它适用于任意系统之间的数据和模型集成。
（2） 大型商业gis软件如arc/info具有一致的数据模型和数据结构，提供二次开发语言，构成软件开发平台。不同模块之间可以采用二进制进行数据交换（如arcedit和arcplot），具有密切关系的不同gis软件系统之间也可以采用这种方式（如arc/info和erdas）。在这种模式下用户除了在操作系统的基础上开发应用模型被宿主系统调用外，其它所有的操作只能建立在这个商业软件平台基础上，不同的商业软件平台一般无法直接进行数据共享和功能互补。
（3） 采用应用程序接口（api）的形式进行集成。如arc/info提供rpc接口实现客户端与服务器端的通讯，提供arc/info与arcview的集成。同时用户可以遵循rpc规范开发应用模块以实现系统集成。esri提出的分布式计算环境（distributed computation environment）也是基于api的思想。
（4） 对象连接与嵌入（ole）的自动化功能（automation）提供了对象之间的互操作功能，一些最近开发的商业gis软件如mapinfo公司的maplnfoprofessional和golden soft公司开发的surfer，都提供ole automation，用户可以将该软件作为一个对象嵌入自己的系统。
（5） 最近发展起来的对象—关系数据库技术（ordbms）将空间数据作为一种数据类型直接集成进入数据库系统，用户可以在这种平台上直接管理矢量空间数据、遥感图像数据和普通关系数据，可以利用这种数据库平台的api开发gis应用系统。
（6） opengis组织采用cobra标准，了其简单特征规范（simple features specification）1.0版本作为开放地理信息系统的基础，这无疑是地理信息系统软件向开放和互操作发展的重要方向之一，但这种方式需要从底层重新开发gis软件，在短期内很难直接应用于工程实践。
在以上地理信息系统集成的各种形式中，都存在如下的问题需要解决。
（1） 地理信息采集和应用的分布性特点决定了地理信息系统的分布性，地理信息系统集成需要一种分布式空间数据管理和分析模型的相互通讯机制。这种机制既可以适应在目前比较成熟的基于数据文件交换形式（如（1）和（2）），又可以为以后基于api（如（3）和（5））面向对象的地理系统集成（包括（4）—（6））提供发展余地。
（2） 地理信息涉及不同的时间、空间和属性，需要有一种有效的地理数据管理的机制，并提供数据融合的能力。
（3） 地理分析模型与多种地理数据发生联系，不同模型之间有复杂的串并联关系，模型的组织与管理是需要解决的另一个重要问题。
基于以上的分析，本文提出了基于客户/服务器机制的地理信息系统集成总体结构，基于元数据的数据库集成平台和基于关系数据库管理系统的模型集成平台，以及在系统总体结构和数据库集成平台、模型集成平台的基础上进行可视化建模以辅助空间决策的方法和技术。
3 基于客户/服务器的地理信息系统集成总体结构
近年来，客户/服务器（client/sever，c/s）体系结构在分布式系统中得到了广泛的应用。尽管这种模式至今还没有一个完整的性定义，但人们对这个概念的基本看法是一致的。在c/s结构下，一个或更多个客户机和一个或更多个服务器，以及下层的硬件网络、操作系统和支撑平台进程间通信系统，共同组成一个支持分布式计算、分析和表示的系统，在该模式下，应用分为前端的客户部分和后端的服务器部分。客户方发出请求，网络通信服务系统将请求的内容传到服务器，服务器根据请求完成预定的操作，然后把结果送回客户。
地理信息系统集成平台引入客户/服务器机制后，可以将地理信息系统集成定义为两层c/s结构（图1）。前端用户和数据库集成平台、模型库集成平台、应用模型构成第1层c/s结构，集成平台和应用模型与商业软件构成第2层c/s结构。客户端负责引导用户输入数据源、功能要求和模型选择，以及有关输入输出选择项，将这些信息提交模型集成平台服务器和数据集成平台服务器。模型集成平台服务器负责在模型库中检索符合用户功能要求的模型，并支持模型的组合和建立新的模型，然后将这些模型（包括模型库中已有的和通过宏语言或api新建的）对数据的要求提交数据集成平台服务器，其功能请求转化为rs服务器、gis服务器、rdbms服务器可以实现的基本操作并提交给这些服务器。数据集成平台服务器、rs、gis、rdbms服务器操作结果将返回给模型集成平台服务器，进而返回给客户端。
当客户端有特殊的显示、制图要求时，模型集成平台服务器将负责根据用户的要求调用其它服务器来实现；如果客户端要求将模型运行的结果进入数据库时，模型集成平台将向数据集成平台服务器发出请求，完成在数据库中的注册。数据集成平台服务器除了接收模型集成平台发出的请求外，还可以直接响应按照时间、空间和属性信息数据查询的要求，在空间框架的基础上实现多元数据的融合，数据集成平台的功能也是调用rs、gis、rdbms服务器的功能来实现的。模型与数据库之间、模型与模型之间即可以采用import/export的文件交换形式（如arc/info的e00格式等），也为将来全部过渡到api的内存交换形式（如dll，ole，activex，cobra等）提供可能。
这种设计使得系统只考虑软件的功能而不会过分依赖于具体的软件平台，因此系统具有良好的可扩充性，无论采用商业软件还是采用国产软件，只要具有该项功能可以作为服务器，服务器软件类型的变化都不会影响系统结构，便于将来采用国产软件和系统的升级换代。
4 基于元数据的地理信息系统数据集成平台
地理信息系统数据库集成平台的目的在于形成物理上分布而逻辑上集中的整体数据视图。实现方式可以采用基于元数据的方式，也可以采用基于空间开放数据库连接（spatial open database connectivity， s-odbc）的结构化查询语言（structure query language， sql）和动态连接库（dynamic link library， dll）方式，以及基于面向对象的方式，如分布式公共对象模型（distributed common object model， dcom）和公共对象请求结构（common object request broker architecture）等方式[8]。由于大型业务化运行的地理信息系统大都建立在商业软件的基础上，很少全部从底层开发，而目前绝大部分商业软件都不支持这些软件协议机制。从实用角度出发，基于元数据的集成平台是一种行之有效的地理信息系统数据集成模式。
美国联邦地理数据委员会（federal geographical data committee， fgdc）制订了分布式地理信息元数据规范，在地理信息标准化和规范化方面做了大量的工作。但是，一方面该规范过于烦琐，在实际应用中很难对该规范的每一项都有明确的表达，另一方面该规范主要针对静态数据集而对动态交互式应用如多源数据融合等考虑不足。因此本文设想，针对地理信息的特点，抽取fgdc的关键内容，对每一个具体空间数据库建立一个与之相对应的元数据记录，将每一个分布式数据库节点形成一个与具体空间数据集相对应的元数据库。根据分布式数据库系统场地自治的原则，各节点负责维护本地数据库与元数据项的一致和统一。数据集成平台服务器保存相应元数据库的副本，并维持与各接点元数据库的动态连接。这种方式的概念模式如图2。
