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地理信息系统论文

发布时间:2022-05-07 04:55:00

地理信息系统论文

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.最后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科技论文:其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中,并保证提供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的组织优秀是时空数据库,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,第一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,在第一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:地理信息系统维护专员求职简历样本

引言

随着数字城市的提倡和应用,城市地理空间框架和基础地理信息数据库的建设也随之发展。地理信息系统是以地理空间数据库为基础,基于模型,提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统提供帮助,是一种决策支持系统。数字城市则是基于地理信息系统而应用,给各部门和行业提供地理信息数据,浏览和提取地理信息,应用于各项专题中。

基础地理信息系统的构成

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,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。

计算机硬件及网络环境

基础地理信息系统将以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,外围设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。

软件环境

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。

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。

管理体系

严格地说,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。

二.基础地理信息数据库

由于目前地理信息数据库建设依旧不能完全脱离现有关系型数据库,故本文结合关系型数据库Oracle,探讨了利用地理信息应用软件ArcGIS与Oracle之间的中问件ArcSDE进行基础地理信息数据库的建设的方法,以便为行业的发展提供参考。

1.基础地理信息数据库数据组成

基础地理信息数据库的建设包括国家、省区和市县级,它由地理数据、管理系统和支撑环境组成,当然数据是优秀,有5个基本分库为大地测量数据库、数字线划图数据库、数字正射影像数据库、数字高程模型数据库和数字栅格地图数据库;管理系统和支撑环境是数据的存储、管理和运行维护的软硬件和网络条件。

基础地理信息数据库的组成,主要包括以下几种:

1)大地测量数据.

这里大地测量数据包括市级GPSD、E级点和一二级控制点成果。

2)4D产品数据

4D包括数字线划图数据、数字正射影像数据、数字高程模型数据、数字栅格地图数据。

3)其它数据

主要有地形地籍数据、地名数据和元数据等。将上述的数据准备好以后,就可以进入系统进行初始数据采集与系统建库。对于地形地籍数据,可以采用武汉大学开发的数字测图软件SCZT采集外业数据,经过检查合格转换成南方CASS数据,再经过检查合格后转出.shp数据,导入CMS地籍入库管理软件进行属性填写、拓扑检查修改,进行数据入库管理得到的城市地形地籍数据。

2.ArcSDE中间件的应用

本次试验通过ArcSDE进行存储数据到关系型数据库,并进行管理。它是ESRI公司提供的一个基于关系型数据库基础上的地理数据库服务器,可以提供空间和非空间数据进行高效率操作的数据库服务,符合基础地理信息数据库建设的要求,所以选用它作为中间件。

3.数据库的建设方案

3.1软件配置

本次试验基于Oraclel0g、ArcSDE、ArcGIS。先安装Oracle,创建数据库sdeorcl;安装ArcGIS,安装ArcSDE,postinstallation安装设置连接数据库,连接测试数据库sdeorcl,见图2。

3.2数据库的组成与分级

1)组成

基础地理信息数据是基础地理信息数据库的优秀,如前文所述,按类型分为大地测量数据、数字线划图数据、数字正射影像数据、数字高程模型数据和数字栅格地图数据5个分库,分库又可以根据比例尺和分辨率的变化细分为子库,子库又可以根据要素分成若干层。

2)分级

针对本次试验考虑,市县级基础地理信息库的数据尺度包括1:500,1:1000和1:2000。

3.3数据库数据图层结构设计

取地籍调查数据为例,根据相关标准,通过SDE建立数据集土地权属“TDQS”,对照数据库结构设计,建立要素地类宗地一ZD、宗地注记一ZDZJ、界址线一JZX、界址线注记一JZXZJ、界址点一JZD、界址点注记一JZDZJ、房屋一Fw、房屋注记一FWZJ层。其中,宗地一ZD层根据宗地属性结构描述表设置表结构,见表2。

3.4数据的导入

根据外业测量,内业处理得出数据,例宗地层,通过ArcSDE导入。根据表结构设计,编辑sde@ZGB02.sde下SDE.TDQS要素集的要素图层SDE.ZD的数据结构,使之与设计相符。并通过对照数据结构,一一对应设计和数据源的数据结构(见图3),导人数据(见图4),确认数据导入成功。

为了丰富数据库的建设,今后将在成果数据的检查、海量数据的入库管理、各种比例尺数据的管理、数据的更新、数据库的移植上深入研究,以便更好的为行业发展提供服务。

地理信息系统论文:对基础地理信息系统建设的构思

〖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,外围设备包括绘图仪、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。

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

数据库是系统的优秀。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。

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:地理信息系统课程教学创新

一、《地理信息系统》课程教学存在的问题

1.课程设置不尽合理

GIS是一门综合性学科,要求学生具有计算机、数学以及地学的相关知识,尤其是要开设《计算机基础》、《程序设计》、《高等数学》、《概率统计》等课程,但很多高校地理教育专业无法满足相应教师需求或无法安排足够课时,致使学生对《地理信息系统》课程部分教学内容很难接受。

2.软硬件设施不足

GIS是一门实践性很强的学科,实习时数在总课时中所占比例很大,因此在开设课程的同时,需要相应的GIS实验室。实验室所需设备不多,40~50台计算机组成的局域网、一台数字化仪、绘图仪及扫描仪完全可以满足教学和部分科研的硬件要求,软件方面目前用的较多的有中国地质大学的MAPGIS和美国的ARC/INFO系列软件。但在很多高校地理教育专业开设的《地理信息系统》课程都无法保证实践教学的软硬件设施,主要以理论知识传授为主,使得学生学习时枯燥乏味,缺乏激情和动力。

3.教学模式有待改进

在我国应试教育影响下,学生养成了被动的学习习惯,缺乏自主学习的能力和意志,从而造成专业学习的高分低能现象,高校地理教育专业教学也存在“灌输式”教育现象。为了21世纪人才培养的需要,应鼓励学生个性发展、自主学习,相应地,依据学科背景和专业特色,研究和实践新的考核模式势在必行。

4.学生层次不一

学生素质参差不齐,对计算机掌握程度不同,加上文理科学生思维方式以及学习兴趣等差异,致使统一的《地理信息系统》课程教学无法充分发挥学生主动性,教学效果不佳。

二、《地理信息系统》课程教学改革探索

1.善用多媒体技术

利用多媒体技术进行计算机辅助教学是现代高校教育普遍采用的形式。GIS的理论性和技术性要求学生不仅要掌握其理论知识,还要有丰富的实践经验,因此在教学中渗透实践课程非常必要。合理设置实践课程,与课堂教学穿插进行,使学生深入理解课堂教学中学到的有关GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法,并熟悉流行GIS工具软件的使用、掌握软件开发与数据处理等技能。

2.实行多层次教学

根据学生素质差异和爱好,可以把学生分为基本理论、软件开发和软件应用三个层次,这种层次教学模式可以使不同能力的学生各尽所能,各有所获。学生自由分组,在共同完成基本理论课程学习后,以课题小组的形式各自完成任务。基本理论组以掌握GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法等为主,主要是为了满足中学地理教学需求,考核方式为闭卷考核或提交学习笔记和GIS相关论文;软件开发组对学生计算机能力要求较高,包括GIS工具软件和GIS应用系统的开发,需增加上机实践的课时,考核方式为提交软件成果;软件应用组要充分掌握一至两种GIS专业软件的使用,并能用GIS专业软件解决和分析地理学中的一些问题,可以制作基本的图件,需增加上机实践的课时,考核方式为制作指定地理专题图。

3.提倡文理分科

地理学在高等教育中属于理科,授予理学或管理学学位。因此在地理学专业招生中,一般只招收理科生,但由于在高中阶段地理属于文科,为适应地理学科综合性和实用性发展的需要,2000年后,我国许多高校地理专业招生纷纷实行文理兼收,这有利于所培养的人才满足就业市场需要。但文理科学生在学习背景、学习方式、学习效果上的差异,使得传统模式的GIS教学无法满足全体学生需求。文科生在接受GIS相关知识上存在难度,但他们的地理基础好于理科生,为平衡这种差异,文理分科教学是最好的选择。

4.强化案例教学

哈佛大学在20世纪初创造了案例教学法,即围绕一定的培训目的,把现实生活中真实的情景加以典型化处理,形成供思考分析和决断的案例,通过独立分析研究和相互讨论的方式,来提高分析问题和解决问题能力。采用案例教学法,可以提高学生对GIS的兴趣以及应用GIS进行综合分析和解决实际问题的能力。实施地理信息系统案例教学,要通过若干个案例设计,把GIS基本概念和基本操作融合,形成一个有序的、多样的案例群,构建一个完整的教学过程,并突出案例的针对性、趣味性、完整性和实用性。

5.促进教学研结合

GIS是地学研究的重要手段和方法,让学生参与科研是培养学生能力、进行地学研究和思维的有效手段。学生对GIS的基本理论、基本知识和基本技术方法学习后,通过相关GIS项目的研究,让学生认识到GIS的重要性,激发其学习兴趣。在教与学中进行研究,在研究中进行教学。高校地理教育专业以培养中学地理教师为主要目标,学制三年,《地理信息系统》课程作为专业选修课学时有限,在有限时间内充分调动学生学习主动性、积极性是进行GIS课程教学改革的主要目的。本研究所做的尝试和探索今后将在本校地理教育(专科)、地理科学(本科)以及开设《地理信息系统》课程的其它地学专业逐步实施并不断改进,期待培养更多更好的对GIS感兴趣的地理工作者。

地理信息系统论文:简论地理信息系统在云南疟疾监测中的应用

通过收集云南省50多年疟疾防治资料,云南省地理资料,人文和社会资料。建立云南省疟疾地理信息系统,摸清云南省的疟疾自然疫源地,为今后云南省疟疾防治提供科学的依据运用地理信息系统(GIS)建立云南省疟疾地理信息系统,分析探讨云南省疟疾的流行态势。运用该系统能很好地放映出云南省疟疾自然疫源地,并且能为防治提供科学的防治规划。

地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件支持下,对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示,并采用地理模型分析方法,适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。它的优势是数据综合、地理模拟和空间分析能力。而疟疾是一种自然疫源性疾病,它的存在和分布,都是跟一定的自然地理条件和一定的生物群落密切相关,受到地理景观和动物地理学的支配。因此,基于医学地理学和流行病学理论为指导,以GIS为优秀技术建立的疟疾地理信息系统,

将为我们研究疟疾流行提供了新的信息手段。

GIS在疾病防治中的应用概况

使用统计和图形分析方法,GIS可以对多层次数据形式的地图进行计算机分析。这些数据包括地图数据、气象气候数据、土壤植被数据、地形地貌数据、人文经济数据、媒介分布和疾病流行率分布。各种空间数据标定后,就可以进行信息复合、查询检索和数学建模。一旦建立,GIS就提供了一个动态的、定量的、可视的空间分析系统,可被用来筹划和开展疟疾防治计划。周晓农等应用GIS预测模3型对不同区域血吸虫病流行程度进行预测。

建立云南省疟疾GIS的必要性

近年来,云南疟疾疫情呈现上升趋势,流行范围不断扩大,并向城市、人口密集区蔓延。特别是边境地区疟疾流行最为严重,在云南省4000多公里的边境线上,最为严重的是与缅甸接壤的瑞丽市和腾冲县,2005年这两个县的疟疾发病数突破千人,还有几个内地县,仍然是高发区,疟疾GIS由于蚊种种类、生态环境、地理、气象水文、人文经济等的不同,云南省疟疾GIS的建立,将有助于我们尽快找出与我省疟疾发生、传播密切相关的地理环境因子(如气温、降雨量、植被、土壤、宿主动物数量及种群分布、媒介能量变动等),用模糊数学方法建立预测预报数学模型,为同样是因重大生态环境改变而正在进行的西糯渡水电站、澜沧江水利水电开发提供疟疾流行的风险评价,有助于我省所有监测点的分区规划,并加强质量控制,也有利于疫情信息的管理和准确地划定疫源地范围,为云南省疟疾的监测、防治、预测预报提供新的信息手段,为领导决策、预防控制提供科学依据,也可以为全区其他疾病的监测和控制信息系统建立提供方法论上的借鉴。

云南省疟疾GIS的设计

系统目标

基于我省疟疾疫情资料,1982年以来的监测资料,疟疾自然疫源地资料,结合现在的基础地理、生态环境变化、气象水文和人文经济资料,建立云南省疟疾GIS,实现历史病情、时空分布规律综合分析以及生态环境、人文经济综合病因分析、病情实时监控、预测预报和防治决策提供科学依据。

系统数据库的建立通过软件,应用基础资料建成基础地理数据库,生态环境数据库,气象水文数据库、人文经济数据库、历史暴发疫点数据库、监测点数据库等基础数据库,在此基础上派生出若干数据库。并把数据库挂接在数据图层集的相应图层上。各基础数据库由5~30个字段组成,如按蚊密度及分类、血检查阳性率、IFA、发病人数、死亡人数、发病类型、发病年龄、年均气压、年日照时数、年均温度、年降水量、居民地及工矿用地面积、耕地面积、道路用地面积、水域面积、森林覆盖率、人口密度、流动人口指数及城镇化水平等。系统结构以GIS为优秀技术建立云南省疟疾地地理信息系统,其系统的结构如下图所示。本软件系统主要包括两大部分:

信息库及管理系统和模型库及管理系统。系统基于WindowsXP平台,以地理信息系统软件(如美国ESR I公司的ArcGIS8.3),实现空间数据与属性数据的无缝结合,为科学、合理的环境管理与环境决策提供有效服务。

系统功能

疫情信息管理利用GIS的数据库集成和更新功能,把将发生疟疾的基本情况,如地点、时间、姓名、性别、年龄、病型及转归等输入数据库,疫情记录将定期地进行地点匹配。在需要时,GIS可提供通用,灵活的输入、维护、更新和查询此数据库的方法。

疫情预测预报运用GIS,结合遥感、卫星定位及专家评判法等,筛选并确定与疟疾发生及流行的相关地理环境因子,如气温、降雨量、植被、土壤、按蚊种群分布、媒介能量变动等,用模糊数学方法建立预测预报数学模型。通过日常的监测获取相关因子的数据,输入该模型,达到疟疾疫情预测预报的目的。

防治规划在GIS支持下,对所有监测点进行综合评价,列出高风险区、中风险区、低风险区和非风险区,确定监测的优秀区和监测的起始时间,实现监测点设置的科学化。疫情传播模拟和监控:利用GIS的叠置分析功能,分析同一疫源地不同时间的空间数据,模拟出疫情传播的线路图,并通过缓冲区分析和数学运算,计算出疫源地面积。

结束语

适应信息社会及信息高速公路的发展是时代的需要。也为我国GIS及遥感技术应用于卫生领域提供了新的契机。公共卫生事业的发展,迫切需要建立各种疾病的监测预警系统,系统将由于GIS技术的介入使得面貌焕然一新。云南省疟疾GIS的研究仍处于起步阶段,一旦经费到位和有精通GIS技术的地理信息及计算机专家的充分合作,建立起疟疾GIS是完全可能的。我省对疟疾进行了5o余年的防治和监测,有经验丰富的疟疾防治专业队伍,疟防工作必定因云南省疟疾GIS的建立而大步迈向新阶段。

地理信息系统论文:浅谈基础地理信息系统数据库建设构思

摘 要:本文就利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及gis技术建设基础系统的有关问题提出作者的初步见解。

关键词:数字城市,基础地理信息

引言

随着数字城市的提倡和应用,城市地理空间框架和基础地理信息数据库的建设也随之发展。地理信息系统是以地理空间数据库为基础,基于模型,提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统提供帮助,是一种决策支持系统。数字城市则是基于地理信息系统而应用,给各部门和行业提供地理信息数据,浏览和提取地理信息,应用于各项专题中。

基础地理信息系统的构成

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,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。

计算机硬件及网络环境

基础地理信息系统将以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,外围设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。

软件环境

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。

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。

管理体系

严格地说,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。

二.基础地理信息数据库

由于目前地理信息数据库建设依旧不能完全脱离现有关系型数据库,故本文结合关系型数据库oracle,探讨了利用地理信息应用软件arcgis与oracle之间的中问件arcsde进行基础地理信息数据库的建设的方法,以便为行业的发展提供参考。

1.基础地理信息数据库数据组成

基础地理信息数据库的建设包括国家、省区和市县级,它由地理数据、管理系统和支撑环境组成,当然数据是优秀,有5个基本分库为大地测量数据库、数字线划图数据库、数字正射影像数据库、数字高程模型数据库和数字栅格地图数据库;管理系统和支撑环境是数据的存储、管理和运行维护的软硬件和网络条件。

基础地理信息数据库的组成,主要包括以下几种:

1)大地测量数据.

这里大地测量数据包括市级gpsd、e级点和一二级控制点成果。

2)4d产品数据

4d包括数字线划图数据、数字正射影像数据、数字高程模型数据、数字栅格地图数据。

3)其它数据

主要有地形地籍数据、地名数据和元数据等。将上述的数据准备好以后,就可以进入系统进行初始数据采集与系统建库。对于地形地籍数据,可以采用武汉大学开发的数字测图软件sczt采集外业数据,经过检查合格转换成南方cass数据,再经过检查合格后转出.shp数据,导入cms地籍入库管理软件进行属性填写、拓扑检查修改,进行数据入库管理得到的城市地形地籍数据。

2.arcsde中间件的应用

本次试验通过arcsde进行存储数据到关系型数据库,并进行管理。它是esri公司提供的一个基于关系型数据库基础上的地理数据库服务器,可以提供空间和非空间数据进行高效率操作的数据库服务,符合基础地理信息数据库建设的要求,所以选用它作为中间件。

3.数据库的建设方案

3.1软件配置

本次试验基于oraclel0g、arcsde、arcgis。先安装oracle,创建数据库sdeorcl;安装arcgis,安装arcsde,postinstallation安装设置连接数据库,连接测试数据库sdeorcl,见图2。

3.2数据库的组成与分级

1)组成

基础地理信息数据是基础地理信息数据库的优秀,如前文所述,按类型分为大地测量数据、数字线划图数据、数字正射影像数据、数字高程模型数据和数字栅格地图数据5个分库,分库又可以根据比例尺和分辨率的变化细分为子库,子库又可以根据要素分成若干层。

2)分级

针对本次试验考虑,市县级基础地理信息库的数据尺度包括1:500,1:1000和1:2000。

3.3数据库数据图层结构设计

取地籍调查数据为例,根据相关标准,通过sde建立数据集土地权属“tdqs”,对照数据库结构设计,建立要素地类宗地一zd、宗地注记一zdzj、界址线一jzx、界址线注记一jzxzj、界址点一jzd、界址点注记一jzdzj、房屋一fw、房屋注记一fwzj层。其中,宗地一zd层根据宗地属性结构描述表设置表结构,见表2。

3.4数据的导入

根据外业测量,内业处理得出数据,例宗地层,通过arcsde导入。根据表结构设计,编辑下sde.tdqs要素集的要素图层sde.zd的数据结构,使之与设计相符。并通过对照数据结构,一一对应设计和数据源的数据结构(见图3),导人数据(见图4),确认数据导入成功。

为了丰富数据库的建设,今后将在成果数据的检查、海量数据的入库管理、各种比例尺数据的管理、数据的更新、数据库的移植上深入研究,以便更好的为行业发展提供服务。

地理信息系统论文:基础地理信息系统建设的构思

〖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,外围设备包括绘图仪、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。

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

数据库是系统的优秀。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。

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:地理信息系统的基本技术和发展动态

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. 以计算机为优秀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等一批优秀国产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的准确定义是困难的,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,但其优秀是计算机科学,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优秀.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的优秀技术. 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可以准确、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中最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软件中处于领先地位,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问题求解过程的最后一道工序.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:请记住我站域名碎,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

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.最后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,并保证提供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的组织优秀是时空数据库,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,第一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,在第一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:地理信息系统在国内外应用现状调查

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全面的现代化管理。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,以作出最优决策,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,以保证在紧急时刻,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、全面地评价,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,最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最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全面的信息服务为目标,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,最后利用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:分析地理信息系统专业本科生创新能力的策略建设

一、地理信息系统概述及创新的重要性

地理信息系统(GIS)是一门交叉学科,具有较高的技术性和实践性,已在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、地质、制图等领域发挥了重要作用,取得了良好的经济效益和社会效益,这使得社会对GIS专业人员的数量需求和质量要求在不断增加[1-3]。2012年底,我国地理信息产业产值已达到2000亿元,增长率超过30%。到“十二五”末期,产业总产值有望超过4000亿元。经过近20年的发展,我国与西方国家的GIS理论与应用研究水平的差距已显着缩小,但要想促进我国地理信息相关产业的快速发展、加快地理信息产品和服务的研发速度、提高我国地理信息企业国际竞争力,必须注重相关科研人员创新能力的培养。在科教兴国、人才强国、建设创新型国家等一系列的重大战略中,高等学校承担着培养大批创新型人才的重任[4],GIS专业大学生创新能力的高低将直接关系我国GIS产业的发展。自1999 年全国开始招收GIS本科专业以来,我国已有200多所高校开设了GIS 专业[5]。然而,在保证了我国地理信息系统发展后备人才数量优势的基础上,如何提高本科生的创新能力是GIS专业建设和发展的重要任务之一。

二、GIS专业本科生创新能力培养的制约因素

目前,国内高校在GIS专业本科生自主创新能力培养方面总体处于摸索阶段,尽管或多或少地为学生提供了各种载体和平台,但尚未从根本上突破传统的教学模式。总体而言,制约GIS本科生创新能力培养的包括:

1.与国际水平相差较大,知识获取滞后

了解领域内的研究现状与趋势是进行创新的前提,进而才能从中发现问题,寻找创新点。GIS起源于加拿大,美国、欧洲、日本发展迅速,在该领域处于引导地位。虽然近二十年来我国也取得了显着的成绩,但总体水平仍与欧美发达国家有一定差距。由于外语水平有限,教师不能及时地追踪国外最新研究成果,导致学生接收新知识的途径减少,无法及时掌握研究前沿。此外,现有的GIS相关教材较多,其中的基本概念、经典理论和方法等内容大同小异,各编者会根据自身所做实际科研工作完成教材中案例教学内容的编写。但所做工作从项目立项、实际开展到成果发表、出版成册,通常要经历2-5年左右的时间。因此,教材内容的时效性难以保证,不能够反映最新的动态,而这部分内容恰恰是教材中最能够引发学生学习兴趣的部分。

2.学习主动性不足,创新意识不强

我国的教育模式和国外先进教学模式的根本区别就在于是否鼓励学生个性发展,自主学习[6]。兴趣是调动学生学习积极性最好的东西,更是进行创新的主要源动力之一。传统的教学注重理论讲授,多为“老师讲,学生听”的填鸭形式,缺少启发式和讨论式教学,势必压抑学生独立性和创造性的发挥[7]。限于现有的学生考核体系,学生被动地接收书本上的知识,不求甚解,严重缺乏对现有知识的质疑和发散性思维。

此外,仍有一部分学生将考试及格作为学习的主要目的,对书本上的知识死记硬背,没有独立思考的过程,难以应用专业知识解决实际问题。如,目前尚有一部分本科生毕业设计题目由指导老师提供,学生只需选择题目,对选题的意义、数据的来源及处理等问题缺乏思考,最终只是机械地完成工作,老师怎么说就怎么做,整个过程对老师的依赖程度很大,没有达到锻炼的目的。

3.动手能力较差,阻碍创新实践

GIS专业培养的人才,不但要有一定的理论基础,而且要具备不同层面的实际动手能力。学生中存在创新的主观愿望,但不知道如何去创新,他们在直觉思维能力、逻辑思维能力、联想思维能力、发散思维能力、逆向思维能力等方面都还比较稚嫩,需要加强培养和锻炼[8]。

此外,大部分学生实际动手能力欠缺,缺乏创新技能,即便有了好的想法,但不具备实现的途径,逐渐失去了信心与热情。在上机课上用软件进行图像数据处理时,学生只要按照老师说的输入几个参数、点几下鼠标就能得出分类结果,但大多数学生缺乏主动性,不去探究点击鼠标的背后是怎样的原理、怎样的算法。本科阶段学习的一个重要目的是要知其然且要知其所以然,只有主动地多问一些问什么,多思考、多动手,才能真正把知识应用起来,把软件当成一个工具,而不是为了用软件而用软件。

三、对策与建议

1.创造接触新知识的平台和途径

鉴于书本知识更新较慢的现状,GIS专业教师需及时追踪本领域最新国内外动态,补充到教学内容中来。如,在幻灯片中增加时效性较强的内容,带动学生讨论;向学生介绍国内外认可度较高的专业网站和论坛,引导学生自主学习;推荐领域内的 经典文献和最新研究成果等,让学生及时了解学科前沿。根本目的是使学生接收新知识的来源多元化,做到“眼观六路,耳听八方”。

“授人以鱼,不如授人以渔”,为使学生具备创新的意识,最为重要的是帮助学生建立自主发现问题、解决问题的思维模式。我学院针对本科三年级学生开设了科技论文写作与专业文献检索课程,教会学生文献检索的基本方法,综述和研究论文的写作要求,让学生自己检索并阅读文献,初步掌握学科动态。对于有能力的学生,教师可以推荐其阅读英文文献,不仅能了解国外最新学科动态,还可以提高自身英语水平。相应地,学生要花时间、花精力认真阅读,并写读书笔记。

此外,鼓励学生多去听讲座,听各类讲座。科研创新工作强调学科间的交织与借鉴,让学生不要局限于自己的专业,而要拓展视野、开阔思路,这有助于创新想法的形成。

2.教学方法改革,提高学生创新主动性

现代教学模式强调学生的主观能动性,教学要以学生为中心,使学生处于主动的地位。教师应当结合实际,不断完善教法、提高教学水平,调动学生的积极性。我校定期举办教师授课、说课竞赛,鼓励教师间的技能切磋和经验交流,最终作用于学生,产生积极影响。此外,我院探索性地进行了本科生导师制的尝试。学生选定导师后,可以尽早地了解到导师在做什么研究工作,为什么做,怎么做,并逐渐熟悉科研工作的基本流程、概念和一些具体环节。吸纳有能力的学生参与导师的研究项目,在导师的引导下,他们可以自主地完成小任务,并尝试发现新的、尚未解决的新问题。

此外,向学生介绍各类项目申请书(如大学生创新项目)的背景和撰写要求,积极鼓励学生申报各类的大学生创新竞赛。当学生的身份由参与者变成了项目的负责人,势必会满足他们的好奇心,让他们获得成功的体验,树立自信心,今后进行自主探索和创新的动力大大提升。

3.提高实际动手能力,多参与科研实践

有了好的想法还需要去实现,实现创新过程,需要有一定的实践能力作为支撑。GIS专业尤其强调动手能力,GIS专业培养的人才应同时具备一定的理论基础和不同层面的实践能力。要达到这样的要求,仅靠课堂教学是不够的,只有通过实践教学将理论与实际很好地结合,全面增强学生独立分析和解决问题的能力、创造性思维能力,提高学生实际动手能力和团队合作精神,建立独立的科研和工作方法体系,才能为将来工作和走向社会奠定了坚实的基础[9]。目前,新疆农业大学GIS专业已初步建立了课堂实践、野外实践、科研实践、竞赛实践和毕业设计的“五位一体”实践教学模式,并取得了较好的效果。近年来,新疆农业大学GIS专业的学生在老师指导下自主选题、刻苦钻研,多次在“全国GIS操作技能大赛”等各类专业技能大赛上获奖。此外,三十余名学生获得了工信部、测绘学会和中地数码公司共同颁发的GIS应用工程

地理信息系统论文:地理信息系统专业毕业生自我评价

毕业在即,我将踏入社会,开始新的征程。回顾四年的大学学习时光,我最大的收获就是不断地成长,从懵懂无知中经受挫折,渐渐形成自己的思想,感悟到人生的艰辛。人活着很艰难,而理想和现实的差距使我们不得不遵从客观条件的限制。但是,理想代表着希望,代表着我们对生活的美好憧憬。生活即使荆棘遍布,有了理想我们仍勇往直前。所以,刚入学的时候,我希望自己能够成才,学有所成,找到一份理想的工作。

大学一年级,冒着一点傻气,凡是感兴趣的课外活动我都积极地参与。失败了无数次,但还是有所收获。大学二年级,计算机类课程排山倒海似的袭来,压得我喘不过气。当我决定选修双学位之后,我更加觉得学业繁重了。大学三年级,我渐渐适应高强度的学习节奏,但还是不免觉得吃力。大学四年级,我选择找工作。看着考研同学日日奋战,我顿生一种紧迫感,感觉在学校学习的时光不多了,要好好珍惜。

四年之中我最遗憾的事情是社会实践较少,对社会的认识还不够深刻。我担任过干事、副部长、部长,基本上都是在学校里活动,而且我认为自己在原有的岗位上没能做到最好。要兼顾好学业和学生工作需要技巧,我感觉自己还不错,年年都拿奖学金,还担任学生干部。现在总结这段人生,我觉得自己输了。

大学起步阶段,我没有提前规划自己的职业生涯,对自己的定位是不准确的。而我选择的双学位方向和自己专业关联不大,导致我择业的时候像是站着一个岔道口,茫然无措。我希望自己能从事法律类工作,虽然屈指算来,双学位读了两年,但与四年制的本科生来说我接受的法学教育是不系统的。当然,教育还是其次的,受过教育的平庸之辈不是少数。关键是我缺乏自己的思想,被动地接受知识,没有想过这些知识能用来做什么。也许我应该选择考法学硕士,但那只是也许。多年之后我会认为自己的青春又一次虚度了吧。

理科适合男生也适合女生学习,但对于个体而言,理科不适合我学习。或者说,我缺乏探索精神。在我开始接触地理信息系统这个专业课程的时候,我不知道自己在学些什么,有什么实际应用,抽象得让我无法理解。由此看来,虽然我的成绩处于前列,但我找不到自己的位置。

我深深地领悟到,一个找不到自己的人已经迷失了方向,但他的闪光点能帮助他找回自己。所以我对生活充满信心,人生就是不断体验挫折的曲折过程,虽然我已面临和将要面临很多磨难,但只要我坚持下去,离成功就越来越近了.

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.最后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,并保证提供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的组织优秀是时空数据库,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,第一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,在第一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: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全面控制和管理,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,供应商必须全面、准确、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。

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,并保证服务质量的问题。

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:试论地理信息系统中测量数据的管理方式

论文关键词:地理信息 测量 数据管理

论文摘要:地理信息系统,它能把各种信息用地理和相关的视图结合起来,利用计算机图形与数据库技术来采集,分析数据,从而为土地利用,城市规划以及政府部门管理提供新知识为工程设计和规划,管理决策服务。作为基础测绘测量,需要不断地学习,不断地更新技术,学好用好地理信息系统,为社会提供更好的数字产品。

地理信息系统技术在中国的出现和发展已经经过了近20年的历程,国内外著名的地理信息系统软件在中国的各个行业均得到了广泛应用,在所有利用地理信息系统技术建设的应用系统中,地理信息系统的一个最基本职能就是管理数字地形图,让用户能够轻松地利用它快速地检索所需要地区的地形数据,并按照用户需要的格式进行输出。我们目前接触过的地理信息系统有多种,但对其数据管理方式有所了解的并不多。

1、地理信息系统的数据管理方式

1 .1地理信息系统定义

地理信息系统是近十几年来发展起来的一门综合应用系统,它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来,并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、CAD技术、遥感、GPS技术、Internte、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体,利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、管理、处理、检索、分析和输出地理图形及其属性数据,从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识,为工程设计和规划、管理决策服务。此多种应用系统应用到地质测绘业,就可以产生事半功倍的效果,能大大提高工作效率和质量管理水平,同时也是地质测绘服务业的重大创新和革命。

1.2空间数据的描述方式和特征

测量工作的土要成果是与地理位置相关的信息,这种信息称为空间信息或空间信息的描述信息。如果这些空间信息是以一系列X. Y. Z点串表现的点、线或多边形,这种形式为矢量形式;还有一种以像素阵列方式表现的点、线或多边形,如图片、图像等,这种方式称为栅格形式。现在测量的成果多为矢量形式,矢量形式是空间数据的主要表达方式之一,矢量数据库的管理方法与空间数据的特征密切相关。空间数据主要具有以下几个基本特征:

(1)每个空间对象都具有空间坐标,即空间对象隐含了空间分布特征;

(2)非结构化特征使它不满足关系数据模型的范式要求,因而空间图形数据难以直接采用关系数据库管理系统;

(3)空间关系特征要求记录拓扑信息以表达多种空间关系,因而增加了问题的复杂性;

(4)分类编码特征,明确每一个、每组空间对象;

(5)海量数据特征等都对矢量数据的管理方法大大增加了难度。

1.3地理信息系统的数据管理方式

基于空间数据具有自身的上述特殊特征,国内外对空间数据的管理进行了大量研究和开发,长期以来,地理信息系统空间数据的管理方法主要有以下4种类型。

(1)文件与关系数据库混合管理系统

由于空间数据具有其自身的上述特殊特征,这种关系数据库管理系统难以满足要求,囚而大部分CIS软件采用混合管理的模式。即用文件系统管理几何图形数据,用商用关系数据库管理系统管理属性数据,它们之间的联系通过目标标识或者内部连接码进行连接。

(2)全关系型空间数据库管理系统

全关系型空间数据库管理系统是指图形和属性数据都用现有的关系数据库管理系统管理。关系数据库管理系统的软件不作任何扩展,由CIS软件在此基础上进行开发,使之不仅能管理结构化的属性数据,也能管理非结构化的图形数据。

(3)对象——关系数据库管理系统

由于直接采用通用的关系数据库管理系统的效率不高,而非结构化空间数据对GIS来说又十分重要,所以人们在关系数据库管理系统中进行扩展,通过定义操纵各种空间对象的API函数,使之能直接存储和管理非结构化的空间数据。

(4)面向对象空间数据库管理系统

目前,面向对象数据模型是最适应于空间数据的表达和管理,因为它不仅支持变长记录,而且支持对象嵌套、信息的继承与聚集。面向对象的空间数据库管理系统允许用户定义对象的数据结构以及它的操作。因而可以将空间对象根据GIS的需求,定义出合适的数据结构和一组操作。

2、空间数据的无线管理

现在的测量均是将测区按某种比例尺划分成若干图幅进行,在测区表现和浏览方面不直观。地理信息系统可以管理多种测量数据之后,通过地理信息系统的空间数据的无缝管理,也就是将测量的成果成片的管理起来,形成一个完整的提供作体系,在地质测绘的工作中,使我们可以直观的了解整个测区,以达到最为理想的工作效果。

实现无缝空间数据库有两个不同的阶段:

一是在逻辑概念上的“无缝”组织阶段。所谓逻辑要领上的“无缝”组织,只是从用户的视角来看待空间数据库,它基于Morton码的瓦片式大型地理空间数据库设计思想,并建立了一个“无缝”GIS数据库。然而,它们仍然只是一种逻辑概念上的“无缝”组织,能够完成地理数据的几何接边和逻辑接边,但物理上仍然按照图幅的概念进行存储管理,对同一地物实体在多个几何标识和同一地物标识间进行后台关联处理,对用户来说是不可见的,因而说是逻辑上的“无缝”组织。

优点:在用户视点上,系统便于操作,在一定程度上解决了传统地理空间数据库的组织弱点。

缺点:因为其物理底层依然是分幅方式管理地图,其分割地理实体的机制依旧,通过多个几何标识进行后台关联处理使系统的灵活性降低;查询检索依然不便(通过关联涉及多图幅或多专题):地理实体的完整性与一致性维护;数据分步管理等对“关联机制”的“压力”;插入或修改数据库会使“关联机制”不得不作相应的变动。所以逻辑上的“无缝”在本质上依然没有解决问题。

二是在逻辑上和物理概念上真正的地理空间数据库无缝组织阶段。物理概念上真正的地理数据无缝组织是从底层、从设计者的视角解决了传统GIS的分幅管理的问题使客观对象在地理数据库中以唯一的几何和物理标识被记录,这样从本质上(物理结构)使客观世界中的完整地物对象得以在计算机中被存贮。这样,不但从用户视角看,其在逻辑上是无缝的,同时从设计者视角看,其物理地层结构也是无缝的。

优点:从内到外统一了逻辑与物理的“无缝”概念,从本质上解决了GIS数据组织上的弱点问题。

缺点:数据的入库要求过于严格,在现实情况下有一定的难度;对己有GIS数据库的改造工作量较大。

3、测量数据管理方式改变后的思考

地理信息系统的多种空间数据管理方式,虽然形式有多种,但主要是为了实现空间数据的管理。如果真正利用地理信息系统来管理测量数据,测量工作者的任务还很艰巨,这就我们测绘业同仁,认真学习,在实践中不断的探索并大胆实践,这就要求我们在实际的工作中,首选能够写成程序、编成系统的,必须是对一种规律认识的升华。地理信息系统也是在详细分析了空间数据整体特征的基础上,确定了具有规定性的空间数据描述特征(点、线、面)后面开发的。也就是说测量数据要符合规定性的整体空间数据描述特征后,才可以被管理、再利用,这就要求测量人员要努力提高自身素质,把握新事物的内在规律,掌握新的管理方式的基本要求。其次,测量工作的目的已不再是单纯的测图,随着测绘技术的不断更新,作为基础测绘的测量成果需要共享、需要分发,被其他行业利用,需要测量人员利用不断更新的技术为社会提供更好的数字产品。