地理信息系統(tǒng)研究方向精選(九篇)
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第1篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
關(guān)鍵字：城市建設(shè)；遙感；一體化；ENVI/IDL；ArcGIS
Abstract: This paper describes the significance of remote sensing and geographic information systems integration and integration of the integrated three levels: management and sharing of data integration, platform integration and system integration development, pointed out that the integration of remote sensing and geographic information systems integration can achieve complementary advantages, to enhance the operability of the geographic information system software, to enhance the work efficiency of the space and image analysis, and effectively save the cost of the system, and proposed management and analysis of spatial data integration platform and emergency relief, remote sensing and geographic information systems integration the construction scheme of the system, it is bound to play an important role in urban management.Key words: urban construction; remote sensing; integration; the ENVI / IDL; the ArcGIS
引言
遙感技術(shù)是利用地面物體波譜特性，通過掃描影像識(shí)別地面物體的物理屬性，具有紫外、可見光、紅外、遠(yuǎn)紅外直至微波等遙感工作波段。對(duì)這些波段的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行圖像處理和信息提取，就會(huì)獲取大量的專業(yè)信息，如，對(duì)水體、植被、水系、地質(zhì)、災(zāi)害、土地利用、水土流失、海岸侵蝕等，用于對(duì)城市建設(shè)的資源環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃管理的輔助決策。
地理信息系統(tǒng)是地圖學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)融合的1門信息技術(shù)，地理信息系統(tǒng)是城市建設(shè)信息采集、存儲(chǔ)、管理、分析、表達(dá)的有力工具。城市建設(shè)信息量大且繁雜，既有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，又有歷史數(shù)據(jù)；既有環(huán)境數(shù)據(jù)，又有經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)；既有矢量數(shù)據(jù)，又有柵格數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)中80%以上與空間位置相關(guān)。地理信息系統(tǒng)可有效地存儲(chǔ)和管理這些龐雜的數(shù)據(jù)[1]。
城市建設(shè)中的遙感應(yīng)用
城市遙感是現(xiàn)階段遙感技術(shù)最具活力的領(lǐng)域之一，也是遙感最具有應(yīng)用價(jià)值的領(lǐng)域之一。其主要表現(xiàn)在：a）城市空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取。采用高分辨率衛(wèi)星遙感影像，獲取信息量極其豐富的數(shù)字矢量線劃數(shù)據(jù)、數(shù)字柵格數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型，直接用作城市規(guī)劃的背景圖，在其上面疊加地形圖、道路紅線、地塊分界線、重要設(shè)施和地名等，它與地形圖相比不僅現(xiàn)勢(shì)性好且更直觀；b）城市規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。采用兩期衛(wèi)星影像，經(jīng)過幾何配準(zhǔn)、疊加分析，找出變化目標(biāo)，再將變化目標(biāo)同城市總體規(guī)劃進(jìn)行比較，用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輔助檢查，通過現(xiàn)場(chǎng)檢查確定變化目標(biāo)屬性，實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)現(xiàn)狀的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為城市總體規(guī)劃的實(shí)施提供保障；c）城市綠化覆蓋率計(jì)算。采用遙感影像進(jìn)行城市綠化覆蓋率的計(jì)算，獲取城區(qū)內(nèi)綠化覆蓋率、綠化面積和綠化類型分類等信息，建立城市綠化數(shù)據(jù)庫。
由此可見，遙感技術(shù)是城市建設(shè)中獲取信息的重要手段之一，可快速實(shí)現(xiàn)城市范圍國土資源與生態(tài)環(huán)境的多層次、全方位綜合調(diào)查，系統(tǒng)研究城市資源與環(huán)境的空間分布規(guī)律及其相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系，按不同層次、不同內(nèi)容編制系列基礎(chǔ)圖件，客觀、真實(shí)、系統(tǒng)地反映城市的建設(shè)成就和存在問題，為制定城市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的中長(zhǎng)期規(guī)劃、國土資源和生態(tài)環(huán)境的綜合整治規(guī)劃以及城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。
遙感與地理信息系統(tǒng)一體化集成技術(shù)
遙感是空間數(shù)據(jù)采集和分類的有效工具，地理信息系統(tǒng)是管理和分析空間數(shù)據(jù)的有效工具[2]。遙感影像已成為地理信息系統(tǒng)的主要信息源。作為地理信息系統(tǒng)的核心組成部分，遙感影像是提供及時(shí)信息的理想方式。在空間信息的許多行業(yè)，離開遙感影像，地理信息系統(tǒng)就是不完整的。另一方面，遙感獲取豐富的、海量的空間數(shù)據(jù)有賴于地理信息系統(tǒng)的有效管理與共享，利用地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的空間分析功能提取更深層次的專題信息，全面提升影像的利用價(jià)值。
遙感與地理信息系統(tǒng)一體化集成
遙感影像類似于地理信息系統(tǒng)中的柵格數(shù)據(jù)，遙感和地理信息系統(tǒng)很容易在數(shù)據(jù)層次上實(shí)現(xiàn)集成[2]。地理信息系統(tǒng)軟件沒有提供完善的圖像處理功能，遙感軟件中也缺少空間分析及數(shù)據(jù)管理工具。遙感和地理信息系統(tǒng)平臺(tái)一體化集成，可以由3個(gè)層次及途徑實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)一體化管理與共享
遙感影像和圖像分析功能可以作為核心組成部分與地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化，首先解決的問題就是遙感與地理信息系統(tǒng)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)互操作問題。數(shù)據(jù)互操作實(shí)現(xiàn)有2個(gè)途徑，a）將遙感數(shù)據(jù)或者地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)都以標(biāo)準(zhǔn)格式保存，2個(gè)平臺(tái)都支持；b）遙感和地理信息系統(tǒng)平臺(tái)直接支持對(duì)方數(shù)據(jù)格式。很明顯后者比前者更加方便。
遙感數(shù)據(jù)主要格式為柵格，地理信息系統(tǒng)主要由矢量數(shù)據(jù)格式組成。柵格和矢量一體化管理，需要1種數(shù)據(jù)模型，同時(shí)儲(chǔ)存柵格和矢量數(shù)據(jù)，支持分布式管理。
影像天然地具有企業(yè)級(jí)應(yīng)用的潛力，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)多個(gè)用戶在同一幅圖上同時(shí)進(jìn)行操作。這對(duì)于大型企業(yè)級(jí)應(yīng)用更加有利，其中，最主要的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)省成本。我們可以分享同一影像資源，顯著地減少成本。而影像由于自身的特點(diǎn)，具有很高的存儲(chǔ)要求，尤其是高空間分辨率、多光譜影像。基于Web services的共享方式提供了1種合理的解決方式，它集中利用了計(jì)算機(jī)資源，可為若干個(gè)客戶端提供影像共享服務(wù)。
平臺(tái)一體化分析
在遙感軟件中進(jìn)行的圖像處理工作流，與地理信息系統(tǒng)軟件下的地理信息系統(tǒng)工作流實(shí)現(xiàn)無縫鏈接和交換。比如，在遙感軟件中處理的數(shù)據(jù)通過菜單功能直接傳送到地理信息系統(tǒng)軟件中，無需中間的保存、打開等步驟；地理信息系統(tǒng)軟件中分析的數(shù)據(jù)，直接導(dǎo)入遙感軟件中，且保持同步顯示；遙感軟件中集成地理信息系統(tǒng)軟件的部分組件功能。雖然在2個(gè)不同的軟件平臺(tái)下工作，操作感和處理效率類似在1個(gè)平臺(tái)下作業(yè)。
系統(tǒng)一體化集成開發(fā)
大多數(shù)遙感和地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)都提供了二次開發(fā)功能。在進(jìn)行地理信息系統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，將專業(yè)的影像數(shù)據(jù)處理和分析工具集成到地理信息系統(tǒng)系統(tǒng)環(huán)境中，在同一系統(tǒng)中既能完成遙感數(shù)據(jù)的專業(yè)處理與分析，又能完成地理信息系統(tǒng)空間分析和共享等工作，形成1個(gè)遙感與地理信息系統(tǒng)一體化集成系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)一體化集成系統(tǒng)，前提是遙感和地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)提供的二次開發(fā)接口，都能通過程序開發(fā)語言調(diào)用，并整合在一起。
ENVI/IDL與Arc地理信息系統(tǒng)一體化集成方案
遙感與地理信息系統(tǒng)不僅從數(shù)據(jù)上，還會(huì)從整個(gè)軟件構(gòu)架體系上真正實(shí)現(xiàn)融合，從而達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)一步提升地理信息系統(tǒng)軟件的可操作性，提升空間和影像分析的工作效率，并有效節(jié)約系統(tǒng)成本。為了適應(yīng)這種用戶需求和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，更好地為用戶提供服務(wù)，全球最大的地理信息系統(tǒng)技術(shù)提供商Esri公司與全球遙感領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者美國ITT VIS公司，建立了全球戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同開發(fā)和建設(shè)遙感與地理信息系統(tǒng)一體化平臺(tái)。
ENVI是采用IDL（交互式數(shù)據(jù)處理開發(fā)語言）開發(fā)的、功能強(qiáng)大的、完整的遙感圖像處理軟件。ArcGIS是全球使用最廣的地理信息系統(tǒng)軟件。ENVI/IDL與ArcGIS一體化集成解決方案，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了遙感與地理信息系統(tǒng)一體化集成。
遙感與地理信息系統(tǒng)一體化在城市建設(shè)中的應(yīng)用
遙感與地理信息系統(tǒng)一體化解決了數(shù)據(jù)、分析與共享三者之間的融合問題，形成完整的空間信息平臺(tái)。下面介紹2種空間信息一體化平臺(tái)的構(gòu)建思路。
空間數(shù)據(jù)一體化管理與分析平臺(tái)
平臺(tái)結(jié)構(gòu)見圖1，主要包括3個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和中心和數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用中心。3個(gè)部分都是通過廣域網(wǎng)/局域網(wǎng)進(jìn)行連接[6]。
圖 1空間數(shù)據(jù)一體化管理與分析平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖
數(shù)據(jù)處理中心
數(shù)據(jù)處理中心依托ENVI遙感圖像處理系統(tǒng)，快速對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，完成影像的幾何校正、融合、增強(qiáng)等處理流程。
數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與中心
數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與中心主要完成兩部分工作：a）將數(shù)據(jù)處理中心處理好的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫管理，并建立必要的元數(shù)據(jù)信息；b)將遙感數(shù)據(jù)與共享。
空間數(shù)據(jù)庫模型采用Geodatabase，它是按一定的模型和規(guī)則組合起來的存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的容器，實(shí)現(xiàn)了多源空間數(shù)據(jù)的集中和分布式管理。
遙感數(shù)據(jù)共享是基于ArcGIS Server平臺(tái)構(gòu)建。ArcGIS Server 是功能強(qiáng)大的基于服務(wù)器的 地理信息系統(tǒng) 產(chǎn)品，用于構(gòu)建集中管理的、支持多用戶的、具備高級(jí)地理信息系統(tǒng)功能的企業(yè)級(jí)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與服務(wù)。它支持OGC標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，其中，針對(duì)柵格影像數(shù)據(jù)，可選擇WCS服務(wù)。其最大的特點(diǎn)是可超過3個(gè)波段的多波段影像數(shù)據(jù)，并保持影像的光譜信息。
數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用中心
數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用中心是在遙感/地理信息系統(tǒng)軟件的支持下，通過廣域網(wǎng)或者局域網(wǎng)從數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與中心的空間數(shù)據(jù)庫或者Web Services中獲取影像數(shù)據(jù)，并結(jié)合城市建設(shè)應(yīng)用模型，提取相應(yīng)的專題信息。同時(shí)，將獲得的專題信息應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。
空間數(shù)據(jù)一體化管理與分析平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一采集并分發(fā)數(shù)據(jù)，各部門通過網(wǎng)絡(luò)快速檢索、瀏覽、下載數(shù)據(jù)，根據(jù)所在單位以及處理事務(wù)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)配和快速應(yīng)用。
應(yīng)急救災(zāi)遙感地理信息系統(tǒng)一體化系統(tǒng)
以水情災(zāi)害為例，應(yīng)急救災(zāi)遙感地理信息系統(tǒng)一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖2。分為4個(gè)組成部分：災(zāi)情遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、遙感信息共享服務(wù)平臺(tái)、平臺(tái)應(yīng)用門戶[3]。
圖2應(yīng)急救災(zāi)遙感地理信息系統(tǒng)一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
災(zāi)情遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)
災(zāi)情遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)依托ENVI/IDL+ArcGIS Engine二次開發(fā)功能，構(gòu)建包括基于遙感的水情監(jiān)測(cè)、基于地理信息系統(tǒng)的損失評(píng)估系統(tǒng)和應(yīng)急決策系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信息的收集、分析以及決策為一體的完整應(yīng)急救災(zāi)信息平臺(tái)。
ENVI是個(gè)非常開放的平臺(tái)，提供豐富的影像處理函數(shù)供外部程序調(diào)用。同時(shí)，IDL具有很好的擴(kuò)展性，能很方便地與其他開發(fā)環(huán)境（VB、VC、.NET、Java等）進(jìn)行集成開發(fā)[4,5]。ArcGIS提供ArcObjects軟件組件庫，也提供了模塊化、可伸縮、跨平臺(tái)的通用API。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
采用空間數(shù)據(jù)模型，儲(chǔ)存遙感影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，供其他平臺(tái)使用，是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”。
遙感信息共享服務(wù)平臺(tái)
采用B/S平臺(tái)，快速將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或者災(zāi)情遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)中的災(zāi)情信息到網(wǎng)上。實(shí)現(xiàn)快速共享機(jī)制。
平臺(tái)應(yīng)用門戶
平臺(tái)應(yīng)用門戶是以遙感信息共享服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，根據(jù)權(quán)限和使用對(duì)象性質(zhì)劃分為決策領(lǐng)導(dǎo)、救災(zāi)人員和普通用戶三類用戶。用戶通過客戶端瀏覽器，如，IE快速瀏覽災(zāi)情信息。
結(jié)語
隨著空間信息市場(chǎng)的快速發(fā)展，遙感與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合日益緊密。遙感與地理信息系統(tǒng)的一體化集成逐漸成為1種趨勢(shì)和發(fā)展潮流。ENVI/IDL與ArcGIS為遙感和地理信息系統(tǒng)的一體化集成提供了1個(gè)最佳的解決方案。基于這個(gè)解決方案，將遙感與地理信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)一步提升地理信息系統(tǒng)軟件的可操作性，提升空間和影像分析的工作效率，并有效節(jié)約系統(tǒng)成本。必將在水利行業(yè)中發(fā)揮重要的作用。
參考文獻(xiàn)：
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第2篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
【關(guān)鍵詞】Web-GIS;高等教育;專題圖
【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097(2009)08―0085―04
引言
GIS(Geographic Information System,地理信息系統(tǒng))是信息系統(tǒng)的一種,可以實(shí)現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)和信息的科學(xué)可視化,即通過圖形圖像等可辨認(rèn)的手段,來形象表現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)的內(nèi)涵[1]。信息的可視化能極大地提高信息與知識(shí)理解、傳播的效率。
Web-GIS(萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng))是運(yùn)行在萬維網(wǎng)上的地理信息系統(tǒng),是在Internet上面向大眾提供地理信息服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)[2]。它基于Internet的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),利用WEB瀏覽器作為客戶端,通過HTTP協(xié)議訪問遠(yuǎn)端GIS服務(wù)器。Web-GIS可以使基于地圖(圖形、圖像)的應(yīng)用系統(tǒng)得以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
GIS已經(jīng)被應(yīng)用于日常生活的各個(gè)方面[3]。比如GIS可以用于電力、燃?xì)狻⑺裙檬聵I(yè),幫助保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;在電信領(lǐng)域,GIS可用于新客戶開發(fā)、電話報(bào)修分析以及客房關(guān)懷;在交通領(lǐng)域,GIS可用于交通基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)資產(chǎn)管理以及充足、有效的網(wǎng)絡(luò)分析解決方案,用于最短路徑的確定,為交通工具線路設(shè)計(jì)、城市交通模擬等服務(wù);在應(yīng)急管理領(lǐng)域,GIS可以整合空間數(shù)據(jù),對(duì)災(zāi)害可能造成的影響、在瞬息萬變的環(huán)境中最佳疏散路線的確定等進(jìn)行模擬,也可以用于資產(chǎn)記錄和資源的空間定位等;在土地管理領(lǐng)域,GIS已成為進(jìn)行數(shù)據(jù)集成的核心;在城市規(guī)劃中,GIS用于對(duì)城市規(guī)劃信息進(jìn)行編碼和可視化;在圖書館領(lǐng)域,圖書館能提供越來越多的GIS信息,收集、維護(hù)、存儲(chǔ)空間資源并提供訪問。
在教育領(lǐng)域中,國內(nèi)外GIS的應(yīng)用案例并不多見。通過文獻(xiàn)分析,我們發(fā)現(xiàn)GIS能夠以直觀的方式幫助決策者、研究者和普通公眾了解教育資源的分布,通過與數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)相結(jié)合,可以幫助決策者、研究者抓住數(shù)據(jù)中所隱藏的一些規(guī)律,從而為決策、研究提供支持。因此,研究與實(shí)現(xiàn)教育地理信息系統(tǒng)對(duì)教育領(lǐng)域的數(shù)據(jù)顯示、管理決策、科學(xué)研究等都非常重要。
本文所設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的北京市高等教育地理信息系統(tǒng)充分利用WEB-GIS的功能,為高等教育研究者、社會(huì)公眾、教育管理與決策者提供教育數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、可視化顯示等功能。開創(chuàng)了GIS在國內(nèi)高等教育應(yīng)用方面的先河,彌補(bǔ)了GIS在國內(nèi)高等教育應(yīng)用方面的空白,對(duì)高等教育信息管理、科研輔助、教育決策等方面的研究具有重大意義。
一 相關(guān)研究分析
位于阿肯色大學(xué)(University of Arkansas)教育與健康專業(yè)學(xué)院課程與教學(xué)系的美國國家測(cè)度與評(píng)估系統(tǒng)研究辦公室(The National Office foe Research on Measurement an Evaluation Systems (NORMS)) 開發(fā)了分析阿肯色州教育成績(jī)鴻溝的GIS應(yīng)用――GAPS(Geographic Academic Policy Series) 。其目標(biāo)是使用地理信息和顏色表示教育分析結(jié)果,以提供基于地圖的分析“快照”。GAPS系統(tǒng)按年收集阿肯色州各學(xué)校、學(xué)區(qū)學(xué)生的文學(xué)、數(shù)學(xué)成績(jī)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。研究人員選擇人們關(guān)心的教育問題,在GAPS系統(tǒng)中進(jìn)行專題分析,生成專題圖,提供給決策者作為輔助決策工具。例如,針對(duì)學(xué)區(qū)規(guī)模與學(xué)生成績(jī)是否存在相關(guān)關(guān)系的問題,GAPS生成了一系列專題圖。從圖形顯示發(fā)現(xiàn),學(xué)生成績(jī)與學(xué)區(qū)規(guī)模沒有顯著關(guān)系,反而跟學(xué)區(qū)的地理位置有很大的相關(guān)性。位于阿肯色州30號(hào)州際公路右下方的學(xué)區(qū)學(xué)生成績(jī)低于州平均水平的概率更高。不向大眾開放使用,人們只能看到針對(duì)一些問題生成的靜態(tài)的地圖快照。因此從使用方式來說,不支持普通用戶自己對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2002年,俄勒岡州教育委員會(huì)、俄勒岡大學(xué)系統(tǒng)(the Oregon University System)與俄勒岡州立大學(xué)(Oregon State University)共同合作,啟動(dòng)美國俄勒岡州教育委員會(huì)GIS輔助決策支持項(xiàng)目(Oregon State Board of Education GIS Decision Support Pilot Project),旨在研究GIS在幫助俄勒岡州教育委員會(huì)進(jìn)行政策決策方面的功用。該項(xiàng)目把俄勒岡劃分為15個(gè)勞動(dòng)力市場(chǎng)區(qū)域,以IT產(chǎn)業(yè)為例,按照各區(qū)域IT課程供應(yīng)和IT招聘職數(shù),制作了教育供給與勞動(dòng)力需求專題圖,對(duì)于教育資源布局和教育規(guī)劃提供了有力的支持[4]。俄勒岡GIS輔助決策支持項(xiàng)目為我們?cè)诒本└叩冉逃乩硐到y(tǒng)中利用GIS功能研究與呈現(xiàn)高等教育變量與相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)變量之間的關(guān)系,進(jìn)而輔助進(jìn)行高等教育政策決策開拓了思路。這個(gè)項(xiàng)目也沒有向公眾提供可利用系統(tǒng)所提供的功能進(jìn)行即時(shí)探查分析的入口。
北京市教育委員會(huì)提供的教育電子地圖3在普通北京市地理系統(tǒng)基礎(chǔ)上建設(shè),它增加教育地理信息圖層,包括各類院校、中小學(xué)、教育相關(guān)部門。它提供的功能有周邊查詢,如查詢學(xué)校周圍的銀行;行車路線;公交服務(wù);打車助手;交通路況。這個(gè)地圖可以大大方便人們了解學(xué)校周邊情況,但它只提供基本的地理信息查詢功能,缺少教育的特色數(shù)據(jù),也缺少教育的特色應(yīng)用研究。
“中國教育地理信息系統(tǒng)(CEGIS)”由國家教育發(fā)展研究中心、中國教育發(fā)展戰(zhàn)略學(xué)會(huì)和紹興托普信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院共同合作開發(fā)[5]。系統(tǒng)功能包括查詢世界各國、全國各省、指定省各地的各類教育資源的布局、各種教育統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù))及其空間分布情況,可以顯示與教育密切相關(guān)的各種社會(huì)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和它們的地域分布情況;使用系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的國際著名統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS For Windows可以對(duì)各國、各省或指定地、市、縣的教育統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的定量分析,以便形成正確的決策、咨詢意見等。該系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)主要是各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),缺乏專項(xiàng)調(diào)研數(shù)據(jù)和專題分析工具。這也是我們?cè)谠O(shè)計(jì)HEDUGIS時(shí),試圖創(chuàng)新之處。
本文所描述的北京市高等教育地理系統(tǒng)的關(guān)注對(duì)象主要是研究人員,為此在系統(tǒng)中錄入了大量的科研、課題數(shù)據(jù),這是與中國教育地理信息系統(tǒng)(CEGIS)所不同的,因此系統(tǒng)能夠提供的服務(wù)類型也會(huì)有所不同。
本文所描述的基于WEB的北京市高等教育地理信息系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱HEDUGIS)擁有各種教育特色數(shù)據(jù),關(guān)注教育應(yīng)用和社會(huì)服務(wù),是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)、開始服務(wù)于全社會(huì)的系統(tǒng)。本文后面部分將重點(diǎn)介紹HEDUGIS的功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
二 HEDUGIS的功能設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1 功能設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的目標(biāo)主要是為研究者查詢和高等教育研究的相關(guān)信息提供服務(wù),同時(shí)為社會(huì)公眾和政符工作人員提供相關(guān)的數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。因此本系統(tǒng)首先著眼于高等教育研究者的需求,同時(shí)兼顧社會(huì)公眾和教育管理決策人員的需求。基于以上考慮,系統(tǒng)的目標(biāo)為[6]:
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面向高等教育研究者提供數(shù)據(jù)輸入服務(wù),包括直接輸入和由系統(tǒng)管理者協(xié)助的間接輸入服務(wù),使得高等教育研究所需的數(shù)據(jù)和成果都能方便地存儲(chǔ)到系統(tǒng)中。
面向高等教育研究者、普通社會(huì)公眾、教育管理決策者提供數(shù)據(jù)查詢服務(wù),包括基于文本的查詢和基于地圖的查詢。
面向系統(tǒng)管理員,提供可協(xié)助研究人員制作和高等教育專題圖的工具。地理專題圖的制作和是一件比較復(fù)雜的任務(wù),因此系統(tǒng)沒有開發(fā)直接面向研究者的專題圖制作和工具,而是利用GIS軟件提供的可視化專題圖制作功能和編程工具向系統(tǒng)管理員提供制作和專題圖的工具和模板,讓系統(tǒng)管理員制作并專題圖后供研究人員使用。
面向高等教育研究者,提供按需設(shè)計(jì)的輔助工具開發(fā)及集成。高等教育研究者可以按自己需求開發(fā)出輔助工具并整合到本系統(tǒng)中。
基于以上系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的,本文提出如圖1所示的功能設(shè)計(jì)。
本系統(tǒng)包括以下四類功能模塊:
數(shù)據(jù)查詢工具:數(shù)據(jù)查詢工具負(fù)責(zé)完成用戶對(duì)數(shù)據(jù)的多種檢索任務(wù)。根據(jù)查詢的數(shù)據(jù)類型可分為地圖數(shù)據(jù)檢索、屬性數(shù)據(jù)檢索工具。根據(jù)數(shù)據(jù)查詢的方式可分為數(shù)據(jù)分類瀏覽工具、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化查詢工具等。
數(shù)據(jù)管理工具:數(shù)據(jù)管理工具負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改、導(dǎo)入、導(dǎo)出等任務(wù)。
專題圖制作、工具:專題圖制作、工具負(fù)責(zé)根據(jù)用戶需要制作專題圖并將其到系統(tǒng)中,以方便用戶瀏覽。
其他輔助工具:該類工具包括為了支持高等教育研究而按需開發(fā)的輔助型工具。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的和系統(tǒng)功能,考慮到Web-GIS的一般體系結(jié)構(gòu),我們提出三層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[6]。三層分別為:數(shù)據(jù)層,包括空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù);中間層,用來提供Web和GIS服務(wù);表現(xiàn)層,包括用于Web客戶端和GIS客戶端的軟件封裝,Web客戶端用于普通用戶瀏覽地理信息,GIS客戶端主要用于地圖的制作、管理等。
基于系統(tǒng)設(shè)計(jì),我們決定基于Windows平臺(tái)開發(fā)本系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫采用與Windows平臺(tái)結(jié)合比較緊密、可用性和穩(wěn)定性方面都比較優(yōu)越的SQL Server 2005,GIS軟件采用性價(jià)比較好的國產(chǎn)WEB-GIS軟件開發(fā)平臺(tái)SuperMap ,開發(fā)工具選用Visual 2005[6]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
系統(tǒng)特色介紹:
數(shù)據(jù):HEDUGIS中不僅有大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),還是大量的科研數(shù)據(jù),如科研團(tuán)隊(duì)、研究中心等。因此,通過查詢系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),科研人員可以了解相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的研究方向、前沿課題和同行等。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì):系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為四種類型:基礎(chǔ)代碼類(存儲(chǔ)名稱與代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系)、信息表類(存儲(chǔ)用于的具體數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)庫描述表類(存儲(chǔ)數(shù)據(jù)表、視圖的描述信息)、與SuperMap相關(guān)的數(shù)據(jù)表類(存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)信息)。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包含眾多的數(shù)據(jù)表,為避免多表關(guān)聯(lián)造成的程序編碼復(fù)雜性,在數(shù)據(jù)庫中生成相關(guān)表的數(shù)據(jù)視圖,以便于業(yè)務(wù)邏輯層的數(shù)據(jù)訪問。
WEB服務(wù)器端實(shí)現(xiàn):采用技術(shù)進(jìn)行WEB服務(wù)器端的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁編程,以分離HTML代碼與后臺(tái)程序代碼,增強(qiáng)了
程序代碼的可讀性和可維護(hù)性,提高動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的執(zhí)行效率。
三 HEDUGIS已實(shí)現(xiàn)功能
本系統(tǒng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)的全部功能,部署在互聯(lián)網(wǎng)上,對(duì)社會(huì)公眾開放4。不同類型的用戶可以通過這個(gè)系統(tǒng)找到自己感興趣的數(shù)據(jù)。圖3是系統(tǒng)首頁。
1 數(shù)據(jù)查詢
進(jìn)入系統(tǒng)首頁后,可以進(jìn)行不同形式的信息查看方式,如分類瀏覽、數(shù)據(jù)查詢(查詢結(jié)果會(huì)在地圖上顯示出來)、純文本查詢(沒有地圖顯示)等。
2 專題圖工具:對(duì)北京市IT產(chǎn)業(yè)與高校布局的分析
專題圖工具是一種查看一些專題圖示例應(yīng)用,如圖4所示的北京市各區(qū)IT行業(yè)GDP占全市IT行業(yè)GDP總值的百分比專題圖(2004數(shù)據(jù)),圖5所示的各區(qū)縣IT產(chǎn)業(yè)GDP占本區(qū)GDP總值的百分比。在專題圖中,不同色塊表示不同比例的百分比區(qū)間。
四 結(jié)束語
第3篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
【關(guān)鍵詞】 地理信息系統(tǒng) 三維地理信息系統(tǒng) 輸電線路管理 研究和應(yīng)用
在電力工程建設(shè)的過程以及建成后的安全保障等，風(fēng)力會(huì)產(chǎn)生很大的影響。隨著天氣氣象的不斷改變，輸電線路暴露在外界，所受到的載荷也不斷的發(fā)生變化，大風(fēng)、覆冰都會(huì)破壞輸電線路的外載荷。對(duì)于特高壓多數(shù)超的輸送電路來說，其輸送距離長(zhǎng)，風(fēng)場(chǎng)變化復(fù)雜，地形多變，風(fēng)力變化格外的大。在此過程中，可以說風(fēng)速設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上決定了線路抗風(fēng)的能力，在設(shè)計(jì)輸電線路的過程中，最終要的就是設(shè)計(jì)輸電線路的風(fēng)俗。本文針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的成本高、標(biāo)準(zhǔn)低等問題，結(jié)合輸電線路的地形，結(jié)合數(shù)值模型等多種資料，展開了風(fēng)速特征和風(fēng)力分布等方面的研究，建立起了準(zhǔn)確、完整的風(fēng)力分布圖，提升了輸電線路的安全性。
一、GIS輸電管理系統(tǒng)
1.1 GIS 技術(shù)
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS）是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)顯示和存儲(chǔ)整個(gè)地球或部分區(qū)域的環(huán)境與資源信息。GIS 反映人們賴以生存的現(xiàn)實(shí)世界（資源或環(huán)境）的現(xiàn)勢(shì)與變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特征的屬性。GIS 是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件的支持下，以一定的格式輸入、存貯、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。它是一種特殊的空間信息系統(tǒng)，它以采集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析和描述部分或整個(gè)地球表面（包括大氣層）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)空間信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)作為新興的技術(shù)體系支持空間定位信息數(shù)字化獲取，管理和應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和現(xiàn)代信息基礎(chǔ)設(shè)施的飛速發(fā)展，它在經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程中的重要性日益顯著。特別是隨著“數(shù)字地球”概念的提出，人們對(duì) GIS 的重要性有了更為深入地了解。自 20世紀(jì) 90 年以來，地理信息系統(tǒng)在全球獲得了空前迅速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
1.2輸電線路信息化
總體來講，電力系統(tǒng)分為發(fā)電、變電、輸電、配電，輸電線路（Power Transmission Line，簡(jiǎn)稱 PLT）。負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)發(fā)電、變電、配電之間的能量傳導(dǎo)是電力系統(tǒng)的重要組成部分。輸電線路的信息多樣且復(fù)雜，單純使用人工管理既缺經(jīng)濟(jì)性也缺乏安全性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于輸電線路網(wǎng)絡(luò)管理的自動(dòng)化與信息化成為電路運(yùn)行管理人員和相關(guān)科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。多年來，電力工作者基于電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)并開發(fā)出一些輸電線路信息管理系統(tǒng)，并成功的提高了輸電線路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)性與安全性及輸電線路生產(chǎn)的效率。近年來，電網(wǎng)點(diǎn)樣等級(jí)的不斷提高、規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及電網(wǎng)的商業(yè)化運(yùn)營都給輸電線路網(wǎng)絡(luò)的管理提出了一定的要求和挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著輸電線路數(shù)據(jù)采集手段的豐富、通訊方式的不斷完備，輸電線路的信息量也迅速增加。這就使得輸電線路信息管理系統(tǒng)本身也需要不斷完善，這成為當(dāng)代電網(wǎng)信息化過程中重要的研究方向。
1.3 GIS輸電管理系統(tǒng)
GIS輸電管理系統(tǒng)將新興的三維地理信息系統(tǒng)技術(shù)引入書店線路信息管理系統(tǒng)，從而形成了一個(gè)適應(yīng)時(shí)代的輸電線路信息管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)將虛擬技術(shù)和可視化技術(shù)進(jìn)行了完美的融合，實(shí)現(xiàn)了輸電系統(tǒng)的瀏覽、管理、查詢、顯示燈功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于輸電線路信息的綜合存儲(chǔ)和管理，為決策提供理論的支持，具有提升輸電的勞動(dòng)生產(chǎn)力，降低運(yùn)營成本等優(yōu)點(diǎn)。
二、GIS輸電線路管理系統(tǒng)研究
2.1系統(tǒng)總體構(gòu)建
本文所述的系統(tǒng)所采取的構(gòu)架是J2EE三層開發(fā)體系結(jié)構(gòu)，技術(shù)框架選用Spring + Spring。從使用者層面來講，即訪問系統(tǒng)的人來說，采取的是B/S方式接入門戶訪問，無論是何種用戶，系統(tǒng)提供的訪問時(shí)一樣的，登入系統(tǒng)后，再分別提供不同的個(gè)性化定制的內(nèi)容和服務(wù)。
第一，表示層。此層是客戶終端層，也就是Web瀏覽器。客戶端使用瀏覽器就能夠減少客戶端的保障工作，省去桌面軟件的安裝程序，只要啟動(dòng)Web瀏覽器就能夠打開并使用系統(tǒng)。
第二，業(yè)務(wù)邏輯層。此層是可以連接表示層和數(shù)據(jù)庫之間的紐帶層。這一層不僅能夠支持客戶端對(duì)于數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)于，并且能夠?qū)Ρ硎緦釉跇I(yè)務(wù)方面提供支撐的作用。
第三，數(shù)據(jù)服務(wù)層。本層可以為數(shù)據(jù)庫的訪問提供一個(gè)公共的方式，為使用者提供一個(gè)直接對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)氣的訪問。
2.2系統(tǒng)的技術(shù)路線
圖1顯示了風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的生成和以及快速顯示的過程。根據(jù)所需研究的內(nèi)容，本系統(tǒng)的重點(diǎn)在于以下的研究：（1）三維地理信息的和顯示；（2）電桿和電線的三維模型、顯示；（3）實(shí)時(shí)生成風(fēng)場(chǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)的分布和符號(hào)化的表達(dá)；（4）風(fēng)場(chǎng)信息的多功能查詢和表達(dá)等技術(shù)和方法，對(duì)GIS子系統(tǒng)和服務(wù)端的功能進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)。
三、GIS輸電線路管理系統(tǒng)應(yīng)用
3.1對(duì)某地區(qū)進(jìn)行氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的查詢
對(duì)某區(qū)域現(xiàn)有的觀測(cè)站所觀察到的風(fēng)向和風(fēng)速相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行展示。查詢的條件包含了觀測(cè)站點(diǎn)的站號(hào)和查明，以及行政區(qū)域的劃分等等。以月或年為統(tǒng)計(jì)的周期，以不同的行政區(qū)域?yàn)閯澐值拇骶S，基于站點(diǎn)所觀測(cè)的風(fēng)場(chǎng)等值線或面等，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)。
氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的展示主要以下兩種方式：第一，圖表顯示。能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)對(duì)氣象站點(diǎn)提供的風(fēng)速最大值和平均值進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)等的功能，提供數(shù)據(jù)的文字表格或是柱狀圖、折線統(tǒng)計(jì)圖等進(jìn)行顯示。第二，GIS地圖的數(shù)據(jù)顯示。利用地圖作為可視化方式進(jìn)行展示，將某區(qū)域在某一時(shí)刻的所有站點(diǎn)的極大風(fēng)速、最大風(fēng)速的觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字顯示并進(jìn)行風(fēng)向標(biāo)展示，實(shí)現(xiàn)某區(qū)域各個(gè)區(qū)縣的風(fēng)場(chǎng)等值線、面進(jìn)行展示。
3.2輸電線路數(shù)據(jù)查詢的展示
對(duì)某區(qū)域現(xiàn)在所有的書店線路根據(jù)實(shí)際的電桿、線、塔等所在的經(jīng)緯度在GIS地圖上予以展示。實(shí)現(xiàn)線路定位、地圖縮放等功能進(jìn)行不同區(qū)域、不同路線的定位，實(shí)現(xiàn)整條書店線路或者風(fēng)場(chǎng)分段數(shù)據(jù)的查詢和顯示。對(duì)于展示方面來說，就要對(duì)電力線路的近遠(yuǎn)景和塔標(biāo)的三維進(jìn)行不同的展示，模擬地區(qū)的輸電線路分布。
3.3電力標(biāo)塔風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的查詢和顯示
可以說，電力標(biāo)塔表示了輸電線路支撐的節(jié)點(diǎn)。作為區(qū)域內(nèi)風(fēng)力劃分的最小分析單元，GIS系統(tǒng)對(duì)于店里標(biāo)塔在不同的高度和重現(xiàn)期內(nèi)的最大風(fēng)速進(jìn)行了計(jì)算和展現(xiàn)，在不予以特殊說明的情況下，可以進(jìn)行各標(biāo)塔10米、15米、30米、50米、70米、100米的極大風(fēng)速顯示。同樣也能夠根據(jù)使用者輸入不同的高度，對(duì)輸入的某一高度進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)模擬計(jì)算和顯示，從而滿足用戶的實(shí)際需求。
可以通過以下兩種方式進(jìn)行呈現(xiàn)：第一，圖表方式。對(duì)某個(gè)特定的重現(xiàn)期內(nèi)，查詢和計(jì)算店里線路的不同高度最大風(fēng)速和極大風(fēng)速，通過表格的方式予以展示，同事提供此輸電線路中的各標(biāo)塔之間的最大風(fēng)速的折線統(tǒng)計(jì)圖或者柱狀圖統(tǒng)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)比展示。第二，GIS地圖數(shù)據(jù)展示。通過三維地圖的方式對(duì)某一特定的重現(xiàn)期內(nèi)所有標(biāo)塔的最大風(fēng)速、風(fēng)向等進(jìn)行課時(shí)化的展示，并且采取3D模擬場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)據(jù)還原和展示，從而增強(qiáng)展示的效果。
3.4用戶的管理
用戶管理主要是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的使用人員的信息和個(gè)人資料進(jìn)行更新和維護(hù)，并對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行分配和調(diào)整。系統(tǒng)的默認(rèn)角色有系統(tǒng)管理員、領(lǐng)導(dǎo)和普通用戶等。系統(tǒng)的管理員可以對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行分配以及更行，也可以新增用戶的權(quán)限信息。
3.5管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是對(duì)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如輸電線路信息、標(biāo)塔經(jīng)緯度、行政區(qū)劃信息、氣象站點(diǎn)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的維護(hù)性。
四 、結(jié)論
本文中提到的風(fēng)力區(qū)劃分圖軟件基于GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了江門地區(qū)氣象觀測(cè)站點(diǎn)、電力線路、最大風(fēng)速等計(jì)算、總結(jié)、查詢、顯示等。研發(fā)出的系統(tǒng)優(yōu)化了系統(tǒng)的擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、精密性、體驗(yàn)性等方面的問題，可以展現(xiàn)出所測(cè)區(qū)域內(nèi)，重現(xiàn)出不同的高度風(fēng)力分配圖，同樣也能夠依據(jù)路線的要求，展現(xiàn)出分辨率較高的最大風(fēng)速，從而能夠提升路線設(shè)計(jì)的科學(xué)性，降低成本，提升路線的防風(fēng)能力，保障運(yùn)營安全性。
參 考 文 獻(xiàn)
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第4篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
關(guān)鍵詞： GIS；一體化；圖形復(fù)用；自動(dòng)關(guān)聯(lián)；組件技術(shù)
中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2012）0210161－01
0 引言
GIS是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）的簡(jiǎn)稱，它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的空間信息系統(tǒng)。 在系統(tǒng)建設(shè)中一體化的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)和難點(diǎn)。圖形資源復(fù)用技術(shù)和自動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用提高了圖形對(duì)系統(tǒng)功能應(yīng)用的支持。統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)等加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全應(yīng)用。
1 輸配電模型一體化設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)生產(chǎn)管理中的輸變電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，兩者之間并沒有建立關(guān)聯(lián)和一體化設(shè)計(jì)，因此許多依賴全網(wǎng)一體化信息的業(yè)務(wù)功能難以實(shí)現(xiàn)。為了改變這種“輸變配孤島”現(xiàn)狀，提出了輸變配模型一體化的設(shè)計(jì)思想。該設(shè)計(jì)思想通過輸變配模型一體化技術(shù)構(gòu)建輸變配全網(wǎng)模型（一張網(wǎng)），在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上無縫連通輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，并統(tǒng)一廠站和設(shè)備庫相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一全網(wǎng)拓?fù)洌y(tǒng)一全網(wǎng)圖形。輸變配模型一體化技術(shù)既能滿足輸電、變電、配電在管理上的相對(duì)獨(dú)立性，又能使那些需要全網(wǎng)一體化支持的應(yīng)用需求從根本上得以滿足。在構(gòu)建一體化電網(wǎng)模型時(shí)，需要充分分析輸變電、配電管理模式的差異，從更高的層次抽象出共性特點(diǎn)。兩者對(duì)于設(shè)備的關(guān)注點(diǎn)、管理模式、業(yè)務(wù)開展方式均有差異，即使是對(duì)于同樣類型的線路或桿塔設(shè)備，輸電和配電管理人員所關(guān)注的設(shè)備屬性差異也較大。
2 地理圖形資源復(fù)用技術(shù)
系統(tǒng)中的許多應(yīng)用均需要圖形的支持（這里主要指非 GIS 圖形，如變電站一次接線圖、各類二次系統(tǒng)圖等），以增強(qiáng)直觀性，方便操作，提高用戶體驗(yàn)。由于這些圖隸屬于分布廣泛的基層廠站，涉及多個(gè)專業(yè)，因此這些圖的數(shù)量極大。以往非一體化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)往往出現(xiàn)用戶重復(fù)繪圖的局面，圖形利用率很低，圖形資源浪費(fèi)巨大，而且用戶需要熟悉多套繪圖工具，適應(yīng)多種圖元和圖形樣式，使用極不方便。將各類應(yīng)用所需的圖形作為一種重要的公共基礎(chǔ)資源進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，對(duì)各應(yīng)用所需的圖形功能進(jìn)行了原子化設(shè)計(jì)、接口抽象和功能封裝，以最大限度提高復(fù)用性，支持各類應(yīng)用方便一致地使用同一套圖形資源。用戶一次作圖后即可在各應(yīng)用場(chǎng)合使用，免除不必要的繪圖工作量，消除圖形信息的不一致性，圖形復(fù)用程度高，并可顯著提升用戶體驗(yàn)。
3 圖數(shù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)
圖數(shù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是圖元對(duì)象與設(shè)備對(duì)象之間的自動(dòng)關(guān)聯(lián)，圖元對(duì)象是指站內(nèi)接線圖中用于顯示設(shè)備的基本圖形元素。GIS系統(tǒng)采用圖元對(duì)象與設(shè)備臺(tái)帳中的相關(guān)設(shè)備對(duì)象自動(dòng)批量關(guān)聯(lián)技術(shù)，大大降低繪制站內(nèi)接線圖時(shí)建立圖元對(duì)象和設(shè)備對(duì)象對(duì)應(yīng)關(guān)系的工作量。在站內(nèi)接線圖繪制系統(tǒng)中，對(duì)于不同類型的設(shè)備分別用不同樣式的圖元來展現(xiàn)，同一類型的設(shè)備用同一樣式的圖元（或一組圖元）來展現(xiàn)，圖元類型與統(tǒng)一設(shè)備庫中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備類型存在的多一對(duì)應(yīng)關(guān)系。依據(jù)圖元類型與設(shè)備類型標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)信息，系統(tǒng)在自動(dòng)關(guān)聯(lián)圖元對(duì)象和具體設(shè)備對(duì)象時(shí)就能大大減小關(guān)聯(lián)的檢索范圍，提高檢索效率和檢索命中率。因此，建立圖元類型與設(shè)備類型標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是實(shí)現(xiàn)圖元對(duì)象和設(shè)備自動(dòng)關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)。通過站內(nèi)接線圖繪制系統(tǒng)繪制具體站內(nèi)接線圖時(shí)，在繪制者選定圖元并輸入了圖元對(duì)象對(duì)應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行編號(hào)或名稱后，系統(tǒng)可在該圖元對(duì)應(yīng)的設(shè)備分類范圍內(nèi)自動(dòng)匹配相應(yīng)設(shè)備。如果用戶輸入的是設(shè)備運(yùn)行編號(hào)，則系統(tǒng)可以匹配出圖元對(duì)象對(duì)應(yīng)的唯一設(shè)備，并自動(dòng)關(guān)聯(lián)上該設(shè)備；如果用戶輸入的是設(shè)備名稱，系統(tǒng)通過模糊匹配可能會(huì)匹配出多個(gè)設(shè)備，此時(shí)需要繪制者做出選擇，系統(tǒng)關(guān)聯(lián)上用戶選擇的設(shè)備。在繪制完站內(nèi)接線圖后，系統(tǒng)可以將圖中所有圖元對(duì)象所關(guān)聯(lián)的設(shè)備信息匯總，系統(tǒng)將站內(nèi)接線圖中沒有關(guān)聯(lián)設(shè)備的圖元對(duì)象高亮顯示，以便于用戶查找和瀏覽。在繪制站內(nèi)接線圖時(shí)，繪制者也可以不進(jìn)行圖元對(duì)象和設(shè)備的關(guān)聯(lián)，在繪制完接線圖后，系統(tǒng)提供將接線圖中所有圖元對(duì)象和設(shè)備批量自動(dòng)關(guān)聯(lián)功能。在批量關(guān)聯(lián)時(shí)，對(duì)于能夠唯一匹配的圖元對(duì)象，系統(tǒng)自動(dòng)和設(shè)備建立關(guān)聯(lián)關(guān)系；對(duì)于無法唯一匹配的圖元對(duì)象，系統(tǒng)提示繪制者選擇設(shè)備后，再進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
4 組件技術(shù)可供二次開發(fā)調(diào)用的函數(shù)清單
MnuFile文件（&F）；mnuEdit編輯；mnuDisplay瀏覽；mnuSelect選擇；mnuConnect連通應(yīng)用；mnuTool工具；=submStatByLine按線路統(tǒng)計(jì)；mnuWindow窗口；toolDisplay顯示；toolEdit編輯；toolConnect連通應(yīng)用；toolSelect選擇；toolNavView瀏覽；toolGroupID地圖切換；=toolWindowList子窗體列表；toolOperate停電操作；toolMapEdit地圖編輯；toolEditBase圖元編輯；mnuPopup彈出菜單mnuPopupMiniOcxMode彈出菜單；submTransmitNotTool調(diào)度管理；mnuAdminTool管理員工具；submSp
EcialArea特殊區(qū)域；submDirtyArea污區(qū)；mnuTransmit輸電運(yùn)行管理；mnuTransmitNot高級(jí)應(yīng)用；submGPSLineWalkingGPS巡線；submQXManage缺陷管理；submPWMap配網(wǎng)聯(lián)絡(luò)圖；mnuFormat格式；submAlign對(duì)齊；=submMakeSameSize設(shè)置相同大小；submHorizontalSpacing水平間距；submVerticalSpacing垂直間距；submAdjust鏡像調(diào)整；mnuSystem系統(tǒng)；mnuView視圖（&V）。
5 圖形服務(wù)器
運(yùn)行GIS服務(wù)器端軟件，實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理，并保證各客戶端之間的通訊和協(xié)同工作，響應(yīng)其它系統(tǒng)對(duì)圖形數(shù)據(jù)的訪問請(qǐng)求。分布式協(xié)同工作環(huán)境：能支持多部門、多用戶同時(shí)對(duì)同一設(shè)施對(duì)象進(jìn)行修改或查詢操作，系統(tǒng)提供對(duì)象級(jí)及圖元級(jí)的鎖定操作功能。異步方式數(shù)據(jù)更新：能支持用戶與服務(wù)器之間的異步數(shù)據(jù)更新，從而大大提高用戶端分布系統(tǒng)工作運(yùn)行效率及數(shù)據(jù)安全性。提供及時(shí)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲貥?gòu)功能，即用戶修改了電力設(shè)施網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系后，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)，同步自動(dòng)更新全信息應(yīng)用模型。
6 統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)
此服務(wù)主要需要具備三項(xiàng)功能：用戶注冊(cè)，用戶在統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)中注冊(cè)賬號(hào)。以后這個(gè)賬號(hào)可以在所有使用統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)中使用。賬號(hào)關(guān)聯(lián)。如果用戶之前已經(jīng)在相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)中擁有賬號(hào)，同時(shí)也已經(jīng)設(shè)置了相應(yīng)的權(quán)限，那么用戶能夠?qū)⑦@些應(yīng)用系統(tǒng)的賬號(hào)與統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)的賬號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得用戶登錄統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)之后，就能夠自動(dòng)使用相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)用戶來訪問應(yīng)用系統(tǒng)。
用戶認(rèn)證為應(yīng)用系統(tǒng)提供用戶身份認(rèn)證，兼顧以下兩個(gè)應(yīng)用方式：應(yīng)用系統(tǒng)使用統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)作為它的用戶系統(tǒng)，用戶與應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行交
互，并進(jìn)行登錄操作，應(yīng)用系統(tǒng)將用戶提供的用戶名、密碼等轉(zhuǎn)發(fā)給統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)以檢驗(yàn)其是否通過授權(quán)。用戶首先登錄統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)，并獲取權(quán)限令牌，然后可以使用這個(gè)權(quán)限令牌訪問其它應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)接收該權(quán)限令牌時(shí)應(yīng)當(dāng)與統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)進(jìn)行交互，以檢驗(yàn)訪問的合法性。
7 結(jié)語
目前GIS已經(jīng)逐漸成為城市配網(wǎng)輸配電控制技術(shù)的基礎(chǔ)，它的發(fā)展方向應(yīng)該是更多的圖形化和實(shí)效化。圖形新技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)不斷加入到系統(tǒng)中去，因此在對(duì)圖形新技術(shù)的嵌入接口及二次函數(shù)調(diào)用上，都成為一個(gè)密不可分的整體性技術(shù)點(diǎn)，也是今后發(fā)展和分析的重點(diǎn)。
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第5篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
【關(guān)鍵詞】GIS 空間數(shù)據(jù)模型 空間數(shù)據(jù)模型算法
一、研究現(xiàn)狀
（一）二維空間數(shù)據(jù)模型
目前，在GIS研究領(lǐng)域中，已提出的空間數(shù)據(jù)模型有柵格模型、矢量模型、柵格-矢量一體化模型和面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷取?/p>
1.柵格數(shù)據(jù)模型
柵格數(shù)據(jù)模型是最簡(jiǎn)單、最直觀的一種空間數(shù)據(jù)模型，它將地面劃分為均勻的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格單元由行列號(hào)確定它的位置，且具有表示實(shí)體屬性的類型或值的編碼值。
2.矢量數(shù)據(jù)模型
矢量模型是用構(gòu)成現(xiàn)實(shí)世界空間目標(biāo)的邊界來表達(dá)空間實(shí)體，其邊界可以劃分為點(diǎn)、線、面等幾種類型，空間位置用采樣點(diǎn)的空間坐標(biāo)表達(dá)，空間實(shí)體的集合屬性，如線的長(zhǎng)度、區(qū)域間的距離等，均通過點(diǎn)的空間坐標(biāo)來計(jì)算。
3.矢量-柵格一體化數(shù)據(jù)模型
在基于矢量的GIS系統(tǒng)中，使用的是邊界表達(dá)方法。這種矢量結(jié)構(gòu)用一組取樣點(diǎn)坐標(biāo)表達(dá)一條弧線段或一個(gè)多邊形，這是人們使用地圖引申出來的習(xí)慣概念，用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，人們可以方便的得到長(zhǎng)度、面積等。在基于柵格的GIS系統(tǒng)中，人們已經(jīng)用元件空間充填表達(dá)面狀地物。對(duì)于線狀地物，以往人們僅使用矢量方法表示。事實(shí)上，如果采用元件空間充填表達(dá)方法表示線性目標(biāo)，就可以將矢量和柵格的概念統(tǒng)一起來，進(jìn)而形成成矢量-柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
4.面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型
面向?qū)ο蟮亩x是指無論怎樣復(fù)雜的事例都可以準(zhǔn)確地由一個(gè)對(duì)象表示，這個(gè)對(duì)象是一個(gè)包含了數(shù)據(jù)集和操作集的實(shí)體。除數(shù)據(jù)與操作的封裝性以外，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型還涉及到四個(gè)抽象概念：分類（Classification）、概括（Generalization）、聚集（aggregation）、關(guān)聯(lián)（Association）以及繼承（Inheritance）和傳播（propagation）兩個(gè)語義模型工具。
（二）三維空間數(shù)據(jù)模型
三維空間數(shù)據(jù)模型包括基于面的模型、基于體的模型和基于混合構(gòu)模的數(shù)據(jù)模型。
基于面模型的構(gòu)模方法側(cè)重于三維空間實(shí)體的表面表示，如地形表面、地質(zhì)層面、構(gòu)筑物(建筑物)及地下工程的輪廓與空間框架。所模擬的表面可能是封閉的，也可能是非封閉的。
體模型是基于三維空間的體元分割和真三維實(shí)體表達(dá)，體元的屬性可以獨(dú)立描述和存儲(chǔ)，因而可以進(jìn)行三維空間操作和分析。體元模型可以按體元的面數(shù)分為四面體(Tetrahedral)、六面體(Hexahedral)、棱柱體(Prismatie)和多面體(Polyhedral)共4種類型，也可以根據(jù)體元的規(guī)整性分為規(guī)則體元和非規(guī)則體元兩個(gè)大類。規(guī)則體元包括CSG一tree、Voxel、Oetree、Needle和RegularBI。ek共5種模型。規(guī)則體元通常用于水體、污染和環(huán)境問題構(gòu)模，其中Voxel和Octree模型是一種無采樣約束的連續(xù)空間的標(biāo)準(zhǔn)分割方法，Needle和RegularBlock可用于簡(jiǎn)單地質(zhì)構(gòu)模。
基于面模型的構(gòu)模方法側(cè)重于三維空間實(shí)體的表面表示，如地形表面、地質(zhì)層面等，通過表面表示形成三維目標(biāo)的空間輪廓，其優(yōu)點(diǎn)是便于顯示和數(shù)據(jù)更新，不足之處是難以進(jìn)行空間分析。基于體模型的構(gòu)模方法側(cè)重于三維空間實(shí)體的邊界與內(nèi)部的整體表示，如地層、礦體、建筑物等，通過對(duì)體的描述實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)的空間表示，優(yōu)點(diǎn)是易于進(jìn)行空間操作和分析，但存儲(chǔ)空間大，模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算速度慢。混合模型的目的則是綜合面模型和體模型的優(yōu)點(diǎn)，以及綜合規(guī)則體元與非規(guī)則體元的優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。目前對(duì)混合模型的研究尚局限于理論和概念的探討，還沒有成熟的模型算法出現(xiàn)。
二、空間數(shù)據(jù)模型的算法
（一）空間數(shù)據(jù)的壓縮算法
在數(shù)據(jù)采樣過程中，不可避免產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)冗余：大比例尺、高精度數(shù)據(jù)做小比例尺、低精度應(yīng)用時(shí)，更會(huì)存在不必要的數(shù)據(jù)冗余。為了節(jié)約存儲(chǔ)空間，如何對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的刪減，以及如何根據(jù)向題的需要消除冗余數(shù)據(jù)，是GIS空間數(shù)據(jù)處理過程中的一項(xiàng)首要任務(wù)。
1.基于矢量的壓縮算法
GIS中矢量數(shù)據(jù)的獲取主要有多種途徑，包括野外數(shù)字化測(cè)量、解析測(cè)圖、數(shù)字化儀采集、掃描矢量化等。在解析測(cè)圖儀的連續(xù)方式采樣和數(shù)字化儀的流方式采樣過程中，存在數(shù)據(jù)密集的問題;在掃描矢量化時(shí)，直接由柵格矢量化得到的點(diǎn)也比較密集，可以做合理的刪減處理。因此，基于矢量的空間數(shù)據(jù)壓縮的核心是在不擾亂拓?fù)潢P(guān)系的前提下，對(duì)采祥點(diǎn)進(jìn)行合理的刪減。
基于矢量的壓縮算法主要有：曲線的數(shù)據(jù)壓縮算法、面域的數(shù)據(jù)壓縮算法等。
2.基于柵格的壓縮算法
柵格數(shù)據(jù)文件記錄有3基本方式：基于像元，基于層和基于面域。這3種方式都離不開對(duì)像元坐標(biāo)和屬性的記錄。因此基于柵格的空間數(shù)據(jù)壓縮的核心是盡量減少像元數(shù)量的存儲(chǔ)，其方法有三大類，即從減少記錄像元的數(shù)量入手，或從減少像元的記錄信息量入手，以及兩者的結(jié)合。實(shí)用方法有游程長(zhǎng)度壓縮、差分映射壓縮、常規(guī)四叉樹壓縮、線性四叉樹壓縮和二維行程壓縮等。
基于矢量的壓縮算法主要有：游程長(zhǎng)度壓縮算法、差分映射算法、常規(guī)四叉樹壓縮算法等。
（二）空間數(shù)據(jù)內(nèi)插算法
空間數(shù)據(jù)內(nèi)插是GIS數(shù)據(jù)處理的另一項(xiàng)重要任務(wù),可以從內(nèi)插時(shí)使用已知采樣點(diǎn)的范圍分為兩大類：整體擬合和局部擬合；也可以從內(nèi)插的具體內(nèi)容分為兩大類：點(diǎn)的內(nèi)插和區(qū)域內(nèi)插。所謂整體擬合，是指內(nèi)插模型是基于研究區(qū)域內(nèi)的所有采樣點(diǎn)的特征觀測(cè)值建立的，如趨勢(shì)面分析、傅立葉級(jí)數(shù)等。所謂局部擬合，是指僅用鄰近于未知點(diǎn)的少數(shù)已知采樣點(diǎn)的特征值來估算該未知點(diǎn)的特征值，如樣條函數(shù)法、移動(dòng)平均法等。局部擬合的特點(diǎn)是可以提供內(nèi)插區(qū)域的局部特性，且不受其他區(qū)域的內(nèi)插影響。所以局部擬合通常用于如地下溶洞推測(cè)、金屬礦品位估計(jì)、陷落柱預(yù)測(cè)、污染源搜索等，內(nèi)插結(jié)果一般具有精確性特點(diǎn)。
（三）空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法
空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換既是GIS數(shù)據(jù)處理的一項(xiàng)重要任務(wù)，也是GIS的技術(shù)難題之一。有時(shí)候，為了方便分析和應(yīng)用，需要將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，或者將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為欠量數(shù)據(jù)。因?yàn)檗D(zhuǎn)換程序通常占用較多的內(nèi)存，涉及復(fù)雜的計(jì)算，過去一直難以在微機(jī)環(huán)境下進(jìn)行。近年，隨著計(jì)算機(jī)處理能力的不斷提高，已經(jīng)發(fā)展了許多高效的轉(zhuǎn)換算法。
對(duì)于點(diǎn)狀實(shí)體而言，每個(gè)實(shí)體僅由一個(gè)坐標(biāo)對(duì)表示，其矢量結(jié)構(gòu)和柵格結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換基本上只是坐標(biāo)精度轉(zhuǎn)換的問題。線實(shí)體的矢量結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)時(shí)，除了要把矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為柵格行列坐標(biāo)外，還要根據(jù)轉(zhuǎn)換精度要求，在坐標(biāo)點(diǎn)之間進(jìn)行柵格內(nèi)插，這可以由兩點(diǎn)式直線方程得到。反之，線實(shí)體的柵格結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為矢量結(jié)構(gòu)時(shí)，與將柵格面域多邊形轉(zhuǎn)換為矢量多邊形的方法相似。本章將討論基于弧段和基于面域多邊形的矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換問題。
三、目前存在的問題
柵格數(shù)據(jù)模型的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、空間位置的精度低、難于建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系、繪圖比較粗糙。矢量模型的缺點(diǎn)是缺乏與遙感及數(shù)字地面模型（DTM）直接結(jié)合的能力，邊界復(fù)雜和模糊的事物難以描述，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難于處理多種地圖的疊置分析操作。在應(yīng)用面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)造GIS模型和計(jì)算時(shí)，也存在一些問題，表現(xiàn)為：經(jīng)典的GIS空間模型缺乏對(duì)GIS關(guān)系和空間計(jì)算的總體指導(dǎo)，已有的模型有局限性，思想方法與面向?qū)ο蟮乃枷氩罹噍^大。面向?qū)ο蠹夹g(shù)的數(shù)據(jù)抽象技術(shù)提供了實(shí)現(xiàn)縱向空間關(guān)系的解算能力，但對(duì)橫向的空間關(guān)系的解算能力較差，所以即使利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄍ瓿闪薌IS的空間對(duì)象定義，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的分類、聯(lián)合、概括和聚合、類的繼承、封裝、聚集等，在空間關(guān)系的構(gòu)造和空間計(jì)算的模式確定方面仍然缺乏全面指導(dǎo)的面向?qū)ο驡IS空間模型的理論。
基于點(diǎn)、弧段、線、多邊形、復(fù)雜對(duì)象等對(duì)象的定義只能抽取GIS空間現(xiàn)象的一般特征，不能滿足空間現(xiàn)象多變、突變、關(guān)系蘊(yùn)涵復(fù)雜的要求，實(shí)現(xiàn)的空間解算功能有限。
四、研究趨勢(shì)
動(dòng)態(tài)時(shí)空數(shù)據(jù)模型研究是 GIS研究的新熱點(diǎn)。蘇奮振等以海洋地理信息系統(tǒng)研究為例，提出以過程處理為核心來發(fā)展 GIS對(duì)時(shí)空信息處理的能力，試圖利用多維信息可視化和組件化技術(shù)來構(gòu)建三層體系結(jié)構(gòu)的大吞吐量的、開放式的海洋信息系統(tǒng)平臺(tái) Maxplore，進(jìn)而介紹了該系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)與特色模塊。沈大勇等提出以 GIS流素與柔性體元作為動(dòng)態(tài)柔性地物的基本模擬單元；當(dāng)忽略體積時(shí)，稱為 GIS流素;當(dāng)強(qiáng)調(diào)體積時(shí)，則稱為GIS柔性體元。認(rèn)為 GIS流素與柔性體元與不規(guī)則三角網(wǎng)格網(wǎng)、四面體、八叉樹等傳統(tǒng)建模方法相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于地學(xué)對(duì)象固、液、氣三相的完整表達(dá)。
科技計(jì)劃項(xiàng)目：河北省高等學(xué)校科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：Z2012134）
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第6篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
關(guān)鍵詞：城市交通；技術(shù)；研究
Abstract: the article on China's recent city transportation infrastructure construction and long-term modernization city traffic management basic theory, method of the traffic engineering application technology present situation, development direction and objectives and research ways and measures are analyzed, and the future research directions are suggested.
Key words: city traffic; technology; research
中圖分類號(hào)：U491文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼：
一、引言
近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，交通需求量增長(zhǎng)很快，全國范圍內(nèi)的大中城市都基本上出現(xiàn)了嚴(yán)重的交通阻塞現(xiàn)象。在我國，出現(xiàn)城市交通全面緊張的原因主要有二個(gè)：(1)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上交通需求增長(zhǎng)速度，城市交通設(shè)施運(yùn)輸能力不能滿通需求而造成交通阻塞；(2)城市交通管理設(shè)施落后、管理水平不高，現(xiàn)有道路交通設(shè)施的運(yùn)輸能力得不到充分利用而造成交通阻塞我國國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很不平衡，沿海城市較內(nèi)地城市發(fā)展要快，北京及部分沿海城市已初步建成了較完善的道路交通網(wǎng)絡(luò)。但由于這些城市的交通管理設(shè)施落后，管理人員缺乏，管理水平不高，造成已形成的道路交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)沒有發(fā)揮其應(yīng)有的運(yùn)輸效率，加重了城市交通的阻塞。
另一方面，由于我國以前對(duì)城市交通管理重視不夠，城市交通管理法規(guī)還不夠完善，執(zhí)法部門執(zhí)法不嚴(yán)，市民遵守交通法規(guī)的觀念淡薄，交通違紀(jì)現(xiàn)象很普遍，時(shí)常造成人為的交通擁擠與阻塞。
總體來說，我國目前仍為發(fā)展中國家，絕大多數(shù)城市仍處于開發(fā)階段，造成交通全面緊張的主要原因是城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上交通需求的增長(zhǎng)速度。加快我國城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，盡快形成基本適應(yīng)交通需求的城市交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是我國城市交通建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。
本文著重討論在我國近期城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及中遠(yuǎn)期現(xiàn)代化城市交通管理的基礎(chǔ)理論、方法中起支撐作用的交通工程應(yīng)用技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展方向與目標(biāo)及其研究途徑與措施。具體包括三個(gè)方面：①城市交通信息系統(tǒng)；②城市交通需求預(yù)測(cè)系統(tǒng)；③城市交通應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
二、城市交通信息系統(tǒng)
城市交通信息是進(jìn)行城市交通研究的依據(jù)，進(jìn)行城市交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)及城市交通管理的基礎(chǔ)。城市交通信息極其豐富，種類繁多，就其時(shí)效性可分為實(shí)時(shí)交通信息及歷史交通信息，就其性質(zhì)可分為動(dòng)態(tài)交通信息(車流的交通信息)及靜態(tài)交通信息(交通設(shè)施的交通信息)。
1．械市交通信息系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)狀
(1)用于城市交通規(guī)劃的交通信息系統(tǒng)
城市交通規(guī)劃在城市的建設(shè)及發(fā)展過程中起著十分重要的作用，進(jìn)行城市交通規(guī)劃需要大量的城市交通信息，其中，最主要的交通信息包括：①居民、車輛、貨物的出行特性及其分布；②交通流特征(交通量、車速)及其分布；③交通設(shè)施(道路網(wǎng)絡(luò)、公共交通網(wǎng)絡(luò)、交叉口控制設(shè)施、車站、碼頭分布)；④社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息(人口及其分布、居住分布、就業(yè)分布、土地利用及其分布)。這些交通信息在交通規(guī)劃中是進(jìn)行現(xiàn)狀交通評(píng)價(jià)及未來交通預(yù)測(cè)的直接依據(jù)。國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家比較重視這類交通信息的收集與積累。早在五六十年代，歐美發(fā)達(dá)國家當(dāng)時(shí)處于城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)期，城市交通設(shè)施的規(guī)劃與建設(shè)成為當(dāng)時(shí)交通工程的研究重點(diǎn)，為了配合交通規(guī)劃工作的全面展開，許多大中城市都相繼進(jìn)行了大規(guī)模的交通調(diào)查，并建立了標(biāo)準(zhǔn)化交通信息數(shù)據(jù)庫，這些交通信息數(shù)據(jù)庫在當(dāng)時(shí)的大規(guī)模交通規(guī)劃及后來的城市交通規(guī)劃滾動(dòng)、調(diào)整中起了極其重要的作用。一方面，這些交通信息數(shù)據(jù)庫為交通規(guī)劃及交通規(guī)劃滾動(dòng)中的交通評(píng)價(jià)、交通預(yù)測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，使規(guī)劃及規(guī)劃滾動(dòng)科學(xué)、合理，另一方面，這些規(guī)范化的交通信息數(shù)據(jù)庫為沒有進(jìn)行大規(guī)模交通調(diào)查的城市提供了樣板，這些城市可以不進(jìn)行大規(guī)模交通調(diào)查而直接從規(guī)范化交通信息數(shù)據(jù)庫中調(diào)用同類城市的交通信息進(jìn)行類比，便可進(jìn)行城市交通規(guī)劃，不僅大大節(jié)省了調(diào)查經(jīng)費(fèi)，而且大大縮短了城市交通規(guī)劃工作的周期，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益巨大。
如前節(jié)所述，我國目前狀況與歐美發(fā)達(dá)國家60年代的狀況相似，處于經(jīng)濟(jì)大發(fā)展時(shí)期，造成城市交通全面緊張的主要原因是城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上城市交通需求的增長(zhǎng)速度，為了改變這一狀況，一個(gè)大規(guī)模的城市交通規(guī)劃、建設(shè)熱潮正在全國展開。為了開展城市交通規(guī)劃工作，我國已有近40個(gè)城市進(jìn)行過大規(guī)模或較大規(guī)模的綜合交通調(diào)查，無疑這些交通調(diào)查成果對(duì)相應(yīng)城市的交通設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)起到重要作用。但從交通信息系統(tǒng)的角度來看，存在著許多不足，有待于進(jìn)一步完善。如：①交通調(diào)查不規(guī)范。目前用于城市交通規(guī)劃的交通調(diào)查很不規(guī)范，無論是調(diào)查的內(nèi)容、調(diào)查的深度，還是對(duì)一些主要特征指標(biāo)的定義均無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成城市之間的不可比性。如對(duì)居民“出行”的定義，就沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，有的城市定義為居民在空間上移動(dòng)500m或1000m為出行；有的城市定義為居民外出耗時(shí)3分鐘或5分鐘為出行，等等，使得居民平均日出行次數(shù)這個(gè)重要的特征指標(biāo)無可比性。②調(diào)查成果沒有形成數(shù)據(jù)庫，利用率低。我國已有近40個(gè)城市進(jìn)行過綜合交通調(diào)查，調(diào)查的城市覆蓋面很廣，信息量極其豐富，如果能形成一個(gè)國家級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化交通信息數(shù)據(jù)庫，為沒有做過交通調(diào)查的城市提供類比分析的依據(jù)，必將能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但我國目前不僅沒有形成國家級(jí)數(shù)據(jù)庫，就連各城市本身也很少形成數(shù)據(jù)庫，不少城市在交通規(guī)劃結(jié)束后，交通調(diào)查資料就被遺失，待規(guī)劃滾動(dòng)時(shí)，需重新進(jìn)行調(diào)查。有些城市，雖進(jìn)行了大規(guī)模的綜合交通調(diào)查，但在規(guī)劃時(shí)，僅少量調(diào)查結(jié)果被應(yīng)用，大部分被浪費(fèi)。總體來說，目前我國的交通調(diào)查資料利用率很低。
⑧交通信息采集手段落后。我國目前城市交通信息的采集基本上還是用比較原始的人工方法，自動(dòng)化程度很低。如交通流量、車速等信息的采集基本上還是用記數(shù)法，現(xiàn)代化的交通檢測(cè)手段沒有被普及；居民出行調(diào)查常采用家訪法；土地利用、人口分布等信息用原始的圖上量面積方法，掃瞄儀等現(xiàn)代化設(shè)備沒有被廣泛應(yīng)用。
(2)GIS在城市交通信息系統(tǒng)中應(yīng)用
GIS(GeographiclnformationSystem)是一種基于計(jì)算機(jī)軟硬件支持的空間和空間屬性數(shù)據(jù)庫的地理信息系統(tǒng)，由于它的綜合功能、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域及在決策中的綜合效能，最近十多年得到了迅猛發(fā)展。特別是近幾十年計(jì)算機(jī)軟硬件價(jià)格下降及技術(shù)的進(jìn)步，GIS在城市的規(guī)劃建設(shè)和管理部門迅速推廣應(yīng)用，取得了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，GIS同樣也能成為城市交通規(guī)劃、建設(shè)及城市交通管理的有力工具。
GIS是利用計(jì)算機(jī)軟硬件的支持，對(duì)數(shù)據(jù)和信息(包括圖紙和表格)按地理坐標(biāo)和空間位置進(jìn)行收集、輸入、存貯、編輯、查詢、檢索、顯示和管理，以及對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析的綜合技術(shù)。GIS一般包括四個(gè)子系統(tǒng)：①數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)。借助于一定的技術(shù)手段，如數(shù)字化儀、掃描儀等將圖片數(shù)字化，或通過實(shí)地測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)以及空間物體的屬性數(shù)據(jù)按一定的格式輸入計(jì)算機(jī)，建立相關(guān)的地理數(shù)據(jù)庫。②數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。把空間數(shù)據(jù)以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形式組織、分類、整理、運(yùn)算，并進(jìn)行綜合管理，為用戶相應(yīng)的操作、分析、顯示等的空間和非空間的查詢進(jìn)行快速檢索服務(wù)。⑧數(shù)據(jù)輸出或顯示子系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)終端輸出全部或選擇性的部分?jǐn)?shù)據(jù)或圖形信息，為用戶提供直觀的圖象和圖形。④空間分析子系統(tǒng)。對(duì)這種空間信息根據(jù)用戶咨詢目的進(jìn)行空間分析，建立空間事物的綜合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模擬及預(yù)測(cè)。
考察GIS的功能可以實(shí)現(xiàn)：利用GIS進(jìn)行城市交通的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理，能大大提高工作效率及成果水平，尤其是對(duì)城市交通規(guī)劃。因?yàn)槌鞘薪煌ㄒ?guī)劃所要處理、分析的數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)字模型復(fù)雜、規(guī)劃成果或分析結(jié)果的表示要求多樣化，利用GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)懾人功能、數(shù)據(jù)管理功能、圖形顯示功能及空間分析功能，能使上述問題變得十分容易。可以說，GIS是進(jìn)行城市交通規(guī)劃的最有利的輔助工具，在我國當(dāng)前大規(guī)模的城市交通規(guī)劃建設(shè)時(shí)期，在城市交通規(guī)劃中推廣應(yīng)用GIS，更具有特別重要的意義，必將產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
GIS的發(fā)展已有30年的歷史，但其突破性的進(jìn)展是在計(jì)算機(jī)高度發(fā)達(dá)后的80年代末期，并已在發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。GIS在交通工程中的應(yīng)用始于80年代，交通工程GIS系統(tǒng)的特殊性在于依靠宏觀的GIS地理信息系統(tǒng)的一切環(huán)境外，還必須具有交通工程特有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及處理一般交通工程問題的能力，如交通需求預(yù)測(cè)、車流路徑選擇、道路通行能力分析、交通質(zhì)量評(píng)價(jià)、交叉通信號(hào)配時(shí)及延誤、排隊(duì)分析等。
交通工程GIS發(fā)展最快的是美國，近幾年來已有上百個(gè)交通工程GIS軟件問世，由美國凱力浦(Caliper)公司開發(fā)的TransCAD交通工程GIS軟件系統(tǒng)，可以說明是GIS在交通工程應(yīng)用的一大突破，并且由于其使用方便、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。利用TransCAD進(jìn)行紐約肯尼迪國際機(jī)場(chǎng)綜合交通規(guī)劃、管理就是GIS在交通工程中應(yīng)用的一個(gè)成功的例子。
我國GIS的技術(shù)開發(fā)和研究起步較晚。1987年由國家計(jì)委和中國科學(xué)院建立的資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)志著我國GIS研究的開始。1988年結(jié)合世界銀行貸款的三個(gè)中等城市(洛陽、沙市和常州)的城市建設(shè)項(xiàng)目建立城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)，標(biāo)志著我國城市地理信息系統(tǒng)開發(fā)的開始。但GIS在城市交通規(guī)劃及交通工程方面的應(yīng)用，在我國幾乎還是空白。
(3)用于現(xiàn)代化交通管理的城市交通信息系統(tǒng)
城市交通信息系統(tǒng)不僅在城市交通規(guī)劃、建設(shè)中起著十分重要的作用，它同樣是進(jìn)行城市交通現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)，倍受西方發(fā)達(dá)國家的重視。在這些國家，城市交通工程建設(shè)已進(jìn)入現(xiàn)代化的交通管理階段，其主要工作為兩個(gè)方面：①城市交通需求管理(TDM)。通過交通需求的管理，減少不必要的出行量，降低道路交通負(fù)荷以緩解交通狀況。②城市交通系統(tǒng)管理(TSM)。通過交通系統(tǒng)管理，提高現(xiàn)有交通設(shè)施的運(yùn)輸能力及運(yùn)輸效率，以緩解交通緊張狀況。而進(jìn)行交通需求管理及交通系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)，都是城市交通信息(特別是實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)交通流信息)的獲取與傳遞。發(fā)達(dá)國家非常重視城市交通信息系統(tǒng)，投入了大量的財(cái)力、物力、人力進(jìn)行研究與開發(fā)。如歐共體12國正在研制的基于衛(wèi)星通訊的現(xiàn)代化智能車一路一運(yùn)輸環(huán)境系統(tǒng)DRIVE研究計(jì)劃中，就投入了大量的資金對(duì)交通信息系統(tǒng)進(jìn)行研究。，在研究經(jīng)費(fèi)達(dá)1億歐洲貨幣單位的DRIVE計(jì)劃一期工程中，有近1／3的研究項(xiàng)目為道路交通信息RTI(Road Traffic lnformation)的研制與開發(fā)，包括道路交通信息的獲取、傳送、管理及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立。研究經(jīng)費(fèi)達(dá)4億歐洲貨幣單位的DRIVE計(jì)劃二期工程，其研究主題就是現(xiàn)代化交通信息系統(tǒng)(DRIVE Ⅱ：ATT―The Advanced Transport Telematics)。研究計(jì)劃包括了交通需求管理信息系統(tǒng)、旅行交通信息系統(tǒng)、集成化城市交通管理信息系統(tǒng)、集成化城際交通管理信息系統(tǒng)、駕駛員救援與合作駕駛信息系統(tǒng)、貨運(yùn)與車隊(duì)管理信息系統(tǒng)及公共交通管理信息系統(tǒng)的建立、信息采集技術(shù)、傳送技術(shù)及硬件設(shè)備開發(fā)。
我國目前處于大規(guī)模建設(shè)時(shí)期，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)是我國當(dāng)前的當(dāng)務(wù)之急，但由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，我國部分沿海城市將率先進(jìn)入現(xiàn)代化行列，城市現(xiàn)代化交通管理技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)盡早開展。我國目前對(duì)在城市現(xiàn)代化交通管理中起基礎(chǔ)作用的交通管理信息系統(tǒng)尚未開展研究，應(yīng)引起有關(guān)部門的重視。
2．城市交通信息系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo)
適應(yīng)我國當(dāng)前大規(guī)模城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求，要統(tǒng)一城市交通規(guī)劃的交通調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)，建立全國通調(diào)查數(shù)據(jù)庫，供未進(jìn)行過大規(guī)模交通調(diào)查的城市在進(jìn)行交通規(guī)劃時(shí)類比、參考。同時(shí)，要建立標(biāo)準(zhǔn)化的城市交通規(guī)劃GIS系統(tǒng)，積極在國內(nèi)推廣應(yīng)用，并開展現(xiàn)代化城市交通管理信息系統(tǒng)的研制，爭(zhēng)取達(dá)到國際80年代初同行業(yè)的先進(jìn)水平。
3．城市交通信息系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容
(1)規(guī)范化城市交通調(diào)查內(nèi)容、調(diào)查技術(shù)、調(diào)查方法研究
研究城市交通規(guī)劃的規(guī)范化調(diào)查項(xiàng)目、調(diào)查內(nèi)容、調(diào)查方法及調(diào)查技術(shù)；研究不同層次規(guī)劃(遠(yuǎn)景城市發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、中長(zhǎng)期城市綜合交通規(guī)劃、近期城市交通治理規(guī)劃、城市交通滾動(dòng)規(guī)劃)的調(diào)查內(nèi)容及調(diào)查方法；建立規(guī)范化交通調(diào)查指南。
(2)城市交通規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)
開發(fā)城市交通規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫技術(shù)，收集國內(nèi)已調(diào)查的城市交通信息資料，按城市性質(zhì)、區(qū)域規(guī)模、人口規(guī)模等建立數(shù)據(jù)庫，研究城市交通規(guī)劃信息數(shù)據(jù)庫的維護(hù)及更新技術(shù)。
(3)出行特征參數(shù)與城市性質(zhì)、規(guī)模相關(guān)關(guān)系研究
廣泛收集國內(nèi)的城市交通調(diào)查資料，研究并建立居民出行特征參數(shù)(如居民平均日出行次數(shù)、各目的出行次數(shù)、交通方式比例)、車輛出行特征參數(shù)(如車輛平均日出行次數(shù)、平均出行距離)等與城市性質(zhì)、城市規(guī)模的相關(guān)關(guān)系，供同類城市進(jìn)行交通規(guī)劃或規(guī)劃滾動(dòng)作類比、參考。
(4)適合中國國情的城市交通工程GIS系統(tǒng)開發(fā)
開發(fā)適合于我國城市交通工程的基本GIS系統(tǒng)，加強(qiáng)交通工程所特有的交通數(shù)據(jù)獲取功能，增加交通分析功能(如網(wǎng)絡(luò)分析功能、交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能、交通需求預(yù)測(cè)功能、道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃功能、公共交通線網(wǎng)規(guī)劃功能)，建立交通工程標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(如各種圖示圖例、道路規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)、交通信號(hào)燈標(biāo)準(zhǔn)、交通狀況標(biāo)準(zhǔn)等)；研究已有的交通工程標(biāo)準(zhǔn)軟件與GIS的接口技術(shù)或轉(zhuǎn)換技術(shù)。
第7篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
關(guān)鍵詞 高階Delaunay三角網(wǎng);局部極小;釘螺螺情;信息系統(tǒng)
中圖分類號(hào)TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1674-6708(2010)21-0181-02
0 引言
血吸蟲病使全世界近6億人口受害,血吸蟲主要是在釘螺中繁殖和傳播[1]。在我國現(xiàn)有釘螺面積的95.5%分布于長(zhǎng)江流域的湖沼地區(qū),并具有如下特點(diǎn):湖區(qū)地形、地貌復(fù)雜,植被多樣,水位無法控制;水流沖刷、泥沙淤積等影響灘地崩漲,釘螺孳生環(huán)境不斷形成;釘螺隨季節(jié)性洪水?dāng)U散,導(dǎo)致有螺面積不斷增加 [2]。傳統(tǒng)的釘螺分布情況都是依靠人工統(tǒng)計(jì),效率低下,同時(shí)準(zhǔn)確率不高。
隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及,地理信息系統(tǒng)(Geographic Information Systems,GIS)己被應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域,包括:環(huán)境資源控制;重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估;建立生態(tài)模型等,給人們生活帶來了巨大的幫助[3]。GIS的最大特點(diǎn)就是能夠把事物空間特征和屬性特征結(jié)合在一起進(jìn)行處理,釘螺的分布與環(huán)境空間特征緊密相關(guān),且具有一定的空間區(qū)域性。
在數(shù)字地形建模(Digital Elevation Model,DEM)中,不規(guī)則三角網(wǎng)(Triangulated Irregular Network,TIN)通過從不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)生成的連續(xù)三角面來逼近地形表面。TIN模型在某一特定分辨率下可用更少的空間和時(shí)間更精確地表示更加復(fù)雜的表面。特別當(dāng)?shù)匦伟罅刻卣魅鐢嗔丫€、構(gòu)造線時(shí),TIN模型能更好地顧及這些特征從而能更精確合理地表達(dá)地表形態(tài),因而在GIS中被廣泛使用[4]。在DEM中,Delaunay三角網(wǎng)是一種有效的方法,然而有時(shí)用Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)建TIN時(shí)會(huì)出現(xiàn)人工大壩(artificial dam)和局部極小(local minimum)現(xiàn)象。為了使得地形模型具有更高的精度和逼真度,就需要有效地減少人工大壩的數(shù)量和局部極小的數(shù)量,而運(yùn)用高階Delaunay三角網(wǎng)能使局部極小現(xiàn)象得到有效改善。
1 基本概念及相關(guān)性質(zhì)
1.1三角剖分與Delaunay剖分
如何把一個(gè)散點(diǎn)集合剖分成不均勻的三角形網(wǎng)格是構(gòu)建三角網(wǎng)的基本問題。假設(shè)V是二維實(shí)數(shù)域上的有限點(diǎn)集,邊e是一封閉線段,e由點(diǎn)集V中的點(diǎn)構(gòu)成,E為e的集合。則該點(diǎn)集V的一個(gè)三角剖分T=(V,E)就是一個(gè)滿足以下條件的平面圖G:1)除了端點(diǎn),平面圖中的邊不包含點(diǎn)集中的任何點(diǎn);2)任意兩條邊不能相交;3)平面圖中所有的面都是三角面,且所有三角面的合集是散點(diǎn)集V的凸包。
在實(shí)際中運(yùn)用的三角剖分,最多的就是由俄國數(shù)學(xué)家B.Delaunay于1934年發(fā)現(xiàn)的Delaunay三角剖分,它屬于一種特殊的三角剖分。假設(shè)E中有一條由端點(diǎn)a,b組成的邊e,某邊滿足以下條件:存在一個(gè)圓經(jīng)過a,b兩點(diǎn),圓內(nèi)不含點(diǎn)集V中任何其他的點(diǎn),則該邊為Delaunay邊。如果點(diǎn)集V的一個(gè)三角剖分T只包含Delaunay邊,那么該三角剖分稱為Delaunay三角剖分。Delaunay三角剖分必須符合以下兩個(gè)重要的準(zhǔn)則:
1)空?qǐng)A特性:Delaunay三角網(wǎng)是唯一的,即任意四點(diǎn)不能共圓,在Delaunay三角網(wǎng)中任一三角形的外接圓內(nèi)不會(huì)有其它點(diǎn)存在。
2)最大化最小角特性:在點(diǎn)集形成的所有三角剖分中,Delaunay三角剖分所形成的三角形的最小角最大,即當(dāng)兩個(gè)相鄰的三角形構(gòu)成凸四邊形的對(duì)角線相互交換后,形成的六個(gè)內(nèi)角的最小角不再增大。所以,Delaunay 三角網(wǎng)是“最接近于規(guī)則化的”的三角網(wǎng)。
1.2 Delaunay三角剖分算法
在Delaunay三角網(wǎng)的生成算法中,經(jīng)常采用的是Lawson算法和Bowyer-Watson算法。在Lawson算法中,一般三角網(wǎng)經(jīng)過局部?jī)?yōu)化過程LOP (Local Optimization Procedure)處理即可成為Delaunay三角網(wǎng)。其操作步驟為:1)將兩個(gè)具有共同邊的三角形合成一個(gè)多邊形;2)根據(jù)最大空?qǐng)A準(zhǔn)則,檢查第四個(gè)頂點(diǎn)是否在三角形的外接圓之內(nèi);3)如果在,則對(duì)調(diào)對(duì)角線以完成局部?jī)?yōu)化過程處理,其處理過程如圖1所示。
2 高階Delaunay三角網(wǎng)生成算法
2.1高階Delaunay 三角網(wǎng)
高階Delaunay 三角網(wǎng)是Delaunay 三角網(wǎng)的一種擴(kuò)展,也稱為k_階Delaunay 三角網(wǎng),即三角網(wǎng)中的每個(gè)三角形的外接圓內(nèi)至多包含k 個(gè)點(diǎn),其中k 為正整數(shù)[7]。設(shè)u,v是Delaunay三角網(wǎng)內(nèi)的兩個(gè)頂點(diǎn),如果存在一個(gè)圓通過u,v兩點(diǎn),且其內(nèi)部至多包含k個(gè)點(diǎn),則uv稱為一條k階的Delaunay邊,簡(jiǎn)稱k-OD邊。如果一個(gè)三角形的外接圓內(nèi)至多包含k個(gè)點(diǎn),則這個(gè)三角形稱為k階Delaunay三角形,簡(jiǎn)稱k-OD三角形。如果一個(gè)三角網(wǎng)的每個(gè)三角形都是k-OD三角形,則稱這個(gè)三角網(wǎng)是k階Delaunay三角網(wǎng),簡(jiǎn)稱k-OD三角網(wǎng)。
2.2 高階Delaunay 三角網(wǎng)生成算法
高階Delaunay三角網(wǎng)生成算法是在Delaunay三角網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。輸入為:具有釘螺分布坐標(biāo)值的點(diǎn)集數(shù)組D和階數(shù)k,輸出為:點(diǎn)集P的k-階Delaunay三角剖分S。具體實(shí)現(xiàn)過程為:1)進(jìn)行初始化,輸入D的值和k的值;2)對(duì)點(diǎn)集D按照Lawson算法進(jìn)行Delaunay三角剖分;3)確定所有可用k-OD 邊,即確定Delaunay三角網(wǎng)內(nèi)所有非連線的兩個(gè)點(diǎn)形成的邊是否為可用k-OD邊,要確定某一k-OD 邊uv是否為可用k-OD 邊,就是要判斷uv是否屬于一個(gè)k-OD三角網(wǎng);4)在Delaunay三角網(wǎng)內(nèi)插入可用的k-OD邊,如果待插入的邊與已插入邊相交,就不插入該邊,否則插入該邊;5)對(duì)插入的k-OD邊的閉包進(jìn)行k-OD三角剖分;6)輸出D的k-階Delaunay三角網(wǎng)S[8]。
3 高階Delaunay 三角網(wǎng)的應(yīng)用
Delaunay三角網(wǎng)具有良好的特性,常采用構(gòu)造TIN的方法構(gòu)造Delaunay三角網(wǎng),并在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、科學(xué)計(jì)算可視化、自然科學(xué)、特別是在地學(xué)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。而高階Delaunay三角網(wǎng)可以盡量減少人工大壩的數(shù)量和局部極小的數(shù)量,尤其應(yīng)用于水文分析和排水線設(shè)計(jì)方面。釘螺螺情信息系統(tǒng)研究的是釘螺孽生地各個(gè)指定范圍的格網(wǎng)中的釘螺數(shù)目,并按照網(wǎng)格釘螺數(shù)目以不同的顏色顯示釘螺分布的狀況,根據(jù)釘螺分布方式能夠確定具體的地理空間位置上的釘螺數(shù),這樣能夠更加精確地得到某個(gè)物理空間位置上的釘螺分布情況及空間特征情況,所以準(zhǔn)確得到物理空間分布情況十分重要。實(shí)驗(yàn)表明,將本文的高階Delaunay三角網(wǎng)應(yīng)用到對(duì)釘螺螺情的分析系統(tǒng)中,能有效地減少了在地形邊界上出現(xiàn)的局部極小數(shù)量,使得到的剖分更適和實(shí)際地形,從而準(zhǔn)確地把握地形分布情況。
4 結(jié)論
本文從釘螺螺情的現(xiàn)實(shí)需求中分析出GIS和三角網(wǎng)應(yīng)用到釘螺螺情信息系統(tǒng)中的必要性。在三角網(wǎng)剖分到Delaunay三角網(wǎng)的建立基礎(chǔ)上,討論了Delaunay三角網(wǎng)的基本概念和相關(guān)特性,并在Delaunay三角網(wǎng)的基礎(chǔ)上引入了高階Delaunay三角網(wǎng),將其應(yīng)用到釘螺螺情信息系統(tǒng)中。實(shí)驗(yàn)表明,高階Delaunay三角網(wǎng)能夠有效地減少地形中局部極小的數(shù)量,采用高階Delaunay三角網(wǎng)建立的地形模型更接近于實(shí)際地形,使得對(duì)地形情況把握更為準(zhǔn)確。
參考文獻(xiàn)
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第8篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
關(guān)鍵詞：地理學(xué) 前言探索 特點(diǎn)問題
一、學(xué)術(shù)研究的前沿探索
1.全球變化及其區(qū)域響應(yīng)研究
全球變化研究是20世紀(jì)80年代國際學(xué)術(shù)界為迎接人類所面臨的資源、環(huán)境和發(fā)展問題而設(shè)計(jì)和實(shí)施的研究計(jì)劃，是人類歷史上最為龐大的超級(jí)科學(xué)計(jì)劃。全球變化研究在過去、現(xiàn)在和未來，都是地理學(xué)的重要研究領(lǐng)域。全球變化及其區(qū)域響應(yīng)涉及古地理環(huán)境演變、土地利用和土地覆被變化、減輕自然災(zāi)害、典型區(qū)域環(huán)境定位研究以及全球環(huán)境變化的對(duì)策等眾多領(lǐng)域。我國的青藏高原、黃土高原等區(qū)域和全球環(huán)境變化關(guān)系密切，正是地理學(xué)研究可以發(fā)揮特長(zhǎng)、顯示才干的領(lǐng)域。
2.陸地表層過程和格局的綜合研究
地理學(xué)的傳統(tǒng)研究領(lǐng)域是發(fā)生在陸地表層各種自然和人文現(xiàn)象的空間分異和空間組織。20世紀(jì)60年代以來，國內(nèi)地理學(xué)界發(fā)展了地表熱量與水分平衡、地理環(huán)境中化學(xué)元素的遷移轉(zhuǎn)化以及生物群落與其環(huán)境之間的物質(zhì)、能量的交換等三個(gè)過程研究的方向，國內(nèi)外地理學(xué)界也發(fā)展了用社會(huì)科學(xué)理論解釋空間格局的人文地理方向。在這些方向上，自然地理學(xué)研究注重野外定點(diǎn)觀測(cè)和室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)研究，人文地理注重地理空間人流和物流的調(diào)查分析。
3.自然資源保障和生態(tài)環(huán)境建設(shè)研究
水資源、土地資源和生物資源是地球人類家園支撐系統(tǒng)的重要組成部分。長(zhǎng)期以來掠奪式的開發(fā)和不合理的經(jīng)營管理，導(dǎo)致自然資源枯竭、環(huán)境退化和生物多樣性喪失等一系列問題，這些問題成為制約我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙。可持續(xù)發(fā)展要求在不同尺度的區(qū)域內(nèi)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口、資源、環(huán)境保持協(xié)調(diào)的關(guān)系。因此，應(yīng)綜合研究我國各類自然資源的格局、過程和動(dòng)態(tài)，從整體出發(fā)，研究各類自然資源之間的相互關(guān)系，揭示其組合特征和演變規(guī)律。研究自然資源和生態(tài)環(huán)境之間，不同區(qū)域的資源與環(huán)境之間，特別是人類活動(dòng)與資源、環(huán)境之間的相互關(guān)系，揭示自然資源的時(shí)空變化規(guī)律并評(píng)估自然資源開發(fā)利用的環(huán)境效應(yīng)，闡明人類經(jīng)營活動(dòng)對(duì)自然資源和生態(tài)環(huán)境的影響，提出其調(diào)控機(jī)制和對(duì)策。土地退化生態(tài)環(huán)境惡化具有明顯的區(qū)域差異，要?jiǎng)澐植煌纳鷳B(tài)類型，對(duì)其成因機(jī)制、動(dòng)態(tài)過程和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，提出宏觀整治戰(zhàn)略及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的途徑和措施。
4.區(qū)域可持續(xù)發(fā)展及人地系統(tǒng)的機(jī)理和調(diào)控研究
可持續(xù)發(fā)展是整個(gè)人類社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)，協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基本手段，而人地關(guān)系的協(xié)調(diào)需要從全球、國家和地區(qū)等不同尺度和層次上進(jìn)行。人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源、環(huán)境和生態(tài)等可持續(xù)發(fā)展的核心問題以及它們之間的相互關(guān)系，無不表現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異。不同的地域，其人口、資源、環(huán)境和發(fā)展的內(nèi)涵也不同。區(qū)域尺度的可持續(xù)發(fā)展研究是地理學(xué)更能發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域。
5.地球信息科學(xué)、技術(shù)和“數(shù)字地球”研究
地球信息科學(xué)是地球系統(tǒng)科學(xué)、空間技術(shù)和信息科學(xué)等交叉、融合的產(chǎn)物。它以信息流為手段研究地球系統(tǒng)的物質(zhì)流、能量流和人流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和方式。由于地球信息科學(xué)的多學(xué)科性，它能夠?yàn)榈厍蛳到y(tǒng)中許多研究領(lǐng)域的綜合、大型地學(xué)問題的解決和研究提供強(qiáng)有力的支持，以至于全新的研究和解決方案。地球信息科學(xué)的形成和發(fā)展，標(biāo)志著信息時(shí)代地球科學(xué)的研究方向，有著廣泛的社會(huì)需求。
地球空間信息技術(shù)的發(fā)展，使得人類有能力對(duì)全球性問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，促進(jìn)了地球系統(tǒng)科學(xué)研究的現(xiàn)代化和信息化。“數(shù)字地球”的核心思想是用數(shù)字化手段，整體性地研究解決地球問題和最大限度地利用信息資源。它不僅為地球可視化提供平臺(tái)，而且為地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)基本模型框架。利用這個(gè)框架，可以重演地球整體各圈層的演變與相互作用的歷史、評(píng)價(jià)現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)未來。地球信息科學(xué)研究則為“數(shù)字地球”關(guān)鍵技術(shù)的解決奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，其發(fā)展將有助于推動(dòng)“數(shù)字地球戰(zhàn)略與中國對(duì)策”的研究。
二、結(jié)合實(shí)踐的熱點(diǎn)問題
1.資源環(huán)境問題
人與自然的關(guān)系體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是人類對(duì)自然的影響與作用，包括從自然界索取資源與空間，享受生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)功能，向環(huán)境排放廢棄物；二是自然對(duì)人類的影響與反作用，包括資源環(huán)境對(duì)人類生存發(fā)展的制約，自然災(zāi)害、環(huán)境污染與生態(tài)退化對(duì)人類的負(fù)面影響。
《國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要 （2006-2020年）》指出：改善生態(tài)與環(huán)境是事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高的重大問題。我國環(huán)境污染嚴(yán)重；生態(tài)系統(tǒng)退化加劇；污染物無害化處理能力低；全球環(huán)境問題已成為國際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，亟待提高我國參與全球環(huán)境變化合作能力。綱要列出的資源環(huán)境“重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題”有：水資源優(yōu)化配置與綜合開發(fā)利用、綜合資源區(qū)劃、生態(tài)脆弱區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)重建、全球環(huán)境變化監(jiān)測(cè)與對(duì)策、城市生態(tài)居住環(huán)境質(zhì)量保障、重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防御。綱要提出的“科學(xué)前沿問題”和“面向國家重大戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)研究”中涉及資源環(huán)境問題的有：地球系統(tǒng)過程與資源、環(huán)境和災(zāi)害效應(yīng)，人類活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)的影響機(jī)制，全球變化與區(qū)域響應(yīng)。
2.城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展
隨著我國新型城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，以“人地關(guān)系的地域系統(tǒng)”為研究對(duì)象，以探求可持續(xù)發(fā)展機(jī)制及對(duì)策為己任的現(xiàn)代地理學(xué)有著廣闊的研究領(lǐng)域。城市地理學(xué)是近年來世界和我國地理學(xué)科中發(fā)展速度最快、應(yīng)用性最強(qiáng)、學(xué)術(shù)思想最活躍的分支學(xué)科之一。城市地理學(xué)研究歷來有兩大走向：一是把城市作為“點(diǎn)”，研究區(qū)域的城鎮(zhèn)體系；二是把城市作為“面”，研究城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。從應(yīng)用角度看，兩者均是為城市和區(qū)域規(guī)劃發(fā)展服務(wù)。目前的研究熱點(diǎn)與學(xué)術(shù)前沿主要集中于以下方面：城市化與鄉(xiāng)村城市化機(jī)制和體制創(chuàng)新研究，城市體系與城市群（都市區(qū)、都市連綿區(qū)）的研究，大城市空間擴(kuò)展與社會(huì)空間、感應(yīng)空間的研究，信息化與城市發(fā)展研究，城市可持續(xù)發(fā)展研究等。
3.區(qū)域統(tǒng)籌發(fā)展
統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展的提出既是中國區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略理論發(fā)展的結(jié)果，又是中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)思想。科學(xué)發(fā)展觀是堅(jiān)持以人為本，全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展觀，從區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度說，全面發(fā)展就是發(fā)達(dá)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)等各種地區(qū)都要得到發(fā)展；協(xié)調(diào)發(fā)展就是各種區(qū)域問題基本得到解決、區(qū)域關(guān)系融洽、區(qū)域處于良性互動(dòng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)；可持續(xù)發(fā)展就是區(qū)域發(fā)展具有持續(xù)發(fā)展的能力，重點(diǎn)是加強(qiáng)資源和環(huán)境的保護(hù)，注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)，建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展是科學(xué)發(fā)展觀在區(qū)域?qū)用娴膽?zhàn)略要求。通過統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)的發(fā)展目標(biāo)，縮小區(qū)域發(fā)展的差距，從區(qū)域的層面為和諧社會(huì)的建設(shè)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.生態(tài)文明建設(shè)
黨的十報(bào)告中指出，加快建立生態(tài)文明制度，健全國土空間開發(fā)、資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的體制機(jī)制，推動(dòng)形成人與自然和諧發(fā)展現(xiàn)代化建設(shè)新格局。因此生態(tài)文明及其首要任務(wù)優(yōu)化國土空間開發(fā)格局成為地理學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。生態(tài)文明是人類文明發(fā)展的一個(gè)新的階段，是人類遵循人、自然、社會(huì)和諧發(fā)展這一客觀規(guī)律而取得的物質(zhì)與精神成果的總和；是以人與自然、人與人、人與社會(huì)和諧共生、良性循環(huán)、全面發(fā)展、持續(xù)繁榮為基本宗旨的文化倫理形態(tài)。在我國資源環(huán)境壓力已較大的背景下，如何在有限的國土空間合理布局，以承載人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張帶來的高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，使我國生態(tài)脆弱和環(huán)境惡化的地區(qū)得到保護(hù)和改善，使大都市區(qū)、城市密集區(qū)、經(jīng)濟(jì)帶等實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，關(guān)系到國家的長(zhǎng)治久安。
三、面向未來的發(fā)展趨勢(shì)
1.人文地理和自然地理高度綜合
長(zhǎng)期以來，自然地理和人文地理割裂對(duì)立的二元論阻礙了地理學(xué)整體綜合研究的發(fā)展。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的作用越來越大，其影響也愈加顯著。地理學(xué)應(yīng)十分重視人文因素的影響及其反饋的研究，重視和發(fā)展與人文因素有關(guān)的分支學(xué)科，并促進(jìn)其與自然地理學(xué)各學(xué)科間的滲透和融合。在人類對(duì)自然環(huán)境影響日益強(qiáng)烈的今天，人地關(guān)系更緊密地交織在一起，并且擴(kuò)展成為全球環(huán)境變化問題。
2.深化微觀研究，探究地理事物的成因和變化機(jī)理
從發(fā)展趨勢(shì)看，微觀研究的深化主要表現(xiàn)在由靜態(tài)、類型和結(jié)構(gòu)的研究轉(zhuǎn)變向動(dòng)態(tài)、過程和機(jī)理的研究以及進(jìn)一步的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、優(yōu)勢(shì)調(diào)控和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等。自然地理側(cè)重生物、化學(xué)和物理過程的研究，人文地理側(cè)重經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)過程的探討。注重物質(zhì)遷移過程的物理、化學(xué)、生物學(xué)和人文機(jī)理， 物質(zhì)在多界面轉(zhuǎn)化和傳輸過程等方面的研究。從不同的物質(zhì)尺度， 對(duì)地形發(fā)育、徑流形成、環(huán)境演變、污染物遷移、土壤發(fā)生形成、植被演替、土地退化、城市化等地理過程進(jìn)行深入的研究。
3.進(jìn)一步拓展地理學(xué)的應(yīng)用研究領(lǐng)域
在地理信息系統(tǒng)快速發(fā)展的20多年，地理學(xué)不僅僅在決策支持方面，在涉及區(qū)域和空間問題的管理方面也拓展了許多應(yīng)用領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代以前，地理學(xué)的決策支持研究在我國主要集中在農(nóng)業(yè)發(fā)展、工業(yè)的資源開發(fā)和利用、重大項(xiàng)目的選址、區(qū)劃和區(qū)域規(guī)劃領(lǐng)域。隨著環(huán)境問題越來越受到政府和社會(huì)的重視，資源保護(hù)、環(huán)境建設(shè)、災(zāi)害防治、城市和農(nóng)村發(fā)展等問題成為地理學(xué)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)，以GIS技術(shù)應(yīng)用為龍頭的地理信息和3S技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化也以前所未有的速度發(fā)展起來，有力地增強(qiáng)了地理學(xué)研究成果的應(yīng)用價(jià)值。
4.研究方法和技術(shù)的現(xiàn)代化
地理學(xué)經(jīng)歷了從個(gè)別地理知識(shí)的記載到地理現(xiàn)象的歸納解釋，從定性的文字描述到定量化揭示地理現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展規(guī)律的過程，從最初的多元統(tǒng)計(jì)與線性規(guī)劃的應(yīng)用，到后來系統(tǒng)科學(xué)、灰色描述、模擬實(shí)驗(yàn)在人地相互關(guān)系、自然過程模擬、社會(huì)發(fā)展因子相關(guān)分析等方面的應(yīng)用，到今天對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的建立和應(yīng)用，大大提高了地理研究的效率和質(zhì)量。地理學(xué)的研究對(duì)象也從點(diǎn)到面、由微觀到宏觀、由區(qū)域到全球。地理學(xué)研究技術(shù)手段的豐富達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度，可以認(rèn)為當(dāng)代地理學(xué)也正在從經(jīng)驗(yàn)科學(xué)走向?qū)嶒?yàn)科學(xué)。
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第9篇：地理信息系統(tǒng)研究方向范文
【 關(guān)鍵詞 】 地質(zhì)災(zāi)害；GIS；預(yù)警預(yù)報(bào)；二次開發(fā)
Study on Geological Disasters Forecasting and Warning System based on GIS
He Dong-cai
（College of Mining Engineering， Taiyuan University of Technology ShangxiTaiyuan 030024）
【 Abstract 】 The rapidly development of GIS technology provide a new way to understand geo-information for us， it also makes dynamic warning of geological disasters become possible. Paper study forecasting and warning system of geological disasters in X City， Shanxi Province， basing on geological meteorological data.
【 Keywords 】 geological disasters；gis； forecasting and warning； secondary development
1 引言
近年來，人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重，致使地質(zhì)災(zāi)害頻繁的發(fā)生，因此，一方面各種地質(zhì)災(zāi)害是已經(jīng)變成嚴(yán)重制約社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一；另一方面受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約加之地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)其本身的地點(diǎn)、時(shí)間、方式、規(guī)模的不確定性影響，導(dǎo)致雖然民眾與政府都對(duì)它的危害性有深入認(rèn)識(shí)，但仍然只能調(diào)用有限的資源和采取有限的措施來應(yīng)對(duì)地質(zhì)害的發(fā)生，且在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)決策時(shí)缺乏依據(jù)，致使其存在一定的盲目性。
早期的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)主要是專家根據(jù)地質(zhì)基礎(chǔ)資料和野外調(diào)查進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害敏感性判斷和評(píng)價(jià)，稱之為專家評(píng)價(jià)法。該方法的評(píng)價(jià)精度受到野外調(diào)查的詳細(xì)程度和專家的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)制約。近年來，隨著GIS技術(shù)的發(fā)展和成熟，GIS與數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)理論、多元統(tǒng)計(jì)分析、統(tǒng)計(jì)模型、多元回歸模型、模糊數(shù)學(xué)等相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型方法正在成為地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的研究熱門。
對(duì)于包括滑坡、崩塌、泥石流等在內(nèi)的各種地質(zhì)災(zāi)害來講，雖然各種不同種類、各類個(gè)體災(zāi)害之間存在著較大的差異，其形成機(jī)理也各有不同，但究其本源，它們都是受到特定的地質(zhì)環(huán)境與特定的誘發(fā)因素的疊加影響下發(fā)生的，而這些疊加誘因都是與地理空間信息緊密相關(guān)的。GIS軟件與技術(shù)可以成熟的對(duì)上述地質(zhì)災(zāi)害誘因數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)、編輯和管理，同時(shí)也可以進(jìn)行多圖層之間的組合操作，疊加專業(yè)分析模型，可以實(shí)現(xiàn)從時(shí)間和空間上預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的范圍分布和發(fā)生的概率。本文在某市數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性程度評(píng)價(jià)模型，并開發(fā)了原型系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)基于GIS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警。
2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法
地質(zhì)災(zāi)害就是受到各種人為地質(zhì)活動(dòng)和自然因素的組合作用，導(dǎo)致地質(zhì)地理環(huán)境發(fā)生漸進(jìn)式，甚至是突發(fā)式的變化，并最終造成各種財(cái)產(chǎn)、生命損失的事件與現(xiàn)象。因此，地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)具有突發(fā)性、非確定性、高非線性與復(fù)雜性的顯著特點(diǎn)，它是一個(gè)復(fù)雜的耗散體系與開放式系統(tǒng)。利用GIS中的空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)可能的致災(zāi)因子與和地質(zhì)災(zāi)害有關(guān)的各種空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從多角度（時(shí)間與空間）對(duì)地質(zhì)災(zāi)害和導(dǎo)致其發(fā)生的致災(zāi)因素之間的關(guān)系進(jìn)行分析、比較、統(tǒng)計(jì)，最終達(dá)到預(yù)測(cè)、評(píng)估各類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率、規(guī)模的目標(biāo)。
除此之外，地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)、評(píng)估還需考慮其潛在災(zāi)害發(fā)生強(qiáng)度和歷史災(zāi)害發(fā)生強(qiáng)度兩方面的因素。其中潛在災(zāi)害發(fā)生強(qiáng)度指可能導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的各種致災(zāi)因子的形成充分度，也就是說，已經(jīng)形成的致災(zāi)因子越多、越充分，即代表發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率就越大。而歷史災(zāi)害發(fā)生強(qiáng)度是指待評(píng)估地區(qū)歷史上已經(jīng)發(fā)生過的地質(zhì)災(zāi)害的次數(shù)、強(qiáng)度、規(guī)模、密度與頻率等，即越頻繁發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地區(qū)，越可能繼續(xù)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。綜上所述，在進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警之前就需要先進(jìn)行歷史資料的收集工作，來進(jìn)行上述因素的統(tǒng)計(jì)，并綜合進(jìn)行各個(gè)待預(yù)測(cè)地區(qū)評(píng)估單元的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率的綜合評(píng)價(jià)，便可得到相關(guān)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性劃分專題圖。
2.1 數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集與處理包括圖像數(shù)據(jù)的采集、處理和屬性數(shù)據(jù)的采集、處理兩個(gè)方面。圖像數(shù)據(jù)的采集過程即為圖形的數(shù)字化過程，對(duì)于來源不同的空間數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)采集的方法也不相同，主要有手工鍵盤輸入和圖像掃描數(shù)字化等。數(shù)據(jù)的處理包括兩方面的內(nèi)容：一是對(duì)相關(guān)區(qū)域的歷史資料、空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證，有誤差的要及時(shí)糾正，主要包括各類數(shù)據(jù)的編輯處理、坐標(biāo)位置的糾正、幾何數(shù)據(jù)與其屬性數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)等；二是對(duì)不同類型空間數(shù)據(jù)間存在的不一致性進(jìn)行統(tǒng)一，主要有投影方式與坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一、空間對(duì)象間幾何位置與拓?fù)潢P(guān)系的糾正、各類不同數(shù)據(jù)格式見的轉(zhuǎn)換、分幅空間數(shù)據(jù)間的拼接、數(shù)據(jù)壓縮等。
2.2 選取評(píng)價(jià)因子
致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子的選取應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)的不同地質(zhì)環(huán)境情況有針對(duì)性的進(jìn)行，本文中結(jié)合實(shí)驗(yàn)區(qū)域通過對(duì)地質(zhì)災(zāi)害歷史資料和相對(duì)應(yīng)的歷史資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析地質(zhì)災(zāi)害的種類、分布，建立降水量與地質(zhì)災(zāi)害之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系如圖1所示。
災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子選取了災(zāi)害數(shù)量和災(zāi)害頻率，即歷史災(zāi)害強(qiáng)度較大、次數(shù)較多的地區(qū)，未來災(zāi)害危險(xiǎn)性仍然會(huì)較大。潛在災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子選取了地形地貌、工程地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造、礦業(yè)活動(dòng)等四個(gè)評(píng)價(jià)因子。其中地形地貌對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響很大，由于地形復(fù)雜、坡度大的山區(qū)地形相對(duì)于坡度平緩的平原區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，因此該指標(biāo)主要是將山區(qū)地形和平原地形進(jìn)行了區(qū)分。而工程地質(zhì)條件采用地表巖土結(jié)構(gòu)類型指標(biāo)，巖區(qū)地表巖土堅(jiān)硬結(jié)實(shí)，而松散物堆積區(qū)巖土體越破碎，容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害；地質(zhì)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造影響區(qū)、構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)來判定，在斷裂構(gòu)造影響區(qū)如果其上層巖土為松散物堆積，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性就很大；礦業(yè)活動(dòng)為礦業(yè)開采程度。
3 信息權(quán)法地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型
譚卓英教授對(duì)傳統(tǒng)的信息量法利用現(xiàn)代信息理論進(jìn)行了改進(jìn)，建立了信息權(quán)模型。傳統(tǒng)信息量法中的評(píng)價(jià)因子變量值采用的是單概率值，它沒有將各個(gè)致災(zāi)評(píng)價(jià)因子與其相關(guān)的指標(biāo)狀態(tài)考慮在內(nèi)，而事實(shí)上，最終導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的各個(gè)致災(zāi)因素在作用程度上是有所區(qū)別的，加之其每個(gè)因子又包含有多個(gè)變量或狀態(tài)，因此它們之間應(yīng)有主要因素與次要因素的區(qū)分，因此應(yīng)結(jié)合權(quán)重區(qū)別對(duì)待。而在信息權(quán)模型中，它的因子權(quán)重不受人為因素的干擾，在很大程度上可以保證評(píng)價(jià)方法的可靠性，并且它不但適用于單因素評(píng)價(jià)，也適用于多因素評(píng)價(jià)。
根據(jù)該理論可建立危險(xiǎn)性概率評(píng)價(jià)模型如圖2所示。
其中H即為本文中的四個(gè)評(píng)價(jià)因子，其建立流程為：首先是對(duì)每個(gè)劃分單元格的四個(gè)評(píng)價(jià)因子因素進(jìn)行概率取值；然后建立全試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)因素概率模型，用危險(xiǎn)性概率值來表征地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)程度；最后建立降雨與地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)關(guān)系，以危險(xiǎn)性概率為基礎(chǔ)建立汛期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)使用本模型確定實(shí)驗(yàn)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)范圍。對(duì)于四個(gè)因子的致災(zāi)概率的計(jì)算均采用下式計(jì)算，其中F表示單元內(nèi)各要素危險(xiǎn)性概率值，a表示各要素在單元內(nèi)的概率系數(shù)，即權(quán)重。
F（d，c，g，k）=a（dn，cn，gn，kn）×F（dn，cn，gn，kn）
4 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開發(fā)工具為SQL Server 2005、ArcGIS Engine 9.3、C#開發(fā)語言。
原型系統(tǒng)包含信息管理和災(zāi)害評(píng)價(jià)兩大模塊。其中信息管理模塊主要實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的管理，包括數(shù)據(jù)管理（幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)）、空間分析、查詢統(tǒng)計(jì)等功能；災(zāi)害評(píng)價(jià)模塊則主要通過應(yīng)用信息權(quán)模型對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理以實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域的災(zāi)害評(píng)估與危險(xiǎn)性預(yù)警。
原型系統(tǒng)預(yù)警的對(duì)象是以崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性群發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害作為預(yù)警預(yù)報(bào)的對(duì)象，其按時(shí)空分布特征可劃為時(shí)間預(yù)警和空間預(yù)警兩種類型：空間預(yù)警是指在專題圖中得到的在一定條件下具有較大概率發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域；而時(shí)間預(yù)警是在空間分析的基礎(chǔ)上，對(duì)上述得到的具有較大概率發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域給出災(zāi)害發(fā)生的可能時(shí)間段及其相關(guān)概率大小。
系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)的B/S體系結(jié)構(gòu)。其中數(shù)據(jù)層以SQL Server數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和管理包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在內(nèi)的各類空間數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)邏輯層以AE應(yīng)用組件、災(zāi)害預(yù)警模型算法、用戶管理組件、ADO組件等為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)；應(yīng)用層以空間數(shù)據(jù)處理和分析為基礎(chǔ)，根據(jù)錄入的數(shù)據(jù)情況，完成指定的專題空間分析，制作災(zāi)害專題圖。預(yù)警專題圖如圖3所示。
5 結(jié)束語
將信息權(quán)法模型與GIS技術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用于地學(xué)領(lǐng)域，可為實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)條件評(píng)估與災(zāi)害預(yù)測(cè)提供一種新的方法與技術(shù)手段。本文以此為切入點(diǎn)進(jìn)行了模型設(shè)計(jì)與原型系統(tǒng)的開發(fā)，并就試驗(yàn)區(qū)給出了預(yù)警結(jié)果圖，可以看出，該方法對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)具有一定的指導(dǎo)意義。
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基金項(xiàng)目：
受國家科技支撐計(jì)劃（2012BAJ23B00）和太原理工大學(xué)青年基金項(xiàng)目（無編號(hào)）資助。
