地理信息系統(tǒng)的基本特征范文

時間:2023-12-15 17:35:02

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篇1

關鍵詞:地理信息系統(tǒng);測繪;應用

中圖分類號:C922 文獻標識碼:A 文章編號:

一、地理信息系統(tǒng)的特點及其能提供的功能

1.地理信息系統(tǒng)的特點。

地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學與現(xiàn)代技術相結合而產生的邊緣科學,它具有多學科交叉的特征,地理信息系統(tǒng)又是計算機化的信息系統(tǒng),需要得到計算機硬件和軟件系統(tǒng)的支持。

地理信息系統(tǒng)處理的對象為地理空間信息,地理信息系統(tǒng)用于處理自然界特定空間內各種地理現(xiàn)象的信息,地理信息系統(tǒng)的核心組成是地理數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫,包括屬性數(shù)據(jù)庫、圖形數(shù)據(jù)庫和遙感影像數(shù)據(jù)庫等,地理信息系統(tǒng)能夠在同一的平臺內綜合處理這些信息,這是地理信息系統(tǒng)不同于其他信息系統(tǒng)的重要一點,并且包含的內容是豐富的和廣泛的。地理信息系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要設計生產各種地圖,它通過圖表、文字、色彩等信息形象的表現(xiàn)出來,地理信息系統(tǒng)具有強大的制圖功能,完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)制圖和一般意義上的機助制圖技術。地理信息系統(tǒng)具有空間分析功能,從而使地理信息系統(tǒng)區(qū)別于機助制圖系統(tǒng),也正是空間分析功能賦予地理信息系統(tǒng)以強大的生命力??臻g模擬地理信息系統(tǒng)是整個地球或部分區(qū)域的資源、環(huán)境在計算機中的縮影。地理信息系統(tǒng)可以依據(jù)系統(tǒng)應用模型,快速模擬自然過程的演變和過程,取得地理預測和實驗的結果。

在各行各業(yè)中,通過地理信息系統(tǒng)選擇優(yōu)化方案,避免不合理的決策,并且解決資源、環(huán)境、社會、經濟和人口有關的實際應用課題,在經濟社會中有助于決策支持系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)除了具有信息的一般特性還具有以下獨特特性:①空間分布性。它具有先定位后定性以及在區(qū)域上的分布特點,屬性的表現(xiàn)形式是多層次的。②數(shù)據(jù)量大。因為它具有空間特征和屬性特征還隨時間的變化而變化,所以數(shù)據(jù)量很大。③地理信息系統(tǒng)具有載體的多樣性,除物體的物質和能量本身外,還通過文字、數(shù)字、影像、符號、磁帶、光盤等等來描述地理實體。

2.地理信息系統(tǒng)能夠提供的功能。

(1)地理空間數(shù)據(jù)管理。地理信息系統(tǒng)能夠通過多種方式對地理數(shù)據(jù)信息進行錄入,并且還可以對數(shù)據(jù)庫進行有效地管理和維護。最為重要的是地理信息可以快速準確的對所需要的數(shù)據(jù)進行查詢和檢索,進而提供給決策者所需要的各種地理空間信息。通過地理信息系統(tǒng)能夠有效地實現(xiàn)現(xiàn)代化的信息管理。

(2)輸出功能。地理信息系統(tǒng)可以應用到地形圖的繪制中,這是地理信息的輸出功能賦予系統(tǒng)的一種能力??梢哉f繪制地形圖是地理信息系統(tǒng)發(fā)展的起源,這樣便能夠理解為何該系統(tǒng)具備這一功能。而該功能的最終目標是為建立地形圖數(shù)據(jù)庫提供基礎保障,同時與手工制圖相比地理信息的產出效率要比其高出數(shù)倍以上。

(3)遙感圖像處理。遙感數(shù)據(jù)可以說是地理信息系統(tǒng)的一個重要信息來源,現(xiàn)階段大部分地理信息系統(tǒng)都具備圖像處理功能,并且這部分功能常作為系統(tǒng)中的一個子模塊存在,利用自動影像匹配等技術可完成相關處理工作。

二、地理信息系統(tǒng)的應用

從地理信息系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系以及地理信息系統(tǒng)特征和地理信息系統(tǒng)的分類中不難看出,地理信息系統(tǒng)的發(fā)展前景廣闊,表現(xiàn)在網絡化、標準化、數(shù)據(jù)商業(yè)化、系統(tǒng)的專門化、企業(yè)化、全球化、大眾化和智能化。地理信息系統(tǒng)是一種對自然與人類應用非常廣泛的系統(tǒng)工具,它的博才取勝和運籌帷幄的優(yōu)勢,使它成為能夠影響人們生活的各個方面、有關各行各業(yè)經濟技術發(fā)展的基本工具。它的應用分為兩種情況,一種是利用地理信息系統(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù),在地理信息系統(tǒng)的基礎上,利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)出用戶的地理信息系統(tǒng)軟件,并且在測繪與地圖制圖、資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災情監(jiān)測、環(huán)境保護、國防、宏觀決策支持等一百多個領域,取得了良好的社會經濟效益,下面結合例子來論述地理信息系統(tǒng)的廣泛應用。

地理信息系統(tǒng)在綜合分析評價與模擬預測中的應用,它不僅對地理空間數(shù)據(jù)進行編碼、存儲和提取,而且通過世界模擬,得到綜合評價,并且用這些數(shù)據(jù)以命令、函數(shù)和分析模擬程序對未來結果作出定量的和趨勢預測,對比不同決策方案的效果以及產生的后果,做出最優(yōu)決策,避免和預防災難發(fā)生。例如,通過對大興安嶺火災的研究、普查和分析,應用系統(tǒng)對十幾萬個數(shù)據(jù)進行分析篩選出氣溫、風速、降水等氣候要素,以及植被生長情況、積雪覆蓋程度,用模糊數(shù)學方法建立數(shù)學模型,并且建立微機系統(tǒng)多因子的綜合指標來預防災情發(fā)生。

三、地理測繪系統(tǒng)在測繪中的具體應用

1.數(shù)據(jù)的采集。

在數(shù)據(jù)收集時,傳統(tǒng)做法是通過聚酷薄膜地圖上或者紙上現(xiàn)有的數(shù)據(jù),經過掃描或者數(shù)字化來產生數(shù)字數(shù)據(jù)。現(xiàn)在比較理想的做法是借助于GPS全球定位系統(tǒng),得到相應的位置坐標,然后直接輸入到地理信息中進行相應的處理,也可以通過遙感技術來完成數(shù)據(jù)的采集工作。

2.數(shù)據(jù)處理。

地理數(shù)據(jù)一般具有三個基本特征:屬性特征(非定位數(shù)據(jù))、空間特征(地位數(shù)據(jù))和時間特征(時間尺度)。在測繪中,涉及到的主要設施有城市建筑物、城市道路、據(jù)和屬性數(shù)據(jù),屬性數(shù)據(jù)又可以分為客觀和主觀兩類,客觀屬性數(shù)據(jù)如城市道路的名稱、交叉口的形狀等,主觀屬性數(shù)據(jù)如城市道路與交叉口的交通量等。地理特征的專題屬性信息可以直接存儲于FAT表中,也可以存儲在其他數(shù)據(jù)表中,后者通過對象標志碼與FAT產生聯(lián)系。從空間信息檢索專題屬性信息,或從專題屬性信息檢索空間信息的實現(xiàn)就依賴干地理信息系統(tǒng)所建立起來的次種聯(lián)系。

3.數(shù)據(jù)管理。

在測繪中,主要涉及到用點來表示的實物信息有城市道路路段上的橋、城市道路交叉口等;主要涉及到用線來表示的實物信息有城市道路中線、城市道路邊線、通訊線的走向等;主要涉及到用面來表示問候的實物信息有道路周邊的建筑物(比如企事業(yè)單位、學校、醫(yī)院、公園等)。可以把上述所有關于點、線、多邊形相關的實物合理地分層組織如下:首先建立一個地理數(shù)據(jù)庫,在地理數(shù)據(jù)庫中建立測繪要素集,其中包括的特征類有城市道路中線、城市道路交叉口、橋、城市道路周邊建筑物等;同樣在相同的地理數(shù)據(jù)庫中建立一個管線要素集,其中包括的特征類有路邊線、電力設備、電力線、通訊線等。

4.數(shù)據(jù)顯示。

一般來說,地圖特征的圖形表達有以下幾種方式:單一的符號、單一值地圖、用類似于人口的字段屬性來表達數(shù)量(顏色分級、符號分級和密集度分級)、相關多種屬性的表達。用單一的符號展示數(shù)據(jù)于地圖可以從圖形上得知特征分布的密集程度,從而可以清晰地表達出分布情況。在測繪中,可以用點表示城市不同區(qū)的居民居住情況,這樣就可以用點的密集程度來直觀表達居民居住的分布密集程度;同樣,道路可以用線的特征來表示在區(qū)域內道路網密集程度。對于上述每個區(qū)的居民密集程度的表示,也可以先統(tǒng)計每個區(qū)的居民人數(shù),然后按照一定的標準劃分,用不同的顏色來表示每個區(qū)的居民居住情況,并且還可以用符號本身的大小來表示居民分布情況。同樣的,城市道路交通也可以通過交通量的統(tǒng)計之后,依據(jù)交通量的范圍分類對城市道路進行等級顏色分類。

四、結束語

以上是筆者對地理信息系統(tǒng)的粗略認識及在測繪中應用的介紹,地理信息系統(tǒng)已成為國民經濟發(fā)展的必備工具,并且深入到各個領域,相信它的不斷成熟與完善將為社會的進步與發(fā)展做出更大的貢獻。

參考文獻:

[1]莫梅,彭萬欽.淺析在測繪中地理信息系統(tǒng)的應用[J].中國科技縱橫,2010(11).

篇2

關鍵詞:教學內容;地理信息系統(tǒng)原理;研討式

中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)09-0116-02

一、《地理信息系統(tǒng)原理》實施研討式教學的必要性

(一)信息化條件下大學本科教學模式的需求

目前,傳統(tǒng)的教學模式以被動的接收信息與知識、靠記憶獲取知識已經不符合時代潮流,不能滿足信息化時代對大學生提出的要求。從教與學各個方面進行教學改革,以教促學是信息化時代本科教學的需要。大學本科生畢業(yè)之后,幫你解決問題的是你思維,不是你記住多少,記住什么,而是你怎么想的,怎么解決問題。信息時代的教學模式在文化繼承的同時更注重培養(yǎng)人的創(chuàng)造性,實現(xiàn)對文化的不斷超越,這是信息時代對每一個社會成員素質的基本要求。

(二)“數(shù)字湖南”人才建設的需求

“四個湖南”即綠色湖南、創(chuàng)新型湖南、數(shù)字湖南和法治湖南,其中創(chuàng)新是發(fā)展的動力和活力,數(shù)字化是重要支撐。建設數(shù)字湖南,充分利用信息技術,是“四個湖南”建設的基礎和支撐,是加快建設“兩型社會”的客觀要求和必然選擇。地理信息科學(GIS)專業(yè)學生是“數(shù)字湖南”建設的潛在與貯備人才,是“數(shù)字湖南”建設的生力軍。

(三)貫徹實施國家高等教育質量工程的需求

21世紀,知識經濟化、經濟全球化和高度信息化,對新世紀人才提出了更高的要求。人才強國的戰(zhàn)略把教育工作提高到一個新的高度,高等教育由精英教育走向大眾化教育,素質教育納入到整個教育質量體系之中?!秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》把全面提高質量作為高等教育發(fā)展的核心任務,高等教育質量工程成為教育發(fā)展與改革的重點。

二、《地理信息系統(tǒng)原理》課程研討式教學內容

(一)《地理信息系統(tǒng)原理》課程教學重點與教學難點

《地理信息系統(tǒng)原理》是地理信息科學專業(yè)的核心課程,也是測繪工程、土地資源管理等專業(yè)的主干課程。地理信息系統(tǒng)是利用計算機技術對地球表層空間中的地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、分析和顯示的技術系統(tǒng),處理和管理的對象是地理空間實體數(shù)據(jù)及其關系。課程主要目的是使學生掌握空間數(shù)據(jù)的存貯、管理和組織方式和空間分析的方法,了解地理信息系統(tǒng)學科的基本特征,了解國內外大型地理信息系統(tǒng)軟件的空間數(shù)據(jù)結構組織,并掌握常用GIS軟件的操作。根據(jù)《地理信息系統(tǒng)原理》課程特點和教學目的,本課程的教學重點為空間數(shù)據(jù)獲取方式與空間數(shù)據(jù)質量、空間數(shù)據(jù)模型、兩種常用空間數(shù)據(jù)結構和編碼方式、空間數(shù)據(jù)庫的組織方式、空間分析的原理與方法。本課程的教學難點為空間數(shù)據(jù)模型、兩種常用空間數(shù)據(jù)結構、空間分析的原理。

(二)《地理信息系統(tǒng)原理》課程研討式問題的設計

依據(jù)《地理信息系統(tǒng)原理》課程的教學重點和教學難點,結合數(shù)字城市建設對人才的實際需求,在地理信息科學專業(yè)和測繪工程專業(yè)設置4―6個研討式的問題,以教師提出問題,學生思考與討論問題,教師引導式解決問題的方式進行教學。在研討式教學過程中,研討式的問題的設置是關鍵,設置的問題需要能激起學生的興趣,又能結合信息化時代對地理信息科學的相關要求。以長沙市公交線路的空間分布、空間數(shù)據(jù)建模、空間數(shù)據(jù)編碼與路徑分析為例,設置5個研討式的問題,學生在課堂上分小組討論問題,并總結小組答案,組長描述解決問題的過程與最終解決問題的方式。

三、《地理信息系統(tǒng)原理》課程研式教學方式

(一)小班模式

針對30人以下的小班教學,研究GIS本科專業(yè)必修課程課堂教學時學生參與方式,確保即能完成教學任務又能激發(fā)學生學習積極性。30人以下的小班,以5人為一個小組,6個小組,每個小組通過課前收集資料,課堂討論與組長匯報解決方案,課后整理總結?!兜乩硇畔⑾到y(tǒng)原理》共設置5個研討式問題,3個問題在理論課堂解決,2個問題在實驗課堂解決。

(二)大班模式

針對30人以上的大班教學,依據(jù)學生個體差異,分2個大組進行研討式問題的設計,提供2組研討式問題。每組研討式問題列出5個研討式問題,每個小組通過課前收集資料,課堂討論與組長匯報解決方案,課后整理總結。3個問題在實驗課堂解決,2個問題在理論課堂解決。

四、《地理信息系統(tǒng)原理》課程研討式教學的效果

在2011級和2012級地理信息系統(tǒng)和測繪工程專業(yè)的《地理信息系統(tǒng)原理》課程實行研討式教學,課程總課時為32理論,16實驗,其中地理信息系統(tǒng)專業(yè)采用小班教學模式,在3次理論和2次實驗課堂中采用研討式教學。測繪工程專業(yè)采用大班教學模式,在2次理論和3次實驗課堂中采用研討式教學。

從表1可以看出,采用研討式教學模式,學生參與度明顯提高,能夠體現(xiàn)學生學習的積極性和主動性。但研討式教學時教學進度比較慢,《地理信息系統(tǒng)原理》共48課時,教學內容比較多,受到課時的限制,研討式教學的內容和研討式教學的問題不應設置的太多,因此,研討式問題的設置一定是教學重點和教學難點,研討式教學目的是為了學生更好地理解教學難點內容。

參考文獻:

[1]陳志剛,張紫屏.課程改革的難題:凱洛夫教學模式的遺留[J].2013,311(6):25-38.

[2]袁維新.科學探究教學模式的反思與批判[J].教育學報,2006,2(4):13-17.

The Discussion on Teaching Content and Mode of Geographic Information System

ZHAO Chun-yan,CHU Rong

(College of Science,Central South University of Forestry & Technology,Changsha,Hunan 410004,China)

篇3

關鍵詞:地理信息系統(tǒng);特點;安全機制

Abstract: Geographic information systems, it can combine all kinds of information with a view of geography and related to the use of computer graphics and database technology to collect, analyze data, so as to land use, urban planning and management of government departments to provide new knowledge for the engineering design and planning, management decision-making services. Measurement as the basic surveying and mapping, need to keep learning and constantly updated technology, learn to make good use of geographic information systems, provide the community with better digital products.Keywords: geographic information systems; characteristics; security mechanism

中圖分類號:F512.99 文獻標識碼:A

1、地理信息系統(tǒng)的內容概述 1 .1 地理信息系統(tǒng)定義: 地理信息系統(tǒng)是近十幾年來發(fā)展起來的一門綜合應用系統(tǒng),它能把各種信息同地理位置和有關的視圖結合起來,并把地理學、幾何學、計算機科學及各種應用對象、CAD技術、遙感、GPS技術、多媒體技術及虛擬現(xiàn)實技術等融為一體,利用計算機圖形與數(shù)據(jù)庫技術來采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和輸出地理圖形及其屬性數(shù)據(jù),從而為土地利用、資源評價與管理、環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、經濟建設、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識,為工程設計和規(guī)劃、管理決策服務。此多種應用系統(tǒng)應用到地質測繪業(yè),就可以產生事半功倍的效果,能大大提高工作效率和質量管理水平,同時也是地質測繪服務業(yè)的重大創(chuàng)新和革命。 1.2 空間數(shù)據(jù)的描述方式和特征:測量工作的主要成果是與地理位置相關的信息,這種信息稱為空間信息或空間信息的描述信息。如果這些空間信息是以一系列X.、Y.、Z點串表現(xiàn)的點、線或多邊形,這種形式為矢量形式;還有一種以像素陣列方式表現(xiàn)的點、線或多邊形,如圖片、圖像等,這種方式稱為柵格形式?,F(xiàn)在測量的成果多為矢量形式,矢量形式是空間數(shù)據(jù)的主要表達方式之一,矢量數(shù)據(jù)庫的管理方法與空間數(shù)據(jù)的特征密切相關。空間數(shù)據(jù)主要具有以下幾個基本特征: ①每個空間對象都具有空間坐標,即空間對象隱含了空間分布特征; ②非結構化特征使它不滿足關系數(shù)據(jù)模型的范式要求,因而空間圖形數(shù)據(jù)難以直接采用關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng); ③空間關系特征要求記錄拓撲信息以表達多種空間關系,因而增加了問題的復雜性; ④分類編碼特征,明確每一個、每組空間對象; ⑤海量數(shù)據(jù)特征等都對矢量數(shù)據(jù)的管理方法大大增加了難度。

2、地理信息系統(tǒng)的特點

與獨立主機結構的GIS相比,地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)使GIS大眾化及空間數(shù)據(jù)的共享成為可能,這主要是因為地理信息系統(tǒng)具有傳統(tǒng)GIS無法比擬的優(yōu)點。具體表現(xiàn)在:2.1 大規(guī)模降低成本,全面取代GIS桌面系統(tǒng)。無論是以何種機構來組織開發(fā)的地理信息系統(tǒng),它都是一個多用戶的空間信息系統(tǒng)。用戶無需擁有自主版權的GIS軟件系統(tǒng)就可以通過網絡使用GIS功能。2.2 使企業(yè)的事務與GIS專業(yè)有機結合。地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)可以使企業(yè)成員的交流合作與GIS專業(yè)操作有機結合,構成企業(yè)群體生產力。2.3 地理信息系統(tǒng)中的WebGIS采用網頁操作取代傳統(tǒng)GIS的窗口操作,簡單易用,降低了操作難度。2.4 GIS處理能力大為提高。由于地理信息系統(tǒng)是一個任務分布處理系統(tǒng),可以充分利用網絡資源,采用分布式協(xié)同計算來完成復雜、計算量大的地理空間計算任務。這是一種比較理想的全局優(yōu)化模式。2.5 地理信息系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng),可以根據(jù)用戶的請求隨時向用戶動態(tài)提供其所需的空間信息服務,為用戶提供個性化空間信息服務。2.6 跨平臺性好。地理信息系統(tǒng)的分布性、多用戶特點決定了地理信息系統(tǒng)必須具有較強的跨平臺性能,即能夠適用于異構系統(tǒng)。2.7 互操作能力強。2.8 利用地理信息系統(tǒng)容易實現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)分發(fā)。總之,與傳統(tǒng)GIS相比,地理信息系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢,這也使得地理信息系統(tǒng)能夠得到廣泛應用和迅速發(fā)展。

3、地理信息系統(tǒng)的安全機制分析

共享數(shù)據(jù)不等于無限制地隨意使用數(shù)據(jù),惡意的個人或團體有可能在沒有得到授權的情況下非法復制、傳播版權保護的內容。因此,需要對具有版權的數(shù)據(jù)實施有效保護,否則將會挫傷數(shù)據(jù)生產者的積極性,導致所能獲得的共享數(shù)據(jù)越來越少。有效的版權保護是空間信息共享中需要考慮的一個重要問題。一般認為,空間信息的安全主要包括空間信息的訪問安全、空間信息的傳輸安全和機密空間信息的隱藏等幾個方面。3.1 空間信息的訪問安全對于版權保護的地理空間數(shù)據(jù),安全保護的一般方法是在服務器端控制不同用戶對地理空間信息源的訪問,對版權保護的地理空間數(shù)據(jù),只提供給授權用戶訪問以防止非法信息的獲取。權限的控制可以在操作系統(tǒng)級,也可以在網絡防火墻或數(shù)據(jù)庫層次進行授權??傊?,版權保護就是在服務器端通過某種措施,控制不同用戶對數(shù)據(jù)的訪問權限。3.2 空間信息的傳輸安全地理空間信息的傳輸安全措施主要是防止空間信息在網絡中傳輸被非法截獲、復制和修改,保證地理空間數(shù)據(jù)網上傳輸?shù)陌踩耘c保密性。由于密碼技術是保護信息安全的主要手段之一,因此使用密碼技術不僅可以保護空間信息的機密性,而且可以保護信息的完整性和確定性,防止信息被篡改、偽造和假冒。網絡加密常用的技術有鏈路加密、節(jié)點加密和端到端加密三種。數(shù)據(jù)的加密是由各種加密算法具體實現(xiàn)的,這些算法的目的是以盡可能小的代價提供盡可能高的安全保護能力。在多數(shù)情況下,數(shù)據(jù)加密是保證信息傳輸中機密性的最有效的方法。到目前為止已經公布發(fā)表的各種加密算法多達百種。3.3 機密空間信息的隱藏信息隱藏是將一個消息隱藏在另一個消息中。有些空間信息,如軍事基地,也許只希望部分授權用戶可以看到,或者說對普通用戶來說需要保密,這時候就要將空間信息中的這些機密信息隱藏起來,并且同時不影響隱藏了機密信息后的空間信息的使用價值,這也是空間信息安全中需要重點解決的問題。①從隱藏機密信息的偽遙感影像中提取嵌入機密信息的影像塊,然后利用JPEG標準量化表對該影像塊進行量化,以提取機密信息;②用相同的密鑰生成二值混沌序列對提取的機密信號進行解密;③進行十進制編碼與解壓縮,可提取出機密子影像;④將機密信息子影像與隱藏機密信息的偽遙感影像進行綜合,即可恢復遙感影像原貌。

篇4

關鍵詞:地理信息系統(tǒng);軟件設計;教學;資源與環(huán)境

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)36-0192-03

教育部于1998年頒布的《普通高等學校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》,將原土壤與農業(yè)化學、農業(yè)環(huán)境保護、漁業(yè)資源與漁政管理以及農業(yè)氣象合并為農業(yè)資源與環(huán)境,屬于環(huán)境生態(tài)類[1,2]。按照專業(yè)規(guī)范的要求,農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的業(yè)務培養(yǎng)目標是:培養(yǎng)具備農業(yè)資源與環(huán)境方面的基本理論、基本知識和基本技能,能在農業(yè)、土地、環(huán)保、農資等部門或單位從事農業(yè)資源管理及利用、農業(yè)環(huán)境保護、生態(tài)農業(yè)、資源遙感與信息技術的教學、科研、管理等工作的高級科學技術人才[3]。隨著本科專業(yè)目錄的調整,農業(yè)院校的土壤與農業(yè)化學專業(yè)更名為農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè),其課程設置和教學計劃也有較大的變化。各學校根據(jù)自身的實際情況,對有關課程設置的調整變化很大[4]。人類80%的信息都和空間位置有關,因此地理信息系統(tǒng)作為資源調查和評價過程中的重要工具,在資源環(huán)境專業(yè)中得到了充分的重視,因此越來越多的資源環(huán)境專業(yè)開設了地理信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)設計與開發(fā)相關課程。

從20世紀90年代開始,地理信息系統(tǒng)貫穿在數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、管理、分析及決策中,為越來越多的領域提供動態(tài)模擬、統(tǒng)計分析、預測預報、決策支持等服務[5]。在資源與環(huán)境專業(yè)的教學過程中以培養(yǎng)學生的GIS軟件的應用能力為基礎上,更加側重培養(yǎng)學生的GIS系統(tǒng)的設計與應用開發(fā)能力,以提高學生解決不同實際問題的能力[6]?;诖?,在本科教學方案中增設“GIS設計與開發(fā)”這門課程。目前“GIS設計與開發(fā)”作為資源與環(huán)境專業(yè)一門專業(yè)基礎課,具有較強實踐性、跨學科和領域等特點。針對資源與環(huán)境專業(yè)發(fā)展特點,本文討論了“GIS設計與開發(fā)”課程設置目標的教學內容、教學方式和考核形式及其特殊性,先修課程調整、綜合實習內容以及學生綜合能力培養(yǎng)上給出教學意見,提高教學質量。

一、教學目標

如何實現(xiàn)專題GIS應用系統(tǒng),提高GIS應用水平和效益,本課程就是在這樣一個環(huán)境背景下產生的?!癎IS設計與開發(fā)”是資源與環(huán)境專業(yè)學生的一門應用性很強的課程。該課程是在完成地理信息系統(tǒng)原理、遙感導論、數(shù)字圖像處理、GPS原理、地圖學、C語言、Windows程序設計、數(shù)據(jù)庫原理等基礎課程之后,綜合GIS、RS和GPS理論與計算機科學理論,以滿足特定的應用要求。遵循地理信息標準,運用軟件工程思想和方法,結合地理信息自身和相關應用領域的特點,設計和開發(fā)具有明確目標的信息系統(tǒng)。學生通過這門課的學習,掌握GIS設計與二次開發(fā)的基本原理、方法和工具,使學生具備地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)的能力,熟悉空間數(shù)據(jù)庫設計的基本原理和方法,了解應用項目開發(fā)中組織和管理涉及到的基本概念和策略,提高運用所學知識解決資源與環(huán)境專業(yè)方面實際問題的水平,為畢業(yè)設計和后續(xù)其它課程的學習夯實基礎。

二、課程特點與基本要求

1.課程特點。(1)“GIS設計與開發(fā)”是一門具有學科交叉性特征的課程。該課程本身涉及到地理信息系統(tǒng)原理、地圖學、遙感原理、軟件工程、數(shù)據(jù)庫原理、Windows程序設計、數(shù)學建模等多個學科的內容,具有較為明顯的學科交叉性。就資源與環(huán)境專業(yè)而言,設計與開發(fā)更加側重數(shù)據(jù)的分析、處理和表達,因此在課程中更加側重數(shù)據(jù)的分析和制圖表達上,但是對一些基本的功能的要求也必不可少。故此,資源與環(huán)境專業(yè)在“地理信息軟件設計與開發(fā)”上應該兼顧所有的基礎學科,同時對數(shù)學建模相關課程有深入了解。(2)“GIS設計與開發(fā)”是一門不斷發(fā)展的課程。GIS基礎軟件與應用軟件受到計算機軟硬件技術的更新而不斷發(fā)展的,這也對GIS軟件設計與開發(fā)也提出了更高的要求。在教學中要不斷吸收新興技術,在教學過程中指導學生查閱與GIS軟件設計和軟件設計有關的新興資料,把握GIS的前沿動態(tài)。在教學過程中,適當?shù)奶岢鰡栴},調動學生積極查閱圖書文獻資料,培養(yǎng)學生積極學習態(tài)度和自學能力。(3)“GIS設計與開發(fā)”是一門實踐性很強的課程。要進行GIS軟件設計必須在軟件設計模式、集成開發(fā)環(huán)境的運用、軟件編碼等方面都較好的基礎,強調理論和實際應用的結合,根據(jù)具體情況解決具體問題。要求將設計與開發(fā)的理論與方式用于具體實踐工作中。在教學過程中設計了單獨的“地理信息軟件設計與開發(fā)”的實驗課程。實驗課程采用分解知識點進行訓練和綜合訓練解決實際問題的能力。

2.基本要求。學生較好地掌握地理信息系統(tǒng)項目組織和管理的特殊性和相關理論,學習GIS軟件設計的方法,理解其特殊性,為地理信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)奠定基礎。能熟練運用一種程序語言和地理信息系統(tǒng)基礎平臺進行二次開發(fā)。掌握GIS軟件的二次開發(fā)的基本原理,熟悉組件式GIS軟件開發(fā)的基本架構,了解目前主流組件庫的基本特征,具備開發(fā)GIS基本功能的能力。能使用C#和ArcEngine進行GIS組件式二次開發(fā)。掌握如何將地理信息系統(tǒng)與應用模型及其他系統(tǒng)集成綜合解決和處理問題的基本方法,達到會設計與應用的目的。

三、教學設計

1.參考書選擇。由于“地理信息軟件設計與開發(fā)”這方面的教材比較少。教學過程中涉及到軟件設計的基本原理與方法,在教學過程中選擇Ian Sommerville編寫的《軟件工程》部分內容為指定閱讀材料;同時考慮到GIS軟件設計過程中的共性和特性,理論教學選擇吳信才等編寫的《地理信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)(第二版)》為參考書;課程是實驗采用ArcEngine進行二次開發(fā),因此參考相關的二次開發(fā)教材,主要包括ArcEngine開發(fā)幫助、類圖等。同時給出部分圖書清單,要求學生自學完成C#程序設計和設計模式等相關知識。

2.開發(fā)環(huán)境。學生的先修課程包含C語言、數(shù)學建模及Matlab等課程。然而除了個別學生自學了VC程序設計之外,大部分不具備VC的開發(fā)能力。如果為了可視化編程選擇VC,則在有限的課時內,學生將投入大量精力來學習VC及MFC的基本開發(fā)技能。Matlab軟件是國際公認的最優(yōu)秀的科技應用軟件??紤]到資源與環(huán)境專業(yè)背景,Matlab能在GIS開發(fā)中能夠很好的挖掘和分析資源環(huán)境數(shù)據(jù)。但是考慮到GIS需要管理海量的空間數(shù)據(jù),然而常見的空間數(shù)據(jù)Matlab不能進行直接的支持。因此Matlab不能作為本課程的主要開發(fā)環(huán)境。結合學生現(xiàn)有的開發(fā)基礎,以及.NET在界面設計和面向對象的優(yōu)勢,因此本課程選擇C#.NET作為高級語言開發(fā)環(huán)境。Visual Studio作為一個強大的開發(fā)環(huán)境,直接對C#等.NET原生語言支持。在Visual Studio 2010中對UML進行了支持,能夠創(chuàng)建UML類圖、活動圖、序列圖、用例圖和組建圖。利用對UML的支持,能夠很好的支持在課程中的設計和建模。

在二次開發(fā)控件主要選擇目前主流的ArcEngine提供的基本控件和類庫。利用ArcEngine來開發(fā)實現(xiàn)GIS相關功能,而其他關于資源與環(huán)境的信息挖掘則采用Matlab來實現(xiàn),并通過Matlab Builder將Matlab代碼成為.NET程序集實現(xiàn)Matlab和.NET之間的互操作。

3.教學課程結構?!暗乩硇畔⑾到y(tǒng)設計與開發(fā)”是我校資源與環(huán)境專業(yè)一門重要專業(yè)基礎課??倢W時為48,其中理論課程為32學時,實驗課程為16學時。考慮到培養(yǎng)學生對GIS的實踐能力,理論課程和實驗課程比例達到了2:1,課程的教學內容如下表。

全部課程安排了16課時的實驗,其中C#開發(fā)4個課時,基于UML的GIS系統(tǒng)設計4個課時,最后還有8個課時進行ArcEngine的二次開發(fā)內容。每次實驗提交實驗報告及相關的源代碼和對應設計文檔,用以檢查教學效果,及時調整教學方案。

4.教學方法。“GIS設計與開發(fā)”教學主要借助多媒體等現(xiàn)代教學方法,理論教學配合對應內容演示,融合其它課程內容的方式??梢葬槍Σ煌慕虒W內容采用不同的教學方式。例如,在講解GIS軟件設計的相關理論基礎時,進行啟發(fā)式教學,鼓勵學生提出問題,誘導學生思考并解決問題?;邮浇虒W是課程講授的一種有效的教學方法,通過師生之間對同一問題的分析,促進對理論理解,對問題的分析方法理解,能營造良好的課堂氣氛,提高了教學效果。研究式教學方法也很重要,采用研究的方式與激勵學生查閱資料,了解未來的發(fā)展方向并闡述觀點。

5.考核形式。為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維、動手能力和綜合素質,側重應用開發(fā)的角度來對學生進行綜合考察。本課程主要采用平時考核、最終試卷考試和實驗考查三方面相結合的方式對學生進行考核。由于沒有較完整的教材,教學過程中也采用了較多的新興資料,因此在課程學習過程中要求學生查閱指定內容的文獻資料,學生提交相關的讀書報告,以此作為平時成績考核標準之一;平時的出勤率和隨堂提問也作為平時成績一部分。實驗課程考核包含實驗完成代碼、設計文檔和實驗報告三個部分,能較好提高學生的實踐動手能力??荚噧热莅藢W生對基本知識掌握程度的考察,還增加系統(tǒng)分析和設計討論題。該類題目有較大的靈活性,能夠考察學生綜合素質,同時能體現(xiàn)教學效果。學生最終的成績由3個部分組成:平時作業(yè)和出勤率占30%,實驗占30%,期末考試占40%。

四、教學建議

1.調整先修課程。任何一門專業(yè)課的開設都建立在先修課程基礎之上的。資源與環(huán)境專業(yè)在先修課程中雖然學習了“地理信息系統(tǒng)”、“遙感導論”、“數(shù)學建?!钡日n程。然而在理論教學課程中發(fā)現(xiàn),學生對GIS的基礎知識理解不夠深入。如在簡介空間查詢時,需要先講解空間拓撲的相關知識,才能進一步簡介基于空間的查詢方式。其次,學生在實驗課程中動手能力表明,通識教育的高級程序語言現(xiàn)在還是側重基本語法,導致學生的應用開發(fā)能力難以滿足GIS開發(fā)的基本要求。因此,在通識教育過程中改變課程教學側重點,使之更加符合資源與環(huán)境專業(yè)的學習,便于后續(xù)課程的開展。

2.增加綜合實習?!暗乩硇畔⑾到y(tǒng)設計與開發(fā)”是一門應用和實踐較強的課程,同時其中的軟件過程管理的內容又過于抽象,學生很難同時掌握基本的開發(fā)方法和軟件過程管理。因此增加2周(80課時)的課程實習。集中時間讓學生完整完成從設計到開發(fā)實現(xiàn)的過程,讓學生鞏固學習的GIS軟件的設計方法,理解軟件過程管理,同時強化學生的開發(fā)能力。在實驗課程中學生掌握了基本的設計理論知識和程序開發(fā)技能。通過綜合實習,能將學過的知識綜合起來加以應用,既培養(yǎng)學生的動手能力又加強學生的創(chuàng)新意識。實習將學生分為2個實習目標,每個內容約30人,其中包含5個實習小組,每個小組5~6人,每個小組圍繞實習目標完成不同的任務目標,由組長控制整個開發(fā)過程協(xié)調組員之間工作,在80課時內完成小型的GIS系統(tǒng)的設計與原型系統(tǒng)的開發(fā)任務。通過實習使得學生將基本的理論與應用開發(fā)聯(lián)系在一起。

3.培養(yǎng)綜合應用能力。本校的資源與環(huán)境專業(yè)主要研究方向有土地利用規(guī)劃、流域管理、土壤與環(huán)境污染評價、防治與規(guī)劃,耕地肥力管理、專家系統(tǒng)開發(fā)等。學生在畢業(yè)后,有很大一部分就轉到了相關應用領域工作,把GIS作為處理該領域的一種工具。在先修課程中主要是利用Matlab、SPSS等軟件對資源環(huán)境信息進行挖掘,同時也采用ArcGIS中的ArcTool工具包進行空間分析。因此在課程培養(yǎng)中需要結合上述的內容,需要培養(yǎng)學生綜合統(tǒng)計和空間分析知識來解決實際問題的能力,使得學生能夠為今后的工作和繼續(xù)深造打下堅實的基礎。

五、結束語

GIS的發(fā)展為資源與環(huán)境的飛速發(fā)展注入了新鮮的血液,提供了新的契機。在資源與環(huán)境專業(yè)設置地理信息課程是順應時展趨勢的。“GIS設計與開發(fā)”是資源與環(huán)境專業(yè)的一門重要課程,具有理論抽象和實踐較強的特點。因此,要改變傳統(tǒng)教學觀念,不斷改進教學方法,適時的調整和更新教學內容,充分調動學習的主動性,提高學生的綜合運用能力,力爭培養(yǎng)出具有良好專業(yè)基礎的地理信息應用人才。

參考文獻:

[1]鄒長明,于群英,劉正,等.農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)課程體系與教學內容改革初探[J].安徽農學通報,2007,13(023):150-151.

[2]王敬國,毛達如.對辦好農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的三點思考[J].高等農業(yè)教育,2001,118(4):40-41.

[3]田應兵,王文凱.地方高校農業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)課程體系與教學內容改革探討[J].長江大學學報(社會科學版),2008,31(6):244-244.

[4]孫樞,李曉波.我國資源與環(huán)境科學近期發(fā)展戰(zhàn)略芻議[J].地球科學進展,2001,16(5):726-733.

[5]秦其明.中國高校GIS專業(yè)核心課程設置問題的探討[J].地理信息世界,2003,1(4):1-7.

篇5

(赤峰學院 資源與環(huán)境科學學院,內蒙古 赤峰 024000)

摘 要:地下管網是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎,是城市基礎設施的重要組成部分,本文主要闡述了GIS的原理及其在城市地下管道網絡中的應用,并結合敖漢旗地下管線的管理的現(xiàn)狀,以敖漢旗的地下給、排水管線為研究對象,進行三維地理信息系統(tǒng)在城市管網系統(tǒng)中的應用研究.

關鍵詞 :地理信息系統(tǒng);地下管網;敖漢旗

中圖分類號:P208文獻標識碼:A文章編號:1673-260X(2015)02-0056-02

地下管線是城市基礎設施的重要組成部分,是城市賴以生存和發(fā)展的重要物質基礎[1].城市管網系統(tǒng)的合理建設及科學的管理是保證現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展的必要條件.隨著社會的發(fā)展與進步和當前我國城市化水平的不斷提高,基礎建設發(fā)展迅猛,地下管網體系越來越大,管理的復雜程度也在逐年增加.地下管網的管理經歷了從手工到信息化的發(fā)展過程,地下管網管理應用三維地理信息系統(tǒng),不僅能改變以往管網靠圖紙來管理的局面,而且以計算機形式取代了以往復雜繁瑣的手工操作形式,從而提高了生產效率.三維地理信息系統(tǒng)可真實再現(xiàn)地下管網的地形特點,為我們全面了解城市地下管網的環(huán)境提供一個理想的空間支撐,可極大地提高城市地下管網的建設和管理水平,從而全面實現(xiàn)城市地下管網管理工作的數(shù)字化,為更好地促進城市地下管網的發(fā)展奠定基礎.

1 研究背景

1.1 虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術是利用三維圖型生成技術、多傳感交互技術以及高分變率顯示技術并伴隨多媒體技術而發(fā)展起來的計算機新技術,由此生成了三圍逼真的虛擬環(huán)境,用戶需要通過特殊的交互設備才能進入此虛擬環(huán)境中,由此可知虛擬現(xiàn)實技術與計算機技術存在著緊密的關系,并且在很大程度上推動了計算機技術的發(fā)展.虛擬現(xiàn)實技術的基本特征是:“多感知性”、“沉浸感”、“交互性”、“自主性”[3].

1.2 城市地下管網系統(tǒng)介紹

地下管線由給水、排水、燃氣、熱力、電力、電信和工業(yè)管道七大類型組成各類管線縱橫交錯地分布在城市地下空間,構成了復雜的地下管線空間體系[7].

城市地下管網是一個城市非常重要的基礎設施,是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎,它擔負著能源輸送,信息快速傳遞等工作,因此城市地下管網為現(xiàn)代化城市進行高效率、高質量的發(fā)展提供了有利的條件.因此,分析和準確的掌握城市地下管網的現(xiàn)狀,可為現(xiàn)代化城市的建設管理及規(guī)劃提供不可或缺的基礎信息資料.

早期,二維圖形管理系統(tǒng)是主要的的地下管網信息管理系統(tǒng),其缺乏直觀性,無法表現(xiàn)管線之間的空間關系.在國內外競相開發(fā)三維數(shù)碼城市背景下,地下管網作為城市極其重要的組成部分,建立功能強大且操作便捷的三維地下綜合管網管理信息系統(tǒng)已經成為當務之急.所以將三維地理信息系統(tǒng)引入到城市地下管網中具有重要的意義,它對城市地下管網信息可視化和建立的虛擬環(huán)境及交互能力都帶來了極大的作用,同時也為城市地下空間開發(fā)問題的正確判斷、分析提供大量的信息.

2 三維地理信息系統(tǒng)在城市地下管網中的應用

2.1 應用現(xiàn)狀

三維地理信息系統(tǒng)技術作為城市建設的關鍵技術之一,是一種動態(tài)的可視化技術.在實現(xiàn)虛擬場景中觀察地下管線的規(guī)劃布局和空間設計的過程中,三維地理信息系統(tǒng)為布局規(guī)劃、建設與管理提供了一種全新的輔助技術手段和方法.隨著社會經濟的快速發(fā)展,城市的建筑,道路,交通設施的增長速度越來越快,并進入了成倍的增長的趨勢,其中的各類管線是能源、信息、物資等的重要傳輸者,對城市的基礎設施建設具有重要的意義,同時是城市賴以生存和發(fā)展的生命線.

2.2 存在的問題

研究開發(fā)的部分三維管網信息系統(tǒng)不是真正意義上的三維系統(tǒng),它沒有給出真三維空間模型,只是給出了相對簡單的三維走向圖.

作為地下管網信息系統(tǒng)開發(fā)中的核心技術——地下管網的建模技術研究相對落后,還主要基于手工建模及基于標準連接件的半手工建模,將研究的重點放在了如何建立標準模型庫和管線定位方面,沒有實現(xiàn)三維管網的自動建模[14].對城市地下管網的建模采用現(xiàn)有的建模方式不僅實用化推廣難度大、時間長、精度差、錯誤多,而且消耗大量的人力、物力、財力等給人們的經濟設施帶來一系列的麻煩.三維管網模型的構建相對比較復雜,使得系統(tǒng)顯示效果差并且顯示速度慢,對計算機硬件資源需求過高.地下管網數(shù)據(jù)的采集難度比較高,投入巨大,而且耗費的時間較長,數(shù)據(jù)采集由測量環(huán)境、測量人員的技術水平以及測量工具的精確度、等多種因素共同決定的,其測量所得的數(shù)據(jù)存在著一定的誤差.很多系統(tǒng)只有三維圖形的顯示,而其三維場景交互性不強,且不能在三維漫游場景中實現(xiàn)分析與查詢,同時也不能滿足用戶的三維可視化交互式的操作.

3 三維地理信息系統(tǒng)在敖漢旗地下管網系統(tǒng)中的應用

3.1 現(xiàn)狀及存在的問題

隨著社會經濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快,在市政建設中,由于自然或人為的因素,導致地下管網系統(tǒng)存在著一系列的問題.

3.1.1 規(guī)劃滯后

敖漢旗這個小城鎮(zhèn)基本沒有形成一個完整、清晰的市政規(guī)劃體系,而且很少有市政地下管網專項規(guī)劃政策.與此同時,市政專項規(guī)劃與城市用地規(guī)劃存在著脫節(jié)的現(xiàn)象.市政專項規(guī)劃同城市其他專項規(guī)劃缺乏協(xié)調統(tǒng)一且矛盾百出.市政專項規(guī)劃,特別是地下管網的編制深度及技術規(guī)定非常薄弱,甚至基本為空白缺項.長期以來導致“重地上,輕地下”的不良的結果.

3.1.2 不合理的建設,造成人、物、財力的浪費

由于管線運營單位自行主導各管線的建設規(guī)模和建設時間,從而沒有合理的處理各管線之間與城市規(guī)劃、建設的協(xié)調一致性.由于管線不祥、資料不全,在建設施工中,尤其是城市道路拓寬改造中經常造成管線的破壞、挖斷,造成停水、停電、停氣、通訊中斷等,給城市生活帶來諸多不便和重大損失.[15]

3.2 應用研究與展望

在地下管網項目全面展開前需要嚴格按照科學的系統(tǒng)的工程管理方法來進行系統(tǒng)設計,尤其是在空間數(shù)據(jù)的組織、數(shù)據(jù)庫的設計和空間數(shù)據(jù)的模型的建立方面需要充分的調研,精心的設計和不斷的測試改進.

實現(xiàn)信息多元化的應用[19].在此基礎上建立三維信息平臺,并將基礎地理信息矢量數(shù)據(jù)在三維場中疊加,同時基于真實地理環(huán)境的瀏覽,直觀的對城市地下管網進行管理,并進行虛擬城市地下管網的模擬,從而生動模擬再現(xiàn)地下管網的實景狀況.與此同時將三維場景中剖面、側面、選定區(qū)域坡度、關鍵點、最高點坐標、最低點坐標等分析與二、三維聯(lián)動結合,從三維系統(tǒng)中發(fā)出指令,在二維系統(tǒng)進行分析,并提交報表,估算城市地下管網的實時情況;并利用GIS的空間分析功能實現(xiàn)統(tǒng)計分析、可視域分析和三維飛行瀏覽等功能,進行城市地下管網的數(shù)據(jù)庫的快速定位查詢、統(tǒng)計分析.

參考文獻:

(1)陳子輝.虛擬三維地下管網建模技術研究與實現(xiàn)[D].天津大學,2009.

(2)高天迎.地下管網虛擬漫游系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].天津大學,2006.

(3)彭世紅.淺談地理信息系統(tǒng)在地下管道管理中的應用.浙江樹人大學,2003,9(5)

(4)穆森.基于gis的城市地下管網綜合管理系統(tǒng)的設計[D].中北大學,2007.

(5)陶國強,吳良才,李大軍.城市地下管線三維模型的實現(xiàn)[J].東華理工學院測量系,2005,12(6).

(6)丁國麗.基于gis的地下管網的三維表達與管理[D].西安科技大學,2011.

(7)陶青.淺析中小型城市地下管網集約化建設.福建省南平市市政工程管理處,2010,4(17).

(8)陳靚,趙冬玲.三維可視化地理信息系統(tǒng)在校園地下管線管理中的應用綜述[J].中國農業(yè)大學信息與電氣工程學院,2006(1).

篇6

關鍵詞:遙感地質制圖 蝕變信息提取 構造信息提取 高光譜遙感技術

中圖分類號:P237 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)05(c)-0000-00

一、遙感技術的基本特征

長期以來,地質工作者迫切希望能有一種“窺一斑而知全豹”的方法來找礦,因此遙感技術以其獨有的遠程觀測以及判斷特點在地質找礦中的作用就突顯出來。首先,由于遙感是遠距離探測技術,所以遙感可以不對物體進行接觸而進行探測,正因為如此遙感技術可以覆蓋更廣的范圍,因此在進行找礦工作時,遙感可以將所觀測范圍內地表以及地貌的情況通過影像傳輸給衛(wèi)星,然后由地面接收站接收圖像,讓工作人員對觀測到的數(shù)據(jù)進行處理和分析。其次,因為遙感技術覆蓋范圍廣,并且能同時觀測多個區(qū)域,所以節(jié)省了觀測時間,并且傳輸?shù)膱D像信息更加準確,工作人員能夠通過處理后的數(shù)據(jù)和圖像找到礦產資源的位置,甚至能了解大致的分布范圍,這為找礦工作節(jié)省了人力以及物力。通過研究遙感影像上的地質構造與成礦的關系,可認識成礦規(guī)律并圈定找礦遠景區(qū),通過對遙感圖像進行增強處理,綜合分析,可提取地質信息,在我國最早使用遙感圖像的行業(yè)是地質行業(yè)。

遙感技術從字面上可以理解為“遙遠的感知”,因此遙感技術是通過遠距離傳輸來進行觀測和新詞采集的,這就需要電磁波、紅外線以及可見光等的幫助。遙感技術在進行影像分析時,檢測到的影像中會出現(xiàn)特定的光譜特征和紋理特征,含礦區(qū)域會呈現(xiàn)出較為明顯的標志。現(xiàn)人們將許多先進的科學技術應用到遙感技術當中,其中對計算機的應用是必不可少的,因為通過遙感技術傳輸?shù)降孛娴膱D像需要經過計算機軟件的圖像和數(shù)據(jù)處理,才能將含礦區(qū)域顯示出來,從而根據(jù)顯示的情況進行工作項目計劃的設計以及開展。遙感技術在地質方面的應用一般都是以制圖為主,并與地質圖相套合,使得遙感影像圖與地質圖具有相同的地圖投影坐標系統(tǒng),這可使工作區(qū)遙感概貌與地質圖相互對應的,并能產生立體感較強的畫面,以綜合圖件來反應工作成果。

隨著現(xiàn)有礦產資源不斷地被發(fā)現(xiàn)并且開采,導致礦產所在地普遍有自然及地理環(huán)境較為惡劣的情況,不便于人工的探測及尋找,因此遙感技術在這種地形條件差、交通不便的高寒地區(qū)具有常規(guī)地質方法不可替代的優(yōu)越性。

二、遙感技術的找礦應用

遙感探測礦產的核心就是通過遙感探測器以及遙感圖像等提取巖礦蝕變情況以及區(qū)域地質信息。在找礦中的直接應用就是提取遙感蝕變信息,圍巖蝕變是熱液與原巖發(fā)生的相互作用,是成礦作用。因此,蝕變巖礦物的存在能夠幫助遙感技術進行探測,因為這種物質有光譜特征,在遙感影像上具有特殊的顯示,因此能夠根據(jù)蝕變的類型,預測礦物的種類以及分布。

遙感技術進行礦物探測的原理,是因為地物普遍都能夠進行電磁波的反射和投射,而每種地物因為其結構以及特性不同,所以反射出的光譜也不相同,因此就可以根據(jù)地物反射出的光譜特征,判斷地物的種類,并通過光譜圖像進行信息的提取。

遙感技術能夠對地物進行探測,并向地面?zhèn)骰剡b感圖像以及數(shù)據(jù),通過對遙感影像的前期處理,進行圖像的降噪,以及真彩色或者假彩色的合成,對遙感影像進行目視解譯,所謂的目視解譯就是通過以往的經驗以及知識,對遙感影像上存在的地物根據(jù)其形狀、顏色、周圍環(huán)境等情況進行判讀,從而判斷出影像中存在的物體都是什么。在利用遙感影像進行找礦的應用時也是如此,需要針對遙感圖像的內容聯(lián)系周邊地質環(huán)境判斷是否有成礦的可能。利用遙感技術進行找礦時,可以通過多種空間影像進行信息的提取,比如影像上的線狀區(qū)域、環(huán)狀區(qū)域、帶狀區(qū)域等情況,都能夠研究礦物資源是否存在。除此之外,對于色異常以及斷裂構造的信息提取都能夠進行隱秘礦物資源分布的探測,這是找隱伏礦床的重要手段之一,是區(qū)域地質填圖的理想技術之一。

三、遙感地質找礦技術的發(fā)展趨勢及前景

(一)高光譜數(shù)據(jù)的應用

遙感技術一直被作為輔助手段應用于地質學中,但隨著計算機領域高新技術的快速發(fā)展,遙感技術的進步和應用,尤其是作為現(xiàn)展的技術手段也愈加顯得重要,領域也在不斷的擴大。遙感技術本身包含多方面的內容導致其復雜無比,但是因為高光譜遙感的廣泛應用,利用這種方法輔助地質工作進行探測的技術也開始逐步成熟。高光譜遙感技術在地質找礦中因其高空間分辨率給遙感地質找礦添加新的血液,高光譜是集多種探測及信息處理技術于一體的綜合性技術。它的基礎工作原理是利用成像光譜儀與納米級的光譜分辨率來進行成像,成像的同時記錄下成百條的光譜通道數(shù)據(jù),這種技術能夠進行輻射信息、光譜信息、地物空間信息的同步獲取,從每個像元上均可以提取一條連續(xù)的光譜曲線。高光譜圖像能夠顯示出豐富的信息,并可通過反演圈出礦化區(qū)。

(二)3S技術的結合

所謂的3S技術就是遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)這三種技術,3S技術是目前地質勘探的業(yè)界利器,三種技術各自有各自的優(yōu)勢。利用GPS能夠通過微信信號進行定位,并能夠測量三維空間數(shù)據(jù),在信號足夠好的情況下,探測的數(shù)據(jù)是十分準確的。地理信息系統(tǒng)作為地理信息的集合,具有儲存、處理地理信息數(shù)據(jù)等多種功能,并且地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫具有高集成、一體化并且儲存空間大的特點,因此地理信息系統(tǒng)與遙感技術的結合,能夠為遙感技術提高海量的數(shù)據(jù)儲存空間,并且還能夠進行數(shù)據(jù)以及圖像的管理及瀏覽,并能夠將搜集到的海量地理數(shù)據(jù)信息然后回饋給信息中心進行分析,然后遙感技術RS負責在地理區(qū)域內進行找礦工作。

(三)遙感技術與傳統(tǒng)地物化找礦方法的融合

因為礦床的形成并不是一種物質造成的結果,因此想要實現(xiàn)利用遙感技術進行找礦工作,就必須要將遙感技術與地、物、化找礦方法結合起來,避免因為探測單一的物質而造成的失誤和阻礙情況的發(fā)生。目前以遙感信息為主體,建立多源地學數(shù)據(jù)庫進行綜合信息找礦法勢在必行。

結束語:

遙感技術作為地質勘查的重要手段,對礦產資源的可持續(xù)發(fā)展有著積極的作用。利用這一高新技術不但破解了我國目前由于資源匱乏而出現(xiàn)的深層次找礦難題,也為我國勘探科學的進步找到了新的出發(fā)基點。因為遙感技術實時、準確的特性,被廣泛應用于地質找礦工作中,這項技術在地質找礦中的運用,不僅有效地提高了地質找礦的質量以及數(shù)量,還提高了找礦工作的準確性,并且提高了工作效率,因此遙感找礦技術的實運用還擁有更加廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

[1] 錢建平,伍貴華,陳宏毅.現(xiàn)代遙感技術在地質找礦中的作用【L】.地質找礦論叢, 2012,27(3):355-359.

篇7

【關鍵詞】 經濟增長經濟發(fā)展地理信息城市變遷

一、城市地理信息的定義、特征及其分類

城市地理信息是指與所研究對象的城市空間地理分布有關的信息,是有關城市地理實體的性質、特征和運動狀態(tài)表征的一切有用的知識,它表示地表物體及環(huán)境固有的數(shù)量、質量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律。

城市地理信息可分為基礎地理信息和專題地理信息兩類。其中基礎地理信息,包括各種平面和高程控制點、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些屬性信息等,用于表示城市基本面貌并作為各種專題信息空間位的載體;而(數(shù)字城市基礎)專題地理信息是指各種專題性城市地理信息,包括城市規(guī)則、土地利用、交通、綜合管網、房地產、地籍、環(huán)境等,用于表示城市某一專業(yè)領域要素的空間分布及規(guī)律。

一般來說,城市地理信息的基本特征主要體現(xiàn)在這樣幾個方面:一是數(shù)據(jù)量大。城市地理信息既有空間特征,又有屬性特征,在時態(tài)地理信息系統(tǒng)中還有不同時間的版本,因此其數(shù)據(jù)量很大。二是數(shù)據(jù)分布不均勻。城市地理現(xiàn)象在空間上分布是不均勻的,有的區(qū)域分布密集,有的則分布相對較為稀疏,這就造成了空間數(shù)據(jù)分布的不均勻。三是拓撲關系復雜。城市地理現(xiàn)象之間有復雜的空間關系,比如建筑物緊鄰街道分布的相鄰對象關系,公路穿越城市的關系,某城市在河流的左側還是右側,兩條道路在城市匯聚的相交關系等,這些拓撲關系是城市空間查詢和分析的重要依據(jù),因此,數(shù)據(jù)更新和概括處理中必須維護拓撲關系的一致性,避免拓撲關系的錯誤。四是多重屬性結構。一方面,同一城市地理現(xiàn)象具有多個方面的屬性特征。例如城市的屬性包括面積、人口、工業(yè)產值等;另一方面,多重屬性結構也指不同城市地理現(xiàn)象占據(jù)同樣的空間位置,即地理現(xiàn)象在空間分布上的重疊和部分重疊。五是多尺度特征。尺度是指地理數(shù)據(jù)所表示的空間范圍的相對大小和時間范圍的相對長短。對于城市空間尺度而言,常用的地理數(shù)據(jù)尺度有市區(qū)尺度、城區(qū)尺度、街區(qū)尺度等;就時間尺度而言,不同的城市地理現(xiàn)象有不同的城市劃分。如遠期規(guī)劃和近期規(guī)劃。六是數(shù)據(jù)來源多樣化。地理數(shù)據(jù)的來源主要有以下幾個方面:地圖數(shù)字化、實測數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)、遙感與GPS數(shù)據(jù)、統(tǒng)計普查數(shù)據(jù)、理論推測與估計數(shù)據(jù)等。對于多種來源的地理數(shù)據(jù)集成必須進行實現(xiàn)的預處理。七是地圖表現(xiàn)形象化。地圖是城市信息可視化的一種重要工具,它通過圖形的形狀、方向、顏色、紋理、數(shù)量、大小、注記、圖例、標尺、圖飾等表現(xiàn)手法形象直觀地反映城市地理信息。

二、從城市地理信息的變化看經濟發(fā)展的價值訴求目標

對我國來說,一方面,城市作為經濟政治文化的中心,要積極地擴大經濟總量,保持經濟快速增長,沒有一定的增長速度,經濟社會發(fā)展中的就業(yè)、教育、貧困、城市公共管理等等問題都難以解決,全面建設小康社會的目標就會落空,社會主義制度的優(yōu)越性就難以充分體現(xiàn)。但另一方面,城市的經濟發(fā)展和社會進步不能忽視速度和效益的統(tǒng)一,要時刻關注和把握城市地理信息的變化規(guī)律,為實現(xiàn)城市的可持續(xù)性提供社會保障。從理論上看,經濟發(fā)展方式的差異源于發(fā)展約束條件的差異,不同國家和同一國家的不同發(fā)展階段會面臨不同的約束,要求采取與之相適應的發(fā)展方式。但是,隨著經濟總量擴大,生產要素的稀缺格局發(fā)生重大變化,土地、礦產、水和環(huán)境等自然資源越來越短缺。如今,資源環(huán)境對經濟發(fā)展的制約作用越來越突出,我們雖然早已告別了“物質短缺”的時代,卻又面臨著“資源短缺”的空前壓力,考慮到生產要素供求關系的新變化,要求我們從發(fā)展的動力、結構、質量、效率、就業(yè)、分配、消費、生態(tài)和環(huán)境等方面對發(fā)展方式和方法進行系統(tǒng)調整。

一是從水資源看生態(tài)環(huán)境的變化。大家知道,武漢城市格局兩江三鎮(zhèn),長江、漢水丁字交匯,其水資源沒有任何城市可以媲美,人均水資源擁有量是全國人均水平的90倍,是世界發(fā)達國家的10倍。從最初的武漢地圖上可以看出浩浩長江奔騰而過,數(shù)百湖泊星羅棋布,當時的湖泊擁有量是127個,面積達228.9km2。但到目前,100多個湖泊只剩下38個。通過這些地理信息看武漢的發(fā)展史,我們能夠清晰地把握武漢大片湖區(qū)漸遭蠶食由水域變陸地的變遷過程。

二是從地形、地貌上看城市格局的變化。武漢市的地質結構,以華夏構造體系為主,幾乎控制著全市的地質構造輪廓,三角鼎立的特殊地貌景觀;寬闊平原上點綴特有殘丘,在城市進程中部分山丘曾發(fā)生過改變。就拿武漢青山來說,因為他是屬于一個重工化工之地,在經濟運行中的高資源消耗高污染排放,幾十年的垃圾堆場,我們從地圖上可以清晰地看到,以前清晰的戴家湖,逐漸變成了戴家山,是一個典型的湖變山的實例,后來,由于政府的重視,通過循環(huán)試點改造后,又還山成湖,再次恢復了戴家湖原貌。在未來的地圖上,我們還將看到總面積8494km2武漢市將被分為主城區(qū)、新城、地區(qū)農業(yè)生態(tài)區(qū)三個圈城。

三是從地名、注記看城市交通變遷。從30年前的地圖上看到武漢中心城區(qū)大概只有1200個道路名稱,其中還包含600多個背街、里巷名稱。從漢口來看,中心城區(qū),沿長江平行的只有沿江大道、中山大道、解放大道,而后逐漸出現(xiàn)了建設大道、發(fā)展大道……而現(xiàn)在的常青片區(qū)、百步亭片區(qū)、吳家山片區(qū)、后湖片區(qū)、已相繼步入……。在武昌,以前的大東門以東,特別是魯巷以東更是屬于郊外,而現(xiàn)在魯巷成為光谷中心,更有高新大道、光谷大道、文化街等等的興起;在漢陽,以前的十里鋪以外,已屬郊區(qū),而現(xiàn)在,王家灣已成為漢陽的中心;沌口經濟開發(fā)區(qū)、江城大道等等如雨后春筍,所以,武漢現(xiàn)有的主、次干道等的數(shù)量就超過3799個,30年間新增3000多個,同時也有200多個老地名在消失。橋梁建設方面,自五十年代修建萬里長江第一橋后,相繼建有長江二橋、三橋、二七橋、天興洲大橋、長江隧道、三陽路通道、水果湖通道,還有7條城市過江軌道線正在建設等等。

四是從植被、植物看城市綠化建設。從以前的地圖上看武漢的老城區(qū)中心區(qū),幾乎全被居民地占滿,很難看到綠色的植被,武昌的許多山體特別是市區(qū)內的山體周圍大都被建筑物和廣告牌遮擋,難識其真面目,現(xiàn)在,在政府推動的還山透綠工程的指導下,很多山體基本上都恢復了原貌。近10年來,武珞路植樹造林20多萬平方米,植被覆蓋率提高了10%,全市提高了5%,平均地表下降了2.6℃,從2005年開始,蛇山南坡完成山體修復及植被恢復建成7.5萬m2的綠化帶,栽植樹木3800多株,附近還建成另外五處綠化帶,共計植綠25.5萬平方米,為武昌穿上新的綠裝。

城市是經濟發(fā)展最活躍、最快、信息最豐富的區(qū)域,盡管自改革開放以來經濟社會發(fā)展取得了舉世矚目的成績,但我們的發(fā)展并沒有擺脫過度依靠消耗和犧牲環(huán)境的狀況,這種發(fā)展必將帶來日益突出的社會矛盾。地理信息是國力國情的要素,地理信息技術與服務又是轉變經濟發(fā)展方式,提高決策水平的重要手段,是各級政府有關部門在制定國家和地區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃,進行經濟空間布局的重要依據(jù)。

【參考文獻】

[1] 屈圣、王喜眉:地理信息系統(tǒng)在環(huán)境領域的應用[J].山西科技,2005(3).

篇8

Abstract: Nowadays, the practice of urban agriculture is all over the world. Either in development country or developing country, the urban agriculture becomes important style of agriculture produce and urban development in this area. Beijing, the capital of China, has its own unique terrain and the mountains-area account for 62%.In order to develop urban agriculture better we must explore a new way which fits for this unique terrain. The present of ditch-area economy brings new idea for developing Beijing mountains-area meanwhile 3S technology makes the idea become the true. The concept of ditch-area economy, 3S technology and the effect of 3S technology in developing ditch-area economy are described in detail in this paper. Finally, we can verify that the application of 3S technology in ditch-area ecological planning, the management of ditch-area geographic information and 3D virtual reality expression is the important factor for development of ditch-area economy.

關鍵詞: 溝域經濟;3S技術;生態(tài)規(guī)劃;地理信息管理;三維虛擬現(xiàn)實表達

Key words: ditch-area economy;3S technology;ecological planning;geographic information management;3D virtual reality

0引言

溝域經濟是北京市在農業(yè)區(qū)域經濟、流域經濟基礎上結合北京山區(qū)農業(yè)發(fā)展基礎與特點提出的嶄新概念。近幾年來,為實現(xiàn)山區(qū)經濟的循環(huán)快速發(fā)展,北京市推出“溝域經濟”發(fā)展模式,并在多個區(qū)縣試點進行了探索和實踐。所謂“溝域經濟”[6-8]就是以山區(qū)溝域為單元,以其范圍內的自然景觀、文化歷史遺跡和產業(yè)資源為基礎,以特色農業(yè)旅游觀光、民俗文化、科普教育、養(yǎng)生休閑、健身娛樂等為內容,通過對溝域內部的環(huán)境、景觀、村莊、產業(yè)統(tǒng)一規(guī)劃,建成內容多樣、形式不同、產業(yè)融合、特色鮮明的具有一定規(guī)模的溝域產業(yè)帶,以點帶面、多點成線、產業(yè)互動,形成聚集規(guī)模,最終促進區(qū)域經濟發(fā)展、帶動農民快速增收。

北京市山區(qū)占市域總面積的62%,過去的山區(qū)礦山開發(fā)為首都城市建設做出了貢獻,同時也極大地破壞了山區(qū)的生態(tài)環(huán)境和自然景觀,造成了水土流失、植被和地下水系破壞等負面影響。所以關閉礦山,進行山區(qū)生態(tài)修復、森林健康經營、小流域綜合治理、土地適宜性評價、景觀生態(tài)規(guī)劃布局、等成為溝域經濟發(fā)展的首要解決問題。

近年來,以“3S”技術為代表的地球信息科技的突飛猛進,為溝域經濟管理工作的發(fā)展帶來了新的機遇,“3S“技術在該領域的發(fā)展將呈現(xiàn)廣闊前景。

1“3S”技術概況

“3S”是遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)這3項相互獨立又相互支持的新技術的總稱,它們是目前對地觀測系統(tǒng)中空間信息獲取、存貯管理、更新、分析和應用的三大支撐技術。

遙感(RS)可以提供多時相、多分辨率和多譜段的各種遙感數(shù)據(jù),其高分辨率的遙感影像可以達到1 m左右。利用RS影像,可以迅速得到幾周前甚至幾天前的最新更新數(shù)據(jù),成本低、數(shù)據(jù)真實準確。通過處理分析最后提取和應用有關對象信息,是一種高效的信息采集手段,對于空間數(shù)據(jù)的確定有特殊意義,在規(guī)劃設計中可以提供高分辨率的數(shù)據(jù)源。

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)主要用于為所獲取的空間目標及屬性信息提供實時的、快速的空間定位。GPS作為確定空間位置的主要手段,以其速度快、精度高、不受氣候和通訊條件的影響,具有全天候、布點靈活、作業(yè)方便等優(yōu)點,因此作為RS圖像的精糾正等具有不可替代的作用。

地理信息系統(tǒng)(GIS)是指在計算機技術支持下,對空間信息輸入、查詢、運算、分析、表達的技術系統(tǒng)。利用GIS可以把社會經濟、人文等信息與反映地理位置的圖形信息有機地結合起來,從而使復雜空間問題的科學求解成為可能,提供決策服務。GIS技術可以解決海量空間數(shù)據(jù)的顯示和管理問題。利用面向對象的大型數(shù)據(jù)庫技術,不僅可以解決海量數(shù)據(jù)的存儲與管理等問題,也解決了多用戶編輯、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)安全機制等許多問題。

2“3S”技術與溝域經濟

2.1 “3S”技術在溝域生態(tài)規(guī)劃中的作用溝域經濟的發(fā)展離不開溝域生態(tài)科學合理的規(guī)劃。沒有規(guī)劃的經濟只能造成資源和金錢的浪費。溝域經濟生態(tài)規(guī)劃要處理的核心是溝域的生態(tài)問題,即人類與環(huán)境的關系,其目的是求得人與生態(tài)的和諧共存、互惠共生。憑借“3S”技術其快捷和精確的空間信息獲取能力、強大的動態(tài)預測功能、全面的區(qū)域綜合分析功能以及高度的可定制性,能夠對生態(tài)系統(tǒng)內部多元信息的獲取、傳輸、分析、處理、反饋起到有效的輔助作用,從而為生態(tài)宏觀調控、規(guī)劃決策等提供全方位的信息服務。使得規(guī)劃者可以更加高效準確的了解溝域生態(tài)與環(huán)境變化[4]。

全球定位系統(tǒng)(GPS)在溝域景觀生態(tài)規(guī)劃中的主要作用是對航空照片和衛(wèi)星像片等遙感圖像進行定位和地面矯正,遙感數(shù)據(jù)在精度上還不夠,因此需要GPS 輔助矯正。

遙感(RS)在規(guī)劃過程中的主要作用是識別地物,在大范圍的規(guī)劃中使用遙感數(shù)據(jù),可以省時省力。 根據(jù)衛(wèi)星像片所呈現(xiàn)的圖像,得到規(guī)劃對象總體的基礎數(shù)據(jù)(如植被空間分布圖、水系分布圖),這樣就大大減少了實地調查進行數(shù)據(jù)采集的工作量。有了基礎數(shù)據(jù)以后,就可以根據(jù)需要,加工得出專業(yè)上需要的數(shù)據(jù)。

可選取最近幾年的高分辨率SPOT或TM影像圖、地形圖、林相圖及GPS野外調查的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)的來源。利用ARCGIS軟件對遙感數(shù)據(jù)進行幾何校正,空間增強和輻射增強等處理,將GPS在地面調查的樣點和植被類型顯示在視窗上,利用AOI選取模板進行訓練,根據(jù)制定分類體系劃分景觀類型,對訓練模板的可能矩陣進行評價,結合已有資料和野外調查數(shù)據(jù),以目視解譯和外業(yè)調查的結果為輔,對分類效果進行評價檢驗并根據(jù)評價結果進行監(jiān)督分類,將分類后數(shù)據(jù)經過聚類、統(tǒng)計過濾除去一定面積的斑塊,在ARCGIS中進行數(shù)字化,生成各景觀類型的多邊形矢量數(shù)字文件,建立拓撲關系后,生成各類景觀專題圖,對各區(qū)進行統(tǒng)計,得到景觀分類圖和各種景觀類型專題圖,在此基礎上,對數(shù)據(jù)進行綜合分析,然后對溝域地形圖進行數(shù)字化并生成數(shù)字高程模型DEM,為溝域景觀因子的選擇和遙感數(shù)據(jù)的疊加奠定基礎。

運用地理信息系統(tǒng)[23](GIS)原理及技術利用ARCGIS軟件進行分析評價。在溝域景觀生態(tài)規(guī)劃中主要用到疊置技術,對多種類型的空間數(shù)據(jù)同時進行各種相關運算,系統(tǒng)化的分析評價。此外動態(tài)分析和模擬,通過對不同時段所得到的遙感數(shù)據(jù)進行分析,監(jiān)測和分析溝域景觀的動態(tài)過程[2-3]。

在對溝域進行景觀生態(tài)規(guī)劃時應該遵循以下原則:(1)整體性原則:充分利用3S技術和系統(tǒng)方法原理論,協(xié)調各類型景觀同整個區(qū)域景觀關系,實現(xiàn)整體上的協(xié)調發(fā)展;(2)尺度原則:從溝域景觀單元出發(fā),考慮溝域景觀的規(guī)模、破碎化等因素,根據(jù)其合理的尺度規(guī)模進行界定;(3)自然景觀優(yōu)先原則:在保證經濟、信息流暢的同時,充分尊重自然生態(tài)過程,保護一些具有生態(tài)價值的基礎上,利用兩個主要影響因子即主成分載荷,從土地的利用現(xiàn)狀、溝域景觀空間分布以及地質地貌和土地利用類型出發(fā),結合外業(yè)調查和實際溝域景觀格局現(xiàn)狀,對北京溝域進行景觀生態(tài)規(guī)劃。

2.2 “3S”技術在溝域信息管理中的作用網絡技術的高速發(fā)展使地理信息系統(tǒng)應用范圍更加廣闊,目前在城市規(guī)劃、土地管理、交通、電力等領域得到廣泛應用。地理信息系統(tǒng)具有采集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)等功能,利用“3S”技術構建溝域經濟[11-13]地理信息平臺,將全北京市溝域生態(tài)規(guī)劃狀況以數(shù)字化地圖方式呈現(xiàn),使人們可以方便的實現(xiàn)瀏覽、查詢、分析等功能,構建溝域經濟效益屬性數(shù)據(jù)庫,對溝區(qū)經濟收入統(tǒng)計、核算、報表輸出,實現(xiàn)經濟效益的動態(tài)分析。

WebGIS,就是基于Internet技術的地理信息系統(tǒng)(GIS),隨著Internet技術在全球范圍內的飛速發(fā)展和人們對地理信息系統(tǒng)(GIS)的應用需求,利用Internet在Web上空間數(shù)據(jù),為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和強大的分析功能,對溝域各種資源深入挖掘,運用空間分析的功能,從宏觀上指導溝域經濟規(guī)劃方案,使得資源發(fā)揮最大優(yōu)勢,創(chuàng)造最大的效益。WebGIS是基于瀏覽器/服務器模式的地理信息系統(tǒng),因此,WebGlS不但具有大部分乃至全部傳統(tǒng)GIS軟件具有的功能,而且還具有利用Internet優(yōu)勢的特有功能,即用戶不必在自己的本地計算機上安裝GIS軟件就可以在Internet上訪問遠程的GIS數(shù)據(jù)和應用程序,進行GIS分析,這是發(fā)展WebGIS服務溝域經濟的最大亮點,因為,溝域區(qū)域用戶多是農民,基于農民的文化技術水平等因素,使用Internet向溝域用戶提供溝域現(xiàn)狀信息、專家指導方案、同時也可以收集用戶反饋的建議信息。

系統(tǒng)基礎地理空間數(shù)據(jù)主要是各年中高分辨率的遙感數(shù)據(jù),大面積區(qū)域可用中等分辨率遙感影像,而針對某一特定溝域則需要高分辨率遙感影像。為了實現(xiàn)地理信息的真正共享和開放性,利用Intnernet技術,建立包含豐富的空間拓撲關系的數(shù)據(jù)庫,可采用面向對象數(shù)據(jù)庫模型,實現(xiàn)地圖的自動錄入和校對,可以節(jié)省大量的人力、物力和財力,促進溝域經濟系統(tǒng)WebGIS服務應用的推廣。采用面向對象數(shù)據(jù)庫管理GIS數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)復雜數(shù)據(jù)類型的描述,數(shù)據(jù)間關聯(lián)語義的管理等等。

利用WebGIS技術構建北京溝域經濟地理信息系統(tǒng)[14-18]是為了實現(xiàn)都市農業(yè)的信息化發(fā)展的大目標,更是為了促進北京市溝域經濟的快速、健康的發(fā)展。運用其空間信息量測與分析、統(tǒng)計分析、地形分析、網絡分析、疊置分析、緩沖分析、決策支持等功能,深度挖掘可開發(fā)區(qū)域資源,建設出更多有創(chuàng)意有價值的項目,不斷提升區(qū)域經濟的發(fā)展品質和潛力,創(chuàng)造更多經濟、文化和生態(tài)價值。

2.3 “3S”技術在三維可視化模擬中的作用溝域經濟發(fā)展涉及的的溝域景觀模擬、建筑物模擬、地下管線的3D顯示、道路橋梁的三維景觀實體以及地形地貌顯示等,都強調了三維信息以及三維景觀實體間關系的表達,對這些建設項目的三維空間信息進行處理、分析和挖掘來實現(xiàn)項目狀態(tài)的現(xiàn)勢數(shù)字三維可視化表達,可以更加準確真實地表示現(xiàn)實中溝域建設的發(fā)展情況,而這些數(shù)字三維表達都需要通過虛擬現(xiàn)實技術來實現(xiàn)。

虛擬現(xiàn)實[19-22],或虛擬實境(Virtual Reality),簡稱VR技術,是利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身臨其境一般,及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。該技術集成了計算機圖形(CG)技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發(fā)展成果,是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統(tǒng),虛擬現(xiàn)實的最大特點是:用戶可以用自然方式與虛擬環(huán)境進行交互操作,改變了過去人類除了親身經歷,就只能間接了解環(huán)境的模式,從而有效的擴展了自己的認知手段和領域。另外,虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個演示媒體,而且還是一個設計工具,它以視覺可視化形式產生一個適人化的多維信息空間,為我們創(chuàng)建和體驗虛擬世界提供了有利的支持。

建立模型所需要的大場景三維數(shù)據(jù),主要是指溝域范圍地形地貌的三維數(shù)據(jù),主要是高分辨率的遙感影像,如分辨率為0.61米的QuickBird等,疊加數(shù)字高程模型圖(DEM),生成三維地形數(shù)據(jù);對于溝域范圍內的道路、橋梁和建筑物等三維數(shù)據(jù),可以通過數(shù)字攝影測量技術獲取立體像對的方法,也可以通過三維激光掃描測量系統(tǒng)集合全站儀進行地面測繪獲取空間坐標和高程;對于樹木和雕塑等以點形式存在的地物,通過GPS采集地物的坐標;建筑物及樹木的紋理通過拍攝大量照片來獲取。分別對溝域建筑物、地形、天空、樹木進行場景建模,使其能形象的反應真實場景,最后明確場景的層次關系,完成溝域三維可視化模擬。

信息技術的應用是都市農業(yè)現(xiàn)代化的客觀要求和發(fā)展趨勢,尤其虛擬現(xiàn)實是計算機技術農業(yè)應用的更高境界,都市農業(yè)信息產品將會成為今后服務“三農”的新產品。

3“3S”技術在溝域經濟發(fā)展中的前景

溝域經濟概念提出后,幾年來,有力推動了京郊山區(qū)經濟的發(fā)展,對于農村產業(yè)結構的調整起到了積極作用。但是,由于這一理念還處于初步實施階段,所以存在一些問題。現(xiàn)在我市對溝域的開發(fā)利用不僅數(shù)量不多,質量也不高;在所開發(fā)經營的溝域中,缺少整體把握和規(guī)劃,隨心所欲,沒有長遠打算,資源綜合效能不高;環(huán)境破壞、水體污染等現(xiàn)象也很明顯。因此,在溝域經濟發(fā)展上,必須整合各種資源和生產要素,制定科學有效的溝域生態(tài)規(guī)劃方案,在保護好生態(tài)環(huán)境的同時,實現(xiàn)效益最大化。

“3S”技術集RS、GPS、GIS為一體,在溝域高分辨率遙感影像獲取、溝域地形精確定位、溝域地理信息管理、溝域三維可視化模擬等方面發(fā)揮了巨大作用[9]。隨著遙感技術的進一步發(fā)展,將會出現(xiàn)更加高清度的遙感影像圖,對于溝域的地形研究將更加準確;GPS導航技術的革新和測繪儀器的進步,將使溝域空間定位更加精確;地理信息系統(tǒng)的發(fā)展將使系統(tǒng)功能更加全面,在溝域生態(tài)規(guī)劃、適宜性評價、生態(tài)價值評估和溝域環(huán)境動態(tài)監(jiān)測、流域治理等方向可以快速準備的進行評定,以解決當前溝域經濟發(fā)展中缺乏合理規(guī)劃、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題;計算機虛擬技術的發(fā)展將使溝域三維化更精確、更逼真,人們可以不用實地去考察就能在一臺計算機上對整個溝域的規(guī)劃設計一目了然。

在“3S”技術的科學手段支持下,著手對溝域資源進行系統(tǒng)摸底調查,對具備一定發(fā)展條件的溝域進行發(fā)展規(guī)劃設計,拿出具體的開發(fā)方案。通過“統(tǒng)一規(guī)劃,政府扶持,集體塔臺,農民主體和社會參與”這樣一種模式,建設內容多樣、產業(yè)融合、特色鮮明的溝域產業(yè)帶,逐步把我們山區(qū)建成生態(tài)環(huán)境良好、基礎設施完備、綠色產業(yè)興旺、社會事業(yè)發(fā)達、山川景色秀美、人們生活安康的新山區(qū)[24-31]?!皽嫌蚪洕闭驯本┥絽^(qū)變成生態(tài)環(huán)境良好、基礎設施完備、綠色產業(yè)興旺、社會事業(yè)發(fā)達、山川景色秀美、人民生活安康的宜游更宜居的圣地。而“3S”技術通過Internet傳播給更多的人,服務于更多的人,用信息技術中的新技術促進首都城鄉(xiāng)一體化總體目標的早日實現(xiàn)。

參考文獻:

[1]范文義,龔文峰,劉丹丹,周洪澤,祝寧.3S技術在哈爾濱市郊景觀生態(tài)規(guī)劃中的應用[J].應用生態(tài)學報[C].2005.2291-2295.

[2]辛琨,趙廣孺.3S技術在現(xiàn)代景觀生態(tài)規(guī)劃中的應用[J].海南師范學院學報(自然科學版)2003.73-75.

[3]付梅臣,陳秋計,米靜,謝宏全.農田景觀規(guī)劃設計及3S技術應用[J].農業(yè)工程學報.2003.34-37.

[4]張侃.區(qū)域生態(tài)規(guī)劃的3S技術應用方法研究[D].浙江:浙江大學,2006.1-60.

[5]劉琳.3S技術在城市綠地管理中的應用[J].安徽農業(yè)科學.2006.1263-1264.

[6]李彬,顧崇華.“溝域經濟”成北京農村嶄新發(fā)展模式[N].農民日報,2009-3-3.

[7]潘廣杰.“溝域經濟”應當成為發(fā)展新模式[N].本溪日報,2009-6-13.

[8]劉浦泉,宗煥平.北京山區(qū)創(chuàng)出“溝域經濟”[N].中國現(xiàn)代企業(yè)報,2009-2-10.

[9]藍榮欽,李淑霞,劉陽,牟曉輝.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].地理空間信息,2004:8-11.

[10]王元勝,趙春江,馮仲科,王紀華,劉學馨.基于WebGIS的生態(tài)環(huán)境信息管理系統(tǒng)研究[J].北京林業(yè)大學學報,2008:57-61.

[11]李彬,顧崇華.“溝域經濟”成北京農村嶄新發(fā)展模式[N].農民日報,2009-3-3.

[12]潘廣杰.“溝域經濟”應當成為發(fā)展新模式[N].本溪日報,2009-6-13.

[13]劉浦泉,宗煥平.北京山區(qū)創(chuàng)出“溝域經濟”[N].中國現(xiàn)代企業(yè)報,2009-2-10.

[14]張錦華,吳方衛(wèi).現(xiàn)代都市農業(yè)的生態(tài)服務功能及其價值分析――以上海為例[J].產業(yè)觀察,2009:186-189.

[15] 賴瑾瑾,劉雪華,靳強.順義地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值的時空變化[J].清華大學學報(自然科學版),2008:86-91.

[16]葛忠強.基于RS、GIS城市郊區(qū)生態(tài)質量綜合評價研究[J].北京林業(yè)大學學報,2006:57-61.

[17]崔功豪,魏清泉,陳宗興.區(qū)域分析與區(qū)域規(guī)劃[M].北京:高等教育出版社,2006.

[18]劉海濤.基于WebGIS的土壤侵蝕模型的研究及應用[J].水土保持學報,2001.15(3):52-55.

[19]李忠儒.虛擬現(xiàn)實研究的意義及現(xiàn)狀[J].科技資訊,2009,(4):220.

[20]許微.虛擬現(xiàn)實技術的國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].現(xiàn)代商貿工業(yè),2009,(2):279-280.

[21]袁慶華,羅璇.基于MultiGen Creator/Vega的校園虛擬現(xiàn)實研究[J].科技創(chuàng)業(yè),2008,(7):158-159.

[22]嚴鈞,李蘇,鐘炯光.基于虛擬現(xiàn)實技術的上甘棠村漫游系統(tǒng)研究[J].建筑科學,2008,24(3):52-56.

[23]藍榮欽,李淑霞,劉陽,牟曉輝.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].地理空間信息,2004:8-11.

[24]方志權,論都市農業(yè)的基本特征.產生背景與功能[J].農業(yè)現(xiàn)代化研究,1999(20)5:281-285.

[25]俞菊生.都市農業(yè)的理論與創(chuàng)新體系構筑[J].農業(yè)現(xiàn)代化研究,1999(204).207-210.

[26]安訓生.發(fā)展都市農業(yè)的實踐與思考[J].中國農村經濟,1998,(3):68-72.

[27]趙樹楓.都市農業(yè)的意義及其發(fā)展中應注意的問題[J].農業(yè)經濟問題,1998,(4):41-44.

[28]黨國印.關于都市農業(yè)的若干認識問題[J].中國農村經濟,1998,(3):62-67.

[29]程賢祿,毛振賓,黃生斌,朱明德.北京都市型現(xiàn)代化農業(yè)區(qū)域布局與發(fā)展.載都市型現(xiàn)代農業(yè)理論與實踐[C].北京:中國農業(yè)出版社,2003:9-25.

篇9

關鍵詞:巖土工程;勘察設計;數(shù)字化系統(tǒng);方案;技術

中圖分類號:U445.5文獻標識碼:A

一、我國巖土工程勘察的現(xiàn)狀

在工程設計過程中,巖土工程勘察是重要的環(huán)節(jié)之一,是對工程地質的斷層、地形、地貌以及地下水位等資料的調查搜集。就目前實踐狀況來看,巖土工程勘察信息是對地質情形的靜態(tài)表達,難以實現(xiàn)對地質參數(shù)的動態(tài)和多維反映,不能滿足巖土工程空間分析對信息的要求。近年來,我國經濟社會建設的加快使得巖土工程勘察設計快速發(fā)展,技術水平有了很大的提高。特別是隨著計算機網絡和現(xiàn)代科學技術的進步和廣泛應用,我國巖土工程勘察設計發(fā)展迅速,巖土工程勘察設計的數(shù)字化得到了推廣。但在實際實踐過程中,我國巖土工程勘察設計尚未完善,仍面臨著諸多問題和困難,主要表現(xiàn)在:勘察資料過于地質化、巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)綜合能力差、巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)的空間分析能力缺失、研究成果與實際應用脫節(jié)。

二、巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)方案分析

巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)是在結合計算機網絡和現(xiàn)代先進技術的基礎上,對巖土工程信息進行勘察的有效手段。就巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)的方案制定來看,可以從以下兩個方面進行分析:

(一)巖土工程勘察數(shù)字化

數(shù)字化就是將一些分散而多種多樣的要素或單元合并組合成一個更加完整或協(xié)調的整體。巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)是指應用當代測繪技術、數(shù)據(jù)庫技術、計算機技術、網絡通信技術和CAD技術,通過計算機及其軟件,把一個工程項目的所有信息有機地集成起來,建立綜合的計算機輔助信息流程,使勘察設計的技術手段從手工方式向現(xiàn)代化CAD技術轉變,作到數(shù)據(jù)采集信息化、勘察資料處理數(shù)字化、硬件系統(tǒng)網絡化、圖文處理自動化,逐步形成和建立適應多專業(yè)、多工種生產的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設計體系。

(二)巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)的組成

巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)的組成。巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)涉及的地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、計算機圖形學、地質學、地質統(tǒng)計學、地質建模、AutoCAD和Word自動化等一系列技術,他們以巖土工程勘察、設計規(guī)范作為相互聯(lián)系的基礎組成一個系統(tǒng)工程

三、巖土工程勘察數(shù)字化模塊技術分析

巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)的應用能夠實現(xiàn)巖土工程勘察中場地方域的數(shù)字化、場地物性指標的數(shù)字化、場地地層的數(shù)字化以及巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的設計,有效解決了傳統(tǒng)巖土工程勘探中由于數(shù)據(jù)內容的復雜性和形式的多樣性造成的處理困難。在具體運行過程中,巖土工程勘察數(shù)字化的實現(xiàn)將地質統(tǒng)計學的相關基礎理論與現(xiàn)代技術進行融合,采用科學合理的手段和方法。本文就巖土工程勘察主要數(shù)字化模塊技術的實踐,從以下幾個方面進行了簡要分析:

(一)GIS在巖土工程勘察中的應用

雖然GIS和巖土工程勘察設計一體化有區(qū)別,然而二者也有一定的相似之處,即二者皆涵蓋和空間坐標相關的信息,GIS注重空間信息的采集與分析,而巖土工程勘察設計一體化注重空間信息的分析與決策。一般來說,和以往巖土工程勘察設計技術相比,GIS具有強大的數(shù)據(jù)采集與處理能力、形式與內容上復雜多樣性、較強的可視化操作功能及空間分析能力等優(yōu)勢。

(二)巖土工程建模

一般來說,多樣化的場地地層構造皆能夠抽象為點、線、面及體4種要素的集成。場地地層在空間上都需要一定的地點與范圍,空間關系、屬性及空間等特征是場地地層的重要基本特征。場地地層的數(shù)字模型包括準備、簡化假設及建模等階段,具有確定性、可視化及可修改性等特點,其中場地地層建模過程為:現(xiàn)場勘察資料的采集、地質與變量描述、空間分析。在場地地層建模中一般常用的方法是表面模型法,此外還有數(shù)字模型法與圖示模型法。

(三)數(shù)據(jù)庫建設

巖土工程勘察設計是一項系統(tǒng)性工程,需要涉及到信息的共享,因此,構建高效經濟的數(shù)據(jù)庫顯得尤為重要。巖土工程勘察數(shù)據(jù)常常具有空間性與多源性的特征,一般數(shù)據(jù)庫技術是很難實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的處理。隨著GIS、計算機圖形學及空間科學的發(fā)展,這為復雜的空間數(shù)據(jù)采集、存儲及分析建模提供了重要的條件。基于地理信息系統(tǒng)的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)為巖土工程領域復雜的數(shù)據(jù)管理,空間數(shù)據(jù)分析提供了高效快捷的手段,目前,以GIS技術支持的數(shù)據(jù)庫技術已經應用到地質學的眾多領域。

四、結語

巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)是現(xiàn)代工程設計的重要工具,能夠為巖土工程勘探提供動態(tài)、多維、有效的地質數(shù)據(jù)信息。目前,我國巖土工程勘察設計數(shù)字化系統(tǒng)建設已得到了高度重視和廣泛推廣,但相關技術的不成熟和系統(tǒng)功能的不完善,使得空間分析能力的不足、勘察信息數(shù)字化程度不夠成為了我國巖土工程勘察設計中存在的重要問題。這就要求必須深化研究,采取有效措施確保巖土工程勘察設計流程的數(shù)字化,從而解決巖土工程勘察數(shù)字化問題,實現(xiàn)巖土工程勘察設計的一體化,以推動我國工程設計的發(fā)展。

參考文獻:

[1]黃銀孫.數(shù)字察圖、數(shù)字制圖與勘察設計一體化[J].科學技術通訊,1997,(3).

[2]唐業(yè)清,李啟民,崔江余.基坑工程事故分析與處理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999,(12).

[3]包惠明.桂柳高速巖土永福石城坪滑坡抗滑樁變形的原因及加固措施[C].全國第四屆山區(qū)地基基礎學術會議論文集,重慶:重慶大學出版社,1997.

[4]沈芳,黃潤秋,等.地理信息系統(tǒng)與地質環(huán)境評價[J].地質災害與環(huán)境保護,2000,27(2).

篇10

摘  要  集成空間信息到關系型數(shù)據(jù)庫,使得關系型數(shù)據(jù)庫能更有效地為企業(yè)業(yè)務需求服務。本文對空間數(shù)據(jù)的概念、空間數(shù)據(jù)庫的建立、webgis的功能特點、體系結構及關鍵技術進行了分析和探討。     關鍵詞  空間信息服務;空間數(shù)據(jù)庫;webgis   1 引言     基于關系型數(shù)據(jù)庫(rdbms)來進行空間數(shù)據(jù)的存儲和管理,目前已經為構建空間數(shù)據(jù)庫的主流技術。mapxtreme 2004 提供了空間服務器訪問。這是一項強大的功能,允許開發(fā)人員連接到存儲在空間服務器(例如,在 microsoft sql server、informix 或 oracle spatial 數(shù)據(jù)庫上運行的 mapinfo spatialware)中的實時數(shù)據(jù)。空間服務器允許公司將其地圖數(shù)據(jù)存放在企業(yè)數(shù)據(jù)庫中,以便集中管理并獲得更高的安全性。spatialware 這樣的空間服務器為公司的空間數(shù)據(jù)提供了高級查詢處理和提高的性能。     近年來,隨著計算機技術的進步,地理信息系統(tǒng)也得到了飛速的發(fā)展,各種各樣的地理信息應用系統(tǒng)建設很快,具有覆蓋面廣、層次多、規(guī)模大的特點。與此同時,gis軟件的網絡化應用也得到了很大的發(fā)展,用戶對于webgis的需求也越來越大。webgis有利于充分利用計算機資源,增強協(xié)同處理業(yè)務的能力,進行業(yè)務監(jiān)控,方便查詢和統(tǒng)計。 2 空間信息簡介 2.1 空間數(shù)據(jù)的特征     數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)的基礎,一般認為數(shù)據(jù)是信息的載體,信息是數(shù)據(jù)的內涵。利用計算機來處理數(shù)據(jù),提取信息是信息系統(tǒng)的基本功能。gis處理的主要是和空間位置、空間關系有關的數(shù)據(jù),即空間數(shù)據(jù)。一般來說,空間數(shù)據(jù)具有以下基本特征:     空間性:這是空間數(shù)據(jù)最主要的特性??臻g數(shù)據(jù)描述了空間物體的位置、形態(tài),甚至需要描述物體的空間拓撲關系。例如描述一條河流,一般數(shù)據(jù)側重于河流的流域面積,水流量,枯水期等。而空間數(shù)據(jù)則側重于河流的位置、長度、發(fā)源地等和空間位置有關的信息。復雜一點的還要處理河流與流域內城市間的距離、方位等空間關系??臻g性是空間數(shù)據(jù)區(qū)別于其他數(shù)據(jù)的標志特征。     抽象性:空間數(shù)據(jù)描述的是現(xiàn)實世界中的地物和地貌特征,非常的復雜,必須經過抽象處理。不同主題的空間數(shù)據(jù)庫,人們所關心的內容也有差別。所以空間數(shù)據(jù)的抽象性還包括人為地取舍數(shù)據(jù)。抽象性還使數(shù)據(jù)產生多語義問題。在不同的抽象中,同一自然地物表示可能會有不同的語義。如河流既可以被抽象為水系要素,也可以被抽象為行政邊界,如省界,縣界等。     多尺度與多態(tài)性:不同的觀察尺度具有不同的比例尺和不同的精度,同一地物在不同的情況下就會有形態(tài)差異。最典型的例子有:就形態(tài)而言,任何城市在地理空間中都占據(jù)一定范圍的區(qū)域,因此可以認為其是面狀地物,但在比例尺比較小的空間數(shù)據(jù)庫中,城市是作為點狀地物來處理的。     多時空性:gis 數(shù)據(jù)具有很強的時空特性。一個gis 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)源既有同一時間不同空間的數(shù)據(jù)系列;也有同一空間不同時間序列的數(shù)據(jù)。不僅如此,gis 會根據(jù)系統(tǒng)需要而采用不同尺度對地理空間進行表達。gis 數(shù)據(jù)是包括不同時空和不同尺度數(shù)據(jù)源的集成。 2.2 空間數(shù)據(jù)庫的建立 2.2.1  安裝mapinfo professional、mapxtreme、spatialware     spatialware提供了以下幾種特征和益處:①使空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的完全集成。②使microsoft sql server和mapinfo professional以c/s結構緊密集成。③使sql server可以存儲、訪問.tab文件。④提供關系數(shù)據(jù)庫的所有優(yōu)勢,如:安全性、穩(wěn)定性、多用戶訪問、并發(fā)控制、備份。⑤創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)類型(st_spatial)和操作空間數(shù)據(jù)的函數(shù)、存儲過程。      mapinfo professional提供了以下幾種特征和益處:①提供基于圖形用戶界面的查詢操作。②提供地圖圖元的顯示、編輯、分析功能。③提供安全數(shù)據(jù)檢索、操作的odbc功能。 mapxtreme 2004 包括以下組件和功能:①產品框架:mapxtreme 2004 對象模型,與 .net 框架兼容。②開發(fā)環(huán)境工具:mapxtreme 2004 為開發(fā)人員提供了可以在 visual studio.net 中使用的控件、對話框以及模板,用于開發(fā) windows 應用程序(使用 windows 窗體)和 web 應用程序(使用 asp.net)的。開發(fā)人員可以利用對象模型將這些組件進行擴展,從而獲得更高級的功能。③強大的地圖繪制和分析能力:先前版本 mapxtreme 和 mapx 中提供的所有功能和操作現(xiàn)在仍然可用,其中包括創(chuàng)建地圖、顯示、對各種源的數(shù)據(jù)訪問、主題地圖繪制、光柵和網格處理、對象處理和表示。④規(guī)??缮炜s的基礎結構:mapxtreme 2004 提供了對象池和緩存功能,開發(fā)人員可以使用這些功能按不同的性能要求對 web 應用程序進行精細調整。 2.2.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫 create database spatialdb on ( name = spatialdb_dat,    filename = 'd:\program files\microsoft sql server\mssql\data\spatialdb.mdf',    size = 10,    maxsize = 50,    filegrowth = 5 ) log on ( name = 'spatialdb_log',    filename = 'd:\program files\microsoft sql server\mssql\data\spatialdb.ldf',    size = 5mb,    maxsize = 25mb,    filegrowth = 5mb ) go 2.2.3 空間化數(shù)據(jù)庫     在sql server的查詢分析器中執(zhí)行以下的存儲過程:          exec sp_spatialize_db          go     空間數(shù)據(jù)庫可以接收、操作空間數(shù)據(jù)??臻g化過程中創(chuàng)建了一個存儲關于可空間化表的元數(shù)據(jù)的注冊表(mapinfo_mapcatalog)。 2.2.4 創(chuàng)建新表     create table geotable (     sw_member integer not null identity primary key,     sw_geometry st_spatial)     go 2.2.5 空間化表 exec sp_sw_create_rtree 'dbo','geotable','sw_geometry','sw_member',null,200,10000 go 3  基于空間數(shù)據(jù)庫的webgis 3.1  webgis的體系結     webgis是internet技術應用于gis開發(fā)的產物。由于國際互聯(lián)網(internet)的迅速崛起,使得web技術成為高效的全球信息技術。因此,利用internet技術在web上地理信息,就能從/network/">網絡帶寬、計算機性能等一系列資源狀況,將gis應用按照功能分布到不同的節(jié)點上,如分布到多臺服務器上或是將一部分簡單應用分布到客戶機上,復雜的應用仍交給服務器執(zhí)行,這樣可以大大提高gis軟件的性能。

(4)空間數(shù)據(jù)的分布性??臻g數(shù)據(jù)可以根據(jù)其本身具備的空間特征存儲在最適宜的位置上,從而大大簡化了對空間數(shù)據(jù)的管理。

圖1 webgis體系結構 3.2 關鍵技術 3.2.1 訪問遠程空間數(shù)據(jù)     mapxtreme 2004 應用程序可以“實時”訪問 dbms 數(shù)據(jù),可以使用 mapinfo.data 命名空間中的 tableinfoserver 類,從 dbms 中的數(shù)據(jù)添加表。主要代碼如下: private void page_load(object sender, system.eventargs e) {          if (mapinfo.engine.session.current.catalog["geotable"] != null) {          mapinfo.engine.session.current.catalog.closetable("geotable");          }          tiserver = new tableinfoserver("geotable"); tiserver.connectstring = "driver={sql server};server=.;uid=sa;pwd=;database=spatialdb;dlg=0";          tiserver.query = "select * from geotable";          tiserver.toolkit = servertoolkit.odbc;          maptableloader tl = new maptableloader(tiserver);          this.mapcontrol1.map.load(tl); }     spatialware提供了操作空間數(shù)據(jù)的函數(shù),使得操作空間數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)和操作屬性數(shù)據(jù)一樣方便,如:     insert into geotable(sw_geometry) values( ‘st_spatial(st_point(-111.11,44.44)’) 3.2.2  運用緩存     根據(jù)本地文件位置,應用程序可以從遠程數(shù)據(jù)庫訪問 mapxtreme 2004 圖元。為了避免每次對地圖進行動作時都要從數(shù)據(jù)庫中讀取這些記錄, mapxtreme 2004 可以把這些記錄臨時存儲在緩存中。這可以限制應用程序和遠程數(shù)據(jù)庫之間的調用次數(shù)??蓪Ψ掌鞅碇械挠涗洠蠢L圖、主題、標注等)進行緩存以提高應用程序性能。在讀取服務器表數(shù)據(jù)讀取并將其繪制到 map 窗口時,可在內部對其進行緩存。所有后續(xù)重繪都從緩存中讀取,而不是進入服務器數(shù)據(jù)庫獲取同樣的數(shù)據(jù)。緩存能夠顯著提高重繪性能。通過為 tableinfoserver 對象的 cachesettings 屬性指定值來添加服務器表并且該服務器表是默認的 on 時,可以啟用緩存。該屬性有四個可能的值:on、off、all 和 user,默認情況下為 on。 參數(shù) 說明 off 值 'off' 表示表將根本不使用緩存。所有數(shù)據(jù)操作將直接進入數(shù)據(jù)庫服務器。 on 緩存被啟用,并且表自動執(zhí)行基于地圖視圖(中心或縮放)的緩存。用戶還可以通過緩存約束對象來控制緩存。 all 整個表被緩存。使用該選項,表的數(shù)據(jù)只需從服務器檢索一次,以后就可以從本地進行訪問。要刷新緩存中的數(shù)據(jù),請對該表使用 refresh 方法。 user layerinfo cache 參數(shù)的值 user 表示應用程序創(chuàng)建了緩存,但只有應用程序開發(fā)人員指定的那些記錄放入緩存中。 4  結束語     webgis技術是gis系統(tǒng)與internet技術相結合的成果,通過利用internet 技術,gis能更靈活方便地為用戶服務。而基于rdbms的空間數(shù)據(jù)庫技術為webgis的建設提供數(shù)據(jù)支持,使其訪問空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的能力完美地集成,提高遠程訪問數(shù)據(jù)的能力?;诳臻g數(shù)據(jù)庫的webgis必然帶領gis技術進入一個革新的時期。 參考文獻 1 陳述彭,魯學軍,周成虎. 地理信息系統(tǒng)導論. 北京市:科學出版社,2000.1 2 郭仁忠.《空間分析》.武漢市:武漢測繪科技大學出版社.1997 .1 3 趙霈生,楊崇?。畐eb-gis的設計與實現(xiàn)[j]. 中國圖象圖形學報,2000.5 4 宋關福等。webgis—基于internet的地理信息系統(tǒng).中國圖像圖形學報,1998.3