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地理信息系统论文范文精选

地理信息系统论文范文第1篇

【关键词】地理信息系统集成平台框架结构GIS数据集成平台GIS模型集成平台可视化建模工具

1引言

近年来,随着GIS应用的广泛和深入建立了一大批地理信息系统。随着网络技术的发展和实际的需要,这些分散的系统要求集成运行,以实现信息共享,提高运行效率。在国家“八五”攻关中就开展了这方面的研究[1,2],在“九五”攻关中对系统实用化和运行业务化提出了更高的要求。地理信息系统集成的重要性得到普遍的认识[3,4]。

地理信息系统集成可以分为两个层次,一个是地理信息之间相互关系的概念层次集成,侧重于地理信息的空间分析;另一个是不同数据和模型之间组织和管理的技术层次集成。本文所指的地理信息系统集成主要指后者意义上的集成。

在计算机集成制造(ComputerIntegratedManufactureSystem,CIMS)领域,集成基础结构或集成平台的概念得到广泛的应用,集成平台被认为是实现企业信息集成、功能集成所需的基本信息处理和通信公共服务的集合[5]。IBM公司基于系统使能器(Enabler)的集成平台在企业应用中获得极大成功[6],中国在CIMS应用中也广泛使用集成平台技术[7],收到巨大的经济和社会效益。

文献[8]中作者论述了地理信息系统集成的概念、内涵和必要性,地理信息系统集成平台的功能和特点。本文借鉴CIMS的经验,结合信息技术的新发展,提出了基于客户/服务器的地理信息系统集成总体结构,基于元数据的地理信息系统数据集成平台和基于关系数据库的地理信息系统模型集成平台和可视化构模工具方法。

2地理信息系统集成分析

回顾地理信息系统的发展过程,可以看出地理信息系统的集成在技术上可以分为如下几种形式:

(1)同一GIS软件系统不同模块之间或不同系统之间采用Import/Export的文本文件交换形式。这是最简单也是效率最低的一种方式,它适用于任意系统之间的数据和模型集成。

(2)大型商业GIS软件如ARC/INFO具有一致的数据模型和数据结构,提供二次开发语言,构成软件开发平台。不同模块之间可以采用二进制进行数据交换(如Arcedit和Arcplot),具有密切关系的不同GIS软件系统之间也可以采用这种方式(如ARC/INFO和ERDAS)。在这种模式下用户除了在操作系统的基础上开发应用模型被宿主系统调用外,其它所有的操作只能建立在这个商业软件平台基础上,不同的商业软件平台一般无法直接进行数据共享和功能互补。

(3)采用应用程序接口(API)的形式进行集成。如ARC/INFO提供RPC接口实现客户端与服务器端的通讯,提供ARC/INFO与ARCVIEW的集成。同时用户可以遵循RPC规范开发应用模块以实现系统集成。ESRI提出的分布式计算环境(DistributedComputationEnvironment)也是基于API的思想。

(4)对象连接与嵌入(OLE)的自动化功能(Automation)提供了对象之间的互操作功能,一些最近开发的商业GIS软件如Mapinfo公司的MaplnfoProfessional和GoldenSoft公司开发的Surfer,都提供OLEAutomation,用户可以将该软件作为一个对象嵌入自己的系统。

(5)最近发展起来的对象—关系数据库技术(ORDBMS)将空间数据作为一种数据类型直接集成进入数据库系统,用户可以在这种平台上直接管理矢量空间数据、遥感图像数据和普通关系数据,可以利用这种数据库平台的API开发GIS应用系统。

(6)OPENGIS组织采用COBRA标准,了其简单特征规范(SimpleFeaturesSpecification)1.0版本作为开放地理信息系统的基础,这无疑是地理信息系统软件向开放和互操作发展的重要方向之一,但这种方式需要从底层重新开发GIS软件,在短期内很难直接应用于工程实践。

在以上地理信息系统集成的各种形式中,都存在如下的问题需要解决。

(1)地理信息采集和应用的分布性特点决定了地理信息系统的分布性,地理信息系统集成需要一种分布式空间数据管理和分析模型的相互通讯机制。这种机制既可以适应在目前比较成熟的基于数据文件交换形式(如(1)和(2)),又可以为以后基于API(如(3)和(5))面向对象的地理系统集成(包括(4)—(6))提供发展余地。

(2)地理信息涉及不同的时间、空间和属性,需要有一种有效的地理数据管理的机制,并提供数据融合的能力。

(3)地理分析模型与多种地理数据发生联系,不同模型之间有复杂的串并联关系,模型的组织与管理是需要解决的另一个重要问题。

基于以上的分析,本文提出了基于客户/服务器机制的地理信息系统集成总体结构,基于元数据的数据库集成平台和基于关系数据库管理系统的模型集成平台,以及在系统总体结构和数据库集成平台、模型集成平台的基础上进行可视化建模以辅助空间决策的方法和技术。

3基于客户/服务器的地理信息系统集成总体结构

近年来,客户/服务器(Client/Sever,C/S)体系结构在分布式系统中得到了广泛的应用。尽管这种模式至今还没有一个完整的权威性定义,但人们对这个概念的基本看法是一致的。在C/S结构下,一个或更多个客户机和一个或更多个服务器,以及下层的硬件网络、操作系统和支撑平台进程间通信系统,共同组成一个支持分布式计算、分析和表示的系统,在该模式下,应用分为前端的客户部分和后端的服务器部分。客户方发出请求,网络通信服务系统将请求的内容传到服务器,服务器根据请求完成预定的操作,然后把结果送回客户。

地理信息系统集成平台引入客户/服务器机制后,可以将地理信息系统集成定义为两层C/S结构(图1)。前端用户和数据库集成平台、模型库集成平台、应用模型构成第1层C/S结构,集成平台和应用模型与商业软件构成第2层C/S结构。客户端负责引导用户输入数据源、功能要求和模型选择,以及有关输入输出选择项,将这些信息提交模型集成平台服务器和数据集成平台服务器。模型集成平台服务器负责在模型库中检索符合用户功能要求的模型,并支持模型的组合和建立新的模型,然后将这些模型(包括模型库中已有的和通过宏语言或API新建的)对数据的要求提交数据集成平台服务器,其功能请求转化为RS服务器、GIS服务器、RDBMS服务器可以实现的基本操作并提交给这些服务器。数据集成平台服务器、RS、GIS、RDBMS服务器操作结果将返回给模型集成平台服务器,进而返回给客户端。

当客户端有特殊的显示、制图要求时,模型集成平台服务器将负责根据用户的要求调用其它服务器来实现;如果客户端要求将模型运行的结果进入数据库时,模型集成平台将向数据集成平台服务器发出请求,完成在数据库中的注册。数据集成平台服务器除了接收模型集成平台发出的请求外,还可以直接响应按照时间、空间和属性信息数据查询的要求,在空间框架的基础上实现多元数据的融合,数据集成平台的功能也是调用RS、GIS、RDBMS服务器的功能来实现的。模型与数据库之间、模型与模型之间即可以采用IMPORT/EXPORT的文件交换形式(如ARC/INFO的E00格式等),也为将来全部过渡到API的内存交换形式(如DLL,OLE,ActiveX,COBRA等)提供可能。

这种设计使得系统只考虑软件的功能而不会过分依赖于具体的软件平台,因此系统具有良好的可扩充性,无论采用商业软件还是采用国产软件,只要具有该项功能可以作为服务器,服务器软件类型的变化都不会影响系统结构,便于将来采用国产软件和系统的升级换代。

4基于元数据的地理信息系统数据集成平台

地理信息系统论文范文第2篇

1.课程范式创新的要求

在地理课程改革逐步强化发展的背景下,地理教学范式展现出了差异化和时代化的特点。我国地理教学改革深受时代教育观念和学科科学发展的影响,不停地在发生着改变。教学范式虽然种类多样,但都存在着本身的优点以及或多或少的缺陷。这对地理教师在教学实践的过程中提出了更高的要求,一线教师必须选择适合某种教学情境的教学模式,改变单一的教学模式,实现教学方式的多样化,进而达到吸引学生、充实教学过程的最终目标。

2.地理信息技术运用于地理教学改革的理论依据

(1)教育信息化理论。教育信息化的过程应髙度重视对教育系统以信息的观点进行信息分析,并在此前提下进行信息技术在教育领域的充分运用,设备上,加强计算机及其辅助工具、网络基础设施等信息处理设备的运用;技术上,依赖远程通信技术和计算机技术为主的信息技术;资源上,主要指建设数字图书馆和制作教育网站的信息资源。

(2)教学范式创新理论。高中地理新课标在“课程的基本理念”中指出:“强调注重信息技术在地理学习中的应用。充分考虑信息技术对地理教学的影响,营造有利于学生形成地理信息意识和能力的教学环境。”这为地理教学范式的创新点明了道路——地理信息技术与地理教学相结合。教育技术专家南国农教授认为:“信息技术与课程整合是把信息技术以工具的形式与学生的课程融为一体,使之成为辅助教师教学的工具、帮助学生认知的工具,是重要的教材形态和教学媒体;或者把信息技术融入课程教学的各个学习领域,既是学习的对象,又是学习的手段。”

二、地理信息系统支持下的地理教学模式设计

地理教学模式设计重点在于围绕地理信息技术教学环境进行设计,在此基础上结合不同的学习内容,选择不同的地理信息技术应用形式进行信息化教学设计,“以学定教”,科学地安排教师的教和学生的学,使教学过程最优化。第一,要考虑哪些地理信息技术可以应用在地理学习中。根据目前学者们的研究,地理信息技术在教学中的利用形式主要包括:基于地理信息技术软件平台的运用、GIS地理空间分析教学、地理数据存储与可视化、数字地图操作等。另外,还包括基于GIS数据输出的应用,如利用GIS软件输出地图数据、专题地图等。第二,要考虑如何结合信息化教学模式的特点,有效整合地理信息资源和工具。第三,要考虑在地理信息技术的支持下,如何在地理教学中具体应用新的教学模式。

三、结论

地理信息系统论文范文第3篇

1.1有利于与世界先进水平保持同步目前世界上先进的地理信息系统理论和技术通常以英语,特别是国际主流GIS软件多为英文操作界面,开发和设计语言也多基于英语设计。我国国土资源科学领域内的土地信息获取、处理、分析、管理以及相关科学研究等领域均需要GIS技术与软件平台的支持和相应的国际交流合作。采用双语教学有利于减小因引进和翻译作品出现的时滞效应,尽可能在国土资源信息相关领域与世界保持同步[1]。

1.2提高学生国际化视野与就业竞争能力土地资源管理专业诸多课程包括地籍管理、土地利用规划、不动产价格评估等均需要GIS技术的支持。我国加入世贸组织后,土地及不动产信息技术服务机构的专业化与国际化发展趋势不断加快,一些著名的土地及不动产信息技术服务公司与学会也开始注重业务国际化合作与拓展[1-2]。用人单位对专业人才的需求更强调专业知识与外语应用能力的结合,开展地理信息系统双语教学在提高学生专业理论知识与实践技能的同时,也使学生进一步掌握外语应用能力,并提升了国际化视野与就业竞争能力。

1.3促进学生创新能力培养开展双语教学有利于提高学生英文文献阅读能力,引导学生直接查阅和引用国外原版著作,把握国际最新研究热点和趋势,激发学生从事科学研究的热情;提高学生英文版本地学软件平台的应用能力,为学生创新能力培养打下坚实的基础。

2地理信息系统双语教学的组织

经过多年的学科与专业建设,我校土地资源管理专业逐步形成了“以工为体、以管为用”的土地工程技术培养特色,在人才培养模式上特别强调学生的实践动手能力,并加强了地学信息采集、处理以及知识发现相关课程的理论与实践教学比重[1]。其中,地理信息系统领域共开设地理信息系统、高级GIS软件应用两门课程。同时在地籍测量、地理信息系统、土地利用规划课程实习中实施了链式实践教学模式,即在上述3门课程实习中尽量保持实习研究区域和软件平台的一致性,有效的提高了实践教学的效果。近年来江苏师范大学不断通过各种方式鼓励老师海外进修,进一步提高了师资队伍的整体水平,特别是促进了双语教学的师资力量建设工作。在此背景下,我们首先开设了地理信息系统的双语教学工作,并结合专业特色和学生特点制订了详细的教学方案。

2.1教学内容组织与安排考虑到土地资源管理专业学生毕业后用人单位的技能需求,重点加强了基本理论知识的教学,同时强调基本动手能力的培养(表1)。对于地理信息系统的深度应用教学,通过高级GIS软件应用课程实现。在上述两门课程结束后,通过地理信息系统综合实习进一步巩固学生的实践操作技能。

2.2教材选用和建设根据双语教学的特点,兼顾学生英语水平,以学生专业知识技能掌握要求为依据,我们选用美国爱达荷大学地理系张康聪(Kang-tsungChang)教授原著并陈健飞教授等译编的《地理信息系统导论》中文导读作为主要教学教材。该教材作为GIS入门的精品教材,具有通俗易懂、概念与实践并行的特点,一直受到世界相关专业师生与学者的欢迎[1]。在教学文件设计中,充分考虑到我校该专业学生的接受能力,以该教材为纲结合美国田纳西大学地理系教学课件基本内容进行了重新设计,实现在吸收国外最新教学成果的基础上提高教学效果的目的。实验课程材料编写中,改变以往以中文指导书为主体的做法,根据最新版本的GIS英文软件,修订完成英文为主体的实验指导书并添加了部分中文注释,实现了理论教学材料、实践教学材料以及GIS英文软件平台的一体化整合。在完成GIS基本实验的基础上,重点突出土地资源管理专业的GIS应用需求。如对于土地信息数据库的结构设计与数据处理、基于GIS的土地利用规划修编等内容均作为单独的实验内容加以安排。

2.3教学模式设计具体教学过程主要包括课前预习、课堂理论教学、课后作业、实验教学等环节。在课前预习中,首先教师提前对下一节课讲授的有关内容进行简单的介绍,明确教学内容的难点和重点,引导学生对讲授的英文章节进行提前阅读,熟悉涉及的专业术语和关键词。为后续课堂教学打好基础。课堂理论教学则从基本的概念入手,通过核心词汇逐步向词组以及语句扩展,提高学生的英语阅读与理解能力,加深对专业知识的把握。在讲解理论以及相关原理时,尽量通过实例教学的方式,结合土地资源管理专业应用需求,将抽象的概念和模型用简明的图、表以及实体表示。对于学生不易掌握的部分,通过英文介绍、中文解释的模式,加深学生的理解。此外,通过教师演示部分模型和概念在GIS软件平台中的应用和实现,使学生更加直观的认识和熟悉相关知识,促进对理论知识体系的理解和把握。以链式教学模式为指导设计实验教学环节,把数字测图实习、地籍测量与管理实习、地理信息系统实习、土地利用规划实习内容进行有机整合,尽量保持实习平台和实习数据的一致性,促进学生对专业实践技能的系统性认知和把握。数字测图实习和地籍测量与管理实习时均选用同一测区进行,并使用AutoCad平台和CASS环境开展实习工作;地理信息系统实习则使用ArcGIS平台并以前述两个实习环节数据为基础,要求学生完成数据编辑、入库、拓扑错误检查以及空间分析等工作;土地利用规划学实习以地理信息系统实习数据库成果为基础,仍然应用ArcGIS平台进行规划设计工作。注重采用最新版本的ArcGIS英文平台作为学生的实验软件,同时编写英文为主体的实验指导书。学生在实验环节应用英文软件平台,增强了学生学习地理信息系统英文专业词汇的主动性和自觉性,同时进一步强化学生记忆相关专业词汇。针对每堂课的重点布置课后作业。课后作业在辅助学生巩固所学知识的同时,也可检验学生的掌握知识水平和接受能力。针对个体差异、课堂接受能力较弱的学生,教师给予单独辅导。

3成效与问题

3.1成效

3.1.1学生实践技能有明显提升通过新版英文GIS软件平台和英文教材进行理论和实践教学工作,强化了理论与实践教学的有机整合,改变了过去利用中文教材和中文版本GIS软件教学中部分术语存在差别的问题,有利于学生及时掌握GIS软件的最新功能;链式实践教学模式的应用进一步提高了学生应用GIS软件平台解决相关专业问题的能力,学生实践技能有明显提升。

3.1.2英语学习兴趣和学习效果有所提高双语教学中理论与实践教学均以英文为主体开展,学生能够原汁原味的理解和掌握相关基本理论、方法和技能,实现GIS英文软件平台的无障碍应用,提高了学生运用英文进行专业交流学习能力,英语学习兴趣和学习效果均有所提高。

3.1.3教师整体水平和教学能力明显提高以双语教学改革为契机,结合学校师资海外培训支持政策,鼓励教师通过海外研修的方式提高自身业务水平和双语教学能力,教师教学的积极性大大提升。目前学院已有30%以上的教师具有1a及以上海外研修经历,教师学术水平和双语教学能力明显提高,提高了整体教学质量和水平。

3.2问题分析

3.2.1双语教师师资力量有限由于双语教学中采用英文原版教材,对教师的英文读写能力以及口语表达能力均有较高的要求。尽管我校该专业教师的博士化率达到70%以上,但是双语教学中能够取得明显效果的均为拥有较长时间(尤其1a以上)海外访学经历的教师,该部分教师所占比重目前依然较少,在进行双语课程教学师资安排时面临较大的困难。

3.2.2学生英语基础限制目前,我校学生英语水平具有词汇掌握能力相对较强、听说能力相对较差的特点,甚至阅读理解能力也需要加强。学生英文水平的参差不齐也导致教师难以把握双语教学的进度,导致部分学生能够接受,但也有部分学生反映学习难度较大,影响了整体教学效果。

3.2.3国外原版教材信息量相对较大,影响了学习积极性由于课程计划设置中教学时数主要根据教学的内容和难度确定,不能因学生学习英语提供更多的学时。而国外原版教材信息量较大、专业术语多,要求学生利用更多的课外时间来进行学习,这也会影响学生的学习积极性。

4对策与建议

4.1加大双语课程教学师资培养与引进力度采用引进与培养相结合的模式,重点引进具有海外学习背景的高水平人才充实到师资队伍中,同时通过访问交流、海外进修、双语课程海外培训等模式提高现有教师双语教学能力。逐步提高双语教学教师的比重。通过制定配套政策,在职称评聘、评奖评优等环节鼓励教师参与双语教学工作,提高积极性。

4.2针对学生英文水平不同,推行分层次教学模式打破以往传统的按年级组织课堂教学模式,在地理信息系统双语课程教学中推行完全学分制。通过开设不同英文水平的GIS双语课程,由学生根据自身英语能力选择确定,以便集中英文水平相当的学生开展双语教学,提高教学效果。

4.3进一步优化实践教学环节设计在链式实践教学模式的指导下,进一步研究土地资源管理专业地理信息系统的具体应用领域,对相关实践教学内容和重点进行科学优化,促使学生在掌握GIS基本理论和应用技能的基础上,强化面向土地资源领域的应用,促进双语教学中基础理论、基本技能与专业应用的有机结合。

4.4加强教学材料建设针对学生英文水平,制定有针对性的地理信息系统双语课程教学计划和大纲,通过采用国外原版教材结合课程教学计划要求,明确不同层次学生的学习目标。并有针对性的分层次编写教案、课件以及实验指导书,起到教学协调、相互促进的效果。

5结语

地理信息系统论文范文第4篇

摘要从结构功能上分析了地理信息系统的概念及主要研究内容,并且对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域,如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术等作了简要介绍.关键词地理信息系统,计算机系统,空间数据库.以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关,如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographicinformationsystem,简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用,极大地推动了社会生产力的发展,同时,也极大地刺激了GIS技术的迅速发展,使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一[1].国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS,VIEWGIS,CITYSTAR,GEOSTAR等一批优秀国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用,成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.本文将侧重从GIS技术的角度讨论GIS的定义、研究内容及研究动态.1.GIS的定义和研究内容1.1GIS的定义GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术.要给出GIS的准确定义是困难的,因为GIS涉及的面太广,站在不同的角度,给出的定义就不同.通常可以从4种不同的途径来定义GIS[2].(1)面向功能的定义.GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统.(2)面向应用的定义.这种方式根据GIS应用领域的不同,将GIS分为各类应用系统,例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等.(3)工具箱定义方式.GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合.这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具.(4)基于数据库的定义.GIS是这样一类数据库系统,它的数据有空间次序,并且提供一个对数据进行操作的操作集合,用来回答对数据库中空间实体的查询.我们认为,虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科,但其核心是计算机科学,基本技术是数据库、地图可视化及空间分析(见图1);因此,可以这样定义:GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统.虽然GIS使用了地图、可视化、数据库等技术,但与CAD系统、计算机地图系统、数据库系统等均有很大的区别.CAD系统提供交互式的图形处理功能,以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计,其主要特点是设计者与计算机模型的交互.目前许多CAD开始支持对象的非图形性质,而GIS处理的数据大多来自现实世界,较之CAD的人造对象更为复杂,数据量更大.另外,CAD中的拓扑关系较为简单.更重要的是,GIS强调对空间数据的分析,CAD这方面的功能要弱得多.计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化,具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出机制.它强调数据显示而不是数据分析,地理数据往往缺少拓扑关系;另外,它与数据库的联系通常是一些简单的查询.数据库系统是各种类型信息系统的核心.通用数据库侧重非图形数据的优化存储与查询,其图形查询与显示功能极为有限,其数据分析功能也很有限.然而,数据库的一些基本技术,如数据模型、数据存储、数据检索等,都在GIS中广泛采用,成为GIS的核心技术.由此可见,GIS已经形成了一个独立的、具有鲜明特色的研究领域.GIS的研究内容很广泛,下面我们从输入、存储、操作和分析、输出4个方面来讨论GIS的研究内容.1.2GIS的研究内容(1)输入.地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务,大多数的地理数据是从低质地图输入GIS.常用的方法是数字化和扫描.数字化的主要问题是低效率和高代价;扫描输入则面临另一个问题,扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式.就这一领域目前的研究进展而言,全自动的智能地图识别短期内没有实现的可能;因而,交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的途径.市场上已有多种交互式矢量化软件出售.目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式,遥感就是其中的一种形式.遥感数据已经成为GIS的重要数据来源.与地图数据不同的是,遥感数据输入到GIS较为容易,但如果通过对遥感图象的解释来采集和编译地理信息则是一件较为困难的事情;因此,GIS中开始大量融入图象处理技术,许多成熟的GIS产品,如MAPGIS中都具有功能齐全的图象处理子系统.地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术.GPS可以准确、快速地定位在地球表面的任何地点,因而,除了作为原始地理信息的来源外,GPS在飞行器跟踪、紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力.(2)存储.GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类,如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题.在计算机高速发展的今天,尽管微机的硬盘容量已达到GB级,但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的.GIS的数据存储却有其独特之处.大多数的GIS系统中采用了分层技术,即根据地图的某些特征,把它分成若干层,整张地图是所有层叠加的结果.在与用户的交换过程中只处理涉及到的层,而不是整幅地图,因而能够对用户的要求作出快速反应.地理数据存储是GIS中最低层和最基本的技术,它直接影响到其他高层功能的实现效率,从而影响整个GIS的性能.基于微机平台的MAPGIS能够快速、高效地处理多达上万幅的海量地图库,这不仅在国产GIS软件中处于领先地位,即使与国外同类产品相比仍是其中佼佼者,这与MAPGIS较好地解决了地理数据的存储问题密切相关.(3)地理数据的操作和分析.GIS中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段.对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作大多可借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术;有所不同的是GIS中图形数据与属性数据紧密结合在一起,形成对地物的描述,对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据,因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题.地理数据的分析功能,即空间分析,是GIS得以广泛应用的重要原因之一.通过GIS提供的空间分析功能,用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论,这对于许多应用领域是至关重要的.GIS的空间分析分为两大类:矢量数据空间分析和栅格数据空间分析.矢量数据空间分析通常包括:空间数据查询和属性分析,多边形的重新分类、边界消除与合并,点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加,缓冲区分析,网络分析,面运算,目标集统计分析.栅格数据空间分析功能通常包括:记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析.(4)输出.将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解过程的最后一道工序.输出形式通常有两种:在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出.对于一些对输出精度要求较高的应用领域,高质量的输出功能对GIS是必不可少的.这方面的技术主要包括:数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等.2地理信息系统的发展动态近年来地理信息系统技术发展迅速,其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求.另一方面,计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段,许多计算机领域的新技术,如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中[3].下面我们对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域作一介绍.2.1GIS中面向对象(objectoriented)技术研究面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法,面向对象的技术在GIS中的应用,即面向对象的GIS,已成为GIS的发展方向.这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎,面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法,因而倍受重视[4].图2展示了面向对象的GIS的一般结构.面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点:(1)所有的地物以对象形式封装,而不是以复杂的关系形式存储,使系统组织结构良好、清晰;(2)以对象为基础,消除了分层的概念;(3)面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型;(4)根据面向对象late_binding(后编译)的思想,用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法,增强系统的开发性和可扩充性;(5)基于icon的面向对象的用户界面,便于用户操作和使用.SmallworldGIS是目前面向对象GIS中最为典型的代表.一些传统的GIS也开始部分采用面向对象的技术,如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系统等.面向对象的GIS也存在一些尚待进一步研究的问题:(1)大对象的操作仍受硬件条件的限制;(2)对象的独立性与颗粒度问题;(3)矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示的面向对象的数据结构问题.2.2时空系统(spatio_temporalsystem)传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性,忽略了其时间特性.在许多应用领域中,如环境监测、地震救援、天气预报等,空间对象是随时间变化的,而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用.过去GIS忽略时态主要是受器件的限制,也有技术方面的原因.近年来,对GIS中时态特性的研究变得十分活跃,即所谓“时空系统”[5].地物除了具有三维空间中的空间性质外,如何刻画时间维的变化也十分重要.通常把GIS的时间维分成处理时间维(transactiontimedimension)和有效时间维(validtimedimension).处理时间又称数据库时间或系统时间,它指在GIS中处理发生的时间.有效时间亦称事件时间或实际时间,它指在实际应用领域事件出现的时间.根据处理时间和有效时间的划分,可以把时空系统分为4类:静态时空系统(staticSTsystem)、历史时态系统(historicalSTsystem)、回溯时态系统(rollbackSTsystem)和双时态系统(bitemporalSTsystem).(1)静态时空系统.它既不支持处理时间,也不支持有效时间,系统只保留应用领域的一种状态,比如当前状态.(2)历史时态系统.它只支持有效时间,这种系统适用于事件实际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域.(3)回溯时态系统.它只支持处理时间,这种系统适用于信息系统的历史对问题求解十分重要的应用领域.(4)双时态系统.它同时支持处理时间和有效时间.处理时间记录了信息系统的历史,有效时间记录了事件发生的历史.时空系统主要研究时空模型,时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析.目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充,如在关系模型的元组中加入时间,在对象模型中引入时间属性.在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究.2.3地理信息建模系统(geographicinformationmodellingsystem,简称GIMS)通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的,因为这些领域都有自己独特的专用模型,目前通用的GIS大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一问题.如ARC/INFO提供的进行二次开发的宏语言AML.二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言过于困难.而GIS成功应用于专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间分析模型.GIS应当支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境,支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策.这种GIS系统又称为地理信息建模系统.GIMS是目前GIS研究的热点问题之一.目前实现通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有两种途径.(1)松散耦合式.即除GIS外,借助其他软件环境实现专用模型,其与GIS之间采用数据通讯的方式联系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能来实现应用领域的专用分析模型.上述两种方式总体上对用户定义自己的专用模型的支持程度都是不够的.目前的GIS离支持实现数据集定义、模型定义、模型生成和模型检验的全过程仍有相当大的距离.GIMS的研究有几个值得注意的动向.(1)面向对象在GIS中的应用.面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界,为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径.这种技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段,因而在面向对象GIS基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验,应当比在传统GIS上用传统方法要容易得多.(2)基于icon的用户建模界面.建模过程中的对象和空间分析操作均以icon形式展示给用户,用户亦可自定义icon.用户在对icon的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验.这种方法较之AML这类宏语言要方便和直观得多.(3)GIS与其他的模型和知识库的结合.这是许多应用领域面临的一个非常实际的问题,即存在GIS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体.2.4三维GIS的研究三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能,但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库,解决了三维空间操作和分析问题.主要研究的方向包括:(1)三维数据结构的研究,主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化;(2)三维数据的生成和管理;(3)地理数据的三维显示,主要包括三维数据的操作,表面处理,栅格图象、全息图象显示,层次处理等.3结语地理信息系统近年发展迅速,其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统,充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科,这已经为大家所公认.地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题,它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息,变换和校正后进入空间数据库:数据库中的地理信息可以方便地检索、查询,在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型,如城市规划模型、灾害评价模型等;运用这些模型对地理数据进行有效分析,并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.总之,由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用,地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头,成为高科技领域的核心技术.参考文献1CoppockJT,RhindDW.ThehistoryofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.21~392MaguireDJ.AnoverviewanddefinitionofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.9~193EgenhoferMJ,HerringJR.Advancesinspatialdatabases.In:Proceedingsof4thIntSymposiumonSSD''''95.[s.l.]:SpringerInc,1995.4张家庆,张军.九十年代GIS软件系统设计的思考.测绘学报,1994,23(2):127~1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105~115

地理信息系统论文范文第5篇

摘要从结构功能上分析了地理信息系统的概念及主要研究内容,并且对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域,如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术等作了简要介绍.关键词地理信息系统,计算机系统,空间数据库.以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关,如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographicinformationsystem,简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用,极大地推动了社会生产力的发展,同时,也极大地刺激了GIS技术的迅速发展,使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一[1].国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS,VIEWGIS,CITYSTAR,GEOSTAR等一批优秀国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用,成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.本文将侧重从GIS技术的角度讨论GIS的定义、研究内容及研究动态.1.GIS的定义和研究内容1.1GIS的定义GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术.要给出GIS的准确定义是困难的,因为GIS涉及的面太广,站在不同的角度,给出的定义就不同.通常可以从4种不同的途径来定义GIS[2].(1)面向功能的定义.GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统.(2)面向应用的定义.这种方式根据GIS应用领域的不同,将GIS分为各类应用系统,例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等.(3)工具箱定义方式.GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合.这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具.(4)基于数据库的定义.GIS是这样一类数据库系统,它的数据有空间次序,并且提供一个对数据进行操作的操作集合,用来回答对数据库中空间实体的查询.我们认为,虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科,但其核心是计算机科学,基本技术是数据库、地图可视化及空间分析(见图1);因此,可以这样定义:GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统.虽然GIS使用了地图、可视化、数据库等技术,但与CAD系统、计算机地图系统、数据库系统等均有很大的区别.CAD系统提供交互式的图形处理功能,以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计,其主要特点是设计者与计算机模型的交互.目前许多CAD开始支持对象的非图形性质,而GIS处理的数据大多来自现实世界,较之CAD的人造对象更为复杂,数据量更大.另外,CAD中的拓扑关系较为简单.更重要的是,GIS强调对空间数据的分析,CAD这方面的功能要弱得多.计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化,具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出机制.它强调数据显示而不是数据分析,地理数据往往缺少拓扑关系;另外,它与数据库的联系通常是一些简单的查询.数据库系统是各种类型信息系统的核心.通用数据库侧重非图形数据的优化存储与查询,其图形查询与显示功能极为有限,其数据分析功能也很有限.然而,数据库的一些基本技术,如数据模型、数据存储、数据检索等,都在GIS中广泛采用,成为GIS的核心技术.由此可见,GIS已经形成了一个独立的、具有鲜明特色的研究领域.GIS的研究内容很广泛,下面我们从输入、存储、操作和分析、输出4个方面来讨论GIS的研究内容.1.2GIS的研究内容(1)输入.地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务,大多数的地理数据是从低质地图输入GIS.常用的方法是数字化和扫描.数字化的主要问题是低效率和高代价;扫描输入则面临另一个问题,扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式.就这一领域目前的研究进展而言,全自动的智能地图识别短期内没有实现的可能;因而,交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的途径.市场上已有多种交互式矢量化软件出售.目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式,遥感就是其中的一种形式.遥感数据已经成为GIS的重要数据来源.与地图数据不同的是,遥感数据输入到GIS较为容易,但如果通过对遥感图象的解释来采集和编译地理信息则是一件较为困难的事情;因此,GIS中开始大量融入图象处理技术,许多成熟的GIS产品,如MAPGIS中都具有功能齐全的图象处理子系统.地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术.GPS可以准确、快速地定位在地球表面的任何地点,因而,除了作为原始地理信息的来源外,GPS在飞行器跟踪、紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力.(2)存储.GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类,如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题.在计算机高速发展的今天,尽管微机的硬盘容量已达到GB级,但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的.GIS的数据存储却有其独特之处.大多数的GIS系统中采用了分层技术,即根据地图的某些特征,把它分成若干层,整张地图是所有层叠加的结果.在与用户的交换过程中只处理涉及到的层,而不是整幅地图,因而能够对用户的要求作出快速反应.地理数据存储是GIS中最低层和最基本的技术,它直接影响到其他高层功能的实现效率,从而影响整个GIS的性能.基于微机平台的MAPGIS能够快速、高效地处理多达上万幅的海量地图库,这不仅在国产GIS软件中处于领先地位,即使与国外同类产品相比仍是其中佼佼者,这与MAPGIS较好地解决了地理数据的存储问题密切相关.(3)地理数据的操作和分析.GIS中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段.对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作大多可借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术;有所不同的是GIS中图形数据与属性数据紧密结合在一起,形成对地物的描述,对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据,因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题.地理数据的分析功能,即空间分析,是GIS得以广泛应用的重要原因之一.通过GIS提供的空间分析功能,用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论,这对于许多应用领域是至关重要的.GIS的空间分析分为两大类:矢量数据空间分析和栅格数据空间分析.矢量数据空间分析通常包括:空间数据查询和属性分析,多边形的重新分类、边界消除与合并,点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加,缓冲区分析,网络分析,面运算,目标集统计分析.栅格数据空间分析功能通常包括:记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析.(4)输出.将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解过程的最后一道工序.输出形式通常有两种:在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出.对于一些对输出精度要求较高的应用领域,高质量的输出功能对GIS是必不可少的.这方面的技术主要包括:数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等.2地理信息系统的发展动态近年来地理信息系统技术发展迅速,其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求.另一方面,计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段,许多计算机领域的新技术,如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中[3].下面我们对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域作一介绍.2.1GIS中面向对象(objectoriented)技术研究面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法,面向对象的技术在GIS中的应用,即面向对象的GIS,已成为GIS的发展方向.这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎,面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法,因而倍受重视[4].图2展示了面向对象的GIS的一般结构.面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点:(1)所有的地物以对象形式封装,而不是以复杂的关系形式存储,使系统组织结构良好、清晰;(2)以对象为基础,消除了分层的概念;(3)面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型;(4)根据面向对象late_binding(后编译)的思想,用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法,增强系统的开发性和可扩充性;(5)基于icon的面向对象的用户界面,便于用户操作和使用.SmallworldGIS是目前面向对象GIS中最为典型的代表.一些传统的GIS也开始部分采用面向对象的技术,如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系统等.面向对象的GIS也存在一些尚待进一步研究的问题:(1)大对象的操作仍受硬件条件的限制;(2)对象的独立性与颗粒度问题;(3)矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示的面向对象的数据结构问题.2.2时空系统(spatio_temporalsystem)传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性,忽略了其时间特性.在许多应用领域中,如环境监测、地震救援、天气预报等,空间对象是随时间变化的,而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用.过去GIS忽略时态主要是受器件的限制,也有技术方面的原因.近年来,对GIS中时态特性的研究变得十分活跃,即所谓“时空系统”[5].地物除了具有三维空间中的空间性质外,如何刻画时间维的变化也十分重要.通常把GIS的时间维分成处理时间维(transactiontimedimension)和有效时间维(validtimedimension).处理时间又称数据库时间或系统时间,它指在GIS中处理发生的时间.有效时间亦称事件时间或实际时间,它指在实际应用领域事件出现的时间.根据处理时间和有效时间的划分,可以把时空系统分为4类:静态时空系统(staticSTsystem)、历史时态系统(historicalSTsystem)、回溯时态系统(rollbackSTsystem)和双时态系统(bitemporalSTsystem).(1)静态时空系统.它既不支持处理时间,也不支持有效时间,系统只保留应用领域的一种状态,比如当前状态.(2)历史时态系统.它只支持有效时间,这种系统适用于事件实际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域.(3)回溯时态系统.它只支持处理时间,这种系统适用于信息系统的历史对问题求解十分重要的应用领域.(4)双时态系统.它同时支持处理时间和有效时间.处理时间记录了信息系统的历史,有效时间记录了事件发生的历史.时空系统主要研究时空模型,时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析.目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充,如在关系模型的元组中加入时间,在对象模型中引入时间属性.在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究.2.3地理信息建模系统(geographicinformationmodellingsystem,简称GIMS)通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的,因为这些领域都有自己独特的专用模型,目前通用的GIS大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一问题.如ARC/INFO提供的进行二次开发的宏语言AML.二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言过于困难.而GIS成功应用于专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间分析模型.GIS应当支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境,支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策.这种GIS系统又称为地理信息建模系统.GIMS是目前GIS研究的热点问题之一.目前实现通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有两种途径.(1)松散耦合式.即除GIS外,借助其他软件环境实现专用模型,其与GIS之间采用数据通讯的方式联系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能来实现应用领域的专用分析模型.上述两种方式总体上对用户定义自己的专用模型的支持程度都是不够的.目前的GIS离支持实现数据集定义、模型定义、模型生成和模型检验的全过程仍有相当大的距离.GIMS的研究有几个值得注意的动向.(1)面向对象在GIS中的应用.面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界,为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径.这种技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段,因而在面向对象GIS基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验,应当比在传统GIS上用传统方法要容易得多.(2)基于icon的用户建模界面.建模过程中的对象和空间分析操作均以icon形式展示给用户,用户亦可自定义icon.用户在对icon的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验.这种方法较之AML这类宏语言要方便和直观得多.(3)GIS与其他的模型和知识库的结合.这是许多应用领域面临的一个非常实际的问题,即存在GIS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体.2.4三维GIS的研究三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能,但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库,解决了三维空间操作和分析问题.主要研究的方向包括:(1)三维数据结构的研究,主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化;(2)三维数据的生成和管理;(3)地理数据的三维显示,主要包括三维数据的操作,表面处理,栅格图象、全息图象显示,层次处理等.3结语地理信息系统近年发展迅速,其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统,充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科,这已经为大家所公认.地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题,它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息,变换和校正后进入空间数据库:数据库中的地理信息可以方便地检索、查询,在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型,如城市规划模型、灾害评价模型等;运用这些模型对地理数据进行有效分析,并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.总之,由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用,地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头,成为高科技领域的核心技术.参考文献1CoppockJT,RhindDW.ThehistoryofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.21~392MaguireDJ.AnoverviewanddefinitionofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.9~193EgenhoferMJ,HerringJR.Advancesinspatialdatabases.In:Proceedingsof4thIntSymposiumonSSD''''95.[s.l.]:SpringerInc,1995.4张家庆,张军.九十年代GIS软件系统设计的思考.测绘学报,1994,23(2):127~1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105~115

地理信息系统论文范文第6篇

关键词:地理信息系统电子商务物流客户关系管理

一、引言

随着Internet的不断普及,电子商务的迅猛发展,世界已进入信息时代,发展信息产业、建设信息高速公路和培养信息建设人才已经成为重要的发展战略。人们不仅需要利用互联网快速检索和交互使用各种社会经济、商务信息,同时越来越迫切需求将这些信息与地理信息有机地匹配和结合起来,以获得这些经济信息的空间分布及其相互关系。

地理信息系统作为一种以采集、贮存、管理、分析和描述整个与地理分布有关数据的空间信息系统,与人类生存、地区的发展和进步密切关联,在我国已受到愈来愈多的重视。

二、地理信息系统概述

地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)是以地理空间数据为基础,按照地理特征的关联,将多方面的数据以不同层次联系起来,构成现实世界模型,并在此基础上采用模型分析方法,提供多种动态的地理信息,为辅助决策而建立起来的计算机技术系统。

1.GIS的特点

GIS具有其他信息管理系统所不可比拟的优点,其最大的特点就是具备对空间数据的管理功能。具体来讲包括如下几个方面:

(1)共同管理空间数据和属性数据:这是GIS最显著的特点之一。GIS不仅具有管理属性数据的功能,还能采集、管理、分析和输出多种地理空间信息,并且将属性数据集成到空间数据之上,不仅直观而且可实现两者互相查询。

(2)具备强大的空间分析能力:由于空间数据和属性数据的集成以及地理空间模型方法的应用,使GIS具备空间分析、多要素综合分析和动态预测等功能,能够满足地理研究和辅助决策。

(3)具有丰富的信息:GIS数据库中不仅包含丰富的地理信息,还包含与地理信息有关的其它信息,如人口分布、环境污染、区域经济情况、交通情况等。

2.GIS的发展

20世纪70年代后,由于计算机硬件和软件技术的飞速发展,促使GIS朝着实用方向迅速发展,一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理信息系统。20世纪80年代,计算机技术的提高为GIS普及和推广应用提供了硬件基础,GIS软件的研制和开发也取得了很大成绩,涌现出一些有代表性的GIS软件,如Arc/Info、MGE、System9等。GIS的普及和推广应用又使得其理论研究不断完善,使GIS理论、方法和技术趋于成熟,开始有效地解决全球性的难题,例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象、酸雨等问题。

我国GIS的起步较晚,到20世纪70年代末才提出开展GIS研究。进入20世纪80年代后迅速发展,在理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发、系统建立、人才培养和区域性试验等方面都取得了突破和进展。1994年4月,我国专门成立了“中国GIS协会”,此后又成立了“中国GIS技术应用协会”,加强了国内各种GIS学术交流,研制推出了Geostar、Citystar、MapGIS等具有自主版权的GIS软件。

网络技术的出现,使得Internet成为GIS新的系统平台。利用互联网技术,在Web上空间数据,供用户浏览和使用,是GIS发展的必然趋势。与传统的GIS技术相比,WebGIS具有访问范围广、平立、系统维护升级方便等特点。

多媒体技术和三维技术也正在进入GIS中,以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能,发挥声、像等多媒体的应用。目前,图形图像的立体显示己成功地融入数字摄影测量系统(DPS)中,DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体,我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。“数字地球”的概念必将成为现实。

随着GIS的深入发展,GIS系统与其它学科结合更加紧密,3S(地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS)或5S(前面3S加上数字摄影测量系统DPS、专家系统ES)的集成,使得测绘、遥感、制图、地理、管理和决策科学相互融合,成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具,使GIS广泛用于交通、城市规划、公安侦破、车船驾驶、农作物规划和科学耕种等。GIS己经涉及到社会科学、自然科学的许多领域,GIS必将发展成为集社会科学、自然科学于一体的全球性、综合性软科学。

三、GIS在电子商务中的应用

电子商务是在Internet开放的网络环境下,基于浏览器/服务器应用方式,实现消费者的网上购物、企业之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。互联网固有的特性既赋予了电子商务有别于传统商务无法比拟的优点,随着电子商务的应用和研究的深入,已经证明电子商务是必须以传统商务为基础,是不能脱离传统商务独立存在。

GIS虽然是地理学研究的成果,但它集地理学、计算机科学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体,是多学科集成。这种集成使GIS能对各种信息进行加工、处理、融合和应用,为各种用户提供信息服务和管理决策依据。特别是目前WebGIS的发展能更好地适应电子商务的网络化需求。

1.在电子商务物流管理中的应用

电子商务离不开传统物流,GIS使传统流通企业在运作方式、技术、管理水平和经营理念上发生了根本性变化,使物流表现出许多新的特点,如信息化、自动化、网络化、智能化、柔性化。将GIS引入到电子商务下的物流管理中,符合GIS和电子商务的特点,也符合物流业的发展。

GIS具有强大的数据管理功能,所存储的信息不仅包括以往的属性和特征,还具有了统一的地理定位信息。因此能将各种信息进行复合和分解,形成空间和时间上连续分布的综合信息,支持各种分析和决策。这是其他信息系统所不具备的优势之一。

(1)交通路线的选择。在电子商务的物流管理中,涉及到物质实体的空间转移,运输和仓储站中成本的70%以上,因此交通运输方式及路线的选择问题直接影响物流成本的多少。这都属于空间信息的管理,这正是GIS数据管理的强项。在基于GIS的物流分析中,对于网络中最优路径的选择首先要确定影响最优路径选择的因素,如经验时间、几何距离、道路质量、拥挤程度等,采用层次分析法,确定每条道路的权值。物流分析中的路径可以分为这样三种情况:

①两个特定的地点之间的最佳路径;②一个地点到任意点之间,从一个地点到多个地点之间,车辆数量以及行驶路线选择;③网络中从多个地点运往多个地点的最优路径选择配对。

对于前两种情况都可以采用经典的Dijkstra算法实现。对于第三种情况,可以采用管理运筹学的运输模型结合Dijkstra算法实现,可以选用Floyd算法或是根据著名的旅行商问题(亦称货郎担问题)的解法求解。在求得最优路径的基础上,再根据现有车辆运行情况可确定车辆调配计划。

(2)机构设施地理位置的选择。对于供应商、配送中心、分销商和用户而言,需求和供给这两方面都存在着空间分布上的差异,此外供应商和分销商其服务范围和销售市场范围也具有一定的空间分布形式,因此物流设施的布局是电子商务下物流管理所必须面临的问题,其合理程度直接影响利润获取的多少。机构设施地理位置的选择包括位置的评价和优化。评价是对于现有设施的空间位置分布模式的评价,而优化是对于最佳位置的搜寻。地理位置的合理布局实质上就是在距离最小化和利润最大化两者之间寻求平衡点。现有的针对市场功能区域进行空间分析和模拟的模型很多,如Batty的裂点方程、Peily的零售重力模型、Tobler的价格场和作用风以及空间线性优化模型。

(3)车辆运输动态管理。全球卫星定位系统(GlobalPositionSystem,GPS)是20世纪产生的一项高科技系统。在物流领域,GPS能广泛地应用于各个环节,如用于汽车的定位、跟踪、调度,这样能极大地避免物流的延迟和错误运输的现象,货主可以随时对货物进行全过程的跟踪与定位管理。此外还能掌握空中交通以及铁路运输中有关货物的动态信息,增强了供应链的透明度和控制能力,提高了整个物流系统的效益和客户服务的水平。GIS能接收GPS数据,并将它们显示在电子地图上,这在很大程度上能帮助企业动态地进行物流管理。

2.数字城市——电子商务和运营平台

数字城市的核心是地理空间信息科学,地理空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是“3S”技术及其集成。

数字城市是以空间信息为核心、以网络为支撑的城市信息管理与服务体系。数字城市建设的任务就是利用现代高科技手段,充分采集、整合和挖掘城市各种空间信息资源,建立面向政府、企业、社区和公众服务的信息平台、信息应用系统等。地理信息系统平台是数字城市建设的核心任务之一,它为城市发展和信息化建设提供统一的空间定位与基础信息公共平台,进而实现城市信息资源按照地理空间位置的整合和共享。

一个实用、可行的城市规划信息系统,不但可以满足规划管理部门的城市规划、城市建设、城市管理、辅助决策的要求,而且能够提供出行、购物、旅游、交通、教育、文化、娱乐、房产交易、证券交易等综合信息服务,是数字城市与大众的联系纽带。

地图信息服务是城市综合信息服务的一个重要部分,可以建立企业机构的各个地理位置数据库,为企业管理人员和客户灵活方便掌握企业机构的地理分布情况和相关资料,并在此平台的基础上提供企业门户网站向客户宣传介绍企业相关信息和业务,也可作为第三方企业单位的宣传和广告啊分布平台,起到提升企业形象的作用,为企业获取相关收益。

3.客户关系管理中的应用

GIS作为一种空间信息输入、处理、存储、管理、分析和输出的技术,其应用的核心在于空间现象、过程和规律的可视化分析,表面上GIS与客户关系管理(CRM)不相关,但实际上,GIS提供全方位的信息,历史的、现在的、空间的、属性的。通过这些可以获得客户资料以及与企业相关的综合数据,如用户的历史购买力、购买行为、年龄构成、地理分布;所在区域的交通状况、经济发展程度、消费水平等。从而帮助企业做出企业和客户的空间分布、物流、营销等方面的决策。与此相联系的是一系列通用数据库文件,它具有常用的状态信息,包括各种事件记录、资源调查、交通状况以及生产流通、存储与销售状况等内容。这些图形由许多彩色图形标志,如线段、圆圈组成,这些图形可与背景地图叠加,显示客户关系管理中有关区域的变量之间的分布特征,与此同时,还可以通过地理信息子系统,显示客户关系管理产品配送路线,区域商业环境等。GIS系统为整个系统提供了更为直观、形象的图形分析和管理工具。在此基础上,进行如消费趋势分析、销售力量分析、目标市场分析以及潜在客户分析等,为管理者提供决策支持。

组件式GIS软件,使GIS应用可视直接嵌入到CRM系统中,实现无缝集成;采用关系数据库,将GIS数据于CRM数据统一存储和管理。随着InternetGIS技术的发展,GIS在CRM中的应用更加广阔。

四、结束语

地理信息系统与电子商务历史上是独立并分开发展的不同系统,但是在当今信息化、网络化的时代,各种信息技术的整合是大势所趋。无论从技术特征上、体系结构上、操作的可行性上来讲,它们的结合都是切实可行的,而且是有价值的。将GIS技术引入到电子商务的物流管理、客户关系管理,不仅开拓了GIS的应用领域,同时也促进电子商务自身的发展。

参考文献:

[1]张铎:电子商务与物流[M].北京清华大学出版社,2000.1

[2]陈述彭鲁学军周成虎:地理信息系统导论[M].北京科学教育出版社,2000.1

[3]陈倬李根洪:数字城市地理空间基础框架建设的初步研究[A].成都地图出版社2002

地理信息系统论文范文第7篇

关键词基础地理信息系统

一、引言

随着电子技术、计算机技术及现代测绘技术的发展,GPS技术给传统的大地测量技术带来了革命性的变化。数字摄影测量技术使传统的航测技术产生了根本的变革。以GIS、GPS、RS为代表的3S的技术给测绘业带来了前所未有的机遇和挑战。国家测绘局以发展数字化测绘技术为起点,以推广3S技术应用为龙头,先后在四川、北京、黑龙江、陕西、湖北、广东、海南等地建立七个数字化测绘技术生产示范基地,并将发展地理信息产业确定为测绘行业的发展方向和归宿,1995年底,国家基础地理信息中心正式成立,同时在原来技术工作的基础上,开始筹建国家基础地理信息系统。

**地区的GIS技术应用属全国较早的省份之一,北海市规划局、北海市土地局、南宁市土地局、柳州市规划局等均已建立或正在建设自己的地理信息系统。在测绘系统,3S技术应用起步虽然较晚,但经过各方面的共同努力,进步很快。以**测绘局为代表的数字化测绘生产技术已基本形成生产规模,GPS应用技术已比较成熟,**综合区情地理信息系统建设工作进展顺利,其它专题GIS技术开发与应用正在起步,数字摄影测量技术将在今后几年的1:5万、1:1万地形图更新建库工作中得到广泛应用。

测绘技术的发展,给测绘管理工作提出了新的课题。测绘行业管理、技术管理、生产管理、测绘产品(成果、资料)管理及对外提供服务等,无论从哪方面来说,传统的管理方法均不能满足现代技术发展的需要。形势的发展对基础地理信息提出了迫切要求。利用计算机技术、网络技术、办公自动化技术及GIS技术,建设**基础地理信息系统,必须提到议事日程。本文就有关问题提出作者的初步见解,以期抛砖引玉,引起讨论,推动此项工作的健康而又快速地发展。

二、**基础地理信息系统的构成

一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统,而是基础测绘管理工作的重要内容,必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此,**基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。

2.1计算机硬件及网络环境

**基础地理信息系统将以**基础地理信息中心作为网络中心,其它各测绘院、机关、测绘管理处、质量检查站等为网络节点,构成一个C/S网络结构。硬件以微机为主,网络中心使用部分服务器及工作站,设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。

2.2软件环境

系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件,如UNIX、WINDOS95、WINDOWSNT及数据库管理软件。基础软件平台应选择国产软件,这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义;在目前国产软件暂时不能满足要求的情况下,可先使用成熟的商业软件(如ARC/INFO,GENAMAP等),但需要保证数据将来能移植到国产软件平台。应用软件(数据采集、数据处理软件、图形图像处理等)宜采用成熟的国产化软件,如武汉测绘科技大学的数字摄影测量系统Virtuozo及测量平差软件包、中国测绘科学研究院的微机数字摄影测量系统、国产矢量化软件GEOSCAN、MAPVECTOR等;部分应用软件自己开发,但要避免低水平的重复开发现象。

2.3技术标准体系

系统应具有统一完整的技术体系,如数据采集标准、数据交换标准、数据建库标准、数据质量检查与控制标准、数据更新标准、数据使用标准等。技术标准应采用相应的国家标准和行业标准,当没有国标和行标时,可按国标和行标的建标指导原则建立自己的标准。此外,还应有一批训练有素的技术干部作为系统的支撑。

2.4管理体系

严格地说,**基础地理信息系统是为满足现代基础测绘管理需要而建立的一套现代化的测绘管理系统,因此必须根据现代计算机网络及办公自动化的特点,建立一套新的管理体系,包括测绘行业管理、生产管理、质量管理、技术管理、成果管理、数据安全管理、数据版权管理等。

2.5数据库

数据库是系统的核心。**基础地理信息系统的数据库部分包括:

管理数据库:行政办公、人事档案管理、财务管理、测绘行业管理、质量监督管理、测绘生产管理、技术管理等数据。

技术数据库:所有的技术标准、设计书、技术文档说明等。

1/25万数据库:是全国1/25万数据库的分库,包括地形、地名、数字高程模型、景观影象四个部分。

1/5万数据库。

1/1万数据库及基础数字地面高程模型。

1/5千数据库(重点地区)。

数字正射影像库。

大地测量成果数据库。

地名数据库。

境界数据库:包括国界、省界、地区界、市界、县界、乡界、村界、屯界等。

其它专题数据库:如综合区情地理信息系统(9202)专题等。

三、**基础地理信息系统的建设方针

**基础地理信息系统的建设拟本着“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的方针,综合利用地理信息系统(GIS)技术、办公信息系统(OIS)技术、计算机网络技术以及多媒体技术等技术手段,进行系统建设。同时,系统的建设要高起点并切合实际,以保证系统有较长的生命周期及良好的可扩展性。因此,该系统建设强调以下三个原则:

3.1实用性

确立以满足现代测绘管理工作为主要目标的思路。从实际出发,以解决实际应用问题为主,这样容易见效益,也使得系统自身能获得滚动发展和不断完善、扩充、更新的能力。

3.2先进性

当前,国内外地理信息系统技术应用已取得了一定的经验,因此,本系统的建设在技术方案、系统设计、运行管理等方面应具有一定的先进性,系统的开发建设应采用软件工程学所倡导的开发模式及最新的理论、技术和方法,系统的设计应采用可视化技术、数据流与控制流集成化、软件功能部件化等最新分析设计方法,同时,考虑到系统的发展完善,系统的软硬件配置将具有一定时期的先进性;另外对系统的运行管理要有较高的要求,以保证系统具有一定的先进性和较长的生命周期。

3.3可扩展性

根据客观情况,**基础地理信息系统的建设将是一个不断完善、逐步提高的长期发展过程,这样就要求系统具有较强的可扩展性。

事实上,**基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础:**测绘局全局的数字化测绘生产已基本形成规模,计算机的使用已比较普遍,局属各单位基本上都建立了自己的局域网,各级领导对此已有一定的认识,1996年成立的**基础地理信息中心已经从整体上考虑这方面的有关问题。只要领导重视,各方面共同努力,此项工作会取得较快的进展。

四、须重点考虑的几个问题

**基础地理信息系统的建设,在技术方面已基本成熟,只要遵循上述提出的“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的建设方针,系统建设工作可顺利开展。在实施过程中,须重点考虑如下几个主要问题:

4.1经费投入问题

系统建设需要大量的经费投入。一方面,**基础地理信息系统属于基础测绘项目,部分经费可从基础测绘经费中投入。另一方面,系统建设工作属科研项目,应投入部分科研经费。部分专题数据库建库经费可从专题经费中解决(如9202工程)。类似如地名数据库、境界数据库这样的专题建设费用可联合其它有关部门共同解决。

4.2管理问题

现代技术发展给测绘管理工作提出的挑战是不可避免的,与其被动地接受,不如主动地迎接。**基础地理信息系统的建设,必定给测绘局乃至测绘系统的行政管理、生产、质量管理、测绘成果管理等带来重大变化。如测绘成果提供方式由现在的模拟产品方式向数字化产品方式过渡,再如数字摄影测量技术将使现在航测生产方法彻底改变,在相当长的一段时期内,模拟测绘产品与数字化测绘产品并存等等,其中有一系列问题需要研究和探讨。

4.3人才问题

技术的发展和应用离不开高素质的技术人才。测绘行业过去一段时期人才流失比较严重。新技术的发展与应用一方面可锻炼和培养人才,另一方面可吸引人才,给技术人才以用武之地。

4.4数据版权问题

模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响,数字化测绘产品的版权问题亟待解决,因为数字化产品一经提供,可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题,除了法律外,还需要制定一系列的管理规章制度,如“权威数据审查制度”,当项目设计者提交设计成果时,同时应提交所使用的基础数据的来源证明,以限制数据的非法使用。

4.5数据更新与数据版本管理问题

为满足国民经济建设的需要,必须定期更新数据,保持基础数据的现势性。数据更新后,历史数据仍须保存。因此必须建立一套有效的数据版本管理机制,确保有效数据能长期保存,又避免不必要的数据冗余。

地理信息系统论文范文第8篇

关键词多媒体技术,地理信息系统,空间数据,属性数据,区域分析,数据模型

现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展,越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographicinformationsystem,简称GIS)软件中,势必大大增强GIS信息的表现能力,扩大GIS的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于GIS软件中呢我们认为应从两方面来设计科技论文:其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中,并保证提供GIS软件的双向检索及各种分析功能;其二是在应用过程中,怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.

1多媒体数据的有效管理

通常,应用软件中的多媒体数据有两种生成方式:一种是媒体播放之前,将其数字化到数据库当中,播放时从数据库中取数据;另一种是播放时,边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库,即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.

1.1GIS数据库中多媒体数据的管理

1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前,多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的,实际上,很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的,因此,GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库,即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型,一但时空数据模型的研究有所突破,不仅能解决时态GIS的应用问题,还将解决空间数据库中动画数据的管理问题,即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.

有关时空数据模型,张祖勋[1]提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息,而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上,建立分级索引,以便能快速找到所需的时空过程的数据.

要使用这种建索引的基本修正法,需要考虑两个问题,一个是如何建立索引;另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.

关于建索引的问题,笔者认为:基态,亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期;T.时间轴;t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态,其中tn为基态,即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的,每产生一个新的现在时态,就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件,同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例,如图1所示,当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时,就需产生tn-2i~tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间,而又不影响对任一时态的检索速度,可将tn-2i+1~tn-2i的索引差文件删掉,所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.

关于差文件,笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的,这意味着差文件包含有两类目标信息:一类是前一时态有而后一时态无的目标信息;另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索,应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的,即01(目标从无到有);10(目标从有到无);1N(目标从一个变成多个);N1(目标从多个变成一个),以及目标空间信息无变化,属性信息有变化;目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索,在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明,当然,这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似,差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成,差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.

1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些GIS的应用中,认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型,使得既能遵循其自身特点,又能有效地建立起它与空间数据的联系,是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.

目前,多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中,就必须对现有的关系模型进行扩充,使它不但能处理格式化数据,也能处理非格式化数据.杨学良[2]就这个问题提出了3种技术策略:将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性);将每个元组作为一个完整文件保存;元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项,而非格式化数据单独存贮.

对比这3种技术策略,第一种技术策略方法简单、容易实现,适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复,以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用,但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起,这既增大了应用程序设计的复杂性,又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此,我们认为,在第一种技术策略的基础上,增加一个或多个属性项,用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息,当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时,可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.

1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成

多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中,边统计、分析运算,边生成结果数据——多媒体数据.

1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术[3],因此,空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有:地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.

为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果,我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实[4]是一种由计算机生成的高级人机交互系统,即构成一个以视觉感受为主,也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境,使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验,有身临其境之感.比如,可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果,使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等,使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.

1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有:统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析,通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析,以及主成分分析等.

为了更加形象化,我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示,甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者,还可以配上解说词,以增加系统的感染力,而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.

2GIS应用系统中多媒体功能的实现

在GIS应用软件中进行多媒体功能实现,首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下,GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言,如VC++,VB或BC++等,以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来,那么怎样实现区域分析中多媒体功能

2.1空间数据库中多媒体数据的播放

由前所述,空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据,这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同,所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数,必须根据时态GIS的空间数据库结构,设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.

下面简述动态显示时态GIS中ti~tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n,其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件,擦除ti状态有而ti+1状态无的信息,显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i<j时,转(3);否则结束.

如果用上述算法来实现动态显示时空过程,还有很多细节需要设计.首先,在(1)步骤,从基态开始,逐级逐步检索,每检索到一个状态差文件,就需根据差文件来生成该状态信息,直到ti状态处;其次,在(3)中,需要用到动画技术,擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容,而显示后一状态信息之前,需保存后一处信息内容,再予以显示新状态信息.

2.2属性数据库中多媒体数据的应用

一般来说,多媒体数据主要应用于两个方面:一个是简单播放;另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者,只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放;对于后者,这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF,根据多媒体数据的文件信息和数据流信息,通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.

3多媒体技术在GIS中的应用前景

(1)实现资源信息的科学管理,提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式,而在管理空间信息的同时,对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放,大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身,会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统,既能表明所售住房的空间位置,又能从中检索其住房环境及内部结构,而且可以动态地删去当天已售出的房子,给出不同价格等;旅游导游系统,可以在为观光游客制定导游路线时,就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.

总之,将多媒体技术和GIS技术相结合,是计算机应用领域的一个发展方向,它会改变人们的工作、生活、思维方式,推动信息社会的前进.

参考文献

1张祖勋.时态GIS数据结构的研讨.测绘通报,1996,(1):19~21

2杨学良.多媒体计算机技术及其应用.北京:电子工业出版社,1995.138~139

地理信息系统论文范文第9篇

关键词ARC/INFODEM(数字地面模型)土地坡度面积统计

1、引言

根据国家退耕还林有关政策,积极治理现有坡耕地,对25度以上的坡耕地实行有计划地退耕还林还草,不但有利于中西部的环境保护,而且对调整农业结构、提高农民收入有积极意义。因此能否为各地、市、县准确提供辖区内各种坡度的土地分布以及土地坡向情况,是能否客观制定该区域农业规划和退耕还林还草计划的关键;然而传统的手工圈绘和主观的''''估计''''水份太多,实地丈量不但劳民伤财而且精度低下。

我区广大的测绘工作者多年来为广西的国民经济建设做了大量前期性、基础性的工作,他们测制的1:25万、1:5万、1:1万的基本地形图为解决这一难题提供了物资基础;特别是近年来GIS(地理信息系统)技术的发展,使得这些可贵的资料在数字化处理之后日见增值,为准确、快速、低成本地获取地表的各种统计数据提供可靠的依据。

广西基础地理信息中心在为区党委、区政府制作的《广西综合区情地理信息系统(9202工程)》之西部大开发专题中,使用美国ESRI公司生产的GIS软件――ARC/INFO软件为东兰、乐业县制作了数字地面模型,进行三维地形表面分析和坡度量算统计,取得了准确客观的成果。

2、工作流程

在ARC/INFO中,管理、组织、存储数据最基本的单位是图层(coverage),一个图层相当于一个专题图,包含了地物的空间位置信息和属性信息。利用ARC/INFO进行土地坡度坡向高程的分布统计的工作流程如下:

1、利用国土资源调查结果,提取耕地信息,在ARC/INFO中生成耕地图层,给不同耕地分类赋予不同的属性;

2、获取该地区的DEM数据(DEM即数字高程模型,就是在一个地区范围内,用规则格网点的平面坐标(x,y)及其高程(z)描述地貌形态的数据集);

3、分别生成坡度分布图层、坡向分布图层和高程带分布图层;

4、将耕地图层与坡度图层、坡向图层、高程带图层分别叠加分析,得到耕地的坡度、坡向、高程属性;

5、进行面积统计,叠加河流、行政区划、道路、居民点等基础地理信息生成专题图。

3、坡度、坡向和高层带分布图生成

坡度、坡向、高程带图层利用ARC/INFO的TIN模块,由DEM(数字高程模型)数据生成。

3.1DEM数据获取:

目前常用的获取DEM数据的方法有两种:

用航天、航空遥感影像立体像对提取DEM;

用现有地形图扫描数字化等高线,获取高程数据生成DEM。

用航天、航空遥感图像立体像对生成DEM,最大的优点是数据更新快,但购买影像费用高;用高程数据生成DEM,精度高于立体像对生成的DEM,但更新慢,周期长,仅对高程变化不大的地区适用。目前区测绘局具有的南宁市1:1000DEM数据由航空遥感影像立体像对生成;全区1:25万、1:5万DEM和部分地区的1:1万DEM数据则由高程数据生成。

用ARC/INFO生成DEM的方法是:数字化地形图,获取高程数据,包括高程点、等高线、软断线(如边界线等)、硬断线(如河流、山脊、陡崖线等),生成TIN(不规则空间三角网,一种描述地形表面的方法),再由TIN内插成DEM。ARC/INFO软件生成的TIN对点、软断线、硬断线有不同的插值处理方法。根据笔者对ARC/INFO和国产软件GEOTIN的对比试验,ARC/INFO软件生成的TIN在更大程度上拟合实际的地型,不足之处是加特征点的过程较为繁杂,生产时间较长。

3.2坡度图、坡向图、高层带图生成:

在ARC/INFO中,坡度、坡向是这样计算的:DEM上每个格网点的坡度由相邻8个格网点计算而成(图1)。高程的最大变化率即为该部分表面的坡度。坡向为用于计算坡度的那条线的方向。

运用TIN模块的分析功能可计算坡度、坡向和高程带,使用命令的关键是建立好坡度、坡向、高程带的分级定义查找表(LOOKUP-TABLE)。以坡度查找表为例,根据坡度分类的要求定义如下:

DEGREE-SLOPESLOPE-CODE2162153254905对应的坡度分类:(0°~2°)(2°~6°)(6°~15°)(15°~25°)(25°以上)

c="/Newspic/200881/1127448440.jpg"width=566border=0>

坡度查找表字段要严格定义如下:

4、图层叠加:

GIS强大的分析任务之一是将独立的特征类型合为一个新的特种类,代表了两个输入要素类的合并后的情况。图层叠加,是将土地利用图与坡度图、坡向图、高层分带图依次叠加,可研究它们之间的共同区域。运用OVERLAYEVENTS命令可进行叠加分析。

5、面积统计:

图层叠加后,根据各种分类条件提取耕地,可得到耕地按坡度、坡向、高程带的分布图,利用ARC/INFO的面积计算功能进行面积统计。

精度情况:据清华大学人居环境研究中心党安容等人研究,经国家测绘局验收的1:25万的数字地图(高程精度为25米),在用于分县土地坡度分级计算时,最小误差是0.9%,最大误差为4.9%[1],适合省级农业部门制定宏观规划。如果利用即将完成的全区1:5万DEM和已经完成的1:1万DEM(西江流域),将得到更高的精度,适合县一级及县以下农业部门制定本县、本乡的部门农业规划。

值得注意的是,在坡度较大的地区,平面面积与三维地形表面积相差较大,笔者利用1:25万高程数据生成的DEM计算东兰县平面面积为2438平方公里(国土部门公布的数据:2434平方公里[2]),曲面面积为3437平方公里,平面面积与曲面面积相差较大。东兰地处大石山区,山岭绵延,河谷深切,地形起伏较大,利用ARC/INFO的表面积计算功能统计面积应该更为合理。

6、输出专题图:

对生成的各种分布图按照需要叠加河流、行政区划、道路、居民点等基础地理信息生成专题图输出。笔者在《广西综合区情地理信息系统(9202工程)》之子系统建设中,利用WebGIS将退耕还林试点县东兰县、乐业县的坡度图制成网络电子地图(图3),可供局域网上浏览和查询。

【参考文献】

1、党安容毛其智王晓栋.《遥感与地理信息系统在人居环境可持续发展研究中的应用》.ARC/INFO暨ERDAS中国用户大会论文集(2000)

地理信息系统论文范文第10篇

一个省级的基础地理信息系统不是简单的计算机软硬件系统,而是基础测绘管理工作的重要内容,必须有相应的行政管理体系与技术标准体系与之配套。因此,广西基础地理信息系统主要由计算机硬件及网络环境、软件环境、技术标准体系、管理体系、数据库等构成。

1.1计算机硬件及网络环境

广西基础地理信息系统将以广西基础地理信息中心作为网络中心,其它各测绘院、机关、测绘管理处、质量检查站等为网络节点,构成一个C/S网络结构。硬件以微机为主,网络中心使用部分服务器及工作站,设备包括绘图仪、扫描仪、打印机、光盘机、磁带机、数字化仪等。

1.2软件环境

系统软件采用技术成熟、应用广泛的软件,如UNIX、WINDOS95、WINDOWSNT及数据库管理软件。基础软件平台应选择国产软件,这对于将来的应用开发、数据安全及促进我国地理信息产业的发展均具有重要意义;在目前国产软件暂时不能满足要求的情况下,可先使用成熟的商业软件(如ARC/INFO,GENAMAP等),但需要保证数据将来能移植到国产软件平台。应用软件(数据采集、数据处理软件、图形图像处理等)宜采用成熟的国产化软件,如武汉测绘科技大学的数字摄影测量系统Virtuozo及测量平差软件包、中国测绘科学研究院的微机数字摄影测量系统、国产矢量化软件GEOSCAN、MAPVECTOR等;部分应用软件自己开发,但要避免低水平的重复开发现象。

1.3技术标准体系

系统应具有统一完整的技术体系,如数据采集标准、数据交换标准、数据建库标准、数据质量检查与控制标准、数据更新标准、数据使用标准等。技术标准应采用相应的国家标准和行业标准,当没有国标和行标时,可按国标和行标的建标指导原则建立自己的标准。此外,还应有一批训练有素的技术干部作为系统的支撑。

1.4管理体系

严格地说,广西基础地理信息系统是为满足现代基础测绘管理需要而建立的一套现代化的测绘管理系统,因此必须根据现代计算机网络及办公自动化的特点,建立一套新的管理体系,包括测绘行业管理、生产管理、质量管理、技术管理、成果管理、数据安全管理、数据版权管理等。

1.5数据库

数据库是系统的核心。广西基础地理信息系统的数据库部分包括:

管理数据库:行政办公、人事档案管理、财务管理、测绘行业管理、质量监督管理、测绘生产管理、技术管理等数据。

技术数据库:所有的技术标准、设计书、技术文档说明等。

1/25万数据库:是全国1/25万数据库的分库,包括地形、地名、数字高程模型、景观影象四个部分。

1/5万数据库。

1/1万数据库及基础数字地面高程模型。

1/5千数据库(重点地区)。

数字正射影像库。

大地测量成果数据库。

地名数据库。

境界数据库:包括国界、省界、地区界、市界、县界、乡界、村界、屯界等。

其它专题数据库:如综合区情地理信息系统(9202)专题等。

3广西基础地理信息系统的建设方针

广西基础地理信息系统的建设拟本着“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的方针,综合利用地理信息系统(GIS)技术、办公信息系统(OIS)技术、计算机网络技术以及多媒体技术等技术手段,进行系统建设。同时,系统的建设要高起点并切合实际,以保证系统有较长的生命周期及良好的可扩展性。因此,该系统建设强调以下三个原则:

3.1实用性

确立以满足现代测绘管理工作为主要目标的思路。从实际出发,以解决实际应用问题为主,这样容易见效益,也使得系统自身能获得滚动发展和不断完善、扩充、更新的能力。

3.2先进性

当前,国内外地理信息系统技术应用已取得了一定的经验,因此,本系统的建设在技术方案、系统设计、运行管理等方面应具有一定的先进性,系统的开发建设应采用软件工程学所倡导的开发模式及最新的理论、技术和方法,系统的设计应采用可视化技术、数据流与控制流集成化、软件功能部件化等最新分析设计方法,同时,考虑到系统的发展完善,系统的软硬件配置将具有一定时期的先进性;另外对系统的运行管理要有较高的要求,以保证系统具有一定的先进性和较长的生命周期。3.3可扩展性

根据客观情况,广西基础地理信息系统的建设将是一个不断完善、逐步提高的长期发展过程,这样就要求系统具有较强的可扩展性。

事实上,广西基础地理信息系统的建设已经有了一定的基础:广西测绘局全局的数字化测绘生产已基本形成规模,计算机的使用已比较普遍,局属各单位基本上都建立了自己的局域网,各级领导对此已有一定的认识,1996年成立的广西基础地理信息中心已经从整体上考虑这方面的有关问题。只要领导重视,各方面共同努力,此项工作会取得较快的进展。

4须重点考虑的几个问题

广西基础地理信息系统的建设,在技术方面已基本成熟,只要遵循上述提出的“总体设计、急用优先、重点优先、成熟优先、分步实施”的建设方针,系统建设工作可顺利开展。在实施过程中,须重点考虑如下几个主要问题:

4.1经费投入问题

系统建设需要大量的经费投入。一方面,广西基础地理信息系统属于基础测绘项目,部分经费可从基础测绘经费中投入。另一方面,系统建设工作属科研项目,应投入部分科研经费。部分专题数据库建库经费可从专题经费中解决(如9202工程)。类似如地名数据库、境界数据库这样的专题建设费用可联合其它有关部门共同解决。

4.2管理问题

现代技术发展给测绘管理工作提出的挑战是不可避免的,与其被动地接受,不如主动地迎接。广西基础地理信息系统的建设,必定给测绘局乃至测绘系统的行政管理、生产、质量管理、测绘成果管理等带来重大变化。如测绘成果提供方式由现在的模拟产品方式向数字化产品方式过渡,再如数字摄影测量技术将使现在航测生产方法彻底改变,在相当长的一段时期内,模拟测绘产品与数字化测绘产品并存等等,其中有一系列问题需要研究和探讨。

4.3人才问题

技术的发展和应用离不开高素质的技术人才。测绘行业过去一段时期人才流失比较严重。新技术的发展与应用一方面可锻炼和培养人才,另一方面可吸引人才,给技术人才以用武之地。

4.4数据版权问题

模拟的测绘产品版权问题较好解决。受法律不健全、法制观念淡薄等客观条件的影响,数字化测绘产品的版权问题亟待解决,因为数字化产品一经提供,可以轻而易举地进行复制。要解决这个问题,除了法律外,还需要制定一系列的管理规章制度,如“权威数据审查制度”,当项目设计者提交设计成果时,同时应提交所使用的基础数据的来源证明,以限制数据的非法使用。