地理信息系统的原理范文

导语：如何才能写好一篇地理信息系统的原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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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

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【关键词】 GIS CorelDRAW 电力通信网 通信基础资料 Web GIS

一、引言

电力通信网是一个包含多种通信设备、多种网络结构，具有电力系统行业特色的通信服务网络。而各种通信设备新旧混杂，种类繁多，配线情况复杂，多种网络管理和维护设备共存，另外还有大量的接入设备和辅助配套设施。

为了使多种通信资源充分发挥其效能，利用通信资源具有的空间、地理分布特性，将地理信息系统和通信资源管理有机结合恰好能解决以上问题。

本课题将电力通信网绘制在地理背景图上，从而使得通信光缆等线路和站点分布一目了然，同时记录各类通信设备的属性数据和相关图纸，并可对这些属性数据和图像数据进行综合处理和共享，点击站点查看通信设备等资料。按照实际地理位置快速、准确地获取相关资料，并对其进行有效的管理和维护。

二、地理信息系统（GIS）在通信领域的应用

通信网络资源数据的特点是量大而且与地图的关系十分密切，以光纤网络为例，管道资源、地理资源、光缆资源、机房设备都包含表征空间位置及拓扑关系的空间矢量信息，以及记录具体内容及本质特征的属性信息。改变传统的通信网络资源管理方式，能将这些数据全面直观地在地图上进行显示，并能对相关数据进行综合分析。利用GIS技术开发带有地理信息的资源管理系统，将GIS技术应用于通信系统网络管理和资源管理，可以解决存在的实际问题，实现管理的规范化。

三、城南光缆地理信息图的制作

3.1位图和矢量图概念

图像根据记录方式的不同，主要分为位图格式和矢量图格式两大类。

位图图像是由固定的像素构成，其中每一个像素都有其特定的位置和颜色值，图像是像素（点）的集合，它以与屏幕相对应的存储单元来记录和处理图像。而位图图像的分辨率是由图像的尺寸决定的，当放大图像尺寸时，分辨率降低。

矢量图是以数学方式记录图形文件，图形文件的大小也只是取决于对象所包含的数学公式的数量和复杂程度，与图像的尺寸大小无关，对矢量图形进行无限放大后，打印出的图形，看上去仍然清晰、平滑。

3.2使用CorelDRAW作为绘制平台的优势

（1）CorelDRAW有强大绘图和处理功能

CorelDRAW具有独特的制图功效、卓越的图形和文字编辑处理功能和非凡的地图出版质量，它不仅是一个很好的专题地图绘图软件，而且是各种挂图、专题图制作、出版的一个软件平台。

（2）图形文件小

同样的数据量，CorelDRAW文件因为本身具有数据压缩功能，比其它制图软件生成的文件大小要小的多。在海量的地图数据中，必须考虑文件的大小，缩短系统响应时间。

（3）地图打印

CorelDRAW可以方便地把地图数据输出成许多文件格式，这为各种各样的地图数据问的接口提供了方便。不仅如此，因为矢量图生成文件比位图要小很多，在地图印刷过程中也带来了其它制图软件不可比拟的优越特性。

（4）具有插入对象功能

利用CorelDRAW软件插入对象功能，可以在下一步制作通信基础资料管理中添加各站点链接。

（5）图层管理功能

用CorelDRAW绘制地理路径图，可将变电站、通信线路等要素分配到不同图层。利用图层管理可以将不同性质的对象分别显示操作，方便对地图进行操作。

3.3用高清卫星地图作为底图制作矢量地图

用高清卫星地图作为地图底图，用CorelDRAW对城南范围内的高清卫星地图进行临摹，制作成高精确性矢量地图底图，将大幅提成系统响应时间，彻底解决打印输出因位图文件过大导致打印机长时间无响应，同时增加卫星地图图层后也解决了地图更新问题。

3.4用CorelDRAW制作光缆路径图

综合各种通信图纸资料，选则线性绘制工具按实际地理位置绘制光缆

选择CorelDRAW中的画线工具贝塞尔或钢笔，按图例选择不同光缆对应的颜色。点击对象管理器中的该光缆图层，按照变电站与线路的相对位置及路径，逐步绘制每条光缆，最终完成城南光缆路径示意图的绘制。

四、制作城南通信资源管理系统

通信网络资源包括通信传输线路资源（光缆、电缆、管孔、交接箱等），传输设备资源（光端机、光配线架、数字配线架、主配线架等） 和其它信息（用户设备、机房、仪器、仪表、电话用户等）。目前电力通信网存在通信资料涉及的环节多，要记录和管理的信息量大等特点，包含多种通信设备、不同网络拓扑结构、配线复杂的特点。因此全面分析统计电力通信网所包含的基础资料是建设通信资源管理的关键所在。

（1）制作主站综合配线架对应表

打开Excel制作表格。详细填写PCM和交换机开通的音频、232、四线等端口对应打线位置，标注上口、下口打线线色、号码以及所对应各站。

（2）制作城南光传输网络拓扑图

打开CorelDRAW选取画图工具，绘阿尔卡特SDH和东信SDH网络拓扑图。绘图时需按图示用文字工具标注155M、622M和2.5G带宽。

（3）制作城南光纤系统图

打开CorelDRAW，先按不同电压等级添加变电站，新建不同光缆类型图层，再按不同光缆类型对应颜色和图层，选取画图工具绘制光缆，在上面标注资产所属单位及公里长度、T接点等信息。完成绘制城南光纤系统图。

（4）制作通信方式资料

在FrontPage中新建网页，按通信处方式网页模板添加方式，制作通信方式时需要注意方式对应使用纤芯及所开通业务设备。

（5）制作光纤分配箱（ODF）示意图

打开Excel制作表格。填写每个变电站的光纤分配箱，确保和现场ODF实际情况保持一致。详细记录每个使用纤芯的方式及用途。

（6）制作DDF配线架及以太网业务端口

打开Excel制作表格。DDF配线架和网络端口与实际情况一致。详细记录每一对2M端口使用情况，对应站端名称及业务种类。

（7）制作主站及各变电站通信设备台账

打开Excel制作表格。填写每个变电站的SDH、PCM、通信电源等设备资料型号、生产厂家、办卡型号、投运日期等。同时根据通信基础资料存放的对应文件夹位置添加链接，实现可以在本站通信设备台账中以链接方式方便查询本站全部基础资料。

（8）制作城南通信光缆统计表

打开Excel制作表格。标注光缆名称、类型、铺设方式、资产所属单位、投运日期等资料进行全面统计。最后选取图表首行，点击排序和筛选选项中的筛选。实现图表可按时间，光缆类型等条件进行选择性查看。

4.1采用插入对象和链接法在城南光缆路径示意图上整合各站通信资料

首先制作Word文档，在第一页输入变电站名称。第二页制作该变电站通信设备台账，在台账下方，输入文字“该站端口表”“通信方式”点击鼠标右键添加链接，链接到上一步已经制作完整对应各站通信设备资料。

打开CorelDRAW光缆路径图文件，点击编辑菜单选择插入新对象，选择由文件创建，选择Word文档，选中链接选项，完成链接，从而实现通信基础资料和光缆路径图的整合。

五、网页界面制作

首先打开FrontPage，导入网页模板。代码输入完毕后，选择设计视图，然后点击插入菜单，选择插入图片，再选择插入flash，完成网页界面制作。最后打开IE浏览器，完成基于地理信息的通信资源管理制作。

六、结论

本系统以地理信息为基础，以通信资源为核心，以共享数据库为依托，以Web和矢量绘图为技术平台，以链接法、插入对象法和图层法为关键技术，实现通信网络资源管理的资源分布地图化、资源外观可视化、数据分析空间化、资源管理动态化的管理要求，并提供了技术上保障，最大限度地发挥对关键维护事务的智能化支援，提高了管理质量和工作效率。

参 考 文 献

[1]高晖，谈电子地图出版系统在生产中的应用[J]，测绘标准化，1998，14（3）：35～38

[2]金波，周涛、傅红旗，用于供电企业地理空间资源规划和管理的新技术[J].电网技术，2004，28（18）：82～84

[3]洪昊，GIS电信线路网地理信息管理系统解决方案[J]，通信世界，2002（10）： 29～32

[4]许春杰、邹乐君，SVG、GML在WebGIS中的应用[J]，GIS技术，2002（3）：38～42

[5]李琪、王育强、李晖，基于GSI的应急通信资源管理系统的研究与实现.光通信研究，2006，3（5）：45～47

[6]黄芳、吴元龙，GIS在电力信息系统中的应用[J]，计算机工程，2001，27（5）：159～161

[7]王少安，地理信息系统（GIS）及其发展趋势[J]，焦作工学院学报（自然科学版），2001，20（3）：217～220

[8]吴信才、白玉琪、郭玲岭，地理信息系统（GIS）发展现状与展望[J]，计算机工程与应用，2000（4）：8～38

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关键词：组件式地理信息系统 信息查询 实置咨询

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0201-02

1 组件式地理信息系统介绍

由于面向对象技术的发展以及它在地理信息系统开发中的应用，地理信息系统的传统设计方法和思想也随之发生了改变，于是组件式地理信息系统应运而生。组件式地理信息系统是用几个能够完成不同功能的ActivX标准组件来实现各大功能模块构建而成的，这些标准组件可以完成诸如图形编辑、坐标转换、数据查询、数据分析和数据处理等功能。这种标准组件的生产建立在相当严格的标准之下，具有良好的通用性和兼容性，可以在各种通用的开发环境（如C、C++、C#、VB等）中进行使用；各组件之间，均可通过如本设计中用到的Visual Studio 2008这一类的可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的地理信息系统。组件式地理信息系统开发方法大致可分为如下三种： 独立的底层开发模式、单纯的二次开发模式和集成二次发模式。而从目前的应用上来看，集成二次开发模式已经成为GIS 开发的主流。而组件式地理信息系统则是以这种集成二次开发模式为基础而产生的。

ArcGIS Engine是美国ESRI公司推出的用于建立自定义程序的嵌入式GIS组件的一个完整类库，由ArcEngine Developer Kit和Arc-Engine Runtime 两部分组成。包括基础服务、数据存取、地图表达、开发组件及运行时选项等五部分。用户可以使用ArcEngine将GIS功能嵌入到现有的应用程序中，包括Microsoft Office的Word和Excel等产品中，也可以建立能分发给众多用户的自定义高级GIS 系统应用程序。ArcEngine开发工具包（DeveloperKit）是一个基于组件的软件开发产品，用于建立和部署自定义GIS和制图应用程序，使用ArcEngine开发工具包，开发人员在建立定制的地图接口方面具有前所未有的灵活性。

2 设计的内容

2.1 功能分为三大类：地图的基本操作；查询功能；空间分析功能

（1）地图的基本操作：加载并显示地图，可对地图进行大小缩放、移动、漫游等操作。

（2）查询功能：能够查询学校各类服务设施、教学场所、宿舍区等的相关信息。本系统采用了两种查询方式：点击查询（通过点击图像上的任意地物所处的位置，查出该位置所属地物的属性信息）；属性查询（通过选择待查询的地物的属性，找到查询对象并高亮显示其在地图中的位置）。

（3）空间分析功能：系统可以实现图层间的缓冲区分析、图上地物的距离面积量算等相关功能。

2.2 目标

（1）以天津城建大学为例，建立校园信息查询系统，实现对天津城市建设学院的所有建筑信息的检索查询，可通过点击、搜索菜单进行点击查询或进行属性查询来确定地物位置。

（2）可以直接在地图上通过量算工具得到两点间距离或者指定范围的面积计算，实现不同图层间的缓冲区分析功能。

2.3 程序工作的基本框架

见图1。

2.4 功能需求

本设计中的系统主要由地图操作子系统、信息查询子系统、空间分析子系统这三个部分组成。相关实现的功能模块主要有：

（1）地图操作模块：地图的缩放与漫游、图层操作；

（2）信息查询模块：空间属性信息查询、地理实体相关信息点击查询；

（3）空间分析模块：缓冲区分析、距离面积量算。

各个功能模块与系统的联系如图2所示。

3 应用实例

（1）数据准备：采用ArcGIS中调入设计中所用的CAD数据文件--各地物图形的数据， 将其转化为ArcGIS可用的shp格式文件，将CAD文件进行格式转换的方法有很多种，本设计中采用的属性分层法。

（2）图形属性数据的整理、分类、修改：由于采用属性分层的方法进行了对应的数据转换，所得到的图像文件继承了原有数据中的属性表，但是其中有很多属性数据是无用的，所以我们要对对应文件的属性表进行修改、整理。

（3）界面设计：首先对系统主界面进行设计，打开visual studio 2008，在打开的界面上新建一个以C#为开发语言的工程，并添加将要用的ArcEngine相关组件。.在窗体中添加如下组件以实现相关功能。其次其他界面的设计，通过ArcEngine提供的控件可实现主要的地图操作功能，所以笔者只做了查询功能的相关界面设计。如属性查询功能，是一个GIS查询系统必备的基本查询功能，也是现下比较流行和实用的一项功能，使用者可以利用相关属性定位，该属性所属实置。新建一个窗体，在窗体上添加三个lable控件、两个combobox控件，一个textbox控件，一个listbox控件，一个groupbox控件，以及四个控制按钮。

（4）功能实现：本系统中实现地图的基本操作的功能是通过向ArcGIS Engine ToolbarControl中添加对应的按钮实现的。具体实现代码见附录。

将对应代码输入程序最终可以将本系统用到的对应功能按钮添加进ToolBarControl控件中，最终程序实现功能如图3所示。

4 结语

组件式地理信息系统具有良好的通用性和兼容性等多种特性，可以在各种通用的开发环境（如C、C++、C#、VB等）中进行使用，因此对于该系统的开发应用越来越广，本文运用ArcEngine相关组件开发了校园信息查询系统，实现了地图的缩放与漫游、图层操作，空间属性信息查询、地理实体相关信息点击查询，缓冲区分析、距离面积量算等功能。

参考文献

[1] 宋超，董东林，肖伟鹏.基于AE-GIS的城市出行查询系统研发[J].电脑编程技巧与维护，2010（6）.

[2] 蒋.基于ArcEngine的GIS开发[D].哈尔滨：东北林业大学，2012.

[3] 张会会.基于ArcEngine 的城市房产信息查询系统设计与实现[D].泰安：山东农业大学资源与环境学院，2011.

[4] 朱仕杰，南卓铜.基于ArcEngine的GIS软件框架建设[J].遥感技术与应用，2006，21（4）：385-390.

[5] 陈祖刚.基于GIS的郑州大学教室查询系统的设计与实现[D].郑州：大学水利与环境学院，2012.

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1 前言

 

在现今的办公中，OA系统扮演者不可缺少的角色，我单位为了与时俱进，决定在2014年年底前部署好本单位的国土OA，依据我国的《电子政务标准化指南》所提供的参考要求和结合我局各股室的实际工作中的特殊业务要求，我们决定以集中式架构和分散式架构的混合模式来启动电子政务系统。政务系统大概分为四个层次：数据公共服务成、客户端应用层、应用数据交户层和网络硬件层。

 

2 技术路线

 

(1)电子政务系统在已有数据建立中心的基础上，升级建立业务数据、空间数据、mapgis SDE、HTTP/FTP添加服务。

 

(2)在已有业务数据基础上通过搭建构建技术建立各项股室业务和数据矢量化应用。

 

(3)实现map、CDA和数据应用系统的集成，网内各个用户端实现可扩展各类的应用程序。

 

3 系统功能

 

(1)我局所自行设计的电子政务系统是转对我部门应用业务流程的一个审批管理软件。所设计的功能基本能满足我局业务的需求，符合国土行业数据入库、浏览、查询、数据矢量化和分析的基本功能。基本融合了CAD、mpagis/arcgis技术，以SQL2005数据库作为后台支撑和维护，极大的方便了审管一张图、基本信息查询和流程的制度化综合管理。

 

(2)公文传输系统的介绍。相关文件表明我局的网络必须要使互联网和国土广域网必须实行物理隔离，就是只要上有国土广域网的电脑必须购买相关的硬盘和隔离卡，实现各网数据实现真正的物理隔离，提高国土数据真正的安全性。就是要求在数据的传输中要保证数据的安全、稳定、不可泄露，而通过隔离卡的传输正好能为数据传输的要求做号基础。而且能满足我局政务系统各项业务的需求。

 

他基于国家保密局相关的技术要求，并采用好佳成熟的加密技术，自动生成客户端使用的红头文件、 用户硬件登入、转发、接收、回馈、阅览、查询、归档和日志等功能，形成了一个数据较为安全性、完整性、便携性。

 

4 关键技术

 

基于国土基层数据服务交换体系的数据资源整合技术

 

4.1 主要特点

 

国土基本数据录入者与数据接收者的交互方式或过程，他们都是按照通过设计好的规则，通过某项数据传输，将整理的数据提交给另一方的过程。

 

由于数据是在不能的业务部门产生，在使用者的业务水平的差异、操作步骤的不规范、其产生的交互数据也极不相同，从数据交换各信息主体间共享数据的策略，面对面、中央数据方还有点对点的交互方式，我们对点对点方式的数据交换是指整个电子政务系统中的每个客户点都要单独为提供数据接收方提供数据点;

 

机房数据库的数据交换方式在一个对应的数据点上面进行交互，将各客户端提交的数据集中到一个点上面进行交互，此后所有的客户端数据必须进行在集中点上面交互。为了使提交的信息能够准确的查询和数据的完整性和正确性，当数据传输时必须进行数据的验证。

 

4.2 硬件的基本架构

 

电子政务系统信息交换体系是以国家统一的标准基础，通过连接各级以及各级政务数据资源交换体系为桥梁，围绕跨部门的业务协同，以管理端提交的数据为准，确定部门间交换信息指标及信息交换流程，实现不同股室间应用系统的信息交换，形成股室间政务信息资源物理分散的交换模式，连接股室间横向按需信息交换数据，集中式交换式架构就是将各客户端的输入数据集中在统一的数据库中，数据的提供者和信息的需求者通过访问集中数据库实现信息的共享实现信息资源交换。应用的时候可以连接应用终端访问共享信息实现部门间的数据交换方式。

 

4.3 应用特点

 

数据集中式交换构架是数据交换常用的设计模式，他也是大型应用系统在设计数据交换时首先一种架构，是基于信息集合的一种系统数据集成方式，适合于数据共享程度非常高、数据一致性和安全性要求高的跨部门应用程序比如网站应用系统等数据共事程度广泛或数据一致性和安全性以及完整性要求高的应用中。这几种应用模式的最大优点是电子政务系统运行效率高、易管理、易维护。

 

数据分布式交换构架相对于集中式交换而言，他能够将数据交换时对集中数据的服务器产生的外溢压力平摊到分布式交换架构中涉及的各个应用节点，大大地减轻各站点压力。

 

该构架可部署于性能要求不高、信息一致性不高的各部门间数据以及信息交换。这种应用模式的优点是能够较大地、比较方便的部署于异构系统之间，但维护成本是非常地高。

 

集中式构架和分散式构架合起来就是混合式构架。由于各客户端提供的信息数据水平的差异和数据交互的应用需求的有些差异，在同一个数据库库体，他不应是一个单一的数据交换模式，而是有很多种模式的数据组合。

 

在初期的建设规划时，应该要根据实际应用需求特点进行台理布局，充分发挥两种交换模式的特点解决特定的问题。

 

4.4 应用特点

 

各股室的日常信息和信用数据公开共享平台基于上图的总体技术架构进行构建，实现了广域网信息和信用数据的整合和共享，为公众提供“一站式”项目信息综合检索及快速定位的项目信息和信用获取服务，为建立信用信息互认共享和成果运用机制奠定基础，推动了部门间建立信息互认机制形成“一处失信、处处受制”的信用监管体系提供了必要的信息技术手段。

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关键词：笛卡尔切割单元法；环境影响评价；地理信息系统；可视化；地面水环境

中图分类号： TP391.9

文献标志码：A

Abstract：

The numerical simulation of pollution dispersion within complex river course and its visualization on Geographic Information System （GIS） are very important to surface water Environmental Impact Assessment （EIA）. But there still remain many difficulties and problems， such as grid generation， numerical simulation model of pollution dispersion and the visualization of result. To resolve these problems of area river pollution calculation and GISbased visualization for point source side discharge situation， the ways of surface water EIA visualization based on Cartesian cut cell method were presented. The Cartesian cut cell method was applied to generate grid， by using cut cell intersection point chasing algorithm and choosing approach of background Cartesian grid in river course boundary， the Cartesian grids of complex river course were achieved. A selfadaptive grids refinement algorithm with steady state pollution decay model was proposed. Based on unstructured Cartesian grids， a point source river water pollution simulation model of side discharge was provided and an area filling algorithm was developed to achieve the visualization of EIA result. Through the visualization and analysis of a river pollution EIA example， the practicability and efficiency of the proposed methods were confirmed.

Key words： Cartesian cut cell method； Environmental Impact Assessment （EIA）； Geographic Information System （GIS）； visualization； surface water environment

0引言

基于地理信息系统（Geographic Information System， GIS）的地面水环境影响评价可视化能够准确直观地分析污染物排放对河流水体环境质量的影响，其可视化的实时性对于提高环境影响评价（Environmental Impact Assessment， EIA）效率及快速响应能力具有十分重要的意义。

目前，基于GIS的环评可视化研究集中于大气环境[1-4]，地面水环境的GIS环评可视化仍是一个尚待实现的难点问题。其难点主要在于以下几方面：1）与大气环境的开放性空间不同，地面水存在于由复杂河道系统构成的封闭空间内，在GIS中完成复杂河道的轮廓提取与轮廓线内网格生成是一个非常复杂的问题；2）河道中污染物扩散模型与河道几何信息密切相关，平直河流与弯曲河流需采用不同的衰减模式且依赖人为简化推定，无法适用于复杂河道系统的区域计算；3）地面水环评计算结果的可视化显示严格限定于河道轮廓内，其基于GIS可视化的难度远超大气环境。

切割单元法是一种近年来发展起来的二维复杂区域网格剖分方法，其基本思想是采用笛卡尔背景网格与实体轮廓线求交以得到切割单元网格及轮廓线内网格[5-6]。该方法主要应用于二维流场的数值计算中[7-9]，结合分层切片算法后也可应用于三维复杂形体的网格剖分与物理场可视化[10]。

针对基于GIS地面水环评可视化的难点1），本文提出了基于切割单元法的复杂河道非结构化笛卡尔网格生成方法。针对难点2），本文提出了基于河流弯曲系数判断的点源岸边排放污染物浓度扩散算法，实现了依据河流自然地理情况的混合过程段复杂河道污染物扩散浓度计算。针对难点3），本文提出了基于非结构化笛卡尔网格的河流污染物区域填充算法。应用上述方法开发了基于GIS的环评可视化系统，实现了复杂河道系统点源岸边排放的环评可视化。

1.2被河道轮廓线包围的背景网格节点集的选择

完成背景网格与河道轮廓线的切割后，背景网格被分成3类：河道轮廓线内网格、河道轮廓线外网格和边界切割网格，而其中的河道轮廓线外网格作为无用网格需要加以删除。

在删除无用网格过程中，首先需要判断哪些背景网格节点被河道轮廓线包围。如采用常用的点与多边形包含关系判断算法，则对于折线段数量巨大的复杂河道存在着判断效率低下的缺点。因此，本文采用了基于凸包的点集与多边形包含关系判断方法[11]来判断背景网格节点与河道轮廓线之间的包含关系。通过计算背景网格节点集的凸包[12]，得到被河道轮廓线包围的背景网格节点集，并将除该节点集以外的背景网格删除。

1.3碎片切割单元的合并

通过笛卡尔切割单元法得到的河道网格由河道轮廓线内网格单元与边界切割网格单元组成，但当某一个切割单元被切割得过于细小时，将导致后续计算与可视化显示效率的降低。需采用切割单元合并技术将碎片化的细小切割单元与其相邻网格单元合并。将一个大网格单元与一个碎片切割单元合并，产生一个新的切割网格单元。如图2（a）所示，灰色部分为河道轮廓线内部，河道轮廓线段n及n+1与背景网格切割后得到切割单元i、 j及k，其中单元j为碎片单元，通过切割单元的合并得到如图2（b）所示合并切割单元i。具体算法如下：

步骤1遍历切割单元链表，判断每一个切割单元的节点数，若节点数等于4则不需要被合并直接进入步骤4。若节点数小于4则进入步骤2。

步骤2对于待合并碎片切割单元，基于切割单元内轮廓线段的斜率选择其相邻合并单元。如图2（a）所示，碎片切割单元j的节点数小于4，比较其右侧及下方的切割单元i、k中轮廓线段的斜率，由于右侧单元i中的轮廓线段斜率与单元j相同，基于使合并后单元内切割线为同一线段且尽可能长的原则，其适合的相邻合并单元为i。

步骤3当相邻合并切割单元被确定后，将其与待合并碎片切割单元作为一个单元存入合并单元链表中。

步骤4对下一个切割单元执行步骤1的判断，直至完成对切割单元链表的遍历。

以上算法的时间复杂度为O（n）。

2.2河道轮廓线内非结构化笛卡尔网格生成

在水环境评价数值模拟中，其污染物扩散与排放口位置、河道属性及流速等环评参数密切相关。而切割单元法生成的河道轮廓线内网格为结构化笛卡尔网格，其网格间距等于背景网格的间距。将固定间距的河道轮廓线内网格应用于不同关心区域长度、不同河流类型及环评参数的污染物计算，无法兼顾数值计算及可视化显示的精度与效率。若减小背景网格间距将造成切割单元交点追踪计算量的增大及碎片切割单元数目的增加，而增加背景网格间距又会导致河道局部信息丢失及降低计算精度。

针对这种情况本文采用了自适应网格加密及稀疏算法，对通过切割单元法得到的河道轮廓线内网格进行局部加密与稀疏，生成非结构化笛卡尔网格，以提高环评计算与可视化的准确性及效率。具体算法如下：

步骤1人机交互输入环评参数、排放点源坐标及其河岸属性，沿水流方向从排放口至关心区域边界将评价河道划分为不等长的N段河段，距排放口越近河段长度越短。将输入的相关参数存入环评参数表中。

步骤2搜索合并单元链表，从排放点开始，在与排放点属于河岸同侧的边界切割单元中寻找最接近第i（i=1，2，…，N）段河道上下游边界处的2个切割单元，并在合并单元链表中标记其属于第i个河段。读取每个单元中属性为背景网格点的2个节点坐标。以2个切割单元中的4个背景网格点坐标值为关键值查询河道轮廓线内网格单元链表，找出分别包含这4个网格点的2个河道轮廓线内网格单元，并以位于河段上游及下游处的这2个河道轮廓线内网格单元为检测单元。

4结语

本文引入基于切割单元法的复杂河道笛卡尔网格生成方法，在复杂河道点源岸边排放污染物扩散模型的基础上，提出了污染物浓度值区域填充算法，实现了基于GIS的复杂河道点源岸边排放环评可视化。实验结果表明，通过自适应加密与稀疏算法生成的河道轮廓线内非结构化笛卡尔网格很好地兼顾了环评可视化的精度与效率，可准确、快速、直观地反映复杂河道污染物浓度分布状况。而如何将本文所提方法由二维扩展至三维水质模型，则是下一步的研究重点。

参考文献：

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[12]YE Q Z. A fast algorithm for convex hull extraction in 2D images [J]. Pattern Recognition Letters， 1995，16（5）： 531-537.

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关键词：地理信息系统（GIS）；矿产资源；评价

中图分类号：G202 文献标识码：A

随着找矿难度和找矿风险的增大，矿床勘查和开发成本的提高，找矿勘探效率的降低，人们开始探寻矿产勘查的新理论、新技术和新方法，于是，便出现了运用地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)进行矿产资源评价。

1 GIS 应用于矿产资源预测的作用及优势

地理信息系统（GIS）是在计算机硬、软件支持下，以采集、存储、管理、分析、描述和应用与空间地理分布有关的数据的计算机系统，GIS 作为在矿产资源评价中的强有力的工具，有着众多不可比拟的优势，被广泛应用。

中国地质大学(武汉)数学地质遥感地质研究所开发了金属矿产资源评价分析系统(MORPAS)。武警黄金指挥部白万成等研制成功了用于区域找矿靶区预测的GIS专家系统(DPIS)。安徽省地质矿产局开展了GIS应用于安徽东部地区金矿资源评价的研究。陈石羡利用MAPGIS对鄂东南地区铁矿资源进行了预测，取得了较好的效果。它的具体优势在于：

1.1 强大的数据管理功能

GIS数据库可完成遥远的地学信息综合管理，在矿产资源评价中涉及的有关地质、地物、地化、遥感信息通过数字化后进入系统，可长期保存，保障了矿产资源评价的顺利和有效的开展。

1.2 高效的数据统计分析功能

在图件上可精确地统计各种地质体空间几何属性,如面积、周长等,有助于定量研究地质问题,完成手工操作不能完成的工作。还可在不用进行地质信息数据转化的情况下,对数据进行数理统计,减少矿产预测中的人为因素。

1.3 强大的空间分析能力

GIS提供的空间分析(叠加、包含、相邻关系、缓冲区、地形分析)及空间信息计算(面积、周长、距离等)等功能,实现了传统方法难以进行的对各种地质体的多种空间关系的定量分析。

1.4 便捷的模型可视化功能

利用DEM、TIN模型完成各种空间测量科学数据的可视化，可方便地将成矿信息数据处理与GIS可视化结合起来。同时，GIS能够保证成矿预测的过程可视化，将成矿预测工作可视化。

1.5 快捷地完成空间信息查询、检索

既可根据专题属性，如地质图层中检索岩浆岩地质体，又可完成不同专题数据空间交互条件查询，如检索出某含矿地层中矿床数等。

2 应用GIS进行矿产资源预测的方法及思路

在现代成矿科学理论指导下，以可靠的野外地质调查第一手资料为基础，广泛运用新的技术手段研究地质、矿产、物探、化探、遥感等综合信息与矿产的关系，通过综合信息研究区域构造运动、岩浆活动、变质作用、成矿作用的时间、空间演化规律，总结矿床的综合控矿因素及找矿标志信息，形成矿床综合信息找矿模型，然后运用计算机统计预测方法进行远景区的成矿有利性及资源潜力定量评价。具体步骤包括：一般基于GIS地质矿产资源评价可采用6步法：

2.1 搜集资料

搜集研究区内与成矿有关的地质、矿点分布、地下岩性和构造、地球化学、航磁、重力等地球物理和遥感等资料。如有可能，在缺乏资料的地区可补充采集资料，据此进行综合研究确定现代地质环境。

2.2 确定矿床类型

根据研究区内的地质环境与全球范围内已知的某种矿床类型有关的或与研究区内已知的矿床矿点地质环境进行对比，确定在以上地质环境中可能形成的矿床类型。

2.3 建立这些矿床的描述性模型

从每一个描述性模型中，选择出能确定该类型矿床存在与否的重要标志和一般性标志并将其定量化。

2.4 建立数据库

用第一步搜集到的信息建立数据库（空间数据库与属性数据库)，并用GIS实现集成管理与灵活检索。建库时要解决现存数据的集成问题: 比例尺、定位与投影方式、数据精度与格式等。

2.5 确定矿床类型

用GIS技术根据所建立的模型对数据库中的多源地学信息进行分析处理，判别标志是否存在以及各种判别标志的区域分布和相对重要程度，然后进行综合分析与评价，确定每个矿床类型出现的有利程度。

2.6 编制预测图件

从搜集资料到第三步建立矿床的描述性模型与传统的综合评价方法是相同的。基于GIS的矿产资源评价的主要任务是在对研究区的资料充分研究的基础上，确定合适的数据源、建立合理有效的GIS数据库、单个空间关系的确定和量化以及多个空间关系集成。

3 需要解决的关键问题

3.1 丰富的、高质量的空间与非空间数据是矿产资源评价的基础

利用GIS进行矿产资源预测评价的基本要求，用于基本分析的数据最少要包括基本地质数据(地质、地球物理、遥感)、点数据库(岩石物理特性、地球化学、矿床点)以及一系列基础专题数据复合而成的综合数据(土壤地质、变质岩、构造带等)。由于原始数据是由不同单位在不同时间段所采取不同的采集及分析方法而获得的，因此，必然造成同一研究区的相关数据具有不同的比例尺、不同的精度、不同的投影方式及不同的存储方式。因此，在应用GIS技术进行综合分析之前，必须对原始数据进行预处理，如投影变换、格式转换，以保证建立高质量的数据。

3.2 多源地学信息的管理是有效评价的保证

地质信息是矿产资源评价的基础信息，其主要来源是地质图，在GIS中分空间信息及属性信息进行管理。如果是建立区域综合地学信息系统，就要存储地质图上的全部信息。如果单纯为资源评价，地质图在数字化前要进行简化。由于处理的需要，地质图的信息适合用矢量型GIS，即将空间信息分成点、线和面进行存储，为了便于操作与管理，可将数据按逻辑类型或专业属性分成不同的层进行组织。

3.3 找矿信息的量化与转换

GIS可理解处理的形式主要指将成矿信息用具有空间拓扑关系的点、线、面及相应的属性描述的图层表示。地球物理(重力、航磁等)、地球化学、遥感信息经一定的数学方法处理，得出或推断出与成矿有关的图形信息。对于地质信息，通过GIS提供的属性检索、空间信息的量算以及叠加、缓冲等空间分析功能，可帮助完成从地质信息提取成矿信息的过程。

3.4 矿产资源评价的空间分析方法

用于矿产资源的空间分析方法根据研究区的工作程度的差别，可大致分成两类：经验的和理论的。前者利用已知矿床，后者利用矿床和成因模型。在工作程度较高，数据比较丰富的地区，可采用数据驱动的方法；在没有已知矿床或已知矿床很少的情况下，信息是由遥感和地球物理数据推断而来，模型仅以地学专家的概念想法存在时，数据驱动的方法就不能使用。而只能采用简单的分级和知识为基础的系统，不管是那种方法，其主要目的是定量化的表示相关的专题关系，最终对若干个专题关系进行集成分析生成一副预测图。多数GIS为基础的矿产预测集中研究，对多个专题关系进行综合分析。布尔逻辑、代数方法、贝叶斯、模糊逻辑和神经网络是几种常用的方法。

总之，虽然目前一些基于GIS开发的预测系统还处于试运行阶段，也存在一些问题，但从它们用于已知矿床所取得的成果看，其预测结果有很高的可信度。因此，GIS在矿产资源的定量和定性评价中都有很广阔的前景。

参考文献

[1]王亚民,赵捧未.地理信息系统及其应用[M].西安:先电子科技大学出版社,2006.

[2]韩密,陈国旭,董高梅.基于GIS矿产资源评价方法[J].资源开发与市场,2007,23（12）:1096-1099.

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关键词：地理信息系统；虚拟现实；国土资源管理；三维地理信息系统

1 引言

在国土资源管理领域中，二维地理信息系统的大量应用取得了可喜的成果，有了充实的数据基础，但也存在着二维地学特征无法表述的信息，这是传统地理信息系统无法逾越的瓶颈，例如：在进行土地、矿产规划以及在研究和计算地下矿产资源储量的过程中，传统的二维地理信息系统显得力不从心。

通过地理信息技术以及三维虚拟现实技术的结合应用，这些问题就迎刃而解了。使用地理信息系统建立地理信息数据库，对重点区域目标进行采样，运用虚拟现实技术建立三维模型成为了一种很好的解决问题手段。这里就对这两种技术在国土资源管理中的具体应用谈一下看法，希望与大家共同交流和探讨，并得到指正。

2 地理信息系统简介

在我国，地理信息系统（GIS）于60年代中期开始形成并逐渐发展起来。地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存贮、分析和显示地理信息的功能。

地理信息系统主要由地理信息数据、软件环境、硬件环境组成。

现在，很难将地理信息系统作为单一独立的系统提出，现在的地理信息技术具有如下的特征：地理信息系统、遥感、以及全球定位系统三者结合应用日益紧密；空间数据的表达更加趋向复杂，更加趋向于三维化；要求更为智能化的专家辅助决策系统；系统功能的开发应用以及组件式开发应用；地理信息系统应用更加趋向于网络化，更加强调与用户进行交互的功能。

现在地理信息系统的应用已经朝着多元化的方向发展，可以说这种技术已经成为了时下最为热门的边缘交叉学科，应用前景很广阔。

3 虚拟现实技术简介

虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体，是当今前景最好的计算机技术之一。它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。与传统的模拟技术相比，其主要特征是：操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。

“人工现实”、“遥在”、“虚拟环境”、“赛伯空间”等都是虚拟现实的不同表述形式。

利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互，这种系统的特点是结构简单、价格低廉，组成灵活，易于普及推广，是一套经济实用的系统。

4 地理信息系统与虚拟现实结合应用技术

(1) 虚拟地理环境（VGE）

虚拟环境是虚拟现实系统的核心。“沉浸感（Immersion）”是虚拟现实系统区别于其他计算机应用系统的典型特征。

(2) 三维地理信息系统（3D-GIS）

3D-GIS即基于地理信息系统的虚拟现实技术，这项技术已经在数字虚拟城市等方面得到应用。GIS技术的发展成熟，及其可视化的发展趋势，使得基于GIS技术的虚拟现实在越来越多的方面得到重视，并在越来越多的领域得到初步的应用。

目前，该项技术已经在国土相关领域开展应用，发展前景相当乐观。

(3) 3D-GIS系统开发简介

目前基于GIS的虚拟现实技术的主要开发工具包括三大方面：

传统的GIS系统开发工具：包括ArcGIS、MapInfo、SuperMap等；

专门的3DGIS软件,如国内灵图公司的VRMap,美国Alberta大学开发的 MR等；

专业的3D游戏开发工具，如OpenGL、Direct等。

5 应用简介

(1) 在国土规划工作中的应用

国土规划是对虚拟现实技术需求最为迫切的领域之一，政府规划部门、工程技术人员和各界人士可以通过使用虚拟现实技术，从不同的角度，实时互动真实地看到规划效果，获得前所未有的直观感受，这是传统的表现手段沙盘、效果图、平面图等所不能达到的。而且打破了专业人士和非专业人士之间沟通的障碍，使得各部门能通过统一的仿真环境进行交流，能更快地找到问题、达成共识和解决一些设计中存在的缺陷。

应用虚拟现实技术，将三维地面模型（DTM）、正射影像（DOM）和地理信息矢量数据及建立成功的三维立体模型融合在一起，再现城市建筑及城市模型，用户在计算机屏幕前可以很直观地看到生动逼真的城市街道景观，可以进行查询、量测、漫游、飞行浏览等一系列图形及地理信息系统相关的操作，满足国土资源管理由二维GIS向三维虚拟现实的可视化发展需要，为规划设计工作提供可视化空间地理信息服务。在国土规划中系统应用效果图如图所示。

该系统的设计采用了目前流行的GIS软件，采用Direct技术构建三维虚拟环境，采用专门的软件对真实物体进行切片等仿真处理，达到了身临其境的真实演示应用效果。

(2) 在矿产资源储量管理工作中的应用

矿产资源储量管理工作是国土资源领域中另外一个迫切需要虚拟现实技术的应用要求。

以往在矿产资源储量计算的过程中，进行了大量的物探及化探工作，收集了大量的地质相关图纸，专家们根据这些资料和一些科学公式及多年经验，对一矿区进行储量的核算。这种测算的方式显然已经不能满足管理部门的要求了，采用地理信息系统技术、虚拟现实技术设计并表示矿体特征，根据国际公认的储量计算模型计算矿产资源储量是一个很不错的解决方案，我们在实际工作过程中使用这些技术进行了矿产资源储量的计算，达到了满意的效果。在实际工作过程中，我们采用了一款三维分析性能良好的软件，下图是软件应用的具体显现。

6 结束语

地理信息系统是一门已经广泛应用的交叉学科，其发展成熟，可对应用及管理工作提供有效的支持。

虚拟现实是一门新兴的技术，国内对这项技术尚属于研究阶段，但现在已经有可喜的进展了，一些公司已经开发出了采用虚拟现实技术的应用系统，甚至已经开展了广泛的应用。它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。有朝一日，虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统，成为人们进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。

在国土资源管理领域中，应用功能强大的地理信息系统技术和更加真实表现的虚拟现实技术，一定会带来更大的应用收益。

参考文献

[1]王炜,包卫东,张茂军,等.《虚拟仿真系统导论》.国防科技大学出版社.

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【关键词】地理信息系统环境GIS分布式

地理信息系统是融计算机图形和数据库于一体的有关信息的集合。它把地理位置和相关属性信息图文并茂地输出给用户。用户借助其可视化表达可进行各种辅助决策。地理信息系统的产生改变了传统的信息处理方式使人们处理信息由数值领域进入到了空间领域。地理信息系统一直与信息技术息息相关。随着分布式计算技术、网络技术的迅速发展，分布式计算技术作为一个能够承载地理空间信息的平台，已成为目前GIS发展的最重要的方向。分布式地理信息系统是建立在分布式空间数据库基础上由一组分布式服务器协同为客户端提供地理信息服务的网络地理信息系统。网络信息系统能够有效地管理一个大的地理区域复杂的污染源信息，详细分析区域环境影响诸因素的变化情况，以及主要污染物的地理属性和特征等。

一、网络地理信息系统的特点

（一）随着网络的迅速普及，依赖网络获取信息扩大地理信息系统的应用领域。将网络软件通过普通浏览器，享用地理空间信息服务，从而降低数据散发成本。比如数字地图的出现，使得人们得以抛弃传统的印刷地图，可以在网络上简便地查询地点和路线。对同一区域不同时段，不同的环境影响因素进行特征叠加，分析区域质量演变与其它诸因素之间的相关系。对区域的环境质量进行预测。此外可在一张地块地图上显示重点污染源的位置及其对环境的影响。

（二）实现资源共享。为实现信息的共享，建立面向用户的、资源共享的开放式网络。具有强大的空间分析和数据处理功能充分利用网络的功能模块结合选定的环境监测模型可以对多源环境信息进行处理从中发现环境演变的动态规律，建立科学的监测模型，实现对环境的综合动态监测。

（三）速度快，精度高。利用网络分布技术可以将数据与地图相关联建立拓扑关系进行空间分析，实现对各类专题地图辅助决策和管理。不仅节省大量的人力、物力、财力最主要的是获得成果的速度快精度高。

（四）透明性，位置透明，即用户不需知道文件和数据库的位置，资源的名字资源无须更名就可自由地在系统中流动外界不需要知道系统为使资源均衡而改变对象的位置。系统可以随意地为文件进行附加拷贝而无须用户知道，并且在用户没有感觉的情况下并行发生。隐藏数据表示和调用机制的异同，可以将出错和恢复事件隐藏在对象内部，以达到纠错的目的。

二、网络式地理信息系统的主要表现方法

（一）DCOM的分布式网络地理信息系统

1.具有数据管理功能：（1）由关系型数据库管理属性数据，地理空间数据以义件的形式存储，由空间数据管理软件包进行空间操作。地理空涮数据文件和关系型数据库之唰以指针或关键词建立联系；（2）对关系型数据库进行完善，统一管理属性和空间数据在关系数据库中引入面向对象技术，建立对象关系型数据库或纯对象数据库，对象和底层表示分离，空间属性和非空间属性定位平等，实现了属性数据和空间数据的一体化管珲。随着技术进步，客户端能采用新的协议，利用web技术完善地理信息系统的新技术，能够在浏览器上显示多媒体数据，而WebGIS中的信息通过交互操作，对空间数据进行查询和分析。用户可以浏览站点上的空间数据，进行各种空间数据检索和空间分析。

2.分布式网络系统的表现方法：（1）插件方法。利用布式网络系统，一些简单的操作都需要服务器完成并将结果返回。当网络流量较高，就需要利用插件技术，利用能够同浏览器交换信息的软件，将一部分服务的功能转移到客户端，加快了用户操作的反应速度，减少了网络流量和服务器负载。而且简单操作，使普通用户也能方便的获取所需的信息。利用通用的浏览器进行地理信息的，通常使用免费的插件，大程度的降低用户的经济负担；（2）跨平台性：无论客户和服务器采用何种系统，服务器端使用何种软件，用户都可以透明的访问WebGIS数据，实现远程异构数据的共享；（3）可移植性：能够实现有状态的空间数据传输协议，经过同样的数据传输过程，数据传输之间建立联系，减少网络传输负担较重。它作为一种进程内扩充方法，有效减少进程耗费的时间。客户端同样不具备数据管理机制，运行的速度比较快，网络和服务器负担轻。

（二）AGENT技术的分布式地理信息系统

它是以数字化的形式反映人类社会赖以生存的地球空间的现势和变迁的各种空间数据，以及描述这些空间数据特征的属性，以模型化的方法来模拟地球空间对象的行为，在计算机软、硬件的支持下，以特定的格式支持输入/输出、存贮、显示以及进行地理空间信息查询、辅助决策的有效工具。一句话，地理信息系统为人们提供了管理地理信息和开展空间分析的先进工具。随着计算机网络、计算机通信等技术的发展，Agent系统放松了对集中式、顺序控制的限制，提供了分散控制和并行处理，解决了网络分布系统应用领域之间的协同工作问题，不同领域的系统通过相互合作完成相关的应用，分析地理信息和地理应用的互操作问题，相互访问信息和异构地理信息处理环境下的互操作，实现资源的有效管理问题，高质量地进行地理信息和服务的交流，减少了服务器和客户之间的频繁交互，可用于测量和地理建模等本地地理计算和二次处理，对数据进行个性化的展示。数据的具体表现可以描述任意复杂的内容，而且具有明显的优势和特点，包括实现了空间数据与网络分布服务共享、高性能的计算、数据资源的安全性等。

作者：王立宇

参考文献： 

[1]郭达志盛业华杜培军等编著《地理信息系统原理与应用》 中国矿业大学出版社2002 

[2]陈述彭鲁学军周成虎编著 《地理信息系统导论》 科学出版社2000 

[3]边馥苓等编著《地理信息系统原理和方法》 测绘出版社1996 

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【关键词】地理信息系统 高中地理 教学

随着人类步入信息社会，地理学与计算机科学、航天技术等现代科学技术结合，孵化出地理学的一门新型技术——地理信息系统。地理信息系统是一门综合性的学科，结合地理学和地图学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，而它作为现代科学技术的基础和核心，把它引进高中地理课堂将会成为一种必然趋势，地理信息系统作为一项具有广阔发展前景的信息技术将会对高中地理教学起到推波助澜的作用。

一、高中地理教学中存在的问题

现代教学论认为：“掌握知识的最终目的是要到实践中去应用。学生获得的知识只有回到实践中去才有生命力。如果只会机械的背诵概念、记住一些定义、原理和公式、而一遇到实际问题就感到束手无策，那么所学知识就是毫无意义的。”而在传统的地理教学中，大多数教师因为辅助工具的约束性，偏重于如何加强学生的记忆，导致学生只是依靠死记硬背去记地名、背物产、记地形、背气候等地理知识，或者通过机械训练获得一些地理技能，缺乏较高层次的地理学科能力。学生学会了如何应付考卷上的试题，却没有学会如何解决实际问题，不能灵活正确的应用所学到的地理知识，在实际问题或者实践面前只能束手无措。

二、高中地理教学中引进地理信息系统的必要性

随着科学技术的发展和经济的蓬勃发展，当今时代已然成为一个信息时代，而在这个时代的到来给地理教学提供了各种各样的信息和资料，丰富了地理教学。然而面对这个庞大的信息库，传统的教学辅助工具，例如地图、多媒体计算机等往往不能够很好的处理这些信息。而地理信息系统作为信息收集与分析的一个重要载体，能为改变落后的教学方法提供了契机，同时地理信息系统在地理课堂中应用体现出的互动性和可视性等特点更能加强学生对地理学习的兴趣，从而丰富地理教学，提高教学质量。一位叫杨根平的老师曾经说过：“拥有正确的教育思想，高素质的教师队伍，现代化的教具，科学教法的地理基础教育，必将为全民素质的提高做出更大的贡献。”由此可以看出在高中地理教学中引进地理信息系统不但是信息时代对地理教学的要求，还是实行素质教育的要求。

三、关于在高中地理教学中应用地理信息系统的几点思考

1.转变传统的教学观念，优化教学结构。我国著名教育心理学家曾经说过：“观念是行动的先导，行动可以促进观念的转变。”由于受传统教育教学思维模式和应试教育的影响，传统教材和教学方式仅仅注重文字的推理和记忆，而这种教学模式与素质教育的要求和新课程教学观念相悖。所以要将地理信息系统更好的应用于高中的地理课堂，首先就要改变教师传统的教学观念，让教师认识到现阶段地理课堂中存在的问题以及地理信息系统在地理课堂中应用的必要性。地理信息系统在地理课堂中的应用，能够帮助教师用简捷的方法形象的展现各种思维重组，帮助学生理性的升华认知过程。

2.在教学内容上适度引入地理信息系统。当今时代是一个知识日新月异的时代，在这个时代的地理课堂中，学生的第一学习目标不应该是对地理知识的掌握，而应该是对学生的地理自学能力的培养，这样做不仅能够顺应信息时代的潮流，还能体现素质教育的要求。与传统的学习方式相比，应用地理信息系统辅助教学，强调个性化学习，教师可以指定一个课题，让学生利用网络上的地理信息系统的数据库、地图库进行自主性研究学习，这样可以让学生在学到一定的地理知识的同时，还掌握了如何应用地理信息系统自主学习的能力。

3.将地理信息系统引入高中地理教学的方案设计中。地理现象的多样性经常让学生不能对地理知识有非常直观的认知，在这个时候，就需要教师将地理信息系统引入到高中地理教学的方案设计中。例如中国地理上有一条很重要的界限——秦淮线，在传统的教学方式中，教师通常只是笼统的告诉学生这条界限是根据气温、天气、降水等地带性问题确定的，但是如果将地理信息系统引入到地理教学中，应用地理信息系统的软件图层叠加功能，将中国地形图、中国积温图、年降水量分布图、年均温分布图等在地理信息系统中进行叠加，这样就可以让学生自己得出结论，秦淮线并不是一条线，而是一条带，在地理知识的传授中达到事半功倍的作用。

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关键词：农林院校；GIS原理课程；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0133-02

地理信息系统简称GIS，是20世纪60年代中期开始发展起来的新技术。其是指在计算机软硬件支持下，把地理数据以一定的格式输入、编辑、存储、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。地理信息系统具有强大的处理空间数据的能力，如图形数字化、地理数据的空间分析、地形数据的三维模拟、虚拟场景、地图输出等[1]。自1963年加拿大测量学家R.F Tomlinson提出了地理信息系统这一术语以来，由于计算机技术及网络技术的发展，使地理数据的编辑、存储及传输效率得到了极大的提高，在社会的各行各业得到了广泛的应用，特别是从简单的基础信息管理转向更复杂城乡规划与管理及城市交通、水力水电等的实际应用，逐渐成为人们解决复杂空间辅助决策的工具，促进了地理信息产业的形成并得到了长足的发展。随着GIS向产业化方向深入和发展，GIS技术已经渗透到包括农业在内的许多领域。在县域的资源环境的管理和调查中，地籍管理、城市的管网建设与维护、自然资源调查、流域管理、生态环境的建设与管理等方面都得到了广泛的应用。GIS技术发展的起源就是要解决林业资源清查、农业土地调查等任务而提出的，这就需要了解或掌握农业领域的相差知识与理论，高等农业院校在这方面有着得天独厚的优势。GIS技术在农业领域的应用水平也反映出该地区农业管理与发展的水平，中国又是一个农业大国，农业的发展迫切需要一大批掌握农业知识或理论的GIS应用型人才来实现。近年来随着GIS技术发展和应用，其在解决农业领域的一系列问题具有很强的优势。农业院校许多专业的研究领域都与地理空间有关，如：农作物估产、精确农业、景观生态学、水土流失治理、土地管理、地籍调查与管理、环境管理、资源环境与城乡规划、农业区划等，取得了非常丰硕的成果。因此GIS技术作为现代高新科学技术，在农业及林业领域将得到普遍应用和迅猛发展。

一、农林院校GIS课程内容体系

1.GIS理论教学体系。由地理信息系统基础知识、地理数据结构及文件组织、空间数据的采集与处理、空间数据库、空间分析、地理信息系统产品输出、地理信息系统设计与建立和地理信息系统在各专业领域的应用8部分构成。①地理信息系统基础知识：包括地理信息系统的基本概念，基本构成，地理信息系统的形成与发展，GIS技术的应用。②地理数据结构及文件组织：包括空间信息的概念及描述方法，空间数据的拓扑关系，栅格和矢量数据编码方法及其相互转换和空间数据库的特点、结构以及数据库模型。以ArcGIS10.0软件为例，利用coverage数据格式与shape数据格式的农业相关数据进行比较，如土壤数据、土地数据以及农作物信息数据等，剖析数据结构及文件的组织形式。③空间数据的采集与处理：包括空间数据的采集方式，空间数据的压缩处理方法，空间数据质量及元数据。以农业领域中的空间数据采集与处理的特点与方法为例，如土壤信息，作物信息等加以详细介绍与举例。重点讲述已有图形的录入和CAD、MAPGIS及MAPINFO等数据的转入。④空间数据库的建立：重点介绍面向对象的数据模型和常用平台软件采用的数据模型。⑤空间分析：包括GIS中模型的概念，空间查询与量算的方法，空间分析原理及方法。⑥GIS产品输出：包括空间决策支持与专家系统，地理信息系统产品输出，电子地图的特点及制作过程。主要以作物施肥专家系统、耕地评价信息系统等为例加以介绍。⑦GIS设计与建立：GIS系统定义、系统总体设计、系统详细设计、系统实施、系统测试及维护等的方法、步骤、工具以及GIS设计项目管理与质量保证的相关理论方法。⑧GIS应用：GIS在区域规划管理、农业信息管理、环境监测、道路交通管理、地震灾害和损失估计以及军事等方面的应用。

2.GIS课程实践教学体系。地理信息系统是一门理论性、实践性都很强的课程，GIS教学不仅仅是让学生了解一些理论和发展趋势，更重要的是让学生通过更多的实践学习，培养自己利用现代高科技技术手段获取地理信息、运用地理信息、处理地理信息的能力，为今后的工作和研究做技术上的准备。从学生知识结构和学习规律出发，在地理信息系统课程中，强调理论与实践相结合，因而在本课程的实践教学中注重学生设备操作能力、软件应用能力、程序设计能力和分析解决专业问题能力的培养，要求学生进行空间数据的输入、处理，设计空间查询、分析量算及统计程序，掌握各种空间分析的原理、步骤、插值处理及空间信息分类的方法，空间数据的输出等。

二、GIS课程教学方法改革