地理信息系统的基本特征范文

导语：如何才能写好一篇地理信息系统的基本特征，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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关键词：地理信息系统；测绘；应用

中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：

一、地理信息系统的特点及其能提供的功能

1.地理信息系统的特点。

地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘科学,它具有多学科交叉的特征,地理信息系统又是计算机化的信息系统,需要得到计算机硬件和软件系统的支持。

地理信息系统处理的对象为地理空间信息,地理信息系统用于处理自然界特定空间内各种地理现象的信息,地理信息系统的核心组成是地理数据库和空间数据库,包括属性数据库、图形数据库和遥感影像数据库等,地理信息系统能够在同一的平台内综合处理这些信息,这是地理信息系统不同于其他信息系统的重要一点,并且包含的内容是丰富的和广泛的。地理信息系统可以根据实际需要设计生产各种地图,它通过图表、文字、色彩等信息形象的表现出来,地理信息系统具有强大的制图功能,完全可以代替传统制图和一般意义上的机助制图技术。地理信息系统具有空间分析功能,从而使地理信息系统区别于机助制图系统,也正是空间分析功能赋予地理信息系统以强大的生命力。空间模拟地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。地理信息系统可以依据系统应用模型,快速模拟自然过程的演变和过程,取得地理预测和实验的结果。

在各行各业中,通过地理信息系统选择优化方案,避免不合理的决策,并且解决资源、环境、社会、经济和人口有关的实际应用课题,在经济社会中有助于决策支持系统。地理信息系统除了具有信息的一般特性还具有以下独特特性:①空间分布性。它具有先定位后定性以及在区域上的分布特点,属性的表现形式是多层次的。②数据量大。因为它具有空间特征和属性特征还随时间的变化而变化,所以数据量很大。③地理信息系统具有载体的多样性,除物体的物质和能量本身外,还通过文字、数字、影像、符号、磁带、光盘等等来描述地理实体。

2.地理信息系统能够提供的功能。

（1）地理空间数据管理。地理信息系统能够通过多种方式对地理数据信息进行录入，并且还可以对数据库进行有效地管理和维护。最为重要的是地理信息可以快速准确的对所需要的数据进行查询和检索，进而提供给决策者所需要的各种地理空间信息。通过地理信息系统能够有效地实现现代化的信息管理。

（2）输出功能。地理信息系统可以应用到地形图的绘制中，这是地理信息的输出功能赋予系统的一种能力。可以说绘制地形图是地理信息系统发展的起源，这样便能够理解为何该系统具备这一功能。而该功能的最终目标是为建立地形图数据库提供基础保障，同时与手工制图相比地理信息的产出效率要比其高出数倍以上。

（3）遥感图像处理。遥感数据可以说是地理信息系统的一个重要信息来源，现阶段大部分地理信息系统都具备图像处理功能，并且这部分功能常作为系统中的一个子模块存在，利用自动影像匹配等技术可完成相关处理工作。

二、地理信息系统的应用

从地理信息系统和其他系统的区别与联系以及地理信息系统特征和地理信息系统的分类中不难看出,地理信息系统的发展前景广阔,表现在网络化、标准化、数据商业化、系统的专门化、企业化、全球化、大众化和智能化。地理信息系统是一种对自然与人类应用非常广泛的系统工具,它的博才取胜和运筹帷幄的优势,使它成为能够影响人们生活的各个方面、有关各行各业经济技术发展的基本工具。它的应用分为两种情况,一种是利用地理信息系统来处理用户的数据,在地理信息系统的基础上,利用它的开发函数库二次开发出用户的地理信息系统软件,并且在测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾情监测、环境保护、国防、宏观决策支持等一百多个领域,取得了良好的社会经济效益,下面结合例子来论述地理信息系统的广泛应用。

地理信息系统在综合分析评价与模拟预测中的应用,它不仅对地理空间数据进行编码、存储和提取,而且通过世界模拟,得到综合评价,并且用这些数据以命令、函数和分析模拟程序对未来结果作出定量的和趋势预测,对比不同决策方案的效果以及产生的后果,做出最优决策,避免和预防灾难发生。例如,通过对大兴安岭火灾的研究、普查和分析,应用系统对十几万个数据进行分析筛选出气温、风速、降水等气候要素,以及植被生长情况、积雪覆盖程度,用模糊数学方法建立数学模型,并且建立微机系统多因子的综合指标来预防灾情发生。

三、地理测绘系统在测绘中的具体应用

1.数据的采集。

在数据收集时，传统做法是通过聚酷薄膜地图上或者纸上现有的数据，经过扫描或者数字化来产生数字数据。现在比较理想的做法是借助于GPS全球定位系统，得到相应的位置坐标，然后直接输入到地理信息中进行相应的处理，也可以通过遥感技术来完成数据的采集工作。

2.数据处理。

地理数据一般具有三个基本特征：属性特征（非定位数据）、空间特征（地位数据）和时间特征（时间尺度）。在测绘中，涉及到的主要设施有城市建筑物、城市道路、据和属性数据，属性数据又可以分为客观和主观两类，客观属性数据如城市道路的名称、交叉口的形状等，主观属性数据如城市道路与交叉口的交通量等。地理特征的专题属性信息可以直接存储于FAT表中，也可以存储在其他数据表中，后者通过对象标志码与FAT产生联系。从空间信息检索专题属性信息，或从专题属性信息检索空间信息的实现就依赖干地理信息系统所建立起来的次种联系。

3.数据管理。

在测绘中，主要涉及到用点来表示的实物信息有城市道路路段上的桥、城市道路交叉口等；主要涉及到用线来表示的实物信息有城市道路中线、城市道路边线、通讯线的走向等；主要涉及到用面来表示问候的实物信息有道路周边的建筑物（比如企事业单位、学校、医院、公园等）。可以把上述所有关于点、线、多边形相关的实物合理地分层组织如下：首先建立一个地理数据库，在地理数据库中建立测绘要素集，其中包括的特征类有城市道路中线、城市道路交叉口、桥、城市道路周边建筑物等；同样在相同的地理数据库中建立一个管线要素集，其中包括的特征类有路边线、电力设备、电力线、通讯线等。

4.数据显示。

一般来说，地图特征的图形表达有以下几种方式：单一的符号、单一值地图、用类似于人口的字段属性来表达数量（颜色分级、符号分级和密集度分级）、相关多种属性的表达。用单一的符号展示数据于地图可以从图形上得知特征分布的密集程度，从而可以清晰地表达出分布情况。在测绘中，可以用点表示城市不同区的居民居住情况，这样就可以用点的密集程度来直观表达居民居住的分布密集程度；同样，道路可以用线的特征来表示在区域内道路网密集程度。对于上述每个区的居民密集程度的表示，也可以先统计每个区的居民人数，然后按照一定的标准划分，用不同的颜色来表示每个区的居民居住情况，并且还可以用符号本身的大小来表示居民分布情况。同样的，城市道路交通也可以通过交通量的统计之后，依据交通量的范围分类对城市道路进行等级颜色分类。

四、结束语

以上是笔者对地理信息系统的粗略认识及在测绘中应用的介绍,地理信息系统已成为国民经济发展的必备工具,并且深入到各个领域,相信它的不断成熟与完善将为社会的进步与发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]莫梅，彭万钦.浅析在测绘中地理信息系统的应用[J].中国科技纵横，2010（11）.

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关键词：教学内容；地理信息系统原理；研讨式

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0116-02

一、《地理信息系统原理》实施研讨式教学的必要性

（一）信息化条件下大学本科教学模式的需求

目前，传统的教学模式以被动的接收信息与知识、靠记忆获取知识已经不符合时代潮流，不能满足信息化时代对大学生提出的要求。从教与学各个方面进行教学改革，以教促学是信息化时代本科教学的需要。大学本科生毕业之后，帮你解决问题的是你思维，不是你记住多少，记住什么，而是你怎么想的，怎么解决问题。信息时代的教学模式在文化继承的同时更注重培养人的创造性，实现对文化的不断超越，这是信息时代对每一个社会成员素质的基本要求。

（二）“数字湖南”人才建设的需求

“四个湖南”即绿色湖南、创新型湖南、数字湖南和法治湖南，其中创新是发展的动力和活力，数字化是重要支撑。建设数字湖南，充分利用信息技术，是“四个湖南”建设的基础和支撑，是加快建设“两型社会”的客观要求和必然选择。地理信息科学（GIS）专业学生是“数字湖南”建设的潜在与贮备人才，是“数字湖南”建设的生力军。

（三）贯彻实施国家高等教育质量工程的需求

21世纪，知识经济化、经济全球化和高度信息化，对新世纪人才提出了更高的要求。人才强国的战略把教育工作提高到一个新的高度，高等教育由精英教育走向大众化教育，素质教育纳入到整个教育质量体系之中。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》把全面提高质量作为高等教育发展的核心任务，高等教育质量工程成为教育发展与改革的重点。

二、《地理信息系统原理》课程研讨式教学内容

（一）《地理信息系统原理》课程教学重点与教学难点

《地理信息系统原理》是地理信息科学专业的核心课程，也是测绘工程、土地资源管理等专业的主干课程。地理信息系统是利用计算机技术对地球表层空间中的地理分布数据进行采集、储存、管理、分析和显示的技术系统，处理和管理的对象是地理空间实体数据及其关系。课程主要目的是使学生掌握空间数据的存贮、管理和组织方式和空间分析的方法，了解地理信息系统学科的基本特征，了解国内外大型地理信息系统软件的空间数据结构组织，并掌握常用GIS软件的操作。根据《地理信息系统原理》课程特点和教学目的，本课程的教学重点为空间数据获取方式与空间数据质量、空间数据模型、两种常用空间数据结构和编码方式、空间数据库的组织方式、空间分析的原理与方法。本课程的教学难点为空间数据模型、两种常用空间数据结构、空间分析的原理。

（二）《地理信息系统原理》课程研讨式问题的设计

依据《地理信息系统原理》课程的教学重点和教学难点，结合数字城市建设对人才的实际需求，在地理信息科学专业和测绘工程专业设置4―6个研讨式的问题，以教师提出问题，学生思考与讨论问题，教师引导式解决问题的方式进行教学。在研讨式教学过程中，研讨式的问题的设置是关键，设置的问题需要能激起学生的兴趣，又能结合信息化时代对地理信息科学的相关要求。以长沙市公交线路的空间分布、空间数据建模、空间数据编码与路径分析为例，设置5个研讨式的问题，学生在课堂上分小组讨论问题，并总结小组答案，组长描述解决问题的过程与最终解决问题的方式。

三、《地理信息系统原理》课程研式教学方式

（一）小班模式

针对30人以下的小班教学，研究GIS本科专业必修课程课堂教学时学生参与方式，确保即能完成教学任务又能激发学生学习积极性。30人以下的小班，以5人为一个小组，6个小组，每个小组通过课前收集资料，课堂讨论与组长汇报解决方案，课后整理总结。《地理信息系统原理》共设置5个研讨式问题，3个问题在理论课堂解决，2个问题在实验课堂解决。

（二）大班模式

针对30人以上的大班教学，依据学生个体差异，分2个大组进行研讨式问题的设计，提供2组研讨式问题。每组研讨式问题列出5个研讨式问题，每个小组通过课前收集资料，课堂讨论与组长汇报解决方案，课后整理总结。3个问题在实验课堂解决，2个问题在理论课堂解决。

四、《地理信息系统原理》课程研讨式教学的效果

在2011级和2012级地理信息系统和测绘工程专业的《地理信息系统原理》课程实行研讨式教学，课程总课时为32理论，16实验，其中地理信息系统专业采用小班教学模式，在3次理论和2次实验课堂中采用研讨式教学。测绘工程专业采用大班教学模式，在2次理论和3次实验课堂中采用研讨式教学。

从表1可以看出，采用研讨式教学模式，学生参与度明显提高，能够体现学生学习的积极性和主动性。但研讨式教学时教学进度比较慢，《地理信息系统原理》共48课时，教学内容比较多，受到课时的限制，研讨式教学的内容和研讨式教学的问题不应设置的太多，因此，研讨式问题的设置一定是教学重点和教学难点，研讨式教学目的是为了学生更好地理解教学难点内容。

参考文献：

[1]陈志刚，张紫屏.课程改革的难题：凯洛夫教学模式的遗留[J].2013，311（6）：25-38.

[2]袁维新.科学探究教学模式的反思与批判[J].教育学报，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）

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关键词：地理信息系统；特点；安全机制

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

中图分类号：F512.99 文献标识码：A

1、地理信息系统的内容概述 1 .1 地理信息系统定义： 地理信息系统是近十几年来发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、CAD技术、遥感、GPS技术、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、管理、处理、检索、分析和输出地理图形及其属性数据，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。此多种应用系统应用到地质测绘业，就可以产生事半功倍的效果，能大大提高工作效率和质量管理水平，同时也是地质测绘服务业的重大创新和革命。 1.2 空间数据的描述方式和特征：测量工作的主要成果是与地理位置相关的信息，这种信息称为空间信息或空间信息的描述信息。如果这些空间信息是以一系列X.、Y.、Z点串表现的点、线或多边形，这种形式为矢量形式；还有一种以像素阵列方式表现的点、线或多边形，如图片、图像等，这种方式称为栅格形式。现在测量的成果多为矢量形式，矢量形式是空间数据的主要表达方式之一，矢量数据库的管理方法与空间数据的特征密切相关。空间数据主要具有以下几个基本特征： ①每个空间对象都具有空间坐标，即空间对象隐含了空间分布特征； ②非结构化特征使它不满足关系数据模型的范式要求，因而空间图形数据难以直接采用关系数据库管理系统； ③空间关系特征要求记录拓扑信息以表达多种空间关系，因而增加了问题的复杂性； ④分类编码特征，明确每一个、每组空间对象； ⑤海量数据特征等都对矢量数据的管理方法大大增加了难度。

2、地理信息系统的特点

与独立主机结构的GIS相比，地理信息系统的出现使GIS大众化及空间数据的共享成为可能，这主要是因为地理信息系统具有传统GIS无法比拟的优点。具体表现在：2.1 大规模降低成本，全面取代GIS桌面系统。无论是以何种机构来组织开发的地理信息系统，它都是一个多用户的空间信息系统。用户无需拥有自主版权的GIS软件系统就可以通过网络使用GIS功能。2.2 使企业的事务与GIS专业有机结合。地理信息系统的出现可以使企业成员的交流合作与GIS专业操作有机结合，构成企业群体生产力。2.3 地理信息系统中的WebGIS采用网页操作取代传统GIS的窗口操作，简单易用，降低了操作难度。2.4 GIS处理能力大为提高。由于地理信息系统是一个任务分布处理系统，可以充分利用网络资源，采用分布式协同计算来完成复杂、计算量大的地理空间计算任务。这是一种比较理想的全局优化模式。2.5 地理信息系统是一个动态系统，可以根据用户的请求随时向用户动态提供其所需的空间信息服务，为用户提供个性化空间信息服务。2.6 跨平台性好。地理信息系统的分布性、多用户特点决定了地理信息系统必须具有较强的跨平台性能，即能够适用于异构系统。2.7 互操作能力强。2.8 利用地理信息系统容易实现大范围的数据分发。总之，与传统GIS相比，地理信息系统具有明显的优势，这也使得地理信息系统能够得到广泛应用和迅速发展。

3、地理信息系统的安全机制分析

共享数据不等于无限制地随意使用数据，恶意的个人或团体有可能在没有得到授权的情况下非法复制、传播版权保护的内容。因此，需要对具有版权的数据实施有效保护，否则将会挫伤数据生产者的积极性，导致所能获得的共享数据越来越少。有效的版权保护是空间信息共享中需要考虑的一个重要问题。一般认为，空间信息的安全主要包括空间信息的访问安全、空间信息的传输安全和机密空间信息的隐藏等几个方面。3.1 空间信息的访问安全对于版权保护的地理空间数据，安全保护的一般方法是在服务器端控制不同用户对地理空间信息源的访问，对版权保护的地理空间数据，只提供给授权用户访问以防止非法信息的获取。权限的控制可以在操作系统级，也可以在网络防火墙或数据库层次进行授权。总之，版权保护就是在服务器端通过某种措施，控制不同用户对数据的访问权限。3.2 空间信息的传输安全地理空间信息的传输安全措施主要是防止空间信息在网络中传输被非法截获、复制和修改，保证地理空间数据网上传输的安全性与保密性。由于密码技术是保护信息安全的主要手段之一，因此使用密码技术不仅可以保护空间信息的机密性，而且可以保护信息的完整性和确定性，防止信息被篡改、伪造和假冒。网络加密常用的技术有链路加密、节点加密和端到端加密三种。数据的加密是由各种加密算法具体实现的，这些算法的目的是以尽可能小的代价提供尽可能高的安全保护能力。在多数情况下，数据加密是保证信息传输中机密性的最有效的方法。到目前为止已经公布发表的各种加密算法多达百种。3.3 机密空间信息的隐藏信息隐藏是将一个消息隐藏在另一个消息中。有些空间信息，如军事基地，也许只希望部分授权用户可以看到，或者说对普通用户来说需要保密，这时候就要将空间信息中的这些机密信息隐藏起来，并且同时不影响隐藏了机密信息后的空间信息的使用价值，这也是空间信息安全中需要重点解决的问题。①从隐藏机密信息的伪遥感影像中提取嵌入机密信息的影像块，然后利用JPEG标准量化表对该影像块进行量化，以提取机密信息；②用相同的密钥生成二值混沌序列对提取的机密信号进行解密；③进行十进制编码与解压缩，可提取出机密子影像；④将机密信息子影像与隐藏机密信息的伪遥感影像进行综合，即可恢复遥感影像原貌。

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关键词：地理信息系统；软件设计；教学；资源与环境

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）36-0192-03

教育部于1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》，将原土壤与农业化学、农业环境保护、渔业资源与渔政管理以及农业气象合并为农业资源与环境，属于环境生态类[1，2]。按照专业规范的要求，农业资源与环境专业的业务培养目标是：培养具备农业资源与环境方面的基本理论、基本知识和基本技能，能在农业、土地、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、生态农业、资源遥感与信息技术的教学、科研、管理等工作的高级科学技术人才[3]。随着本科专业目录的调整，农业院校的土壤与农业化学专业更名为农业资源与环境专业，其课程设置和教学计划也有较大的变化。各学校根据自身的实际情况，对有关课程设置的调整变化很大[4]。人类80%的信息都和空间位置有关，因此地理信息系统作为资源调查和评价过程中的重要工具，在资源环境专业中得到了充分的重视，因此越来越多的资源环境专业开设了地理信息系统和地理信息系统设计与开发相关课程。

从20世纪90年代开始，地理信息系统贯穿在数据采集、存储、处理、管理、分析及决策中，为越来越多的领域提供动态模拟、统计分析、预测预报、决策支持等服务[5]。在资源与环境专业的教学过程中以培养学生的GIS软件的应用能力为基础上，更加侧重培养学生的GIS系统的设计与应用开发能力，以提高学生解决不同实际问题的能力[6]。基于此，在本科教学方案中增设“GIS设计与开发”这门课程。目前“GIS设计与开发”作为资源与环境专业一门专业基础课，具有较强实践性、跨学科和领域等特点。针对资源与环境专业发展特点，本文讨论了“GIS设计与开发”课程设置目标的教学内容、教学方式和考核形式及其特殊性，先修课程调整、综合实习内容以及学生综合能力培养上给出教学意见，提高教学质量。

一、教学目标

如何实现专题GIS应用系统，提高GIS应用水平和效益，本课程就是在这样一个环境背景下产生的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业学生的一门应用性很强的课程。该课程是在完成地理信息系统原理、遥感导论、数字图像处理、GPS原理、地图学、C语言、Windows程序设计、数据库原理等基础课程之后，综合GIS、RS和GPS理论与计算机科学理论，以满足特定的应用要求。遵循地理信息标准，运用软件工程思想和方法，结合地理信息自身和相关应用领域的特点，设计和开发具有明确目标的信息系统。学生通过这门课的学习，掌握GIS设计与二次开发的基本原理、方法和工具，使学生具备地理信息系统二次开发的能力，熟悉空间数据库设计的基本原理和方法，了解应用项目开发中组织和管理涉及到的基本概念和策略，提高运用所学知识解决资源与环境专业方面实际问题的水平，为毕业设计和后续其它课程的学习夯实基础。

二、课程特点与基本要求

1.课程特点。（1）“GIS设计与开发”是一门具有学科交叉性特征的课程。该课程本身涉及到地理信息系统原理、地图学、遥感原理、软件工程、数据库原理、Windows程序设计、数学建模等多个学科的内容，具有较为明显的学科交叉性。就资源与环境专业而言，设计与开发更加侧重数据的分析、处理和表达，因此在课程中更加侧重数据的分析和制图表达上，但是对一些基本的功能的要求也必不可少。故此，资源与环境专业在“地理信息软件设计与开发”上应该兼顾所有的基础学科，同时对数学建模相关课程有深入了解。（2）“GIS设计与开发”是一门不断发展的课程。GIS基础软件与应用软件受到计算机软硬件技术的更新而不断发展的，这也对GIS软件设计与开发也提出了更高的要求。在教学中要不断吸收新兴技术，在教学过程中指导学生查阅与GIS软件设计和软件设计有关的新兴资料，把握GIS的前沿动态。在教学过程中，适当的提出问题，调动学生积极查阅图书文献资料，培养学生积极学习态度和自学能力。（3）“GIS设计与开发”是一门实践性很强的课程。要进行GIS软件设计必须在软件设计模式、集成开发环境的运用、软件编码等方面都较好的基础，强调理论和实际应用的结合，根据具体情况解决具体问题。要求将设计与开发的理论与方式用于具体实践工作中。在教学过程中设计了单独的“地理信息软件设计与开发”的实验课程。实验课程采用分解知识点进行训练和综合训练解决实际问题的能力。

2.基本要求。学生较好地掌握地理信息系统项目组织和管理的特殊性和相关理论，学习GIS软件设计的方法，理解其特殊性，为地理信息系统的设计与开发奠定基础。能熟练运用一种程序语言和地理信息系统基础平台进行二次开发。掌握GIS软件的二次开发的基本原理，熟悉组件式GIS软件开发的基本架构，了解目前主流组件库的基本特征，具备开发GIS基本功能的能力。能使用C#和ArcEngine进行GIS组件式二次开发。掌握如何将地理信息系统与应用模型及其他系统集成综合解决和处理问题的基本方法，达到会设计与应用的目的。

三、教学设计

1.参考书选择。由于“地理信息软件设计与开发”这方面的教材比较少。教学过程中涉及到软件设计的基本原理与方法，在教学过程中选择Ian Sommerville编写的《软件工程》部分内容为指定阅读材料；同时考虑到GIS软件设计过程中的共性和特性，理论教学选择吴信才等编写的《地理信息系统设计与实现（第二版）》为参考书；课程是实验采用ArcEngine进行二次开发，因此参考相关的二次开发教材，主要包括ArcEngine开发帮助、类图等。同时给出部分图书清单，要求学生自学完成C#程序设计和设计模式等相关知识。

2.开发环境。学生的先修课程包含C语言、数学建模及Matlab等课程。然而除了个别学生自学了VC程序设计之外，大部分不具备VC的开发能力。如果为了可视化编程选择VC，则在有限的课时内，学生将投入大量精力来学习VC及MFC的基本开发技能。Matlab软件是国际公认的最优秀的科技应用软件。考虑到资源与环境专业背景，Matlab能在GIS开发中能够很好的挖掘和分析资源环境数据。但是考虑到GIS需要管理海量的空间数据，然而常见的空间数据Matlab不能进行直接的支持。因此Matlab不能作为本课程的主要开发环境。结合学生现有的开发基础，以及.NET在界面设计和面向对象的优势，因此本课程选择C#.NET作为高级语言开发环境。Visual Studio作为一个强大的开发环境，直接对C#等.NET原生语言支持。在Visual Studio 2010中对UML进行了支持，能够创建UML类图、活动图、序列图、用例图和组建图。利用对UML的支持，能够很好的支持在课程中的设计和建模。

在二次开发控件主要选择目前主流的ArcEngine提供的基本控件和类库。利用ArcEngine来开发实现GIS相关功能，而其他关于资源与环境的信息挖掘则采用Matlab来实现，并通过Matlab Builder将Matlab代码成为.NET程序集实现Matlab和.NET之间的互操作。

3.教学课程结构。“地理信息系统设计与开发”是我校资源与环境专业一门重要专业基础课。总学时为48，其中理论课程为32学时，实验课程为16学时。考虑到培养学生对GIS的实践能力，理论课程和实验课程比例达到了2：1，课程的教学内容如下表。

全部课程安排了16课时的实验，其中C#开发4个课时，基于UML的GIS系统设计4个课时，最后还有8个课时进行ArcEngine的二次开发内容。每次实验提交实验报告及相关的源代码和对应设计文档，用以检查教学效果，及时调整教学方案。

4.教学方法。“GIS设计与开发”教学主要借助多媒体等现代教学方法，理论教学配合对应内容演示，融合其它课程内容的方式。可以针对不同的教学内容采用不同的教学方式。例如，在讲解GIS软件设计的相关理论基础时，进行启发式教学，鼓励学生提出问题，诱导学生思考并解决问题。互动式教学是课程讲授的一种有效的教学方法，通过师生之间对同一问题的分析，促进对理论理解，对问题的分析方法理解，能营造良好的课堂气氛，提高了教学效果。研究式教学方法也很重要，采用研究的方式与激励学生查阅资料，了解未来的发展方向并阐述观点。

5.考核形式。为了培养学生的创造性思维、动手能力和综合素质，侧重应用开发的角度来对学生进行综合考察。本课程主要采用平时考核、最终试卷考试和实验考查三方面相结合的方式对学生进行考核。由于没有较完整的教材，教学过程中也采用了较多的新兴资料，因此在课程学习过程中要求学生查阅指定内容的文献资料，学生提交相关的读书报告，以此作为平时成绩考核标准之一；平时的出勤率和随堂提问也作为平时成绩一部分。实验课程考核包含实验完成代码、设计文档和实验报告三个部分，能较好提高学生的实践动手能力。考试内容包含了对学生对基本知识掌握程度的考察，还增加系统分析和设计讨论题。该类题目有较大的灵活性，能够考察学生综合素质，同时能体现教学效果。学生最终的成绩由3个部分组成：平时作业和出勤率占30%，实验占30%，期末考试占40%。

四、教学建议

1.调整先修课程。任何一门专业课的开设都建立在先修课程基础之上的。资源与环境专业在先修课程中虽然学习了“地理信息系统”、“遥感导论”、“数学建模”等课程。然而在理论教学课程中发现，学生对GIS的基础知识理解不够深入。如在简介空间查询时，需要先讲解空间拓扑的相关知识，才能进一步简介基于空间的查询方式。其次，学生在实验课程中动手能力表明，通识教育的高级程序语言现在还是侧重基本语法，导致学生的应用开发能力难以满足GIS开发的基本要求。因此，在通识教育过程中改变课程教学侧重点，使之更加符合资源与环境专业的学习，便于后续课程的开展。

2.增加综合实习。“地理信息系统设计与开发”是一门应用和实践较强的课程，同时其中的软件过程管理的内容又过于抽象，学生很难同时掌握基本的开发方法和软件过程管理。因此增加2周（80课时）的课程实习。集中时间让学生完整完成从设计到开发实现的过程，让学生巩固学习的GIS软件的设计方法，理解软件过程管理，同时强化学生的开发能力。在实验课程中学生掌握了基本的设计理论知识和程序开发技能。通过综合实习，能将学过的知识综合起来加以应用，既培养学生的动手能力又加强学生的创新意识。实习将学生分为2个实习目标，每个内容约30人，其中包含5个实习小组，每个小组5～6人，每个小组围绕实习目标完成不同的任务目标，由组长控制整个开发过程协调组员之间工作，在80课时内完成小型的GIS系统的设计与原型系统的开发任务。通过实习使得学生将基本的理论与应用开发联系在一起。

3.培养综合应用能力。本校的资源与环境专业主要研究方向有土地利用规划、流域管理、土壤与环境污染评价、防治与规划，耕地肥力管理、专家系统开发等。学生在毕业后，有很大一部分就转到了相关应用领域工作，把GIS作为处理该领域的一种工具。在先修课程中主要是利用Matlab、SPSS等软件对资源环境信息进行挖掘，同时也采用ArcGIS中的ArcTool工具包进行空间分析。因此在课程培养中需要结合上述的内容，需要培养学生综合统计和空间分析知识来解决实际问题的能力，使得学生能够为今后的工作和继续深造打下坚实的基础。

五、结束语

GIS的发展为资源与环境的飞速发展注入了新鲜的血液，提供了新的契机。在资源与环境专业设置地理信息课程是顺应时展趋势的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业的一门重要课程，具有理论抽象和实践较强的特点。因此，要改变传统教学观念，不断改进教学方法，适时的调整和更新教学内容，充分调动学习的主动性，提高学生的综合运用能力，力争培养出具有良好专业基础的地理信息应用人才。

参考文献：

[1]邹长明，于群英，刘正，等.农业资源与环境专业课程体系与教学内容改革初探[J].安徽农学通报，2007，13（023）：150-151.

[2]王敬国，毛达如.对办好农业资源与环境专业的三点思考[J].高等农业教育，2001，118（4）：40-41.

[3]田应兵，王文凯.地方高校农业资源与环境专业课程体系与教学内容改革探讨[J].长江大学学报（社会科学版），2008，31（6）：244-244.

[4]孙枢，李晓波.我国资源与环境科学近期发展战略刍议[J].地球科学进展，2001，16（5）：726-733.

[5]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨[J].地理信息世界，2003，1（4）：1-7.

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（赤峰学院 资源与环境科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

摘 要：地下管网是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市基础设施的重要组成部分，本文主要阐述了GIS的原理及其在城市地下管道网络中的应用，并结合敖汉旗地下管线的管理的现状，以敖汉旗的地下给、排水管线为研究对象，进行三维地理信息系统在城市管网系统中的应用研究.

关键词 ：地理信息系统；地下管网；敖汉旗

中图分类号：P208文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）02-0056-02

地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市赖以生存和发展的重要物质基础[1].城市管网系统的合理建设及科学的管理是保证现代化城市可持续发展的必要条件.随着社会的发展与进步和当前我国城市化水平的不断提高，基础建设发展迅猛，地下管网体系越来越大，管理的复杂程度也在逐年增加.地下管网的管理经历了从手工到信息化的发展过程，地下管网管理应用三维地理信息系统，不仅能改变以往管网靠图纸来管理的局面，而且以计算机形式取代了以往复杂繁琐的手工操作形式，从而提高了生产效率.三维地理信息系统可真实再现地下管网的地形特点，为我们全面了解城市地下管网的环境提供一个理想的空间支撑，可极大地提高城市地下管网的建设和管理水平，从而全面实现城市地下管网管理工作的数字化，为更好地促进城市地下管网的发展奠定基础.

1 研究背景

1.1 虚拟现实技术

虚拟现实技术是利用三维图型生成技术、多传感交互技术以及高分变率显示技术并伴随多媒体技术而发展起来的计算机新技术，由此生成了三围逼真的虚拟环境，用户需要通过特殊的交互设备才能进入此虚拟环境中，由此可知虚拟现实技术与计算机技术存在着紧密的关系，并且在很大程度上推动了计算机技术的发展.虚拟现实技术的基本特征是：“多感知性”、“沉浸感”、“交互性”、“自主性”[3].

1.2 城市地下管网系统介绍

地下管线由给水、排水、燃气、热力、电力、电信和工业管道七大类型组成各类管线纵横交错地分布在城市地下空间，构成了复杂的地下管线空间体系[7].

城市地下管网是一个城市非常重要的基础设施，是城市赖以生存和发展的物质基础，它担负着能源输送，信息快速传递等工作，因此城市地下管网为现代化城市进行高效率、高质量的发展提供了有利的条件.因此，分析和准确的掌握城市地下管网的现状，可为现代化城市的建设管理及规划提供不可或缺的基础信息资料.

早期，二维图形管理系统是主要的的地下管网信息管理系统，其缺乏直观性，无法表现管线之间的空间关系.在国内外竞相开发三维数码城市背景下，地下管网作为城市极其重要的组成部分，建立功能强大且操作便捷的三维地下综合管网管理信息系统已经成为当务之急.所以将三维地理信息系统引入到城市地下管网中具有重要的意义，它对城市地下管网信息可视化和建立的虚拟环境及交互能力都带来了极大的作用，同时也为城市地下空间开发问题的正确判断、分析提供大量的信息.

2 三维地理信息系统在城市地下管网中的应用

2.1 应用现状

三维地理信息系统技术作为城市建设的关键技术之一，是一种动态的可视化技术.在实现虚拟场景中观察地下管线的规划布局和空间设计的过程中，三维地理信息系统为布局规划、建设与管理提供了一种全新的辅助技术手段和方法.随着社会经济的快速发展，城市的建筑，道路，交通设施的增长速度越来越快，并进入了成倍的增长的趋势，其中的各类管线是能源、信息、物资等的重要传输者，对城市的基础设施建设具有重要的意义，同时是城市赖以生存和发展的生命线.

2.2 存在的问题

研究开发的部分三维管网信息系统不是真正意义上的三维系统，它没有给出真三维空间模型，只是给出了相对简单的三维走向图.

作为地下管网信息系统开发中的核心技术——地下管网的建模技术研究相对落后，还主要基于手工建模及基于标准连接件的半手工建模，将研究的重点放在了如何建立标准模型库和管线定位方面，没有实现三维管网的自动建模[14].对城市地下管网的建模采用现有的建模方式不仅实用化推广难度大、时间长、精度差、错误多，而且消耗大量的人力、物力、财力等给人们的经济设施带来一系列的麻烦.三维管网模型的构建相对比较复杂，使得系统显示效果差并且显示速度慢，对计算机硬件资源需求过高.地下管网数据的采集难度比较高，投入巨大，而且耗费的时间较长，数据采集由测量环境、测量人员的技术水平以及测量工具的精确度、等多种因素共同决定的，其测量所得的数据存在着一定的误差.很多系统只有三维图形的显示，而其三维场景交互性不强，且不能在三维漫游场景中实现分析与查询，同时也不能满足用户的三维可视化交互式的操作.

3 三维地理信息系统在敖汉旗地下管网系统中的应用

3.1 现状及存在的问题

随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快，在市政建设中，由于自然或人为的因素，导致地下管网系统存在着一系列的问题.

3.1.1 规划滞后

敖汉旗这个小城镇基本没有形成一个完整、清晰的市政规划体系，而且很少有市政地下管网专项规划政策.与此同时，市政专项规划与城市用地规划存在着脱节的现象.市政专项规划同城市其他专项规划缺乏协调统一且矛盾百出.市政专项规划，特别是地下管网的编制深度及技术规定非常薄弱，甚至基本为空白缺项.长期以来导致“重地上，轻地下”的不良的结果.

3.1.2 不合理的建设，造成人、物、财力的浪费

由于管线运营单位自行主导各管线的建设规模和建设时间，从而没有合理的处理各管线之间与城市规划、建设的协调一致性.由于管线不祥、资料不全，在建设施工中，尤其是城市道路拓宽改造中经常造成管线的破坏、挖断，造成停水、停电、停气、通讯中断等，给城市生活带来诸多不便和重大损失.[15]

3.2 应用研究与展望

在地下管网项目全面展开前需要严格按照科学的系统的工程管理方法来进行系统设计，尤其是在空间数据的组织、数据库的设计和空间数据的模型的建立方面需要充分的调研，精心的设计和不断的测试改进.

实现信息多元化的应用[19].在此基础上建立三维信息平台，并将基础地理信息矢量数据在三维场中叠加，同时基于真实地理环境的浏览，直观的对城市地下管网进行管理，并进行虚拟城市地下管网的模拟，从而生动模拟再现地下管网的实景状况.与此同时将三维场景中剖面、侧面、选定区域坡度、关键点、最高点坐标、最低点坐标等分析与二、三维联动结合，从三维系统中发出指令，在二维系统进行分析，并提交报表，估算城市地下管网的实时情况；并利用GIS的空间分析功能实现统计分析、可视域分析和三维飞行浏览等功能，进行城市地下管网的数据库的快速定位查询、统计分析.

参考文献：

（1）陈子辉.虚拟三维地下管网建模技术研究与实现[D].天津大学，2009.

（2）高天迎.地下管网虚拟漫游系统研究与实现[D].天津大学，2006.

（3）彭世红.浅谈地理信息系统在地下管道管理中的应用.浙江树人大学，2003，9（5）

（4）穆森.基于gis的城市地下管网综合管理系统的设计[D].中北大学，2007.

（5）陶国强，吴良才，李大军.城市地下管线三维模型的实现[J].东华理工学院测量系，2005，12（6）.

（6）丁国丽.基于gis的地下管网的三维表达与管理[D].西安科技大学，2011.

（7）陶青.浅析中小型城市地下管网集约化建设.福建省南平市市政工程管理处，2010，4（17）.

（8）陈靓，赵冬玲.三维可视化地理信息系统在校园地下管线管理中的应用综述[J].中国农业大学信息与电气工程学院，2006（1）.

篇6

关键词：遥感地质制图 蚀变信息提取 构造信息提取 高光谱遥感技术

中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

一、遥感技术的基本特征

长期以来，地质工作者迫切希望能有一种“窥一斑而知全豹”的方法来找矿，因此遥感技术以其独有的远程观测以及判断特点在地质找矿中的作用就突显出来。首先，由于遥感是远距离探测技术，所以遥感可以不对物体进行接触而进行探测，正因为如此遥感技术可以覆盖更广的范围，因此在进行找矿工作时，遥感可以将所观测范围内地表以及地貌的情况通过影像传输给卫星，然后由地面接收站接收图像，让工作人员对观测到的数据进行处理和分析。其次，因为遥感技术覆盖范围广，并且能同时观测多个区域，所以节省了观测时间，并且传输的图像信息更加准确，工作人员能够通过处理后的数据和图像找到矿产资源的位置，甚至能了解大致的分布范围，这为找矿工作节省了人力以及物力。通过研究遥感影像上的地质构造与成矿的关系，可认识成矿规律并圈定找矿远景区，通过对遥感图像进行增强处理，综合分析，可提取地质信息，在我国最早使用遥感图像的行业是地质行业。

遥感技术从字面上可以理解为“遥远的感知”，因此遥感技术是通过远距离传输来进行观测和新词采集的，这就需要电磁波、红外线以及可见光等的帮助。遥感技术在进行影像分析时，检测到的影像中会出现特定的光谱特征和纹理特征，含矿区域会呈现出较为明显的标志。现人们将许多先进的科学技术应用到遥感技术当中，其中对计算机的应用是必不可少的，因为通过遥感技术传输到地面的图像需要经过计算机软件的图像和数据处理，才能将含矿区域显示出来，从而根据显示的情况进行工作项目计划的设计以及开展。遥感技术在地质方面的应用一般都是以制图为主，并与地质图相套合，使得遥感影像图与地质图具有相同的地图投影坐标系统，这可使工作区遥感概貌与地质图相互对应的，并能产生立体感较强的画面，以综合图件来反应工作成果。

随着现有矿产资源不断地被发现并且开采，导致矿产所在地普遍有自然及地理环境较为恶劣的情况，不便于人工的探测及寻找，因此遥感技术在这种地形条件差、交通不便的高寒地区具有常规地质方法不可替代的优越性。

二、遥感技术的找矿应用

遥感探测矿产的核心就是通过遥感探测器以及遥感图像等提取岩矿蚀变情况以及区域地质信息。在找矿中的直接应用就是提取遥感蚀变信息，围岩蚀变是热液与原岩发生的相互作用，是成矿作用。因此，蚀变岩矿物的存在能够帮助遥感技术进行探测，因为这种物质有光谱特征，在遥感影像上具有特殊的显示，因此能够根据蚀变的类型，预测矿物的种类以及分布。

遥感技术进行矿物探测的原理，是因为地物普遍都能够进行电磁波的反射和投射，而每种地物因为其结构以及特性不同，所以反射出的光谱也不相同，因此就可以根据地物反射出的光谱特征，判断地物的种类，并通过光谱图像进行信息的提取。

遥感技术能够对地物进行探测，并向地面传回遥感图像以及数据，通过对遥感影像的前期处理，进行图像的降噪，以及真彩色或者假彩色的合成，对遥感影像进行目视解译，所谓的目视解译就是通过以往的经验以及知识，对遥感影像上存在的地物根据其形状、颜色、周围环境等情况进行判读，从而判断出影像中存在的物体都是什么。在利用遥感影像进行找矿的应用时也是如此，需要针对遥感图像的内容联系周边地质环境判断是否有成矿的可能。利用遥感技术进行找矿时，可以通过多种空间影像进行信息的提取，比如影像上的线状区域、环状区域、带状区域等情况，都能够研究矿物资源是否存在。除此之外，对于色异常以及断裂构造的信息提取都能够进行隐秘矿物资源分布的探测，这是找隐伏矿床的重要手段之一，是区域地质填图的理想技术之一。

三、遥感地质找矿技术的发展趋势及前景

（一）高光谱数据的应用

遥感技术一直被作为辅助手段应用于地质学中，但随着计算机领域高新技术的快速发展，遥感技术的进步和应用，尤其是作为现展的技术手段也愈加显得重要，领域也在不断的扩大。遥感技术本身包含多方面的内容导致其复杂无比，但是因为高光谱遥感的广泛应用，利用这种方法辅助地质工作进行探测的技术也开始逐步成熟。高光谱遥感技术在地质找矿中因其高空间分辨率给遥感地质找矿添加新的血液，高光谱是集多种探测及信息处理技术于一体的综合性技术。它的基础工作原理是利用成像光谱仪与纳米级的光谱分辨率来进行成像，成像的同时记录下成百条的光谱通道数据，这种技术能够进行辐射信息、光谱信息、地物空间信息的同步获取，从每个像元上均可以提取一条连续的光谱曲线。高光谱图像能够显示出丰富的信息，并可通过反演圈出矿化区。

（二）3S技术的结合

所谓的3S技术就是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）及全球定位系统（GPS）这三种技术，3S技术是目前地质勘探的业界利器，三种技术各自有各自的优势。利用GPS能够通过微信信号进行定位，并能够测量三维空间数据，在信号足够好的情况下，探测的数据是十分准确的。地理信息系统作为地理信息的集合，具有储存、处理地理信息数据等多种功能，并且地理信息系统的数据库具有高集成、一体化并且储存空间大的特点，因此地理信息系统与遥感技术的结合，能够为遥感技术提高海量的数据储存空间，并且还能够进行数据以及图像的管理及浏览，并能够将搜集到的海量地理数据信息然后回馈给信息中心进行分析，然后遥感技术RS负责在地理区域内进行找矿工作。

（三）遥感技术与传统地物化找矿方法的融合

因为矿床的形成并不是一种物质造成的结果，因此想要实现利用遥感技术进行找矿工作，就必须要将遥感技术与地、物、化找矿方法结合起来，避免因为探测单一的物质而造成的失误和阻碍情况的发生。目前以遥感信息为主体，建立多源地学数据库进行综合信息找矿法势在必行。

结束语：

遥感技术作为地质勘查的重要手段，对矿产资源的可持续发展有着积极的作用。利用这一高新技术不但破解了我国目前由于资源匮乏而出现的深层次找矿难题，也为我国勘探科学的进步找到了新的出发基点。因为遥感技术实时、准确的特性，被广泛应用于地质找矿工作中，这项技术在地质找矿中的运用，不仅有效地提高了地质找矿的质量以及数量，还提高了找矿工作的准确性，并且提高了工作效率，因此遥感找矿技术的实运用还拥有更加广阔的发展空间。

参考文献

[1] 钱建平，伍贵华，陈宏毅.现代遥感技术在地质找矿中的作用【L】.地质找矿论丛， 2012，27（3）：355-359.

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【关键词】 经济增长经济发展地理信息城市变迁

一、城市地理信息的定义、特征及其分类

城市地理信息是指与所研究对象的城市空间地理分布有关的信息，是有关城市地理实体的性质、特征和运动状态表征的一切有用的知识，它表示地表物体及环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律。

城市地理信息可分为基础地理信息和专题地理信息两类。其中基础地理信息，包括各种平面和高程控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名及某些属性信息等，用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息空间位的载体；而（数字城市基础）专题地理信息是指各种专题性城市地理信息，包括城市规则、土地利用、交通、综合管网、房地产、地籍、环境等，用于表示城市某一专业领域要素的空间分布及规律。

一般来说，城市地理信息的基本特征主要体现在这样几个方面：一是数据量大。城市地理信息既有空间特征，又有属性特征，在时态地理信息系统中还有不同时间的版本，因此其数据量很大。二是数据分布不均匀。城市地理现象在空间上分布是不均匀的，有的区域分布密集，有的则分布相对较为稀疏，这就造成了空间数据分布的不均匀。三是拓扑关系复杂。城市地理现象之间有复杂的空间关系，比如建筑物紧邻街道分布的相邻对象关系，公路穿越城市的关系，某城市在河流的左侧还是右侧，两条道路在城市汇聚的相交关系等，这些拓扑关系是城市空间查询和分析的重要依据，因此，数据更新和概括处理中必须维护拓扑关系的一致性，避免拓扑关系的错误。四是多重属性结构。一方面，同一城市地理现象具有多个方面的属性特征。例如城市的属性包括面积、人口、工业产值等；另一方面，多重属性结构也指不同城市地理现象占据同样的空间位置，即地理现象在空间分布上的重叠和部分重叠。五是多尺度特征。尺度是指地理数据所表示的空间范围的相对大小和时间范围的相对长短。对于城市空间尺度而言，常用的地理数据尺度有市区尺度、城区尺度、街区尺度等；就时间尺度而言，不同的城市地理现象有不同的城市划分。如远期规划和近期规划。六是数据来源多样化。地理数据的来源主要有以下几个方面：地图数字化、实测数据、试验数据、遥感与GPS数据、统计普查数据、理论推测与估计数据等。对于多种来源的地理数据集成必须进行实现的预处理。七是地图表现形象化。地图是城市信息可视化的一种重要工具，它通过图形的形状、方向、颜色、纹理、数量、大小、注记、图例、标尺、图饰等表现手法形象直观地反映城市地理信息。

二、从城市地理信息的变化看经济发展的价值诉求目标

对我国来说，一方面，城市作为经济政治文化的中心，要积极地扩大经济总量，保持经济快速增长，没有一定的增长速度，经济社会发展中的就业、教育、贫困、城市公共管理等等问题都难以解决，全面建设小康社会的目标就会落空，社会主义制度的优越性就难以充分体现。但另一方面，城市的经济发展和社会进步不能忽视速度和效益的统一，要时刻关注和把握城市地理信息的变化规律，为实现城市的可持续性提供社会保障。从理论上看，经济发展方式的差异源于发展约束条件的差异，不同国家和同一国家的不同发展阶段会面临不同的约束，要求采取与之相适应的发展方式。但是，随着经济总量扩大，生产要素的稀缺格局发生重大变化，土地、矿产、水和环境等自然资源越来越短缺。如今，资源环境对经济发展的制约作用越来越突出，我们虽然早已告别了“物质短缺”的时代，却又面临着“资源短缺”的空前压力，考虑到生产要素供求关系的新变化，要求我们从发展的动力、结构、质量、效率、就业、分配、消费、生态和环境等方面对发展方式和方法进行系统调整。

一是从水资源看生态环境的变化。大家知道，武汉城市格局两江三镇，长江、汉水丁字交汇，其水资源没有任何城市可以媲美，人均水资源拥有量是全国人均水平的90倍，是世界发达国家的10倍。从最初的武汉地图上可以看出浩浩长江奔腾而过，数百湖泊星罗棋布，当时的湖泊拥有量是127个，面积达228.9km2。但到目前，100多个湖泊只剩下38个。通过这些地理信息看武汉的发展史，我们能够清晰地把握武汉大片湖区渐遭蚕食由水域变陆地的变迁过程。

二是从地形、地貌上看城市格局的变化。武汉市的地质结构，以华夏构造体系为主，几乎控制着全市的地质构造轮廓，三角鼎立的特殊地貌景观；宽阔平原上点缀特有残丘，在城市进程中部分山丘曾发生过改变。就拿武汉青山来说，因为他是属于一个重工化工之地，在经济运行中的高资源消耗高污染排放，几十年的垃圾堆场，我们从地图上可以清晰地看到，以前清晰的戴家湖，逐渐变成了戴家山，是一个典型的湖变山的实例，后来，由于政府的重视，通过循环试点改造后，又还山成湖，再次恢复了戴家湖原貌。在未来的地图上，我们还将看到总面积8494km2武汉市将被分为主城区、新城、地区农业生态区三个圈城。

三是从地名、注记看城市交通变迁。从30年前的地图上看到武汉中心城区大概只有1200个道路名称，其中还包含600多个背街、里巷名称。从汉口来看，中心城区，沿长江平行的只有沿江大道、中山大道、解放大道，而后逐渐出现了建设大道、发展大道……而现在的常青片区、百步亭片区、吴家山片区、后湖片区、已相继步入……。在武昌，以前的大东门以东，特别是鲁巷以东更是属于郊外，而现在鲁巷成为光谷中心，更有高新大道、光谷大道、文化街等等的兴起；在汉阳，以前的十里铺以外，已属郊区，而现在，王家湾已成为汉阳的中心；沌口经济开发区、江城大道等等如雨后春笋，所以，武汉现有的主、次干道等的数量就超过3799个，30年间新增3000多个，同时也有200多个老地名在消失。桥梁建设方面，自五十年代修建万里长江第一桥后，相继建有长江二桥、三桥、二七桥、天兴洲大桥、长江隧道、三阳路通道、水果湖通道，还有7条城市过江轨道线正在建设等等。

四是从植被、植物看城市绿化建设。从以前的地图上看武汉的老城区中心区，几乎全被居民地占满，很难看到绿色的植被，武昌的许多山体特别是市区内的山体周围大都被建筑物和广告牌遮挡，难识其真面目，现在，在政府推动的还山透绿工程的指导下，很多山体基本上都恢复了原貌。近10年来，武珞路植树造林20多万平方米，植被覆盖率提高了10%，全市提高了5%，平均地表下降了2.6℃，从2005年开始，蛇山南坡完成山体修复及植被恢复建成7.5万m2的绿化带，栽植树木3800多株，附近还建成另外五处绿化带，共计植绿25.5万平方米，为武昌穿上新的绿装。

城市是经济发展最活跃、最快、信息最丰富的区域，尽管自改革开放以来经济社会发展取得了举世瞩目的成绩，但我们的发展并没有摆脱过度依靠消耗和牺牲环境的状况，这种发展必将带来日益突出的社会矛盾。地理信息是国力国情的要素，地理信息技术与服务又是转变经济发展方式，提高决策水平的重要手段，是各级政府有关部门在制定国家和地区发展战略规划，进行经济空间布局的重要依据。

【参考文献】

[1] 屈圣、王喜眉：地理信息系统在环境领域的应用[J]．山西科技,2005（3）．

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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.

关键词: 沟域经济;3S技术;生态规划;地理信息管理;三维虚拟现实表达

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

0引言

沟域经济是北京市在农业区域经济、流域经济基础上结合北京山区农业发展基础与特点提出的崭新概念。近几年来,为实现山区经济的循环快速发展,北京市推出“沟域经济”发展模式,并在多个区县试点进行了探索和实践。所谓“沟域经济”[6-8]就是以山区沟域为单元,以其范围内的自然景观、文化历史遗迹和产业资源为基础,以特色农业旅游观光、民俗文化、科普教育、养生休闲、健身娱乐等为内容,通过对沟域内部的环境、景观、村庄、产业统一规划,建成内容多样、形式不同、产业融合、特色鲜明的具有一定规模的沟域产业带,以点带面、多点成线、产业互动,形成聚集规模,最终促进区域经济发展、带动农民快速增收。

北京市山区占市域总面积的62%,过去的山区矿山开发为首都城市建设做出了贡献,同时也极大地破坏了山区的生态环境和自然景观,造成了水土流失、植被和地下水系破坏等负面影响。所以关闭矿山,进行山区生态修复、森林健康经营、小流域综合治理、土地适宜性评价、景观生态规划布局、等成为沟域经济发展的首要解决问题。

近年来,以“3S”技术为代表的地球信息科技的突飞猛进,为沟域经济管理工作的发展带来了新的机遇,“3S“技术在该领域的发展将呈现广阔前景。

1“3S”技术概况

“3S”是遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)这3项相互独立又相互支持的新技术的总称,它们是目前对地观测系统中空间信息获取、存贮管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。

遥感(RS)可以提供多时相、多分辨率和多谱段的各种遥感数据,其高分辨率的遥感影像可以达到1 m左右。利用RS影像,可以迅速得到几周前甚至几天前的最新更新数据,成本低、数据真实准确。通过处理分析最后提取和应用有关对象信息,是一种高效的信息采集手段,对于空间数据的确定有特殊意义,在规划设计中可以提供高分辨率的数据源。

全球卫星定位系统(GPS)主要用于为所获取的空间目标及属性信息提供实时的、快速的空间定位。GPS作为确定空间位置的主要手段,以其速度快、精度高、不受气候和通讯条件的影响,具有全天候、布点灵活、作业方便等优点,因此作为RS图像的精纠正等具有不可替代的作用。

地理信息系统(GIS)是指在计算机技术支持下,对空间信息输入、查询、运算、分析、表达的技术系统。利用GIS可以把社会经济、人文等信息与反映地理位置的图形信息有机地结合起来,从而使复杂空间问题的科学求解成为可能,提供决策服务。GIS技术可以解决海量空间数据的显示和管理问题。利用面向对象的大型数据库技术,不仅可以解决海量数据的存储与管理等问题,也解决了多用户编辑、数据完整性、数据安全机制等许多问题。

2“3S”技术与沟域经济

2.1 “3S”技术在沟域生态规划中的作用沟域经济的发展离不开沟域生态科学合理的规划。没有规划的经济只能造成资源和金钱的浪费。沟域经济生态规划要处理的核心是沟域的生态问题,即人类与环境的关系,其目的是求得人与生态的和谐共存、互惠共生。凭借“3S”技术其快捷和精确的空间信息获取能力、强大的动态预测功能、全面的区域综合分析功能以及高度的可定制性,能够对生态系统内部多元信息的获取、传输、分析、处理、反馈起到有效的辅助作用,从而为生态宏观调控、规划决策等提供全方位的信息服务。使得规划者可以更加高效准确的了解沟域生态与环境变化[4]。

全球定位系统(GPS)在沟域景观生态规划中的主要作用是对航空照片和卫星像片等遥感图像进行定位和地面矫正,遥感数据在精度上还不够,因此需要GPS 辅助矫正。

遥感(RS)在规划过程中的主要作用是识别地物,在大范围的规划中使用遥感数据,可以省时省力。 根据卫星像片所呈现的图像,得到规划对象总体的基础数据(如植被空间分布图、水系分布图),这样就大大减少了实地调查进行数据采集的工作量。有了基础数据以后,就可以根据需要,加工得出专业上需要的数据。

可选取最近几年的高分辨率SPOT或TM影像图、地形图、林相图及GPS野外调查的数据作为数据的来源。利用ARCGIS软件对遥感数据进行几何校正,空间增强和辐射增强等处理,将GPS在地面调查的样点和植被类型显示在视窗上,利用AOI选取模板进行训练,根据制定分类体系划分景观类型,对训练模板的可能矩阵进行评价,结合已有资料和野外调查数据,以目视解译和外业调查的结果为辅,对分类效果进行评价检验并根据评价结果进行监督分类,将分类后数据经过聚类、统计过滤除去一定面积的斑块,在ARCGIS中进行数字化,生成各景观类型的多边形矢量数字文件,建立拓扑关系后,生成各类景观专题图,对各区进行统计,得到景观分类图和各种景观类型专题图,在此基础上,对数据进行综合分析,然后对沟域地形图进行数字化并生成数字高程模型DEM,为沟域景观因子的选择和遥感数据的叠加奠定基础。

运用地理信息系统[23](GIS)原理及技术利用ARCGIS软件进行分析评价。在沟域景观生态规划中主要用到叠置技术,对多种类型的空间数据同时进行各种相关运算,系统化的分析评价。此外动态分析和模拟,通过对不同时段所得到的遥感数据进行分析,监测和分析沟域景观的动态过程[2-3]。

在对沟域进行景观生态规划时应该遵循以下原则:(1)整体性原则:充分利用3S技术和系统方法原理论,协调各类型景观同整个区域景观关系,实现整体上的协调发展;(2)尺度原则:从沟域景观单元出发,考虑沟域景观的规模、破碎化等因素,根据其合理的尺度规模进行界定;(3)自然景观优先原则:在保证经济、信息流畅的同时,充分尊重自然生态过程,保护一些具有生态价值的基础上,利用两个主要影响因子即主成分载荷,从土地的利用现状、沟域景观空间分布以及地质地貌和土地利用类型出发,结合外业调查和实际沟域景观格局现状,对北京沟域进行景观生态规划。

2.2 “3S”技术在沟域信息管理中的作用网络技术的高速发展使地理信息系统应用范围更加广阔,目前在城市规划、土地管理、交通、电力等领域得到广泛应用。地理信息系统具有采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据等功能,利用“3S”技术构建沟域经济[11-13]地理信息平台,将全北京市沟域生态规划状况以数字化地图方式呈现,使人们可以方便的实现浏览、查询、分析等功能,构建沟域经济效益属性数据库,对沟区经济收入统计、核算、报表输出,实现经济效益的动态分析。

WebGIS,就是基于Internet技术的地理信息系统(GIS),随着Internet技术在全球范围内的飞速发展和人们对地理信息系统(GIS)的应用需求,利用Internet在Web上空间数据,为用户提供空间数据浏览、查询和强大的分析功能,对沟域各种资源深入挖掘,运用空间分析的功能,从宏观上指导沟域经济规划方案,使得资源发挥最大优势,创造最大的效益。WebGIS是基于浏览器/服务器模式的地理信息系统,因此,WebGlS不但具有大部分乃至全部传统GIS软件具有的功能,而且还具有利用Internet优势的特有功能,即用户不必在自己的本地计算机上安装GIS软件就可以在Internet上访问远程的GIS数据和应用程序,进行GIS分析,这是发展WebGIS服务沟域经济的最大亮点,因为,沟域区域用户多是农民,基于农民的文化技术水平等因素,使用Internet向沟域用户提供沟域现状信息、专家指导方案、同时也可以收集用户反馈的建议信息。

系统基础地理空间数据主要是各年中高分辨率的遥感数据,大面积区域可用中等分辨率遥感影像,而针对某一特定沟域则需要高分辨率遥感影像。为了实现地理信息的真正共享和开放性,利用Intnernet技术,建立包含丰富的空间拓扑关系的数据库,可采用面向对象数据库模型,实现地图的自动录入和校对,可以节省大量的人力、物力和财力,促进沟域经济系统WebGIS服务应用的推广。采用面向对象数据库管理GIS数据,可以实现复杂数据类型的描述,数据间关联语义的管理等等。

利用WebGIS技术构建北京沟域经济地理信息系统[14-18]是为了实现都市农业的信息化发展的大目标,更是为了促进北京市沟域经济的快速、健康的发展。运用其空间信息量测与分析、统计分析、地形分析、网络分析、叠置分析、缓冲分析、决策支持等功能,深度挖掘可开发区域资源,建设出更多有创意有价值的项目,不断提升区域经济的发展品质和潜力,创造更多经济、文化和生态价值。

2.3 “3S”技术在三维可视化模拟中的作用沟域经济发展涉及的的沟域景观模拟、建筑物模拟、地下管线的3D显示、道路桥梁的三维景观实体以及地形地貌显示等,都强调了三维信息以及三维景观实体间关系的表达,对这些建设项目的三维空间信息进行处理、分析和挖掘来实现项目状态的现势数字三维可视化表达,可以更加准确真实地表示现实中沟域建设的发展情况,而这些数字三维表达都需要通过虚拟现实技术来实现。

虚拟现实[19-22],或虚拟实境(Virtual Reality),简称VR技术,是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身临其境一般,及时、没有限制地观察三度空间内的事物。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统,虚拟现实的最大特点是:用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作,改变了过去人类除了亲身经历,就只能间接了解环境的模式,从而有效的扩展了自己的认知手段和领域。另外,虚拟现实不仅仅是一个演示媒体,而且还是一个设计工具,它以视觉可视化形式产生一个适人化的多维信息空间,为我们创建和体验虚拟世界提供了有利的支持。

建立模型所需要的大场景三维数据,主要是指沟域范围地形地貌的三维数据,主要是高分辨率的遥感影像,如分辨率为0.61米的QuickBird等,叠加数字高程模型图(DEM),生成三维地形数据;对于沟域范围内的道路、桥梁和建筑物等三维数据,可以通过数字摄影测量技术获取立体像对的方法,也可以通过三维激光扫描测量系统集合全站仪进行地面测绘获取空间坐标和高程;对于树木和雕塑等以点形式存在的地物,通过GPS采集地物的坐标;建筑物及树木的纹理通过拍摄大量照片来获取。分别对沟域建筑物、地形、天空、树木进行场景建模,使其能形象的反应真实场景,最后明确场景的层次关系,完成沟域三维可视化模拟。

信息技术的应用是都市农业现代化的客观要求和发展趋势,尤其虚拟现实是计算机技术农业应用的更高境界,都市农业信息产品将会成为今后服务“三农”的新产品。

3“3S”技术在沟域经济发展中的前景

沟域经济概念提出后,几年来,有力推动了京郊山区经济的发展,对于农村产业结构的调整起到了积极作用。但是,由于这一理念还处于初步实施阶段,所以存在一些问题。现在我市对沟域的开发利用不仅数量不多,质量也不高;在所开发经营的沟域中,缺少整体把握和规划,随心所欲,没有长远打算,资源综合效能不高;环境破坏、水体污染等现象也很明显。因此,在沟域经济发展上,必须整合各种资源和生产要素,制定科学有效的沟域生态规划方案,在保护好生态环境的同时,实现效益最大化。

“3S”技术集RS、GPS、GIS为一体,在沟域高分辨率遥感影像获取、沟域地形精确定位、沟域地理信息管理、沟域三维可视化模拟等方面发挥了巨大作用[9]。随着遥感技术的进一步发展,将会出现更加高清度的遥感影像图,对于沟域的地形研究将更加准确;GPS导航技术的革新和测绘仪器的进步,将使沟域空间定位更加精确;地理信息系统的发展将使系统功能更加全面,在沟域生态规划、适宜性评价、生态价值评估和沟域环境动态监测、流域治理等方向可以快速准备的进行评定,以解决当前沟域经济发展中缺乏合理规划、环境污染、生态破坏等问题;计算机虚拟技术的发展将使沟域三维化更精确、更逼真,人们可以不用实地去考察就能在一台计算机上对整个沟域的规划设计一目了然。

在“3S”技术的科学手段支持下,着手对沟域资源进行系统摸底调查,对具备一定发展条件的沟域进行发展规划设计,拿出具体的开发方案。通过“统一规划,政府扶持,集体塔台,农民主体和社会参与”这样一种模式,建设内容多样、产业融合、特色鲜明的沟域产业带,逐步把我们山区建成生态环境良好、基础设施完备、绿色产业兴旺、社会事业发达、山川景色秀美、人们生活安康的新山区[24-31]。“沟域经济”正把北京山区变成生态环境良好、基础设施完备、绿色产业兴旺、社会事业发达、山川景色秀美、人民生活安康的宜游更宜居的圣地。而“3S”技术通过Internet传播给更多的人,服务于更多的人,用信息技术中的新技术促进首都城乡一体化总体目标的早日实现。

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[11]李彬,顾崇华.“沟域经济”成北京农村崭新发展模式[N].农民日报,2009-3-3.

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篇9

关键词：岩土工程；勘察设计；数字化系统；方案；技术

中图分类号：U445.5文献标识码：A

一、我国岩土工程勘察的现状

在工程设计过程中，岩土工程勘察是重要的环节之一，是对工程地质的断层、地形、地貌以及地下水位等资料的调查搜集。就目前实践状况来看，岩土工程勘察信息是对地质情形的静态表达，难以实现对地质参数的动态和多维反映，不能满足岩土工程空间分析对信息的要求。近年来，我国经济社会建设的加快使得岩土工程勘察设计快速发展，技术水平有了很大的提高。特别是随着计算机网络和现代科学技术的进步和广泛应用，我国岩土工程勘察设计发展迅速，岩土工程勘察设计的数字化得到了推广。但在实际实践过程中，我国岩土工程勘察设计尚未完善，仍面临着诸多问题和困难，主要表现在：勘察资料过于地质化、岩土工程勘察设计数字化系统综合能力差、岩土工程勘察设计数字化系统的空间分析能力缺失、研究成果与实际应用脱节。

二、岩土工程勘察设计数字化系统方案分析

岩土工程勘察设计数字化系统是在结合计算机网络和现代先进技术的基础上，对岩土工程信息进行勘察的有效手段。就岩土工程勘察设计数字化系统的方案制定来看，可以从以下两个方面进行分析：

（一）岩土工程勘察数字化

数字化就是将一些分散而多种多样的要素或单元合并组合成一个更加完整或协调的整体。岩土工程勘察数字化系统是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术，通过计算机及其软件，把一个工程项目的所有信息有机地集成起来，建立综合的计算机辅助信息流程，使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变，作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化，逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。

（二）岩土工程数字化系统的组成

岩土工程数字化系统的组成。岩土工程勘察数字化系统涉及的地理信息系统、数据库、计算机图形学、地质学、地质统计学、地质建模、AutoCAD和Word自动化等一系列技术，他们以岩土工程勘察、设计规范作为相互联系的基础组成一个系统工程

三、岩土工程勘察数字化模块技术分析

岩土工程勘察设计数字化系统的应用能够实现岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化以及岩土工程勘察数据库的设计，有效解决了传统岩土工程勘探中由于数据内容的复杂性和形式的多样性造成的处理困难。在具体运行过程中，岩土工程勘察数字化的实现将地质统计学的相关基础理论与现代技术进行融合，采用科学合理的手段和方法。本文就岩土工程勘察主要数字化模块技术的实践，从以下几个方面进行了简要分析：

（一）GIS在岩土工程勘察中的应用

虽然GIS和岩土工程勘察设计一体化有区别，然而二者也有一定的相似之处，即二者皆涵盖和空间坐标相关的信息，GIS注重空间信息的采集与分析，而岩土工程勘察设计一体化注重空间信息的分析与决策。一般来说，和以往岩土工程勘察设计技术相比，GIS具有强大的数据采集与处理能力、形式与内容上复杂多样性、较强的可视化操作功能及空间分析能力等优势。

（二）岩土工程建模

一般来说，多样化的场地地层构造皆能够抽象为点、线、面及体4种要素的集成。场地地层在空间上都需要一定的地点与范围，空间关系、属性及空间等特征是场地地层的重要基本特征。场地地层的数字模型包括准备、简化假设及建模等阶段，具有确定性、可视化及可修改性等特点，其中场地地层建模过程为：现场勘察资料的采集、地质与变量描述、空间分析。在场地地层建模中一般常用的方法是表面模型法，此外还有数字模型法与图示模型法。

（三）数据库建设

岩土工程勘察设计是一项系统性工程，需要涉及到信息的共享，因此，构建高效经济的数据库显得尤为重要。岩土工程勘察数据常常具有空间性与多源性的特征，一般数据库技术是很难实现对这些数据的处理。随着GIS、计算机图形学及空间科学的发展，这为复杂的空间数据采集、存储及分析建模提供了重要的条件。基于地理信息系统的岩土工程勘察数据库的出现为岩土工程领域复杂的数据管理，空间数据分析提供了高效快捷的手段，目前，以GIS技术支持的数据库技术已经应用到地质学的众多领域。

四、结语

岩土工程勘察设计数字化系统是现代工程设计的重要工具，能够为岩土工程勘探提供动态、多维、有效的地质数据信息。目前，我国岩土工程勘察设计数字化系统建设已得到了高度重视和广泛推广，但相关技术的不成熟和系统功能的不完善，使得空间分析能力的不足、勘察信息数字化程度不够成为了我国岩土工程勘察设计中存在的重要问题。这就要求必须深化研究，采取有效措施确保岩土工程勘察设计流程的数字化，从而解决岩土工程勘察数字化问题，实现岩土工程勘察设计的一体化，以推动我国工程设计的发展。

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摘  要  集成空间信息到关系型数据库，使得关系型数据库能更有效地为企业业务需求服务。本文对空间数据的概念、空间数据库的建立、webgis的功能特点、体系结构及关键技术进行了分析和探讨。     关键词  空间信息服务；空间数据库；webgis   1 引言     基于关系型数据库（rdbms）来进行空间数据的存储和管理，目前已经为构建空间数据库的主流技术。mapxtreme 2004 提供了空间服务器访问。这是一项强大的功能，允许开发人员连接到存储在空间服务器（例如，在 microsoft sql server、informix 或 oracle spatial 数据库上运行的 mapinfo spatialware）中的实时数据。空间服务器允许公司将其地图数据存放在企业数据库中，以便集中管理并获得更高的安全性。spatialware 这样的空间服务器为公司的空间数据提供了高级查询处理和提高的性能。     近年来，随着计算机技术的进步，地理信息系统也得到了飞速的发展，各种各样的地理信息应用系统建设很快，具有覆盖面广、层次多、规模大的特点。与此同时，gis软件的网络化应用也得到了很大的发展，用户对于webgis的需求也越来越大。webgis有利于充分利用计算机资源，增强协同处理业务的能力，进行业务监控，方便查询和统计。 2 空间信息简介 2.1 空间数据的特征     数据是信息系统的基础，一般认为数据是信息的载体，信息是数据的内涵。利用计算机来处理数据，提取信息是信息系统的基本功能。gis处理的主要是和空间位置、空间关系有关的数据，即空间数据。一般来说，空间数据具有以下基本特征：     空间性：这是空间数据最主要的特性。空间数据描述了空间物体的位置、形态，甚至需要描述物体的空间拓扑关系。例如描述一条河流，一般数据侧重于河流的流域面积，水流量，枯水期等。而空间数据则侧重于河流的位置、长度、发源地等和空间位置有关的信息。复杂一点的还要处理河流与流域内城市间的距离、方位等空间关系。空间性是空间数据区别于其他数据的标志特征。     抽象性：空间数据描述的是现实世界中的地物和地貌特征，非常的复杂，必须经过抽象处理。不同主题的空间数据库，人们所关心的内容也有差别。所以空间数据的抽象性还包括人为地取舍数据。抽象性还使数据产生多语义问题。在不同的抽象中，同一自然地物表示可能会有不同的语义。如河流既可以被抽象为水系要素，也可以被抽象为行政边界，如省界，县界等。     多尺度与多态性：不同的观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况下就会有形态差异。最典型的例子有：就形态而言，任何城市在地理空间中都占据一定范围的区域，因此可以认为其是面状地物，但在比例尺比较小的空间数据库中，城市是作为点状地物来处理的。     多时空性：gis 数据具有很强的时空特性。一个gis 系统中的数据源既有同一时间不同空间的数据系列；也有同一空间不同时间序列的数据。不仅如此，gis 会根据系统需要而采用不同尺度对地理空间进行表达。gis 数据是包括不同时空和不同尺度数据源的集成。 2.2 空间数据库的建立 2.2.1  安装mapinfo professional、mapxtreme、spatialware     spatialware提供了以下几种特征和益处：①使空间数据和属性数据的完全集成。②使microsoft sql server和mapinfo professional以c/s结构紧密集成。③使sql server可以存储、访问.tab文件。④提供关系数据库的所有优势，如：安全性、稳定性、多用户访问、并发控制、备份。⑤创建空间数据类型（st_spatial）和操作空间数据的函数、存储过程。      mapinfo professional提供了以下几种特征和益处：①提供基于图形用户界面的查询操作。②提供地图图元的显示、编辑、分析功能。③提供安全数据检索、操作的odbc功能。 mapxtreme 2004 包括以下组件和功能：①产品框架：mapxtreme 2004 对象模型，与 .net 框架兼容。②开发环境工具：mapxtreme 2004 为开发人员提供了可以在 visual studio.net 中使用的控件、对话框以及模板，用于开发 windows 应用程序（使用 windows 窗体）和 web 应用程序（使用 asp.net）的。开发人员可以利用对象模型将这些组件进行扩展，从而获得更高级的功能。③强大的地图绘制和分析能力：先前版本 mapxtreme 和 mapx 中提供的所有功能和操作现在仍然可用，其中包括创建地图、显示、对各种源的数据访问、主题地图绘制、光栅和网格处理、对象处理和表示。④规模可伸缩的基础结构：mapxtreme 2004 提供了对象池和缓存功能，开发人员可以使用这些功能按不同的性能要求对 web 应用程序进行精细调整。 2.2.2 创建数据库 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 空间化数据库     在sql server的查询分析器中执行以下的存储过程：          exec sp_spatialize_db          go     空间数据库可以接收、操作空间数据。空间化过程中创建了一个存储关于可空间化表的元数据的注册表（mapinfo_mapcatalog）。 2.2.4 创建新表     create table geotable (     sw_member integer not null identity primary key,     sw_geometry st_spatial)     go 2.2.5 空间化表 exec sp_sw_create_rtree 'dbo','geotable','sw_geometry','sw_member',null,200,10000 go 3  基于空间数据库的webgis 3.1  webgis的体系结     webgis是internet技术应用于gis开发的产物。由于国际互联网（internet）的迅速崛起，使得web技术成为高效的全球信息技术。因此，利用internet技术在web上地理信息，就能从/network/">网络带宽、计算机性能等一系列资源状况，将gis应用按照功能分布到不同的节点上，如分布到多台服务器上或是将一部分简单应用分布到客户机上，复杂的应用仍交给服务器执行，这样可以大大提高gis软件的性能。

（4）空间数据的分布性。空间数据可以根据其本身具备的空间特征存储在最适宜的位置上，从而大大简化了对空间数据的管理。

图1 webgis体系结构 3.2 关键技术 3.2.1 访问远程空间数据     mapxtreme 2004 应用程序可以“实时”访问 dbms 数据，可以使用 mapinfo.data 命名空间中的 tableinfoserver 类，从 dbms 中的数据添加表。主要代码如下： 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提供了操作空间数据的函数，使得操作空间数据库中的空间数据和操作属性数据一样方便,如：     insert into geotable(sw_geometry) values( ‘st_spatial(st_point(-111.11,44.44)’) 3.2.2  运用缓存     根据本地文件位置，应用程序可以从远程数据库访问 mapxtreme 2004 图元。为了避免每次对地图进行动作时都要从数据库中读取这些记录， mapxtreme 2004 可以把这些记录临时存储在缓存中。这可以限制应用程序和远程数据库之间的调用次数。可对服务器表中的记录（即绘图、主题、标注等）进行缓存以提高应用程序性能。在读取服务器表数据读取并将其绘制到 map 窗口时，可在内部对其进行缓存。所有后续重绘都从缓存中读取，而不是进入服务器数据库获取同样的数据。缓存能够显著提高重绘性能。通过为 tableinfoserver 对象的 cachesettings 属性指定值来添加服务器表并且该服务器表是默认的 on 时，可以启用缓存。该属性有四个可能的值：on、off、all 和 user，默认情况下为 on。 参数 说明 off 值 'off' 表示表将根本不使用缓存。所有数据操作将直接进入数据库服务器。 on 缓存被启用，并且表自动执行基于地图视图（中心或缩放）的缓存。用户还可以通过缓存约束对象来控制缓存。 all 整个表被缓存。使用该选项，表的数据只需从服务器检索一次，以后就可以从本地进行访问。要刷新缓存中的数据，请对该表使用 refresh 方法。 user layerinfo cache 参数的值 user 表示应用程序创建了缓存，但只有应用程序开发人员指定的那些记录放入缓存中。 4  结束语     webgis技术是gis系统与internet技术相结合的成果，通过利用internet 技术，gis能更灵活方便地为用户服务。而基于rdbms的空间数据库技术为webgis的建设提供数据支持，使其访问空间数据和属性数据的能力完美地集成，提高远程访问数据的能力。基于空间数据库的webgis必然带领gis技术进入一个革新的时期。 参考文献 1 陈述彭，鲁学军，周成虎. 地理信息系统导论. 北京市：科学出版社，2000.1 2 郭仁忠．《空间分析》．武汉市：武汉测绘科技大学出版社．1997 .1 3 赵霈生，杨崇俊．web－gis的设计与实现[j]. 中国图象图形学报，2000.5 4 宋关福等。webgis—基于internet的地理信息系统.中国图像图形学报，1998.3