地理信息系统的基本内涵范文

导语：如何才能写好一篇地理信息系统的基本内涵，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 功能 应用

中图分类号：TP274.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0098-01

地理信息系统的外观，表现为计算机软硬件系统。其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。当具有一定地学知识的用户使用地理信息系统时，所面对的数据不再是毫无意义的，而是把客观世界抽象为模型化的空间数据。用户可以按应用的目的观测这个现实世界模型的各个方面的内容，将自然过程的分析和预测的信息，用于管理和决策，这就是地理信息系统的意义。地理信息系统通过软硬件结合，可实现大量的功能，并且得到了广泛的应用。

1 地理信息系统具有以下几项基本功能

1.1 数据采集与输入

数据采集与输入，就是在数据处理系统中将系统外部的原始数据传输给系统内部，并将这些数据从外部格式转换为系统便于处理的内部格式的过程。数据输入有多种方式，主要为图形数据输入，栅格数据输入，测量数据输入属性数据输入。

1.2 数据与管理

即将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。其存储方式与数据文件的组织密度相关，关键在于建立记录的逻辑顺序，即确定存储的地址，以便提高数据存取的速度，属性数据管理一般直接利用商用关系数据库软件进行管理。数据管理是GIS数据管理的核心[2]。

1.3 空间查询与分析

空间查询与分析是地理信息系统的核心，是最重要的功能，也是它有别于其他信息系统的本质特征。其主要包括数据操作运算、数据查询检索与数据综合分析。数据查询检索从数据文件、数据库或存储装置中，查找和选取所需的数据。综合分析功能可以提高系统评价、管理和决策的能力。

1.4 空间决策支持

空间决策支持是应用空间分析的各种手段对空间数据进行处理变换，已提取出隐含于空间数据中的某些事实与关系，并以图形和文字的形式直接地加以表达，为现实世界中的各种应用提供科学合理的决策支持。空间决策支持克服了缺少对复杂空间问题决策的有效支持能力，扩展了地理信息系统传统的空间数据获取、存储、查询、分析、显示、制图、制表的功能。

2 地理信息系统应用

2.1 资源清查

资源清查是地理信息系统最基本的职能，其主要任务是将各种来源的数据汇集在一起，并通过系统的统计和覆盖分析功能，按多种边界和属性条件，提供区域多种条件组合形式的资源统计并进行原始数据的快捷再现，为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据。

2.2 城乡规划

城乡规划中要处理许多不同性质和不同特点的问题，它涉及资源、环境、人口、交通、经济、教育、文化和金融等多个地理变量和大量数据。地理信息系统的数据库管理有利于将这些数据信息归并到同一系统中，最后进行城市与区域多目标的开发和规划，包括城镇总体规划、城市建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置及城市环境的动态监测等[3]。这些规划功能的实现，是以地理信息系统的空间搜索方法、多种信息的叠加处理和一系列分析软件加以保证的。这对于加快中心城市的规划建设、加强城市建设决策科学化的要求，利用地理信息系统作为城市规划管理和分析的工具，具有十分重要的意义"

2.3 土地调查

土地调查包括土地的调查、登记、统计、评价和使用等。土地调查的数据涉及土地的位置、房地界、名称、面积、类型、权属、地价、税收、地理要素及其有关设施等内容。借助地理信息系统可以进行地籍数据有关操作，同时还可以为有关的用户提供所需的信息，为土地的科学管理和合理利用提供依据。因此，它是地理信息系统的重要应用领域。

2.4 交通应用

地理信息系统在交通领域的应用，目前主要体现在许多交通部门都应用了交通地理信息系统，其基本功能包括编辑、制图和显示及测量等功能，主要用于对空间和属性数据的输入、存储、编辑及制图和空间分析等。交通地理信息系统的功能还包括叠加、动态分段、地形分析、栅格显示和路径优化等。其中，空间分析功能是地理信息系统软件的核心，叠加分析、地形分析和最短路径优化分析等功能是为空间分析服务的。交通地理信息系统通过地理信息系统与多种交通信息分析和处理技术的集成，可以为交通规划、交通控制、交通基础设施管理、物流管理、货物运输管理提供操作平台。

2.5 通信业中的应用

由于通信的各种资源和地理信息密切相连、不可分割，两者必然要发生联系。地理信息系统在通信中有诸多应用。建立基于地理信息系统的通信资源管理系统是实现基于地理信息系统的网络规划预算、工程设计、建设及施工管理、运行维护、控等的计算机管理一体化的基础；利用地理信息系统进行市场分析和预测，降低成本，提高效益；为网络滚动规划提供大量的数据资源；地理信息系统还能够为网络的建立提供资源分析，提高通信质量。

3 结语

广泛的应用领域对地理信息系统提出了不同的要求，促进了地理信息系统技术的迅速发展。此外，计算机技术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、图像处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中，可为地理信息系统增加全新的更为智能、多元化的功能，其应用范围也会不断扩展。

参考文献

[1]李斌兵.移动地理信息系统开发技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.

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[关键词]地理信息系统；工程测量；应用

中图分类号：P208；TB22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0236-01

现代工程项目一般具有规模大、精度高、施工环境复杂等特点，为了满足工程建设的这些实际需求，就要对传统的工程测量技术进行革新和完善。随着电子信息技术的全面发展，电子信息技术与工程测量相结合，不断提高测量的效率和质量，这构成了现代工程测量技术的新领域。地理信息系统由于其系统功能和数据处理管理功能的的强大，在工程测量中得到了广泛的应用，本文将对地理信息系统在工程测量中的应用进行探讨。

一、地理信息系统的概述

1.地理信息系统的涵义

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种具有重要意义的空间信息系统，这种系统在计算机技术的支持下对地球空间中的地理数据进行收集、储存、整合、管理、显示，从而为理论研究或相关行业的发展提供支持，它一般由五大要素构成，即系统使用人员、地理信息数据、计算机硬件、分析软件和过程。地理信息系统的主要功能是现实地理信息的专业化数据管理，从其根本属性来讲，该系统是一个具有集中、存储、分析和显示地理参考信息的计算机系统。地理信息系统进过改进和功能的完善可以在科学研究、资源管理、发展规划等领域发挥极好的效果

从地理信息系统运作的内涵来讲，它是一个经过计算机程序和地理数据相互作用有机结合的空间信息模型，在满足用户的信息需求时它的意义才能充分显现出来。该地理信息模型对现实的地球空间和实际地理情况进行了结构化的抽象和模拟，用户根据其实际要求对模型进行观测，并从中提取实际需求的数据，为管理和决策提供信息依据。

2.地理信息系统的功能

随着科学技术的不断发展，各种地理信息系统软件相继出现，但对其应用进行研究，可以归纳出以下两项内容：一是通过GIS系统对用户数据进行处理；二是以GIS为基础，开发出符合用户需求的地理信息软件系统。具体功能如下所述：

1）分析评价与预测功能。GIS系统不仅能够实现对地理信息的提取和存储，同时也可以根据不同地区的实际地理情况建立起相应的模型，并且通过科学的算法从中获取相应的评价结果，以此为各项测量活动提供必要的数据参考。这些发展结果的形式主要为函数和命令，进而对未来结果做出一定的定量与趋势预测，并能预测自然过程中的最终结果，将这些数据与特殊倾向可能出现的后果和各种决策方案产生的效果进行对比，能够做出最优决策，从而最大程度上避免风险的发生。

2）空间的分析和查询功能。良好的人机界面是实现简便化和人性化操作的前提，为了方便和利于工作人员对空间地理信息进行管理，地理信息系统通常运用分层建构的方式完成数据库的建立。该方式的最大优点是在进行数据采集输入时采用原始图像，并且使用经过空间操作的图样来表示信息分析和查询的结果，从而保证了经过处理的空间图像和原始图像具有相同的格式和可视效果。

3）开发具有特定功能的软件系统。其主要内容有数据挖掘模块、地质变量信息的提取模块、图像处理模块、物探数据的处理模块及综合预测模块等，其中地质变量信息的提取模块通过使用MAPGIS中的输入函数和空间功能对整体函数进行分析，使该软件系统目前已基本成形

4）数据输出功能。信息的输出形式和输出效率是影响系统实用性的重要因素，地理信息系统在输出功能上进行了改进，使其能够满足现今社会的要求并提高了工作效率和精度。地图制图是地理信息系统的一个重要功能，也是衡量地理信息测量技术水平的重要指标。通过先进的数据输出功能，能够极大提高地图制图工艺水平，节省了人力资源和物质成本，具有重大的经济效益和社会效益。

二、地理信息系统技术在工程测量中的应用

地理信息系统侧重于对地理数据的分析处理，而工程测量侧重于信息的收集，但两者都属于测绘技术。将地理信息系统技术应用于工程测量中能够实现工程项目整体质量的提升。

1.保证系统环境的稳定性和正确性

工程测量中的地理信息系统要处理很多数据信息，如何确保系统环境的稳定性和正确性成为应用系统过程中工作人员必须要重视的问题。所以，应在满足工程测量基本要求的同时，为地理信息系统配置优质、功能强大且稳定的硬件或软件是保障信息处理正确性和系统处理速度的重要手段。为了满足上述要求，我们可以参照以下五点：一是工作人员配置环境过程中应注重周围环境是否稳定、是否具有高性能、是否达到高效率的条件；二是应保障系统具备强大的连接广域网和局域网的能力；三是系统必须具有较高的性价比和兼容性；四是使系统环境具有可扩展性，这也是保障设备长期使用不间断的前提条件；五是使环境具备良好的安全性，这也是保障系统安全和数据安全的重要手段。

2.硬件环境

GIS系统对运行环境的要求比较高，需要要具备较高的综合配置才能够满足其运行的要求。而从客户端的角度来看，对于硬件运行环境的要求就相对较低，只要能够完成数据的输入、查询、输出等基本功能便可，所以设备配置环境无需很高，满足要求即可。但客户端的主要工作就是浏览网页，所以配置显示器时工作人员必须考虑该设备是否能够达到良好的浏览效果，最好选用一些质量过硬、显存和像素较高的显示器。

3.软件环境与网络环境需要畅通

如果地理信息系统技术的硬件要求达标，那么配置软件环境的好坏直接影响了系统运行是否稳定。为了能够充分发挥地理信息系统的重要功能，保障数据读取过程中的流畅和上传下载过程中的有效性，对网络和软件环境的畅通性提出了更高的要求。工作人员在对网络配置进行选择时，为了满足相应要求必须提供足够的宽带。调制解调器、路由器及HUB这些部件共同组成了网络运行环境，网络环境完善后，工作人员还需选择合理的协议，例如IPX、TCP/IP协议等。

4.特定功能的系统模块

为了适应工程测量的实际需求，需要开发出具有特定功能的系统模块，目前地理信息系统要建立和完善的有四种模块：第一是对地图进行管理的系统功能模块，地图是工程测量的重点内容，该模块要能够实现较强的地图编辑和图库管理功能，对不同格式的地图进行准确的转换，检测样本地图中出现的误差并进行及时的纠正等等；第二是辅助做图的模块，地质图纸是工程建设和运行的基本依据，地理信息系统要能够辅助人工将图像直观形象的予以描述，提高工作人员的工作效率和精确度；第三是进行设备管理的模块，地理信息系统的整体运行和外设功能的操作能够减小系统数据分析和运行中的偏差，并且能够对相关数据进行修复性处理；第四是电网分析模块，该模块在地理信息系统的分析功能已经具有的数据和电网图的基础上，可以精确测量出软件系统的平稳性、组抗性，进一步加增强对工程项目决策的实际作用。

三、结束语

工程测量工作中应用地理信息系统技术能够很大程度上减少工作人员的工作量，提高工作效率，因此，需要进一步推动该项技术的快速发展，为社会创造更多的经济效益。

参考文献

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关键词：GIS；发展；演化

一、前言

地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）是一种专门用于采集、存储、管理、分析、和表达空间数据的信息系统。其既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，也可看作是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。

二、GIS的提出和迅速发展

50年代，由于电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量与地图制图学中的应用，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存贮和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据，并希望通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这样就导致了地理信息系统的问世。

1956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS），用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R.T.Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个GIS—加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件。但是，由于当时计算机技术水平不高，存储量小、磁带存取速度慢，使得GIS带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。当时的系统能实现手扶跟踪数字化地图，进行地图数据的拓扑编辑，分幅数据的拼接，并发展了基于栅格的操作方法。

进入70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备—磁盘的使用，为空间数据的录入、存贮、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能，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。GIS这一技术成为一个引人注目的领域。

三、80年代的GIS—地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）

80年代是GIS在理论、方法和技术上取得突破与趋向成熟的阶段。由于大规模和超大规模集成电路的问世，推出了第四代计算机，特别是微型计算机和远程通讯传输设备的出现，为计算机的普及应用创造了条件，加上计算机网络的建立，使地理信息的传输效率得到极大的提高。另外，软件开发工具的广泛应用和数据库技术的推广，推动了GIS的数据处理能力、空间分析功能、人机交互对话、地图的输入、编辑和输出技术的进一步发展，并逐步走向成熟。GIS的应用从解决基础设施的规划（如道路、输电线等）转向更加复杂的区域开发问题。当时，GIS已跨越国界，在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题（如全球变化、全球沙漠化监测等）。因此，国际著名的GIS专家，即前面提到的R.T.Tomlinson认为：“如果70年代是GIS发展的巩固时期，那么80年代则是国际上GIS发展具有突破性的年代”。这个时期，GIS还保留有地理信息系统（GeographicInformationSystem,GIS）的含义和意思。

四、90年代的GIS—地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）

地理信息系统技术的应用大大提高了人类处理和分析大量有关地球资源、环境、社会与经济数据的能力，而地理信息系统技术及其应用的进一步发展则必须以地球信息机理理论为基础。陈述彭院士在论述地理信息系统发展时强调了对于地球信息基础理论的研究，并指出地球信息基础理论的实质内容：地理信息系统已不仅仅限于物质流与能量流的信息载体，而且包括研究地学信息流程的动力学机理与时空特征、地学信息传输机理及其不确定性(多解)与可预见性等；并认为：Geo-Informatics不同于Geomatics，在于这个Info还包括很多地学规律，其分析模型必须以地学为基础。

Goodchild于1992年提出地理信息科学(GeographicinformationScience)的概念。地理信息科学主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存贮、提取以及管理和分析过程中所提出的一系列基本问题，如数据的获取和集成、分布式计算、地理信息的认知和表达、空间分析、地理信息基础设施建设、地理数据的不确定性及其对于地理信息系统操作的影响、地理信息系统的社会实践等。地理信息科学的提出是地理信息系统技术及应用发展到相当水平后的必然要求，它是在人们不再满足于仅仅利用计算机技术来对地理信息进行可视化表达及其空间查询，而强调地理信息系统的空间分析和模拟能力时产生的；它在注重地理信息技术发展的同时，还注意到了与地理数据、地理信息有关的其他一些理论问题，如地理数据的不确定性、地理信息的认知以及社会对于地理信息技术运用于实践的认可等。由此可见，地理信息科学在地理信息技术研究的同时，还指出了对于支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。世纪之交，由于地理信息系统的应用日益广泛，加上航空和航天遥感、全球定位系统、数字网络(Internet)和地理信息系统等现代信息技术的发展及其相互间的渗透和整合，逐渐形成了以地理信息系统为核心的地球空间信息集成化技术系统，为解决区域范围更广、复杂性更高的现代地学问题提供了新的分析方法和技术保证；同时，这些现代信息技术的综合发展及其应用的日益深广，掀起了全球变化研究与对地观测计划的新高朝，于是时势造英雄，促使一门新兴的交叉学科“地理信息科学”的脱颖而出。这个时期，GIS己经渐变地含有地理信息科学（GeographicInformationScience,GIS）的含义和意思。

五、现在的GIS—地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)

近年来，随着地理信息产业的建立和地球数字化产品的普及应用，GIS的发展进入到各行各业乃至各家各户的用户时代，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。这个时期，社会对GIS的认识普遍提高，需求大幅度增加，地理信息系统已成为许多机构（特别是政府决策部门）必备的工作和决策咨询系统。国家级乃至全球级的地理信息系统已成为公众关注的问题，地理信息系统已被列入“信息高速公路”计划，也是美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略的重要组成部分。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。

近来，个人数字助理（PersonalDigitalAssistant,PDA）、移动电话的普及给新的应用创造了许多机会。这样的应用有流动工作人员和基于位置服务。流动工作人员，顾名思义，他们工作在远程位置，如客户处、分公司或者野外现场。这些工作人员经常要为完成某项任务下载一段所需的数据，在远端使用这段数据，然后在每天工作结束的时候将改动更新（同步地）到主数据库上。这种场景的一个重要方面是：客户端保留有数据，并以离线方式在本地对数据进行操作。基于位置服务的使用是近年来出现的一个重要趋势，这类服务彻底改变了对用户地理位置的依赖。随着全球定位系统（GPS）的应用，可以很容易确定任何一个客户/使用者的精确位置，并根据用户的地理位置提出最佳解决方案。基于位置服务的影响和重要性促使开放GIS协会（OpenGISConsortium,OGC）提出了开放位置服务（OpenLocationService，OpenLS）,希望能够将地理空间数据和地理操作的资源集成到位置服务和电信基础设施中去。美国联邦政府已于2001年10月颁布了规定：所有蜂窝电话的位置在67%的使用时间里必须是可追踪的，追踪精度为125米。这样，一方面人们总在评述着Internet革命“消灭”了地理的概念，与此同时，对于空间技术的需求却在不断增长。位置服务（LocationBasedService,LBS）的巨大魅力在于通过固定或移动网络发送GIS功能和基于位置信息，从而在任何时间应用到任何人、任何位置和任何设备上。当前，LBS已成为科学研究、技术发展和市场开拓领域共同的热点话题。此时，GIS已朝着地理信息服务(GeographicInformationService,GIS)的方向发展。

六、结论

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一、房地产信息管理系统的开发与设计方案

1.房地产信息管理系统的设计与开发目标

在城市电子地图的基础上，从房地产信息的基本特征入手，探索可行的数据存储结构，可以将房地产普查信息存储到数据库中，实现对房地产信息的集中统一化管理，在房地产企业中，房地产信息管理系统是企业实现主动化办公的重要组成部分。这一系统的建立用于对房地产资料进行查询和检索，并提供直接查询、条件查询、统计分析以及制作各种专题图等功能，系统可以将查询结果以图、文、表并茂的形式进行详细展示，使信息更为直观和清晰。

2.房地产信息管理系统的软件开发平台

房地产信息可以分为两类，一类是表示房子的位置、周边环境等房地产本身的信息，在这些信息中还包含房地产的空间分布数据，另一类是表示房地产的功能、建设日期等属性信息。房地产信息具有显著的空间分布特征，在地理信息系统平台上构建房地产信息管理系统可以更好的对房地产信息进行准确的描绘，同时可以建立房地产信息之间的空间分布关系，实现空间分析的功能。地理信息系统，简称GIS，是在计算机硬件、软件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统，其中，动态更新和空间分析是地理信息系统最为显著的功能。地理信息会随着时间发生变化，利用地理信息系统的动态更新功能，可以对特殊信息进行提取，并实现对信息的及时更新，利用地理信息系统的空间分析功能，可以建立起各种信息之间的空间相关关系。在开发工具方面，MapInfo以其操作简单，汉化程度高等优点在中国得以广泛使用，构建房地产信息管理系统时使用MapInfo作为地理信息系统平台，采用VB编程可以降低开发成本，并便于用于操作。

3.房地产信息管理系统的开发技术

近些年，组件式开发是一大技术热点，这种开发技术可以显著提高软件的开发和生产效率，组件式GIS就是将已有的巨型GIS分解为若干可互操作的自我管理、互相独立的组件，包括数据管理组件、空间查询组件、数据获取组件、主题制图组件和显示组件等，软件开发者只需要用这些组件进行应用软件的组装，便可以实现相应的功能。采用基于组件的方式来开发地理信息系统，具有灵活方便，嵌入性好，功能强大的特点，可以有效减少网络传输的负担，实现了获取和管理多数据源数据等功能，还可以很好的减少系统的体积，降低开发难度，使开发更为灵活和便捷，此外，由于GIS组件良好的嵌入性，软件开发更为简单，也可以显著降低开发成本，目前，组件式GIS已经成为GIS发展的重要方向之一。

4.房地产信息管理系统的开发策略

在GIS平台上开发房地产信息管理系统要注意以下四点：一是从人性化角度出发，提供友好的用户界面，并不断降低用户的操作难度。二是加强地理信息与计算机图像以及多媒体技术的结合，使信息显示更为准确和丰富。三是在实现数据管理能力的同时，实现对空间数据的管理功能。四是使数据格式标准化。

二、房地产信息管理系统的组成以及功能结构

基于地理信息系统平台构建的房地产信息管理系统主要包括以下几个部分：信息查询模块、系统维护模块、统计分析模块、地图操作模块、专题图模块、视频信息模块、全景图模块等。信息查询模块的主要功能是在电子地图上分级显示房地产信息，并实现对房地产信息的查询以及图形和属性数据的交互查询等功能；系统维护模块的主要功能是对基础数据库进行维护，并对房地产信息进行查询和修改等；统计分析模块和专题图模块的主要功能是对基础数据进行统计和汇总，然后运用文字、表格、图像等对统计信息进行直观的反映，并制作各类统计报表与专题图；视频信息模块的主要功能是针对典型的地段，进行全景图显示，同时播放相关的视频信息；全景图模块可以实现鹰眼功能，同时为地图的各项操作提供便利。

三、房地产信息管理系统实现的关键技术

1.空间信息与属性数据库

在地理信息系统中，所操作的只能是实体的数据，它们都有描述其质量、数量、时间特征的属性数据，也有其非属性的数据———空间数据，即以点、线、面方式编码并以（X,Y）坐标串储存管理的离散型空间数据，或者以一些列栅格单元表达的连续型空间数据。地理实体数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性、定量和拓扑关系的描述，每一个坐标编码都代表着房地产的位置信息，而属性数据则是描述空间数据特征的数据，因此在系统设计中，为了提高信息处理的灵活性，可以将两种数据分开存储，空间数据以文件的形式储存在特定的目录下，它的每一个地物都对应着一个唯一的标识码，属性数据存储在属性表中。属性数据库是一种关系型数据库，用来存储和管理属性数据，为了实现空间数据和属性数据库之间的关联，可以采用数据捆绑的方式。

2.多媒体信息

为了更好的展现一些主要地段的房地产信息，设计者在房地产信息管理系统中，将空间信息和多媒体技术与信息管理系统进行了融合，设计了全景图模块和视频信息播放模块。为了实现这一功能，设计者先让系统获取对象的属性，然后在系统中搜索图像以及视频资料，并随之调用视频播放程序或者全景图浏览程序。

3.全景图

房地产信息管理系统为了更好的展示房地产信息，对某些关键地段提供了全景图显示的功能，这些全景图的制作是先利用数码相机获得该地段的独立影像，再结合计算机图像技术生成全景图像，因此用户可以在电子地图上点击观看全景图，此外还可以进一步引入全景俯视导航图，避免用户观看时迷失方向。

四、结语

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关键词：土地管理；地理信息系统；应用；分析

中图分类号：F301文献标识码： A

土地管理是一个相当广泛的概念，包含多种数据，这些数据都具有图形和属性特征。其中，图形数据涉及地籍图、宗地图、土地利用现状图、规划图以及各种应不同要求而制作的专题图等图件资料，它们描述了大量图形目标的空间位置和相邻关系；属性数据则是与这些图形数据相关的说明信息，按不同的实体类型可以分为宗地属性、界址点属性、界址线属性。

土地管理的特色是对土地空间特性的管理，而这种空间特性，恰恰就为GIS的应用提供了广阔的天地：首先，利用GIS的数据采集与编辑、信息查询、数据库管理、统计制图、空间分析等功能，土地工作者可将已编码的空间数据结合起来，确定其地理位置，并可以对空间数据进行逻辑分析和运算；其次，GIS在建立和分析地理对象之间的拓扑关系上具有极其强大的功能，可以对各类地物的属性和它们的空间分布进行科学分析和最优决策；再者，GIS的图形用户界面大方直观、简单易用，用户能够快速熟练地掌握其操作技能，并可以方便地浏览和查询地物的分布特征及其属性信息。此外，GIS在土地管理中的应用可以大大改善土地管理系统中基础数据的收集及管理运行方式，提高土地管理工作的效率。

1 GIS在土地管理中的应用

1.1地籍信息管理

地理信息系统对地籍信息的管理体现在其信息直接反映每一块宗地的特征,它包括宗地的基本信息(位置、面积、利用类别、等级等),权属管理(所有权、使用权、他项权利等),附着物信息(地上、地下建筑及各种设施情况),文档信息(调查原始资料、法律、条例等)和图形信息(地籍图、土地利用现状图等)。地籍信息管理系统的目标是完成土地调查、登记、统计、评价，为地籍管理提供依据，为土地法律咨询提供手段。在城乡地籍管理领域,建立地籍管理系统、城镇地籍管理信息系统、时域地籍信息系统、农村地籍管理信息系统、日常地籍管理信息系统。

1.2土地评价与利用规划

土地利用规划是一个系统工程,起着对土地利用进行控制、协调和监督的作用,使得土地的社会、经济、生态效益达到最佳状态。从内容上说, 土地利用规划包括土地的自然和经济属性的评价和用地需求量的预测。地理信息系统在土地利用规划中可以发挥巨大的作用,尤其是在土地评价方面,可以进行土地资源清查、土地生产潜力分析、土地适宜性评价和土地人口承载力分析。

1.3土地利用动态监测

由于土地利用动态管理信息系统是为城市规划土地管理分析决策提供及时、准确的土地利用状况信息，因此需要一套完整和科学的实时更新机制，既确保数据的真实性和现势性，又能建立合理、有效的管理体系。在土地利用调查以及动态监测中,可以通过地理信息系统与遥感的结合,获取土地类型和土地利用现状信息,监测土地利用变化,通过地理信息系统数据库以及在地理信息系统的支持下的土地评价分析,利用专家们的知识与学问研究，建立土地利用决策模型,辅助土地利用决策。

1.4土地政策的模拟

政策是支配为既定目标而操去行动的各重原则,是为解Q在土地上所发生的有关法规、程序、体制、效率或权益等问题，提出有系y、有程序解决问题的方式或作法。通过地理信息系统,可以模拟土地政策在土地管理的预先应用原则和效果,为制作完善的土地管理政策提供依据和平台。

1.5土地利用总体规划

土地利用总体规划是在一定规划范围内，根据当地自然和社会经济条件以及国民经济发展要求，协调土地总供给与总需求，确定或调整土地利用结构和用地布局的宏观战略措施。土地利用总体规划是我国今后实施土地用途管制的主要依据,其主要任务有具体落实土地利用总量平衡分解指标的数量与分布,土地生产潜力等级与土地质量等级的划分和图形的编制,土地开发、整治、复垦规划项目的落实与实施,土地用途管理,土地利用动态变化信息反馈等等。

1.6城市地价评估

通过动态制定和监测城市地价，可以调查城市地价的水平及变化趋势，及时向社会提供客观、公正、合理的地价信息，为政府加强地价管理和宏观调控土地市场提供决策依据。

1.7在地质矿产资源管理领域,有助于矿产资源管理地质灾害的预防。

1.8测绘与地图制图

地理信息系统技术源于机助制图。地理信息系统（GIS）技术与遥感（RS）、全球定位系统（GPS）技术在测绘界的广泛应用，为测绘与地图制图带来了一场革命性的变化。集中体现在：地图数据获取与成图的技术流程发生的根本的改变；地图的成图周期大大缩短；地图成图精度大幅度提高；地图的品种大大丰富。数字地图、网络地图、电子地图等一批崭新的地图形式为广大用户带来了巨大的应用便利。测绘与地图制图进入了一个崭新的时代。特别是地形图、地籍图与房产图，在城市基础地理数据方面的内容基本上是一致的，只是地籍图与房产图增加了地籍与房产的专题内容（如宗地、丘、房屋栋号），而城市中的宗地和丘是一致，反映土地的权属范围和界线。建立GIS以后，完全有条件实现三图的统一。

1.9服务窗口的运用

把窗口收件初审，办事程序、办事指南和办件进度，查询；审批等统一到电子政务系统中。实施限时办公制度，明确窗口、各科室和信息中心的职责，提高透明度；使机关人员从繁琐的手工制作中解脱出来，提高办事效率；可以解决应用困难的问题。

2 GIS在土地管理中的应用前景

随着计算机技术和空间技术的进步与快速发展。GIS在土地管理中的应用将会越来越广泛。在未来，GIS不仅将成为土地管理的关键支撑技术之一，对土地管理产生极大的影响，促进土地管理的信息化、现代化，而且将与GPS、DPS(数字摄影测量系统)和RS(遥感技术)等先进技术一起促使自动化土地管理(ALM)产业的形成与发展。目前，遥感(R6)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)三者结合，其功能更为强大，尤其在土地利用动态监测方面。再者Internet与地理信息系统的结合，给地理信息系统提供了新的机遇。这些也都将会在土地管理领域得到长足的应用。

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。变换和校正后进人空间数据库：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。

3结束语

科学技术是第一生产力。现代土地管理要充分利用高技术，使土地资源得到科学合理的利用、开发、整治和保护，实现土地资源的永续利用与社会、经济、资源环境的协调发展，不断满足社会经济长期发展的需要，达到最佳的社会、资源环境和经济效益。

GIS技术经过近几年的快速发展，已日趋成熟，逐步由静态数据的管理发展为具备辅助日常业务办公等管理功能的信息技术，建立一套基于GIS的管理系统可以大大提高土地整理项目管理的效率，具有较大的现实意义。

参考文献:

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关健词:地理信息系统 双语教学 英文原版教材 过渡型教学

中图分类号:G642 文献标识码:A

文章编号:1004-4914(2010)07-119-02

一、引言

百年大计,教育为先。进入21世纪,改革开放的步伐逐步加大,对外交流日益频繁,我国对高等教育也提出了新的要求。2001年教育部在《关于加强高等学校本科教学工作,提高教学质量的若干意见》中指出:“本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。对高新技术领域的生物技术、信息技术等专业,以及为适应我国加入WTO后需要的金融、法律等专业,更要先行一步,力争三年内,外语教学课程达到所开课程的5%～10%。”2004年教育部再次强调双语教学是高校改革的突破口,要进一步扩大双语教学课程的数量,提高双语教学课程的质量,推进高等学校在本科教学领域开展国际交流与合作。

顺应时代的潮流,响应国家的号召,全国大部分高校开始了不同规模的双语教学的尝试。据2001年统计数据显示,清华大学开设的1440门课程中,有54门引进原版英文教材授课,从大一新生到研究生都已涉及。规划2001年到2004年,清华500门核心课程要全部采用国外原版教材;北京大学约有20%的专业课程用国外原版教材。上海交通大学于2000年设立了“国外先进课程与教材的引进与应用”双语课程建设项目,学校的双语教学从2001年秋季开始进入规模化发展阶段;2001年秋季开设课程50门,2002年春季达到70余门。中南财经大学的国际经济学课程从2002年开始采用英语和汉语进行双语教学,并逐步建设成为精品课程。

地理信息系统是一门涉及信息科学、计算机科学、数学和测绘学的综合性科学。随着地理信息系统技术的发展和社会需求的增大,地理信息系统的应用领域正在逐步扩大,应用水平也在大幅提高,国家级乃至全球性的地理信息系统特别受到政府部门的关注。

进入21世纪,地理信息系统正向全球化、网络化、产业化发展方向迈进,就此美国前副总统戈尔曾提出“数字地球”,未来利益的分配将无不与数字地球息息相关。在未来利益冲突中,无论舆论宣传还是军事冲突,都将很大部分依赖对数字地球的控制,数字地球上占优势的一方将在数字地球上展开外交攻势、新闻传播、心理战、文化入侵、数据破坏等。

二、高校双语教学的模式

双语教学,通常的理解也就是把学生融入到外语或第二语言的教学和生活环境中,通过一段时间的训练,使学生使用外语的表达水平接近母语的表达水平。当然其实际内涵因国家、地区不同而存在差异。 如在加拿大,双语教学一般指在英语地区用法语授课的教学形式。在美国,双语教学一般指用西班牙语进行的学科教学。在澳大利亚,双语教学是指用非母语(英语)进行的部分学科教学。其目的大都是使这些拥有众多移民的国家能更好地体现其多元化的共融性。在欧洲,双语教学情况比较复杂,涉及的语言大多是英浯,旨在加强国与国之间的交际,繁荣经济,形成合力。我国及不少亚洲国家和地区正在探索试验的双语教学,一般是指用英语进行学科教学的一种体系。因此,目前开始试验推广的双语教学的内涵也应属这一范畴。

国际通行的一般意义的双语教育的基本要求是:在教育过程中,有计划、有系统地使用两种语言作为教学媒体,使学生在整体学识、两种语言能力以及这两种语言所代表的文化学习及成长上,均能达到顺利而自然的发展。

考虑到双语教学改革开展的时间不长,多年汉语环境教学下的师资队伍和学生的外语水平还有待提高,因此各大高校都在寻找切合当前实际的教学方法。

云南民族大学的教育工作者分析了普通高校开展双语课的特点,提出在双语教学中采用“协作策略”的教学机制。“协作”是教与学两方面的协作,也就是把教学内容分为不同的任务,学生也分成2~6人的小组,不同的教学任务分配到各个小组,组员分工协作、互相探讨、共同完成任务。在这种教学方式下,学习者积极互动,主动寻求解决问题的方法,以一种更主动的态度去接受知识。协作学习有利于拓展学生的创新思维,有利于增强学生间的交流能力,更有利于提高学生综合运用知识的能力。在协作教学的整个活动中,小组成员相互交流、互教互学、共同提高;彼此间互相帮助、互相关心;每人都有机会发表自己的观点,倾听别人的意见。同时还解决了学生外语水平参差不齐的问题。这种模式广泛应用于高校教师的教学工作中。

还有些教育工作者针对一门具体的学科进行研究,提出了“激活式双语教学法”。这种教学模式适合于大学高年级学生,他们具备了一定的学科底蕴。具体的做法是:课程初期采用母语讲授,帮助学生回忆头脑中已经有的概念和认识,使学生形成一定的知识框架和基础的接受能力,然后再逐渐引入英语教学,加大英语教学的比重,培养其学科的英语思维,以达到双语教学目的。这样,在已经有了良好的知识背景的情况下,英语讲解的内容会向原有的知识结构迁移和整合,使学生能更好地接受新的知识体系。在个别专业术语、生词汇听不懂的情况下,也能从一开始就能大致上听懂双语教学的课程,这会给参与的学生以成就感,从而对学生产生一种精神上的鼓励,使之对双语教学产生更高的兴趣。

三、山西财经大学双语教学的发展历程

山西财经大学双语教学起步较早,从2000年左右开始就陆续有教师把英语学习的热情带入课堂,在教学资源缺乏的情况下,坚持探索双语教学的道路。例如赵国浩教授从2001年开始建设的《管理科学》双语课程。

经过了几年的探索,山西财经大学从2007年开始有计划地开展双语教学,正式把双语教学作为本科人才培养方案的一部分,并于2008年10月11日,联合中国人民大学出版社主办了山西省高校经济管理类课程双语教学交流研讨会,学校副校长赵国浩教授、中国人民大学出版社工商分社副社长熊仙菊出席会议,来自山西财经大学、山西大学、太原理工大学、中北大学等省城高校的60余名教师参加会议并作交流。

从2009年12月开始修订的《山西财经大学2009级普通全日制本科专业人才培养方案》中重点要求:每个专业必须最少设置2门双语教学课程。为保证双语课的教学效果,要求双语课必须在第5~7学期开设,不能在1~4学期开设。国际经济与贸易、金融学、金融工程、保险、法学、信息管理与信息系统、信息与计算科学、计算机科学与技术等8个专业的双语课程要达到各专业开设课程总门数的10%以上。

新的培养方案出台后,全校开设的双语课程将达到120门,约占全部课程总数的10%。

四、《地理信息系统》双语教学实践

山西财经大学开设《地理信息系统》课程近4年,是三年学生的专业基础课。从学科建设整体角度以及课程特点出发,决定从2009年春季开展双语教学。

由于对先修课程(测绘学、遥感)有一定的要求,所以该课程在第6学期开设,笔者认为,开展双语教学的时机比较成熟合理。第6学期大部分学生已经通过国家英语四、六级考试的认定,具备了一定的用英语阅读科研读物的能力;再加之很多学生准备考取硕士研究生,延续着英语知识的学习,所以开展双语课,备受学生的好评,他们不仅可以学到更完善的专业基础知识,而且可以促进英语水平的提高。

虽然各高校中地理类、测绘类、制图类、规划类和矿业类等专业均开设地理信息系统课程,但采用双语教学的并不多,例如某大学建设的《地理信息系统》精品课程,因此就该课程的双语教学如何开展尚处在探索阶段。

经过考察和内容结构对比,山西财大双语课教材选用了美国爱达荷大学地理系张康聪教授撰写的《Introduction to Geographic Information Systems》(Third Edition),选择该教材的原因有二:作者是华裔,因此在写作的时候表达方式更适合国人理解;教材内容安排和国内专家学者编写的教材具有同步性,可以帮助学生对照理解。

考虑到课程特点,作者采用了讲授为主的教学方式,师生互动留在实验课教学环节中开展。课堂教学中采用过渡型的教学形式,即课程的前面部分大多数用中文讲解,中间部分过渡到英文讲解为主,中文解释为辅,到课程的后面章节采用全英文讲解。授课所用全部PPT课件均由作者自己制作完成,并采用中英文对照的方式,课堂效果良好。

国家大力提倡开展双语课程,是对传统教学模式的创新,这种创新体现在教学的各个环节,尤其是双语教学效果的检验。作者通过以下几个环节来综合考核学生的期末成绩:第一部分,是课堂提问,主要依据学生回答的情况(需用英文);第二部分,每一章结束后,教师要求学生完成一道综合性很强的题目,并用英文的书面形式提交;第三部分,期末考试采用笔试的形式,中英文试题的数量各占50%,这也是大部分高校双语教学考核通常采用的模式。

经过两年的实践,整体教学效果良好,受到学生的普遍好评,但笔者个人认为还存在很多问题需要师生共同解决:

1.课前准备。《地理信息系统》是专业基础课,涉及到很多的专业术语和名词,这些词汇都是生僻词或者合成词,因此在课前,教师要引导学生预习课堂授课内容,并解释本章节所涉及的专业术语和关键词,这是双语教学非常重要的环节。

为了巩固所学知识,可以要求学生自己课下查阅专业词典并作好记录。

2.课堂教学。《地理信息系统》是一门操作性很强的课程,如果条件的允许的话,应在教学过程中采用进口原版软件进行演示,让学生通过具体操作理解所讲授的内容,这比起在实验课中单独进行实验效果要好得多。

另外,双语教学应打破教材内容的安排,考虑学生对知识的熟悉程度和理解的程度,坚持先易后难的原则,把知识体系理顺,有重点、分步骤地讲授给学生。

3.课外阅读。阅读国外学者原创的书籍或文章,是一种快速提高专业素养和英语水平的方法,所以应当鼓励学生利用课外时间多多涉猎相关的知识,只有学生积极主动地参与进来,我们的双语教学改革才会有明显的成效,《地理信息系统》的发展才会真正走向国际化。

参考文献:

1.李奋华.“软件工程”课程双语教学的研究与探索.计算机教育,2010(4)

2.杨丛梅.“协作策略”在一般高校双语教学中的作用及意义.中国科教创新导刊,2009(4)

3.田雨.测绘类地理信息系统课程双语教学实践.教学研究,2004(4)

4.向峥嵘.高校双语教学方法与手段的实践与思考.北京大学学报(哲学社会科学版),2007(5)

5.周华.经济学科双语教学课程设置和教学方法研究.学术探讨,2003专辑

6.黄杏元.地理信息系统概论.高等教育出版社(第三版)

7.山西财经大学2009级普通全日制本科专业人才培养方案

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[关键词]高速公路；信息化系统；GIS

随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，在公路工程建设中越来越多的单位实现了信息化管理。目前在高速公路建设管理信息化系统中管理的都是数字和文字的方式实现数据的输入、维护、查询和统计功能，在这种情况下，用图形表示比用数字和文字描述更直观和形象。将地理信息系统（GIS）技术应用于高速公路建设项目管理中，不仅可以发挥其良好图形管理的功能，还能结合现代管理理念，有效地对高速公路建设实施过程进行控制协调管理，对提高高速公路建设管理水平有很大的帮助。

一、高速公路GIS系统的内涵

地理信息系统（Geographical Information System，GIS）是一种以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的信息系统。它主要涉及测绘学、地理学、遥感科学与技术、计算机科学与技术等。特别是计算机制图、数据库管理、摄影测量与遥感和计量地理学形成了GIS的理论和技术基础。一个地理信息系统应具有以下基本特征：第一，它是一个计算机系统，涉及大量计算器硬件、软件、网络环境等问题；第二，它被用来管理空间数据或地理信息；第三，它被用来解决涉及空间的复杂问题；第四，GIS是一个包含硬件、软件、数据和过程的系统。

GIS在最近的30年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理、交通安全等领域，并拥有了数据库功能、绘图功能、分析决策功能。把GIS建为一个强大的数据库管理系统，可对大型空间数据库及相关的关系数据库进行有效的查询、事务处理、图件绘制等。高速公路GIS系统是应用卫星遥感多波段扫描数据，全面反映区域交通与自然地理环境状况，并通过综合信息分析，解译地质构造、水文及不良地质现象。对区域高速公路技术属性数据库进行可视化管理，实现公路交通管理的自动化信息查询、科学的数据分析、实用的专业分析、实时三维地形显示等功能。

二、高速公路建设信息化系统的应用

1．GIS系统设计的目标

GIS系统在充分考虑高速公路项目建设涉及地域广、工程信息量大、工期较长和施工管理复杂等特点的基础上，利用GIS技术分析处理空间数据，综合不同来源的空间数据和非空间数据，建立高速公路项目建设管理信息数据库，通过空间操作、空间分析和模型运算，及时而可靠的为高速公路项目建设管理处理多种信息，提高管理效率、降低管理成本和提供可靠决策支持，实现高速公路项目建设管理的科学化和自动化。

2．GIS系统设计的功能

针对系统的设计目标，充分利用ArcGIS提供的属性、方法和事件构建系统的功能，其设计的主要功能如下：

（1）信息的输入。高速公路建设项目每期上报给业主的管理数据包括进度、资金、质量等数据的录入、编辑、删除等操作。

（2）浏览功能。对高速公路全线所在的地形图进行快速显示，移动和无级放缩等操作功能。支持鹰眼的功能。用户可以通过鼠标在鹰眼图任一位置处，指定任意大小的矩形，地图窗口将同步显示用户指定矩形区域内的地图，从而实现地图的快速定位和浏览，此外，鹰眼图还能方便、直观的表示出当前的浏览区域在整个地图区域中所处的位置。

（3）图层的控制。对高速公路沿线的地形、地貌、公路、基础设施等数据分层管理，用户可以选择显示、关闭来设置显示需要图层，可对图层进行单值分类显示，可控制图层之间的显示顺序，改变点、线、面图元的类型、颜色和大小。

（4）信息的更新和扩充。高速公路项目建设工期往往较长，随着工程的进展，空间和属性会发生变化，施工现场的地形地貌不断变化，临时设施也会拆除迁移；进度、质量和资金报表也要周期性更新。系统能够针对变化情况，对图形上的图元进行增、删、改和存的编辑，并在数据库中对属性数据随时进行补充和修改。

（5）查询检索分析。高速公路项目建设的信息量大而复杂，数据组织要有利于信息的复合与分解，选择图层的单图元或者多图元，可以查询相应的属性数据，其中包括文本、图片、视频等相关的信息。

（6）数据分析与处理功能。根据项目管理要求对己上报的所有工期的工程进度控制、工程费用控制、质量管理等进行分析、管理，实现属性数据与空间数据的双向查询分析。

（7）信息的输出与打印。一是输出，二是打印，可以将地图以及专题图以不同的比例大小打印出来，同时定义打印的图幅，地图的范围和图层。

3．GIS系统的应用

（1）系统管理：登录系统与用户管理，用户利用用户名和密码登录系统，系统根据用户名来判断用户级别，将不同的操作权限赋予不用的用户；加载系统管理数据库，项目数据库按照土建工程划分为7个标段，登录系统后进入数据库选择界面，根据管理要求进入不同标段数据库进行管理。

（2）图形显示与管理：GIS系统可以实现图形的放大、缩小、漫游、电子鹰眼（缩放图）、图层显示与隐藏等功能。还可以实现三维模型的放大、缩小、漫游功能。

（3）工程管理：工程管理主要分为进度管理、资金管理、质量管理三部分内容。其中进度管理包括进度信息查看、进度信息录入、进度倍息修改三个功能；资金管理包括工程量清单查看、资金总体情况查看、资金明细查看、资金信息录入与修改四个功能；质量管理主要是对工程变工情况进行管理。

三、结语

要想建立一个功能完善合理的GIS系统，必须具备丰富的施工现场经验和全面的地理信息系统专业知识；同时，信息技术以及GIS的相关技术的发展也是日新月异，不断地把新技术融入到系统的研究开发中，势必会对GIS在高速公路建设管理这一新的应用领域起到推动的作用，加速高速公路建设信息化和科学化的进程。

参考文献

[1]李贤恕,袁玉军.高速公路信息系统运行管理实践[J].科技与生活,2010,（19）

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关键词：测绘；3S技术；国土资源；应用

土地资源是国家最最重要的资源之一，国家土地资源的利用，必须坚持合法有效利用，坚持科学合理利用，坚持节约可持续利用。这是落实科学发展观和构建社会主义和谐社会的要求，是落实保护资源、坚持可持续发展的基本国策的需要，以促进经济社会和资源、环境的协调发展。近年来随着经济建设和社会各项事业的快速发展，特别是城市化、工业化进程以及农业结构调整步伐的进一步加快，各地土地利用现状发生了很大变化。加强土地资源规划、管理、保护和合理利用的需要，也是适应新时期经济社会发展对土地资源管理基础资料提出的新要求。

1 测绘工作概况

1.1测绘技术的概念

测绘是测量和地图制图的简称。测量就是获取反映地球及其表面自然与人工形态、社会要素的形状、大小、数量、位置、方向、分布状况、相互关系、变化规律、区域空间结构的地理信息数据。地图制图是将这些数据经处理、分析或综合后加以表达和利用的一种形式。具体来讲，按作业先后顺序，测绘包括测定和测设两部分。按工作日的和服务对象不同，测绘可分为基础测绘和专业测绘两部分。

1.2 基础测绘

基础测绘是指为国民经济和社会发展以及为国家各个部门和各项专业测绘提供基础地理信息而实施测绘的总称。基础测绘必须在全国或局部区域按国家统一规划和统一技术标准进行。

1.3专业测绘

是指产业部门为保证本部门业务工作所进行的具有专业内容的测绘的总称。专业测绘应采用国家测绘技术标准或者行业测绘技术标准。专业测绘包括地籍测绘、工程测绘、矿山测绘、房产测绘等。

1.4 地籍测绘

是对地块权属界线的界址点坐标进行精确测定，并把地块及其附着物的位置、面积、权属关系和利用状况等要素准确地绘制在图纸上和记录在专门的表册中的测绘工作。地籍测量的成果包括数据集(控制点和界址点坐标等)、地籍图和地籍册。

2 关于“3S”测绘新技术的应用

所谓“3S” 技术是指遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）及其集成技术的统称。这种高技术的集成利用可以有多种方式：GPS 与GIS 的集成可用于自动导航、自动驾驶、农田作业管理、公安救护消防等方面指挥调度等等；GPS 与RS 的集成可用于自动定时数据采集、环境监测、灾害预测等方面；RS 与GIS 的集成可用于全球及区域变化监测、空间数据自动更新等。3S 整体集成应用将更为广泛，3S 的集成，使得测绘、制图、地理信息分析、宏观管理、规划和科学决策相互融合，成为快速而实时的空间信息分析和决策支持工具。

（一）遥感(RS)技术

遥感(Remote Sensing)的含义是在远离目标、与目标不直接接触的情况下判定、量测并分析目标的性质。遥感的基本原理主要就是利用从目标反射、辐射或散射的电磁波，对目标进行信息采集、分类、成像。这里指的遥感(RS)包括卫星遥感和航空遥感所获取的卫星影像和航空摄影影像数据资料。遥感技术(RS)具有信息丰富、全天候、多光谱特性、信息获取周期短等优势，特别是高分辨率遥感影像图像清晰，空间分辨率高，广泛应用于土地利用更新调查、土地利用动态监测，农村产权调查等工作中。

（二） 地理信息系统(GIS)技术

地理信息系统是指在计算机软硬件支持下，对具有空间内涵的地理信息，按照空间分布以一定的格式输入、存贮、查询、分析、更新、图形编辑、数据库管理、显示与输出和数据综合分析的计算机技术系统。它可以用于地理信息的动态描述，通过时空构模，分析地理系统的发展变化和演变过程，从而为咨询、规划和决策提供服务，其应用领域已遍及与地理空间有关的绝大多数领域。目前国内常用的地理信息系统软件主要有ArcGIS、MapGIS 和SuperMap 等。

（三） 全球定位系统(GPS)技术

全球定位系统是以人造卫星为基础的无线电导航系统。原来指美国国防部研制的国防导航卫星系统，该系统由位于距地球20200 km 空间高度的六个轨道面上的24 颗卫星组成，为全球范围的用户提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度以及时间数据。当今随着俄罗斯GLONASS 系统的开发，欧洲伽里略卫星定位计划实施以及我国的积极参与，全球定位系统的概念也在变化，它泛指利用卫星技术，实时提供全球空间地理坐标的系统。由于GPS 测量结果是WGS 84 坐标系下的三维地理数据，彼此之间相关性强，容易实现数据共享，经坐标变换和数据格式转换后可实现与地理信息系统的无缝结合，实现内外业紧密结合，减少了不必要的中间过程，避免了传统方法的多次清绘、转绘等带来的误差。因此，GPS 技术的应用，可以提高调查的精度和速度，节约人力、物力，降低成本。

（四） “3S”集成技术的应用

目前“3S”技术以其各自的优势在土地更新调查中得到了广泛的应用，但也存在一些不足。如RS 技术和GPS 技术可以快速准确地获得土地变化信息和高质量的空间数据和属性数据，却难以进行分析、统计和建库，GIS 技术可以完成数据处理和建库却不能获取土地利用现状变化的相关数据。因此综合应用GPS、RS、GIS 技术，发挥各自的优势，使之构成完整的、系统的、实时的和动态的“3S”集成技术，形成对土地更新调查进行数据采集、处理、分析、管理、输出以及更新的技术系统。以RS 快捷、实时、高效地获取土地利用变化调查信息，GPS 技术快速准确采集土地利用变化图斑的空间位置，GIS 技术对采集的数据进行编辑实现数据管理自动化，实现了土地利用更新调查信息实时、快速、准确、高精度的数据采集和数据管理的自动化、现代化，较好地解决了以往土地利用更新调查中工作量大、工序多、工效低、精度不高、数据分析难度大、成果输出不方便等问题。

3 “3S”技术在土地资源管理中的应用

人多地少是我国的基本国情，随着社会和经济的发展，土地资源的稀缺性更加凸现，土地资源的形势十分严峻。采用“3S”技术既是我国土地资源管理工作面临的当务之急，也是促进我国经济可持续发展和社会全面进步的重要手段。目前，第一次全国土地调查已经广泛采用“3S”技术、数据库技术、网络技术等手段，为大范围实时准确地获取土地利用现状数据及动态更新提供重要信息源，为国土资源管理提供重要的基础数据平台。

（1)土地利用现状变更调查。“3S”技术广泛应用于土地利用现状变更调查工作中，采用GPS定位、遥感影像判读获取土地利用现状变化信息，由年终汇总的动态变更调查，发展为及时变更、及时上图，确保调查成果符合数据、图件和实地一致的要求。

（2)宅基地勘测。宅基地勘测的目的在于进一步完善农村土地调查及升记成果，实现地籍调查的全覆盖，为城乡一体化的现代化地籍管理模式打下数据基础。在宅基地勘测工作中，利用GPS技术对依法批准的宅基地进行实地测绘;对村民住宅是否按照批准的面积、位置和要求使用土地进行实地检查，利用G IS技术对农村宅基地调村民住宅是否按照批准的面积、位置和要求使用土地进行实地检查，利用GIS技术对农村宅基地调查成果进行统一的数据库管理，更好地为社会主

义新农村建设服务。

（3)基本农田保护。保护基本农田是贯彻“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地”基本国策而采取的一项特殊措施。“3S”技术的广泛应用，尤其是手持GPS / PDA技术的应用，对基本农田保护目标责任制的实施和监管提供了技术支撑，从而简化了基本农田定期巡查工作流程，提高了基本农田划区定界的工作效率，也有利于基本农田保护目标责任制的实施和工作质量的监管。

（4）土地利用总体规划实施监管。土地利用规划实施监管是一项复杂的系统工程，需处理的信息量大、数据关联复杂，从基本图的制作、各类数据的提取、资料的使用与归档到日常的管理等工作都相当繁琐。没有现代技术体系的支持，该项工作的开展存在困难。目前，土地利用总体规划的实施与监管正在形成利用RS技术发现土地利用变化信息；利用GPS技术快速、准确地获取变化信息的空间坐标；利用GIS技术进行土地利用现状数据库更新与管理，利用网络技术进行公示与交流的新型运行机制。

（5）土地执法巡查检查。在土地执法巡查中，应用RS技术实现“天上看”，即利用两个不同时段的卫星遥感影像数据进行对比，可以快速、准确地提取近期国土开发利用的动态信息。因此，卫星遥感监测就像天眼，时时监测着国土的变化，国土资源应用遥感技术手段已由阶段性的工作转变为常态性工作，在国土执法检查的预防和警示违法方面发挥着重要的作用，再与日常动态巡查相结合，可以最大限度地做到早发现、早制止违法行为，把土地矿产违法行为消灭在萌芽状态。通过遥感发现，结合地面手持GPS／PDA技术，实现“地上查”。即利用集成GPS定位、无线数据通讯、电话语音通讯、录音、录像、拍照等功能于一体的智能移动终端，开发国土资源移动执法信息系统，实现执法现场的准确定位、执法信息实时快速采集、执法信息的网络通讯等特定功能，支撑基于远程传输技术的移动式现场执法。即时定量查清一些建设用地增长过快，违规违法用地、滥用耕地等行为。应用GIS技术，可以实现“网上管”。基于基础地理数据、遥感影像数据、土地利用现状和规划数据及矿业权数据等，建立适用于国土资源执法监察综合数据库，应用GIS技术构建统一的国土监管平台，结合GPS／PDA巡查技术，形成“天上看、地上查、网上管”三位一体的国土资源数字化监管体系。

4 测绘科技的高速发展及其广泛应用

随着“数字地球”和“数字城市”概念的迅猛推广和深入人心，解决落后的城市空间数据基础设施建设与快速发展的技术系统之间的矛盾已经到了刻不容缓的境地。数字摄影测量与遥感技术的发展与应用，为解决空间数据采集与提取提供了有效手段。地图制图学已从传统的地图绘制发展成为运用现代计算机技术与网络信息通信技术相结合的综合地理信息工程学。当前世界科技发展最活跃的三大领域是生物工程、纳米技术与测绘科学。随着电了技术和计算机技术的高速发展，以3S特别是GPS为中心的测绘科学的发展突飞猛进，一日千里。科技的发展又反过来对测绘观念造成猛烈冲击，经典的测绘手段甚至理论迅速被3S技术及相关理论所取代。下面从测量手段和成果两方面对传统测绘和现代测绘作一比较:

（1）传统测绘测量手段:经伟仪三角测量，皮尺钢尺量距、经伟仪导线、小平板仪大平板仪、水准仪测图，水准测量、三角高程测量等，手动跟踪陀螺仪定向。测绘成果:多为纸质地形图。

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论文摘要：近年来，随着计算机技术和信息技术的飞速发展，GIS的应用范围越来越广，解决了许多常规无法解决的问题。随着GIS软件功能的不断完善、应用范围的不断扩大，为 GIS在城市规划领域的应用提供了可能性。

城市规划是对一定时期内城市的经济和社会发展、土地利用、空间布局以及各项建设的综合部署具体安排和实施管理。城市规划制图是城市规划的重要内容之一，研究如何科学地设计制作城市规划专题图，正确合理反映城市规划的成果。GIS的虚拟现实和三维可视化技术在这一领域有着很大的优势，GIS在城市规划中得到广泛应用。包括建立统一的包含各类城市空间信息的地图数据库，为城市规划提供数字化地图，为城市地理信息系统提供共享的基础数据等。

地理信息系统 (Geographic Information SystemGIS)是利用电子计算机及其外部设备，采集、存储、分析和描述整个或部分地球表面与空问地理分布有关的数据的空间信息系统。地理信息系统的外观表现为计算机软件和硬件系统，其内涵却是 由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。GIS主要由4个部分组成，即硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。其核心部分是计算机软硬件系统，空间数据库反映了 GIS的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式 。

城市规划涉及大量信息，除基本的自然环境信息(如地形、水系、植被等)，还应包括大量的人工环境信息(如路网、境界、市政建设、建筑物等) 。为了完成城市规划的任务，需要采用不同的 GIS功能。尽管目前 GIS软件的优缺点各不相同，而且实现这些功能所采用的技术也不一样，但是，大多数 GIS软件包都提供了如下的功能：数据的获取、数据的编辑、数据的存储、数据的查询与分析以及图形的显示与交互等。

1 城市规划制图数据的获取与输入

有多种多样的数据源可借 GIS使用，例如野外测量数据，运用现代定位技术(GPS，ISS等)所获得的数据，摄影测量与遥感图形数据，现有的图像数据，现有的图形资料以及统计调查的文字、数字等。不论地理数据信息的形式怎样多样化，它大体上可分为两类：一是地理基础数据或空间数据，如地形、地物的位置，地面和井下测量点的位置，面积和体积数据等；二是属性数据或描述数据、表格数据，如对地形、地物、土地的分类、特征表述，生产统计数据，矿产资源状况数据，社会和生产环境数据等。 城市空间数据的获取有两种途径：一种是通过地形勘测，采用数字测图等外业工作方法，根据坐标直接绘制数字地形图；另一种是利用现有的城市地形图、地理薄膜图、航空测量照片等作为基础数据源来内业采集基础数据。

城市规划制图专题数据库包括各类现状数据(如现状道路、现状建筑、现状用地)和各类规划数据(如总体规划、规划道路、规划用地等)。现状信息可从基础地形数据库中提取，建立各种现状图库；各种规划专题图由数字化仪或扫描仪输人图形元素。这些图形元素只表示出元素的空间位置。建立各种图形库后，对于具有属性数据的元素， 完成属性结构定义后，建立属性与图形元素关联，进行属性数据录入。

2 城市规划制图数据的存储与编辑

城市规划数据量大，数据形式多样化，可以分为空间数据、属性数据和符号数据三大部分。数据存储管理是建立地理信息系统数据库的关键步骤涉及到空间数据和属性数据的组织。数据存储和数据库管理涉及地理元素(地物的点、线、面)的位置、空间关系以及如何组织数据，使其便于计算机处理和系统用户理解等。用于组织数据库的计算机程序称为数据库管理系统(DBMS)。数据模型决定了数据库管理系统的类型。

数据编辑是指对地理信息系统中的空间数据和属性数据进行数据组织、修改等。针对数据的不同可分为空间数据编辑和属性数据编辑。其中，空间数据编辑是 GIS的特色，是利用地理信息系统软件工具 ，对现有的已采用到的空间数据进行处理和再加工的过程。通过各种渠道，运用各种手段采集而来的数据，在建立空间数据库和应用分析前，都需要按照系统设计要求进行数据组织，然后进行修改。

3 城市规划制图数据的查询与分析

GIS系统具有较强的空间数据查询与分析功能。通过分析和研究城市空间实体的现状来预测其发展 ，并以此作为编制城市规划、指导城市建设的依据。空间分析的作用，提高了城市规划处理各类规划基础数据能力，提高了未来城市发展的预测、模拟和优化能力，使规划能够在理性的综合分析基础上做出科学判断与决策。通过城市规划空间分析，可以显示城市空间相互作用关系，如城市土地空间演变、城市结构以及空间演变、人 口与用地之间的关系 ，自然条件与城市结构的关系等。

3．1 空间数据管理

主要包括 ：基础文件的建立、更新、检索、开窗、列表与显示，文件的接边、统计综合，将坐标转换成格网或将格网转换成坐标等。

3．2 拓扑关系与制图综合

空间概念能用几何关系和拓扑关系来度量。基本空间单元与其相关的特征是：点、线(长度、弯曲、方向)、面积(范围、周长、凹凸、连结、重叠)和体积。空间实体可以定义为多个空间单元的组合，这种组合可以是相同类型实体组合，也可以是不同类型实体组合。

3．3 城市规划专题要素符号化

专题要素的符号化实际上就是对空间对象的属性资料使用符号进行可视化表达。空间对象的属性资料通常有两种类型：一种是用字符表示的定性描述资料，如名称、类别、功能等；另一种是用数值表示的定量资料，如面积、产值、人口数等。在 GIS中，对定性资料通常采用质底法、范围法或面状充填法(颜色或不同阴影线)；对定量数据通常采用分级统计图法、点值法、点符号法、线符号法等。在专题要素符号化过程中，用户首先要选择待符号化的图层及其关联的属性表，并从属性表中选取相应的属性项，然后再选择符号的表现方式。

3．4 缓冲区生成 。多边形重叠和消除

缓冲区生成与分析是根据数据库中的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形。它们是 GIS的基本空间分析功能，例如一个商业中心的辐射范围有多大等。

多边形重叠和消除是将同一地区、同一比例尺的几种多边形要素的数据文件进行重叠处理，从而产生许多新的多边形，例如，地质地形图就是同一地区、相同比例尺的地形地物数据文件与地质资料的数据文件叠加的结果。因此，重叠和分离是经常需要的操作。

3．5 数据输出与可视化表现

自动制图是 GIS的主要功能之一。在GIS数据库中存储有各种空间定位数据和属性数据，如地形、环境、资源、人口、交通的数据。对这些数据可及时更新、增删。制图功能模块或软件包通过图形编辑，可根据用户的需要对数字地图进行整饰，按照给定的符号、注记和颜色进行图形显示或绘图仪输出。GIS不仅可以输出全要素地图，还可以根据用户需要，分层输出各种专题图(如行政区划图、市域现状图、土地利用图、道路交通图)、各类统计图、图表及数据等，如图1所示。

地理信息系统的可视化表现，就是将已经获取的各种地理空间数据，经过空间可视化模型的计算机分析，转换成可以被人们的视觉感知的计算机一维(或二维)图形和图像。地理空问数据包括图形图像和属性信息，还包括与地理对象有关的音频、视频、动画等多媒体信息。这些存储于计算机中的空间地理数据是看不见、摸不着的东西，而人们在日常生活和交往中，早已习惯运用图形、照片、表格等方式来表达各种地理要素的空间分布和关系。为此图件是空间地理数据可视化表现最常见的形式。

4 城市规划模拟与虚拟现实

城市规划模拟以可视化方法模拟规划方案，通过扩展分析和指标统计等方法，从模拟的结果中直观地了解规划方案实施以后的城市状况、经济发展水平及其空间结构与形态。

虚拟现实(Virtual Reality)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。虚拟现实是多种技术的综合，是集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等为一体的综合集成技术。在计算机技术中，虚拟现实技术依赖于人工智能、图形学、网络、面向对象、人机交互和高性能计算机技术。

虚拟现实的特点是：人们可以实时参与，实时交互。实际上虚拟现实也是一种用户界面工具。用户不仅可以观察数据，而且可以与数据交互，虚拟现实是一种多技术、多学科相互渗透和集成的技术，研究难度虽然很大，但 目前已有基于微机的实用系统。虚拟城市四维空间是很重要的城市规划内容，它将代替实体模型所达不到的仿真空间效果，使城市设计成果更加形象和直观。对政府管理人员，将城市仿真作为公众参与、展现城市未来的手段，效率是显然的，身临其境的参与能力使得它是城市规划的一种创新手段。

虚拟现实和 CAD及计算机动画的区别在于：动画的所有画面是事先定义计算好的，操作者只能被动地观看结果。而 VR技术能让操作者随时改变视角、位置和路线，观察虚拟的城市环境，使人沉浸在虚拟环境中，并可以与它发生交互作用。数字城市将虚拟现实技术应用于其中，这样在城市规划设计阶段，就使人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态的交互的方式对未来的城区进行身临其境的全方位的审视，并将地理信息系统相关信息集成在其中。这是传统的规划设计效果图和预设路径的三维动画所无法达到的。

5 虚拟现实在城市规划中的应用

根据上述知道 ，在平面上设计和绘制规划图纸存在许多局限性，主要在于：不能给设计人员和用户提供真实、直观、富于真实感的场景，不利于规划方案的展示，非专业人员和设计人员之间的沟通可能出现障碍；设计方案可能存在着不易发现的设计缺陷，隐藏着规划风险；设计过程周期长、效率低、资金高，在宣传规划方案的效果上还有待增强J。

可视化(Visualization)一直是 GIS的一个重要的研究领域。可视化的形式依赖于个人想完成的任务，即一种可视化形式只适合于某一特定的信息表达 。现有的三维可视化技术，其原理是在二维GIS的基础上，增加高程信息。早期受限于计算机二维图形软硬件显示技术，大量的研究放在图形显示的算法上，如画线、颜色设计、选择符号填充、图形打印、主要应用于专题地图的制作等。从 20世纪80年代末以来，三维 GIS及其可视化成为 GIS的研究热点。三维可视化技术与虚拟现实技术的结合是第四代 GIS发展的必然趋势，也是 GIS发展的新方向引。

可视化 GIS的发展和实现，使 GIS的使用变得更加简单化和形象化，同时也必然导致虚拟现实技术的集成。用户通过交互操作，就可以对管理空间数据的变化进行动态可视化观察，从而对一些抽象数据的动态过程得到一个直观的分析和形象的结果。在城市规划设计的过程中，由于规划设计的对象是三维的城市空间，而规划师所能直接绘制的只是二维的设计草图，城市规划师如想很方便地知道建筑物的规模、外观、所处的环境是否和谐，以便确定或修改规划方案，通过三维 GIS技术，进行多方案 分析，可以得到一个合理的设计结果，如图2所示。

这样形成的三维物体场景，不能表达过多的细节，在真实性和表达的细腻程度上，无法和计算机动画相比。但是，它可以从多个视角、多个场景中观察虚拟的城市空间，更新修改的速度快，便于实现实时多方案比较、实时城市设计要素修改。这种技术已经能够满足在城市设计的方案阶段，协助规划师推敲和修改方案的需要。

三维仿真虚拟现实技术应用于城市规划制图中，具有显著的意义。首先，三维仿真虚拟现实技术提高了方案设计和审批的效率，在设计和审批过程中，都可以将规划设计方案制作成三维模型，进行探讨与审查；其次，通过三维仿真虚拟现实技术，可将城市建设的不同地区、不同发展阶段的规划设计方案结合现状制作成城市建设形态发展跟踪三维模型，如图3所示；第三，三维仿真虚拟现实技术可以真实、直观的处理越来越复杂的三维数据，提高城市规划管理效率与政务公开。

6 结 语

近年来 ，GIS发展极为迅速，它的应用领域不断扩展。作为规划领域的人员，作者仅从 GIS的几个功能出发 ，探讨了这些功能在城市规划制图中的应用，尤其是虚拟现实和三维可视化功能在城市规划领域的应用前景。虚拟现实技术使城市规划成果更直观、更详细地展现在我们面前。虚拟现实技术以其强大的功能和广泛的应用，改变了城市规划和建筑设计表现形式从传统效果图、沙盘模型、三维动画的设计模式提升到数字技术发展的变革，更重要的是实现了对城市环境从过去到未来变化状态及趋势进行科学的仿真、模拟和预测-5。我们相信，GIS功能在城市规划中的应用，将会大大地促进GIS与城市规划的融合，必将进一步对规划数据进行综合分析，进行深层次的数据挖掘。GIS在城市规划制图中的应用一定会 更广泛、更深入。

参考文献

[1] 马晓冬，杨 剑．面向城市规划的数字制图研究[J]．徐州师范大学学报(自然科学版)，2002，(1)：65-67．

[2] 崔 健，于星涛．基于CAD的城市规划地理底图应用[J]．山东建筑工程学院学报，1998，(4)：34-37．

[3] 郭达志．地理信息系统原理与应用[M]．徐州：中国矿业大学出版社 ，2002．

[4] 张新长．基于 G1S的城市规划专题制图[J]．GIS开发者，2005，9(12)．

[5] 张文君，李永树，王卫红．城市规划中虚拟现实景观设计及其应用展望[J]．计算机工程与应用，2005,35：186—189．

[6] 乔相飞，周宏伟，刘文新．城市规划中的GIS应用分析[J]．测绘工程，2005，(4)：69-70．

[7] Casner S M．A Task—nanlytic approach to the automated design of graphic presentations． ACM Press：ACM transactions on Graph-ics，1991：111—115．

[8] 张生德，王 磊．三维可视地理信息系统在城市规划中的应用研究[J]．中国图象图形学报，2001，(9)：935-939．

篇10

关键词：地理信息系统；遥感；全球定位系统；“3S”集成

3S Technology and 3S Integration

Li Bi-wen

（Shenzhen Investigation & Research Institute CO.，LTD， 15 Fuzhong Road，Shenzhen，518026）

Abstract： By introducing GIS， GPS， RS concept， development and the relationship between expounded 3S integration is the inevitable trend of development of information systems， summarized the current application of 3S integration technology status and development prospects.

Keywords： geographic information systems； remote sensing； Global Positioning System； "3S" integration

空间定位系统（目前主要指GPS全球定位系统）、遥感（RS）和地理信息系统（GIS）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3大支撑技术（以下简称“3S”），是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段，也是地学研究走向定量化的科学方法之一[1]。

近几年来，国际上“3S”的研究和应用开始向集成化（或综合化）方向发展。在这种集成应用中：GPS主要被用于实时、快速地提供目标， 包括各类传感器和运载平台（车、船、飞机、卫星等）的空间位置；RS用于实时地或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对GIS进行数据更新；GIS则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。

1.3S概述

1.1地理信息系统GIS

地理信息系统（Geographic Information System）是一种由硬件、软件、数据和用户组成以研究地理或地学数据的数字化或图形化采集、存贮、管理、描述、检索、分析和应用与空间位置有关的相应属性信息的计算机支持系统，它是集计算机学、地理学、测绘遥感学、环境科学、空间科学、信息科学、管理科学和现代通讯技术为一体的一门新兴边缘学科。

地理信息系统是在计算机硬件与软件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统[2]。地理信息系统主要由计算机硬件系统、计算机软件系统、空间数据和系统使用管理及维护人员组成， 其主要功能模块有空间数据输入模块、空间数据管理模块、空间数据处理分析模块、应用模型和空间数据输出模块。目前市场上流行的GIS软件有ARC/ INFO 、IGDS/ MRS、 TIGRIS、MAPGIS、GEOSTAR、CITYSTAR以及 VIEWGIS等。

1.2全球定位系统GPS

全球定位系统是以卫星为基础的无线电测时定位、导航系统，由分布在与赤道面夹角为55°的6 个轨道上的24 颗工作卫星和3 颗备用卫星组成[3]，可为航天、航空、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据。所谓GPS定位是指运动载体实时测出接受天线所在的位置，而导航则是指GPS接收机在测得运动载体实时位置的同时，还测得运动载体的速度，时间和方位等状态参数， 进而可“引导”运动载体驶向预定的目标位置。作为从军方发展起来的产品，根据其用途不同（民用和军用两种），GPS定位分为标准定位服务SPS（Standard Positioning Service）和精确定位服务PPS （Precise Positioning Service），其通常由空间导航卫星、地面监控站组和用户设备三部分组成。

70年代初期，美国国防部为满足其军事部门海陆空高精度导航、定位和定时的需求而建立了GPS。80年代以来尤其90年代以来，GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变革。用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从事后处理扩展到实时（准实时）定位和导航，从而大大拓宽了它的应用范围和在各行各业中的作用

1.3遥感技术（RS）

遥感（Remote Sensing），是一种远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。即指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影和扫描、信息感应、传输和处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系与变化的现代综合性技术。

遥感是由美国Pruitt提出的名称，1962 年美国地理学会正式公开使用。1972 年美国陆地卫星发射成功，MSS图像获得巨大效益，得到世界范围的认可和支持，使遥感成为一门高新技术并得以长足发展。遥感用于实时或准实时、快速地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS进行数据更新。遥感技术朝着多传感器、多遥感图像的空间分辨率、多光谱分辨率和多时间分辨率，以及对遥感图像自动判读的精确性、可靠性和定量量测的精度都在不断地提高，使之不仅用于观测和监测地面变化，而且主要用于地表信息的采集和更新，成为地理空间基础框架建设中空间数据获取与更新的基本手段之一[4]。遥感技术将进一步与GIS和GPS结合，广泛应用于数字城市建设、生态环境保护、自然灾害监测与预报以及资源调查与评估等领域。

2.3s的关系

GIS、GPS与RS三者功能上存在明显的互补性，在实践中人们渐渐认识到只有将它们集成在一个统一的平台中，其各自的优势才能得到充分发挥。

对于GIS来说，全球定位系统（GPS），遥感（RS）提供了极为重要的实时、动态、精确获取空间数据的方法，是GIS的重要数据源。GPS和GIS结合，不仅能取长补短使各自的功能得到充分的发挥，而且还能产生许多更高级功能，从而使GPS和GIS的功能都迈上一个新台阶。GIS与RS的结合中，RS是GIS的重要信息源，GIS是处理和分析应用空间数据的一种强有力的技术保证.对于RS和GPS而言，从GIS的角度说，GPS和RS都可看作数据源获取系统。然而，GPS和RS既分别具有独立的功能，又可以互相补充完善对方。

从信息和系统运转的流程来说，RS，GPS是数据采集阶段获取信息的的方法和手段，GIS是数据处理阶段信息分析演算的工具，在结果输出和运用阶段，GPS和GIS则协同作用，为用户提供决策参考和依据。

3.3s集成现状与发展

“3S”是指将GIS，GPS，RS三种对地观测新技术及其他相关技术有机地集成在一起。目前，3S在空间信息获取与处理、海量信息管理，以及信息集成分析应用中已日益成熟，并达到产业化应用。

3.1 GIS与RS的集成

遥感是地理信息系统重要的数据源和数据更新的手段。相反，GIS则是遥感中数据处理的辅助信息，用于语义和非语义信息的自动提取。GIS与RS可能的结合方式包括：分开但是平行的结合（不同的用户界面、不同的工具库和不同的数据库）、表面无缝的结合（同一用户界面，不同的工具库和不同的数据库）和整体的结合（同一个用户界面、工具库和数据库） 。

近年来我国关于RS和GIS结合集成研究较多，经历了由初步探讨向逐渐成熟发展的过程。其应用主要包括两个方面：一是RS数据作为GIS的信息源；二是GIS为RS提供空间数据管理和分析的手段。目前，RS与GIS一体化的集成应用技术渐趋成熟，在植被分类、灾害估算、图像处理等方面均有相关报道。在应用GIS空间分析的功能为RS数据提供空间数据管理和分析的研究中，多是考虑GIS的DEM 数据、气候、环境等因素的空间分布。

3.3 GIS与GPS的结合

GPS和GIS结合，不仅能取长补短使各自的功能得到充分的发挥，而且还能产生许多更高级功能，从而使GPS和GIS的功能都迈上一个新台阶。

GPS是全球定位系统，利用GPS接收机，可以直接测定地面上任一点的三维坐标。GPS与GIS相结合可以实现电子导航，用于交通管理、公安侦破、自动导航，也可以用作GIS实时更新。如果再加上CCD摄像机实时摄像和配以影像处理，则可以形成实时GIS运行系统，用于公路、铁路线路状况的自动监测和管理，以及作战指挥系统等。

3.3 RS与GPS的结合

GPS的精确定位功能克服了RS定位困难的问题。传统的遥感对地定位技术主要采用立体观测、二维空间变换等方式，采用地—空—地模式先求解出空间信息影像的位置和姿态或变换系数，再利用它们来求出地面目标点的位置，从而生成DEM和地学编码图像。但是，这种定位方式不但费时费力，而且当地面无控制点时更无法实现，从而影响数据实时进入系统。而GPS的快速定位为RS实时、快速进入GIS 系统提供了可能，其基本原理是用GPS/ GPS/ INS方法，将传感器的空间位置（Xs，Ys，Zs）和姿态参数（Φ、ω、k）同步记录下来，通过相应软件，快速产生直接地学编码[5]。此外，利用RS数据也可以实现GPS定位遥感信息查询。

目前“3S”技术的结合与集成研究已经有了一定的发展， 正在经历一个从低级向高级的发展和完善过程。“3S”系统的低级阶段，系统之间是通过互相调用一些功能来实现的； “3S”集成的高级阶段，三者之间不只是相互调用功能，而是直接共同作用，形成有机的一体化系统，以快速准确地获取定位的现势信息，对数据进行动态更新，实现实时实地的现场查询和分析判断。

为了实现真正的“3S”技术集成，需要研究和解决“3S”集成系统设计、实现和应用过程中出现的一些共性的基本问题，如“3S”集成系统的实时空间定位、一体化数据管理、语义和非语义信息的自动提取、数据自动更新、数据实时通讯、集成化系统设计方法以及容图形和影象的空间可视化等，为进一步设计和研制实用的“3S”集成系统提供理论、方法和工具。

4.结论

“3s”的集成是GIS，GPS和RS三者发展的必然结果。三者最初独立发展，但各有优缺点，因此有了“3S”的两两结合，其中应用最广泛，技术最成熟的当属GIS与RS的结合，二者结合的关键在软件，即实现图形和图象的真正集成。后来，动态监测，作物估产等领域的应用又把“3S”的完全集成推上了历史舞台，从而揭开了地理学等学科发展的新篇章。