地理信息系统原理和方法范文

导语：如何才能写好一篇地理信息系统原理和方法，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：景观生态学，地理信息系统，生态适宜性分析，生态敏感性分析

1. 地理信息系统与景观生态学概述

1.1 地理信息系统功能及特征

地理信息系统(GIS)作为一种由计算机硬件、软件以及规则组成的系统，能够支持空间数据的获取、管理、操作、分析、模拟及显示，并解决复杂的计划及管理问题。地理信息系统区别于其它信息系统的关键之处是，地理信息系统强调空间实体及其关系，注重空间分析与模拟操作。从技术角度而言，地理信息系统能够有效利用地理学的原理来组织和综合各种不同时序的空间数据集的能力。具体表现在两个方面：其一，地理信息系统具有强大的对空间数据的处理和对现实世界的模拟能力；其二，地理信息系统也可以通过时空模型构建，分析地理要素发展的时空变化,为咨询、规划与决策提供技术支持。

地理信息系统的应用领域包括资源管理、资源配置、城市规划和管理、土地信息系统和地籍管理、生态环境管理与模拟、应急响应、地学研究与应用、商业与市场、基础设施管理、网络分析和可视化应用等与地理空间信息相关的各个领域。地理信息系统之所以普遍运用，与其自身的特征优势是分不开的，具体表现为：一是具有采集、管理、分析和输出多种地学空间信息能力，具有空间性和动态性；二是以地学研究和地学决策为目的，以地学模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次高质量的派生信息；三是由计算机系统支持进行空间数据管理，并由计算机程序模拟，获得专门数据的地学分析方法或模型，作用于空间数据产生有用信息，快速准确地提供科学决策依据。

1.2 景观生态学研究特点

景观生态学的概念由德国著名植物学家特罗尔于1939年提出后，引起了越来越多学者的重视并广泛应用于各个领域。

景观生态学是以景观为对象，通过能量流、物质流、物种流及信息流在地球表层的交换，研究景观的空间结构、内部功能、时间与空间的相互关系以及时空模型的建立。景观生态学把地理学研究空间相互作用的水平方向与生态学研究功能相互作用的垂直方向结合起来，并探讨空间异质性的发展和动态及其对生物和非生物过程的影响以及空间异质性的管理。

目前，景观生态学的研究焦点是在较大的空间和时间尺度上生态系统的空间格局和生态过程，强调空间格局，生态学过程和尺度之间的相互作用。这也就决定了景观生态学研究的一个重要方向就是在一个相对较大的区域尺度上，运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、景观的空间格局、优化结构，从而达到合理利用和保护景观的目的。

从上述景观生态学的研究特点可以看出，景观生态学研究是建立在大尺度上，空间显性地研究景观格局功能及其动态，这就要求研究者能够处理大规模变化着的空间数据景观生态学这种要求使之必然选择地理信息系统作为研究工具。

2.生态适宜性评价原理及实证研究

景观生态学在对区域大尺度上对一系列的生态系统的空间性质及其相互关系的进行研究，也决定了其必然需要获取对大量的不同时序的空间数据来进行分析和处理，地理信息系统技术在很大程度上解决了景观生态学研究所面临的这一关键问题，并逐渐成为景观生态学研究的重要特征之一。

地理信息系统技术在景观生态学中的应用主要是利用地理信息系统软件的强大的空间数据存储、分析和处理特性，并结合景观生态学方面的基本原理，已达到优化景观空间格局，合理利用和保护生态景观的目的。

2.1分析原理

生态适宜性分析涵义比较广泛，既可以指区域土地的生态现状及开发条件，也可以指区域或特定的空间其生态环境条件的最适生态利用方向，还可以是规划区内确定的土地利用方式对生态因素的影响程度（生态因素对给定的土地利用方式的适宜状况和程度）。它是土地开发利用适宜程度的依据。

在进行适宜性分析评价时需要考虑的影响因子有很多，生态方面的，经济发展方面的等等都有，不过通常情况下，适宜性分析主要考虑的是生态方面的限制性因素，如与水源，生态敏感地的距离，坡度高程等因素，所以通常意义上的适宜性评价可以狭义的理解为是生态适宜性评价。

2.2 分析方法

生态适宜性分析多采用叠加分析法，其分析过程（如图1）可以归纳如下：

第一，明确与适宜性分析相关的因子（一般由参考他人研究凭经验获得因子，也可以由相关领域的专家来确定，即德尔菲法确定），确定各个因子之间的关系及相对重要性，并对每个因子赋以权重；

第二，根据单个因子在空间上的分布状况，针对适宜性评价的目标进行分级，形成单因子的生态适宜性评价图；

第三，按照每个因子的权重对单个因子的生态适宜性结果进行叠加，获得多因子生态适宜性分析结果；

第四，对叠加分析生成的多音字适宜性分析结果进行分析，得到生态适宜性分析结果。

2.3 实证研究

在对某湿地公园的生态适宜分析研究过程中，充分分析和总结国内外湿地公园生态适宜性分析案例，选取了生态价值因子、地形因子以及人为干扰因子进行评估，并采用专家打分法，获得三个因子的相对重要性，并赋以权重分别为0.5,0.3，0.2；以湿地公园用地的生态适宜性分析作为目标，对生态价值、地形以及人为干扰三个因子单独进行分级打分（如表1），并利用地理信息系统在空间上形成单因子的生态适宜性评价图（如图1）；利用地理信息系统的空间分析模块，对三个因子的各自的生态适宜性分析结果按照相应的权重值进行空间叠加分析，生成多因子生态适宜性分析结果（如图1）。

3.讨论

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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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摘要: 地理信息系统，它能把各种信息用地理和相关的视图结合起来，利用计算机图形与数据库技术来采集，分析数据，从而为测绘制图服务。作为基础测绘测量，需要不断地学习，不断地更新技术，学好用好地理信息系统，为社会提供更好的数字产品。本文从测绘制图的角度出发，对地理信息系统的优缺点进行了分析。 关键词:地理信息系统 测绘制图1. 概述 地理信息系统是对地球空间信息进行采集、存储、检索、分析、评价、建模和输出的计算机系统。近几年来,地理信息系统广泛应用于测绘遥感、环境治理、灾害预测、地质填图、城市规划、土地管理、矿产资源评价和测绘制图等各个领域,已起到了不可估量的作用。 2. 地理信息系统的优点 地理信息系统主要由数字化子系统、图形编辑子系统、拓扑结构处理子系统、数字高程模型子系统、地图建边建库子系统、专定属性定义及管理子系统、数据库管理子系统、空间分析子系统、图像分析子系统、图形输出交换子系统等功能模块构成。各系统之间既互相独立， 具有各自功能，又共享其数据信息，可实现综合查询和信息分析。其主要特点是：一是在结构上该系统采用了矢量数据和栅格数据的混合结构，并完善了国内外大多数地理信息系统所采用单一数据结构或侧重某一种数据。结构的局限性，以满足不同问题对矢量、栅格数据的不同需求，而且两种数据库结构的信息可以有效方便地互相转换和准确套合；二是在应用上该系统分为输入、编辑、库管理、空间分析和输出五大部分组成。

2.1输入手段：具有扫描仪输入、数字化仪输入、GPS输入等功能，也可接受DBASE、FOXBASE等数据库的数据，并且具有完备的错误、误差等校正方法。 2.2编辑功能：具有直观实用的属性动态定义编辑功能和多媒体数据，具多重数据结构的属性管理能力。 2.3地图库管理：具有较强的地图拼接、管理、显示、漫游和灵活方便的跨图幅检索能力，可管理达数千幅地图。 2.4空间分析：具有功能齐全，性能良好，并且具有拓扑空间查询和三维实体叠加的分析能力。 2.5输出功能：具有齐全的外设驱动能力和国际标准页面描述语言的Postscript接口，可输出符合任何公开出版质量要求的数字化产品图件，并具有能自定义的灵活性报表输出功能。

3. 地理信息系统的缺点分析 3.1格式转换问题 目前大多数的地理信息系统是基于具体的、相互独立和封闭的平台开发的，它们采用完全不同的空间数据模型，对地理数据的组织也有很大的差异。据统计，现在的地理信息系统空间数据格式超过了 100种，而目前还没有软件可以实现100种以上数据格式之间的相互转换，这使得在不同地理信息系统软件上开发的数据交换存在困难，采用数据转换标准也只能部分解决问题。限制了地理信息系统处理技术的发展潜力。地理信息系统是一套应用广泛的地理信息系统软件，它采用矢量数据和栅格数据混合结构，将不同来源、不同类型的数据和信息进行有机结合，实现了数据信息的共享。由于地理信息系统的编辑系统只能调入输出自己的标准格式文件，所以地理信息系统本身提供了数据转换模块，支持当前主流地理信息系统数据格式的转换。但由于地理信息系统是一个相对通用的平台，不可能完全满足各个应用领域的所有要求，这样在实际应用中就会存在一些数据转换问题。 3.2误差问题 3.2.1测绘图件数据信息载体介质不同产生的误差。 原始图件数据信息载体介质分为纸介质,透明薄膜介质及刻图薄膜介质3种。在3种信息载体中,纸介质变形最大,其次与其它制图软件数据转换问题为透明薄膜介质变形较小,刻图薄膜介质变形最小。纸介质变形产生误差的主要原因是折叠、褶皱、气候影响,变形误差一般在1-2mm。薄膜介质产生变形的主要原因:在使用和保存过程中产生褶皱,薄膜受温度影响等,图形数字化输入方式的不同产生的误差。 图形数字化方法分为手扶跟踪数字化仪输入和图形光栅化扫描矢量化方式输入两种。数字化仪的基本原理是将地图上的位置信息通过数字化仪的定位器以数字信号的方式传送给计算机,使计算机记录每个点、线、面的位置,形成相应的数据文件。在数字化过程中,产生误差的主要原因是人为因素。在数字化过程中手扶游标不稳左右摆动,或者数字化板晃动,从而造成采集点位不准确。其次是一幅图未完成,关闭数字化仪后,重新开机,造成定位系统坐标与上次不同而形成误差。图形扫描矢量化形成的误差主要有:扫描仪精度不高,扫描的光栅图像变形产生的误差;光栅图像没有配准就矢量化图形，形成的误差；在矢量点，线过程中图像放大倍数小形成的误差。 3.2.2子图库，线型库定位点(定位线)不精确形成的误差。 地理信息系统制图系统库包括子图库、线型库、色库、图案库。子图库是各类基础地理及专题要素的符号库。线型库是各类地物界线及专题要素界线的符号库。地图符号是地图的语言,在地图上用来表示实地物体与现象的特点图解记号,它是地图的主要表现形式,也是地理信息得以传输的媒体。地图符号按地面物体和符号的比例关系分为依比例尺，半依比例尺和不依比例尺符号。在传统制图理论中,任何符号都有它的定位点和定位线。符号的定位点和定位线都有严格的规定,它决定了地物在空间的分布位置和相互关系。符号库(子图库,线形库)形成误差的主要原因是符号的定位点和定位线不在规定的位置上。制图人员在数字化制图过程中往往把符号移动到与原图相同的位置,当坐标点可见时,符号的定位点(定位线)和符号的坐标可见点不在同一点上,其误差在0。1-0。5mm之间,图件比例尺越小其误差变形越大。 4. 地理信息系统对测绘地图的优化作用测绘制图是测绘工作的有机组成部分,在开展多学科、多途径的测绘科研研究中,自始至终都要运用测绘地图来表现研究成果。在传统的测绘制图过程中,要经历若干个成图步骤。地理信息系统测绘制图过程主要分为资料准备、图形输入、图形编辑、颜色设计和图形输出等几个阶段地理信息系统提供了两种图形输入方法:一种是数字化输入,即采用数字化仪人工手扶游标跟踪,将原图资料转化为图形数据;另一种是扫描矢量化,通过扫描仪扫描原图,以栅格形式存贮于图象文件中,并经过矢量转换为矢量数据。以上功能可用地理信息系统的输入编辑子系统来完成。数据输入计算机后,就要进入图形编辑数据校正、图形的整饰、误差的消除、坐标的变换等工作,由地理信息系统图形编辑子系统、误差校正、图形裁剪属性库管理等系统来完成上述各项功能。颜色是测绘地图表现的一种重要要素,它直接影响测绘地图的表现力和图面效果。因此,测绘图对颜色的要求是非常严格的。地理信息系统对测绘制图作了颜色的要求,在分析了测绘地图印刷特点的基础上,设计了一套灵活、方便、精确的颜色定义和色标系统。图形输出是地理信息系统地质制图的最后一道工序,通常是把显示出的图形数据,经过以上步骤,在基本符合要求后,由地理信息系统的输出系统将编辑好的图形显示到屏幕或指定的设备上。经以上处理过的数据,可以实现测绘图件的数字化,并建立图形和属性数据相结合的数据库。测绘信息数据全部存储于计算机中,可以将具有同一特性的图形要素放在同一层中,即是将图形数据分幅录入这样易于管理和查询,而且可灵活地进行分幅检索、添加图幅、删除图幅。 5. 结语

总之,测绘制图是一项需要不断完善,不断改进的技术,也大有潜力可挖,同时也存在着无穷的技巧和乐趣,只要我们在测绘制图中，充分利用地理信息系统的优势互补，进一步优化数字化生产的工艺流程，降低误差，同时结合本专业特点不断总结经验,测绘工作一定会更上一层楼。 参考文献 [1]谯章明. 地质图绘制[M]。北京:测绘出版社。 [2]吴信才. 地理信息系统原理、方法及应用[M]。武汉:中国地质大学出版社。

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数据是信息的具体表现形式，数据管理在社会信息流程中占有重要地位。近年，随着在数据库中存储和处理复杂地理数据的需求越来越多，GIS（地理信息系统，Geographic information system）中管理和分析的空间数据不断增长，这些因素都导致了空间数据库组织与管理成为了近20年来活跃的研究领域。

一、空间数据库课程在高校中的现状

近年来，国际上成立了许多专门制定空间数据标准的联盟，商业数据库公司推出了针对空间数据库管理的系统，一些大学陆续开设了空间数据库方面的课程。并且近二十年以来空间数据库的研究已经产生了大量的空间数据模型、空间操作、空间查询方面的技术[1]。在空间数据库教学过程中选择什么，以及如何更好地在大学课堂教授空间数据库的知识成为高等教育所关注的一个问题。目前，我国开设地理信息系统专业的有超过170所高校，加上一些科研机构，全国约有200多个教育单位，每年培养GIS毕业生近万人[2]。各高校开设地理信息系统专业的学科背景不同，数据库相关课程教学内容和教授方法会形成差异，下面列举几门我国高校地理信息系统专业开设的与数据库相关课程，如数据库应用与技术、数据库原理、数据库原理与技术、空间数据库原理、空间数据库技术等，从课程名称上可以得出自教学内容中有些高校偏重原理，有些高校偏重技术实践。从数据流的角度来看，数据作为GIS的基础，在采集、编辑、存储、管理、查询、分析、制图输出等各个GIS的应用环节中都要涉及到。空间数据的组织与管理是地理学研究的一个重要领域，时空数据挖掘与知识发现、时空数据结构与数据模型、空间数据管理等方向，无一不是现今地理信息系统研究中的热点问题，因此，可以说空间数据库是GIS的核心，由上述可知，《空间数据库》课程是一门较新的GIS专业课，同时也是GIS专业的核心课程，通过本课程的教学，目的是让学生能够清楚空间数据库的基本概念、基本原理，掌握关系数据库与空间数据库系统的应用，并能完成合理的数据库设计；同时掌握Geodatabase相关理论，能够应用Geodatabase实现数据库，对部分学生要求具备地理信息专业领域中数据库的设计开发能力。因此针对于学生能力的培养，如何在《空间数据库》的教学中布置教学内容，如何合理地安排教学环节，对我们的教学工作提出了要求。

二、空间数据库课程相关问题

1.学科体系不同对教学内容的影响。在我国涉及地理信息系统的学科有工学、理学和管理学等，工科学校注重学生的工程系统的设计和实现能力，理科学校更注重培养学生的地理学思考和分析能力，但GIS领域人才培养的专业体系应不同于学科体系的划分，而是要针对人才培养的目的来确定。本科专业划分强调GIS领域各行各业人才的需求，即为就业教育，而不强调专业教育[3]。

2.毕业生就业中存在的问题。根据《2009年中国地理信息产业高校毕业生就业报告》及《2010年中国地理信息产业高校毕业生就业报告》的调查结果显示，招聘单位认为毕业生自身能力上的不足及学校课程设置不合理这两个原因，已经连续两年成为地理信息系统方向就业困难的主要因素。用人单位关注求职者的特点中，“拥有较强的动手能力，保证短期内上岗”这一要求也在近两年的调查中处于首要位置。在具体的行业应用中，空间数据库的应用十分广泛，现在我国城市道路交通管理、城镇社会信息管理、国土资源管理等诸多方面都会使用空间数据库技术。但是地理信息系统专业本科毕业生在这些行业中能做什么，用人单位面向本科毕业生提供的岗位是什么性质，这些问题，对实际的教学工作提出了要求。

3.根据本专业教学计划制定课程内容。在本专业的专业课程当中，空间数据库课程的先导课程地理系统原理，在该门课程中空间数据模型、空间数据结构和空间索引技术等内容会作为重点讲述内容，那么，在空间数据库课程中如何更好地承接之前学习过的知识，如何布置教学计划。同时，空间数据库能够对学生学习后续课程有什么作用，也是空间数据库课程要注意的问题。

三、空间数据库教学内容探讨

1.合理组织空间数据库内容。在针对于本科生的教学中，要重视基本概念的讲解，为学生将来的自我学习打下一个较好的基础，因此空间数据库课程中应该涵盖空间数据模型、空间数据结构、空间数据管理、空间查询语言（SQL基础及空间查询）、空间数据行业规范等内容。同时，在原理部分要对应一定的上机实习，例如在实际教学中遇到过学生对Arcgis中的数据模型不理解，创建数据集的时候不知道属性到底是什么，那么在讲授地理数据模型时既要讲清楚相关概念，可以以ArcGIS应用平台中的Geodatabase模型为例，由教师首先在文件地理数据库中创建一整套的北京市的数据，包含行政区划、主干道、轨道交通、餐饮、住宿、文化设施等内容，通过实际的例子告诉学生地理数据模型到底是什么，怎么建立模型，怎么通过数据库、数据集、要素类来逐层地组织数据，数据表中的每一行代表一个现实中的对象，每一列是对象特征的抽象，怎么表现数据，建立好的模型适用于什么应用，这样使得学生可以更好地理解原来较为抽象的概念。在原理内容的讲解中还要尽量避免和地理信息系统原理、地理信息系统应用技术等前导或后继课程的内容重复。

2.围绕空间数据库建模开展教学。在教学过程中，要让学生从初始就注重空间数据库建模流程。空间数据库的设计和创建与关系数据库建库流程相仿，也需要经过概念设计、逻辑设计和物理设计这样三个步骤。这样，就需要在教学过程中要重点讲解数据库的概念设计和逻辑设计环节，使学生掌握通过对具体问题进行需求分析进行概念模型设计，并掌握概念模型向逻辑模型的转换方法。在这一环节中可以引入一个贯穿于整门课中的案例，要求学生按照扩展ER模型来抽象实体，描绘实体属性，并构建实体之间的联系；通过规则将扩展ER模型中的实体和属性合理地转换到地理数据库中的要素类和数据集中，并按实体之间的联系建立相关规则；最后向建立好的数据集导入空间数据和属性数据。同时，这类内容可以让学生通过以分小组讨论的方式来分析问题和解决问题，以此来带动学生的学习兴趣。

3.SQL语言及其扩展。SQL语言对于所有数据库的学习来说都是最为核心的部分，因此在空间数据库教学中，也应该要求学生掌握SQL相关内容。在ArcGIS等地理信息系统软件中，对于属性数据和空间数据的查询都是封装好的，查询工作主要通过点选按钮以及列表选择为主，这样使得学生对于创建及查询数据只能看到表面现象，没有办法去了解软件的底层到底做了哪些工作，为了使学生能更好地理解数据的组织及应用，我们在课程中就要让学生使用SQL来对数据进行操作。在这一教学内容中可以分为以下两个阶段，第一，掌握标准SQL语言，包括数据表的创建，数据的查询，在这一阶段主要用标准SQL语言对非空间数据进行操作。第二，利用Oracle Spatial学习扩展SQL语言，包括创建具有SDO_GEOMETRY数据类型的表、创建控件索引、创建空间索引、插入空间数据、利用空间计算函数实现空间查询等。

4.教学平台的选择。教学中紧贴现有技术的发展，让学生掌握最新的相关知识数据库的管理，例如数据库中事务的管理及版本控制等。在授课中选取Geodatabase、Oracle及数据存储中间件ArcSDE这样三个空间数据组织管理比较成熟的产品来进行练习，实践内容主要围绕以下几部分：Oracle中属性查询和空间查询相关方法、通过空间算子进行查询、如何在Oracle中进行事务管理；ArcSDE的安装及其与Oracle的连接配置，ArcSDE的版本管理机制；在Geodatabase文件地理数据库中进行数据加载，规则创建以及数据组织。

四、集中实践环节教学方法

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关键词：互联网地理信息技术；机房信息管理系统；JAVA APPLET

中图分类号：TP308文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)04-10903-03

1 引言

随着我国高等教育管理体制的改革，许多高校相继合并，对学校的教务和管理提出了更高的要求。据统计，大部份高等院校采用传统的数据信息管理方式，对设备的管理和学生的上机管理基于一些分散的数据上，没有比较直观的空间方位。给管理带来不便。

同时，高等院校的校园面积较大、建筑物较多，不仅有硬件设备的管理信息，还学生的上机活动信息等，用常规的办法是难以对这些信息实现有效的管理。特别是机房的设备之多，进出的人流量大，对其管理更为困难。

机房管理系统现在仍未有以WebGIS的形式出现，大多是以传统的数据库形式和界面，并以表格的形式显示数据，看起来很不直观。而机房的信息如电脑的位置、学生的上机情况都是以空间形式分布的，这样利用地理信息系统刚刚可以反映这一效果。此计算机机房管理系统的设计正是针对这几点而出发的，克服了现今大多数计算机机房管理所采用传统的数据信息管理系统方式存在的不足，功能完备便于操作，信息显示简明，使管理员不但能了解整个机房的仪器使用情况，也能掌握机房的网络线路配置，即万维网地理信息系统（WebGIS）。

万维网地理信息系统（WebGIS）是将现有GIS的部分功能转移到基于Web的三层结构的新系统中的地理信息系统，即利用互联网络来扩展和完善地理信息系统功能的一项新技术，是由地理信息系统和互联网技术相结合而产生的一种新技术方法。可使人们通过互联网络获取所需的各种地理空间数据和图形图像信息。因此，利用计算机和网络优势将使数据信息的管理更加方便形象。

2 系统的总体设计方案

2.1 系统基本原理

本文提出一种基于WebGIS的机房管理的思想，是集Inertnet/Inertnet技术、大型网络级数据库Microsoft SQL Server7.0/2000、JDK1.4、JAVA服务器语言JAVA SERVER PAGE、JAVA APPLET小应用程序、和GEOTOOLS于一体的基于Browser/Server模式的互联网机房信息管理系统。通过集成以上这些技术，可以实现机房信息的动态查询、矢量地图的显示、地图的缩放、漫游、图元信息的查询、网上信息的登记、联系我们等诸多功能。而且适应性强，安装、使用、维护简单，只需在安装Microsoft SQL Server7.0/2000，Microsoft Inertnet Explorer，JAVA Web Start和TOMCAT的服务器端装载一套本系统应用程序，网络用户即可通过网络浏览器（Microsoft Inertnet Explorer4.0或更高版本）经互联网访问。作为网络管理员，只需要维护服务器端的一套数据，就可以轻松实现网上机房信息管理，能够随时在自己的电脑上了解和查看机房各个设备的运行情况、学生上机信息情况等。

另一方面，为了克服CGI方法的低效率问题，服务器采用JSP新技术，有利于处理多个客户端上传、保存和返回数据。所不同的是CGI程序是可以单独运行的程序，而JSP新技术是基于服务器上运行的，JSP的作用就是处理多个客户端上传的数据，处理后，JSP将处理结果保存在数据库或者返回客户端。JSP程序可以保存客户端的状态，如客户端的进入和离开。JSP还有以下优点：(1)JSP方便与HTML混合；(2)JSP运行速度更快；(3)JSP技术有众多大软件公司支持；(4)JSP技术有众多开放性代码组织支持；(5)可以跨平台运行。

2.2 构建模式

WebGIS是基于浏览器/服务器模式的地理信息系统。该系统从逻辑可分为三层：客户、Web应用服务器和GIS系统服务器。现有的WebGIS系统从实现模式上，主要可以分为两类：采用服务器端策略的系统和采用客户端策略的系统。这里我们就采用客户/服务器混合模式：在客户端事先运行时自动下载Java Applet；通过安自动下载的Java Applet，可在客户端进行地图放大缩小、漫游、就地选择并高量显示等本地操作。这些GIS处理工具和GIS数据就驻留在服务器上，用户通过浏览器向Web服务器发出需要GIS数据和GIS处理工具的请求；Web服务器根据请求相应GIS数据和GIS处理工具传送给客户端，客户端接受相应GIS数据和GIS处理工具，按照用户的操作，进行GIS数据处理和分析，此时，无需GIS系统服务器参加。这里采用的是用部分基于JAVA，用JAVA开发客户端的功能，且结合Geo Tools处理图形数据，而服务器编程则采用JSP技术。

2.3 系统体系结构

该系统设计采用HTML语言、Java、JSP编写用户界面，采用JSP技术构建服务器端应用程序，向Microsoft SQL Server7.0/2000数据库请求和输入数据并及时反馈给用户。通过Java Applet和GeoTools技术向客户端提供地图数据，并显示给用户。系统的总体设计结构图如下：

3 系统的设计与实现

3.1 构成模块

机房平面图的可视化和图形图像交互操作.本文阐述实用性机房管理系统GIS方法的实现方案。机房管理地理信息系统用于管理机房的设备管理中各种设备的管理和分析，它把地理信息系统同实际中的设备管理结合起来，在地图上表示出设备网络模型。用不同的图形元素代表设备管理中的设备、学生的信息等各种信息，并把这些代表设备的空间图形与设备属性数据库灵活地连接起来，可以用鼠标点击图元查询其属性数据，也可以通过输入设备名称查询该设备在地图上的空间位置，直观形象地完成设备的管理。

除了文中前述的互响功能外，其中该系统还实现了以下功能模块：

(1)图形编辑模块：可以进行图形的放大、平移、选择。

(2)信息查询模块：与数据库连接，可以进行学生信息查询、电脑使用情况查询、电脑设备查询等。

图形编辑系统的设计：本系统以图形界面的方式提供了图形的放大、平移、全屏、选择。

放大：用户需点中放大的按钮，鼠标移到您要选择的地方，将出现十字状态，点中目标区域，而后放开，系统将会响应这一事件，将这一区域放大，显示在视图区域。

平移：用户需点中平移的按钮，鼠标移到您要选择的地方，出现手柄状态，拖到你要显示的区域。您可以在响应放大事件后，在响应这一事件，也可以在全屏后，使用平移。

全屏：用户只需按一下全屏按钮，系统将恢复全屏状态。

选择：用户只需点击一下选择按钮，鼠标移到您要选择的地方，将出现十字状态，点击你要选择的区域，系统将做出反映，将这一点的坐标传递给服务器，并做相应的反映。

信息查询系统的设计：

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1.培养目标

浙江农林大学作为一所特色鲜明的地方性高等院校，坚持依靠自身优势和特色，为地方经济建设特别是为浙江农业、农村、农民服务［7］。地理信息系统专业应抓住此发展契机，以面向浙江省“三农”作为发展的着力点与突破口，充分发挥自身专业的独特优势。地理信息系统在数字林业建设中应用广泛，我国林业院校，如北京林业大学、南京林业大学、西北农林科技大学、中南林业科技大学、浙江农林大学、西南林学院等都开设了GIS本科专业，共同的特点就是依托农林等学科的优势，培养具有坚实的计算机科学和地理学的理论基础，掌握地图学与地理信息系统的基本知识、基本理论和基本技能，能在林业、农业、地籍、环境、规划设计、森林工程、防灾减灾等领域从事与地理信息系统开发相关的工作的高级专门人才［4］。因此，毕业的学生应具有较强的工作能力，以适应社会对地理信息系统应用型人才的需求。基本知识和基本技能强、基础扎实、能力强、素质高且具有创新精神和实践能力等方面工作，全面发展与鲜明个性相结合，具有进一步自主学习能力的应用型人才。

2课程设置

地理信息系统是多种学科交叉的产物，如测量学、地图制图学、计算机科学、地理学等，它综合应用这些学科的思想和方法，形成了自己的体系［8］。因此，要求农林院校的学生既要学习这些相关课程具备一定的背景知识打下扎实的理论基础，又要掌握院校特色的农科和林科的行业知识。根据我校“宽口径，厚基础，强实践，重应用”的人才培养基本要求，充分考虑学生就业及以后深造需要，构建了“平台+模块”的“3+1”培养模式。由公共基础平台、学科基础平台、专业平台和方向模块四个层次构成。同时，综合考虑到学校特色及本省就业需求，开设林学林学相关课程，较好地解决了通识教育与专业教育、厚基础与强应用之间的矛盾。毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握数学、地图学、计算机科学、地理信息系统、遥感、全球卫星定位系统的基本理论和基本知识，以及地理信息系统技术开发的基本原理和基本方法;具有将地理信息系统应用于农、林、水、土管、城建、环境等方面的基本能力。与此同时，为了保证学生在四年八个学期内有足够的精力和时间完成学业，课时的安排设计为“钟”型。

3.实践教学与毕业设计

地理信息系统专业是一个应用性、操作性、实践性很强的专业，因此加强GIS实践教学和毕业设计是提高教学质量的一个重要手段。在我校GIS专业课程教学计划中，主要实践性教学环节总计37．5周学时。实践主要包括课程实验、实习、毕业设计三个环节。这三个环节从GIS专业基本技能训练到综合应用，形成实践内容的衔接，由浅至深，贯穿四年的实践教学体系。这些以培养基本技能与方法的课程实验课以林业生产实验、GIS应用开发技术基础实验训练等为主。综合专业实习主要以GIS行业应用软件开发、3S技术应用、野外测绘实习、结合农业院校的特点开展相关森林资源调查等综合性专业实习。重点培养学生的地理信息系统的二次开发能力和实践应用能力以减少与生产单位的差距。

毕业设计是实现地理信息系统专业人才培养目标的最后一个教学环节，也是最重要的一个教学环节。教师设计毕业论文题目，由学生自己设计、自己编程开发，充分发挥主动性、能动性和创造性。同时，与教师科研、相关的GIS公司、林业与土地有关部门的生产科研课题结合，学校与生产单位可以建立长期的合作关系，这样可以提高学生分析问题、解决问题的综合能力，实现产学研相结合，为毕业后较早进入状态奠定基础。

4.学科竞赛

我校采取“走出去、引进来”的办法，开阔学生的视野和思路。积极组织学生参与各种形式的全国性的大学生专业竞赛。积极创造条件，有步骤地缩短与应用生产单位的差距;积极主动与国内外知名世界一流的GIS软件企业、著名的科研院所合作，积极参与他们组织的一年一度的全国大学生GIS软件开发大赛。目前，浙江农林大学地理信息系统专业已参加的比赛活动有中国地理学会和ESRI中国有限公司举办的全国大学生GIS竞赛•ESRI杯、中国科学院地理信息产业发展中心和北京超图公司举办的SuperMap杯全国高校GIS开发大赛，且与北京超图公司成立了联合实验室。同时，成立了以浙江农林大学森林经理学科教师为主指导学生参加各类专业竞赛的指导小组和团队，采用高年级学生和低年级学生组队、生手和新手组队、3人组队的“阶梯层次式”学科竞赛模式，利用暑假期间指导学生主攻全国性的GIS专业竞赛，培养可持续参赛的人才，连续四年取得不菲的成绩。《浙江日报》《中国绿色时报》《浙江教育报》和中国教育电视台等媒体对我校GIS专业学生予以关注和肯定。

篇7

1. 桌面地理信息系统简介

地理信息系统是一种特定的空间信息系统，它是采用现代化的方法来采集、存储、分 析、管理、显示、模拟与地理空间分布有关数据的空间信息系统。它是现代地球科学、信息 学、环境科学、测绘遥感学、计算机科学、管理科学、应用数学以及各种应用学科有机结合 的集成产物。自60年代加拿大测量学家r.t.tomlinson 首先提出地理信息系统这一术语以来 ，在大型机、小型机、工作站和微机平台上，相继出现了gis的应用平台。如美国esri的产 品，已遍布上述四种硬件平台。由于80年代pc技术的迅速发展，以及近几年来pc硬件价格的 急剧下跌和其性能日益提高，使得桌面地理信息系统（desktop gis）得到了迅速的发展。 其中在国内用得较多的有美国esri公司的arcview。

2. arcview介绍

现在常用的arcview2.1以上英文版是直观性较好的桌面地理信息系统。它集空间图形、关系 数据库、统计图形、空间分析、网络通讯、面向对象的程序设计于一体，图形用户界面直观 。而且它有自己的开发工具即avenue，用于制作特定的arcview 应用程序。wWw.lw881.comavenue是一种wi ndows环境下的面向对象的程序设计语言，arcview 的系统功能就是由它编程实现的。

任何一个由avenue语言开发的windows应用程序都有一个对应的project，project由一些doc ument和script组成，而document又由document window 和document gui 组成，所以avenue 应用程序的模型如图1所示。图1中document是人机交流的唯一途径，根据其功能又可分为 v iew, table, chart, layout和 script editor五种，document gui 是对应于某一document 的图形用户界面，由 menu bar，button bar 和tool bar组成，分别用来对应不同的功能。

图1avenue应用程序模型

我们在具体开发桌面地理信息系统arcview 时，发现现有的arcvie w 系统功能并不能完全满足要求，必须对arcview 系统重新改造，增加新的功能。由于arcv iew 的开发语言是avenue，它的开发效率低，所以在实际开发中既要充分利用arcview 自身 强大的地图管理功能，又要利用高级语言（如vb5）在快速开发应用方面的长处，两者相互 结合，将取得良好效果。

3. arcview和vb5应用程序通讯方法

最通用的ipc（interprocess communication,ipc）方法是dde、ole和对动态联接库的外部 函数调用、文件访问以及windows剪贴板。上述方法都能使不同的windows应用程序之间彼此 通信。其中dde方法原先是作为一种基于消息的协议在windows(3.x之前)中实现的，用来在 不同的windows应用程序之间交换信息。随着windows3.0的，dde在实际的应用程序开发 中得到大量应用，这是通过使dde服务能够利用应用程序编程接口（api）调用dde管理库来 完成的。arcview是通过dde和dll方法实现与外部应用程序通信。本文通过一个实例来详细 介绍dde功能的使用。在实际应用中，arcview既可作clint，又可作server，来实现应用程 序之间的通讯，包括发送或接受数据，执行请求，返回分析结果。通过使用dde方法，可以 克服arcview本身开发语言的落后性，达到充分发挥arcview自身强大的地图管理功能，又创 造出符合时代特色的桌面地理信息系统。实践证明，采用arcview和vb5应用程序通讯进行系 统开发是一种有效的桌面地理信息系统开发方法。

4. 实例分析

在本例中，vb5 应用程序向arcview 发出avenue 请求以建立新的文档如views 和layouts， 而且应用程序询问arcview 以得到当前激活的文档。此时vb5 应用程序是目标，而arcview 是源。

如果已安装vb5 和arcview,按照下面步骤建立应用程序:

(1) 启动vb5，建立缺省窗体form1。

(2) 在form1上根据下列属性建立控件，然后放大窗体以便整齐地排列控件。

objectproperty setting

text boxnametxtdde

command buttoncaptionsend request

namecmdrequest

combo boxnamecbodoctype

(3) 在form1的说明部分增加下面代码:

const none=0, manual=2

sub startup()

dim t

const dde_no_app=282

'this will start arcview if it isn't running

on error goto fireup

txtdde.linkmode=none'清除dde链接

txtdde.linktopic="arcview|system"'建立对话

txtdde.linkmode=manual'建立人工链接

exit sub

fireup:

if err=ddenoapp then

chdir "c:＼arcview2＼bin"

t=shell("arcview",1)

t=doevents()

resume

else

msgbox "unknown error."

stop

end if

end sub

(4) 在formload 事件中增加下列代码:

sub formload()

cbodoctype.text=""

cbodoctype.additem "view"

cbodoctype.additem "layout"

cbodoctype.additem "sed"

startup'调startup 程序

end sub

(5) 在formunload 事件中增加下列代码:

sub formunload (cancel as integer)

txtdde.linkmode = none'关闭dde 对话

end sub

(6) 在cbodoctypeclick事件中增加下列代码:

sub cbodoctypeclick()

cmd="av.getproject.adddoc("&cbodoctype&".make) av.getproject.getactive.get(0).ge twin.open"

txtdde.linkexecute cmd

end sub

(7) 在cmdrequestclick事件中增加下列代码:

sub cmdrequestclick ()

'linkitem是能够返回值的avenue script

txtdde.linkitem = "av.getactivedoc.getname"

txtdde.linkrequest

end sub

(8) 存储vb5工程并编译成exe 文件。

现在即可运行visual basic应用程序。如果arcview 没有运行，应用程序就 会激活它。从dropdown combo box 选择一个文档名以便在arcview中建立一个文档。要访问 当前激活的文档就敲击send request button，在文本框里将会显示文档名。本例所有的dde 通讯都是通过文本框实现的。在vb5中, 任何text box, picture box和label在对话中都可 作为目标,同时任何窗体可看作源。

以上实例的运行环境为：visual basic 4.0以上，arcview2.1以上，windows3.1以上。

参考文献

1、边馥苓主编，《地理信息系统原理和方法》，北京：测绘出版社，1996 年8月。

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【关键词】WebGIS；校园地理信息系统；属性信息

1.引言

校园作为城市或地区的一个缩影，它的研究能够为城市大环境的综合研究起到借鉴作用。地理信息系统(GIS)是一种有效的空间信息管理和分析的新技术，其核心是对空间数据的管理，具有强大的空间数据管理，地理分析和空间分析的功能，适应现代校园管理的各种需求[1-4]。随着Internet技术的不断发展和人们对空间信息的需求，基于Internet技术的地理信息系统——WebGIS应运而生。利用WebGIS上空间数据，为用户提供空间数据的浏览、查询和分析，已经成为GIS发展的必然趋势[5]。目前，已经有很多学者对校园地理信息系统开展了研究，例如，李金生等在Visual Basic环境下使用MapInfo进行二次开发，设计并实现了校园GIS查询系统[6]；杨武年等进行了成都理工大学校园空间信息系统构建的研究[7]；钟广锐等简要分析了WebGIS的技术特点，阐述了利用WebGIS的代表软件SuperMap IS进行校园地理信息系统开发的解决方案[8]；闻建光等[2]和李巍岳等[9]分别研究了使用遥感影像为数据源，建立校园地理信息系统的优势和方法；孔宇强[10]和胡云华等[4]还在校园地理信息系统中引入了虚拟现实技术。但是，这些研究只注重了地理信息（例如建筑物的位置等），没有用详细的属性信息（如建筑物内各办公室的详细信息）充实校园地理信息系统。本文以北京林业大学为例，阐述了以ArcGIS为平台，采用高分辨率遥感影像作为数据源，同时结合数据库技术的校园WebGIS系统开发思路，并对北京林业大学校园WebGIS系统的总体结构设计、数据库设计以、系统功能结构的实现和校园三维模型的建立作了重点介绍。

2.数据来源

2.1 空间数据

空间数据包括北京林业大学遥感影像、北京市五环内遥感影像地图和北京林业大学地物分布图。其中，北京林业大学影像采用Google Earth上北京林业大学地区的影像。北京市五环内遥感影像地图的比例尺为1：2000，影像空间分辨率为2.5米，坐标系为西安80大地坐标系，投影为高斯-克吕格6°带投影，投影带带号为20，用于校正北京林业大学影像。北京林业大学地物分布图通过使用ArcGIS对北京林业大学影像进行矢量化获得。

2.2 属性数据

属性数据包括学校教学主楼、林业楼、生物楼、理学楼、森工楼内所有办公室的基本信息。获取这些数据的方法为对这些办公室进行实地调查。

3.系统体系结构

本系统主要以基于Web的B/S网络架构模式实现，体系结构采用五层结构设计（如图1所示），分别为支撑层、数据层、应用服务层、应用层和表示层。其中，支撑层是整个系统开发的基石，包括软件、硬件环境及网络基础设施等的开发及运行环境；也包括开发的关键技术，例如包括3S技术、WebGIS技术等。数据层是系统的核心，主要包括支撑系统运行的一切数据，并根据需求分成若干子数据库——空间数据库、非空间数据库及元数据库。应用服务层是应用层与数据层之间的桥梁，为各业务功能提取其所需的相关数据提供服务，主要包括GIS地理信息系统平台及基于该平台所建立的基础服务中间件。应用层位于应用服务层之上，依托应用服务平台环境，接受用户请求，调用应用服务层中的控件和数据存储层中的数据对用户的请求进行处理，并将处理结果返回给用表示层。表示层是标准的Web浏览器，负责与用户交互，用于向应用层服务器发送请求并显示服务器返回的结果。系统体系结构如图1所示。

4.系统数据库设计

本研究采用分离存储的方式独立存储空间数据和属性数据，并通过建筑物ID值进行空间数据库与属性数据库的关联[13]。

4.1 空间数据库

空间数据库存储的内容包括北京市地形图、北京林业大学矢量数据和卫星影像等空间信息数据。该数据库存储空间定位控制数据和一些相对稳定的参考性数据，很多应用都基于该数据库。其中，矢量数据的属性结构如表1所示

4.2 属性数据库

属性数据库存储的内容是对应于地图实体的校园主要建筑物内部的详细信息。本系统采用实体-联系模型对属性数据库进行了概念模型设计，建立了实体联系模型，模型如图2所示。

根据属性数据库的概念模型建立其逻辑模型，设计了数据库的属性结构，属性表结构如表2、3所示。

4.3 元数据库

元数据是描述地理信息数据集内容、表示、空间参考、质量及管理的数据。是实现地理空间信息共享的核心标准之一[14]。2005年，我国推出了国家标准《地理信息元数据》[15]，规定了地理信息发行中元数据所必须包含的内容，本文依据该标准建立元数据库。

5.系统功能设计与实现

本系统主要功能是综合校园的空间信息和属性信息，使用ArcGIS Server构建统一的展示平台，在可视化的环境下提供对空间信息与属性信息一体化显示和查询，同时使用X3D技术构建校园三维模型，为校园实现可视化管理、分析与决策提供支持。使用户系统总体功能结构如图3所示，系统运行如图4所示。

5.1 地图浏览操作

系统采用分层管理矢量数据和卫星影像的方式对校园地图进行展示，用户可以根据需要加载感兴趣的图层进行浏览。主要实现了地图的放大、缩小、漫游、全幅显示、局部放大、鹰眼显示等功能，系统运行界面见图5。

5.2 信息查询

本系统提供了多种方式进行空间及属性信息一体化查询方式，主要包括通过图形查询属性信息、通过属性查询图形位置和详细属性信息查询。

5.2.1 通过图形查询属性信息

用户选择自己感兴趣的图层，并通过点选查询、园选查询或多边形选择查询的方式选择感兴趣的区域，系统将返回这些区域的属性信息列表。

5.2.2 通过属性信息查询图形

用户选择自己感兴趣的图层，在文本框中输入要查询的地物名称，进行查询，系统将高亮显示符合条件的区域，并将被选中的区域居中显示。

5.2.3 详细信息查询

用户在文本框中输要要查询的楼名和部门名，进行详细信息查询，系统将返回符合条件的所有办公室的详细信息。

5.3 三维漫游

本系统的三维漫游模块可以让用户使用IE浏览器漫游校园三维模型。该功能包括室内模型和室外模型两部分内容。在建立室外模型时，使用基于X3D技术的Vizx3D软件，将校园内主要地物的模型导入虚拟三维场景，根据校正后的遥感影像确定模型的位置和大小，同时增加了Background节点（背景）和NavagationInfo（漫游）节点，用户可以在该模型中以行走的方式漫游（如图6所示）。本文还以林业楼为例建立了室内三维模型。首先，通过实习测量获得林业楼内各办公室的实际大小，并根据测量结果使用Sketch up软件建立林业楼内部各办公室的轮廓，并使用Photoshop软件处理后的照片作为图片纹理。用户可依次浏览林业楼内各楼层的三维模型（如图7所示）。室内模型与室外模型间的连接以及林业楼内各层模型间的连接使用vrml语言中的Anchor节点实现。

6.结语

计算机技术、Internet及GIS技术的不断发展为促进WebGIS技术应用提供了强有力的技术支持，也大大加快了GIS的普及速度。将WebGIS引入到校园信息系统建设对于校园信息化建设，开发具有实用价值的校园管理信息系统，以实现高校管理自动化、科学化、网络化和智能化具有重要意义[12、13]。本文使用ArcGIS开发平台，以高分辨率遥感影像作为数据源，结合数据库技术以北京林业大学为例开发了校园里地信息系统，并且加入了实地调查的各办公室的详细信息，提高了系统的实用性。在今后的研究中，还应网络技术进一步发展的基础上尝试进一步引入虚拟现实技术，并实现校园三维模型与二维数据的联动，从而进一步曾强校园地理信息系统的展示效果。

参考文献

[1]李巍岳,武文波,马聪.基于QuickBird影像的校园地理信息系统设计[J].测绘科学,2010,35(4),205-207.

[2]闻建光,许惠平,刘万崧.基于遥感影像的校园地理信息系统[J].遥感技术与应用,2005,20(4),304-308.

[3]李保杰.基于B/S架构的校园地理信息系统设计与实现[J].计算机与数字工程,2010,38(7),89-92.

[4]胡云华,赵玉梅,于倩,封尧,孙苗,耿伟华.基于Map Object的3D校园地理信息系统的设计与实现[J].现代计算机(专业版),2010,4,65-68.

[5]陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,1999:13-14.

[6]李金生,刘岩,周园,张博.基于MapInfo的校园GIS查询系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2008,31(12),31-33.

[7]杨武年,濮国梁.数字成都理工大学校园空间信息系统的构建与实现[J].成都理工大学学报(自然科学版),2005,32(1):101-106.

[8]钟广锐.基于WebGIS技术的校园地理信息系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2005,28(2),33-35.

[9]李巍岳,武文波,马聪.基于QuickBird影像的校园地理信息系统设计[J].测绘科学,2010,35(4),205-207.

[10]孔宇强.基于WebGIS和VR技术的校园地理信息系统设计[J].福建电脑,2011,4,102-103.

[11]李战成,马明栋,李保杰.基于WebGIS的校园地理信息系统的设计与实现——以徐州师范大学为例[J].苏州科技学院学报(工程技术版),2006,19(12),86-90.

[12]钟春荣,刘平辉.基于Supermap 的校园地理信息系统设计研究——以东华理工大学为例[J].科技广场,2008,8,49-52.

[13]张长锁,袁永博.基于WebGIS的校园地理信息系统的研究与应用[J].地理空间信息,2008,6(4),108-113.

[14]吴信才等.地理信息系统原理与方法(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2009.

[15]GB/T 19710-2005 地理信息 元数据（ISO 19115:2003,MOD).

项目资助：北京林业大学2011年大学生科研训练计划（项目编号：110105）。

作者简介：

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关键词：环境地理信息系统；教学改革；环境专业

作者简介：吕慧华（1982-），女，江苏盐城人，盐城工学院环境科学与工程学院，讲师；周峰（1985-），男，河南南阳人，盐城工学院环境科学与工程学院，讲师。（江苏 盐城 224051）

基金项目：本文系盐城工学院2013年度校级教改研究项目（项目编号：77）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2014）14-0127-02

环境地理信息系统属于地理信息系统（GIS）在环境领域的研究分支，是利用GIS 技术对环境进行管理与研究的计算机系统。它以环境工程和环境科学为研究对象，以环境学、计算机科学、地理学为基础，与遥感、测量、数据库、数据挖掘等紧密相连，广泛应用于环境资源调查、环境评估、环境规划等领域的研究。[1-4]

环境地理信息系统作为解决众多实际环境问题的重要技术手段，具有较强的实践性以及跨学科特点。与GIS专业学生相比，环境专业学生在计算机、地图学、地理学、测绘学、程序设计、数据库等方面知识结构不完整，若系统深入学习，将面临很大的困难。[5，6]因此，环境专业学生学习GIS课程时，其教材、教学方法、实验设计以及考核方式等都应具有一定的特殊性。本文根据环境地理信息系统课程特点以及环境专业学生培养目标要求，结合笔者近几年教学实践，着重探讨如何让环境专业学生在有限的学时内较快较好地掌握GIS理论与技术。

一、环境地理信息系统课程简介

环境地理信息系统是环境专业的选修课。该课程主要利用学生所学的环境学、数据库技术和GIS技术对环境地理信息系统的进行设计开发与应用，拓展学生的应用技能。其教学目标主要为：第一，使学生熟悉GIS的基本概念；了解空间数据组织和管理的常用方法；掌握空间数据采集和输入；数据质量分析的基本方法和内容。第二，掌握GIS空间分析的基本方法与特点，具备应用GIS解决环境领域实际问题的能力。第三，了解环境信息系统的结构和开发过程，并能利用所学理论进行开发设计。

GIS技术在环境领域得到广泛应用，主要表现在以下几个方面：第一，GIS在环境数据管理中的应用。例如在编制环境质量报告书中，可以运用GIS进行环境地理空间数据组织和管理，并且运用专题制图功能分析环境质量的时空变化趋势。[7]第二，GIS在环境影响评价中的应用。例如将GIS与大气污染扩散模型相结合，可以预测在给定气象条件下污染物的空间分布，再将污染物空间分布与人口密度进行空间叠加分析，从而确定受大气污染影响的人口数目。第三，GIS在环境规划中的应用。例如在污染源分析和水源保护区划分中，可利用GIS缓冲区功能，将缓冲区与其他信息作叠置分析，以确定受污染源影响或影响水源保护的区域。第四，GIS在环境应急响应中的应用。例如在突发性水污染事故中，可以运用GIS的空间数据集成和网络分析功能与水质模拟技术相结合，对突发性水污染事故造成的污染情况进行模拟，以便能及时确定受影响的范围和对象。

二、教材建设和教学资源整合

1.教材的建设

教材是一门课程的基础。环境地理信息系统由于涉及的相关学科众多，目前还很少有针对环境专业的地理信息系统权威教材，因此编制环境地理信息系统教材对于保证课程质量具有重要的作用。通过教学实践发现，环境地理信息系统课程教材在内容上可以分为两大部分：第一部分为GIS基础理论和关键技术，主要内容为地理信息系统主要原理和技术步骤；第二部分为专题案例，分别讲述地理信息系统在环境规划、环境管理、环境监测以及环境影响评价中的应用案例。将教材分成上述两个部分，可以实现理论和实践的有机结合，从而达到更好的教学效果。

2.教学资源整合

GIS教学资源特别丰富，要注意充分开发和利用。第一，开设教学网站，把多媒体课件、讲课录像、案例等资料放到网络上，使学生能够随时下载或在线学习。第二，建立教学资源数据库，汇总国内外比较好的地理信息系统学习资料，对Internet上的一些专业的GIS网站、论坛建立超链接，方便学生对这些网上资源进行访问，从而能获取更多的GIS信息，拓宽知识面。第三，积极与相关学科的教学及科研人员广泛联系，密切合作，实现资源共享，形成强大的课程推动力和浓郁的课程文化氛围。第四，教师要引导学生在GIS课程学习过程中始终处于主动地位，让学生通过自主学习，掌握有关技术运用。

三、课堂教学与实践教学的有机结合

1.教学时间要安排恰当

第一，开课时间的安排：由于该门课程要求学生具有较高的计算机运用能力，同时要对环境科学与环境工程专业知识有一定的积累，因此这门课的开课时间最好设置在四年级第一学期，这样可以取得较好的教学效果。

第二，理论课与实验课的学时比例：建议学时数为标准的40学时，其中理论课安排24学时，实验课安排16学时，理论课和实验课要交叉进行。

2.教学引导要灵活多样

案例驱动是应用型环境信息系统课程教学、引导的好方法。它是一种以项目为核心的教与学的方法，将教学过程与具体的案例充分融为一体，围绕具体的案例构建教学内容体系，组织实施教学。例如在盐都县环境功能区划图项目中，使用GIS软件的进行空间数据库和属性数据库的建立、缓冲区分析、叠置分析、制图等，每一个功能对应实践教学体系的一项内容，由学生独立完成。在这个过程中，学生可以了解相关知识点，甚至把零散知识点有机串联起来，形成自己独有的知识体系。

3.实验课程要分级

表1 环境地理信息系统实验课程安排一览表

实验类型 实验名称 具体内容 学时分配

基础性实验 ArcGIS的基本操作 熟悉软件基本操作界面；空间数据库和属性数据库的建立 2

影像配准及矢量化 影像配准；定义投影；扫描矢量化；数据转换 2

拓扑检查 拓扑的创建、错误检测、错误修改和编辑等 1

地理查询 地理查询；SQL查询；查询函数的应用 1

矢量数据的空间分析 叠置分析；缓冲区分析；网络分析；空间统计分析 2

栅格数据的空间分析 重分类；栅格计算；坡度提取 2

综合性实验 ArcMap制图－地图版面设计 版面设计；地图标注；地图整饰；地图输出 2

环境监测点分布图 区域环境底图的制作，环境监测点位的标注 2

环境生态功能区划分布图 根据环境要素、环境敏感性等，对区域进行生态功能分区 2

环境地理信息系统实践中很重要的内容就是软件的应用，因此要想系统掌握应用技能，就需要把实验进行分层设置，如设置基础性实验和综合性实验，具体内容见表1。基础性实验是软件基本界面和操作，学生需要了解该软件界面，掌握基本功能；综合性实验采用学生熟悉的专业课相关的案例，使得学生能够掌握使用软件工具解决专业问题的能力。

四、改革考核方式

GIS是一门理论性与应用性并重的课程，它的考核内容包括基础理论、基本技能、应用能力等。因此，在教学过程中，应针对不同的教学内容，设计灵活多样的课后作业，改革传统的课程考核方式。第一，建立网络GIS教学和问答系统。通过网络GIS互动教学，根据学生的不同个性特点和需求对学生进行在线辅导，帮助解决学生在学习过程中存在的问题，培养学生对GIS的兴趣和动手建模能力。第二，设计灵活多样的课后作业。通过布置学生论文，让学生自主查询网络资料，并根据自身情况明确学习的具体内容，开阔学生视野，提高自学能力。第三，建立课程兴趣小组。对于知识掌握较好，应用能力强的学生，可以将其组成若干学习小组，参与到教师的科研项目中，进一步提高其学习应用能力。第四，采取多样化的考核方式。除日常考试外，可选择实验、设计报告等进行综合考查，试题可以采用非唯一性答案并与专业实际紧密联系，由此发散学生的思维，培养其创造力。

参考文献：

[1]蒋良群.资源环境与城乡规划管理专业地理信息系统课程试验设计[J].北京测绘,2010,(4):93-94,48.

[2]高飞.应用型高校资环专业GIS课程教学方法研究[J].安徽农学通报,2013,19(21):93-94.

[3]孙水裕,王孝武,王雄.浅析环境类专业“环境信息系统”课程的建设[J].广东工业大学学报(社会科学版),2003,6(3):105-107.

[4]马万征,于群英,邹海明,等.环境信息系统教学改革初步研究[J].现代农业科技,2011,(22):44,49.

[5]陈建.非GIS 专业地理信息系统课程实验教学研究初探――以资源环境与城乡规划管理专业为例[J].南京晓庄学院学报,2005,21(6):

99-102.

[6]俞晓莹,覃事娅.地理信息系统课程教学改革的探讨――面向资源环境与城乡规划管理专业[J].长沙航空职业技术学院学报,2006,

篇10

关键词：城市建设管理；地理信息；应用

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-02

Urban Construction Management Geographic Information System Analysis and Design

Shi Xiangao

(Wuhan City Construction Information Center,Wuhan430014,China)

Abstract:This article from the construction of urban construction and management of geographic information systems of practical significance,overall objective,functional design,data structure design and application prospects are discussed to explain the city's geographic information system construction and management ideas.

Keywords:Urban construction management;Geographic information;Application

GIS（Geographic Information System），地理信息系统，是20世纪60年展起来的融地理学、测量学、计算机科学为一体的综合性技术。GIS使用计算机图形处理技术和数据库技术管理、分析地理空间数据及其相关信息，把事物在地球表面空间的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。

随着计算机软硬件的快速发展和应用成本的大幅度降低，近年来GIS技术在城市规划、房地产、交通运输、公用事业、重大工程、环境保护、公安与消防以及军事和国防等众多领域得到了广泛的应用，尤其在城市建设和管理中。

城市建设地理信息平台是GIS技术在城市建设和管理中的具体应用，目的是为了提高城市建设的管理水平，提高日常工作效率，为应急处理提供数据和技术支撑，为辅助决策提供基础支持。

城市建设地理信息平台以地理信息系统技术为依托，以城市地理空间数据和计算机网络为基础，以建设信息为管理对象，建立统一的建设项目数据库，逐步形成一个集行政管理、应急指挥、城市建设项目跟踪、建设信息服务为一体的智能化管理信息系统，实现全市范围内城市建设信息的综合管理和高效利用。

一、总体情况

（一）研制意义。建设城市建设地理信息系统，对城市建设管理具有重大的现实意义。

1.建立统一的城市建设地理空间框架。城市建设所涉及的道路、桥梁、路灯、绿化等城市基础设施，绝大多数是具有典型的位置概念，是与地理空间信息是密切关联的。因此城市建设地理信息系统建立了统一的城市建设地理空间框架，将原来分散的、格式不统一的、不能共享的、数字化或没有数字化的空间数据资料重新整理成为格式统一、完整、相关联的分层分类信息的数据库，不仅可以集成各种城市基础设施信息、城市建设项目、基础地理信息，而且将市建设的策划、实施、审批、批后管理都直观地展示在计算机屏幕上。

随着城市建设地理信息系统数据库的充实和功能的进一步扩展、完善，必将成为构建“数字城建”的核心基础，成为城市建设管理部门电子政务的重要组成部分，还可以在“城市智能交通”、“城市灾害应急抢险”中发挥重要的基础作用。

2.实现建设信息的快速定位和查询。城市建设地理信息系统提供的多种查询方式和查询手段，实现了从空间和属性两个方面进行建设信息的查询和检索，实现了空间分析，分析结果以直观的形式表达出来，为准确计算城市建设管理、审批和批后管理的各种指标奠定了可靠的基础。

3.有效提升城市建设管理效能。如何有效地管理如此大量的地理空间信息与城市建设专业属性信息，以服务于政府决策、基础设施规划与建设、社会经济发展、公众服务、突发事件的应急反应等工作，是城市基础设施管理面临的一大挑战。

城市建设地理信息系统投入使用必将促进城市建设的科学管理，实现城市基础设施的科学规划与建设，极大地提高城市管理现代化水平。将在城市建设与管理中产生广泛的社会效益和巨大的经济效益，具有十分重要的现实意义。

（二）总体目标。城市建设地理信息系统的总体目标是：

1.整合GIS资源。（1）基于城市建设管理部门的应用实际，整合已有GIS资源，建立统一的城市建设地理信息数据库，在整个系统内统一使用该数据库，各专题空间数据也逻辑分离并共享基础空间数据（地形、路网、水系等）。（2）空间数据库实行分层管理，基础地理空间数据和专题空间数据分别管理。（3）城市建设地理信息数据库能够接纳多种数据更新方式如：整体更新、局部更新、兼容格式的文件数据导入、地图编辑更新。

2.建立模块化的应用子系统。建立模块化的应用子系统，保证平台的灵活性和扩展性，实现系统管理、专题子系统、数据库维护、地图编辑、移动办公应用、查询展示和统计分析功能

（三）方案建设原则。城市建设地理信息系统设计和建设遵循“实用性”、“可扩展性”、“灵活性”、“先进性”、“安全性”、“实用性”、“现势性”、“前瞻性”和“经济性”等原则，实现功能齐全、界面美观、操作简单、使用方便、安全稳定等目标。

二、系统方案

（一）系统功能结构设计。结合城市建设管理工作的实际需要，城市建设地理信息系统功能主要包括五大功能模块，分别是：系统管理模块、数据维护模块、通用模块、专题子系统应用模块、地图编辑模块。

1.系统管理模块。用户管理功能主要包括：用户管理、权限控制、功能配置管理和系统字典管理等四个方面的功能。

2.数据维护模块。数据维护模块实现对系统中的各专题数据配置和维护功能，包括：（1）空间数据属性数据关联配置；（2）地物显示符号配置，控制地物颜色的属性字段配置；（3）属性数据展示页面配置，实现与建设中心数据库中的数据交互；（4）属性、空间数据库同步。

3.通用模块。通用模块实现对城市建设地理信息系统中地理信息的放大、缩小、图层管理、查询、立案算等常用的GIS通用功能，主要包括：地图浏览功能；定位查询功能；地物属性查询功能；地图量算功能；地图导入功能；电子沙盘功能；地图打印功能；统计分析功能。

4.专题应用子系统模块。在城市建设地理信息系统进行功能配置和数据配置，可以调用各专题应用子系统。比如城市基础设施统计专题子系统、规划建设项目专题子系统、年度重点工程项目专题子系统、民用建筑工程专题子系统

5.地图编辑模块。地图编辑是使用地图编辑工具编辑地图，从而实现空间数据库的维护，主要包括以下功能：

（1）地图图层管理，主要包括：图层的添加、编辑、删除等功能。

（2）地物类别管理，主要包括：地物类别的添加、编辑、删除。同时，地物类别须与地物特征绑定如：

类别名称 地物特征 编号 符号

重点工程 面状地物 001

建设工程 点状地物 002

（3）地物编辑，主要包括：添加地物、删除地物、修改地物地理位置、线状地物颜色修改、面状地物颜色修改、同类型地物显示属性（如颜色、符号等）统一修改。

（4）自定义地物符号导入和编辑，主要包括：点状地位符号导入，线状地物符号导入、符号编辑。

（二）系统数据结构设计。城市建设地理信息系统数据具有数据量大、数据类型多的特点。系统数据类型包括空间数据、属性数据、地名数据及多媒体数据等，其中空间数据是系统进行地理定位的基础，城市建设专题数据则是系统的工作对象。

空间数据和专题数据既具有空间分布特征，又具有时态变化的特点。随着时间的推移，其内容会发生变化。为维护数据的现势性、完整性和一致性，在系统运行过程中，需要及时对其进行更新。

空间数据又分为基础地理信息数据、应用专题数据。

1.基础地理信息数据。基础地理信息数据包括：（1）多时序、系列比例尺地形图，包括从1：2000到1：10000系列比例尺的多时序城市基础地形图。（2）多时序、高分辨率影像图。（3）地下管线普查成果。（4）360°全景地图。360度全景地图是利用最新的图像三维技术－三维全景(panorama)与二维地图结合而创建的地图，可实现关注点的360度实景，实现了将电子地图位置查询能力和全景所提供的虚拟现实的结合。（5）地名地址数据库。地名数据库是空间定位型的关系数据库。通过地名数据库的组织将固定地名、路名、河流、和单位等的名称，连同其汉语拼音及属性特征如类别、政区代码、归属、网格号、交通代码、高程、图幅号、图名、图版年度、更新日期、X坐标、Y坐标、经度、纬度等录入计算机建成的数据库，它与地形数据库之间通过技术接口码连接，可以相互访问。包括单位、门牌号码、公共场所、加油站、停车场、公用电话、集贸市场等十多类地名地址数据。

2.应用专题数据。应用专题数据包括：（1）城市道路基础设施数据。城市道路基础设施数据应涵盖主城区范围内宽3.5m以上的道路及其附属设施数据（城市基础设施属性数据是描述城市道路特征的定性或定量指标数据，如道路等级、路面材料、人行道铺装材料、道路宽度等属性数据），空间数据主要内容包括：

1）道路数据及属性信息，包括：3.5米以上道路、非机动车道；

2）高架桥、过街地道、过街天桥等及其相应的属性信息；

3）公交专用道、人行道、导盲道、人行横道、渠化设施（各种环岛、转盘）等及其相应的属性信息；

4）交通信号灯、路灯等及其相应的属性信息；

5）汽车停车站、候车棚（含公交站广告牌）等及其相应的属性信息；

6）消火栓及属性信息；

7）行树、花坛、绿化带等及其相应的属性信息；

8）广场及属性信息；

9）路面高程。

（2）民用建筑工程数据。在建和已完成的民用建筑工程数据，其地理空间位置以及相关属性信息。（3）规划建设项目库数据。规划建设项目数据，其地理空间位置以及相关属性信息。（4）历年重点工程数据。国家、省、市级重点工程数据，其地理空间位置以及相关属性信息，按年度进行分类管理。（5）规划道路网数据。规划道路数据，其地理空间位置以及相关属性信息。

3.符号库。符号库是为制图服务的，可以利用符号库提供各种符号来制作各种统计专题图。

三、应用前景及下一步工作

（一）应用前景。城市建设地理信息系统涵盖城市建设管理部门所有涉及到的基础设施、规划项目库、历年重点工程项目、年度计划项目、建筑工程等业务数据，以基础地理信息为基础，实现了各类空间信息和建设业务信息的查询、管理、修改，各种专题数据的统计和各种报表、图文的输出。

城市建设地理信息系统的建设整合了建设信息资源，提供了独立的地图编辑工具，实现了建设信息与GIS信息的快速关联，灵活的后台配置满足了移动办公的应用要求，使得建设项目管理更加直观，实现了建设信息的空间统计分析，为科学决策提供依据。

系统的数据组织与功能在城市建设管理上具有一定的普遍性和共性，是地理信息公共服务平台的应用实例，便于在其他行业移植、推广、应用。

（二）发展方向。系统能满足武汉市城乡建设委员会对城市建设项目管理工作的需要，并且在使用过程中根据具体实际需要进行不断的更新完善。今后，作为GIS系统开发的技术上创新，结合二、三维联动以及虚拟现实技术，实现三维漫游，结合城市建设工程信息使其能多方位、更直观地反映武汉市城市建设现状与规划；此外，在应用范围上，也可以深入老百姓日常生活，朝着社会服务的方向发展，从而更好地为社会提供更全面的地理信息服务。

参考文献：

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[2]吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社,2002

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