GIS论文资料合集

huangyustar

摘要：在20世纪，人类的一大进步是实现了太空对地观测，即可以从空中和太空对人 类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测，并将所得到的数据和信息存储在计 算机网络上，为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中，遥感和GIS作为一个边缘交 叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展 趋势和GIS的5个发展特征。 关键词：发展趋势；航空航天遥感；地理信息系统；对地观测 中图法分类号：P208；P237.9 随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展，人类实现了从空中和太空来观测和感 知人类赖以生存的地球的理想，并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通，为人 类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶，遥感和地理信息系统作为一门新兴 的科学和技术，迅速地成长起来。 1 遥感技术的主要发展趋势 1.1 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（ 高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率） 从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一，短短几十年，遥感数据获 取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000 km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭（200—1000km）， 并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、 全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激 光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵 列可以同时得到3个角度的扫描成像，EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m，进一步提高到Quckbird（快鸟）的0.62m， 高光谱分辨率已达到5—6nm，500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星，具有22 0个波段，EOS AM-1（Terra）和EOS PM-1（Aqua）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨 率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道 卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以1—3d的周期获得感兴趣 地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和D-INSAR，特别是双天 线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关 注。例如，美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国 防部则要发射一系列短波SAR，实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d，空间分辨率分别为20m 、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间， 我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测 图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 1.2 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿（Where）是摄影测量与 遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGP S和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定 装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影 条件下的精度可达到dm级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到m级。该技术的推广应用， 将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精 度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并 可推算出数字高程模型（DEM）。 美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪（SLA）安装在航天飞机上，企图建 立基于SLA的全球控制点数据库，激光点大小为100m，间隔为750m，每秒10个脉冲；随后又 提出了地学激光测高系统（GLAS）计划，已于2002年12月19日将该卫星IICESat（cloud a nd land elevation satellite）发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星 跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光（1064nm）和可见绿光（532nm）的短脉冲（4ns） 。激光脉冲频率为40次/s，激光点大小实地为70m，间隔为170m，其高程精度要明显高于S RTM，可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到 dm和cm级。 法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号，通过测定多普勒频移，以精确解求卫 星的空间坐标，具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度，精度 达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道，3个坐标方向达到±5cm精度，对于SPOT 5和Env isat，可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素，直接进行无地面控制的正射像 片制作，精度可达到±15m，完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 1.3 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义（What）是摄影测量与遥感的 另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像 融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也 更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩 倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的 成果。 1.4 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测（What change）关系到我国的经济建设和国防建设。 过去人工方法投入大，周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现 ，实时自动化监测已成为研究的一个热点。 自动变化监测研究包括利用新旧影像（DOM）的对比、新影像与旧数字地图（DLS）的 对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像（或数字地图 ）进行配准，然后再提取变化目标，这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔 者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变 化监测一起进行，实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器，将 数据处理在轨完成，发送回来的直接为信息，而不一定为影像数据。 1.5 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗 产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开 了第一届国际“数字地球”大会后，我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设 ，2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完 成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间 数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DO M（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。 如果要建立全国1m分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达 到1m分辨率，其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。 “数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题，涉及到近景成像、计算 机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面，有室内各种三维激光扫描与成 像仪器，还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数 据经过计算机自动处理后，可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真，而且可 以按照时间序列，将历史文化在时间隧道中再现，对文化遗产保护、复原与研究具有重要 意义。 1.6 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲，通过对地球表层（包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层 ）的遥感，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥 感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。目前的 遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统 计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气 溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相 信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化， 遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实 时化。 2 GIS技术的主要发展趋势 2.1 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2] GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段，目前随着高分辨率卫星遥感 数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求，形成了面向对象的数据模型和三库（图形 矢量库、影像栅格库和DEM格网库）一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更 加趋向自然化、逼真化，更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台，以大型关系数据库 （Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理，成为当前GIS技术的主流趋势。 2.2 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化 在传统的GIS中，空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前，空间数据 表达的趋势是基于金字塔和LOD（level of detail）技术的多比例尺空间数据库，在不同 尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据，多比例尺数据集的跨度要比传 统地图的比例尺大，在显示不同比例尺数据时，可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的 空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用 ，真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术 发展势头迅猛，已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间 分析、剖面分析和阴影分析等，基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外，可 以同时拥有一个Cyber空间。 2.3 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现 更多的有用知识 GIS是以应用导向的空间信息技术，空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用，它 需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库 的建立，从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据 库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译，以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问 题。反过来，从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3 ]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段，但随着数据库的快速增大和对 数据挖掘工具的深入研究，其应用前景是不可估量的。 2.4 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地 学信息服务事业 随着计算机通讯网络（包括有线和无线网）的大容量和高速化，GIS已成为在网络上的 分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库， 将可提供全社会各行各业的应用需要。因此，联邦数据库和互操作（federal databases & interoperability）问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中 数据的直接共享，GIS规律功能模块的互操作与共享，以及多点之间的相同工作，这方面的 研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件 功能模块的使用费，而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件，这些成果产生的直接效果 是GIS应用将走向地学信息服务。 目前已兴起的LBS和MLS，即基于位置的服务和移动定位服务，突出地反映了这种变化 趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关，成为全社会人人具备的信息 服务工具。我国目前已有2亿个手机用户，若每人每月为MLS支付10元费用，全国一年的产 值将达到240亿。可以预测在不久的将来，地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行 4A服务（geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime）。 2.5 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]：（1）地球空间信息的基准 ，包括几何基准、物理基准和时间基准；（2）地球空间信息标准，包括空间数据采集、存 储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全 、保密及技术服务标准以及元数据标准等；（3）地球空间信息的时空变化理论，包括时空 变化发现的方法和对时空变化特征的和规律的研究；（4）地球空间信息的认知，主要通过 各目标各要素的位置、结构形态、相互关联等从静态上的形态分析、发生上的成因分析、 动态上的过程分析、演化上的力学分析以及时态上的演化分析达到对地球空间的客观认知 ；（5）地球空间信息的不确定性，包括类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系 的不确定性、逻辑的不一致性和信息的不完备性；（6）地球空间信息的解译与反演，包括 定性解译和定量反演，贯穿在信息获取、信息处理和认知过程中；（7）地球空间信息的表 达与可视化，涉及到空间数据库多分辨率表示、数字地图自动综合、图形可视化、动态仿 真和虚拟现实等。目前，这些方面的研究对建立完备的理论尚嫌不足，需要在今后加强这 方面的基础研究。 关于遥感与GIS的集成，涉及到GPS和通信技术的集成，本文未作具体讨论，其具体内 容可参见文献[4—6]。 3 结语 遥感与GIS在20世纪出现，在21世纪不仅将形成自身的理论体系和技术体系，而且将形 成天地一体化的空间信息服务产业，为国民经济建设、国家安全、社会可持续发展和提高 人民生活质量做出愈来愈大的贡献。 参考文献： [1] Li D R, Sui H G. Automatic Change Detection of Geospatial Data from Image ry. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spati al Information Sciences, 2002,34(II):245—251 [2] 龚健雅. 地理信息系统基础. 北京：科学出版社，2001 [3] 邸凯昌. 空间数据发掘与知识发现（第一版）. 武汉：武汉大学出版社，2000. 182 [4] 李德仁，关泽群. 空间信息系统的集成与实现（第一版）. 武汉：武汉测绘科技大学 出版社，2000. 244 [5] 李德仁，李清泉. 论地球空间信息技术与通信技术的集成. 武汉大学学报（信息科学 版），2001，26（1）：1—7 [6] 李德仁，李清泉，谢智颖，等. 论空间信息与移动通信的集成应用. 武汉大学学报（ 信息科学版），2002，27（1）：1—6 [7] 李德仁. 关于地理信息理论的若干思考. 武汉测绘科技大学学报，1997，22（2）： 93—95

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摘 要：本文首先对互联网时代的GIS开发进行分析，接着重点介绍了WebGIS的特点、设计思想、应用前景，并指出了建立长沙市WebGIS系统的模型以及技术关键 关键词：GIS ； WebGIS ； 地理信息系统

1．概述 互联网络(Internet)在全球范围内的飞速发展，使万维网(World Wide Web)成为高效的全球性信息发布场所，它已经渗透各行各业。随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息系统(GIS)的需求，利用Internet在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为GIS发展的必然趋势。 于是，基于Internet技术的地理信息系统――WebGIS就应运而生。从互联网的任意一个地方，Internet用户都可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析。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。WebGIS的关键特征是面向对象、分布式和互操作。任何G1S数据和功能都是一个对象，这些对象部署在Internet的不同服务器上，当需要时进行装配和集成。Internet上的任何其他系统都能和这些对象进行交换和交互操作。 2．特点 · 浏览器/服务器应用 WebGIS应用浏览器/服务器概念来执行GIS的分析任务。它把任务分为服务器端和浏览器端两部分，客户可以从服务器请求数据、分析工具或模块，服务器或者执行客户的请求并把结果通过网络送回给客户，或者把数据和分析工具发送给客户供浏览器端使用。 · 大众性 网络功能将使GIS更容易被全社会所接受，真正实现GIS无所不在，无所不能。由于Internet的迅速发展，Web服务正以几何级的速度进入千家万户，WebGIS给更多用户提供了使用GIS的机会。通过浏览器我们可以浏览、查询。当然，有时候浏览器需要安装额外的插件(plug-in)、ActiveX控件和Java Applet，而这些通常都是免费的，这样就大大降低了浏览器端用户的经济和技术负担，在很大程度上扩大了GIS的用户范围。而普通的GIS产品由于成本高和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。 · 扩展性 WebGIS很容易跟Web中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变的GIS应用。 打破了以往GIS单一死板的应用模式。 · 跨平台性 WebGIS对任何计算机和操作系统都没有限制。只要能访问Internet，用户就可以访问和使用WebGIS而不必关心用户运行的操作系统是什么。随着Java的发展，未来的WebGIS可以做到“一次编写，到处运行”，使WebGIS的跨平台特性走向更高层次。 · 动态性 GIS数据和分析工具是独立的组件和模块，WebGIS利用Internet的这种分布式系统把GIS数据和分析工具部署在网络不同的计算机上，用户可以从网络的任何地方访问这些数据和应用程序，即不需要在本地计算机上安装GIS数据和应用程序，只要把请求发送到服务器，服务器就会把数据和分析工具模块传送给用户。由于WebGIS是分布式系统，数据库和应用程序部署在网络的不同计算机上，随时可被管理员更新，对于Internet上的每个用户来说都将得到最新可用的数据和应用，即只要数据源发生变化，WebGIS将得到更新。 ３．开发模型 根据Internet构成特点，适合我市管理体制的基于Internet的地理信息系统可划分为4个部分：长沙市GIS中心、县级GIS服务站、Internet服务网络和普通Internet用户 在长沙市建立适当规模的GIS除满足本区常规的GIS服务外，还负责Internet上GIS服务，如集中管理网络共享的地理数据，提供地理数据目录服务，并提供大量的地理主页，供他人参观访问。 县级的地理信息服务站，是结合本地的实际情况，在上一级GIS中心的协调下建立的，主要为本地区服务，站点规模可大可小，在功能上是GIS中心的子集。 在这样的模型中，系统大部分数据分布在较大的GIS中心，小部分在GIS站点。系统数据除了GIS空间信息和属性信息外，还包含大量的主页数据和常规的管理数据。通过Internet，任何人都可访问GIS中心，当然不同级别和权限的用户参与的活动有一定的区别。 4．设计思想 目前的大部分WebGIS是采用的CGI/Sever API方法。但是，CGI机制本身有很大的缺陷，对于每一个客户机的请求，都要重新启动一个新的服务进程，从而影响速度。它不适应于编写最新的客户/服务器应用软件，也不适合编写面向对象的Java客户机。经过各种扩充的CGI工具也无助于问题的解决，因为不管是采用进程间DLL、服务器插件或者是ORB对象的方案，它们都需要HTTP和Web服务器作为中介，来协调服务器和客户机对象之间的通信。一个客户机对象无法直接调用服务器对象，客户机与服务器对象之间交互的基本形式仍然是HTML表格。对于象WebGIS这样复杂的客户/服务器应用来说，网络通信量相当大，采用这种方式很难进一步提高速度。为了解决这个问题，于是诞生了Web的一种分布式对象方案，称为“Object Web”。基于Object Web规范的WebGIS可以称为分布式对象WebGIS，这是WebGIS的最新发展方向。基于Object Web开发的WebGIS可以有效避免CGI形成的瓶颈，允许客户机直接调用服务器上的方法。分布式对象平台提供一种可以伸缩的由服务器到服务器的体系结构，服务器对象可以运行在多个服务器上，从而可以动态平衡浏览器端请求的负载。 进行WebGIS设计的另外一个重要选择是，在浏览器端使用矢量地图或者栅格地图。如果使用矢量图形，一般需要在浏览器端事先安装插件(plug-in)，或者运行时自动下载Java Applet抑或ActiveX控件；在浏览器端使用栅格图像则不需要而任何额外程序。不过，正因为在浏览器端使用了插件、Java Applet或者ActiveX控件，采用矢量图形方式可以在本地执行许多操作，比如：地图放大缩小、漫游、就地选择并高亮显示，在一定程度上减少了服务器端的负载和网络上的数据传输量；采用栅格图像方式，在浏览器端只能读得鼠标的x， y坐标，进行地图缩放、平移和选择等操作都要传递x， y坐标到服务器端处理，生成新的栅格图传递到浏览器端显示，增加了服务器和网络传输的负担。 5．产品比较 在网上数据发布方面已经有一定的进展，许多公司已经推出了WebGIS网络浏览器。如MapInfo公司的MapInfo ProServer 、Intergraph公司的GeoMedia Web Map、ESRI的Internet Map Server(IMS) for ArcView & MapObjects，著名的CAD厂商Autodesk公司也推出了MapGuide。这些产品大多发布于1996-1997年。最近Bently公司和MapInfo公司又相继推出了ModelServer/Discovery和MapX Site。 上述软件所采用的技术方法可以分为两类：一是公共网关接口（CGI）；另一种是插入法（Plugins）。前者由服务器向浏览器提供地图图像，但下载后的图像不能再做缩放和查询。后者将地图数据（矢量、栅格）下载到客户机，再由客户机作各种GIS操作。 从实用的角度看，这些软件包的模块化程度有待于提高，就必须解决不同公司间软件构件的混装问题。专家们认为：消费类的简单查询，用CGI型的地图浏览器是可行的，但应用复杂的WebGIS，则依托于高速互联网或高速内部网的建立。 6．应用前景 基于Internet/Intranet的分布式计算环境，使得传统的GIS有望实现开放GIS的目标。信息共享和地理数据的互操作，以满足不同产业部门的需求。事实表明，Internet、Java/JDBC结合的网络地理信息系统从理论和实践上都是实现上述目标的解决之道。 随着宽带家庭化的到来，现在的互联网带宽已经基本上能够满足WebGIS数据传输的要求。而且各大软件厂商对各自软件开发的规范性加强，技术的提高，开发成本的降低。现在的WebGIS产品已经逐步走向成熟。可以预见，随着Internet技术的发展，WebGIS应用终将走上普通人的办工桌、走进千家万户的家用电脑，与Internet本身一样成为人们日常生活必不可少的实用工具。 WebGIS还可以应用于Intranet建立企业/部门内部的网络GIS，可以在科研机构、政府职能部门、企事业单位得到广泛应用。WebGIS提供了一种易于维护的分布式GIS解决方案。尽管目前的WebGIS软件提供的空间分析功能很难满足专业应用的需要，但是随着技术的发展，WebGIS终将取代传统的GIS。

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地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。 以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用 资源管理(Resource Management) 主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。 资源配置(Resource Configuration) 在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供 应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证 资源的最合理配置和发挥最大效益。 城市规划和管理(Urban Planning and Management) 空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如， 在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、 公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。 本文来自 3s8.cn 土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton) 土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。 生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling) 区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环 境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。 应急响应(Emergency Response) 解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员 撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。 地学研究与应用(Application in GeoScience) 地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计 分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的 地学分析应用软件系统。 商业与市场(Business and Marketing) 商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场 的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场 和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。 　 房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 基础设施管理(Facilities Management) 城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。 它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。 选址分析(Site Selecting Analysis) 根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、 环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充 分体现了GIS的空间分析功能。 网络分析(Newwork System Analysis) 建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、 处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 　 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。 可视化应用(Visualization Application) 以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的 三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型 工程管理和仿真、旅游等领域。 本文来自 3s8.cn 分布式地理信息应用(Distributed Geographic Information Application) 随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息 系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间 导航等。

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摘要： 基于最近在全国部分城市进行的一次调查，本文首先评介了我国城市空间数据和GIS应用的现状，然后分析了21世纪城市发展对GIS的需求和GIS技术面临的挑战，进而介绍了为主动迎接挑战已经或正在采取的一些行动，最后对未来前景做了初步展望。 关键词： 城市；空间数据；GIS；数字城市 1 引言 最近一个时期以来，数字地球、数字中国和数字城市受到了广泛的关注。国家有关部门和一些行业学会、协会纷纷组织各种形式的技术交流和政策研讨。我们认为，无论是数字地球、数字中国还是数字城市，其核心都是数据和基于数据的服务。这里的数据不仅包括数据的生产和更新，同时也包括数据的管理与分发；而基于数据的服务覆盖面更广，它涉及GIS（地理信息系统）及MIS（管理信息系统）、OA（办公自动化）、AM/FM（自动设备管理）、CAD（计算机辅助设计）和网络等系统的设计、开发、集成与实施的方方面面。 　　在社会生活中，城市一直是人们普遍关注的焦点。据统计，截止1999年我国共有668个设市城市，城市面积约为81.3万km2，约占国土总面积的8.5%，其中城市建成区面积约为2.1万km2，约占国土总面积的0.2%。但城市却创造了约60%~70%的GDP，容纳了约30%~40%的全国人口，集中了约90%以上的科技力量和高等教育，高科技产业和很多行业也以城市作为最主要的载体，城市名副其实地成为全国政治、经济、文化、科技和对外交流的中心。城市也理所当然地成为地球空间信息技术最活跃的应用领域。 3s8.cn 版权所有 　　本文基于最近在全国部分城市进行的一次调查，拟简要评介我国城市空间数据和GIS应用的现状，分析21世纪城市发展对GIS的需求和GIS技术面临的挑战，并介绍为主动迎接挑战已经或正在采取的一些行动，最后对未来前景作些展望，不妥之处敬请指正。 2 现状 为了掌握我国城市空间数据和GIS应用的现状，在有关部门的组织下，最近我们对全国部分城市的规划或建设管理部门及城市测绘院或勘测院进行了一次问卷调查。调查的主要内容包括以下8个方面： 　　1）城市基本情况：包括城市类型，建成区、规划区及整个市域面积等； 　　2）空间数据基准简要情况：包括城市控制网的覆盖面积及包括的范围，等级控制点的数量及满足需求状况，平面与高程控制系统的选择及使用地方系统的原因等； 　　3）线划地形图件情况：包括各种比例尺线划图的覆盖面积、存在形式及现势性，数字形式图件所占比例及建立数字地形图库情况； 　　4）数字正射影像图情况：包括数字正射影像图的比例尺、覆盖范围，使用片种及制作时间和主要用途； 　　5）数字高程模型（DEM）情况：包括是否建立了DEM格网数据，DEM覆盖面积、格网大小及高程精度，从数字线划图中可否分离提取出DEM数据等； 欢迎光临3s8.cn 　　6）管线、地籍、房产、土地利用、规划等图件情况：包括图的种类、比例尺、覆盖范围、存在形式及数据库情况等； 　　7）城市数据与图件提供部门情况； 　　8）城市GIS应用系统建立情况：包括系统种类，系统使用部门与主管部门，系统建立时间与运行状况等。 　　在已收回的40份统计表中，共涉及38个城市。按填报部门分类，城市规划或建设管理部门21个，城市测绘院或勘测院20个，其中2个城市两类单位分别进行了填报，1个城市由它们共同填报。在这些城市中，直辖市2个，省会城市及计划单列市24个，其它地级市12个，分别占全国相应等级设市城市数的50%、75%和6%。按地区划分，东北、华北占29%，华东占29%，中南占18%，西南、西北占24%。由此可见，虽然涉及的城市数量不多，但仍具有一定的代表性，特别是考虑到直辖市、省会城市及计划单列市在城市空间数据建设和GIS应用方面一般处于前列，该统计也很有意义。下面给出本次调查的结果概要和我们的一些初步分析。 　　（1） 城市空间数据情况 　　就城市空间数据基准而言，2/3以上的城市均采用地方系统作为平面基准，其原因按填报频率的高低依次是顾及投影变形、作为历史沿续、为了使用方便和便于资料保密；相反，只有1/3左右的城市高程基准采用地方系统，原因几乎都是由于历史沿续。城市基本控制状况良好，大多数城市现有控制网均可以满足数据生产的需求。 3s8.cn 版权所有 　　线划图件目前是城市基本图件的最主要形式。各城市使用的基本地形图比例尺主要有1:500、1:1000、1:2000、1:5000和1:10000等5种，少数城市也使用较小比例尺的图，如1:25000、1:50000等。在一个具体的城市，一般只使用其中的2种或3种比例尺，通常是在1:500~1:2000中选1~2种，覆盖建成区及部分城市规划市区，图的现势性较好；在1:5000和1:10000中选1种，一般覆盖整个市域范围，现势性则相对差些。数字图在所有图件中所占的比例，在不同城市及同一城市不同比例尺间都有较大的差异，各城市的比例在5%~100%之间。从数字线划图建库情况看，已建、正建和未建的比例分别为27%、55%和18%。 　　相对于线划图，城市数字正射影像图和DEM无论是数量还是种类均少得多。在这些城市中，制作数字正射影像图的城市不到一半，而制作的影像图往往只有一种比例尺，覆盖的范围也很有限，制图比例尺基本上1:1000/1:2000或1:5000/1:10000，基本上为1996年以后才开始制作，所用片种包括黑白、彩红外、和真彩色3种，主要用途是城市规划、土地调查和更新地形图。仅有约1/8的城市建立了一定范围的DEM，使用的格网尺寸为5~25m，格网点高程精度为0.25~1.2m。一些城市认为，他们虽然未专门建立DEM，但从现有线划图中可以分离出相应的高程信息。 欢迎光临3s8.cn 　　在城市其它图件中，地下管线图件占多数，其它图种则参差不齐。这可能与本次调查的对象主要是城市规划/建设管理部门和城市测绘生产单位有关。 　　城市图件的供图部门按照填报频率的高低，依次是城市测绘院/勘测院、规划局、自动化中心和其它部门。 　　（2） 城市GIS系统应用情况 　　本次调查中，统计的城市GIS应用系统（包括已建和正建）总数为84个，不同类型系统所占比例分别为：基础地理信息30%，地下管线21%，城市规划管理23%，城市土地管理6%，地籍管理12%，勘察信息管理6%，其它2%。 　　关于系统的运行状况，我们在调查表中预先设置了3个等级，即很好、好和一般。在给出评价的已建的59个系统中，这些等级分别占5%、63%和32%。 （3） 初步分析 　　与国家基础比例尺地形数据相比，城市空间数据具有如下特点：比例尺大，分辨率高；内容丰富，信息传输效率低；信息老化速度快；数据生产与更新的周期长、费用高；各城市多使用独立的平面参考系统，造成不同城市的数据参考基准不一致；数据的投资主体是城市政府。 　　应该说，经过最近若干年的努力，我国城市空间数据的生产取得了显著的成绩。大多数城市完成了基本地形测绘，少数城市甚至进行了几轮修测，地形图件基本上覆盖了城市的建成区、规划市区和主要市郊，但管线、地籍及房产等数据的覆盖范围尚十分有限。就数据的覆盖和质量状况而言，从全国范围讲，沿海城市、中心城市明显好于内地城市和一般城市。数字式数据正在成为地形信息的主导形式，但其标准化则相对落后。矢量信息仍然易于被使用者所接受，成为当前的最主要数据形式，但数字正射影像数据和DEM数据正日益受到关注。 　　城市空间数据方面存在的问题主要包括：数据种类单调，现势性差，可用性低；多数城市用于数据生产和更新的资金投入严重不足；数据生产和提供的现状仍然不能满足应用的需求，数据依然是GIS和其它相关系统建立与服务的“瓶颈”。在城市数据的共享上，一方面，缺乏合适的数据；另一方面，已有数据并没有得到充分有效的利用，重复性生产时有发生。 3s8.cn 版权所有 　　城市无疑是GIS应用最早、最为成功和最活跃的领域之一。我国城市GIS的现状可以简单地概括为：发展迅速，成绩巨大；问题不少，面临挑战。目前，GIS在城市规划管理、城市空间基础信息管理、城市地下管线管理、城市土地管理、城市勘察、城镇地籍管理以及城市环境保护、城市供水与地下水资源管理、电力电信设施管理、有线电视信息管理、城市公安、城市交通、旅游规划和城市救灾等各个方面都有成功的应用；在国内目前已建立的各种GIS系统中城市系统的数量占绝大多数；城市GIS或GIS相关系统的建设已由过去的“技术驱动”过渡到现在的“应用牵引”；各级主管部门及广大用户逐渐成熟，对GIS系统的认识水平不断提高。可以毫不夸张地说，城市领域是GIS技术在我国成功应用的典范。 　　城市GIS的应用与发展也存在不少问题，主要是：无论是从地区还是从行业上讲发展都极不平衡，经济发达地区远远优于经济欠发达地区，规划管理和空间基础信息管理方面的应用优于其它行业的应用；重硬软件、轻数据和重建立系统、轻实际应用的现象依然存在；系统应用目标定位欠准确，应用的层次较低、效果不佳；缺乏规范化的运作模式，系统建设中经常碰钉子、走弯路、花冤枉钱；相关政策法规和技术标准严重滞后；仍然存在着来自系统和开发商的“技术误导”，GIS的实际效应往往被过分夸大；应用系统的实用性与可操作性差、系统集成水平低；低水平重复性建设现象较多；应用系统五花八门，开发各自为阵，商家各显神通，用户急功近利等等。 www.3s8.cn 3 需求 人类即将进入21世纪。新世纪的城市必将有巨大的发展，同时也会面临着严峻的挑战。城市无疑是社会全面发展的关键，全世界都面对着难以解决的许多城市问题。城市规划、建设、管理与服务追求的目标是高起点的规划、高标准的建设、高效率的管理和高质量的服务。目前，城市规划、建筑界以及社会、经济界的许多专家学者和政府官员都在对城市的现状和发展进行思考和再认识[1~3]。 　　我国的城市必须走可持续发展的道路，制定城市发展战略不仅需要信息支持和信息服务，同时更需要基于信息的科学决策支持。据估计，人类信息的75%~80%都与地理空间位置有关。显然，城市发展需要城市GIS及相关技术的支持。我们认为，GIS在以下诸方面将会大有作为。 　　1） 城市规划、建设与管理 　　我国的城市规划成就辉煌，但城市规划的现状却并不总是令人满意；在城市各种基础设施建设中，事故时有发生；城市建设的市场不规范，许多问题急待解决；城市交通、土地、水资源、能源、灾害管理和决策的水平急需改善和提高。为寻求解决这些问题的对策，广大城市规划师和城市决策者迫切希望能够更完整、准确和全面地把握城市及其周边环境的动态空间特征。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 　　2） 城市化与城市可持续发展 　　我国1999年的城市化水平已经达到30.9%，进入了城市化的快速发展时期。城市化是社会经济发展的必然趋势，它将给社会发展带来新的机遇，从而提高我国的总体国力和现代化水平，但城市化同时也将带来一系列问题[3，4]，如空间布局混乱、人口膨胀、环境危机、资源危机、耕地浪费、交通堵塞、灾害加剧和人居质量恶化等。为了缓解这些危机，必须及时准确地掌握相应的空间信息。 　　3） 小城镇规划与建设 　　发展小城镇是我国经济社会发展的一个大战略，是实现城市化的必由之路。1998年底，我国已有建制镇和乡集镇近5万个。小城镇的规划与建设是当前的一项重要工作，引起了国家主管部门的高度重视。诸如小城镇交通网络与内部道路配置、给水排水系统规划、供热供燃气规划、环卫设施与生态环境保护规划、防灾减灾规划、土地与水资源合理利用等都急需包括GIS技术在内的高科技的支撑。 　　4） 城市住宅产业发展 　　发展城市住宅产业是当前的一大热点。随着住房制度改革的深入，城市住宅产业将有大的发展，在社区和住宅的规划设计、建设以及住宅营销和物业管理等方面住宅产业信息化的需求十分旺盛。 3s8.cn 版权所有 　　5） 城市社会与公众服务 　　城市信息服务业方兴未艾。基于城市空间信息的服务，一方面可为企业提供信息服务，以提高它们在市场经济条件下的应变能力，公安、消防、金融、保险、通讯等城市特殊行业对地理信息服务的潜在需求不可低估；另一方面则是为社会公众提供开放性的资讯服务，从而改善和提高人们的生活质量与效率。 　　上述这些方面都离不开各种城市空间数据和基于数据服务的支持。当前摆在地球空间信息科技工作者面前的一个重要课题是城市GIS及相关技术如何为其提供有效的支持和服务。 　　就城市空间数据尤其是大比例尺空间数据的获取与提供来说，“快、准、全、廉”应该是追求的目标。这里所说的“快”，指的是数据生产与更新的周期要短，作业效率要高，数据交付应迅速；“准”表示适应用户需求的数据的空间特征、属性特征和时间特征应准确，也就是说数据的几何精度、属性精度和现势性要高；“全”反映的是为满足用户需求所生产和提供的数据在空间、属性和时间上要全面、完整。这里有2层含义，一是要保证数据的完整性，二是要体现数据的真3维和时态性。“廉”主要是指经济性，目前数据的生产经费过低，而数据的销售价格又偏高，这一矛盾如果解决不好，有可能带来一系列负面效应。 3s8.cn 版权所有 　　除线划图外的一些新类型数据正逐步被人们所认识和理解，许多用户也准备接受这些数据，但这些数据的实际可用性却面临挑战。数字正射影像数据具有一系列的优越性，许多城市也已开始生产大比例尺数字正射影像数据。但由于数字正射影像数据量大，传输效率低，最终用户的使用相当不便，如何寻求高质量的快速有效的压缩与解压缩技术对于推动数字正射影像图的应用至关紧要。此外，3维数据是当前的热点，也是未来的趋势，但不同系统间数据的互操作和海量数据的存储与应用等问题需要有新的发展。 　　为了实现城市空间数据在一个城市、一个地区以至全国范围内的共享，诸如标准化和空间基准的一致性等技术问题也必须有实质性的突破。 　　就城市GIS而言，如何选准服务的目标和切入点是当前面临的挑战。3D GIS、TGIS（时态GIS）以及WebGIS等技术必须与其最终服务目标统一起来才能真正发挥作用，过分追求技术的先进性可能会牺牲系统的实用性与可操作性，最终也将降低系统的生命力。各种系统之间如何真正实现无缝集成与无限扩展尚有许多技术问题待解决。凡此种种，都决定了城市地理信息技术的未来任重而道远。 　　实际上，除技术因素外，管理、政策和经济方面的因素也是不容忽视的。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 4 行动 　　面对上述挑战，政府有关部门和一些企业已经或正在采取一些行动。 作为国家建设行政主管部门，建设部近年来在推动城市空间数据发展和GIS技术应用方面做了大量工作。1998年，建设部规划司等提出了城市空间数据发展的举措[6]，主要包括：依靠科技进步，推行新技术，鼓励使用影像图代替矢量图或将影像图与简化的矢量图套合使用；增加政府投入；加快体制改革，实行城市测绘管理与生产的分离；改进管理，利用行政手段促进数据开放，结合工程建设审批和竣工验收进行图件更新，并把地形图更新与地籍图和房产图的更新结合起来等。 　　在1997年召开的全国城市规划行业新技术应用经验交流会上，建设部规划司也提出了城市规划GIS的发展目标[7]，其中至2000年的近期目标是：在大城市，普及数字化成图技术；有条件的城市，要建立基础图形数据库，并开始对外提供数字化地图；部分城市在建立综合规划信息系统上有一定突破，并投入正式运行。到2010年的远期目标是：多数大中城市完成城市规划地理信息系统的建设，大部分投入实际运行。 　　最近，建设部计划在全国范围内启动“城市规划、建设、管理与服务的数字化工程”项目。该项目的总体目标是：建设适合我国城市规划、建设与管理实践的数字化系统，实现全国范围内城市规划、建设与管理工作的信息共享和业务应用，大力提高城市的信息化水平和城市管理的现代化水平；为国家及各级行政主管部门的科学管理与决策提供及时、准确和权威的信息支持；为各类企业和广大公众提供方便、有效和权威的信息服务；通过数字化工程的实施，改造传统产业，推动技术进步，保证城市经济、社会、环境和科技的协调发展。该项目明确地将数字城市确定为其终极目标。可以预料，该项目的实施，将大大推动城市空间数据生产和城市GIS技术的发展与应用。 3s8.cn 版权所有 　　与此同时，众多企业也行动起来。除国内原有GIS软件商外，以城市空间数据生产、城市GIS开发和数字城市为服务对象的高新技术公司相继建立，一些大型软件或系统服务商也已进入城市GIS开发与集成领域，面向公众的数据服务业务也已开始起步。一些有实力的企业甚至准备投入资金介入城市空间数据的生产与更新。企业的介入，无疑将给城市空间数据生产和城市GIS的发展增添新的活力。 5 前景 我们相信，未来若干年空间数据采集和GIS技术将会有新的更大的发展，从而给城市空间数据生产和GIS应用增添新的生命力。 　　以信息高速公路和计算机宽带高速网为代表的国家信息基础设施（NII）的建设、高分辨率卫星影像技术的实用化、数字摄影测量和空间定位技术的发展以及超大容量、高速数据存储设备的发展将给城市空间数据生产和GIS应用带来巨大积极效用。 　　新的数据获取与更新技术的发展、新数据形式的应用、数据共享政策及其实施、国家多尺度空间数据基础设施的建设以及数字地球和数字城市的建设都将大大改善我国城市空间数据的状况。 　　GIS技术的一些最新发展（如WebGIS、OpenGIS、ComGIS、3D GIS、TGIS等）将在城市得到实际应用，从而提高GIS系统应用的水平。 欢迎光临3s8.cn 　　城市GIS将进一步由技术推动转向应用牵引。面向应用将是GIS的生命，GIS与其它技术的集成将成为主流，应用系统的质量将稳步提高，用户的意识和行动将更有利于GIS的发展，应用将向深层次和大众化两极发展。 　　21世纪我国的城市将会有更大的发展，城市的发展将给城市GIS技术带来新的机遇。城市GIS虽然面临挑战，但未来无限光明。由于GIS本身的特点，过去建立起来的城市GIS系统的实际效益在未来几年将会逐步显示出来，人们的认识会进一步提高，城市GIS的生命力将愈加旺盛，并将会发挥应有的、符合其特点的作用，城市GIS也将真正走向产业化和市场化。 我们应该从现在做起，从踏踏实实的工作做起，政府、用户、商家和大众都应放眼未来，通过有效的合作，促进城市GIS的持续健康发展。 　　本文完成过程中，得到了蔡力群高级工程师的帮助，特此致谢。 参考文献 [1] 建设部“跨世纪中国城市发展战略”课题组，经济全球化与中国城市发展对策，城市规划，1999（7） [2] 吴良镛. 城市世纪、城市问题、城市规划与市长的作用. 城市规划. 2000（4） [3] 李秉仁. 关于我国城市可持续发展若干问题的思考. 城市发展研究. 1999（4） 3s8.cn 版权所有 [4] 陈述彭，周成虎，曾杉. 我国城市化问题与城市地理信息系统的紧迫任务. 见：林珲主编. 城市地理信息系统学术论坛，香港：地球信息科学联合实验室出版. 1998 [5] 中国城市规划设计研究院，我国城市地理信息系统应用现状与发展战略研究，1998年9月 [6] 建设部规划司等. 信息技术在城市规划中的应用的调查及建议. 1998年4月 [7] 建设部规划司等. 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摘 要：介绍了GIS技术的组成、发展及产业化，论述了GIS应用于供水系统规划设计、运行管理的现状和发展前景，以及深度开发专业性GIS及提高其应用水平的途径。 　　 关键词：地理信息系统,图形数据管理,供水系统 1 GIS技术发展概况 在新兴的信息产业中，GIS(Geographic Information System,地理信息系统)作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学及相关学科等为一 体的新兴边缘学科，近30年来迅速兴起。GIS将计算机技术和空间地理分布数据相结合，通过系统建立、空间操作与模型分析，为地球科学、环境科学和工程设计、乃至企业管理等方面的规划、管理和决策提供有用的信息。目前GIS在国内外应用领域已相当广泛，不但成功地应用于测绘、制图、资源和环境等领域，而且已成为城市规划、公共设施管理、工程建设等的重要工具，此外GIS还进入了军事战略分析与决策、商务策划、文教卫生乃至人们日常活动的各种领域中。据估计，人类活动80%的信息量与地理信息系统密切相关，因此GIS开发和应用的前途和容量是不可限量的。目前GIS被认为是21世纪支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。“九五”期间国家科技部已将GIS列为“重中之重”的项目，并重点支持发展我国的GIS产业。 3s8.cn 版权所有 自20世纪60年代加拿大Tomlison博士提出地理信息系统的概念以后，在60年代中期加拿大首次建立了CGIS。于70年代开始，美国推出了两个著名的GIS：即美国环境系统研究所(ESRI) 开发的ARC/INFO和美国商业部人口普查局开发的TIGER系统。这两个GIS系统提出的关于地理 信息的组织方式，对GIS发展产生了深远的影响。经过30多年、几个阶段的发展，数据库的结构设计、空间数据的处理与分析及GIS通用软件等都已发展成为较成熟的理论体系。特别是80年代以来，GIS软件的商品化已在全世界全面展开，先后出现了闻名于世的ARC /INFO、SYSTEM—9、INTERGRAPH、GENAMAP等大型GIS软件及SPAM、ILWIS、MAPINFO、ATLA S 等中小型软件。这些软件都已在土地评价、土壤侵蚀控制、水资源调查与管理、社会经济规 划、灾害评估以及野生动植物保护等方面得到广泛应用。 我国的GIS发展较欧美先进国家起步约晚15年左右，但发展速度并不很慢。1994年9月，我国国家测绘总局与美国ARC/INFO总部签定了合作的ARC CHINA计划。1997年国家环保局用世界 银行技援项目“中国省级环境信息系统建设”，在我国27个省建立了省级环境信息中心。仅以GIS在城市方面的应用就有城市自来水、城市煤气、城市规划、城市地下管线、城市环境、城市道路、城市土地等不胜枚举，至于其他各方面的应用诸如环境监测、水土流失、矿产资源、投资评价等更是屡见不鲜。所有这些都标志着GIS在我国的成长与发展。 欢迎光临3s8.cn 目前，新一代的GIS软件技术——即ComGIS(Components GIS,组件式GIS)和WebGIS(Word Wid e Web GIS,万维网GIS)已迅速兴起。ComGIS将GIS的各大功能模块划分为几个控件，根据用户需要，将实现各种功能的控件集成，即构成了GIS应用系统。ComGIS与传统的GIS相比，其优势在于它不依赖于某一种开发语言，便能嵌入到通用的开发环境(如：Visual Basic、De lphi等)中实现GIS功能；或将其他软件功能(包括由高级语言如C++、FORTRAN开发 的其他专 业性模型)引入到GIS中，使软件的可配置性、可扩展性和开发性更强，更易于GIS的推广应用。而WebGIS是Internet技术与GIS相结合的产物，是利用WWW技术对传统GIS的改造和发展 ，目前尚处于试验研究阶段，其最终目标是通过WWW使得GIS成为大众使用的技术和工具，即在WWW任意一个节点上的Internet用户都可以浏览检索Web GIS上的各种空间信息，进行各种空间分析与预测、空间推理和决策等，从而使GIS进入千家万户。因此，ComGIS和WebGIS 被视为当今GIS技术的重要发展方向。 2 GIS在供水系统中的应用与发展 目前，GIS在国内供水系统中的应用集中在输配水管网的日常管理中，如上海、深圳、唐山 等城市。天津大学环境工程系也曾根据供水企业的要求，先后以北京大学的Citystar和中国 地质大学(武汉)的MAPGIS为软件开发平台，建立了城市供水管网管理系统，实现了供水管网 图形数据和属性数据的计算机录入、修改；对管线及各种设施进行属性查询、空间定位以及定性、定量的统计、分析；对各类图形(包括管线的横断面图和纵断面图)及统计分析报表显示和输出；除此之外，还为爆管、漏水事故的抢修、维修提供关闸方案及相关信息，从而基本实现了供水管网的信息化管理。通过GIS的集成，使管网图形库、属性数据库及外部数据库融为一体，不仅图文并茂、准确高效，而且易于动态更新，从而大大提高了管网管理工作的效率和质量。 欢迎光临3s8.cn 当然，GIS应用于供水系统所产生的功效还远不止于此。就GIS本身而言，对空间数据的管理只是最基本的功能，而更深刻的内涵在于GIS的空间分析、模型分析所产生的信息，能够对 自然过程或决策方案进行模拟和趋势预测，以便从中选择最优方案，避免管理和决策的失误。 因此，GIS在供水系统中的应用，就不能仅仅作为一个图形库和数据库只是停留在管网日 常管理的水平上，还应该利用GIS分析、模拟与预测的强大功能，与专业理论、方法相结合，进行深度开发，为管网规划设计、建设施工、各种运行状态下的优化调度以及事故抢修等提供决策支持。 目前我国大、中城市管网更新改造的任务逐年加大，迫切需求实用的管网水力分析及扩建改造优化设计的软件系统。然而，尽管近年来有关管网优化设计理论和方法的研究日趋成熟 ，但其应用并不广泛，究其原因就在于优化模型的建立及其解法与编程，对于部分设计人员来讲难度较大，尤其是扩建、改造方面的优化，不仅涉及的问题比较复杂，而且往往需要庞大的数据量。而解决这一难题的有效办法就是将管网计算理论、系统优化理论与GIS相结合 ，凭藉GIS强大的空间数据管理功能，利用GIS上的实际管网图构造出管网计算图形，并从GI S的属性数据库中提取有关数据，通过编制计算程序，进行管网水力工况分析。在此基础上再将GIS的网络分析与优化模型的建立及求解融合在一起，建立一个管网扩建、改造优化的 辅助设计系统。这样不仅将优化设计的思想、方法渗透到管网建设中，有利于城市供水管网 的合理布局与科学调整，为日后管网的优化调度奠定良好的基础；而且通过GIS将管网大量 的基础数据、水力分析计算、优化设计计算以及设计方案输出等集成为易于操作的专业软件 ，为设计人员的实际应用提供了极大方便。 www.3s8.cn 设计优化的最终目的是运行优化。一个大型、复杂的管网做到安全可靠、经济合理的运行并非易事。从长远目标来看，根据可靠、准确的管网运行资料，建立管网数学模型，并据此对 管网运行工况进行动态模拟，是实现管网优化运行的必经之路。而在管网建模过程中，GIS以其独特的优势，将作为对管网运行实施信息模拟不可替代的工具。在GIS的支持下，管网的结构参数和状态参数融为一体，可以利用GIS数字高程模型，模拟管网水压分布状态， 并以二维或三维图形直观显示；也可以在多水源管网中寻求管网内供水分界线的变化规律，以合理设置供水分界地带的测压点，并确定各测压点之间的相关关系，为优化调度提供决 策依据。 此外，GIS的空间分析、网络分析还可用于管道施工、管网维修预案和管网事故抢修决策等 方面。如在管网建设施工中，利用GIS的缓冲区(Buffer)模型，对将要敷设的管道进行缓冲区分析，并将计算出的缓冲区与数字高程模型迭加，计算其工程土方量。又如在未来的管网事故紧急抢修时，可以采用GIS与GPS相结合，一方面通过GPS系统准确获取抢修车的地面位置和路网交通状况，并将数据实时传送给GIS，计算最短行车路线；另一方面利用GIS的关阀搜索、管网状态仿真模型，快速分析事故的影响范围和影响程度，模拟管网动态变化，以便调度管网有关设施，确保供水服务质量。显然与传统的事故处理相比，上述技术方案充分 显示出现代信息技术高效率的优势。 3s8.cn 版权所有 以上列举的各项只是GIS在输配水系统中的部分应用，实际上GIS在供水系统中还可用于水资 源规划与管理、地面水水质模型、地下水水质保护以及GIS结合专家系统实现供水系统区域优化等众多领域［1、2］，并将日益发挥更大的功效。 GIS在供水系统中进一步开发应用的前景十分广阔。而跟踪GIS技术的发展，选择一个成熟、 优秀的GIS平台，对于许多用户来说则是至关重要的。目前，虽然国际上已推出了许多优秀的GIS工具软件，但使用国内自行开发的GIS工具软件具有明显的优势，不仅有较高的性能价格比，有汉字功能，而且便于系统的维护和升级。近年来国产GIS软件中，比较著名的有北京大学的Citystar和中国地质大学(武汉)的MAPGIS，前者在实现3S技术(GIS、RS、GPS)一 体化方面较为出色；后者在图形处理、空间分析及用户界面等方面更胜一筹，二者已被许多用户选为基础平台进行二次开发，并在用户使用与开发者研制的过程中日趋完善。 3 结束语 GIS作为世界性的高科技领域学科和技术体系已渗透到各行各业，而随之建立的各专业性的GIS软件所要解决的问题是专业性不够强，尤其是高层次的应用模型很少，而这在很大程上决定了GIS实用性的优劣与成败。当然GIS在各专业的综合、深化应用，首先要取决于地 理信息建模系统(Geographic Information Modelling System)的完善和支持，但同时更需 要专业人员的积极参与，尤其是在新一代组件式GIS的开发研制中，这样才能不断拓宽GIS在 本专业的应用范围，提高应用水平，使其由一个偏重于信息采集、管理、统计分析与处理的技术系统，逐渐发展成为功能强大的决策支持系统或专家系统，在未来的信息时代发挥更大的作用。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 参考文献： ［1］ Daene C Mckinney,David R Maidment,Mustafa Tanriverdi.Expert Geogra phic Information System for Texas Water Planning［J］.Journal of Water Resources Planning And Management,1993,119(2). ［2］Carol P Baker,Margaret Dein Bradley,Sofia M Kaczor Bobiak. Wellhead Protection Area Delineationinking Flow Model with GIS［J］.Journal of Water R esources Planning And

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摘要：针对青岛市水资源信息管理的特点，提出了基于GIS的青岛市水资源信息管理与辅助决策支持系统的基本框架、主要功能和组成部分;设计了三个层次的决策支持系统模型库总体结构。该系统设计以实现水资源优化配置为宗旨，可为青岛市水资源管理提供数字化管理平台，从而提高水利主管部门快速应变能力，使决策与时俱进。该系统具有人工智能的作用，管理者全方位思维,在实现水资源优化配置的过程中将为决策者起到参谋部作用,并提升信息的可靠性、预测的准确性。 关键词：水资源管理； GIS； 信息系统；管理；辅助决策；系统设计 1 引言 青岛市是我国严重缺水城市之一，人均水资源占有量仅有342m3。是全国人均占有量的13％。如何结合青岛市区域水资源时空分布特点，充分发挥现有水利工程的效能并加强水资源信息整合己成为水利部门迫切需要解决的问题。 由于青岛市地形复杂，地貌类型多样，水资源管理所涉及的地形、地貌、地质构造、水文地质条件、河流水系、水文气象、植被、土壤类型等各不相同，所以这些因素及各因素之间关系的数据量十分繁杂。当前正在迅速发展的电子信息和计算机网络技术、GIS技术、多媒体技术，为解决上述问题提供了强有力的技术支撑。 建立青岛市水资源管理与实时调配辅助决策支持系统，主要是以实现水资源优化配置为宗旨，为青岛市水资源管理提供数字化管理平台，从而提高水利主管部门快速应变能力,使决策与时俱进。该系统具有人工智能的作用，可以帮助管理者全方位思维,在实现水资源优化配置的过程中将为决策者起到参谋部作用,提升信息的可靠性、预测的准确性、计划的合理性和决策的科学性。。 地理信息系统(Geographic information System, GIS)是一门集计算机科学 、信息学 、地理学等多门科学为一体的新兴学科。它是在计算机软件和硬件支持下，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。地理信息系统己被广泛应用于城市管理、土地评价、国土规划、地藉测量、环境监测及地质、气象、农业、林业、交通等部门。由于水资源管理所需数据的空间特性，决定了GIS可以在该领域得到广泛应用。 2 地理信息系统软件选择 目前国外流行的GIS软件中有ARC/INFFO,MapInfo,MGE,Genamap等，其中ARC/INFFO系列产品占世界GIS市场的85%上，其次是MapInfo。国内的GISr软件发展很快，比较突出的有Geostar,MapGIS,WinGIS，TWGIS等。其中MapGIS是目前国内开发的比较完善的地理信息系统软件，在国内拥有众多用户，通用性较强。综合分析国内外地理信息系统、数据库管理系统和青岛市水资源管理的实际情况，青岛市水资源管理信息系统采用高档微机配以数字输入设备和绘图仪，在Windows环境下，利用国产地理信息系统软件－MapGIS开发适合青岛市水资源管理现状的数据库和图形库管理系统。按照设计需求，该系统做到界面友好，使用方便。该系统可分为“输入”、“图形编辑”、“库管理”、“空间分析”、“输出”以及“实用服务”六部分，具有以下特点：①以Windows为平台，以扫描仪和数字化仪为主要输入手段，具有丰富的图形编辑工具和强大的图形处理能力，具有完备的错误、误差校正方法；②具有直观实用的属性动态定义编辑功能和多媒体数据、外挂数据库的管理能力；③地图库管理系统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，可管理多达数千幅地图；④具有功能齐全，性能良好的矢量空间分析、DTM分析、网络分析、图像分析功能，以及拓扑空间查询和三维实体叠加分析能力；⑤采用矢量数据和栅格数据并存的结构，两种数据结构的信息可以有效方便地相互转换和准确套合；⑥具有齐全的外设驱动能力和国际标准页面描述语言Postscript接口，具有能自定义的灵活报表输出功能；⑦具有开发函数库，可方便进行二次开发；⑧提供了强大的三维交互地形可视化环境，利用DEM数据与专业图像数据，可生成近实时的二维和三维飞行透视景观；⑨提供了强大的控制点编辑环境，从而可实时完成图像之间的配准、图像与图形配准、图像的镶嵌、图像几何校正、几何变换、灰度变换等功能。MapGIS的系统总体结构如图1所示。

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3 系统的基本框架 “数字地球”、“数字水利”等概念的提出，为实现现代化的水资源管理指出了发展方向，是青岛市水利可持续发展的战略保障。在“数字水利”的数据资源条件下，以青岛市水资源为对象应用遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、数据收集系统、网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，建立了青岛市水资源各个复杂系统的数字化、数字整合、虚拟仿真的信息集成应用系统，并提供可视化的青岛市水资源辅助决策支持系统。系统的基本框架结构如图2。 4 系统的主要功能 本系统主要服务于青岛市水资源的业务管理，考虑到与其它水利职能部门的业务配套，主要为其设置如下功能。 ①图形管理：图形库以青岛市水资源专题地图和数字化数据为基础，图形输入以点状、线状及面状地物为基本组成部分。点状地物如城镇、居民点、水文站、水利枢纽、泵站、涵洞、桥梁等。线状地物如河流、公路、铁路、堤防、行政边界等。面状地物如水库、湖泊、行政区划、流域分区等。图形输入也提供将图形直接从其它系统（如AutoCAD等）转入的功能。图形编辑是将图形信息更新的过程，它主要具有对图形进行编辑、修改、检索、造区、分层管理等功能。 ②属性管理：该系统可方便地建立动态属性库，可随时扩充，精简和修改库的字段，属性定义功能可定义属性结构，修改属性域，并对己有的属性进行管理、维护等操作。多媒体属性库定义功能可定义、编辑、插入、修改多媒体属性数据，包括文字、图像、地图、日期、声音、影像等，并将其与相应的图件联接起来。 ③数据管理：水资源管理工作中数据量大，在过去的工作中，已经完成了很多项目的研究、规划、设计工作，为形成比较完整的水资源管理数据库奠定了基础。该系统将具有强大的数据兼容性，能够兼容Foxbase、Foxpro、Excel的数据，通过ODBC联接，可支持各种大型数据库如Oracle、Sybase等。 ④业务查询：该模块在本系统中占有很大比重，与以往数据库查询方式不同之处在于该系统的查询是基于GIS的具有数据与图形紧密结合的特点，将各要素的空间属性叠加在一起，综合分析各要素之间的相互关系。以青岛市地图为基础，可按全市、县（区）市及流域分类，在这几个方面分别查询各（县）区市、各流域的自然地理和社会经济状况、水资源管理业务及相关法律、法规和政策、标准等，各项查询结果可利用文字、数据、地图、图像、影像和声音来显示。 ⑤专题地图制作：在青岛市水资源业务管理中需要用到大量的各种类型的专题地图。该系统提供了完备的专题地图输入、编辑、输出功能，并能实现与其它GIS及AutoCAD等常用软件的数据互换。以空间数据和属性数据为依据，可实现缓冲区分析、叠置分析、数字高程模型、网络分析及影像分析等。 ⑥报表处理：青岛市水资源管理涉及业务面较大，有城市供水、水资源规划、水资源公报、水资源年报、水质监测、水资源费征收、地下水位观测与资料整理等内容，在管理过程中有大量文字、数据、表格等整理分析后需要上传下达，该模块运用先进的网络和数据库技术，将传统的处理技术来一个革新，使得各市区上报数据通过网络进行，简单方便，而且数据的处理也实现相当程度的现代化，可以按照用户的具体要求生成报告和图表。 ⑦遥测数据接收：大沽河地下水库及其上游各地表水库，为青岛市的重要供水水源地，其水质、水位监测显得特别重要，为此，可建立地表、地下水库水位与水质数据遥测装置。利用遥测数据接收模块直接接收数据，可以进行实时监测、避免人为观测误差影响。 ⑧预测分析与推理判断：运用方法库或逻辑库处理非结构化知识和信息的推理判断功能，对由决策支持系统预测和模拟出的各种结果，通过人机对话途径进行分析判断。 ⑨优化调度：在水资源供需出现矛盾时，在决策支持系统运用优化调度模型，可以在利用地下水、地表水和引黄、引江客水之间确定最佳供水方案，使有限的水资源发挥最大的效益。 ⑩远程访问：该系统与其他单位或系统之间具有数据交换功能 ⑾系统维护：该系统具有开放性，通过数据库、属性库和方法库的修改，可应用于不同层次的用户。

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5 决策支持系统建模思路 本次青岛市水资源管理辅助决策支持子系统模型库建设分为三个层次，以流域水循环模拟模型组为第一层次；以满足多目标群决策的流域水资源合理调配模型组为第二层次；以及流域水资源调配方案评价模型组等为第三层次。各个层次模型间通过各项循环参量的动态转换相互联系，同时每个层次的模型同时又是诸多模型的集合体。决策支持系统总体结构框架如图3所示。

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6 系统组成 本系统主要由4个子系统组成： ① 青岛市水资源管理业务查询子系统，包括： a. 青岛市行政与流域基本情况查询（自然地理，社会经济，行政区划，地形地貌，水文气象，水利工程，土地利用等信息） b. 青岛市水资源管理业务查询（水资源基础资料，地表水与地下水及客水的供水量与可供水量，需用水量，耗水量，缺水量，水质状况等信息） c. 青岛市水资源管理相关法律法规查询（水资源管理相关政策、法规，技术标准，科技文献等信息） ②青岛市水资源管理业务报表处理子系统,包括: a. 青岛市水资源评价(不同时期按流域和行政分区进行调查统计的数据信息) b.青岛市水资源管理公报（反映水资源情势的综合年报，包括降水量、地表水与地下水资源量、水资源总量、蓄水动态、供水量、用水量、耗水量、水质概况及重要水事等信息）， c.青岛市水资源规划(地表水、地下水资源中长期规划、综合利用规划、节水规划等信息) d.青岛市取水许可管理（允许取水量和实际取水量，发证数和缴费等信息） e.青岛市水资源公文处理（各类文件、报表的网络自动化传输与信息发布） ③青岛市水资源专题地图制作子系统，包括: a.青岛市行政区划、地形地貌图件制作 b. 青岛市水资源开发利用与保护图件制作 c. 青岛市水资源规划图件制作 d. 青岛市地下水水位、水质观测站点分布图件制作 e. 青岛市流域及水利工程图制作 f. 青岛市水资源相关数据柱、点、饼、线状图的制作 ④青岛市水资源管理业务辅助决策支持子系统,包括: a.水资源与生态环境评估（生态环境需水量预测，水环境模拟等） b.水资源调配支持（多目标分析模型、水资源系统模拟模型、宏观经济模拟模型、水资源规划与优化调度模型、经济需水模型、投资分析模型、水－生态模型、边际成本模型等） c.水资源调配方案评价（综合评价模型、水资源承载力情景分析、水资源开发利用应用模型、管理评价模型、生态环境评价模型等） 7 结 语 城市水资源管理信息系统是“数字水利”建设的重要组成部分。建立青岛市水资源管理与实时调配辅助决策支持系统，主要是以实现水资源优化配置为宗旨，为青岛市水资源管理提供数字化管理平台，从而提高水利主管部门快速应变能力，使决策与时俱进。 青岛市水资源信息管理与辅助决策支持系统具有人工智能的作用，特点是管理者可以全方位思维，在实现水资源优化配置的过程中为决策者起到参谋部作用，提升信息的可靠性、预测的准确性。 系统中的水资源空间数据库可对水资源管理涉及的各类空间信息进行收录、录入、存储和管理，并提供了良好的数据维护和更新能力，为水资源日常管理工作提供图文并貌的辅助管理工具。 系统的辅助决策总体结构由模拟模型、调配模型和评价模型构成了水资源方案评价与调控模式，具有模型的存储、维护、运行和校验功能，包括对模型库中各个模型的查询、添加和修改，在已有模型的基础上提供模型的构建范式；模型的生成方式包括手工编程建模和可视化建模。 该系统通过分布实施，可以逐步满足青岛市水资源监测、合理配置、优化调度、动态管理和有效保护等工作的需要；在系统结构上便于技术整合、系统总装、调试、测试和运行管理；在总体设计上与正在建设的青岛市数字化水利系统一致。 参考文献: [1] 吴信才，地理信息系统原理及方法〔M〕.北京：电子工业出版社，2002. [2] 李军，陈崇成. 基于GIS 的地球空间数据集成〔A〕，第三界ARC/INFO暨ERDAS中国用户大会论文集，富融科技有限公司编[C]，北京：测绘出版社，2000:249-255. [3] 刘九夫，张建云. GIS 在水资源评价应用中的关键技术研究[J]，水文，2002，22( 6):11-13. [4] MAPGIS地理信息系统实用教程[M]，武汉：中国地质大学(武汉)信息工程学院，2001. [5] Aronoff,S.,1989.Geographic Information Systems: A Management Perspective[M]. Ottawa, Canata: WDL Publication. [6] Tomlinson, R.F.,n.d. The GIS planning process〔M〕. Tomlinson Associates Ltd.,Consulting Geographers, Ottawa, Canada. [7] 李令跃，王浩.多目标群决策方法及应用，水资源大系统优化规划与优化调度经验汇编〔A〕，中国水利水电科学研究院编，北京：中国科学技术出版社，1995:54-61. [8] 蔡晓明　编著.生态环境生态学〔M〕,北京：科学出版社,2000. [9] 王忠静.干旱内陆地区水资源承载力与可持续利用模式研究〔D〕.北京：清华大学水利水电工程系. [10] 李云，吴雷，吴时强.GIS 发展动态及其应用软件选择，水利学报，2003,8:86-90。 注：原文见《山东农业大学学报》2003年第四期。 QINGDAO CITY WATER RESOURCES INFORMATION MANAGEMENT AND DECISION- MAKING SUPPORT SYSTEM BASED ON GIS LIU Qing-yong1,2，ZHANG Bao-xiang1,2,CHENG Shan-fu, CHENG Gui-fu (1.Water Conservancy Institute of Shandong province，Jinan，Shandong 250013，China ；2.Water Resources and Environmental Engineering School, China University of Geosciences, Beijing 100083,China ;3.Water Resources Bureau of QingDao， QingDao，Shandong province,266071,China) Abstract：Considering the characteristics of water resources management ,the basic framework, main function and compositive parts of Qindao city Water resources information management and decision-making support system based on GIS(QDWRGIS—DSS) are put forward；General frameworks with 3 layers of decision support system and serial models are designed. The system designing aims at realization of water resources optimizing collocation, which might offer a digital management flat for the water resources management of QingDao city so as to improve the quick ability of meeting an emergency and acquire decision-making moving forward along with time. The system has the function of artificial intelligence so that the manager can consider logically in the process of decision-making. The veracity of prediction and reliability can also be upgraded. Key Wards: Water resources management; GIS; information system; management; system designing 作者简介: 刘青勇 (1956-)，男，博士生，研究员，主要从事水资源研究。

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摘　要　介绍了电子地图利用MAPGIS6. 2 版本的地图库功能快速更新地图要素,实现了通过建立一个工程文件对整个辖区内所有图幅自动更新要素及自动裁减要素的功能。 关键词　GIS 　工艺流程　电子地图数据库 　前言 21 世纪人类全面进入了信息时代。信息技术突飞猛进,信息高速公路、互联网、数字地球等全新的信息化概念正在实施,并深入影响到人类生活中的各个领域。信息产业获得空前发展,信息资源呈爆炸式扩充。而传统地图产品的表现形式和记录方法已越来越不能满足现代形势的发展需要。传统手工制图的方法,更满足不了城市规划、建设和管理变化的需要。 地图是与人类生存、发展、进步密切相关的具体体现。因此,地图的现实性更新显得极为重要。传统手工制图方法,对地图要素的更新必须重新将原始的单幅图件重新绘制一遍,工天多、周期长,费工又费时。如果对于整个区域来说,重新绘制多幅图件,工作量的增加是可想而之的。 随着时代的进步,科学技术的提高,应用现代GIS 技术实现图件的更新既方便又快捷。MAPGIS6. 2 版本生产的电子地图,作为一种新型的生产作业方式,它改写了传统制图行业对单幅、单幅图件重新反复制作的历史。通过一个工程文件对整个区域新增要素一次性地添加到多幅图中。简化制图手续,使得制图行业有了一个新的飞跃。 欢迎光临3s8.cn 电子地图是各种专业地理信息系统(GIS) 的基础载体,它广泛服务于政府宏观管理、科学研究、规划、预测、大众传媒等各个领域,在城市信息化的道路上起着举足轻重的作用。因此地图要素的更新必须提供实时的、快捷的、简单的更新方法,否则就失去了地图的现实性的要求。 1 　工艺流程 用MAPGIS 软件完成电子地图的制作工艺流程。它一般需经过地图扫描、图像分析、DRG 生产校正存档、输入编辑、设置地图参数、矢量化等步骤来完成,将原有的编绘草图和原始图件编辑制作具有出版 精度的地图。 1.1 　图件扫描 按图幅进行扫描,对不同类型和质量的图件采用不同的扫描方式。对于薄膜图或单色纸图,采用黑白二值方式扫描;对于彩色纸图,采用灰度方式扫描。并以栅格形式TIF 文件格式存贮。进行图件扫描时 既要求扫描分辨率不低于300dpi ,又要求图像清晰,无变形,还须经过角度校正,确保内图廓与水平角度不超过0. 2 度。 1.2 　DRG生产 DRG生产是将扫描各种比例尺的地形图经高精度的几何校正算法纠正及色彩校正后,形成了在内容、几何精度和色彩上与原图保持一致的栅格数据文件。 3s8.cn 版权所有 (1) 图幅生成控制点。给出标准图幅编号等信息,指定内图廓点,将自动计算出控制点的理论坐标,并根据理论坐标反算出控制点的图像坐标。自动计算出千米格网交点作为控制点。 (2) 顺序修改控制点。由于图纸变形、 扫描等因素,扫描后的原始图像存在一定扭曲变形,因此该值和原图上对应的千米网交点的坐标值存在误差。这就需要通过理论值坐标来校正原图上的所有实际值控制点。 (3) 逐格网校正。采用逐格网校正法生产DRG 数据。DRG 生产提供对原始图质量评估的图幅质量评价,以及对校正生成的DRG的质量评估和标准图框套合检查。其中原始图质量评估是对DRG生产的原始数据进行质量评价,主要反映的是原始图是否有折皱,扫描时是否置平等,若原始图质量不好,则校正出的DRG 肯定会受到一定的影响;校正图质量评估是指检查校正生成的DRG数据的质量;图框套合检查是指用理论千米网与校正图上千米网进行套合比较检查其精度,是否在规定的限差之内。 (4) 数据输出。校正好的影像可对其进行图廓整饰的工作,系统提供了空间信息输出的功能,利用其生成的空间信息文件可以恢复影像数据的空间信息。这里DRG生产校正是将扫描图赋予所需的地图参数,以在绘制矢量图上得到相应坐标系。 www.3s8.cn 1.3 　数据录入(矢量化) 是将校正后的栅格数据转换成矢量数据过程。数据采集是对最基本的点、线要素进行矢量化。矢量化采集须分幅分层进行,在矢量化同时赋予线型、颜色等参数即可。 2 　建立电子地图数据库 电子地图入库必须有效地管理好成百上千幅复杂的地图,同时还提供了图幅查询检索、图幅接边等工具。 2.1 　建库过程 一个区域的数据由若干幅图组成,一幅图中又由若干文件(层) 组成。为了有效地管理好电子地图,须将一个区域的基础数据统一比例尺、统一投影参数后,系统根据各图幅坐标参数及属性结构,将图幅与图幅自动拼接为一个完整的区域。建库步骤一般包括设置参数、建立属性结构表、图幅批量入库、获取图幅标识、图库保存等。 212 　地图更新 通过地图库“图幅分幅数据更新”功能与“提取图库分幅数据”功能配合使用,完成地图变更、新增要素的更新工作。 (1) 通过“提取图库分幅数据”功能,提取图库内整个区域须更改的图幅数据得到一个工程,然后使用编辑模块删除提取工程中的多余数据,添加变更数据。如一段公路的扩建。需要将经过的建筑物删除,再添加公路,最后合成一个新要素变更的工程文件,以符合地图所应有的现实性。 www.3s8.cn (2) 新要素变更的工程文件通过“图幅分幅数据更新”功能自动把数据加入到图库中。但新工程中每一个文件的描述应与所对应原图库中的层类名相同。这就实现了建立一个工程文件对整个辖区内所有图幅自动更新及裁减要素的功能。 3 　结束语 该方法经过多次实践,效果很好,提高了数据应用及更新管理的自动化水平,对发展电子地图在制图管理中的应用具有一定的借鉴作用,从而能全面提高制图行业信息化管理水平。 3s8.cn 版权所有 参考文献 1 　武汉中地信息工程有限公司1MAPGIS 地理信息系统实用教程[M]1 武汉:中国地质大学出版社,2002 2 　武汉中地信息工程有限公司1MAPGIS 地理信息系统使用手册[M]1 武汉:中国地质大学出版社,2002 http://www.3s8.cn中国3S专业站

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自从纸张发明以后，人类用纸质地图表示地理空间信息已有几千年的历史。电子计算机出现后，人们又开始在计算机中用离散而有拓扑关系的点串来描述点、线、面、体各种空间要素，这就出现了数字地图。信息技术发展到今天，数字地图已不是地理空间数据在计算机中唯一的表示方法，网格技术对原有的GIS提出了新的挑战。 　　 GIS在过去10年内得到了极大的发展。但面对新技术，它还有许多局限。一是空间信息的利用率不高，各个部门建立的信息系统与地理信息系统难以相互利用，形成信息“孤岛”。传统的空间信息系统没能很好地解决空间信息的共享和利用问题。究其原因，主要在于GI S是面向空间数据，特别是地图数据的，而不是直接面向空间信息的。空间信息必须用某种算法由空间数据导出来。所以对用户特别是大型用户的大任务，它是不友好的，不方便的，也是十分费时的。二是目前的数字化地图还不能离开比例尺的概念。多比例尺的影像或DEM数据目前已实现了某种程度的互动，但目前还不能自动从影像数据中提取矢量数据，影像数据和矢量数据之间缺乏互动能力。三是我国在空间信息共享方面的标准制定工作相对滞后。为了实现网络环境下空间数据共享，还需要研究和完善空间数据元数据标准，制定地理空间信息编码规则，修改完善地球空间数据转换格式标准，修改完善基础地理信息符号标准，制定地理空间信息互操作标准等等。四是大地坐标系的发展的影响。大地坐标系即全球时空基准与框架总是随着技术进步而不断精化，它的变化给数字地图带来许多至今无法解决的问题。而且，由于GPS技术和整个卫星大地测量、卫星重力测量等技术的飞速发展，全球时空基准与框架不断精化，其周期越来越短，必将走向实时动态化。因此，以存贮某一坐标系下的坐标串为主要方式的空间信息系统已不能适应这种变化，需要从地理空间数据在计算机中的表示方法来寻求非地图表示的新方法。五是空间信息一般采用网格索引，由于GIS应用的逐步推广和关系数据库技术的发展，基于关系数据库或者对象关系数据库的空间数据管理正在逐步成为GIS发展的潮流。因此，研究基于关系数据库技术下的空间数据组织成为当前GIS研究的趋势。六是从空间仓库技术来看，GIS在取得巨大发展的同时，多维信息的空间分析能力不足以及空间分析的结果不实用越来越明显。在实际应用中，使用者不仅要从GIS中得到详细的多维信息，也要得到概括的多维信息，这些信息往往对提高空间辅助决策分析的能力非常有用。为此有必要引入数据仓库技术。数据仓库在空间数据库上表现为空间数据仓库。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 综上所述，从目前地理信息系统与相关技术的发展、相互集成中存在的问题和从数字地球到数字城市及其它应用所提出的要求两大方面来看，需要人们突破几千年来传统的以地图方式表示地理空间数据和信息的框框，去探求地理空间数据与信息在网络计算机系统中的新的表示方法，去创造与全球开展的网络计算相适应的空间数据表示的新方法。 网格技术促进GIS的发展　　 http://www.3s8.cn中国3S专业站 地球空间信息多级网格中的“网格”与网格技术中“网格”是两个不同的概念，前者主要立足于对地球空间的划分、空间数据的组织以及检索等技术，而后者主要强调在广域网上整体资源的整合与利用。然而，在广域网络环境下的空间信息资源如何有效整合才能有利于空间信息的共享与利用呢？本文作者试图将“网格”的两种概念加以结合，以地球空间信息多级网格的空间划分、空间数据组织与表示方法作为网格节点上空间数据组织与管理的基础，便于网格计算环境下空间信息资源的整合、共享与利用。 目前网格技术研究工作主要在网格计算、信息网格等方面。网格计算通过网络连接各类计算机（包括机群）、数据库、各类设备和存储设备等，形成对用户相对透明的、虚拟的、高性能计算环境，它的应用包括分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能。网格计算被定义为一个广域范围的“无缝集成和协同计算环境”。信息网格是要利用现有的网络基础设施、协议规范、Web和数据库技术，为用户提供一体化的智能信息平台，其目标是创建一种架构在OS 和Web之上的基于Internet的新一代信息平台和软件基础设施。在这个平台上，信息的处理是分布式、协作和智能化的，用户可以通过单一入口访问所有信息。信息网格追求的最终目标是能够做到服务点播和一步到位的服务。信息网格的体系结构、信息表示和元信息、信息连通和一致性、安全技术等是目前信息网格研究的重点。 空间信息多级网格理论方法体系的初步设想　　 空间信息走网格化道路是大势所趋，但是考虑到地球空间的自然特征、社会属性的差异性以及经济发展的不平衡的特点，本文提出一种适合网格计算环境支持下的空间信息多级网格技术。 空间信息多级网格的核心思想是：按不同经纬网格大小将全球、全国范围划分不同粗细层次的网格，每个层次的网格，在范围上具有上下层涵盖关系。每个网格以其中心点的经纬度坐标来确定其地理位置，同时记录与此网格密切相关的基本数据项。落在每个网格内的地物对象记录与网格中心点的相对位置，以高斯坐标系或其它投影坐标系为基准。根据实际地物的密集程度确定所需要的网格尺度，如地物稀疏的地方只需要粗网格，而地物密集的地方则按细网格存贮空间与非空间数据。 我国空间信息多级网格的体系结构包括：空间信息多级网格的划分，每个网格点属性项的确定，行政区划与空间信息多级网格对应关系的确定，基于网格计算技术的空间信息多级网格结构。这四项内容应当成为标准，数据采集、更新、维护、管理和使用部门均服从这个统一的空间信息多级网格标准，以利于网格分布计算。 www.3s8.cn 空间信息包括几何与属性数据按多级网格的存取与多比例尺地图空间数据库的区别在于所有数据直接由粗或细网格组成的统一网格系进行存贮、查询、分析和应用，而无需通过地图综合为每一级网格存贮一个完整的数据集，形成一个变网格的统一数据集，保证了数据的完整性和一致性。 欢迎光临3s8.cn 空间信息多级网格的信息表示、数据存储与快速查询技术以传统 GIS空间数据表示、数据组织和查询技术为借鉴，研究空间信息多级网格的信息表示、数据存储与快速查询技术。只有解决了这里所列出的技术关键点，空间信息多级网格才有可能成为现有数字地图和空间数据库的补充或替代产品并得到真正的应用。 空间信息多级网格处理与分析技术分为网格层次和网格内部两个方面，一是网格内部的处理与分析，可以在传统GIS空间分析的基础上结合网格计算技术进行，实现空间网格信息节点内的处理与分析服务。网格层次上的处理与分析需要空间网格信息节点之间的协同，同时考虑空间信息多级网格的特点。这里的关键是使空间信息多级网格处理和分析技术有效地融合到网格计算的环境中，来满足经济建设、国防建设和面向全社会服务的需要。 空间信息多级网格在宏观决策中的应用研究 空间信息多级网格研究的主要目标是空间信息的共享与服务。以网格中心点为数据附属体，通过网格内部空间数据处理与分析，提供以网格为单位的主题数据，这些数据构成基于多级网格信息的基础，在软硬件环境的支持下，空间信息多级网格为国家和省市宏观决策提供空间信息服务。主要内容为面向国家和省市宏观决策的主题信息组织结构研究。研究主题可以面向教育、人口、资源环境、交通等领域。 欢迎光临3s8.cn 空间信息多级网格作为一种新的空间信息在计算机中的表示方法，其最主要而且最有效的应用应当是在国家和省市自然、经济、社会发展信息的及时获取、分析和在宏观决策中的应用。由于其数据结构比传统空间数据库更先进，在这类应用中空间信息多级网格将发挥其独特的优越性。

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摘要：提出了电力通信网资源管理系统的建设目标，讨论了系统开发的关键技术，包括 GSI在系统中的应用，最后详细介绍了系统的功能模块。 　　关键词：网络资源管理；地理信息系统；电力通信网 　　0　前言 　　随着我国电力通信事业的迅猛发展，各地加强了对通信网络资源的管理。对于电力通信网络资源的整体管理而言，基本上还停留在手工管理为主、计算机管理为辅的水平上，而且有关通信资源管理各自为政，没有有机结合、统一管理。特别是大量与地理信息有关的管道、缆线、设备等的维护资料、数据均以卡片或图纸的方式分散在不同部门和个人手中，缺乏有效、一致的维护管理。线路设计也采用人工测绘和图纸管理的方式。对于交换设备和传输电路的管理也不尽完善，处于手工和计算机自动化管理之间。且同样存在各自为政的问题，没有与其他资源管理有机结合起来。如何国强电力通信资源和设备的管理，提高服务管理水平，更好地为电力系统提供有效的支撑，成为摆在电力企业面前的迫切课题。 　　1　系统建设目标 　　针对当前电力通信网络资源管理的实际需求，要求采用面向对象的编程技术和软件工程管理方法，建立统一的、图形化的和智能化的电力通信网络资源管理系统。它是以地理信息系统为基础，综合管理通信企业的传输资源、交换资源、动力资源、管线资源、号线资源的综合通信资源信息管理系统，它涵盖了接入网、交换网、传输网的资源管理，为电力通信提供一个综合资源管理平台。对通信网物理和逻辑资源应进行科学合理的管理，实现对传输网的网络组织和优化，为决策和经营部门提供定量的分析数据和图表，并利用曲线分析。要实现对局内机房设备，光缆、电缆线路设备和光接入网的资源，以及对网络光缆环路图，主干配线光缆、电缆图的动态管理。要为有关部门提供准确的全局光纤设备的动态信息，可以为线路规划提供辅助决策、为设计施工提供依据，同时可以为线路维护部门提供帮助。应将资源管理系统与综合网管系统（INMS）、光缆监测系统（FOMS）互联，变非实时静态资源管理系统为实时的动态的网络资源综合管理系统，实现对通信网资源的运行维护和资源调度等过程的控制，完善和改进生产调度流程，提高劳动生产率。 www.3s8.cn 　　2　开发关键技术 　　2.1　桌面地图系统软件 　　目前系统的前端开发平台选用基于Windows平台的VC6.0与MapInfo公司的地理信息OCX控件MapX。MapX是一个基于ActiveX技术的可编程控件，为开发人员提供了一个快速、易用、功能强大的地图化组件，它使用与MapInfo Professional一致的地图数据格式，并实现了大多数MapInfo Pressional的功能。开发人员可以使用标准的编程语言，如VB、VC++、Delphi 或者PowerBuilder，根据用户的特殊需求，将地图对象集成进应用系统中，即可实现数据可视化、专题分析、地理查询、地理编码等丰富的地图信息系统功能。 　　2.2数据库设计 　　（1）数据库选型 　　数据库是管理系统的核心组成部分，其设计包括数据录入、数据存储和数据检索等设计。系统的体系结构采用客户机/服务器（Client/Server）模式。在这种体系结构中，数据库服务器的运行效率是决定整个系统运行效率的一个非常重要的方面，而数据库管理系统的选择直接决定数据库服务器的运行效率。考虑到对空间数据的支持，系统采用Oracle8i数据库，即利用基础平台的GIS功能，又充分发挥关系数据库信息共享与查询速度的优势。利用 Oracle8i的数据插件Oracle Spatial的空间数据处理能力，通过Mapx组件可把图元数据存入后台的Qracle8i数据库中，实现属性数据和空间数据的一体化存储，并可处理这些空间数据。处理方式与处理符合ManInfo的Tab层数据相同。 欢迎光临3s8.cn 　　（2）数据库的操作 　　对数据库的操作从根本上来说是对数据项的增加、修改、删除和查询。由于系统是基于 GIS的应用，因此，对于基于地理信息或者基于拓扑图上的操作主要集中在以下方面： 　　1）区域操作：在图形上选择相关的区域，列举该区域内所包含设备的分类集合； 　　2）关联增加：在地理图或拓扑图上新增加一个设备、线缆对象时，自动在数据库中增加对象属性； 　　3）关联删除：数据库对象被删除时，自动出除该对象所在图纸中相应的对象，反之亦然； （3）数据库属性之间的关系 　　数据库属性之间的关系就是通信网资源管理系统中各资源之间的连接关系。主要有： 　　1）设备之间的关系：两个设备之间存在相互的连接关系； 　　2）端口之间的关系：有直接连接的端口或者所需网元之间端口的连接关系； 　　3）端口和端子之间的关系：设备的物理端口和所连接的连接设备（如ODF）的端子之间的关系； 　　4）端子跳接关系：端子内部之间的跳接关系； 　　5）连接设备端子和线缆线芯之间的关系：如ODF和线芯之间的连接对应关系； 　　6）逻辑网元和物理端口之间关系：一个逻辑网元所包含的物理端口的情况，它们的连接关系是通过网元和端口所在机盘的对应关系建立的； 　　7）地图和对象的关系：地图和对象的关系一方面在地图的Feature中存在设备资源的唯一标示，另一方面存在地图上的每一个对象所属地图的关系表。 　　2.3　系统软件体系结构 　　通信网资源管理系统主要是将通信资源映射成网络层次，完成资源的配置及动态管理功能。它以优越的可视化为基础，使繁琐的工作更加直观、简单。层次模型将系统中的各种对象（如通信线路、通信设备、通信支撑设备）分成各个层次，对各层次分别进行管理，同时将众多的专业数据图形化，使其与地图上的目标对象相联系，增强系统的管理。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 　　3　系统功能 　　3.1功能概述 　　本系统功能主要考虑运行维护人员、市场经营人员、领导决策人员、规划设计人员等4 类用户的需要，主要涉及网络资源管理、资源调度管理、系统运行设置、统计查询以及系统接口等5个方面。 　　其中网络资源管理以基础地理信息资料为基础，主要分为机房空间及设备、光缆网络、电缆网络等方面的资源管理，并进一步管理传送网、交换网及数据网等方面的网络资源。网络资源调度管理即资源调度流程管理。系统运行设置功能包括系统安全管理、系统日志管理、系统资料的备份和恢复、系统的配置管理等。统计查询是贯穿系统各个模块的基础功能。系统接口主要完成与其他系统进行互连。 　　3.2　功能结构 　　针对电力系统通信网络的实际情况，在具体开发和应用时，对系统功能作了进一步的划分和重构，有关原则如下： 　　（1）各模块的功能相对独立； 　　（2）各模块间的数据依赖性尽可能少，以保持数据的独立性； 　　（3）数据冗余度尽量小，以保持数据的完整性； 　　（4）模块间保持必要的数据联系； 　　（5）划分应便于整个系统的分阶段实施及维护。 www.3s8.cn 　　遵循以上原则及电力系统通信需求现状和发展，将总功能划分为基础地理信息管理、机房设备管理、管道杆路管理、光缆设备管理、电缆设备管理、微波线路管理、传输资源管理、查询统计分析、外部数据接口和系统管理等10个模块。 3.3　系统功能 　　系统的10个模块既相对独立又相互补充，构成完整的网络资源管理系统，实现对通信网络资源的全面管理。各模块的功能分述如下： 　　（1）基础地理信息管理模块 　　主要管理和存储具有空间属性的资源信息，包括电子地图、区域信息、站点信息、机楼信息、机房信息。地理信息管理在系统中表现为电子地图形式，电子地图的建立有助于建立基于实际地理背景下的设备分布图。特别是对一些具有很强的地理属性的数据，例如光交接箱分布图等，建立电子地图，可以赋予设备本身实际的地理属性，方便使用者掌握在一定区域内的设备分布情况。 　　（2）机房设备管理模块 　　机房设备管理模块主要完成对安装在机房内的机架、传输设备、交换设备、接入设备、配线架等连接设备资源的增加、编辑和删除等管理，并可生成上述各类设备统计报表。 　　（3）管道杆路管理模块 　　管道杆路管理模块在建立了基础地理信息的基础上，完成对管道杆路等地理信息的管理。包括机房大楼或基站、管道（含管孔、子管、地槽）、人井、手井、杆路、吊线等图形和属性数据的直观快捷的灵入及编辑。 　　（4）光缆设备管理模块 http://www.3s8.cn中国3S专业站 　　光缆设备管理模块完成对光缆及其相关设备资源的管理，可输入光缆有关资料，可用颜色指定光芯成对使用情况，可同时显示光缆在架上位置及光芯用户资料。可查询某一指定光缆的光纤所连接的光纤设备及其路由信息，包括编号、经过井或者杆、管孔编号、是否有接头盒等，并可生成打印报表。 　　（5）电缆设备管理模块 　　该模块完成对电缆及其相关设备资源的管理，基本功能与光缆设备管理的相同。 　　（6）微波线路管理模块 　　该模块管理微波站之间的微波路由及有关属性信息，提供增加、删除、查询微波段及微波线路的功能。可对微波线路名称、起止点、总长度、路由、线路级别、投产时间、设计单位等信息进行管理。对于微波段，还可对段距、波道数、使用频率等进行管理。 　　（7）传输资源管理模块 　　传输资源管理模块主要建立传输网中的PDH、SDH、DWDM网元设备、基站设备与提供的逻辑资源的联系，以分层形式显示传输媒介层和通道层的网络拓扑。 　　（8）查询统计管理模块 　　查询统计管理模块提供多种查询方式，为有关部门提供准确的资源动态信息，可以为通信建设、线路规划提供辅助决策，为设计施工提供依据，同时可以为线路维护部门提供帮助。系统能对通信网络资源的利用状况以及电路的使用情况进行统计分析。 本文来自 3s8.cn 　　（9）外部数据接口模块 　　该模块系统提供对外部访问的接口，包括与综合网管系统（INMS）接口、光缆监测系统（FOMS）接口、资源数据输入输出接口等。 　　（10）系统管理模块 　　该模块主要完成业务以外的管理配置功能，包括用户安全管理、日志管理、系统浆的备份和恢复、系统配置等。 　　4　结束语 　　该资源管理系统针对电力通信网络资源的各个层面，全面实现对传输网络、交换网络、接入网络、线路支撑网络及数据网络等资源的统一平台、智能化逻辑和物理资源管理。结合地理信息系统技术，辅助实现资源的网络组织和优化，为决策和经营部门提供定量的分析数据。通过与其他实时系统的互联，变非实时静态资源管理为实时动态的网络资源综合管理。系统完整地构建了通信网络资源的图纸库、属性库，为资源的调度及业务部门的使用提供了全面的支撑。电力通信网资源管理系统的开发和应用，为电力通信网资源管理提供了一种全新思路和优质高效的管理手段

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GIS简介----一个GIS的组成 GIS 由五个主要的元素所构成： 硬件、软件、数据、人员和方法。 硬 件 硬件是GIS所操作的计算机。今天，GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。 软 件 GIS软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有： 输入和处理地理信息的工具 数据库管理系统(DBMS) 支持地理查询、分析和视觉化的工具 容易使用这些工具的图形化界面(GUI) 数 据 一个GIS系统中最重要的部件就是数据了。地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者从商业数据提供者处购买。GIS将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用那些被大多数公司用来组织和保存数据的数据库管理系统，来管理空间数据。 人 员 GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。GIS的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。 本文来自 3s8.cn 成功的GIS系统，具有好的设计计划和自己的事务规律，这些是规范而且对每一个公司来说具体的操作实践又是独特的。

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一、引言 无线定位业务又称为位置业务(Location-Based Ser-vices，LBS)，是由移动通信网提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动台的位置信息(如经纬度坐标数据)，提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务。狭义地说，LBS业务是通过无线通信网络获取无线用户的位置信息，在地理信息系统平台的支持下提供相应服务的一种无线增值业务。广义地说，只要是基于位置的信息服务均属于位置服务，有些业务可能与用户本身的位置无关，例如固定地点的天气、固定起始终止点之间的公交路线等。但在移动通信网中，LBS业务应用最多的应是与终端持有者本身的位置紧密相关的那些业务。 目前，电信业竞争激烈，移动运营商在不断地寻找新的途径去创造新的利润点或者利润增长点。在各种移动增值业务当中，移动位置信息服务是最具市场潜力的一种。另一方面，随着我国私人汽车市场不断增长，以汽车移动通信平台的需求也将有很大的发展潜力，其中针对汽车的导航、跟踪等位置业务是今后一个非常具有发展潜力的市场。 就无线定位服务而言，在传统第二代无线通信网络上发展位置服务，由于二代系统数据传输能力较低，因此所能提供的定位服务类型也受到限制。而3G系统的数据传输能力比2G系统有很大提高，为向用户提供更丰富的信息提供了网络带宽的保证，使一些信息量较大的定位业务通过无线网络实现成为可能，如地图显示、实时导航，甚至3D地图服务等。LBS业务的类型多种多样，可以按照如下不同的分类方式划分： http://www.3s8.cn中国3S专业站 (1)按业务请求方式划分 ·PULL类LBS业务：移动终端采用短消息、WAP接入等方式请求LBS； ·PUSH类LBS业务：网络根据特定的条件，主动向移动终端推送信息。 (2)按是否与用户位置相关划分 ·与用户位置有关的LBS，需要进行定位； ·与用户位置无关的LBS，无需定位。 (3)按照面向的用户划分 ·水平市场——大众应用； ·垂直市场——行业应用。 (4)GIS系统中对定位服务功能的划分 ·地图服务，包括栅格地图和矢量地图； ·路径搜索，包括最短路径查询、公交线路查询等； ·地理编码/逆地理编码； ·测算。 二、实现LBS应用的网络架构 在3G系统中，实现LBS应用的网络模型如图1所示。从图1可以看出，实现LBS业务涉及到多个实体。

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www.3s8.cn 图1　在3G系统中实现LBS应用的网络架构 3s8.cn 版权所有 (1)定位操作平台。通过各种定位技术来获取移动台的位置信息。 (2)LCS中间件。向SP提供定位服务接口，SP通过LCS中间件访问运营商的定位资源(GIS)，以及完成对LBS业务的计费、管理等功能。 (3)GIS系统。提供各种基于LBS应用的地理信息服务，包括地图服务、路径搜索、目录查询等。 (4)SP。面向最终用户提供LBS服务。 (5)CP。本文中所指的CP专指提供电子地图数据、POI(兴趣点)信息的内容提供商。 (6)终端。需要与网络交互完成定位操作(获取终端经纬度)，通过WAP/Java/BREW/SMS等方式与SP交互得到最终服务。对于矢量地图服务，终端需要内置矢量地图浏览器。 对于移动网络运营商来说，为了更好地开展LBS服务，首先需要建设定位操作平台。对于GIS系统，可以由SP/CP自己实现，但目前我国在基于LBS方式下的GIS系统的发展只是刚刚起步，因此由SP/CP自己实现GIS难度比较大。而且由SP/CP各自建立GIS对资源也是一种浪费，因此由运营商统一建设包括LCS中间件以及GIS系统，将对LBS应用的推广起到很大的推动作用。 三、定位技术 定位操作平台主要负责通过各种定位技术来获得终端的经纬度信息。目前，可供移动网络使用的定位技术多种多样，下面将以cdma2000系统上实现的定位技术为例，介绍各种定位技术的实现方式。 1　基于网络的定位技术 在CDMA系统中，为了实现软切换，移动台在接收当前服务基站的信号的同时，需要不停地寻找来自其它基站的信号。如果发现来自其它基站的信号足够强，移动台需要确定来自不同基站信号的时间差，为合并两个信号做准备。移动台的这种能力为实现定位奠定了技术基础。定位操作平台可以通过CDMA网络获取到终端的这些信息(导频强度信息)进行定位。其它一些基于网络的技术能够提供更高的定位精度，例如测量移动台的环路时延、信号到达角度等，但这些技术都需要在基站上增加相应的测量设备，代价较高。 3s8.cn 版权所有 2　辅助GPS技术(AGPS) 辅助GPS技术主要依靠GPS卫星完成定位操作。移动台需要接收至少4个GPS卫星的信号，根据这些信息完成定位计算，并将计算结果报告给网络。对一般的GPS定位技术来说，需要GPS接收机在全空域范围内搜索可以使用的GPS卫星。通常这种搜索需要很长的时间，所以不能满足快速移动定位的需要。在辅助GPS技术中，网络可以根据移动台当前所在的小区，确定所在小区上空的GPS卫星，将这些信息提供给移动台。移动台根据这些信息，缩小搜索范围、缩短搜索时间，更快地完成可用卫星的搜索过程。搜索完成之后，移动台需要通过和网络的交互，将用于计算移动台位置的信息传送给网络，由网络计算移动台的位置。 3　混合定位技术 CDMA系统中使用的混合定位技术主要使用了前面提到的两种基于移动台的技术。一般来说，GPS技术能够提供很高的定位精度，但在很多情况下，移动台不能够捕获足够多的GPS卫星。这时候，移动台可以利用基站的信号补充卫星的不足。这样在降低一定精度的条件下，提高可用性，实现室内定位。 4　基于移动台的GPS定位 对于一些需要快速连续定位的LBS业务来说(例如实时动态汽车导航)，可能要求每隔几秒钟刷新终端位置信息。在这种情况下，AGPS方式就很难满足时间上的要求。因此，为了提高连续定位情况下的定位间隔时间，提出了基于移动台的GPS定位。与AGPS不同的是，基于移动台定位方式下，位置的计算全部由终端自己完成，终端始终处于GPS跟踪状态，减少了与网络的交互时间。但是初次定位时间(TTFF)基本上与AGPS方式下的相同，与AGPS一样，需要从网络侧获取GPS卫星的信息。 本文来自 3s8.cn 四、GIS系统 LBS服务中关键的核心是位置与地理信息，两者相辅相成，缺一不可。一个经纬度位置对于正常的使用来说，并不代表任何意义，必须将其置于一个地理信息中来，才能代表为某个地点、标志、方位等，才能被人们所理解。因此，除了通过定位操作平台获取到终端的位置之外，必须通过GIS系统将经纬度转换成用户真正关心的地理信息，如地图、路径搜索结果等。 对于无线运营商而言，如何发展面向最终用户的SP是任何增值服务发展的关键。而对于广大的SP而言，对于涉及位置信息服务的关键技术——地理信息系统(GIS)不太了解。单从技术上来说，SP独立提供位置信息服务的难度就很大。因为需要考虑如何和无线运营商的各种厂商的定位网关接口，考虑采用什么样的地理信息系统，考虑采用什么样的地图数据库，考虑如何去维护地图数据库，考虑如何开发，考虑如何推动市场的发展使得更多的用户加入他们的运营网络等。对于以上考虑来说，每个CP需要投入相当一大笔费用去建设一个提供地理信息服务的平台，并且不断地对地理信息数据进行维护。 在这种情况下，非常不利于移动位置信息服务的推广，也不利于移动互联网的增值业务的发展。因此，SP在整个增值业务的价值链上的主要任务是加入自己有特色的服务，做市场推动，发展尽可能多的最终用户。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 对于无线运营商仅有一个定位操作平台是远远不够的，它必须要将位置信息服务中的核心部件——地理信息服务平台建设起来。让CP减少投入，专注于自己的服务。 位置信息服务中的地理信息服务平台是一个关键部件。从无线运营商管理和开通位置信息服务的角度来看，能够使得无线运营商提供较为全面的位置信息服务，同时也集中地管理并维护了地图数据库，使得各个想要进入位置信息服务行业的CP门槛大大降低，从而促使位置信息服务的发展。 1　地理信息系统的发展 地理信息目前已经渗透到各行各业的信息系统中。从需求角度看，无论是宏观上的决策支持，综合经营分析，还是具体业务层面的一个目标的定位、一条线路的规划，都离不开地理信息的支持。从技术角度看，随着计算机信息技术的发展，尤其是近年来移动计算领域和空间数据库领域技术的不断更新，地理信息技术(GIS)也在很多方面融入了新的特征。 在我国，地理信息系统的建设也越来越得到政府的重视，尤其是在一些特殊情况下，如类似“非典”的情况，对于一些受关注人群和移动物品的跟踪，以及与地理位置相关的分析和研究，它对政府应对突发事件是非常重要的。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 2　技术的发展 (1)从GIS到Web-GIS。早期的地理信息系统专业性色彩较强，需要引入复杂的数学模型，对最终使用者的要求较高，系统独立设计，不对外开放接口。这类系统比较常见于地质、气象、水利、交通等行业的专业分析。在这种需求的驱动下，按照Client/Server模式设计的应用系统居多，其最大的优点是开发模型相对简单，开发成本较低。但随着这些C/S模式的信息系统的不断投入使用，其缺点也逐渐暴露出来。C/S模式下的应用系统由于其专业性使得只有少量的专业用户可以使用，导致大量信息孤岛的存在。而且其大规模部署及后期维护的成本相当高昂，这就使得应用系统的用户数量和覆盖范围都受到很大的局限，在一定程度上已经严重制约了地理信息系统的继续发展。而另一方面，由于多数系统采用了独立的设计，不同系统之间无法共享数据和功能，功能类似的模块被重复建设的问题也越来越突出，造成投资的极大浪费。 近年来，地理信息系统的建设要求能够满足更多非专业用户的需求。随着Internet的逐渐普及，广大用户对浏览器这种通用类型、无须培训的客户端应用程序越来越认同，因此奠定了Web-GIS发展的基础。另外，在技术层面上，用户要求地理信息系统采用开放式设计，对其他信息系统开放可调用的接口以便集成。只有这样地理信息系统的应用面才有可能从有限的传统应用领域扩展开来，同时覆盖更多的用户群。与Client/Server模式相比，Browser/Server模式在处理这些问题上有明显的技术优势。因此在一些特定的领域，B/S模式已经取代了C/S模式而成为了地理信息系统的首选开发模式。 欢迎光临3s8.cn (2)从Web-GIS到网络地理信息系统。进入21世纪，人们已经不再满足于坐在办公室或家中的电脑桌前获得信息，而是提出了“随时随地获取信息”(Anytime，Any-where，Anything)的更高要求。强烈的需求推动了移动计算领域技术的飞速发展，信息系统的客户端从传统的PC，工作站等桌面型设备扩展到了PDA，WAP/SMS/kJava/Brew手机等移动终端上。由于所有的移动终端首先强调的是易于携带的特征，在硬件设计上受到体积、重量、功耗等方面的限制，因而采用了完全不同于PC的操作系统和不同于IP网络的通信协议。另一方面，地理信息系统的底层开始与数据库技术相结合而发展为空间数据库。空间数据库技术在管理海量数据、分布式数据存储、解决属性与空间数据一致性等问题上比传统的文件存储方式有很大的优势，因而越来越受到大家的关注。 近年来，一些新建的地理信息系统开始逐渐引入这两方面的技术。这些系统要求应用层满足对各类终端设备的兼容，数据层提供对异构或分布数据的良好支持，我们把包括这些类型在内的所有基于网络的地理信息系统通称为网络地理信息系统。 由于网络地理信息系统的复杂性已经远远超出了传统的C/S或B/S体系结构所能描述的范畴，开发工作量也变得越来越庞大，所以需要找到一种有别于C/S或B/S的多层模型来描述这些系统的共性。同时，在此基础上提供产品级的解决方案，尽可能地为应用开发人员提供良好的底层支持，以减少开发系统的难度，提高系统的质量。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 从GIS到Web-GIS，再到网络地理信息系统，应用上是从传统领域向所有领域的发展，用户群上是从少数专业用户向大量普通用户的发展，技术上是从简单架构向多层模型的发展。 3　应用领域 GIS的应用领域非常广泛，以下给出了一些比较典型的实例。 (1)数字城市。以GIS为核心的空间信息技术是数字城市的核心应用技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络日趋融合在一起，为城市生活和商务提供了一种立体的，多层面的信息服务体系。 数字城市建设包括4部分内容，即基础设施、电子政务、电子商务及公众信息服务。而GIS应用贯穿上述4个部分和各个层面，从城市基础地理信息数据库到政府空间数据共享、电子商务物流配送以及基于网络的公众地理信息服务，GIS都发挥着不可缺少的作用。 从具体的应用来说，GIS已经广泛应用于构成数字城市的众多行业，如城市规划、城市地下管网、电力、电信、公安、消防、急救等方面。GIS在各行各业中的广泛应用，产生了各具特色的行业专题GIS，这电正是我们建设数字城市的基础。数字城市只能是在这些专题GIS的基础上，进行综合、共享和扩充。 (2)LBS。通过LBS业务，移动用户可以方便地获知自己目前所处的位置，并用终端查询或收取附近各种场所的信息。同时，它还可以对特定用户或组织进行定位，根据用户的位置进行实时监测、跟踪，结合共享的电子地图，实现监控与调度。LBS业务和目前在国际上比较受关注的Telematics和ITS有着非常密切的关系，由于篇幅有限，就不再描述了。 3s8.cn 版权所有 (3)行业应用 ·油田。石油行业应用GIS技术由来已久。在选择钻孔位置，跟踪一条管线进行故障分析，或者新建一个炼油厂等方面都十分依赖于对地理的理解以作出明智的商业决策。GIS在石油行业的应用非常广泛，根据应用类别以及业务范围，GIS的应用大致可以归纳为石油勘探、生产开发、设备管理、管道管理、运输管理、销售规划、地面建设、附属设施等几个方面。 ·电信。GIS为电信业者提供了将地图和其他数据综合分析的能力。通过对基于空间位置的数据进行分析，为电信网络的规划和施工、移动信号的覆盖区域分析、市场经营决策分析、管理当前用户信息，甚至于发现新用户等提供最佳的方案。通过地图方式展示数据将比传统的列表方式更直观、并能更迅速地作出决策。 ·公安。公安现代化建设需要地理信息系统(GIS)以及计算机网络技术的支持。GIS技术在公安方面的应用很多，例如消防指挥系统、安防指挥管理系统、110指挥管理系统、户籍管理系统、公安交通指挥系统、紧急情况下公安指挥管理系统、安全保卫系统、治安情况汇报系统等。 ·水利。GIS在水利上的应用已经扩展到了水资源、水环境、水土保持、农田水利、水利工程规划与管理等许多方面，具有广泛的生长点和良好的成长性，为我国的水利建设发挥了重大作用。 本文来自 3s8.cn ·交通。GIS在交通方面可以应用于公路规划设计及管理、运输调度、公共交通管理、铁路规划设计及管理、港口和水运管理、智能交通系统(ITS)等。 4　GIS系统在3G网络中的业务功能 在移动网络中使用GIS，可以向外提供的主要服务具体如下： (1)地图绘制(Mapping) 地图绘制是GIS系统提供的最基本的功能。GIS系统根据客户端的请求(地图范围、图层和绘制样式等)，返回地图数据。地图数据可以是栅格形式的地图，也可以是特定格式的矢量数据。地图栅格化定义多种图片格式输出支持，例如GIF，JPEG，PNG，WMP，BMP等。地图图片可以通过BASE-64编码文档的方式在XML文档里返回，也可以只返回URL。“地图绘制”还可以在“原始”的地图上“绘制”各种几何元素或地理对象。 矢量地图与栅格地图相比，具有较大的优势。首先，同样一幅地图，矢量格式的文件是栅格格式文件大小的1/7左右，大大节约了无线网络中使用的资源。同时，终端通过矢量地图浏览器操作矢量地图的灵活度与栅格地图相比很高，地图多比例尺的放大、缩小等在终端本地即可完成，而且在导航应用方面也具有优势。但由于矢量地图数据格式目前各个厂家不统一，因此如果在网络中存在多个GIS系统时，就不得不考虑兼容的问题。由于终端的能力有限，因此目前还没有一个较好的解决办法。另一方面，向外发布矢量地图还需要考虑地图的安全性和加密问题。 3s8.cn 版权所有 (2)目录服务(Directory) 主要是指POI(兴趣点)的查找，包括距离最近查找、一定范围内查找和根据属性(如名称、电话号码等)查找。查找的内容可以包括商场、酒店、加油站等。 (3)路径搜索(Route) 主要提供两点之间的各种方式(自驾车、公交车、步行)的行驶路线。路径搜索服务是LBS业务中非常重要的一种服务，也是体现移动网络优势和特点的业务，是实现导航服务的基础。 路径搜索服务对地图数据的要求较高，如要地图数据提供商提供完全和准确的路网数据，包括各种规则，如单行、禁左、车道数量等。路径搜索服务可以支持如下的操作： ·全路径：依据请求指定的信息(自驾车、步行、公交车方式，最短、最快以及不走高速公路，途经多点等等方式)返回整个路径的信息。 ·途经多点方式：依据请求指定的点序列(缺省的情况下首末点为起止点)，搜索经过所有指定点的路径。 ·排除条件：基于不同的道路类型、地域类型，可以指定是否走高速公路、城区，还可以指定不走的道路。 ·时间与距离信息：服务将返回多个基于起点、终点和分段路线的时间和距离计算结果。 本文来自 3s8.cn (4)地理编码(GeoCode)，把一个街道地址或邮编编码成一个地理位置。 (5)逆地理编码(Reverse Geocode)，把一个地理位置反编码成一个街道地址或邮编。 (6)测算(Cogo)，进行几何要素的测算。目前，该服务支持的操作包括计算两点之间的直线距离，判定点是否在某个指定的区域内。测算服务可以通过一次请求完成多个测算操作。 (7)导航(Navigation)。导航服务也可以看作是路径搜索服务中的一种，但由于导航服务有其自身的特点，因此在OGC(Open GIS Consortium)制订的位置业务规范中将其独立出来。导航服务可以分成静态导航和动态导航。 ·静态导航是指用户在出发前获取出发地和目的地的最佳路径信息，出发后不再有提示信息给用户； ·动态导航则是用户在行驶过程中由GIS系统(网络侧或用户本地)根据当前用户所在位置动态的提示用户前进的方向(如提前通知用户左转，地图上动态显示当前用户所在位置，以及与目的地在行驶路线上的距离等)，这种服务对系统的处理能力、定位的准确度、定位的时延和地图的准确度等要求较高。 五、LBS业务的相关标准化工作 前面已经提到，LBS业务实现可以分成两个层面，即位置的获取和信息的提供。相应地，标准化工作也对应不同的标准组织。 (1)对于位置的获取也就是定位技术的标准，目前主要在3GPP和3GPP2中进行标准化工作。相关的用户在业务层面的认证授权、业务漫游以及隐私管理等内容的标准工作，目前主要是在OMA中进行，但由于3GPP和3GPP2在OMA中对LBS的流程、网络结构等方面存在分歧，所以标准化的进度可能会放慢。同时，也应注意到，在3GPP2中实际上也在做与OMA相同的工作。 (2)对于地理信息提供层面上的标准工作，目前主要由OGC负责制订，并且已经基本完成了除导航服务之外的其他业务。 在我国，目前已经完成了Le/L1接口(客户端与定位服务器之间的接口)的行业标准，以及WCDMA和cdma2000系统中的定位技术行业标准。与GIS相关的标准，目前也有了的GIS接口，SPACCESS接口的企业标准。对应于OMA的基于IP层面的定位技术标准也将要启动。 六、LBS业务在我国的应用 1　应用前景 LBS业务是移动网络的一个特色业务，尤其是随着今后3G系统的使用，为LBS的应用提供了网络带宽的保障。由于LBS业务在我国也刚刚开始发展，影响其发展的因素也非常多，因此本文也只是就目前可以遇到的有发展潜力的LBS业务作一个简单的分析。 本文来自 3s8.cn (1)手持终端的LBS应用 手持终端的LBS应用范围很广，可以基于话音，短信，WAP，Java/BREW和多媒体短信/邮件向大众用户提供各种服务，包括信息查询、地图服务、手持终端的导航、弱势群体的跟踪和区域告警(如老人和儿童)等。 (2)个人汽车的LBS应用 导航是LBS应用在汽车中的主要方式，目前我国已经有汽车导航的实际应用，这种应用是GPS接收机+简化版的GIS引擎+地图数据的模式，这种模式有其自身的局限性，如成本较高(对车载台的要求较高，如处理能力、存储能力)，地图资源不能共享(如需要存储大量的地图数据，对于驾车者偶尔经过的地区也需要存储)，不能做到动态的地图更新，业务组织灵活性也受限。而这些问题通过与移动网络结合可以解决。随着汽车市场的不断增加，汽车导航业务是需要移动运营商关注的一个业务增长点，可以结合运营商目前已经有的话音、短信等业务，向用户提供更丰富多样的LBS业务，如汽车防盗、跟踪、求救等。 LBS业务和目前在国际上比较受关注的Telematics有着非常密切的关系，Telematics的目的是构建一个车内的通信平台通过与网络的交互，为驾驶者和乘坐者提供各种服务。韩国在这方面比较积极，目前已经有类似的应用，主要是提供汽车导航、邮件服务。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 (3)行业应用 行业应用的范例很多，包括汽车调度(如出租车的调度)、物流管理、员工的跟踪(如邮递员的跟踪)等，这里不再一一描述。 2　实现LBS业务面临的问题 LBS业务具有广阔的应用市场，但与其他基于移动网络的增值业务相比，其业务实现涉及的方面更多，难度更大，因此LBS业务要真正达到广泛应用，还面临一些问题需要解决。 (1)定位的精度 目前，LBS应用所能用到的精度最高的定位技术是GPS定位技术，但GPS定位存在局限性，如在深度室内环境下将无法进行GPS定位。如果采用基于网络的定位，精度则大大降低，目前还没有其他更好的解决方案。因此，比较实际可行的作法是，对业务进行划分，将各种不同业务对定位精度的要求进行分类。对于精度要求高的业务，由网络侧判断是否能够满足要求，并进行相应的处理。当然，最终的解决方案是能提出一种更先进和受地理环境限制小的定位技术，目前已经开始研究在室内实现高精度定位的技术。 (2)位置信息的收集和组织 LBS最终向用户提供与位置有关的内容，位置信息主要包括各个层面电子地图和POI信息。在电子地图方面，我国的各个部门都有某些层面的数据，但这些数据没有整合在一起，地图的现势性在各个地域也参差不齐，这一问题的解决不是运营商和地图数据提供商单方所能够办到的，需要国家统一进行组织，将各种地理信息资源整合在一起，为各个行业使用。对于POI信息，其丰富程度直接影响着用户对业务的满意度，因此需要内容提供商提供丰富的POI信息。但信息搜集的工作量是相当大的，需要实地去一一采集。因此，需要运营商将各种CP提供的POI信息进行整合，统一提供给用户，这部分工作需要运营商和各个内容提供商协调统一来做。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 (3)矢量地图浏览器 导航业务，尤其是实时导航业务，如果通过网络来实现地图的实时下载，那么数据不能太大，否则用户使用的成本会很高，不利于推广。矢量地图是解决这一问题的方案，但矢量地图与各个GIS厂商系统内容矢量数据的格式密切相关，目前无法统一成相同的格式。因此，如果存在多种GIS系统共存时，业务的覆盖范围将存在局限性，这可以通过终端支持多个矢量地图浏览器来解决，但对终端的处理能力和存储能力要求较高。因此，这一问题也是值得注意的。图2为矢量地图工作方式的示意图。

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3s8.cn 版权所有 图2　矢量地图服务的工作方式示意图 http://www.3s8.cn中国3S专业站 七、结束语 LBS业务具有广阔的发展前景，目前商用的LBS业争也达到了相当程度的渗透率。LBS业务涉及的领域很多，需要移动通信领域与GIS领域相结合来共同实现。我国目前很重视GIS领域的发展，国内已经有相当多具有一定实力和发展潜力的GIS厂商。相信随着今后LBS业务需求的不断增长，以及我国GIS领域的不断发展完善，LBS业务将得到更广泛的应用。

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摘 要：本文结合公路规划、设计、建设实际，针对现行公路路线CAD系统尚不足以解决公路可行性研究、路线方案选定这类多目标空间决策问题的现状，论述了引入地理信息系统的有关理论、方法和技术分析手段，建立基于GIS的公路路线方案决策支持系统的若干问题和系统开发构想。 关键词：公路 GIS 决策支持系统 公路规划设计中的路线方案选定，除综合考虑地形、地质、水文等自然条件外，还必须顾及交通量、工程投资及公路使用期内全部使用者费用及沿线环境影响，是一个涉及工程、环境、经济等诸因素,而又对公路投资综合效益有很大影响的空间多目标决策问题。当前，计算机技术、航测遥感、GPS技术和GIS技术的发展进步和实际应用，为解决此类以往难以解决的空间多目标决策问题提供了先进的技术手段。本文论述研究开发基于GIS技术的公路路线方案决策支持系统的重要意义及其实现途径。 一、系统开发的背景及目的意义 1、开发背景 交通部制定的《公路、水运交通科技发展“九五”计划和到2010年长期规划》指出：“在大规模地进行国道主干线系统的建设中，公路规划、可行性研究、勘察设计和现代化的公路管理是做好系统建设的技术关键。目前影响我国公路设计测设水平和效率的重要因素，依然是没有突破传统的设计模式和方法，技术含量低，特别是高科技含量不足；为进一步提高规划、设计的效率、质量与科学性，迫切需要利用计算机技术、电子信息技术和光电技术等高新技术改造规划、设计的传统技术构成，实现公路勘测设计自动化”。尽管我国公路交通部门在“七五”、“八五”期间，对公路航测电算技术进行了大量研究和试验，开发完成了若干公路路线CAD系统，但这些CAD系统功能主要表现在提高人工拟定路线平、纵设计方案之后的计算、绘图、制表等确定性过程的作业效率和成果质量上，而在原始设计参数拟定、路线方案选择、设计成果评价与优化等方面，则缺乏对设计者人机交互式的适时决策支持，对公路勘测设计前期的公路规划、可行性研究，现行CAD系统则更显得力不从心。 随着可持续发展战略在我国现代化建设中的全面实施，以及我国公路建设的持续、快速发展，现代运输系统的最佳设计已不仅仅是要求运行时间最短、工程投资最省或者营运费用最少，而是要求一方面因投资而在运输方面获得良好的经济效益，另一方面则能有效的与其它社会和环境因素相协调。在这种现代设计思想指导下，公路规划设计中的路线方案选定，除综合考虑地形、地质、水文等自然条件外，还必须顾及交通量、工程投资及公路使用期内全部使用者费用、环境影响、以及国家、地方有关用地规划与政策。所有这些尤其是涉及环境影响与道路美学的种种问题，实际上是很难用明确的数学模型及数学公式给出唯一确定解的。 要解决公路可行性研究、公路路线方案选定这类涉及工程、环境、经济等诸因素,而又对公路投资综合效益有很大影响的空间多目标决策问题，必需从理论依据、决策方法、数据采集、空间模型分析、支撑平台及3S技术集成上进行深入探索，这一研究课题本身将是一项极为复杂庞大的系统工程，公路主管部门应组织力量，不失时机地大力开展有关研究工作。 2、系统功能目的 系统开发以交通部《公路、水运交通科技发展“九五”计划和到2010年长期规划》为指导，紧密结合我国公路规划、设计、建设实际，针对现行公路路线CAD系统尚不足以解决公路可行性研究、路线方案选定这类多目标空间决策问题的现状，引入地理信息系统的有关理论、方法和技术分析手段，着重利用其空间分析功能，通过理论分析，模型建立与影响因子选定、数据库开发、应用程序设计等步骤，建立一个基于GIS的公路路线方案决策支持系统，在系统功能上达到能为公路可行性研究和公路初步设计阶段的路线方案选定提供有效的决策支持。在此基础上，进一步研究该决策支持系统与现行公路路线CAD系统以及同样基于GIS的公路数技库管理系统的数据共享和系统集成问题。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 3、研究开发意义 在当前我国增加公路交通基本建设投资，加快高等级公路建设进度的大好形势和机遇下，要合理利用资金，提高公路建设投资的综合效益，必须在公路可行性研究、路线方案选定这些影响公路投资综合效益的关键环节上，采用计算机技术，从理论分析和技术手段上进行大力研究探索。本课题研究对于摆脱目前公路路线方案选定仍不同程度依赖于设计者经验和主观判断的局限性，增强路线设计方案决策的科学性、规范性，提高决策结果的经济效益、社会效益和环境效益，将具有十分重要的意义。同时通过本系统与现行路线CAD系统、公路数据库的系统集成、将十分有助于充分挖掘利用和充实已建公路数据库的信息资源，突破现行公路路线CAD系统框架体系，改革其传统设计模式和方法。作为相关研究之一，关于GIS技术应用的更进一步探索和拓展，还将对公路灾害监测防治系统以及代表21世纪现代化地面运输体系发展方向的ITS(智能运输系统)研究试验，提供一定的前期基础数据和技术支持。 二、国际或国内有关研究开发现状 1、公路CAD技术开发应用 国外发达国家现已普遍采用CAD技术进行公路设计，全面利用GPS全球定位系统、航测遥感技术等数据采集手段，将获取的地形数据通过数字地形模型与CAD系统相衔接，具有强大的系统集成功能，并将CAD技术扩展到环境上。比较著名的有英国的MOSS系统，美国的ESPADD公路、桥梁、建筑专家系统，日本的HICAD、RDCAD系统等。由于发达国家大规模公路建设时期已经结束或即将结束，设计类研究开发比重下降，基于GIS的交通运营管理类研究开发比重上升。 国内从八十年代中期开始，随着PC机和CAD技术的迅速普及，有关高校、设计研究单位相继开发出实用型的路线CAD系统，各个CAD系统在系统组成结构、系统功能目标上大同小异，都可以完成路线平、纵、横设计计算、土石方计算和调配，纵、横断面图、路线透视图绘制、各种设计表格的自动打印输出等一般任务；而在线形优化、人机界面、图形编辑修改、工程数据库应用等方面，则显示出各自一些特色。有代表性的如国家“七五”重点科技攻关项目“高等级公路路线综合优化和CAD系统”，交通部二院RDS1程序系统，辽宁省勘院GLLXCADS系统，广东省勘院CKXRCAD系统，中交规划设计院RICAD道路集成设计系统，以及基于WINDOWS操作环境的东南大学ROAD 1.0动态、交互式道路CAD系统，交通部一院海德公司的HEAD程序系统等。 现行路线CAD系统大都以数据文件方式组织系统内部程序模块运行，其人机交互设计能力仍然很弱，在有关设计标准、设计规范及原始数据的工程数据库、现行设计图和各种标准图的图形数据库的研究开发方面，所做的工作还很不够。在应用深度上，尽管一些CAD系统采用了DTM技术，但由于现行DTM只含有地表几何数据，对公路选线设计必须考虑的地质、水文、土壤植被、交通需求、环境影响等非几何数据，现行CAD系统则难以加以分析处理，使得CAD系统理应具有的设计方案生成、方案优化功能不能很好实现；在应用广度上，现行CAD系统主要是在公路基本建设全过程——公路规划、可行性研究、勘察设计、施工、养护管理中的勘察设计环节上发挥作用，且主要是解决勘察设计过程中的计算、绘图、制表等确定性问题。 2、GIS技术研究应用 地理信息系统(简称GIS)是一门集地理空间数据处理与计算机技术于一体的边缘学科领域，它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和分析具有空间内涵属性的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。 当前，计算机技术和航测遥感、GPS技术的发展为GIS的进步和实际应用提供了先进的技术手段，美、加、英、德、日等发达国家均投入大量人力、物力、财力开展GIS应用研究，并在农业、林业、水利、气象、城市、交通、环境等领域取得若干成功的应用。在交通领域的应用上，发达国家普遍利用GIS技术建立交通信息数据库和公路数技库，通过多种分析、评价模型，为交通规划提供决策依据。 我国GIS发展始于八十年代初，较发达国家晚了15年左右，中间经历了引进、吸收、培训、科研开发、应用试点等多个发展阶段，目前已逐步在国内众多领域形成了开发与应用GIS的可喜局面。如海南国土资源信息系统、北京市地下管线信息系统、国务院综合国情地理信息系统、中国重大自然灾害监测与评估信息系统、常州市城市总体规划信息系统等，都成功地引进了GIS技术作为支撑环境。 在公路交通领域，我国将公路数据库作为国家数据库群中优先开发的数据库之一。91年5月，陕西省交通厅按部要求，引入GIS技术开发地市级(三级)公路数据库，经过三年研究试验，成功完成系统建立工作，并通过部级鉴定。 3s8.cn 版权所有 目前，GIS在公路交通领域的应用研究尚限于各级公路数据库开发和交通管理工作，今后如何进一步利用GIS强大的空间分析功能，解决公路规划、可行性研究、路线方案选定等多目标空间决策问题，充分挖掘已建成公路数据库丰富的信息资源，增强公路基本建设决策的科学性，提高决策结果的经济效益、环境效益和社会综合效益，这将是一项意义深远而又十分艰巨的研究任务。 三、系统研究开发的主要问题 将GIS技术应用于公路规划、可行性研究、路线方案选定等公路建设前期工作，在我国是一项刚刚起步的研究课题，必须组织各学科领域人员联合攻关。整个研究工作将涉及： 1、集成GPS全球定位系统三维测量技术、航测技术、光电测量技术、遥感判释技术，用以获取系统决策所必需的空间几何数据及其地质、水文等地理属性数据。 2、各类空间数据及属性数据的存储、处理。 3、数字地形模型与GIS空间分析功能的结合。 4、决策应用模型建立，各类影响因子选择。 5、公路平、纵面优化设计理论、方法、技术研究。 6、GIS与现行公路CAD系统集成。 四、系统开发流程及突破点 (一) 开发流程简述 1、系统需求调查、分析，进一步明确系统目标及要求，确定系统总体框架结构。 2、GIS开发工具软件及DSS(Decision Support System决策支持系统)开发工具调研分析，确定系统软、硬件平台，形成系统研究开发环境。 3、收集地理编码有关国际标准、国家标准、行业标准，国内已建公路数据库系统调研分析，按规范化、标准化要求统一系统数据编码格式。 4、调研分析GPS、航测遥感等数据采集技术的数据格式，研究分析其成果数据与本系统的数据接口。 3s8.cn 版权所有 5、选择一合适的试验地区及该地区内已完成初步设计的试验路段，收集该地区地形、地质、水文、土壤植被、交通分布、经济发展、环境等系统所需基础资料数据，建立系统所需数据库。 6、建立该地区数字地形模型DTM(Digital Terrain Model)，并将此传统的三维几何DTM在概念上加以扩大，对每一平面地形点，叠加地质、水文、土壤植被等属性信息，从而生成该地区的数字地理模型DGM(Digital Geography Model)。 7、在上述数字地理模型的基础上，以GIS强大的空间分析功能为支撑，研究建立土地适宜性分析模型、位址选择模型、发展预测模型等GIS应用模型，并就各个模型的影响因子及权重系数进行深入研究。 8、在前述研究基础上，深入分析公路路线方案选定、平纵线形优化的理论、数学方法与数学模型，建立系统所需方法库、模型库、知识库及路线方案决策模型。 9、系统应用程序开发，系统试运行。 10、模型检验、修正，用户界面接口程序开发，完成系统建立工作。 11、现有公路数据库、公路路线CAD系统内部数据组织格式分析，研究本系统与公路数据库、公路路线CAD系统数据共享与系统集成问题。 (二)拟突破重点及系统特色 1、在应用广度上，将CAD技术拓展延伸至勘察设计前期的公路可行性研究环节。 欢迎光临3s8.cn 2、在应用方法上，突破现行公路路线CAD系统框架体系及其传统设计模式和方法，引入决策支持系统的工作方式，便于解决路线方案选定这类定性分析与定量分析相结合的半结构化的问题。 3、在应用理论上，运用或借鉴数据库、地理科学、信息论、系统工程、拓扑学、决策科学、最优化理论、模糊数学、多变量统计分析、专家系统的有关原理，使系统建立在坚实的理论基础之上。 4、在技术手段上，引入具有强大空间分析功能的GIS技术，为解决路线方案选定这类空间多目标决策问题提供有效的技术支持。 5、将传统的三维几何DTM在概念上加以扩大，首次运用数字地理模型DGM的概念，使计算机处理地质、水文等非地形数据成为可能。 五、系统应用前景及效益分析 未来十五年，是我国公路建设快速发展的大好时期，也是全国高等级公路大发展的高潮阶段，随着可持续发展战略在我国现代化建设中的全面实施，在公路规划、可行性研究、路线方案选定这些影响公路投资综合效益的关键环节上，增强路线设计方案决策的科学性、规范性，将大大提高决策结果的经济效益、社会效益和环境效益。系统研究开发若能实现预期目标，将是一项科技含量很高的软件产品，形成商品化软件加以推广应用将产生很大的商业价值，并在公路设计实践中形成强大的生产力。 [ 本帖最后由 huangyustar 于 2006-12-8 16:33 编辑 ]

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摘 要：地理信息技术的日臻成熟为ＧＩＳ在交通领域内的广泛应用创造了一定基础。本文总结了ＧＩＳ技术的特点，并介绍了ＧＩＳ在交通领域中的应用—ＧＩＳ－Ｔ。通过对ＧＩＳ－Ｔ中关键技术的分析，对其应用中面临的实际问题作了一定研究，并提出了解决问题的方案。 关键词：ＧＩＳ　ＧＩＳ－Ｔ　关键技术　 本文来自 3s8.cn 解决方案地理信息系统是集现代计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为一体的一门新兴学科。它采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对地理信息进行数据处理，能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持〔１〕。目前在很多领域中，ＧＩＳ技术已被广泛应用。尤其是在交通领域，ＧＩＳ与传统的交通信息分析和处理技术紧密结合，延伸出了交通地理信息系统（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ），简称ＧＩＳ－Ｔ。 １　ＧＩＳ概述 ＧＩＳ最早起源于２０世纪６０年代“要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理分析”的目的。１９６３年，加拿大测量学家Ｒ．ＦＴｏｍｌｉｎｓｏｎ首先提出了ＧＩＳ这一术语，并用于自然资源的管理和规划。后来的几十年中间，伴随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，ＧＩＳ的应用也日趋深化和广泛，在环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、航空、市政管理、城市规划等领域成为常备的工作系统。 本文来自 3s8.cn ＧＩＳ是图形处理技术、可视技术及数据库等技术的有机结合，并以其混合数据结构和强大的地理空间分析功能而独树一帜。它与ＣＡＤ系统和ＤＢＭＳ（数据库管理系统）等有着很大的区别。ＣＡＤ系统虽具有强大的图形处理能力，但其拓扑关系比较简单，管理和分析大型地理数据库的能力也有限；ＤＢＭＳ则侧重于非图形数据的优化存储和查询，而图形查询、显示功能、数据分析功能均相对较弱。 众所周知，ＧＩＳ中最基础的也是最重要的部分是地理数据。ＧＩＳ能够实现对大量复杂地理数据的输入、存储、操作和分析、输出等一系列功能。 输入：ＧＩＳ数据大多数来自现实世界，数据量比较大。目前被广泛采用的数据输入方法是传统的手工数字化方法。同时，遥感数据正日益成为ＧＩＳ数据的重要来源，这标志着ＧＩＳ数据输入已经开始借助于非地图形式。另外，ＧＰＳ技术的日益成熟也促进了ＧＩＳ数据采集技术的发展。 存储：ＧＩＳ对数据的存储比较独特，即在大多数的ＧＩＳ系统中普遍采用了分层技术，所以用户在存储这些数据时，只是处理涉及到层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求作出快速反应。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 操作和分析：ＧＩＳ充分继承了ＣＡＤ和ＤＢＭＳ的图形操作和数据处理的成熟技术。ＧＩＳ中空间数据与属性数据有着紧密的联系，对数据的一致性要求较高，并且ＧＩＳ对地理数据有着强大的空间分析功能。这是ＧＩＳ的精华所在，也是ＧＩＳ技术能够在很多领域中广泛应用的关键。 输出：ＧＩＳ能以合适的形式输出用户查询结果或数据分析结果。对于输出精度要求较高的应用领域，可以利用数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换等技术来提高输出质量。 由于ＧＩＳ中数据的处理比较繁琐，工作量非常大，完全通过手工方式已经无法满足当前的需求，因此必须充分利用计算机的处理能力，借助于软件系统来协助完成这些工作。目前ＧＩＳ领域比较成熟的软件有美国ＥＳＲＩ公司的Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ，Ｍａｐｚｎｆｏ公司的ＭａｐＩｎｆｏ，Ｉｎｔｅｒｇｒａｐｈ公司的ＭＧＥ等。 ２　ＧＩＳ在交通中的发展 近年来，随着地理信息系统的飞速发展，越来越多的应用领域同ＧＩＳ技术建立了紧密的联系。由于交通信息系统具有精度要求高、规则复杂、动态化、离散化等特点，原有的信息技术已经不能完全满足交通应用的需求，而借助于ＧＩＳ的强大功能，可以实现交通信息化的时代要求。交通领域中ＧＩＳ的应用也越来越受到研究者和开发者的重视。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 交通地理信息系统是收集、整理、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的计算机软硬件系统〔２〕，是ＧＩＳ技术在交通领域的延伸，是ＧＩＳ与多种交通信息分析和处理技术的集成。ＧＩＳ－Ｔ具有强大的交通信息服务和管理功能，它可以应用在交通管理的各个环节。在交通工程领域采用ＧＩＳ技术和方法研究交通规划、交通建设和交通管理及其相关的问题，具有其他传统方法无可比拟的优点。 ２０世纪６０年代，美国人口统计局建立了ＤＩＭＥ以及后来的ＴＩＧＥＲ数据模型，当时他们就采用了基于点和线的一维线性网络来表达道路系统。在那些与点线相连的属性表中，记录了点线的各种属性信息。一直以来，这种模式都是道路交通系统表达模型的一个主流。但是随着社会和经济的发展，道路交通系统变得日益复杂，对交通地理信息系统的要求越来越高，ＧＩＳ－Ｔ将面临更多的挑战。 ３　ＧＩＳ－Ｔ关键技术 ＧＩＳ－Ｔ是改进了的ＧＩＳ和ＴＩＳ（交通信息系统）的结合体。目前很多研究人员致力于ＧＩＳ－Ｔ的研究与开发，围绕着ＧＩＳ－Ｔ产生了较多的研究课题，不同的研究课题涉及到的ＧＩＳ－Ｔ的功能也有所区别。为了进行详细说明，可以通过定义３个功能组来获得一个通用的框架，这３个功能组是：数据管理（实现数据存储和维护）、数据操作（实现原始数据的创新）、数据分析或者建立可分析的模型。它们是相互依赖相互支持的，数据存储是数据操作的前提，而数据的建模又是在前两个的基础上建立起来的。 本文来自 3s8.cn ３．１　数据库管理系统 长期以来，交通部门要使用和维护大量的信息，在很多情况下都是多个交通信息系统共存于同一个部门中，而且每一个交通信息系统只能处理某一类数据信息（如高速公路规划网、公路管理系统以及事故信息等）。ＧＩＳ－Ｔ的数据管理系统的关键技术在于通过建立数据模型和数据交换的框架，把上述不同的数据存储于一个统一的数据管理系统中，任何部门都能访问到该系统中符合本部门要求的数据，同时能对这些数据进行分析和建模，然后进行管理和决策。 ３．２　数据协同 交通数据一般都是由多个机构提供并维护，数据类型、数据标准难以统一。每个数据源可能都有自己的数据模型。数据模型的不同和使用方法的多样性给数据管理分析造成了很大问题。由于数据位置、拓扑结构、分类、命名和属性、线性测量的误差，导致不同来源数据的统一过程比较复杂，结果存在很大的不确定性。要使ＧＩＳ技术在交通领域取得进展，必须借助数据协同技术，从地图的匹配算法、交通数据的错误模型和错误传播（尤其是一维数据模型）、数据质量标准和数据交换标准三个方面解决数据统一的问题。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 随着地理数据越来越广泛的应用，协同性主题逐渐成为ＧＩＳ－Ｔ领域中的一个最为紧迫的课题。在详细的数字街道数据库、紧急事件的安排和调度系统、车辆导航系统以及ＩＴＳ（智能交通系统）的各个部分（包括测量使用者和运输控制中心或者信息服务提供商之间的无线通讯）都必须应用数据协同技术。 ３．３　实时ＧＩＳ－Ｔ 地理数据的收集是一个持续的过程。近年来，已经开始出现实时基础上的数据操作。例如，带有全球定位系统ＧＰＳ的车辆提供速度、位置等要素信息到运输管理中心，管理中心再根据发送的交通信息将预测信息返回给车辆，这样就组成了地区的阻塞管理系统。由此可见，进行实时数据的存储、恢复、处理和分析需要更快的数据访问模式、更强大的空间数据融合技术以及动态路由算法。 ３．４　庞大的数据集 现实世界的交通问题涉及到庞大的地理数据和复杂的网络。地理信息科学对地理可视化和数据采集的规则、技术发现和数据获得的计算方法进行了研究和集成，同时也促进了ＧＩＳ－Ｔ的发展。 由于交通数据集大小的不同，就需要经常更新系统设计，这个系统设计包括了信息显示的精确性、速度上的优化、算法运行时间与流程中的分析工具以及网络分析的优化。 ３．５　分布式计算 互联网技术提供的可连接性改变了计算机、应用软件、数据和用户之间的关系。计算机已经形成了一个可移动的、分布式的、普遍存在的实体。基于互联网的ＧＩＳ应用变得越来越普遍（包括在交通领域中）。以通讯网络技术为基础的分布式计算技术可以有效地使用本地和远程的计算资源，借助完善的系统资源，实现适时应用的构想。 欢迎光临3s8.cn ４　ＧＩＳ－Ｔ中面临的问题及解决方案 ４．１　多格式数据源集成问题 ＧＩＳ中最基础的部分是数据，在ＧＩＳ－Ｔ中也不例外。但是多年来，一方面由于缺乏权威的专业数据公司制作并出售基础的地理数据，所需的数据来源没有保证，导致了大量的人力物力花费在制作基础数据的工作上；另一方面，对已有的数据没有充分加以利用，各部门积累下来的基础数据由于数据格式和规划不统一，难于共享利用，这样不仅加大了成本，而且还延长了建设的周期。因此，实现多源数据集成、解决多格式数据源集成是近年来ＧＩＳ－Ｔ系统研制开发的重要课题。目前，方案有以下３种： （１）据格式转换模式：把其它的数据格式经专门的数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统的数据库或文件中。 （２）数据互操作模式：这是Ｏｐｅｎ ＧＩＳ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＯＧＣ）制定的规范，ＧＩＳ互操作是指在异构数据库和分布式计算的情况下，ＧＩＳ用户在相互理解的基础上，能够透明地获取所需的信息。 （３）直接数据访问模式：就是在一个ＧＩＳ软件中实现对其它软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个ＧＩＳ软件存储多种数据格式。 3s8.cn 版权所有 ４．２　交通地理现象的表达 ＧＩＳ－Ｔ中涉及３类模型：①区域模型，即在跨越空间时代表连续变化的现象；②离散实体模型，也就是离散的实体（点、线或多边形）及其相关属性的集合的抽象表达；③网络模型，代表拓扑连接的嵌于地表的线性网络变化的抽象表达。由于交通系统自身的特性，应用于交通系统的数据模型几乎都没有超出上述的三种模型的范围。 在对交通模型进行表达的时候，可以用许多具有多种属性的线段代表道路网，用离散点代表各种道路网中的标志性地物，用线性网络代数对交通网络进行分析，这些方法对实现道路交通系统的计算机表示起到了一定的作用。在交通领域中，围绕以弧和点的概念建立的网络模型起的作用是最重要的。实际上，在许多交通应用中，只需要单个的表示数据的网络模型就可以了。这种应用的例子包括： （１）人行道以及其它设备管理系统； （２）实时与下线行程安排； （３）基于网络的交通信息系统和行程计划任务； （４）导航系统； （５）实时交通堵塞管理和事故发现等。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 ５　结语 在交通领域，ＧＩＳ－Ｔ被公认为２１世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。随着ＧＩＳ技术研究的进一步深入，目前ＧＩＳ－Ｔ中存在的问题会逐步得到解决，这必定会促进ＧＩＳ－Ｔ的各个方面的应用和发展，大大地改变交通现状，带动整个交通行业的突飞猛进，成为促进经济发展的重要动力。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 参考文献 欢迎光临3s8.cn 〔１〕邬伦.地理信息系统——原理、方法和应用.北京：科学出版社，２００１.２ 〔２〕李跃军.ＧＩＳ在交通领域中的应用，湖南交通科技，２００１.１２ 〔３〕徐建刚、韩雪培.城市规划信息技术开发及应用.南京：东南大学出版社，２０００.９ 〔４〕Ｒｅｚａ Ｂｅｈｅｓｈｔｉ，Ｒａｌｐｈ Ｍｉｃｈｅｌｓ．Ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ＧＩＳ：ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉ-ｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｄｅｌｆｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ．２００１ www.3s8.cn

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本文基于组件式GIS软件--SuperMap 2000，设计了城市交通建设和管理系统，该系统应用于宁波市交通建设和管理中，获得了良好的效果，为城市交通建设和管理提供了新的思路。 [关键词] 城市交通 GIS 1.引 言 1998年1月31日，美国副总理戈尔在"数字地球--认识21世纪我们这颗星球"的报告中提出了一个全新的概念：数字地球 。所谓"数字地球"可以理解为对真实地球及其相关现象统一的数字化重现和认识。其核心思想是用数字化的手段来处理整个地球的自然和社会活动诸方面的问题，最大限度地利用资源，并使普通百姓能够通过一定的方式方便地获得他们所想了解的有关地球的信息，其特点是嵌入海量地理数据，能够实现多分辨率、三维对地球的描述，即"虚拟地球"。 　　城市交通是城市社会、经济活动的动脉和纽带，对城市经济发展和人民生活水平的提高起着非常重要的作用。20世纪90年代，美国、日本和西欧开始研究智能车辆道路系统(IVHS)，进而发展为现在各国都在研究的智能交通系统(ITS)。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个地面运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统，实现运输工具在道路上的运行功能智能化。从而，使公众能高效地使用公路交通设施和能源。ITS主要由6个高级交通系统构成：高级交通管理系统、高级交通出行信息系统、高级车辆控制系统、商业车辆运行系统、车辆自动定位系统、车辆自动识别系统。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 　　我国大多数城市面临着严重的交通阻塞及拥挤现象，为解决此突出矛盾，提高城市居民生活水平，使整个城市经济可持续发展，就必须加大我国城市交通建设、规划和管理的步伐。根据国外城市交通发展的经验教训，优先发展公共交通是解决城市交通的根本途径之一。如何充分利用现有的城市公交基础设施，使车与车、车与路、车与乘客协调作用，提高公交车辆的营运效率，是现代公交发展急需解决的问题。 2.城市交通与GIS的关系GIS-T 电子计算机的兴起极大地推动了地学的发展，人们开始有可能用电子计算机来收集、存储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。这种G与IS的结合即地学与计算机科学的结合就导致了地理信息科学的问世。地理信息系(Geographic Information System)GIS是存储和处理与地理空间分布有关信息的集合。它主要由以下四部分组成：信息获取与输入、数据存储与管理、数据转换与分析、成果生成与输出。交通地理信息系统(GIS-T)是在传统的GIS基础之上，加入几何空间网络概念及线的叠置(Line Overlay)和动态分段(Dynamic Segmentation)等技术，并配以专门的交通建(Transportation Modeling)手段而组成的专门系统。 本文来自 3s8.cn 　　GIS软件的强大功能能够对来自交通领域的不同部门的表格和地图数据进行收集和分析，以满足他们的各种要求。规划人员利用GIS对交通流量、土地利用和人口数据进行分析，预测将来的道路等级，对道路工程建设和改造提供辅助决策，规划公交路线及公交站点的分布。工程技术人员利用GIS技术把地质、水文和人文数据结合起来，进行路线和构造设计（注）。使用GIS二次开发工具，能够快速建立适用于交通规划、技术人员和管理人员使用的各种应用。 　　本系统采用新一代组件式GIS软件--SuperMap 2000作为二次开发工具， SuperMap 2000是北京超图地理信息技术有限公司经过四年潜心开发的新一代组件式GIS。SuperMap 2000由于采用了一体化系统集成、多源空间数据无缝集成、先进的数据存储技术、多分辨率无缝影像数据库技术等新技术，具有十分强大的功能。 3．城市交通现代化的基本思路及和原则 3.1 基本思路 城市交通服务于城市现代化发展战略，以建设现代化交通为目标，坚持以人为本原则，优化交通结构，大力发展公共交通，适当超前和高起点规划建设桥梁和道路及有关设施，理顺城市交通管理体制，努力实现城市交通管理的科学化、法制化和现代化，确保城市交通有序、安全、高效、舒适。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 3.2 原则 3.2.1 坚持以人为本的原则 　　3.2.2 大力发展公共交通，扩大公交覆盖面，最大限度地提高居民公交出行的比例。 　　3.2.3 桥梁和道路网络规划与建设。 　　3.2.4 实行科学的交通组织与管理。 　　3.2.5 深化交通管理体制改革 　　3.2.6 严格控制交通污染，保护城市环境。 4．城市交通建设与管理系统 基于城市交通现代化的基本思路和原则，本文以宁波市为例说明城市交通建设与管理系统的设计和应用。本系统通过分析城市道路状况，桥梁道路规划建设的现状，交通管理设施及停车场点情况，交通结构及管理状况，找出影响交通畅通的主要矛盾，特别是对于那些"断头路"、"卡脖子路"等严重阻碍道路交通畅通的"瓶颈路"的分析，经实地考察提出道路规划方案，并论证该方案的可行性。 　　城市现代化的目的，说到底是为了人的现代化。城市交通现代化作为城市现代化的重要内容，首先应是城市居民的生活交通现代化，这是以人为本原则的基本含义和根本要求。一般说来，实现居民生活交通现代化，便可以满足城市生产和经营交通现代化的要求。因此相对于城市的商务交通而言，居民生活交通现代化显得更为重要。 3s8.cn 版权所有 　　提高公交覆盖率、通达率，缩短居民乘车的步行时间和换乘次数，增加公交车辆班次密度，缩短间隔时间，延长运行时间，提高营运速度和准点率，合理确定公交价格，灵活作价，凸现公交价格优势，必须科学布局公交线路和站点。基本思想是设立公交枢纽中心，按照"蛛网"和"井"字的原理，科学布局公交运行路线，使居民公交出行的换乘次数控制在平均1次内，最大限度利用公交资源。本系统通过分析城市公交网络布局及公交站点的分布情况，提出公交网络规划方案。 　　为了在交通枢纽处实时观测公交车辆的运行情况及时调整公交运行，本系统设计公交运行实时监控系统。同时提供跟踪放大功能，监控公交运行。 　　1：城市道路交通建设 　　　　　　 2：公交网络规划 　　 3：公交运行实时监控 　　 5．结论 本文论叙了城市交通建设的重要性，并开发了城市交通建设和管理系统，本系统应用于宁波市交通建设和管理中，取得了很好的效果，为GIS在城市交通建设和管理中的应用提供了一个新的思路。 3s8.cn 版权所有 [参考文献] [1]Al Gore. The Digital Earth: Understanding our planet in the 21 Century. 　　http://159.226.117.45/Digitalearth/,1998 [2]李德仁 "数字地球与'三S'技术"，中国地理信息系统协会论文集 1999 pp1~6 [3]肖为周、王炜、李修刚、杨新苗 "基于GIS的城市公交规划信息系统的应用" 中国地理信息系统协会论文集 1999 pp1001~1005 [4]宋小冬、叶嘉安 地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用 科学出版社 2000 [5]修文群、池天河 城市地理信息系统(GIS) 北京希望电子出版社 1999

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传统的防汛抗灾、河道、海域流场等方面的调查和监测是进行长期的物理监测和人工分析评价，不仅需投入大量的人力物力，而且精度差，不利于进行在宏观上应急决策的实施。而利用从太空卫星中捕获的高精度遥感数据，提取其中特征信息，其精度和时效性都明显地优于传统的处理方式，也可节省大量的财资消耗。主要是运用GIS（地理信息系统）、RS（遥感）、GPS（全球卫星定位系统）等新兴计算机技术开发、建设黄河三角洲地理信息系统，主要以“资源一号”卫星遥感数据资料为主，结合GPS和陆地、浅海工程测量技术，对黄河三角洲的洪水、洪涝、海洋风暴潮等自然灾害开展全面的监测、监控和空间定位研究；对各种洪水节点上可能发生的洪灾淹没范围进行监控与预测，并即时提供科学决策。 　　地理信息系统（GIS－Geographi?calInformationSystem）是由硬件、软件、数据和应用四部分组成的一种对空间信息以数字形式进行采集、编辑、处理、存储、组织、模拟、分析和表示的系统?是计算机科学同地理学相结合的一个既反映数量特征又反映拓扑特征的地理信息数据库。 功能 特点 　　具有采集、管理、分析和输出多种地学空间信息的能力，具有空间性和动态性；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、多要素综合和动态预测能力；由计算机支持空间数据管理．并由计算机模拟常规的或专门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。 欢迎光临3s8.cn 　　独特的空间分析能力；对空间信息进行各种复杂的空间运算，实现多元地理信息的叠加分析，以及图形与属性的双向查询，帮助人们了解空间实体的空间分布特征和空间关系，多样化的信息来源。遥感、测量、地图、GPS．文字报告等都可以为GIS提供数据。广泛的应用领域。由于能同时使用、综合分析属性数据和空间数据，因此能为具有空间查询、分析功能要求的领域所采用，特别适合水资源开发领域的需要。直观、形象的工作方式。GIS能直观地反映处理对象的空间分布和特征，相对于其他信息系统具有非常直观、形象的工作方式。根据用户的需要，可以输出文字报告、专题地图，还可以输出电子地图、多媒体信息等数字化产品。快速的信息使用速度。一方面与遥感、全球定位系统结合和集成，可以实时利用信息；另一方面，由于具有很强的信息检索和综合能力，大大缩短了管理和决策的周期。 　　GIS防洪减灾的决策系统 　　GIS把所有接收到的信息连接到SYBASE数据库中，并显示于地图的相应位置，以便决策指挥者在决策时能全面了解情况。系统功能就是用电子导航技术控制显示相应的电子地图。主要包括：所需圈层及标注；地图的放大、缩小、漫游；可查询的图形对象，即黄河基本情况查询、防汛料物调度、水雨情信息查询、险情监视和堤防工程状况查询等。 3s8.cn 版权所有 　　GIS图形的采集和矢量化处理建立黄河流域图、黄河防洪形势图以及黄河河道图；采用数据库技术设计开发堤防数据库、实时险情数据库和防汛料物数据库；通过电子地图与数据库的连接，浏览和查询黄河基本情况、堤防工程、料物储备、偎堤水深、险情和流域雨水情等信息，为黄河防汛调度管理提供支持；将现行的洪水预报及洪水调度系统、水雨情管理系统、气象信息管理系统进行集成，从而形成较为完整的黄河防汛指挥调度管理系统。 两个特性 　　针对性 黄河的洪灾具有形式多样、影响范围大、洪灾危害区域相对集中、季节性明显等特征。利用GIS支持下的防汛信息系统解决问题时，必须针对洪灾发生特征，提出真正发挥作用的切入点，才能有效发挥其应有的作用。 　　实用性 GIS支持下的防汛信息系统建设涉及的专业部门多，范围大，系统建设除了要解决好关键技术问题外，必须注意采用协调式系统建设的方法，制定阶段目标逐步完善的方法，特别是分析模型的应用要有必备的数据支持，充分强调系统的实用性。要实现与水利各部门联合，随时索取动态信息。

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MAPGIS 7.0是武汉中地数码科技有限公司开发的新一代面向网络超大型分布式地理信息系统基础软件平台。系统采用面向服务的设计思想、多层体系结构，实现了面向空间实体及其关系的数据组织、高效海量空间数据的存储与索引、大尺度多维动态空间信息数据库、三维实体建模和分析，具有TB级空间数据处理能力、可以支持局域和广域网络环境下空间数据的分布式计算、支持分布式空间信息分发与共享、网络化空间信息服务，能够支持海量、分布式的国家空间基础设施建设。 同以往的版本相比， MAPGIS 7.0具有如下变化： 一 . 空间数据模型 -- 面向实体 数据模型是数据集的模式、行为和完整性规则。空间数据模型经过粗略的划分可划分为两个层次：第一层是空间数据抽象模型或者空间数据概念模型，其目的在于提取地理世界的主要特征，不考虑在计算机中的具体实现；第二层是空间数据组织模型，是空间数据概念模型在计算机中的具体实现。 MAPGIS 7.0改变以往按照“点、线、区、表、网”来划分和组织图形及要素，采用面向地理实体空间数据模型。通过描述实体的特性和实体间的关系，建立观察范围内的地理世界的视图，模拟人类理解地理世界的语义环境。通过地理数据库、数据集、类、几何元素、几何实体、坐标点不同层次表示实体及其关系。既便于地理世界物体的表达，也便于空间数据制图、分析及可视化。 二 . 地理数据存储 -- 地理数据库

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图 1 MAPGIS7.0存储策略概念图

MAPGIS 7.0改变以往按照“点、线、区、表、网文件”的存储方式，统一采用地理数据库存储和管理空间数据。地理数据库采取基于文件和基于商业数据库两种存储策略。应用规模小的用户可选择基于文件的存储策略，以节省昂贵的商业数据库费用；大型、超大型应用可选择基于商业数据库的存储策略。这两种存储策略支持相同的空间数据模型，具有共同的平台，因此在文件和数据库之间能够实现无损的平滑的数据迁移；上层软件不需要因为数据迁移而改变。这样给用户提供了多种最佳的性价比和最大的投资收益率选择方案。MAPGIS7.0数据存储策略如图1所示，虚框部分是一个针对空间数据管理内建的中小型数据库。 三 . 空间数据组织 -- 层次化 MAPGIS7.0按照“地理数据库－数据集－类”这几个层次组织数据，以满足不同应用领域对不同专题数据的组织和管理需要。如图2所示。

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图 2 地理数据库数据组织

1. 地理数据库 地理数据库是面向实体空间数据模型的全局视图，完整地、一致地表达了被描述区域的地理模型。一个地理数据库包括 1个全局的空间参照系、1个域集、1个规则集、多个数据集、多数据包和各种对象类。 2. 数据集 数据集是地理数据库中若干不同对象类的集合，通过命名数据集提供了一种数据分类视图，便于数据组织、管理和授权。根据不同的用途，数据集分为：要素数据集、栅格目录、栅格数据集、 TIN数据集、地图数据集。 3. 类 地理数据库中最基础的数据组织形式是类，包括要素类、对象类、关系类、注记类、修饰类、动态类、几何网络和视图。从用户的观点看，类是可命名的对象集合，具有内在的完整性和一致性，以目录项为表现形式。 四 . 分布式空间数据管理 -- 面颉胺?瘛? MAPGIS7.0的分布式数据管理体系是采取跨平台的“纵向多级、横向网格” 的组网方案，在级与级之间，节点与节点之间的连接是采用一种“松耦合”方式。分布式数据的存取操作采取面向“服务”方式进行，就是把“进行数据存取操作”变为“请求数据存取服务”，谁管数据谁提供服务。从而解决网格节点之间、父节点与子节点之间、不同平台不同系统之间数据不通问题。 由于采用面向“服务”设计思想和面向“地理实体”的数据模型相结合，克服了传统分布式数据库面向“记录”的增量式订阅和发布只能用于“同构数据库”的缺点，可实现不同操作系统、不同数据库平台、不同数据大小而产生的“异构数据库”的增量更新与同步。 通过分布式空间数据管理、版本管理，时空数据管理，可以进行长事务处理，历史数据追踪，多用户编辑等。

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图 3 分布式数据管理原理图

五 . 空间数据可视一体化 提供一种交互式视角展现地理信息。 1 数据组织可视化 MAPGIS7.0改变以往数据文件组织不可见的缺陷，通过企业管理器 以图示化的方式使用户能直观的阅读了解空间数据集和要素类的信息， 以多种连接方式管理本地、企业局域网内以及远程数据库服务器，并通过不同窗口显示空间数据。企业管理器窗口主要包括：目录树、内容视窗、关系视窗、安全视窗、日志视窗、地图显示视图、文档管理视图、符号化管理视图。如图 4所示。 2 不同坐标参照一体化 系统采用动态投影方式，支持不同空间参照系的数据在同一数据集中应用，通过设置空间参照系，可以使不同空间参照（不同座标系）存储的数据显示在同一参照系视图中，可支持不同空间参照系之间的查询、浏览、分析、输出等操作。 3 不同格式数据可视一体化 在地图编辑器中可以实现数字高程模型、遥感影像与专题地图的叠加显示，即实现三库（高程库、影像库和矢量库合一）统一显示；多种要素的空间立体叠置显示，以展示各层要素在空间位置上的变化情况。

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图 4 企业管理器 六 . 软件系统集成化 1 功能模块集成 改变功能模块自成子系统，模块间相互独立，不能共享数据和操作的弊端， MAPGIS7.0设计了一个全新的应用开发框架模型，采用当前非常流行的平台+插件组成框架，可实现动态挂接符合MAPGIS7.0接口标准的功能模块。各个模块功能作为插件，生成自己的菜单、工具条等。用户通过配置工具，选择加载所需插件，添加或删除菜单、工具条和自定义工具，生成满足个人需要的应用框架。如图5、6所示。

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图 5 配置应用框架 图 6 配置后的应用框架界面 这种全新开发框架模型无需模块切换，具有很大程度的灵活性，用户可自定义界面，自定义窗口、菜单、工具条等界面元素。同时具有很好的可扩展性，用户开发和自定义的工具也可以作为插件插入系统中，成为系统的有机组成部分。这样用户完全可以根据自己的不同需求和使用习惯定制不同的应用环境，使得整个系统的操作更专业、更高效、更符合使用习惯。 2 文档管理集成 改变工程文件概念，通过“文档 -地图-图层”来组织空间数据 。地图文档是地图的一种数据的综合表现和管理形式，存储了组成地图的各种制图元素，包括标题、指北针、图例、比例尺、布局、数据窗体、图层等，但图层只是作为地理数据的一种引用，指向位于本地或者网络数据库中的地理数据集，并不存储地理数据 。通过文档树、文档视图和地图视图进行 显示和管理。 3 数据操作集成 改变以往功能分散，模块独立的方式，通过地图编辑器进行图形制作、编辑、输出等操作。通过综合分析器对地理数据的属性结构和属性进行编辑、查询、修改等操作。通过拓扑编辑将地理要素间的空间拓扑关系加进数据结构之中，从而对地理的空间相关分析、地图数据采集和编辑等带来极大的方便。 4 GSQL查询分析器 通过 GSQL查询分析器实现数据提取、分析等语句编程操作。图7为查询道路10公里范围内的居民点。

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图 7 GSQL查询分析器 七 . 二次开发组件化 MAPGIS7.0采用了全组件化的开发形式，由于结合MAPGIS本身的特性，给MAPGIS带来使用组件的传统优势以外，同时使系统的二次开发发生了很大的变化。MAPGIS7.0定义了丰富的GIS的功能组件接口标准，采用标准的COM接口，具有与开发工具和语言无关的特点。用户在MAPGIS7.0上进行二次开发时，可以使用各种开发语言（VB、Dephi、VC等），甚至在一个系统中不同的功能插件采用不同的语言开发。系统设计了一个全新的应用开发框架模型，在系统框架中通过简单的定制将它们整合成一个有机的整体。 组件式 MAPGIS开发平台设计为三级结构： ＆#8226; 基础组件群：面向空间数据的管理，提供基本的数据交换和组织。 ＆#8226; 通用组件群：面向通用功能，提供 GIS的通用处理。 ＆#8226; 应用组件群：抽象出行业应用的特定算法，固化到组件中，进一步加速开发过程。

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长期以来，软件一直是我国的“软肋”，操作系统、数据库、办公软件等绝大部分国产软件市场份额仅仅只有5%左右。然而，地理信息技术中应用最为广泛的地理信息系统(简称GIS)软件的市场份额已经高达30%以上，打破了该领域曾经被国外软件一统江山的局面。 地理信息技术从广义上来讲，包括地理信息系统(简称GIS)、遥感技术(简称RS)、全球卫星定位系统(简称GPS)，统称3S。三项技术取长补短、结合应用，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，构成对空间数据实时进行采集、更新、处理、分析及为各种实际应用提供科学的决策咨询的强大技术体系。 地理信息技术中应用最为广泛的是GIS，虽然很多人对GIS还很陌生，但是其技术本身已经广泛触及到了社会生活的各个角落。电子地图、GPS卫星导航、手机地图、数字地球、数字城市，还有很多人津津乐道的Google Earth这些眼下最时尚的新事物，其核心技术正是GIS技术。 中科院地理科学与资源研究所所长刘纪远日前对媒体表示，“上世纪90年代，在中国地理信息技术的发源地上，中科院地理信息产业发展中心等单位又开创了地理信息技术自主创新和产业化之路，推动了如北京超图地理信息技术公司等一批具有国际竞争力的高科技企业，涌现出了以SuperMap GIS软件等为代表的自主创新的优秀品牌，这些企业已经赢得了该领域软件市场的近半壁江山。” 据了解，中科院旗下的SuperMap是我国具有完全自主知识产权的软件产品。目前已在我国国土、交通、民航、房产、电力、电信等领域广泛应用，成为我国主流的GIS平台，不仅彻底打破国外软件一统江山的尴尬局面，还成功进入日本、韩国、印度、美国、法国、澳洲、意大利、香港等国家和地区，开创了我国GIS软件国际化的先河。在向来最为挑剔的日本市场，SuperMap已经成为日本用户软件选型的主流

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我们来谈谈应用VC++从底层开发GIS系统的应用前景和优缺点。实际上，目前比较流行的一些GIS系统专业开发工具很多都是用C++开发完成的。尤其是应用VC++开发以信息管理、决策服务及设计为主的实际GIS系统时，具有良好的应用前景。 　　(1) 优点 　　①较强的灵活性。灵活性是利用VC++开发GIS系统的最大优点，因为系统的所有流程和数据都可以在设计者的控制之下，可以根据系统的具体要求实现具体的操作功能，在一些GIS（特别是小型GIS系统）系统开发时，具有无可比拟的优势。它可以根据系统的需要来实现功能，设计的系统短小精悍，软硬件要求低，运行速度快。 　　②易于扩展成各种系统。 　　③有系统的版权。开发者自身具有系统版权，在一些行业的大规模推广中具有无可比拟的优势。 　　(2) 缺点 　　①开发有一定困难且开发量大。用VC++开发GIS系统时，因为各种技术需要从底层进行开发，出发点低，需要较高的开发技术和很大的开发量，要开发完成一个满足实用要求的二维矢量图形系统，所需要的开发量已经非常可观，如果再考虑实现三维的、处理数模等操作功能，其开发量更大。开发出的矢量图形平台要经过反复修改调试，在短时间内可能无法与成熟的GIS系统开发工具提供的平台相媲美。 　　②开发连续性难以得到保证。目前在国内进行的软件开发项目，往往受到商业利益的驱使，只是短期行为。 　　③对开发人员的素质要求高。用VC++开发GIS系统，需要有较强的设计思想、强大的数据和流程控制能力和良好的协作精神。

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从资源管理、土地规划、环境监测、防灾减灾，到交通管理、城市规划，再到科研、教育，GIS(地理信息系统)一直以神秘的专业面貌和行业应用姿态存在于我们的生活中，为普通百姓的生产与生活服务。互联网时代将GIS推到了我们的生活里，每个人都可能是Web地图服务的潜在应用者，基于GIS的网格管理逐渐成为城市管理新模式。互联网与GIS的结合将会为我们带来什么？未来GIS又将会发生什么样的变革？11月6日~7日召开的由美国环境系统研究所 (Environmental Systems Research Institute Inc，简称ESRI)主办，中国地理信息系统协会、中国遥感协会和北京大学数字中国研究院协办的第七届ArcGIS暨ERDAS中国用户大会，或许可以给我们提供答案。 　　ESRI的中国用户大会继续延用ESRI全球用户大会上的主题“GIS——沟通世界的语言”(GIS Communicating Our World)。ESRI中国(北京)有限公司董事长何宁说，GIS是信息技术中不可缺少的四维地理空间环境部分，通过强大的计算机数据库、可视化环境和网络系统来收集、管理、分析和显示大量的地理环境信息。随着GIS技术在互联网上的完全实现，它可以作为促进人们在科学文化、社会管理等领域以及日常生活中互相沟通地理空间信息的一种新媒介，辅助民众、政府和权威机构叙述有关地理环境的条件、状态和事件情节，模拟事态发展，从而帮助人们在工作和生活中更好地理解和协作，优化规划、决策和行动过程。 本文来自 3s8.cn 　　信息化技术发展到现在的阶段，开放性、互用性和集成性成为用户最大的要求。何宁说，ArcGIS产品同样以此作为技术发展和改进的方向。ESRI于11月9日在全球同步发布的ArcGIS 9.2版本包括了上百个根据用户要求进行的性能和质量上的提高。首先，该版本在质量以及文档和基础产品的可用性上取得了很大的进步。其次，它改进了绘图方法、可视化工具和GIS的心脏部分——建模与空间分析，同时对数据管理、数据共享等方面也做了改进，并加强了与其它IT技术的结合。第三，9.2版本在体系结构上也做了重要改进。传统的ESRI利用胖客户机、瘦服务器的方法构建工作站或桌面应用，而9.2版本改变了这种架构，提供一个强大的基于服务器的全功能平台，并在其上构建完整的GIS业务逻辑，这意味着它能够实现基于Web的地图编辑和运行于服务器的地理处理，用户可以通过轻量级的终端如免费的浏览器或者移动客户端来访问。这样，过去在个人电脑上进行地图创建和分析的单机环境，以及只是进行数据共享的简单工作组环境就可以发展为真正能够为企业和 Web用户提供GIS知识的服务环境。这种环境形成的基础是ESRI的服务器产品能够实现原来只有在专业桌面产品上才具备的GIS功能。设计人员可以用桌面软件创建一副地图，将其在服务器上发布，使每个人都能看到它，还可以在桌面软件上创建一个模型，使它作为一种Web服务，让机构内或者机构外的其他人也可以直接操作、测试，并在自己的应用中加以利用。会上，ESRI还宣布了帮助中国进行GIS教育和普及的支持计划——“中国GIS教育公益推进计划”，包括GIS教育捐赠、学生开发竞赛和公益宣传活动等。

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GIS技术固然关键，更关键的是创意。 　　社会对GIS(空间地理信息系统)的需求是与经济发展相适应的，这恐怕是为什么现在GIS在国内飞速发展的最合理解释。 　　其实，GIS在国外已经有20多年的历史，而中国市场的GIS发展则只有20多年的一半多。这决定了我国GIS发展的先天劣势和后天优势。北京超图地理信息技术有限公司董事长钟耳顺认为，国内GIS的劣势在于，相比较国外品牌，我们的产业化程度不高——无论是品牌建设，还是宣传、包装都没有国外产品专业。但是，因为我们起步得晚，所以我们能用最先进的IT技术和IT架构搭建整个GIS的平台，而国外由于历史原因经常用的是很古老的语言而且转型很困难。另外，我们也容易把握最新的技术潮流，比如，面对目前网络地理信息系统的市场需求，我们的体系架构更容易满足。 　　形成产业链才能发展 　　GIS只是工具，不是应用。就像微软的Windows一样，GIS提供的只是基础结构和数据，而之上到底用这些结构和数据做什么，则是应用软件开发商的事情。这其实是一个生态链。 　　以120急救指挥系统为例，当患者家属拨打120之后，120医疗急救指挥信息系统利用GIS技术定位呼救点，能够自动标注患者的发病点及会面地点，并按照距离发病点由近及远的原则推荐五个就诊医院，之后指挥中心直接对就诊医院进行调度，对其车辆及出车情况进行管理与监控，并可打印出车单及出车地图。 欢迎光临3s8.cn 　　这就是GIS在具体行业的具体应用，而这其实并不是凭GIS厂商一家之力可以做的。 　　GIS只是一项技术，以及在技术上跑的一些指标。但是具体使用时，它仍然必须和各行业具体应用结合起来才有意义。一般来说，GIS软件提供商只负责底层结构，之后，ISV会根据自己的行业优势在GIS软件的基础上进行有针对性的开发，形成应用软件。而该应用软件很多时候并不只包含GIS功能，还有其他实际应用(比如120中的Call Center系统等就和GIS关系不大)，因此，只能算是应用中的某一个基础软件。 　　每个GIS软件提供商周围都生活着这样一批ISV，而一个GIS软件到底被用户接受程度如何，与他身边的ISV数量和质量有关。 　　从整个产业链的发展情况看，链条上的每一段都有自己的特色：核心基础软件要符合现代技术发展趋势，不仅仅适合PC使用，还要开发适合手机、PDA等的版本；而ISV则要和用户非常密切，开发更快，客户化做得更好。 　　数据是难点 　　仍然是上文的例子，有了技术，有了软件，五个就诊医院到底从哪里挑呢？最基础的是这些医院的相关位置、接诊情况等基本信息。无论是GIS还是之后的GPS，没有数据，单纯的技术没有任何意义。 3s8.cn 版权所有 　　“技术只是杠杆，数据才是真正的核心。”钟耳顺用他多年的经验直面很多目前难以解决的问题。从中国现状来说，国内的重要数据都存在相关机构手中，而普通民营机构没有勘测权，这些法规和政策导向都使得GIS发展遭遇了障碍。另外，中国很多城市都在大兴土木，现有的GIS地图变得远没有实际情况快——前两天还没有的路，这两天就通车了，这在欧洲、美洲等发达国家是不可想象的，自然，相关数据的收集也是个难题。 　　其实，与电子政务建设一样，国内各政府行业的信息壁垒使得各种信息的共享难上加难。一个地下管线铺设的图，要找市政要下水道设计图，再找供水公司看自来水管道设计图，再加上光缆等，把信息收集全须跑几个单位，这种数据收集的障碍困扰着所有GIS企业。 　　钟耳顺认为，其实，这些数据的共享最终要依靠法律解决。国家如果能够制定相关法律，明确知识产权和定价问题，共享就不再是无章可循、各自为战的现状。 不过，北京市在这方面走在了前列。早在2003年，崇文区政府信息办就和超图开始GIS工程的合作，开通了“数字崇文地理信息系统”公众服务系统，具备跨部门、跨业务的服务能力。之后，“数字昌平”的建设瞄准了电子政务GIS系统，西城区也于去年8月开展“城市资源现状调查项目”，超图和西城区共同构建基于SuperMap GIS的软件平台，全面掌握西城区辖区内的城市部件资源的分布和现状情况，并以1∶500地形图作基底，按照城市部件的功能分类、分层建库，把每一个城市部件与其属性信息表建立关联，将其全部定位到所属万米单元网格中，建立西城区城市部件管理数据库，为网格化城市管理新模式的应用打下基础。 　　前一段时间，北京市“市区两级信息资源共享交换技术”正式通过科委验收，怀柔、平谷、石景山等6个试点区县成功实现政务信息资源共享。其中，作为子课题之一的“区县全国产化空间GIS系统研究及其在怀柔、平谷区的试点建设”成果演示汇报获得了验收专家的高度评价。可以说，政府牵头进行的数据整合，才是将来解决数据问题的关键。 　　未来不存在 　　现在谁知道自己手机里用的什么芯片，什么操作系统？99%的人不知道。因为，手机已经是用易操作的界面在为百姓服务，百姓不用知道后台到底是Java还是高通，编代码的到底是国内企业还是外资企业，总之，用得好就行。 http://www.3s8.cn中国3S专业站 　　这也给GIS的发展指出了一条终极之路：无处在又无所不在。说它无处在，是未来除非专业人士外，没有人关心什么是GIS，GIS在哪里；说它无处不在，是指生活中它的应用已经非常广泛，出门指路、上网查地图，到处都用GIS。说到底，不在的是表现形式，在的是内容。 　　由于GIS的民用化越来越明显，目前国际上GIS发展呈现两种趋势。一是没有人再关心精度很高的数据。以前在军用上，GIS数据经常要精确到厘米，而现在，“只要到底是路北还是路南的，方位没错，差个几米、几十米问题不大。” 钟耳顺这样对比。二是功能性要明显加强。以前的GIS只要标注每个地方有什么，而现在则需要更全的功能，比如方圆一公里内哪有停车场，哪有加油站等。 　　日本现在新出厂的手机都已经预装了GIS功能，日本公民无论到什么地方，都能迅速查找自己的位置，也能查找附近的建筑物或设施。而每次查询，运营商都会收取一定费用，然后再和服务提供商分成，商业模式已经非常成熟。 　　“GIS发展得很快，但我一直认为这是一个创意产业，关键是如何将GIS与用户的行业特色和实际应用具体结合起来。技术固然关键，更关键的是创意。”钟耳顺这样总结。