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地理信息系統及應用范文1
【關鍵詞】GIS簡介規劃資源 探討 管理利用
一、地理信息系統（GIS）簡介
地理信息系統在國際上稱為GIS，即 Geograhpic Information system的縮寫。在我國又稱為資源與環境信息系統。在國際上雖然許多學者對GIS有不同的表述，但其基本概念是大體相同的。它通過對多要素數據的操作和綜合分析，方便快速地把所需要的信息以圖形、圖像、數字等多種形式輸出，滿足各應用領域或研究工作的需要。地理信息系統在國民經濟建設中得到了廣泛運用，特別是在地域資源開發、環境保護、資源利用、城市規劃管理、災情預測、人口控制、交通運輸等方面發揮著積極的作用。
二.地理信息系統（GIS）一般分為三種類型：
1、全國性的綜合系統。它是以一個國家為其研究和分析對象的系統，如日本的“國土信息系統”、加拿大的“國家地理信息系統”等，都是按全國統一標準、存貯包括自然地理和社會經濟要素的全面信息，為全國提供咨詢服務。
2、區域性的信息系統。它是以某個地區為其研究和分析對象的系統，如瑞典“斯德哥爾摩地區信息系統”。
3、專題性信息系統．它是以某個專業、問題或對象為主要內容的系統，也是發展最多、最為普遍的系統，如美國的地震分析系統、法國的地球物理信息系統等。
三、GIS的特點及功能
為了滿足GIS對地球表面、空中和地下的若干要素空間分布和相互關系的研究，GIS都具有公共地理定位基礎、標準化和數字化、多維結構的特點。此外，GIS還具有數據輸入、存貯、編輯、查詢、檢索、顯示輸出的功能，能進行各種操作運算和應用分析，并易于更新維護。
四、地理信息系統（GIS）發展方向及問題分析
進入21 世紀以后,地理信息系統主要的基礎理論和技術研究熱點有了新的變化,代表了地理信息系統研究的新進展,主要歸納如下:
（1） 穩定、快速的GIS 數據采集和數據更新體系
GIS 數據的來源可以包括:野外數字化采集系統、地圖掃描矢量化采集系統、局域和廣域差分GPS 數據采集系統、遙感數據采集和更新系統、數字攝影測量數據采集系統等。對于每一種數據采集系統的研究都將設計許多具體內容,數據源采集和更新體系是GIS 理論和技術研究的首要問題。
（2）GIS 空間數據的質量與不確定性分析
數據和軟件是GIS 走向產業化的前提,同時GIS 空間數據的質量直接影響GIS 的分析和應用,影響了GIS 的生存和發展。從空間位置數據質量研究到空間屬性數據質量研究、從數據誤差傳播分析到數據誤差模型的可視化、從模擬數據不確定性分析到批量數字產品生產的質量控制和抽樣檢驗等的變化可看出GIS 數據質量不確定性研究的對象越來越廣,內容越來越多。
（3）3D 地理信息系統(3DGIS) 的研究
在傳統的二維(2D) GIS 中,通常是將垂直方向的信息抽象成一個屬性值,如DTM 中的高程,然后進行空間操作和分析。如果在垂直方向上的采樣多于一個,如:資源勘探中在一個鉆孔中的多個采樣,2DGIS 則難以處理。目前3DGIS 的數據模型研究有兩個方向:第一是利用三維幾何和CAD 領域的可視化, 構成3DGIS 中交互式的模型和可視化功能;第二是開發3DGIS 數據管理和空間分析功能,它從數據庫方面進行考慮,這兩個方面的結合以及迅速發展的虛擬現實技術將產生新的3DGIS 數據模型。
五 GIS 空間數據查詢語言的研究
GIS 數據描述的是空間信息,一般包括位置、屬性和時間三個方面。在GIS 應用中,使用最廣泛的是空間數據的查詢,有時查詢某一個圖形,有時是查詢空間圖形之間的相互關系。目前許多GIS 軟件提供的是常用的關系數據庫結構化查詢語言(SQL) ,而關系數據庫結構化查詢語言有其固有的缺陷,例如:不支持空間概念特別是空間關系、空間對象的查詢結果不能用空間圖形的方式有效地顯示給用戶以及不支持元數據查詢、知識查詢、定性查詢和基于圖形對象的查詢等。
當前對空間查詢語言的研究包括: (1) 空間結構化查詢語言( Spatial SQL) 。它是在關系型SQL 上發展起來的,不僅能完成空間數據的查詢,而且能表達查詢結果。其形式為: (空間數據庫查詢語言)SQL + (目標表示語言) GPL = Spatial SQL 。(2) 可視化查詢語言。將查詢語言的操作對象和過程及其空間關系等,用直觀的圖形或表格顯示給用戶,構成可視化查詢語言。(3) 自然查詢語言。引入自然語言的概念,使查詢語言的描述更接近自然語言,另外用模糊數學方法將模糊概念量化為確定的范圍,實現具有能理解模糊概念的查詢。
六、GIS 空間數據共享和數據標準研究
現有GIS 軟件與應用都有自己的數據格式和數據標準,不同GIS 軟件之間還不能直接讀取和操縱其他GIS 軟件的數據,而必需經過數據轉換。一方面國家和行業部門指定自己的外部交換數據標準,要求采用公共的數據格式,以解決不同 GIS軟件之間空間數據的轉換問題:另一方面指定空間數據相互操作協議(OGIS) ,指定一套大家能夠接受的空間數據操作函數(API) ,軟件開發商必須提供與這一API 函數一致的驅動程序,這樣不同的軟件就可以操作對方的數據。目前已有幾個重要空間數
據轉換標準:
DIGEST―――數字地理信息交換標準(Digital Geographic Information Exchange Standard) 由北大西洋公約組織NATO 的數字地理信息工程組DGI2WG制定,可以處理柵格、矩陣和矢量數據的轉換(含拓撲結構) 。
STDS―――空間數據轉換標準( Spatial Data Transfer Standard) 由美國地質測量協會USCS 制定,是一種不同計算機體系中空間數據的轉換標準。
OGIS―――開放地理數據互操作規范(Open Geodata Inferoperdility Specification) 是通過各軟件開發商提供的與其定義的API 函數一致的驅動來實現的,從而使得不同軟件可操縱對象的數據。
七、結束語
（一）GIS 的發展應該從技術開發和理研究兩個方面并重,不應過分的強調技術或過分的強調理論研究。當前主要的GIS 基礎理論研究主要集中在一些高校和科研院所,同時很多企業與之合作,積極從事應用的開始。隨著GIS技術的不斷完善，我們堅信，基于GIS的數字規劃資源管理與利用方式將被全國規劃管理部門所接受和采納。
【參考文獻】
1、北京超圖公司副總裁王康弘《中國的地理信息產業發展與超圖實踐》；
2、中國測繪科學研究院副院長程鵬飛《中國創新的地理信息技術》；
3、 中國測繪科學研究院創辦的《影像與數據融合國際期刊》；
4、王振穎曹麗娜《基于GIS的遼寧省農田水利管理信息系統研究》---；
地理信息系統及應用范文2
關鍵詞：地理信息系統原理；CDIO工程教育模式；教學資源；網絡教學平臺；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0134-03
《地理信息系統原理》是地理信息科學、遙感科學與技術、測繪工程三個專業學科基礎核心課程。隨著計算機和網絡技術的發展，網絡教學平臺已成為國內外高校開展教學的必要技術設施。成都信息工程大學資源環境學院《地理信息系統原理》課程經過四川省級精品課程建設及省級共享課程建設，創設了多種教學資源，并通過網絡教學平臺開展了相關的教學活動，但仍存在教學資源有限，案例細化不夠，網絡教學平臺的訪問量低等情況。為此，本文將以CDIO[構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）]工程教育為理念，以課堂教學為主導、學生自主學習為原則，探討新形式下《地理信息系統原理》課程在教學資源及網絡教學平臺建設方面的應用。
借鑒于CDIO工程教學模式，通過任務驅動、項目引導的教學方法，對課程進行一體化設計，整理并開發與課堂教育相配套、兼實用性、多樣性于一體的課程教學資源，同時改進現有網絡教學平臺課程網站及精品課程網站，已達到良好的互動效果，使課程在網絡教學平臺上“活”起來，讓網絡教學資源和平臺真正成為學生自主學習的第二課堂。通過對《地理信息系統原理》教學資源和網絡教學平臺建設的改革，以期能充分發揮網絡教學平臺巨大的潛能，更好的調動學生的積極性，培養其自主學習能力和實用專業素質，從而獲得最優的教學效果，以期能對相關的學科基礎課程和專業課程的教學改革起到引領、示范和帶動作用。
一、《地理信息系統原理》課程教學現狀
1.教學資源形式單一，內容不夠豐富，缺乏吸引力?！兜乩硇畔⑾到y原理》課程的教學任務是使學生掌握地理信息系統的基本原理、基本方法和應用領域，擴寬學生應用地理信息系統解決實際問題的思路，是一門實踐性極強的學科。然而，目前該課程的教學資源主要是課堂上使用的教案、教材、參考資料、課程作業和以實習指導為主的資料庫，資源形式較為單一，沒有從整體上對教學資源進行一體化的教學設計。
隨著計算機網絡和新型教育模式的全面推廣，《地理信息系統原理》課程在課堂教育教學上進行了大量的改革，比如在教學中加入問題引導的教學方法，以實踐培養學生解決問題的能力和團隊建設能力等，由此產生了相應的教學資源與新的教改明顯不匹配的矛盾。目前已有的課程網絡教學資源，也主要是包括課件PPT格式、文本格式、Word格式、PDF格式等幾種形式，并未考慮根據不同專業學生學習該門課程的專業特點提供方向相關、豐富實用的教學材料，缺乏對教學資源本身實用性的考察，未能從根本上解決學生在課堂教育有限時間內學習知識和能力培養不足的問題。
2.網絡教學平臺交互性差，體驗感有待加強。筆者切實考察所在院系已開設的《地理信息系統原理》課程網絡教學平臺，發現現有課程網站學習活動主要是“單向”的活動，即教師布置作業、任務、提供教案、課件、資料供學生下載學習，學生通過網站查看課程通知、課程大綱、提交作業和實驗報告等，教師除了批改作業、批改實驗報告外，很少通過網絡與學生進行交流。這樣的網絡教學平臺僅體現了其作為網絡存儲空間提供課程教學資源的“靜態”網站作用，而未能充分發揮其網絡教學和師生平等交流的“動態”互動平臺作用。另外，由于現有網絡教學平臺缺乏對教學資源的分類設置以及對學生自主學習的引導，體驗感不強，學生登錄網絡教學平臺一般只為了完成教師布置的課程任務，很少主動去了解并使用平臺上的其他功能，未能真正體現出網絡教學平臺的引導和互動作用。網站統計數據顯示，教學平臺從建設以來的訪問累計量僅為1.6萬人次。
3.教學理念在設計上與教學資源及網絡教學平臺不相匹配。目前的課程教學模式主要是以教師教學為中心，教師來安排和組織學習，學生的學習方式單向、被動。雖然在《地理信息系統原理》課程學習中加入了案例實踐教學，增加了課堂互動性，但在課程整體設計上缺乏對學生的興趣培養，未能真正提高其解決實際問題的能力。在課程教學的培養目標的設計上缺乏細化，對學生課外學習的引導明顯不足，導致其學習形式層次單一；課程教學方法缺乏興趣引導，未能充分調動學生學習的積極性，以致學生不能很好地使用相關的教學資源和網絡教學平臺來進行自主學習。
二、建設基于CDIO工程教育模式的多源《地理信息系統原理》教學資源
針對筆者所在院系目前《地理信息系統原理》教學存在的主要問題，課程組將借鑒CDIO工程教育模式，以任務驅動、項目引導的教學方法為理念，細化課程知識體系中每一部分的培養目標，通過具體項目來引導，以孕育、設計、實施、動作為一個完整的過程進行教學，從而提高學生的學習興趣，引導學生充分利用教學資源及網絡教學平臺進行自主學習，培養學生的實際能手能力，提高其解決實際問題的能力。
其首要目標就是要構建多源的教學資源。對教學資源進行一體化教學設計，將各種教學資源相互配合、相互補充，注重教學資源的實用性，盡量提供優質的教學資源，發揮整體優勢以滿足學生需求。在網絡教學平臺的教學資源建設上，根據學生的具體需求，對課程網站的欄目劃分和資源存儲進行科學合理的歸類，以方便學生檢索、查詢和學習。對課程網站中教學資源、教學材料和個人資源等部分進行細化，不僅僅按教學章節提供相關學習資料，而且增加以不同的專題內容為主、以不同層次和應用方向的工程項目為導向的知識模塊，多層次、多角度構建學生的自主學習資源。
在繼承傳統教學資源的基礎上，發展新型教學資源，細化課程每個章節的核心知識點、難點和重點，如空間數據抽象、空間數據模型、柵格數據疊加分析等知識點。采用微課方式，圍繞某個知識點或教學環節開展簡短、完整的教學活動，錄制微課視頻，讓學生可以在空余時間對自己感興趣的內容進行自主學習。發動學生積極參與教育教學資源的開發，在教學資源網站上開設“學生園區”，將他們制作的優秀課件、動畫、視頻、實踐項目、3S競賽項目等，分類整理為教學資源，以增加教學資源的活力。
此外，在課程資源的建設上，除了要以工程項目為導向，還應注重課程特色、專業特色、資源特色，通過不同的學習專題方式構建特色教學資源，把基本原理與具體特色應用結合起來。同時，還應注重對教師課程網站資源建設能力的培養，增強教師應用現代教育技術的主動性和自覺性，通過課程組教師之間的分工協作和相互交流，構建出豐富且適用性強的教學資源庫。
三、建設交互性好、體驗感強的網絡教學平臺
針對目前學生在課程網站上僅進行被動學習的現象，探索對網絡教學平臺建設的改革，通過多樣化和多角度的學習方式以調動學生自主學習的熱情。目前《地理信息系統原理》課程網站學習活動主要是“單向”的活動，除了課堂互動，教師很少通過網絡與學生進行交流。針對這一現象，可通過增加網絡平臺交互環節，鼓勵學生結合實際，恰當地表達自己對GIS基本知識的理解和運用，教師通過網絡教學平臺及時回復和平等交流。可以通過授課老師的引導、激勵等方式培養同學自主學習的習慣，如根據專題學習情況、學習筆記、學習提的問題、回帖數量、質量等進行評分，計入課程平時成績；增加交互性學習專題、作業等，利用向導式的學習方式，讓學生必須通過回答問題才能進入下一步學習等方式，養成學生自主學習的習慣。在目前網絡教學平臺師生及時交互功能較弱的情況下，也可通過其他即時通訊軟件，如QQ、MSN等方式，建立課程學習群或討論組，搭建師生之間及時交流和溝通的渠道，并在各種交流對話中，通過資源網址鏈接方式引導學生通過網絡教學平臺進行交流和學習。
此外，還可在課程網站平臺開設“課程討論”和“問題答疑”專區，根據目前GIS技術熱點、GIS應用熱點、課堂講授中的難點，或是師生自己關注的與課程相關的問題等發表新話題，讓同學們積極參與，通過話題討論、交流，達到深刻理解問題的目的，同時也培養自由、平等交流的學術氛圍，調動學生學習積極性，增強師生在網絡教學平臺上的互動。通過網絡教學平臺可以靈活地對學生學習進行評價，充分肯定其在學習和解決實際問題過程中所表現出的能力，培養其創新精神和自主學習熱情。通過開辟“課程問卷”專區和對網絡平臺的各種統計，及時評價課程網站的使用效果，分析不足，收集學生反饋意見或建議，更新和優化教學資源，不斷完善課程網站平臺。
通過對筆者所在院系《地理信息系統原理》網絡教學平臺的改進，每學期訪問達到2.6萬人次，提升了網絡教學平臺的吸引力。
四、設計與教學資源和網絡教學平臺相匹配的教學理念
由以教師教學為中心、教師來安排和組織學習，向以教師課堂教學與學生課下自主學習相結合的設計理念轉變，借鑒CDIO工程教學模式，對課程教學模式進行一體化設計，以任務驅動、項目引導為教學方法，向學生提供多角度的學習方式，引導其利用多源的教學資源進行自主的興趣學習。
課程學習開始，讓學生明確本課程學習的要求、目標和考核標準，對于具體的知識點，以具體應用實例作為引導，剖析其實現的基本原理，引導學生培養分析和解決實際問題的能力。為課程學習布置具體實際項目，如地質災害評估及預警、農業氣候區劃等具體應用課題，讓學生明確項目最終目的，在理論知識點的學習后，將其應用到實際項目的相關部分；劃分課程項目小組的時間項目任務并提交報告，以增強其實際動手能力和團隊協作能力。針對學生水平的差異和興趣方向的不同，對課程作業、任務以及課程項目設計劃分不同的層次，提供多元且靈活的學習方式，如劃分基礎性作業、增強性作業、應用性作業和開發性作業等不同類型，讓學生根據自身情況和要求選擇完成，增強其自主學習的積極性和創新性。讓整個教學模式都以項目設計為核心，對教學資源、網絡教學平臺和教學方法進行一體化設計，形成一個互相融合、互相影響的有機整體，從而制定出符合專業特色的工程教育模式。
五、結論
傳統的教育資源和缺乏互動的教育模式，早已不能滿足現代高等教育的教育要求。本文以CDIO工程教育模式理念為基礎，從一體化的設計原則出發，針對《地理信息系統原理》課程教學資源的構建、網絡教學平臺的建設管理和與之相匹配的教學理念的設計三個方面，提出了教學改革的具體實施建議，期望能在相關的學科基礎課程和專業課程的教學改革中起到了借鑒作用。具體的改革實施建議有待在后續的實際應用研究中檢驗和完善。
參考文獻：
地理信息系統及應用范文3
關鍵詞：地理信息系統；電力系統自動化；應用
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A
目前狀況下，我國的電力系統已經逐步完善，自動化程度越來越高，在發電、輸電、變電、配電以及用電這五個方面都有了較大程度上的進步。而我國幅員遼闊，這五大資源的分布范圍相對較廣。因此，在地理空間區域之內分布的數據對于電力企業來說就顯得十分重要，電力企業將其作為應用的主要核心對象，這樣一來，就可以促使電力系統自動化的正常運行，并由此對其中的各項功能予以實現。地理信息系統技術在電力系統自動化中的應用，主要表現在兩個方面：其一，通過對地理信息系統技術進行有效的運用，可以為相關的電力企業提供一個管理及運用平臺；其二，對于電力企業來說，可以使其電力系統自動化之中的各個系統得到有機的集成，主要有管理信息系統以及企業資源規劃系統。由此可見，地理信息系統技術在電力系統自動化中的有效應用，有著十分重要的現實意義。
1 發展狀況
近幾年來，計算機技術發展迅速，尤其表現在硬件以及軟件的發展之上。計算機用戶數量逐漸增加，這為地理信息系統技術在電力系統自動化之中的應用提供了良好的環境。早期，地理信息系統技術在電力系統自動化中的應用較為局限，僅僅是將地理信息系統作為相關的數據處理工具。但是，隨著計算機技術的發展以及用戶數量的逐年上升，新型的地理信息系統逐漸被建立起來，并且這一系統主要是基于客戶、服務器之上。
2環境的配置原則
要想對地理信息系統技術在電力系統自動化中應用的有效性進行保證，就必須優化選擇出適應程度高、針對性強的系統環境。所以，在確保電力系統自動化設計要求的前提下，應當盡量選擇一個相對較好的系統環境，這就要求所選擇的設備與軟件具有較高的質量與較強的穩定性。一般情況下，系統的環境配置原則需要滿足以下幾個方面的條件：①保證系統運行的穩定性，同時，所選擇的設備以及軟件具有較高的性能，只有這樣，才能使得系統運行保持在一個較高的效率至上；②具備較強的網絡互聯能力，能夠與局域網以及廣域網進行有效的聯接；③所選擇的設備以及軟件兼容性較強，且在價格方面具備一定程度的優勢；④具有較高的可擴展性，只有這樣，才能使得相關設備在長時間運行的情況之下仍然保持高效率；⑤具有非常高的安全性能，這樣一來，就可以為系統以及系統之中的相關數據提供一定程度上的保障。綜上所述，在選擇系統環境之時，一定要注意參考以上的幾個條件，只有這樣，才能保證地理信息系統技術在電力系統自動化中應用更為穩定、可靠、有效。
3硬件環境
一般情況下，用戶的請求數量加多，且時間間隔較小，這就給服務器提出了更高的要求，要求服務器具有非常高的處理能力。因此，必須選擇配置極高的計算機來作為系統的服務器。而從客戶端的角度來看，它的工作較為簡單，僅僅只需對一些簡單的操作進行執行。所以，用于客戶端的計算機并不需要十分高的配置，即使所配備的計算機性能相對較弱，也能完成其分內的任務。然而，對客戶端而言，它主要是作為瀏覽器來進行使用，因此對于其顯示器的選擇必須十分重視，因為一個性能較高、適應程度較高的顯示器將會在很大程度上提升瀏覽的效果。
4網絡環境以及軟件環境
軟件環境的配置與硬件環境的配置同樣重要，在整個環節之中也發揮了十分關鍵的作用。對于地理信息系統來說，它所訪問的數據數量十分龐大，因為只有這樣，才可以保證其功能順利實現。這在空間的顯示以及分析之上表現的尤為突出，因為在進行這一操作之時必須要訪問數量非常龐大的數據，才能達到理想的效果。所以，系統的網絡環境以及軟件環境都必須具有較高的暢通性。
5功能模塊
地理信息系統技術在電力系統自動化中的應用主要存在著四個功能模塊，分別是地圖管理功能模塊、輔助做圖功能模塊、設備管理功能模塊以及電網分析功能模塊。下面我們對這四個功能模塊進行分別闡述。
5.1 地圖管理功能模塊
這一功能模塊的主要作用是實現對于電子地圖的有效編輯以及對龐大圖庫的有效管理。對于圖庫的管理來說，它所包含的內容十分廣泛，主要有：①將相關的圖件矢量化；②圖片格式的轉換，要保證轉換的便捷性以及準確性；③地圖、分析圖的有效繪制，如果出現一定程度的誤差，還要求這一功能模塊具有誤差矯正的功能；④圖幅的無縫拼接以及投影變換。
5.2 輔助做圖功能模塊
這一功能模塊的主要作用是對相應的電力網絡進行可靠而有效的管理，通過這種管理，可以將電力網絡進行直觀的反映，且具有較高的及時性、便捷性以及形象性。同時，這一模塊可以對網絡元素進行一定程度上的分析，然后根據分析設計出一套與之相對應的屬性數據庫，并為用戶提供各種各樣的網絡輸入手段。這主要包含了兩個方面：一方面，提供給用戶手動輸入的方式，且輸入方式具有一定的便捷性；另一方面，在提供手動輸入方式的同時，也采取了外掛數據庫方式，通過這種方式可以實現對大量的數據進行批量的數據輸入操作，極大的便利了用戶以及電力企業。
5.3 設備管理功能模塊
通過這一功能模塊，運用各種輔助工具，對多種數據進行有效的管理，這些數據主要包括基本臺帳數據、缺陷數據、檢修數據以及故障數據等。在將數據有效的管理之后，這一功能模塊對模糊地名進行一定程度上的定位，并在電力網絡規定的范圍內進行區域的劃定，由此實現對相關設備類型的有效指定以及檢修條件的構造。這樣一來，一旦確定了指定的目標，就可以簡單、方便、快速的進行目標尋找。
5.4 電網分析功能模塊
這一功能模塊的主要作用是進行輔助決策，在相應的系統之中，如果電網圖已經存在，那么通過這一功能模塊，就能夠實現一系列的操作，主要有拉閘停電分析、阻抗計算、可靠性計算等。這樣一來，系統就可以提供一定的依據，決策者通過對這些依據進行一定程度上的分析研究，進行科學決策，并最終確定方案。
結語
目前狀況下，我國的電力工業取得了較大程度上的進步，自動化程度越來越高，有利于國民經濟以及人民生活水平的提高。隨著我國電力系統的逐漸完善，地理信息系統技術在電力系統自動化之中有了越來越廣泛的應用，本文主要針對地理信息系統技術在電力系統自動化中的應用問題進行一定程度的研究與分析，主要從發展狀況、環境的配置原則、硬件環境、軟件環境與網絡環境以及功能模塊五個方面來進行具體闡述。在功能模塊之中，主要介紹了地圖管理功能模塊、輔助做圖功能模塊、設備管理功能模塊以及電網分析功能模塊。希望我們的研究能夠給讀者提供參考并帶來幫助。
參考文獻
[1] 王宇，王東. 地理信息系統GIS技術在電力系統自動化中的應用[J]. 黑龍江電力， 2007（5） .
地理信息系統及應用范文4
關鍵詞：基礎地理信息；概念；作用；應急對應方案
中圖分類號：B811文獻標識碼： A
基礎地理信息系統應主要由計算機硬件及網絡環境、軟件環境、技術標準體系、管理體系、數據庫等構成。建立一個以網絡技術為支持的地理信息系統、要以數據庫技術以及基礎地理數據為基礎,以便更好地為決策者針對突發事件提供輔助決策的信息系統。
一、基礎地理信息系統的概念
基礎地理信息系統將以基礎地理信息中心作為網絡中心，其它各技術部門、機關、管理處、質量檢查站等為網絡節點，構成一個C/S網絡結構。硬件以微機為主，網絡中心使用部分服務器及工作站，設備包括繪圖儀、掃描儀、打印機、光盤機、數字化儀等。
2、 數據庫要求
數據庫是系統的核心。一套成熟的基礎地理信息系統的數據庫部分包括：（1）管理數據庫：行政辦公、人事檔案管理、財務管理、質量監督管理、技術管理等數據。（2）技術數據庫：所有的技術標準、設計書、技術文檔說明等。（3）1/25萬數據庫：是全國1/25萬數據庫的分庫，包括地形、地名、數字高程模型、景觀影象四個部分。（4）1/5萬數據庫。（5）1/1萬數據庫及基礎數字地面高程模型。（6）1/5千數據庫（重點地區）（7）數字正射影像庫。（8）大地測量成果數據庫。（9）境界數據庫：包括國界、省界、地區界、市界、縣界、鄉界、村界、屯界等。（10）其它專題數據庫：如綜合區情地理信息系統(9202)專題等。
3、空間數據庫的維護
實現空間數據的入庫、更新、管理、配置等功能,如基礎地理信息數據的組織、數據入庫、權限控制、圖層管理、索引圖配置、元數據錄入、修改、檢索、瀏覽和維護
4、技術標準體系
系統應具有統一完整的技術體系，如數據采集標準、數據交換標準、數據建庫標準、數據質量檢查與控制標準、數據更新標準、數據使用標準等。技術標準應采用相應的國家標準和行業標準，當沒有國標和行標時，可按國標和行標的建標指導原則建立自己的標準。此外，還應有一批訓練有素的技術干部作為系統的支撐。
二基礎地理信息在應急系統中的作用
基礎地理信息在應急指揮系統中的應用主要有三種類型的數據:數字線劃圖(DL G) 、數字正射影像圖(DOM) 、數字高程模型(DEM) 。數字線劃圖有拓撲關系與屬性數據,可作為人口、資源、環境、交通、警情等定位基礎、空間分析及各種查詢。數字正射影像圖具有直觀性、可判讀性和可測量性,可作為系統的背景數據參與分析。數字高程模型表示地面的起伏情況,在系統中可提供與高程有關的分析。
三基礎地理信息在應急系統中的表現
提供豐富的多比例尺、多種類型、多時態的基礎地理信息的可視化圖形表現,提供多種數據類型的復合表現 ,提供豐富的GIS 查詢工具,幫助系統決策者對所關心的空間區域的地理現狀有一個全面完整的認識。具體功能如下: ①地圖瀏覽:放大、縮小、漫游、縮放到全圖范圍、前一視圖、后一視圖、縮放到選擇集。②圖層控制:圖層的分類控制(顯示/ 隱藏) ,分別按專題、圖層、當前可視圖層,提供三種級別的圖層控制操作。③定位:查詢結果定位、鷹眼圖定位、專題定位。④查詢:關鍵字精確查詢、關鍵字模糊查詢、點擊查詢、單圖層查詢結果及簡單列表窗口、多圖層查詢結果及層次列表窗口;查詢模型可針對查詢數據源、字段類型靈活定制。⑤選擇:點選擇、線選擇、矩形選擇、圓選擇、多邊形選擇、清除選擇集、清除圖形元素、縮放到選擇集等功能。⑥量測:距離量測、面積量測。
采用GIS 工具及建立的模型庫,利用GIS 的分析功能,進行基礎地理信息的綜合統計、分析,提供應急應對方案。具體功能如下: ①綜合熱點分析:針對任何關注的區域,提取該區域相關的所有支持地理空間信息及相關的統計信息,以層次化結構進行展示,為輔助決策提供支持。②統計報表:查詢結果輸出到報表、用戶自定義統計、統計結果輸出到報表、用戶自定義報表、報表打印輸出。③地圖輸出:窗口范圍地圖打印輸出,任意區域范圍地圖打印輸出、打印預覽、打印設置、地圖整飾、地圖輸出到圖片。④外部數據導入:按一定規則導入數據庫,在客戶端可以查看,并能與其他信息一起進行分析。⑤模型分析:根據專家庫,建立各種選擇產生結果模型。
地理信息系統及應用范文5
關鍵詞多媒體技術，地理信息系統，空間數據，屬性數據，區域分析，數據模型
現今由于多媒體技術的迅速崛起和高速發展，越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術.如果將多媒體技術應用于地理信息系統(geographicinformationsystem，簡稱GIS)軟件中，勢必大大增強GIS信息的表現能力，擴大GIS的應用領域.那么怎樣將多媒體技術應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計寫作科技論文：其一是怎樣將多媒體數據溶于GIS數據庫中，并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能；其二是在應用過程中，怎樣實現多媒體的播放功能.以下就這兩個內容及其應用前景談談我們的看法.
1多媒體數據的有效管理
通常，應用軟件中的多媒體數據有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數字化到數據庫當中，播放時從數據庫中取數據；另一種是播放時，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數據庫又分為空間數據庫和屬性數據庫，即我們可根據媒體數據的特性或應用軟件的要求將多媒體數據分別溶于空間數據庫和屬性數據庫中.
1.1GIS數據庫中多媒體數據的管理
1.1.1GIS空間數據庫中多媒體數據的管理目前，多數GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態的，實際上，很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態GIS(temporalGIS).時態GIS的組織核心是時空數據庫，即設計一個合理的時空數據模型是建立時態GIS的關鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態GIS產品的時空數據模型，一但時空數據模型的研究有所突破，不僅能解決時態GIS的應用問題，還將解決空間數據庫中動畫數據的管理問題，即可通過使用動畫技術來實現在屏幕上動態播放時空過程.如動態顯示衛星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.
有關時空數據模型，張祖勛［1］提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區域中每個狀態的全部信息，而只存貯某個時間的數據狀態(稱為基態)以及相對于基態或鄰近狀態的變化量.在此基礎上，建立分級索引，以便能快速找到所需的時空過程的數據.
要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個問題，一個是如何建立索引；另一個是如何設計用來描述兩個狀態變化量的差文件.
關于建索引的問題，筆者認為：基態，亦a,b,c,d分別表示時態GIS的4個時期；T.時間軸；t0,t1,…,tn分別表示時態在GIS某個時期的n+1個時態，其中tn為基態，即“現在”時態一次數據狀態——“現在”時態總是變化的，每產生一個新的現在時態，就應生成一個現在時態與前一次時態的差文件，同時根據現在時態所處的時間位置來決定是否產生新的索引差文件.以四叉樹為例，如圖1所示，當n為2i(i=2,3,…)的整數倍時，就需產生tn-2i～tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對任一時態的檢索速度，可將tn-2i+1～tn-2i的索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個數正好比新建的索引差文件個數少一個.
關于差文件，筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態的目標信息進行異或而產生的，這意味著差文件包含有兩類目標信息：一類是前一時態有而后一時態無的目標信息；另一類是前一時態無而后一時態有的目標信息.為了能根據差文件快速、連續地由一個狀態到過去另一狀態或最近另一狀態進行檢索，應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區分.(2)兩個狀態之間目標變化應是有對應關系的，即01(目標從無到有)；10(目標從有到無)；1N(目標從一個變成多個)；N1(目標從多個變成一個)，以及目標空間信息無變化，屬性信息有變化；目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索，在差文件中應將兩類各目標之間的對應關系予以標明，當然，這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數據庫模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關系信息組成，差文件中應將每個目標這3種信息之間的關系予以標明.
1.1.2GIS屬性數據庫中多媒體數據的管理有些GIS的應用中，認為多媒體數據是一種特殊的專題屬性數據.怎樣選擇多媒體數據的數據模型，使得既能遵循其自身特點，又能有效地建立起它與空間數據的聯系，是多媒體技術在GIS應用中的關鍵所在.
目前，多數GIS屬性數據庫使用的是關系模型.為能將關系模型應用于多媒體數據管理系統中，就必須對現有的關系模型進行擴充，使它不但能處理格式化數據，也能處理非格式化數據.楊學良［2］就這個問題提出了3種技術策略：將多媒體數據文件名作為關系中元組某列(或屬性)；將每個元組作為一個完整文件保存；元組中存貯格式化數據以及非格式化數據的引用項，而非格式化數據單獨存貯.
對比這3種技術策略，第一種技術策略方法簡單、容易實現，適宜于對多媒體數據進行播放.第二、三種技術策略雖然能夠實現并發控制和恢復，以及實現對多媒體數據進行編輯和拮取的應用，但由于此兩種技術策略將每個元組所對應的空間目標的專業屬性和多媒體屬性混在一起，這既增大了應用程序設計的復雜性，又不利于那些只需使用空間目標的專業屬性的一些應用的實現.為此，我們認為，在第一種技術策略的基礎上，增加一個或多個屬性項，用于存放多媒體數據的文件信息和數據流信息，當我們需要對多媒體數據文件進行特殊應用時，可根據文件信息和數據流信息對多媒體數據文件進行操作.
1.2GIS區域分析中多媒體數據的生成
多媒體數據生成的另一種方式是在GIS應用中，邊統計、分析運算，邊生成結果數據——多媒體數據.
1.2.1空間分析中多媒體數據的生成空間分析是一組分析結果依賴于所分析對象的位置信息技術［3］，因此，空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有：地形分析、疊加分析、緩沖區分析和網絡分析等.
為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結果，我們可用虛擬現實技術來實現.所謂虛擬現實［4］是一種由計算機生成的高級人機交互系統，即構成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環境，使用者通過專門的設備可在這個環境中實現觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感.比如，可用虛擬技術來觀察地形分析或網絡分析得到的空間效果，使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等，使觀察對象隨使用者的操作而動態旋轉.此時以動畫形式顯示的媒體數據隨使用者的操作產生并顯示.
1.2.2統計分析中多媒體數據的生成統計分析就是用數理統計方法開展區域分析.數理統計方法主要有：統計特征值、研究兩種或多種地理現象之間的相關分析，通過一組實際觀測數據分析系統變量之間因果關系的回歸分析，以及主成分分析等.
為了更加形象化，我們可以將數理統計結果以直方圖、曲線、曲面或區劃圖表示，甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者，還可以配上解說詞，以增加系統的感染力，而表現這些現象的媒體數據是在統計分析之后由系統自動生成并播放的.
2GIS應用系統中多媒體功能的實現
在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現，首先是受GIS應用軟件自身開發平臺的限制.多數情況下，GIS應用軟件的多媒體開發平臺宜選擇編程語言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS應用軟件相結合.一旦多媒體開發環境確定下來，那么怎樣實現區域分析中多媒體功能
2.1空間數據庫中多媒體數據的播放
由前所述，空間數據庫中存貯的多是各期間的時空數據，這些數據的結構與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以應用程序不能直接調用MCI函數和API函數，必須根據時態GIS的空間數據庫結構，設計一個相應的動畫播放程序來實現動態顯示功能.
下面簡述動態顯示時態GIS中ti～tj狀態的算法步驟(0≤i≤j≤n，其中n為現在時態).(1)由基態開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態信息.(2)顯示ti狀態信息.(3)根據ti差文件，擦除ti狀態有而ti+1狀態無的信息，顯示ti狀態無而ti+1狀態有的信息.(4)i+1i.(5)當i＜j時，轉(3)；否則結束.
如果用上述算法來實現動態顯示時空過程，還有很多細節需要設計.首先，在(1)步驟，從基態開始，逐級逐步檢索，每檢索到一個狀態差文件，就需根據差文件來生成該狀態信息，直到ti狀態處；其次，在(3)中，需要用到動畫技術，擦除前一狀態信息實質為恢復該處顯示內容，而顯示后一狀態信息之前，需保存后一處信息內容，再予以顯示新狀態信息.
2.2屬性數據庫中多媒體數據的應用
一般來說，多媒體數據主要應用于兩個方面：一個是簡單播放；另一個是對多媒體數據進行編輯和拮取.對于前者，只要使用MCI函數或API函數按屬性數據庫中其他屬性的要求進行播放；對于后者，這就要求程序員熟悉多媒體數據文件格式RIFF，根據多媒體數據的文件信息和數據流信息，通過調用多媒體文件輸入/輸出函數來實現多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.
3多媒體技術在GIS中的應用前景
(1)實現資源信息的科學管理，提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數據信息形式，而在管理空間信息的同時，對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放，大大增加了信息的表現能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身，會豐富教育、娛樂軟件的內容及表現手段.比如有關地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統.GIS和多媒體技術合為一體的這類系統會比以往的信息系統更具有表現力.比如房地產公司的銷售系統，既能表明所售住房的空間位置，又能從中檢索其住房環境及內部結構，而且可以動態地刪去當天已售出的房子，給出不同價格等；旅游導游系統，可以在為觀光游客制定導游路線時，就能對不同地方的景點產生身臨其境的感覺.
總之，將多媒體技術和GIS技術相結合，是計算機應用領域的一個發展方向，它會改變人們的工作、生活、思維方式，推動信息社會的前進.
參考文獻
1張祖勛.時態GIS數據結構的研討.測繪通報，1996,(1):19～21
2楊學良.多媒體計算機技術及其應用.北京：電子工業出版社，1995.138～139
地理信息系統及應用范文6
根據國家退耕還林有關政策，積極治理現有坡耕地，對25度以上的坡耕地實行有計劃地退耕還林還草，不但有利于中西部的環境保護，而且對調整農業結構、提高農民收入有積極意義。因此能否為各地、市、縣準確提供轄區內各種坡度的土地分布以及土地坡向情況，是能否客觀制定該區域農業規劃和退耕還林還草計劃的關鍵；然而傳統的手工圈繪和主觀的''''估計''''水份太多，實地丈量不但勞民傷財而且精度低下。
我區廣大的測繪工作者多年來為廣西的國民經濟建設做了大量前期性、基礎性的工作，他們測制的1：25萬、1：5萬、1：1萬的基本地形圖為解決這一難題提供了物資基礎；特別是近年來GIS（地理信息系統）技術的發展，使得這些可貴的資料在數字化處理之后日見增值，為準確、快速、低成本地獲取地表的各種統計數據提供可靠的依據。
廣西基礎地理信息中心在為區黨委、區政府制作的《廣西綜合區情地理信息系統（9202工程）》之西部大開發專題中，使用美國ESRI公司生產的GIS軟件――ARC/INFO軟件為東蘭、樂業縣制作了數字地面模型，進行三維地形表面分析和坡度量算統計，取得了準確客觀的成果。
2、工作流程
在ARC/INFO中，管理、組織、存儲數據最基本的單位是圖層（coverage），一個圖層相當于一個專題圖，包含了地物的空間位置信息和屬性信息。利用ARC/INFO進行土地坡度坡向高程的分布統計的工作流程如下：
1、利用國土資源調查結果，提取耕地信息，在ARC/INFO中生成耕地圖層，給不同耕地分類賦予不同的屬性；
2、獲取該地區的DEM數據（DEM即數字高程模型，就是在一個地區范圍內，用規則格網點的平面坐標（x,y）及其高程（z）描述地貌形態的數據集）；
3、分別生成坡度分布圖層、坡向分布圖層和高程帶分布圖層；
4、將耕地圖層與坡度圖層、坡向圖層、高程帶圖層分別疊加分析，得到耕地的坡度、坡向、高程屬性；
5、進行面積統計，疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖。
3、坡度、坡向和高層帶分布圖生成
坡度、坡向、高程帶圖層利用ARC/INFO的TIN模塊，由DEM（數字高程模型）數據生成。
3.1DEM數據獲?。?/p>
目前常用的獲取DEM數據的方法有兩種：
用航天、航空遙感影像立體像對提取DEM；
用現有地形圖掃描數字化等高線，獲取高程數據生成DEM。
用航天、航空遙感圖像立體像對生成DEM，最大的優點是數據更新快，但購買影像費用高；用高程數據生成DEM，精度高于立體像對生成的DEM，但更新慢，周期長，僅對高程變化不大的地區適用。目前區測繪局具有的南寧市1：1000DEM數據由航空遙感影像立體像對生成；全區1：25萬、1：5萬DEM和部分地區的1：1萬DEM數據則由高程數據生成。
用ARC/INFO生成DEM的方法是：數字化地形圖，獲取高程數據，包括高程點、等高線、軟斷線（如邊界線等）、硬斷線（如河流、山脊、陡崖線等），生成TIN（不規則空間三角網，一種描述地形表面的方法），再由TIN內插成DEM。ARC/INFO軟件生成的TIN對點、軟斷線、硬斷線有不同的插值處理方法。根據筆者對ARC/INFO和國產軟件GEOTIN的對比試驗，ARC/INFO軟件生成的TIN在更大程度上擬合實際的地型，不足之處是加特征點的過程較為繁雜，生產時間較長。
3.2坡度圖、坡向圖、高層帶圖生成：
在ARC/INFO中，坡度、坡向是這樣計算的：DEM上每個格網點的坡度由相鄰8個格網點計算而成（圖1）。高程的最大變化率即為該部分表面的坡度。坡向為用于計算坡度的那條線的方向。
圖1DEM格網點坡度的計算
運用TIN模塊的分析功能可計算坡度、坡向和高程帶，使用命令的關鍵是建立好坡度、坡向、高程帶的分級定義查找表（LOOKUP-TABLE）。以坡度查找表為例，根據坡度分類的要求定義如下：
DEGREE-SLOPESLOPE-CODE2162153254905對應的坡度分類：(0°~2°)（2°~6°）（6°~15°）（15°~25°）（25°以上）
圖2為利用DEM生成的圖形
4、圖層疊加：
GIS強大的分析任務之一是將獨立的特征類型合為一個新的特種類，代表了兩個輸入要素類的合并后的情況。圖層疊加，是將土地利用圖與坡度圖、坡向圖、高層分帶圖依次疊加，可研究它們之間的共同區域。運用OVERLAYEVENTS命令可進行疊加分析。
5、面積統計：
圖層疊加后，根據各種分類條件提取耕地，可得到耕地按坡度、坡向、高程帶的分布圖，利用ARC/INFO的面積計算功能進行面積統計。
精度情況：據清華大學人居環境研究中心黨安容等人研究，經國家測繪局驗收的1：25萬的數字地圖（高程精度為25米），在用于分縣土地坡度分級計算時，最小誤差是0.9%，最大誤差為4.9%[1]，適合省級農業部門制定宏觀規劃。如果利用即將完成的全區1：5萬DEM和已經完成的1：1萬DEM（西江流域），將得到更高的精度，適合縣一級及縣以下農業部門制定本縣、本鄉的部門農業規劃。
值得注意的是，在坡度較大的地區，平面面積與三維地形表面積相差較大，筆者利用1：25萬高程數據生成的DEM計算東蘭縣平面面積為2438平方公里（國土部門公布的數據：2434平方公里[2]），曲面面積為3437平方公里，平面面積與曲面面積相差較大。東蘭地處大石山區，山嶺綿延，河谷深切，地形起伏較大，利用ARC/INFO的表面積計算功能統計面積應該更為合理。
6、輸出專題圖：
對生成的各種分布圖按照需要疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖輸出。筆者在《廣西綜合區情地理信息系統（9202工程）》之子系統建設中，利用WebGIS將退耕還林試點縣東蘭縣、樂業縣的坡度圖制成網絡電子地圖（圖3），可供局域網上瀏覽和查詢。
圖3東蘭縣1：25萬坡度類型圖
摘要耕地的坡度、坡向、高程是決定耕地質量的重要因素，及時準確地提供坡耕地的分布情況，對于退耕還林工作的規劃是很有必要的。本文以ARC/INFO軟件為例，著重就如何在地理信息技術條件下，通過建立數字地面模型，進行地形地表分析，解決土地坡度、坡向的分布統計進行討論。
關鍵詞ARC/INFODEM（數字地面模型）土地坡度面積統計
【參考文獻】
1、黨安容毛其智王曉棟.《遙感與地理信息系統在人居環境可持續發展研究中的應用》.ARC/INFO暨ERDAS中國用戶大會論文集（2000）
