地理空间数据可视化概念精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的地理空间数据可视化概念主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：地理空间数据可视化概念范文

关键词：数字测图；可视化； 空间数据库；野外测量

前言

虽然航测、遥感等技术的发展为空间数据的获取带来了革命性的变化，但是在空间数据采集、动态更新，特别是在城市建设所需的大比例尺空间数据获取方面，野外实地测量的地位还是不可动摇的。为此，近几年的数字测图技术、测图软件等发展比较迅速。同时，随着地理信息系统（GIS ）的发展，数字测图日益成为GIS重要的数据来源，许多数字测图的后期工程都要求建立GIS数据库。

由于目前的测图方法和绘图软件主要还是面向传统图形应用，数字测图成果与GIS 数据要求还存在一定的差距。数字测图系统所提供的电子数据与GIS数据之间的无缝接轨是当前亟须解决的难点问题之一。一方面我们拥有大量的线划数据（如DXF格式数据），另一方面许多GIS系统数据匮乏。虽然许多测图软件系统正在努力向成图、建库一体化靠拢，但效果不佳。目前的数字测图理念还是基于实现《图式》所要求的可视化效果为主，只是在要素分层、数据编码等方面给予了一定的重视，对属性数据采集、空间数据完整性的认识缺乏足够的重视。为此，本文提出了一种以GIS 建库为核心的数字测图模式，即“GIS采集前端― GIS数据编辑与建库―图形编辑”。在这个流程中，首先按照GIS的理念采集空间和属性数据，建立GIS数据库，在此基础上按照《图式》要求最终完成图形的可视化编辑。

野外数字化测图的发展

传统的测量仪器和测量方法是靠人来对准目标、读数、记录，然后将这些数据解析到图纸上。随着测绘仪器的进步，测量方法、成图模式也发生了根本性的变化。从仪器发展看，全站仪、GPS的出现使测量数据的读取、存储实现了数字化、自动化；从绘图方式看，传统的小平板已向内、外业一体化发展；从测量方法看，全站仪、GPS的采用使得测区内控制点和碎部点的精度分布变得更加均匀。

本文主要探讨数字测图的成图模式发展状况。概括起来，数字化测图目前主要存在两种模式，即数字测记模式和电子平板模式 。

数字测图模式，主要是外业测量，内业成图。该模式外业主要由电子手簿或测量仪器记录坐标、编码，同时人工配合画草图，然后将存储的数据和草图交由内业，内业人员将数据读出、在计算机上展点，依据草图将数据连接起来形成图形。这种测图模式比传统测图大大地提高了工作效率，但存在两个方面的问题，一是草图和存储的数据容易出现不匹配的现象，造成外业返工，主要原因是记录数据的测站和绘制草图的移动站之间的不协调；二是内外业的分工，容易产生对草图理解上的差异。另外，该模式下野外数据编码容易出错、草图绘制的信息量难以满足内业作图需要。

电子平板模式，在现阶段，野外现场测图，实时成图。尤其是便携机的出现给数字测图提供了发展机遇。它利用计算机与测站仪器通讯，动态地获取测量数据，在屏幕上即测即显，外业实时成图，实时编辑，纠正错误。该模式能够在野外比较直观地生成图形，大大减轻了内业工作量，同时绘图的质量也有了较大提高。它也有一些不足之处，比如加大了外业的工作量，笔记本电源受时间限制、容易受天气影响，测站缺乏对镜站的了解等。近来出现掌上电脑和嵌入式操作系统，使得镜站指挥测站成为可能，该工作模式可把测站数据通过无线通讯的方式传送到镜站，然后，由镜站工作人员根据实地情况，实现地形地物的即测即绘。

这两种工作模式的共同点就是测量数据和绘制图形的传输介质都由纸质变成了数字形式，但绘图的基本要求还是以传统的纸质绘图要求为准。主要原因有两个，一是野外测绘的直接需求来源于传统的对测量数据的需求；二是对测量结果质量的检查和评定还是以GB/T7029―1995《1：500 1：1000 1：2000地形图图式》为主要检查依据，测绘单位必须首先按照传统的绘图模式完成任务。虽然从数据管理（如分层、编码等方面）正在逐步向GIS靠拢，但从信息量的获取角度看，目前的数字测图成果与GIS之间还有一定的距离。

野外数字测图与GIS建库的矛盾

许多数字测图软件都具有向GIS转出数据的能力，但由于数据格式之间的不一致，转换过程中往往要丢失许多信息，并且转换后的数据编辑工作量非常大。下面主要从数据的获取及存储方式、属性采集、可视化等方面来分析目前数字测图成果与GIS建库之间的矛盾。

1 数据的获取与存储

野外测量时，由于受通视、测点连接次序、分幅等条件的限制，会造成空间目标存

储上的不完整。如图1所示。

图1街道存储的破碎表示

图1 中灵山大街本来是一个完整的空间实体，但所存储的图形却是离散化的多个实体。这些图形实体转入GIS库后处于分段状态，没有空间目标的整体概念。这为建立空间数据库、空间数据与属性数据连接、空间信息查询和分析都带来极大的不便。

测图软件的绘图算法对空间数据存储也有较大影响。主要体现在图形的表达方法上，如图2所示。在图2中，一条曲线采集了4个点表示曲线特征点，（a）为测图软件拟合后生成的图形。如果单单由这4个点代表这条曲线，那么由于在转储数据过程中插值算法的不同就会造成在GIS中的折线表示，差别较大。如图 （b）中的两种情况。这说明不同系

统间空间实体的存储表示上有较大的差异。

图 2 曲线转到GIS中不同的变化

2 属性采集

制图的核心问题是选择什么样的地面景观用于制图，即内容重于技术。在空间对象的选择上，一般还是按照《图式》所要求的内容进行筛选。但在属性数据的筛选上，野外测图和GIS的差距就比较明显了。

属性数据是非空间数据，主要表示空间实体的定性（如名称、类型、特性）和定量（数据和等级）特征。在一般的数字测图软件中，属性数据是通过注记或图形的颜色、线型、大小等方式来表达的，这些内容一般直接通过图形可视化即可表达出来，不需要属性数据库的支持。

长期以来，人们已经建立起了采集属性数据的习惯，即按照《图式》要求进行。但从建立地理信息系统的角度看，这些属性数据远远不能够满足建立各种统计、分析模式的需要。在没有空间数据库支持的情况下，即使采集了属性数据，也不能很好地与实体ID建立有效的关联。

比如建筑物属性数据采集，《图式》要求标注的内容也就名称、材质、层数等，以上数据可以图形或注记的形式表示出来，但该楼的竣工时间、结构形式、用途、所属单位、使用年限等数据却不可能再在图面上进行表示，也是以往测量工作所忽视的。若有意识地采集这些数据，还需要测图软件系统的支持。否则，在建立GIS 属性库时，属性数据和空间数据的对应关系也将是一项非常繁琐的工作

3 可视化

可视化是为发挥人思维能力的创造性而提出的。它既是一种新的技术，也是一种艺术。它的艺术性主要体现在对空间数据的综合以及可视化表达方面。不管图形的比例尺多么大，地面上繁多的事物和现象总不可能全盘搬到地图上去的，人们只能选取表示其中的一部分，即制图综合。在可视化综合时，对象的概括、地物的移位、图画统一协调等综合方法使得空间实体定位特征受到了影响，但为了保持正确的空间关系以及图形的可视化效果，综合是必要的。照此说来，将传统测量绘图的图形直接转换成为GIS空间数据是一种逆向做法它颠倒了GIS数据与可视化图形的关系。

可见，在测量仪器、测绘理念、电子平版软件、国家要求等多方面都存在制约数字测图成果向GIS数据库顺利过渡的因素。笔者认为问题核心是“艺术化的图形与GIS数据模型存在差异”。测图理念可变、数据格式和存储方法可调整，但要数字测图同时满足传统的图形绘制和GIS建库是非常困难的。

以GIS建库为核心的数字测图系统设计

由于GIS数据的分层管理以及属性数据的后台支持，所以人们可按条件随意抽取数据，形成各种专题，传统的纸质图形只不过是基础GIS的空间框架专题罢了。纸图不具备GIS数据灵活优势，它不能进行图层的开关、数据的过滤。与GIS可视化相比，传统的地图制图是空间数据的艺术化产品，艺术化的东西与数据库存储的内容是不可逆的。图形是GIS数据库基础之上的高端产品之一，那种将绘制好的艺术化的图形通过数据格式转换成为GIS 数据库的做法是不太合理的。针对野外大比例尺数字测图提出了一个基于GIS建库的流程，

如图3。

图3以GIS为核心的野外数字化测图流程

在该流程中，共分为3个阶段，即GIS数据采集前端、GIS数据处理与管理、图形编辑制作。其中，GIS前端采集自成体系，它包括坐标采集、数据编码、对象创建与调整、属性表的创建与维护、空间实体可视化等几个方面。它的作用是野外空间数据采集，但与电子平板有两个主要区别。1电子平板是以图形为核心，GIS前端是以存储数据为核心；2电子平板的图形可以直接用来输出，它的可视化功能主要检查、验证测量结果的正确性，而不能作为最终成果输出。由于按照GIS进行数据采集与传统的测图在理念上有一定的差别，利用它进行野外测量时，应建立起GIS空间实体完整性、属性数据与空间数据关系等一些基本概念。该系统采集的数据不用转换就可直接进入相应的GIS系统。

GIS处理平台是与前端相对应的GIS系统，该系统具有数据编辑与修改、质量检查的能力，具有建立空间拓扑的能力，具有空间属性一致性检查的能力，具有数据输出的能力，具有数据管理的能力。它可以是ArcGIS，ArcView，MapInfo等系统的简板，它的作用主要是内业GIS的数据处理。

图形绘制平台是空间数据库的可视化系统，它可完成《图式》要求下的图形绘制。通过该平台的数据综合、数据编辑与处理、可视化效果调整等手段，工作人员可以按照《图式》要求的内容和表示方法将相关图层内容合理地制作成为可以输出到纸上的图形。

第2篇：地理空间数据可视化概念范文

【关键词】GIS技术；煤矿地质测量；信息系统；具体应用

当今社会，以信息技术为核心的知识经济时代，信息技术的飞速发展，由于其广泛的渗透性和先进性，可高效，和谐更好的与传统产业对接。网络和信息已成为数字的基本手段，他们在企业中的应用起着至关重要的作用。由于种种历史原因，我国煤炭矿山企业的信息基础设施十分落后，在粗放阶段煤矿管理，没有统一的信息标准体系和共享机制的矿井生产系统，导致在一个煤矿网络和信息工作落后于时代。矿区作为一个复杂的地理系统，由于其地形变化中，矿体，围岩的影响，结构和围岩压力和采矿活动，以尽量减少由采矿造成的损失，预测，评价的影响，本文将从一些技术方面阐述基于GIS的煤矿地质测量信息系统的应用。

1 地理信息系统

地理信息系统（GIS）是一种存储，收集，管理，和对地球和地理分布的地表空间信息系统数据描述分析。与一般的信息系统不同的是，它收集的信息是基于地理空间分布特征反映了地理实体的结构及其动态变化规律。从学科的角度，GIS是地理地图制图学的一个课题，测量和计算机科学的基础开始发展起来的，具有独立的学科体系；从功能上，GIS与空间数据的采集，存储，显示，编辑，分析，处理，输出和应用功能。

煤矿地理信息系统（煤矿GIS）是用来描述煤矿地质信息，地下环境和设备的应用软件。煤矿地理信息系统可以有效地建立矿山空间数据库，实现矿山的全景显示，动态显示，真实，直观，准确，清楚地表明形成，骨折，矿体与围岩形成，表达的钻井，矿（轴，轴），道路，沟渠，采空区，采空区，采工作面表达形式，配备和各种机械设备，操作空调，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等现象。煤矿地理信息系统可以有效地利用现有的数据对未采区和回采工作面深部及战线，地质构造，矿体，矿床分带的变化及其他开采条件预测。

2 煤矿安全生产地理信息系统的概念及体系结构

2.1 煤矿安全生产地理信息系统

地理信息系统（GIS）是基于地理空间数据库，描述，存储，和空间信息输出分析一个交叉学科的理论和方法，它是地理模型分析方法的使用，多种空间和动态的地理信息系统，及时提供地理研究和决策服务的计算机技术。目前，煤矿安全生产地理信息系统的开发包括两个方面，一是用计算机语言（VB，VC）与其他组合软件（AutoCAD）拥有自己的知识产权信息系统，二是基于地理信息系统的基础上，利用图书馆的两倍的功能的发展，开发专用软件，地理信息系统。而煤矿安全生产地理信息系统是地理信息技术和信息的煤矿安全生产相结合，充分发挥了GIS的功能，实现共享和煤矿安全生产信息资源的应用，地理信息系统在煤矿中的具体应用。

2.2 基本体系结构

煤矿安全信息管理系统是基于Internet，是煤矿安全监察与当代先进的互联网技术需求相结合构造。基础架构主要包括：文本数据库（包括新闻，政策法规，学术论文，煤矿安全监察类），图形数据库和网络。

基于Web GIS技术的支持，集成的地理空间数据和跟踪井下安全实时监控系统，对所有的数据存储在后台数据库的共享和煤矿安全信息网络平台的决定，由空间数据存储平台，安全专业的阳关应用平台和Web协作服务平台是由三部分组成的。基于GIS的煤矿安全管理系统，以安全生产为中心提供的监测，分析，规划，决策。修复系统可分为：安全生产决策管理（的崇山峻岭生产调度系统），矿山地理信息管理系统，全面的煤矿崇山峻岭和网络服务支持系统的质量控制系统。

综上所述，现阶段国内煤矿安全生产地理信息系统的结构主要是由一个安全系统信息库，图形信息库，属性信息数据库，网络支持系统和用户系统，主要通过企业在企业局域网中实现信息共享。

3 基于GIS的煤矿地质测量信息系统的应用

3.1 GIS应用于矿区开采的数据库建立

GIS是空间数据库发展的主体它所管理的数据主要是二维或三维的空间型地理数据，主要包括地理实体的具体空间位置、拓扑关系和属性。对于这些数据的管理GIS是按照图层的方式来进行的，这样的管理方式对地理数据的修改和提取非常方便。

地理信息系统采用野外数字测图、手工和扫描数字化、遥感与摄影测量等多种方式采集空间数据。对于矿区开采沉陷的监测必须要用到矿区的测量数据、矿区的开采方法、地质采矿条件、地质构造等各方面的资料，这些基本上都是外业的数字测图和手工绘制，对这些采集过来的数据进行有效地数据库管理、更新、维护、进行快速的查询和检索，并且使用多种方式输出所需的地理空间信息，以便于对矿区的沉陷情况作进一步的预测。GIS与面向特定领域的专业应用模型相结合，进行有关数据处理、信息管理、空间分析、反演预测、决策支持等已经成为一种需要。综合多方面的因素考虑地理信息系统对于矿区开采沉陷数据库的建立是非常合适的。

利用GIS技术解决矿区开采沉陷中出现的问题具有很大的优越性：首先GIS理论和技术方法是矿区多层空间以及资源环境等动态时空信息的存储、处理、复合、分析与评价的最好方法。开采沉陷所涉及到的数据都是具有空间内涵的数据，GIS的最大特点就是管理处理具有空间内涵的数据，并且GIS的数据库管理功能可以对大量的开采沉陷数据进行统一的管理；其次二维矿图管理是目前GIS技术非常成熟的应用，利用GIS的制图功能可以绘制出矿区开采沉陷监测所需的各种可视化图形。而且GIS的空间查询和分析功能还可以对开采所引起的一些损害进行全方位动态监测并可以确定损害的程度，在采动过程中随时根据监测所显示的资料对开采方案作出适当的调整。

3.2 GIS应用于矿区开采沉陷预测的可视化系统

可视化（Visualization）是对人脑印象构造一种方针，目的是便于人们理解现象、发现规律和传播知识。由于可视化能迅速、形象的表示空间地理信息。传统开采沉陷的预测的可视化方法工作量大并且复杂、预测的速度慢、绘制出来的图形直观效果较差而且精度低，但是利用GIS进行开采沉陷的预测的可视化在传统方法的基础上大大提高了预测的精度和预测的速度。

矿区开采引发的地表变形，可导致地表的土层破坏、平地积水、地面裂缝、周边的山体滑坡和房屋倒塌等现象。利用ArcGIS中的ArcScene对地面沉降预测数据进行模拟和三维动态显示，能够很直观的得出三维可视化图形，也可以进行等值线绘制、任意的剖面图制作、任意的点位变形数据提取和最大变形方向等多种三维可视化随即应用分析，可进行矿区开采沉陷方面的一系列灾害性的后果预测分析。另外可基于ArcGIS的3D扩展模块生成各种地表变形的三维动态场景和三维动态实时可视化，并且可以进行动态演示。

GIS的可视化系统和空间分析功能在矿区开采沉陷的分析中具有着重大的意义。主要有开采沉陷数据的输入与输出、已开采地区的沉陷预测可视化、未开采地区的沉陷预测可视化、开采沉陷数据的管理和开采沉陷数据的可视化输出等。

目前GIS在矿业领域的应用还包括有：矿区不同比例尺的遥感测图、地质勘测、资源管理应用、矿山规划与设计、工程地质应用、环境污染监测、矿区测量控制网建立、建筑物变形监测等各个方面。

4 结束语

矿区作为一个实时动态地区，矿区的开采沉陷必然会引起地表的变形与破坏，GIS作为一种新兴技术融入到矿区开采沉陷中，对矿区的各种变形进行预测、分析与评价，并且能够绘制出各种具有可视化效果的变形曲线和图形，可以说这两者结合起来具有十分广阔的前景。煤矿地质测量空间信息系统，使煤矿地质测量信息采集的多源化、管理的网络、决策支持的智能化，以及与其它系统的集成得到了实现，具有数据收集、分析、处理、储存和等便捷功能，必将成为煤矿企业地址测量工作的重要发展方向。

参考文献：

[1]姜在炳.煤矿地质测量空间信息系统及其发展趋势[J].煤田地质与勘探，2005（4）.

第3篇：地理空间数据可视化概念范文

中图分类号：P23 文献标识码：A文章编号：41-1413（2011）12-0000-01

1测绘发展概述

1.1测绘是社会发展的产物

社会进步和经济发展是人类改造自然的各项社会活动所产生的结果,为了达到预期的目的和更好地开展这些活动,测绘活动应运而生,并随着其它技术的发展而发展。从测量手段来说,最早最原始的目测估计到后来的丈量,直到目前的3S技术,测绘发展经历了一个漫长的历史时期,20世纪30年代后才形成了大地测量、航空摄影测量与遥感、地图制图等3个分支(工程测量只是测量手段用于工程方面)。从测绘产品来说,最早最原始的示意图,后来的单要素图、多要素图,直到全要素地形图,测绘专业是在社会发展需求的推动下,在实现满足日益增长的社会需求中发展的,与人类社会发展和科学技术进步的程度密切相关。

1.2测绘是随着其它科学技术的发展而发展的

由于技术的原因,从古代出现测绘到形成测绘概念经历了较长的时期,直到上个世纪才形成了比较完整的测绘理论和测绘体系(大地测量、航空摄影测量与遥感、地图制图)。此后,测量仪器和设备随着光学、电子学及其技术的发展而进入光学仪器时代、电子仪器时代,传统测绘技术体系延续了几十年。到上个世纪八九十年代,计算机技术及其存储技术的飞速发展,使测绘产品出现了数字化,测绘技术以及测绘产品的应用进入了飞速发展的时期。与此同时,高性能计算机和宽带网络的迅速出现和普及应用,使得测绘从传统的测绘技术体系迅速实

现了向现代数字化测绘技术体系的转变,在不长的时期内实现了基础地理空间数据的数字化获取、处理、管理和分发服务。而且这种体系随着信息化进程将逐步完善,并向信息化测绘技术体系发展。测绘技术发展是与其它科学技术发展水平密切相关的。在人类社会发展到现在进入信息化时代,测绘已成为与社会的方方面面包括人们日常生活密切相关的产业,这是我们测绘工作者的骄傲和职责所在。

2测绘的地位与作用

2.1测绘是社会发展和经济建设的基础性产业修订后的《中华人民共和国测绘法》中对测绘的定义:“是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及对获取的数据、信息、成果进行处理和提供活动。”并且明确“测绘事业是经济建设、国防建设、社会发展的基础性事业”,从法律上对测绘进行了定位,同时也确定了测绘的内容和应该提供的测绘产品的内容。测绘以及产品都是反映地表上的自然、人工要素及其在地理空间的位置和属性信息的,而这些信息是社会发展和经济建设的各行各业需要利用和必须依赖的基础,因此,国家将测绘列为经济建设、国防建设、社会发展的基础性事业。现在测绘除了为各行各业提供规划、设计的图件、基础数据外,还可提供作为政府辅助决策的基础地理信息系统以及利用3S技术为农业、资源环境和社会可持续发展等提供一系列研究、分析、决策的系统支持,从技术支持扩展到了决策支持。

2.2测绘是社会信息化的基础产业

现在社会发展进入了信息化和全球经济一体化的时代,几乎所有的信息都可以用数字来表示和在计算机中再现,这是这一时代的特征。据统计,在所有的信息中,与地理空间或地理坐标有关的信息占80%左右,可以认为地理信息是信息化的基础和支撑。早期的测绘,在测量手段和产品方面比较单一。随着科学技术的发展进步,计算机及其相关技术飞速发展,高性能的微型计算机广泛使用在各个行业和部门,测绘技术的快速发展使得测绘产品也出现了多品种、多种类、多样化的特点,尤其是数字测绘产品打破了过去模拟产品的局限,能够实现地理空间的三维可视再现;虚拟现实技术、巨量数据传输存储技术以及高精度移动GPS技术的使用,使得我们可以在计算机上实现客观物质世界的真实再现,并且可以利用在所有行业和部门,包括个人。现代的测绘正从数字化走向信息化,现代测绘技术和手段已被利用在精细农业、水利、林业、交通、资源、环境、规划建设、商业、公安、银行、旅游等诸多行业甚至个人。

2.3测绘是数字地球的基础

数字地球是一个可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示。它是以信息高速公路为基础,以空间数据基础设施为依托,以虚拟现实为特征的一个广泛的概念,是一个庞大而复杂的系统。在建设中可以大体划为三个大的方面:信息基础设施、空间数据基础设施(或地理空间基础框架)和各种应用信息。测绘就是以获取、分析、处理空间数据为己任,以分发利用和提供技术支持、服务为目的的空间信息学(地理信息学),构建地理空间基础框架是今后测绘业的任务。空间数据基础设施为数字地球的运行提供了保证,它是连接信息基础设施和数字地球最终实现科学计算可视化的纽带,因此测绘必然成为数字地球的基础。

3测绘信息化展望

总书记在谈到测绘工作时强调要“推进‘数字中国’地理空间框架建设,加快信息化测绘体系建设,提高测绘保障服务能力”。这一指示精神充分体现了十六大关于大力推进信息化的方针,明确了“数字中国”战略实施的重要性,明确了测绘在推进我国信息化进程中的历史使命。现代测绘是以空间科学、信息科学、计算机技术、光电技术、网络技术为基础的,是一个发展信息技术又充分利用信息技术的行业。测绘业要首先加快自身信息化技术体系建设,提高测绘产品信息化水平和提供测绘保障服务的能力,同时要大力推进国家信息化进

程。

3.1测绘技术信息化

测绘技术信息化主要表现是空间数据获取、处理、管理和分发服务的信息化,就是数字化、智能化、可视化和网络化的快速、动态的信息获取、处理、管理、更新与分发服务等。在不远的将来,将实现高精度、高动态的地面影像信息的快速获取、空间信息的自动提取、空间数据的智能化处理、三维景观的可视化与虚拟再现、3S技术的紧密结合和一体化的空间数据快速或实时采集处理,实现空间数据动态更新和建库,实现地理信息数据的全社会共

享。

3.2测绘产品信息化

随着技术的进步和国民素质的提高,未来的发展将是结合可持续发展战略、数字地球战略的实施以及人们日常生活的需要,开发虚拟现实技术软件,综合应用多媒体技术、可视化技术和基于空间数据的知识挖掘技术,开发基于基础地理信息数据的集成化、信息化、知识化的数字测绘产品和技术信息一体化产品,包括网络化基础地理信息系统、空间决策支持地理信息系统等各种信息系统产品,实现产品形式的数字化、空间数据的信息化、数据应用的可视化、产品服务的网络化。不久的将来,测绘产品也将进入人们的日常生活和休闲娱乐。

第4篇：地理空间数据可视化概念范文

关键词：GIS;城市规划;规划管理;规划监测

Abstract: This paper firstly elaborates the concept and basic function of GIS.Based on the analysis of the application of GIS in urban planning, Further summarizes the development of GIS in urban planning.

Key words: GIS;Urban planning;Urban planning management;Urban planning monitoring

中图分类号：TU984文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

引言

城市规划是指导城市建设的蓝图，也是城市建设管理的依据，其在城市的建设和发展过程中的作用越来越受人们重视。随着社会经济的飞速发展，城市建设的步伐进一步加快，传统的城市规划设计、管理和监测手段已经不能满足城市发展的需要。随着计算机与网络技术的发展，城市规划的信息化程度正逐年提高，特别是以GIS技术为核心的城市规划信息系统的推广应用，提高了城市规划管理水平，促进了城市管理的现代化。

2．GIS的概念与基本功能

2.1 GIS的概念

地理信息系统（Geographical Information System）是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机空间信息系统。它是一种决策支持系统。GIS具有信息系统的各种特点。它与其他信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位置有关的地物属性信息。GIS把空间位置数据与属性数据有机结合起来了，这个突出的特点是其他数据库所不及的。

2.2 GIS的基本功能

2.2.1空间可视化(Spatial Visualization)

（1）空间地物轮廓特征的可视化

地理信息系统强调对现实世界空间关系的模拟，使我们对于在空间中各事物的状态有一个非常直观的感受。无论是在屏幕上展示一幅可以无级缩放和信息查询的地图，还是展现一幅三维的地形模型，都使我们对现实世界空间关系的认识更为直观、具体。

（2）空间地物专题属性信息的可视化

地理信息系统的空间可视化功能还包括对空间分布的地物的属性信息的图形可视化，这一点是由地理信息系统的一个重要特征来保证的，即GIS实现了空间信息和属性信息的集成管理，并能够完善地建立二者之间的联系。

2.2.2空间导向(Spatial Navigation)

一个完善的地理信息系统提供了空间数据库功能，可以以小比例尺查看全局，以中比例尺查看局部，以大比例尺查看细部。在比例尺不断增大的同时，展现给用户的空间信息内容会不断更新。地理信息系统的空间导向功能还可以从空间查询功能中得到体现。

2.2.3 空间思维(Spatial Thinking)

地理信息系统的空间数据库在存贮各地物的空间描述信息的同时，还存贮了地物之间的空间关系，这一特点为进行空间分析提供了基础。地理信息系统的空间思维，就是要利用GIS数据库中已经存贮的信息，通过GIS的工具（例如缓冲区分析、叠置分析），生成GIS空间数据库中并没有存贮的信息。地理信息系统的空间思维功能能够揭示空间关系、空间分布模式和空间发展趋势等其它类型信息。城市与区域规划是地理信息系统技术体现空间思维特征的最典型的应用领域。

3．GIS在城市规划中应用现状

3.1 在城市规划编制中的应用

3.1.1 规划方案的可视化

平面设计不利于规划方案的展示，不能给规划人员与用户直观的感受，不能展示规划方案与周边环境之间的关系，规划方案可能会隐藏着不易发现的设计缺陷[1]。利用GIS三维技术，规划人员可以实时交互地观察各方案在城市环境中的效果，可以沿任意角度，任意路线对不同方案加以比较，可以对规划方案与周围山体之间的关系进行分析，对方案中建筑高度、体量、外观以及整个城市的空间关系进行分析，还可以对一些总要的景观 进行视线与视域分析，更好地控制好城市的整体景观效果。

3.1.2用地适宜性评价

地形地势是城市规划设计中的一个主要条件，不同的地形是制约和引导规划用地功能的重要因素之一。作为规划者，在方案初始阶段，首先必须研究用地条件，然而当遇到一些用地范围较大的规划，尤其延伸到几平方公里以上的范围的时候，仅仅凭借人在地面的感觉是无法准确把握地形地势条件的，而借助DEM模型可较好地解决这个问题。相对于CAD图中原有信息的二维平面的表现形式，DEM模型可以更加直观地表现基地的情况，从而快速生成准3D模型，并可进行任意角度甚至漫游式的观察。借助GIS独有的高程分析、坡度坡向分析、拓扑分析等多种分析工具，可有针对性地对基地的用地条件进行客观分析，辅助后期规划方案的决策和设计。

3.1.3公共设施布局优化

城市公共设施是维持城市健康运转的基本保证。目前，大多数城市的公共设施是伴随着城市居住区的开发而建设的，居住区开发中往往从满足自身需求为出发点来配建公共服务设施．由于居住区受规模、形式的限制，居住区配建的公共服务设施不能完全满足城市整体的需求。从大的区域范围看，就会存在很多服务盲区，这些地方缺乏相关公共设施，人口稠密区公共设施布置相对较少等问题。利用GIS的缓冲区分析，很方便的发现服务盲区，便于规划设计中进行相应的调整，在生成的缓冲区下面再叠加上人口密度图，就能很方便的统计出每个公共设施所需服务的人口，与其现状服务规模进行比较，就能很快知道那些公共设施服务规模不够，需要新建服务设施或扩建规模。利用GIS的缓冲区分析、空间分析和统计功能，可以摆脱传统的根据规范，依据规划师个人经验来进行公共设施规划布局的方法，方便规划设计人员更加科学合理地进行公共设施规划布局。

3.1.4指标数据的统计分析

GIS很好的将空间属性与非空间属性有机的结合在一起，利用GIS技术，我们能非常方便地进行基于空间数据的各类非空间属性的统计分析，非常方便地生成各类技术经济指标表，同时也能生成多种多样的统计专题图，像直方图、柱状图、饼状图、折线图等等。非常方便、直观地进行各类数据的比较分析，为规划人员的规划设计提供数据支持。例如，在规划范围涉及到旧城区改造的情况下，统计每个街区的现状建设强度可以为合理确定旧城改造的范围、时间安排以及改造强度等决策提供数量化的依据。因此，进行街区建设强度统计对于控制性详细规划、尤其是涉及旧城改造的控制性详细规划工作，是很有帮助的辅助决策手段。

3.2在城市规划管理中的应用

3.2.1城市规划专业数据库

城市规划是以地理空间数据作为其设计与管理的基础，因此，进行城市规划信息系统建设的首要工作就是建立城市规划数据库，动态地存储和管理城市空间信息及各种规划专题信息，为城市规划提供综合性的信息服务，并在此基础上， 建立城市规划的空间分析模型，提供决策支持，实现城市规划管理的科学化与智能化。依据城市规划工作的业务性质与相关数据的结构特点，城市规划数据库主要包含3 种类型的数据：基础地理信息，规划专业信息，规划文档信息。

3.2.2规划方案的评价和审核

针对规划方案，进行土地价格分布、土石方填挖平衡、房屋拆迁量计算等经济分析，结合专业模型进行城市用地建设适宜性评价、内部用地功能更新时序分析、发展方向与用地布局优化研究，可以预测和评价规划方案的社会效益和经济合理性。

3.2.3日常业务办公与公众信息服务

基于GIS技术的城市规划信息系统是以实现城市建设和管理为主要目标，在功能上支持空间信息的查询、支持规划工作的日常业务办公流程以及公众的信息服务，因此，基于GIS技术的城市规划信息系统属于城市规划部门的操作型的实用系统。系统以GIS技术为基础，面向办公自动化管理，对图、文信息进行有效集成。

3.3在城市规划监测中的应用

利用GIS技术实施城市规划监测工作的基本思路是以城市规划为监测对象，基于RS技术、GIS 技术、GPS技术和网络技术等高新技术，快速获取与处理城市现状空间信息，采取RS、地形、总规、分规数据比对和专家判读的方法实现大范围、可视化、短周期的动态监测效果，为政府宏观决策和依法行政提供科学依据[2]。

4．GIS在城市规划中应用发展

4.1 GIS技术向集成化推进

目前在城市规划设计领域，除了利用GIS技术外，还要使用一些其他图形技术软件，比如，绘制矢量工程蓝图的CAD软件、绘制平面效果图的 PHOTOSHOP软件、绘制3D模型的3DMAX、 SKETCHUP软件。加强与这些软件的兼容和集成可以提高规划设计工作的效率，同时可进一步开发利用好GIS的功能。比如，Google SketchUp软件与ArcGIS相结合，就可以将SketchUp制作的3D模型导入ArcScene中进行空间分析。CAD软件与ArcGIS相结合，利用CAD技术辅助绘图；利用GIS技术进行叠加分析、缓冲分析、门槛分析、专题图制作，并建立规划数据库[3]。RS技术、GPS技术与ArcGIS相结合，可将卫星图片和卫星定位坐标作为GIS系统的地理空间数据[4]。

4.2 GIS技术向时空多维拓展

动态城市规划要求城市规划结果不能成为一个不变的蓝图，而是要随着现状的改变而不断进行调整，以往人们往往忽视时态信息的存在，使得规划基础资料不完整，降低了城市规划的科学性和预见性[5]。同时传统的二维GIS虽然有强大的分析功能，但损失了空间位置信息，不能完整反映客观世界[6-7]。要想真实表达处于三维空间中的现实世界，GIS技术需要向时空多维拓展。比如：以三维GIS为技术平台的地下管线信息系统和以时态GIS技术为平台的城市动态规划管理系统实现了GIS技术向时空多维拓展。

4.3 GIS技术与智能技术结合

GIS不仅要处理海量的地理数据，还要进行与地理数据相关的分析，预测，辅助决策等工作。对于GIS来说，在地理信息的采集、存储、加工处理、表示等方面功能比较强大，但在进行预测、辅助决策等方面还比较薄弱，而进行预测和辅助决策正是人工智能中重点研究的知识工程、问题求解、推理、决策等核心问题。GIS技术与智能技术结合就是要把专家系统与GIS集成成一个系统，使得这个系统不仅能存储、管理空间数据，还能利用系统中的地理信息进行深加工，智能化地分析与运用数据进行推理，强化系统在空间分析、预测预报、决策支持方面的能力。

4.4 GIS技术向开放化推广

随着计算机网络技术、客户服务器技术、ODBC（Open Database Connectivity）技术、GIS技术等的不断发展与成熟．传统的GIS技术正朝着0PENGIS、COMGIS、WEBGIS方向发展，特别是OPENGIS的技术与规范的成熟以及Oracle Spatial空间数据库软件的推出，使开发完全基于关系型数据库一体化存储空间图形与属性数据的GIS系统成为可能，并且有效的解决了GIS数据库的共享与并发操作问题。

4.5 GIS技术向专项化开发

信息技术及相关领域技术的迅猛发展和融合，为地理空间数据库系统的发展创造了前所未有的条件，以新技术新方法构造的先进数据库系统正在或将要为地理信息数据库系统带来革命性的变化。比如：由专业地理信息系统和常规数据库管理系统融合形成的业务化地理信息系统(Office GIS)，地理信息系统和社会科学及WebGIS技术、协同式空间决策技术、分布式数据库技术、地理信息互操作技术、系统可视化及仿真技术相结合产生了公众参与地理信息系统即PPGIS (public participatory geographic information system) [8]。

5．结束语

随着GIS技术的不断发展，长期以来城市规划主要靠定性分析凭经验处理问题、手段落后的局面将被扭转。城市规划学科的现代化程度也将不断提高，同时随着科学在发展、技术在进步、社会在前进，城市规划过程中呈现的新问题、新矛盾必将引导GIS进一步发展完善。

参考文献

[1]杨永崇、郭岚，关于土地信息系统中空间分析功能的思考[J]，地理信息世界，2006年第05期

[2]孙旭红，RS、GIS在城市规划监测中的应用，太原师范学院学报（自然科学版）[J]，2006年3月第5卷第1期

[3]罗靖、GIS与CAD相结合的方法探索，四川建筑[J]，2003年2月第23卷1期

[4]王宾波、汪祖进，应用RS、GIS等技术进行城市规划监测管理，城市规划[J]，2005年9期

[5]于卓、吴志华、吴秋菊，时态GIS在城市规划管理中的应用研究，武汉大学学报（工学版）[J]，2003年6月第36卷第3A期

[6]罗朝海，三维GIS在城市规划中基本问题探讨，科学决策[J]，2008年第12期

第5篇：地理空间数据可视化概念范文

［关键词］数据挖掘；地理信息系统；空间数据挖掘；体系结构

1 SDM技术概述

空间数据包括了空间属性数据和非空间属性数据,空间属性描述了空间拓扑关系和方位、距离等关系,空间属性数据按照空间索引结构存储和查找。空间数据挖掘(Spatial Data Mining,即 SDM),就是从空间数据中提取信息,提取的信息包含了复杂的空间关系,因此空间数据挖掘与其他数据挖掘方法上有其独有的特点。空间数据挖掘需要综合数据挖掘与空间数据库技术。空间数据挖掘可用于对空间数据的理解,空间关系和空间与非空间数据间关系的发现,空间知识库的构造,空间数据库的重组和空间查询的优化。

2 SDM方法

(1)特征规则挖掘。知识是具有粒度的,人们希望从大量细节数据中进行总结并上升到较高层次,在这一过程中数据挖掘称为数据概括,也称为特征抽取。数据概括就是将数据从低层次概念抽象到较高层次,空间数据概括的实现方法分为空间数据立方体和面向属性归纳法两类。

(2)空间关联分析。空间关联规则形如AB［s%,c%］,其中A和B是空间和非空间谓词的集合,s%表示规则的支持度,c%表示规则的可信度。各种各样的空间谓词可以用来构成空间关联规则。

(3)空间聚类方法。空间数据聚类是要在一个较大的多维数据集中根据距离的度量找出簇,或稠密区域,也就是把空间数据库中的对象分为有意义的子类,使得同一子类内部的成员有尽可能多的相同属性,而不同的子类之间尽可能的不同。空间聚类分析是以概念分析为基础。

(4)空间分类和空间趋势分析。空间分类是指分析空间对象导出与一定空间特征有关的分类模式,如地区、高速公路或河流的领域。空间趋势分析是根据空间维找出变化趋势,研究空间上的非空间与空间数据的变化。

(5)统计空间数据分析。统计空间数据分析一般是首先建立一个数学模型或统计模型,然后根据这种模型提取出有关的知识。

(6)归纳方法。归纳方法就是对数据进行概括和综合,归纳出高层次的模式或特征。归纳法一般需要背景知识,常以概念树的形式给出。在地理信息系统数据库中,有属性概念树和空间关系概念树两类。背景知识由用户提供,在有些情况下也可以作为知识发现任务的一部分自动获取。

(7)云理论。云理论是用于处理不确定性的一种新理论,由云模型(cloud model)、不确定性推理(reasoning under uncertainty)和云变换(cloud transform)三大支柱构成。云理论将模糊性和随机性结合起来,弥补了作为模糊集理论基石的隶属函数概念的固有缺陷,为SDM中定量与定性相结合的处理方法奠定了基础。

3 SDM处理过程

(1)数据准备与问题理解。这个阶段主要是了解空间数据挖掘相关领域的有关情况,熟悉有关的背景知识,弄清楚用户的需求。此阶段是数据挖掘的必经步骤,往往要花费很多的时间。

(2)数据选择。根据用户的要求从空间数据库中提取与空间数据挖掘相关的数据，空间数据挖掘将主要从这些数据中进行知识提取。在此过程中,会利用一些数据库操作对数据进行处理。

(3)数据预处理与数据缩减。此阶段主要是对数据选择阶段产生的数据进行再加工,检查数据的完整性及一致性,对其中的噪音数据进行处理,对丢失的数据利用统计方法进行填补；然后再对经过预处理的数据,根据知识发现的任务对数据进行再处理(主要通过投影或数据库中的其他操作减少数据量)。

(4)确定空间数据挖掘的目标,根据目标确定数据挖掘算法。根据用户的要求,确定空间数据挖掘发现何种类型的知识。在确定了目标之后,有很多的数据挖掘算法,但我们需要知道选择哪种算法和怎样应用它。算法的选择直接影响着所挖掘模式的质量。选择采购与供应链采购与供应链合适的知识发现算法,包括选取合适的模型和参数,并使得知识发现算法和整个空间数据挖掘的评判标准相一致。

(5)进行空间数据挖掘。此阶段运用选定的数据挖掘算法,从空间数据提取出用户所需要的知识,这些知识可以用一种特定的方式表示或使用一些常用表示方式。在进行空间数据挖掘过程中要用一些标准来度量产生的模式,来获取有意义的模式。由于可预测型模式是预测某一属性的值,而这个属性的值又存在于训练集合中,所以一般来说,通过把预测的值与存在于训练集合中的那个属性的实际输出值相比较,计算模式的误差程度,从而做出对模式的评估。

(6)模式解释与知识评价。对发现的知识进行解释,在此过程中,为了取得更为有效的知识,可能会返回前面处理步骤中的某些步骤以反复提取,从而取得更为有效的知识。然后将发现的知识以用户能了解的方式呈现给用户。这期间也包含对知识的一致性检验,以确信本次发现的知识不与以前发现的知识相抵触。

(7)重新精化数据和问题。如果用户对生成模式的评价是满意的。那么,就要重新进行新一轮的数据挖掘过程。经过几次反复精化之后,如果模式的执行情况足够好,而且得到了用户的认可,就可以进入到使用结果的阶段了。

(8)使用结果。在上述7个阶段完成之后,用户就可以应用挖掘出来的模式或知识了。

4 SDM体系结构

借鉴有关专家提出的数据挖掘系统的结构,本文提出了一种空间数据挖掘系统的结构,其系统流程是：用户提出一些问题,通过用户接口,数据挖掘模块触发数据挖掘核心从空间数据库中获取有价值的知识,把挖掘出来的知识提供给用户。首先从用户提出的一些具体要求开始,用户的要求被发送给用户接口。用户接口接受用户指定的要求,将其转化为数据库模块的输入参数和挖掘核心的输入参数。用户接口包括三部分：数据定义、挖掘向导和模式筛选。数据定义是根据用户指令和一些相关的背景知识来进行数据定义。挖掘向导是接收用户指令,触发数据挖掘核心模块。空间数据库和其他数据源根据数据定义,来进行数据预处理与数据缩减,然后抽取出正确可靠的数据。数据挖掘核心包括特征规则挖掘,空间关联规则,空间分类与空间趋势分析等。数据挖掘核心把抽取到的正确可靠的数据转换成模式集合,然后进行模式解释与结果评价。数据挖掘是一个反复的过程,过程的终止条件是用户对挖掘出来的知识满意,因此用户对发现模式的判断和筛选就是整个系统的反馈环节。用户对模式进行判断和筛选,如果满意,模式就成为知识,经过一些表达处理,添加到知识库里去。如果不满意,就要反馈作用于挖掘向导,进而调整挖掘内核的操作,实现挖掘流程的继续,并逐渐接近用户的挖掘目标。

第6篇：地理空间数据可视化概念范文

空间数据挖掘技术，又叫做地理知识发现，它是数据挖掘中的一个分支，研究的主要方向是从空间的数据中提取到非显式存在的知识、空间关系以及其他有意义的模式。在我国现有的地理数据库中，还潜藏着许多可供分析和利用的知识，在这些知识中，有一部分属于表面知识，比如在什么地方是否有河流、道路的宽度等等。这些功能通过地理数据库中的查询功能就能查出来，但是还有很多深层知识就不是那么好发现的，它们并不是直接储存在空间的数据库中，例如空间位置的分布规律、空间的关联性规则等，这些知识要想被全面掌握就必须要通过运算等方法将其挖掘出来。空间数据挖掘技术的产生源于数据挖掘研究领域的不断深化以及在地理学的领域中，凭借着卫星和遥感技术的广泛运用，海量的数据被收集和储存在大空间的数据中。在现代这个环境，我们已经被各种各样的信息所淹没，但实际知识的掌握能力却远远不够。

2基于空间数据挖掘的煤矿安全监测系统的建设

2.1系统模型的设计

空间数据挖掘系统包含了三种结构体系，第一种是数据源，是指利用大空间数据库中所提供给我们的索引来查询出具体的功能，在具体的操作中可以直接使用到数据库中的数据。第二种是数据的挖掘，首要前提是要把原始的数据转换为数据挖掘算法的专用格式，并删除其他不相干的数据，然后利用这种算法来具体分析提取出来的空间数据，最后在挖掘中不断调整数据的参数值。最后一种是用户界面，在这个技术层面中，用户可以根据可视化的工具来获取知识。

2.2空间挖掘关联规则的分析

空间挖掘技术有一项十分重要的元素，就是空间对象的结构以及空间之间的关联规则，想要深入地分析出这些规则，空间挖掘模型还要设计出一组空间关系。通过设计的空间关系而研究出的空间关联规则是空间挖掘技术中的重要内容。空间的关联规则包含了不同的空间属性，如相邻、共生、包含、覆盖等关系，同时还表现出了距离上的信息，比如交叉、远离等。在众多的应用程序中，我们很难在原始的数据中找到一些关联规则，但却可以在高层次的概念上找到，这也可以提供一些十分重要的知识。因此，在实际的空间数据挖掘系统的建立中，应该时刻注意到要在不同的概念层次中挖掘出空间的关联规则，以及在不同概念的空间里互相转换的功能。

2.3空间数据挖掘算法的选择

就目前的实际情况来看，空间数据的挖掘算法主要有三种形式，第一种是分类和预测模型，第二种是集群和单点检测模型，最后一种是空间关联规则。这三种算法都和煤矿的安全管理中所需要的空间模式息息相关。在这三种算法中，空间关联规则是最为重要的内容，它主要是指空间数据的价值和每个数据项目之间关系的准确描述。这些知识的描述可以显示特定的参数和空间位置之间的关系，显而易见的是，空间关联规则所体现出的空间定位的特性，对于煤矿的安全生产和管理来说，有着多么深远的意义。在实际情况中，煤矿安全的空间关联规则算法需要用到双向挖掘，双向挖掘具体分为了两个步骤，第一点是根据统计的结果来得出非空间项目，第二点就是利用空间关联的算法来生成规则。

3结束语

第7篇：地理空间数据可视化概念范文

【关键词】数据三维可视化；三维地质建模；表达可视化

1.地质数据可视化的概念和属性

地质数据三维可视化具有科学研究属性的原因在于，地质现象和地质过程都不同程度地存在着结构信息不完全、关系信息不完全、参数信息不完全和演化信息不完全的情况。通常，在地质现象、地质过程分析，地质矿产资源评价和开发利用决策时，对于大量的不确定因素，要依靠技术人员或者领导者本身进行定性理解、定量估算和关系描述，并结合时空数据模型和时空分析模型来进行分析、预测、评估和辅助决策。从数学逻辑的角度看，这是一种半结构化或不良结构化甚至非结构化问题。经验表明，数据可视化是描述、表达和理解各种半结构化甚至非结构化问题的关系和模型的最佳方法和手段。这也正是地矿研究与勘查成果总是用图件形式来表达的原因。而对多维的地质时空信息，仅仅有二维图件是不够的，需要实现三维建模与分析。地质数据可视化的第二个属性是空间决策支持。之所以如此，是因为地质调查、工程勘查、矿产资源勘探的数据处理和应用，最终要提交区域地质结构及其演化、工程地质条件和矿产资源可利用性评价成果，为资源的开发利用和重大工程建设提供多方案比较、选优的决策支持，而地质与资源信息普遍具有空间信息特征。其决策支持属于空间决策支持范畴。

2.空间决策支持认知过程可视化的分类

由于地质工作性质的特殊性，地质信息系统可视化的内容更为丰富，而形式也更为复杂。一般地说，在地理科技领域，人们主要关心诸如地形地貌、地物景观等表而现象；而在地质科技领域，人们最关心的是地质结构和成分的空间分布。因此，在地理信息科技领域，人们多关注“面三维”可视化技术的开发和应用；而在地质信息科技领域，人们多关注“体三维”可视化技术的开发和应用。从应用的角度看，地质空间决策支持认知过程可视化可分为表达可视化、分析可视化、过程可视化、设计可视化和决策可视化5类。表达可视化泛指原始数据和计算成果以图形或图像的形式在屏幕或其它介质上的显示。分析可视化泛指在可视化环境中进行的各种地质空间决策分析。过程可视化是指在体三维环境中开展各种可视化的地质过程动态模拟。设计可视化是指在体三维可视化环境中进行各种地质工程设计。决策可视化是指在体三维可视化环境中进行矿产资源潜力或工程地质条件评价，进行各类矿产资源开发和地质工程设计的多方案比较选优决策。

3.地质数据可视化的关键技术

3.1海量三维数据体的存储和快速调度

海量三维地质体数据的存储和快速调度是实现地质体、地质现象和地质过程的“5个可视化”的基础。为了实现分析、设计和决策可视化，地质信息系统必须能展现和管理非均质和非参数化的实体，单个地质体的几何数据量往往是地表普通建筑物的几何数据量的几十倍乃至几十万倍；外加上相关的属性数据和拓扑关系数据，对于大范围的海量三维地质体数据，其数据量已远远超出现有常规的三维空间数据管理和处理能力。多线程动态调度方法、自适应的三维空间数据多级缓存方法、基于可视化计算与调度任务关联信息的预调度机制，以及多级三维空间索引技术的提出，可能能够推进海量三维地质体数据有效存储和管理问题的解决。

3.2三维地质体的数字化的快速建模技术

三维地质体的数字化的快速建模技术是三维地质信息系统大规模推广使用的前提条件。三维地质体的建模速度决定了三维地质信息系统的实用性能。最理想的情况是软件系统能够实现足够复杂地质体和地质过程的全自动建模，但迄今为止并未完全实现。为了提高三维地质信息系统的实用性，必须对三维地质体的快速建模方法进行研究，主要包括研究如何提供方便快捷的交互建模工具、研究限定条件下三维地质体模型的自动或半自动建模问题等

关键技术问题。

3.3三维数字地质体的局部快速动态更新技术

三维数字地质体的局部快速动态更新技术，是目前地质空间建模研究热点与难点问题之一。地质空间建模按照技术层次分为5个阶段，即模型可视化阶段、模型度量阶段、模型分析阶段、模型更新阶段和时态建模阶段。前3个阶段属于静态建模，后2个阶段属于动态建模阶段。三维静态建模方法与动态建模方法的本质区别在于建立的三维地质模型是否可以进行模型的快速更新与重构，地质体、地质现象和地质过程的勘探研究都是一个渐进的过程，这就要求三维地质体模型的建模也是一个增量建模的完善过程，能实现三维地质模型的局部快速动态更新。基于钻孔的连续地层序列匹配、基于非共面剖面拓扑推理和基于凸包剪切、限定散点集剖分的动态重构算法是该领域近期的新研究成果。该方法对于研究区域地质背景有假定前提，还不能适应任意复杂的地质环境。

3.4三维数字地质体的快速矢量剪切技术

在建立了三维数字地质体模型的基础上，可进行各种挖刻和剪切分析，进而可统计开挖量或分析地质结构，为地质条件研究、地下工程建设、采矿生产安排提供分析、设计工具。根据所采用的空间数据模型，矢量剪切分析有体剪切技术、空间分区二叉树技术、而剪切技术等。它包括规则的空间线、面、体等之间的矢量剪切，也包括不规则的空间线、面、体等之间的矢量剪切。例如，复杂的地表面与工程实体之间的矢量剪切分析复杂的地质体与工程实体之间的矢量剪切分析。对于具有三维复杂结构的大规模数字地质体矢量剪切分析，可采用三维空间索引、多级缓存技术和基于BSP的快速面片裁剪算法，对三维索引边界进行并行快速布尔运算判定，再通过后台裁剪运算快速重构裁剪后的三维空间实体关系，并提高其准确性、可靠性和效率。

3.5三维数字地质体的多样化空间分析技术

基于三维数字地质体的真三维空间分析功能，既是地质数据三维可视化软件区别于二维软件和计算机图形学的主要特征之一，也是评价一个三维地质勘察信息系统功能的主要指标之一。三维空间分析涉及到大量空间数据的运算和复杂空间关系的判断，如何保证针对异构的三维数字地质体空间分析的准确性、效率和可靠性，适应地质勘查工作的多主题要求，是地质信息技术的共性难点问题。目前，建立有效的、多样的空间分析方法模型，为地质勘察信息系统提供更多更强大的功能，已成为当前地质信息科学领域研究和应用中十分重要的任务。三维数字地质体的空间分析技术通过分析三维地质勘察信息系统空间分析的基木内容，抽象出三维空间分析的原子分析算法，如三维相交检测、布尔运算、点集区域查询等，具有普适性、多样化特征。

4.结论与展望

地质空间决策是各级政府和勘探、矿业、油气田等管理机构领导的重要工作内容，为决策提供技术支持是地质数据三维可视化的重要服务领域。实现地质数据三维可视化，不是为了好看而是为了好用。一个优秀的地质数据三维可视化软件，应当能够实现“表达可视化、分析可视化、过程可视化、设计可视化和决策可视化”5个方面的功能。

参考文献：

第8篇：地理空间数据可视化概念范文

[关键词] 时空可视化表达 台风信息系统 Flex技术

1 概述

台风是世界上最严重的自然灾害之一。在全球的台风生成区中，西北太平洋地区的发生频率最高，占全球总数的1/3以上，同时西北太平洋中的台风强度也是最强的[1]。福建省所处的地区台风灾害发生频繁,是中国遭受台风影响最严重的省份之一。由于其造成的经济损失剧增，同时对民众生活也造成一定影响，人们对台风的关注也越来越多，为了满足这种需求就需要有一个表现力强，信息表达明确的信息了解渠道。高交互性、富客户端的基于Flex、WebGIS的台风灾害数据的时空可视化表达技术越来越受到人们的关注。通过该技术可以动态、直观、多层次地掌握台风信息，使得台风信息的表达更加丰富，从而给予人们更多的台风信息服务。本文以台风“珍珠”登陆为例，构建基于ArcGIS Server以及Flex的台风灾害数据的时空可视化表达的开发，将台风从发生到结束过程中，受影响的各个站点的信息；包括各大新闻频道的信息、相关政府管理部门的应急措施以及现场情况；按照时间的先后顺序进行可视化表达，为用户提供展现台风灾害信息的时空可视化表达系统。

2 WebGIS与Flex技术研究现状

2.1 WebGIS研究进展

随着Internet 技术的发展，GIS与Internet结合成为必然的趋势，WebGIS顺应而生，WebGIS是在Internet或Intranet环境下实现对地理信息的获取、存储、查询、分析、显示和输出的计算机系统，它是GIS发展的重要方向[2]。与传统的Web应用相比，WebGIS的最大特点是在空间框架下实现图形、图像数据与属性数据的动态链接，提供可视化查询和空间分析的功能[3-4]。但是，WebGIS与传统的Web应用一样，具有一定的局限性，体现在：(1)用户界面图形显示和交互能力较弱，不能满足Web技术不断发展下用户对系统丰富体验的要求，降低了系统的可用性。(2)没有充分利用客户端的处理能力，大多数用户请求集中在服务器端处理，加重了服务器的计算负担，提高了对网络带宽的要求。(3)基于HTML静态标签建立，语义性差、可重用性和可扩展性都不强，建立新的应用大多要重新设计和开发[5]。

2.2 Flex研究进展

由于传统WebGIS存在以上不足，因此能够创建高交互性、富客户端的RIA技术也应用于WebGIS客户端的生成过程。

RIA(Rich Internet Applications)称为富互联网应用，具有高度互动性、丰富用户体验以及功能强大的客户端[6]。RIA的特点是在客户端可以进行完整的数据处理，与用户的交互更加友好，更迅速。界面交互并不依赖页面，消息通过异步请求传递，面向用户界面中的各个小模块，客户端的模块之间关系清晰，处理起来也更灵活。在不会影响到原有应用的前提下,RIA技术对表现层进行了大幅度的增强，更好的提升了界面的友好程度。并减少了用户与系统的远程交互频率，也减少了带宽需求 。

Flex是Adobe公司推出的RIA解决方案，Flex是一种基于标准编程模型的高效RIA开发产品集，使用Flex技术开发部署RIA应用程序非常简单。由于Flex技术基于MXML标准、CSS标准、XML标准、Action Script 3.0标准，并提供丰富的组件，使得Flex开发人员只需将注意力集中于业务逻辑开发上。Flex编程模型和各个产品构成了完整的RIA开发平台，并且拥有完善的文档和示例，拥有规模较大的开发社区，是目前最成熟和完善的RIA技术[4-5]。

2.3 Flex技术与WebGIS技术结合应用于气象领域现状

随着科学技术的快速发展，人类获取台风数据的技术愈加快速、准确，这使得台风信息内容更充实，决策辅助的准确性也大幅度提高。近几年来，随着地理信息系统(Geographic Information System，GIS)在各领域应用的广泛和深入，气象领域的应用也越来越普及，更多气象工作者开始认识到地理信息系统技术的应用价值，地理信息系统的发展，为台风数据的管理提供了技术手段，同时，GIS在气象领域的应用也为地理信息系统与台风预报系统的有效结合提供了依据[7]。

目前，国内在将WebGis技术应用于台风数据管理和方面取得了一定成果，如中国中央气象台网站、中国香港天文台网站、福建水利信息网、广西气象台网站、四创公司“风影2005”软件等。其中中国中央气象台网站在2009年将Flex技术引入了台风的网站建设上来，使用户能够更方便，更快捷，更丰富的接触到台风信息，同时能够提供有关信息供相关部门及时的采取相应救助措施[8]。自从该网站运来以来，经受了较大的公众用户的并发访问量，证明了其技术路线的可行性。故本文引入了Flex技术进行基于WebGIS的台风灾害数据时空可视化表达的系统开发中来。

另一方面，从以上网站的运行结果来看，目前大部分台风网站的台风数据并没有与时间相联系，只是纯粹地展现台风的空间数据，而没有将相关的政府应急，包括各类灾害信息融入，在信息的丰富程度上存在不足。因此本文以台风“珍珠”登陆为例，进行基于ArcGIS Server以及Flex技术的台风灾害信息数据的时空可视化表达的开发，为用户提供展现台风灾害数信息的一个应用服务窗口。

3 基于Flex 的台风灾害信息数据时空可视化表达系统开发

3.1 系统开发平台

本系统是以美国ESRI公司的ArcGIS Server以及Macromedia公司的Flex Builder系列软件作为WebGIS的开发平台，以及Microsoft公司的IIS作为网络服务软件，运用Flex 技术、技术进行开发的基于WebGIS的台风灾害数据时空可视化表达。

3.2 系统总体结构

本次系统的框架主要分为3层，即表现层、应用层、数据层。

表现层。基于浏览器的一个富客户端，为用户呈现一个丰富的、具有高交互性的可视化界面，以图文一体化的方式显示空间和属性信息，主要包括台风信息数据的获取、网上距离的量测、多媒体信息的游览等。

应用层。主要是负责响应Flex富客户端请求的核心层。它接受来自客户端的请求，并根据用户请求类型做出相应响应。通过.NET应用服务器与ArcGIS Server服务器进行响应空间数据和属性数据请求，对空间数据进行分析和控制。

数据层。它是系统的底层，负责空间数据和属性数据的存取机制，维护各种数据之间的关系。具体的框架如图1所示。

3.3 系统核心功能设计和实现

3.3.1 常规地图操作功能

平台具有对地图图层的各种操作功能，如放大、缩小、漫游、全图显示、前一视图、后一视图、量距、测量面积、属性信息获取等功能。当台风逼近某一城市时，可方便地测量任意两点和多点之间的距离，根据当前位置和预报位置，结合移动速度和风圈半径，为实施防汛预案提供科学依据。

3.3.2台风灾害信息数据聚合获取

台风信息数据及相关灾害信息数据的获取主要通过两种渠道，一种是直接调用数据库内容，另一种实时数据，则需要直接连接到远程相关政府部门信息网站，以信息聚合形式将相应信息按来源分类加以整理，并返回XML格式的文档，接着由Flex直接获取XML数据，并在浏览器端根据数据类型来加以显示。以台风信息数据为例，主要包括台风的中心气压，经纬度信息，最大风速，风力，移动速度信息，方向，以及七级、10级、12级风圈半径信息等文本信息数据。相应灾害信息如灾害警报，启动的预案等级等。由于从各相应政府管理部门实时聚合获取的数据中不少有明确时间标识，因此可将此数据直接通过时空可视化表达系统按时间来动态表达。获取的数据中除普通的文本信息数据，还可以是图像数据，视频数据，这依据于相应政府管理部门数据源而定。

3.3.3台风路径动态显示及灾害信息可视化表达功能

该可视化表达系统的总体界面框架如图2所示，界面中间位置为地图显示窗口和时间轴控制窗口，中间部分上部为地图操作工具条，界面框架左上角为时间信息，左下角为类似于福建气象局、中央气象局等各类相关政府管理部门的台风灾害信息窗口，右上角为信息控制中心，包括数据的导入，动态播放的控制，右下角为相应多媒体信息的播放。

台风信息动态显示的功能如界面中间部分的地图内容所示，随着时间的变化，点击播放时，会进行台风路径动态的播放，同时将不同时刻中各相关政府部门的数据及信息在相应的左下角位置进行更新，同时各类带有时间属性的图片、视频信息也可在右下角的多媒体信息播放窗口进行相应显示。这样可以较好地将相应灾害事件及政府管理部门应对措施通过时空的概念明确结合在一起，实现灾害信息数据的时空可视化表达。

如需直接控制播放速度，或快速浏览动态变化结果，则可使用界面中间位置的时间轴控制窗口来灵活拖动，这样各类相关信息就会自动刷新。

4 结语

本文基于ArcGIS Server、Flex技术，对台风灾害数据信息的时空可视化显示平台的建设进行了探讨，并通过实际WebGis应用信息系统的设计将Flex技术融入到台风灾害相关数据信息网站的建设中来。系统开发结果在台风灾害信息可视化表达方面效果较好，但作为一个GIS应用系统，系统还需要在专业性和为各部门的服务上加强研究，为Webgis技术应用于相关灾害管理和信息上提供有益的经验。

参考文献：

[1] 戴伟.基于ArcGIS Server平台的WebGIS台风预报系统应用研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2009.

[2] 杨明,李全.基于J2EE和ArcIMS的地籍管理WebGIS[J].计算机工程, 2007, 33(15）:267-268.

[3] 方海涛,华连生,方亚明. 基于WebGIS和SVG技术的气象参数信息系统[J].计算机工程,2008,34（10）:264-265.

[4] 刘二年,丰江帆,张宏.基于Flex的环保WebGIS研究[J].测绘与空间地理信息, 2006,29（2）:71-72.

[5] 龙明,汶博,魏娟.基于RIA的网络地理信息系统的设计与实现[J].海洋测绘, 2006,26（5）:38-41.

[6] 刘光,唐大仕.WebGIS开发――ARCGIS Server与.NET[M].北京:清华大学出版社,2009

第9篇：地理空间数据可视化概念范文

关键词：虚拟，WebGIS，网络虚拟GIS

 

1.引言“数字校园”是继“数字地球”、“数字城市”后提出的概念，它是一种集数字化、信息化、可视化等多种技术为一体的计算机管理应用系统，而数字虚拟校园是其中最重要的部分。

数字虚拟校园系统不仅能将空间信息和非空间信息集成在统一的信息平台上进行管理和分析，而且，以地理空间数据为基础，以地理信息系统中的空间分析方法为手段，还可以开发各种应用模块，为学校的发展规划、资源优化配置、突发事件的处理等提供决策分析方面的支持。因此，建立一个完整的、系统的校园地理信息系统平台就更加重要了。论文参考。

校园地理信息系统的建立，提高了数字校园的集成度，用户不但可以随时获得所需的信息（其中包括基础设施建设信息和应用系统信息等），而且有效地提高了高校的管理水平，这是手工分散管理所无法比拟的。我们正是充分利用GIS这一科学的工具来实现对高校的科学的、动态的管理规划工作，使用虚拟校园系统管理后，将会方便、快捷的实现对校园的管理。利用WebGIS技术将校园信息到网上，方便了同学、老师及其校外人士对校园信息的查询。

2.虚拟现实技术地理信息系统（GIS）是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达的地理空间数据的计算机信息系统。随着信息技术的发展和人们对GIS需求的不断增加，基于Internet技术的GIS—WebGIS应用而生。WebGIS实际上是在Web上实现GIS的功能，也就是将GIS综合进Web以进行信息。论文参考。从互联网络的任意一个用户上使用浏览器就可以浏览WebGIS站上的空间数据、制作专题地图，进行地理信息的空间分析和空间查询，从而给Web的信息加上了GIS这一直观工具，使人们通过Web浏览查询信息更方便，也使GIS通过Web得到了普及。

GIS技术同虚拟现实技术和科学计算可视化的结合，拓展了多维GIS、特别是三维GIS研究的内涵，提供了全新的空间数据分析模式和新的GIS应用模式。当前国际上把这种结合虚拟现实技术和科学计算可视化而设计的多维GIS称为虚拟GIS（VirtualGIS，简称VGIS）。人们可以充分利用虚拟GIS提供的“逼真”图形显示和高级的交互分析手段，充分发挥人在图形空间思维能力上的优势，探索数据分析，解决地学问题。同时，虚拟GIS拓展了在时间维上的表达能力，结合地学分析模型，虚拟GIS为过去和未来的某一地理场景提供了更为便利的手段，从而为发展高级的空间决策支持环境提供了可能。

与网络相结合是当前虚拟GIS发展的方向。目前网络虚拟GIS主要采用两种架构方式：一种是以网络GIS为基础，将虚拟现实系统同GIS的Client端连接起来，在虚拟现实系统中提供简单的空间分析功能或是将GIS的分析结果转化为虚拟现实系统支持的数据格式，供虚拟现实系统观察；另一种是基于分布式虚拟现实系统，在虚拟现实系统中扩展空间数据类型的支持能力，提供简单的空间分析功能。

3网络虚拟校园GIS的系统设计网络虚拟校园GIS的构建涉及用户、应用程序和数据三个方面。根据上述三者之间的相互关系，可设计系统结构；考虑用户需求，在客户端，可设计用户界面和系统功能；根据系统功能和特征，在服务器端，可设计数据库服务器和应用程序服务器；根据许昌学院网络虚拟校园GIS的数据维数、类型、大小和特点，可设计基于VRML的三维地理对象模型和数据流，同时还应考虑到系统的维护和网络的安全性问题。

3.1 系统结构网络虚拟校园GIS应采用Client/Server结构。在服务器端，包括数据库服务器和应用程序服务器；在客户端，包括HTML浏览器、VRML浏览器和应用程序，其中应用程序包括用户对话交流管理模块、数据量测模块、二维图形显示管理模块等。

用户的任务处理，有的在服务器端执行，有的在客户机端执行。如果在服务器端，服务器接受请求后，运行服务器端应用程序，待处理完成后，就把结果传回到客户端。在客户机端由应用程序执行。用户对话交流管理模块用于管理用户的对话输入、谈话对象实时选择、三维化身表情动作选择等。客户端的HTML浏览器，可以采用InternetExplorer；VRML浏览器可以采用Cosmo Player。它们均可从因特网上免费下载，从而可以把工作重点放在负责地学数据的准备、建模，以及数据查询、分析的应用程序设计上。论文参考。客户端的VRML浏览器与客户端的应用程序的相互通信与交互，可采用VRML　EAI(ExternalAuthoring Interface) 方式实现。

3.2 数据库服务器和应用程序服务器网络虚拟校园GIS的服务器端包括数据库服务器和应用程序服务器。而应用程序服务器是网络虚拟校园GIS的核心部分，包括VRML世界生成服务器、数据处理和分析服务器与多用户管理服务器等。

网络虚拟校园服务器在接到用户的请求后，根据显示范围大小，要求的空间分辨率、属性分辨率，显示范围内地理目标的选择等参数，动态地与数据库服务器连接，把相应的地理对象数据取出并转换成VRML世界模型，供用户浏览与交互。数据处理和分析服务器是执行地理对象的查询、增加/删除/编辑后的地理对象管理和地理空间计算与分析（如最佳路径分析）等。

3.3 数据流网络虚拟校园GIS的建立，从数据流角度，包括三维源数据、三维地理对象和VRML世界三个方面。三维地理数据的采集，可以通过野外测量、地形图数字化和数字摄影测量等方法获取。一般应用CAD和GIS等技术获取，但用这些系统表达三维源数据时，由于主要考虑表达地理景观的完备性，而对数据三维显示与处理的效果与效率考虑较少，所以较难通过直接转换应用于VRML世界的构建。对于三维地理对象，我们应用面向对象模型的方法，根据三维源数据，建立三维地理对象模型。三维地理对象的建立，必须考虑VRML世界的实时可视与分析，即需考虑观察者的存在与实时感觉，一般要应用多层次法表达。

3.4系统维护和安全性问题网络虚拟校园GIS运行在Internet-Web上，可能会出现安全问题，所以必须采取一定的安全措施。防火墙作为对系统的访问的控制是十分重要的有效方法，访问控制是由许昌学院网络虚拟校园GIS系统管理中心统一严格管理，属强制性控制。同时可以建立服务器端的用户日志记录，跟踪用户对系统的访问情况；还可以运用信息加密/解密、身份验证等现代密码技术，来保障网络和系统的安全。

4总结与展望

虚拟GIS是在传统多维GIS系统基础上发展起来的新型的GIS系统，虚拟GIS在扩展GIS应用领域的同时，也给GIS设计带来了新的问题，特别是网络虚拟校园GIS的设计更需要研究。本文旨在建立一个网络虚拟校园GIS的设计方案，所做的工作还是比较初步的，还有许多尚待解决的问题。

参考文献

[1]承继成等.数字地球导论[M].北京:科学出版社;2000,224-229.

[2]刘勇奎等.虚拟现实技术和科学计算可视化[J].中国图像图形学报,2000,5(9):794-798.

[3]崔伟宏.数字地球[C].北京:中国环境科学出版社;1999,137-145.