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中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1674—0432(2012)—08—0036—1
基金项目:科技部行业公益性项目(201111015—3)资助。
土地管理是一个相当广泛的概念,包含多种数据,这些数据都具有图形和属性特征。土地管理涉及地貌、气候、土壤、水文、生物等诸多因素,需要处理大量不同类型的数据。这些数据多与空间位置密切相关,以图纸、文字或表格表示。利用地理信息系统可以把土地管理涉及的不同时间、类型的资源与环境数据存储在一起,进行统一管理和准确分析。还可对结果进行直观显示,精确、快速、美观的打印输出各种专题图。
1 土地利用现状调查与动态监测
美国、西班牙、希腊等国都曾应用GIS进行大范围土壤调查。把GIS结合到农学专业的大学课程中,指导学生怎样把GIS和数字土壤调查作为土地利用决策的工具来使用。Ted K Bradshaw等将GIS与土地利用模型结合起来,预测了美国加利福尼亚中部乡村2040年农地转变为城市用地的面积和与之相关联的农村人口增长。
我国学者也在这方面进行了大量的研究和实践工作。庞治国等应用“3S”技术对吉林省西部大安市盐碱化土地资源进行现状调查和监测,并提出防治发展措施。张海玲等详细论述了利用遥感与GIS进行土地资源动态监测的研究方法。
2 土地资源评价
利用GIS在美国密西西比州识别哪些含氢的农田适合转变为沼泽地,并分析了转换的私人和社会经济可能性。应用遥感和地理信息系统技术对菲尼县土地进行评估。Cochrane等把世界土壤和地形数据库(SOTER)作为基本数据库与GIS结合在一起,对巴西亚马逊区域的土地资源的潜力进行了评价。Rajendra等将遥感图像解译生成土地利用图,与地形数据、土壤数据输入GIS,再结合实地调查收集的社会经济数据,选择32个指标测定泰国Sakaekrang地区的土地利用承载力。并指出土地质量、农场收入来源、土壤水分蒸发蒸腾损失总量等11个解释承载力水平的优秀指标。
我国学者对GIS在土地资源评价上的研究也取得了有意义的进展。在理论方法探讨中,卢远等论述了基于GIS的层次分析法对城镇土地定级的评价方法和过程。吴次芳等探讨了在地理信息系统支持下,城镇土地动态评价的基本原理、方法程序和模型设计。在土地自动化评价和系统模型建立方面,许多学者在GIS的支持下,进行了农用土地定量化、自动化评价方法研究。一些学者还将相关学科的先进技术,如模糊评价、物元分析法、人工神经网络模型等应用到土地资源评价中。
3 展望
(1)与专家模型结合 尽管目前地理信息系统在土地管理领域得到了较广泛的应用,但是应用主要放在了利用地理信息系统对土地管理空间数据进行输入、管理和简单空间分析上,模型和模型管理系统还处于初级研究阶段,难以解决土地管理中的复杂问题。因此将专家长期积累的知识溶入系统,建立专家模型,使决策支持系统智能化,这将是今后研究的重点和发展的主要方向之一。
(2)与土地管理日常管理工作结合 开发出适用性强、操作简单、功能强大的各种土地管理地理信息系统、向广大土地管理和科研人员普及GIS知识是把GIS由科研推广到实际应用中的有效途径。
参考文献
[1] Ted K Bradshaw、Brian Muller.Impacts of Rapid Urban Growth on Farmland Conversion:Application of New Regional Land Use Policy Models and Geographical Information Systems.[J] Rural Sociology.College Station,1998,63(1):1—25.
[2] 庞治国、吕宪国、李取生.3S技术支持下的盐碱化土地现状评价与发展对策研究——以吉林省西部大安市为例[J].国土与自然资源研究,2000,(4):42—45.
[3] TTCochrane,TACochrane.The worlds soils and terrain digital database applied to Amazonian Land studies[J].Journal of Natural Resources and Life Sciences Education.2001:30:62—71.
[4] Rajendra P Shrestha. Developing indicators for assessing land—use sustainability in a tropical agro—ecosystem: The case of Sakaekrang watershed, Thailand[J]. International Journal of Sustainable Development and World Ecology.2004,11(1):86—99.
[5] 卢远、杨小雄.基于GIS的层次分析法在城镇土地定级中的应用[J].广西师范学院学报(自然科学版),2003,20(2):73~77.
[6] 吴次芳、许红卫、唐根年.地理信息系统支持下的城镇土地动态评价[J].浙江农业大学学报,1995.
关键词:地理信息 地质学 系统应用
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)12-0091-01
1 地理信息系统的功能特征
地理信息系统亦称之为GIS,是基于地理空间数据库,并借助计算机软硬件,对具有空间内涵的地理数据进行科学分析和综合管理,在地质学中的应用,可提供地质管理、决策等重要信息。其系统功能特征表现为以下几点:(1)数据输入。地理信息系统在收集相应地质信息资料之后,以图形数据、图像数据和属性数据的形式,将数据输入到系统当中,为地质灾害防范、环境地质研究、地质剖面绘图等,提供科学合理的数据。(2)检索查询。地理信息系统提供交互式查询检索、影像库查询检索、图形库查询检索、属性库查询检索等检索查询功能,可供系统应用时快速找到所需的数据资料。(3)统计分析。针对地质学中的空间分析、模型分析预测、专业统计分析、常规统计分析等统计分析需求,在经过一系列信息筛选后,分析输出地质灾害、环境地质研究等所需的信息。(4)图像处理。图像处理功能体现为专题信息提取、信息复合、图像纠正、文本报表、统计制图、空间分析制图、影像图几个方面,为地质学应用提供更为专业科学的图像。
2 地理信息系统在地质学中的应用
地质学中应用地理信息系统,主要应用范围分为地质灾害、环境地质研究、地质剖面绘图、地质矿山四个方面,笔者结合相关的工作经验,对地理信息系统的具体应用方法,进行如下总结:
2.1 在地质灾害中的应用
地理信息系统在泥石流、地面沉降、水土流失等地质灾害中,具有预测性的作用。(1)地震灾害。为满足地震分析、预报、抗震、救灾、灾后评估等需求,借助计算机采集地震相关数据信息,并通过自动判别系统提供信息,对地震展开客观性、系统性和智能化的预测,至于地震灾害损失评估和震后减灾,可根据地理信息系统评价经济损失、人员伤亡,并以最短路径等空间分析方法,提供救灾方案制定、避震疏散、危险品贮存、火灾辅助等决策依据。(2)滑坡灾害。滑坡灾害的风险评估,将地理信息系统引入滑坡灾害危险性的评价,作为滑坡灾害危险性评价的分析工具,以此提高滑坡危险性评价的精度。总之,地理信息系统的信息技术功能,凭借信息处理的优势,并以信息自动识别功能,是救灾、抗灾和防灾工作的重要技术辅助手段。
2.2 在环境地质研究中的应用
在环境地质研究中,要求掌握评估地质灾害风险、识别水土污染风险、充分利用地下水资源、评价城市地质脆弱性等方法。地理信息系统在环境地质研究中应用的表现如下:(1)地质图编制和数据库建设,即基于地理信息系统建立地质学信息空间数据库,以及自然灾害风险评估决策系统,形成提供环境地质研究数据的系统平台。(2)便于地质资源的评价和地质环境的管理,尤其是在资源匮乏和环境污染较为严重的环境地质区域,通过对资源的评价和环境的管理,可为该区域环境地质的改善,提供研究的科学条件。(3)在技术系统应用方面,地理信息系统提供了专业的技术空间,在与其他技术的配合应用下,譬如RS和GPS等技术,可有效调查和监测地质状态。
2.3 在地质剖面绘图中的应用
地理信息系统的数据库和图形处理功能,因此能够有效存储和处理空间信息,具体应用方法如下:(1)对于地质剖面绘图的应用来说,有利于将地质体地理位置和地质属性结合起来,从而真实、生动、准确地将信息呈现在用户面前,并辅助地质工作者分析剖面数据、绘制柱状图和绘制剖面图。(2)以某柱状图的绘制为例,在自然电位分析的基础上,从数据库当中提取相关的钻孔和岩性数据,确定自然电位为2.5mv,然后按照系、组、段分析地层,其中地层的系为二叠系和石炭系;地层的组为下石盒子组、山西组、太原组;地层的段无具体数据显示,至于井深,分为75m、800m、850m、900m四个勘测点,然后分析岩性剖面和视电阻率,通过系统的柱状图自动生成功能,生成具体的柱状图。(3)利用地理信息系统绘制剖面图,其原理可归结为:初始化点、线、字符及符号—提取钻孔柱子数据—计算每个柱子顶部中点坐标—求取左右两边柱子每个岩层的顶底板标高—按顺时针方向排列左上角4个顶点—将顶点连线成四边形—显示或导出线—绘制完成。
2.4 在矿山地质中的应用
在矿山地质中应用地理信息系统,通过矿山地质点、线、面、体的勾画,构建三维地理信息系统数据模型,以此描述矿山地质中的各种现象。借助模型,矿山开采时就能够掌握各种地质现象的特点,并在空间精度和便利性方面,解决地质描述的实际难题。笔者认为地理信息系统具有独特的空间分析功能和数据分析能力,可为矿山地质划分出不同危险性的等级区域,并以危险性制图的方式体现出来,以及借助系统评价和管理矿山地质,以分区评价地质灾害的危险性,并与专家系统集中应用,管理相应的时空数据,以便形成对矿山地质的动态管理。总之,地理信息系统基于传统三维数据模型,承上启下地开发出三维地理信息系统模型,为矿山开采质量和安全管理,提供科学合理的地质材料依据。
3 结语
综上所述,地理信息系统以地理空间数据库为基础,并借助计算机软硬件,对具有空间内涵的地理数据进行科学分析和综合管理,包括数据输入、检索查询、统计分析、图像处理几个方面的功能特征,在地质学中的应用,为地质灾害防范、环境地质研究、地质剖面绘图、矿山地质确定等方面,可提供地质管理、决策等重要信息。通过文章的研究,基本明确了地理信息系统在地质学中的具体应用方法,但具体的应用细节,仍然需要结合实际予以不断总结和完善,以进一步提高应用的效果。
参考文献
[1]王雪琴.在地质灾害中如何应用地理信息系统[J].企业研究,2013(9):69-71.
[2]李小青,罗太进.地理信息系统在编制综合水文地质图中的应用[J].华东科技:学术版,2013(6):495.
关键词:地理信息系统;测绘;应用
中图分类号:C922 文献标识码:A 文章编号:
一、地理信息系统的特点及其能提供的功能
1.地理信息系统的特点。
地理信息系统是传统科学与现代技术相结合而产生的边缘科学,它具有多学科交叉的特征,地理信息系统又是计算机化的信息系统,需要得到计算机硬件和软件系统的支持。
地理信息系统处理的对象为地理空间信息,地理信息系统用于处理自然界特定空间内各种地理现象的信息,地理信息系统的核心组成是地理数据库和空间数据库,包括属性数据库、图形数据库和遥感影像数据库等,地理信息系统能够在同一的平台内综合处理这些信息,这是地理信息系统不同于其他信息系统的重要一点,并且包含的内容是丰富的和广泛的。地理信息系统可以根据实际需要设计生产各种地图,它通过图表、文字、色彩等信息形象的表现出来,地理信息系统具有强大的制图功能,完全可以代替传统制图和一般意义上的机助制图技术。地理信息系统具有空间分析功能,从而使地理信息系统区别于机助制图系统,也正是空间分析功能赋予地理信息系统以强大的生命力。空间模拟地理信息系统是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。地理信息系统可以依据系统应用模型,快速模拟自然过程的演变和过程,取得地理预测和实验的结果。
在各行各业中,通过地理信息系统选择优化方案,避免不合理的决策,并且解决资源、环境、社会、经济和人口有关的实际应用课题,在经济社会中有助于决策支持系统。地理信息系统除了具有信息的一般特性还具有以下独特特性:①空间分布性。它具有先定位后定性以及在区域上的分布特点,属性的表现形式是多层次的。②数据量大。因为它具有空间特征和属性特征还随时间的变化而变化,所以数据量很大。③地理信息系统具有载体的多样性,除物体的物质和能量本身外,还通过文字、数字、影像、符号、磁带、光盘等等来描述地理实体。
2.地理信息系统能够提供的功能。
(1)地理空间数据管理。地理信息系统能够通过多种方式对地理数据信息进行录入,并且还可以对数据库进行有效地管理和维护。最为重要的是地理信息可以快速准确的对所需要的数据进行查询和检索,进而提供给决策者所需要的各种地理空间信息。通过地理信息系统能够有效地实现现代化的信息管理。
(2)输出功能。地理信息系统可以应用到地形图的绘制中,这是地理信息的输出功能赋予系统的一种能力。可以说绘制地形图是地理信息系统发展的起源,这样便能够理解为何该系统具备这一功能。而该功能的最终目标是为建立地形图数据库提供基础保障,同时与手工制图相比地理信息的产出效率要比其高出数倍以上。
(3)遥感图像处理。遥感数据可以说是地理信息系统的一个重要信息来源,现阶段大部分地理信息系统都具备图像处理功能,并且这部分功能常作为系统中的一个子模块存在,利用自动影像匹配等技术可完成相关处理工作。
二、地理信息系统的应用
从地理信息系统和其他系统的区别与联系以及地理信息系统特征和地理信息系统的分类中不难看出,地理信息系统的发展前景广阔,表现在网络化、标准化、数据商业化、系统的专门化、企业化、全球化、大众化和智能化。地理信息系统是一种对自然与人类应用非常广泛的系统工具,它的博才取胜和运筹帷幄的优势,使它成为能够影响人们生活的各个方面、有关各行各业经济技术发展的基本工具。它的应用分为两种情况,一种是利用地理信息系统来处理用户的数据,在地理信息系统的基础上,利用它的开发函数库二次开发出用户的地理信息系统软件,并且在测绘与地图制图、资源管理、城乡规划、灾情监测、环境保护、国防、宏观决策支持等一百多个领域,取得了良好的社会经济效益,下面结合例子来论述地理信息系统的广泛应用。
地理信息系统在综合分析评价与模拟预测中的应用,它不仅对地理空间数据进行编码、存储和提取,而且通过世界模拟,得到综合评价,并且用这些数据以命令、函数和分析模拟程序对未来结果作出定量的和趋势预测,对比不同决策方案的效果以及产生的后果,做出最优决策,避免和预防灾难发生。例如,通过对大兴安岭火灾的研究、普查和分析,应用系统对十几万个数据进行分析筛选出气温、风速、降水等气候要素,以及植被生长情况、积雪覆盖程度,用模糊数学方法建立数学模型,并且建立微机系统多因子的综合指标来预防灾情发生。
三、地理测绘系统在测绘中的具体应用
1.数据的采集。
在数据收集时,传统做法是通过聚酷薄膜地图上或者纸上现有的数据,经过扫描或者数字化来产生数字数据。现在比较理想的做法是借助于GPS全球定位系统,得到相应的位置坐标,然后直接输入到地理信息中进行相应的处理,也可以通过遥感技术来完成数据的采集工作。
2.数据处理。
地理数据一般具有三个基本特征:属性特征(非定位数据)、空间特征(地位数据)和时间特征(时间尺度)。在测绘中,涉及到的主要设施有城市建筑物、城市道路、据和属性数据,属性数据又可以分为客观和主观两类,客观属性数据如城市道路的名称、交叉口的形状等,主观属性数据如城市道路与交叉口的交通量等。地理特征的专题属性信息可以直接存储于FAT表中,也可以存储在其他数据表中,后者通过对象标志码与FAT产生联系。从空间信息检索专题属性信息,或从专题属性信息检索空间信息的实现就依赖干地理信息系统所建立起来的次种联系。
3.数据管理。
在测绘中,主要涉及到用点来表示的实物信息有城市道路路段上的桥、城市道路交叉口等;主要涉及到用线来表示的实物信息有城市道路中线、城市道路边线、通讯线的走向等;主要涉及到用面来表示问候的实物信息有道路周边的建筑物(比如企事业单位、学校、医院、公园等)。可以把上述所有关于点、线、多边形相关的实物合理地分层组织如下:首先建立一个地理数据库,在地理数据库中建立测绘要素集,其中包括的特征类有城市道路中线、城市道路交叉口、桥、城市道路周边建筑物等;同样在相同的地理数据库中建立一个管线要素集,其中包括的特征类有路边线、电力设备、电力线、通讯线等。
4.数据显示。
一般来说,地图特征的图形表达有以下几种方式:单一的符号、单一值地图、用类似于人口的字段属性来表达数量(颜色分级、符号分级和密集度分级)、相关多种属性的表达。用单一的符号展示数据于地图可以从图形上得知特征分布的密集程度,从而可以清晰地表达出分布情况。在测绘中,可以用点表示城市不同区的居民居住情况,这样就可以用点的密集程度来直观表达居民居住的分布密集程度;同样,道路可以用线的特征来表示在区域内道路网密集程度。对于上述每个区的居民密集程度的表示,也可以先统计每个区的居民人数,然后按照一定的标准划分,用不同的颜色来表示每个区的居民居住情况,并且还可以用符号本身的大小来表示居民分布情况。同样的,城市道路交通也可以通过交通量的统计之后,依据交通量的范围分类对城市道路进行等级颜色分类。
四、结束语
以上是笔者对地理信息系统的粗略认识及在测绘中应用的介绍,地理信息系统已成为国民经济发展的必备工具,并且深入到各个领域,相信它的不断成熟与完善将为社会的进步与发展做出更大的贡献。
参考文献:
[1]莫梅,彭万钦.浅析在测绘中地理信息系统的应用[J].中国科技纵横,2010(11).
【关键词】移动地理信息系统 应用 特点 前景
地理信息系统在我国经过几十年的发展,从原先简单的技术逐渐发展为一种综合性的产业化。但是与实际的投入相比,地理信息系统并没有完全发挥出应用的作用,没有达到预计效果。现阶段,我国信息技术发展的速度非常快,但是应用最为广泛的领域都与位置有着密切的关联,导致地理信息系统的发展受到限制,无法产生巨大的社会经济效益。因此,需要不断提高地理信息技术,建立一种基于位置服务的移动地理信息系统,提高地理信息系统的发展速度,实现高效地理信息系统产业化。这样才能够使地理信息系统的应用范围更加广泛,在最大程度上适应社会发展的需求。
1 研究现状
地理信息系统从产生到现在,经历了多半个世纪,技术逐渐走向成熟。而我国的地理信息系统研究起步较晚,落后西方国家近20年时间。经过这么多年的发展,地理信息系统在我国的应用越来越广泛,占据四分之一的市场份额。我国的城市规划、资源管理、自然风险评估、定位导航等方面都在使用地理信息系统来工作。近几年,我国开始大力发展经济与工程建设,在这些工程开发的过程中,地理信息系统起到了重要的作用,对国土资源管理与工程自然风险预防做出巨大贡献。因此,我国开始重点发展地理信息系统技术,投入大量人力、物力、财力,培养先进的人才与技术人员,逐渐形成一个完整的发展体系。
但是,地理信息系统应用研究的发展过程中,也存在相应的问题,对地理信息系统的发展造成了影响。其中最主要的问题为:
(1)移动地理信息系统理论与模型的建立没有相互统一协调发展,无法实现模型与实际地理的对应关系;
(2)移动地理信息系统体系、功能、技术人员等方面的建设无法满足社会发展的需求;
(3)移动地理信息系统数据结构研究方面存在诸多不足,难以建立地理与事物之间的拓扑关系。
2 特点与功能研究
2.1 特点研究
移动地理信息系统的特点是其快速发展的因素之一,主要的特点有:
(1)移动地理信息系统设备的物理体积较小,携带非常的方便,可以直接进行单手操作;
(2)采用的供电方式非常好,是自供直流电源,系统工作时可以为系统提供充足的电源,系统停止工作时能够自动进入节能模式,如果采用高能电池,可以长时间在野外进行采集工作;
(3)操作简单,移动地理信息系统的输入模式非常人性化,可以根据不同的习惯切换手写、笔触、键盘灯模式;
(4)移动地理信息系统的应用范围非常广泛,可以应用在交通行业、农业生产、电力系统建设、煤田探测、城市化建设等诸多方面;
(5)移动地理信息系统设备可以直接连接到无线网络,通过Internet网络进行数据传输、信息交流等;
(6)可以进行全天24小时服务,移动地理信息系统在工作的过程中,荧光屏会根据周围环境的亮度自行调节,进入省电、经济、高效模式;
(7)移动地理信息系统设备的性价比非常高,软件开发成功之后可以安装在多个设备上,不受用户使用数量的限制,使用数量越多,设备的平均价值就越低,非常合适。
2.2 功能研究
移动地理信息系统融入了现代高端科学信息技术,设备功能越来越全面,主要的功能有:
(1)移动地理信息系统逐渐开始进入高端产品模式,功能逐渐接近计算机,不仅有了最初的文字编辑与记事薄功能,还具备了时间提醒、音乐播放器、录音、计算器等诸多功能;
(2)移动地理信息系统导航功能,现在大多数的汽车都安装有导航系统,这正是基于移动地理信息系统上,可以在道路的岔口进行导航提示,准确的确认路线;
(3)移动地理信息系统的位置定位功能,为了方便工作管理,移动地理信息系统可以对设备持有者的位置进行定位,确定该位置的纬度、经度、行进的时间与方向等;
(4)随着通讯技术的快速发展,手机已经成为当代最为主要的通讯设备。移动地理信息系统的开发已经逐渐朝着手机功能目标发展,已经具备了正常手机的功能,这是缺少一些特殊的功能。
(5)移动地理信息系统的预案储备功能,可以通过设备制定好相应的路线和方案,在需要的时候进行回放,确保工作过程中不会出现差错。
3 应用前景
移动地理信息系统集地理信息、导航定位、通讯技术、数据库和互联网于一身,功能非常全面。现代社会经济发展迅速,用户对移动地理信息系统有着广泛的需求,生活中各个方面都涉及到移动地理信息系统。该系统应用范围非常广泛,可以应用在军事、环保、监测、国土资源管理、交通系统、风险灾害的预警与防预、管线巡检、天气预报等诸多领域当中。不管在哪个行业当中,都需要移动信息系统的协助,才能够完成工作。因此,移动地理信息系统应用还有巨大的发展与提升空间。
4 结束语
移动地理信息系统的应用能够大大促进我国社会经济的发展,提高我国的社会效益与经济效益。因此,应该加强对移动地理信息系统的研究,融入新技术进行创新,从而取得相应的效果。改进移动地理信息系统的存储和调度,加强理论与模型之间的结合,提高系统的功能,并将移动地理信息系统与社会各行各业完美的结合,在最大程度上提高系统的应用范围。
参考文献
[1]王强,李耀华,陈璐琳,苏艳华.国内运营商发展移动互联网的策略[J].现代电信科技,2010(05).
[2]肖宇航.移动地理信息系统应用研究[D].武汉理工大学,2010.
关键词:地理信息系统技术; 城市规划;应用
Abstract: With the rapid development of the modern society, the geographic information system technology has been enhanced in all aspects application, this paper focuses on the geographic information system main functions and discusses the application of the geographic information system in the city planning.
Keywords: geographic information system; city planning; application
中图分类号:C931.6 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
城市规划是指导城市建设,是城市建设和管理的依据,在城市发展建设过程中起到十分重要的作用。地理信息系统结合了地理空间分析技术和计算机信息技术并引起各行业广泛关注。
1. 地理信息系统概念
GIS即地理信息系统(Geographic Information System),地理信息系统是以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件的支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说,GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统,是以测绘测量为基础,以数据库作为数据储存和使用的数据源,以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。地理信息系统成为了获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具和手段,近年来得到了广泛关注和迅猛发展。
2.地理信息系统的主要功能
数据采集与编辑功能是指各实体要素对应代码坐标输入计算机当中。
属性数据比较规范,所以许多地理信息系统都采用关系数据库管理系统管理。除文件管理功能外,属性数据库管理模块的主要功能之一是用户定义各类地物的属性数据结构。
2.3制图功能
GIS的核心是一个地理数据库。建立GIS首先是将地面上的实体图形数据和描述它的属性数据输出到数据库中并能编制用户所需要的各种图件。
2.4空间数据库的管理
有效数据采集和编辑后,形成了地理数据集。对此可以利用数据库管理系统来进行管理。
2.5空间分析功能
通过空间查询与空间分析得出决策结论,是GIS的出发点和归宿。典型的空间分析有:
2.5.1拓扑和叠加
通过特征叠加实现检索、图形剪裁、模型分析等功能。将存在共同特点的多边形要素的数据文件进行叠置,根据多边形边界的交点来建立具有多重属性特征的统计分析。
2.5.2缓冲区分析
缓冲区分析是根据点、线、面的实体,自动创建其周围一定宽度范围的缓冲区多边形,它是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。
2.5.3 空间集合分析
是按照两个逻辑子集给定的条件来进行逻辑运算。
2.5.4地学分析
地理信息系统还提供一些专业性较强的应用分析模块可以应用于不同领域,根据每一模块的特点来进行分析。
2.6数字高程模型的建立
数字高程模型有三种主要的形式,包括格网DEM、不规则三角网(TIN),以及由两者混合组成的DEM。
3地理信息系统在城市规划中的主要应用
3.1资源管理及配置 (Resource Management Configuration)
主要应用的领域包括农业、林业、矿藏等领域,解决各种资源分布、分级、统计、制图等问题。 解决更重能源及资源上的配置,保证资源合理和发挥最大效益。
3.2城市规划和管理 (Urban Planning and Management)
空间规划是地理信息系统重要应用领域之一,利用地理信息系统来对城市规划和管理具有深远意义。主要是解决城市资源配置等诸多问题。
3.3应急响应 (Emergency Response)
在发生重大灾害时,可以解决例如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等问题。
3.4地学研究与应用 (Application in GeoScience)
对地形地貌分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间数据统计分析、制图显示等都可以借助地理信息系统工具完成。
3.4商业与市场 (Business and Marketing)
商业设施的建立充分考虑其市场潜力及诸多商业问题,地理信息系统的空间分析和数据库功能可以有效解决这些问题。
3.5分布式地理信息应用 (Distributed Geographic Information Application)
机遇网络时代的地理信息系统可以通过网络来实现地理信息的分布式存储和真正意义上的信息资源共享。
3.6城市规划管理(Urban Planning and Management)
利用地理信息系统技术进行城市规划建设的辅助设计、进行城市管理的辅助决策、规划控制等工作。
3.7国土及地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
GIS利用现有的遥感数据,可以有效的对土地利用动态变化进行分析评估研究,包括土地和地籍管理涉及土地使用性质的改变、地籍权属关系变化、地块轮廓的变化、等许多内容,都可以通过GIS来高效、高质量地完成这些工作。
3.8生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling)
实现对区域生态规划、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、环境保护等设施的管理、环境规划等。
3.9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,无论是进行管理、统计、汇总都可以借助GIS完成,而且可以很大程度的提高工作效率。
3.10选址分析 (Site Selecting Analysis)
不同的区域地理环境有所不同,可以根据不同的特点,综合考虑资源配置、市场的发展潜力、交通是否便利的条件、地貌地形特征、环境影响等因素,在一定的区域范围内选择最佳位置,这也是GIS的一个典型应用领域,充分体现了GIS的对空间的分析功能。
3.11网络分析 (Network System Analysis)
通过建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型,使用GIS来研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件的应急处理。
3.12可视化应用 (Visualization Application)
以数字地形模型为基础,可以建立一定区域区域等三维可视化模型,实现多角度浏览。
结束语
GIS系统以处理和分析空间数据功能,为城市的规划提供了准确的依据,并演绎出丰富多彩的系统应用冠能,满足用户的广泛需求。
参考文献:
[1]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.北京:科学出版社.1995
[2]龚健雅.地理信息系统基础.北京:科学出版社.2001
[3]黄杏元.马劲松.地理信息系统概论(修订版) .北京:高等教育出版社.2001
关键词:地理信息系统 矿产勘查 效率
中图分类号:P62 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)06(a)-0057-02
当今时代是信息化的时代,地理信息系统顺应时代的快速发展,并且与社会各个领域建立了密切的联系。矿产资源是国家经济的重要产业支柱,虽然现在的矿业发展势头迅猛,但是矿产资源的开采技术以及勘探技术仍然受到很多制约。由于不能很好地处理开采矿产资源与环境保护可持续发展两者之间的关系,使得在勘查开采矿产的过程中对环境造成了一定的破坏。矿产资源在开采利用的过程中如何协调与生态环境之间的关系,减少对生态环境的破坏污染是矿产行业应该积极重视的问题。地理信息系统在矿产勘查中的运用能有效地减少矿产行业对环境的破坏。
1 地理信息系统在矿产勘查中的运用
1.1 整理规划矿产资料信息
在对矿产资源的资料整理中,要合理地规划矿产资源的分布信息。矿产资源涉及很多信息,其中主要由图形数据、文档数据以及指标数据等数据信息构成。对这些大量的矿产地资源信息进行合理规划整理是矿产勘查中非常重要的环节。在矿产勘查中对矿产地质勘探资料的规划整理有非常重要的作用。通过地理信息系统对这些有着重要意义的大量矿产资源数据信息进行合理整理规划,从而实现对这些矿产资料信息的每个环节的统一管理。此外,地理信息系统支持空间信息数据化的计算与分析,可为用户提供准确的数据。对矿产资源进行合理规划,可以提高矿产勘查的效率,有效地保护和开发利用矿产资源,保护人们赖以生存的生态环境不被破坏。
1.2 制作地质图像
制作地质图像是矿产勘查的基础和前提。提前做好对地质区域、勘测区域以及测绘领域所有信息的收集与分析,可以有效地提高地质图像的准确性。地理信息系统是制作地质图像的主要方式,可以通过对地理信息系统中各种有效信息进行合理利用,然后地理信息系统再利用相关专业的分析,针对矿产勘探以及开采的实际需要绘制出地理图像。
1.3 正确管理矿产资源储藏信息
20世纪,我国研制了关于矿产资源储藏信息的数据库,这对于矿产资源分布信息的管理有着至关重要的作用。只是这样类型的数据库只是基本掌握了对于矿产资源数量信息的一个非空间的数据管理,属于比较片面的数据库。一直到20世纪末,矿产资源的数据估算仍旧停留在纯手工计算的局面。如今,经过不断地努力,当代的地理信息系统已经形成了对于矿产资源储量管理的多面系统:通过地理信息系统分析矿产资源的储量规律,从而远程监督管理矿产资源的时空分布。地理信息系统在矿产资源管理上有了质的突破,同时也对矿产的勘查工作提供了极大的便利。
1.4 对矿产地质进行定量分析
在矿产地质领域中,定量分析环节起着至关重要的作用。地理信息系统是保证对开展地质定量分析的一个基本,可以有效地提升地质定量分析工作的效率。在对地质进行评价、分析以及检测时,地理信息系统不仅能合理地运用矿产信息数据库的数据信息,而且能够自动生成专业性较强的分析模型。
地理信息系统在矿产行业中被广泛运用,对于矿产的勘查工作有重要的推动作用,同时对地质革命也起着重大的作用,但是在应用的过程中也存在许多的问题,因此,要不断地拓宽地理信息的应用领域,提高地理信息系统的智能化,使得地理信息系统在矿产行业创造更多的价值。
2 地理信息系统在矿产勘查中具有的特点
2.1 综合学科知识齐全
地理信息系统是集众多信息为一体的新兴科学技术应用,在各个领域得到广泛利用,也推动了矿产资源勘查的稳步发展。GIS不仅仅包括地图学、地理学、信息科学方面的知识,还包括了测绘学、管理科学以及计算机学等方面的学科知识,信息多元化、一体化,具有非常强的综合性。
2.2 功能齐全
GIS具有的功能非常齐全。可以对所需信息进行很好地整理汇总及分析。地理信息系统不仅具有空间数据存储、获取、显示功能,而且还具有空间数据的编辑、处理分析输出和应用功能。
2.3 完整地解决空间问题
地理信息系统对于矿产资源的勘查体系做出了很大的改变,并且使得勘察过程简单化,从而大大提高了矿产资源地质勘察的效率。GIS技术的这些优势应该更多地利用于矿产行业的各个方面,这将会对矿产资源勘查的研究方法产生深远的影响。
3 地理信息系统在矿产勘查中的未来展望
近年来,矿产行业信息化快速发展,矿产勘查行业与信息系统紧密结合,以地理信息的发展带动矿业的发展得到落实,并且取得了显著成果。在信息化带动矿业发展的今天,地理信息系统有很大的发展前景,尤其是在矿产勘查领域GIS技术势必成为其技术的支撑,地理信息系统在矿产行业的发展也将会逐步成熟稳定。地理信息系统在矿产勘查中的应用前景表现为以下几个方面。
3.1 发展多维化
在现阶段,地理信息系统能够实现对空间实体的坐标进行数据整集,可是在进行三维化处理方面因为技术欠缺,很难完成很多三维化处理效果,也正因为这样,现阶段的地理信息处理系统也被称之为二维GIS,因而多数的三维操作都要在三维地理信息系统的配合下才能实现。
地理信息处理系统可以实现空间可视化技术,是指在时空变化、动态、多维等可交互的地理条件下对真实的图形信息进行探索,而且还能够提高对空间的视觉效果。合理地利用空间可视化信息技术,能够完成对地形地貌的多维仿真模型,从而将地形情境真实地展示在用户面前。
四维地理信息系统实际上指的是在三维地理信息系统的基础上加入了时间因素的变量。虽然大多数地形面貌都不是一成不变的,但地震、泥石流等自然灾害仍会使得地质特征发生很大的改变,因而时间因素变量也是一项较为重要的指标。现如今,从三维到四维的过渡仍面临一系列的问题。但是,随着信息化的逐渐发展,这些问题也在逐步得到解决。
3.2 网络化方向
计算机信息技术近几年发展速度迅猛,在这种态势下网络化成为地理信息技术发展的主要前景。矿产勘查行业需要同网络信息相结合,从而使得矿产勘查行业对网络信息资源的充分利用,实现资源共享。因此,地理信息系统要进行不断完善与升级,才能与矿产勘查行业更加紧密地结合,最终推进地理信息系统网络化的实现。
3.3 多元化发展
多元集成包括有:矿山信息源的集成、矿山管理系统的集成、多种应用技术的集成。矿产资源的信息多种多样,地理信息系统必须实现遥感技术、定位技术以及通讯技术的集成化,从而实现多方矿产资源信息的融合与共享。GIS要将同一地区的不同矿产资源通过网络之间的联合,实现信息的同步,从而也可更利于有关部门的管理。总而言之,地理信息系统必须要跟多种技术紧密结合,才能在矿业的发展中得到更好、更高效的应用成效。
4 结语
随着当今社会经济文化的快速发展,矿产行业信息化的发展也取得了很大的进步。矿产资源是我国的经济基础,科学技术的不断进步以及生产力的提高,使得矿产资源的利用价值也得到了稳步提升。与矿产行业的发展密不可分的地理信息系统在矿业的发展道路上势不可挡,已经成为矿产行业中不可或缺的科学技术需要。虽然在过去的发展中GIS技术已取得了显著进步,但是地理信息系统尚不完善,研究人员仍需积极地研究新型创新技术,推进地理信息的发展,使其发挥更大的作用。
参考文献
[1] 周军,梁云.地理信息系统及其在地质矿产勘查中的应用[J].地球科学与环境学报,2002(2):47-50.
关键词:GIS技术;城乡规划;应用
随着社会经济的快速发展和“数字城市”工程的普遍开展,城乡规划实践呈现出许多新面貌。作为“数字城市”工程的核心技术,GIS可普遍应用于城乡规划实践的各方面,包括总体规划、分区规划、控制性详细规划、道路规划、管线管理等。GIS具有反映地理空间关系及综合、统计各种空间和属性数据的能力,为地理自然资源与环境的开发提供了先进技术手段,它的普遍应用将使城乡规划工作走上自动化、科学化的道路。
1. GIS技术和城乡规划的概念
(1)GIS(Geography Information System)称为地理信息系统,是一个空间信息系统, 集测绘学、环境科学、城市信息学、地球管理科学和计算机技术等为一体,是一门综合技术。GIS为特定应用目标建立,在计算机软、硬件及网络的支持下, 用于数据的输入、存储、查询和检索,对有关空间数据进行处理、分析和更新,同时GIS技术还具有空间模拟、科学预测等多种功能,能解决复杂的规划和管理问题。目前,地理信息系统已成为先进工具,被用于城市基础设施建设和现代化管理决策[1]。
(2)城乡规划是随着社会、经济和工程技术的发展而发展起来的一门科学。在不同的社会经济、历史背景下,城乡规划的概念有着不同的理解。一些国家对城市规划的理解是在强调城乡规划与改建的目的,一方面重视安排好城市形体包括建筑、街道、公园、公用事业等,另一方面更重视社会与经济目标的实现;另一些国家强调它是一门科学,也是一门艺术,城乡规划的设计指导空间的和谐发展,以满足社会和经济的需要;还有一些国家认为城乡规划就是城市空间的布局,它是建设城市的一种技术手段,它的目的在于合理、有效的创造生活与活动环境。
我国对城乡规划的理解是城乡规划是确定城市性质、规模和发展方向,合理利用城市土地,协调城市空间布局和进行各项建设的综合部署和全面安排。它是为了在一定时期内实现城市的经济和社会发展目标,从城市的整体和长远利益出发,城乡规划就是合理的配置城市空间资源,以提高城市的运作效率,确保城市的经济和社会与生态环境相协调及城市发展的可持续性[2]。
2. GIS在城乡规划领域应用的必要性
(1)城市化的进程对城乡规划提出了更高的要求。不断加快的城市化进程使世界的经济、社会和人口快速发展的同时,也给人类社会带来了包括环境污染、耕地减少、住房拥挤、交通阻塞等在内的一系列问题。这些问题的出现加大了城乡规划的工作量,传统的城市的运作方式已跟不上现代化城市建设的步伐,城乡规划面临严峻挑战,如何用更科学、合理的方式对城市进行规划和管理,GIS技术就能满足这种科学管理方式,它保证了空间数据的准确性和科学性,准确反映了城市的现状与发展。
(2)随着城乡规划和管理的数据增长加快,传统的数据处理方法已不能适应城市化进程的需要。城市是政治、经济、文化的集聚中心,它传递的信息包括地理、资源、环境、人口等方方面面,多层次和多样化数据反映着城市现状和变迁,并处于不断的更新变化中。传统方法不能有效的利用、处理和分析这些数据,而GIS技术可以实现支持处理、分析和有效存储海量数据,并利用遥感技术对数据进行及时更新[3]。
(3)城乡规划管理高质量和高效率的要求。城乡规划的任务是对城市建设的经济和环境条件等方面进行分析,并作出决策。传统的规划管理由于人力、时间所限,常以常规分析方法对城市空间作定性处理,这样很难对数据进行充分地分析。GIS技术能客观的、科学的对城市相关的各类数据进行综合分析,运用各种数学方法进行统计分析,建立城乡规划相应的数学模型,辅助城乡规划和管理。
3. GIS在城乡规划中的作用及应用
(1)GIS使城乡规划更为直观和理性。地理信息数据包括空间数据与属性数据,通过对道路、建筑、人口等相关信息的查询, 为城市总体规划的编制提供了直观的规划资料。城乡规划设计与管理以地理空间数据及城市发展现状为基础,通过开展基础地形图数据的测绘、入库与动态更新,建立城乡规划信息系统,实现城乡规划管理的科学化与智能化。在规划最终成果的制作阶段,提供基于GIS标准的规划成果数字产品,使规划管理部门可以得到直接为GIS系统所接受的规划成果,方便规划管理部门更好地利用GIS技术优势,为城市建设与规划管理实现办公自动化服务。
(2)GIS具有数据存储管理和海量分析功能。GIS具有强大的图形操作功能,支持土地集成化管理,对城市土地利用状况及土地权属界线信息可以第一时间掌握, 并支持城市土地的合理利用,使城乡规划更具科学性和透明性。GIS在各地规划审批中的应用较多,例如,通过数字化制图后,将海量空间信息以数据库形式存储,利用GIS技术搭建规划管理信息系统和图形绘制系统,支持规划业务审批,存储业务审批图文信息;利用城市地理信息系统,在建设项目报建时,通过申请卡,记录到属性数据库中, 制作数字化地形图景,并对建设工程规划进行准确定位,进行规划审批工作[4];将适时更新的影像图叠加上基础地形数据,开展现状地图的绘制,进而开展土地利用的调查分析等。
(3)GIS对城乡规划有辅助决策的作用。利用各种基础数据资料,基于GIS环境的空间查询、统计、分析等功能,为各类规划编制的条件分析、方案制定与评价选择提供空间分析支持和决策辅助。GIS可以辅助规划师,通过对规划方案的模拟、规划方案的选择、规划方案的评估等进行辅助决策支持。利用GIS有效的管理空间数据,进行空间可视化分析,以确定商业中心位置,并根据分析数据进行潜在市场的分析。GIS对城乡规划的动态调整提供技术支持,GIS可以对城乡规划的实施进行监督和反馈, 以对规划方案进行调整。例如,对旧城区进行改造时,GIS可以对总建筑物层数、退进变化的高精度三维地理模型进行总量的调查,进而开展拆迁分析,预估拆迁工作量;将GIS利用在城市交通管理信息系统中,统计分析包括城市道路红线位置、主干道车辆流量、人行道上流量等具体内容,为城市交通管理提供有效信息。
4.结语
近 些年,随着我国城市规模的不断发展和人口经济的长足发展,城乡规划技术创新逐步具备了条件,GIS技术的积累、研究和实践也日趋成熟和完善。GIS技术提供了多层次和多目标的综合服务, 对于组织和管理地理空间信息的技术系统,它为城市规划的建设提供了更多的帮助,是城乡规划建设创新实践的技术基础,为城乡规划管理提供了新的思路,GIS未来的发展趋势将为计算机数据管理在城乡规划中的应用提供更加广阔的前景 。
【关键词】 地理信息系统
空间测绘数据
数学模型
1 地理信息系统概念及国内外常用的地理信息系统软件
地理信息系统(geographic information system 简称gis)是一项以计算机为基础的新兴技术,围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科,是管理和研究空间数据的技术系统,在计算机软硬件支持下,它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析,它可以迅速地获取满足应用需要的信息,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。
目前世界上常用的gis软件已达400多种。它们大小不一,风格各异。国外较著名的有arc/info,genamap,mge等;国内较著名的有map/gis,geostar和citystar等。虽然gis起步晚,但它发展快,目前已成功地应用到一百多个领域。
2 地理信息系统在国内外研究应用
尽管现存的地理信息系统软件很多,但对于它的研究应用,归纳概括起来有二种情况。一是利用gis系统来处理用户的数据;二是在gis的基础上,利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家,地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来,随我国经济建设的迅速发展,加速了地理信息系统应用的进程,在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用,取得了良好的经济效益和社会效益。下面先从gis理论上提炼和归纳,然后给出应用的例子。
1.地理信息系统在地理空间数据管理中的应用,即以多种方式录入的地理数据,以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索,以多种方式输出决策所需的地理空间信息。目前流行的数据库管理系统,与gis中数据库管理系统在对地理空间数据的管理上,存在两个明显的不足;一是缺乏空间实体定义能力;二是缺乏空间关系查寻能力,这使得gis 在对空间数据管理上的应用日趋活跃。如arc/info在公路管理中的应用;arc/info在对市政设施管理中的应用。后者如北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据,在此基础上综合叠加地下及地面的类管线(包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量控制网,规划路等基础测绘信息,形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统。从而实现了对地下管线信息的全面的现代化管理。为城市规划设计与管理部门、市政工程设计与管理部门、城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门的查询服务。
2.gis在综合分析评价与模拟预测中的应用。gis不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取,而且还是现实世界模型,可以将对现实世界各个侧面的思维评价结果作用其上,得到综合分析评价结果;也可以将自然过程、决策和倾向的发展结果以命令、函数和分析模拟程序作用上这些数据上,摸拟这些过程的发生发展,对未来的结果作出定量的和趋势预测,从而预知自然过程的结果,对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果,以作出最优决策,避免和预防不良后果的发生。如gis在焦作东部矿区煤矿底板突水预报中的应用 ;gis在土地信息和土壤保护中的应用。后者如美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地gis。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息,建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型a=r*k*l*s*c*p,其中a为潜在的土壤侵蚀(面积/年),r为降雨量,k为侵蚀土壤参数,l为坡长,s为坡度参数,c为耕地面积,p为管理参数。探讨了土壤恶化的机理,提出了合理的方案,达到土壤保护的目的,还可以利用它对土地进行长期的动态研究,避免土质的重心恶化。这里把土壤侵蚀模型a=r*k*l*s*c*p作用到与之有关数据,达到综合分析评价及模拟预测结果。
3.gis的空间查询和空间分析功能的应用。为了便于管理和开发地理信息(空间信息和属性信息),在建库时是分层处理的。也就是说,根据数据的性质分类,性质相同或相近的归并一起,形成一个数据层。这样gis对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入,而查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示,在空间定位上仍与原始图一致。因此,也可将其称为空间函数变换。这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。这方面应用例子有很多,例如在城市规划过程中,对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划;如何安排多路警车交通路线,以保证在紧急时刻,在任意地方应至少能有一辆警车在事发后最短时间内赶到出事地点;在环境保护方面,对水土流失导致土地资源的破坏进行评价;在区域环境质量现状评价过程中,对整个区域的环境质量进行客观地、全面地评价,以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态;在地学方面,mapgis在油气勘探中和在成矿预测中的应用,解决了肉眼所不能看见的深部构造问题和指明矿产的远景区。在大都市防震减灾系统中的应用,1994年的美国洛杉机大地震,就是利用rac/info进行灾后应急响应决策支持,成为大都市利用gis技术建立防震减灾系统的成功范例。日本横滨大地震后,日本政府决定利用gis技术建立更好的能快速响应的防震减灾系统。日本建筑署建设研究所、nasda等政府机构在联合国区域发展支持下,建立了防震减灾应急系统,选用arc/info对横滨大地震的震后影响作出评估,建立各类数字地图库,如地质、断层、倒塌建筑等图库。把各类图层进行叠加分析得出对应急有价值的信息,该系统的建成使有关机构可以对象神户一样的大都市大地震作出快速响应,最大程度地减少伤亡和损失。在野生动植物保护中的应用,世界野生动物基金会(wwf)采用gis软件arc/info作为“老虎与人类”保护项目的主要技术工具。利用arc/info空间分析功能,wwf已找到新的方法来帮助世界最大的猫科动物改变它目前濒于灭种的境地。
4.gis的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制图开始的,因而gis的主要功能之一用于地图制图,建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比,利用gis建立起地图数据库,可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图,而且可以根据用户需要分层输出各种专题,如行政区划图、土地利用图、道路交通图等等。更重要的是由于gis是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系,可以制作多种立体图形,而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。在地图的输出中,mapgis达到世界先进水平。
5.运用gis系统,建立起专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息系统和目前上海正在建立长途电信局gis系统等等。这类信息系统具有有限目标和专业特点,系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国oakridge地区模式信息系统等等。这类信息系统主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标,可以有不同的规模,其特点是数据项多,功能齐全,通常具有较强的开放性。这两种信息系统与上述四种gis应用或多或少有重叠处,但这里强调的是完整性、系统性、故与它们分开讨论。
6.地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。遥感数据是地理信息系统重要信息源。其实目前大多数gis系统已揉进图像处理功能,并把它作为其一个子模块。这种应用如海湾战争期间,美国国防制图局gis实时服务,为战争需要在工作站上建立了gis与遥感的集成系统,它能用自动影像匹配和自动目标识别技术处理,处理卫星和高低侦察机实时获得战场数字影像,及时地将反映战场现状的正射影影像叠加到数字地图上,数据直接传送到海湾前线指挥部和五角大楼,为军事决策提供24小时的实时服务。
7.应用gis一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。如国家九五攻关项目“紧缺金属资源快速勘察评价系统”,这个系统中,分为地质变量信息提取模块、数据挖掘模块、物探数据处理模块、图像处理模块、综合预测模块等,其中地质变量信息提取模块使用了mapgis中基本输入函数、空间功能分析函数,目前这个系统已初具皱形。
8.gis中属性数据的综合及融合。在现有的gis中,属性数据只是用于检索和查询,或进行简单的统计,难以深入的分析,难以发掘隐含在其中的模式和规律。在众多项的属性数据中,有时将几个属性项的属性数值加以综合,构成一个具有某领域特定意义的新属性项新属性值,这种综合不是综合前属性数据值的简单反映,也不是它们的孤立集合,而是经过某领域研究人员深思熟虑的综合分析,用数量表示某领域问题的综合概念和结果特征。国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中,我们对研究区进行合理网格大小划分后,利用gis空间分析功能,求得每个网格单元的各地层、岩体、脉体的面积及相应的面积百分数、各断裂的长度、方向等众多的属性数值,在此基础上,我们用具有特定意义数学模型计算出三个综合属性值,分别为相对熵、断裂的优益度和中心对称度。用相对熵来考查围岩蚀变组合特征与矿化的关系;在以构造为主要控矿因素的内生矿产中,用断裂的优益度来评价每个网格单元是否有利储矿;用中心对称度来研究和圈定古火山机构、小型等轴状隐伏侵入体等具有放射状断裂体系的环形构造。
数据融合的概念始于70年代,但直接促其迅速发展的是进入90年代以后,最初以军事应用为目的的数据融合技术现今亦用于工业和农业。我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中,引进数据融合技术,融合gis的属性数据,进行地质异常单元的圈定与评价。利用gis对空间数据强大的显示功能,显示其结果。我们在开发国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中,如前面所述,求出各网格单元的各属性项的属性数据值(即各变量值),我们知道,地学数据是典型的多源空间数据,它们的量刚不一、形式多样;既有定量数据、又有定性文字描述数据,因此在数据融合前,必须统一量刚、把定性数据定量化,然后筛选出独立、有用的变量(包括综合变量),选择相应的数学模型(包括定量模型、定性模型和定量定性混合模型)和模型单元,确定地质异常临界值大小,根据它对未知单元进行异常圈定和异常评价,最后利用gis其显示结果。通过gis空间叠加分析,对其属性数据值的预处理、筛选、数据融合,利用gis管理、显示,使其结果的应用范围与利用价值大大提高。
总之,gis为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化,创造了空前良好的条件和环境。
参考文献
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关键词地理信息系统空间测绘数据数学模型
中图分类号:P208文献标识码:A
1地理信息系统在国内外研究应用
尽管现存的地理信息系统软件很多,但对于它的研究应用,归纳概括起来有两种情况:一是利用GIS系统来处理用户的数据;二是利用它的开发函数库二次开发出用户专用的地理信息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家,地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来,随着我国的迅速发展,加速了地理信息系统应用的进程,在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用,取得了良好的经济和社会效益。
2地理信息系统在地理空间数据管理中的应用
对多种方式录入的地理数据,以有效的數据组织形式进行数据库管理、更新、维护,进行快速查询检索,以多种方式输出决策所需的地理空间信息。目前流行的数据库管理系统与GIS中数据库管理系统相比在对地理空间数据的管理上存在两个明显的不足:一是缺乏空间实体定义能力;二是缺乏空间关系查寻能力,这使得GIS在对空间数据管理上的应用日趋活跃。如ARC/INFO在公路管理中的应用;ARC/INFO在对市政设施管理中的应用。后者如北京某测绘部门以北京市大比例尺地形图为基础图形数据,在此基础上综合叠加地下及地面的类管线(包括上水、污水、电力、通讯、燃气、工程管线)以及测量控制网、规划路等基础测绘信息,形成一个测绘数据的城市地下管线信息系统,从而实现了对地下管线信息的全面的现代化管理,为市政工程设计与管理部门、城市交通部门与道路建设部门等提供地下管线及其它测绘部门的查询服务。
3GIS在综合分析评价与模拟预测中的应用
(1)GIS不仅可以对地理空间数据进行编码、存储和提取,还可以得到综合分析评价结果,如GIS在焦作东部矿区煤矿底板突水预报中的应用;GIS在土地信息和土壤保护中的应用。后者如美国资源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蚀为主要目的的多用途专用的土地GIS。该系统通过收集耕地面积、湿地分布面积、季节性洪水覆盖面积、土壤类型、专题图件信息、卫星遥感数据等信息,建立了潜在威斯康星地区的土壤侵蚀模型A=R*K*L*S*C*P(其中A为潜在的土壤侵蚀(面积/年),R为降雨量,K为侵蚀土壤参数,L为坡长,S为坡度参数,C为耕地面积,P为管理参数),探讨了土壤恶化的机理,提出了合理的方案,达到土壤保护的目的,还可以利用它对土地进行长期的动态研究,避免土质的重心恶化。这里把土壤侵蚀模型A=R*K*L*S*C*P作用到与之有关数据,达到综合分析评价及模拟预测结果。
(2)GIS的空间查询和空间分析功能的应用。为了便于管理和开发地理信息(空间信息和属性信息),在建库时是分层处理的。这样GIS对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入,而查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示,在空间定位上仍与原始图一致。因此,也可将其称为空间函数变换。这种空间变换包括叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)。这方面应用例子有很多,例如在城市规划过程中,对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划;在地学方面,MAPGIS在油气勘探中和在成矿预测中的应用等等。
(3)运用GIS系统,建立起专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统如水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息系统和目前上海正在建立的长途电信局GIS系统等等。这类信息系统具有有限目标和专业特点,系统数据项的选择和操作功能是为特定的专门目的服务。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国Oakridge地区模式信息系统等等。这类信息系统主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标,其特点是数据项多,功能齐全,通常具有较强的开放性。这两种信息系统强调完整性和系统性。
(4)GIS中属性数据的综合及融合。在现有的GIS中,属性数据只是用于检索和查询或简单统计,难以深入的分析,难以发掘隐含在其中的模式和规律。在众多项的属性数据中,有时将几个属性项的属性数值加以综合,构成一个具有某领域特定意义的新属性项新属性值,这种综合是经过严密的综合分析,用数量表示某领域问题的综合概念和结果特征。国家科委九五攻关项目“紧缺矿产资源开发评价系统”中,我们对研究区进行合理网格大小划分后,利用GIS空间分析功能,求得每个网格单元的各地层、岩体、脉体的面积及相应的面积百分数、各断裂的长度、方向等众多的属性数值。在此基础上,用特定意义数学模型计算出三个综合属性值,分别为相对熵、断裂的优益度和中心对称度。用相对熵来考查围岩蚀变组合特征与矿化的关系。