地理信息系统研究方向精选(九篇)

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第1篇：地理信息系统研究方向范文

关键字：城市建设；遥感；一体化；ENVI/IDL；ArcGIS

Abstract: This paper describes the significance of remote sensing and geographic information systems integration and integration of the integrated three levels: management and sharing of data integration, platform integration and system integration development, pointed out that the integration of remote sensing and geographic information systems integration can achieve complementary advantages, to enhance the operability of the geographic information system software, to enhance the work efficiency of the space and image analysis, and effectively save the cost of the system, and proposed management and analysis of spatial data integration platform and emergency relief, remote sensing and geographic information systems integration the construction scheme of the system, it is bound to play an important role in urban management.Key words: urban construction; remote sensing; integration; the ENVI / IDL; the ArcGIS

引言

遥感技术是利用地面物体波谱特性，通过扫描影像识别地面物体的物理属性，具有紫外、可见光、红外、远红外直至微波等遥感工作波段。对这些波段的数据信息，进行图像处理和信息提取，就会获取大量的专业信息，如，对水体、植被、水系、地质、灾害、土地利用、水土流失、海岸侵蚀等，用于对城市建设的资源环境进行规划管理的辅助决策。

地理信息系统是地图学与现代信息技术融合的1门信息技术，地理信息系统是城市建设信息采集、存储、管理、分析、表达的有力工具。城市建设信息量大且繁杂，既有实时数据，又有历史数据；既有环境数据，又有经济数据；既有矢量数据，又有栅格数据。这些数据中80%以上与空间位置相关。地理信息系统可有效地存储和管理这些庞杂的数据[1]。

城市建设中的遥感应用

城市遥感是现阶段遥感技术最具活力的领域之一，也是遥感最具有应用价值的领域之一。其主要表现在：a）城市空间基础数据的获取。采用高分辨率卫星遥感影像，获取信息量极其丰富的数字矢量线划数据、数字栅格数据、数字正射影像数据、数字高程模型，直接用作城市规划的背景图，在其上面叠加地形图、道路红线、地块分界线、重要设施和地名等，它与地形图相比不仅现势性好且更直观；b）城市规划动态监测。采用两期卫星影像，经过几何配准、叠加分析，找出变化目标，再将变化目标同城市总体规划进行比较，用规划管理信息系统提供的基础数据辅助检查，通过现场检查确定变化目标属性，实现城市建设现状的动态监测，为城市总体规划的实施提供保障；c）城市绿化覆盖率计算。采用遥感影像进行城市绿化覆盖率的计算，获取城区内绿化覆盖率、绿化面积和绿化类型分类等信息，建立城市绿化数据库。

由此可见，遥感技术是城市建设中获取信息的重要手段之一，可快速实现城市范围国土资源与生态环境的多层次、全方位综合调查，系统研究城市资源与环境的空间分布规律及其相互联系、相互制约的关系，按不同层次、不同内容编制系列基础图件，客观、真实、系统地反映城市的建设成就和存在问题，为制定城市国民经济和社会发展的中长期规划、国土资源和生态环境的综合整治规划以及城市经济可持续发展规划提供科学依据。

遥感与地理信息系统一体化集成技术

遥感是空间数据采集和分类的有效工具，地理信息系统是管理和分析空间数据的有效工具[2]。遥感影像已成为地理信息系统的主要信息源。作为地理信息系统的核心组成部分，遥感影像是提供及时信息的理想方式。在空间信息的许多行业，离开遥感影像，地理信息系统就是不完整的。另一方面，遥感获取丰富的、海量的空间数据有赖于地理信息系统的有效管理与共享，利用地理信息系统强大的空间分析功能提取更深层次的专题信息，全面提升影像的利用价值。

遥感与地理信息系统一体化集成

遥感影像类似于地理信息系统中的栅格数据，遥感和地理信息系统很容易在数据层次上实现集成[2]。地理信息系统软件没有提供完善的图像处理功能，遥感软件中也缺少空间分析及数据管理工具。遥感和地理信息系统平台一体化集成，可以由3个层次及途径实现。

数据一体化管理与共享

遥感影像和图像分析功能可以作为核心组成部分与地理信息系统实现一体化，首先解决的问题就是遥感与地理信息系统平台之间的数据互操作问题。数据互操作实现有2个途径，a）将遥感数据或者地理信息系统数据都以标准格式保存，2个平台都支持；b）遥感和地理信息系统平台直接支持对方数据格式。很明显后者比前者更加方便。

遥感数据主要格式为栅格，地理信息系统主要由矢量数据格式组成。栅格和矢量一体化管理，需要1种数据模型，同时储存栅格和矢量数据，支持分布式管理。

影像天然地具有企业级应用的潜力，因为它可以实现多个用户在同一幅图上同时进行操作。这对于大型企业级应用更加有利，其中，最主要的优势就是节省成本。我们可以分享同一影像资源，显著地减少成本。而影像由于自身的特点，具有很高的存储要求，尤其是高空间分辨率、多光谱影像。基于Web services的共享方式提供了1种合理的解决方式，它集中利用了计算机资源，可为若干个客户端提供影像共享服务。

平台一体化分析

在遥感软件中进行的图像处理工作流，与地理信息系统软件下的地理信息系统工作流实现无缝链接和交换。比如，在遥感软件中处理的数据通过菜单功能直接传送到地理信息系统软件中，无需中间的保存、打开等步骤；地理信息系统软件中分析的数据，直接导入遥感软件中，且保持同步显示；遥感软件中集成地理信息系统软件的部分组件功能。虽然在2个不同的软件平台下工作，操作感和处理效率类似在1个平台下作业。

系统一体化集成开发

大多数遥感和地理信息系统软件平台都提供了二次开发功能。在进行地理信息系统系统开发时，将专业的影像数据处理和分析工具集成到地理信息系统系统环境中，在同一系统中既能完成遥感数据的专业处理与分析，又能完成地理信息系统空间分析和共享等工作，形成1个遥感与地理信息系统一体化集成系统。要实现一体化集成系统，前提是遥感和地理信息系统软件平台提供的二次开发接口，都能通过程序开发语言调用，并整合在一起。

ENVI/IDL与Arc地理信息系统一体化集成方案

遥感与地理信息系统不仅从数据上，还会从整个软件构架体系上真正实现融合，从而达到优势互补，进一步提升地理信息系统软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。为了适应这种用户需求和技术发展趋势，更好地为用户提供服务，全球最大的地理信息系统技术提供商Esri公司与全球遥感领域的领导者美国ITT VIS公司，建立了全球战略合作伙伴关系，共同开发和建设遥感与地理信息系统一体化平台。

ENVI是采用IDL（交互式数据处理开发语言）开发的、功能强大的、完整的遥感图像处理软件。ArcGIS是全球使用最广的地理信息系统软件。ENVI/IDL与ArcGIS一体化集成解决方案，在真正意义上实现了遥感与地理信息系统一体化集成。

遥感与地理信息系统一体化在城市建设中的应用

遥感与地理信息系统一体化解决了数据、分析与共享三者之间的融合问题，形成完整的空间信息平台。下面介绍2种空间信息一体化平台的构建思路。

空间数据一体化管理与分析平台

平台结构见图1，主要包括3个组成部分：数据处理中心、数据储存和中心和数据分析和应用中心。3个部分都是通过广域网/局域网进行连接[6]。

图 1空间数据一体化管理与分析平台结构图

数据处理中心

数据处理中心依托ENVI遥感图像处理系统，快速对遥感数据进行预处理，完成影像的几何校正、融合、增强等处理流程。

数据储存与中心

数据储存与中心主要完成两部分工作：a）将数据处理中心处理好的遥感数据进行入库管理，并建立必要的元数据信息；b)将遥感数据与共享。

空间数据库模型采用Geodatabase，它是按一定的模型和规则组合起来的存储空间数据和属性数据的容器，实现了多源空间数据的集中和分布式管理。

遥感数据共享是基于ArcGIS Server平台构建。ArcGIS Server 是功能强大的基于服务器的 地理信息系统 产品，用于构建集中管理的、支持多用户的、具备高级地理信息系统功能的企业级地理信息系统应用与服务。它支持OGC标准服务，其中，针对栅格影像数据，可选择WCS服务。其最大的特点是可超过3个波段的多波段影像数据，并保持影像的光谱信息。

数据分析和应用中心

数据分析和应用中心是在遥感/地理信息系统软件的支持下，通过广域网或者局域网从数据储存与中心的空间数据库或者Web Services中获取影像数据，并结合城市建设应用模型，提取相应的专题信息。同时，将获得的专题信息应用于实际生产。

空间数据一体化管理与分析平台实现了统一采集并分发数据，各部门通过网络快速检索、浏览、下载数据，根据所在单位以及处理事务需要对数据进行分析。实现资源的统一调配和快速应用。

应急救灾遥感地理信息系统一体化系统

以水情灾害为例，应急救灾遥感地理信息系统一体化系统的结构见图2。分为4个组成部分：灾情遥感监测平台、数据库系统、遥感信息共享服务平台、平台应用门户[3]。

图2应急救灾遥感地理信息系统一体化系统结构图

灾情遥感监测平台

灾情遥感监测平台依托ENVI/IDL+ArcGIS Engine二次开发功能，构建包括基于遥感的水情监测、基于地理信息系统的损失评估系统和应急决策系统。实现灾害信息的收集、分析以及决策为一体的完整应急救灾信息平台。

ENVI是个非常开放的平台，提供丰富的影像处理函数供外部程序调用。同时，IDL具有很好的扩展性，能很方便地与其他开发环境（VB、VC、.NET、Java等）进行集成开发[4,5]。ArcGIS提供ArcObjects软件组件库，也提供了模块化、可伸缩、跨平台的通用API。

数据库系统

采用空间数据模型，储存遥感影像数据、基础地理数据和社会经济数据，供其他平台使用，是整个系统的“心脏”。

遥感信息共享服务平台

采用B/S平台，快速将数据库系统或者灾情遥感监测平台中的灾情信息到网上。实现快速共享机制。

平台应用门户

平台应用门户是以遥感信息共享服务平台为基础，根据权限和使用对象性质划分为决策领导、救灾人员和普通用户三类用户。用户通过客户端浏览器，如，IE快速浏览灾情信息。

结语

随着空间信息市场的快速发展，遥感与地理信息系统的结合日益紧密。遥感与地理信息系统的一体化集成逐渐成为1种趋势和发展潮流。ENVI/IDL与ArcGIS为遥感和地理信息系统的一体化集成提供了1个最佳的解决方案。基于这个解决方案，将遥感与地理信息系统紧密结合，达到优势互补，进一步提升地理信息系统软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。必将在水利行业中发挥重要的作用。

参考文献：

[1] 邬伦,刘瑜,张晶,等.地理信息系统原理、方法和应用[M].北京:科学出版社,2001.

[2] 彭望琭,遥感概论[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3] 丁志雄.基于RS与地理信息系统的洪涝灾害损失评估技术方法研究[D].北京:中国水利水电科学研究院.

[4] ITT Visual Information Solutions.ENVI4.7_User_Guide [D].ITT Visual Information Solutions,2009.

[5] ITT Visual Information Solutions.ENVI Tutorials[D]. ITT Visual Information Solutions,2009.

第2篇：地理信息系统研究方向范文

【关键词】Web-GIS;高等教育;专题图

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2009)08―0085―04

引言

GIS(Geographic Information System,地理信息系统)是信息系统的一种,可以实现地理空间数据和信息的科学可视化,即通过图形图像等可辨认的手段,来形象表现科学数据的内涵[1]。信息的可视化能极大地提高信息与知识理解、传播的效率。

Web-GIS(万维网地理信息系统)是运行在万维网上的地理信息系统,是在Internet上面向大众提供地理信息服务的应用系统[2]。它基于Internet的网络平台,利用WEB浏览器作为客户端,通过HTTP协议访问远端GIS服务器。Web-GIS可以使基于地图(图形、图像)的应用系统得以通过互联网技术在各行各业中得到广泛的应用。

GIS已经被应用于日常生活的各个方面[3]。比如GIS可以用于电力、燃气、水等公用事业,帮助保持市场竞争力;在电信领域,GIS可用于新客户开发、电话报修分析以及客房关怀;在交通领域,GIS可用于交通基础设施和相关资产管理以及充足、有效的网络分析解决方案,用于最短路径的确定,为交通工具线路设计、城市交通模拟等服务;在应急管理领域,GIS可以整合空间数据,对灾害可能造成的影响、在瞬息万变的环境中最佳疏散路线的确定等进行模拟,也可以用于资产记录和资源的空间定位等;在土地管理领域,GIS已成为进行数据集成的核心;在城市规划中,GIS用于对城市规划信息进行编码和可视化;在图书馆领域,图书馆能提供越来越多的GIS信息,收集、维护、存储空间资源并提供访问。

在教育领域中,国内外GIS的应用案例并不多见。通过文献分析,我们发现GIS能够以直观的方式帮助决策者、研究者和普通公众了解教育资源的分布,通过与数据分析和挖掘技术相结合,可以帮助决策者、研究者抓住数据中所隐藏的一些规律,从而为决策、研究提供支持。因此,研究与实现教育地理信息系统对教育领域的数据显示、管理决策、科学研究等都非常重要。

本文所设计和实现的北京市高等教育地理信息系统充分利用WEB-GIS的功能,为高等教育研究者、社会公众、教育管理与决策者提供教育数据的查询、统计、分析、可视化显示等功能。开创了GIS在国内高等教育应用方面的先河,弥补了GIS在国内高等教育应用方面的空白,对高等教育信息管理、科研辅助、教育决策等方面的研究具有重大意义。

一 相关研究分析

位于阿肯色大学(University of Arkansas)教育与健康专业学院课程与教学系的美国国家测度与评估系统研究办公室(The National Office foe Research on Measurement an Evaluation Systems (NORMS)) 开发了分析阿肯色州教育成绩鸿沟的GIS应用――GAPS(Geographic Academic Policy Series) 。其目标是使用地理信息和颜色表示教育分析结果,以提供基于地图的分析“快照”。GAPS系统按年收集阿肯色州各学校、学区学生的文学、数学成绩的统计数据。研究人员选择人们关心的教育问题,在GAPS系统中进行专题分析,生成专题图,提供给决策者作为辅助决策工具。例如,针对学区规模与学生成绩是否存在相关关系的问题,GAPS生成了一系列专题图。从图形显示发现,学生成绩与学区规模没有显著关系,反而跟学区的地理位置有很大的相关性。位于阿肯色州30号州际公路右下方的学区学生成绩低于州平均水平的概率更高。不向大众开放使用,人们只能看到针对一些问题生成的静态的地图快照。因此从使用方式来说,不支持普通用户自己对数据进行分析。

2002年,俄勒冈州教育委员会、俄勒冈大学系统(the Oregon University System)与俄勒冈州立大学(Oregon State University)共同合作,启动美国俄勒冈州教育委员会GIS辅助决策支持项目(Oregon State Board of Education GIS Decision Support Pilot Project),旨在研究GIS在帮助俄勒冈州教育委员会进行政策决策方面的功用。该项目把俄勒冈划分为15个劳动力市场区域,以IT产业为例,按照各区域IT课程供应和IT招聘职数,制作了教育供给与劳动力需求专题图,对于教育资源布局和教育规划提供了有力的支持[4]。俄勒冈GIS辅助决策支持项目为我们在北京高等教育地理系统中利用GIS功能研究与呈现高等教育变量与相关社会经济变量之间的关系,进而辅助进行高等教育政策决策开拓了思路。这个项目也没有向公众提供可利用系统所提供的功能进行即时探查分析的入口。

北京市教育委员会提供的教育电子地图3在普通北京市地理系统基础上建设,它增加教育地理信息图层,包括各类院校、中小学、教育相关部门。它提供的功能有周边查询,如查询学校周围的银行;行车路线;公交服务;打车助手;交通路况。这个地图可以大大方便人们了解学校周边情况,但它只提供基本的地理信息查询功能,缺少教育的特色数据,也缺少教育的特色应用研究。

“中国教育地理信息系统(CEGIS)”由国家教育发展研究中心、中国教育发展战略学会和绍兴托普信息职业技术学院共同合作开发[5]。系统功能包括查询世界各国、全国各省、指定省各地的各类教育资源的布局、各种教育统计数据(当前和历史数据)及其空间分布情况,可以显示与教育密切相关的各种社会、经济统计数据和它们的地域分布情况;使用系统关联的国际著名统计分析软件SPSS For Windows可以对各国、各省或指定地、市、县的教育统计数据进行深入的定量分析,以便形成正确的决策、咨询意见等。该系统使用的数据主要是各种统计数据,缺乏专项调研数据和专题分析工具。这也是我们在设计HEDUGIS时,试图创新之处。

本文所描述的北京市高等教育地理系统的关注对象主要是研究人员,为此在系统中录入了大量的科研、课题数据,这是与中国教育地理信息系统(CEGIS)所不同的,因此系统能够提供的服务类型也会有所不同。

本文所描述的基于WEB的北京市高等教育地理信息系统(以下简称HEDUGIS)拥有各种教育特色数据,关注教育应用和社会服务,是已经实现、开始服务于全社会的系统。本文后面部分将重点介绍HEDUGIS的功能设计、系统设计和系统实现。

二 HEDUGIS的功能设计和系统结构

1 功能设计

本系统的目标主要是为研究者查询和高等教育研究的相关信息提供服务,同时为社会公众和政符工作人员提供相关的数据查询服务。因此本系统首先着眼于高等教育研究者的需求,同时兼顾社会公众和教育管理决策人员的需求。基于以上考虑,系统的目标为[6]:

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面向高等教育研究者提供数据输入服务,包括直接输入和由系统管理者协助的间接输入服务,使得高等教育研究所需的数据和成果都能方便地存储到系统中。

面向高等教育研究者、普通社会公众、教育管理决策者提供数据查询服务,包括基于文本的查询和基于地图的查询。

面向系统管理员,提供可协助研究人员制作和高等教育专题图的工具。地理专题图的制作和是一件比较复杂的任务,因此系统没有开发直接面向研究者的专题图制作和工具,而是利用GIS软件提供的可视化专题图制作功能和编程工具向系统管理员提供制作和专题图的工具和模板,让系统管理员制作并专题图后供研究人员使用。

面向高等教育研究者,提供按需设计的辅助工具开发及集成。高等教育研究者可以按自己需求开发出辅助工具并整合到本系统中。

基于以上系统设计目的,本文提出如图1所示的功能设计。

本系统包括以下四类功能模块:

数据查询工具:数据查询工具负责完成用户对数据的多种检索任务。根据查询的数据类型可分为地图数据检索、属性数据检索工具。根据数据查询的方式可分为数据分类浏览工具、数据结构化查询工具等。

数据管理工具:数据管理工具负责对数据库数据的添加、删除、修改、导入、导出等任务。

专题图制作、工具:专题图制作、工具负责根据用户需要制作专题图并将其到系统中,以方便用户浏览。

其他辅助工具:该类工具包括为了支持高等教育研究而按需开发的辅助型工具。

2 系统结构

根据系统设计目的和系统功能,考虑到Web-GIS的一般体系结构,我们提出三层的系统结构[6]。三层分别为:数据层,包括空间数据及属性数据;中间层,用来提供Web和GIS服务;表现层,包括用于Web客户端和GIS客户端的软件封装,Web客户端用于普通用户浏览地理信息,GIS客户端主要用于地图的制作、管理等。

基于系统设计,我们决定基于Windows平台开发本系统,数据库采用与Windows平台结合比较紧密、可用性和稳定性方面都比较优越的SQL Server 2005,GIS软件采用性价比较好的国产WEB-GIS软件开发平台SuperMap ,开发工具选用Visual 2005[6]。系统结构如图2所示。

系统特色介绍:

数据:HEDUGIS中不仅有大量的统计数据,还是大量的科研数据,如科研团队、研究中心等。因此,通过查询系统中的数据,科研人员可以了解相关研究机构的研究方向、前沿课题和同行等。

数据库设计:系统数据分为四种类型:基础代码类(存储名称与代码的对应关系)、信息表类(存储用于的具体数据)、数据库描述表类(存储数据表、视图的描述信息)、与SuperMap相关的数据表类(存储空间数据信息)。本系统数据库包含众多的数据表,为避免多表关联造成的程序编码复杂性,在数据库中生成相关表的数据视图,以便于业务逻辑层的数据访问。

WEB服务器端实现:采用技术进行WEB服务器端的动态网页编程,以分离HTML代码与后台程序代码,增强了

程序代码的可读性和可维护性,提高动态网页的执行效率。

三 HEDUGIS已实现功能

本系统已经基本实现功能设计的全部功能,部署在互联网上,对社会公众开放4。不同类型的用户可以通过这个系统找到自己感兴趣的数据。图3是系统首页。

1 数据查询

进入系统首页后,可以进行不同形式的信息查看方式,如分类浏览、数据查询(查询结果会在地图上显示出来)、纯文本查询(没有地图显示)等。

2 专题图工具:对北京市IT产业与高校布局的分析

专题图工具是一种查看一些专题图示例应用,如图4所示的北京市各区IT行业GDP占全市IT行业GDP总值的百分比专题图(2004数据),图5所示的各区县IT产业GDP占本区GDP总值的百分比。在专题图中,不同色块表示不同比例的百分比区间。

四 结束语

第3篇：地理信息系统研究方向范文

【关键词】 地理信息系统 三维地理信息系统 输电线路管理 研究和应用

在电力工程建设的过程以及建成后的安全保障等，风力会产生很大的影响。随着天气气象的不断改变，输电线路暴露在外界，所受到的载荷也不断的发生变化，大风、覆冰都会破坏输电线路的外载荷。对于特高压多数超的输送电路来说，其输送距离长，风场变化复杂，地形多变，风力变化格外的大。在此过程中，可以说风速设计标准在很大程度上决定了线路抗风的能力，在设计输电线路的过程中，最终要的就是设计输电线路的风俗。本文针对传统设计中的成本高、标准低等问题，结合输电线路的地形，结合数值模型等多种资料，展开了风速特征和风力分布等方面的研究，建立起了准确、完整的风力分布图，提升了输电线路的安全性。

一、GIS输电管理系统

1.1 GIS 技术

地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是利用计算机技术显示和存储整个地球或部分区域的环境与资源信息。GIS 反映人们赖以生存的现实世界（资源或环境）的现势与变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性。GIS 是在计算机软件和硬件的支持下，以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。它是一种特殊的空间信息系统，它以采集、存储、管理、处理、分析和描述部分或整个地球表面（包括大气层）与空间和地理分布有关的数据空间信息系统。地理信息系统作为新兴的技术体系支持空间定位信息数字化获取，管理和应用。随着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的飞速发展，它在经济信息化进程中的重要性日益显著。特别是随着“数字地球”概念的提出，人们对 GIS 的重要性有了更为深入地了解。自 20世纪 90 年以来，地理信息系统在全球获得了空前迅速的发展，被广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。

1.2输电线路信息化

总体来讲，电力系统分为发电、变电、输电、配电，输电线路（Power Transmission Line，简称 PLT）。负责实现发电、变电、配电之间的能量传导是电力系统的重要组成部分。输电线路的信息多样且复杂，单纯使用人工管理既缺经济性也缺乏安全性。随着计算机技术的飞速发展，对于输电线路网络管理的自动化与信息化成为电路运行管理人员和相关科研人员关注的焦点。多年来，电力工作者基于电子计算机设计并开发出一些输电线路信息管理系统，并成功的提高了输电线路规划、设计、施工、运维的经济性与安全性及输电线路生产的效率。近年来，电网点样等级的不断提高、规模的不断扩大，以及电网的商业化运营都给输电线路网络的管理提出了一定的要求和挑战。同时，随着输电线路数据采集手段的丰富、通讯方式的不断完备，输电线路的信息量也迅速增加。这就使得输电线路信息管理系统本身也需要不断完善，这成为当代电网信息化过程中重要的研究方向。

1.3 GIS输电管理系统

GIS输电管理系统将新兴的三维地理信息系统技术引入书店线路信息管理系统，从而形成了一个适应时代的输电线路信息管理系统。此系统将虚拟技术和可视化技术进行了完美的融合，实现了输电系统的浏览、管理、查询、显示灯功能，能够实现对于输电线路信息的综合存储和管理，为决策提供理论的支持，具有提升输电的劳动生产力，降低运营成本等优点。

二、GIS输电线路管理系统研究

2.1系统总体构建

本文所述的系统所采取的构架是J2EE三层开发体系结构，技术框架选用Spring + Spring。从使用者层面来讲，即访问系统的人来说，采取的是B/S方式接入门户访问，无论是何种用户，系统提供的访问时一样的，登入系统后，再分别提供不同的个性化定制的内容和服务。

第一，表示层。此层是客户终端层，也就是Web浏览器。客户端使用浏览器就能够减少客户端的保障工作，省去桌面软件的安装程序，只要启动Web浏览器就能够打开并使用系统。

第二，业务逻辑层。此层是可以连接表示层和数据库之间的纽带层。这一层不仅能够支持客户端对于数据的读取和存储于，并且能够对表示层在业务方面提供支撑的作用。

第三，数据服务层。本层可以为数据库的访问提供一个公共的方式，为使用者提供一个直接对Oracle数据库服务气的访问。

2.2系统的技术路线

图1显示了风场数据在系统中的生成和以及快速显示的过程。根据所需研究的内容，本系统的重点在于以下的研究：（1）三维地理信息的和显示；（2）电杆和电线的三维模型、显示；（3）实时生成风场格点数据的分布和符号化的表达；（4）风场信息的多功能查询和表达等技术和方法，对GIS子系统和服务端的功能进行了如下设计。

三、GIS输电线路管理系统应用

3.1对某地区进行气象观测数据的查询

对某区域现有的观测站所观察到的风向和风速相关数据进行整理和统计，并进行展示。查询的条件包含了观测站点的站号和查明，以及行政区域的划分等等。以月或年为统计的周期，以不同的行政区域为划分的戴维，基于站点所观测的风场等值线或面等，对数据进行填补。

气象观测数据的展示主要以下两种方式：第一，图表显示。能够实现连续的时间段内对气象站点提供的风速最大值和平均值进行查询和统计等的功能，提供数据的文字表格或是柱状图、折线统计图等进行显示。第二，GIS地图的数据显示。利用地图作为可视化方式进行展示，将某区域在某一时刻的所有站点的极大风速、最大风速的观察数据进行统计，对各站点的数据进行数字显示并进行风向标展示，实现某区域各个区县的风场等值线、面进行展示。

3.2输电线路数据查询的展示

对某区域现在所有的书店线路根据实际的电杆、线、塔等所在的经纬度在GIS地图上予以展示。实现线路定位、地图缩放等功能进行不同区域、不同路线的定位，实现整条书店线路或者风场分段数据的查询和显示。对于展示方面来说，就要对电力线路的近远景和塔标的三维进行不同的展示，模拟地区的输电线路分布。

3.3电力标塔风场数据的查询和显示

可以说，电力标塔表示了输电线路支撑的节点。作为区域内风力划分的最小分析单元，GIS系统对于店里标塔在不同的高度和重现期内的最大风速进行了计算和展现，在不予以特殊说明的情况下，可以进行各标塔10米、15米、30米、50米、70米、100米的极大风速显示。同样也能够根据使用者输入不同的高度，对输入的某一高度进行风场数据的实时模拟计算和显示，从而满足用户的实际需求。

可以通过以下两种方式进行呈现：第一，图表方式。对某个特定的重现期内，查询和计算店里线路的不同高度最大风速和极大风速，通过表格的方式予以展示，同事提供此输电线路中的各标塔之间的最大风速的折线统计图或者柱状图统计图进行对比展示。第二，GIS地图数据展示。通过三维地图的方式对某一特定的重现期内所有标塔的最大风速、风向等进行课时化的展示，并且采取3D模拟场景进行数据还原和展示，从而增强展示的效果。

3.4用户的管理

用户管理主要是对系统内部的使用人员的信息和个人资料进行更新和维护，并对用户的权限进行分配和调整。系统的默认角色有系统管理员、领导和普通用户等。系统的管理员可以对用户的权限进行分配以及更行，也可以新增用户的权限信息。

3.5管理基础数据

基础数据管理是对系统基础数据如输电线路信息、标塔经纬度、行政区划信息、气象站点信息进行动态配置，从而实现数据的维护性。

四 、结论

本文中提到的风力区划分图软件基于GIS技术，实现了江门地区气象观测站点、电力线路、最大风速等计算、总结、查询、显示等。研发出的系统优化了系统的扩展性、稳定性、精密性、体验性等方面的问题，可以展现出所测区域内，重现出不同的高度风力分配图，同样也能够依据路线的要求，展现出分辨率较高的最大风速，从而能够提升路线设计的科学性，降低成本，提升路线的防风能力，保障运营安全性。

参 考 文 献

[1] 刘小玲. 三维GIS输电线路运行管理系统[D]. 中南大学， 2012.

[2] 张奕杰. 基于GIS输电线路信息管理系统的设计与实现[J]. 企业文化旬刊， 2013.

[3] 徐晶. 三维GIS输电线路运行管理系统[J]. 建筑工程技术与设计， 2014.

[4] 王继承， 张晓龙， 余晶晶，等. GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用研究[J]. 中国科技博览， 2014：277-277.

第4篇：地理信息系统研究方向范文

关键词： GIS；一体化；图形复用；自动关联；组件技术

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210161－01

0 引言

GIS是地理信息系统（Geographic Information System）的简称，它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的空间信息系统。 在系统建设中一体化的设计是整个系统的重要基础和难点。图形资源复用技术和自动关联技术的应用提高了图形对系统功能应用的支持。统一认证服务等加强了系统的安全应用。

1 输配电模型一体化设计

传统生产管理中的输变电系统和配电系统是相对独立的系统，两者之间并没有建立关联和一体化设计，因此许多依赖全网一体化信息的业务功能难以实现。为了改变这种“输变配孤岛”现状，提出了输变配模型一体化的设计思想。该设计思想通过输变配模型一体化技术构建输变配全网模型（一张网），在基础结构上无缝连通输电网和配电网，并统一厂站和设备库相关标准，统一全网拓扑，统一全网图形。输变配模型一体化技术既能满足输电、变电、配电在管理上的相对独立性，又能使那些需要全网一体化支持的应用需求从根本上得以满足。在构建一体化电网模型时，需要充分分析输变电、配电管理模式的差异，从更高的层次抽象出共性特点。两者对于设备的关注点、管理模式、业务开展方式均有差异，即使是对于同样类型的线路或杆塔设备，输电和配电管理人员所关注的设备属性差异也较大。

2 地理图形资源复用技术

系统中的许多应用均需要图形的支持（这里主要指非 GIS 图形，如变电站一次接线图、各类二次系统图等），以增强直观性，方便操作，提高用户体验。由于这些图隶属于分布广泛的基层厂站，涉及多个专业，因此这些图的数量极大。以往非一体化设计的系统往往出现用户重复绘图的局面，图形利用率很低，图形资源浪费巨大，而且用户需要熟悉多套绘图工具，适应多种图元和图形样式，使用极不方便。将各类应用所需的图形作为一种重要的公共基础资源进行设计和开发，对各应用所需的图形功能进行了原子化设计、接口抽象和功能封装，以最大限度提高复用性，支持各类应用方便一致地使用同一套图形资源。用户一次作图后即可在各应用场合使用，免除不必要的绘图工作量，消除图形信息的不一致性，图形复用程度高，并可显著提升用户体验。

3 图数自动关联技术

图数自动关联技术实质上是图元对象与设备对象之间的自动关联，图元对象是指站内接线图中用于显示设备的基本图形元素。GIS系统采用图元对象与设备台帐中的相关设备对象自动批量关联技术，大大降低绘制站内接线图时建立图元对象和设备对象对应关系的工作量。在站内接线图绘制系统中，对于不同类型的设备分别用不同样式的图元来展现，同一类型的设备用同一样式的图元（或一组图元）来展现，图元类型与统一设备库中的标准设备类型存在的多一对应关系。依据图元类型与设备类型标准的对应信息，系统在自动关联图元对象和具体设备对象时就能大大减小关联的检索范围，提高检索效率和检索命中率。因此，建立图元类型与设备类型标准的对应关系是实现图元对象和设备自动关联的基础。通过站内接线图绘制系统绘制具体站内接线图时，在绘制者选定图元并输入了图元对象对应的设备运行编号或名称后，系统可在该图元对应的设备分类范围内自动匹配相应设备。如果用户输入的是设备运行编号，则系统可以匹配出图元对象对应的唯一设备，并自动关联上该设备；如果用户输入的是设备名称，系统通过模糊匹配可能会匹配出多个设备，此时需要绘制者做出选择，系统关联上用户选择的设备。在绘制完站内接线图后，系统可以将图中所有图元对象所关联的设备信息汇总，系统将站内接线图中没有关联设备的图元对象高亮显示，以便于用户查找和浏览。在绘制站内接线图时，绘制者也可以不进行图元对象和设备的关联，在绘制完接线图后，系统提供将接线图中所有图元对象和设备批量自动关联功能。在批量关联时，对于能够唯一匹配的图元对象，系统自动和设备建立关联关系；对于无法唯一匹配的图元对象，系统提示绘制者选择设备后，再进行关联。

4 组件技术可供二次开发调用的函数清单

MnuFile文件（&F）；mnuEdit编辑；mnuDisplay浏览；mnuSelect选择；mnuConnect连通应用；mnuTool工具；=submStatByLine按线路统计；mnuWindow窗口；toolDisplay显示；toolEdit编辑；toolConnect连通应用；toolSelect选择；toolNavView浏览；toolGroupID地图切换；=toolWindowList子窗体列表；toolOperate停电操作；toolMapEdit地图编辑；toolEditBase图元编辑；mnuPopup弹出菜单mnuPopupMiniOcxMode弹出菜单；submTransmitNotTool调度管理；mnuAdminTool管理员工具；submSp

EcialArea特殊区域；submDirtyArea污区；mnuTransmit输电运行管理；mnuTransmitNot高级应用；submGPSLineWalkingGPS巡线；submQXManage缺陷管理；submPWMap配网联络图；mnuFormat格式；submAlign对齐；=submMakeSameSize设置相同大小；submHorizontalSpacing水平间距；submVerticalSpacing垂直间距；submAdjust镜像调整；mnuSystem系统；mnuView视图（&V）。

5 图形服务器

运行GIS服务器端软件，实现图形数据的存储、管理，并保证各客户端之间的通讯和协同工作，响应其它系统对图形数据的访问请求。分布式协同工作环境：能支持多部门、多用户同时对同一设施对象进行修改或查询操作，系统提供对象级及图元级的锁定操作功能。异步方式数据更新：能支持用户与服务器之间的异步数据更新，从而大大提高用户端分布系统工作运行效率及数据安全性。提供及时的网络拓扑重构功能，即用户修改了电力设施网络连接关系后，系统能够实时响应，同步自动更新全信息应用模型。

6 统一身份认证服务

此服务主要需要具备三项功能：用户注册，用户在统一身份认证服务中注册账号。以后这个账号可以在所有使用统一身份认证服务的应用系统中使用。账号关联。如果用户之前已经在相关的应用系统中拥有账号，同时也已经设置了相应的权限，那么用户能够将这些应用系统的账号与统一身份认证服务的账号进行关联，使得用户登录统一身份认证服务之后，就能够自动使用相关的应用系统用户来访问应用系统。

用户认证为应用系统提供用户身份认证，兼顾以下两个应用方式：应用系统使用统一身份认证服务作为它的用户系统，用户与应用系统进行交

互，并进行登录操作，应用系统将用户提供的用户名、密码等转发给统一身份认证服务以检验其是否通过授权。用户首先登录统一身份认证服务，并获取权限令牌，然后可以使用这个权限令牌访问其它应用系统，应用系统接收该权限令牌时应当与统一身份认证服务进行交互，以检验访问的合法性。

7 结语

目前GIS已经逐渐成为城市配网输配电控制技术的基础，它的发展方向应该是更多的图形化和实效化。图形新技术的应用将会不断加入到系统中去，因此在对图形新技术的嵌入接口及二次函数调用上，都成为一个密不可分的整体性技术点，也是今后发展和分析的重点。

参考文献：

[1]段海凤、李建辉、李建明，配电网络GIS系统研究[J].科技传播，2011.

[2]李建明、申丽娜、王军利，配网地理信息系统功能框架[J].硅谷，2011.

[3]汪际峰、沈国荣，大电网调度智能化的若干关键技术问题[J].电力系统自动化，2012.

第5篇：地理信息系统研究方向范文

【关键词】GIS 空间数据模型 空间数据模型算法

一、研究现状

（一）二维空间数据模型

目前，在GIS研究领域中，已提出的空间数据模型有栅格模型、矢量模型、栅格-矢量一体化模型和面向对象的模型等。

1.栅格数据模型

栅格数据模型是最简单、最直观的一种空间数据模型，它将地面划分为均匀的网格，每个网格单元由行列号确定它的位置，且具有表示实体属性的类型或值的编码值。

2.矢量数据模型

矢量模型是用构成现实世界空间目标的边界来表达空间实体，其边界可以划分为点、线、面等几种类型，空间位置用采样点的空间坐标表达，空间实体的集合属性，如线的长度、区域间的距离等，均通过点的空间坐标来计算。

3.矢量-栅格一体化数据模型

在基于矢量的GIS系统中，使用的是边界表达方法。这种矢量结构用一组取样点坐标表达一条弧线段或一个多边形，这是人们使用地图引申出来的习惯概念，用这种数据结构，人们可以方便的得到长度、面积等。在基于栅格的GIS系统中，人们已经用元件空间充填表达面状地物。对于线状地物，以往人们仅使用矢量方法表示。事实上，如果采用元件空间充填表达方法表示线性目标，就可以将矢量和栅格的概念统一起来，进而形成成矢量-栅格一体化的数据结构。

4.面向对象的数据模型

面向对象的定义是指无论怎样复杂的事例都可以准确地由一个对象表示，这个对象是一个包含了数据集和操作集的实体。除数据与操作的封装性以外，面向对象数据模型还涉及到四个抽象概念：分类（Classification）、概括（Generalization）、聚集（aggregation）、关联（Association）以及继承（Inheritance）和传播（propagation）两个语义模型工具。

（二）三维空间数据模型

三维空间数据模型包括基于面的模型、基于体的模型和基于混合构模的数据模型。

基于面模型的构模方法侧重于三维空间实体的表面表示，如地形表面、地质层面、构筑物(建筑物)及地下工程的轮廓与空间框架。所模拟的表面可能是封闭的，也可能是非封闭的。

体模型是基于三维空间的体元分割和真三维实体表达，体元的属性可以独立描述和存储，因而可以进行三维空间操作和分析。体元模型可以按体元的面数分为四面体(Tetrahedral)、六面体(Hexahedral)、棱柱体(Prismatie)和多面体(Polyhedral)共4种类型，也可以根据体元的规整性分为规则体元和非规则体元两个大类。规则体元包括CSG一tree、Voxel、Oetree、Needle和RegularBI。ek共5种模型。规则体元通常用于水体、污染和环境问题构模，其中Voxel和Octree模型是一种无采样约束的连续空间的标准分割方法，Needle和RegularBlock可用于简单地质构模。

基于面模型的构模方法侧重于三维空间实体的表面表示，如地形表面、地质层面等，通过表面表示形成三维目标的空间轮廓，其优点是便于显示和数据更新，不足之处是难以进行空间分析。基于体模型的构模方法侧重于三维空间实体的边界与内部的整体表示，如地层、矿体、建筑物等，通过对体的描述实现三维目标的空间表示，优点是易于进行空间操作和分析，但存储空间大，模型数据结构复杂，计算速度慢。混合模型的目的则是综合面模型和体模型的优点，以及综合规则体元与非规则体元的优点，取长补短。目前对混合模型的研究尚局限于理论和概念的探讨，还没有成熟的模型算法出现。

二、空间数据模型的算法

（一）空间数据的压缩算法

在数据采样过程中，不可避免产生一些数据冗余：大比例尺、高精度数据做小比例尺、低精度应用时，更会存在不必要的数据冗余。为了节约存储空间，如何对采样数据进行合理的删减，以及如何根据向题的需要消除冗余数据，是GIS空间数据处理过程中的一项首要任务。

1.基于矢量的压缩算法

GIS中矢量数据的获取主要有多种途径，包括野外数字化测量、解析测图、数字化仪采集、扫描矢量化等。在解析测图仪的连续方式采样和数字化仪的流方式采样过程中，存在数据密集的问题;在扫描矢量化时，直接由栅格矢量化得到的点也比较密集，可以做合理的删减处理。因此，基于矢量的空间数据压缩的核心是在不扰乱拓扑关系的前提下，对采祥点进行合理的删减。

基于矢量的压缩算法主要有：曲线的数据压缩算法、面域的数据压缩算法等。

2.基于栅格的压缩算法

栅格数据文件记录有3基本方式：基于像元，基于层和基于面域。这3种方式都离不开对像元坐标和属性的记录。因此基于栅格的空间数据压缩的核心是尽量减少像元数量的存储，其方法有三大类，即从减少记录像元的数量入手，或从减少像元的记录信息量入手，以及两者的结合。实用方法有游程长度压缩、差分映射压缩、常规四叉树压缩、线性四叉树压缩和二维行程压缩等。

基于矢量的压缩算法主要有：游程长度压缩算法、差分映射算法、常规四叉树压缩算法等。

（二）空间数据内插算法

空间数据内插是GIS数据处理的另一项重要任务,可以从内插时使用已知采样点的范围分为两大类：整体拟合和局部拟合；也可以从内插的具体内容分为两大类：点的内插和区域内插。所谓整体拟合，是指内插模型是基于研究区域内的所有采样点的特征观测值建立的，如趋势面分析、傅立叶级数等。所谓局部拟合，是指仅用邻近于未知点的少数已知采样点的特征值来估算该未知点的特征值，如样条函数法、移动平均法等。局部拟合的特点是可以提供内插区域的局部特性，且不受其他区域的内插影响。所以局部拟合通常用于如地下溶洞推测、金属矿品位估计、陷落柱预测、污染源搜索等，内插结果一般具有精确性特点。

（三）空间数据转换算法

空间数据转换既是GIS数据处理的一项重要任务，也是GIS的技术难题之一。有时候，为了方便分析和应用，需要将矢量数据转换为栅格数据，或者将栅格数据转换为欠量数据。因为转换程序通常占用较多的内存，涉及复杂的计算，过去一直难以在微机环境下进行。近年，随着计算机处理能力的不断提高，已经发展了许多高效的转换算法。

对于点状实体而言，每个实体仅由一个坐标对表示，其矢量结构和栅格结构的相互转换基本上只是坐标精度转换的问题。线实体的矢量结构在转换为栅格数据时，除了要把矢量坐标转换为栅格行列坐标外，还要根据转换精度要求，在坐标点之间进行栅格内插，这可以由两点式直线方程得到。反之，线实体的栅格结构转换为矢量结构时，与将栅格面域多边形转换为矢量多边形的方法相似。本章将讨论基于弧段和基于面域多边形的矢量结构与栅格结构的相互转换问题。

三、目前存在的问题

栅格数据模型的缺点是数据存储量大、空间位置的精度低、难于建立网络连接关系、绘图比较粗糙。矢量模型的缺点是缺乏与遥感及数字地面模型（DTM）直接结合的能力，边界复杂和模糊的事物难以描述，数据结构比较复杂，难于处理多种地图的叠置分析操作。在应用面向对象的方法构造GIS模型和计算时，也存在一些问题，表现为：经典的GIS空间模型缺乏对GIS关系和空间计算的总体指导，已有的模型有局限性，思想方法与面向对象的思想差距较大。面向对象技术的数据抽象技术提供了实现纵向空间关系的解算能力，但对横向的空间关系的解算能力较差，所以即使利用面向对象的方法完成了GIS的空间对象定义，并实现了对象的分类、联合、概括和聚合、类的继承、封装、聚集等，在空间关系的构造和空间计算的模式确定方面仍然缺乏全面指导的面向对象GIS空间模型的理论。

基于点、弧段、线、多边形、复杂对象等对象的定义只能抽取GIS空间现象的一般特征，不能满足空间现象多变、突变、关系蕴涵复杂的要求，实现的空间解算功能有限。

四、研究趋势

动态时空数据模型研究是 GIS研究的新热点。苏奋振等以海洋地理信息系统研究为例，提出以过程处理为核心来发展 GIS对时空信息处理的能力，试图利用多维信息可视化和组件化技术来构建三层体系结构的大吞吐量的、开放式的海洋信息系统平台 Maxplore，进而介绍了该系统开发的关键技术与特色模块。沈大勇等提出以 GIS流素与柔性体元作为动态柔性地物的基本模拟单元；当忽略体积时，称为 GIS流素;当强调体积时，则称为GIS柔性体元。认为 GIS流素与柔性体元与不规则三角网格网、四面体、八叉树等传统建模方法相结合，可实现对于地学对象固、液、气三相的完整表达。

科技计划项目：河北省高等学校科学研究计划项目（项目编号：Z2012134）

参考文献：

[1]吴立新等.论三维地学空间构模[J],地理与地理信息科学,2005,21(1),1-4.

[2]吴慧欣.三维GIS空间数据模型及可视化技术研究[D],西北工业大学博士学位论文,2007.

[3]郭利川等.浅谈地理信息系统中的空间数据模型[J],地理空间信息,2005,3(1),37-39.

第6篇：地理信息系统研究方向范文

关键词：城市交通；技术；研究

Abstract: the article on China's recent city transportation infrastructure construction and long-term modernization city traffic management basic theory, method of the traffic engineering application technology present situation, development direction and objectives and research ways and measures are analyzed, and the future research directions are suggested.

Key words: city traffic; technology; research

中图分类号：U491文献标识码：A文章编码：

一、引言

近几年来，随着我国国民经济发展迅猛，交通需求量增长很快，全国范围内的大中城市都基本上出现了严重的交通阻塞现象。在我国，出现城市交通全面紧张的原因主要有二个：(1)城市交通基础设施建设速度远远跟不上交通需求增长速度，城市交通设施运输能力不能满通需求而造成交通阻塞；(2)城市交通管理设施落后、管理水平不高，现有道路交通设施的运输能力得不到充分利用而造成交通阻塞我国国内经济发展很不平衡，沿海城市较内地城市发展要快，北京及部分沿海城市已初步建成了较完善的道路交通网络。但由于这些城市的交通管理设施落后，管理人员缺乏，管理水平不高，造成已形成的道路交通网络系统没有发挥其应有的运输效率，加重了城市交通的阻塞。

另一方面，由于我国以前对城市交通管理重视不够，城市交通管理法规还不够完善，执法部门执法不严，市民遵守交通法规的观念淡薄，交通违纪现象很普遍，时常造成人为的交通拥挤与阻塞。

总体来说，我国目前仍为发展中国家，绝大多数城市仍处于开发阶段，造成交通全面紧张的主要原因是城市交通基础设施建设速度远远跟不上交通需求的增长速度。加快我国城市交通基础设施的建设，尽快形成基本适应交通需求的城市交通网络系统是我国城市交通建设的当务之急。

本文着重讨论在我国近期城市交通基础设施建设及中远期现代化城市交通管理的基础理论、方法中起支撑作用的交通工程应用技术的现状、发展方向与目标及其研究途径与措施。具体包括三个方面：①城市交通信息系统；②城市交通需求预测系统；③城市交通应用软件系统。

二、城市交通信息系统

城市交通信息是进行城市交通研究的依据，进行城市交通基础设施规划、建设及城市交通管理的基础。城市交通信息极其丰富，种类繁多，就其时效性可分为实时交通信息及历史交通信息，就其性质可分为动态交通信息(车流的交通信息)及静态交通信息(交通设施的交通信息)。

1．械市交通信息系统发展与现状

(1)用于城市交通规划的交通信息系统

城市交通规划在城市的建设及发展过程中起着十分重要的作用，进行城市交通规划需要大量的城市交通信息，其中，最主要的交通信息包括：①居民、车辆、货物的出行特性及其分布；②交通流特征(交通量、车速)及其分布；③交通设施(道路网络、公共交通网络、交叉口控制设施、车站、码头分布)；④社会经济信息(人口及其分布、居住分布、就业分布、土地利用及其分布)。这些交通信息在交通规划中是进行现状交通评价及未来交通预测的直接依据。国外经济发达国家比较重视这类交通信息的收集与积累。早在五六十年代，欧美发达国家当时处于城市交通基础设施建设时期，城市交通设施的规划与建设成为当时交通工程的研究重点，为了配合交通规划工作的全面展开，许多大中城市都相继进行了大规模的交通调查，并建立了标准化交通信息数据库，这些交通信息数据库在当时的大规模交通规划及后来的城市交通规划滚动、调整中起了极其重要的作用。一方面，这些交通信息数据库为交通规划及交通规划滚动中的交通评价、交通预测提供了坚实基础，使规划及规划滚动科学、合理，另一方面，这些规范化的交通信息数据库为没有进行大规模交通调查的城市提供了样板，这些城市可以不进行大规模交通调查而直接从规范化交通信息数据库中调用同类城市的交通信息进行类比，便可进行城市交通规划，不仅大大节省了调查经费，而且大大缩短了城市交通规划工作的周期，社会经济效益巨大。

如前节所述，我国目前状况与欧美发达国家60年代的状况相似，处于经济大发展时期，造成城市交通全面紧张的主要原因是城市交通基础设施的建设速度远远跟不上城市交通需求的增长速度，为了改变这一状况，一个大规模的城市交通规划、建设热潮正在全国展开。为了开展城市交通规划工作，我国已有近40个城市进行过大规模或较大规模的综合交通调查，无疑这些交通调查成果对相应城市的交通设施规划、建设起到重要作用。但从交通信息系统的角度来看，存在着许多不足，有待于进一步完善。如：①交通调查不规范。目前用于城市交通规划的交通调查很不规范，无论是调查的内容、调查的深度，还是对一些主要特征指标的定义均无统一的标准，造成城市之间的不可比性。如对居民“出行”的定义，就没有明确的标准，有的城市定义为居民在空间上移动500m或1000m为出行；有的城市定义为居民外出耗时3分钟或5分钟为出行，等等，使得居民平均日出行次数这个重要的特征指标无可比性。②调查成果没有形成数据库，利用率低。我国已有近40个城市进行过综合交通调查，调查的城市覆盖面很广，信息量极其丰富，如果能形成一个国家级的标准化交通信息数据库，为没有做过交通调查的城市提供类比分析的依据，必将能产生巨大的经济效益。但我国目前不仅没有形成国家级数据库，就连各城市本身也很少形成数据库，不少城市在交通规划结束后，交通调查资料就被遗失，待规划滚动时，需重新进行调查。有些城市，虽进行了大规模的综合交通调查，但在规划时，仅少量调查结果被应用，大部分被浪费。总体来说，目前我国的交通调查资料利用率很低。

⑧交通信息采集手段落后。我国目前城市交通信息的采集基本上还是用比较原始的人工方法，自动化程度很低。如交通流量、车速等信息的采集基本上还是用记数法，现代化的交通检测手段没有被普及；居民出行调查常采用家访法；土地利用、人口分布等信息用原始的图上量面积方法，扫瞄仪等现代化设备没有被广泛应用。

(2)GIS在城市交通信息系统中应用

GIS(GeographiclnformationSystem)是一种基于计算机软硬件支持的空间和空间属性数据库的地理信息系统，由于它的综合功能、广泛的应用领域及在决策中的综合效能，最近十多年得到了迅猛发展。特别是近几十年计算机软硬件价格下降及技术的进步，GIS在城市的规划建设和管理部门迅速推广应用，取得了巨大的社会经济效益，GIS同样也能成为城市交通规划、建设及城市交通管理的有力工具。

GIS是利用计算机软硬件的支持，对数据和信息(包括图纸和表格)按地理坐标和空间位置进行收集、输入、存贮、编辑、查询、检索、显示和管理，以及对这些信息进行统计和分析的综合技术。GIS一般包括四个子系统：①数据输入子系统。借助于一定的技术手段，如数字化仪、扫描仪等将图片数字化，或通过实地测量获得的数据以及空间物体的属性数据按一定的格式输入计算机，建立相关的地理数据库。②数据库管理系统。把空间数据以拓扑结构的形式组织、分类、整理、运算，并进行综合管理，为用户相应的操作、分析、显示等的空间和非空间的查询进行快速检索服务。⑧数据输出或显示子系统。利用计算机终端输出全部或选择性的部分数据或图形信息，为用户提供直观的图象和图形。④空间分析子系统。对这种空间信息根据用户咨询目的进行空间分析，建立空间事物的综合系统动力学模型，进行动态数学模拟及预测。

考察GIS的功能可以实现：利用GIS进行城市交通的规划、设计、建设、管理，能大大提高工作效率及成果水平，尤其是对城市交通规划。因为城市交通规划所要处理、分析的数据量巨大、数字模型复杂、规划成果或分析结果的表示要求多样化，利用GIS强大的数据慑人功能、数据管理功能、图形显示功能及空间分析功能，能使上述问题变得十分容易。可以说，GIS是进行城市交通规划的最有利的辅助工具，在我国当前大规模的城市交通规划建设时期，在城市交通规划中推广应用GIS，更具有特别重要的意义，必将产生巨大的社会经济效益。

GIS的发展已有30年的历史，但其突破性的进展是在计算机高度发达后的80年代末期，并已在发达国家得到广泛应用。GIS在交通工程中的应用始于80年代，交通工程GIS系统的特殊性在于依靠宏观的GIS地理信息系统的一切环境外，还必须具有交通工程特有的基础数据库系统以及处理一般交通工程问题的能力，如交通需求预测、车流路径选择、道路通行能力分析、交通质量评价、交叉通信号配时及延误、排队分析等。

交通工程GIS发展最快的是美国，近几年来已有上百个交通工程GIS软件问世，由美国凯力浦(Caliper)公司开发的TransCAD交通工程GIS软件系统，可以说明是GIS在交通工程应用的一大突破，并且由于其使用方便、性能稳定、价格低廉等优点而被广泛应用。利用TransCAD进行纽约肯尼迪国际机场综合交通规划、管理就是GIS在交通工程中应用的一个成功的例子。

我国GIS的技术开发和研究起步较晚。1987年由国家计委和中国科学院建立的资源与环境国家重点实验室标志着我国GIS研究的开始。1988年结合世界银行贷款的三个中等城市(洛阳、沙市和常州)的城市建设项目建立城市规划管理信息系统，标志着我国城市地理信息系统开发的开始。但GIS在城市交通规划及交通工程方面的应用，在我国几乎还是空白。

(3)用于现代化交通管理的城市交通信息系统

城市交通信息系统不仅在城市交通规划、建设中起着十分重要的作用，它同样是进行城市交通现代化管理的基础，倍受西方发达国家的重视。在这些国家，城市交通工程建设已进入现代化的交通管理阶段，其主要工作为两个方面：①城市交通需求管理(TDM)。通过交通需求的管理，减少不必要的出行量，降低道路交通负荷以缓解交通状况。②城市交通系统管理(TSM)。通过交通系统管理，提高现有交通设施的运输能力及运输效率，以缓解交通紧张状况。而进行交通需求管理及交通系统管理的基础，都是城市交通信息(特别是实时、动态交通流信息)的获取与传递。发达国家非常重视城市交通信息系统，投入了大量的财力、物力、人力进行研究与开发。如欧共体12国正在研制的基于卫星通讯的现代化智能车一路一运输环境系统DRIVE研究计划中，就投入了大量的资金对交通信息系统进行研究。，在研究经费达1亿欧洲货币单位的DRIVE计划一期工程中，有近1／3的研究项目为道路交通信息RTI(Road Traffic lnformation)的研制与开发，包括道路交通信息的获取、传送、管理及数据库系统建立。研究经费达4亿欧洲货币单位的DRIVE计划二期工程，其研究主题就是现代化交通信息系统(DRIVE Ⅱ：ATT―The Advanced Transport Telematics)。研究计划包括了交通需求管理信息系统、旅行交通信息系统、集成化城市交通管理信息系统、集成化城际交通管理信息系统、驾驶员救援与合作驾驶信息系统、货运与车队管理信息系统及公共交通管理信息系统的建立、信息采集技术、传送技术及硬件设备开发。

我国目前处于大规模建设时期，城市交通基础设施的规划、建设是我国当前的当务之急，但由于经济发展的不平衡，我国部分沿海城市将率先进入现代化行列，城市现代化交通管理技术的研究与开发应尽早开展。我国目前对在城市现代化交通管理中起基础作用的交通管理信息系统尚未开展研究，应引起有关部门的重视。

2．城市交通信息系统发展目标

适应我国当前大规模城市交通基础设施建设的要求，要统一城市交通规划的交通调查标准，建立全国通调查数据库，供未进行过大规模交通调查的城市在进行交通规划时类比、参考。同时，要建立标准化的城市交通规划GIS系统，积极在国内推广应用，并开展现代化城市交通管理信息系统的研制，争取达到国际80年代初同行业的先进水平。

3．城市交通信息系统研究内容

(1)规范化城市交通调查内容、调查技术、调查方法研究

研究城市交通规划的规范化调查项目、调查内容、调查方法及调查技术；研究不同层次规划(远景城市发展战略规划、中长期城市综合交通规划、近期城市交通治理规划、城市交通滚动规划)的调查内容及调查方法；建立规范化交通调查指南。

(2)城市交通规划信息数据库技术开发

开发城市交通规划信息数据库技术，收集国内已调查的城市交通信息资料，按城市性质、区域规模、人口规模等建立数据库，研究城市交通规划信息数据库的维护及更新技术。

(3)出行特征参数与城市性质、规模相关关系研究

广泛收集国内的城市交通调查资料，研究并建立居民出行特征参数(如居民平均日出行次数、各目的出行次数、交通方式比例)、车辆出行特征参数(如车辆平均日出行次数、平均出行距离)等与城市性质、城市规模的相关关系，供同类城市进行交通规划或规划滚动作类比、参考。

(4)适合中国国情的城市交通工程GIS系统开发

开发适合于我国城市交通工程的基本GIS系统，加强交通工程所特有的交通数据获取功能，增加交通分析功能(如网络分析功能、交通数据统计功能、交通需求预测功能、道路网络规划功能、公共交通线网规划功能)，建立交通工程标准数据库(如各种图示图例、道路规划标准、交通信号灯标准、交通状况标准等)；研究已有的交通工程标准软件与GIS的接口技术或转换技术。

第7篇：地理信息系统研究方向范文

关键词 高阶Delaunay三角网;局部极小;钉螺螺情;信息系统

中图分类号TP393 文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)21-0181-02

0 引言

血吸虫病使全世界近6亿人口受害,血吸虫主要是在钉螺中繁殖和传播[1]。在我国现有钉螺面积的95.5%分布于长江流域的湖沼地区,并具有如下特点:湖区地形、地貌复杂,植被多样,水位无法控制;水流冲刷、泥沙淤积等影响滩地崩涨,钉螺孳生环境不断形成;钉螺随季节性洪水扩散,导致有螺面积不断增加 [2]。传统的钉螺分布情况都是依靠人工统计,效率低下,同时准确率不高。

随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及,地理信息系统(Geographic Information Systems,GIS)己被应用于广泛的领域,包括:环境资源控制;重大自然灾害监测与评估;建立生态模型等,给人们生活带来了巨大的帮助[3]。GIS的最大特点就是能够把事物空间特征和属性特征结合在一起进行处理,钉螺的分布与环境空间特征紧密相关,且具有一定的空间区域性。

在数字地形建模(Digital Elevation Model,DEM)中,不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面。TIN模型在某一特定分辨率下可用更少的空间和时间更精确地表示更加复杂的表面。特别当地形包含大量特征如断裂线、构造线时,TIN模型能更好地顾及这些特征从而能更精确合理地表达地表形态,因而在GIS中被广泛使用[4]。在DEM中,Delaunay三角网是一种有效的方法,然而有时用Delaunay三角网构建TIN时会出现人工大坝(artificial dam)和局部极小(local minimum)现象。为了使得地形模型具有更高的精度和逼真度,就需要有效地减少人工大坝的数量和局部极小的数量,而运用高阶Delaunay三角网能使局部极小现象得到有效改善。

1 基本概念及相关性质

1.1三角剖分与Delaunay剖分

如何把一个散点集合剖分成不均匀的三角形网格是构建三角网的基本问题。假设V是二维实数域上的有限点集,边e是一封闭线段,e由点集V中的点构成,E为e的集合。则该点集V的一个三角剖分T=(V,E)就是一个满足以下条件的平面图G:1)除了端点,平面图中的边不包含点集中的任何点;2)任意两条边不能相交;3)平面图中所有的面都是三角面,且所有三角面的合集是散点集V的凸包。

在实际中运用的三角剖分,最多的就是由俄国数学家B.Delaunay于1934年发现的Delaunay三角剖分,它属于一种特殊的三角剖分。假设E中有一条由端点a,b组成的边e,某边满足以下条件:存在一个圆经过a,b两点,圆内不含点集V中任何其他的点,则该边为Delaunay边。如果点集V的一个三角剖分T只包含Delaunay边,那么该三角剖分称为Delaunay三角剖分。Delaunay三角剖分必须符合以下两个重要的准则:

1)空圆特性:Delaunay三角网是唯一的,即任意四点不能共圆,在Delaunay三角网中任一三角形的外接圆内不会有其它点存在。

2)最大化最小角特性:在点集形成的所有三角剖分中,Delaunay三角剖分所形成的三角形的最小角最大,即当两个相邻的三角形构成凸四边形的对角线相互交换后,形成的六个内角的最小角不再增大。所以,Delaunay 三角网是“最接近于规则化的”的三角网。

1.2 Delaunay三角剖分算法

在Delaunay三角网的生成算法中,经常采用的是Lawson算法和Bowyer-Watson算法。在Lawson算法中,一般三角网经过局部优化过程LOP (Local Optimization Procedure)处理即可成为Delaunay三角网。其操作步骤为:1)将两个具有共同边的三角形合成一个多边形;2)根据最大空圆准则,检查第四个顶点是否在三角形的外接圆之内;3)如果在,则对调对角线以完成局部优化过程处理,其处理过程如图1所示。

2 高阶Delaunay三角网生成算法

2.1高阶Delaunay 三角网

高阶Delaunay 三角网是Delaunay 三角网的一种扩展,也称为k_阶Delaunay 三角网,即三角网中的每个三角形的外接圆内至多包含k 个点,其中k 为正整数[7]。设u,v是Delaunay三角网内的两个顶点,如果存在一个圆通过u,v两点,且其内部至多包含k个点,则uv称为一条k阶的Delaunay边,简称k-OD边。如果一个三角形的外接圆内至多包含k个点,则这个三角形称为k阶Delaunay三角形,简称k-OD三角形。如果一个三角网的每个三角形都是k-OD三角形,则称这个三角网是k阶Delaunay三角网,简称k-OD三角网。

2.2 高阶Delaunay 三角网生成算法

高阶Delaunay三角网生成算法是在Delaunay三角网的基础上进行改进的。输入为:具有钉螺分布坐标值的点集数组D和阶数k,输出为:点集P的k-阶Delaunay三角剖分S。具体实现过程为:1)进行初始化,输入D的值和k的值;2)对点集D按照Lawson算法进行Delaunay三角剖分;3)确定所有可用k-OD 边,即确定Delaunay三角网内所有非连线的两个点形成的边是否为可用k-OD边,要确定某一k-OD 边uv是否为可用k-OD 边,就是要判断uv是否属于一个k-OD三角网;4)在Delaunay三角网内插入可用的k-OD边,如果待插入的边与已插入边相交,就不插入该边,否则插入该边;5)对插入的k-OD边的闭包进行k-OD三角剖分;6)输出D的k-阶Delaunay三角网S[8]。

3 高阶Delaunay 三角网的应用

Delaunay三角网具有良好的特性,常采用构造TIN的方法构造Delaunay三角网,并在计算机图形学、科学计算可视化、自然科学、特别是在地学领域中得到了广泛的应用。而高阶Delaunay三角网可以尽量减少人工大坝的数量和局部极小的数量,尤其应用于水文分析和排水线设计方面。钉螺螺情信息系统研究的是钉螺孽生地各个指定范围的格网中的钉螺数目,并按照网格钉螺数目以不同的颜色显示钉螺分布的状况,根据钉螺分布方式能够确定具体的地理空间位置上的钉螺数,这样能够更加精确地得到某个物理空间位置上的钉螺分布情况及空间特征情况,所以准确得到物理空间分布情况十分重要。实验表明,将本文的高阶Delaunay三角网应用到对钉螺螺情的分析系统中,能有效地减少了在地形边界上出现的局部极小数量,使得到的剖分更适和实际地形,从而准确地把握地形分布情况。

4 结论

本文从钉螺螺情的现实需求中分析出GIS和三角网应用到钉螺螺情信息系统中的必要性。在三角网剖分到Delaunay三角网的建立基础上,讨论了Delaunay三角网的基本概念和相关特性,并在Delaunay三角网的基础上引入了高阶Delaunay三角网,将其应用到钉螺螺情信息系统中。实验表明,高阶Delaunay三角网能够有效地减少地形中局部极小的数量,采用高阶Delaunay三角网建立的地形模型更接近于实际地形,使得对地形情况把握更为准确。

参考文献

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[5]武晓波,王世新,肖春生.Delaunay三角网的生成算法研 究[J].测绘学报.1999,28(1).

[6]胡金星,潘懋,马照亭,等.高效构建Delaunay三角网数字地 形模型算法研究[J].北京大学学报,2003,39(5).

第8篇：地理信息系统研究方向范文

关键词：地理学 前言探索 特点问题

一、学术研究的前沿探索

1.全球变化及其区域响应研究

全球变化研究是20世纪80年代国际学术界为迎接人类所面临的资源、环境和发展问题而设计和实施的研究计划，是人类历史上最为庞大的超级科学计划。全球变化研究在过去、现在和未来，都是地理学的重要研究领域。全球变化及其区域响应涉及古地理环境演变、土地利用和土地覆被变化、减轻自然灾害、典型区域环境定位研究以及全球环境变化的对策等众多领域。我国的青藏高原、黄土高原等区域和全球环境变化关系密切，正是地理学研究可以发挥特长、显示才干的领域。

2.陆地表层过程和格局的综合研究

地理学的传统研究领域是发生在陆地表层各种自然和人文现象的空间分异和空间组织。20世纪60年代以来，国内地理学界发展了地表热量与水分平衡、地理环境中化学元素的迁移转化以及生物群落与其环境之间的物质、能量的交换等三个过程研究的方向，国内外地理学界也发展了用社会科学理论解释空间格局的人文地理方向。在这些方向上，自然地理学研究注重野外定点观测和室内的实验研究，人文地理注重地理空间人流和物流的调查分析。

3.自然资源保障和生态环境建设研究

水资源、土地资源和生物资源是地球人类家园支撑系统的重要组成部分。长期以来掠夺式的开发和不合理的经营管理，导致自然资源枯竭、环境退化和生物多样性丧失等一系列问题，这些问题成为制约我国社会经济可持续发展的严重障碍。可持续发展要求在不同尺度的区域内，社会经济发展与人口、资源、环境保持协调的关系。因此，应综合研究我国各类自然资源的格局、过程和动态，从整体出发，研究各类自然资源之间的相互关系，揭示其组合特征和演变规律。研究自然资源和生态环境之间，不同区域的资源与环境之间，特别是人类活动与资源、环境之间的相互关系，揭示自然资源的时空变化规律并评估自然资源开发利用的环境效应，阐明人类经营活动对自然资源和生态环境的影响，提出其调控机制和对策。土地退化生态环境恶化具有明显的区域差异，要划分不同的生态类型，对其成因机制、动态过程和发展趋势进行全面系统的研究，提出宏观整治战略及生态环境建设的途径和措施。

4.区域可持续发展及人地系统的机理和调控研究

可持续发展是整个人类社会发展的目标，协调人与自然的关系是实现这一目标的基本手段，而人地关系的协调需要从全球、国家和地区等不同尺度和层次上进行。人口、经济发展、资源、环境和生态等可持续发展的核心问题以及它们之间的相互关系，无不表现出明显的区域差异。不同的地域，其人口、资源、环境和发展的内涵也不同。区域尺度的可持续发展研究是地理学更能发挥优势的领域。

5.地球信息科学、技术和“数字地球”研究

地球信息科学是地球系统科学、空间技术和信息科学等交叉、融合的产物。它以信息流为手段研究地球系统的物质流、能量流和人流的运动状态和方式。由于地球信息科学的多学科性，它能够为地球系统中许多研究领域的综合、大型地学问题的解决和研究提供强有力的支持，以至于全新的研究和解决方案。地球信息科学的形成和发展，标志着信息时代地球科学的研究方向，有着广泛的社会需求。

地球空间信息技术的发展，使得人类有能力对全球性问题进行系统研究，促进了地球系统科学研究的现代化和信息化。“数字地球”的核心思想是用数字化手段，整体性地研究解决地球问题和最大限度地利用信息资源。它不仅为地球可视化提供平台，而且为地球科学实验提供一个基本模型框架。利用这个框架，可以重演地球整体各圈层的演变与相互作用的历史、评价现状、预测未来。地球信息科学研究则为“数字地球”关键技术的解决奠定了科学基础，其发展将有助于推动“数字地球战略与中国对策”的研究。

二、结合实践的热点问题

1.资源环境问题

人与自然的关系体现在两个方面，一是人类对自然的影响与作用，包括从自然界索取资源与空间，享受生态系统提供的服务功能，向环境排放废弃物；二是自然对人类的影响与反作用，包括资源环境对人类生存发展的制约，自然灾害、环境污染与生态退化对人类的负面影响。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要 （2006-2020年）》指出：改善生态与环境是事关经济社会可持续发展和人民生活质量提高的重大问题。我国环境污染严重；生态系统退化加剧；污染物无害化处理能力低；全球环境问题已成为国际社会关注的焦点，亟待提高我国参与全球环境变化合作能力。纲要列出的资源环境“重点领域及其优先主题”有：水资源优化配置与综合开发利用、综合资源区划、生态脆弱区域生态系统功能的恢复重建、全球环境变化监测与对策、城市生态居住环境质量保障、重大自然灾害监测与防御。纲要提出的“科学前沿问题”和“面向国家重大战略需求的基础研究”中涉及资源环境问题的有：地球系统过程与资源、环境和灾害效应，人类活动对地球系统的影响机制，全球变化与区域响应。

2.城镇化与城市发展

随着我国新型城镇化的快速推进，以“人地关系的地域系统”为研究对象，以探求可持续发展机制及对策为己任的现代地理学有着广阔的研究领域。城市地理学是近年来世界和我国地理学科中发展速度最快、应用性最强、学术思想最活跃的分支学科之一。城市地理学研究历来有两大走向：一是把城市作为“点”，研究区域的城镇体系；二是把城市作为“面”，研究城市内部空间结构。从应用角度看，两者均是为城市和区域规划发展服务。目前的研究热点与学术前沿主要集中于以下方面：城市化与乡村城市化机制和体制创新研究，城市体系与城市群（都市区、都市连绵区）的研究，大城市空间扩展与社会空间、感应空间的研究，信息化与城市发展研究，城市可持续发展研究等。

3.区域统筹发展

统筹区域发展的提出既是中国区域发展战略理论发展的结果，又是中国区域经济发展的现实需要。统筹区域发展以科学发展观为指导思想。科学发展观是坚持以人为本，全面、协调、可持续的发展观，从区域经济学的角度说，全面发展就是发达和欠发达地区等各种地区都要得到发展；协调发展就是各种区域问题基本得到解决、区域关系融洽、区域处于良性互动的发展状态；可持续发展就是区域发展具有持续发展的能力，重点是加强资源和环境的保护，注重经济发展与人口、资源、环境的协调，建立资源节约型和环境友好型社会。统筹区域发展是科学发展观在区域层面的战略要求。通过统筹区域发展，实现区域经济全面、协调和可持续的发展目标，缩小区域发展的差距，从区域的层面为和谐社会的建设打好坚实的基础。

4.生态文明建设

党的十报告中指出，加快建立生态文明制度，健全国土空间开发、资源节约、生态环境保护的体制机制，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。因此生态文明及其首要任务优化国土空间开发格局成为地理学领域的热点问题。生态文明是人类文明发展的一个新的阶段，是人类遵循人、自然、社会和谐发展这一客观规律而取得的物质与精神成果的总和；是以人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理形态。在我国资源环境压力已较大的背景下，如何在有限的国土空间合理布局，以承载人口增长、经济扩张带来的高强度的经济活动，使我国生态脆弱和环境恶化的地区得到保护和改善，使大都市区、城市密集区、经济带等实现可持续发展，关系到国家的长治久安。

三、面向未来的发展趋势

1.人文地理和自然地理高度综合

长期以来，自然地理和人文地理割裂对立的二元论阻碍了地理学整体综合研究的发展。随着社会经济的发展和科学技术的进步，人类活动对自然环境的作用越来越大，其影响也愈加显著。地理学应十分重视人文因素的影响及其反馈的研究，重视和发展与人文因素有关的分支学科，并促进其与自然地理学各学科间的渗透和融合。在人类对自然环境影响日益强烈的今天，人地关系更紧密地交织在一起，并且扩展成为全球环境变化问题。

2.深化微观研究，探究地理事物的成因和变化机理

从发展趋势看，微观研究的深化主要表现在由静态、类型和结构的研究转变向动态、过程和机理的研究以及进一步的动态监测、优势调控和预测预报等。自然地理侧重生物、化学和物理过程的研究，人文地理侧重经济、文化和社会过程的探讨。注重物质迁移过程的物理、化学、生物学和人文机理， 物质在多界面转化和传输过程等方面的研究。从不同的物质尺度， 对地形发育、径流形成、环境演变、污染物迁移、土壤发生形成、植被演替、土地退化、城市化等地理过程进行深入的研究。

3.进一步拓展地理学的应用研究领域

在地理信息系统快速发展的20多年，地理学不仅仅在决策支持方面，在涉及区域和空间问题的管理方面也拓展了许多应用领域。20世纪80年代以前，地理学的决策支持研究在我国主要集中在农业发展、工业的资源开发和利用、重大项目的选址、区划和区域规划领域。随着环境问题越来越受到政府和社会的重视，资源保护、环境建设、灾害防治、城市和农村发展等问题成为地理学应用研究的热点，以GIS技术应用为龙头的地理信息和3S技术应用产业化也以前所未有的速度发展起来，有力地增强了地理学研究成果的应用价值。

4.研究方法和技术的现代化

地理学经历了从个别地理知识的记载到地理现象的归纳解释，从定性的文字描述到定量化揭示地理现象发生发展规律的过程，从最初的多元统计与线性规划的应用，到后来系统科学、灰色描述、模拟实验在人地相互关系、自然过程模拟、社会发展因子相关分析等方面的应用，到今天对地观测系统、全球定位系统和卫星网络通讯技术的建立和应用，大大提高了地理研究的效率和质量。地理学的研究对象也从点到面、由微观到宏观、由区域到全球。地理学研究技术手段的丰富达到了一个前所未有的高度，可以认为当代地理学也正在从经验科学走向实验科学。

参考文献

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[2]宁越敏.新城市化进程――90年代中国城市化动力机制和特点探讨[J].地理学报，1998（5）：470-477

[3]郑弘毅.农村城市化研究[M].南京：南京大学出版社，1998

[4]周一星，孟延春.北京的郊区化及其对策研究[M].北京：科学出版社，2000

第9篇：地理信息系统研究方向范文

【 关键词 】 地质灾害；GIS；预警预报；二次开发

Study on Geological Disasters Forecasting and Warning System based on GIS

He Dong-cai

（College of Mining Engineering， Taiyuan University of Technology ShangxiTaiyuan 030024）

【 Abstract 】 The rapidly development of GIS technology provide a new way to understand geo-information for us， it also makes dynamic warning of geological disasters become possible. Paper study forecasting and warning system of geological disasters in X City， Shanxi Province， basing on geological meteorological data.

【 Keywords 】 geological disasters；gis； forecasting and warning； secondary development

1 引言

近年来，人类对生态环境的破坏日益严重，致使地质灾害频繁的发生，因此，一方面各种地质灾害是已经变成严重制约社会、经济发展的主要因素之一；另一方面受社会经济发展的制约加之地质灾害发生时其本身的地点、时间、方式、规模的不确定性影响，导致虽然民众与政府都对它的危害性有深入认识，但仍然只能调用有限的资源和采取有限的措施来应对地质害的发生，且在进行地质灾害防灾决策时缺乏依据，致使其存在一定的盲目性。

早期的地质灾害预测主要是专家根据地质基础资料和野外调查进行地质灾害敏感性判断和评价，称之为专家评价法。该方法的评价精度受到野外调查的详细程度和专家的经验与知识制约。近年来，随着GIS技术的发展和成熟，GIS与数学统计理论、多元统计分析、统计模型、多元回归模型、模糊数学等相结合的地质灾害预测数学模型方法正在成为地质灾害领域的研究热门。

对于包括滑坡、崩塌、泥石流等在内的各种地质灾害来讲，虽然各种不同种类、各类个体灾害之间存在着较大的差异，其形成机理也各有不同，但究其本源，它们都是受到特定的地质环境与特定的诱发因素的叠加影响下发生的，而这些叠加诱因都是与地理空间信息紧密相关的。GIS软件与技术可以成熟的对上述地质灾害诱因数据进行有效的存储、编辑和管理，同时也可以进行多图层之间的组合操作，叠加专业分析模型，可以实现从时间和空间上预测地质灾害的范围分布和发生的概率。本文在某市数据收集的基础上，设计实现了地质灾害危险性程度评价模型，并开发了原型系统以实现基于GIS技术的地质灾害预警。

2 地质灾害危险性评价方法

地质灾害就是受到各种人为地质活动和自然因素的组合作用，导致地质地理环境发生渐进式，甚至是突发式的变化，并最终造成各种财产、生命损失的事件与现象。因此，地质灾害系统具有突发性、非确定性、高非线性与复杂性的显著特点，它是一个复杂的耗散体系与开放式系统。利用GIS中的空间数据管理技术可以有效的实现对可能的致灾因子与和地质灾害有关的各种空间数据进行管理，进而实现从多角度（时间与空间）对地质灾害和导致其发生的致灾因素之间的关系进行分析、比较、统计，最终达到预测、评估各类地质灾害发生概率、规模的目标。

除此之外，地质灾害的预测、评估还需考虑其潜在灾害发生强度和历史灾害发生强度两方面的因素。其中潜在灾害发生强度指可能导致地质灾害发生的各种致灾因子的形成充分度，也就是说，已经形成的致灾因子越多、越充分，即代表发生地质灾害的概率就越大。而历史灾害发生强度是指待评估地区历史上已经发生过的地质灾害的次数、强度、规模、密度与频率等，即越频繁发生地质灾害的地区，越可能继续发生地质灾害。综上所述，在进行灾害预警之前就需要先进行历史资料的收集工作，来进行上述因素的统计，并综合进行各个待预测地区评估单元的地质灾害发生概率的综合评价，便可得到相关区域的地质灾害危险性划分专题图。

2.1 数据采集与处理

数据采集与处理包括图像数据的采集、处理和属性数据的采集、处理两个方面。图像数据的采集过程即为图形的数字化过程，对于来源不同的空间数据，其数据采集的方法也不相同，主要有手工键盘输入和图像扫描数字化等。数据的处理包括两方面的内容：一是对相关区域的历史资料、空间数据、属性数据进行质量验证，有误差的要及时纠正，主要包括各类数据的编辑处理、坐标位置的纠正、几何数据与其属性数据的对应等；二是对不同类型空间数据间存在的不一致性进行统一，主要有投影方式与坐标系统的统一、空间对象间几何位置与拓扑关系的纠正、各类不同数据格式见的转换、分幅空间数据间的拼接、数据压缩等。

2.2 选取评价因子

致灾危险性评价因子的选取应结合不同地区的不同地质环境情况有针对性的进行，本文中结合实验区域通过对地质灾害历史资料和相对应的历史资料进行统计，分析地质灾害的种类、分布，建立降水量与地质灾害之间的统计关系如图1所示。

灾害危险性评价因子选取了灾害数量和灾害频率，即历史灾害强度较大、次数较多的地区，未来灾害危险性仍然会较大。潜在灾害危险性评价因子选取了地形地貌、工程地质条件、地质构造、矿业活动等四个评价因子。其中地形地貌对地质灾害影响很大，由于地形复杂、坡度大的山区地形相对于坡度平缓的平原区发生地质灾害的可能性大，因此该指标主要是将山区地形和平原地形进行了区分。而工程地质条件采用地表岩土结构类型指标，岩区地表岩土坚硬结实，而松散物堆积区岩土体越破碎，容易发生地质灾害；地质构造以断裂构造影响区、构造稳定区来判定，在断裂构造影响区如果其上层岩土为松散物堆积，发生地质灾害的可能性就很大；矿业活动为矿业开采程度。

3 信息权法地质灾害危险性评价模型

谭卓英教授对传统的信息量法利用现代信息理论进行了改进，建立了信息权模型。传统信息量法中的评价因子变量值采用的是单概率值，它没有将各个致灾评价因子与其相关的指标状态考虑在内，而事实上，最终导致地质灾害发生的各个致灾因素在作用程度上是有所区别的，加之其每个因子又包含有多个变量或状态，因此它们之间应有主要因素与次要因素的区分，因此应结合权重区别对待。而在信息权模型中，它的因子权重不受人为因素的干扰，在很大程度上可以保证评价方法的可靠性，并且它不但适用于单因素评价，也适用于多因素评价。

根据该理论可建立危险性概率评价模型如图2所示。

其中H即为本文中的四个评价因子，其建立流程为：首先是对每个划分单元格的四个评价因子因素进行概率取值；然后建立全试验区地质灾害的致灾因素概率模型，用危险性概率值来表征地质灾害危险程度；最后建立降雨与地质灾害的相关关系，以危险性概率为基础建立汛期地质灾害预报模型，实现使用本模型确定实验区地质灾害易发区范围。对于四个因子的致灾概率的计算均采用下式计算，其中F表示单元内各要素危险性概率值，a表示各要素在单元内的概率系数，即权重。

F（d，c，g，k）=a（dn，cn，gn，kn）×F（dn，cn，gn，kn）

4 地质灾害预警原型系统设计

系统设计的开发工具为SQL Server 2005、ArcGIS Engine 9.3、C#开发语言。

原型系统包含信息管理和灾害评价两大模块。其中信息管理模块主要实现各类数据的管理，包括数据管理（几何数据与属性数据）、空间分析、查询统计等功能；灾害评价模块则主要通过应用信息权模型对相关数据进行分析处理以实现特定区域的灾害评估与危险性预警。

原型系统预警的对象是以崩塌、滑坡、泥石流等突发性群发型地质灾害作为预警预报的对象，其按时空分布特征可划为时间预警和空间预警两种类型：空间预警是指在专题图中得到的在一定条件下具有较大概率发生地质灾害的区域；而时间预警是在空间分析的基础上，对上述得到的具有较大概率发生地质灾害的区域给出灾害发生的可能时间段及其相关概率大小。

系统采用数据层、业务逻辑层、应用层三层结构的B/S体系结构。其中数据层以SQL Server数据库存储和管理包括空间数据和属性数据在内的各类空间数据；业务逻辑层以AE应用组件、灾害预警模型算法、用户管理组件、ADO组件等为基础进行开发；应用层以空间数据处理和分析为基础，根据录入的数据情况，完成指定的专题空间分析，制作灾害专题图。预警专题图如图3所示。

5 结束语

将信息权法模型与GIS技术相结合并应用于地学领域，可为实现对特定区域进行地质条件评估与灾害预测提供一种新的方法与技术手段。本文以此为切入点进行了模型设计与原型系统的开发，并就试验区给出了预警结果图，可以看出，该方法对于地质灾害的预测具有一定的指导意义。

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[6] 谭卓英，吴恒，王思敬.城市地质环境质量信息权综合评价方法研究[J].广西大学学报，1999，24（2）：140-144.

基金项目：

受国家科技支撑计划（2012BAJ23B00）和太原理工大学青年基金项目（无编号）资助。