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虚拟地球技术本身的发展趋势
虽然虚拟地球技术已经比较成熟,虚拟地球系统已经广泛应用,但是有些关键技术还有待于进一步发展。在全球无缝多源多尺度海量空间数据管理方面,还需要发展多种地球剖分方法和多种投影方法,以适应不同地区、不同细节层次的数据可视化,并且需要扩展现有数据模型以包含多时态数据的管理。在大规模用户并发控制和网络数据传输方面,还有待于进一步提高空间数据调度与传输效率。在大规模三维精细模型可视化和多类型终端自适应可视化方面,需要发展新的方法。目前,海量地形数据和正射影像纹理数据可视化的效率可以满足用户要求,但是,显示大规模城市三维精细模型时,效率还很低;另外,也需要发展自适应终端显示技术,以使三维数据能够在手机、PDA等小型移动终端上快速显示。
虚拟地球作为地理信息公共服务系统的基础平台
虚拟地球系统能够管理和快速显示全球海量多源、多尺度、多时相三维空间数据,为地理信息公共服务平台建设提供了一个基础。但是地理信息公共服务平台本身有自己的技术要求和特点。虚拟地球系统是三维数据的管理与可视化,地理信息公共服务平台应该包括二维和三维数据的管理与可视化,而且要求二三维数据来自同一个数据库,以保持数据的一致性。另外,还要将虚拟地球系统与专业地理信息系统集成,使之不仅可以满足公众用户对地理信息高效查询与可视化的要求,还要满足专业用户对地理信息分析与应用的要求,并且要支持地理信息公共服务的接口标准,以便提供空间数据服务和应用系统开发。例如,GeoGlobe就是一个很好的地理信息公共服务平台,它已成功应用于“国家地理信息公共服务平台”建设中,同时用它建立了黑龙江等省级和齐齐哈尔等市级地理信息公共服务平台,形成了国家、省、市三级地理信息公共服务体系框架。
虚拟地球将成为智慧地球和物联网的基础
关键词 城市轨道交通,地理信息系统,设计
0 引言
我国从1965年开始修建地铁以来,城市轨道交通建设的规模不断扩大[1]。40多年虽然已完成数量巨大的工程地质勘察及轨道项目建设,但在项目中产生出的大量规划资料、基础地质勘察资料等的城市轨道基础地理信息,相当部分处在一种分散使用、分散保管、甚至大量遗弃的状态;此外,目前对城市轨道交通基础地理信息的存储管理还是以文字、图纸、图表为主的传统管理,查阅不便,尤其在处理大量工程数据时更是难以下手。因此,必须有一套现代的信息管理系统与之配套,而地理信息系统技术的发展为此提供了一种恰当和实用的工具。
地理信息系统(GeographicalInformationSys-tem,简为GIS)是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术,是多种学科交叉的产物。近年来,地理信息系统在全球得到空前迅速的发展,成为实现现代化科学管理的高新技术。它被广泛地应用到城市规划、城市地下管网管理、城市交通、社会服务等方面。GIS具有处理海量数据的存储、进行复杂的逻辑运算和数据挖掘的功能,同时也是实现空间图形显示与空间信息查询、分析的有效工具。利用GIS的数据输入、存贮、检索、显示和综合分析应用等功能[2-3],将轨道交通基础数据的空间信息与其相关的属性信息结合,能够实现城市轨道交通基础地理信息检索、统计、分析、修改、打印等,为城市轨道交通基础地理信息提供快速、准确的现代化管理手段;此外,城市轨道交通基础数据中有大量的工程地质数据和地下管线数据,传统的数据管理很难把不同类型的数据进行三维可视化显示,亦无法对数据进行分析和处理。而地理信息系统的三维可视化功能是以适当的数据结构建立特征数学模型,采用计算机图形技术将数学描述以3D图像的形式予以表现,这样可以实现城市轨道交通基础数据管理的可视化。
1 城市轨道交通基础GIS的分析与设计
1.1 总体结构
系统利用ArcGIS的强大的地图操作功能,来实现对城市轨道交通所涉及的地层、钻孔、监测、构筑物、管线等基础地理数据的可视化管理和分析。系统由硬件、GIS软件和系统软件、数据库、接口等4部分构成,其总体结构如图1所示。
1.2 模块设计
系统要对大量的轨道交通沿线的各种空间及属性数据进行管理,同时也要实现地层数据、构筑物数据和管线数据的可视化分析。根据通用软件设计原理,系统采用模块化设计。分为专题信息管理、基础信息管理和系统维护3个子系统总共由8个模块组成,如图2所示。
1.3 系统功能
系统要求把孤立、分散的各种城市轨道交通基础数据以地理空间为纽带建立起相关关系,在此基础上开发形成基于GIS的城市轨道交通基础地理信息系统。使各种钻孔数据、轨道周边构筑物基础数据、地面地形数据、地下管线数据等形成一个有机的整体;对城市轨道交通基础信息进行检索、查询、分析;同时可以使地层信息实现三维显示;并初步形成一个可扩展的城市轨道交通基础信息数据库。系统的主要功能如下:
1)地图的操作功能。包括地图的放大、缩小和移动等操作;对各种图形要素进行分层显示的功能;此外,还可以执行图形的任意范围打印输出功能。
2)属性数据录入编辑。对所有图形的属性建立专门的属性数据库表,通过数据维护子模块完成数据的录入、编辑、修改。主要的属性数据操作对象包括轨道交通概况、钻孔基本信息、轨道项目施工信息、地层分层信息、各类地下管线信息、地面建筑物信息、构筑物基础信息、监测数据等。
3)图形输入编辑。系统数据包括空间数据和空间属性数据两种。空间数据是指二维平面数据,主要包括轨道交通及站点、地形地貌、地质构造、建筑物、钻孔、管线、构筑物基础等点、线、面状数据。这些数据以层的方式进行组织,以矢量图的形式在平面图上表现出来。系统可通过数据维护子模块对空间数据进行编辑,即进行点、线、面的添加、删除操作。
4)信息检索与查询功能。系统可以同时对空间和属性数据进行方便、灵活、准确的查询与定位。实现空间图形数据和属性数据的双向联合查询和分析,既可由图形信息查询所需的属性信息,又可根据各种的属性信息条件查询图形信息。系统设计了点击、条件、逻辑等查询方式,具有空间位置、属性、范围等多种查询检索功能。
5)信息可视化功能。系统可以将数据库中的信息以文字、地图、图片等形式加以显示,并为用户提供分层显示和各要素的选择显示等功能。系统将以点、线为基本形态,以钻孔数据为基础,选用适当的内插方法,将零散的、局部的二维地质钻孔数据构成地层信息在三维空间中显示;并重现地下空间形态和组合关系,重建三维模型,用三维图形生动地表现出来,从而实现地下复杂空间结构与关系的表达、分析和过程的三维可视化。通过三维轨道可视化显示,可以直观、生动地反映轨道及其沿线各区域的概况。
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6)空间分析功能。强大的系统分析功能是GIS的优点之一。在现有的空间数据基础上,利用缓冲分析、网络分析、叠合分析与数据挖掘技术,支持复杂空间问题的决策研究,模拟预测变化趋势等。如:以轨道线为中心,建立任意长度的缓冲区,分析出在缓冲区范围内各种管线的分布情况,显示某范围内距离轨道最近的管线或者对其进行碰撞检查等;还可以对大量长期的轨道监测数据进行综合分析,建立回归分析模型,以预测轨道沉降变化。
7)数字影像叠合。对地面影像数据进行配准后可以叠合在矢量图上,以此来增加地面可视化效果。同时也可在此基础上进行地面要素分析。
8)用户权限设置。根据需要设置两类用户:管理员、客户。用户必须使用帐号和密码才能进入系统。管理员具有全部权限,可以进行系统备份、数据录入、修改、查询、删除、打印输出等,还可以增加、删除客户;客户的基本权限有数据查询、统计和打印输出等,客户可以有一个,也可以有多个。
2 城市轨道交通基础GIS的实现
2.1 数据库处理
依据系统基本功能和数据编码等,建立基于SQLSever的数据库管理系统。数据库中数据模型对象可分为如下几类:轨道工程信息表、钻孔基本信息表、剖面地层信息表、地层基本信息表、钻孔层位信息表、构筑物基础基本信息表、构筑物基础层位表、管线基本信息表、管线层位信息表等。以此来建立图形属性数据库,并建立图形属性值与索引字段关联。由图形属性值定位数据库索引字段,以此来调用其他相关字段内容。
2.2 GIS二次开发技术
系统采用ArcGIS作为二次开发平台,调用Ar-cGIS部分优秀的功能模块,并对其进行修改、完善,具体体现在:
1)图形数据属性编辑。根据相关行业规范定义图形属性及其结构,建立与数据库的连接,提高软件的专业化水平。
2)库文件扩充。根据行业标准定义图例及各种专业符号,扩充ArcGIS的图例库、图形库,用于显示调用。
3)以缓冲区分析和叠加分析为基础进行轨道沿线构筑物基础数据和管线数据的专题分析。
2.3 城市轨道交通基础数据一体化显示
1)采用遥感图片配准、建筑物贴图和三维造型技术,实现地面景观和建筑物的立体显示。
2)根据坐标的精确定位,确定构筑物基础数据、管线数据和轨道数据的位置关系,实现地下轨道基础数据的显示。同时,可以在ArcGIS功能模块支持下,进行系统查询功能开发,实现轨道范围内各种管线和构筑物基础数据的查询、分析。
3)依据多层DEM\TIN混合算法,以钻孔数据为基础,对轨道通过的地层数据进行可视化显示。首先,确定轨道沿线区域的综合地层顺序;其次,逐层形成单个地层的构建,各个地层体是通过上下两个地质层面表示的;最后,在区域范围内,在两层面间填充颜色、纹理[4-5]。
3 应用
1) 图形显示功能。如图3为本系统主界面,显示上海轨道交通规划图。
2) 轨道、管线等基础数据查询。点击图形要素,显示图形属性信息;亦可以输入查询条件,搜索数据库信息。如图4所示。
3) 地面建筑物三维显示。将遥感图像配准后,叠加在三维环境中显示,如图5所示。
4) 地下基础数据三维显示界面,如图6所示。
4 结语
1)城市轨道交通基础地理信息系统具有开放、通用、易操作、易维护、易扩展等特点,是一个集实用性和综合性为一体的多功能信息管理系统;
2)城市轨道交通基地理信息系统的应用,可以融合各种不同来源的城市轨道交通基础数据,进而达到数据的共享;
3)三维数据模型建立及其分析功能实现了轨道沿线各类基础地理信息的可视化表达,提供了一种直观的城市轨道交通基础地理信息游览查询,促进了城市轨道交通基础数据管理的信息化;
4)初步实现的地上建筑与地下要素关联显示和分析功能,具有良好的普适性,可进一步深入开发应用;
5)在充分实现系统内在功能的基础上可以不断深入地进行数据挖掘、开发集成所需的新功能,将可大大提高城市轨道交通基础信息管理的效率与质量,使城市轨道交通基础信息管理向科学化、数字化、可视化大步迈进。
参考文献
[1]贾学天.关于地理信息系统在地铁中应用的初步设想[J].中国市政工程,2003(5):71.
[2]陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,1999.
[3]吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社,2002.
[关键词]工程测量 三维测绘 探究
中图分类号:P271 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)15-0111-01
一、前言
工程测量的准确性直接决定着工程的质量,不管对于施工企业来说,还是对于监理方来说,掌握好正确的工程测量方法,有利于工程的进展,而通过探究三维测绘技术则更能对为工程测量带来益处。
二、维测绘技术在测量中的应用
三维测绘就是测量目标的空间三维坐标,确定三维目标的几何形状、空间位置和空间姿态,对目标进行三维重建并尽可能真实地在计算机上再现目标的技术。目前的测绘都是基于2+1维理论而建立起来的测量体系:二维确定目标的平面位置,一维确定目标的高程。
1.三维测绘的现状
三维测绘的需求是迫切的,但其现状并不乐观,发展很不平衡。下面从三维测量仪器说明三维测量技术的现状。三维测量仪器有卫星定位测量系统、全站仪、摄影测量仪器、三维激光扫描仪、激光跟踪仪、关节臂三坐标量测仪。前三种仪器是大家所熟悉的三维测量仪器。
2.卫星定位测量系统
卫星定位系统所获得的点位坐标是地心直角坐标系中的三维坐标,是真正的三维测量系统。其测量精度非常高,双频GPS的点差分测量精度可到亚毫米计。目前有一种错误的做法,将卫星定位的结果转换到大地坐标系,与传统的2+1维测量结果进行比较,其差值肯定很大。原因是二维平面测量受大地水准面不精 确的影响,精度较差。
3.全站仪
全站仪可以同时测量角度和距离,是一个标准的三维测量仪器。但在传统的2+1维测量中,采用水准面作为基准面,使其结果受到大地水准面精度的影响。
4.三维激光扫描仪
三维激光扫描仪是近几年发展起来的一种三维测量仪器,由于其扫描速度快、点位精度高、点密度大,应用普及速度非常快。该仪器不依赖于水准面,不受大地水准面精度的影响。
三、测绘信息三维可视化技术的研究与应用
1.三维可视化技术。三维可视化技术是指在计算机图形学和图像处理基础上,将数据和结果转换为三维图像的技术。房产测绘信息三维可视化技术是三维可视化技术在房产测绘领域的具体应用。这种技术遵循的原则是突出房产要素的同时淡化其他要素。秉承这一原则,房产测绘信息三维可视化技术的重点就放在了房产测绘信息的主体部分,即房产建筑物的三维可视化上。这种技术目前是基于网络地理信息系统,也就是说,在网络地理信息系统的基础上实现房产测绘信息三维可视化。通过这种技术,用户可以通过网络资源掌握自己关心区域内的房产测绘场景。
2.相关技术研究。和房产测绘信息三维可视化技术相关的技术主要有地理信息系统技术、可视化技术、虚拟现实技术和网络地理信息系统技术。地理信息系统技术是能够管理和研究空间数据的技术,在计算机的支持下,可以对空间数据进行各种处理,可以促进数据的有效管理,并能以地图和数据的形式来呈现处理结果。可视化技术是对人脑印象构造的仿真技术,可以将传输过程中的数据转换为图像信息,并能交互式地对数据进行分析。虚拟现实技术是当前计算机图形领域的热点,是三维可视化技术的主要技术来源,在未来也可能会成为地理信息系统三维可视化的核心。网络地理信息系统技术是在网络信息技术不断发展的基础上建立起来的。
四、三维测绘技术的发展趋势
1.21世纪初是实现地图生产为主向,地理信息服务为主的转变阶段,即向信息化测绘发展的阶段。信息化测绘是在网络环境下,充分利用空间技术和信息技术,实现快速灵活地为社会经济提供地理信息综合服务的一种现代化测绘模式,它是继传统测绘和数字化测绘后,测绘发展的一个新阶段。它具有数据获取实时化、数据处理自动化、信息服务网络化、信息应用社会化等特征。在这样的形势下,三维测绘技术正向着高科技和数字化方向发展,其中“3S”技术是现代三维测绘技术的代表。
2.大地测量自采用快速高精度空间定位技术,特别是GPS技术以来,逐步从静态大地测量发展到动态大地测量,作用范围从地球局部区域扩展到全球,研究对象从地球表面几何形态深入到研究地球内部物理结构及其动力学机制,传统大地测量理论和技术将产生重大变革。应用大地测量技术对地壳运动和海平面变化进行精确监测和研究,及时对因环境变化而产生的自然灾害做出精确预报将受到普遍的重视。
3.地理信息系统已在某些专业已经从实验阶段进入了市场推广阶段,即GIS系统已经面向市场,被广泛应用。计算机技术和通讯技术的迅速发展,使GIS向多样化和分布式处理迈进。在侧重信息存储、数据库建立、查询检索、统计分析和自动制图等基本功能的基础上,GIS逐步进入开发分析、评价、预测、决策支持模型以及增加智能化功能的发展阶段。
4.三维可视化技术在房产测量领域的应用
目前,三维可视化技术在各行各业的应用都已逐渐展开,在房产测绘方面也有着重要的应用。三维可视化技术在房产信息的管理、信息的展示和成果的输出等方面都带来了重大的变革。通过三维可视化技术,可以对建筑工程内的房产信息产生立体的了解,信息的展示也更加具体和完整,便于加快工程测量进度,成果的输出也更加方便,能把重点放在测绘的主体部分,给工程测量带来了极大的便利。
5.三维测绘等新型技术在房产建筑工程测量中的应用展望
总体来说,房产建筑工程中的测绘技术由最开始的一维、二维到三维,对信息的获取方式也取得了也从点信息到面信息、从静态到动态、从后期处理到实时处理的巨大进步,同时伴随各种新型测量技术的产生,测量方式将更加高明,测量范围将更加广大,测量精度也将更加细微。
在三维测绘等新型技术的影响下,工程测量技术将在房产建筑领域得到显著发展。未来几年,多传感器集成系统在人工智能方面一定会得到进一步的发展,应用范围将不断扩大,在影像和数据处理方面的技术也会进一步提高;在大型工程建设中,房产建筑工程的信息系统将得到完善,同时与其他学科的优势相结合,实现技术的多边化;基于多种传感器的混合测量系统也将随着技术的不断更新而发展并得到广泛应用,这样在较大的区域内也能实现无人测量和定位工作。
五、三维测绘技术在工程测量中的应用
1.城市规划方面
随着社会经济的不断发展,城市化水平不断提高,对城市发展有了全新的定位和规划。尤其是旧城改造规划方面,工程测量的地位和作用越来越突出,关系着城市的现代化建设,因而,为城市规划和工程规划服务的工程测量,应逐步实现三维测绘,为城市发展建设提供可靠依据。
2.工程设计方面
三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础,与传统二维设计相比,三维设计使得目标更加立体化、更形象化。在现代工程设计中,三维CAD的软件已逐渐普及,在现状图基础上进行的工程设计,三维测绘须跟进。
3.工程施工方面
在工程施工方面,工程的技术和要求越来越高,工程量及工程复杂性随之增高。若按照传统的施工方法进行施工,则无法满足现代工程的需要,现代工程如鸟巢、水立方等大型建筑物的施工,通常采取立体式吊装式施工,传统逐层施工已经无法满足。
六、结束语
随着我国建筑业的继续发展,新的测量方法将会不断出现,同时也会极大地提升我国建筑业的水平和规模。通过利用三维测绘技术,能够很好地帮助我们进行建筑测量工作,提升效率。
参考文献
[1] 刘永裕,许芹.我国工程测量技术发展现状与发展趋势.中国科学技术,2011,25(19):115-116.
[2] 刘玉兰、张维意.浅析我国三维测绘技术的发展.测绘技术,2012,55(36).
[3] 张瑾丰、刘兰芝.GIS技术在三维测绘技术中的应用[J].科技风尚,2011,102(18):203-204.
关键字:实景三维技术;警用;地理信息系统
中图分类号:TP273+.5文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)07-1628-02
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达空间地理数据的计算机系统。自20世纪60年代产生后,随着计算机技术的快速发展,地理信息技术日趋成熟,应用到公安行业后,出现了警用地理信息系统(Police Geographic Information System,简称PGIS)。警用地理信息系统是“金盾工程”的重要组成部分,它充分利用地理信息技术,以电子地图为基础,以公安专用网络为依托,以信息共享和综合利用为目标,将各类警务信息空间化、可视化,实现公安业务信息基于电子地图的可视化查询和分析,旨在提高指挥决策、快速反映、反恐等方面的综合能力,为治安管理、警力部署、安全警卫等公安业务提供行之有效的管理手段。但在复杂多变的环境下,传统的基于二维的警用地理信息系统因为其自身的局限性,已经越来越不能适应现代警用的需求。因此采用实景三维技术将是未来PGIS的发展趋势,本文就此问题展开讨论,并给出解决思路。
1 二维PGIS的存在问题
公安部门使用的数据绝大多数都与地理位置有关,地理数据对于警用地理信息系统具有极高的重要性。对于警用地理信息系统而言,无论上层的应用设计是否完善,起决定性作用的仍然是底层的地理信息数据的质量。在传统的警用地理信息系统中,使用的地理数据主要是二维矢量图,然后这一符号化的系统却存在许多先天不足。具体如下:
1)信息量严重不足,需要后期大量补充采集
目前,大多数公安部门的警用地理信息都来源于地方勘测部门,这些部门制作的二维地图及数据库均按照国家基础测绘规范制作,根据公安部颁布的《城市警用地理信息数据分层及命名规则》来衡量,这些地方勘测部门制作的地理数据信息,仅占警用地理信息总量的20%(图1)。因此,其他80%的警用公共地理信息和警用业务专用地理信息都需要后期大量补充采集,工作量巨大,影响了公安干警的正常工作。
2)数据表现平面化,不能提供立面数据
二维地图只支持平面上的测量,而在警戒路线、反恐应急等很多情形下,需要完成对进行区域的测量、通道尺寸计算、楼的高度、射击通视距离等,这些需求在二维地图下都无法完成。这就造成了在很多情况下无法获取足够的数据支持,影响预判效果,对公安干警执行任务造成一定的障碍。
3)缺乏环境数据,不能有效支持应急指挥
传统的二维电子地图,只能显示有限的方位信息和地物属性信息,不能提供预案制作和快速反应所需的环境信息,如:建筑物的形态、通道大小、桥梁高度等城市地形特征。这种地理数据上的缺陷严重影响了应急指挥的工作效率,一旦突发事件发生,决策者无法从简约的二维地图上获知事发地点的环境信息,这种情况下往往会给公安应急反应带来被动,甚至会给公安干警的生命造成威胁。
4)城市建设日新月异,数据更新不能做到准确及时
勘测部门提供的二维地图是一种专业的测绘产品,需要具备一定的专业技能才能对其进行修改更新。此外,出于保密的考虑,勘测部门往往会对地图坐标系进行变形处理,这就造成基础底图的更新必须以来勘测部门才能完成。但在实际应用中,勘测部门在资源上无法保证警用基础地理信息的更新。因此,根据调查,目前绝大多数公安系统使用的地理数据都有现势性差的问题,这对于目前正在大力推行的PGIS来说无疑是一个非常棘手的问题。
2 利用实景三维技术的警用地理信息系统解决方案
近年来,随着移动测量技术、计算机技术和网络技术的飞速发展,上述制约二维警用地理信息系统的一系列瓶颈问题已经有了很好的解决方案,即“影像地图”。“影像地图”是一种以地面近景影像直接反映制图物体的地图,它既包含二维线划图,同时也包括了与二维线划图有着地理相关的可量测实景影像。影像地图是以一种完全真实的方式来展现空间,在影像表达的世界里,包含大量地理的、环境的、社会的、经济的、人文的信息以及可供挖掘的知识。这种影像地图的GIS应用即是实景三维地理信息系统。
2.1 二维警用地理信息系统和实景三维警用地理信息系统的对比
实景三维警用地理信息系统不但提供了细致入微的实景数据,还帮助警务人员实现了对目标的实景可视化查询和按需测量。实景三维警用地理信息系统相比传统的二维警用信息系统有着无法比拟的优势,详见表1。
2.2 实景三维警用地理信息系统的实现
由于目前警用地理信息系统基本都采用二维地图方式,如果要全部抛弃二维系统,用三维系统来替代,不仅耗费巨大,也会影响到公安部门正常的工作开展。因此,实景三维警用地理信息系统的实现应该是在二维系统的基础上进行集成开发,既能实现实景三维警用地理信息系统的升级,又可以充分利用原有的二维系统数据,并且对正常工作没有影响。本文设计的实现方案如下:
1)利用公安系统原有的二维警用信息地理系统地图进行现场勘察,制定作业规划。
2)利用移动采集技术进行实景采集,同时采用最新航片或卫片以及少量的人工补绘完成房屋层的制作,建立更完善的警用地理信息数据库和影像地图。
3)与警用地理信息系统的开发商合作,将三维地理信息数据库和影像地图集成至系统中,取代原有的二维地图数据。
4)在系统中开放数据接口,并在软件中设计用户数据更新的程序,允许操作人员自主完成对数据的更新。
以上4个步骤,可以在原有二维警用地理信息系统应用不受影响的情况下,将系统底图替换成三维实景地图,同时也提供了科学的数据更新方法,从而保证了警用地理数据的现势性,为长期困扰公安系统的地理信息问题提供了有效的解决方案。
3 结束语
三维实景警用地理信息系统可实现地理信息数据的可视、可读、可写、可画、可量、可链接、可挖掘等一系列功能,在公安五要素管理、突发事件决策指挥、交通、消防等各方面都有着二维系统不可比拟的优势。当前,在欧美日等发达国家,三维实景地图作为二维地图的升级产品正日益成为GIS数据应用的热点。我们因此也可以预见到,实景三维警用地理信息系统将逐渐取代传统的二维警用地理信息系统,成为日后警用地理信息系统的发展方向。
参考文献:
GIS可视化技术是当前信息领域中广泛应用的一项技术,实现了文本、图形图像信息相结合的定位、查询、检索模式,信息表达形象化、直观化,操作简便等特点,把GIS技术可视化引入统计数据领域,有助于综合管理和分析复杂的信息数据,给统计领域数据的管理和利用提供更有效的技术手段。
【关键词】GIS 统计数据 可视化
1 统计可视化技术的发展
1.1 传统的统计数据可视化
统计数据可视化是指用图形、报表等方式将数据的分布、趋势直观地展现出来,这样就需要一种有效的可视化方法。传统的统计数据可视化方法主要有两种:报表和统计图形。
报表是将要统计分析的事物或指标以表格的形式列出来,以代替烦琐文字描述的一种表现形式,由行和列单元格组成,可以在单元格中填写文字和插入图片。通过报表可以看到详细的统计数据,数据准确但是具有可视化结果不够直观等缺点。
统计图形是用点、线、面的位置、升降或大小来表达统计资料数量关系的一种陈列形式,并以各种图形方式(如柱形图、条形图、折线图、饼图等)直观的显示出来。从统计图中可以明显地看出统计数据的变化趋势,具有直观、明确、易于接受等优点,已经被广泛采用,但是统计图表的动态生成在网页中实现比较麻烦,需要借助组件以及一些相关技术进行编程才能实现。
1.2 基于GIS的统计数据可视化
GIS可视化技术是当前信息领域中广泛应用的一项技术。它具有人性化设计界面风格,实现了文本、图形图像信息相结合的定位、查询、检索模式,信息表达形象化、直观化,操作简便等特点。
基于GIS的统计数据可视化表现就是把已经获取的各种地理空间数据和属性数据以及统计数据,经过空间可视化模型的计算分析,转化成可以被人们视觉感知的计算机图形或图像,实现对统计数据库内容以及与之相关的图、表进行形象化、直观化的表达,其表达形式可以是统计图形或者专题图。
1.3 统计数据与GIS的可视化技术结合
随着国家信息化的发展,由于统计数据的庞大,分散,复杂,多维等特征,对统计数据的分析和利用带来很大的难度。而把GIS可视化技术与统计数据相结合,把统计数据转化成形象化,直观化的表达方式,能让不同的层次的用户更加容易的阅读和理解数据。本文在GIS的可视化技术的基础上,探索适合统计数据的可视化系统构建和实现,为研制统计领域数据可视化提供参考范例。
2 基于GIS的统计数据可视化处理步骤
如图1,基于GIS的统计数据可视化系统由三部分组成:可视化预处理,可视化图形生成,可视化展现。
2.1 可视化预处理
可视化预处理模块主要包含两个部分:一个是各省市区划空间数据库,用于提供地理信息;另一个是统计数据规整以及统计数据空间化处理模块,用于提供与地理信息关联后的统计数据。
统计数据空间化首先需对统计数据进行预处理,根据行政区划来收集统计型数据,每个指标都有一个地理统计单元与之对应,不同的年份统计指标有所变化而且统计指标的值也会发生变化,即统计数据有统计指标(体系)、时间、空间等属性,可以概括为统计数据的时间维度、指标维度、空间维度3个维度。以温室气体统计数据为例,如图2温室气体统计数据的维度划分。统计数据的时间维度体现在指标所反映的时间跨度上,通常我们采用的时间尺度包括:年、季度和月、旬、日等。统计数据的指标维度主要是指标的分类,每个指标类中包含各种各样的指标。在这个维度,可以指定为温室气体排放类型,如工业排放、建造业、日常生活、机动车和其他各个方面,也可以把指标为度定为温室气体的组成,包括:二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)、氢氟氯碳化物(CFCs,HFCs,HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)。在空间维度上,可以把不同的行政级别区域作为度量单位,也可以把同一行政级别的不同区域作为度量单位,如省级可分为江苏省,浙江省等。在统计数据的可视化中,推荐以时间、地区、指标作为统计的3个维度,进行数据统计和处理。
2.2 可视化图形生成
基于GIS 的统计数据可视化生成主要包含两种类型,一是生成单元素的可视化图形,指仅选择一个统计指标,在GIS地图上对各地区统计指标在某个时间点的数值进行可视化表达,同时支持对该指标的历史数据形成动态可视图形。二是生成多元素的可视化图形,指以统计指标和时间点的组合作为查询要素,在GIS地图上以图表的方式展示出各地区的统计数据情况。两种不同类型的可视化生成流程如图3所示。
2.3 可视化展现
可视化展现分为两种,一种是统计图表,如各省份原煤消费量的饼状图等;另一种是GIS专题图,如各省份在地图原煤消费量的展现。根据用户的选择,可视化表达可以使用其中一种或者二者结合的方式展示内容。
对于常见的统计图形不再赘述。对于 GIS专题图的统计数据展现,通过集成GIS组件,对各种数据源进行空间统计分析,采用GIS颜色渲染方法实现数据的可视化功能。
对各种专题图类型,GIS组件通常会提供一套颜色方案,可以为专题图的所有专题图子项的颜色渲染提供一个配色方案,同时会根据专题图子项的个数来合理分配每一个子项一个渲染颜色。一般支持三种类型的颜色方案,分别是一种颜色的深浅的渐变,两种颜色之间的渐变和多种颜色之间的渐变。推荐采用两种渐变方式的结合,即一种颜色的由浅变深,然后颜色深度达到某种程度即进行颜色之间的渐变。如首先确定整体色调分为两个等级即蓝色和红色,区间范围分别是0到1和1到2,再对区间内进行局部的色彩设计,如颜色深度随统计数据的变大而变大,在标准单位1内从蓝色由浅变深,超过标准1则颜色从红由浅变深,这样即可通过直观的通过颜色变化分辨出数值变化的趋势。
3 统计数据可视化应用
3.1 统计数据分布
系统提供不同等级的统计对象信息的空间定位, 从而可以详细地展示满足条件的某统计现象的空间分布状态与规律。依托GIS直观的地理信息展示方式,使用地图的形式展现各类指标的数值分布。在用户选定指标和时间后,用地图展现该指标在全国各地区的分布情况,并使用不同的颜色进行区分,同时用户可调整色值的区间调整区域的数据显示范围。当用户选中某地区时,可查阅选中指标在选中地区的历史数据趋势,若为省级或地市级地区,则可下钻到下一行政级别的区域进行数据的显示。
3.2 统计数据变迁
通过在地图上用不同深浅的颜色表示数值的大小,随着时间变动展示不同地区的指标数据变迁轨迹。用户也可以自定义时间区间,以某个固定的时间单位如年、月、周等进行数据迁移图层的自动播放。在播放时,用户可以选择在某时间上暂停,查阅该年份的各地区指标具体数据。
3.3 统计数据对比
通过在地图上选择多个地区,指定某项指标后可在地图上进行可视化的数据对比分析。数值的大小可通过颜色的深浅来判断,同时在地图旁生成图表用来对比数据,如用户可以选择折线图、饼图、柱状图等。
3.4 统计数据Top N分析
首先选定需分析的指标和时间,然后在地图上可对不同行政级别的地区如省、市等进行数据统计排序,根据汇总计算后的结果显示数值最大的N个地区或者数值最小的N各地区。每个地区以一个点在地图上显示,用颜色深浅和形状大小代表数值大小,排名越靠前点的形状越大颜色越深。
4 基于GIS的统计数据可视化的应用前景
研究表明,人类获得的关于外在世界的信息80%以上是通过视觉通道获得的,因此统计数据的查询就是要提供象人眼一样的直觉的、交互的和反应灵敏的可视化环境。可见,发展基于GIS的统计数据可视化技术具有重要的意义。
4.1 在企业管理领域的应用
基于GIS的数据可视化技术的广泛应用,使企业管理领域有了新的手段。一些可视化软件相继出现,如GIS与企业ERP系统的应用,把统计数据、地图和思维完美地结合起来,把传统的数据库数据带入到可视化空间,可以弥补统计工作中数据分析的局限性,使管理人员置身于自然和社会环境中.从而使企业管理走上一个新台阶。用户在系统投入后认为,系统为数据分析和辅助决策提供了有效支撑,大大降低了人为主观因素的影响,大幅度地提高了工作效率。
4.2 GIS统计数据可视化应用构件
为了推广和促进基于GIS的统计数据可视化,可以把统计数据可视化应用封装成构件,其功能包括基于GIS的统计数据查询,在地图上显示数据分布和历史数据变迁轨迹,对比不同地区的统计指标数据,按TOP N展示满足条件的地区等。以这种构件复用的方式,来缩减开发统计数据可视化应用的成本,进一步推动基于GIS的统计数据可视化技术的应用。
4.3 国产化的应用解决方案
由于GIS系统涉及大量国家地理等敏感信息,而且国外软硬件系统存在严重的安全隐患,所以设计国产化的GIS应用解决方案也是一项紧迫的任务。可以在基于国产的基础软硬件对开源的GIS系统进行二次开发,解决国产GIS应用的安全性和适配性问题,形成了国产化的应用解决方案,为GIS的统计数据可视化技术的应用进一步奠定基础。
5 总结
基于GIS的统计数据可视化技术正在快速发展,它与虚拟现实技术、大数据挖掘、数字地球、经济趋势等前沿学科领域都有着紧密的联系。如何有效处理和解释这些包含大量信息的统计数据将是一个巨大挑战,同时这也是基于GIS的统计数据可视化技术潜在的巨大机会。
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摘要: GIS技术开始在电信业务中发挥越来越重要的作用。本文设计了基于GIS的可视化电信网络资源管理系统,本系统以先进的计算机和通信技术为手段,建成一个覆盖市电信各处室和各市县局的智能化可视网络资源管理网络。
关键词:GIS技术 电信网络资源管理 应用
GIS技术起源于上世纪60年代末期,与传统的CAD系统和MIS系统相比,GIS具有不可替代的技术优势,主要表现在:空间实体以及相互关系、拓扑关系的定义与空间能力;采用可视化手段进行信息采集、管理与输出等。近年来,随着我国经济实力的不断增强,电信市场也日趋完善,电信业务不断扩大,系统资源科学管理的地位越来越重要。
一、基于GIS的电信网络资源管理系统
作为计算机科学、城市科学、地理学、管理科学和信息科学为一体的新兴学科,GIS具有信息盘大,空间分析能力强的特点。地理信息系统有三大特点,即空间表示、数据库应用和数据的分层存储这些特点使它成为处理电信网络资源数据的有力工具。GIS中的数据对象,都可以用地理坐标和空间位置来表示,即GIS不仅可以表达地理对象的空间位,而且可以表达多种专业信息的空间地理位置地理要素与专业要素有机地结合在同一图形界面上,可以明确地根据地理要素判断专业信息的实际地理位置,构成多种样式新颖、功能强大的专题图纸,GIS结构的图纸表达的信息量远多于静态图纸,GIS的这一特点的另一优势是信息查询界面的形象化,其动态的信息查询功能,操作者可以根据某种或多种专业要素查询,查询的过程是自动化的,GIS的输出既有要素空间的地理位移的表示,更有要素信息的详细列表,正是对要的地理信息表示的功能强大,才使其成为电信网络资源管理的重要手段。GIS的另一特点是数据对象的空间表示与底层数据库相结合将对象图形化、可视化,为用户提供了友好的交互方式,提高了系统的易用性前台可视化的数据信息可存储在底层数据库中,前台与后台可通过标准接口进行存取,提高了系统的通用性而底层数据库又可选用成熟可靠的关系数据库产品,保证数据的完整性和安全性。
二、基于GIS的可视化电信网络资源管理系统的设计
1.设计原则。①系统性和规范化。包括地理定位、信息分类、编码一系列技术方案,直接应用现有的国家标准、行业标准,如电信网维护规程、国家标准、国标标准以及1:2000地形图等。②科学性和扩展性。采用区段码、存储编码结构,便于系统数据快速检索和更新并留有充分扩充空间,以便必要时对系统进行扩充和移植。③实时性。能进行动态数据的管理,并保持数据的一致性,满足数据更新的操作响应的实时性要求。
2.系统结构。整个系统分为三大部分:①数据采集系统(基于GPS(全球定位系统),RS(遥感系统);②数据管理系统(基于Client/Server方式);③信息系统(基于Browser/Server方式);Client/Server结构具有强壮的数据操纵和事务处理能力,以及数据的安全性和完整性约束,在技术上已经相当成熟。Browser/Server方式具有三层结构,即Browser/Web/Server(B/W/S)。用户在浏览器端发出请求Web服务器,Web服务器再把信息传给应用服务器(如数据库服务器)和GIS服务器,实现事务的实时处理。
电信网络资源的管理一直以来是制约电信行业发展的瓶颈,其原因是信息量大、缺乏统一的管理,部分计算机设备的引用只能满足某些部门的要求,远不能达到高效、统一,与现代化电信事业发展的目标不相适应。
电信网络资源管理系统是一种利用计算机技术、地理信息技术、数据库技术、通信技术,实现资源动态管理,处理电信网络资源的资料维护、信息查询和图档管理日常事务的系统一个完整的电信网络资源管理系统是集CAD技术、GIS技术及MIS技术为一体,通过分布式数据库的联网,形成统一的网络资源数据库,实现全网主要网络资源数据的动态管理和网络资源的综合利用。基于GIS技术的电信网络资源管理系统主要目标是在数字地理底图(包含行政区划、道路、水系、地貌、居民地、标记等基本地理要素)的基础上,将网络资源的信息准确标定在基础底图上,建立统一的空间数据库,提供图形化的操作平台和信息服务系统,将大量不易见的、不可见的网络资源数据实现可视化,这样可便于维护、更新和管理,并能结合业务流程,满足各类人员的而要,对运行维护、决策、网络规划、计划建设、经营、客户服务等部门提供多专业、多层次、多目标的综合服务即以基础地理信息资料及电信网络资源信息资料、现有基础地形图库和电信网络专业信息库为基础,综合运用信息科学、计算机科学的方法和手段,采用GIS的原理和方法对通信网络资派数据进行分析和建模,并采用大型商业数据库来存储、管理数据,最终实现基于GIS平台的电信综合业务、电信综合网络设备实时综合监控以及办公自动化与物业管理的计算机一体化。
【关键词】 管网 管理 探讨
一、中心管网管理现状
管网是中心重要的基础设施,是生产生活的血液和命脉。近年来,随着中心建设步伐的加快,管网不断延伸、改造,具有十分复杂的空间和非空间属性,加之各个管线权属单位单独管理,使管网档案资料不统一、数据不全面、缺失严重。
有些老旧管网档案、图纸残缺不全,部分资料只存在一些有经验的技术人员的头脑里,甚至存在“档案柜里找图纸,扛着铁锹找管线”这种落后的管理手段,给日常的生产、管理带来了极大的不便。
新近铺设、改造的管网在建设之初虽然建立了相应的技术档案和图纸资料,但是由于各种因素的影响,管理机构或人员的更替,管线附近由于房屋建筑、道路、绿化及各种管线建设等对地理环境引起的变化,常常造成原有技术档案和图纸资料标示的地面参照物缺失。
管理环节上,长期以来重视地上忽视地下,难以建立一套科学、严格的管理程序,对管网变更情况动态跟进存在薄弱环节,使埋地管网及设施的分布资料出现缺漏、偏差和滞后。
上述管理现状导致管网维护、优化设计缺乏依据,遇到紧急情况时无法及时得到有关信息并采取相应措施,造成在查找或维修管网时大量开挖土方,道路、房屋施工前无法获取相应的管线资料,挖断管线发生断水、断电、断网等时有发生,不仅造成大量人力、资源的浪费,甚至可能引发安全事故。
二、信息化管理模式探讨
2.1信息化数据管理
中心给水、雨水、污水、电力、电信、热力、电视、路灯等管线遍布中心的每一个角落,形成纵横交错的地下网络,数据上的一点偏差都可能带来增加工程量或不可估量的安全事故。目前,大量的图纸资料和卡片等一直采用人工管理,用纸质的方式保存,资料非常容易损坏、丢失,信息检索也非常不方便。随着管网建设的不断发展,这种人工管理方式已不能适应新的要求,运用信息化手段提高管理效率和准确性势在必行。
2.2管网综合管理系统
管网综合管理系统将物联传感技术和数据库技术相结合,以地理信息服务平台为依托,在终端计算机、手持式探测仪和平板电脑等显示设备上实现综合管理可视化。建立管网综合管理系统可以对管网信息进行数字化、可视化采集处理,实现三维虚拟仿真、基本信息查询、统计和算量等功能,为检修维护、规划设计、更新改造、工程管理、安全防护、事故处理等需求提供综合决策分析功能。
2.2.1地理数据
管网综合管理系统离不开空间地理信息做基础,中心地理信息系统可以为管网综合管理系统提供基础地理空间数据。中心地理信息系统是一个集地理信息处理服务、地理数据分发服务、地图服务服务等于一体的开放性地理信息服务平台,以系列比例尺数字地图数据、遥感影像数据、实体模型数据为基础,以组件、网络服务等计算机技术为依托,在可视化地理环境的基础上,为其他业务系统的构建提供试验过程的全流程处理与表达技术的支持。其基本的地理空间数据包括地形图数据、遥感影像数据、数字高程模型数据、三维实体模型数据等。
在基于地理信息技术的信息系统建设中,基础地图数据的购置经费占据经费的绝大部分。中心地理信息系统的基础地理空间数据为管网综合管理系统提供了基本的数据支撑,系统集成时,只需要在此基础上根据管网分布情况,对局部区域的地理空间数据进行补充细化,就可以满足管网综合管理系统的数据要求,不需再大规模购置。
2.2.2管网数据
管网管理涉及房屋、动力、基建、通信等多个部门,因此需采用灵活、开放的数据库结构,确保各类数据的统一管理。系统除建立各类管网的空间数据库外,还应当独立建立不同类别管网的属性数据库,独立维护各类管网的数据结构,以便各单位管理人员对所辖管点和管段的属性内容进行数据调整。管网数据管理包含以下几个方面:
(1)查询:提供所有管网的综合查询功能,并对查询结果进行统计。
(2)统计:为所有管网提供综合统计功能,也可以统计某一类管网的专属详细信息,并能根据要求生成饼图等输出打印。
(3)定位:提供鹰眼定位、区域定位、地名定位和坐标定位等多种定位功能。
(4)量算:可以量算距离、角度以及任意区域的面积、周长等。
动态标注:提供用户自定义标注管网的功能。
(5)裁减输出:海量数据在系统后台是分散存储的,但呈现给用户的数据应当是连续、无缝拼接的,在需要部分输出的时候,系统可以进行任意区域的裁减输出。
2.3可视化应用平台
基于管网管理直观、即视的功能需求,系统需要一个可视化平台来直观展现管网情况,同时提供人机交互的通道。中心地理信息系统平台具备地图数据管理能力、地图数据分发能力、地图制作与能力、地理信息展示能力、地图数据应用能力以及业务系统集成能力,能够将系列比例尺数字地图、正射影像、数字高程模型、实物模型、设备等数据进行裁剪、入库等处理,将地图数据进行二维、三维一体化同步显示,同时提供数据查询、通视分析、地图显示、地图标注等二次开发的能力。其提供的与其他业务系统集成嵌入及开发接口,可以实现与管网综合信息系统前端程序的集成应用,并提供必要的显示、查询、分析功能,因此不需要单独为管网综合管理系统单独建设可视化平台。
2.4信息系统应用效果
依托物联传感和数据库等计算机技术,以中心地理信息系统为平台,基于地理空间信息的管网综合信息管理系统的建立,可以显著提高中心管网管理规范化、信息化水平,主要表现在以下方面:
(1)管网历史资料完整建档,便于管理、维修人员掌握管网资源分布情况,为基建施工、管网改造升级、拆迁等提供可靠依据。
(2)将不可见的管网情况以固定、手持终端的形式可视化呈现,将管网状态数据延伸到首长决策现场,为首长决策提供有力的数据支撑。
(3)提高管网信息查找效率,提高检修时各种管线的识别率,提升故障应急处理能力。
(4)采用非开挖方式查找管线,降低开挖事故率,降低维修成本,有利于人员安全及燃气管线的安全隐患排查。
(5)规范数据交换格式,有利于各单位、各类管网的数据统一管理,提高数据利用效率,为其他基建业务的高效开展奠定基础。
(6)分享中心地理信息系统建设成果,节省基础地理空间数据和可视化平台的购置费用,达到经费效益最大化。
(7)积累原始数据,为进一步的管网建设和维护检修数据挖掘分析提供原始样本,从中发现管网管理、运行和维护规律,提高管网信息化管理水平。
三、展望
本文以建立综合信息系统为例,对中心管网信息化管理模式进行了初步探讨,更加全面完整的管网信息化管理还应当向规范化、精细化的方向发展:
(1)建立完善的数据更新机制,及时将第一手原始资料信息化。
(2)根据管网用途,在不同管道和关键点采用不同的传感设备实现特殊参数的采集,实现爆管预警、超阈值警告等。
(3)开展管网老化模拟试验,根据管线材料、埋设环境、年限、维修次数等参数,通过分析模型得出需要维修的管线紧迫级别,合理制定维修计划。
(4)加强海量空间数据挖掘与决策支持。对管网空间数据进行深度挖掘和分析,为基建设计、规划、施工、应急抢险等提供相应的决策支持。
参 考 文 献
[关键词]GIS;农业经济信息管理;服务系统
农业是我国经济的重要组成部分,其要想获得更好的发展就需要依靠科技进步。信息技术也在农业中得到了大范围的应用,极大的促进了农业发展。农业信息化就是利用信息技术的最新成果,获取、处理、传播以及有效利用好各种农业信息及知识,其可以有效改变传统农业,促进农业生产效率的提升,提高其管理决策的水平,让农业可以获得更好的发展,也就是在信息科学的指导下进行农业生产。
1农业经济信息基础服务体系存在的问题
我国农业部早在20世纪80年代就在计算机上建立农业经济基础资料数据库,经过发展已经积累了很多的信息资源,信息资源种类丰富。然而,服务体系在发展中不足也越来越明显,如数据的时效性无法得到有效保证、可视性不足、数据服务以及数据的深度挖掘都存在不足,已经无法满足当前农业发展的需求,主要体现在:首先,数据的准确性不足,比如统计部门在指标含义、统计方法上还没有达成统一;其次,信息较为滞后,更新不够及时,用户不能得到最新的信息;再次,信息的可用性不高,采集信息的面过窄,缺乏有效的指导作用,无法满足当前农业市场化的发展要求;最后,信息的分析功能不强,没有和市场有关的决策、可行性分析等功能。
2GIS的农业经济信息管理与服务系统设计和关键技术
2.1GIS概念
GIS是一个计算机软件平台,其作用就是对地理空间数据进行一系列的操作,包括输入、存储、检索、分析处理、表达。地理信息系统可以通过图形的方式,让电子表格及数据中不可视的数据模式变得可视化,通过使用该系统可以通过图形展示地理属性信息,还能够进行空间动态查询分析,有效的提升信息资源的共享效果。传统的农业信息服务只停留在静态、单一的一维或者二维的数字表格及图形,要想看出数据分布规律很难,也就不能对一个区域的情况以及发展进行掌握。而使用地理信息系统的专题图可以对不同的专题图进行分析及制作,进而可以直接在数据中了解空间的分布情况。还可以对参数进行调整,制作出不同的专题图表达数据,有利于数据的深度挖掘,找出直观有用的信息。
2.2基于MapBasic的GIS功能设计
MapInfo其可以给用户提供完整的地理信息解决方案,让各种数据信息实现可视化,达成用户的多样化需求。编程的应用可以让一些复杂的图表和手工作图变得自动、程序化,为用户提供了极大的便捷;还可以通过使用好数据库访问功能,进行复杂的数据库查询。Mapbasic的结构是开放的,其可以通过使用DDE和其他的软件达成通信,可以调动VC、DLL、Windows等语言的DLL等。MapBasic还提供了标准的地理对象类型定义。用户用其提供的线、点、面可以设计出地理对象的类型。用户使用变成可以设计出画图工具,通过使用它们可以设计出不同的地理对象生成工具。
2.3分析预测与统计模型的应用
农业信息数量不断增加,经济数据也越来越多,因此怎样在巨量的数据找出有效的信息,找出数据和数据之间的关系,是数据处理中的重点问题,只有这样才能提高数据资源的利用率,有效的解决实际问题。要想实现这一点,可以在农业经济信息管理及服务系统中加入分析和统计模型,为用户提供多样的数据划分方法,进而从多样层面观察数据;另外,用户还可以依据实际的需求有针对性的制定界定值,进而对数据进行观察及处理。
3GIS的农业经济信息管理与服务系统研发
3.1系统的基本框架
其图1是农业经济信息管理和服务系统的主要功能模块。从中可以看出传统的信息管理系统机构,但是在加入地理信息系统技术之后,底层数据库中又加入了空间数据分析的模块,其可以在地图上可视化输出数据分析结果。
3.2建立数据库
数据库设计就是在限定的应用环境中明确一个最好的数据模型以及处理模型的逻辑设计,其能够将信息和实际信息进行联系,可以被一定的DBMS接受,还可以存储系统的目标,对数据库进行有效管理。数据库包括地理信息数据库及农业经济信息数据库。其中地理信息数据库的基础重要部分就是地理数据库,这方面需要投入很多的成本,其主要作用就是管理、查询检索空间数据,可以分析、统计、评价专题数据,这也是地理信息系统的基础。地理信息数据表是地理信息数据库的核心,其中包含一些字段,通过地区名段字段可以联系农业经济信息数据,进而可以实现基础地理数据库标准化,为以后的修改奠定基础,也为处理数据提供了较大的便利。其还可以结合用户输入生成的表单,结合其需求,既能够作为临时表单处理,有可以形成新的地理数据库。
4结语
综上所述,GIS在传统地理经济信息管理系统中的应用对其进行了极大的改变,更加方便用户应用,提高经济信息的管理效果以及服务功能,因此,要合理的应用基于GIS的农业经济信息管理与服务系统,充分发挥出其作用。
[参考文献]
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关键词:电子地图;可视化
中图分类号:P28 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 04-0000-01
一、引言
电子地图定义的难度在于电子地图的“显示”与“存储”是相分离的。从多媒体信息时代角度,电子地图应是基于数字化地图数据的空间信息可视化表现。电子地图的制作包括地图符号的逻辑设计、空间信息可视化的表现手段,空间信息系统结构设计与空间信息浏览与查询设计等多个方面。更确切的说,电子地图一般意指多媒体地图,是可交互、多功能的空间信息多媒体可视化集成地图。即电子地图的概念是一个动态发展的概念,即数字地图-电子地图-电子地图系统。
二、电子地图的基本概念
Talor(1991)将电子地图定义为“在电子介质上使用的地图”;郭仁忠(1995)年认为投影技术和设备的发展使显示电子地图的介质并不一定是电子介质,运用计算机主机和光学投影仪同样可以在屏幕(白纸、幕布甚至墙壁)上显示地图,故可以认为“电子地图是屏幕上显示的地图的总称”。但为了排除单纯投影与幻灯生成的屏幕地图,因此建议将笛子地图定义为“是基于电子技术的屏幕地图”,并进一步强调了计算机在电子地图中的作用。祝国瑞(2004)从数字地图的可视化作用出发,提出“电子地图是数字地图经可视化处理在屏幕上显示出来的地图”。吴忠性(1993)、张文诗(1994)等从地图数据来源和地图传输的不同角度也给出了电子地图的定义。造成了电子地图多样化现象的原因在很大程度上是因为发展中的电子地图鱼现代技术迅速结合,不断推出新的应用形式,从而在短时间内难以给出一个简洁、科学和明确的定义。从狭义上讲,电子地图是一种以数字地图为数学基础、以计算机系统为处理平台、在屏幕上实时显示的地图形式。而从广义上讲,电子地图应该是屏幕地图与支持其显示的地图软件的总称。前者强调了电子地图的地图特性,后者反映了电子地图的综合特性。
三、地图可视化的基础理论
地图可视化是地图学与可视化技术结合的结果,将地图形式从传统的纸质地图拓展到屏幕显示的电子地图,这是一个巨大的技术飞跃,成为现代地图学发展的支柱。但是,地图可视化不仅仅是技术层面的问题,它也随之带来了一系列地理信息表达与应用的理论问题。如何认识地图可视化的地位与作用,以及如何评价地图可视化与地图应用的关系,国内外地图学领域的许多专家学者对此做出了深入的研究,提出了一些重要的地图可视化理论。
(一)DiBiase的地图可视化理论
借助科学可视化和应用数据分析(Exploratory Data Analysis)的思想,DiBiase(1990)将可视化视为科学探究的工具,并提出了地理可视化的框架。在该框架中,他强调了地图在整个过程中的作用,这种基于地图的可视化由原始数据探究、确认、综合、表达等内容组成
了一条曲线。地图在探究一端的作用是促进个人的视觉思考,在表达一端的作用是把研究结果面向公众的视觉传输。DiBiase认为可视化在研究过程的早期侧重于个人特征的视觉思维,这一框架强调在探究一端地图促进地学视觉思考的作用,从而重建了地图学与地理学的联系。
(二)Taylor的地图可视化理论
Taylor将地图学理论原则和新的计算机技术作为三角形的底边,前者作为地图可视化的理论依据,后者是地图可视化的技术支撑,而传输和认知行为作为等边三角形的两腰,构成了可视化的两大主要作用。地图可视化不再仅仅是静止的表达,同时还具有交互和动态可视化的特征。
(三)MacEachren的地图可视化理论
在MacEaachren的概念模型中,把可视化和传输作为并列的两个方面,强调了可视化和的分析与认知功能,其立方体的对角线(虚线部分)具有和DiBiase模型一致的意义。
综上所述,这三种概念模型考虑问题的角度不同,但都体现了地图可视化所包含的视觉思维(认知分析)和视觉传输两个重要内容,从而将现代地图学与主要强调地图传输的传统地图学区分开来。造成这一变化的主要原因是现代信息技术包括计算机技术的发展,使得地图的表达不再是在传统介质上,而是通过计算机软硬件的支持,建立了更加丰富的交互手段,可以实时实现各种设定条件下的地图再加工与屏幕输出。因此,电子地图实际上就是地图可视化的产物,是集地图表达与动态交互功能于一体的新型的地图形式,是现代地图学发展的标志性成果之一。
四、可视化理论与地图学的结合
可视化理论与技术应用于地图学始于20世纪90年代初,国际地图学协会(ICA)在1993年德国科隆召开的第16届学术讨论会上宣告成立可视化委员会(Commission on Visualization);1996年该委员会与美国计算机协会图形学专业组(ACMSIGGRAPH)进行了跨学科的协作,探索计算机图形学理论和技术如何有效地应用于空间数据可视化,同时探讨如何从地图学的观点和方法来促进计算机图形学的发展。可见,对地图学来说,可视化技术已经远远超出了传统的符号化及视觉变量表示法的水平,而进入动态、时空变化、多维的可交互的地图条件下探索视觉效果和提高视觉功能的阶段,重点是将那些通过难于设想和接近的环境和事物,以动态直观的方式表示出来。对于地图学来说空间信息可视化更重要的是一种空间认知行为,在提高空间数据的复杂过程分析的洞察能力,多维和多时相数据和过程的显示等方面,将有效地改善和增强空间地理环境信息的传输的能力,有助于理解、发现自然界存在的现象的相关关系和启发形象思维的能力。
参考文献:
[1]龙毅,温永宁.电子地图学[M].北京:科学出版社,2006.