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[3]董英茹.简谈AngularJS在下一代Web开发中的应用[J].软件工程师,2015(05):30-31.
[4]张佳佳,王杨,韩力英.基于SSH+jQuery框架的餐饮Web APP的设计与实现[J].电子设计工程,2016(03):20-22.
作者简介
王海颖(1982-),女,浙江省宁波市人。硕士学位。现为浙江纺织服装职业技术学院讲师。主要研究方向移动端软件开发。
楼铖超(1995-),男,浙江省宁波市人。现为浙江纺织服装职业技术学院在读。主要研究方向软件开发。
张鹏(1996-),男,浙江省温州市人。现为浙江纺织服装职业技术学院在读。主要研究方向软件开发。
[关键词]城市三维地理信息系统 设计 实现
[中图分类号] P208 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-2-174-2
城市是人类活动最密集的区域,也是地理信息系统研究与运用领域的一个重要方面,城市三维可视化已广泛应用于城市规划、工程设计、环境保护、灾害防治等领域,城市三维可视化表达也是当今“数字城市”一个重要表现手段。
1城市三维地理信息系统及其数据内容
1.1城市三维地理信息系统
城市三维地理信息系统是指能对城市区域内空间对象进行真三维描述、可视化和分析管理的地理信息系统。城市三维地理信息系统是一套完整的GIS系统,它不仅具有城市三维虚拟景观浏览功能,让用户在真三维的仿真城市中进行漫游和飞行,还应具有以下功能:
(1)三维数据管理,主要包括三维数据入库、质量检查、坐标转换、空间和数据查询以及与其他系统数据的无缝转换等功能。
(2)三维场景交互,是指对场景中三维对象交互地进行三维空间浏览、选择、查询操作。
(3)三维空间分析,主要包括根据三维场景中的地形和模型的几何特征,进行基于模型或者场景的三维空间量算,通视分析,日照分析等三维空间分析操作。
1.2城市三维空间数据采集
三维数据采集主要有两大类:一类是场景数据。一般采用高分辨率卫星遥感影像或航空影像数据.通过和数字高程模型(DEM)叠加。生成三维地面模型,一般用于城市建成区的场景建设,形成三维城市环境模型,为城市建设宏观布局服务;第二类是建筑物三维数据,这是城市最主要组成部分,也是人们最关注的部分,人们希望在三维模型里能够对建筑物进行查询、分析,甚至能够管理到建筑物内部空间组成,利用其查询、分析功能同其它专题属性信息进行链接。
三维数据采集的一般流程如图1:
2城市三维地理信息系统设计
为更好的将城市三维地理新系统应用于城市规划设计和辅助决策,下面将详细阐述该系统的设计及主要功能.
2.1城市三维地理信息系统架构
整个系统可分为三个主要层次,如图2所示:
2.1.1数据层
数据层包含了城市三维地理信息系统中所需的所有二维基础地理数据库、影像数据库、三维城市模型数据库和场景中所需的小品模型数据,由于系统三维场景包含的数据内容较多,为了优化模型,加快三维场景的加载速度和浏览的流畅度,通常把场景中所需的模型进行优化处理后,并按照一定的层次结构组织成三维场景,供三维地理信息基础平台调用。
2.1.2业务逻辑层
该层负责系统中的三维场景浏览、热点区域定位、属性查询、三维场景的飞行与漫游、三维量测、规划分析、后台数据调用等功能。
2.1.3应用层
应用层是用户与系统的接口,通过系统客户端直接浏览三维场景及调用系统功能模块。
2.2系统功能模块设计
系统主要包括了三维场景操作、热点区域定位、三维飞行、虚拟三维景点游览、属性查询、三维量测和三维规划分析功能:
(1)三维场景操作:主要包括了三维场景的平移、旋转、缩放、漫游等场景操作功能以及三维对象的选择功能,该模块是整个系统最为基础的模块。
(2)热点区域定位:主要为了用户能方便快速地定位到达场景内某些感兴趣区域,简化用户操作。
(3)三维飞行:该模块是将预先设定的飞行路径,按照一定的速度和飞行高度自动浏览场景。
(4)虚拟三维景点游览:该功能模块是让用户以第一人称视角进入场景,让用户身临其境的感受三维虚拟景点。
(5)属性查询:该功能模块主要用于根据场景中建筑物、道路和兴趣点的属性值,快速定位和查找相应地物。
(6)三维量测:主要用于系统三维场景中空间距离、水平距离、垂直距离、平面面积、地表距离和地表面积量算。
(7)三维规划分析:主要包括通视分析、日照分析和规划方案对比功能,主要用于辅助城市规划设计。
3结论
城市三维地理信息系统的建立能够全方位、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息。它综合运用GIS、遥感、遥测、网络、多媒体和虚拟仿真等高科技手段,是对城市的基础设施、功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策支持的技术服务系统。城市三维地理信息系统提供给人们一种全新的城市规划建设与管理和工作生活的理念与调控手段,能适应并预测城市的变化,尤其是GIS的空间信息综合处理能力与直观表现能力,在处理城市复杂系统问题时,能帮助人们更好地建市起全局观念与模拟直观感。因此对城市三维地理信息系统的研究不仅具有相当重要的现实意义,同时也是人们十分迫切需要解决的问题之一。
参考文献
[1]刘学党,伊尧国.基于WEB的城市三维地理信息系统构建方法研究[J].天津城市建设学院学报,2006, 12(1):9-13.
[2]万剑华,潘正风,李清泉.城市三维地理信息系统研究的几个焦点问题[J].测绘通报,2002(7):11-13.
关键词:地理信息系统;SOA;设计;功能
中图分类号: G623.45 文献标识码: A 文章编号:
1.引言
面向服务的体系结构(Service-Oriented Architecture,简称为SOA),是一个将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过定义良好的接口和契约联系起来的构件模型[1]。其包含运行环境、编程模型、架构风格和相关方法论等在内的一整套新的分布式软件系统构造方法和环境,涵盖服务的整个生命周期有:建模-开发-整合-部署-运行-管理。SOA以服务为核心,来实现的IT系统更灵活、更易于重用、更好(也更快)地应对变化。
2.地理信息系统对面向服务的体系结构的需求
随着地理信息技术的发展,地理信息系统的应用范围已经逐渐从工程应用转向行业和社会化应用,而地理信息技术与网络技术的结合推动GIS应用扩展到了各个应用领域和广泛的地理区域。由于长期以来地理信息系统在决策支持、信息交流、资源管理与评估、提高工作效率、节约资源等方面凸现的巨大优势,越来越多的组织开始使用地理信息系统实现其业务中与地理位置相关的信息处理和决策分析,因此对地理信息的开放式访问的需求越来越大,用户的要求也越来越复杂。
为了能够将地理空间信息和空间处理功能给企业内部使用,并且达到节约资源,方便系统的集中管理、使用和扩展的目的,则需要将桌面版的地理信息功能扩展到服务器端,使得用户能够通过网络访问由Web Services提供的地理信息资源和功能,可以根据其接口的描述调用服务的功能,实现功能的集成与系统的快速构建,节约大量的资源[2]。因此,设计基于SOA架构的地理信息展示系统是相当有必要的。
3.基于面向服务的体系结构的地理信息系统设计
3.1系统设计的原则
系统在设计时,将按照国家保密局和国办的有关规范要求,从网络安全和应用安全两个层面进行统一的安全考虑,对系统中的用户权限和角色进行严格、合理的规定和划分,对用户身份进行严格的审核、对用户行为、基本信息单元的存取进行严格的监控与审计。具体的原则如下:
(1)开放性。软件的发展将是连续的,系统提供开放的接口设计,保证未来系统扩展及二次开发,以适应客户需求的变化与发展。
(2)安全可靠性。系统采用成熟和应用广泛的技术平台,加上完善的安全设计,确保系统的安全性和可靠性。
(3)标准性和先进性。软件采用的技术,将在相当长的时间内保证其发展能力,并具有良好便捷的升级能力,选用的操作系统、数据库产品、应用软件均具有先进性及成熟的技术与产品。同时注意采用多种国家标准和工业标准,确保系统的标准性和安全性。
3.2.SOA结构的特点
(1)开放式集成。采用面向服务的体系架构,地理信息的部署可以不管其它子系统使用什么开发语言,也不管这些子系统分布在互联网的哪些地方。只要根据其提供的Web Service接口,地理信息展示系统根据用户的业务需求向这些接口发出http请求,快速得到响应结果,然后把返回信息动态地组合在一张地图上,全面呈现给用户。
(2)纵向多级、横向网格。采用SOA面向“服务”的设计思想,地理信息展示平台的分布式数据管理体系将有很大的改进。采取跨平台的“纵向多级、横向网格”的组网方案,在每一级服务器之间、节点与节点之间的连接采用了“松耦合”方式。同时,把“进行数据存取操作”变为“请求数据存取服务”,谁管理数据谁提供服务,从而解决网格节点之间、父节点与子节点之间、不同平台不同系统之间数据库不通的问题。此外,还可实现由不同操作系统、不同数据库平台、不同数据大小产生的“异构数据库”的增量更新与同步。
(3)组件化开发。在二次开发方面,地理信息展示系统向SOA转化表现为采用全组件化的二次开发模式,而且组件细粒度更细。各种被定义的功能组件大都采用了标准的COM接口,在进行二次开发时,可以使用Java,Dotnet和Domino等各种开发语言。通过面向“服务”的应用开发框架模型以及更细粒度的组件,能够简单地定制将各种系统整合成一个有机的整体,降低开发成本。
4. 系统功能
4.1实现电子地图功能
SOA系统可以实现在地图上进行移动、放大、缩小、测距等操作。支持地图要素检索与自动定位,作业场所信息显示,视频信息显示,地图图层控制,地图标签标注 ,地图输出,监控目标选择与自动定位 ,联动报警。
4.2提供生产、气象信息内容
该系统提供的生产、气象信息包括海上作业平台实时生产信息、海上实时气象信息、姿态采集信息。并嵌入国家海洋环境预报中心气象预报信息。
4.3存有应急资料
系统收集并整理了应急指挥过程中所需要的相关资料文档,并进行统一的归类分档,建立统一的应急资料支持数据库。
4.4支持台风预警
在海图上直观的展现台风运行轨迹,为海上作业人员提供准确直观的台风运行信息。下图是台风“红霞”迅速从南海北部海域,向内陆移动的路径及影响范围。如图4所示。
4.5具有防碰撞预警和海上辅助搜救功能
为了避免海上船只与平台之间的碰撞事故,在每个海上平台安全距离以内,如果进入该区域的船舶当航速大于X节且真航向靠台时,发生预警,避免海上平台碰撞安全事故。而当发生海难及危险事故时,本系统可以直观反映在事故现场周围的船只或平台,以便最快最有效的组织救援力量。
4.6辅助决策与指挥功能
辅助决策与指挥提供的数据有:电子地图信息,显示二、三维数据或模型,如图5所示;SADA等生产数据;数学模型;历史资料库;资源的快速查询,用于及时联系和调配抢修资源;路径分析;报告及存档等。
5.结束语
地理信息系统目前对于面向服务的体系结构来说是一种非常有价值的技术。通过桌面地理信息系统和服务器端的地理信息系统,能够实现数据、工作流、功能等的服务以及网络共享,以Web Services的形式给GIS行业以及非GIS行业的用户提供非常专业的地理信息和空间分析功能,节约资源,提高系统的可扩展性和开放性,帮助各行各业实现地理信息的浏览与基于空间位置的分析,提供决策支持,并且通过降低GIS行业的开发和应用门槛,拓宽GIS的应用市场,使GIS在各行各业逐渐普及,为大众所接受,为人民生活提供更多的决策支持。
参考文献
[1] 陈淑清. 面向服务软件体系结构研究与应用[D].中南民族大学,硕士论文,2005.
关键词:城市,GIS,控制测量成果管理信息系统
0.前言
现代城市控制测量成果管理信息系统项目是在城市地理信息系统(UGIS)技术得到极大发展和应用领域不断深入的背景下产生的。UGIS自产生以来就一直扮演着对推动城市发展最具影响力的角色,发展至今,己经相当成熟。现阶段,世界各国都把发展数字城市和UGIS作为未来社会最有发展前途的战略来抓。为此,各大城市就不得不大力发展城市地理空间基准控制信息管理信息系统。在这样一个大背景下,原先落后的城市控制测量成果信息系统已不能满足现代城市发展的需要。开发适应现代城市发展的控制测量成果管理信息系统势在必行。
1.城市控制测量成果管理信息系统分析
城市控制测量成果管理信息系统作为城市地理信息系统的一部分,必然具有一般GIS软件的共性,同时也具有自己的特性。本系统是在大量调查研究现行的城市控制测量成果的基础上,按照软件工程的一般步骤及过程,即系统调查、系统分析、系统设计和维护等来进行开发的。
1.1系统开发背景
城市控制测量成果信息是城市规划的基础,是城市发展的源泉。过去中国社会经济落后,城市发展缓慢,而现在随着我国经济和科技的发展,城市也在飞速发展。然而,由于地理区域、国家政策、人文素质等因素的影响,使现代城市发展水平参差不齐,这种差别的主要原因就在于城市信息化管理水平不同。城市各类专题地理信息系统(如地下管线、电力、水利、交通等)不完善,是城市发展缓慢的原因之一。其中城市测量成果信息化管理水平低是众多因素中影响最大的一个,因为它是城市地理信息系统所有子系统的公共基础。城市控制测量成果为诸如城市规划、小区建设等的专题城市地理信息系统提供“数字化”控制基础。城市控制测量成果信息系统的完善必然会促进整个城市地理信息系统建设,最终为城市发展作出贡献。
目前,计算机组件化技术的发展己进入成熟阶段,各行业都以此为契机,争先推出领域内各种以“组件化”为特色的软件产品。其中,组件式GIS也正处在火热发展之中,到目前为止已经取得一定成效。ComGIS也为开发高效的城市控制测量成果管理信息系统提供了良好的技术平台。本文就是在对目前我国城市控制测量成果储备现状分析和研究的基础上,以MO为平台,开发了基于ComGIS的城市控制测量成果管理信息系统。
1.2系统功能分析
系统功能分析是系统分析的主要内容之一,系统功能是系统的灵魂。。经过调查、分析和讨论,确定了系统实现的主要功能。该城市控制测量成果管理信息系统是围绕城市控制测量成果展开的,主要实现了城市控制测量成果及背景数据的查询、分析、更新、维护以及不同坐标系之间的坐标转换等功能。本系统具体实现的功能模块如下:
图1城市控制测量成果管理信息系统功能设计图
2.城市控制测量成果管理信息系统设计
系统设计是城市控制测量成果管理信息系统开发过程中的一个重要环节,本文包括的内容有:界面设计、软硬件配置、功能设计、数据库详细设计等等,在实际的应用中,为了保证管理信息系统的开发质量、降低开发成本、提高系统开发的成功率,必须借助于正确的开发策略和科学的开发方法。本系统的开发、设计是完全按照现代系统软件工程的思想和规则进行的。
2.1系统总体设计
系统总体设计的目的是回答“系统应如何实现”的问题,主要任务是划分出组成各物理元素的构成、联系及其定义描述,并且根据系统确定的应用目标—满足城市规划和城市建设需要,配置适当模型和适当的硬、软件,以确定计算机的运行环境,然后结合应用目的设计系统的数据库,最后作出相应的规定。
2.1.1系统总体设计的方法和基本原则
本系统设计采用的方法主要是结构化设计法。结构化设计法是在设计过程必须严格按阶段进行,并预先规定好每个阶段的任务,只有前一个阶段的成果审定和检验之后,才能开始下一个阶段的工作,每一个阶段都是按一定的准则按部就班的逐一完成,同时,在系统建立之前就严格的定义和描述了用户的需求。但是,由于GIS设计需求的不确定性特点,在分析阶段应用原型法确定了用户的需求。是把系统设计和开发过程作为一个迭代过程的系统设计方法。
2.1.2软、硬件配置
⑴硬件配置
由于本系统管理成果不仅设计到大量的空间数据和属性数据,而且在实际的应用中,还有可能会涉及到相当的背景数据所依托的地图原图(如航测图片等),所以,对系统的硬件要求较高。
CPU: PIV 2.0G以上
内存:128M及以上
硬盘:40GB
显存:32M以上,建议用64M
操作系统:Windows2000以上或Windows NT4.0以上版本
⑵软件配置
1)数据库软件
城市控制测量成果管理信息系统具有数据量大,用户多,对系统的安全性要求高等特点。对于这样一个复杂的带有空间数据的数据库,它对后台的数据库管理系统有很高的要求。系统的安全可靠性,主要取决于它的后台数据库系统。
Microsoft Access2000是一个功能很强但使用却很简单的多媒体关系型数据库系统。选用它作为后台数据库存储控制成果属性数据是合适的。建库时,所有文件都存储在一个MDB格式的文件中。在VB环境下调用MDB格式文件非常方便,因为ArcInfo默认的格式就是MDB格式。
2)开发工具
本系统是利用VisualBasic 6.0和MapOb jects2. 2控件结合进行开发的。VB是目前国际上最流行的开发工具之一。同时系统在开发时还考虑到系统的易推广性、经济性、实用性、兼容性等因素,综合考虑后,选用了ESRI公司的系列组件技术的MapObjects2.2控件作为GIS开发的基础控件。
2. 1. 3系统用户界面设计和功能设计
GIS用户界面是GIS用户与GIS系统之间传递、交换信息的媒介,是用户使用系统的综合操作环境和与系统交互的唯一通道。在GIS设计中,GIS作为处理空间信息和可视化表达技术已经真正融入了IT行业,用户界面是IT人员与用户沟通的桥梁,所以,用户界面设计在GIS设计中占有非常重要的地位。另外,它的好坏也将直接影响到GIS产品的寿命。本系统界面设计的基本原则是以用户为中心,采用深受用户欢迎的Windows标准界面,并使用图形操作化界面,充分考虑了用户的能力和适应性,力求做到在实际工作中,使本系统操作起来方便、简单、一致,为用户提供一个友好的图形操作环境。本系统较多的采用了菜单式界面,它的特点是易于学习掌握,使用简单,层次清晰,不需大量的记忆,利于探索式学习使用。
系统还专门设计了一个属性窗口,停在屏幕的右侧,是对系统操作的所有属性信息完全通过此属性窗口进行显示。这也是此城市控制测量成果管理信息系统界面设计的一大特色。
总之,系统采用标准的Windows界面,由菜单、工具栏、图形区、数据视图区、区域导航区和状态栏组成,界面友好,简单易用。
2.2系统数据库详细设计
2.2.1系统数据库设计要求
数据库的设计应满足以下要求:
1)应对大量的数据体用非冗余结构予以定义,能为不同用户使用;
2)在插入、修改和删除数据元素时,数据元素的结构、相互关系和从属性应保持不变;
3)应用程序不依赖于数据库中的数据组织方法和存储位置,即数据独立;
4)系统对库中数据在逻辑意义上的正确性、有效性和兼容性,应采取各种保护手段防止任何可能危及数据完整性的情况发生;
5)应有一些辅助程序,用于数据库的维护、经常性数据组织和必要时的数据库恢复;
6)应便于用户对数据进行独立的写入、修改、补充和删除;
7)应具有不断扩充和更新的能力;
8)具有对历史数据的维护和处理的能力。
2. 2. 2空间数据建库
空间数据库是此城市控制测量成果管理信息系统的核心,它具有通用数据库的基本内涵,是大量具有相同特征的数据集的有序集合,同时需要数据库管理系统进行管理,需要有数据查询与浏览的界面等。本系统设计的空间数据范围非常广,主要包括背景数据和控制测量成果数据两部分。
2.2.3系统数据源
系统空间数据具体有居民地、单位名称、测量控制点、公路、铁路、水系、植被、境界、地理格网、其它等的地理信息,空间数据通过MapOb jects2. 2软件进行管理和维护,以图层(layer)形式来体现。主要是指描述城市空间数据属性信息的数据。关于测量控制点,地理空间数据库仅包括ID号和X, Y两项内容;属性数据库即Access关系库存放的是控制测点的属性信息,如ID号、高程、点名、点号、类型、维护单位、创建日期、GB、等级等信息。本系统在空间数据表和属性数据表中建立了一个相关联的对象标识识别码(ID),根据识别码来判断空间数据和属性数据之间的关系。。
图2数据库结构图
2.3系统测试
此城市控制测量成果管理信息系统是针对特定用户的需求而开发建设的应用型GIS系统,因此必须在实际运行使用环境下对系统进行系统测试。。测试是利用人工或自动方法来执行和评价系统及其组成部分的过程,其目的是验证其是否满足需求、符合设计要求,查看期望结果与获得的结果之间有无差别。通过测试,每个模块都很成功,表明该系统能满足设计的要求。
结束语
随着城市建设规模的不断扩大,城市控制测量成果管理的信息量也会大大增加,传统的城市控制测量成果管理方式已不能满足现代化的需要,因此,有必要对控制测量成果进行科学、合理、有效的组织和进行动态的采集、存储、管理及利用。控制测量成果涉及地理空间(图形)数据、属性数据、社会经济、法律法规等,内容多,处理过程复杂。采用以GIS技术和IT技术为核心的新技术、新方法对城市的控制测量成果信息进行管理,是控制测量成果及其日常管理工作发展的趋势和现实可行的选择。
参考文献
[1]郝力等.城市地理信息系统及应用.电子工业出版社,2002.
[2]张新长等.城市地理信息系统.科学出版社,2001.
[3]孔祥元,梅是义.控制测量学.武汉大学出版社,2002.
[4]龚健雅等.当代地理信息技术.科学出版社,2004.
关键词:地理信息;校园管理;校园地理信息系统
引言
随着信息技术的日新月异,以地理信息的收集、分析、处理、输出等功能为主的GIS技术在城市建设规划、环境资源利用、协调发展和决策支持等方面发挥巨大作用。校园地理信息系统 (CGIS)用图形、图像数字信息来表现校园各种空间及属性要素,为用户提供各种校园信息的查询、检索和必要的空间分析、统计操作以及按不同用户要求输出相应的专题要素,为校园的发展预测、规划决策、科学管理提供可靠依据。
1 校园地理信息系统的应用
1.1 校园地理信息的管理
CGIS的建立和应用,可以从根本上改变校园大部分信息的人工管理状态,如:学院综合信息(校园全景、党政机关、教学部门、后勤服务等)、学院各种教育资源信息(教学楼、实验室、图书馆、学生宿舍等)、校园基础设施信息(校园的各种建筑、道路、地下各种管线等),通过独立分层的方式对校园各种数据进行管理,不但能较强地体现出校园信息数据的地理属性,而且使得信息的管理更加高效化、条理化。
1.2 校园信息的查询检索
CGIS的系统数据库包含了校园的各种空间及属性信息。这些信息可以以图形数据、图像数据、统计表数据以及文字数据等形式来反映。图形数据是CGIS的基础表现形式,主要通过校园的地形图、建筑平面图等形式表达校园地形、地物的空间分布;图像数据主要以像片的形式表达各种校园信息;统计表数据以专题表格的形式表达各种统计信息;文字数据以文字介绍的形式来表现信息。CGIS可以提供文字查询、地图查询、图像查询以及教学资源、公共设施、校园管线等信息的查询。
1.3在校园的发展规划、决策支持、评价等方面的应用
CGIS的主要作用应是充分利用GIS的分析、处理、操作功能,为校园的发展规划、决策支持、评价等快速而准确地提供各种所需的图、文、声、像并茂的资料。校园地理信息系统可以为学校的施工建设及时提供准确而现势的各种资料,如:管线的位置、埋深、临近管线的位置、横断面、纵断面、长度等,以此数据进行空间(包含、相交、缓冲区)分析,从而减少因地下管线信息不明或不准确而造成的各种损失。
2 校园地理信息系统的结构设计
CGIS的结构设计一般利用系统工程分析法和有关结构的概念,采用自上而下划分功能子系统,各个子系统又划分为多个功能模块,然后自下而上逐步实现。CGIS系统结构各子系统的功能与要求介绍如下:
2.1 系统主界面
主界面提供CGIS的主菜单,负责调度以及协调运行各子系统,设置系统的各种状态。
2.2 空间数据库管理子系统
空间数据库是CGIS运行的基础。数据库包括校园的有关教学资源、办公资源、各种建筑、道路、基础设施、地表景观、地下管网等信息的地理图形数据、图像数据、属性数据、多媒体数据等。CGIS空间数据库的管理主要包括校园中各种数据的采集、整理、存储、处理、查询、检索、更新、输出等。
2.3 模型数据库管理子系统
该系统主要负责建立、修改、查询用于分析、规划、决策的各种应用模型。如:校园某一专题的分析预测模型、校园环境质量预报模型等。
2.4 空间查询检索子系统
CGIS可以按不同的需求提供不同功能的信息查询和简单的分析统计。包括图形属性的双向查询,生成电子地图并在屏幕上可视化处理,对校园综合信息、教室信息、实验室信息、图书馆信息等某一专题要素的查询以及对教室分布情况、实验室设备情况、图书馆藏分布等进行分析。能够生成专题图、直观图。查询检索是CGIS的一个重要部分。
2.5 空间分析子系统
空间分析子系统是CGIS的另一个重要部分,通过组合空间分析命令以回答有关空间现象问题,即对一个空间决策过程进行模拟,以便用于系统的分析、预测和规划,它以空间数据库以及模型数据库为基础。空间分析主要包括:最佳路径分析、缓冲区分析、相交分析、网络分析、统计分析等。
2.6 数据输出与表达子系统
CGIS根据使用者提出的不同需求,采用屏幕显示、绘图、打印、立体模拟等方式表达给用户。
3 校园地理信息系统设计建设中的几个问题
3.1 校园地理信息的分类与编码
科学、规范地对校园地理信息进行分类、编码,能够促进CGIS的规范化与标准化,更好的发挥CGIS的功能。分类可以按不同方式来进行,按地形、地物的不同构成分为:点状地物、线状地物、面状地物;可以按不同专题来分类:校园综合信息专题、教学楼信息专题、学生宿舍信息专题等。校园地理信息数据量大,一般需要采用压缩数据的编码方式减少数据冗余,编码应尽量层次清晰,简短明了。
3.2 校园地理信息系统用户界面的开发
用户界面是人机交互的接口,校园地理信息系统采用菜单驱动的方式将各种类型、不同级别的数据有机地联系起来。校园地理信息系统界面设计的原则是:友好方便,体现出用户的需求,易于用户操作和使用,符合校园教学管理等工作的特点和要求。纯用户化的界面可以根据不同用户的需求来开发,用户界面的开发包括菜单条、菜单、菜单项、对话框的开发与设计以及联机文档、帮助文件等。
3.3 校园地理信息系统应用模型的开发与建立
校园地理信息系统除完善空间分析、空间操作功能外,还应着力解决各种应用分析模型(空间数据模型)的开发与建立,如:分析预测模型、优化模型、比较模型等,提高系统的分析功能,快速完成各种分析、预测、规划、决策。
4 校园地理信息系统的发展方向和前景
4.1 数据的采集与更新将与3S综合集成技术相结合
CGIS要保持很强的现势性,一个很重要的方面就是数据的采集与更新。3S综合集成技术作为实时、客观获取空间信息的新兴技术手段,已成为GIS的重要数据来源。随着3S综合集成技术的应用与发展,在CGIS的设计建设当中,应将3S综合集成术应用其中,自动、实时地采集各种校园信息,对空间数据库进行动态更新,保持校园地理信息的现势性。
4.2 三维(3D-CGIS)校园地理信息系统以及虚拟 (VR-CGIS)校园地理信息系统的实现
应用三维(3D)技术以及虚拟现实(VR)技术将校园地理空间在电脑中立体化显示,可以使用户有身临其境的感觉,增加对现实场景的认知与了解。在预测与规划当中,还可以仿真与虚拟现实场景,预先体验感受,以便进一步完善规划方案。清华大学开发研制的“清华大学校园三维可视化场景”已初步实现了此项功能。CGIS与3D、VR技术相结合,必将促进CGIS仿真与虚拟技术的发展。
4.3基于GIS和人工神经网络的校园发展预测
人工神经网络(ANN)是由大量简单神经元联结而成的非线性复杂系统,具有并行分布处理、自组织、自适应、自学习和健全性与容错性等特点,在模式识别、方案决策、知识处理等方面具有很强的能力。把人工神经网络和地理信息系统相结合,可以发挥各自信息处理方面的优势,能够精确再现校园发展过程。将GIS技术和ANN技术相结合,建立校园用地转换模型,可以对校园的用地进行预测。
参考文献
[1] 罗云启等.数字化地理信息系统MapInfo应用大全[M]. 北京:北京希望电子出版社,2001
[2] 朱光.基于MAPINFO的校园管理信息系统[J].北京:工程勘察,2001,(5):61-64
[关键词]工程勘察 地理信息系统 结构查询
中图分类号:P91 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)27-0182-01
地理信息系统具有的主要功能与特征就是处理各种各样的空间实体与空间关系。近些年来我国网络技术与计算机技术以及数据库技术和图形处理技术发展非常迅猛,使地理信息系统普遍应用在工程勘察中。而岩土工程的勘察设计关系到很多数据处理与图件绘制以及自动计算和辅助决策等相关工作,是一项综合性非常强的工作,和地理信息系统具有的功能相吻合,可以在很大程度上提升工程勘察的工作效率与准确性,同时还节省了人力与物力资源,具备非常大的运用价值。
一、工程勘察过程中对于地理信息系统的需求
我国工程勘察过程中运用地理信息系统相关技术比较晚。在上世纪九十年代的后期,国家科学研究院与高等院校把地理信息系统相关技术全方面引入到滑坡区域,并且进行分析过后,使地理信息系统相关技术可以在工程勘察过程中广泛应用,同时取得进一步发展。与此同时还可以运用教学法与层次分析法以及统计分析法和因子叠加法等多种方法。主要以地理信息系统相关软件作为技术平台进行工程勘察过程中易损性与危险性以及分线评价系统进行研究。因为工程勘察具有非常明显的特点,其大量数据和地理位置的关系非常密切。经过很多的工程勘察实践,可以比较深刻的体会出,要想在一定程度上提升工程勘察的质量与效率,尤其是需要进行宏观决策时,很多和地理位置相关的数据是不可或缺的。比如说在对工程场地的复杂程度进行勘察判断时,就需要当地的地下水相关数据,可以运用相关水位动态的研究成果,但是其研究成果的相关数据仅仅能在地图上进行很好的反映与查询。而在工程抗震分析与场地液化的判别过程中,也运用了地震场地划分与区别的研究成果,其中数据和地理位置之间的关系也是非常密切的,要想比较方便的进行地理查询与模拟简历场地周边的工程勘察资料以及数据,也只能在地图上得到有效地显示[6]。因此,这样就需要制定一个地理信息系统。
二、地理信息系统具有的特征
地理信息系统具有输入与存储以及检索和分析,同时还具备显示和地理位置相关的各种各样特征的现代化信息计算机的辅助决策先进技术系统,相关专家可以将更多的信息实行综合分析与研究[1]。因为地理信息系统可以完善地把地理信息或者是其它相关数据在计算机上比较直观的展示出来,并且还可以对数据实行综合分析与多种处理,非常符合专家对于信息全方面的需求,所以地理信息系统广泛应用于各个领域之中。相关学者曾经通过地理信息系统相关技术,在三峡水利工程的勘察过程中应用贡献率方法,着重对三峡水库中地层影响滑坡发育与斜坡斜度以及斜向进行了研究,并且给出了三者之间具有的关系,也就是地层与坡度以及坡向都对坡度发育有着贡献。
三、工程勘察过程中地理信息系统的运用
近些年来,我国社会经济的迅猛发展,大量的建设项目关系到地理信息系统的运用,进而使工程勘察相关活动在广度与深度方面发展到非常大的规模,并且工程勘察相关资料还拥有比较高的持续应用价值[2]。可是存在的不足是,每一个工程勘察企业所具备的勘察资料非常零散,在此种情况之下,把这一类原有资料进行整合,会在一定程度上为整体研究与对所有区域中工程地质具备的条件进行评价提供非常有利的条件,同时还可以为岩土工程建设与工程项目规划以及城市建筑等提供非常有利的指导。另外运用地理信息系统还能够对很多地理数据实行有效地管理,同时在一定程度上方便了地理空间信息的分析。因此,在工程勘察的过程中运用地理信息系统成为未来的主要发展趋势。
(一)地理信息系统在工程勘察中具有的作用
工程勘察设计中的数据具备内容复杂化与形式多样化比较突出的特点,而以往的工程勘察设计相关系统已经不能满足这类数据的需求[3]。但是地理信息系统恰恰可以很好地满足这一类要求,将工程勘察数据的所有信息经过高度集中形成空间实体与图形图像数据以及属性数据,从而进行管理。与此同时,地理信息系统还可以提供各个方面的信息支持,比较方便于建立决策系统和辅助评价系统,制定合理与科学的先进分析模型以及设计模型。由于地理信息系统能够支持可视化操作,就使工程勘察具备了可视化操作功能。另外地理信息系统还拥有拓扑叠加与缓冲区分析以及数字地形分析等多种空间分析能力,具备的功能非常全面,进而为制定合理的辅助决策模型以及评价分析模型在一定程度上提供了比较好的借鉴经验。同时地理信息系统还拥有非常好的数据采集能力和数据处理能力,可以为工程勘察提供更为优质与更为广泛的具体信息数据。
(二)地理信息系统具备的结构与查询功能
在工程勘察的地理信息系统之中,模拟建设工程周围的地质情况与每年最高水位以及地震场地类别等相关数据是和地理位置密切相关[4]。在地理信息系统正常运行时,如果想要调用知识库中相关数据时,可以在地理信息系统中直接开启CITYSTAR图形查询模块CITYSTAR-VIEW。经过对地图进行放缩与平移,能够比较快找到想要查询的位置,选取想要查询的涂层,并且在对应的地理位置上单击鼠标,就可以显示出和该图层息息相关的信息。
图形编辑模块指对地理信息系统里面的背景地图与专题地图进行图形编辑和属性库编辑以及制定拓扑关系等相关任务[5]。其中包含对图形实行图层编辑与属性库编辑以及拓扑编辑和图幅编辑等诸多功能,能有运用数字化投影仪与鼠标实行点、线与多边形等线管图形元件的输入。而专题制图模块能够对图形中线性与颜色以及图例等相关属性实行编辑,如图1所示。
结束语:
工程勘察的设计工作未来发展趋势就是处理流程实现一体化,而对于地理信息系统相关技术在工程勘察设计中的一体化,主要是把各个CAD工种之间与工程勘察设计以及地理信息系统之间,进行紧密的联系。从而制定一个一体化先进勘探系统,在一定程度上促进了工程勘察设计进一步现代化,提升单位的竞争力,从而使企业获得良好的经济效益,提升生产效率。
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关键词:GIS;ArcGIS;空间数据库;Geodatabase;SDE
1.引 言
21世纪的城市必将有很大的发展,这对城市规划、建设管理与服务提出了新的“四高”要求,即高起点的规划、高标准的建设、高效率的管理和高质量的服务。同时也会面临着严峻的挑战,在城市规划管理、规划设计、市政建设、住宅产业、土地监测管理、环境监测评价、地质灾难防治、小城镇规划与建设以及城市化与城市可持续发展战略研究制定的众多方面,都将会出现许多亟待解决的问题。而这些问题的解决就需要建立完整的城市地理信息系统。
2.系统目标
在首要考虑系统稳定性、适用性和易用性的基础上,强调速度和扩充性。
我认为现阶段的江门市城市地理信息系统可以理解为建立在GIS平台基础上的、以基础地理数据管理和规划管理为核心的专业应用系统。
3. 设计思路
江门市城市地理信息系统的建设,采用主流GIS平台(ESRI系列产品)、大型数据库(Oracle 11g)等基础技术平台,充分考虑本系统与其它信息系统衔接、多源数据接口以及网络环境的开放性。对各种数据赋以属性,实现数据的统一管理,从而达到数据集成的目的[1]。
4. 技术路线
本系统的技术路线可以简单地归纳为:采用面向对象的分析和设计方法来规划整个系统的应用,采用标准的三层结构体系,应用服务和数据存放在服务器端,应用服务逻辑采用中间件技术实现。
4.1系统开发模式
本系统是参照微软Windows DNA三层结构来设计和实现的,系统可以分为表现层、业务层和数据层。数据层为后台数据库,它既可以位于专用的数据服务器,也可以与业务层在同一台服务器上。MTS主要位于中间层,为业务组件提供了一个运行和管理的统一环境,如图 1 系统的三层结构所示。
图1 系统的三层结构
在Forms层,随着Fm20、DHTML的出现,已基本解决了前端界面表现的管理,而对于Storage+,也由于ADO以及OLE DB的出现而变成了现实[2]。
在中间业务层,COM+技术已经成熟,它以系统服务的形式把原先散落的众多技术综合起来,并提供简单的编程模型,以直接应用层的编程接口为应用程序提供服务。COM+是DNA结构的核心,它将成为企业应用或者分布式应用的基本工具。
这种开发模式和应用结构保证了系统在微软Windows操作系统下的良好应用,系统在微软提供的应用框架基础之上搭建本系统,在总体结构中,我们提到的应用定制,同时系统将数据访问与Forms绑定,通过ADO和OLE DB与数据库关联,从而完成由Forms+到Storage+的数据交互,系统通过HTML和XML的设计,形成系统在Internet上的前端应用。
4.2 系统的逻辑结构
系统采用Oracle 11g+SDE的技术组合基于Geodatabase的概念组织和管理数据,通过各种方式将空间数据、属性数据存储在数据库中。
客户应用定制和客户应用,利用Application Frame搭建整个程序的应用框架,通过ArcEditor或Map Objects对空间数据进行维护更新和调用。
5数据层设计
数据层主要讨论空间数据库中存储数据的内容、组织方式和存储机制。
(1) 数据的内容
(2) 数据的组织
(3) 数据的存储机制
根据数据格式的不同采用不同的存储机制。对于矢量数据采用SDE提供的GEODATABASE模型对数据建模,通过面向对象的技术将数据库对数据的操作细化到具体的某一个空间实体。对于栅格数据本着“务实、可行”的原则采用先行的压缩软件和文件管理的方式实现数据的存储[3]。
6数据库设计
6.1数据库的设计思想
利用ESRI SDE提供的全新的空间数据存储模型Multiuser GeoDatabase 对空间数据进行存储管理,利用VB结合ArcGIS提供的COM接口ArcObjects作为开发平台。
6.2数据库逻辑设计
数据库的逻辑设计主要是根据数据的不同应用对数据进行分类组织。
(1)数据库的构成
(2)元数据组织
数据库元数据层次结构如图3.8数据库元数据层次结构所示。
(3) 属性数据和空间数据的连接
基础地形数据是基本地理数据,只有内部码、分类码、名称等基本属性。
(4) 时态GIS
由于环境的不断改变,地理数据库也需要不断更新。
6.3数据库物理设计
数据库的物理设计主要说明空间数据库的存储机制,根据数据格式的不同,具体分为矢量数据的存储和栅格数据的存储。
(1)矢量数据
① 矢量数据的存储
图3数据库子库划分
对于矢量数据从逻辑的角度来看,数据库的逻辑层次是:数据库、子库、图层、空间实体,而最终反映在ArcSDE中是GEODATABASE、FEATUREDATASET 、FEATURECLASS 、FEATURE。
② 实体连续无缝
(2) 栅格数据
栅格数据主要包括DOM、DRG这两种数据。对于栅格数据的存储有以下两种方式:
① 利用文件管理结合压缩软件
文件管理是传统的栅格数据管理方式,其优点在于不需要额外的软件支持,并且可以充分利用各种压缩技术,节约存储空间,不过其缺点也很明显,如影像的安全机制不完备,不利于影像数据共享等等。
② SDE管理
将影像数据存储在数据库中,通过SDE(Spatial Database Engneer空间数据库引擎)进行管理的方式是近年发展起来的方法, ESRI的ArcSDE支持影像管理模块,但在影像压缩、显示速度方面还有许多不够完善的地方,影像数据需要占用大量的存储空间,并且浏览速度比较慢。因此,建议影像用文件方式管理。
7结论
本系统设计的特点,可以大致归纳为五个方面:以数据为设计核心;先进的数据管理模式;灵活的应用体系;开放的应用结构;定制的思想;主流的软硬件平台。下面进行简要地小结。
【关键词】热力网 运行管理 地理信息系统
中图分类号:TD327.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)35-057-01
集中供热系统是一个包括热源、热力网、热力站、热用户等的复杂系统。近年来随着城市规模的不断扩大, 地上地下建筑物的不断变更, 热网的规模也越来越大, 结构越来越复杂, 形式、种类也越来越多。热力网的建设是一个渐进过程, 必然存在新老热网并存的现象, 给运行管理带来不便。特别是多热源环形管网及直埋管道技术在集中供热领域中的推广应用, 在热力网运行管理上需要处理的信息量变得更加庞大, 运行管理也变得越来越复杂。
我国的城市管网普遍存在资料不全、埋深情况复杂等问题。由于目前管网系统的复杂性和多变性, 利用传统的手工管理、图纸记录、人为处理信息及手工经验调节的方法很难满足供热系统的规划、改扩建及运行管理的要求, 更不能满足城市热力网发展的需要。如何实现整个网络的科学、高效管理以及优化设计, 解决运行调节中存在的问题, 优化参数就成了迫切需要解决的课题。
地理信息系统(GIS)是为特定应用目标而建立的空间信息系统, 是在计算机硬件、软件和网络技术的支持下, 对有关空间数据进行预处理、输入、存储、查询检索、处理、分析、显示、更新和提取利用的技术系统。由于供热系统自身的特点,特别是大中型长距离热力网,研究适合供热系统的GIS技术势在必行。国内少数供热企业已经开始使用GIS技术对热力网进行管理。本文探讨建立城市热力网专题地理信息系统的过程和应注意的问题。
一、城市热力网地理信息系统构建的一般过程
城市供热地理信息系统作为一种专题地理信息系统,有着自身的特点。它需要建立在一定的GIS软件平台之上,同时还要满足供热系统的运行管理需要。热力网地理信息系统的构建一般可按以下步骤进行。
1. 确定GIS 软件平台
合适的平台是一个专题地理信息系统功能实现的关键。专题地理信息系统的GIS软件平台应具有开放性, 易于定制并具有较强的二次开发功能。开发的供热专业的专题地理信息系统, 不但要具有传统的地理信息系统的功能, 而且要能在该平台上构造适合供热专业的计算分析模型, 另外还要结合供热部门的具体情况, 定制各项管理功能。一般来讲, 应选用二次开发功能较强的软件,平台选择要作广泛的调查研究, 选择性价比高、适用于供热企业运行管理的GIS 软件。
2. 数据库的搭建
城市热力网地理信息系统的数据源可概括为两类, 一类是基础数据, 包括城市基础地形图和用于反映地形、标高、交通、水系、境界、房屋和人口等信息的属性数据资料; 另一类是与供热系统相关的专题数据, 包括热力管网及热源、热力站等热力设施的空间数据及相关专业技术信息、运行记录等属性数据。
对上述数据的收集整理是建库的基础, 为保证数据精度、适用性、可扩充性, 城市地形图一般选用测绘部门提供的大比例电子地形图, 对于没有电子地形图的地区, 可以采用纸质地形图扫描矢量化, 有些GIS平台提供自动、半自动扫描矢量化的功能。热力系统专题数据(主要是热力网数据) 的获取有三种方式: 外业测量数据、施工图矢量化和数据转换。外业测量数据是将外业测量成果在GIS软件平台上直接形成空间数据和属性数据, 方便准确, 但是成本较高; 施工图矢量化是采用对纸质施工图扫描矢量化, 数据精度主要由底图质量和数据录入人员控制; 数据转换是将CAD等电子格式数据进行数据转换, 生成热力系统专题数据。对所有属性数据应分类整理, 并与空间数据挂接。
3. 基于GIS 的专业模型的建立
城市地理信息系统的发展经历了城市资源的静态管理、城市动态模拟、检测及可持续能力建设的阶段。早期的城市供热地理信息系统只满足静态管理, 与专业计算模型结合的很少, 而要实现供热系统的动态模拟和决策支持, 必须在GIS平台上建立适合供热专业的数学模型, 特别是水力计算模型。到目前为止, 还没有完全适合供热专业的专题地理信息系统, 必须在GIS 软件系统平台基础上进行二次开发。将GIS 软件的拓扑识别、空间分析功能与图论和面向对象技术结合, 可以实现热力管网的自动建网、自动更新。一些GIS软件对网文件或线文件具有识别功能, 利用这一功能, 取出各管段(网段) 的起止节点, 即连接关系, 形成整个管线的拓扑关系, 然后搜索热力系统设备, 如热源、热力站、热用户、管路附件等设施与管段节点的连接关系, 最后将管线、热力系统设备、管路附件等设备的属性赋为管网图类的权值或成员变量, 对管网图类进行封装, 形成水力计算需要的关联矩阵、基本回路矩阵, 计算管段比摩阻、流速、阻力数、阻力损失以及选择管径等。水力计算的方法可以采用流量法或节点法, 这两种方法各有优缺点, 一般设计计算采用流量法, 工况计算采用节点法较方便。对管网拓扑及热力系统的自动识别、自动建网, 不仅准确、快捷, 还可以实现大规模管网的优化设计、优化布线, 提高热力系统设计水平。同时, 当热力系统需要改建、扩建时, 可以直接在该系统上实现。
4. 用户界面及管理功能定制
用户界面应方便友好, 易于操作。功能与管理信息系统MIS基本相似, 同时由于GIS软件具有对图形信息、地理坐标的处理能力, 可以实现空间信息和属性的互动, 使基于GIS的供热系统管理更加丰富多彩。其基本功能包括: ①浏览功能。对整个供热系统图形(空间数据) 的分层管理, 可以隐藏或显示; 实现对图形数据的浏览、平移、放大、缩小及缩略图显示; 设定绘图综合的功能, 不同的显示比例, 显示不同的信息量, 提高运行速度; 根据热力网水力计算结果或监测数据模拟水流方向等。②查询、统计功能。查询功能是管理软件的基本功能之一, 应提供分类查询、组合查询、模糊查询等查询功能。统计功能应实现对管线、管路附件、热力站等热力设备的分类统计、汇总等。在GIS软件的基础上, 查询、统计的结果可以通过空间数据和属性数据反映出来, 使操作者一目了然。另外, 可以根据事故工况的模拟数据和阀件信息进行关阀搜索、事故分析等。③文字图形报表功能。提供给用户定制各种文字报表的功能, 并应具有打印功能。对供热专业来说, 还要提供水压图、横剖面图、纵剖面图、热负荷延续图、调节曲线图等。④图形输出功能。按比例、分幅输出地形图、管网图等。许多GIS 软件都提供了强大的图形输出功能和接口, 可以按照用户的需要进行工程输出。
5. 运行管理
长距离热力网运行管理是是供热部门最关心的问题。结合供热专业技术与监控和数据采集SCADA系统,开发基于GIS技术的热力网优化设计、水力工况分析、优化调度、热网事故分析与处理等决策支持系统是热力网地理信息系统亟待解决的问题。GIS技术为热力网决策支持的专家系统提供了最好的平台支持, 通过与专业的结合, 开发出适合供热业的决策支持系统是完全可行的。
6. 数据安全
数据安全对数据库的管理至关重要,特别是热力网的管段数据与热源、热力站、管路附件等是相互关联的,一个数据的错误可能导致整个水力计算无法正常进行, 在作必要的拓扑检查的同时,数据安全极为重要。不同的操作人员应设置不同的权限,通过设定分级操作权限, 增加数据的安全性,保证系统的正常运行。
二、结论
GIS技术目前已经比较成熟,是代替传统管理的阻力模型。通过对建筑热过程的模拟和通风的计算,DeST实现了建筑热环境和自然通风的真正的耦合模拟。最后通过通风模拟计算的实例,利用通风模拟分析解决了几个设计中的问题,说明通风模拟在通风系统设计、控制策略分析上的应用,指出了建筑通风模拟在实际中的应用意义。
三、我院典型工程案例