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中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1674—0432(2012)—08—0036—1
基金項目:科技部行業(yè)公益性項目(201111015—3)資助。
土地管理是一個相當廣泛的概念,包含多種數據,這些數據都具有圖形和屬性特征。土地管理涉及地貌、氣候、土壤、水文、生物等諸多因素,需要處理大量不同類型的數據。這些數據多與空間位置密切相關,以圖紙、文字或表格表示。利用地理信息系統(tǒng)可以把土地管理涉及的不同時間、類型的資源與環(huán)境數據存儲在一起,進行統(tǒng)一管理和準確分析。還可對結果進行直觀顯示,精確、快速、美觀的打印輸出各種專題圖。
1 土地利用現狀調查與動態(tài)監(jiān)測
美國、西班牙、希臘等國都曾應用GIS進行大范圍土壤調查。把GIS結合到農學專業(yè)的大學課程中,指導學生怎樣把GIS和數字土壤調查作為土地利用決策的工具來使用。Ted K Bradshaw等將GIS與土地利用模型結合起來,預測了美國加利福尼亞中部鄉(xiāng)村2040年農地轉變?yōu)槌鞘杏玫氐拿娣e和與之相關聯的農村人口增長。
我國學者也在這方面進行了大量的研究和實踐工作。龐治國等應用“3S”技術對吉林省西部大安市鹽堿化土地資源進行現狀調查和監(jiān)測,并提出防治發(fā)展措施。張海玲等詳細論述了利用遙感與GIS進行土地資源動態(tài)監(jiān)測的研究方法。
2 土地資源評價
利用GIS在美國密西西比州識別哪些含氫的農田適合轉變?yōu)檎訚傻?,并分析了轉換的私人和社會經濟可能性。應用遙感和地理信息系統(tǒng)技術對菲尼縣土地進行評估。Cochrane等把世界土壤和地形數據庫(SOTER)作為基本數據庫與GIS結合在一起,對巴西亞馬遜區(qū)域的土地資源的潛力進行了評價。Rajendra等將遙感圖像解譯生成土地利用圖,與地形數據、土壤數據輸入GIS,再結合實地調查收集的社會經濟數據,選擇32個指標測定泰國Sakaekrang地區(qū)的土地利用承載力。并指出土地質量、農場收入來源、土壤水分蒸發(fā)蒸騰損失總量等11個解釋承載力水平的優(yōu)秀指標。
我國學者對GIS在土地資源評價上的研究也取得了有意義的進展。在理論方法探討中,盧遠等論述了基于GIS的層次分析法對城鎮(zhèn)土地定級的評價方法和過程。吳次芳等探討了在地理信息系統(tǒng)支持下,城鎮(zhèn)土地動態(tài)評價的基本原理、方法程序和模型設計。在土地自動化評價和系統(tǒng)模型建立方面,許多學者在GIS的支持下,進行了農用土地定量化、自動化評價方法研究。一些學者還將相關學科的先進技術,如模糊評價、物元分析法、人工神經網絡模型等應用到土地資源評價中。
3 展望
(1)與專家模型結合 盡管目前地理信息系統(tǒng)在土地管理領域得到了較廣泛的應用,但是應用主要放在了利用地理信息系統(tǒng)對土地管理空間數據進行輸入、管理和簡單空間分析上,模型和模型管理系統(tǒng)還處于初級研究階段,難以解決土地管理中的復雜問題。因此將專家長期積累的知識溶入系統(tǒng),建立專家模型,使決策支持系統(tǒng)智能化,這將是今后研究的重點和發(fā)展的主要方向之一。
(2)與土地管理日常管理工作結合 開發(fā)出適用性強、操作簡單、功能強大的各種土地管理地理信息系統(tǒng)、向廣大土地管理和科研人員普及GIS知識是把GIS由科研推廣到實際應用中的有效途徑。
參考文獻
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關鍵詞:地理信息 地質學 系統(tǒng)應用
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)12-0091-01
1 地理信息系統(tǒng)的功能特征
地理信息系統(tǒng)亦稱之為GIS,是基于地理空間數據庫,并借助計算機軟硬件,對具有空間內涵的地理數據進行科學分析和綜合管理,在地質學中的應用,可提供地質管理、決策等重要信息。其系統(tǒng)功能特征表現為以下幾點:(1)數據輸入。地理信息系統(tǒng)在收集相應地質信息資料之后,以圖形數據、圖像數據和屬性數據的形式,將數據輸入到系統(tǒng)當中,為地質災害防范、環(huán)境地質研究、地質剖面繪圖等,提供科學合理的數據。(2)檢索查詢。地理信息系統(tǒng)提供交互式查詢檢索、影像庫查詢檢索、圖形庫查詢檢索、屬性庫查詢檢索等檢索查詢功能,可供系統(tǒng)應用時快速找到所需的數據資料。(3)統(tǒng)計分析。針對地質學中的空間分析、模型分析預測、專業(yè)統(tǒng)計分析、常規(guī)統(tǒng)計分析等統(tǒng)計分析需求,在經過一系列信息篩選后,分析輸出地質災害、環(huán)境地質研究等所需的信息。(4)圖像處理。圖像處理功能體現為專題信息提取、信息復合、圖像糾正、文本報表、統(tǒng)計制圖、空間分析制圖、影像圖幾個方面,為地質學應用提供更為專業(yè)科學的圖像。
2 地理信息系統(tǒng)在地質學中的應用
地質學中應用地理信息系統(tǒng),主要應用范圍分為地質災害、環(huán)境地質研究、地質剖面繪圖、地質礦山四個方面,筆者結合相關的工作經驗,對地理信息系統(tǒng)的具體應用方法,進行如下總結:
2.1 在地質災害中的應用
地理信息系統(tǒng)在泥石流、地面沉降、水土流失等地質災害中,具有預測性的作用。(1)地震災害。為滿足地震分析、預報、抗震、救災、災后評估等需求,借助計算機采集地震相關數據信息,并通過自動判別系統(tǒng)提供信息,對地震展開客觀性、系統(tǒng)性和智能化的預測,至于地震災害損失評估和震后減災,可根據地理信息系統(tǒng)評價經濟損失、人員傷亡,并以最短路徑等空間分析方法,提供救災方案制定、避震疏散、危險品貯存、火災輔助等決策依據。(2)滑坡災害?;聻暮Φ娘L險評估,將地理信息系統(tǒng)引入滑坡災害危險性的評價,作為滑坡災害危險性評價的分析工具,以此提高滑坡危險性評價的精度??傊乩硇畔⑾到y(tǒng)的信息技術功能,憑借信息處理的優(yōu)勢,并以信息自動識別功能,是救災、抗災和防災工作的重要技術輔助手段。
2.2 在環(huán)境地質研究中的應用
在環(huán)境地質研究中,要求掌握評估地質災害風險、識別水土污染風險、充分利用地下水資源、評價城市地質脆弱性等方法。地理信息系統(tǒng)在環(huán)境地質研究中應用的表現如下:(1)地質圖編制和數據庫建設,即基于地理信息系統(tǒng)建立地質學信息空間數據庫,以及自然災害風險評估決策系統(tǒng),形成提供環(huán)境地質研究數據的系統(tǒng)平臺。(2)便于地質資源的評價和地質環(huán)境的管理,尤其是在資源匱乏和環(huán)境污染較為嚴重的環(huán)境地質區(qū)域,通過對資源的評價和環(huán)境的管理,可為該區(qū)域環(huán)境地質的改善,提供研究的科學條件。(3)在技術系統(tǒng)應用方面,地理信息系統(tǒng)提供了專業(yè)的技術空間,在與其他技術的配合應用下,譬如RS和GPS等技術,可有效調查和監(jiān)測地質狀態(tài)。
2.3 在地質剖面繪圖中的應用
地理信息系統(tǒng)的數據庫和圖形處理功能,因此能夠有效存儲和處理空間信息,具體應用方法如下:(1)對于地質剖面繪圖的應用來說,有利于將地質體地理位置和地質屬性結合起來,從而真實、生動、準確地將信息呈現在用戶面前,并輔助地質工作者分析剖面數據、繪制柱狀圖和繪制剖面圖。(2)以某柱狀圖的繪制為例,在自然電位分析的基礎上,從數據庫當中提取相關的鉆孔和巖性數據,確定自然電位為2.5mv,然后按照系、組、段分析地層,其中地層的系為二疊系和石炭系;地層的組為下石盒子組、山西組、太原組;地層的段無具體數據顯示,至于井深,分為75m、800m、850m、900m四個勘測點,然后分析巖性剖面和視電阻率,通過系統(tǒng)的柱狀圖自動生成功能,生成具體的柱狀圖。(3)利用地理信息系統(tǒng)繪制剖面圖,其原理可歸結為:初始化點、線、字符及符號—提取鉆孔柱子數據—計算每個柱子頂部中點坐標—求取左右兩邊柱子每個巖層的頂底板標高—按順時針方向排列左上角4個頂點—將頂點連線成四邊形—顯示或導出線—繪制完成。
2.4 在礦山地質中的應用
在礦山地質中應用地理信息系統(tǒng),通過礦山地質點、線、面、體的勾畫,構建三維地理信息系統(tǒng)數據模型,以此描述礦山地質中的各種現象。借助模型,礦山開采時就能夠掌握各種地質現象的特點,并在空間精度和便利性方面,解決地質描述的實際難題。筆者認為地理信息系統(tǒng)具有獨特的空間分析功能和數據分析能力,可為礦山地質劃分出不同危險性的等級區(qū)域,并以危險性制圖的方式體現出來,以及借助系統(tǒng)評價和管理礦山地質,以分區(qū)評價地質災害的危險性,并與專家系統(tǒng)集中應用,管理相應的時空數據,以便形成對礦山地質的動態(tài)管理??傊?,地理信息系統(tǒng)基于傳統(tǒng)三維數據模型,承上啟下地開發(fā)出三維地理信息系統(tǒng)模型,為礦山開采質量和安全管理,提供科學合理的地質材料依據。
3 結語
綜上所述,地理信息系統(tǒng)以地理空間數據庫為基礎,并借助計算機軟硬件,對具有空間內涵的地理數據進行科學分析和綜合管理,包括數據輸入、檢索查詢、統(tǒng)計分析、圖像處理幾個方面的功能特征,在地質學中的應用,為地質災害防范、環(huán)境地質研究、地質剖面繪圖、礦山地質確定等方面,可提供地質管理、決策等重要信息。通過文章的研究,基本明確了地理信息系統(tǒng)在地質學中的具體應用方法,但具體的應用細節(jié),仍然需要結合實際予以不斷總結和完善,以進一步提高應用的效果。
參考文獻
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關鍵詞:地理信息系統(tǒng);測繪;應用
中圖分類號:C922 文獻標識碼:A 文章編號:
一、地理信息系統(tǒng)的特點及其能提供的功能
1.地理信息系統(tǒng)的特點。
地理信息系統(tǒng)是傳統(tǒng)科學與現代技術相結合而產生的邊緣科學,它具有多學科交叉的特征,地理信息系統(tǒng)又是計算機化的信息系統(tǒng),需要得到計算機硬件和軟件系統(tǒng)的支持。
地理信息系統(tǒng)處理的對象為地理空間信息,地理信息系統(tǒng)用于處理自然界特定空間內各種地理現象的信息,地理信息系統(tǒng)的核心組成是地理數據庫和空間數據庫,包括屬性數據庫、圖形數據庫和遙感影像數據庫等,地理信息系統(tǒng)能夠在同一的平臺內綜合處理這些信息,這是地理信息系統(tǒng)不同于其他信息系統(tǒng)的重要一點,并且包含的內容是豐富的和廣泛的。地理信息系統(tǒng)可以根據實際需要設計生產各種地圖,它通過圖表、文字、色彩等信息形象的表現出來,地理信息系統(tǒng)具有強大的制圖功能,完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)制圖和一般意義上的機助制圖技術。地理信息系統(tǒng)具有空間分析功能,從而使地理信息系統(tǒng)區(qū)別于機助制圖系統(tǒng),也正是空間分析功能賦予地理信息系統(tǒng)以強大的生命力。空間模擬地理信息系統(tǒng)是整個地球或部分區(qū)域的資源、環(huán)境在計算機中的縮影。地理信息系統(tǒng)可以依據系統(tǒng)應用模型,快速模擬自然過程的演變和過程,取得地理預測和實驗的結果。
在各行各業(yè)中,通過地理信息系統(tǒng)選擇優(yōu)化方案,避免不合理的決策,并且解決資源、環(huán)境、社會、經濟和人口有關的實際應用課題,在經濟社會中有助于決策支持系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)除了具有信息的一般特性還具有以下獨特特性:①空間分布性。它具有先定位后定性以及在區(qū)域上的分布特點,屬性的表現形式是多層次的。②數據量大。因為它具有空間特征和屬性特征還隨時間的變化而變化,所以數據量很大。③地理信息系統(tǒng)具有載體的多樣性,除物體的物質和能量本身外,還通過文字、數字、影像、符號、磁帶、光盤等等來描述地理實體。
2.地理信息系統(tǒng)能夠提供的功能。
(1)地理空間數據管理。地理信息系統(tǒng)能夠通過多種方式對地理數據信息進行錄入,并且還可以對數據庫進行有效地管理和維護。最為重要的是地理信息可以快速準確的對所需要的數據進行查詢和檢索,進而提供給決策者所需要的各種地理空間信息。通過地理信息系統(tǒng)能夠有效地實現現代化的信息管理。
(2)輸出功能。地理信息系統(tǒng)可以應用到地形圖的繪制中,這是地理信息的輸出功能賦予系統(tǒng)的一種能力。可以說繪制地形圖是地理信息系統(tǒng)發(fā)展的起源,這樣便能夠理解為何該系統(tǒng)具備這一功能。而該功能的最終目標是為建立地形圖數據庫提供基礎保障,同時與手工制圖相比地理信息的產出效率要比其高出數倍以上。
(3)遙感圖像處理。遙感數據可以說是地理信息系統(tǒng)的一個重要信息來源,現階段大部分地理信息系統(tǒng)都具備圖像處理功能,并且這部分功能常作為系統(tǒng)中的一個子模塊存在,利用自動影像匹配等技術可完成相關處理工作。
二、地理信息系統(tǒng)的應用
從地理信息系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的區(qū)別與聯系以及地理信息系統(tǒng)特征和地理信息系統(tǒng)的分類中不難看出,地理信息系統(tǒng)的發(fā)展前景廣闊,表現在網絡化、標準化、數據商業(yè)化、系統(tǒng)的專門化、企業(yè)化、全球化、大眾化和智能化。地理信息系統(tǒng)是一種對自然與人類應用非常廣泛的系統(tǒng)工具,它的博才取勝和運籌帷幄的優(yōu)勢,使它成為能夠影響人們生活的各個方面、有關各行各業(yè)經濟技術發(fā)展的基本工具。它的應用分為兩種情況,一種是利用地理信息系統(tǒng)來處理用戶的數據,在地理信息系統(tǒng)的基礎上,利用它的開發(fā)函數庫二次開發(fā)出用戶的地理信息系統(tǒng)軟件,并且在測繪與地圖制圖、資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災情監(jiān)測、環(huán)境保護、國防、宏觀決策支持等一百多個領域,取得了良好的社會經濟效益,下面結合例子來論述地理信息系統(tǒng)的廣泛應用。
地理信息系統(tǒng)在綜合分析評價與模擬預測中的應用,它不僅對地理空間數據進行編碼、存儲和提取,而且通過世界模擬,得到綜合評價,并且用這些數據以命令、函數和分析模擬程序對未來結果作出定量的和趨勢預測,對比不同決策方案的效果以及產生的后果,做出最優(yōu)決策,避免和預防災難發(fā)生。例如,通過對大興安嶺火災的研究、普查和分析,應用系統(tǒng)對十幾萬個數據進行分析篩選出氣溫、風速、降水等氣候要素,以及植被生長情況、積雪覆蓋程度,用模糊數學方法建立數學模型,并且建立微機系統(tǒng)多因子的綜合指標來預防災情發(fā)生。
三、地理測繪系統(tǒng)在測繪中的具體應用
1.數據的采集。
在數據收集時,傳統(tǒng)做法是通過聚酷薄膜地圖上或者紙上現有的數據,經過掃描或者數字化來產生數字數據。現在比較理想的做法是借助于GPS全球定位系統(tǒng),得到相應的位置坐標,然后直接輸入到地理信息中進行相應的處理,也可以通過遙感技術來完成數據的采集工作。
2.數據處理。
地理數據一般具有三個基本特征:屬性特征(非定位數據)、空間特征(地位數據)和時間特征(時間尺度)。在測繪中,涉及到的主要設施有城市建筑物、城市道路、據和屬性數據,屬性數據又可以分為客觀和主觀兩類,客觀屬性數據如城市道路的名稱、交叉口的形狀等,主觀屬性數據如城市道路與交叉口的交通量等。地理特征的專題屬性信息可以直接存儲于FAT表中,也可以存儲在其他數據表中,后者通過對象標志碼與FAT產生聯系。從空間信息檢索專題屬性信息,或從專題屬性信息檢索空間信息的實現就依賴干地理信息系統(tǒng)所建立起來的次種聯系。
3.數據管理。
在測繪中,主要涉及到用點來表示的實物信息有城市道路路段上的橋、城市道路交叉口等;主要涉及到用線來表示的實物信息有城市道路中線、城市道路邊線、通訊線的走向等;主要涉及到用面來表示問候的實物信息有道路周邊的建筑物(比如企事業(yè)單位、學校、醫(yī)院、公園等)??梢园焉鲜鏊嘘P于點、線、多邊形相關的實物合理地分層組織如下:首先建立一個地理數據庫,在地理數據庫中建立測繪要素集,其中包括的特征類有城市道路中線、城市道路交叉口、橋、城市道路周邊建筑物等;同樣在相同的地理數據庫中建立一個管線要素集,其中包括的特征類有路邊線、電力設備、電力線、通訊線等。
4.數據顯示。
一般來說,地圖特征的圖形表達有以下幾種方式:單一的符號、單一值地圖、用類似于人口的字段屬性來表達數量(顏色分級、符號分級和密集度分級)、相關多種屬性的表達。用單一的符號展示數據于地圖可以從圖形上得知特征分布的密集程度,從而可以清晰地表達出分布情況。在測繪中,可以用點表示城市不同區(qū)的居民居住情況,這樣就可以用點的密集程度來直觀表達居民居住的分布密集程度;同樣,道路可以用線的特征來表示在區(qū)域內道路網密集程度。對于上述每個區(qū)的居民密集程度的表示,也可以先統(tǒng)計每個區(qū)的居民人數,然后按照一定的標準劃分,用不同的顏色來表示每個區(qū)的居民居住情況,并且還可以用符號本身的大小來表示居民分布情況。同樣的,城市道路交通也可以通過交通量的統(tǒng)計之后,依據交通量的范圍分類對城市道路進行等級顏色分類。
四、結束語
以上是筆者對地理信息系統(tǒng)的粗略認識及在測繪中應用的介紹,地理信息系統(tǒng)已成為國民經濟發(fā)展的必備工具,并且深入到各個領域,相信它的不斷成熟與完善將為社會的進步與發(fā)展做出更大的貢獻。
參考文獻:
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【關鍵詞】移動地理信息系統(tǒng) 應用 特點 前景
地理信息系統(tǒng)在我國經過幾十年的發(fā)展,從原先簡單的技術逐漸發(fā)展為一種綜合性的產業(yè)化。但是與實際的投入相比,地理信息系統(tǒng)并沒有完全發(fā)揮出應用的作用,沒有達到預計效果?,F階段,我國信息技術發(fā)展的速度非常快,但是應用最為廣泛的領域都與位置有著密切的關聯,導致地理信息系統(tǒng)的發(fā)展受到限制,無法產生巨大的社會經濟效益。因此,需要不斷提高地理信息技術,建立一種基于位置服務的移動地理信息系統(tǒng),提高地理信息系統(tǒng)的發(fā)展速度,實現高效地理信息系統(tǒng)產業(yè)化。這樣才能夠使地理信息系統(tǒng)的應用范圍更加廣泛,在最大程度上適應社會發(fā)展的需求。
1 研究現狀
地理信息系統(tǒng)從產生到現在,經歷了多半個世紀,技術逐漸走向成熟。而我國的地理信息系統(tǒng)研究起步較晚,落后西方國家近20年時間。經過這么多年的發(fā)展,地理信息系統(tǒng)在我國的應用越來越廣泛,占據四分之一的市場份額。我國的城市規(guī)劃、資源管理、自然風險評估、定位導航等方面都在使用地理信息系統(tǒng)來工作。近幾年,我國開始大力發(fā)展經濟與工程建設,在這些工程開發(fā)的過程中,地理信息系統(tǒng)起到了重要的作用,對國土資源管理與工程自然風險預防做出巨大貢獻。因此,我國開始重點發(fā)展地理信息系統(tǒng)技術,投入大量人力、物力、財力,培養(yǎng)先進的人才與技術人員,逐漸形成一個完整的發(fā)展體系。
但是,地理信息系統(tǒng)應用研究的發(fā)展過程中,也存在相應的問題,對地理信息系統(tǒng)的發(fā)展造成了影響。其中最主要的問題為:
(1)移動地理信息系統(tǒng)理論與模型的建立沒有相互統(tǒng)一協(xié)調發(fā)展,無法實現模型與實際地理的對應關系;
(2)移動地理信息系統(tǒng)體系、功能、技術人員等方面的建設無法滿足社會發(fā)展的需求;
(3)移動地理信息系統(tǒng)數據結構研究方面存在諸多不足,難以建立地理與事物之間的拓撲關系。
2 特點與功能研究
2.1 特點研究
移動地理信息系統(tǒng)的特點是其快速發(fā)展的因素之一,主要的特點有:
(1)移動地理信息系統(tǒng)設備的物理體積較小,攜帶非常的方便,可以直接進行單手操作;
(2)采用的供電方式非常好,是自供直流電源,系統(tǒng)工作時可以為系統(tǒng)提供充足的電源,系統(tǒng)停止工作時能夠自動進入節(jié)能模式,如果采用高能電池,可以長時間在野外進行采集工作;
(3)操作簡單,移動地理信息系統(tǒng)的輸入模式非常人性化,可以根據不同的習慣切換手寫、筆觸、鍵盤燈模式;
(4)移動地理信息系統(tǒng)的應用范圍非常廣泛,可以應用在交通行業(yè)、農業(yè)生產、電力系統(tǒng)建設、煤田探測、城市化建設等諸多方面;
(5)移動地理信息系統(tǒng)設備可以直接連接到無線網絡,通過Internet網絡進行數據傳輸、信息交流等;
(6)可以進行全天24小時服務,移動地理信息系統(tǒng)在工作的過程中,熒光屏會根據周圍環(huán)境的亮度自行調節(jié),進入省電、經濟、高效模式;
(7)移動地理信息系統(tǒng)設備的性價比非常高,軟件開發(fā)成功之后可以安裝在多個設備上,不受用戶使用數量的限制,使用數量越多,設備的平均價值就越低,非常合適。
2.2 功能研究
移動地理信息系統(tǒng)融入了現代高端科學信息技術,設備功能越來越全面,主要的功能有:
(1)移動地理信息系統(tǒng)逐漸開始進入高端產品模式,功能逐漸接近計算機,不僅有了最初的文字編輯與記事薄功能,還具備了時間提醒、音樂播放器、錄音、計算器等諸多功能;
(2)移動地理信息系統(tǒng)導航功能,現在大多數的汽車都安裝有導航系統(tǒng),這正是基于移動地理信息系統(tǒng)上,可以在道路的岔口進行導航提示,準確的確認路線;
(3)移動地理信息系統(tǒng)的位置定位功能,為了方便工作管理,移動地理信息系統(tǒng)可以對設備持有者的位置進行定位,確定該位置的緯度、經度、行進的時間與方向等;
(4)隨著通訊技術的快速發(fā)展,手機已經成為當代最為主要的通訊設備。移動地理信息系統(tǒng)的開發(fā)已經逐漸朝著手機功能目標發(fā)展,已經具備了正常手機的功能,這是缺少一些特殊的功能。
(5)移動地理信息系統(tǒng)的預案儲備功能,可以通過設備制定好相應的路線和方案,在需要的時候進行回放,確保工作過程中不會出現差錯。
3 應用前景
移動地理信息系統(tǒng)集地理信息、導航定位、通訊技術、數據庫和互聯網于一身,功能非常全面?,F代社會經濟發(fā)展迅速,用戶對移動地理信息系統(tǒng)有著廣泛的需求,生活中各個方面都涉及到移動地理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用范圍非常廣泛,可以應用在軍事、環(huán)保、監(jiān)測、國土資源管理、交通系統(tǒng)、風險災害的預警與防預、管線巡檢、天氣預報等諸多領域當中。不管在哪個行業(yè)當中,都需要移動信息系統(tǒng)的協(xié)助,才能夠完成工作。因此,移動地理信息系統(tǒng)應用還有巨大的發(fā)展與提升空間。
4 結束語
移動地理信息系統(tǒng)的應用能夠大大促進我國社會經濟的發(fā)展,提高我國的社會效益與經濟效益。因此,應該加強對移動地理信息系統(tǒng)的研究,融入新技術進行創(chuàng)新,從而取得相應的效果。改進移動地理信息系統(tǒng)的存儲和調度,加強理論與模型之間的結合,提高系統(tǒng)的功能,并將移動地理信息系統(tǒng)與社會各行各業(yè)完美的結合,在最大程度上提高系統(tǒng)的應用范圍。
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關鍵詞:地理信息系統(tǒng)技術; 城市規(guī)劃;應用
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
中圖分類號:C931.6 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
城市規(guī)劃是指導城市建設,是城市建設和管理的依據,在城市發(fā)展建設過程中起到十分重要的作用。地理信息系統(tǒng)結合了地理空間分析技術和計算機信息技術并引起各行業(yè)廣泛關注。
1. 地理信息系統(tǒng)概念
GIS即地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System),地理信息系統(tǒng)是以地理空間數據庫為基礎,在計算機軟硬件的支持下,運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論,科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據,以提供管理、決策等所需信息的技術系統(tǒng)。簡單的說,GIS是綜合處理和分析地理空間數據的一種技術系統(tǒng),是以測繪測量為基礎,以數據庫作為數據儲存和使用的數據源,以計算機編程為平臺的全球空間分析即時技術。地理信息系統(tǒng)成為了獲取、存儲、分析和管理地理空間數據的重要工具和手段,近年來得到了廣泛關注和迅猛發(fā)展。
2.地理信息系統(tǒng)的主要功能
數據采集與編輯功能是指各實體要素對應代碼坐標輸入計算機當中。
屬性數據比較規(guī)范,所以許多地理信息系統(tǒng)都采用關系數據庫管理系統(tǒng)管理。除文件管理功能外,屬性數據庫管理模塊的主要功能之一是用戶定義各類地物的屬性數據結構。
2.3制圖功能
GIS的核心是一個地理數據庫。建立GIS首先是將地面上的實體圖形數據和描述它的屬性數據輸出到數據庫中并能編制用戶所需要的各種圖件。
2.4空間數據庫的管理
有效數據采集和編輯后,形成了地理數據集。對此可以利用數據庫管理系統(tǒng)來進行管理。
2.5空間分析功能
通過空間查詢與空間分析得出決策結論,是GIS的出發(fā)點和歸宿。典型的空間分析有:
2.5.1拓撲和疊加
通過特征疊加實現檢索、圖形剪裁、模型分析等功能。將存在共同特點的多邊形要素的數據文件進行疊置,根據多邊形邊界的交點來建立具有多重屬性特征的統(tǒng)計分析。
2.5.2緩沖區(qū)分析
緩沖區(qū)分析是根據點、線、面的實體,自動創(chuàng)建其周圍一定寬度范圍的緩沖區(qū)多邊形,它是GIS重要的和基本的空間分析功能之一。
2.5.3 空間集合分析
是按照兩個邏輯子集給定的條件來進行邏輯運算。
2.5.4地學分析
地理信息系統(tǒng)還提供一些專業(yè)性較強的應用分析模塊可以應用于不同領域,根據每一模塊的特點來進行分析。
2.6數字高程模型的建立
數字高程模型有三種主要的形式,包括格網DEM、不規(guī)則三角網(TIN),以及由兩者混合組成的DEM。
3地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的主要應用
3.1資源管理及配置 (Resource Management Configuration)
主要應用的領域包括農業(yè)、林業(yè)、礦藏等領域,解決各種資源分布、分級、統(tǒng)計、制圖等問題。 解決更重能源及資源上的配置,保證資源合理和發(fā)揮最大效益。
3.2城市規(guī)劃和管理 (Urban Planning and Management)
空間規(guī)劃是地理信息系統(tǒng)重要應用領域之一,利用地理信息系統(tǒng)來對城市規(guī)劃和管理具有深遠意義。主要是解決城市資源配置等諸多問題。
3.3應急響應 (Emergency Response)
在發(fā)生重大災害時,可以解決例如如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應的運輸和保障設施等問題。
3.4地學研究與應用 (Application in GeoScience)
對地形地貌分析、流域分析、土地利用研究、經濟地理研究、空間決策支持、空間數據統(tǒng)計分析、制圖顯示等都可以借助地理信息系統(tǒng)工具完成。
3.4商業(yè)與市場 (Business and Marketing)
商業(yè)設施的建立充分考慮其市場潛力及諸多商業(yè)問題,地理信息系統(tǒng)的空間分析和數據庫功能可以有效解決這些問題。
3.5分布式地理信息應用 (Distributed Geographic Information Application)
機遇網絡時代的地理信息系統(tǒng)可以通過網絡來實現地理信息的分布式存儲和真正意義上的信息資源共享。
3.6城市規(guī)劃管理(Urban Planning and Management)
利用地理信息系統(tǒng)技術進行城市規(guī)劃建設的輔助設計、進行城市管理的輔助決策、規(guī)劃控制等工作。
3.7國土及地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
GIS利用現有的遙感數據,可以有效的對土地利用動態(tài)變化進行分析評估研究,包括土地和地籍管理涉及土地使用性質的改變、地籍權屬關系變化、地塊輪廓的變化、等許多內容,都可以通過GIS來高效、高質量地完成這些工作。
3.8生態(tài)、環(huán)境管理與模擬 (Environmental Management and Modeling)
實現對區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現狀評價、環(huán)境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)境保護等設施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。
3.9基礎設施管理 (Facilities Management)
城市的地上地下基礎設施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設施、 電力設施等)廣泛分布于城市的各個角落、且這些設施明顯具有地理參照特征,無論是進行管理、統(tǒng)計、匯總都可以借助GIS完成,而且可以很大程度的提高工作效率。
3.10選址分析 (Site Selecting Analysis)
不同的區(qū)域地理環(huán)境有所不同,可以根據不同的特點,綜合考慮資源配置、市場的發(fā)展?jié)摿?、交通是否便利的條件、地貌地形特征、環(huán)境影響等因素,在一定的區(qū)域范圍內選擇最佳位置,這也是GIS的一個典型應用領域,充分體現了GIS的對空間的分析功能。
3.11網絡分析 (Network System Analysis)
通過建立交通網絡、地下管線網絡等的計算機模型,使用GIS來研究交通流量、進行交通規(guī)則、處理地下管線突發(fā)事件的應急處理。
3.12可視化應用 (Visualization Application)
以數字地形模型為基礎,可以建立一定區(qū)域區(qū)域等三維可視化模型,實現多角度瀏覽。
結束語
GIS系統(tǒng)以處理和分析空間數據功能,為城市的規(guī)劃提供了準確的依據,并演繹出豐富多彩的系統(tǒng)應用冠能,滿足用戶的廣泛需求。
參考文獻:
[1]宋小冬.葉嘉安.地理信息系統(tǒng)及其在城市規(guī)劃與管理中的應用.北京:科學出版社.1995
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關鍵詞:地理信息系統(tǒng) 礦產勘查 效率
中圖分類號:P62 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)06(a)-0057-02
當今時代是信息化的時代,地理信息系統(tǒng)順應時代的快速發(fā)展,并且與社會各個領域建立了密切的聯系。礦產資源是國家經濟的重要產業(yè)支柱,雖然現在的礦業(yè)發(fā)展勢頭迅猛,但是礦產資源的開采技術以及勘探技術仍然受到很多制約。由于不能很好地處理開采礦產資源與環(huán)境保護可持續(xù)發(fā)展兩者之間的關系,使得在勘查開采礦產的過程中對環(huán)境造成了一定的破壞。礦產資源在開采利用的過程中如何協(xié)調與生態(tài)環(huán)境之間的關系,減少對生態(tài)環(huán)境的破壞污染是礦產行業(yè)應該積極重視的問題。地理信息系統(tǒng)在礦產勘查中的運用能有效地減少礦產行業(yè)對環(huán)境的破壞。
1 地理信息系統(tǒng)在礦產勘查中的運用
1.1 整理規(guī)劃礦產資料信息
在對礦產資源的資料整理中,要合理地規(guī)劃礦產資源的分布信息。礦產資源涉及很多信息,其中主要由圖形數據、文檔數據以及指標數據等數據信息構成。對這些大量的礦產地資源信息進行合理規(guī)劃整理是礦產勘查中非常重要的環(huán)節(jié)。在礦產勘查中對礦產地質勘探資料的規(guī)劃整理有非常重要的作用。通過地理信息系統(tǒng)對這些有著重要意義的大量礦產資源數據信息進行合理整理規(guī)劃,從而實現對這些礦產資料信息的每個環(huán)節(jié)的統(tǒng)一管理。此外,地理信息系統(tǒng)支持空間信息數據化的計算與分析,可為用戶提供準確的數據。對礦產資源進行合理規(guī)劃,可以提高礦產勘查的效率,有效地保護和開發(fā)利用礦產資源,保護人們賴以生存的生態(tài)環(huán)境不被破壞。
1.2 制作地質圖像
制作地質圖像是礦產勘查的基礎和前提。提前做好對地質區(qū)域、勘測區(qū)域以及測繪領域所有信息的收集與分析,可以有效地提高地質圖像的準確性。地理信息系統(tǒng)是制作地質圖像的主要方式,可以通過對地理信息系統(tǒng)中各種有效信息進行合理利用,然后地理信息系統(tǒng)再利用相關專業(yè)的分析,針對礦產勘探以及開采的實際需要繪制出地理圖像。
1.3 正確管理礦產資源儲藏信息
20世紀,我國研制了關于礦產資源儲藏信息的數據庫,這對于礦產資源分布信息的管理有著至關重要的作用。只是這樣類型的數據庫只是基本掌握了對于礦產資源數量信息的一個非空間的數據管理,屬于比較片面的數據庫。一直到20世紀末,礦產資源的數據估算仍舊停留在純手工計算的局面。如今,經過不斷地努力,當代的地理信息系統(tǒng)已經形成了對于礦產資源儲量管理的多面系統(tǒng):通過地理信息系統(tǒng)分析礦產資源的儲量規(guī)律,從而遠程監(jiān)督管理礦產資源的時空分布。地理信息系統(tǒng)在礦產資源管理上有了質的突破,同時也對礦產的勘查工作提供了極大的便利。
1.4 對礦產地質進行定量分析
在礦產地質領域中,定量分析環(huán)節(jié)起著至關重要的作用。地理信息系統(tǒng)是保證對開展地質定量分析的一個基本,可以有效地提升地質定量分析工作的效率。在對地質進行評價、分析以及檢測時,地理信息系統(tǒng)不僅能合理地運用礦產信息數據庫的數據信息,而且能夠自動生成專業(yè)性較強的分析模型。
地理信息系統(tǒng)在礦產行業(yè)中被廣泛運用,對于礦產的勘查工作有重要的推動作用,同時對地質革命也起著重大的作用,但是在應用的過程中也存在許多的問題,因此,要不斷地拓寬地理信息的應用領域,提高地理信息系統(tǒng)的智能化,使得地理信息系統(tǒng)在礦產行業(yè)創(chuàng)造更多的價值。
2 地理信息系統(tǒng)在礦產勘查中具有的特點
2.1 綜合學科知識齊全
地理信息系統(tǒng)是集眾多信息為一體的新興科學技術應用,在各個領域得到廣泛利用,也推動了礦產資源勘查的穩(wěn)步發(fā)展。GIS不僅僅包括地圖學、地理學、信息科學方面的知識,還包括了測繪學、管理科學以及計算機學等方面的學科知識,信息多元化、一體化,具有非常強的綜合性。
2.2 功能齊全
GIS具有的功能非常齊全。可以對所需信息進行很好地整理匯總及分析。地理信息系統(tǒng)不僅具有空間數據存儲、獲取、顯示功能,而且還具有空間數據的編輯、處理分析輸出和應用功能。
2.3 完整地解決空間問題
地理信息系統(tǒng)對于礦產資源的勘查體系做出了很大的改變,并且使得勘察過程簡單化,從而大大提高了礦產資源地質勘察的效率。GIS技術的這些優(yōu)勢應該更多地利用于礦產行業(yè)的各個方面,這將會對礦產資源勘查的研究方法產生深遠的影響。
3 地理信息系統(tǒng)在礦產勘查中的未來展望
近年來,礦產行業(yè)信息化快速發(fā)展,礦產勘查行業(yè)與信息系統(tǒng)緊密結合,以地理信息的發(fā)展帶動礦業(yè)的發(fā)展得到落實,并且取得了顯著成果。在信息化帶動礦業(yè)發(fā)展的今天,地理信息系統(tǒng)有很大的發(fā)展前景,尤其是在礦產勘查領域GIS技術勢必成為其技術的支撐,地理信息系統(tǒng)在礦產行業(yè)的發(fā)展也將會逐步成熟穩(wěn)定。地理信息系統(tǒng)在礦產勘查中的應用前景表現為以下幾個方面。
3.1 發(fā)展多維化
在現階段,地理信息系統(tǒng)能夠實現對空間實體的坐標進行數據整集,可是在進行三維化處理方面因為技術欠缺,很難完成很多三維化處理效果,也正因為這樣,現階段的地理信息處理系統(tǒng)也被稱之為二維GIS,因而多數的三維操作都要在三維地理信息系統(tǒng)的配合下才能實現。
地理信息處理系統(tǒng)可以實現空間可視化技術,是指在時空變化、動態(tài)、多維等可交互的地理條件下對真實的圖形信息進行探索,而且還能夠提高對空間的視覺效果。合理地利用空間可視化信息技術,能夠完成對地形地貌的多維仿真模型,從而將地形情境真實地展示在用戶面前。
四維地理信息系統(tǒng)實際上指的是在三維地理信息系統(tǒng)的基礎上加入了時間因素的變量。雖然大多數地形面貌都不是一成不變的,但地震、泥石流等自然災害仍會使得地質特征發(fā)生很大的改變,因而時間因素變量也是一項較為重要的指標。現如今,從三維到四維的過渡仍面臨一系列的問題。但是,隨著信息化的逐漸發(fā)展,這些問題也在逐步得到解決。
3.2 網絡化方向
計算機信息技術近幾年發(fā)展速度迅猛,在這種態(tài)勢下網絡化成為地理信息技術發(fā)展的主要前景。礦產勘查行業(yè)需要同網絡信息相結合,從而使得礦產勘查行業(yè)對網絡信息資源的充分利用,實現資源共享。因此,地理信息系統(tǒng)要進行不斷完善與升級,才能與礦產勘查行業(yè)更加緊密地結合,最終推進地理信息系統(tǒng)網絡化的實現。
3.3 多元化發(fā)展
多元集成包括有:礦山信息源的集成、礦山管理系統(tǒng)的集成、多種應用技術的集成。礦產資源的信息多種多樣,地理信息系統(tǒng)必須實現遙感技術、定位技術以及通訊技術的集成化,從而實現多方礦產資源信息的融合與共享。GIS要將同一地區(qū)的不同礦產資源通過網絡之間的聯合,實現信息的同步,從而也可更利于有關部門的管理??偠灾乩硇畔⑾到y(tǒng)必須要跟多種技術緊密結合,才能在礦業(yè)的發(fā)展中得到更好、更高效的應用成效。
4 結語
隨著當今社會經濟文化的快速發(fā)展,礦產行業(yè)信息化的發(fā)展也取得了很大的進步。礦產資源是我國的經濟基礎,科學技術的不斷進步以及生產力的提高,使得礦產資源的利用價值也得到了穩(wěn)步提升。與礦產行業(yè)的發(fā)展密不可分的地理信息系統(tǒng)在礦業(yè)的發(fā)展道路上勢不可擋,已經成為礦產行業(yè)中不可或缺的科學技術需要。雖然在過去的發(fā)展中GIS技術已取得了顯著進步,但是地理信息系統(tǒng)尚不完善,研究人員仍需積極地研究新型創(chuàng)新技術,推進地理信息的發(fā)展,使其發(fā)揮更大的作用。
參考文獻
[1] 周軍,梁云.地理信息系統(tǒng)及其在地質礦產勘查中的應用[J].地球科學與環(huán)境學報,2002(2):47-50.
關鍵詞:GIS技術;城鄉(xiāng)規(guī)劃;應用
隨著社會經濟的快速發(fā)展和“數字城市”工程的普遍開展,城鄉(xiāng)規(guī)劃實踐呈現出許多新面貌。作為“數字城市”工程的核心技術,GIS可普遍應用于城鄉(xiāng)規(guī)劃實踐的各方面,包括總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃、道路規(guī)劃、管線管理等。GIS具有反映地理空間關系及綜合、統(tǒng)計各種空間和屬性數據的能力,為地理自然資源與環(huán)境的開發(fā)提供了先進技術手段,它的普遍應用將使城鄉(xiāng)規(guī)劃工作走上自動化、科學化的道路。
1. GIS技術和城鄉(xiāng)規(guī)劃的概念
(1)GIS(Geography Information System)稱為地理信息系統(tǒng),是一個空間信息系統(tǒng), 集測繪學、環(huán)境科學、城市信息學、地球管理科學和計算機技術等為一體,是一門綜合技術。GIS為特定應用目標建立,在計算機軟、硬件及網絡的支持下, 用于數據的輸入、存儲、查詢和檢索,對有關空間數據進行處理、分析和更新,同時GIS技術還具有空間模擬、科學預測等多種功能,能解決復雜的規(guī)劃和管理問題。目前,地理信息系統(tǒng)已成為先進工具,被用于城市基礎設施建設和現代化管理決策[1]。
(2)城鄉(xiāng)規(guī)劃是隨著社會、經濟和工程技術的發(fā)展而發(fā)展起來的一門科學。在不同的社會經濟、歷史背景下,城鄉(xiāng)規(guī)劃的概念有著不同的理解。一些國家對城市規(guī)劃的理解是在強調城鄉(xiāng)規(guī)劃與改建的目的,一方面重視安排好城市形體包括建筑、街道、公園、公用事業(yè)等,另一方面更重視社會與經濟目標的實現;另一些國家強調它是一門科學,也是一門藝術,城鄉(xiāng)規(guī)劃的設計指導空間的和諧發(fā)展,以滿足社會和經濟的需要;還有一些國家認為城鄉(xiāng)規(guī)劃就是城市空間的布局,它是建設城市的一種技術手段,它的目的在于合理、有效的創(chuàng)造生活與活動環(huán)境。
我國對城鄉(xiāng)規(guī)劃的理解是城鄉(xiāng)規(guī)劃是確定城市性質、規(guī)模和發(fā)展方向,合理利用城市土地,協(xié)調城市空間布局和進行各項建設的綜合部署和全面安排。它是為了在一定時期內實現城市的經濟和社會發(fā)展目標,從城市的整體和長遠利益出發(fā),城鄉(xiāng)規(guī)劃就是合理的配置城市空間資源,以提高城市的運作效率,確保城市的經濟和社會與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調及城市發(fā)展的可持續(xù)性[2]。
2. GIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃領域應用的必要性
(1)城市化的進程對城鄉(xiāng)規(guī)劃提出了更高的要求。不斷加快的城市化進程使世界的經濟、社會和人口快速發(fā)展的同時,也給人類社會帶來了包括環(huán)境污染、耕地減少、住房擁擠、交通阻塞等在內的一系列問題。這些問題的出現加大了城鄉(xiāng)規(guī)劃的工作量,傳統(tǒng)的城市的運作方式已跟不上現代化城市建設的步伐,城鄉(xiāng)規(guī)劃面臨嚴峻挑戰(zhàn),如何用更科學、合理的方式對城市進行規(guī)劃和管理,GIS技術就能滿足這種科學管理方式,它保證了空間數據的準確性和科學性,準確反映了城市的現狀與發(fā)展。
(2)隨著城鄉(xiāng)規(guī)劃和管理的數據增長加快,傳統(tǒng)的數據處理方法已不能適應城市化進程的需要。城市是政治、經濟、文化的集聚中心,它傳遞的信息包括地理、資源、環(huán)境、人口等方方面面,多層次和多樣化數據反映著城市現狀和變遷,并處于不斷的更新變化中。傳統(tǒng)方法不能有效的利用、處理和分析這些數據,而GIS技術可以實現支持處理、分析和有效存儲海量數據,并利用遙感技術對數據進行及時更新[3]。
(3)城鄉(xiāng)規(guī)劃管理高質量和高效率的要求。城鄉(xiāng)規(guī)劃的任務是對城市建設的經濟和環(huán)境條件等方面進行分析,并作出決策。傳統(tǒng)的規(guī)劃管理由于人力、時間所限,常以常規(guī)分析方法對城市空間作定性處理,這樣很難對數據進行充分地分析。GIS技術能客觀的、科學的對城市相關的各類數據進行綜合分析,運用各種數學方法進行統(tǒng)計分析,建立城鄉(xiāng)規(guī)劃相應的數學模型,輔助城鄉(xiāng)規(guī)劃和管理。
3. GIS在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的作用及應用
(1)GIS使城鄉(xiāng)規(guī)劃更為直觀和理性。地理信息數據包括空間數據與屬性數據,通過對道路、建筑、人口等相關信息的查詢, 為城市總體規(guī)劃的編制提供了直觀的規(guī)劃資料。城鄉(xiāng)規(guī)劃設計與管理以地理空間數據及城市發(fā)展現狀為基礎,通過開展基礎地形圖數據的測繪、入庫與動態(tài)更新,建立城鄉(xiāng)規(guī)劃信息系統(tǒng),實現城鄉(xiāng)規(guī)劃管理的科學化與智能化。在規(guī)劃最終成果的制作階段,提供基于GIS標準的規(guī)劃成果數字產品,使規(guī)劃管理部門可以得到直接為GIS系統(tǒng)所接受的規(guī)劃成果,方便規(guī)劃管理部門更好地利用GIS技術優(yōu)勢,為城市建設與規(guī)劃管理實現辦公自動化服務。
(2)GIS具有數據存儲管理和海量分析功能。GIS具有強大的圖形操作功能,支持土地集成化管理,對城市土地利用狀況及土地權屬界線信息可以第一時間掌握, 并支持城市土地的合理利用,使城鄉(xiāng)規(guī)劃更具科學性和透明性。GIS在各地規(guī)劃審批中的應用較多,例如,通過數字化制圖后,將海量空間信息以數據庫形式存儲,利用GIS技術搭建規(guī)劃管理信息系統(tǒng)和圖形繪制系統(tǒng),支持規(guī)劃業(yè)務審批,存儲業(yè)務審批圖文信息;利用城市地理信息系統(tǒng),在建設項目報建時,通過申請卡,記錄到屬性數據庫中, 制作數字化地形圖景,并對建設工程規(guī)劃進行準確定位,進行規(guī)劃審批工作[4];將適時更新的影像圖疊加上基礎地形數據,開展現狀地圖的繪制,進而開展土地利用的調查分析等。
(3)GIS對城鄉(xiāng)規(guī)劃有輔助決策的作用。利用各種基礎數據資料,基于GIS環(huán)境的空間查詢、統(tǒng)計、分析等功能,為各類規(guī)劃編制的條件分析、方案制定與評價選擇提供空間分析支持和決策輔助。GIS可以輔助規(guī)劃師,通過對規(guī)劃方案的模擬、規(guī)劃方案的選擇、規(guī)劃方案的評估等進行輔助決策支持。利用GIS有效的管理空間數據,進行空間可視化分析,以確定商業(yè)中心位置,并根據分析數據進行潛在市場的分析。GIS對城鄉(xiāng)規(guī)劃的動態(tài)調整提供技術支持,GIS可以對城鄉(xiāng)規(guī)劃的實施進行監(jiān)督和反饋, 以對規(guī)劃方案進行調整。例如,對舊城區(qū)進行改造時,GIS可以對總建筑物層數、退進變化的高精度三維地理模型進行總量的調查,進而開展拆遷分析,預估拆遷工作量;將GIS利用在城市交通管理信息系統(tǒng)中,統(tǒng)計分析包括城市道路紅線位置、主干道車輛流量、人行道上流量等具體內容,為城市交通管理提供有效信息。
4.結語
近 些年,隨著我國城市規(guī)模的不斷發(fā)展和人口經濟的長足發(fā)展,城鄉(xiāng)規(guī)劃技術創(chuàng)新逐步具備了條件,GIS技術的積累、研究和實踐也日趨成熟和完善。GIS技術提供了多層次和多目標的綜合服務, 對于組織和管理地理空間信息的技術系統(tǒng),它為城市規(guī)劃的建設提供了更多的幫助,是城鄉(xiāng)規(guī)劃建設創(chuàng)新實踐的技術基礎,為城鄉(xiāng)規(guī)劃管理提供了新的思路,GIS未來的發(fā)展趨勢將為計算機數據管理在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應用提供更加廣闊的前景 。
【關鍵詞】 地理信息系統(tǒng)
空間測繪數據
數學模型
1 地理信息系統(tǒng)概念及國內外常用的地理信息系統(tǒng)軟件
地理信息系統(tǒng)(geographic information system 簡稱gis)是一項以計算機為基礎的新興技術,圍繞著這項技術的研究、開發(fā)和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科,是管理和研究空間數據的技術系統(tǒng),在計算機軟硬件支持下,它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數據的有效管理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多因素的綜合分析,它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息,并能以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果。
目前世界上常用的gis軟件已達400多種。它們大小不一,風格各異。國外較著名的有arc/info,genamap,mge等;國內較著名的有map/gis,geostar和citystar等。雖然gis起步晚,但它發(fā)展快,目前已成功地應用到一百多個領域。
2 地理信息系統(tǒng)在國內外研究應用
盡管現存的地理信息系統(tǒng)軟件很多,但對于它的研究應用,歸納概括起來有二種情況。一是利用gis系統(tǒng)來處理用戶的數據;二是在gis的基礎上,利用它的開發(fā)函數庫二次開發(fā)出用戶的專用的地理信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區(qū)域的規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領域。在美國及發(fā)達國家,地理信息系統(tǒng)的應用遍及環(huán)境保護、資源保護、災害預測、投資評價、城市規(guī)劃建設、政府管理等眾多領域。近年來,隨我國經濟建設的迅速發(fā)展,加速了地理信息系統(tǒng)應用的進程,在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農業(yè)、制圖等領域發(fā)揮了重要的作用,取得了良好的經濟效益和社會效益。下面先從gis理論上提煉和歸納,然后給出應用的例子。
1.地理信息系統(tǒng)在地理空間數據管理中的應用,即以多種方式錄入的地理數據,以有效的數據組織形式進行數據庫管理、更新、維護、進行快速查詢檢索,以多種方式輸出決策所需的地理空間信息。目前流行的數據庫管理系統(tǒng),與gis中數據庫管理系統(tǒng)在對地理空間數據的管理上,存在兩個明顯的不足;一是缺乏空間實體定義能力;二是缺乏空間關系查尋能力,這使得gis 在對空間數據管理上的應用日趨活躍。如arc/info在公路管理中的應用;arc/info在對市政設施管理中的應用。后者如北京某測繪部門以北京市大比例尺地形圖為基礎圖形數據,在此基礎上綜合疊加地下及地面的類管線(包括上水、污水、電力、通訊、燃氣、工程管線)以及測量控制網,規(guī)劃路等基礎測繪信息,形成一個測繪數據的城市地下管線信息系統(tǒng)。從而實現了對地下管線信息的全面的現代化管理。為城市規(guī)劃設計與管理部門、市政工程設計與管理部門、城市交通部門與道路建設部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務。
2.gis在綜合分析評價與模擬預測中的應用。gis不僅可以對地理空間數據進行編碼、存儲和提取,而且還是現實世界模型,可以將對現實世界各個側面的思維評價結果作用其上,得到綜合分析評價結果;也可以將自然過程、決策和傾向的發(fā)展結果以命令、函數和分析模擬程序作用上這些數據上,摸擬這些過程的發(fā)生發(fā)展,對未來的結果作出定量的和趨勢預測,從而預知自然過程的結果,對比不同決策方案的效果以及特殊傾向可能產生的后果,以作出最優(yōu)決策,避免和預防不良后果的發(fā)生。如gis在焦作東部礦區(qū)煤礦底板突水預報中的應用 ;gis在土地信息和土壤保護中的應用。后者如美國資源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地gis。該系統(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數據等信息,建立了潛在威斯康星地區(qū)的土壤侵蝕模型a=r*k*l*s*c*p,其中a為潛在的土壤侵蝕(面積/年),r為降雨量,k為侵蝕土壤參數,l為坡長,s為坡度參數,c為耕地面積,p為管理參數。探討了土壤惡化的機理,提出了合理的方案,達到土壤保護的目的,還可以利用它對土地進行長期的動態(tài)研究,避免土質的重心惡化。這里把土壤侵蝕模型a=r*k*l*s*c*p作用到與之有關數據,達到綜合分析評價及模擬預測結果。
3.gis的空間查詢和空間分析功能的應用。為了便于管理和開發(fā)地理信息(空間信息和屬性信息),在建庫時是分層處理的。也就是說,根據數據的性質分類,性質相同或相近的歸并一起,形成一個數據層。這樣gis對單副或多副圖件及其屬性數據進行分析和指標量算。這種應用以原始圖為輸入,而查詢和分析結果則是以原始圖經過空間操作后生成的新圖件來表示,在空間定位上仍與原始圖一致。因此,也可將其稱為空間函數變換。這種空間變換包括疊置分析、緩沖區(qū)分析、拓撲空間查詢、空集合分析(邏輯交運算、邏輯并運算、邏輯差運算)。這方面應用例子有很多,例如在城市規(guī)劃過程中,對城市中救護車、救火車的分布位置以及行車路線和控制的規(guī)劃;如何安排多路警車交通路線,以保證在緊急時刻,在任意地方應至少能有一輛警車在事發(fā)后最短時間內趕到出事地點;在環(huán)境保護方面,對水土流失導致土地資源的破壞進行評價;在區(qū)域環(huán)境質量現狀評價過程中,對整個區(qū)域的環(huán)境質量進行客觀地、全面地評價,以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀態(tài);在地學方面,mapgis在油氣勘探中和在成礦預測中的應用,解決了肉眼所不能看見的深部構造問題和指明礦產的遠景區(qū)。在大都市防震減災系統(tǒng)中的應用,1994年的美國洛杉機大地震,就是利用rac/info進行災后應急響應決策支持,成為大都市利用gis技術建立防震減災系統(tǒng)的成功范例。日本橫濱大地震后,日本政府決定利用gis技術建立更好的能快速響應的防震減災系統(tǒng)。日本建筑署建設研究所、nasda等政府機構在聯合國區(qū)域發(fā)展支持下,建立了防震減災應急系統(tǒng),選用arc/info對橫濱大地震的震后影響作出評估,建立各類數字地圖庫,如地質、斷層、倒塌建筑等圖庫。把各類圖層進行疊加分析得出對應急有價值的信息,該系統(tǒng)的建成使有關機構可以對象神戶一樣的大都市大地震作出快速響應,最大程度地減少傷亡和損失。在野生動植物保護中的應用,世界野生動物基金會(wwf)采用gis軟件arc/info作為“老虎與人類”保護項目的主要技術工具。利用arc/info空間分析功能,wwf已找到新的方法來幫助世界最大的貓科動物改變它目前瀕于滅種的境地。
4.gis的輸出功能在地圖制圖中的應用。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展是從地圖制圖開始的,因而gis的主要功能之一用于地圖制圖,建立地圖數據庫。與傳統(tǒng)的、周期長、更新慢的手工制圖方式相比,利用gis建立起地圖數據庫,可以達到一次投入、多次產出的效果。它不僅可以為用戶輸出全要素地形圖,而且可以根據用戶需要分層輸出各種專題,如行政區(qū)劃圖、土地利用圖、道路交通圖等等。更重要的是由于gis是一種空間信息系統(tǒng)。它所制作的圖也能夠反映一種空間關系,可以制作多種立體圖形,而制作立體圖形的數據基礎就是數字高程模型。在地圖的輸出中,mapgis達到世界先進水平。
5.運用gis系統(tǒng),建立起專題信息系統(tǒng)和區(qū)域信息系統(tǒng)。專題信息系統(tǒng)如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產資源信息系統(tǒng)、草場資源信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)和目前上海正在建立長途電信局gis系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)具有有限目標和專業(yè)特點,系統(tǒng)數據項的選擇和操作功能是為特定的專門目的服務。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、美國oakridge地區(qū)模式信息系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)主要以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務為目標,可以有不同的規(guī)模,其特點是數據項多,功能齊全,通常具有較強的開放性。這兩種信息系統(tǒng)與上述四種gis應用或多或少有重疊處,但這里強調的是完整性、系統(tǒng)性、故與它們分開討論。
6.地理信息系統(tǒng)與遙感圖像處理系統(tǒng)的結合的應用。遙感數據是地理信息系統(tǒng)重要信息源。其實目前大多數gis系統(tǒng)已揉進圖像處理功能,并把它作為其一個子模塊。這種應用如海灣戰(zhàn)爭期間,美國國防制圖局gis實時服務,為戰(zhàn)爭需要在工作站上建立了gis與遙感的集成系統(tǒng),它能用自動影像匹配和自動目標識別技術處理,處理衛(wèi)星和高低偵察機實時獲得戰(zhàn)場數字影像,及時地將反映戰(zhàn)場現狀的正射影影像疊加到數字地圖上,數據直接傳送到海灣前線指揮部和五角大樓,為軍事決策提供24小時的實時服務。
7.應用gis一些二次開發(fā)函數庫開發(fā)出具有特定功能軟件系統(tǒng)。如國家九五攻關項目“緊缺金屬資源快速勘察評價系統(tǒng)”,這個系統(tǒng)中,分為地質變量信息提取模塊、數據挖掘模塊、物探數據處理模塊、圖像處理模塊、綜合預測模塊等,其中地質變量信息提取模塊使用了mapgis中基本輸入函數、空間功能分析函數,目前這個系統(tǒng)已初具皺形。
8.gis中屬性數據的綜合及融合。在現有的gis中,屬性數據只是用于檢索和查詢,或進行簡單的統(tǒng)計,難以深入的分析,難以發(fā)掘隱含在其中的模式和規(guī)律。在眾多項的屬性數據中,有時將幾個屬性項的屬性數值加以綜合,構成一個具有某領域特定意義的新屬性項新屬性值,這種綜合不是綜合前屬性數據值的簡單反映,也不是它們的孤立集合,而是經過某領域研究人員深思熟慮的綜合分析,用數量表示某領域問題的綜合概念和結果特征。國家科委九五攻關項目“緊缺礦產資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中,我們對研究區(qū)進行合理網格大小劃分后,利用gis空間分析功能,求得每個網格單元的各地層、巖體、脈體的面積及相應的面積百分數、各斷裂的長度、方向等眾多的屬性數值,在此基礎上,我們用具有特定意義數學模型計算出三個綜合屬性值,分別為相對熵、斷裂的優(yōu)益度和中心對稱度。用相對熵來考查圍巖蝕變組合特征與礦化的關系;在以構造為主要控礦因素的內生礦產中,用斷裂的優(yōu)益度來評價每個網格單元是否有利儲礦;用中心對稱度來研究和圈定古火山機構、小型等軸狀隱伏侵入體等具有放射狀斷裂體系的環(huán)形構造。
數據融合的概念始于70年代,但直接促其迅速發(fā)展的是進入90年代以后,最初以軍事應用為目的的數據融合技術現今亦用于工業(yè)和農業(yè)。我們在開發(fā)國家科委九五攻關項目“緊缺礦產資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中,引進數據融合技術,融合gis的屬性數據,進行地質異常單元的圈定與評價。利用gis對空間數據強大的顯示功能,顯示其結果。我們在開發(fā)國家科委九五攻關項目“緊缺礦產資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中,如前面所述,求出各網格單元的各屬性項的屬性數據值(即各變量值),我們知道,地學數據是典型的多源空間數據,它們的量剛不一、形式多樣;既有定量數據、又有定性文字描述數據,因此在數據融合前,必須統(tǒng)一量剛、把定性數據定量化,然后篩選出獨立、有用的變量(包括綜合變量),選擇相應的數學模型(包括定量模型、定性模型和定量定性混合模型)和模型單元,確定地質異常臨界值大小,根據它對未知單元進行異常圈定和異常評價,最后利用gis其顯示結果。通過gis空間疊加分析,對其屬性數據值的預處理、篩選、數據融合,利用gis管理、顯示,使其結果的應用范圍與利用價值大大提高。
總之,gis為人類由客觀世界到信息世界的認識、抽象過程以及由信息世界返回客觀世界的利用改造過程的發(fā)展和轉化,創(chuàng)造了空前良好的條件和環(huán)境。
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關鍵詞地理信息系統(tǒng)空間測繪數據數學模型
中圖分類號:P208文獻標識碼:A
1地理信息系統(tǒng)在國內外研究應用
盡管現存的地理信息系統(tǒng)軟件很多,但對于它的研究應用,歸納概括起來有兩種情況:一是利用GIS系統(tǒng)來處理用戶的數據;二是利用它的開發(fā)函數庫二次開發(fā)出用戶專用的地理信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區(qū)域的規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領域。在美國及發(fā)達國家,地理信息系統(tǒng)的應用遍及環(huán)境保護、資源保護、投資評價、城市規(guī)劃建設、政府管理等眾多領域。近年來,隨著我國的迅速發(fā)展,加速了地理信息系統(tǒng)應用的進程,在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農業(yè)、制圖等領域發(fā)揮了重要的作用,取得了良好的經濟和社會效益。
2地理信息系統(tǒng)在地理空間數據管理中的應用
對多種方式錄入的地理數據,以有效的數據組織形式進行數據庫管理、更新、維護,進行快速查詢檢索,以多種方式輸出決策所需的地理空間信息。目前流行的數據庫管理系統(tǒng)與GIS中數據庫管理系統(tǒng)相比在對地理空間數據的管理上存在兩個明顯的不足:一是缺乏空間實體定義能力;二是缺乏空間關系查尋能力,這使得GIS在對空間數據管理上的應用日趨活躍。如ARC/INFO在公路管理中的應用;ARC/INFO在對市政設施管理中的應用。后者如北京某測繪部門以北京市大比例尺地形圖為基礎圖形數據,在此基礎上綜合疊加地下及地面的類管線(包括上水、污水、電力、通訊、燃氣、工程管線)以及測量控制網、規(guī)劃路等基礎測繪信息,形成一個測繪數據的城市地下管線信息系統(tǒng),從而實現了對地下管線信息的全面的現代化管理,為市政工程設計與管理部門、城市交通部門與道路建設部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務。
3GIS在綜合分析評價與模擬預測中的應用
(1)GIS不僅可以對地理空間數據進行編碼、存儲和提取,還可以得到綜合分析評價結果,如GIS在焦作東部礦區(qū)煤礦底板突水預報中的應用;GIS在土地信息和土壤保護中的應用。后者如美國資源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地GIS。該系統(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數據等信息,建立了潛在威斯康星地區(qū)的土壤侵蝕模型A=R*K*L*S*C*P(其中A為潛在的土壤侵蝕(面積/年),R為降雨量,K為侵蝕土壤參數,L為坡長,S為坡度參數,C為耕地面積,P為管理參數),探討了土壤惡化的機理,提出了合理的方案,達到土壤保護的目的,還可以利用它對土地進行長期的動態(tài)研究,避免土質的重心惡化。這里把土壤侵蝕模型A=R*K*L*S*C*P作用到與之有關數據,達到綜合分析評價及模擬預測結果。
(2)GIS的空間查詢和空間分析功能的應用。為了便于管理和開發(fā)地理信息(空間信息和屬性信息),在建庫時是分層處理的。這樣GIS對單副或多副圖件及其屬性數據進行分析和指標量算。這種應用以原始圖為輸入,而查詢和分析結果則是以原始圖經過空間操作后生成的新圖件來表示,在空間定位上仍與原始圖一致。因此,也可將其稱為空間函數變換。這種空間變換包括疊置分析、緩沖區(qū)分析、拓撲空間查詢、空集合分析(邏輯交運算、邏輯并運算、邏輯差運算)。這方面應用例子有很多,例如在城市規(guī)劃過程中,對城市中救護車、救火車的分布位置以及行車路線和控制的規(guī)劃;在地學方面,MAPGIS在油氣勘探中和在成礦預測中的應用等等。
(3)運用GIS系統(tǒng),建立起專題信息系統(tǒng)和區(qū)域信息系統(tǒng)。專題信息系統(tǒng)如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產資源信息系統(tǒng)、草場資源信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)和目前上海正在建立的長途電信局GIS系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)具有有限目標和專業(yè)特點,系統(tǒng)數據項的選擇和操作功能是為特定的專門目的服務。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、美國Oakridge地區(qū)模式信息系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)主要以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務為目標,其特點是數據項多,功能齊全,通常具有較強的開放性。這兩種信息系統(tǒng)強調完整性和系統(tǒng)性。
(4)GIS中屬性數據的綜合及融合。在現有的GIS中,屬性數據只是用于檢索和查詢或簡單統(tǒng)計,難以深入的分析,難以發(fā)掘隱含在其中的模式和規(guī)律。在眾多項的屬性數據中,有時將幾個屬性項的屬性數值加以綜合,構成一個具有某領域特定意義的新屬性項新屬性值,這種綜合是經過嚴密的綜合分析,用數量表示某領域問題的綜合概念和結果特征。國家科委九五攻關項目“緊缺礦產資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中,我們對研究區(qū)進行合理網格大小劃分后,利用GIS空間分析功能,求得每個網格單元的各地層、巖體、脈體的面積及相應的面積百分數、各斷裂的長度、方向等眾多的屬性數值。在此基礎上,用特定意義數學模型計算出三個綜合屬性值,分別為相對熵、斷裂的優(yōu)益度和中心對稱度。用相對熵來考查圍巖蝕變組合特征與礦化的關系。