時(shí)間：2024-01-03 16:56:32
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇地理信息系統(tǒng)的核心問(wèn)題，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：WebGIS；基本原理；實(shí)例研究；問(wèn)題研究；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TU984.2
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1008-0422（2012）06-0103-02
1 引言
二十世紀(jì)以來(lái)，面對(duì)呈指數(shù)增長(zhǎng)的各種海量信息，GIS作為地理空間信息處理手段，應(yīng)用日益廣泛且需求量巨大。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速普及更使GIS的發(fā)展發(fā)生了質(zhì)的變化， GIS也面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。Internet已成為GIS新的操作平臺(tái)，與Internet技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)融合后的WebGIS是GIS學(xué)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
宋關(guān)福[1]從用戶實(shí)用角度將WebGIS定義為：WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開(kāi)發(fā)的產(chǎn)物。簡(jiǎn)單地說(shuō)，所謂WebGIS是一個(gè)基于Internt/Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一種分布式計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，是利用萬(wàn)維網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)GIS 的改造和發(fā)展，它能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地理信息的動(dòng)態(tài)、共享、交互分析和查詢，Web分布式交互操作是WebGIS的重心。WebGIS的基本思想就是在互聯(lián)網(wǎng)上提供地理信息，為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、制作專題地圖和分析的功能。
2 webgis基本原理
2.1信息實(shí)現(xiàn)技術(shù)
目前用來(lái)構(gòu)建WebGIS 系統(tǒng)的技術(shù)方法主要有: 通用網(wǎng)關(guān)接口法( Common Gateway Interface- CGI) 、服務(wù)器應(yīng)用程序接口法( Server API) 、插入軟件法( Plug- ins) 、ActiveX 構(gòu)件法和Java 編程法等，如表1所示。
2.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)
數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)包括以下幾點(diǎn)[2]：
① 由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)( RDBMS )管理屬性數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)，由空間數(shù)據(jù)管理軟件包進(jìn)行空間操作。地理空間數(shù)據(jù)文件和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間以指針或關(guān)鍵字建立聯(lián)系。
② 對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善，使其統(tǒng)一管理屬性數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)。
③ 在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中引入面向?qū)ο蠹夹g(shù)，建立對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(ORDB)或純對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)(OODB)，對(duì)象與底層表示分離，空間屬性與非空間屬性定位平等，實(shí)現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化管理。
2.3實(shí)現(xiàn)模型
目前基于 Internet/Intranet 的 WebGIS 應(yīng)用開(kāi)發(fā)模型一般是 C(客戶機(jī))/S(服務(wù)器)的結(jié)構(gòu)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 B(瀏覽器)/S(服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，體系結(jié)構(gòu)由最開(kāi)始的二層結(jié)構(gòu)發(fā)展到多層結(jié)構(gòu)。其實(shí)現(xiàn)模型，歸納起來(lái)主要有瘦客戶端/胖服務(wù)器模型、胖客戶端/瘦服務(wù)器模型、均衡客戶端/服務(wù)器模型三種[3]，其中均衡客戶端/服務(wù)器模型是目前最常用的模型。其原理、優(yōu)劣歸納如下表2所示。
3 案例研究——基于webGIS的土地利用總體規(guī)劃信息與管理系統(tǒng)
土地利用總體規(guī)劃的規(guī)劃成果（包括圖件、文本、說(shuō)明和表格）基本上都是以圖紙、文本的形式保存和管理，存在共享性差、利用效率低、形式單一、成果保存難度大等缺點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行土地利用規(guī)劃信息的，推進(jìn)土地利用規(guī)劃信息的全社會(huì)共享，提高規(guī)劃的開(kāi)放性和公眾參與性，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值[4]。土地利用總體規(guī)劃網(wǎng)上信息與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。
4 問(wèn)題研究
WebGIS的發(fā)展拓展了GIS的應(yīng)用領(lǐng)域，但是從WebGIS的應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出，這項(xiàng)技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，仍面臨著一系列的技術(shù)瓶頸和挑戰(zhàn)：
1）地理空間信息的繼承、共享問(wèn)題[5]
在開(kāi)發(fā)新的GlS應(yīng)用的過(guò)程中，不可避免要使用舊的地理數(shù)據(jù)，還要使用其它GIS應(yīng)用程序生成或處理的地理數(shù)據(jù)。如何繼承性地使用這些數(shù)據(jù)對(duì)GIS互操作性提出要求。
2）缺乏豐富的空間信息表現(xiàn)手法[6]
傳統(tǒng)的WebGIS以HTML,ASP作為主要的空間信息表達(dá)語(yǔ)言，這類語(yǔ)言因不能準(zhǔn)確地描述數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而難以表達(dá)多源、多語(yǔ)義、多尺度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上空間信息的查詢、整合和定位。
3）無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)訪問(wèn)
雖然目前微軟的DCOM , OMG的CORBA和SUN的RMI等中間件技術(shù)提供了強(qiáng)大的分布式計(jì)算的實(shí)現(xiàn)手段，但是它們有一個(gè)共同的缺陷，就是在實(shí)際應(yīng)用中屬于封閉式的網(wǎng)絡(luò)。這使它們無(wú)法擴(kuò)展到迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)上。這樣的系統(tǒng)往往十分脆弱，如果一端的執(zhí)行機(jī)制發(fā)生變化，那么另一端便會(huì)崩潰，使得WebGIS無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。
4）傳輸速率瓶頸和可視化
目前互聯(lián)網(wǎng)的帶寬還處于較低的水平，海量空間數(shù)據(jù)的傳輸和圖像圖形的表達(dá)成了WebGIS體系模型的技術(shù)瓶頸。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和硬件條件下，如何建立快速的響應(yīng)和傳輸機(jī)制，如何向用戶提供多樣化的、直觀易懂的圖形用戶界面，動(dòng)態(tài)地、客戶化地表現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)是目前WebGIS的一大難題。
5）分布式操作問(wèn)題
分布式工作包括空間信息的分布式獲取、存儲(chǔ)和處理、分布式查詢、分析和輸出[7]。在目前的技術(shù)條件下，分布式存儲(chǔ)和獲取空間信息已經(jīng)沒(méi)有多少問(wèn)題，但協(xié)同不同地區(qū)的計(jì)算機(jī)來(lái)處理、分析分布式數(shù)據(jù)還不能夠很好地實(shí)現(xiàn)。
6）數(shù)據(jù)的安全性問(wèn)題
Web-GIS的出現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和GIS數(shù)據(jù)共享的要求使GIS安全問(wèn)題變得更加突出。WebGIS安全問(wèn)題關(guān)心的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的WebGIS的系統(tǒng)、程序、數(shù)據(jù)等的安全[8]，其中數(shù)據(jù)的安全仍然是核心問(wèn)題。
5 WebGIS發(fā)展趨勢(shì)
GIS發(fā)展方向是高性能、低成本、開(kāi)放性、互操作性和靈活性[9]。隨著空間理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，WebGIS 從技術(shù)上將向著更具有互操作性和更加開(kāi)放化、網(wǎng)絡(luò)化、分布化、移動(dòng)化、可視化的方向發(fā)展；從應(yīng)用上將向著更高層次的數(shù)字地球、地球信息科學(xué)及大眾化的方向擴(kuò)展。其發(fā)展趨勢(shì)包括：
1）基于分布式計(jì)算的WebGIS
目前，分布式WebGIS應(yīng)用已從簡(jiǎn)單的在分布式Web瀏覽器上顯示地圖，發(fā)展到了基于互聯(lián)網(wǎng)的功能綜合，遠(yuǎn)程的用戶可以享受普通的GIS數(shù)據(jù)，并與其他用戶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。現(xiàn)階段，發(fā)展分布式WebGIS應(yīng)用技術(shù)集中體現(xiàn)在用品、客戶機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊3個(gè)方面[10]。目前，國(guó)際、國(guó)內(nèi)都十分注重分布式WebGIS的發(fā)展，有關(guān)專家認(rèn)為GIS發(fā)展趨勢(shì)的核心是地理信息開(kāi)放的分布式計(jì)算[11]。
2）第二代互聯(lián)網(wǎng)(Next Generation In-ternet，NGI)
第二代互聯(lián)網(wǎng)(NGI)是指高性能的計(jì)算機(jī)及其通信協(xié)議，它主要解決的問(wèn)題是提高網(wǎng)上信息的傳輸速率。許多國(guó)家都非常重視NGI的研究，中國(guó)正在推廣作為NGI關(guān)鍵技術(shù)的 Ipv6。隨著NGI技術(shù)的發(fā)展，WebGIS的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸將被打破，其發(fā)展和應(yīng)用將得到更大的提高。
3）互操作和開(kāi)放式GIS的應(yīng)用
如何能使不同格式、不同代碼、不同標(biāo)準(zhǔn)體系的數(shù)據(jù)和不同比例尺、不同精度、不同時(shí)序的地理空間信息進(jìn)行互操作、共享，已成為WebGIS進(jìn)一步發(fā)展中急待解決的問(wèn)題?；ゲ僮鱃IS、開(kāi)放式GIS的出現(xiàn)和地理標(biāo)記語(yǔ)言(Geography Markup Language，GML)的應(yīng)用為解決這些難題提供了很好的方法，是未來(lái)WebGIS一個(gè)重要的發(fā)展方向[12]。
4）基于.NET平臺(tái)的WebGIS模式
NET是一個(gè)建立下一代互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是一種分布式運(yùn)算的框架。它以XML為基礎(chǔ)，以Web服務(wù)為核心，是生成、部署和運(yùn)行Web服務(wù)及應(yīng)用程序的平臺(tái)，解決了當(dāng)今軟件開(kāi)發(fā)中有關(guān)互操作、集成性、異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享等核心問(wèn)題。因此，基于Web Service的GIS系統(tǒng)有望在更高層次上解決目前WebGIS所面臨的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、共享、分布式、互操作及運(yùn)行瓶頸等諸多技術(shù)難題。
5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與WebGIS的結(jié)合
虛擬現(xiàn)實(shí)GIS(VRGIS)是目前GIS發(fā)展的一個(gè)前沿。虛擬GIS就是GIS與虛擬地理環(huán)境 (VR)技術(shù)的結(jié)合[13]。VRGIS 的關(guān)鍵技術(shù)是3D和4D的建模技術(shù)、數(shù)據(jù)模型的研究、海量數(shù)據(jù)的存貯和管理、三維顯示技術(shù)與可視化技術(shù)的集成、面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫(kù)研究及其與三維實(shí)時(shí)顯示技術(shù)的集成等。
6）WebGIS 的大眾化應(yīng)用——無(wú)線GIS
無(wú)線通信技術(shù)、移動(dòng)定位技術(shù)和WebGIS的結(jié)合形成了移動(dòng)GIS和無(wú)線定位服務(wù)。它一方面可以使GIS用戶隨時(shí)方便雙向互動(dòng)地獲取網(wǎng)絡(luò)提供的各種地理信息服務(wù)，另一方面可以使地理信息隨時(shí)隨地地為任何人、任何事進(jìn)行服務(wù)。目前，無(wú)線GIS的關(guān)鍵技術(shù)是移動(dòng)存貯設(shè)備、實(shí)時(shí)性GPS和GSM集成等[14]。
7）基于網(wǎng)格計(jì)算的新一代WebGIS
網(wǎng)格計(jì)算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)把地理上分布的各種計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等集成在一起?；诰W(wǎng)格計(jì)算的GIS平臺(tái)，能夠分布式、協(xié)作化和智能化地處理地理信息，特別適合用于解決涉及大量空間分析的問(wèn)題，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空間信息的網(wǎng)格化[15]。
8）GIS 的更高層次——數(shù)字地球
數(shù)字地球是指以地球?yàn)閷?duì)象，以地理空間為主線，將信息組織起來(lái)以實(shí)現(xiàn)地球數(shù)字化或信息化的復(fù)雜系統(tǒng)。數(shù)字地球具有空間化、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化等特征，它為人類提供了一種全新認(rèn)識(shí)地球的方式。
9）網(wǎng)絡(luò)三維可視化
在WebGIS中，結(jié)合三維可視化技術(shù)，完全再現(xiàn)地理環(huán)境的真實(shí)情況，把所有管理對(duì)象都置于一個(gè)真實(shí)的三維世界里，真正做到了管理意義上的“所見(jiàn)即所得”。
6 結(jié)語(yǔ)
隨著信息社會(huì)的到來(lái)，WebGIS的應(yīng)用涉及軍事、教育、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，而且將滲透到城市建設(shè)和管理中的方方面面，未來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)大。WebGIS為傳統(tǒng)的GIS發(fā)展提供新機(jī)遇，隨著技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)放、分布式、全球化、大眾化的WebGIS將會(huì)得到實(shí)現(xiàn)。
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隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市交通多元化進(jìn)程加快，私人汽車不斷膨脹，出租車大量增加。機(jī)動(dòng)車的快速增長(zhǎng)給城市道路交通和停車帶來(lái)巨大壓力，造成交通擁擠、交通事故頻發(fā)，交通環(huán)境惡化。盡管相關(guān)部門投入大量資金對(duì)城市道路及其配套設(shè)施進(jìn)行改造和擴(kuò)建，在某種程度上緩解了交通的壓力。但實(shí)踐表明不斷的拓寬路面用來(lái)適應(yīng)交通發(fā)展需要并不是長(zhǎng)久之計(jì)。交管部門已認(rèn)識(shí)到在城市建成區(qū)難以通過(guò)大幅度擴(kuò)大道路提高通行能力的現(xiàn)實(shí)條件下，運(yùn)用ITS解決城市交通問(wèn)題不失為一個(gè)有效手段。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)從交通管理工作的整體出發(fā),建成以一套基于網(wǎng)絡(luò)的、實(shí)時(shí)性的、可視化的交通管理地理信息系統(tǒng),綜合集成現(xiàn)有的流量檢測(cè)、電視監(jiān)控、交通控制信號(hào)、122接處警、事故分析、警車GPS系統(tǒng),可以對(duì)警力分布、交通標(biāo)志、停車場(chǎng)位置等數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理,實(shí)現(xiàn)圖形化信息的編輯、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析功能,為各級(jí)交通指揮人員提供交通決策信息,實(shí)現(xiàn)交通地理數(shù)據(jù)的共享,也為交通地理數(shù)據(jù)的更新提供一個(gè)平臺(tái)。開(kāi)發(fā)方式選取目前GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)一般采取以下三種方式：1）獨(dú)立開(kāi)發(fā)：指不依賴任何GIS工具軟件，獨(dú)立進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。2）單純的二次開(kāi)發(fā)：指完全借助于GIS工具軟件提供的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。3）集成二次開(kāi)發(fā)：指利用GIS工具軟件實(shí)現(xiàn)GIS基本功能，以通用編程軟件尤其是面向?qū)ο蟮目梢暬_(kāi)發(fā)工具為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行兩者的集成二次開(kāi)發(fā)。下面通過(guò)圖表對(duì)三種開(kāi)發(fā)方式進(jìn)行比較，如表1。通過(guò)比較，我們選用集成二次開(kāi)發(fā)的方式進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，盡管前期購(gòu)買GIS工具軟件和可視化編程軟件投入較大，但對(duì)整個(gè)開(kāi)發(fā)而言還是值得的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)城市交通管理地理信息系統(tǒng)是基于交通地圖（電子地圖）建立的交通道路、設(shè)施、信號(hào)等及其相關(guān)指標(biāo)建立的多媒體信息系統(tǒng)，主要是為交通指揮、交通規(guī)劃、交通建設(shè)、交通疏導(dǎo)管理的組織與指揮等提供直觀的準(zhǔn)確的信息，為指揮者決策提供科學(xué)的依據(jù)，是交通信號(hào)控制、電視監(jiān)控、交通誘導(dǎo)等系統(tǒng)的集成平臺(tái)。根據(jù)系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)及對(duì)用戶需求的分析，將整個(gè)系統(tǒng)分為5大功能子系統(tǒng)，系統(tǒng)管理、系統(tǒng)維護(hù)、圖形操作、查詢統(tǒng)計(jì)、決策支持。系統(tǒng)功能組成圖如圖1。具體我們可以將系統(tǒng)劃分為四大部分（前端采集、信息通訊、決策支撐、系統(tǒng)輸出），各部分互為聯(lián)系、相互作用。圖2給出了系統(tǒng)構(gòu)建的框架。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)組織與管理交通信息是地理信息系統(tǒng)的核心資源，也是交通地理信息系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)。如何合理的組織與管理交通信息是交通地理信息系統(tǒng)建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。交通信息種類繁多，如：道路網(wǎng)信息、交通管制信息、警力分布信息、路口及信號(hào)燈分布信息、電視監(jiān)控分布信息、誘導(dǎo)屏分布信息、電子警察分布信息、公交線路信息、緊急救援部門分布信息、大型交通流集散場(chǎng)地分布信息等；且信息來(lái)源廣泛,獲取手段豐富，如：交通控制系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、誘導(dǎo)系統(tǒng)等等；此外由于交通本身所具有的動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性使得交通數(shù)據(jù)管理與其他GIS應(yīng)用有很大的差異。本系統(tǒng)通過(guò)引入基于特征的城市交通網(wǎng)絡(luò)非平面數(shù)據(jù)模型。把道路等作為有特征的對(duì)象;引入了車道的概念,以車道作為道路組成的基本單位；引入高程z,使對(duì)道路的描述不再是平面的，很好的解決了基于專題地理分層的空間數(shù)據(jù)模型和基于平面強(qiáng)化的空間數(shù)據(jù)模型存在的不足。同時(shí)采用線性量測(cè)系統(tǒng)，引入動(dòng)態(tài)分段的概念，對(duì)交通特征和交通事件進(jìn)行描述。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)分開(kāi)，通過(guò)關(guān)鍵字段建立兩者之間的關(guān)聯(lián)，從而為系統(tǒng)管理提供更大的靈活性，更好的發(fā)揮兩者各自的特點(diǎn)。系統(tǒng)安全系統(tǒng)安全是GIS建設(shè)中的一個(gè)核心問(wèn)題，一般由物理安全、邏輯安全和安全管理三個(gè)方面組成。物理安全主要涉及關(guān)鍵硬件設(shè)備的安全和信息儲(chǔ)存地點(diǎn)的安全等內(nèi)容;邏輯安全主要指訪問(wèn)控制和數(shù)據(jù)完整性方面的問(wèn)題；而安全管理則包括人員安全管理政策和組織安全管理制度等問(wèn)題。從邏輯安全角度來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)從兩方面入手，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。首先從數(shù)據(jù)輸入來(lái)看，系統(tǒng)采用嚴(yán)格的數(shù)據(jù)檢查機(jī)制，保證輸入數(shù)據(jù)的正確性和完整性；其次從系統(tǒng)訪問(wèn)來(lái)看，系統(tǒng)將用戶權(quán)限細(xì)分為功能訪問(wèn)權(quán)限和數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限，就是說(shuō)特定的權(quán)限只能訪問(wèn)特定的功能和操作特定的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)集成城市交通管理地理信息系統(tǒng)是以系統(tǒng)工程原理為基礎(chǔ)，以GIS為支撐，以監(jiān)控系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)的信息集成平臺(tái)。這種集成不是簡(jiǎn)單的連接或數(shù)據(jù)交換，而是在經(jīng)過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，分析原單元系統(tǒng)的作用和相互關(guān)系并進(jìn)行優(yōu)化重組后實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)利用GIS技術(shù)將電視監(jiān)控、交通控制信號(hào)、122接處警、警車GPS定位等的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息、警力分布、交通標(biāo)志等數(shù)據(jù)采集起來(lái)，進(jìn)行綜合分析處理后，為交管部門快速有效的提供輔助決策并可通過(guò)信息的方式，向公眾提供全方位的交通信息服務(wù)。區(qū)域控制和誘導(dǎo)系統(tǒng)與GIS集成交通信號(hào)控制系統(tǒng)是城市交通指揮中心建設(shè)的核心，它采用西班牙的MOT系統(tǒng),由中心控制主機(jī)、區(qū)域控制器、路口設(shè)備三級(jí)構(gòu)成，對(duì)漢口中心城區(qū)129個(gè)路口進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，可對(duì)控制范圍內(nèi)的交通參數(shù)進(jìn)行采集、分析和顯示，同時(shí)對(duì)控制路口的周期、綠信比、相位差進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)子區(qū)域的協(xié)調(diào)控制或綠波控制。交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是智能運(yùn)輸系統(tǒng)ITS研究的一個(gè)重要方面，它的目的是通過(guò)引導(dǎo)車輛選擇正確的路徑,從而緩解交通擁擠,使道路網(wǎng)的交通流量均勻,最大限度地提高道路網(wǎng)的通行能力。區(qū)域控制系統(tǒng)獲取路網(wǎng)交通流量數(shù)據(jù)，將堵塞信息發(fā)送給誘導(dǎo)系統(tǒng)，誘導(dǎo)系統(tǒng)將信息對(duì)外。GIS則可以獲取誘導(dǎo)屏上的動(dòng)態(tài)顯示信息和路網(wǎng)交通流量信息，為交通決策提供輔助。圖3為三者的集成框架。CCTV和區(qū)域控制與GIS集成交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是了解全市交通狀況和治安狀況的窗口，是公安交通指揮系統(tǒng)不可缺少的子系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。通過(guò)將三者集成，我們可以在GIS地圖中確定任意CCTV攝像機(jī)的位置，同時(shí)可以通過(guò)這些選中設(shè)備觀看它們的視頻圖像；同時(shí)區(qū)域控制系統(tǒng)可以將擁堵警報(bào)發(fā)送到視頻矩陣并將攝像機(jī)自動(dòng)定位指向擁堵位置，在選中的監(jiān)視器中進(jìn)行顯示。集成原理如圖4。
交通管理地理信息系統(tǒng)應(yīng)用——武漢市交通管理監(jiān)控地理信息系統(tǒng)
武漢市交通管理地理信息系統(tǒng)是交通信號(hào)控制、電視監(jiān)控、交通誘導(dǎo)等系統(tǒng)的集成平臺(tái)。通過(guò)交通管理地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)信息資源的整合和共享，同時(shí)為各系統(tǒng)提供了顯示、控制和查詢的專用圖層。系統(tǒng)還包含了城市交通管理所需的各種基礎(chǔ)信息，并提供了這些信息的查詢、分析、顯示、輸出等功能。系統(tǒng)主界面武漢市交通管理地理信息系統(tǒng)按照由低到高的原則將用戶權(quán)限分為四種：普通用戶，數(shù)據(jù)管理員，系統(tǒng)維護(hù)員，系統(tǒng)管理員。高級(jí)用戶兼有低級(jí)用戶的功能，同一級(jí)別用戶由于管理員分配不同功能上也可能存在差異，管理員具有系統(tǒng)所有功能，且只有一個(gè)。圖5顯示的是普通用戶權(quán)限下的操作主界面。圖6是數(shù)據(jù)管理員權(quán)限下的操作界面。系統(tǒng)輸出研究交通事故多發(fā)地點(diǎn)（黑點(diǎn)、黑段），對(duì)于加強(qiáng)交通管理、預(yù)防交通事故的發(fā)生，具有十分重要的意義。圖7給出了交通事故黑點(diǎn)的操作界面。城市交通的信息化管理的目的是為了服務(wù)于廣大市民,因此交通地理信息系統(tǒng)的功能不僅是為政府和管理者提供信息決策支持和管理規(guī)劃,同時(shí)也應(yīng)該具有為廣大市民提供交通信息、出行指導(dǎo)的功能。乘公共交通系統(tǒng)工具出行的市民可以通過(guò)交通地理信息系統(tǒng)了解如何乘車才能最快或最經(jīng)濟(jì)地到達(dá)目的地;自己駕車的市民在出行前知道當(dāng)時(shí)的路面交通狀況如何,從而選擇一條節(jié)省時(shí)間的最佳路線。圖8顯示了如何通過(guò)獲取兩點(diǎn)間的最短路徑。
關(guān)鍵詞：GIS系統(tǒng)；物流運(yùn)輸；路徑問(wèn)題
1 選題背景和研究意義
運(yùn)輸物流是現(xiàn)代商品流通環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)行業(yè)，對(duì)商品流通體系，甚至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)都有著舉足輕重的意義。隨著運(yùn)輸物流業(yè)的發(fā)展，人流、物流、資金流、信息流等生產(chǎn)要素將會(huì)加速發(fā)展，特別是信息流的提速，對(duì)物流運(yùn)輸企業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)影響。實(shí)際上就是利用信息對(duì)供應(yīng)鏈上所有企業(yè)的計(jì)劃、協(xié)調(diào)、服務(wù)和控制等活動(dòng)進(jìn)行更有效地精細(xì)化管理，由物流信息的功能，使得物流信息在整個(gè)運(yùn)輸企業(yè)中占有越來(lái)越重要的地位。信息是現(xiàn)代運(yùn)輸物流的靈魂，在物流各環(huán)節(jié)中綜合應(yīng)用，是現(xiàn)代運(yùn)輸物流區(qū)別傳統(tǒng)運(yùn)輸物流的根本標(biāo)志，是物流技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域。以信息技術(shù)為核心，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）等信息技術(shù)，對(duì)物流的發(fā)展將產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
GIS系統(tǒng)是對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)的收集、管理、分析顯示等功能為用戶進(jìn)行控制、路徑規(guī)劃、提供決策實(shí)現(xiàn)了有效途徑，以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)作為框架，區(qū)域內(nèi)物流數(shù)據(jù)在空間上得到集成，不同區(qū)域的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫對(duì)接，從而保證決策依據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性?；A(chǔ)地理信息與物流業(yè)的專題信息有機(jī)結(jié)合將完善物流信息系統(tǒng)的決策功能，對(duì)物流過(guò)程的全面控制和管理，滿足物流業(yè)對(duì)基礎(chǔ)地理信息的急迫需求[1]。
2 GIS系統(tǒng)在運(yùn)輸物流信息管理過(guò)程的應(yīng)用
地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，GIS）是集地理學(xué)、計(jì)算機(jī)、地圖學(xué)、衛(wèi)星遙感技術(shù)于一體的信息系統(tǒng)，又稱為“資源與環(huán)境信息管理系統(tǒng)”，是一種特殊的空間信息系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)硬件、軟件的支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（含大氣層）的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、儲(chǔ)存、管理、模擬顯示的技術(shù)系統(tǒng)。在運(yùn)輸過(guò)程中GIS信息管理系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)時(shí)間和空間具有離散性的缺陷，也可以利用GIS系統(tǒng)的運(yùn)算能力，整合客戶數(shù)據(jù)資源，結(jié)合智能化來(lái)提高運(yùn)輸物流業(yè)的決策效率。
GIS應(yīng)用于物流操作的過(guò)程中，對(duì)車輛運(yùn)輸路線的設(shè)定、調(diào)度方面起到了信息的查詢、分析和決策的重要作用。在運(yùn)輸管理方面提供了問(wèn)題解決、模型建立等措施。目前發(fā)達(dá)國(guó)家已研發(fā)出借用GIS系統(tǒng)平臺(tái)為物流運(yùn)輸企業(yè)提供專業(yè)的分析軟件，一套分析軟件包括車輛路線模型（最短路徑模型）、設(shè)施定位模型、監(jiān)測(cè)控制模型等。因此，加大對(duì)GIS系統(tǒng)在物流運(yùn)輸信息管理過(guò)程中的推廣，對(duì)物流企業(yè)管理實(shí)現(xiàn)智能化，降低運(yùn)輸成本，提高效率是至關(guān)重要的。
2.1 最短路徑模型
目前GIS系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)集成了最短路徑分析模塊[5]。假設(shè)需要解決由一個(gè)起點(diǎn)到達(dá)多個(gè)終點(diǎn)的貨物，在運(yùn)輸途中如何控制物流運(yùn)輸費(fèi)用，又能保證服務(wù)的質(zhì)量，包括決定使用多少臺(tái)車，每臺(tái)車的具體路線最短等詳細(xì)的問(wèn)題。同時(shí)也可以根據(jù)車輛的載重量、客戶的分布范圍、路線的交通狀況等因素設(shè)定限制條件進(jìn)行計(jì)算，得出一個(gè)最優(yōu)的運(yùn)營(yíng)方案。結(jié)合GIS所采集到的數(shù)據(jù)對(duì)公司的運(yùn)輸線路進(jìn)行優(yōu)化，以尋求最短路徑為目標(biāo)的路徑規(guī)劃模型。
2.2 設(shè)施定位模型
用于確定一個(gè)或多個(gè)倉(cāng)庫(kù)設(shè)施的具置模型[2]。在物流行業(yè)中，倉(cāng)庫(kù)和運(yùn)輸線路構(gòu)建了整個(gè)物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，倉(cāng)庫(kù)處于運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)間決定著線路，根據(jù)供求貨量的實(shí)際結(jié)合最優(yōu)成本等原則，在既定范圍內(nèi)要設(shè)立多少個(gè)倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)的具體選址，以及相互間的關(guān)系等諸多問(wèn)題。在實(shí)際過(guò)程中，利用此模型就能很容易解決此類問(wèn)題。
2.3 監(jiān)測(cè)控制模型
經(jīng)過(guò)GPS全球定位系統(tǒng)，將信號(hào)傳送到車輛信息控制中心。由差分技術(shù)運(yùn)算出車輛的大概位置信息，然后由GIS系統(tǒng)將位置信號(hào)用地圖形式顯示出來(lái)，這樣客戶、物流企業(yè)就可以及時(shí)了解車輛的運(yùn)行狀況，讓不同地點(diǎn)的流動(dòng)車輛變得透明可控。還能發(fā)送指令遠(yuǎn)程控制車輛，對(duì)行駛進(jìn)行限速監(jiān)督、路線偏移提醒、疲勞駕駛預(yù)警、危險(xiǎn)路段提示、緊急情況報(bào)警、求助信息發(fā)送等安全管理保障駕駛員、貨物、車輛及客戶財(cái)產(chǎn)安全。
3 GIS系統(tǒng)對(duì)物流管理信息系統(tǒng)支持的瓶頸
GIS信息系統(tǒng)技術(shù)與物流管理的集成，是對(duì)物流運(yùn)輸管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)；信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；信息提取和顯示以及應(yīng)用分析等幾個(gè)主要的階段；其技術(shù)瓶頸就是在于對(duì)數(shù)據(jù)和功能的集成。其獨(dú)特之處就在于它對(duì)地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能、強(qiáng)大的圖形處理和表達(dá)、空間模擬和決策支持等，可產(chǎn)生常規(guī)方法難以獲得的重要信息，這是GIS系統(tǒng)應(yīng)用的主要貢獻(xiàn)。
對(duì)數(shù)據(jù)和應(yīng)用功能的集成，其核心問(wèn)題就是對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。首先需要對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)劃分為同構(gòu)數(shù)據(jù)，如基于中介數(shù)據(jù)（Metadata）的系統(tǒng)集成，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理的集成等；或者將異構(gòu)數(shù)據(jù)規(guī)劃為同構(gòu)的過(guò)渡數(shù)據(jù)[4]，如基于結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（SQL）的集成，目的是在于形成的數(shù)據(jù)或過(guò)渡數(shù)據(jù)可以直接被系統(tǒng)所使用。常用的方式就是針對(duì)RDBMS的集成，利用標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與管理系統(tǒng)的分離，Oracle、DB2、INFONMIX等數(shù)據(jù)庫(kù)均能支持上述操作。
4 結(jié)束語(yǔ)
目前我國(guó)物流應(yīng)用管理軟件主要是集中于兩種開(kāi)發(fā)途徑[3]：一是利用國(guó)外已成熟的GIS技術(shù)再次進(jìn)行系統(tǒng)完善的開(kāi)發(fā)，這是目前我國(guó)物流行業(yè)信息化管理主要采的一途徑；二是針對(duì)客戶在具體應(yīng)用中存在的問(wèn)題來(lái)開(kāi)發(fā)與之相匹配的管理系統(tǒng)，但由于后者由于成本高、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，并且還存在系統(tǒng)的安全性、靈活性、可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題，導(dǎo)致物流市場(chǎng)運(yùn)輸企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的比較少。
隨著技術(shù)的成熟，運(yùn)輸業(yè)的發(fā)達(dá)，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的繁榮，上述問(wèn)題有望在不久將來(lái)都能得到解決。而且隨著市場(chǎng)的發(fā)展，GIS信息技術(shù)的推廣，必將是提升物流企業(yè)的信息化程度，使日常運(yùn)營(yíng)職能常態(tài)化，這不僅提高企業(yè)的運(yùn)作效率，也提升了企業(yè)形象，為爭(zhēng)取潛在的客戶市場(chǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】總圖；共享平臺(tái)；土地信息管理
一、引言
目前，許多大型鋼鐵企業(yè)都已經(jīng)建設(shè)了地理信息系統(tǒng)（GIS）系統(tǒng)，并取得了一定成果。攀鋼集團(tuán)依托攀西地區(qū)豐富的釩鈦磁鐵礦資源優(yōu)勢(shì)，依靠自主創(chuàng)新推動(dòng)鋼鐵釩鈦產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，通過(guò)一期、二期以及三期工程建設(shè)及近年來(lái)的技術(shù)改造和資本運(yùn)營(yíng)，生產(chǎn)規(guī)模和管理水平在不斷發(fā)展，對(duì)地理信息系統(tǒng)的管理方式已經(jīng)不能滿足管理上的要求。為適應(yīng)管理需要，提升總圖管理水平，提高工程實(shí)施效率，需要通過(guò)攀鋼總圖信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，提高集團(tuán)整體信息化管理水平，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約工程建設(shè)投資、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)、輔助決策、提高生產(chǎn)效率和管理成本的目的。
二、攀鋼總圖管理現(xiàn)狀
由于攀鋼的二、三期工程建設(shè)，弄弄坪工業(yè)片區(qū)地形、地貌發(fā)生了很大變化，目前的總圖管理資料滿足不了使用要求，給總圖管理和項(xiàng)目設(shè)計(jì)帶來(lái)很大不便，同時(shí)因資料不詳?shù)纫蛩兀乖O(shè)計(jì)與現(xiàn)狀不符的問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，所以作為設(shè)計(jì)和管理依據(jù)尚欠準(zhǔn)確，甚至不能用，根本滿足不了公司緊急項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí)間要求，設(shè)計(jì)周期被迫延長(zhǎng)。
現(xiàn)有總圖版與集團(tuán)公司現(xiàn)代化管理要求差距甚遠(yuǎn)，造成投資浪費(fèi)。攀鋼本部建設(shè)以來(lái)，特別是一期建設(shè)受時(shí)代影響，設(shè)計(jì)資料、竣工資料的收集、保存不完整，缺失嚴(yán)重，并且存在施工圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在差異等問(wèn)題，而且地下情況了解不詳細(xì)，使設(shè)計(jì)成果出現(xiàn)偏差，施工時(shí)遇到許多問(wèn)題和困難，造成設(shè)計(jì)、施工被動(dòng)，不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用投入較大。
三、攀鋼總圖管理系統(tǒng)的建設(shè)
（一）基礎(chǔ)工作、數(shù)據(jù)采集
攀鋼自2011年6月開(kāi)始，對(duì)企業(yè)總圖資源逐步進(jìn)行全面勘查、普查，現(xiàn)對(duì)攀鋼現(xiàn)有成存量土地基本完成了地上及地下的建構(gòu)筑物數(shù)據(jù)采集工作，在此基礎(chǔ)上，采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。為攀鋼總圖信息系統(tǒng)的建立做了大量的基礎(chǔ)工作，奠定牢固基礎(chǔ)。
（二）總體目標(biāo)
鑒于當(dāng)前集團(tuán)公司在總圖管理方面的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，本著“高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率”的原則，制定企業(yè)總圖管理的目標(biāo)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，建設(shè)攀鋼集團(tuán)總圖管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全面、有效的管理。攀鋼總圖信息管理系統(tǒng)，將作為對(duì)攀鋼集團(tuán)公司信息化規(guī)劃的補(bǔ)充和完善的一個(gè)子項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)和實(shí)施。系統(tǒng)建設(shè)需要達(dá)到如下目標(biāo)：
1.實(shí)現(xiàn)攀鋼集團(tuán)范圍內(nèi)的總圖數(shù)據(jù)“集中掌控”的管理思想；
2.實(shí)現(xiàn)總圖圖形數(shù)據(jù)和豐富的屬性數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，以改變以往只能通過(guò)簡(jiǎn)單的標(biāo)注文字造成的信息量不足；
3.通過(guò)空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)廠區(qū)總圖數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和數(shù)據(jù)版本的唯一性，改變以往總圖數(shù)據(jù)管理混亂的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)總圖數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理；
4.能夠?qū)崿F(xiàn)攀鋼土地紅線界定范圍內(nèi)的初始登記、變更登記、土地征收、審批、土地權(quán)證、土地資源臺(tái)賬等等。
5.為廠區(qū)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、工程實(shí)施提供現(xiàn)勢(shì)性的高精度的地形、管線數(shù)據(jù)，為攀鋼集團(tuán)可持續(xù)建設(shè)與發(fā)展提供可靠的決策支持信息，力圖使總圖管理形成一個(gè)良性循環(huán)，即：土地界定、科學(xué)的規(guī)劃――工程正確實(shí)施 ――現(xiàn)勢(shì)的總圖信息――科學(xué)的規(guī)劃。
6.通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和信息安全技術(shù)，加速攀鋼的信息化進(jìn)程，提高攀鋼總圖業(yè)務(wù)管理及決策的信息化水平，提升領(lǐng)導(dǎo)的決策能力和決策效率。
（三）系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及攀鋼總圖信息管理系統(tǒng)架構(gòu)，攀鋼總圖信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：
1.數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)攀鋼總圖信息管理系統(tǒng)基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、綜合管線數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)及目錄數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和管理。
2.服務(wù)層：服務(wù)層是一系列服務(wù)的集合，是數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層相互通信的中間層，是應(yīng)用層調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)功能的通道，系統(tǒng)在服務(wù)層定義了大量的數(shù)據(jù)引擎服務(wù)、地形服務(wù)、電子圖服務(wù)、管網(wǎng)服務(wù)等服務(wù)，通過(guò)應(yīng)用服務(wù)層，系統(tǒng)完成對(duì)各類地理信息的共享和，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的處理。
3.應(yīng)用層：應(yīng)用層是基于服務(wù)層建立的專業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。從用戶角度看，可以是一個(gè)傳統(tǒng)意義上的桌面應(yīng)用程序或WEB應(yīng)用程序，用戶通過(guò)應(yīng)用層來(lái)調(diào)用服務(wù)層提供的各種服務(wù)，完成對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的管理和業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)。
（四）攀鋼總圖管理系統(tǒng)建設(shè)
1.總體思路
系統(tǒng)建設(shè)的總體思路是以地理信息共享服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，建設(shè)廠區(qū)數(shù)據(jù)共享服務(wù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，將全攀鋼范圍內(nèi)的地理信息數(shù)據(jù)納入到該平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)管理、空間信息共享、應(yīng)用功能服務(wù)和后臺(tái)日志監(jiān)控，為攀鋼相關(guān)部門提供高效安全的地理信息服務(wù)，為建立其他GIS專題應(yīng)用子系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基本功能。通過(guò)不同系統(tǒng)之間數(shù)字資源的互操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源整合、信息，并對(duì)外提供資源檢索服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源“集中存儲(chǔ)、分布管理、共享交換”的管理理念。
2.建設(shè)內(nèi)容
（1）建立攀鋼地理信息管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范
通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)，建立一套完善的地理信息管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及流程規(guī)范，包括數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)處理入庫(kù)、數(shù)據(jù)更新維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，使攀鋼的地理信息項(xiàng)目建設(shè)成為鋼鐵行業(yè)的樣板工程，達(dá)到以“鋼鐵GIS看攀鋼”的目標(biāo)。
（2）數(shù)據(jù)整理入庫(kù)
在地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)占有非常重要的地位，前期項(xiàng)目需把目前可用的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理入庫(kù)。攀鋼總圖信息系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中涉及多種數(shù)據(jù)種類，包括基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、綜合管線數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地籍信息數(shù)據(jù)、地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)及各類專題數(shù)據(jù)。在前期項(xiàng)目中要完成攀鋼釩弄弄坪主廠區(qū)地上部分總圖數(shù)據(jù)的采集和管網(wǎng)數(shù)據(jù)入庫(kù)。
（3）建立攀鋼地理信息共享服務(wù)平臺(tái)
利用共享服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)用戶、權(quán)限、數(shù)據(jù)服務(wù)、系統(tǒng)監(jiān)控的統(tǒng)一集中管理，用戶統(tǒng)一認(rèn)證；將全攀鋼范圍內(nèi)的地理信息數(shù)據(jù)納入到該平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)管理、空間信息共享、應(yīng)用功能服務(wù)和后臺(tái)日志監(jiān)控，為攀鋼相關(guān)部門提供高效安全的地理信息服務(wù)。攀鋼地理信息服務(wù)平臺(tái)為建立其他GIS專題應(yīng)用子系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基本功能。
共享服務(wù)平臺(tái)具有良好的擴(kuò)展性，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：首先是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)具有擴(kuò)展性，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充；其次是系統(tǒng)功能擴(kuò)展性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的思路，能方便地進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)充；再有是系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展性，系統(tǒng)功能以服務(wù)的形式對(duì)其，其他系統(tǒng)通過(guò)服務(wù)調(diào)用本平臺(tái)的數(shù)據(jù)和功能，快速構(gòu)建滿足自己業(yè)務(wù)需求的應(yīng)用系統(tǒng)。
（4）建立總圖信息管理等子系統(tǒng)
在項(xiàng)目第一階段，基于攀鋼地理信息共享服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)總圖管理子系統(tǒng)。系統(tǒng)具備良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性，并充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，陸續(xù)實(shí)現(xiàn)土地信息管理、交通物流、安全生產(chǎn)、應(yīng)急救災(zāi)等管理子系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化攀鋼的總體建設(shè)目標(biāo)。
四、攀鋼總圖信息管理系統(tǒng)的完善
鑒于前期已開(kāi)發(fā)了攀鋼總圖信息管理系統(tǒng)，為了更科學(xué)、合理地管理和利用測(cè)繪成果，及時(shí)、準(zhǔn)確、安全、方便地位測(cè)繪成果使用者提供服務(wù)，避免重復(fù)測(cè)繪，做到資源和數(shù)據(jù)共享，考慮增加其他各專業(yè)子系統(tǒng)以對(duì)總圖管理系統(tǒng)進(jìn)行完善。
（一）總圖信息系統(tǒng)完善方案
如果另外單獨(dú)開(kāi)發(fā)建設(shè)其他專業(yè)子系統(tǒng)，獨(dú)立維護(hù)各子系統(tǒng)相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)，維護(hù)成本高，與其他各子系統(tǒng)之間以拷貝方式交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的保密性也無(wú)法保障。與此相比，在總圖信息管理系統(tǒng)建設(shè)完成后，利用原有的信息共享平臺(tái)，開(kāi)發(fā)建設(shè)各專業(yè)系統(tǒng)的思路具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.可充分利用原有數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)的重復(fù)采集，節(jié)約費(fèi)用，降低成本。在共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上建設(shè)各子系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各部門原有數(shù)據(jù)的整合與改造，做到數(shù)據(jù)的充分利用和共享。
2.可實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的“共建共享”。在共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上，遵循標(biāo)準(zhǔn)體系框架，各專業(yè)子系統(tǒng)共同建設(shè)，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、共享和各項(xiàng)功能的使用，消除“信息孤島”，為各部門的專業(yè)子系統(tǒng)的建設(shè)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)與服務(wù)。
3.共享平臺(tái)具有用戶權(quán)限控制、資源版權(quán)控制等處理機(jī)制。對(duì)各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的數(shù)字資源系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)對(duì)象、功能結(jié)構(gòu)及其互動(dòng)關(guān)系進(jìn)行融合、類聚和重組，重新組合為一個(gè)新的有機(jī)整體，形成一個(gè)效能更好、效率更高的新的資源體系；資源整合的基礎(chǔ)上通過(guò)信息和檢索服務(wù)，向用戶展示資源信息，方便用戶使用數(shù)字資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源“集中存儲(chǔ)、分布管理、共享交換”的管理理念。
（二）攀鋼土地信息管理系統(tǒng)的建設(shè)
為進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)攀鋼所屬土地承包管理和土地利用現(xiàn)狀管理，應(yīng)開(kāi)展攀鋼土地管理信息系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)。
攀鋼土地信息管理系統(tǒng)由土地信息共享子系統(tǒng)和土地業(yè)務(wù)信息管理子系統(tǒng)組成，其中土地信息共享子系統(tǒng)為土地業(yè)務(wù)信息管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐與服務(wù)支撐，土地業(yè)務(wù)信息管理子系統(tǒng)主要在土地信息共享子系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)與服務(wù)基礎(chǔ)上對(duì)攀鋼的土地進(jìn)行可視化、流程化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化等的管理。
土地信息管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)地籍管理，包括初始登記、變更登記、查詢統(tǒng)計(jì)、圖形編輯和圖形輸出，以及土地征收、審批，供應(yīng)資料信息存儲(chǔ)、查詢，土地開(kāi)發(fā)利用、土地處置和評(píng)估、土地規(guī)劃信息查詢、規(guī)劃成果管理、用地預(yù)審等各種圖檔材料的管理。
五、結(jié)語(yǔ)
隨著信息化建設(shè)的不斷深化，越來(lái)越要求使用現(xiàn)代化的方式來(lái)管理和規(guī)劃廠區(qū)。攀鋼總圖管理系統(tǒng)作為攀鋼集團(tuán)公司信息化規(guī)劃的補(bǔ)充和完善，其建設(shè)將加速攀鋼的信息化進(jìn)程，提高攀鋼總圖業(yè)務(wù)管理及決策的信息化水平，提升領(lǐng)導(dǎo)的決策能力和決策效率。在此基礎(chǔ)上，基于同一個(gè)信息共享平臺(tái)，建設(shè)開(kāi)發(fā)土地管理、工程地質(zhì)等各專業(yè)子系統(tǒng)對(duì)總圖管理進(jìn)行完善，可充分利用原有數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)重復(fù)采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的集中存儲(chǔ)、分布管理和共享交換，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)子系統(tǒng)的共建共享，為各部門的專業(yè)子系統(tǒng)的建設(shè)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)與服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞 新農(nóng)村；規(guī)劃；參與式農(nóng)村評(píng)估；地理信息系統(tǒng)
中圖分類號(hào) F320.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2013）02-0348-03
制定突出地域特色、符合地方實(shí)際、實(shí)施操作性強(qiáng)的建設(shè)規(guī)劃既是推動(dòng)農(nóng)村又好又快發(fā)展的關(guān)鍵，又是推進(jìn)新農(nóng)村科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)[1]。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著參與式發(fā)展理論和實(shí)踐的引入，參與式農(nóng)村評(píng)估（participatory rural appraisal，PRA）作為在農(nóng)村發(fā)展項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)估、驗(yàn)收中常用的農(nóng)村調(diào)查研究方法，被廣泛地運(yùn)用于農(nóng)村規(guī)劃等領(lǐng)域[2-3]。同時(shí)，新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃中所涉及的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、新村建設(shè)等信息具有顯著的空間特性，規(guī)劃必須與實(shí)際的空間地理位置關(guān)聯(lián)。地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）作為對(duì)地球空間數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、存儲(chǔ)、檢索、分析和表達(dá)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以其對(duì)空間信息的準(zhǔn)確辨識(shí)、海量存儲(chǔ)、空間分析等功能，為新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃提供了強(qiáng)有力支撐。以四川雁江省級(jí)新農(nóng)村示范片為例，以參與式農(nóng)村評(píng)估和地理信息系統(tǒng)為工具，介紹規(guī)劃方法和技術(shù)路線，對(duì)半結(jié)構(gòu)式訪談、參與式繪圖、問(wèn)題樹(shù)分析、空間分析、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及三維可視化等進(jìn)行詳細(xì)闡述。
1 研究區(qū)概況與規(guī)劃方法
四川雁江省級(jí)新農(nóng)村示范片是四川首批省級(jí)新農(nóng)村建設(shè)示范片之一，位于四川省資陽(yáng)市雁江區(qū)西北部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)104°38′36″～104°46′32″，北緯30°08′19″～30°12′57″，距資陽(yáng)城區(qū)約5 km。省道106線、沱江及其支流陽(yáng)化河貫穿其中。示范片涉及雁江鎮(zhèn)前進(jìn)村、保和鎮(zhèn)晏家壩村、臨江鎮(zhèn)文昌村等3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的22個(gè)行政村，覆蓋面積60 km2，1.1萬(wàn)余戶，3.5萬(wàn)余人。海拔350～490 m，屬于典型的淺丘帶壩地貌。
該研究主要運(yùn)用PRA中直接觀察法、半結(jié)構(gòu)式訪談、參與式繪圖、問(wèn)題因果分析（問(wèn)題樹(shù)）等方法[4]，同時(shí)通過(guò)GIS實(shí)現(xiàn)PRA信息與區(qū)域信息的交融和集成，進(jìn)而運(yùn)用空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析等功能，對(duì)自然資源、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)、居民點(diǎn)等進(jìn)行定位、定量分析，為規(guī)劃提供翔實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)的決策依據(jù)。新農(nóng)村規(guī)劃技術(shù)路線如圖1所示。
2 前期準(zhǔn)備
2.1 初步調(diào)查與資料收集
收集規(guī)劃區(qū)的自然地理、交通、氣候、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人文等各方面信息。重點(diǎn)收集資源狀況、居民點(diǎn)現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等幾個(gè)方面的信息。盡量收集地形、遙感影像、土地利用現(xiàn)狀等地理信息。
2.2 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備
2.2.1 資料整理與預(yù)處理。利用GIS工具對(duì)地圖進(jìn)行矢量化，構(gòu)建涵蓋規(guī)劃區(qū)行政區(qū)劃、交通、水系、居民點(diǎn)等信息的基礎(chǔ)空間信息框架，并通過(guò)高程線（或點(diǎn)）生成數(shù)字高程模型（DEM）。利用遙感影像解譯（或土地利用現(xiàn)狀圖），將土地利用進(jìn)行分類、測(cè)算，并初步統(tǒng)計(jì)規(guī)劃區(qū)的土地利用狀況，對(duì)土地未來(lái)發(fā)展有總體把握。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合地形地貌和土地利用狀況，用GIS對(duì)規(guī)劃區(qū)進(jìn)行空間辨識(shí)，為確定產(chǎn)業(yè)、民居、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等的用地布局及范圍提供參考依據(jù)，以便詳細(xì)調(diào)查和規(guī)劃過(guò)程中更具針對(duì)性。
2.2.2 基礎(chǔ)圖件與訪談提綱制作。通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理，可以制作區(qū)位圖、土地利用現(xiàn)狀圖等基礎(chǔ)圖件，以便在詳細(xì)調(diào)查中進(jìn)行核實(shí)。同時(shí)，在前期資料收集中，大部分屬于二手資料，且比較籠統(tǒng)，而建設(shè)性規(guī)劃資料應(yīng)盡可能詳細(xì)、準(zhǔn)確[5]。在對(duì)各村、重點(diǎn)企業(yè)、專業(yè)合作組織等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研時(shí)，需要開(kāi)展半結(jié)構(gòu)式訪談等工作，因此要制作訪談提綱，以便資料收集更為客觀、翔實(shí)。內(nèi)容主要包括村詳細(xì)信息、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況、村莊建設(shè)情況。
3 調(diào)查方法
3.1 半結(jié)構(gòu)式訪談
半結(jié)構(gòu)訪談是一種通過(guò)與訪談對(duì)象直接交流而獲得信息的方式，是一種開(kāi)放、交互式的訪談形式[6]。根據(jù)提前擬定的采訪提綱，圍繞資源利用、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、村莊建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等主題，向村干部、村民代表等被采訪者進(jìn)行開(kāi)放式提問(wèn)，充分調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，并整理他們介紹的有關(guān)新農(nóng)村建設(shè)方面的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)以及對(duì)問(wèn)題的看法和愿望，全面獲取農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)、資源狀況、存在問(wèn)題等，為規(guī)劃做充分準(zhǔn)備。
3.2 實(shí)地勘察與參與式繪圖
規(guī)劃區(qū)的空間信息和非空間信息都隨時(shí)間不斷變化，而基礎(chǔ)資料的時(shí)效性不盡一致，因此，需要到實(shí)地驗(yàn)證調(diào)查信息的準(zhǔn)確性。通過(guò)村民參與式繪圖，結(jié)合實(shí)地核對(duì)、GPS現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等方式，在土地利用現(xiàn)狀等事先準(zhǔn)備的基礎(chǔ)圖件上對(duì)基礎(chǔ)資源（土地、森林等）、基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀（道路、交通等）、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀（種植、養(yǎng)殖等）、新村建設(shè)情況等信息進(jìn)行確認(rèn)。還可以標(biāo)出意向性規(guī)劃的重要地物，如：居民點(diǎn)、道路、溝渠、園區(qū)、村委會(huì)、企業(yè)、公共服務(wù)點(diǎn)等。同時(shí)，可以與村民討論關(guān)于利益群體如何利用資源（如權(quán)屬），新農(nóng)村建設(shè)存在題、沖突、機(jī)會(huì)和解決方法等方面的問(wèn)題。
4 調(diào)查結(jié)果分析與輔助規(guī)劃
4.1 PRA調(diào)查結(jié)果及問(wèn)題樹(shù)分析
通過(guò)問(wèn)題樹(shù)方法，對(duì)示范片新農(nóng)村建設(shè)分析。問(wèn)題樹(shù)是按照對(duì)事件的因果關(guān)系，將某一事件的原因逐級(jí)分解的方法[7]。一般從出現(xiàn)的問(wèn)題出發(fā)，追溯引起該問(wèn)題的最原始和最直接的原因。問(wèn)題樹(shù)分析可幫助規(guī)劃組成員和當(dāng)?shù)厝罕姽餐l(fā)現(xiàn)和分析新農(nóng)村建設(shè)中的項(xiàng)目和事件所產(chǎn)生的影響、資源和活動(dòng)的流向，并形象直觀地表達(dá)起因、影響和聯(lián)系。
對(duì)詳細(xì)調(diào)查中當(dāng)?shù)厝罕娖毡榉从车幕A(chǔ)設(shè)施不完善的問(wèn)題，進(jìn)行不同層次的分析。基礎(chǔ)設(shè)施不完善作為示范片新農(nóng)村建設(shè)PRA問(wèn)題識(shí)別中的核心問(wèn)題，主要包含交通、水利、土地、公共服務(wù)等基礎(chǔ)設(shè)施的條件差和不完善。經(jīng)過(guò)與當(dāng)?shù)厝罕姷膹V泛討論，得出問(wèn)題樹(shù)狀圖（圖2）：通過(guò)問(wèn)題的過(guò)渡與演替，可以得出“基礎(chǔ)設(shè)施不完善”與新農(nóng)村建設(shè)方向和項(xiàng)目規(guī)劃存在必然聯(lián)系。示范片通過(guò)科學(xué)布局的產(chǎn)業(yè)和新村建設(shè)項(xiàng)目，并配套完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)發(fā)展與新村建設(shè)之間的良性互動(dòng)。
4.2 地理信息系統(tǒng)輔助分析
4.2.1 坡度、坡向分析。運(yùn)用GIS空間分析功能，可以通過(guò)數(shù)字高程模型對(duì)規(guī)劃區(qū)域坡度、坡向等進(jìn)行分析，以作為用地適宜性評(píng)價(jià)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)定位、新村建設(shè)選址等的重要參考依據(jù)[8]。圖3為坡度圖，分析表明，規(guī)劃區(qū)沿河流（沱江及其支流陽(yáng)化河）坡度較?。?～5°），適合發(fā)展規(guī)?；F(xiàn)代農(nóng)業(yè)，而丘陵區(qū)域地形較為破碎。
4.2.2 規(guī)劃項(xiàng)目影響范圍分析。道路、園區(qū)建設(shè)以及河流整治等重點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)，在規(guī)劃中都應(yīng)進(jìn)行設(shè)施的影響范圍分析。利用GIS的緩沖區(qū)分析功能[9]，可以方便、快速的生成滿足一定條件的影響范圍，輔助民居區(qū)、廊道、園區(qū)等邊界的確定。圖4以道路和河流為例說(shuō)明影響范圍緩沖區(qū)分析。
4.2.3 規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與三維可視化。將詳細(xì)調(diào)查并修改完善的數(shù)據(jù)，利用GIS數(shù)據(jù)建庫(kù)工具，構(gòu)建空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)[10]。數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)主要包括基礎(chǔ)地理信息庫(kù)和規(guī)劃專題數(shù)據(jù)庫(kù)。前者是有關(guān)行政區(qū)劃、地形地貌、交通、水系、居民點(diǎn)、土地利用等基礎(chǔ)空間地理要素和地理框架數(shù)據(jù)；后者是由新農(nóng)村建設(shè)相關(guān)部門提供和規(guī)劃相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、村莊、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等專題數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建以后，規(guī)劃中產(chǎn)業(yè)布局、居民點(diǎn)布局、基礎(chǔ)設(shè)施布局等規(guī)劃指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)可以利用統(tǒng)計(jì)分析功能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取，在很大程度上提高了工作效率。同時(shí)，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化表達(dá)，可以直觀地表達(dá)和展示規(guī)劃區(qū)的基本情況及規(guī)劃項(xiàng)目?jī)?nèi)容，為規(guī)劃組成員與當(dāng)?shù)厝罕娂暗胤讲块T搭建一個(gè)溝通的平臺(tái)，圖5為地理信息三維可視化表達(dá)。
5 規(guī)劃建議
根據(jù)對(duì)示范片地形地貌、資源狀況、存在問(wèn)題等方面的分析，提出以下規(guī)劃建議。一是產(chǎn)業(yè)發(fā)展作支撐。建議構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)集群發(fā)展的格局，在坡度較小、適宜規(guī)?；l(fā)展的地塊建設(shè)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，形成從科技創(chuàng)新到試驗(yàn)示范到規(guī)模生產(chǎn)的園區(qū)體系，以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展來(lái)支撐新農(nóng)村建設(shè)。二是民居建設(shè)需適當(dāng)。根據(jù)淺丘帶壩的地形條件，建議宜聚則聚、宜散則散、產(chǎn)村互動(dòng)，平壩區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊的村相對(duì)集中，可與集鎮(zhèn)建設(shè)相結(jié)合建設(shè)生態(tài)社區(qū)，節(jié)約用地；而對(duì)于淺丘地帶，建設(shè)生態(tài)農(nóng)莊，與生產(chǎn)發(fā)展相結(jié)合；同時(shí)配套建設(shè)公共服務(wù)設(shè)施。三是基礎(chǔ)設(shè)施要互動(dòng)。一方面，先期建設(shè)好示范片內(nèi)重大基礎(chǔ)設(shè)施，為產(chǎn)業(yè)和新村建設(shè)奠定基礎(chǔ)；另一方面，園區(qū)道路、農(nóng)渠、土地整理等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為產(chǎn)業(yè)、新村建設(shè)的配套；設(shè)施與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、設(shè)施與新村建設(shè)協(xié)調(diào)互動(dòng)、相互促進(jìn)。四是景觀生態(tài)求和諧。重點(diǎn)建設(shè)庭院景觀，道路、河流廊道景觀以及園區(qū)防護(hù)景觀。將庭院景觀與生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)相結(jié)合，采用果樹(shù)等進(jìn)行綠化，保持鄉(xiāng)土風(fēng)格；科學(xué)選擇和搭配綠化，尊重水域蜿蜒曲折、自然流線的優(yōu)美形態(tài)；選擇適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)林（果）作為防護(hù)林帶，建設(shè)能夠調(diào)節(jié)小氣候、保持水土、涵養(yǎng)水源、美化環(huán)境的農(nóng)業(yè)園區(qū)防護(hù)林體系。
6 結(jié)語(yǔ)
應(yīng)用PRA和GIS工具進(jìn)行新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃，一方面通過(guò)規(guī)劃人員與當(dāng)?shù)厝罕姷臏贤?，充分調(diào)動(dòng)村民的積極性，進(jìn)而與村民共同分析農(nóng)村發(fā)展中存在的實(shí)際問(wèn)題以及問(wèn)題的內(nèi)在原因，克服“自上而下”式規(guī)劃的缺陷；同時(shí)，準(zhǔn)確定位、快速處理規(guī)劃相關(guān)的空間信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)查詢和空間分析，為規(guī)劃建議的提出提供強(qiáng)有力的信息支撐和科學(xué)的決策依據(jù)，使規(guī)劃方案更符合實(shí)際情況，具有更強(qiáng)的可操作性。
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關(guān)鍵詞：數(shù)字化測(cè)繪；基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)；
引言
由于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的快速發(fā)展，給空間數(shù)據(jù)的獲取和采集帶來(lái)了革命性的變化，同時(shí)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)、測(cè)圖軟件等也得到了迅速的發(fā)展，數(shù)字測(cè)圖日益成為一種重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，許多數(shù)字測(cè)圖的成果又都要求形成數(shù)據(jù)庫(kù)的形式。這樣可以為建設(shè)多尺度、多分辨率、多種類的空間數(shù)據(jù)體系和統(tǒng)一的地理空間數(shù)據(jù)平臺(tái)奠定基礎(chǔ)。
由于目前的測(cè)圖方法和繪圖軟件主要還是面向傳統(tǒng)圖形應(yīng)用，數(shù)字測(cè)圖成果與數(shù)據(jù)要求還存在一定的差距。數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)所提供的電子數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的無(wú)縫接軌是當(dāng)前必需解決的難點(diǎn)問(wèn)題之一。雖然許多測(cè)圖軟件系統(tǒng)正在努力向成圖、建庫(kù)一體化靠攏，但效果不佳。因?yàn)椋壳暗臄?shù)字測(cè)圖理念還是基于實(shí)現(xiàn)圖式所要求的可視化效果為主，只是在要素分層、數(shù)據(jù)編碼等方面給予了一定的重視，對(duì)屬性數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)完整性的認(rèn)識(shí)缺乏足夠的重視。
1 數(shù)字化測(cè)圖的現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法是靠人來(lái)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)、讀數(shù)、記錄，然后將這些數(shù)據(jù)解析到圖紙上。這個(gè)過(guò)程是漫長(zhǎng)的，而現(xiàn)在使用的圖式符號(hào)、制圖指導(dǎo)的可視化、色彩等諸多理論都是在這個(gè)階段形成。
隨著測(cè)繪儀器的進(jìn)步，測(cè)量方法、成圖模式也發(fā)生了根本性的變化。從儀器發(fā)展看，全站儀的出現(xiàn)使測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、自動(dòng)化；從繪圖方式看，傳統(tǒng)的小平板已向內(nèi)、外業(yè)一體化發(fā)展；從測(cè)量方法看，全站儀的采用使得測(cè)區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)和碎部點(diǎn)的精度分布變得更加均勻。概括起來(lái)，數(shù)字化測(cè)圖目前主要存在兩種模式，即電子平板模式和數(shù)字測(cè)記模式。
電子平板模式，在現(xiàn)階段，野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)圖，實(shí)時(shí)成圖。尤其是便攜機(jī)的出現(xiàn)給數(shù)字測(cè)圖提供了發(fā)展機(jī)遇。它利用計(jì)算機(jī)與測(cè)站儀器通訊，動(dòng)態(tài)地獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，在屏幕上即測(cè)即顯，外業(yè)實(shí)時(shí)成圖，實(shí)時(shí)編輯，糾正錯(cuò)誤。該模式能夠在野外比較直觀地生成圖形，大大減輕了內(nèi)業(yè)工作量，同時(shí)繪圖的質(zhì)量也有了較大的提高。它也有一些不足之處，比如加大了外業(yè)的工作量，筆記本電源受時(shí)間限制、容易受天氣影響，測(cè)站缺乏對(duì)鏡站的了解等。近來(lái)出現(xiàn)掌上電腦和嵌入式操作系統(tǒng)，使得鏡站指揮測(cè)站成為可能，該工作模式可把測(cè)站數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通訊的方式傳送到鏡站，然后，由鏡站工作人員根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)地形地物的即測(cè)即繪。
數(shù)字測(cè)記模式，主要是外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)成圖。該模式外業(yè)主要由電子手薄或測(cè)量?jī)x器記錄坐標(biāo)、編碼，同時(shí)人工配合草圖（包括所有的圖形、編碼、屬性注記等內(nèi)容）。然后將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和草圖交由內(nèi)業(yè)，內(nèi)業(yè)人員將數(shù)據(jù)讀出、在計(jì)算機(jī)上展點(diǎn)，依據(jù)草圖將數(shù)據(jù)連接起來(lái)形成圖形。這種測(cè)圖模式比傳統(tǒng)測(cè)圖大大提高了工作效率，但存在兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是草圖和儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，造成外業(yè)返工，主要原因是記錄數(shù)據(jù)的測(cè)站和繪制草圖的移動(dòng)站之間的不協(xié)調(diào)；二是內(nèi)外業(yè)的分工，容易產(chǎn)生對(duì)草圖理解上的差異。另外，該模式下野外數(shù)據(jù)編碼容易出錯(cuò)、草圖繪制的信息量難以滿足內(nèi)業(yè)作圖需要。
這兩種工作模式的共同點(diǎn)就是測(cè)量數(shù)據(jù)和繪制圖形的傳輸介質(zhì)都由紙質(zhì)變成了數(shù)字形式，但繪圖的基本要求還是以傳統(tǒng)的紙質(zhì)繪圖要求為準(zhǔn)，測(cè)繪的本質(zhì)并沒(méi)有發(fā)生根本的變化。主要原因有兩個(gè)，一是野外測(cè)繪的直接需求來(lái)源于傳統(tǒng)的對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的需求；二是對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的檢查和評(píng)定還是以圖式為主要檢查依據(jù)，必須首先按照傳統(tǒng)的繪圖模式完成任務(wù)。雖然從數(shù)據(jù)管理（如分層、編碼等方面）正在逐步向信息化靠攏，但從信息量的獲取角度看，目前的數(shù)字測(cè)圖成果與信息化測(cè)繪之間還有一定的距離。
2 數(shù)字化測(cè)圖與信息化測(cè)繪要求的差異
2.1數(shù)據(jù)的獲取不同
許多數(shù)字測(cè)圖軟件都具有向轉(zhuǎn)出數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的能力，但由于數(shù)據(jù)格式之間的不一致，轉(zhuǎn)換過(guò)程中往往要丟失許多信息，并且轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)編輯工作量非常大。數(shù)據(jù)的獲取與儲(chǔ)存在野外測(cè)量時(shí)，由于受通視、測(cè)點(diǎn)連接次序、分幅等條件的限制，會(huì)造成空間目標(biāo)存諸上的不完整。如道路要素，在信息化要求看來(lái)，是一個(gè)完整的空間實(shí)體，往往使用一個(gè)線實(shí)體來(lái)表示，但所能采集到的地理實(shí)體是離散化的多個(gè)道路邊界實(shí)體。這些圖形實(shí)體轉(zhuǎn)入庫(kù)后處于分段狀態(tài)，沒(méi)有空間目標(biāo)的整體概念。這為建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接、空間信息查詢和分析都帶來(lái)極大的不便。類似的地物表示還有河流，在信息化的要求中，河流需要用一個(gè)面來(lái)表示，但是在實(shí)際測(cè)繪成圖過(guò)程中，往往存在邊界不清的現(xiàn)象，如海域的范圍線、河流入海口的界線等問(wèn)題。
2.2存儲(chǔ)形式不同
在數(shù)字化測(cè)圖和信息化測(cè)繪的目的不同，在存儲(chǔ)形式上也有所不同。測(cè)圖的目的是為了成圖，成圖有圖幅的概念，為了一致性，在測(cè)圖生產(chǎn)管理上，也大多采用圖幅管理的概念，就算是采用數(shù)據(jù)庫(kù)方式的存儲(chǔ)，依然保留著圖幅的痕跡；而信息化測(cè)繪的本質(zhì)是服務(wù)，是為了數(shù)據(jù)的最終其它系統(tǒng)的應(yīng)用最大化，在地物實(shí)體的表示上，存儲(chǔ)上都定位于實(shí)體。如點(diǎn)狀地物雕塑的表示，在成圖時(shí)可能采用多個(gè)線形成一個(gè)組合體表示，信息化測(cè)繪則采用單一的點(diǎn)來(lái)表示雕塑的位置，至于更動(dòng)的其它信息，如雕塑的圖片、作者、創(chuàng)作年份等等采用屬性的方式存儲(chǔ)。
2.3可視化要求不同
數(shù)字化測(cè)圖最終目的是成圖，在成圖的過(guò)程中可以不考慮數(shù)據(jù)的冗余、存儲(chǔ)空間的限制等因素，為了達(dá)到美觀、直觀的效果，可以用線組成一個(gè)符號(hào)快，而直接用點(diǎn)、線、面的分類表示地物實(shí)體，則是信息化存儲(chǔ)的基本要求，信息化測(cè)繪的可視化則是在后續(xù)應(yīng)用中提出的具體要求。為了達(dá)到圖示直觀、表示清晰的目的，國(guó)家地形圖規(guī)范對(duì)地物的表示也有比較具體的要求，如地下室入口、坡向等內(nèi)容都有具體的可視化符號(hào)表示，在信息化過(guò)程中，只要有足夠的實(shí)體類型、性質(zhì)等信息，就有可能通過(guò)實(shí)體之間的邏輯關(guān)系計(jì)算出來(lái)入口方向、坡向等需要用可視化才能表示出來(lái)的內(nèi)容。
2.4屬性要求不同
制圖的核心問(wèn)題是選擇什么樣的地面景觀用于制圖，即內(nèi)容重于技術(shù)。在空間對(duì)象及屬性的選擇上，一般還是按照?qǐng)D式所要求的內(nèi)容進(jìn)行篩選。
屬性數(shù)據(jù)是非空間數(shù)據(jù)，主要表示空間實(shí)體的定性和定量特性。在一般的數(shù)字測(cè)圖軟件中，屬性數(shù)據(jù)是通過(guò)注記或圖形的顏色、線型、大小等的方式來(lái)表達(dá)的，這些內(nèi)容一般直接通過(guò)圖形可視化即可表達(dá)出來(lái)，不需要屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的支持。長(zhǎng)期以來(lái)，采集屬性數(shù)據(jù)也是按照?qǐng)D式要求進(jìn)行。但從建立地理信息系統(tǒng)的角度看，這些屬性數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建立各種統(tǒng)計(jì)、分析模式的需要。比如建筑物屬性數(shù)據(jù)采集，圖式要求標(biāo)注的內(nèi)容也就名稱、材質(zhì)、層數(shù)等，以上數(shù)據(jù)可以圖形或注記的形式表示出來(lái)，但該樓的竣工時(shí)間、結(jié)構(gòu)形式、用途、所屬單位、使用年限等數(shù)據(jù)卻不可能再在圖面上進(jìn)行表示，也是以往測(cè)量工作所忽視的。信息化測(cè)繪的最終目的則不僅僅是測(cè)繪制圖，更多的是為社會(huì)各行各業(yè)提供所需地表的空間位置數(shù)據(jù)，并利用對(duì)客觀真實(shí)世界的各種數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，將地表的情形以真三維、真尺度、真紋理真實(shí)的重建起來(lái)。
目前為數(shù)字化測(cè)繪所建設(shè)的基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫(kù)，同樣也存在這樣的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)組織方面按地形圖規(guī)范組織；數(shù)據(jù)生產(chǎn)維護(hù)方式按照地形圖規(guī)范的圖幅方式管理維護(hù)；數(shù)據(jù)采集種類按地形圖規(guī)范選擇性采集。
3 基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的建設(shè)
3.1 信息化測(cè)繪的目標(biāo)
從數(shù)字地球到基礎(chǔ)地理框架，到基礎(chǔ)地理信息服務(wù)，都要求測(cè)繪向信息化測(cè)繪的轉(zhuǎn)變。信息化測(cè)繪技術(shù)體系主要研究?jī)?nèi)容為從信息獲取、處理、管理到輸出的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)體系，初步建立信息化測(cè)繪技術(shù)服務(wù)體系，基本實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息的快速獲取與更新、智能化處理和一體化管理、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理與分發(fā)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)地理空間信息資源的融合和增值服務(wù)，面向市場(chǎng)，使測(cè)繪信息與技術(shù)產(chǎn)品社會(huì)化，為社會(huì)提供多尺度、多方位、多形式的服務(wù)體系。從產(chǎn)品的管理、生產(chǎn)整個(gè)過(guò)程看，可以分為四個(gè)信息化子模塊，即測(cè)繪產(chǎn)品信息化、生產(chǎn)管理信息化、測(cè)繪服務(wù)信息化、系統(tǒng)維護(hù)信息化，每一個(gè)子模塊各成一個(gè)子系統(tǒng)。
3.2 完善的生產(chǎn)管理系統(tǒng)
基礎(chǔ)地理信息庫(kù)的維護(hù)必有一套完整的生產(chǎn)管理體系，作為對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量、更新周期的保障。信息化的生產(chǎn)管理系統(tǒng)產(chǎn)生的有關(guān)數(shù)據(jù)的信息，就是常說(shuō)的元數(shù)據(jù)信息；同樣根據(jù)基礎(chǔ)信息化測(cè)繪對(duì)基礎(chǔ)地理信息庫(kù)的要求，對(duì)基于元數(shù)據(jù)系統(tǒng)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)也提出了新的要求：
（1）元數(shù)據(jù)管理的基本單元逐漸向自然的基本單元轉(zhuǎn)變，現(xiàn)在多數(shù)以圖幅為基本管理單元，這樣的管理模式，對(duì)基礎(chǔ)地理信息的采集造成的影響就是，地物實(shí)體在圖幅接邊處的非自然斷開(kāi)，人為的造成地物實(shí)體的離散。以自然界線構(gòu)成的范圍作為管理基本單元，可最大限度的保留基礎(chǔ)信息的完整性。
（2）基于實(shí)體的元數(shù)據(jù)信息管理模式，為3G技術(shù)在數(shù)據(jù)維護(hù)提供基礎(chǔ)。通訊技術(shù)進(jìn)入3G時(shí)代，在通訊帶寬上有了一定的保障，在線的數(shù)據(jù)維護(hù)方式也成為了一種可能。
（3）補(bǔ)充、完善元數(shù)據(jù)信息，信息化服務(wù)也要求元數(shù)據(jù)信息的完整，以圖幅為基本單元的管理模式逐漸向自然實(shí)體轉(zhuǎn)變后，元數(shù)據(jù)的描述對(duì)象也從圖幅轉(zhuǎn)變到更加細(xì)化的實(shí)體，但是元數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確、現(xiàn)實(shí)。
（4）網(wǎng)絡(luò)化的地理信息分發(fā)平臺(tái)
信息化測(cè)繪的本質(zhì)是服務(wù)，也是要求測(cè)繪產(chǎn)品、測(cè)繪手段必須隨技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，就像是信息化測(cè)繪時(shí)測(cè)繪科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)一樣。信息化測(cè)繪服務(wù)強(qiáng)調(diào)服務(wù)的實(shí)時(shí)保障、實(shí)時(shí)服務(wù)，除了要求測(cè)繪產(chǎn)品的現(xiàn)勢(shì)性要強(qiáng)，還要求服務(wù)的獲取速度要快。顯然，要做好測(cè)繪服務(wù)，必須借助于網(wǎng)絡(luò)化。信息化測(cè)繪的標(biāo)準(zhǔn)化和元數(shù)據(jù)管理提供了數(shù)據(jù)多源整合的基礎(chǔ)，高帶寬的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為數(shù)據(jù)的分發(fā)服務(wù)提供了傳輸?shù)谋Ｕ稀?/p>
3.3 基礎(chǔ)地理信息庫(kù)為核心產(chǎn)品
從信息化測(cè)繪的目標(biāo)看，四個(gè)信息化模塊中，其中測(cè)繪產(chǎn)品信息化是關(guān)鍵，只有完全信息化的測(cè)繪產(chǎn)品，才能實(shí)現(xiàn)服務(wù)的信息化。信息化測(cè)繪和數(shù)字化測(cè)繪的主題形式，雖然都是“數(shù)字形式”，但是信息化測(cè)繪對(duì)信息的基礎(chǔ)性、現(xiàn)勢(shì)性、完整性等遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于數(shù)字化測(cè)繪的要求，由此決定了基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫(kù)以及采集平臺(tái)進(jìn)行深層次的改造：
（1）數(shù)據(jù)分類的進(jìn)一步科學(xué)和細(xì)化
在改造過(guò)程中，不能僅局限于地形圖規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)著眼于地理信息的基礎(chǔ)性要求，將更廣泛的、基礎(chǔ)的地理定位要素納入測(cè)繪體系。各類數(shù)據(jù)的組織存儲(chǔ)方式，應(yīng)根據(jù)信息化應(yīng)用的需求確定，信息化測(cè)繪服務(wù)的本質(zhì)也要求基礎(chǔ)地理信息庫(kù)的產(chǎn)品具有很強(qiáng)的兼容性。
（2）更新維護(hù)方式的多元化
信息化測(cè)繪對(duì)信息現(xiàn)實(shí)性的高要求，必須使用多元化的維護(hù)方式。
（3）完善從基礎(chǔ)地理信息庫(kù)到基礎(chǔ)地形庫(kù)的符號(hào)化，逐步實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息處理的自動(dòng)化和智能化
在信息化測(cè)繪的體系中，確立的基礎(chǔ)地理信息庫(kù)為核心的地理信息產(chǎn)品，但并不意味著符號(hào)化地形圖產(chǎn)品的消失，作為長(zhǎng)期以來(lái)使用的符號(hào)化地形圖產(chǎn)品依然存在。在基礎(chǔ)地理信息庫(kù)完成維護(hù)后，利用其中需要的部分信息并符號(hào)化，形成多需要、多層次的符號(hào)化產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：3D GIS；SuperMap；三維校園；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
中圖分類號(hào)：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）20-4831-03
Design and Implementation of 3D Digital Campus 3D Based on GIS Technology
YUAN Zhao-feng ，WEI Ao-xue， ZHENG Jia， MU Ming-hui， DING Yan-qing
（Institute of Disaster Prevention disaster information engineering， Hebei 065201，China）
Abstract： The three-dimensional geographic information system （3DGIS） is the GIS spatial query， analysis and decision function and VR （virtual reality） 3D visualization of organic living together， enhance the visual effect of GIS system and 3D spatial analysis ability. Taking the Institute of Disaster Prevention as the research object， the 3D modeling technology， computer network technology， virtual reality technology and software development technology based on HTML+JavaScript， the development environment and SuperMap cloud GIS software development platform， using MVC design patterns and object-oriented development method， realized the 3D campus system of disaster prevention. The system has a 360 degree view three-dimensional scene， 3D measurement， POI query localization function and 3D campus navigation， 3D campus than 2D more visual image， closer to the campus scenery， has a certain application value.
Key words： 3D； GIS； SuperMap； 3D campus； design and Implementation
20世紀(jì)70年代初，二維地理信息系統(tǒng)開(kāi)始起步，至今已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，對(duì)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和GIS應(yīng)用的不斷深入，二維地理信息系統(tǒng)已無(wú)法滿足人們?cè)谀承╊I(lǐng)域的需求，例如：教育、地質(zhì)、氣象、數(shù)字校園、數(shù)字城市等。進(jìn)入二十世紀(jì)90年代后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三維可視化迅猛發(fā)展起來(lái)，為我們建立三維地理信息系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的理論和技術(shù)支持，我們能用三維GIS技術(shù)進(jìn)行三維空間的操作和分析，讓空間對(duì)象真實(shí)、立體的展現(xiàn)在用戶面前。與此同時(shí)，隨著高校擴(kuò)建的步伐不斷加快和國(guó)家擴(kuò)招政策的實(shí)施，高校也面臨著一個(gè)新的發(fā)展，因此，通過(guò)把三維GIS技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字校園中，集成校園導(dǎo)航、校容校貌展示、招生宣傳、校園信息化管理的新一代三維數(shù)字校園系統(tǒng)，將是大勢(shì)所趨，對(duì)學(xué)校的對(duì)外形象宣傳、招生宣傳、信息化管理將產(chǎn)生重要的作用。綜上所述，研究三維數(shù)字校園是非常必要的。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本文以防災(zāi)科技學(xué)院為研究對(duì)象，首先調(diào)研校園的基礎(chǔ)信息，在SuperMap Deskpro中建立空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、對(duì)于校園中所有實(shí)體對(duì)象采用3DMAX軟件建立三維模型，并用SuperMap iServer場(chǎng)景；然后基于三維建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，HTML+JavaScript開(kāi)發(fā)環(huán)境與SuperMap 云GIS軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用MVC設(shè)計(jì)模式和面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)方法進(jìn)行系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)功能主要有三維場(chǎng)景瀏覽、三維場(chǎng)景基本操作、對(duì)象選擇查詢、對(duì)象準(zhǔn)確定位、對(duì)象屬性查詢以及顯示、場(chǎng)景導(dǎo)航等功能。下面是系統(tǒng)架構(gòu)圖：
2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
2.1 二三維一體化技術(shù)
隨著3DGIS技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越希望在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)包含二維和三維的功能，就是實(shí)現(xiàn)二三維的一體化技術(shù)。本系統(tǒng)采用了超圖的SuperMap iServer服務(wù)，改服務(wù)是基于跨平臺(tái)GIS內(nèi)核的云GIS應(yīng)用服務(wù)器，具有支持二三維一體化地圖緩存，提供二三維一體化的服務(wù)、管理與聚合功能，提供多層次的擴(kuò)展開(kāi)發(fā)能力，采用面向服務(wù)的地理信息共享方式，用于構(gòu)建SOA應(yīng)用系統(tǒng)和GIS專有云系統(tǒng)。非常適用于智慧城市、智慧校園系統(tǒng)的應(yīng)用。
2.2 緩存技術(shù)
對(duì)于3DGIS系統(tǒng)，如何在短時(shí)間內(nèi)利用現(xiàn)有硬件系統(tǒng)加載大量的三維模型和海量的數(shù)據(jù)是核心問(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)題，本系統(tǒng)中用到了場(chǎng)景緩存這一新技術(shù)，場(chǎng)景緩存是基于整個(gè)場(chǎng)景生成的緩存，通過(guò)一次操作，即可將已經(jīng)加載到場(chǎng)景中的不同類型的數(shù)據(jù)圖層生成不同類型的緩存。系統(tǒng)可以通過(guò)場(chǎng)景的緩存能夠使數(shù)據(jù)在桌面上快速的加載與顯示、使客戶端的更高效瀏覽。但是由于一個(gè)場(chǎng)景緩存只能完成一個(gè)功能，因此在本系統(tǒng)中，為了在實(shí)現(xiàn)3D瀏覽的同時(shí)還能對(duì)地圖進(jìn)行屬性查詢等操作，我們采用同時(shí)2個(gè)場(chǎng)景緩存的技術(shù)解決了以上問(wèn)題。
3 校園空間數(shù)據(jù)庫(kù)及3D建模
3.1 校園空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立
建設(shè)校園空間數(shù)據(jù)庫(kù)，首先要對(duì)校園空間信息建立清晰的模型，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，我們采用面向?qū)ο蟮姆椒▽?duì)建立模型，將校園空間數(shù)據(jù)按其空間特征進(jìn)行分層組織，細(xì)分為點(diǎn)、線、面等實(shí)體類型把與地理空間有關(guān)的對(duì)象抽象為樓房建筑、道路、樹(shù)木、草地和管線等通用概念，具體分析如下：
1） 樓房建筑物：要包括教學(xué)樓、辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓、圖書(shū)館、學(xué)校醫(yī)院、食堂、學(xué)生宿舍、體育場(chǎng)館和公共設(shè)施的位置以及房屋結(jié)構(gòu)等。
2） 樹(shù)木草地：反映校園樹(shù)木、綠地、草坪的種類、分布及覆蓋面積等。
3） 道路：反映校園內(nèi)各主要道路情況，包括道路位置、走向、路面寬度及坡度等。
4） 文字注記：要對(duì)校園內(nèi)的各地理實(shí)體標(biāo)注文字及注記，如樓房名稱、道路名稱等。
經(jīng)過(guò)這樣的數(shù)據(jù)信息劃分，用戶可以根據(jù)關(guān)心的重點(diǎn)不同決定哪些圖層以高亮度顯示并進(jìn)行專門的操作，更加方便了實(shí)際的管理。
3.2 3D模型制作與
在制作本系統(tǒng)時(shí)為了使所有的模型更加逼真，我們通過(guò)拍攝真實(shí)的物體得到圖像經(jīng)過(guò)PS等圖像處理軟件優(yōu)化紋理加工處理后作為紋理貼圖，再使用3DMAX等軟件手工建立目標(biāo)場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)并貼到模型上，然后利用GIS插件導(dǎo)出，再將場(chǎng)景整合到GIS系統(tǒng)中，“圖2”是3DMAX建模過(guò)程。
防災(zāi)科技學(xué)院的場(chǎng)景是建立在三維球體上的一部分，在建立場(chǎng)景時(shí)，考慮到場(chǎng)景的顯示效率和顯示效果，場(chǎng)景當(dāng)中的一些固定且數(shù)量較多的實(shí)物是通過(guò)建立三維符號(hào)來(lái)減少數(shù)據(jù)復(fù)雜程度的，并對(duì)場(chǎng)景當(dāng)中的部分實(shí)物是通過(guò)場(chǎng)景緩存添加的。為了增加場(chǎng)景的真實(shí)性，通過(guò)粒子效果添加噴泉效應(yīng)防災(zāi)科技學(xué)院全景如圖3所示：
4 功能實(shí)現(xiàn)
4.1 定位
根據(jù)SuperMap提供的相機(jī)類，新建一個(gè)實(shí)例camera，設(shè)置camera的經(jīng)緯度和高度值，以及角度值等屬性，利用flyingOperator中的 flyto方法將相機(jī)定位到用戶查詢的對(duì)象的相應(yīng)位置。實(shí)現(xiàn)了用戶的選擇性瀏覽。
4.2 量算
根據(jù)SuperMap封裝好的MeasureDistance和MeasureArea類，新建控件measureDisAction和measureAreaAction，通過(guò)觸發(fā)這兩個(gè)控件中對(duì)應(yīng)的觸發(fā)后事件和結(jié)束后事件完成量算過(guò)程。
4.3 查詢
用戶選擇自己感興趣的建筑對(duì)象后，系統(tǒng)獲取到你選擇的對(duì)象，并將它作為參數(shù)傳入對(duì)應(yīng)的函數(shù)中，我們可以通過(guò)獲取對(duì)象字段的方法，讀取到該對(duì)象屬性表中的所有字段值，然后將這些字段中篩選并顯示在氣泡中，這樣系統(tǒng)將會(huì)顯示出該模型對(duì)應(yīng)實(shí)物的屬性信息，校園中各重要建筑及景點(diǎn)都關(guān)聯(lián)了相應(yīng)的屬性信息，能快速顯示被點(diǎn)擊物的屬性信息，還可以通過(guò)搜索或者選擇建筑的名稱，通過(guò)GetFeature3DsBySQLParameters、GetFeature3DsBySQLService這兩個(gè)類用SQL查詢的原理查找到對(duì)象，從而查找到對(duì)象屬性表中的所有字段，通過(guò)這些字段中的經(jīng)緯度坐標(biāo)對(duì)建筑進(jìn)行定位，建筑名稱進(jìn)行氣泡顯示，這樣就可以實(shí)現(xiàn)定位并查詢建筑物的位置了。
4.4 飛行
三維飛行主要是指指定路線后，能使場(chǎng)景以一定的速度，按照一定的軌跡進(jìn)行飛行模擬，可以起到校園導(dǎo)航的作用，實(shí)現(xiàn)方法是在SuperMap Deskpro中制定好飛行節(jié)點(diǎn)和路線，導(dǎo)出成一個(gè)飛行文件，程序中我們通過(guò)調(diào)用這條飛行路線，獲取到其幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度，相機(jī)方向等，設(shè)置好速度，同樣用flyingOperator中的 flyto方法，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)間的飛行，起到了使用戶能夠更加真實(shí)置身于三維場(chǎng)景中，快速熟悉活動(dòng)路線等作用。
5 總結(jié)
在信息化的發(fā)展和高校擴(kuò)招的需求下，高校建設(shè)和宣傳的壓力在不斷被增大，好的校園建設(shè)是學(xué)院硬件的展現(xiàn)，好的宣傳方式則會(huì)在院校招生工作中起到積極的作用，而集成校園導(dǎo)航、校容校貌展示、招生宣傳、校園信息化管理的新一代三維虛擬校園地理信息系統(tǒng)，將是大勢(shì)所趨，它將校園自然環(huán)境、人文環(huán)境重現(xiàn)在網(wǎng)上，使用戶身臨其境。三維虛擬校園的發(fā)展將會(huì)與“數(shù)字校園”相結(jié)合，在視覺(jué)和功能上滿足院校招生、建設(shè)、宣傳的需要，成為校園門戶網(wǎng)站不可缺少的重要欄目，對(duì)學(xué)校的對(duì)外形象宣傳、招生宣傳、信息化管理將產(chǎn)生重要的作用。
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關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)模型模型層次
中圖分類號(hào)：C922 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
地理信息系統(tǒng)（GIS）從誕生以來(lái)一直是信息科學(xué)中研究與發(fā)展最活躍部分，它在空間信息的采集、建模、數(shù)據(jù)組織、可視化表示和分析等方面取得了大量的研究成果，其中空間信息的數(shù)據(jù)組織和管理是 GIS研究的核心問(wèn)題?？臻g數(shù)據(jù)類型繁多、異常復(fù)雜，組織的好壞和檢索的效率是衡量一種空間數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，對(duì)空間數(shù)據(jù)的處理及空間數(shù)據(jù)模型的研究是GIS 區(qū)別于其他系統(tǒng)的特點(diǎn)之一。
1 空間數(shù)據(jù)模型
數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息的抽象、表示和模擬。 空間數(shù)據(jù)模型就是尋求一種描述地理實(shí)體的有效的數(shù)據(jù)表示方法， 根據(jù)應(yīng)用要求建立實(shí)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和實(shí)體之間的關(guān)系以便于應(yīng)用。目前，在 GIS研究領(lǐng)域中，已提出的空間數(shù)據(jù)模型有柵格模型、矢量模型、柵格-矢量一體化模型和面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷取?/p>
1.1 柵格數(shù)據(jù)模型
柵格數(shù)據(jù)模型是最簡(jiǎn)單、最直觀的一種空間數(shù)據(jù)模型，它將地面劃分為均勻的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格單元由行列號(hào)確定它的位置，且具有表示實(shí)體屬性的類型或值的編碼值。在地理信息系統(tǒng)中，掃描數(shù)字化數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和數(shù)字地面高程數(shù)據(jù) （DTM）等都屬于柵格數(shù)據(jù)。 由于柵格結(jié)構(gòu)中的行列陣的形式很容易為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、操作和顯示，給地理空間數(shù)據(jù)處理帶來(lái)了極大的方便，受到普遍歡迎。 在柵格結(jié)構(gòu)中，每一地塊與一個(gè)柵格像元對(duì)應(yīng)。 不難看出，柵格數(shù)據(jù)是二維表面上地理數(shù)據(jù)的離散量化值， 而每一個(gè)像元大小與它所代表的實(shí)地地塊大小之比就是柵格數(shù)據(jù)的比例尺。
柵格數(shù)據(jù)模型的顯著特點(diǎn)是地圖輸出快， 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，便于面狀數(shù)據(jù)的處理，可以快速獲取大量的數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)模擬方便，多種地圖疊置分析方便，進(jìn)行空間分析比較容易，容易描述邊界復(fù)雜和模糊的地物，特別適合FORTRAN，BASIC等高級(jí)語(yǔ)言作文件和矩陣處理， 這也是柵格結(jié)構(gòu)易被多數(shù)地理信息系統(tǒng)接受的原因之一。它的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、空間位置的精度低、難于建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系、繪圖比較粗糙。
1.2 矢量數(shù)據(jù)模型
矢量模型是用構(gòu)成現(xiàn)實(shí)世界空間目標(biāo)的邊界來(lái)表達(dá)空間實(shí)體，其邊界可以劃分為點(diǎn)、線、面等幾種類型，空間位置用采樣點(diǎn)的空間坐標(biāo)表達(dá)，空間實(shí)體的集合屬性，如線的長(zhǎng)度、區(qū)域間的距離等，均通過(guò)點(diǎn)的空間坐標(biāo)來(lái)計(jì)算。 根據(jù)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)的組織與存儲(chǔ)方式的不同，可以劃分為拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型和非拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型（例如面條模型）。
拓?fù)淠Ｐ褪菍?shí)體間的某些拓?fù)潢P(guān)系和點(diǎn)、線、多邊形直接存貯在表中，沒(méi)有數(shù)據(jù)冗余。 通過(guò)這些表，可以方便地判斷線狀實(shí)體的連通關(guān)系和面狀實(shí)體的鄰接關(guān)系。 該模型在空間數(shù)據(jù)的組織、 拓?fù)淇臻g關(guān)系的表達(dá)、 數(shù)據(jù)模型的拓?fù)湟恢滦詸z驗(yàn)及圖形恢復(fù)等方面具有較強(qiáng)的能力， 因此被廣泛應(yīng)用于 GIS 軟件， 如Arc/Infor等。 但是采用該方法構(gòu)建新的拓?fù)淇臻g關(guān)系時(shí)，所用的時(shí)間量大。
在非拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型如面條模型中，地物用一系列坐標(biāo)串表示， 這種表示記錄了空間實(shí)體的形狀信息，但沒(méi)有考慮空間實(shí)體間的鄰域關(guān)系，相鄰多邊形的公共邊被重復(fù)存儲(chǔ)，其拓?fù)潢P(guān)系信息必須在數(shù)據(jù)文件中通過(guò)搜索所有實(shí)體的信息， 并經(jīng)過(guò)大量計(jì)算才能得出，因此難以有效地進(jìn)行空間分析，但比較適用于制圖系統(tǒng)。
矢量模型的突出優(yōu)點(diǎn)是能完全顯示和表達(dá)點(diǎn)、線、面的空間位置及它們之間的所有關(guān)聯(lián)關(guān)系建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而提高空間網(wǎng)絡(luò)分析的能力，空間位置和輸出圖形的精度高、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量小、容易定義和操作單個(gè)目標(biāo)，能方便地實(shí)行坐標(biāo)變換、距離計(jì)算等。 缺點(diǎn)是缺乏與遙感及數(shù)字地面模型（DEM）直接結(jié)合的能力，邊界復(fù)雜和模糊的事物難以描述，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難于處理多種地圖的疊置分析操作。
1.3 矢量-柵格一體化數(shù)據(jù)模型
從幾何意義上說(shuō)，空間目標(biāo)通常有三種表達(dá)方式：（1）基本參數(shù)表達(dá)。一個(gè)集合目標(biāo)可由一組固定參數(shù)表示，如長(zhǎng)方形由長(zhǎng)和寬兩參數(shù)描述；（2）元件空間填充表達(dá)。 一個(gè)幾何目標(biāo)可以認(rèn)為是由各種不同形狀和大小的簡(jiǎn)單元件組合而成， 例如一棟房子可以由一個(gè)長(zhǎng)方形的方體和四面體的房頂組成；（3）邊界表達(dá)。一個(gè)目標(biāo)由幾種基本的邊界元素即點(diǎn)、線、面組成。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)， 矢量-柵格一體化數(shù)據(jù)模型具有矢量和柵格兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
在基于矢量的GIS系統(tǒng)中， 使用的是邊界表達(dá)方法。 這種矢量結(jié)構(gòu)用一組取樣點(diǎn)坐標(biāo)表達(dá)一條弧線段或一個(gè)多邊形， 這是人們使用地圖引申出來(lái)的習(xí)慣概念，用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，人們可以方便的得到長(zhǎng)度、面積等。在基于柵格的GIS系統(tǒng)中，人們已經(jīng)用元件空間充填表達(dá)面狀地物。對(duì)于線狀地物，以往人們僅使用矢量方法表示。事實(shí)上，如果采用元件空間充填表達(dá)方法表示線性目標(biāo)，就可以將矢量和柵格的概念統(tǒng)一起來(lái)，進(jìn)而形成成矢量-柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
設(shè)在對(duì)一個(gè)線性目標(biāo)數(shù)字化采樣時(shí)， 恰好在所經(jīng)過(guò)的柵格內(nèi)部獲得了取樣點(diǎn)，這樣的取樣數(shù)據(jù)，具有矢量柵格雙重性質(zhì)。一方面，它保留了矢量數(shù)據(jù)的全部特性， 一個(gè)目標(biāo)跟隨了所有的位置信息并能建立拓?fù)潢P(guān)系；另一方面，它建立了路徑柵格與地物的關(guān)系，即路徑上的任意一點(diǎn)都與目標(biāo)直接建立了聯(lián)系。這樣，每個(gè)線性目標(biāo)除記錄原始取樣點(diǎn)外，還記錄所通過(guò)的柵格，每個(gè)面狀地物除記錄它的多邊形周邊以外，還包括中間的面狀柵格。無(wú)論是點(diǎn)狀地物、線性地物、面狀地物，均采用面向目標(biāo)的描述方法，即直接跟隨位置描述信息并進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系說(shuō)明，因此它完全保持矢量的特性，而元件空間填充表達(dá)建立了位置與地物的關(guān)系， 使其具有柵格的性質(zhì)。 這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是矢量-柵格一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，基本上具有兩種數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)。
1.4 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型
面向?qū)ο蟮姆椒ㄆ鹪从诿嫦驅(qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言。他以對(duì)象為最基本的元素來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。 客觀世界由許多具體的事物、抽象的概念、規(guī)則等組成的，可以將任何感興趣的事物、概念都統(tǒng)稱為“對(duì)象”， 面向?qū)ο蠓椒ǖ幕境霭l(fā)點(diǎn)就是盡可能按照人們認(rèn)識(shí)世界的方法和思維方式來(lái)分析和解決問(wèn)題。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的對(duì)象與真實(shí)世界具有一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不需作任何轉(zhuǎn)換，這樣使面向?qū)ο蠓椒ǜ子跒槿藗兯斫狻⒔邮芎驼莆铡?所以，面向?qū)ο蠓椒ㄓ兄鴱V泛的應(yīng)用前景。
面向?qū)ο蟮亩x是指無(wú)論怎樣復(fù)雜的事例都可以準(zhǔn)確地由一個(gè)對(duì)象表示，這個(gè)對(duì)象是一個(gè)包含了數(shù)據(jù)集和操作集的實(shí)體。除數(shù)據(jù)與操作的封裝性以外，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型還涉及到四個(gè)抽象概念：分類、概括、聚集、關(guān)聯(lián)、以及繼承和傳播兩個(gè)語(yǔ)義模型工具。一些學(xué)者在這一領(lǐng)域開(kāi)展了多方面的研究，利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，即把 GIS 要處理的地理目標(biāo)，抽象為不同的對(duì)象，建立各類對(duì)象的聯(lián)系圖，并將各類對(duì)象的屬性與操作封裝在一起。 一般是將地理空間目標(biāo)抽象為結(jié)點(diǎn)、弧段上的內(nèi)點(diǎn)、弧段、點(diǎn)狀地物、線狀地物、面狀地物、復(fù)雜地物、無(wú)拓?fù)潢P(guān)系的面狀地物、地物類、專題層、工作區(qū)、工程等一系列對(duì)象。利用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型可完成三維空間數(shù)據(jù)模型、時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)模型等的初步定義和實(shí)現(xiàn)基于 Internet結(jié)構(gòu)的分布式空間數(shù)據(jù)模型。
面向?qū)ο蟮募夹g(shù)是當(dāng)今信息技術(shù)領(lǐng)域流行的模型和系統(tǒng)構(gòu)造方法，也是當(dāng)前 GIS 研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，它具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
一體化的存儲(chǔ)體系。 所有對(duì)象 、空間和非空間。均存儲(chǔ)于同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
數(shù)據(jù)的錄入和編輯質(zhì)量更加準(zhǔn)確， 有有效的智能規(guī)則約束。
用戶與數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)系更貼近實(shí)際。 邏輯模型與存儲(chǔ)模型的差別縮小， 用戶的注意力將更多地放在數(shù)據(jù)表達(dá)方面。
特征之間存在豐富的上下文約束關(guān)系， 如拓?fù)?、空間和普通關(guān)系。在編輯時(shí)不會(huì)出現(xiàn)違背常理的事發(fā)生。
具有更優(yōu)越和靈活的圖形顯示， 用戶可有效控制顯示行為。
動(dòng)態(tài)過(guò)濾方式顯示圖形。
具有豐富的圖形定義和功能，能精確美化圖形。
能管理特大型數(shù)據(jù)集合，不需要空間分區(qū)。
支持多用戶環(huán)境。
但是在應(yīng)用面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)造 GIS 模型和計(jì)算時(shí)，也存在一些問(wèn)題，表現(xiàn)為：
經(jīng)典的 GIS 空間模型缺乏對(duì) GIS 關(guān)系和空間計(jì)算的總體指導(dǎo)，已有的模型有局限性，思想方法與面向?qū)ο蟮乃枷氩罹噍^大。
面向?qū)ο蠹夹g(shù)的數(shù)據(jù)抽象技術(shù)提供了實(shí)現(xiàn)縱向空間關(guān)系的解算能力，但對(duì)橫向的空間關(guān)系的解算能力較差， 所以即使利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄍ瓿闪薌IS的空間對(duì)象定義，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的分類、聯(lián)合、概括和聚合、類的繼承、封裝、聚集等，在空間關(guān)系的構(gòu)造和空間計(jì)算的模式確定方面仍然缺乏全面指導(dǎo)的面向?qū)ο驡IS空間模型的理論。
基于點(diǎn)、弧段、線、多邊形、復(fù)雜對(duì)象等對(duì)象的定義只能抽取GIS空間現(xiàn)象的一般特征，不能滿足空間現(xiàn)象多變、突變、關(guān)系蘊(yùn)涵復(fù)雜的要求，實(shí)現(xiàn)的空間解算功能有限。
盡管僅有面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ遣粔虻?，?dāng)前，它還不能完全應(yīng)用于GIS中，面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型只是GIS空間數(shù)據(jù)模型的一部分。 但需要強(qiáng)調(diào)的是，面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型給GIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了前所未有的方便與快捷，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法是實(shí)現(xiàn)GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和計(jì)算的重要思想，很多GIS軟件正努力發(fā)展自己的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型。
2 空間數(shù)據(jù)模型的層次
一般而言GIS空間數(shù)據(jù)模型由概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型三個(gè)不同的層次組成，如圖1。所示。 其中，概念數(shù)據(jù)模型是關(guān)于實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系的抽象概念集，邏輯數(shù)據(jù)模型表達(dá)概念模型中實(shí)體及其關(guān)系，而物理數(shù)據(jù)模型則描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理組織、存儲(chǔ)路徑和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，三者間的相互關(guān)系如圖1所示。
2.1 概念數(shù)據(jù)模型
概念數(shù)據(jù)模型是人們對(duì)客觀事實(shí)或現(xiàn)象的一種認(rèn)識(shí)，有時(shí)也稱為語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型。不同的用戶由于在關(guān)心的問(wèn)題、研究對(duì)象、期望的結(jié)果等方面存在著差異，對(duì)同一客觀現(xiàn)象的抽象和描繪會(huì)形成不同的用戶視圖，稱為外模式。GIS概念數(shù)據(jù)模型是考慮用戶需求的內(nèi)容，用統(tǒng)一的語(yǔ)言描述、綜合、集成的用戶視圖。目前存在的概念數(shù)據(jù)模型主要有矢量數(shù)據(jù)模型、 柵格數(shù)據(jù)模型和矢量-柵格一體化數(shù)據(jù)模型。
2.2 邏輯數(shù)據(jù)模型
邏輯數(shù)據(jù)模型將概念數(shù)據(jù)模型確定的空間數(shù)據(jù)庫(kù)信息內(nèi)容，具體地表達(dá)為數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄等之間的關(guān)系，這種表達(dá)有多種不同的實(shí)現(xiàn)方法。常用的邏輯數(shù)據(jù)模型包括層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型以及最近興起的面向目標(biāo)或稱為面向?qū)ο竽Ｐ汀?/p>
2.3 物理數(shù)據(jù)模型
邏輯數(shù)據(jù)模型不涉及底層的物理實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而計(jì)算機(jī)處理的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，必須將邏輯數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為物理數(shù)據(jù)模型，轉(zhuǎn)換要涉及空間數(shù)據(jù)的物理組織、空間存取方法、數(shù)據(jù)庫(kù)總體存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等。其中，空間數(shù)據(jù)存取和查詢及查詢優(yōu)化是目前國(guó)際GIS研究的一個(gè)重要課題。人們目前將空間定位數(shù)據(jù)及其屬性看作多維空間中的點(diǎn)，采用柵格文件系統(tǒng)、KD樹(shù)、四叉樹(shù)、R樹(shù)等多維點(diǎn)索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行索引，但是由于最小邊界局限往往重疊嵌套及空間數(shù)據(jù)具有的復(fù)雜性等，還需要研究在空間數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提高GIS空間數(shù)據(jù)管理的效率。因而，物理數(shù)據(jù)模型是GIS空間數(shù)據(jù)的具體物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程，負(fù)責(zé)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、存取、優(yōu)化等。
3 結(jié) 語(yǔ)
綜上所述，空間數(shù)據(jù)的組織和管理是GIS領(lǐng)域研究的核心問(wèn)題之一，由于各種空間數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的差異， 如何實(shí)現(xiàn)不同空間數(shù)據(jù)庫(kù)之間的互操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，已成為當(dāng)前構(gòu)建大型GIS軟件過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題。
隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展， 地理空間數(shù)據(jù)的新應(yīng)用，空間數(shù)據(jù)量的龐大及空間對(duì)象、空間查詢的復(fù)雜性， 地理信息系統(tǒng)對(duì)空間數(shù)據(jù)模型提出了較高的要求，近來(lái)一些學(xué)者在探索對(duì)象-關(guān)系空間數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο蟮氖噶?柵格一體化空間數(shù)據(jù)管理模式方面取得了較大的進(jìn)展，并在逐步走向?qū)嵱谩?/p>
參考文獻(xiàn)
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