序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇地理信息科學(xué)定義范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

[關(guān)鍵詞] 地理信息系統(tǒng)；集成二次開發(fā)；基礎(chǔ)開發(fā)

1、地理信息系統(tǒng)內(nèi)涵

地理信息系統(tǒng)，是20世紀(jì)60年代創(chuàng)立并發(fā)展起來的新興技術(shù)，英文全稱為為Geographical Information System，簡稱GIS，地理信息系統(tǒng)融合多種學(xué)科，包括地圖學(xué)、遙感學(xué)、測(cè)繪學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等，是現(xiàn)代用來分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)有不同的定義，有的側(cè)重GIS的技術(shù)內(nèi)涵進(jìn)行定義，有的偏重GIS的應(yīng)用功能進(jìn)行定位。比如有的把它定義為對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存貯、提取、分析以及顯示的工具，有的定義為協(xié)助發(fā)展和規(guī)劃，進(jìn)而做出決定的工具，無論側(cè)重哪個(gè)方面，GIS都是利用現(xiàn)代科技手段獲取地球信息，利用數(shù)學(xué)方法完成信息之間的轉(zhuǎn)換、預(yù)測(cè)、驗(yàn)證。這一過程的核心是計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫、地圖可視化和空間分析是基本技術(shù)，地球系統(tǒng)內(nèi)的信息流組成其主要研究內(nèi)容，主要研究和服務(wù)對(duì)象是資源環(huán)境。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)相比，它的顯著優(yōu)勢(shì)是具有處理空間分布數(shù)據(jù)的能力。通過有效結(jié)合屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分析、處理，最后用圖表或曲線形式反映出來，為社會(huì)服務(wù)。

2、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的方式

地理信息系統(tǒng)的開發(fā)方式包括基礎(chǔ)開發(fā)、借助GIS工具進(jìn)行二次開發(fā)和集成二次開發(fā)，在基礎(chǔ)開發(fā)過程中，開發(fā)者不依賴GIS軟件，而是利用程序設(shè)計(jì)語言采集、處理、分析空間數(shù)據(jù)信息，采用相關(guān)算法進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。這種開發(fā)方式可以大大節(jié)省成本，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜需要大量人力物力，并且功能無法與商業(yè)化GIS軟件相比。借助GIS工具進(jìn)行二次開發(fā)，當(dāng)前大多數(shù)軟件商都向開發(fā)者推薦利用GIS軟件開發(fā)宏語言，用戶利用宏語言能夠非常方便地進(jìn)行二次應(yīng)用，但是這種開發(fā)方法的宏語言非常有限。集成二次開發(fā)是利用專業(yè)的GIS工具軟件，實(shí)現(xiàn)GIS的基本功能，利用可視化開發(fā)工具作為開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行二者的集成開發(fā)。目前主要有OLE/DOE技術(shù)和GIS組件技術(shù)。

3、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1應(yīng)用于礦產(chǎn)資源調(diào)查、預(yù)測(cè)。近年來，隨著地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，越來越多地被應(yīng)用到礦產(chǎn)資源的調(diào)查、評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)中，這種應(yīng)用在地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生初期就受到國內(nèi)外找礦工作者的關(guān)注。在礦產(chǎn)勘查階段使用該技術(shù)，能夠幫助找礦工作者準(zhǔn)確快速判斷地形，了解地貌露頭巖組合特性，以及地下構(gòu)造形態(tài)、斷層走向等信息，工作者可以通過掌握這些信息，繪制出常規(guī)測(cè)繪無法達(dá)到地區(qū)的地形圖，如沙漠、高原、戈壁等，對(duì)找礦工作者有很大幫助。

3.2應(yīng)用在城市規(guī)劃和管理領(lǐng)域。城市規(guī)劃和管理涉及的要素非常廣泛，包括人口、交通、環(huán)境、資源、金融、經(jīng)濟(jì)等等，GIS數(shù)據(jù)庫管理可以把這些信息全部納入城市系統(tǒng)，然后進(jìn)行城市多目標(biāo)的開發(fā)規(guī)劃。近年來，GIS技術(shù)在我國取得了非常顯著的成果。北京、上海、天津，深圳等發(fā)達(dá)城市已將建立了相當(dāng)完善的GIS管理系統(tǒng)，還有一批城市如海口、洛陽等地正在積極籌備建設(shè)城市GIS系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)的建設(shè)大大提高了城市的管理水平，促進(jìn)了城市飛速向前發(fā)展。

3.3應(yīng)用在水文和水利領(lǐng)域。GIS技術(shù)可以用來研究河流治理、水污染以及洪水安全保障等方面的問題。GIS技術(shù)有著傳統(tǒng)方法無法企及的優(yōu)越性，不僅速度快而且信息量龐大，并可實(shí)現(xiàn)思維的可視化，通過對(duì)水情、水庫、雨量信息的掌握，可以高效解決水文模型研究中一直存在的數(shù)量不足、信息量單一的問題，大大豐富了水文地質(zhì)的研究領(lǐng)域，提高了水文模型研究的精度。我國的黃土高原小流域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究、黃河三角洲洪水災(zāi)情分析系統(tǒng)研究、黃土高原三川河流區(qū)域治理與開發(fā)信息系統(tǒng)研究等在這方面的應(yīng)用研究比較突出。

3.4在人們生活中的應(yīng)用。近年來，GSM移動(dòng)通信技術(shù)取得了飛速發(fā)展，使得GIS的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到人們的生活中，集成GIS、GPS、GSM技術(shù)已經(jīng)在車輛安全防范系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)得到應(yīng)用。有效地幫助人們反劫防盜，為醫(yī)療救護(hù)提供有效引導(dǎo)，舉個(gè)醫(yī)療救護(hù)方面的實(shí)例，當(dāng)患者向急救中心尋求救助時(shí)，監(jiān)控中心可以通過GIS電子地圖查找患者的具置，同時(shí)搜索最近的急救車進(jìn)行救援，大大提高了救援效率，為患者爭取了寶貴的時(shí)間，當(dāng)患者進(jìn)入救護(hù)車后，監(jiān)控中心利用雙向通話功能，對(duì)救護(hù)車上的施救醫(yī)生進(jìn)行指導(dǎo)，通過GIS的最優(yōu)路徑功能，指引救護(hù)車用最快速度到達(dá)醫(yī)院。患者、家屬、醫(yī)生之間也可以通過GIS，并有效結(jié)合GPS、GSM無線通信和網(wǎng)絡(luò)，可以建立全方位的溝通體系，幫助患者進(jìn)行及時(shí)、有效的治療。如果在車輛移動(dòng)目標(biāo)、重點(diǎn)保護(hù)單位、家居等安裝GPS、GSM無線通信設(shè)備，那么無論我們?cè)谀睦镌诟墒裁词虑椋伎梢酝ㄟ^由GIS、GPS、互聯(lián)網(wǎng)等無線通信技術(shù)組成的綜合服務(wù)系統(tǒng)中獲得幫助和商務(wù)服務(wù)，使我們真正處于全方位、立體的數(shù)字化生活中。

本文主要介紹了地理信息系統(tǒng)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，地理信息系統(tǒng)的發(fā)展速度非常快，應(yīng)用范圍越來越廣泛，并且隨著第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)的發(fā)展空間將進(jìn)一步擴(kuò)展，不僅為人們提供功能更加豐富的服務(wù)平臺(tái)，并且極大地促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃杏元.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2001.

篇(2)

關(guān)鍵詞：移動(dòng)地理信息系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)；GIS；GPS

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)學(xué)科是一門結(jié)合地理信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉型學(xué)科。近年來隨著社會(huì)需求的不斷增加，該學(xué)科發(fā)展迅速，在我們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面都發(fā)揮了巨大的作用。地理信息系統(tǒng)(GIS Geographic Information System)結(jié)合計(jì)算機(jī)、信息科學(xué)和地理科學(xué)的最新成就，在計(jì)算機(jī)軟件和硬件快速發(fā)展的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理、綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供規(guī)劃、管理、決策和研究所需的信息。本文主要研究移動(dòng)地理信息系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境，內(nèi)容包括：嵌入式硬件終端、嵌入式操作系統(tǒng)、系統(tǒng)構(gòu)架和移動(dòng)GIS開發(fā)平臺(tái)。

1嵌入式系統(tǒng)

1.1嵌入式系統(tǒng)的定義

根據(jù)IEEE(國際電機(jī)工程師協(xié)會(huì))的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的裝置”。該定義主要是從應(yīng)用上加以定義的，從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。

目前國內(nèi)一個(gè)被普遍認(rèn)同的定義是：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

這個(gè)定義上，可從幾方面來理解嵌入式系統(tǒng)：

(1)嵌入式系統(tǒng)是和具體的應(yīng)用緊密結(jié)合的，根據(jù)具體的應(yīng)用選擇不同的嵌入式系統(tǒng)組合，以達(dá)到最佳的應(yīng)用效果，把系統(tǒng)各個(gè)部分的作用發(fā)揮到最大限度。這一點(diǎn)正是嵌入式系統(tǒng)的意義所在。

(2)嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物，這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。所以，一個(gè)嵌入式系統(tǒng)如果要在激烈的競(jìng)爭中立于不敗之地，必須有一個(gè)正確的定位。比如著重發(fā)展圖形界面和多任務(wù)管理或是高實(shí)時(shí)性和高可靠性等獨(dú)有的特征。

(3)嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪，提供滿足應(yīng)用系統(tǒng)的所需要的獨(dú)特的應(yīng)用環(huán)境。如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ)平臺(tái)，然后在其上開發(fā)出適應(yīng)各種需要的系統(tǒng)，是一個(gè)比較好的發(fā)展模式。但是由于需求的多樣性，滿足所有應(yīng)用的平臺(tái)是不存在的，目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有很小的微內(nèi)核，大部分功能需要根據(jù)實(shí)際的使用進(jìn)行功能擴(kuò)展或者裁減，但是由于微內(nèi)核的存在，使得這種擴(kuò)展能夠非常順利的進(jìn)行。這就大大的提高了平臺(tái)的適應(yīng)性和開發(fā)的效率。

嵌入式系統(tǒng)應(yīng)具有的特點(diǎn)是：高可靠性；在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下，系統(tǒng)仍然能夠正常工作；許多嵌入式應(yīng)用要求實(shí)時(shí)性，這就要求嵌入式操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)處理能力；嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的更新?lián)Q代也是與具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的；嵌入式系統(tǒng)中的軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性，比較核心的代碼一般都固化在只讀存儲(chǔ)器中或閃存中，也就是說軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)，而不是存儲(chǔ)在磁盤等載體中。

1.2嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)EOS(Embedded Operating System)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度操作，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)；它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及EOS的微型化和專業(yè)化，EOS開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。

目前市場(chǎng)上最常見的嵌入式操作系統(tǒng)有Microsoft公司的 WindowSCE、3Com公司下屬子公司的 PalmOS、開放源代碼的Linux嵌入式系統(tǒng)三種。

2分布式地理信息系統(tǒng)

到目前為止比較常用的GIS解決方案是將所需的各部分集中在一起，例如用戶的桌面系統(tǒng)，仍然是利用GIS解決實(shí)際問題的主要有效方法。但是隨著人們需求的變化，用戶要求更靈活的使用GIS處理遇到的多種問題，隨著網(wǎng)絡(luò)和硬件設(shè)備的快速發(fā)展，分布式GIS應(yīng)運(yùn)而生，可以很好的滿足用戶的需求。

2.1分布式GIS的特點(diǎn)

分布式GIS有四個(gè)重要位置：

(1)用戶位置和界面，在這個(gè)界面上，用戶可以得到并使用由GIS產(chǎn)生的信息用U表示。

(2)用戶訪問的數(shù)據(jù)的位置，用D表示。按傳統(tǒng)的方法，數(shù)據(jù)先要傳到用戶的計(jì)算機(jī)上，然后才能被使用，但是，通過分布式GIS，用戶可以直接從遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫和存儲(chǔ)設(shè)備中訪問數(shù)據(jù)。

(3)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的位置，用P表示。

(4)GIS項(xiàng)目關(guān)注區(qū)域位置或者目標(biāo)的位置，用S表示。所有的GIS項(xiàng)目都要對(duì)區(qū)域進(jìn)行研究，需要獲取研究區(qū)域的數(shù)據(jù)，并利用GIS處理這些數(shù)據(jù)。

在傳統(tǒng)的GIS中，U、D、P三個(gè)位置是相同的，因?yàn)閿?shù)據(jù)及其處理過程都是在用戶桌面上完成的。對(duì)象可能位于世界上的任何位置，這主要取決于具體的項(xiàng)目。但是分布式GIS中D和P并不需要和U相同，并且用戶可能位于對(duì)象區(qū)域S內(nèi)，能夠現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)目標(biāo)對(duì)象。

分布式GIS的關(guān)鍵是互操作標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，它包括：對(duì)GIS數(shù)據(jù)庫中各原型要素(點(diǎn)、線、面等)的相關(guān)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化；用于處理地理要素，并使地理數(shù)據(jù)具有開放式交互格式的地理標(biāo)識(shí)語言，它是XML的一種；并使用戶從遠(yuǎn)程自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)規(guī)范。

2.2分布式GIS的體系結(jié)構(gòu)

分布式GIS客戶端通過TCP/IP連接可將數(shù)據(jù)從服務(wù)器下載到客戶端，完成地圖的編輯、導(dǎo)航、查詢等處理。客戶端具體實(shí)現(xiàn)這種體系結(jié)構(gòu)時(shí)可以采用不同的實(shí)現(xiàn)策略。客戶端主要有胖客戶和瘦客戶兩種類型。

3 GPS定位

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱。全球定位系統(tǒng)是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20余年，耗資200億美元，于1994年全面建成。具有海陸空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)過近十年我國測(cè)繪等部門的使用表明，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn)，成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)測(cè)量、工程變形測(cè)量、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科，取得了好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.1GPS系統(tǒng)組成

GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分—GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分—GPS信號(hào)接收機(jī)。

(1)GPS工作衛(wèi)星及其星座

由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55度，各個(gè)軌道平面間相距60度。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星間的升交角距相差90度，一個(gè)軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。在用GPS信號(hào)導(dǎo)航定位時(shí)，為了了解觀測(cè)站的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。這4顆衛(wèi)星在觀測(cè)過程中的幾何位置分布對(duì)定位精度有一定的影響。對(duì)于某地某時(shí)，甚至不能測(cè)得精確的點(diǎn)位坐標(biāo)，這種時(shí)間段稱為“間隙段”。但這種時(shí)間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位測(cè)量。

GPS衛(wèi)星的核心部件是高精度的時(shí)鐘、導(dǎo)航電文存儲(chǔ)器、雙頻發(fā)射和接收機(jī)以及微處理器。而對(duì)于GPS定位成功的關(guān)鍵在于高穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種高頻率標(biāo)準(zhǔn)由高精度的時(shí)鐘提供。時(shí)鐘由地面站校驗(yàn)，其鐘差、鐘速連同其它信息由地面站注入衛(wèi)星后，再轉(zhuǎn)發(fā)給用戶設(shè)備。

(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)

對(duì)于導(dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)己知點(diǎn)。衛(wèi)星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否工作正常，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定的軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和控制。地面系統(tǒng)的另一個(gè)重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS系統(tǒng)時(shí)間。

(3)GPS信號(hào)接收機(jī)

GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截至角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行交換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)的計(jì)算出測(cè)量站的三維位置。

3.2坐標(biāo)系統(tǒng)

在衛(wèi)星定位中，需要研究建立衛(wèi)星在其軌道上運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，并尋求衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系與地面點(diǎn)所在的坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換。衛(wèi)星定位中常采用空間直角坐標(biāo)系及其相應(yīng)的大地坐標(biāo)系，一般取地球質(zhì)心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)。根據(jù)坐標(biāo)軸指向的不同，有兩類坐標(biāo)系，天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系。地球坐標(biāo)系隨同地球自轉(zhuǎn)，可看作是固定在地球上的坐標(biāo)系，便于描述地面觀測(cè)站的空間位置；天球坐標(biāo)系與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)，便于描述人造地球衛(wèi)星的位置。

4 MapXMobile

MapXMobile是專門為開發(fā)移動(dòng)地理信息系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種工具，它提供了簡單高效的方法，將地圖繪制功能嵌入到手持設(shè)備中。 MapXMobile是一組動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)，通過使用嵌入式VB或VC一開發(fā)環(huán)境，它能夠迅速地與用戶程序相結(jié)合。例如，MapPXMobile向應(yīng)用程序添加強(qiáng)大的地圖繪制功能，可以將數(shù)據(jù)顯示為點(diǎn)、餅狀圖或柱狀圖；通過使用特定的半徑、矩形或特定點(diǎn)的屬性來組織數(shù)據(jù)、執(zhí)行搜索或選擇地圖圖元，以充分發(fā)揮其空間分析功能。

4.1 MapXMobile的主要功能

MapXMobile的主要功能包括：

(l)使用MapXMobile控件。

地理數(shù)據(jù)將以直觀的形式表達(dá)給用戶，通過創(chuàng)建或編輯地圖圖元，在地圖上顯示分析結(jié)果。

(2)繪制專題地圖。

專題地圖是用來分析和表現(xiàn)數(shù)據(jù)的很有用的方法，它將數(shù)據(jù)與地圖上的每個(gè)圖元相關(guān)聯(lián)，然后使用顏色編碼(或其它樣式)來展示數(shù)據(jù)。通過專題地圖的繪制，可以使用顏色編碼、點(diǎn)的密度、單獨(dú)值、分級(jí)符號(hào)、餅狀圖或柱狀圖來表現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)。

(3)逐層細(xì)化地圖制作。

通過簡單的點(diǎn)擊即可查看詳細(xì)數(shù)據(jù)。

(4)數(shù)據(jù)綁定。

地圖和屬性數(shù)據(jù)可以來自在其中嵌入了MapXMobile的容器，MapXMobile還提供了來自各種ODBC數(shù)據(jù)源或DAO數(shù)據(jù)源(例如 MS Access)的數(shù)據(jù)，以及若干不同類型的數(shù)據(jù)源的綁定。

(5)注釋。

提供標(biāo)注，以突出顯示特定數(shù)據(jù)，并通過添加文本、符號(hào)和標(biāo)簽來使地圖便于查詢和理解。

(6)圖層化繪制地圖。

通過顯示和控制地圖圖層，用戶可以自由地設(shè)置圖層的顯示范圍，使其只在地圖的預(yù)設(shè)級(jí)別內(nèi)顯示，還可以使用和創(chuàng)建無縫的地圖圖層以及動(dòng)態(tài)圖層、用戶圖層等。

4.2數(shù)據(jù)組織形式

MapXMobile將其所有基礎(chǔ)信息都以MapInfo表(Table)的形式組織起來。每張表都是一組MapInfo文件，用來在地圖上創(chuàng)建一個(gè)圖層。

所有的MapInfo表都包含一下文件：

.tab：描述MapInfo表的結(jié)構(gòu)，是主要體現(xiàn)數(shù)據(jù)文件格式的文本文件。

.dat：(.mdb、.aid或.dbf)描述表格數(shù)據(jù)。

.map：描述圖形對(duì)象(如果該表沒有任何地圖對(duì)象，則該文件將不存在)。

.id：將數(shù)據(jù)與對(duì)象相鏈接，交叉引用(如果該表沒有任何地圖對(duì)象，則該文件將不存在)。

.ind：索引文件。通過索引文件，可以使用Find對(duì)象搜索地圖元素。

GeoSet是由同一地理區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)MapInfo格式地圖文件 (.tab)組成的數(shù)據(jù)集，因襲命名為GeoSet。GeoSet可以避免在每次使用地圖處理多個(gè)圖層時(shí)，分別打開和顯示這些圖層所造成的時(shí)間消耗。GeoSet的擴(kuò)展名為.gst，.gst是包含有若干元數(shù)據(jù)關(guān)鍵字的文本文件，決定 MapXMobile顯示哪些表以及如何顯示。

在打開一個(gè)GeoSet時(shí)，將自動(dòng)以默認(rèn)方式顯示并打開在該GeoSet中包含的所有文件，并返回所有的地圖圖層和設(shè)置。開發(fā)人員可以更改該默認(rèn)顯示設(shè)置以滿足自身的要求。GeoSet的設(shè)置包括投影方式、自動(dòng)標(biāo)注、縮放圖層以及在打開表時(shí)的可見性。

參考文獻(xiàn)：

[1]余明，艾廷華.地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論[M].北京:清華人學(xué)出版社，2009

篇(3)

【 關(guān)鍵詞 】 地理信息科學(xué)；數(shù)字地球；云計(jì)算；空間計(jì)算；時(shí)空；高性能計(jì)算；地理信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

1 引言

“唯一不變的是變化本身”——肯尼迪。在全球化和人類活動(dòng)地域擴(kuò)張的21世紀(jì)，理解變化變得越來越重要（Brenner 1999； NRC 2009b）。這些變化在一定的空間范圍內(nèi)發(fā)生，這個(gè)范圍可以小到個(gè)人或周圍的小空間，也可以大到整個(gè)地球（Brenner 1999）。我們用時(shí)空維度來更好地記錄空間的相關(guān)變化（Goodchild 1992）。為了理解、保護(hù)和改善我們的生活環(huán)境，人類已經(jīng)積累了約十萬年或更長時(shí)間發(fā)生的變化的寶貴記錄。這些記錄通過各種傳感技術(shù)獲得，這些傳感技術(shù)包括我們?nèi)祟惖囊曈X、觸覺和感覺，以及最近發(fā)展的衛(wèi)星、天文望遠(yuǎn)鏡、原位傳感器和傳感器網(wǎng)（Montgomery and Mundt， 2010）。傳感技術(shù)的進(jìn)步極大地提高了記錄的精度和時(shí)空范圍。總的來說，我們已經(jīng)積累了EB級(jí)的記錄數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)集每天以PB級(jí)的速度在增加（Hey， Tansley and Tolle 2009）。

云計(jì)算的出現(xiàn)為解決地理科學(xué)的挑戰(zhàn)，即能夠靈活訪問廣泛集中的、實(shí)體化的以及負(fù)擔(dān)得起的計(jì)算機(jī)資源，帶來了可能的解決方案（Cui et al.， 2010； Huang et al.， 2010）。21世紀(jì)的地理空間科學(xué)與所描述的密集問題可以受益于最新的云計(jì)算框架，并充分利用時(shí)空原理以優(yōu)化云計(jì)算。要抓住云計(jì)算和地理空間科學(xué)之間的內(nèi)在關(guān)系，我們引入了空間云計(jì)算：a）解決地理空間科學(xué)中的4個(gè)密集問題；b）促進(jìn)實(shí)施和優(yōu)化云計(jì)算匯集、彈性、按需以及其他特點(diǎn)。

2 空間云計(jì)算（Spatial Cloud Computing （SCC））

云計(jì)算正在成為下一代的計(jì)算平臺(tái)，政府機(jī)構(gòu)正在促進(jìn)它的使用以降低啟動(dòng)、維護(hù)和能源消耗成本（Buyya et al.， 2009； Marston et al. 2011）。結(jié)合地理空間科學(xué)，幾個(gè)試驗(yàn)性的云計(jì)算項(xiàng)目正在諸如FGDC、 NOAA和 NASA等聯(lián)邦機(jī)構(gòu)內(nèi)實(shí)施。商業(yè)機(jī)構(gòu)，如微軟、亞馬遜和ESRI正在調(diào)研如何在云計(jì)算環(huán)境中操作地理空間應(yīng)用，了解如何最好地適應(yīng)這個(gè)新的計(jì)算模式。早期的調(diào)研發(fā)現(xiàn)云計(jì)算不僅能夠幫助地理空間科學(xué)，而且能夠采用時(shí)空原理進(jìn)行優(yōu)化以最好地使用分布式計(jì)算資源（Yang et al.， 2011）。地理空間科學(xué)問題具有強(qiáng)時(shí)空約束和原則，能夠通過系統(tǒng)地考慮通用時(shí)空規(guī)則來獲得最好的答案（De Smith 2007； Goodchild 1990； Goodchild et al.， 2007； Yang et al.， 2011b）：1）物理現(xiàn)象是連續(xù)的，數(shù)據(jù)表示在時(shí)空上是離散的；2）物理現(xiàn)象在空間、時(shí)間和時(shí)空關(guān)系上是異構(gòu)的；3）物理現(xiàn)象在局部地理域上是半自治的，并且能夠被分割和合并；4）地理空間科學(xué)和應(yīng)用問題包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算/處理資源、物理現(xiàn)象和用戶的時(shí)空位置；上述四種位置的相互作用隨空間分布強(qiáng)度愈發(fā)復(fù)雜；5）時(shí)空現(xiàn)象越接近越相關(guān)（Tobler' first law of geography）。

一個(gè)支持地理空間科學(xué)的云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)該利用上述時(shí)空原則和限制，以便以一種時(shí)空形式更好地優(yōu)化與使用云計(jì)算，而不是設(shè)置限制條件和重新設(shè)計(jì)應(yīng)用架構(gòu)（Calstroka and Waston 2010）。

時(shí)空云計(jì)算涉及地理空間科學(xué)驅(qū)動(dòng)的計(jì)算規(guī)范，通過將分布式計(jì)算環(huán)境應(yīng)用于地理空間和其他科學(xué)發(fā)現(xiàn)，其能夠被時(shí)空原則所優(yōu)化。

空間云計(jì)算框架包括物理計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、分布在多個(gè)區(qū)域的計(jì)算資源，和用來管理為終端用戶提供服務(wù)的資源的空間云計(jì)算虛擬服務(wù)器。

空間云計(jì)算可以用一個(gè)架構(gòu)來表示，這個(gè)架構(gòu)包含物理計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、分布在多個(gè)區(qū)域的計(jì)算資源，以及一個(gè)管理為終端用戶提供服務(wù)的資源的空間云計(jì)算虛擬服務(wù)器。

空間云計(jì)算環(huán)境的核心組件主要通過結(jié)合時(shí)空原則的SCCM來支持地理空間科學(xué)，以尋求計(jì)算資源的優(yōu)化。基于傳統(tǒng)空間云計(jì)算平臺(tái)和核心GIS功能是能夠?qū)崿F(xiàn)的，例如動(dòng)態(tài)重投影和空間分析。本地用戶和系統(tǒng)管理員通過SCCM管理接口，能夠直接訪問私有云服務(wù)器，云用戶能夠通過空間云門戶訪問云服務(wù)。還需要進(jìn)一步研究IaaS、PaaS、SaaS和DaaS環(huán)境在云計(jì)算與地理信息科學(xué)兩方面可用的一致性。在下一節(jié)中，我們使用四種有代表性的應(yīng)用來說明四種密集的問題。

3 空間云計(jì)算應(yīng)用

為說明云計(jì)算如何能潛在解決四個(gè)密集問題，我們選擇了四個(gè)科學(xué)和應(yīng)用場(chǎng)景來分析這些問題、時(shí)空原則和潛在空間云計(jì)算解決方案間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.1 數(shù)據(jù)密集型

地理空間科學(xué)中的數(shù)據(jù)密集型問題至少可以總結(jié)為三個(gè)方面：1）利用專門的投影和地理坐標(biāo)系統(tǒng)，多維地理空間數(shù)據(jù)在二維以上空間表示；2）諸如衛(wèi)星觀測(cè)、照相獲取、或者模型模擬，會(huì)收集或產(chǎn)生海量多維數(shù)據(jù)；3）數(shù)據(jù)的全球分布。許多數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用訪問和數(shù)據(jù)整合，因此，大數(shù)據(jù)可能在快速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸，或者通過組合技術(shù)實(shí)現(xiàn)最小傳輸。

為解決這些數(shù)據(jù)密集型問題，我們開發(fā)了一種DaaS——分布式的目錄和基于空間云計(jì)算的門戶，來發(fā)現(xiàn)、訪問、使用地理空間數(shù)據(jù)。這個(gè)DaaS基于Microsoft Azure， Amazon EC2和 NASA 的地理空間社區(qū)的云服務(wù)上正在進(jìn)行開發(fā)與測(cè)試。

空間云計(jì)算可考慮擁有和使用數(shù)據(jù)、服務(wù)、計(jì)算和終端用戶的位置、能力、容量和質(zhì)量等信息并予以優(yōu)化，當(dāng)然是在計(jì)算、地理空間科學(xué)和應(yīng)用使用時(shí)空原則的情況下。

3.2 計(jì)算密集型

計(jì)算機(jī)密集型是地理空間科學(xué)需要解決的另外一個(gè)問題。在地理科學(xué)元素中，在信息/知識(shí)的數(shù)據(jù)挖掘、參數(shù)提取和現(xiàn)象模擬應(yīng)用中計(jì)算密集型問題愈發(fā)突出。這些問題包括：1）地理空間科學(xué)在建模和分析方面天然是耗費(fèi)計(jì)算資源的；2）參數(shù)提出需要運(yùn)行復(fù)雜的地球物理算法，以從海量觀測(cè)數(shù)據(jù)中獲取現(xiàn)象值（Phenomena Values），這個(gè)復(fù)雜的算法運(yùn)算使得參數(shù)提取更具有計(jì)算密集型特征；3）當(dāng)考慮到地球系統(tǒng)的所有動(dòng)態(tài)參數(shù)時(shí)，模擬地理空間現(xiàn)象是非常復(fù)雜的。周期性的現(xiàn)象模擬密集計(jì)算的不斷循環(huán)，高性能計(jì)算機(jī)常用來提升此類計(jì)算速度。更重要的是，現(xiàn)象處理的時(shí)空原則可用來優(yōu)化分布式計(jì)算單元的組織，以實(shí)現(xiàn)時(shí)空科學(xué)模擬和預(yù)測(cè)（Govett et al.， 2010； Yang et al.， 2011）。這些原則對(duì)于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、參數(shù)提取、現(xiàn)象模擬的云計(jì)算來優(yōu)化計(jì)算資源也是很關(guān)鍵的（Ramakrishnan et al. 2011； Zhang et al. 2011），主要通過：1）利用動(dòng)態(tài)需求和能力，為計(jì)算工作選擇最匹配的計(jì)算單元；2）并行化操作單元以降低這個(gè)處理時(shí)間或提高整個(gè)系統(tǒng)的可操作性，3）利用更加匹配的工作、計(jì)算應(yīng)用以及存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，優(yōu)化整個(gè)云操作性。由于科學(xué)算法的多樣性和動(dòng)態(tài)性，最好的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)是PaaS和IaaS。

3.3 并發(fā)訪問密集

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和“在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間將正確信息提供給任何人”的理念，使得基于位置的地理空間服務(wù)流行開來（Jensen 2009），并允許數(shù)以千萬計(jì)的用戶并發(fā)訪問系統(tǒng)（Blower 2010）。例如，Google Earth通過其SaaS支持?jǐn)?shù)百萬互聯(lián)網(wǎng)用戶并發(fā)訪問。這些并發(fā)密集型訪問在某一時(shí)間（例如2011年3月日本海嘯和地震期間）非常密集，而在另外時(shí)間則很少。為更好地滿足這些并發(fā)訪問，空間云計(jì)算需要彈性調(diào)用更多的來自不同區(qū)域的服務(wù)進(jìn)程來應(yīng)對(duì)訪問峰值。

實(shí)驗(yàn)證明計(jì)算進(jìn)程越多，性能越高。彈性自動(dòng)提供和釋放計(jì)算資源允許我們共享其他無并發(fā)訪問峰值的應(yīng)用的計(jì)算資源，以應(yīng)對(duì)當(dāng)前的并發(fā)訪問峰值。

3.4 時(shí)空密集型

為更好地理解過去和預(yù)測(cè)未來，一些被收集的地理空間數(shù)據(jù)是基于時(shí)間序列的，將已有的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列的重建工作也已實(shí)施。時(shí)空密集型的重要性體現(xiàn)在時(shí)空索引（Theodoridis and Nascimento， 2000； Wang et al.， 2009）、時(shí)空數(shù)據(jù)建模方法（Monmonier， 1990， Stroud et al.， 2001）、地球科學(xué)現(xiàn)象關(guān)聯(lián)分析（Kumar 2007）、颶風(fēng)模擬（Theodoridis et al.， 1999）以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（在傳輸負(fù)載與拓?fù)鋸?fù)雜性上飛速發(fā)展）（Donner et al.， 2009）之上，面臨著的挑戰(zhàn)也來自于這些。

針對(duì)數(shù)據(jù)采集，不同的路徑傳感器、照相機(jī)以及公眾探測(cè)技術(shù)用來獲取實(shí)時(shí)的交通狀態(tài)信息（Goodchild 2007）。已存在的路徑連接和節(jié)點(diǎn)也被添加進(jìn)來作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。模型模擬在高性能計(jì)算環(huán)境中進(jìn)行。不像靜態(tài)路徑規(guī)劃可利用Dijkstra算法實(shí)現(xiàn)，近實(shí)時(shí)的路徑規(guī)劃則不能如此（Cao 2007），我們不得不針對(duì)每一個(gè)路徑規(guī)劃請(qǐng)求進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)的計(jì)算。此復(fù)雜性給計(jì)算和地理科學(xué)帶來很大的挑戰(zhàn)。由于路徑規(guī)劃請(qǐng)求的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，我們不能為應(yīng)對(duì)最大量的用戶而去維持最大的計(jì)算能力，通常我們不需要全部的計(jì)算能力。云計(jì)算提供的彈性與按需特征能夠用來解決這個(gè)問題，PaaS最適合這種應(yīng)用。

4 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

這篇論文羅列了21世紀(jì)地理空間科學(xué)面臨的諸多巨大挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)、計(jì)算、并發(fā)和時(shí)空分析密集特征。我們論證采用空間特征的云計(jì)算的最新進(jìn)展能夠?yàn)榻鉀Q這些巨大挑戰(zhàn)提供潛在的解決方案。

時(shí)空云計(jì)算的成功依賴許多因素，例如時(shí)空云計(jì)算在能夠采納云解決方案的地理空間科學(xué)家中的推廣，在能夠采納時(shí)空原則進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)和部署云平臺(tái)的計(jì)算科學(xué)家與工程師中推廣。我們列舉了幾個(gè)方面，包括：

4.1 時(shí)空原則挖掘和提取

地理空間現(xiàn)象在時(shí)間和空間上不斷變化，利用四維或更多維去表示或描述其演變是可能的。我們已建立了歐幾里德和其他空間去描述這些現(xiàn)象。由于現(xiàn)象的復(fù)雜性和多維的龐大，我們力圖簡化維度，引入現(xiàn)象的特征或模板去幫助更好地在理論和計(jì)算環(huán)境中表示，使得其具有可計(jì)算性。

在地理空間科學(xué)中，由于人類活動(dòng)的擴(kuò)展和全球化，一些表示方法需要重新定義。例如，我們需要整合陸地區(qū)域、海洋和大氣進(jìn)程以更好地理解氣候變化。另一方面，我們需要更好地描述地理空間現(xiàn)象如何影響我們的生活。這些時(shí)空關(guān)系幫助我們形成更好的時(shí)空原則，開發(fā)多維狀態(tài)下的時(shí)空案例。橫向應(yīng)用需要多領(lǐng)域的不同背景的科學(xué)家進(jìn)行合作。社會(huì)上，跨領(lǐng)域和地域的處于分散狀態(tài)的科學(xué)家合作是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

4.2 重要的數(shù)字地球與復(fù)雜的時(shí)空科學(xué)及應(yīng)用

Digital Earth要求將我們星球的數(shù)字信息進(jìn)行整合，并開發(fā)出地理空間問題的解決方案。理解可預(yù)知的模式并提供特定環(huán)境下的解決方案，這是非常必要的。解決這些問題不僅為人們提供需求便利，而且從長遠(yuǎn)看能夠改善人們的生活質(zhì)量。

為此，需要研究：a）辨明具有較大影響的基礎(chǔ)性的應(yīng)用，以及需要的計(jì)算支持；b）結(jié)合可獲取的分布式計(jì)算能力，分析應(yīng)用中的四個(gè)密集型問題；c）通過考慮云計(jì)算能力和時(shí)空需求，擴(kuò)展或指定數(shù)學(xué)和概念模型到計(jì)算機(jī)模型，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的可計(jì)算性；d）為決策者和其他最終用戶解決或提出問題；e）通過改進(jìn)傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和模型模擬以改善應(yīng)用；f）總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，優(yōu)化通用云計(jì)算技術(shù)。

4.3 支持空間云計(jì)算（SCC）特征

空間云計(jì)算嚴(yán)重依賴計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)，除了工程研究和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施特征的可用外，網(wǎng)絡(luò)、CPU、RAM、硬盤、軟件許可和其他資源的使用/狀態(tài)，對(duì)于優(yōu)化使用時(shí)空原則的云計(jì)算環(huán)境也是重要的。

在調(diào)研面向解決四種密集型地理空間問題的云計(jì)算特征工作中，需要進(jìn)行擴(kuò)展研究以更好地理解計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用的時(shí)空特性，應(yīng)用和計(jì)算資源的優(yōu)化調(diào)度也是關(guān)鍵的（Mustafa Rafique et al. 2011）。

4.4 安全

云計(jì)算公司通常會(huì)使用授權(quán)和認(rèn)證技術(shù)來保護(hù)用戶隱私，云服務(wù)提供商確保其基礎(chǔ)設(shè)施安全并擁有可行的保護(hù)用戶數(shù)據(jù)與應(yīng)用的解決方案是必須的。美國聯(lián)邦首席信息官（The US Federal CIO）正努力合并安全訪問與授權(quán)成為統(tǒng)一功能，這計(jì)劃為三個(gè)步驟（FEDRAMP 2011）：a）安全需求底線；b）持續(xù)監(jiān)控；c）潛在訪問與授權(quán)。

（注：本文譯自《國際數(shù)字地球?qū)W報(bào)》International Journal on Digital Earth）

譯者簡介：

翟永（1969-），男，碩士，高級(jí)工程師；研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集成以及安全保密技術(shù)。

劉津（1989-），女，學(xué)士，助理工程師；研究方向：空間數(shù)據(jù)庫管理和地理信息管理系統(tǒng)集成。

篇(4)

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)技術(shù)； 城市規(guī)劃；應(yīng)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(hào)：C931.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）

城市規(guī)劃是指導(dǎo)城市建設(shè)，是城市建設(shè)和管理的依據(jù)，在城市發(fā)展建設(shè)過程中起到十分重要的作用。地理信息系統(tǒng)結(jié)合了地理空間分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)并引起各行業(yè)廣泛關(guān)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(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡單的說，GIS是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)，是以測(cè)繪測(cè)量為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和使用的數(shù)據(jù)源，以計(jì)算機(jī)編程為平臺(tái)的全球空間分析即時(shí)技術(shù)。地理信息系統(tǒng)成為了獲取、存儲(chǔ)、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具和手段，近年來得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。

2．地理信息系統(tǒng)的主要功能

數(shù)據(jù)采集與編輯功能是指各實(shí)體要素對(duì)應(yīng)代碼坐標(biāo)輸入計(jì)算機(jī)當(dāng)中。

屬性數(shù)據(jù)比較規(guī)范，所以許多地理信息系統(tǒng)都采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理。除文件管理功能外，屬性數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2.3制圖功能

GIS的核心是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫。建立GIS首先是將地面上的實(shí)體圖形數(shù)據(jù)和描述它的屬性數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)庫中并能編制用戶所需要的各種圖件。

2.4空間數(shù)據(jù)庫的管理

有效數(shù)據(jù)采集和編輯后，形成了地理數(shù)據(jù)集。對(duì)此可以利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來進(jìn)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(jié)論，是GIS的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。典型的空間分析有：

2.5.1拓?fù)浜童B加

通過特征疊加實(shí)現(xiàn)檢索、圖形剪裁、模型分析等功能。將存在共同特點(diǎn)的多邊形要素的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行疊置，根據(jù)多邊形邊界的交點(diǎn)來建立具有多重屬性特征的統(tǒng)計(jì)分析。

2.5.2緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)分析是根據(jù)點(diǎn)、線、面的實(shí)體，自動(dòng)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(gè)邏輯子集給定的條件來進(jìn)行邏輯運(yùn)算。

2.5.4地學(xué)分析

地理信息系統(tǒng)還提供一些專業(yè)性較強(qiáng)的應(yīng)用分析模塊可以應(yīng)用于不同領(lǐng)域，根據(jù)每一模塊的特點(diǎn)來進(jìn)行分析。

2.6數(shù)字高程模型的建立

數(shù)字高程模型有三種主要的形式，包括格網(wǎng)DEM、不規(guī)則三角網(wǎng)（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(yīng)用

3.1資源管理及配置 (Resource Management Configuration)

主要應(yīng)用的領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、礦藏等領(lǐng)域，解決各種資源分布、分級(jí)、統(tǒng)計(jì)、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(yīng)用領(lǐng)域之一，利用地理信息系統(tǒng)來對(duì)城市規(guī)劃和管理具有深遠(yuǎn)意義。主要是解決城市資源配置等諸多問題。

3.3應(yīng)急響應(yīng) (Emergency Response)

在發(fā)生重大災(zāi)害時(shí)，可以解決例如如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應(yīng)的運(yùn)輸和保障設(shè)施等問題。

3.4地學(xué)研究與應(yīng)用 (Application in GeoScience)

對(duì)地形地貌分析、流域分析、土地利用研究、經(jīng)濟(jì)地理研究、空間決策支持、空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(chǎng) (Business and Marketing)

商業(yè)設(shè)施的建立充分考慮其市場(chǎng)潛力及諸多商業(yè)問題，地理信息系統(tǒng)的空間分析和數(shù)據(jù)庫功能可以有效解決這些問題。

3.5分布式地理信息應(yīng)用 (Distributed Geographic Information Application)

機(jī)遇網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的地理信息系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)地理信息的分布式存儲(chǔ)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(shù)進(jìn)行城市規(guī)劃建設(shè)的輔助設(shè)計(jì)、進(jìn)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(xiàn)有的遙感數(shù)據(jù)，可以有效的對(duì)土地利用動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析評(píng)估研究，包括土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)的改變、地籍權(quán)屬關(guān)系變化、地塊輪廓的變化、等許多內(nèi)容，都可以通過GIS來高效、高質(zhì)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(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、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(hù)等設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。

3.9基礎(chǔ)設(shè)施管理 (Facilities Management)

城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè)施（電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設(shè)施、 電力設(shè)施等）廣泛分布于城市的各個(gè)角落、且這些設(shè)施明顯具有地理參照特征，無論是進(jìn)行管理、統(tǒng)計(jì)、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(jù)不同的特點(diǎn)，綜合考慮資源配置、市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿Α⒔煌ㄊ欠癖憷臈l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(nèi)選擇最佳位置，這也是GIS的一個(gè)典型應(yīng)用領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了GIS的對(duì)空間的分析功能。

3.11網(wǎng)絡(luò)分析 (Network System Analysis)

通過建立交通網(wǎng)絡(luò)、地下管線網(wǎng)絡(luò)等的計(jì)算機(jī)模型，使用GIS來研究交通流量、進(jìn)行交通規(guī)則、處理地下管線突發(fā)事件的應(yīng)急處理。

3.12可視化應(yīng)用 (Visualization Application)

以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)，可以建立一定區(qū)域區(qū)域等三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)多角度瀏覽。

結(jié)束語

GIS系統(tǒng)以處理和分析空間數(shù)據(jù)功能，為城市的規(guī)劃提供了準(zhǔn)確的依據(jù)，并演繹出豐富多彩的系統(tǒng)應(yīng)用冠能，滿足用戶的廣泛需求。

參考文獻(xiàn)：

[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(yīng)用.北京：科學(xué)出版社.1995

[2]龔健雅.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社.2001

[3]黃杏元.馬勁松.地理信息系統(tǒng)概論(修訂版) .北京：高等教育出版社.2001

篇(5)

關(guān)鍵詞：國土資源；GIS系統(tǒng)；服務(wù)平臺(tái)

空間地理類信息是國土資源信息社會(huì)化服務(wù)的重要組成部分，GIS信息服務(wù)具有超強(qiáng)的空間數(shù)據(jù)的管理能力，因此，備受業(yè)界重視。長期積累的大量空間數(shù)據(jù)資料和數(shù)字化成果，急需要通過國土資源門戶提供服務(wù)。然而，傳統(tǒng)的GIS應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)投入大，適應(yīng)性小，所以各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)，分散開發(fā)，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS類應(yīng)用快速搭建、簡單維護(hù)、高度可擴(kuò)展的“一站式”GIS信息托管和信息，必須構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、集中統(tǒng)一的國土資源GIS服務(wù)云平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)和信息共享。

1 GIS系統(tǒng)簡介

地理信息系統(tǒng)是隨著地理科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的一個(gè)學(xué)科。地理信息系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)管理人員組織而成的對(duì)任一形式的地理信息進(jìn)行高效獲取、存儲(chǔ)、更新、操作、分析及顯示的集成。

2 總體架構(gòu)

2.1 平臺(tái)架構(gòu)

2.1.1 服務(wù)支撐層

本層實(shí)體為MapGISIGSS平臺(tái)提供的各種基礎(chǔ)服務(wù)。服務(wù)主要分為符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)、遵循MapGIS產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)、聚合第三方的服務(wù)。

2.1.2 訂制服務(wù)層

本層服務(wù)基于服務(wù)支撐層上各類細(xì)粒度的服務(wù)接口，面向應(yīng)用，提供目錄服務(wù)、元數(shù)據(jù)服務(wù)、地圖服務(wù)、要素等服務(wù)，并根據(jù)不同的客戶端技術(shù)提供包括Flex，Silverlight，Ajax三種前端SDK，向用戶提供一套更為簡易的開發(fā)方案。

2.1.3 應(yīng)用層

本層在再訂制服務(wù)層提供的粗粒度服務(wù)接口的基礎(chǔ)上，利用三類二次開發(fā)包：Flex，Silverlight，Ajax提供覆蓋絕大部分GIS服務(wù)需求的應(yīng)用示例模塊。經(jīng)過簡單的配置即可在線生成自定義的應(yīng)用，快速集成到業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，也可供用戶下載借鑒，通過定制修改后使用。

2.2 應(yīng)用模式

GIS統(tǒng)一服務(wù)平臺(tái)是國土資源部門戶信息服務(wù)平臺(tái)總體框架的一個(gè)組成部分，支持門戶GIS應(yīng)用的快速搭建和數(shù)據(jù)支撐，不僅大大降低了開發(fā)門檻，同時(shí)也能有效保證原有系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 空間信息服務(wù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)是整個(gè)GIS統(tǒng)一服務(wù)平臺(tái)的核心部分，負(fù)責(zé)管理一組服務(wù)和應(yīng)用示例供開發(fā)人員查閱和下載示例源碼。包括OGC標(biāo)準(zhǔn)的地理服務(wù)、MapGIS提供的擴(kuò)展服務(wù)，以及地圖顯示、定位、專題圖等相關(guān)示例。

3.1.1 基礎(chǔ)服務(wù)

基礎(chǔ)服務(wù)是平臺(tái)可向外界提供的最基本的功能單元。平臺(tái)所提供的基礎(chǔ)服務(wù)除了有符合OGC規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)外，同時(shí)還提供MapGIS自行擴(kuò)展的元數(shù)據(jù)、空間分析等系列服務(wù)。基礎(chǔ)服務(wù)提供給用戶最大的開發(fā)自由度。

3.1.2 SDK開發(fā)方式

在基礎(chǔ)服務(wù)之上，平臺(tái)針對(duì)不同的客戶端技術(shù)，提供了包括Flex，Silverlight，Ajax三種SDK涵蓋了主流的客戶端開發(fā)技術(shù)。

3.1.3 可配置的在線應(yīng)用模塊

可配置的在線應(yīng)用模塊的突出特點(diǎn)是用戶通過在線的支配界面就能生成自定義的底圖，無需開發(fā)。具體的工作過程是該模塊在所提供的應(yīng)用示例基礎(chǔ)上，抽象出業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)需求，然后定義底圖、業(yè)務(wù)圖層列表和各種功能選件的配置接口。

3.2 運(yùn)維管理系統(tǒng)

運(yùn)維管理系統(tǒng)監(jiān)控并通過訪問控制所托管的服務(wù)，系統(tǒng)監(jiān)控和管理工作通過一套支持無狀態(tài)的授權(quán)認(rèn)證和加密機(jī)制，不用通過身份識(shí)別的會(huì)話機(jī)制，避免了假冒身份的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2.1 應(yīng)用注冊(cè)管理

應(yīng)用注冊(cè)管理模塊的注冊(cè)內(nèi)容有每個(gè)應(yīng)用的名稱、所在服務(wù)器的IP地址等基本信息，注冊(cè)完成后管理模塊分配給每個(gè)注冊(cè)者一個(gè)獨(dú)立無二的應(yīng)用標(biāo)識(shí)（AppID）以及密鑰（AppKey）。

3.2.2 服務(wù)運(yùn)行管理

對(duì)自有服務(wù)、第三方服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)試，服務(wù)管理可以啟動(dòng)和停止服務(wù)。對(duì)于第三方服務(wù)，系統(tǒng)利用服務(wù)訪問的方式進(jìn)行處理。

3.3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)目錄管理兩項(xiàng)功能。所謂數(shù)據(jù)處理是指對(duì)多元異構(gòu)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范和轉(zhuǎn)化，目的是使其數(shù)據(jù)規(guī)格符合共享平臺(tái)要求。后的數(shù)據(jù)，經(jīng)由內(nèi)部接口，傳遞到空間信息服務(wù)系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)目錄和數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

4 接口設(shè)計(jì)

空間信息服務(wù)系統(tǒng)中提供的外部接口主要包括WebService空間服務(wù)以及拓展的高級(jí)接口應(yīng)用等。系統(tǒng)內(nèi)部間通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將空間數(shù)據(jù)處理并到IGServer服務(wù)器中，應(yīng)用示例調(diào)用服務(wù)接口獲取IGServer服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。

5 技術(shù)要點(diǎn)

5.1 倉庫式服務(wù)共享技術(shù)

通過統(tǒng)一的規(guī)范和權(quán)限規(guī)定來實(shí)現(xiàn)服務(wù)的共享，實(shí)現(xiàn)一平臺(tái)多應(yīng)用，可拓展易維護(hù)的搭建系統(tǒng)。開發(fā)時(shí)采用統(tǒng)一的規(guī)范與接口更容易進(jìn)行管理。用戶在使用拓展開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)系統(tǒng)能保證對(duì)服務(wù)的訪問進(jìn)行粒子級(jí)的監(jiān)控。

5.2 GISServer技術(shù)

基于WebGIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)標(biāo)注、圖層疊加、通用等功能；提供多源異構(gòu)數(shù)據(jù)無縫訪問機(jī)制；支持空間數(shù)據(jù)、多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和GML標(biāo)準(zhǔn)；提供空間信息服務(wù)共享環(huán)境；實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算和協(xié)同服務(wù)。

5.3 WebService技術(shù)

采用WebService技術(shù)實(shí)現(xiàn)SOA。使用SOAP，WSDL，UDDI等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)地理服務(wù)功能封裝、統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口。并通過標(biāo)準(zhǔn)XML/SOAP，REST協(xié)議實(shí)現(xiàn)服務(wù)間的相互調(diào)用和消息傳遞。服務(wù)間的訪問滿足松耦合要求；基于XML，JSON的消息傳遞滿足異構(gòu)系統(tǒng)通訊要求；規(guī)范和定義符合OGC標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)接口，滿足異構(gòu)平臺(tái)空間數(shù)據(jù)集成的需求。

6 應(yīng)用實(shí)踐

全球地質(zhì)礦產(chǎn)信息系統(tǒng)圖庫應(yīng)用基于統(tǒng)一的GIS服務(wù)平臺(tái)提供的標(biāo)準(zhǔn)WebService及API接口實(shí)現(xiàn)了快速搭建和開發(fā)。底圖采用天地圖，可切換天地圖服務(wù)的基礎(chǔ)地圖與遙感影像圖。應(yīng)用系統(tǒng)并疊加了矢量圖，切片數(shù)據(jù)。

結(jié)束語

綜上所述，國土資源統(tǒng)一GIS服務(wù)平臺(tái)能夠屏蔽不同計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備的異構(gòu)性，提供統(tǒng)一高效的運(yùn)行環(huán)境。通過與云計(jì)算機(jī)技術(shù)和地理信息的結(jié)合，建立了關(guān)于地理信息數(shù)據(jù)、資源服務(wù)和資源管理的體系框架。為了防止分散獨(dú)立和重復(fù)建立的現(xiàn)象，國土資源GIS統(tǒng)一服務(wù)平臺(tái)面向終端用戶提供了訪問標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，支持各類國土資源GIS類應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，有利于國土資源信息化建設(shè)。

篇(6)

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng)；城市規(guī)劃；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU984；P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）14-0325-01

一、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)簡稱GIS，又被稱為資源與環(huán)境信息系統(tǒng)或地學(xué)信息系統(tǒng)，是一種在計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的支持下，對(duì)部分或整個(gè)地球表層（包括大氣層）空間中有關(guān)地理分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、顯示、運(yùn)算、管理、儲(chǔ)存和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡單的說，GIS是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)，是以測(cè)繪測(cè)量為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和使用的數(shù)據(jù)源，以計(jì)算機(jī)編程為平臺(tái)的全球空間分析即時(shí)技術(shù)。地理信息系統(tǒng)成為了獲取、存儲(chǔ)、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具和手段，近年來得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。

城市地理信息系統(tǒng)是地理信息技術(shù)及其他相關(guān)信息技術(shù)在城市的管理與決策及市民社會(huì)生活中的應(yīng)用系統(tǒng)，是隨著信息社會(huì)發(fā)展的客觀需要興起的。城市地理信息系統(tǒng)由五大要素構(gòu)成：數(shù)據(jù)、軟硬件和網(wǎng)絡(luò)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)隊(duì)伍以及組織管理，其中數(shù)據(jù)是最重要的，它是建立城市地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)可概括為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)兩類。地理信息系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)已經(jīng)具備了數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理、數(shù)據(jù)傳輸與表達(dá)、圖文編輯、空間分析與查詢、構(gòu)建空間模型等多種功能。

二、地理信息系統(tǒng)的基本特征

不同學(xué)科和不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)IS的理解和定義不盡相同。美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會(huì)（FICCDS）對(duì)GIS的定義是：“GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有支持空間數(shù)據(jù)的獲取、管理、分析、建模和顯示的功能，并可解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。”不難看出，GIS具有以下特征：？

（1）GIS是計(jì)算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它由良好的硬件環(huán)境、多功能的軟件模塊、描述地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)和良好的用戶界面所組成，具有結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用效益高度統(tǒng)一的特征。

（2）GIS的處理對(duì)象主要是附有地理坐標(biāo)的空間數(shù)據(jù)，也就是指點(diǎn)、線、面或三維要素等地理實(shí)體的地理坐標(biāo)及相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)。這正是地理信息系統(tǒng)與其它統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。

（3）GIS的核心在于它的數(shù)據(jù)綜合、地理模型和空間分析能力，在于它集空間數(shù)據(jù)的獲取、管理、處理、分析、建模和顯示于一體的數(shù)據(jù)流程。根據(jù)數(shù)據(jù)的來源不同，城市地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)主要描述事物的空間位置，以及它和其它要素在幾何上的關(guān)系（即拓?fù)潢P(guān)系），主要有矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)形式。非空間數(shù)據(jù)主要是描述事物屬性的屬性數(shù)據(jù)，主要以數(shù)據(jù)庫或文本形式存在。空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是不可分割的，用來描述復(fù)雜的空間關(guān)系和地理關(guān)聯(lián)。GIS通過地理編碼驅(qū)動(dòng)技術(shù)解決空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的連接問題。GIS中的各種數(shù)據(jù)主要以“層”來分別存貯和組織，根據(jù)使用方便來組成“層”或者根據(jù)數(shù)據(jù)代表的專題性質(zhì)來組成“層”。按“層”組織的數(shù)據(jù)，有利于信息查詢檢索和分析疊加。

三、地理信息系統(tǒng)（GIS）在城市規(guī)劃中的功能

數(shù)據(jù)庫管理可視化，空間分析和空間建模是GIS在規(guī)劃中應(yīng)用的主要功能。城市規(guī)劃的功能可以劃分成一般管理階段、發(fā)展控制、規(guī)劃制定和戰(zhàn)略規(guī)劃等幾類。前兩者是相關(guān)的日常的規(guī)劃活動(dòng)，后兩者則是規(guī)劃發(fā)展的趨勢(shì)所在。規(guī)劃目標(biāo)的確定；規(guī)劃方案的提出；規(guī)劃方案的選擇；規(guī)劃方案的實(shí)現(xiàn)；規(guī)劃方案的評(píng)價(jià)，城市規(guī)劃的不同功能和階段，分別使用不同的GIS功能。

數(shù)據(jù)管理可視化和空間分析常用于城市規(guī)劃的常規(guī)工作中。空間建模用于戰(zhàn)略規(guī)劃中。一般管理多用于數(shù)據(jù)管理和可視化功能。最后，發(fā)展控制規(guī)劃更多地使用GIS的可視化和空間分析功能。

3.1 數(shù)據(jù)管理和可視化。

對(duì)空間屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并以不同載體表達(dá)是GIS最常用的功能。近年來，建德市規(guī)劃部門以建德市統(tǒng)計(jì)部門提供的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合郊區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)近年來的人口、土地、產(chǎn)業(yè)特征進(jìn)行歸納總結(jié)，得出以下結(jié)論：

1）建德郊區(qū)大部分勞動(dòng)力不從事農(nóng)業(yè)，城市化進(jìn)程不斷擴(kuò)大，郊區(qū)逐步向城區(qū)過渡。。

2）鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)水平不斷提高，但地均產(chǎn)出率低，土地消耗大。

3）耕地面積不斷減少，企業(yè)不斷發(fā)展同土地供應(yīng)不足形成瓶頸。

4）城區(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人口逐步增加，但建德城區(qū)城市化程度不夠高。

3.2 空間分析和空間建模。

近年來，隨著土地制度的改革、土地的級(jí)差效益成為房地產(chǎn)開發(fā)的主要?jiǎng)恿Γ佑行У亻_發(fā)好、管理好各種用地，特別是商業(yè)用地成為規(guī)劃管理部門一個(gè)重要工作，所以，可以通過紙上的規(guī)劃方案，建立空間建模、空間疊合和屬性數(shù)據(jù)庫集成，（如計(jì)算機(jī)電子沙盤等形式或者是三維動(dòng)態(tài)演示）對(duì)各個(gè)規(guī)劃方案進(jìn)行空間分析和評(píng)價(jià)，從而得到最優(yōu)效果。

四、地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

4.1 GIS為城市規(guī)劃提供直觀和理性的工具

在地理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，我們可以看出它包含有基本比例尺的地形圖、各種正射影像圖和航空照片、衛(wèi)星照片，以及各種文本資料、圖片資料、聲頻信息、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等社會(huì)信息。通過各種資料的分層疊加，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)人員對(duì)各種客觀實(shí)際信息，以及對(duì)各模型模擬產(chǎn)生的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)一目了然，能較好的做到科學(xué)高效的規(guī)劃設(shè)計(jì)。常用的CAD軟件往往是圖形能力強(qiáng)而相對(duì)屬性數(shù)據(jù)的管理能力較弱，所以CAD一般只能作為繪圖軟件。而GIS由于其對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的分析能力，彌補(bǔ)了原來城市規(guī)劃純圖形或純文字的缺陷，使得空間數(shù)據(jù)的圖形表現(xiàn)和屬性數(shù)據(jù)的空間分析有了很大的提高，為城市規(guī)劃提供了一個(gè)直觀和理性的工具。

4.2 GIS對(duì)規(guī)劃數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理

GIS不同于一般的數(shù)據(jù)庫，它具有數(shù)據(jù)量特別大，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間不可分割的聯(lián)系，數(shù)據(jù)應(yīng)用面廣等特點(diǎn)。GIS的數(shù)據(jù)庫能做到數(shù)據(jù)集中管理，數(shù)據(jù)冗余度小，數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序相互獨(dú)立，使得規(guī)劃數(shù)據(jù)得到很好的存儲(chǔ)及管理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和地理信息技術(shù)的發(fā)展，我們可以利用計(jì)算機(jī)具有高速運(yùn)算和極強(qiáng)的邏輯判斷功能以及較為詳實(shí)的數(shù)據(jù)資料，應(yīng)用GIS技術(shù)在較短時(shí)間內(nèi)提供多方案比選，增加了規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的合理性和科學(xué)性；自動(dòng)生成各種規(guī)劃用圖、表格和報(bào)告，利用數(shù)據(jù)庫易于更新、修改等優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市規(guī)劃的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)管理。

4.3 GIS在規(guī)劃決策中的作用

篇(7)

關(guān)鍵詞:WebGIS;ArcIMS;HTML;Viewer;JavaScript

中圖分類號(hào):F592文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1673-291X(2009)23-0066-03

1引言

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,即GIS)是介于信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代地理、測(cè)繪學(xué)、遙感學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)之間的一門新興的邊緣科學(xué)。WebGIS是基于Internet平臺(tái),客戶端應(yīng)用軟件采用WWW協(xié)議運(yùn)行在萬維網(wǎng)上的地理信息系統(tǒng),是GIS與國際互聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合,是GIS在廣域網(wǎng)環(huán)境下的一種應(yīng)用,最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空間信息的網(wǎng)絡(luò)化[1]。

隨著人們生活水平的提高,旅游業(yè)相應(yīng)地得到迅速的發(fā)展,已成為世界上最大的產(chǎn)業(yè),旅游業(yè)在我國也已成為第三產(chǎn)業(yè)的支柱。而與旅游產(chǎn)業(yè)相關(guān)的交通信息也在旅游產(chǎn)業(yè)火爆發(fā)展的過程中扮演著及其重要的角色,普通的交通旅游地圖已遠(yuǎn)不能滿足游客多層次的信息服務(wù)需要,所以,建立交通旅游WEB信息系統(tǒng)的必要性日趨明顯。本系統(tǒng)采用了ArcIMS作為WebGIS系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái),用戶只需使用瀏覽器即可瀏覽安陽市電子地圖、查看各旅游景點(diǎn)的詳細(xì)介紹、對(duì)旅游電子地圖進(jìn)行商場(chǎng)、酒店、旅游景點(diǎn)、銀行網(wǎng)點(diǎn)等實(shí)用信息的查詢等。

2WebGIS實(shí)現(xiàn)原理

WebGIS的實(shí)現(xiàn)要靠服務(wù)器端和客戶端的共同協(xié)助來完成,目前服務(wù)器端和客戶端都有多種實(shí)現(xiàn)模式,如圖1,每種實(shí)現(xiàn)模式都有或多或少某些問題,在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)實(shí)際需要選擇相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)模式。

1.實(shí)現(xiàn)地理信息在網(wǎng)上瀏覽的主要問題在于,目前瀏覽器本身不支持矢量圖形,而GIS離不開圖形,故要實(shí)現(xiàn)WebGIS 就需要提供一種方法,使瀏覽器能支持矢量圖形。WebGIS的實(shí)現(xiàn)策略包括服務(wù)器端策略、客戶端策略兩個(gè)方面[2]。

服務(wù)器端策略,網(wǎng)絡(luò)用戶端只是發(fā)出請(qǐng)求和瀏覽結(jié)果,所有的GIS 操作都交由GIS服務(wù)器一端處理,并由服務(wù)器一端將計(jì)算結(jié)果以 WWW 可以識(shí)別的格式傳送到客戶端。實(shí)現(xiàn)技術(shù)包括CGI、Server API、 Servlet等,當(dāng)前瘦客戶模式的WebGIS應(yīng)用主要就是采用這些技術(shù)。客戶端策略,部分簡單的 GIS 操作也在網(wǎng)絡(luò)用戶端完成。實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有Java Applet、ActiveX和Plug-in,當(dāng)前這些技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)客戶模式的WebGIS應(yīng)用。

本次系統(tǒng)使用的ArcIMS平臺(tái)軟件,實(shí)現(xiàn)模式可以使用服務(wù)器端和客戶端兩種策略,服務(wù)器端屬于Servler實(shí)現(xiàn)技術(shù),客戶端屬于Java Applet實(shí)現(xiàn)技術(shù)。安陽市交通旅游系統(tǒng)使用的是基于服務(wù)器端策略的Servlet技術(shù)。

3開發(fā)軟件ArcIMS

ArcIMS是美國ESRI 公司推出的基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行空間信息展示、分析處理、分發(fā)共享的支持跨平臺(tái)應(yīng)用的GIS 產(chǎn)品。它被廣泛地用于向大量的網(wǎng)絡(luò)用戶網(wǎng)絡(luò)GIS地圖、數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。ArcIMS支持多種模式開發(fā),客戶端策略需要自動(dòng)下載Java Applet控件,網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖鞘噶繑?shù)據(jù)流。服務(wù)器端策略網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膱D形格式為JPEG/GIF(柵格圖)、png等。

ArcIMS是一個(gè)多層的體系結(jié)構(gòu),它是運(yùn)行在一個(gè)分布式的環(huán)境中,由許多軟硬件組合而成的復(fù)雜體系。各個(gè)不同層之間通過ArcXML進(jìn)行通信[3]。ESRI公司把它按照MVC模型劃分為3層,如圖2:

表現(xiàn)層主要是指ArcIMS瀏覽器。事務(wù)邏輯層由Web服務(wù)器、ArcIMS應(yīng)用服務(wù)器和ArcIMS應(yīng)用服務(wù)器連接器組成。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層是指ArcIMS空間服務(wù)器和數(shù)據(jù)源。

ArcIMS 支持HTML Viewer 和Java Viewer。在ArcIMS 軟件包中包含三種Viewers:HTML Viewer、可定制的Java Viewer和標(biāo)準(zhǔn)的Java Viewer。其中HTML Viewer主要用于瘦客戶模式,是本次開發(fā)使用的客戶端方式。

HTML Viewer 由HTML、DHTML 和javascript 實(shí)現(xiàn)。在HTMLViewer 里同時(shí)只能支持一個(gè)影像服務(wù)地圖。當(dāng)客戶端使用圖形工具后,HTML Viewer 生成一個(gè)請(qǐng)求并通過Servlet Connector將請(qǐng)求發(fā)送到ArcIMS 的空間服務(wù)器端。當(dāng)響應(yīng)返回時(shí),客戶端解析響應(yīng)結(jié)果并完成顯示操作。與HTML Viewer 相比,Java Viewer 屬于胖客戶端,可以同時(shí)支Image 和Feature MapService。它支持矢量數(shù)據(jù)流和更豐富的客戶端的功能,并且多個(gè)地圖服務(wù)的數(shù)據(jù)可以與本地?cái)?shù)據(jù)一起顯示在一個(gè)Java Viewer 里。

4ArcIMS內(nèi)部通訊語言ArcXML簡介

ArcXML是ArcIMS 版本的擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)。ArcXML 文件的結(jié)構(gòu)與HTML頁面類似,但HTML 主要用于描述頁面整體布局和顯示結(jié)構(gòu),而ArcXML 更注重結(jié)構(gòu)化的描述內(nèi)容。它的主要功能是設(shè)置地圖服務(wù)內(nèi)容,并且在客戶、中間層和服務(wù)器之間處理請(qǐng)求和應(yīng)答。實(shí)際上,ArcIMS 站點(diǎn)各部分之間的通訊都是通過ArcXML 格式進(jìn)行的[4]。

ArcXML的標(biāo)記和屬性用于描述下列結(jié)構(gòu):

(1)地圖服務(wù)(MapService)的配置文件。這些文件描述地圖如何顯示,包括圖層清單及圖層的顯示符號(hào)等內(nèi)容。

(2)請(qǐng)求。請(qǐng)求可以在一個(gè)已經(jīng)存在的地圖服務(wù)配置文件上設(shè)置一個(gè)過濾器,指定地圖上的哪一部分及相關(guān)的數(shù)據(jù)將會(huì)被處理。

(3)應(yīng)答。應(yīng)答向客戶端返回信息。

(4)ArcXML 設(shè)置地圖服務(wù)內(nèi)容,并且在客戶、中間層和服務(wù)器之間處理請(qǐng)求和應(yīng)答。

5安陽市交通旅游WebGIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

5.1系統(tǒng)功能

安陽市交通旅游WebGIS系統(tǒng)的主要功能如圖3:

普通地圖工具主要提供了放大、縮小、全圖、上一視圖、漫游、距離量算、清除等工具。普通查詢工具主要包括點(diǎn)圖查詢、矩形查詢、多邊形查詢、SQL查詢和屬性查詢。空間分析工具主要是緩沖區(qū)分析和周邊查詢。旅游交通專題查詢主要涉及安陽市旅游等方面的相關(guān)信息的查詢顯示,包括市區(qū)餐飲店、賓館、商場(chǎng)、銀行、醫(yī)院、旅游景點(diǎn)、市政機(jī)關(guān)、加油站、以及市區(qū)的招聘信息、房產(chǎn)信息等。系統(tǒng)的界面如圖4所示,緩沖區(qū)分析如圖5所示,專題信息顯示如下頁圖6所示。

5.2創(chuàng)建WebGIS站點(diǎn)及開發(fā)

ArcIMS 管理器包括三個(gè)獨(dú)立的功能部件:Author、Administrator和Designer[5]。Author允許用戶定義地圖應(yīng)用的內(nèi)容,包括添加數(shù)據(jù)、設(shè)置地圖屬性,產(chǎn)生一個(gè)在線地圖作為地圖服務(wù)。地圖服務(wù)允許地圖配置文件的內(nèi)容在Internet 上,并且設(shè)置Web 站點(diǎn)的功能框架。Author 輸出一個(gè)地圖配置文件,選擇安陽市各個(gè)圖層創(chuàng)建AXL文件。Administrator 根據(jù)Author創(chuàng)建的AXL文件建立地圖服務(wù),同時(shí)控制臺(tái)控制Web 地圖站點(diǎn)的操作。管理工具允許用戶管理地圖服務(wù)、服務(wù)器和文件夾。在ArcIMS中,站點(diǎn)管理的目的是管理IMS 系統(tǒng)的所有部件,支持在Internet 上進(jìn)行地圖和實(shí)現(xiàn)GIS 功能。根據(jù)Author 定義的數(shù)據(jù)和Administrator創(chuàng)建的地圖服務(wù),Designer 生成用戶可以瀏覽的Web 服務(wù),最后創(chuàng)建一個(gè)自己命名的WebGIS站點(diǎn)。

上述只是建立了系統(tǒng)的雛形,還需要對(duì)界面和功能進(jìn)行定制和開發(fā),主要使用JavaScript腳本語言進(jìn)行開發(fā),修改網(wǎng)站文件中的ArcIMSparam.js文件中的JavaScript函數(shù)和一系列html網(wǎng)頁文件是主要方法,而要想添加功能需要編寫相應(yīng)的JavaScript函數(shù)。

六、結(jié)語

本文講述了WebGIS的實(shí)現(xiàn)方式和ArcIMS的體系結(jié)構(gòu),說明了安陽市交通旅游WEBGIS系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)工作,該系統(tǒng)將為安陽市的市民和廣大的游客帶來一定的方便,為相關(guān)部門的數(shù)字化、信息化管理和建設(shè)提供了支持。

參考文獻(xiàn):

[1]張正蘭,劉耀東,張明.基ArcIMS的WebGIS系統(tǒng)開發(fā)[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004,(1):113-116.

[2]馬林兵,張新長,伍少坤.WebGIS原理與方法教程[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[3]劉南,劉仁義.Web GIS原理及其應(yīng)用地理信息系統(tǒng)教學(xué)叢書[M].北京:科學(xué)出版社,2002.