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【關鍵詞】地理信息系統(tǒng)集成平臺框架結構GIS數(shù)據(jù)集成平臺GIS模型集成平臺可視化建模工具

1引言

近年來，隨著GIS應用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統(tǒng)。隨著網絡技術的發(fā)展和實際的需要，這些分散的系統(tǒng)要求集成運行，以實現(xiàn)信息共享，提高運行效率。在國家“八五”攻關中就開展了這方面的研究[1，2]，在“九五”攻關中對系統(tǒng)實用化和運行業(yè)務化提出了更高的要求。地理信息系統(tǒng)集成的重要性得到普遍的認識[3，4]。

地理信息系統(tǒng)集成可以分為兩個層次，一個是地理信息之間相互關系的概念層次集成，側重于地理信息的空間分析；另一個是不同數(shù)據(jù)和模型之間組織和管理的技術層次集成。本文所指的地理信息系統(tǒng)集成主要指后者意義上的集成。

在計算機集成制造（ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS）領域，集成基礎結構或集成平臺的概念得到廣泛的應用，集成平臺被認為是實現(xiàn)企業(yè)信息集成、功能集成所需的基本信息處理和通信公共服務的集合[5]。IBM公司基于系統(tǒng)使能器（Enabler）的集成平臺在企業(yè)應用中獲得極大成功[6]，中國在CIMS應用中也廣泛使用集成平臺技術[7]，收到巨大的經濟和社會效益。

文獻[8]中作者論述了地理信息系統(tǒng)集成的概念、內涵和必要性，地理信息系統(tǒng)集成平臺的功能和特點。本文借鑒CIMS的經驗，結合信息技術的新發(fā)展，提出了基于客戶/服務器的地理信息系統(tǒng)集成總體結構，基于元數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺和基于關系數(shù)據(jù)庫的地理信息系統(tǒng)模型集成平臺和可視化構模工具方法。

2地理信息系統(tǒng)集成分析

回顧地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過程，可以看出地理信息系統(tǒng)的集成在技術上可以分為如下幾種形式：

（1）同一GIS軟件系統(tǒng)不同模塊之間或不同系統(tǒng)之間采用Import/Export的文本文件交換形式。這是最簡單也是效率最低的一種方式，它適用于任意系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和模型集成。

（2）大型商業(yè)GIS軟件如ARC/INFO具有一致的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構，提供二次開發(fā)語言，構成軟件開發(fā)平臺。不同模塊之間可以采用二進制進行數(shù)據(jù)交換（如Arcedit和Arcplot），具有密切關系的不同GIS軟件系統(tǒng)之間也可以采用這種方式（如ARC/INFO和ERDAS）。在這種模式下用戶除了在操作系統(tǒng)的基礎上開發(fā)應用模型被宿主系統(tǒng)調用外，其它所有的操作只能建立在這個商業(yè)軟件平臺基礎上，不同的商業(yè)軟件平臺一般無法直接進行數(shù)據(jù)共享和功能互補。

（3）采用應用程序接口（API）的形式進行集成。如ARC/INFO提供RPC接口實現(xiàn)客戶端與服務器端的通訊，提供ARC/INFO與ARCVIEW的集成。同時用戶可以遵循RPC規(guī)范開發(fā)應用模塊以實現(xiàn)系統(tǒng)集成。ESRI提出的分布式計算環(huán)境（DistributedComputationEnvironment）也是基于API的思想。

（4）對象連接與嵌入（OLE）的自動化功能（Automation）提供了對象之間的互操作功能，一些最近開發(fā)的商業(yè)GIS軟件如Mapinfo公司的MaplnfoProfessional和GoldenSoft公司開發(fā)的Surfer，都提供OLEAutomation，用戶可以將該軟件作為一個對象嵌入自己的系統(tǒng)。

（5）最近發(fā)展起來的對象—關系數(shù)據(jù)庫技術（ORDBMS）將空間數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)類型直接集成進入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用戶可以在這種平臺上直接管理矢量空間數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)和普通關系數(shù)據(jù)，可以利用這種數(shù)據(jù)庫平臺的API開發(fā)GIS應用系統(tǒng)。

（6）OPENGIS組織采用COBRA標準，了其簡單特征規(guī)范（SimpleFeaturesSpecification）1.0版本作為開放地理信息系統(tǒng)的基礎，這無疑是地理信息系統(tǒng)軟件向開放和互操作發(fā)展的重要方向之一，但這種方式需要從底層重新開發(fā)GIS軟件，在短期內很難直接應用于工程實踐。

在以上地理信息系統(tǒng)集成的各種形式中，都存在如下的問題需要解決。

（1）地理信息采集和應用的分布性特點決定了地理信息系統(tǒng)的分布性，地理信息系統(tǒng)集成需要一種分布式空間數(shù)據(jù)管理和分析模型的相互通訊機制。這種機制既可以適應在目前比較成熟的基于數(shù)據(jù)文件交換形式（如（1）和（2）），又可以為以后基于API（如（3）和（5））面向對象的地理系統(tǒng)集成（包括（4）—（6））提供發(fā)展余地。

（2）地理信息涉及不同的時間、空間和屬性，需要有一種有效的地理數(shù)據(jù)管理的機制，并提供數(shù)據(jù)融合的能力。

（3）地理分析模型與多種地理數(shù)據(jù)發(fā)生聯(lián)系，不同模型之間有復雜的串并聯(lián)關系，模型的組織與管理是需要解決的另一個重要問題。

基于以上的分析，本文提出了基于客戶/服務器機制的地理信息系統(tǒng)集成總體結構，基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫集成平臺和基于關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的模型集成平臺，以及在系統(tǒng)總體結構和數(shù)據(jù)庫集成平臺、模型集成平臺的基礎上進行可視化建模以輔助空間決策的方法和技術。

3基于客戶/服務器的地理信息系統(tǒng)集成總體結構

近年來，客戶/服務器（Client/Sever，C/S）體系結構在分布式系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。盡管這種模式至今還沒有一個完整的權威性定義，但人們對這個概念的基本看法是一致的。在C/S結構下，一個或更多個客戶機和一個或更多個服務器，以及下層的硬件網絡、操作系統(tǒng)和支撐平臺進程間通信系統(tǒng)，共同組成一個支持分布式計算、分析和表示的系統(tǒng)，在該模式下，應用分為前端的客戶部分和后端的服務器部分?？蛻舴桨l(fā)出請求，網絡通信服務系統(tǒng)將請求的內容傳到服務器，服務器根據(jù)請求完成預定的操作，然后把結果送回客戶。

地理信息系統(tǒng)集成平臺引入客戶/服務器機制后，可以將地理信息系統(tǒng)集成定義為兩層C/S結構（圖1）。前端用戶和數(shù)據(jù)庫集成平臺、模型庫集成平臺、應用模型構成第1層C/S結構，集成平臺和應用模型與商業(yè)軟件構成第2層C/S結構?？蛻舳素撠熞龑в脩糨斎霐?shù)據(jù)源、功能要求和模型選擇，以及有關輸入輸出選擇項，將這些信息提交模型集成平臺服務器和數(shù)據(jù)集成平臺服務器。模型集成平臺服務器負責在模型庫中檢索符合用戶功能要求的模型，并支持模型的組合和建立新的模型，然后將這些模型（包括模型庫中已有的和通過宏語言或API新建的）對數(shù)據(jù)的要求提交數(shù)據(jù)集成平臺服務器，其功能請求轉化為RS服務器、GIS服務器、RDBMS服務器可以實現(xiàn)的基本操作并提交給這些服務器。數(shù)據(jù)集成平臺服務器、RS、GIS、RDBMS服務器操作結果將返回給模型集成平臺服務器，進而返回給客戶端。

當客戶端有特殊的顯示、制圖要求時，模型集成平臺服務器將負責根據(jù)用戶的要求調用其它服務器來實現(xiàn)；如果客戶端要求將模型運行的結果進入數(shù)據(jù)庫時，模型集成平臺將向數(shù)據(jù)集成平臺服務器發(fā)出請求，完成在數(shù)據(jù)庫中的注冊。數(shù)據(jù)集成平臺服務器除了接收模型集成平臺發(fā)出的請求外，還可以直接響應按照時間、空間和屬性信息數(shù)據(jù)查詢的要求，在空間框架的基礎上實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的融合，數(shù)據(jù)集成平臺的功能也是調用RS、GIS、RDBMS服務器的功能來實現(xiàn)的。模型與數(shù)據(jù)庫之間、模型與模型之間即可以采用IMPORT/EXPORT的文件交換形式（如ARC/INFO的E00格式等），也為將來全部過渡到API的內存交換形式（如DLL，OLE，ActiveX，COBRA等）提供可能。

這種設計使得系統(tǒng)只考慮軟件的功能而不會過分依賴于具體的軟件平臺，因此系統(tǒng)具有良好的可擴充性，無論采用商業(yè)軟件還是采用國產軟件，只要具有該項功能可以作為服務器，服務器軟件類型的變化都不會影響系統(tǒng)結構，便于將來采用國產軟件和系統(tǒng)的升級換代。

4基于元數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺

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[關鍵詞] 地理信息系統(tǒng)；集成二次開發(fā)；基礎開發(fā)

1、地理信息系統(tǒng)內涵

地理信息系統(tǒng)，是20世紀60年代創(chuàng)立并發(fā)展起來的新興技術，英文全稱為為Geographical Information System，簡稱GIS，地理信息系統(tǒng)融合多種學科，包括地圖學、遙感學、測繪學、空間科學、環(huán)境學、信息科學、管理科學、計算機科學等，是現(xiàn)代用來分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的重要技術手段，不同的應用領域對地理信息系統(tǒng)有不同的定義，有的側重GIS的技術內涵進行定義，有的偏重GIS的應用功能進行定位。比如有的把它定義為對空間數(shù)據(jù)進行采集、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，進而做出決定的工具，無論側重哪個方面，GIS都是利用現(xiàn)代科技手段獲取地球信息，利用數(shù)學方法完成信息之間的轉換、預測、驗證。這一過程的核心是計算機技術，數(shù)據(jù)庫、地圖可視化和空間分析是基本技術，地球系統(tǒng)內的信息流組成其主要研究內容，主要研究和服務對象是資源環(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)勢是具有處理空間分布數(shù)據(jù)的能力。通過有效結合屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，再利用計算機技術進行分析、處理，最后用圖表或曲線形式反映出來，為社會服務。

2、地理信息系統(tǒng)應用開發(fā)的方式

地理信息系統(tǒng)的開發(fā)方式包括基礎開發(fā)、借助GIS工具進行二次開發(fā)和集成二次開發(fā)，在基礎開發(fā)過程中，開發(fā)者不依賴GIS軟件，而是利用程序設計語言采集、處理、分析空間數(shù)據(jù)信息，采用相關算法進行獨立設計。這種開發(fā)方式可以大大節(jié)省成本，但是設計復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工具進行二次開發(fā)，當前大多數(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行二次應用，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，進行二者的集成開發(fā)。目前主要有OLE/DOE技術和GIS組件技術。

3、地理信息系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

3.1應用于礦產資源調查、預測。近年來，隨著地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，越來越多地被應用到礦產資源的調查、評價與預測中，這種應用在地理信息系統(tǒng)產生初期就受到國內外找礦工作者的關注。在礦產勘查階段使用該技術，能夠幫助找礦工作者準確快速判斷地形，了解地貌露頭巖組合特性，以及地下構造形態(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)測繪無法達到地區(qū)的地形圖，如沙漠、高原、戈壁等，對找礦工作者有很大幫助。

3.2應用在城市規(guī)劃和管理領域。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、經濟等等，GIS數(shù)據(jù)庫管理可以把這些信息全部納入城市系統(tǒng)，然后進行城市多目標的開發(fā)規(guī)劃。近年來，GIS技術在我國取得了非常顯著的成果。北京、上海、天津，深圳等發(fā)達城市已將建立了相當完善的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城市GIS系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)的建設大大提高了城市的管理水平，促進了城市飛速向前發(fā)展。

3.3應用在水文和水利領域。GIS技術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，并可實現(xiàn)思維的可視化，通過對水情、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的研究領域，提高了水文模型研究的精度。我國的黃土高原小流域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究、黃河三角洲洪水災情分析系統(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用研究比較突出。

3.4在人們生活中的應用。近年來，GSM移動通信技術取得了飛速發(fā)展，使得GIS的應用范圍擴展到人們的生活中，集成GIS、GPS、GSM技術已經在車輛安全防范系統(tǒng)和調度系統(tǒng)內得到應用。有效地幫助人們反劫防盜，為醫(yī)療救護提供有效引導，舉個醫(yī)療救護方面的實例，當患者向急救中心尋求救助時，監(jiān)控中心可以通過GIS電子地圖查找患者的具置，同時搜索最近的急救車進行救援，大大提高了救援效率，為患者爭取了寶貴的時間，當患者進入救護車后，監(jiān)控中心利用雙向通話功能，對救護車上的施救醫(yī)生進行指導，通過GIS的最優(yōu)路徑功能，指引救護車用最快速度到達醫(yī)院?；颊?、家屬、醫(yī)生之間也可以通過GIS，并有效結合GPS、GSM無線通信和網絡，可以建立全方位的溝通體系，幫助患者進行及時、有效的治療。如果在車輛移動目標、重點保護單位、家居等安裝GPS、GSM無線通信設備，那么無論我們在哪里在干什么事情，都可以通過由GIS、GPS、互聯(lián)網等無線通信技術組成的綜合服務系統(tǒng)中獲得幫助和商務服務，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)在不同領域的應用現(xiàn)狀，地理信息系統(tǒng)的發(fā)展速度非常快，應用范圍越來越廣泛，并且隨著第三產業(yè)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)的發(fā)展空間將進一步擴展，不僅為人們提供功能更加豐富的服務平臺，并且極大地促進我國的經濟發(fā)展。

參考文獻：

[1]張金區(qū).輕量級網絡地理信息系統(tǒng)研究與應用[D].北京：中國科學院博士后研究報告，2012.

[2]陳述彭.地球信息科學[M].北京：高等教育出版社，2007.

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

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關鍵詞：WebGIS；基本原理；實例研究；問題研究；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TU984.2

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0422（2012）06-0103-02

1 引言

二十世紀以來，面對呈指數(shù)增長的各種海量信息，GIS作為地理空間信息處理手段，應用日益廣泛且需求量巨大?；ヂ?lián)網技術的迅速普及更使GIS的發(fā)展發(fā)生了質的變化， GIS也面臨著機遇和挑戰(zhàn)。Internet已成為GIS新的操作平臺，與Internet技術和標準融合后的WebGIS是GIS學界研究的熱點問題。

宋關福[1]從用戶實用角度將WebGIS定義為：WebGIS是Internet技術應用于GIS開發(fā)的產物。簡單地說，所謂WebGIS是一個基于Internt/Intranet網絡環(huán)境的一種分布式計算機信息系統(tǒng)，是利用萬維網技術對傳統(tǒng)GIS 的改造和發(fā)展，它能夠通過網絡進行地理信息的動態(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信息實現(xiàn)技術

目前用來構建WebGIS 系統(tǒng)的技術方法主要有: 通用網關接口法( Common Gateway Interface- CGI) 、服務器應用程序接口法( Server API) 、插入軟件法( Plug- ins) 、ActiveX 構件法和Java 編程法等，如表1所示。

2.2數(shù)據(jù)庫管理技術

數(shù)據(jù)庫管理技術包括以下幾點[2]：

① 由關系型數(shù)據(jù)庫( 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，由空間數(shù)據(jù)管理軟件包進行空間操作。地理空間數(shù)據(jù)文件和關系型數(shù)據(jù)庫之間以指針或關鍵字建立聯(lián)系。

② 對關系型數(shù)據(jù)庫進行完善，使其統(tǒng)一管理屬性數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)。

③ 在關系型數(shù)據(jù)庫中引入面向對象技術，建立對象關系型數(shù)據(jù)庫(ORDB)或純對象數(shù)據(jù)庫(OODB)，對象與底層表示分離，空間屬性與非空間屬性定位平等，實現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化管理。

2.3實現(xiàn)模型

目前基于 Internet/Intranet 的 WebGIS 應用開發(fā)模型一般是 C(客戶機)/S(服務器)的結構以及在此基礎上發(fā)展起來的 B(瀏覽器)/S(服務器)結構，體系結構由最開始的二層結構發(fā)展到多層結構。其實現(xiàn)模型，歸納起來主要有瘦客戶端/胖服務器模型、胖客戶端/瘦服務器模型、均衡客戶端/服務器模型三種[3]，其中均衡客戶端/服務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，利用網絡進行土地利用規(guī)劃信息的，推進土地利用規(guī)劃信息的全社會共享，提高規(guī)劃的開放性和公眾參與性，具有非常重要的現(xiàn)實意義和應用價值[4]。土地利用總體規(guī)劃網上信息與管理系統(tǒng)設計流程如圖1所示。

4 問題研究

WebGIS的發(fā)展拓展了GIS的應用領域，但是從WebGIS的應用現(xiàn)狀可以看出，這項技術遠未成熟，仍面臨著一系列的技術瓶頸和挑戰(zhàn)：

1）地理空間信息的繼承、共享問題[5]

在開發(fā)新的GlS應用的過程中，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語言，這類語言因不能準確地描述數(shù)據(jù)的內部結構而難以表達多源、多語義、多尺度和結構復雜的空間數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)在互聯(lián)網上空間信息的查詢、整合和定位。

3）無法實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)訪問

雖然目前微軟的DCOM , OMG的CORBA和SUN的RMI等中間件技術提供了強大的分布式計算的實現(xiàn)手段，但是它們有一個共同的缺陷，就是在實際應用中屬于封閉式的網絡。這使它們無法擴展到迅速發(fā)展的互聯(lián)網上。這樣的系統(tǒng)往往十分脆弱，如果一端的執(zhí)行機制發(fā)生變化，那么另一端便會崩潰，使得WebGIS無法實現(xiàn)跨平臺的數(shù)據(jù)訪問。

4）傳輸速率瓶頸和可視化

目前互聯(lián)網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成了WebGIS體系模型的技術瓶頸。在現(xiàn)有的網絡和硬件條件下，如何建立快速的響應和傳輸機制，如何向用戶提供多樣化的、直觀易懂的圖形用戶界面，動態(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）分布式操作問題

分布式工作包括空間信息的分布式獲取、存儲和處理、分布式查詢、分析和輸出[7]。在目前的技術條件下，分布式存儲和獲取空間信息已經沒有多少問題，但協(xié)同不同地區(qū)的計算機來處理、分析分布式數(shù)據(jù)還不能夠很好地實現(xiàn)。

6）數(shù)據(jù)的安全性問題

Web-GIS的出現(xiàn)對數(shù)據(jù)的時效性和GIS數(shù)據(jù)共享的要求使GIS安全問題變得更加突出。WebGIS安全問題關心的是在網絡環(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題。

5 WebGIS發(fā)展趨勢

GIS發(fā)展方向是高性能、低成本、開放性、互操作性和靈活性[9]。隨著空間理論和網絡技術的飛速發(fā)展，WebGIS 從技術上將向著更具有互操作性和更加開放化、網絡化、分布化、移動化、可視化的方向發(fā)展；從應用上將向著更高層次的數(shù)字地球、地球信息科學及大眾化的方向擴展。其發(fā)展趨勢包括：

1）基于分布式計算的WebGIS

目前，分布式WebGIS應用已從簡單的在分布式Web瀏覽器上顯示地圖，發(fā)展到了基于互聯(lián)網的功能綜合，遠程的用戶可以享受普通的GIS數(shù)據(jù)，并與其他用戶實現(xiàn)實時通訊?，F(xiàn)階段，發(fā)展分布式WebGIS應用技術集中體現(xiàn)在用品、客戶機和網絡通訊3個方面[10]。目前，國際、國內都十分注重分布式WebGIS的發(fā)展，有關專家認為GIS發(fā)展趨勢的核心是地理信息開放的分布式計算[11]。

2）第二代互聯(lián)網(Next Generation In-ternet，NGI)

第二代互聯(lián)網(NGI)是指高性能的計算機及其通信協(xié)議，它主要解決的問題是提高網上信息的傳輸速率。許多國家都非常重視NGI的研究，中國正在推廣作為NGI關鍵技術的 Ipv6。隨著NGI技術的發(fā)展，WebGIS的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸將被打破，其發(fā)展和應用將得到更大的提高。

3）互操作和開放式GIS的應用

如何能使不同格式、不同代碼、不同標準體系的數(shù)據(jù)和不同比例尺、不同精度、不同時序的地理空間信息進行互操作、共享，已成為WebGIS進一步發(fā)展中急待解決的問題?；ゲ僮鱃IS、開放式GIS的出現(xiàn)和地理標記語言(Geography Markup Language，GML)的應用為解決這些難題提供了很好的方法，是未來WebGIS一個重要的發(fā)展方向[12]。

4）基于.NET平臺的WebGIS模式

NET是一個建立下一代互聯(lián)網的網絡平臺，是一種分布式運算的框架。它以XML為基礎，以Web服務為核心，是生成、部署和運行Web服務及應用程序的平臺，解決了當今軟件開發(fā)中有關互操作、集成性、異構數(shù)據(jù)的共享等核心問題。因此，基于Web Service的GIS系統(tǒng)有望在更高層次上解決目前WebGIS所面臨的多源異構數(shù)據(jù)的集成、共享、分布式、互操作及運行瓶頸等諸多技術難題。

5）虛擬現(xiàn)實技術與WebGIS的結合

虛擬現(xiàn)實GIS(VRGIS)是目前GIS發(fā)展的一個前沿。虛擬GIS就是GIS與虛擬地理環(huán)境 (VR)技術的結合[13]。VRGIS 的關鍵技術是3D和4D的建模技術、數(shù)據(jù)模型的研究、海量數(shù)據(jù)的存貯和管理、三維顯示技術與可視化技術的集成、面向對象的空間數(shù)據(jù)庫研究及其與三維實時顯示技術的集成等。

6）WebGIS 的大眾化應用——無線GIS

無線通信技術、移動定位技術和WebGIS的結合形成了移動GIS和無線定位服務。它一方面可以使GIS用戶隨時方便雙向互動地獲取網絡提供的各種地理信息服務，另一方面可以使地理信息隨時隨地地為任何人、任何事進行服務。目前，無線GIS的關鍵技術是移動存貯設備、實時性GPS和GSM集成等[14]。

7）基于網格計算的新一代WebGIS

網格計算是一種利用互聯(lián)網或專用網絡把地理上分布的各種計算機、存儲系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等集成在一起?；诰W格計算的GIS平臺，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題，其最終目標是實現(xiàn)空間信息的網格化[15]。

8）GIS 的更高層次——數(shù)字地球

數(shù)字地球是指以地球為對象，以地理空間為主線，將信息組織起來以實現(xiàn)地球數(shù)字化或信息化的復雜系統(tǒng)。數(shù)字地球具有空間化、數(shù)字化網絡化、智能化和可視化等特征，它為人類提供了一種全新認識地球的方式。

9）網絡三維可視化

在WebGIS中，結合三維可視化技術，完全再現(xiàn)地理環(huán)境的真實情況，把所有管理對象都置于一個真實的三維世界里，真正做到了管理意義上的“所見即所得”。

6 結語

隨著信息社會的到來，WebGIS的應用涉及軍事、教育、商業(yè)等各個領域，而且將滲透到城市建設和管理中的方方面面，未來其應用領域將會不斷擴大。WebGIS為傳統(tǒng)的GIS發(fā)展提供新機遇，隨著技術的進步，開放、分布式、全球化、大眾化的WebGIS將會得到實現(xiàn)。

參考文獻：

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篇4

[關鍵字]地質災害 地理信息系統(tǒng)

[中圖分類號] P694 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-2-276-2

1 地質災害風險評估研究的意義

①地質災害風險評估是制定防災救災和具體安排防災減災措施的基礎，是政府有關部門組織安排災后救援和分派救援物資的依據(jù)；②我國地域遼闊，自然災害種類繁多，進行地質災害風險評估對國民經濟發(fā)展布局的調整具有參考價值，促進國民經濟協(xié)調發(fā)展；③研究建立一套科學的災害評估指標體系、標準和模式，有利于防災減災和災后重建的科學化，給政府和各級救災部門、災后恢復重建工作的正確決策和規(guī)劃提供科技支持，有利于政府和人民正確認識災害、了解災情、提高災害意識，從而推動社會減災事業(yè)的發(fā)展，構建和諧社會。

2 方法和技術路線

2.1 地質災害風險評估理論體系研究

本研究首先搜集國內外相關文獻，進行歸納、整理、閱讀和總結，分析地質災害風險的國內外研究進展，分析地質災害風險研究的發(fā)展趨勢與不足；探討基于GIS技術的地質災害風險評估理論與方法；重點研究地質災害風險評估理論體系，從災害評估體系的建立、量化，危險性評估建模、易損性分析，到風險評估建模方法，為本次研究提供理論依據(jù)。

2.2 地質災害風險評估系統(tǒng)的研發(fā)

基于地質災害風險評估理論，建立以C#語言和基于AicEngine為開發(fā)平臺的地質災害風險評估示范系統(tǒng)，開發(fā)利用RS技術獲取地質災害風險評估所需數(shù)據(jù)、基于GIS技術獲取和管理數(shù)據(jù)的模塊，從地質災害風險評估與制圖的流程出發(fā)，進行空間數(shù)據(jù)處理、災區(qū)孕災環(huán)境專題信息提取、地質災害時空分布專題信息提取和風險評估建模的模塊開發(fā)，構建以多源數(shù)據(jù)為核心的災害風險快速評估應用示范系統(tǒng)。

2.3 示范應用研究

以"4.14"，玉樹地震為例，對其誘發(fā)的地質災害進行災害風險評估示范研究，主要包括：

（1）資料收集、整理與分析，研究的資料包括：地震災區(qū)的遙感數(shù)據(jù) （TM/ETM+、SPOT、IKONOS、P6，航空影像數(shù)據(jù)）， SRTMDEM數(shù)據(jù)，1：25萬水系數(shù)據(jù)，《中華人民共和國地貌圖集（1：100萬）》的地貌數(shù)據(jù)，《中國地質圖1：200萬》的地質數(shù)據(jù)，土地利用數(shù)據(jù)，降雨數(shù)據(jù)以及基礎地理數(shù)據(jù)等。

（2）危險性評估指標提取與量化。包括災區(qū)環(huán)境地質條件分析，評估指標體系的建立、提取與量化。評估時，綜合考慮災區(qū)地震、地質災害的發(fā)生過程、發(fā)育環(huán)境等因子，建立玉樹震區(qū)地質災害危險性評估模型、評估指標體系等。

（3）風險評估。地質災害風險（Risk）可以表達為危險性（Hazard）和易損性（Vulnerability）乘積。因此，風險評估分三步進行，首先是危險性評價，確定可能發(fā)生災害的概率，其次是易損性分析，進行承災體的識別與易損性評估，最后進行風險評估。

3 地理信息系統(tǒng)分析

地理信息系統(tǒng)（簡稱 GIS）和計算機技術的發(fā)展無疑為地質災害區(qū)劃研究提供了很好的平臺和技術支撐。由澳大利亞專家在Caims地區(qū)利用GIS技術對滑坡風險進行評估，把斜坡地質災害的危險性、易損性、風險評價作為一體進行風險區(qū)劃研究，并討論了滑坡的危險性、易損性和風險性三個定量指標的確定方法，得出風險等于危險性、易損性和受災對象的乘積。這一成果代表了滑坡災害及風險區(qū)劃制圖技術應用的國際最新水平和發(fā)展方向。自80年代以來，GIS技術在區(qū)域地質災害評估預測研究中得到廣泛的應用，基本形成了基于GIS技術和"多因素綜合預測法"進行滑坡危險性分區(qū)的研究理念，在方法論上，經歷了從定性到定量模型，再發(fā)展到非線性學科相結合的過程，提出了各種針對不同地質災害研究的數(shù)學模型，諸如：多元回歸法、模糊綜合評判法、神經網路、支持向量機等方法對滑坡產生的危險性進行了有益的研究。

基于GIS技術進行的地質災害區(qū)劃研究與地質災害的研究是分不開的。國外對地質災害區(qū)劃的研究始于上世紀中期，如：60年代末，美國專家在加里福利亞州，利用"滑坡敏感性預測方法"對該行政區(qū)的斜坡進行危險性分區(qū)研究（殷坤龍等，2000）。

我國將GIS應用到地質災害評價的工作起步較晚，直到20世紀90年代中后期，隨著高等院校與科研院所將GIS技術全面引入滑坡區(qū)域評價〔沈芳等， 1999；許強等，2000；黃潤秋等，2001），使得GIS技術在地質災害區(qū)劃研究方面得到推廣應用。以GIS軟件為技術平臺，運用統(tǒng)計分析法、信息量法、因子疊加法、層次分析法、模糊評判法、主成分分析法和神經網絡法等數(shù)學方法進行地質災害的危險性、易損性和風險評價已成為地質災害區(qū)劃領域研究的發(fā)展方向之一。在基于Gls的地質災害區(qū)劃研究中，選取一定的指標，如災害密度、災害強度等進行地質災害區(qū)劃研究，或選取地質災害相關的基礎條件，運用灰色關聯(lián)分析方法確定各因素的權重值、層次分析法、專家評判結合GIS的空間疊置分析技術，即逆行地質災害危險性綜合評估，建立地質災害危險性綜合評價指標體系，進行地質災害危險性評估（朱照宇，2001；張春山等，2003；王軼等，2004）。

篇5

關鍵詞：耕地重心；經濟重心；幾何中心；重慶市

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 09-0000-05

土地是最基本的自然資源，保持一定數(shù)量的耕地是人類賴以生存和發(fā)展的基礎。中國是一個人多地少的發(fā)展中國家，不僅人均耕地遠低于世界平均水平，而且隨著經濟的快速發(fā)展，耕地大量流失在相當長的一段時間內將難以避免。中國耕地資源的稀缺性日益突出，已成為農業(yè)生產及國民經濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素。近年來，一些學者對全國以及某些典型地區(qū)的耕地面積變化過程與經濟發(fā)展的關系做了研究并已取得不少進展。

1 研究區(qū)概況

重慶市位于東經105°17′-110°11′，北緯28°10′-32°13′之間。處于我國內陸西南部、青藏高原與長江中下游平原的過渡地帶，東臨湖北、湖南，南接貴州，西靠四川，北連陜西。地形走勢從南、北向長江河谷傾斜，起伏較大，最高海拔2797m，最低海拔75m，呈現(xiàn)東南高而西北低的顯著的立體地貌特征。地貌類型復雜多樣，以山地、丘陵為主，占幅員面積94%，其次是河谷、平原、盆地和高原[1]。

重慶市是一個典型的大城市帶大農村的直轄市，區(qū)域內部經濟發(fā)展水平極不平衡。耕地總量較少，人均占有量更少；陡坡耕地比重大，耕地質量差，生產率低；耕地后備資源嚴重不足，生產潛力極為有限。隨著重慶政治經濟的不斷發(fā)展變化，重慶市耕地資源利用中存在一些問題，一方面體現(xiàn)在耕地總量呈遞減趨勢，不同經濟體中，耕地面積遞減速度有差異；另一方面，耕地質量在不斷下降。重慶市在實現(xiàn)建設成為西部地區(qū)的重要增長極、長江上游地區(qū)的經濟中心、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的直轄市，在西部地區(qū)率先實現(xiàn)全面建設小康社會的宏偉目標時，將會給重慶的社會、經濟與生態(tài)環(huán)境帶來深刻影響[2]。重慶社會經濟的快速發(fā)展，使重慶市面臨著四大問題：三峽庫區(qū)的建設，要求保護生態(tài)環(huán)境；經濟地位的提升，城市化速度加快；非農建設用地需求量的迅速增加；農村經濟要發(fā)展就需要進行農業(yè)產業(yè)結構的調整，而保護耕地安全又勢在必行，必須要嚴把關口。如何協(xié)調四者之間的關系，特別是耕地供求矛盾關系，是實現(xiàn)重慶市經濟可持續(xù)發(fā)展必須要關注的問題[3]。耕地后備資源的區(qū)位條件與經濟發(fā)展的關系非常密切，因此，本文是對重慶市近十年的耕地資源重心和經濟重心的演變及其對比分析。

2006年，重慶提出“一圈兩翼”發(fā)展戰(zhàn)略，即以主城為核心、以大約1小時通勤距離為半徑范圍的城市經濟區(qū)（“一圈”），建設以萬州為中心的三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)群和以黔江為中心的渝東南城鎮(zhèn)群（“東北翼、東南翼”）。此政策的提出，是基于重慶的實際情況：重慶的主城區(qū)的發(fā)展帶動周邊農村發(fā)展的速度不夠，必須通過城市擴張來擺脫貧困和提高競爭力。由于重慶東西方向、南北方向的差異較大，因此，有必要對重慶內部不同發(fā)展程度的經濟體進行更詳細的分析。本文對重慶分區(qū)域對比分析也是基于此政策對重慶經濟體的劃分。

2 研究的現(xiàn)狀、理論、方法及數(shù)據(jù)來源

2.1 研究現(xiàn)狀

國內外許多學者利用耕地數(shù)量變化的研究顯示，耕地流失與經濟增長之間存在很強的相關性，并且由于處在不同的經濟發(fā)展水平及經濟增長階段，相關關系存在不同的特點。而針對重慶市耕地面積變化與經濟發(fā)展之間的關系進行研究，發(fā)現(xiàn)重慶耕地的減少與經濟發(fā)展具有直接關系，隨著經濟的快速發(fā)展，重慶耕地面積、人均耕地面積均呈現(xiàn)不斷下降趨勢，但是耕地變化與GDP變化的同步率不穩(wěn)定[4]。

美國學者弗?沃爾克將“重心”方法引入到人口問題研究中，用以分析美國西部開發(fā)和陽光地帶崛起所引起的美國人口分布變化情況[5]。20世紀70年代以后，我國學者也開始嘗試運用重心研究方法分析社會問題，并且在研究經濟重心、耕地重心、人口重心、就業(yè)重心、能源重心、消費重心等等問題時取得了很多的成果。在空間信息快速發(fā)展的年代，GIS技術的應用無疑是解決空間統(tǒng)計、空間分析問題最好的手段和工具[6]。但是將耕地重心與經濟重心進行空間上的相關分析卻很少有人涉及。

2.2 研究的理論

“重心”原本是物理學中的概念，是指物體內各點所受重力產生合力的作用點。人流、物流和能量的分布無不在空間上展開，各種物質和能量在空間上聚散和遷移，便產生了某一時刻的重心問題，重心的運動方向、速度和強度是表征某一物質在空間上變化的最好指標。各國學者把此概念的運用延伸到經濟、人口、就業(yè)、污染重心等等方面研究。當某一空間現(xiàn)象的空間均值顯著區(qū)別于區(qū)域的幾何重心時，就指示了這一空間現(xiàn)象的不均衡分布，或者稱為“重心偏離”。偏離方向指示了空間現(xiàn)象的“高密度”區(qū)域，偏離的距離則指示了均衡程度[7]。

“重心”運用到經濟學中時，是指在區(qū)域經濟空間里的某一點，在該點各個方向上的經濟力量能夠維持均衡[8]。不過，對一個擁有若干個次一級行政區(qū)域的省、市來說，計算經濟重心通常更多地借用地理坐標來表達空間上的距離概念。在對經濟重心進行計算時，基于對前人經驗的借鑒，耕地面積的變化對經濟發(fā)展的貢獻主要體現(xiàn)在GDP和各產業(yè)值方面[9]，本文運用的數(shù)據(jù)為重慶各個區(qū)縣年末人均GDP數(shù)量作為耕地經濟重心計算的基礎指標。

同理，區(qū)域耕地數(shù)量在空間分布上的變化同樣導致耕地分布重心的遷移。因此，耕地分布重心表征了區(qū)域耕地分布在空間上的集中性特征。本文運用各個區(qū)縣每年年末的耕地數(shù)量作為耕地重心計算的基礎指標。

2.3 研究方法及數(shù)據(jù)來源

本文根據(jù)以上理論，對整個大重慶以及三個經濟體分別的（一圈、東北翼、東南翼）經濟重心和耕地重心進行計算并分析。具體方法為：（1）建立資源數(shù)據(jù)庫，包括重慶市2001-2010年統(tǒng)計數(shù)據(jù)盡可能全的10個年份的耕地面積和人均GDP數(shù)據(jù)[10]；（2）采用ArcGIS空間分析方法，使用Spatial Statistics Tools中Measuring Geographic Distribution下的Mean Center工具計算耕地及經濟的重心。據(jù)此，獲得耕地、經濟近十年重心，將它們合并到一個圖層上以方便分析。用直線按年份的次序得到的重心連接起來，形成重心變化曲線。（3）利用ArcMap軟件的距離測量工具測出各個重心移動和相離的距離。利用GIS技術直觀、形象地表示不同年份重慶耕地重心、經濟重心的移動軌跡和速度。

本文選取重慶市各個區(qū)縣2001-2010年的逐年年末耕地資料，重慶市各個區(qū)縣的人均GDP資料，以及重慶行政區(qū)劃矢量圖。這些資料來源于重慶市統(tǒng)計年鑒資料和西南大學地理科學學院。數(shù)據(jù)的處理和圖件的制作主要是運用Microsoft Excel軟件、SPSS16.0軟件和ArcGIS軟件完成。

3 大重慶及三大經濟體耕地重心、經濟重心空間變化

3.1 大重慶耕地重心、經濟重心空間變化

3.1.1 大重慶耕地重心空間變化

根據(jù)整理的2001-2010年期間重慶各個區(qū)縣的耕地數(shù)據(jù)，計算出每年的耕地重心坐標，將其表示在經緯網平面坐標系中，并依年份將各個坐標點連接起來便可得到10年來重慶耕地重心的動態(tài)演化（圖1）。由圖可知：（1）重慶耕地重心一直位于107°26′E以東，29°55′N以南位于涪陵區(qū)北部。大大偏離了重慶的幾何重心（107°52′，30°3′）位于豐都縣內。這說明重慶的耕地分布從十年前就處于不平衡狀態(tài)，耕地的密度西部高于東部，南部高于北部。東西方向的不平衡性大于南北方向，這樣的不平衡性是由自然條件和經濟發(fā)展共同導致的。（2）由于三峽工程的實施，出于生態(tài)保護等等各個方面的需要，重慶東北方向處于三峽庫區(qū)的區(qū)縣進行了退耕還林，導致01-04年耕地的不斷減少，耕地重心也不斷向西南方向移動。

圖1 大重慶耕地重心

Fig1.The Cultivated Land in the center of gravity in Chongqing

3.1.2 大重慶經濟重心空間變化

根據(jù)整理的2001-2010年期間重慶各個區(qū)縣的人均GDP數(shù)據(jù)，計算出每年的人均GDP重心坐標，將其表示在經緯網平面坐標系中，并依年份將各個坐標點連接起來便可得到10年來重慶經濟重心的動態(tài)演化（圖2）。由圖可知：（1）10年來重慶人均GDP重心，在106°48′30″-106°53′30″E、29°40′15″-29°42′30″N之間變動02年從江北區(qū)移動到渝北區(qū)。相對于幾何中心，人均GDP重心一直偏向于西南，即一圈經濟體，這說明重慶區(qū)域經濟發(fā)展一直處于不平衡狀態(tài)。一圈經濟體是重慶的經濟高密度區(qū)。而且東西方向的區(qū)域差異要大于南北的差異。（2）從01-04年，人均GDP重心向東北方向移動7.1km，從05年起，重心處于一個相對密集的區(qū)域，說明在這一階段，東北地區(qū)的經濟有所發(fā)展，但是，與經濟發(fā)展較好的一圈相比，仍然需要一定的時間來發(fā)展。

圖2 大重慶人均GDP重心

Fig2.The Economic barycenter in Chongqing

3.1.3 大重慶耕地重心與經濟重心空間變化關系

大重慶內，耕地重心與人均GDP重心都位于重慶幾何重心的西南方向，耕地重心距離幾何重心41km，人均GDP重心距離幾何重心103km。比較兩幅圖的變化趨勢得出結果：（1）01-04年，耕地重心變化方向與人均GDP重心變化方向相反。在一定程度上說明，此時東北方向的經濟發(fā)展是與耕地數(shù)量的減少同步的。在SPSS軟件的支撐下分析重慶耕地面積和GDP之間呈現(xiàn)明顯的相關關系，Pearson的相關系數(shù)達到-0.886，也佐證重慶的經濟發(fā)展與耕地之間相關性大。（2）05-10年耕地重心變化方向與人均GDP重心變化方向相同。在一定程度上說明，此時，經濟的增長對土地的依賴性減小，產業(yè)結構得到了升級，各個地區(qū)執(zhí)行退二進三政策，進行土地流轉，提高土地集約化使用，避免了土地浪費，土地政策的執(zhí)行對耕地保護有一定的成效。

3.2 一圈耕地重心、經濟重心空間變化

3.2.1 一圈耕地重心空間變化

圖3為一圈經濟體耕地重心變化圖，由圖可知：一圈經濟體內，耕地重心位于沙坪壩區(qū)內，重心由（106°26′30″E，29°33′30″N）向（106°24′0″E，29°34′10″N）呈現(xiàn)緩慢地向西北方向移動的現(xiàn)象。位于一圈的幾何重心（九龍坡區(qū)內）（106°30′5″E，29°31′20″N）西北方向10.8 km處。耕地重心背離幾何重心方向的移動，說明一圈內，耕地的不均衡性正在逐漸變大，并且東西方向的不均衡性大于南北方向。

圖3 一圈耕地重心

Fig3.The Cultivated Land in the center of gravity in the Circle

3.2.2 一圈經濟重心空間變化

圖4為一圈經濟體經濟重心變化圖，由圖可知：一圈內經濟重心一直處于沙坪壩區(qū)內，并且在一定的范圍內波動，但是總體呈現(xiàn)出向東北移動的現(xiàn)象。與一圈的幾何重心距離有所縮短，不均衡性有減弱的趨勢。

圖4 一圈人均GDP重心

Fig4.The Economic barycenter in the Circle

3.2.3 一圈耕地重心與經濟重心空間變化關系

一圈內耕地重心與經濟重心都位于重慶幾何重心的西北方向，耕地重心距離幾何重心10.8km，人均GDP重心距離幾何重心6.5km。比較兩幅圖的變化趨勢得出結果：一圈內主城內經濟基礎穩(wěn)固，使人均GDP重心在較小的范圍內波動，但是，仍然有向東方向移動的趨勢，這與一圈內耕地重心的移動方向西相反。重慶主城將第二產業(yè)向長壽和涪陵（位于重慶一圈的東部）轉移，經濟得到很快的發(fā)展，依賴土地程度比較嚴重，經濟發(fā)展與土地相關性強[10] ，SPSS軟件分析Pearson相關系數(shù)達到-0.886。

3.3 東北翼耕地重心、經濟重心空間變化

3.3.1 東北翼耕地重心空間變化

圖5為東北翼經濟體耕地重心變化圖，由圖可知：01-08年，東北翼耕地重心在萬州區(qū)內由（108°26′0″E，30°47′0″N）向（108°22′30″E，30°44′30″N）呈現(xiàn)向西南方向移動的現(xiàn)象，09-10年，耕地重心有向相反方向回移的現(xiàn)象。位于東北翼的幾何重心（云陽縣內）（108°40′5″E，30°57′55″N）西南方向。

圖5 東北翼耕地重心

Fig5.The Cultivated Land in the center of gravity in the Northeast wing

3.3.2 東北翼經濟重心空間變化

圖6為東北翼經濟體經濟重心變化圖，由圖可知：東北翼經濟重心在萬州區(qū)內（108°23′25″E，108°25′30″E），（30°47′0″N，30°49′30″N）范圍內，整體呈現(xiàn)逆時針變化，01-03向西南方向移動，04向西北移動，05-10向東北方向移動。

圖6 東北翼人均GDP重心

Fig6.The Economic barycenter in the Northeast wing

3.3.3 東北翼耕地重心與經濟重心空間變化關系

東北翼耕地重心與人均GDP重心都位于東北翼幾何重心的西南方向，耕地重心距離幾何重心32.2 km，人均GDP重心距離幾何重心29.5 km。東北翼耕地重心與經濟重心相比，01-03年變化方向一致，04-08年變化方向相反，09-10年變化方向一致，耕地重心與經濟重心空間變化步調并不完全呈現(xiàn)相同或相反。整個東北翼的不平衡性有逐漸減弱的趨勢，西南部的耕地儲備資源較東北來說更為豐富。

3.4 東南翼耕地重心、經濟重心空間變化

3.4.1 東南翼耕地重心空間變化

圖7為東南翼經濟體耕地重心變化圖，由圖可知：東南翼耕地重心位在彭水縣（108°27′50″E，108°28′20″E），（29°13′0″N，29°14′0″N）范圍內，01-07年，東南翼耕地重心向西北方向移動，09-10年，向東北方向移動。處于東南翼幾何中心（彭水縣內）（108°28′20″E，29°15′20″N）的南方?？傮w來說耕地重心向北移動，與幾何中心的距離正在逐步減小。

圖7 東南翼耕地重心

Fig7.The Economic barycenter in the South East wing

3.4.2 東南翼經濟重心空間變化

圖8為東南翼經濟體經濟重心變化圖，由圖可知：東南翼經濟重心處于彭水縣（108°23′30″E，108°25′35″E），（29°18′50″N，29°19′50″N）范圍內。01-04年人均GDP重心在一定區(qū)域內波動，05-06年重心向北移動，07-09則向東南方向移動。處于東南翼幾何重心西北方向，總體看來人均GDP重心與東南翼幾何中心的距離正在減小，東南翼經濟發(fā)展不平衡性正在逐漸減小。

圖8 東南翼人均GDP重心

Fig8.The Economic barycenter in the South East wing

3.4.3 東南翼耕地重心與經濟重心空間變化關系

東南翼耕地重心位于東南翼幾何重心的南方，人均GDP重心都位于東南翼幾何重心的西北方向，耕地重心距離幾何重心2.6 km，人均GDP重心距離幾何重心8 km，相對差距在不斷減小，不平衡性不斷減弱。耕地在東北翼的分布相對比較平衡，耕地重心向北移。由于黔江區(qū)的發(fā)展，人均GDP重心東移，即向黔江區(qū)移動。

3.5 三個經濟體耕地重心、經濟重心空間變化的相互關系分析

三個經濟體相互比較，一圈及東南翼的耕地重心和人均GDP重心，與各自區(qū)域的幾何重心比較，相偏離的距離較小，東北翼偏離的距離更大，分別達到了耕地重心距離幾何重心32.2km，人均GDP重心距離幾何重心29.5km。導致這種現(xiàn)象的原因可能是東北翼以萬州為分界區(qū)域的西南方向區(qū)縣包括梁平、忠縣、墊江、豐都的耕地資源，自然條件相比于東北方向的區(qū)縣包括城口、巫溪、巫山要更好一些。經濟方面東北方向的區(qū)縣包括城口、巫溪、巫山、奉節(jié)、云陽、開縣包括萬州，都是國家級貧困縣，經濟基礎薄弱，西南與東北經濟發(fā)展失衡，導致人均GDP重心向西南方向偏離幾何重心較遠。隨著建設以萬州為中心的三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)群發(fā)展戰(zhàn)略的開展，重慶東北翼經濟發(fā)展的不均衡性正在逐步減小。但是東北翼的經濟發(fā)展依然與耕地的相關性很大，SPSS軟件分析Pearson相關系數(shù)達到-0.899。

東南翼是三個經濟體中唯一耕地重心和人均GDP重心處于幾何重心兩側的區(qū)域。并且，兩個重心都有向幾何重心移動的趨勢，從側面可以分析出，在一定程度上，東南翼的經濟發(fā)展與土地的掛鉤較強，相關性大[11]，SPSS軟件分析Pearson相關系數(shù)達到-0.865。

以重慶2010年耕地數(shù)據(jù)為基礎，利用ArcMap中Symbology中Quantities工具制圖，依據(jù)各個區(qū)縣的耕地數(shù)量分成五個級別，耕地資源最多的為第一級，資源最少的為第五級，中間按照各個樣本間的密集程度劃分出三個級別，得到重慶2010年耕地數(shù)量分級圖9。從圖中可以看出：（1）一圈經濟體的耕地資源呈圈層結構分布，中間圈層是主城區(qū)，耕地資源貧瘠，中間圈層向外，耕地數(shù)量逐漸增多，一圈經濟體的外圈層耕地資源比主城要豐富。（2）東北翼經濟體開縣、萬州的耕地資源豐富，耕地現(xiàn)有量是最高級別；西南方向的梁平、忠縣、墊江、豐都和東面的云陽、豐都耕地資源較豐富；處于第二級別；最北邊的城口，最東面的巫溪、巫山耕地資源相對較少，分別是第四和第五級別。（3）東南翼的彭水、酉陽耕地資源較豐富，處于第一級別；而石柱、武隆、黔江、秀山耕地資源則較少，處于第三級別。目前東北翼和東南翼的經濟發(fā)展對土地的依賴性較強，在合理利用時要注意對耕地質量好的地區(qū)進行耕地的保護，保證糧食安全。

圖9 重慶2010年耕地數(shù)量分級圖

Fig9.2010 The quantity of cultivated land grading figure in Chongqing

4 結論

重慶整體來說，耕地和經濟在各個區(qū)域發(fā)展不平衡，但在不同的經濟體，由于先天的條件不同，經濟發(fā)展水平及經濟增長階段不同，不平衡的程度不同，重心分布的特點也不同。但是，卻都存在經濟增長，伴隨耕地減少的情況。目前我國處于經濟中等發(fā)達高增長型，代價性的耕地減少在發(fā)展中國家的經濟起飛階段具有一定的普遍性，在這一階段，耕地面積的減少對經濟發(fā)展具有一定的積極意義。但是也反映出目前發(fā)展階段對土地的節(jié)約集約利用程度不夠，產業(yè)結構不夠完善。為了實現(xiàn)重慶全面發(fā)展，實現(xiàn)城市帶動農村，在進行產業(yè)結構調整轉移第二產業(yè)時，需要注意對當?shù)馗厣鷳B(tài)資源的保護，實現(xiàn)經濟科學的可持續(xù)發(fā)展。

不足之處：在解釋耕地重心與經濟重心移動的根本原因或影響因素方面有待深入的定量研究；在不同屬性重心之間互相影響的關系方面，定量分析方面需深入探討。

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篇6

隨著科學的發(fā)展，信息技術在教育業(yè)中起到的作用越來越大。在學校教學中，應用信息技術不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，而且在提高教師的教學效率和提高學生的學習質量上起到了很大的積極作用。就信息技術和高中地理教學的整合做了淺顯的研究以供教學工作者參考。

［關鍵詞］

信息技術；高中地理；整合模式

一、信息技術在高中地理教學中應用現(xiàn)狀

信息技術為傳統(tǒng)的教學模式注入了新的血液，在調動學生學習積極性與主動性方面做出了很大的貢獻，但是也逐漸顯現(xiàn)出了很多過度應用信息技術或是過度排斥信息技術的教學現(xiàn)象。過度的應用體現(xiàn)在教師在課堂上僅僅用PPT進行講課，完全摒棄了板書這一重要的教學方式。過度的排斥則是有多媒體的條件卻不加以應用，仍固執(zhí)于板書教學。信息技術與高中地理教學中的不合理整合成為教學中逐漸凸顯的問題。

二、信息技術在高中地理教學中應用的可行性

高中生大多數(shù)的時間都是用在學習上，其活動范圍在學業(yè)的壓力下變得越來越小。教師在講地理課程時，通過應用信息技術，將書面上晦澀的文字活化起來，地理知識由平面變得立體，學生不僅可以從中有直觀的感受，也可以鍛煉學習能力。

三、將信息技術與高中地理教學整合的建議

1．將信息技術中的音、像融入課堂，激發(fā)學生興趣

地理作為一門將政治、經濟、文化、軍事、天文等多領域文化綜合到一起的學科，在授課時單純用籠統(tǒng)的語言與文字很難讓學生產生深入的了解與學習。例如在學習《地球的公轉與自轉》的時候，僅僅將地球公轉與自轉的平面圖展示給大家，這與將地球如何公轉與自轉的視頻展示給大家相比，動態(tài)的畫面更容易吸引學生的注意力。從心理學中我們得知，動的物體比靜的物體更容易吸引人的注意力。所以，教師在授課時，通過對多媒體的應用可以將鋪在平面上的地理知識“動”起來。為了讓書本上的知識“動”起來，在高中地理教學課堂上，教師可以給學生放包含著地理知識的音樂，通過音樂來吸引學生的注意力，通過歌曲進行知識的回顧與串講。例如《長江之歌》：“你從雪山走來，春潮是你的風采，你向東海奔去，驚濤是你的氣概……”教師可以先提問以了解學生分析題干與對知識點的掌握情況，在對歌中包含的知識點講解后，再基于當前知識點進行擴展。在《長江之歌》的前兩句歌詞中我們得到的地理知識點有：長江的發(fā)源地是哪里？為何長江是奔向東海的？長江沿線上的水電站有哪些？等等。教師在講四季更替和五帶劃分的時候，也可以通過視頻的視覺吸引進行加深印象型教學，通過展示五帶中的奇特動植物來引導學生加深對五帶劃分的掌握。

2．多媒體與板書結合運用，使知識講解層次分明課堂上單純地運用

PPT進行授課與傳統(tǒng)的只用板書進行教學是沒有大區(qū)別的，這將失去信息技術作為教學輔助手段的特點。這就需要教師在課堂授課中，在允許減少工作量的前提下，將多媒體教學與黑板的書面板書相結合。作為了解的內容，教師可以通過PPT的演示向學生做簡單語言講解即可；但是重要的地理知識，就需要教師不僅在PPT中做重點表示，還要在黑板上將這些知識羅列出來。在講解氣壓章節(jié)時，可能電子圖示比教師自己手畫的圖示更直觀，這就需要教師通過運用PPT進行電子圖示展示。信息技術在教學過程中最終起到的還是輔助教學的作用，這不能代替教師的講授與強調。不完全拋開多媒體教學，也不完全拋開書面板書，人、機兩者的整合與交互在高中教學中產生很大的好的影響。

3．建立地理專題“課上授業(yè)，課下解惑”學習網站

隨著互聯(lián)網時代的到來，各大學校開始重視建設學習網站，而且很多學生也會在課余時間到網絡上搜索自己所需要的學習資料。高中學校為提高地理教學質量，可以信息技術作為知識的橋梁，在自己的網站上開設高中地理教學與學習模塊。作為專題性模塊，學?？梢詫⒔處煹慕陶n視頻與課堂中應用的教學資料、教案一并投放到該網站模塊中。試聽與書面學習資料對應投放，可以讓在課堂上沒有聽明白的學生在課余時間進行自主性的重新學習，也可以讓學會了的學生有復習與預習的學習渠道。網站中也需設有對應的學習交流區(qū)，為學生提供分享與提問的平臺。教師可以通過互動平臺看到學生在學習地理時的疑惑之處，對于單個的疑問可以在平臺上解答，對于對同一知識點有很多人不懂的地方，就拿到課堂上統(tǒng)一講解，在師生線上、線下的互動中將高中地理知識教透與學透。

篇7

[關鍵詞]地理信息系統(tǒng)(GIS)面向對象MapX組件技術

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110080-02

一、地理信息系統(tǒng)概念

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,簡稱為GIS),是由計算機軟硬件和不同方法組成的能夠對海量的空間信息進行采集、存儲、處理、分析、更新和顯示的計算機應用系統(tǒng)。它是由地圖制圖學、地理學、測量學、遙感學與計算機技術相結合產生的邊緣性學科。

作為一種主要處理地理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng),地理信息系統(tǒng)(GIS)除了具有普通數(shù)據(jù)庫(CDBS)的研究內容外,主要還包括關于空間數(shù)據(jù)的輸入、存儲、檢索以及空間運算、空間分析等方面的研究內容。與傳統(tǒng)意義上的信息系統(tǒng)相比,地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢在于:它不僅能夠存儲、分析和表達現(xiàn)實世界中的各類對象的屬性信息,而且能處理、表達事物之間地理空間分布狀況的空間關系,從空間和屬性兩個方面對現(xiàn)實世界進行綜合、分析、管理,以方便地獲取信息,滿足應用和研究的需要,并將結果以圖形或數(shù)字等多種手段直觀的表達出來。

可見,地理信息系統(tǒng)以其混合數(shù)據(jù)結構和獨特的地理空間分析功能而獨樹一幟,可以將地理信息系統(tǒng)理解為:GIS=CAD+DATABASE+SPATIAL OPEA

TION。

二、控件MapX簡介

MapX是MapInfo公司向用戶提供的具有強大地圖分析功能的ActiveX控件產品,由于它是一種基于Windows操作系統(tǒng)的標準控件,因而能支持絕大多數(shù)標準的可視化開發(fā)環(huán)境,如Visual C++、Visual Basic、Delphi、Power Builder等。編程人員在開發(fā)過程中可以選用自己最熟悉的開發(fā)語言,輕松地將地圖處理功能嵌入到應用程序中,并且可以編譯成exe文件,脫離Maplnfo的軟件平臺運行。利用MapX,能夠簡單快速地在企業(yè)應用中嵌入地圖功能,增強企業(yè)應用的空間查詢和空間分析能力,實現(xiàn)企業(yè)應用的增值。MapX采用基于MapInfo Professional的相同的地圖化技術,可以實現(xiàn)MapInfo Professional具有的絕大部分地圖編輯和空間分析功能。而且,MapX提供了各種工具、屬性和方法,實現(xiàn)這些功能是非常容易的。因此,MapX非常適合中小型的GIS應用開發(fā)。MapX主要有下面這些功能:

1.MapInfo格式地圖的顯示;

2.對地圖的隨意瀏覽功能;

3.專題地圖制作;

4.數(shù)據(jù)綁定;

5.圖層控制;

7.簡單的地理數(shù)據(jù)、屬性查詢;

8.支持柵格地圖圖像;

9.自動和動態(tài)注釋;

10.提供強大的遠程數(shù)據(jù)庫連接。

三、校園地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”是近幾年來地球空間信息科學研究的熱境。隨著世界各國校園信息化建設的發(fā)展,“數(shù)字校園”的概念也相應出現(xiàn)。從廣義上講,數(shù)字校園是以網絡為基礎,利用先進的信息化手段和工具,實現(xiàn)從環(huán)境(包括設備、教室等)、資源(如圖書、講義、課件、信息等)、到活動(包括教學、管理、服務、辦公等)的全部數(shù)字化。在傳統(tǒng)校園的基礎上構建一個數(shù)字空間以拓展現(xiàn)實校園的時間和空間維度,從而提升傳統(tǒng)校園管理的效率,擴展傳統(tǒng)校園管理的功能,最終實現(xiàn)教育過程的全面信息化。達到提高教學質量、科研和管理水平的目的。

隨著信息可視化(Information Visualization)技術和GIS技術的發(fā)展及廣泛應用,出現(xiàn)了另一種數(shù)字校園的理念,即在現(xiàn)實校園的基礎上構建可視化的虛擬校園。這是一種基于地理坐標系建立的關于校園的空間信息模型,通過信息網絡將現(xiàn)實校園的各種信息收集、整理、歸納、存儲、分析和優(yōu)化,進而對校園的各種資源、生態(tài)環(huán)境、社會環(huán)境、教學環(huán)境等方面的實體和現(xiàn)象進行模擬、仿真、表現(xiàn)、分析和深入認識網。現(xiàn)在許多高等院校都建立了自己的校園地理信息系統(tǒng),將GIS技術與傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)相結合,利用GIS提供的空間管理和空間分析功能去解決常規(guī)管理方法難以解決的許多問題。但是建設數(shù)字校園是一項復雜而龐大的工程,它一方面需要學校內部多方面相互配合,理順學校的內部管理機制;另一方面,建設過程應統(tǒng)籌規(guī)劃、分期進行。因此,校園地理信息系統(tǒng)應該首先規(guī)劃出分類管理模塊和功能模塊,然后逐一實現(xiàn)每個模塊的功能,同時還要考慮各個模塊間的相互關系和信息交互,實現(xiàn)系統(tǒng)化管理。目前,國內許多高等學校已經建成或在建各種類型、復雜程度不一的基于GIS技術的校園信息系統(tǒng),如清華大學、中國地質大學、中科院研究生院、成都理工大學等。

四、校園地理信息系統(tǒng)研究的目的和意義

高等院校作為積極推廣、使用高新技術的集中地,理應要求學校管理者掌握的信息現(xiàn)勢性強,內容豐富準確,而且能進行快速查尋和綜合分析,為學校的發(fā)展預測、規(guī)劃決策以及科學管理提供可靠的依據(jù)。有鑒于此,開發(fā)基于GIS技術的校園管理信息系統(tǒng)是很有必要的。

校園地理信息系統(tǒng)(CGIS)的建立和應用,可從根本上改變目前無序的人工管理狀態(tài),節(jié)省大量的人力、物力;為管理、設計、決策快速準確地提供各種所需的圖、文、聲、像并茂的資料。將CGIS應用于學校后勤管理部門,可以提高學校后勤管理的水平;將CGIS搭乘上校園網絡的快車,可以提高管理和決策的透明度,同時也將擴大CGIS的應用范圍;將CGIS應用校務管理部門,可以有效的提高校務管理水平。

基于GIS的校園管理信息系統(tǒng)以電子地圖的形式為平臺,將學校的各種信息直觀、形象地展現(xiàn)在人們的面前,可以為用戶提供各種校園信息的雙向查詢、檢索和必要的空間分析、統(tǒng)計操作以及按不同用戶要求輸出地圖、平面圖、專題圖或統(tǒng)計表、分析圖、文字說明等。高校校園地理信息系統(tǒng)的開發(fā)研究,是適應當前信息社會中對高校信息化管理的要求,也是建設“數(shù)字校園”,“校園辦公自動化”的初期工作。

建立校園地理信息系統(tǒng)的意義歸納起來主要有以下幾個方面:

1.有利于用電子數(shù)字產品全面地反映校園地理信息的現(xiàn)狀,包括各類建筑物、管線的空間位置、分布及其相互關系。由于系統(tǒng)的空間信息和屬性信息都實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理,可以生成用戶所需的各種數(shù)字化產品,同時可按各種條件生成和輸出各種圖表和報表。

2.有利于校園各種建筑物的有序化管理?？煽焖佟蚀_地進行各類建筑物的檢索查詢和定位,為管理和設計規(guī)劃提供準確而詳細的數(shù)據(jù),這種檢索和查詢是雙向的,既可以根據(jù)圖形查屬性,又可以根據(jù)屬性顯示相應的圖形。

3.有利于學生信息的有序化管理。將學生檔案信息與地理信息相結合,可快速、準確地進行學生信息的檢索查詢和定位。

4.有利于校園資源的更加經濟有效的利用。如將校園的地理位置信息與學生的選課信息相結合,可以進行各種統(tǒng)計分析和空間分析,實現(xiàn)教室資源的優(yōu)化配置。

5.有利于建筑物、管網信息的維護、動態(tài)監(jiān)測和更新,從而提高管理水平。

6.由于使用了計算機管理,使管理信息便于傳輸,適合一家建設,多家共享。使用網絡分析工具來優(yōu)化資源調配,作各種應急處理,提高了決策的科學性。

7.在校園地理信息系統(tǒng)的建設方面做進一步的開發(fā)與研究?？梢詾槌鞘袛?shù)字化做一些基礎牲及實驗性的工作。

五、校園地理信息系統(tǒng)研究的主要功能

校園地理信息系統(tǒng)將校園內的圖形、屬性結合在一起,加以空間分析功能,在可視環(huán)境下解決與校園空間信息有關的信息查詢、信息、空間規(guī)劃、信息管理等實際問題。一般來說,校園地理信息系統(tǒng)應具有如下功能:

1.分層顯示綜合校園地圖或專題校園地圖。它能向用戶提供校園地形圖、現(xiàn)狀圖、規(guī)劃圖等方面的信息,并能夠輸出不同類型的地圖。

2.查詢功能。利用屬性表的相關屬性(如房屋名稱、建筑面積、使用面積、主要用途等)對圖上校園實體進行查詢(由表查圖);利用信息工具查詢路線距離、區(qū)域面積等基本幾何信息;同時可直接查詢圖上對象的相關屬性(由圖查表)。

3.統(tǒng)計功能。系統(tǒng)可按屬性表的相關屬性進行統(tǒng)計,并能以直方圖、餅圖、密度圖等專題圖的形式輸出。

4.將學生信息與地圖相結合,實現(xiàn)學生信息和其宿舍地理位置等圖上信息的互查及維護,從而改善學生檔案信息的管理,實現(xiàn)學生檔案信息的地理定位。

5.加入多媒體屬性,使用戶可以通過圖象、聲音、文本、影象等各種多媒體來更清楚、全面地了解地圖上地形、地物的地理位置及相互關系。對多媒體屬性可進行制作、編輯、查詢顯示、維護等操作。

6.實現(xiàn)緩沖區(qū)分析和最短路徑查詢等空間分析功能。為校園的規(guī)劃設計提供一定的輔助分析功能。

數(shù)字校園是建設信息化高校管理的必然趨勢,引入GIS技術的數(shù)字校園系統(tǒng)將成為校園新的信息源。它的特點就在于將地理信息系統(tǒng)應用于校園,將校園基礎信息與地理信息系統(tǒng)相結合。它可以將校園內的平面圖、圖形、多媒體信息(如圖像、聲音、文本等)和屬性資料有機結合起來進行綜合管理。通過系統(tǒng)可對校園內地理信息的各種要素進行匯總、統(tǒng)計和分析,也可以在屏幕上進行不同格式的地圖輸出。

總之,實現(xiàn)校園的全面數(shù)字化是一項復雜而龐大的工程,它一方面需要學校內部多方面相互配合,理順學校的內部管理機制;另一方面,建設過程應統(tǒng)籌規(guī)劃、分期進行。因此,校園地理信息系統(tǒng)應該首先規(guī)劃出分類管理模塊和功能模塊,然后逐一實現(xiàn)每個模塊的功能,同時還要考慮各個模塊間的相互關系和信息交互,實現(xiàn)系統(tǒng)化管理。在這方面更深入的理論和實踐研究,地理信息系統(tǒng)工作者可謂任重而道遠!

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篇8

關鍵詞：地理信息數(shù)據(jù)；發(fā)展方向

隨著經濟社會的不斷發(fā)展,對基礎地理信息現(xiàn)勢性等的要求會越來越高,基礎地理信息的更新方法還需與時俱進,持續(xù)加強和完善?；A地理信息數(shù)據(jù)是涉及國家安全和經濟社會發(fā)展的基礎性、戰(zhàn)略性信息資源,基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的生命力在于其數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和準確性。因此,如何提高數(shù)據(jù)庫的更新效率成為測繪行政主管部門工作的重點內容之一。

一 城市基礎地理數(shù)據(jù)信息更新的內容

更新內容涉及全省交通、行政地名、行政境界、管線、大型工程(水利、電力、工礦企業(yè)等)等數(shù)據(jù)層。交通包括新建、在建、改建鐵路,公路，機場等。行政地名主要指鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上地名的變更,以撤鄉(xiāng)建鎮(zhèn)為主要內容。管線包括新建、改建的主要輸氣、輸油、輸電線路等,如西氣東輸管道、西部原油成品油管道工程、大型工程包括新建水利、電力、工礦企業(yè)等具相當規(guī)模的大型工程。

二 地理信息數(shù)據(jù)更新方式

根據(jù)城市基礎測繪外業(yè)修測工作開展的特點,對基礎地理信息數(shù)據(jù)庫更新一般存有在三種方式:測區(qū)級更新、圖幅級更新以及要素級更新。測區(qū)級更新適用于某一塊區(qū)域因經濟建設和社會發(fā)展迅速導致地物地貌變化較大,無法采用局部個別要素更新解決數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性問題時,可對該地區(qū)進行全面重測,并使用更新后的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)庫中同區(qū)域數(shù)據(jù)進行整體性替換。與前兩種方式相比較而言, 要素級更新更新數(shù)據(jù)量少,但更新速度較快。

三 地理信息數(shù)據(jù)維護體系

城市基礎地理信息數(shù)據(jù)生產包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分類與編碼、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分層、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲結構設計，數(shù)據(jù)管理等。以保證基礎地理信息的現(xiàn)勢性，以確保規(guī)劃設計及后續(xù)其它專業(yè)能夠適時使用地理空間數(shù)據(jù)。

測繪部門將修測數(shù)據(jù)加工整理后,可以通過兩種方法更新基礎地理空間數(shù)據(jù)庫①:基于版本的更新,即以不同時間的整個數(shù)據(jù)庫為版本,更新時以新的版本取代舊的版本。②基于基態(tài)修正的數(shù)據(jù)更新,通過檢測、識別發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化部分,并對變化部分的數(shù)據(jù)進行更新,該方法適用于有嚴格的時態(tài)表達且變化頻繁的數(shù)據(jù), 如地籍數(shù)據(jù)等。無論采用哪種更新方式,當數(shù)據(jù)量較大時,一旦遇到突發(fā)事件導致更新工作中斷,若沒有相應措施就會導致大量的時間和人力資源浪費在重復勞動中。

四 我國基礎地理信息更新服務所面臨的問題

目前我國基礎地理信息的更新服務方式仍以批量式更新為主，即把更新后的新版數(shù)據(jù)全部提供用戶，然后用戶根據(jù)需要進行相應的更新操作。根據(jù)我國已建成的基礎地理數(shù)據(jù)庫特點，并結合筆者對1:25萬地形數(shù)據(jù)庫和水利部在其基礎上建成的水文數(shù)據(jù)庫的調研結果分析，目前我國批量式更服務方式所面臨的問題主要包括：

1. 要素標識和標準問題

為簡化數(shù)據(jù)的更新過程，MasterMap?數(shù)據(jù)集通過要素唯一標識符（TOID）來跟蹤哪些要素發(fā)生了變化。我國雖然已經建立了多種地理信息分類與代碼標準（如國土基礎信息數(shù)據(jù)分類與編碼，中華人民共和國行政區(qū)劃代碼，全國河流名稱代碼等），但在建立國家基礎地理數(shù)據(jù)庫時，仍然存在不用標準，代碼分配不全，的現(xiàn)象。同時由于應用目的、標準體系、編碼規(guī)則的不同，各個數(shù)據(jù)庫之間的要素ID往往不能相互兼容。如1:25萬地形數(shù)據(jù)中的河流代碼采用《全國河流名稱代碼》（送審稿）標準，而水文數(shù)據(jù)庫中則采用《中華人們共和國行業(yè)標準 中國河流名稱代碼 SL249－1999》。在難以維護公共ID 的情況下，可采用計算要素幾何屬性的方法以保證要素間的相互匹配。

2. 語義差異問題

目前大多數(shù)用戶是在對基礎地理數(shù)據(jù)進行加工處理后才建立自己的應用型或專題型系統(tǒng)的。該過程的實施導致主數(shù)據(jù)庫和客戶數(shù)據(jù)庫之間在語法、語義、結構等方面的差異和不一致性，其中語義沖突又可以在模式（Schema）和數(shù)據(jù)（Data）兩個層次上分別劃分為六種類型。具體地講，在1:25 萬地形數(shù)據(jù)庫和水文數(shù)據(jù)庫之間主要存在表達沖突，分段沖突等數(shù)據(jù)層次上的語義沖突。

①表達沖突：當同一要素在數(shù)據(jù)庫中具有不同的表達形式時將產生表達沖突，如25萬地形數(shù)據(jù)庫中一條河流表示為一個狹長的面，而在水文數(shù)據(jù)庫中則可能將其表示為一條線。

②分段沖突：在數(shù)字化采集過程中，同一要素可能被不同的操作員分為不同的片段，進而引起數(shù)據(jù)間的分段沖突。

在存在以上差異的情況下，客戶數(shù)據(jù)庫更新過程中需要設計準確的模式匹配算法，以發(fā)現(xiàn)主/客戶數(shù)據(jù)庫之間語義相關的模式元素（關系，屬性等）并建立相互之間的映射關系，然后利用OCG（OpenGIS Consortium）提出的“語義轉換”方法，將主數(shù)據(jù)庫背景下的屬性值轉換到客戶數(shù)據(jù)庫背景下，并根據(jù)新的屬性值對客戶數(shù)據(jù)庫進行更新操作。

3. 變化發(fā)現(xiàn)問題

變化發(fā)現(xiàn)是指識別和確定不同時刻數(shù)據(jù)集之間存在的差異，由四個步驟組成：①發(fā)現(xiàn)變化；②變化分類；③變化類型特征描述④變化數(shù)量度量。批量式更新服務方式中，由于不同版本的數(shù)據(jù)只提供了地面特征在某一特定時刻的快照式信息，用戶可以通過生成緩沖區(qū)、層疊置等空間分析技術發(fā)現(xiàn)兩個版本間特征變化內容。

五 結語

篇9

關鍵詞：地理信息公共服務平臺；Web Service；SOA；GIS

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

1、引言

城市地理信息公共服務平臺是以滿足政府各部門、企事業(yè)單位和社會公眾的地理信息需求為導向，以基礎地理信息數(shù)據(jù)為空間定位基礎，整合市（縣）范圍內各類地理空間信息資源，建成以框架數(shù)據(jù)庫為基礎的分布式地理空間信息數(shù)據(jù)庫體系、地理信息公共服務的網絡體系和軟件體系，完善相關標準規(guī)范和安全支撐體系建設，建立與各部門的相互連通，形成支持跨部門、跨行業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)共享機制[1-2]。以平臺為依托，利用市（縣）權威的、統(tǒng)一的、現(xiàn)勢的地理信息數(shù)據(jù)，為政府、企業(yè)、公眾提供一站式的地理信息綜合服務，滿足用戶多樣化的地理信息需求，提高電子政務和信息化水平，從而在橫向上實現(xiàn)政府部門之間，縱向上實現(xiàn)省、市、縣地理信息資源的互聯(lián)互通，為政府宏觀決策、應急管理、社會公益服務提供在線地理信息服務，全面推進數(shù)字城市的建設。

目前，國內學者對地理信息公共服務平臺已有諸多研究。然而，地理信息公共服務平臺所應用的數(shù)據(jù)量非常龐大，涉及的部門也較多，如何有效地組織管理這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各部門的相互連通，是地理信息公共服務平臺構建所面臨的一大難題。Web Service、SOA等網絡技術和GIS技術的發(fā)展，可以很好地解決這一難題。

2、平臺架構

2.1 總體架構

平臺建設以信息化基礎設施為支撐，以地理信息資源為基礎，綜合采用Web Service技術，包括AJAX技術、OGC規(guī)范和SOA技術，采用統(tǒng)一的技術架構，將多源、多尺度、多類型的地理信息資源有機地組織起來，實現(xiàn)海量信息的高效管理與持續(xù)更新，并在信息共享機制和政策法規(guī)框架下，實現(xiàn)在線地理信息便捷、高效、安全的共享服務。

根據(jù)測繪數(shù)據(jù)分級建設與管理的特點，共服務平臺采用分級建設的方式，為用戶提供分布式、多層次的地理信息共享服務。平臺面向地市和縣市，縱向上市（縣）平臺是國家、省公共服務平臺的子節(jié)點，市（縣）平臺和國家、省公共服務平臺之間在數(shù)據(jù)和服務上存在互為補充的關系，因此市（縣）平臺必須在架構體系上與國家、省公共服務平臺保持一致，保證國家、省、市（縣）三級公共服務平臺的互聯(lián)互通。橫向上，公共服務平臺作為數(shù)據(jù)共享服務中心向各部門提供地理空間信息資源，而部門可以通過公共服務平臺專題數(shù)據(jù)，也可建立分中心專題數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)部門之間的互聯(lián)互通。

平臺在軟件體系上由運行支撐層、數(shù)據(jù)層、管理層、服務層、應用層等組成。

2.2 架構設計

系統(tǒng)架構采用Web Service方式來支持SOA架構（圖1所示），提供基于網絡的HTTP＋XML接口服務，接受服務方可以通過XML傳遞必要的參數(shù)到服務器端，就象調用本地接口一樣實現(xiàn)與自身業(yè)務應用系統(tǒng)的無縫集成。

圖1基于Web Service的SOA模型

系統(tǒng)設計與開發(fā)過程中提供對外服務的應用程序，功能封裝和為Web服務（Web Service），通過服務注冊和服務申請，向服務消費者（各種組件或部門的應用系統(tǒng)）提供Web服務，使系統(tǒng)的功能可以采用松耦合的方式實現(xiàn)集成，并使系統(tǒng)提供功能服務具有可擴展性。

3、關鍵技術

按照各項任務之間的關聯(lián)關系，地理空間框架的建設內容可分為四項專項任務，分別是基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建設、地理信息共享服務平臺建設、示范應用建設、支撐環(huán)境建設。

3.1 SOA套件技術

SOA套件即為服務總線ESB，用于實現(xiàn)平臺所有資源（數(shù)據(jù)、服務以及其它資源）的集成、管理與調用。以SOA架構原則，實現(xiàn)平臺資源的整合。

平臺各種數(shù)據(jù)和資源都通過服務引擎，以Web Services形式提供。這些服務和資源，就是SOA三角色中的服務提供者；然后這些服務都通過服務注冊的方式注冊到ESB，ESB即對應SOA三角色中的服務中介；平臺客戶端、各種應用系統(tǒng)及第三方系統(tǒng)則為SOA三角色中的服務調用者，它們從服務總線檢索自己需要的服務，進行調用以支撐各自的應用。

1）服務資源

在平臺中包含如下四種類型的資源：（1）業(yè)務數(shù)據(jù)：指用于各業(yè)務系統(tǒng)的非空間數(shù)據(jù)信息，如用戶信息、權限信息、審批信息等；（2）業(yè)務功能：指用于支撐平臺業(yè)務運行的功能以及對業(yè)務，如用戶管理、業(yè)務審批等；（3）空間數(shù)據(jù)：包括基礎數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)等；（4）空間處理：對空間數(shù)據(jù)的各種操作，包括緩沖分析、空間查詢、路徑分析等。

所有這些數(shù)據(jù)和功能分布在網絡中的不同的機器上，均以服務形式提供出來。

2）服務總線

服務總線將所有業(yè)務功能、空間數(shù)據(jù)和空間功能集成到一起，進行集中的管理和監(jiān)控，提供給外界訪問。

具體來說，服務總線的主要功能包括如下5個方面：

（1）統(tǒng)一命名：服務總線會按照統(tǒng)一的規(guī)則對服務進行重新命名，并分配新的訪問地址供外界訪問。

（2）服務接口適配：用于將各種非標準的接口轉換為標準接口對外提供出去，將底層接口的復雜性封裝在平臺內部，給終端用戶最大的使用便利。

2）服務注冊與管理

（1）服務注冊

服務注冊的主要作用，就是把服務信息添加到服務總線。由于服務的類型多種多樣，每種服務類型都有自己的用途、內容和參數(shù)，不同服務的來源也不一樣。同時不同名稱和來源的服務也可能提供類似的服務內容。因此，為了更好的對服務進行利用和管理，需要對服務進行歸類整理，同時采取特定的服務元數(shù)據(jù)對服務的內容、來源和調用形式進行說明。

同時注冊中心還規(guī)定了服務元信息的查詢檢索接口，這樣，任何想要獲取服務說明的人（或程序）都可以通過檢索接口進行查詢。

（2）服務管理

服務總線將服務信息集成進來以后，為了便于對這些服務的控制和操作，還需要一個服務管理模塊。服務管理的主要功能為：（a）服務運行控制：包括服務的啟動、停止、暫停、刷新；（b）查看服務信息：查看當前服務的運行狀態(tài)，查看服務的元信息；（c）服務預覽：對數(shù)據(jù)服務進行預覽；（d）服務分類目錄管理：新增、刪除或修改服務分類目錄；（e）服務元數(shù)據(jù)模型管理：對各類服務的元信息模型進行維護，包括元信息項的增加、刪除和修改。

3.1其他技術

1）地理信息資源編目技術

在電子政務信息資源目錄體系之下進行擴展、延伸，針對空間信息資源建立地理信息資源目錄體系，基于元數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)地理信息資源編目技術，編目技術滿足易移植、易擴展、易交換等特性。

2）分布式多源異構數(shù)據(jù)集成技術

通過動態(tài)空間分布化技術，實現(xiàn)分布式多源異構數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)各政府部門專題業(yè)務數(shù)據(jù)與基礎地理數(shù)據(jù)的疊加與交換，滿足業(yè)務系統(tǒng)的地理應用，保證社會各領域、各部門信息的互聯(lián)互通。

4.總結

地理信息公共服務平臺建設是一個技術復雜、涉及面廣、周期較長的超大型地理信息系統(tǒng)工程，是數(shù)字城市建設的核心。本文在實際工作和調查研究的基礎上，對城市地理信息平臺建設的總體架構、關鍵技術等問題進行了研究，取得了一定的成果。然而，地理信息公共服務平臺建設還處于起步階段，還有許多技術發(fā)展得不夠成熟，有許多問題有待解決。因此，后續(xù)工作應在此基礎上作出更深層次的研究。

參考文獻：

篇10

關鍵詞：GIS大氣質量模型

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）01-0082-02

1 緒論

1.1 研究意義

現(xiàn)在，越來越嚴重的大氣污染問題已經成為了當前影響社會發(fā)展進步的一大難題。隨著我國經濟發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，生活與工作過程中對能源的需求也越來越大。1980年中國能源消費總量為58587萬噸標準煤，到2010年，中國能源消費總量為307987萬噸標準煤[1]。1980年以來，中國原煤消耗量已增加了兩倍以上，2002年原煤消耗量已達14.8億噸。2011年中國原煤產量為35.2億噸，同比增加2.8億噸，增量為歷史最高水平。煤炭在一次能源生產結構中的比重接近80%，石油則在20%左右變化。而煤炭和石油產品為主的能源消耗是大氣顆粒物的主要來源。大氣顆粒物中PM10（細顆物）和PM2.5（超細顆粒物）是對人體最為有害的兩種物質。

城市不斷發(fā)展，燃料消耗也越來越多。近幾年來，我國各大中城市的機動車數(shù)量大幅度增長。機動車數(shù)量增長也意味著而且城市內的燃料、危險品運輸和存儲也會因為種種原因發(fā)生事故。對這些突發(fā)事故設立預警和預案處理系統(tǒng)能減少損失。

所以，對大氣污染狀況分析、對大氣污染的影響的控制和預警已經是環(huán)境保護中的一個緊迫任務。對已有的固定點源大氣污染狀況和突發(fā)事件引起的大氣污染預警而建立專門的系統(tǒng)，能為整個城市發(fā)展和規(guī)劃帶來很大的好處。

1.2 GIS在大氣環(huán)境研究中的應用

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術是融合地理學、圖形學、計算機科學等多項技術的新興交叉學科，是對空間信息進行采集、存儲、處理與輸出的計算機系統(tǒng)。隨著近些年來GIS技術的不斷發(fā)展，利用GIS技術進行大氣環(huán)境研究的越來越多。GIS技術為大氣環(huán)境研究提供了強有力的技術保障，大氣環(huán)境研究提供了理論支持，兩者結合則為科研人員提供了全方位的信息研究處理平臺。

2 大氣環(huán)境質量模型

2.1 大氣環(huán)境質量模型的特點

大氣環(huán)境質量模型是了解區(qū)域環(huán)境質量、分析污染物擴散的有力工具。不同的大氣環(huán)境質量模型適用于不同尺度和不同類型污染源的各種大氣擴散模式，能夠在時間和空間尺度上準確描述各種污染物的遷移、輸送、轉化等變化特征。

大氣環(huán)境質量模型發(fā)展到現(xiàn)在，盡管它們具有不同的表達方式，但是它們都具有以下幾個特點：空間性、動態(tài)性、多元性、復雜性、綜合性。

2.2 幾種常見的大氣擴散模式

國內外有多種描述大氣污染擴散過程的數(shù)學模型。點源擴散模式常用的有高斯模式、薩頓模式以及赫-帕斯奎爾模式等；線源擴散模式常用的有點源求和法、線源直線化模式等；面源擴散模式常用的有箱模式、虛擬點源模式（或稱等效點源模式、倒退點源模式）和吉福德-漢納模式（或稱G-H模式）[2]。

一般研究認為，高斯模型是相對其他模型反應大氣污染擴散的過程是最簡單的，利用高斯模型計算出的濃度場與實際的的濃度場較為吻合。部分線源模型和面源模型也是由高斯模型發(fā)展而來的。

大氣環(huán)境質量基本模型基本方程如式（2-1）：

（2-1）

式中：x軸為平均風向，z軸鉛直向上，uz=0、uy=0，Et，x、Et，y、Et，z為湍流擴散系數(shù)常數(shù)。在研究污染物對大氣污染的整個研究過程內，可忽略污染物的自身衰減，即K=0。可將公式簡化，可得式（2-2）：

（2-2）

當對上述模型使用不同的初始條件和邊界條件來解的時，就能表示不同情況的污染源在各種氣象條件下所造成的大氣污染情況。

2.2.1 高架連續(xù)點源擴散模式

城市大氣污染最常見的污染源是工廠煙囪。一般將每一個排放的煙囪視為一個污染點源。而由于煙囪自身的高度使得計算煙囪所導致的大氣污染于和在地面上污染源的不一樣。一般將高度高于15m的污染源視為高架點源，低于15m的污染源為非高架源。非高架點源的大氣污染擴散模式就為基本模型，而高架點源擴散模式則在基本模型上有所修正。

高架連續(xù)點源擴散模式由于在推導過程中設定的假定條件，使得它在使用時有很多情況不適用。并且當出現(xiàn)靜風、微風或大氣中有逆溫發(fā)生時，仍用這個模式計算會與實際情況出現(xiàn)比較大的偏差。

2.2.2 線源擴散模式

線源擴散模型一般用于計算道路上的機動車尾氣污染。線源擴散的計算曾采用點源求和法計算公路下風向任一點的濃度，但計算過程復雜。于是提出了線源直線化模式來解決上述方法的不足。目前較為常用的線源直線化模式有垂直風模式、平行風模式和內插模式三組模式。

2.2.3 面源擴散模式

城市中的低矮煙囪和大量分散的爐灶攤點產生的污染物數(shù)量多，排放高度低，污染源強度不大，但是卻會對城市大氣質量產生比較嚴重的影響。但實際操作時卻無法用點源和線源模式處理。所以我國絕大部分城市都采用簡單箱模式、G-H模式及虛擬點源模式來評估城市大氣環(huán)境質量。

2.3 GIS與大氣環(huán)境模型的結合方式

GIS和大氣環(huán)境模型的結合在不同階段和技術條件下，按照結合方式和數(shù)據(jù)交換形式分類，可分為三種：

松散結合：GIS和大氣環(huán)境模型都為獨立的系統(tǒng)并且有不同的用戶界面，GIS能夠為大氣環(huán)境模型提供數(shù)據(jù)并輸入，大氣環(huán)境模型計算后的輸出結果能夠利用GIS處理或顯示。

緊密結合：GIS和大氣環(huán)境模型為獨立的系統(tǒng)，但是有共用用戶界面來管理2個系統(tǒng)的公共數(shù)據(jù)和兩者之間的數(shù)據(jù)交換。

完全集成：GIS和大氣環(huán)境模型有共用的用戶界面并實現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)共享。完全集成需要從底層開發(fā)來實現(xiàn)各部分的緊密融合。

由于各種條件的限制，當前GIS和大氣環(huán)境模型完全集成的系統(tǒng)非常少，主要的集成模式還是前兩者，主要發(fā)展方向是緊密結合方式。

3 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)的建模

為了實現(xiàn)出現(xiàn)污染源時候，計算某時刻某一坐標位置的污染物濃度，需要將高斯模型轉化成可以計算的解析式（3-1）。

前提條件：大氣流場均勻穩(wěn)定，忽略縱向彌散作用。

（3-1）

高斯模型解析式

式中：

C：濃度，mg/m3；

He：污染源高度，m；

Q：單位時間排放量，mg/s；

σy：橫向擴散參數(shù)，mz；

σz：鉛直擴散參數(shù)，m；

ux：平均風速，m/s。

3.2 GIS與大氣質量模型集成步驟

GIS與大氣環(huán)境質量模型集成可由以下五個步驟完成（圖1）。

圖1 GIS與大氣質量模型集成的框架步驟

（1）問題定義：根據(jù)研究目的，確定污染物研究區(qū)域范圍大小和時間跨度，選擇合適的大氣污染擴散模型。

（2）數(shù)據(jù)輸入：輸入污染源信息，氣象資料，地形資料。

（3）大氣環(huán)境模型：輸入氣象環(huán)境數(shù)據(jù)和污染源數(shù)據(jù)，輸出污染物濃度信息。

（4）數(shù)據(jù)分析操作：對各種輸入數(shù)據(jù)和模型計算計算出的結果進行分析處理。

（5）數(shù)據(jù)顯示輸出：最終處理結果的顯示和輸出。

3.2 系統(tǒng)總體設計

城市大氣環(huán)境污染模塊是作為完整的地理信息系統(tǒng)的一個部分而產生的。系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能包括污染數(shù)據(jù)輸入，大氣污染模擬，污染區(qū)域可視化等幾部分。由于是作為系統(tǒng)的一個模塊，數(shù)據(jù)交換由設定好的接口實現(xiàn)。

3.3 系統(tǒng)功能設計

城市大氣環(huán)境污染模塊主要需求是提供城市環(huán)境下的污染情況模擬。并將模擬結果輸出提供給其他系統(tǒng)模塊處理生成預警信息或模擬污染情況設定預案用。需要實現(xiàn)的功能包括：

污染數(shù)據(jù)輸入：由多種方式輸入污染源的情況數(shù)據(jù)，包括污染源的空間信息。污染物類型，擴散參數(shù)。同時也需要設定模擬的環(huán)境條件，包括大氣溫度，風向等等。

大氣污染模擬：按照大氣擴散模型，依照輸入的污染源信息和環(huán)境信息來計算模擬污染物的擴散的情況。

污染區(qū)域可視化：當污染物擴散情況計算完成之后。在地圖顯示單元分級顯示污染物的擴散分布等級，按照污染嚴重程度的不同上不同的顏色。并在最后生成shape文件。這部分最后會共享給地理信息系統(tǒng)的各部分模塊來處理。

3.4 系統(tǒng)應用開發(fā)實驗

采用.Net開發(fā)環(huán)境，基于ArcGis Engine開發(fā)組件，完成了城市大氣污染模擬模塊的開發(fā)。系統(tǒng)模塊基本達到了要求。能夠為城市大氣污染預警和預案提供有效的支持。系統(tǒng)主界面如圖2所示。

圖2 城市大氣污染模擬界面

4 結語

城市大氣污染模擬模塊能夠在地理信息系統(tǒng)平臺上增加大氣污染模擬功能，提供大氣污染的模擬數(shù)據(jù)給預警和預案工作。實現(xiàn)大氣環(huán)境管理調控的現(xiàn)代化，為政府決策，居民出行，企業(yè)選址等提供信息化平臺。而且由于組件化的關系，能夠方便靈活的與不同的專業(yè)地理信息系統(tǒng)整合，提供處理服務，具有較高的實用價值。

參考文獻

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