發(fā)布時間：2022-05-07 04:55:00
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇地理信息系統(tǒng)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘要將多媒體技術(shù)應用于地理信息系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題是：如何有效地管理多媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)；其次，在區(qū)域分析過程中，怎樣實現(xiàn)多媒體播放功能.指出用擴充的關(guān)系數(shù)據(jù)模型作為多媒體數(shù)據(jù)模型較適宜；多媒體功能的實現(xiàn)則取決于多媒體數(shù)據(jù)的格式是否為RIFF格式以及對多媒體數(shù)據(jù)的應用要求.最后展示了多媒體技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應用前景.
關(guān)鍵詞多媒體技術(shù)，地理信息系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)，區(qū)域分析，數(shù)據(jù)模型
現(xiàn)今由于多媒體技術(shù)的迅速崛起和高速發(fā)展，越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術(shù).如果將多媒體技術(shù)應用于地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem，簡稱GIS)軟件中，勢必大大增強GIS信息的表現(xiàn)能力，擴大GIS的應用領(lǐng)域.那么怎樣將多媒體技術(shù)應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計科技論文：其一是怎樣將多媒體數(shù)據(jù)溶于GIS數(shù)據(jù)庫中，并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能；其二是在應用過程中，怎樣實現(xiàn)多媒體的播放功能.以下就這兩個內(nèi)容及其應用前景談談我們的看法.
1多媒體數(shù)據(jù)的有效管理
通常，應用軟件中的多媒體數(shù)據(jù)有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數(shù)字化到數(shù)據(jù)庫當中，播放時從數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)；另一種是播放時，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數(shù)據(jù)庫又分為空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，即我們可根據(jù)媒體數(shù)據(jù)的特性或應用軟件的要求將多媒體數(shù)據(jù)分別溶于空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫中.
1.1GIS數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理
1.1.1GIS空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理目前，多數(shù)GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態(tài)的，實際上，很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關(guān)注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態(tài)GIS(temporalGIS).時態(tài)GIS的組織優(yōu)秀是時空數(shù)據(jù)庫，即設計一個合理的時空數(shù)據(jù)模型是建立時態(tài)GIS的關(guān)鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態(tài)GIS產(chǎn)品的時空數(shù)據(jù)模型，一但時空數(shù)據(jù)模型的研究有所突破，不僅能解決時態(tài)GIS的應用問題，還將解決空間數(shù)據(jù)庫中動畫數(shù)據(jù)的管理問題，即可通過使用動畫技術(shù)來實現(xiàn)在屏幕上動態(tài)播放時空過程.如動態(tài)顯示衛(wèi)星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.
有關(guān)時空數(shù)據(jù)模型，張祖勛［1］提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區(qū)域中每個狀態(tài)的全部信息，而只存貯某個時間的數(shù)據(jù)狀態(tài)(稱為基態(tài))以及相對于基態(tài)或鄰近狀態(tài)的變化量.在此基礎上，建立分級索引，以便能快速找到所需的時空過程的數(shù)據(jù).
要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個問題，一個是如何建立索引；另一個是如何設計用來描述兩個狀態(tài)變化量的差文件.
關(guān)于建索引的問題，筆者認為：基態(tài)，亦a,b,c,d分別表示時態(tài)GIS的4個時期；T.時間軸；t0,t1,…,tn分別表示時態(tài)在GIS某個時期的n+1個時態(tài)，其中tn為基態(tài)，即“現(xiàn)在”時態(tài)一次數(shù)據(jù)狀態(tài)——“現(xiàn)在”時態(tài)總是變化的，每產(chǎn)生一個新的現(xiàn)在時態(tài)，就應生成一個現(xiàn)在時態(tài)與前一次時態(tài)的差文件，同時根據(jù)現(xiàn)在時態(tài)所處的時間位置來決定是否產(chǎn)生新的索引差文件.以四叉樹為例，如圖1所示，當n為2i(i=2,3,…)的整數(shù)倍時，就需產(chǎn)生tn-2i～tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對任一時態(tài)的檢索速度，可將tn-2i+1～tn-2i的索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個數(shù)正好比新建的索引差文件個數(shù)少一個.
關(guān)于差文件，筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態(tài)的目標信息進行異或而產(chǎn)生的，這意味著差文件包含有兩類目標信息：一類是前一時態(tài)有而后一時態(tài)無的目標信息；另一類是前一時態(tài)無而后一時態(tài)有的目標信息.為了能根據(jù)差文件快速、連續(xù)地由一個狀態(tài)到過去另一狀態(tài)或最近另一狀態(tài)進行檢索，應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區(qū)分.(2)兩個狀態(tài)之間目標變化應是有對應關(guān)系的，即01(目標從無到有)；10(目標從有到無)；1N(目標從一個變成多個)；N1(目標從多個變成一個)，以及目標空間信息無變化，屬性信息有變化；目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索，在差文件中應將兩類各目標之間的對應關(guān)系予以標明，當然，這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數(shù)據(jù)庫模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關(guān)系信息組成，差文件中應將每個目標這3種信息之間的關(guān)系予以標明.
1.1.2GIS屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理有些GIS的應用中，認為多媒體數(shù)據(jù)是一種特殊的專題屬性數(shù)據(jù).怎樣選擇多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型，使得既能遵循其自身特點，又能有效地建立起它與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)系，是多媒體技術(shù)在GIS應用中的關(guān)鍵所在.
目前，多數(shù)GIS屬性數(shù)據(jù)庫使用的是關(guān)系模型.為能將關(guān)系模型應用于多媒體數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，就必須對現(xiàn)有的關(guān)系模型進行擴充，使它不但能處理格式化數(shù)據(jù)，也能處理非格式化數(shù)據(jù).楊學良［2］就這個問題提出了3種技術(shù)策略：將多媒體數(shù)據(jù)文件名作為關(guān)系中元組某列(或?qū)傩?；將每個元組作為一個完整文件保存；元組中存貯格式化數(shù)據(jù)以及非格式化數(shù)據(jù)的引用項，而非格式化數(shù)據(jù)單獨存貯.
對比這3種技術(shù)策略，第一種技術(shù)策略方法簡單、容易實現(xiàn)，適宜于對多媒體數(shù)據(jù)進行播放.第二、三種技術(shù)策略雖然能夠?qū)崿F(xiàn)并發(fā)控制和恢復，以及實現(xiàn)對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取的應用，但由于此兩種技術(shù)策略將每個元組所對應的空間目標的專業(yè)屬性和多媒體屬性混在一起，這既增大了應用程序設計的復雜性，又不利于那些只需使用空間目標的專業(yè)屬性的一些應用的實現(xiàn).為此，我們認為，在第一種技術(shù)策略的基礎上，增加一個或多個屬性項，用于存放多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，當我們需要對多媒體數(shù)據(jù)文件進行特殊應用時，可根據(jù)文件信息和數(shù)據(jù)流信息對多媒體數(shù)據(jù)文件進行操作.
1.2GIS區(qū)域分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成
多媒體數(shù)據(jù)生成的另一種方式是在GIS應用中，邊統(tǒng)計、分析運算，邊生成結(jié)果數(shù)據(jù)——多媒體數(shù)據(jù).
1.2.1空間分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成空間分析是一組分析結(jié)果依賴于所分析對象的位置信息技術(shù)［3］，因此，空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有：地形分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡分析等.
為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結(jié)果，我們可用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn).所謂虛擬現(xiàn)實［4］是一種由計算機生成的高級人機交互系統(tǒng)，即構(gòu)成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環(huán)境，使用者通過專門的設備可在這個環(huán)境中實現(xiàn)觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感.比如，可用虛擬技術(shù)來觀察地形分析或網(wǎng)絡分析得到的空間效果，使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等，使觀察對象隨使用者的操作而動態(tài)旋轉(zhuǎn).此時以動畫形式顯示的媒體數(shù)據(jù)隨使用者的操作產(chǎn)生并顯示.
1.2.2統(tǒng)計分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成統(tǒng)計分析就是用數(shù)理統(tǒng)計方法開展區(qū)域分析.數(shù)理統(tǒng)計方法主要有：統(tǒng)計特征值、研究兩種或多種地理現(xiàn)象之間的相關(guān)分析，通過一組實際觀測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)變量之間因果關(guān)系的回歸分析，以及主成分分析等.
為了更加形象化，我們可以將數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果以直方圖、曲線、曲面或區(qū)劃圖表示，甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者，還可以配上解說詞，以增加系統(tǒng)的感染力，而表現(xiàn)這些現(xiàn)象的媒體數(shù)據(jù)是在統(tǒng)計分析之后由系統(tǒng)自動生成并播放的.
2GIS應用系統(tǒng)中多媒體功能的實現(xiàn)
在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現(xiàn)，首先是受GIS應用軟件自身開發(fā)平臺的限制.多數(shù)情況下，GIS應用軟件的多媒體開發(fā)平臺宜選擇編程語言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS應用軟件相結(jié)合.一旦多媒體開發(fā)環(huán)境確定下來，那么怎樣實現(xiàn)區(qū)域分析中多媒體功能
2.1空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的播放
由前所述，空間數(shù)據(jù)庫中存貯的多是各期間的時空數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以應用程序不能直接調(diào)用MCI函數(shù)和API函數(shù)，必須根據(jù)時態(tài)GIS的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，設計一個相應的動畫播放程序來實現(xiàn)動態(tài)顯示功能.
下面簡述動態(tài)顯示時態(tài)GIS中ti～tj狀態(tài)的算法步驟(0≤i≤j≤n，其中n為現(xiàn)在時態(tài)).(1)由基態(tài)開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態(tài)信息.(2)顯示ti狀態(tài)信息.(3)根據(jù)ti差文件，擦除ti狀態(tài)有而ti+1狀態(tài)無的信息，顯示ti狀態(tài)無而ti+1狀態(tài)有的信息.(4)i+1i.(5)當i＜j時，轉(zhuǎn)(3)；否則結(jié)束.
如果用上述算法來實現(xiàn)動態(tài)顯示時空過程，還有很多細節(jié)需要設計.首先，在(1)步驟，從基態(tài)開始，逐級逐步檢索，每檢索到一個狀態(tài)差文件，就需根據(jù)差文件來生成該狀態(tài)信息，直到ti狀態(tài)處；其次，在(3)中，需要用到動畫技術(shù)，擦除前一狀態(tài)信息實質(zhì)為恢復該處顯示內(nèi)容，而顯示后一狀態(tài)信息之前，需保存后一處信息內(nèi)容，再予以顯示新狀態(tài)信息.
2.2屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的應用
一般來說，多媒體數(shù)據(jù)主要應用于兩個方面：一個是簡單播放；另一個是對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取.對于前者，只要使用MCI函數(shù)或API函數(shù)按屬性數(shù)據(jù)庫中其他屬性的要求進行播放；對于后者，這就要求程序員熟悉多媒體數(shù)據(jù)文件格式RIFF，根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，通過調(diào)用多媒體文件輸入/輸出函數(shù)來實現(xiàn)多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.
3多媒體技術(shù)在GIS中的應用前景
(1)實現(xiàn)資源信息的科學管理，提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數(shù)據(jù)信息形式，而在管理空間信息的同時，對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放，大大增加了信息的表現(xiàn)能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身，會豐富教育、娛樂軟件的內(nèi)容及表現(xiàn)手段.比如有關(guān)地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統(tǒng).GIS和多媒體技術(shù)合為一體的這類系統(tǒng)會比以往的信息系統(tǒng)更具有表現(xiàn)力.比如房地產(chǎn)公司的銷售系統(tǒng)，既能表明所售住房的空間位置，又能從中檢索其住房環(huán)境及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且可以動態(tài)地刪去當天已售出的房子，給出不同價格等；旅游導游系統(tǒng)，可以在為觀光游客制定導游路線時，就能對不同地方的景點產(chǎn)生身臨其境的感覺.
總之，將多媒體技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合，是計算機應用領(lǐng)域的一個發(fā)展方向，它會改變?nèi)藗兊墓ぷ鳌⑸睢⑺季S方式，推動信息社會的前進.
引言
隨著數(shù)字城市的提倡和應用,城市地理空間框架和基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的建設也隨之發(fā)展。地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎,基于模型,提供多種空間的和動態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務的計算機技術(shù)系統(tǒng)提供幫助,是一種決策支持系統(tǒng)。數(shù)字城市則是基于地理信息系統(tǒng)而應用,給各部門和行業(yè)提供地理信息數(shù)據(jù),瀏覽和提取地理信息,應用于各項專題中。
基礎地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成
基礎地理信息系統(tǒng)不是簡單的計算機軟硬件系統(tǒng),而是基礎測繪管理工作的重要內(nèi)容,必須有相應的行政管理體系與技術(shù)標準體系與之配套。因此,基礎地理信息系統(tǒng)主要由計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境、軟件環(huán)境、技術(shù)標準體系、管理體系、數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成。
計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境
基礎地理信息系統(tǒng)將以基礎地理信息中心作為網(wǎng)絡中心,其它各測繪院、機關(guān)、測繪管理處、質(zhì)量檢查站等為網(wǎng)絡節(jié)點,構(gòu)成一個C/S網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。硬件以微機為主,網(wǎng)絡中心使用部分服務器及工作站,外圍設備包括繪圖儀、掃描儀、打印機、光盤機、磁帶機、數(shù)字化儀等。
軟件環(huán)境
應用軟件(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形圖像處理等)宜采用成熟的國產(chǎn)化軟件,如武漢測繪科技大學的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)Virtuozo及測量平差軟件包、中國測繪科學研究院的微機數(shù)字攝影測量系統(tǒng)、國產(chǎn)矢量化軟件GEOSCAN、MAPVECTOR等;部分應用軟件自己開發(fā),但要避免低水平的重復開發(fā)現(xiàn)象。
技術(shù)標準體系
系統(tǒng)應具有統(tǒng)一完整的技術(shù)體系,如數(shù)據(jù)采集標準、數(shù)據(jù)交換標準、數(shù)據(jù)建庫標準、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與控制標準、數(shù)據(jù)更新標準、數(shù)據(jù)使用標準等。技術(shù)標準應采用相應的國家標準和行業(yè)標準,當沒有國標和行標時,可按國標和行標的建標指導原則建立自己的標準。此外,還應有一批訓練有素的技術(shù)干部作為系統(tǒng)的支撐。
管理體系
嚴格地說,基礎地理信息系統(tǒng)是為滿足現(xiàn)代基礎測繪管理需要而建立的一套現(xiàn)代化的測繪管理系統(tǒng),因此必須根據(jù)現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡及辦公自動化的特點,建立一套新的管理體系,包括測繪行業(yè)管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理、成果管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)版權(quán)管理等。
二.基礎地理信息數(shù)據(jù)庫
由于目前地理信息數(shù)據(jù)庫建設依舊不能完全脫離現(xiàn)有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,故本文結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Oracle,探討了利用地理信息應用軟件ArcGIS與Oracle之間的中問件ArcSDE進行基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的建設的方法,以便為行業(yè)的發(fā)展提供參考。
1.基礎地理信息數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組成
基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的建設包括國家、省區(qū)和市縣級,它由地理數(shù)據(jù)、管理系統(tǒng)和支撐環(huán)境組成,當然數(shù)據(jù)是優(yōu)秀,有5個基本分庫為大地測量數(shù)據(jù)庫、數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)庫、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫和數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫;管理系統(tǒng)和支撐環(huán)境是數(shù)據(jù)的存儲、管理和運行維護的軟硬件和網(wǎng)絡條件。
基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的組成,主要包括以下幾種:
1)大地測量數(shù)據(jù).
這里大地測量數(shù)據(jù)包括市級GPSD、E級點和一二級控制點成果。
2)4D產(chǎn)品數(shù)據(jù)
4D包括數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)。
3)其它數(shù)據(jù)
主要有地形地籍數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)等。將上述的數(shù)據(jù)準備好以后,就可以進入系統(tǒng)進行初始數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)建庫。對于地形地籍數(shù)據(jù),可以采用武漢大學開發(fā)的數(shù)字測圖軟件SCZT采集外業(yè)數(shù)據(jù),經(jīng)過檢查合格轉(zhuǎn)換成南方CASS數(shù)據(jù),再經(jīng)過檢查合格后轉(zhuǎn)出.shp數(shù)據(jù),導入CMS地籍入庫管理軟件進行屬性填寫、拓撲檢查修改,進行數(shù)據(jù)入庫管理得到的城市地形地籍數(shù)據(jù)。
2.ArcSDE中間件的應用
本次試驗通過ArcSDE進行存儲數(shù)據(jù)到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,并進行管理。它是ESRI公司提供的一個基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基礎上的地理數(shù)據(jù)庫服務器,可以提供空間和非空間數(shù)據(jù)進行高效率操作的數(shù)據(jù)庫服務,符合基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建設的要求,所以選用它作為中間件。
3.數(shù)據(jù)庫的建設方案
3.1軟件配置
本次試驗基于Oraclel0g、ArcSDE、ArcGIS。先安裝Oracle,創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫sdeorcl;安裝ArcGIS,安裝ArcSDE,postinstallation安裝設置連接數(shù)據(jù)庫,連接測試數(shù)據(jù)庫sdeorcl,見圖2。
3.2數(shù)據(jù)庫的組成與分級
1)組成
基礎地理信息數(shù)據(jù)是基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的優(yōu)秀,如前文所述,按類型分為大地測量數(shù)據(jù)、數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)5個分庫,分庫又可以根據(jù)比例尺和分辨率的變化細分為子庫,子庫又可以根據(jù)要素分成若干層。
2)分級
針對本次試驗考慮,市縣級基礎地理信息庫的數(shù)據(jù)尺度包括1:500,1:1000和1:2000。
3.3數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)圖層結(jié)構(gòu)設計
取地籍調(diào)查數(shù)據(jù)為例,根據(jù)相關(guān)標準,通過SDE建立數(shù)據(jù)集土地權(quán)屬“TDQS”,對照數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計,建立要素地類宗地一ZD、宗地注記一ZDZJ、界址線一JZX、界址線注記一JZXZJ、界址點一JZD、界址點注記一JZDZJ、房屋一Fw、房屋注記一FWZJ層。其中,宗地一ZD層根據(jù)宗地屬性結(jié)構(gòu)描述表設置表結(jié)構(gòu),見表2。
3.4數(shù)據(jù)的導入
根據(jù)外業(yè)測量,內(nèi)業(yè)處理得出數(shù)據(jù),例宗地層,通過ArcSDE導入。根據(jù)表結(jié)構(gòu)設計,編輯sde@ZGB02.sde下SDE.TDQS要素集的要素圖層SDE.ZD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使之與設計相符。并通過對照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),一一對應設計和數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(見圖3),導人數(shù)據(jù)(見圖4),確認數(shù)據(jù)導入成功。
為了豐富數(shù)據(jù)庫的建設,今后將在成果數(shù)據(jù)的檢查、海量數(shù)據(jù)的入庫管理、各種比例尺數(shù)據(jù)的管理、數(shù)據(jù)的更新、數(shù)據(jù)庫的移植上深入研究,以便更好的為行業(yè)發(fā)展提供服務。
〖摘要〗測繪工作是為國民經(jīng)濟建設服務的一項基礎性、前期性和公益性的工作。測繪技術(shù)的發(fā)展,給測繪管理工作提出了新的課題。傳統(tǒng)的測繪管理方法(包括行業(yè)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、測繪資料管理及對外提供服務等)已不能滿足現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要。本文就利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、辦公自動化技術(shù)及GIS技術(shù)建設省級基礎地理信息系統(tǒng)的有關(guān)問題提出作者的初步見解。
關(guān)鍵詞 基礎 地理信息系統(tǒng)
1 引言
隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)及現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展,GPS技術(shù)給傳統(tǒng)的大地測量技術(shù)帶來了革命性的變化。數(shù)字攝影測量技術(shù)使傳統(tǒng)的航測技術(shù)產(chǎn)生了根本的變革。以GIS、GPS、RS為代表的3S的技術(shù)給測繪業(yè)帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。國家測繪局以發(fā)展數(shù)字化測繪技術(shù)為起點,以推廣3S技術(shù)應用為龍頭,先后在四川、北京、黑龍江、陜西、湖北、廣東、海南等地建立七個數(shù)字化測繪技術(shù)生產(chǎn)示范基地,并將發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)確定為測繪行業(yè)的發(fā)展方向和歸宿,1995年底,國家基礎地理信息中心正式成立,同時在原來技術(shù)工作的基礎上,開始籌建國家基礎地理信息系統(tǒng)。
廣西地區(qū)的GIS技術(shù)應用屬全國較早的省份之一,北海市規(guī)劃局、北海市土地局、南寧市土地局、柳州市規(guī)劃局等均已建立或正在建設自己的地理信息系統(tǒng)。在測繪系統(tǒng),3S技術(shù)應用起步雖然較晚,但經(jīng)過各方面的共同努力,進步很快。以廣西測繪局為代表的數(shù)字化測繪生產(chǎn)技術(shù)已基本形成生產(chǎn)規(guī)模,GPS應用技術(shù)已比較成熟,廣西綜合區(qū)情地理信息系統(tǒng)建設工作進展順利,其它專題GIS技術(shù)開發(fā)與應用正在起步,數(shù)字攝影測量技術(shù)將在今后幾年的1:5萬、1:1萬地形圖更新建庫工作中得到廣泛應用。
測繪技術(shù)的發(fā)展,給測繪管理工作提出了新的課題。測繪行業(yè)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、測繪產(chǎn)品(成果、資料)管理及對外提供服務等,無論從哪方面來說,傳統(tǒng)的管理方法均不能滿足現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要。形勢的發(fā)展對基礎地理信息提出了迫切要求[liu1][1] 。利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、辦公自動化技術(shù)及GIS技術(shù),建設廣西基礎地理信息系統(tǒng),必須提到議事日程。本文就有關(guān)問題提出作者的初步見解,以期拋磚引玉,引起討論,推動此項工作的健康而又快速地發(fā)展。
2 廣西基礎地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成
一個省級的基礎地理信息系統(tǒng)不是簡單的計算機軟硬件系統(tǒng),而是基礎測繪管理工作的重要內(nèi)容,必須有相應的行政管理體系與技術(shù)標準體系與之配套。因此,廣西基礎地理信息系統(tǒng)主要由計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境、軟件環(huán)境、技術(shù)標準體系、管理體系、數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成。
2.1 計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境
廣西基礎地理信息系統(tǒng)將以廣西基礎地理信息中心作為網(wǎng)絡中心,其它各測繪院、機關(guān)、測繪管理處、質(zhì)量檢查站等為網(wǎng)絡節(jié)點,構(gòu)成一個C/S網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。硬件以微機為主,網(wǎng)絡中心使用部分服務器及工作站,外圍設備包括繪圖儀、掃描儀、打印機、光盤機、磁帶機、數(shù)字化儀等。
2.2 軟件環(huán)境
系統(tǒng)軟件采用技術(shù)成熟、應用廣泛的軟件,如UNIX、WINDOS95、WINDOWS NT及數(shù)據(jù)庫管理軟件。基礎軟件平臺應選擇國產(chǎn)軟件,這對于將來的應用開發(fā)、數(shù)據(jù)安全及促進我國地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展均具有重要意義;在目前國產(chǎn)軟件暫時不能滿足要求的情況下,可先使用成熟的商業(yè)軟件(如ARC/INFO,GENAMAP等),但需要保證數(shù)據(jù)將來能移植到國產(chǎn)軟件平臺。應用軟件(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形圖像處理等)宜采用成熟的國產(chǎn)化軟件,如武漢測繪科技大學的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)Virtuozo及測量平差軟件包、中國測繪科學研究院的微機數(shù)字攝影測量系統(tǒng)、國產(chǎn)矢量化軟件GEOSCAN、MAPVECTOR等;部分應用軟件自己開發(fā),但要避免低水平的重復開發(fā)現(xiàn)象。
2.3 技術(shù)標準體系
系統(tǒng)應具有統(tǒng)一完整的技術(shù)體系,如數(shù)據(jù)采集標準、數(shù)據(jù)交換標準、數(shù)據(jù)建庫標準、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與控制標準、數(shù)據(jù)更新標準、數(shù)據(jù)使用標準等。技術(shù)標準應采用相應的國家標準和行業(yè)標準,當沒有國標和行標時,可按國標和行標的建標指導原則建立自己的標準。此外,還應有一批訓練有素的技術(shù)干部作為系統(tǒng)的支撐。
2.4 管理體系
嚴格地說,廣西基礎地理信息系統(tǒng)是為滿足現(xiàn)代基礎測繪管理需要而建立的一套現(xiàn)代化的測繪管理系統(tǒng),因此必須根據(jù)現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡及辦公自動化的特點,建立一套新的管理體系,包括測繪行業(yè)管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理、成果管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)版權(quán)管理等。
2.5 數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的優(yōu)秀。廣西基礎地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫部分包括:
管理數(shù)據(jù)庫:行政辦公、人事檔案管理、財務管理、測繪行業(yè)管理、質(zhì)量監(jiān)督管理、測繪生產(chǎn)管理、技術(shù)管理等數(shù)據(jù)。
技術(shù)數(shù)據(jù)庫:所有的技術(shù)標準、設計書、技術(shù)文檔說明等。
1/25萬數(shù)據(jù)庫:是全國1/25萬數(shù)據(jù)庫的分庫,包括地形、地名、數(shù)字高程模型、景觀影象四個部分。
1/5萬數(shù)據(jù)庫。
1/1萬數(shù)據(jù)庫及基礎數(shù)字地面高程模型。
1/5千數(shù)據(jù)庫(重點地區(qū))。
數(shù)字正射影像庫。
大地測量成果數(shù)據(jù)庫。
地名數(shù)據(jù)庫。
境界數(shù)據(jù)庫:包括國界、省界、地區(qū)界、市界、縣界
、鄉(xiāng)界、村界、屯界等。
其它專題數(shù)據(jù)庫:如綜合區(qū)情地理信息系統(tǒng)(9202)專題等。
3 廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設方針
廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設擬本著“總體設計、急用優(yōu)先、重點優(yōu)先、成熟優(yōu)先、分步實施”的方針,綜合利用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)、辦公信息系統(tǒng)(OIS)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)以及多媒體技術(shù)等技術(shù)手段,進行系統(tǒng)建設。同時,系統(tǒng)的建設要高起點并切合實際,以保證系統(tǒng)有較長的生命周期及良好的可擴展性。因此,該系統(tǒng)建設強調(diào)以下三個原則:
3.1 實用性
確立以滿足現(xiàn)代測繪管理工作為主要目標的思路。從實際出發(fā),以解決實際應用問題為主,這樣容易見效益,也使得系統(tǒng)自身能獲得滾動發(fā)展和不斷完善、擴充、更新的能力。
3.2 先進性
當前,國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)技術(shù)應用已取得了一定的經(jīng)驗,因此,本系統(tǒng)的建設在技術(shù)方案、系統(tǒng)設計、運行管理等方面應具有一定的先進性,系統(tǒng)的開發(fā)建設應采用軟件工程學所倡導的開發(fā)模式及最新的理論、技術(shù)和方法,系統(tǒng)的設計應采用可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)流與控制流集成化、軟件功能部件化等最新分析設計方法,同時,考慮到系統(tǒng)的發(fā)展完善,系統(tǒng)的軟硬件配置將具有一定時期的先進性;另外對系統(tǒng)的運行管理要有較高的要求,以保證系統(tǒng)具有一定的先進性和較長的生命周期。3.3 可擴展性
根據(jù)客觀情況,廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設將是一個不斷完善、逐步提高的長期發(fā)展過程,這樣就要求系統(tǒng)具有較強的可擴展性。
事實上,廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設已經(jīng)有了一定的基礎:廣西測繪局全局的數(shù)字化測繪生產(chǎn)已基本形成規(guī)模,計算機的使用已比較普遍,局屬各單位基本上都建立了自己的局域網(wǎng),各級領(lǐng)導對此已有一定的認識,1996年成立的廣西基礎地理信息中心已經(jīng)從整體上考慮這方面的有關(guān)問題。只要領(lǐng)導重視,各方面共同努力,此項工作會取得較快的進展。
4 須重點考慮的幾個問題
廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設,在技術(shù)方面已基本成熟,只要遵循上述提出的“總體設計、急用優(yōu)先、重點優(yōu)先、成熟優(yōu)先、分步實施”的建設方針,系統(tǒng)建設工作可順利開展。在實施過程中,須重點考慮如下幾個主要問題:
4.1 經(jīng)費投入問題
系統(tǒng)建設需要大量的經(jīng)費投入。一方面,廣西基礎地理信息系統(tǒng)屬于基礎測繪項目,部分經(jīng)費可從基礎測繪經(jīng)費中投入。另一方面,系統(tǒng)建設工作屬科研項目,應投入部分科研經(jīng)費。部分專題數(shù)據(jù)庫建庫經(jīng)費可從專題經(jīng)費中解決(如9202工程)。類似如地名數(shù)據(jù)庫、境界數(shù)據(jù)庫這樣的專題建設費用可聯(lián)合其它有關(guān)部門共同解決。
4.2 管理問題
現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展給測繪管理工作提出的挑戰(zhàn)是不可避免的,與其被動地接受,不如主動地迎接。廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設,必定給測繪局乃至測繪系統(tǒng)的行政管理、生產(chǎn)、質(zhì)量管理、測繪成果管理等帶來重大變化。如測繪成果提供方式由現(xiàn)在的模擬產(chǎn)品方式向數(shù)字化產(chǎn)品方式過渡,再如數(shù)字攝影測量技術(shù)將使現(xiàn)在航測生產(chǎn)方法徹底改變,在相當長的一段時期內(nèi),模擬測繪產(chǎn)品與數(shù)字化測繪產(chǎn)品并存等等,其中有一系列問題需要研究和探討。
4.3 人才問題
技術(shù)的發(fā)展和應用離不開高素質(zhì)的技術(shù)人才。測繪行業(yè)過去一段時期人才流失比較嚴重。新技術(shù)的發(fā)展與應用一方面可鍛煉和培養(yǎng)人才,另一方面可吸引人才,給技術(shù)人才以用武之地。
4.4 數(shù)據(jù)版權(quán)問題
模擬的測繪產(chǎn)品版權(quán)問題較好解決。受法律不健全、法制觀念淡薄等客觀條件的影響,數(shù)字化測繪產(chǎn)品的版權(quán)問題亟待解決,因為數(shù)字化產(chǎn)品一經(jīng)提供,可以輕而易舉地進行復制。要解決這個問題,除了法律外,還需要制定一系列的管理規(guī)章制度,如“權(quán)威數(shù)據(jù)審查制度”,當項目設計者提交設計成果時,同時應提交所使用的基礎數(shù)據(jù)的來源證明,以限制數(shù)據(jù)的非法使用。
4.5 數(shù)據(jù)更新與數(shù)據(jù)版本管理問題
為滿足國民經(jīng)濟建設的需要,必須定期更新數(shù)據(jù),保持基礎數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。數(shù)據(jù)更新后,歷史數(shù)據(jù)仍須保存。因此必須建立一套有效的數(shù)據(jù)版本管理機制,確保有效數(shù)據(jù)能長期保存,又避免不必要的數(shù)據(jù)冗余。
一、《地理信息系統(tǒng)》課程教學存在的問題
1.課程設置不盡合理
GIS是一門綜合性學科,要求學生具有計算機、數(shù)學以及地學的相關(guān)知識,尤其是要開設《計算機基礎》、《程序設計》、《高等數(shù)學》、《概率統(tǒng)計》等課程,但很多高校地理教育專業(yè)無法滿足相應教師需求或無法安排足夠課時,致使學生對《地理信息系統(tǒng)》課程部分教學內(nèi)容很難接受。
2.軟硬件設施不足
GIS是一門實踐性很強的學科,實習時數(shù)在總課時中所占比例很大,因此在開設課程的同時,需要相應的GIS實驗室。實驗室所需設備不多,40~50臺計算機組成的局域網(wǎng)、一臺數(shù)字化儀、繪圖儀及掃描儀完全可以滿足教學和部分科研的硬件要求,軟件方面目前用的較多的有中國地質(zhì)大學的MAPGIS和美國的ARC/INFO系列軟件。但在很多高校地理教育專業(yè)開設的《地理信息系統(tǒng)》課程都無法保證實踐教學的軟硬件設施,主要以理論知識傳授為主,使得學生學習時枯燥乏味,缺乏激情和動力。
3.教學模式有待改進
在我國應試教育影響下,學生養(yǎng)成了被動的學習習慣,缺乏自主學習的能力和意志,從而造成專業(yè)學習的高分低能現(xiàn)象,高校地理教育專業(yè)教學也存在“灌輸式”教育現(xiàn)象。為了21世紀人才培養(yǎng)的需要,應鼓勵學生個性發(fā)展、自主學習,相應地,依據(jù)學科背景和專業(yè)特色,研究和實踐新的考核模式勢在必行。
4.學生層次不一
學生素質(zhì)參差不齊,對計算機掌握程度不同,加上文理科學生思維方式以及學習興趣等差異,致使統(tǒng)一的《地理信息系統(tǒng)》課程教學無法充分發(fā)揮學生主動性,教學效果不佳。
二、《地理信息系統(tǒng)》課程教學改革探索
1.善用多媒體技術(shù)
利用多媒體技術(shù)進行計算機輔助教學是現(xiàn)代高校教育普遍采用的形式。GIS的理論性和技術(shù)性要求學生不僅要掌握其理論知識,還要有豐富的實踐經(jīng)驗,因此在教學中滲透實踐課程非常必要。合理設置實踐課程,與課堂教學穿插進行,使學生深入理解課堂教學中學到的有關(guān)GIS的基本理論、基本知識和基本技術(shù)方法,并熟悉流行GIS工具軟件的使用、掌握軟件開發(fā)與數(shù)據(jù)處理等技能。
2.實行多層次教學
根據(jù)學生素質(zhì)差異和愛好,可以把學生分為基本理論、軟件開發(fā)和軟件應用三個層次,這種層次教學模式可以使不同能力的學生各盡所能,各有所獲。學生自由分組,在共同完成基本理論課程學習后,以課題小組的形式各自完成任務。基本理論組以掌握GIS的基本理論、基本知識和基本技術(shù)方法等為主,主要是為了滿足中學地理教學需求,考核方式為閉卷考核或提交學習筆記和GIS相關(guān)論文;軟件開發(fā)組對學生計算機能力要求較高,包括GIS工具軟件和GIS應用系統(tǒng)的開發(fā),需增加上機實踐的課時,考核方式為提交軟件成果;軟件應用組要充分掌握一至兩種GIS專業(yè)軟件的使用,并能用GIS專業(yè)軟件解決和分析地理學中的一些問題,可以制作基本的圖件,需增加上機實踐的課時,考核方式為制作指定地理專題圖。
3.提倡文理分科
地理學在高等教育中屬于理科,授予理學或管理學學位。因此在地理學專業(yè)招生中,一般只招收理科生,但由于在高中階段地理屬于文科,為適應地理學科綜合性和實用性發(fā)展的需要,2000年后,我國許多高校地理專業(yè)招生紛紛實行文理兼收,這有利于所培養(yǎng)的人才滿足就業(yè)市場需要。但文理科學生在學習背景、學習方式、學習效果上的差異,使得傳統(tǒng)模式的GIS教學無法滿足全體學生需求。文科生在接受GIS相關(guān)知識上存在難度,但他們的地理基礎好于理科生,為平衡這種差異,文理分科教學是最好的選擇。
4.強化案例教學
哈佛大學在20世紀初創(chuàng)造了案例教學法,即圍繞一定的培訓目的,把現(xiàn)實生活中真實的情景加以典型化處理,形成供思考分析和決斷的案例,通過獨立分析研究和相互討論的方式,來提高分析問題和解決問題能力。采用案例教學法,可以提高學生對GIS的興趣以及應用GIS進行綜合分析和解決實際問題的能力。實施地理信息系統(tǒng)案例教學,要通過若干個案例設計,把GIS基本概念和基本操作融合,形成一個有序的、多樣的案例群,構(gòu)建一個完整的教學過程,并突出案例的針對性、趣味性、完整性和實用性。
5.促進教學研結(jié)合
GIS是地學研究的重要手段和方法,讓學生參與科研是培養(yǎng)學生能力、進行地學研究和思維的有效手段。學生對GIS的基本理論、基本知識和基本技術(shù)方法學習后,通過相關(guān)GIS項目的研究,讓學生認識到GIS的重要性,激發(fā)其學習興趣。在教與學中進行研究,在研究中進行教學。高校地理教育專業(yè)以培養(yǎng)中學地理教師為主要目標,學制三年,《地理信息系統(tǒng)》課程作為專業(yè)選修課學時有限,在有限時間內(nèi)充分調(diào)動學生學習主動性、積極性是進行GIS課程教學改革的主要目的。本研究所做的嘗試和探索今后將在本校地理教育(專科)、地理科學(本科)以及開設《地理信息系統(tǒng)》課程的其它地學專業(yè)逐步實施并不斷改進,期待培養(yǎng)更多更好的對GIS感興趣的地理工作者。
通過收集云南省50多年瘧疾防治資料,云南省地理資料,人文和社會資料。建立云南省瘧疾地理信息系統(tǒng),摸清云南省的瘧疾自然疫源地,為今后云南省瘧疾防治提供科學的依據(jù)運用地理信息系統(tǒng)(GIS)建立云南省瘧疾地理信息系統(tǒng),分析探討云南省瘧疾的流行態(tài)勢。運用該系統(tǒng)能很好地放映出云南省瘧疾自然疫源地,并且能為防治提供科學的防治規(guī)劃。
地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎,在計算機軟硬件支持下,對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示,并采用地理模型分析方法,適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)。它的優(yōu)勢是數(shù)據(jù)綜合、地理模擬和空間分析能力。而瘧疾是一種自然疫源性疾病,它的存在和分布,都是跟一定的自然地理條件和一定的生物群落密切相關(guān),受到地理景觀和動物地理學的支配。因此,基于醫(yī)學地理學和流行病學理論為指導,以GIS為優(yōu)秀技術(shù)建立的瘧疾地理信息系統(tǒng),
將為我們研究瘧疾流行提供了新的信息手段。
GIS在疾病防治中的應用概況
使用統(tǒng)計和圖形分析方法,GIS可以對多層次數(shù)據(jù)形式的地圖進行計算機分析。這些數(shù)據(jù)包括地圖數(shù)據(jù)、氣象氣候數(shù)據(jù)、土壤植被數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、人文經(jīng)濟數(shù)據(jù)、媒介分布和疾病流行率分布。各種空間數(shù)據(jù)標定后,就可以進行信息復合、查詢檢索和數(shù)學建模。一旦建立,GIS就提供了一個動態(tài)的、定量的、可視的空間分析系統(tǒng),可被用來籌劃和開展瘧疾防治計劃。周曉農(nóng)等應用GIS預測模3型對不同區(qū)域血吸蟲病流行程度進行預測。
建立云南省瘧疾GIS的必要性
近年來,云南瘧疾疫情呈現(xiàn)上升趨勢,流行范圍不斷擴大,并向城市、人口密集區(qū)蔓延。特別是邊境地區(qū)瘧疾流行最為嚴重,在云南省4000多公里的邊境線上,最為嚴重的是與緬甸接壤的瑞麗市和騰沖縣,2005年這兩個縣的瘧疾發(fā)病數(shù)突破千人,還有幾個內(nèi)地縣,仍然是高發(fā)區(qū),瘧疾GIS由于蚊種種類、生態(tài)環(huán)境、地理、氣象水文、人文經(jīng)濟等的不同,云南省瘧疾GIS的建立,將有助于我們盡快找出與我省瘧疾發(fā)生、傳播密切相關(guān)的地理環(huán)境因子(如氣溫、降雨量、植被、土壤、宿主動物數(shù)量及種群分布、媒介能量變動等),用模糊數(shù)學方法建立預測預報數(shù)學模型,為同樣是因重大生態(tài)環(huán)境改變而正在進行的西糯渡水電站、瀾滄江水利水電開發(fā)提供瘧疾流行的風險評價,有助于我省所有監(jiān)測點的分區(qū)規(guī)劃,并加強質(zhì)量控制,也有利于疫情信息的管理和準確地劃定疫源地范圍,為云南省瘧疾的監(jiān)測、防治、預測預報提供新的信息手段,為領(lǐng)導決策、預防控制提供科學依據(jù),也可以為全區(qū)其他疾病的監(jiān)測和控制信息系統(tǒng)建立提供方法論上的借鑒。
云南省瘧疾GIS的設計
系統(tǒng)目標
基于我省瘧疾疫情資料,1982年以來的監(jiān)測資料,瘧疾自然疫源地資料,結(jié)合現(xiàn)在的基礎地理、生態(tài)環(huán)境變化、氣象水文和人文經(jīng)濟資料,建立云南省瘧疾GIS,實現(xiàn)歷史病情、時空分布規(guī)律綜合分析以及生態(tài)環(huán)境、人文經(jīng)濟綜合病因分析、病情實時監(jiān)控、預測預報和防治決策提供科學依據(jù)。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立通過軟件,應用基礎資料建成基礎地理數(shù)據(jù)庫,生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫,氣象水文數(shù)據(jù)庫、人文經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫、歷史暴發(fā)疫點數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測點數(shù)據(jù)庫等基礎數(shù)據(jù)庫,在此基礎上派生出若干數(shù)據(jù)庫。并把數(shù)據(jù)庫掛接在數(shù)據(jù)圖層集的相應圖層上。各基礎數(shù)據(jù)庫由5~30個字段組成,如按蚊密度及分類、血檢查陽性率、IFA、發(fā)病人數(shù)、死亡人數(shù)、發(fā)病類型、發(fā)病年齡、年均氣壓、年日照時數(shù)、年均溫度、年降水量、居民地及工礦用地面積、耕地面積、道路用地面積、水域面積、森林覆蓋率、人口密度、流動人口指數(shù)及城鎮(zhèn)化水平等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以GIS為優(yōu)秀技術(shù)建立云南省瘧疾地地理信息系統(tǒng),其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。本軟件系統(tǒng)主要包括兩大部分:
信息庫及管理系統(tǒng)和模型庫及管理系統(tǒng)。系統(tǒng)基于WindowsXP平臺,以地理信息系統(tǒng)軟件(如美國ESR I公司的ArcGIS8.3),實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的無縫結(jié)合,為科學、合理的環(huán)境管理與環(huán)境決策提供有效服務。
系統(tǒng)功能
疫情信息管理利用GIS的數(shù)據(jù)庫集成和更新功能,把將發(fā)生瘧疾的基本情況,如地點、時間、姓名、性別、年齡、病型及轉(zhuǎn)歸等輸入數(shù)據(jù)庫,疫情記錄將定期地進行地點匹配。在需要時,GIS可提供通用,靈活的輸入、維護、更新和查詢此數(shù)據(jù)庫的方法。
疫情預測預報運用GIS,結(jié)合遙感、衛(wèi)星定位及專家評判法等,篩選并確定與瘧疾發(fā)生及流行的相關(guān)地理環(huán)境因子,如氣溫、降雨量、植被、土壤、按蚊種群分布、媒介能量變動等,用模糊數(shù)學方法建立預測預報數(shù)學模型。通過日常的監(jiān)測獲取相關(guān)因子的數(shù)據(jù),輸入該模型,達到瘧疾疫情預測預報的目的。
防治規(guī)劃在GIS支持下,對所有監(jiān)測點進行綜合評價,列出高風險區(qū)、中風險區(qū)、低風險區(qū)和非風險區(qū),確定監(jiān)測的優(yōu)秀區(qū)和監(jiān)測的起始時間,實現(xiàn)監(jiān)測點設置的科學化。疫情傳播模擬和監(jiān)控:利用GIS的疊置分析功能,分析同一疫源地不同時間的空間數(shù)據(jù),模擬出疫情傳播的線路圖,并通過緩沖區(qū)分析和數(shù)學運算,計算出疫源地面積。
結(jié)束語
適應信息社會及信息高速公路的發(fā)展是時代的需要。也為我國GIS及遙感技術(shù)應用于衛(wèi)生領(lǐng)域提供了新的契機。公共衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展,迫切需要建立各種疾病的監(jiān)測預警系統(tǒng),系統(tǒng)將由于GIS技術(shù)的介入使得面貌煥然一新。云南省瘧疾GIS的研究仍處于起步階段,一旦經(jīng)費到位和有精通GIS技術(shù)的地理信息及計算機專家的充分合作,建立起瘧疾GIS是完全可能的。我省對瘧疾進行了5o余年的防治和監(jiān)測,有經(jīng)驗豐富的瘧疾防治專業(yè)隊伍,瘧防工作必定因云南省瘧疾GIS的建立而大步邁向新階段。
摘 要:本文就利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、辦公自動化技術(shù)及gis技術(shù)建設基礎系統(tǒng)的有關(guān)問題提出作者的初步見解。
關(guān)鍵詞:數(shù)字城市,基礎地理信息
引言
隨著數(shù)字城市的提倡和應用,城市地理空間框架和基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的建設也隨之發(fā)展。地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎,基于模型,提供多種空間的和動態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務的計算機技術(shù)系統(tǒng)提供幫助,是一種決策支持系統(tǒng)。數(shù)字城市則是基于地理信息系統(tǒng)而應用,給各部門和行業(yè)提供地理信息數(shù)據(jù),瀏覽和提取地理信息,應用于各項專題中。
基礎地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成
基礎地理信息系統(tǒng)不是簡單的計算機軟硬件系統(tǒng),而是基礎測繪管理工作的重要內(nèi)容,必須有相應的行政管理體系與技術(shù)標準體系與之配套。因此,基礎地理信息系統(tǒng)主要由計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境、軟件環(huán)境、技術(shù)標準體系、管理體系、數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成。
計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境
基礎地理信息系統(tǒng)將以基礎地理信息中心作為網(wǎng)絡中心,其它各測繪院、機關(guān)、測繪管理處、質(zhì)量檢查站等為網(wǎng)絡節(jié)點,構(gòu)成一個c/s網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。硬件以微機為主,網(wǎng)絡中心使用部分服務器及工作站,外圍設備包括繪圖儀、掃描儀、打印機、光盤機、磁帶機、數(shù)字化儀等。
軟件環(huán)境
應用軟件(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形圖像處理等)宜采用成熟的國產(chǎn)化軟件,如武漢測繪科技大學的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)virtuozo及測量平差軟件包、中國測繪研究院的微機數(shù)字攝影測量系統(tǒng)、國產(chǎn)矢量化軟件geoscan、mapvector等;部分應用軟件自己開發(fā),但要避免低水平的重復開發(fā)現(xiàn)象。
技術(shù)標準體系
系統(tǒng)應具有統(tǒng)一完整的技術(shù)體系,如數(shù)據(jù)采集標準、數(shù)據(jù)交換標準、數(shù)據(jù)建庫標準、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與控制標準、數(shù)據(jù)更新標準、數(shù)據(jù)使用標準等。技術(shù)標準應采用相應的國家標準和行業(yè)標準,當沒有國標和行標時,可按國標和行標的建標指導原則建立自己的標準。此外,還應有一批訓練有素的技術(shù)干部作為系統(tǒng)的支撐。
管理體系
嚴格地說,基礎地理信息系統(tǒng)是為滿足現(xiàn)代基礎測繪管理需要而建立的一套現(xiàn)代化的測繪管理系統(tǒng),因此必須根據(jù)現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡及辦公自動化的特點,建立一套新的管理體系,包括測繪行業(yè)管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理、成果管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)版權(quán)管理等。
二.基礎地理信息數(shù)據(jù)庫
由于目前地理信息數(shù)據(jù)庫建設依舊不能完全脫離現(xiàn)有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,故本文結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫oracle,探討了利用地理信息應用軟件arcgis與oracle之間的中問件arcsde進行基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的建設的方法,以便為行業(yè)的發(fā)展提供參考。
1.基礎地理信息數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)組成
基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的建設包括國家、省區(qū)和市縣級,它由地理數(shù)據(jù)、管理系統(tǒng)和支撐環(huán)境組成,當然數(shù)據(jù)是優(yōu)秀,有5個基本分庫為大地測量數(shù)據(jù)庫、數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)庫、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)庫、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫和數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)庫;管理系統(tǒng)和支撐環(huán)境是數(shù)據(jù)的存儲、管理和運行維護的軟硬件和網(wǎng)絡條件。
基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的組成,主要包括以下幾種:
1)大地測量數(shù)據(jù).
這里大地測量數(shù)據(jù)包括市級gpsd、e級點和一二級控制點成果。
2)4d產(chǎn)品數(shù)據(jù)
4d包括數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)。
3)其它數(shù)據(jù)
主要有地形地籍數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)等。將上述的數(shù)據(jù)準備好以后,就可以進入系統(tǒng)進行初始數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)建庫。對于地形地籍數(shù)據(jù),可以采用武漢大學開發(fā)的數(shù)字測圖軟件sczt采集外業(yè)數(shù)據(jù),經(jīng)過檢查合格轉(zhuǎn)換成南方cass數(shù)據(jù),再經(jīng)過檢查合格后轉(zhuǎn)出.shp數(shù)據(jù),導入cms地籍入庫管理軟件進行屬性填寫、拓撲檢查修改,進行數(shù)據(jù)入庫管理得到的城市地形地籍數(shù)據(jù)。
2.arcsde中間件的應用
本次試驗通過arcsde進行存儲數(shù)據(jù)到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,并進行管理。它是esri公司提供的一個基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基礎上的地理數(shù)據(jù)庫服務器,可以提供空間和非空間數(shù)據(jù)進行高效率操作的數(shù)據(jù)庫服務,符合基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建設的要求,所以選用它作為中間件。
3.數(shù)據(jù)庫的建設方案
3.1軟件配置
本次試驗基于oraclel0g、arcsde、arcgis。先安裝oracle,創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫sdeorcl;安裝arcgis,安裝arcsde,postinstallation安裝設置連接數(shù)據(jù)庫,連接測試數(shù)據(jù)庫sdeorcl,見圖2。
3.2數(shù)據(jù)庫的組成與分級
1)組成
基礎地理信息數(shù)據(jù)是基礎地理信息數(shù)據(jù)庫的優(yōu)秀,如前文所述,按類型分為大地測量數(shù)據(jù)、數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和數(shù)字柵格地圖數(shù)據(jù)5個分庫,分庫又可以根據(jù)比例尺和分辨率的變化細分為子庫,子庫又可以根據(jù)要素分成若干層。
2)分級
針對本次試驗考慮,市縣級基礎地理信息庫的數(shù)據(jù)尺度包括1:500,1:1000和1:2000。
3.3數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)圖層結(jié)構(gòu)設計
取地籍調(diào)查數(shù)據(jù)為例,根據(jù)相關(guān)標準,通過sde建立數(shù)據(jù)集土地權(quán)屬“tdqs”,對照數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計,建立要素地類宗地一zd、宗地注記一zdzj、界址線一jzx、界址線注記一jzxzj、界址點一jzd、界址點注記一jzdzj、房屋一fw、房屋注記一fwzj層。其中,宗地一zd層根據(jù)宗地屬性結(jié)構(gòu)描述表設置表結(jié)構(gòu),見表2。
3.4數(shù)據(jù)的導入
根據(jù)外業(yè)測量,內(nèi)業(yè)處理得出數(shù)據(jù),例宗地層,通過arcsde導入。根據(jù)表結(jié)構(gòu)設計,編輯下sde.tdqs要素集的要素圖層sde.zd的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),使之與設計相符。并通過對照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),一一對應設計和數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(見圖3),導人數(shù)據(jù)(見圖4),確認數(shù)據(jù)導入成功。
為了豐富數(shù)據(jù)庫的建設,今后將在成果數(shù)據(jù)的檢查、海量數(shù)據(jù)的入庫管理、各種比例尺數(shù)據(jù)的管理、數(shù)據(jù)的更新、數(shù)據(jù)庫的移植上深入研究,以便更好的為行業(yè)發(fā)展提供服務。
〖摘要〗測繪工作是為國民經(jīng)濟建設服務的一項基礎性、前期性和公益性的工作。測繪技術(shù)的發(fā)展,給測繪管理工作提出了新的課題。傳統(tǒng)的測繪管理方法(包括行業(yè)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、測繪資料管理及對外提供服務等)已不能滿足現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要。本文就利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、辦公自動化技術(shù)及GIS技術(shù)建設省級基礎地理信息系統(tǒng)的有關(guān)問題提出作者的初步見解。
關(guān)鍵詞 基礎 地理信息系統(tǒng)
1 引言
隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)及現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展,GPS技術(shù)給傳統(tǒng)的大地測量技術(shù)帶來了革命性的變化。數(shù)字攝影測量技術(shù)使傳統(tǒng)的航測技術(shù)產(chǎn)生了根本的變革。以GIS、GPS、RS為代表的3S的技術(shù)給測繪業(yè)帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。國家測繪局以發(fā)展數(shù)字化測繪技術(shù)為起點,以推廣3S技術(shù)應用為龍頭,先后在四川、北京、黑龍江、陜西、湖北、廣東、海南等地建立七個數(shù)字化測繪技術(shù)生產(chǎn)示范基地,并將發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)確定為測繪行業(yè)的發(fā)展方向和歸宿,1995年底,國家基礎地理信息中心正式成立,同時在原來技術(shù)工作的基礎上,開始籌建國家基礎地理信息系統(tǒng)。
廣西地區(qū)的GIS技術(shù)應用屬全國較早的省份之一,北海市規(guī)劃局、北海市土地局、南寧市土地局、柳州市規(guī)劃局等均已建立或正在建設自己的地理信息系統(tǒng)。在測繪系統(tǒng),3S技術(shù)應用起步雖然較晚,但經(jīng)過各方面的共同努力,進步很快。以廣西測繪局為代表的數(shù)字化測繪生產(chǎn)技術(shù)已基本形成生產(chǎn)規(guī)模,GPS應用技術(shù)已比較成熟,廣西綜合區(qū)情地理信息系統(tǒng)建設工作進展順利,其它專題GIS技術(shù)開發(fā)與應用正在起步,數(shù)字攝影測量技術(shù)將在今后幾年的1:5萬、1:1萬地形圖更新建庫工作中得到廣泛應用。
測繪技術(shù)的發(fā)展,給測繪管理工作提出了新的課題。測繪行業(yè)管理、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、測繪產(chǎn)品(成果、資料)管理及對外提供服務等,無論從哪方面來說,傳統(tǒng)的管理方法均不能滿足現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的需要。形勢的發(fā)展對基礎地理信息提出了迫切要求[liu1][1] 。利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、辦公自動化技術(shù)及GIS技術(shù),建設廣西基礎地理信息系統(tǒng),必須提到議事日程。本文就有關(guān)問題提出作者的初步見解,以期拋磚引玉,引起討論,推動此項工作的健康而又快速地發(fā)展。
2 廣西基礎地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成
一個省級的基礎地理信息系統(tǒng)不是簡單的計算機軟硬件系統(tǒng),而是基礎測繪管理工作的重要內(nèi)容,必須有相應的行政管理體系與技術(shù)標準體系與之配套。因此,廣西基礎地理信息系統(tǒng)主要由計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境、軟件環(huán)境、技術(shù)標準體系、管理體系、數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成。
2.1 計算機硬件及網(wǎng)絡環(huán)境
廣西基礎地理信息系統(tǒng)將以廣西基礎地理信息中心作為網(wǎng)絡中心,其它各測繪院、機關(guān)、測繪管理處、質(zhì)量檢查站等為網(wǎng)絡節(jié)點,構(gòu)成一個C/S網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。硬件以微機為主,網(wǎng)絡中心使用部分服務器及工作站,外圍設備包括繪圖儀、掃描儀、打印機、光盤機、磁帶機、數(shù)字化儀等。
2.2 軟件環(huán)境
系統(tǒng)軟件采用技術(shù)成熟、應用廣泛的軟件,如UNIX、WINDOS95、WINDOWS NT及數(shù)據(jù)庫管理軟件。基礎軟件平臺應選擇國產(chǎn)軟件,這對于將來的應用開發(fā)、數(shù)據(jù)安全及促進我國地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展均具有重要意義;在目前國產(chǎn)軟件暫時不能滿足要求的情況下,可先使用成熟的商業(yè)軟件(如ARC/INFO,GENAMAP等),但需要保證數(shù)據(jù)將來能移植到國產(chǎn)軟件平臺。應用軟件(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形圖像處理等)宜采用成熟的國產(chǎn)化軟件,如武漢測繪科技大學的數(shù)字攝影測量系統(tǒng)Virtuozo及測量平差軟件包、中國測繪科學研究院的微機數(shù)字攝影測量系統(tǒng)、國產(chǎn)矢量化軟件GEOSCAN、MAPVECTOR等;部分應用軟件自己開發(fā),但要避免低水平的重復開發(fā)現(xiàn)象。
2.3 技術(shù)標準體系
系統(tǒng)應具有統(tǒng)一完整的技術(shù)體系,如數(shù)據(jù)采集標準、數(shù)據(jù)交換標準、數(shù)據(jù)建庫標準、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與控制標準、數(shù)據(jù)更新標準、數(shù)據(jù)使用標準等。技術(shù)標準應采用相應的國家標準和行業(yè)標準,當沒有國標和行標時,可按國標和行標的建標指導原則建立自己的標準。此外,還應有一批訓練有素的技術(shù)干部作為系統(tǒng)的支撐。
2.4 管理體系
嚴格地說,廣西基礎地理信息系統(tǒng)是為滿足現(xiàn)代基礎測繪管理需要而建立的一套現(xiàn)代化的測繪管理系統(tǒng),因此必須根據(jù)現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡及辦公自動化的特點,建立一套新的管理體系,包括測繪行業(yè)管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理、成果管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)版權(quán)管理等。
2.5 數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的優(yōu)秀。廣西基礎地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫部分包括:
管理數(shù)據(jù)庫:行政辦公、人事檔案管理、財務管理、測繪行業(yè)管理、質(zhì)量監(jiān)督管理、測繪生產(chǎn)管理、技術(shù)管理等數(shù)據(jù)。
技術(shù)數(shù)據(jù)庫:所有的技術(shù)標準、設計書、技術(shù)文檔說明等。
1/25萬數(shù)據(jù)庫:是全國1/25萬數(shù)據(jù)庫的分庫,包括地形、地名、數(shù)字高程模型、景觀影象四個部分。
1/5萬數(shù)據(jù)庫。
1/1萬數(shù)據(jù)庫及基礎數(shù)字地面高程模型。
1/5千數(shù)據(jù)庫(重點地區(qū))。
數(shù)字正射影像庫。
大地測量成果數(shù)據(jù)庫。
地名數(shù)據(jù)庫。
境界數(shù)據(jù)庫:包括國界、省界、地區(qū)界、市界、縣界、鄉(xiāng)界、村界、 屯界等。
其它專題數(shù)據(jù)庫:如綜合區(qū)情地理信息系統(tǒng)(9202)專題等。
3 廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設方針
廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設擬本著“總體設計、急用優(yōu)先、重點優(yōu)先、成熟優(yōu)先、分步實施”的方針,綜合利用地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)、辦公信息系統(tǒng)(OIS)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)以及多媒體技術(shù)等技術(shù)手段,進行系統(tǒng)建設。同時,系統(tǒng)的建設要高起點并切合實際,以保證系統(tǒng)有較長的生命周期及良好的可擴展性。因此,該系統(tǒng)建設強調(diào)以下三個原則:
3.1 實用性
確立以滿足現(xiàn)代測繪管理工作為主要目標的思路。從實際出發(fā),以解決實際應用問題為主,這樣容易見效益,也使得系統(tǒng)自身能獲得滾動發(fā)展和不斷完善、擴充、更新的能力。
3.2 先進性
當前,國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)技術(shù)應用已取得了一定的經(jīng)驗,因此,本系統(tǒng)的建設在技術(shù)方案、系統(tǒng)設計、運行管理等方面應具有一定的先進性,系統(tǒng)的開發(fā)建設應采用軟件工程學所倡導的開發(fā)模式及最新的理論、技術(shù)和方法,系統(tǒng)的設計應采用可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)流與控制流集成化、軟件功能部件化等最新分析設計方法,同時,考慮到系統(tǒng)的發(fā)展完善,系統(tǒng)的軟硬件配置將具有一定時期的先進性;另外對系統(tǒng)的運行管理要有較高的要求,以保證系統(tǒng)具有一定的先進性和較長的生命周期。
3.3 可擴展性
根據(jù)客觀情況,廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設將是一個不斷完善、逐步提高的長期發(fā)展過程,這樣就要求系統(tǒng)具有較強的可擴展性。
事實上,廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設已經(jīng)有了一定的基礎:廣西測繪局全局的數(shù)字化測繪生產(chǎn)已基本形成規(guī)模,計算機的使用已比較普遍,局屬各單位基本上都建立了自己的局域網(wǎng),各級領(lǐng)導對此已有一定的認識,1996年成立的廣西基礎地理信息中心已經(jīng)從整體上考慮這方面的有關(guān)問題。只要領(lǐng)導重視,各方面共同努力,此項工作會取得較快的進展。
4 須重點考慮的幾個問題
廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設,在技術(shù)方面已基本成熟,只要遵循上述提出的“總體設計、急用優(yōu)先、重點優(yōu)先、成熟優(yōu)先、分步實施”的建設方針,系統(tǒng)建設工作可順利開展。在實施過程中,須重點考慮如下幾個主要問題:
4.1 經(jīng)費投入問題
系統(tǒng)建設需要大量的經(jīng)費投入。一方面,廣西基礎地理信息系統(tǒng)屬于基礎測繪項目,部分經(jīng)費可從基礎測繪經(jīng)費中投入。另一方面,系統(tǒng)建設工作屬科研項目,應投入部分科研經(jīng)費。部分專題數(shù)據(jù)庫建庫經(jīng)費可從專題經(jīng)費中解決(如9202工程)。類似如地名數(shù)據(jù)庫、境界數(shù)據(jù)庫這樣的專題建設費用可聯(lián)合其它有關(guān)部門共同解決。
4.2 管理問題
現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展給測繪管理工作提出的挑戰(zhàn)是不可避免的,與其被動地接受,不如主動地迎接。廣西基礎地理信息系統(tǒng)的建設,必定給測繪局乃至測繪系統(tǒng)的行政管理、生產(chǎn)、質(zhì)量管理、測繪成果管理等帶來重大變化。如測繪成果提供方式由現(xiàn)在的模擬產(chǎn)品方式向數(shù)字化產(chǎn)品方式過渡,再如數(shù)字攝影測量技術(shù)將使現(xiàn)在航測生產(chǎn)方法徹底改變,在相當長的一段時期內(nèi),模擬測繪產(chǎn)品與數(shù)字化測繪產(chǎn)品并存等等,其中有一系列問題需要研究和探討。
4.3 人才問題
技術(shù)的發(fā)展和應用離不開高素質(zhì)的技術(shù)人才。測繪行業(yè)過去一段時期人才流失比較嚴重。新技術(shù)的發(fā)展與應用一方面可鍛煉和培養(yǎng)人才,另一方面可吸引人才,給技術(shù)人才以用武之地。
4.4 數(shù)據(jù)版權(quán)問題
模擬的測繪產(chǎn)品版權(quán)問題較好解決。受法律不健全、法制觀念淡薄等客觀條件的影響,數(shù)字化測繪產(chǎn)品的版權(quán)問題亟待解決,因為數(shù)字化產(chǎn)品一經(jīng)提供,可以輕而易舉地進行復制。要解決這個問題,除了法律外,還需要制定一系列的管理規(guī)章制度,如“權(quán)威數(shù)據(jù)審查制度”,當項目設計者提交設計成果時,同時應提交所使用的基礎數(shù)據(jù)的來源證明,以限制數(shù)據(jù)的非法使用。
4.5 數(shù)據(jù)更新與數(shù)據(jù)版本管理問題
為滿足國民經(jīng)濟建設的需要,必須定期更新數(shù)據(jù),保持基礎數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。數(shù)據(jù)更新后,歷史數(shù)據(jù)仍須保存。因此必須建立一套有效的數(shù)據(jù)版本管理機制,確保有效數(shù)據(jù)能長期保存,又避免不必要的數(shù)據(jù)冗余。
摘 要 從結(jié)構(gòu)功能上分析了地理信息系統(tǒng)的概念及主要研究內(nèi)容,并且對當前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個熱點研究領(lǐng)域,如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、三維技術(shù)、圖象處理和人工智能技術(shù)等作了簡要介紹. 關(guān)鍵詞 地理信息系統(tǒng),計算機系統(tǒng),空間數(shù)據(jù)庫. 以計算機為優(yōu)秀的信息處理系統(tǒng)技術(shù)是二次世界大戰(zhàn)后科技革命的主要標志之一.在信息的諸多類型中與空間相關(guān)的信息是十分重要的一類.人類生存的地球這個三維空間中的萬物無不與空間位置相關(guān),如何利用計算機處理空間相關(guān)信息是地理信息系統(tǒng)(geographic information system,簡稱GIS)產(chǎn)生和發(fā)展的原動力.GIS技術(shù)在國防、城市規(guī)劃、交通運輸、環(huán)境監(jiān)測和保護等與國民經(jīng)濟乃至國家命脈相關(guān)的重要領(lǐng)域的成功應用,極大地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展,同時,也極大地刺激了GIS技術(shù)的迅速發(fā)展,使之成為世界各國激烈競爭的高科技熱點之一[1].國家科委將其列入九五重中之重科技攻關(guān)項目.MAPGIS,VIEWGIS,CITYSTAR,GEOSTAR等一批優(yōu)秀國產(chǎn)GIS軟件已經(jīng)開始在許多領(lǐng)域得到廣泛應用,成為國內(nèi)GIS市場一支不可忽視的力量. 本文將側(cè)重從GIS技術(shù)的角度討論GIS的定義、研究內(nèi)容及研究動態(tài). 1.GIS的定義和研究內(nèi)容 1.1 GIS的定義 GIS是計算機科學、地理學、測量學、地圖學等多門學科綜合的技術(shù).要給出GIS的準確定義是困難的,因為GIS涉及的面太廣,站在不同的角度,給出的定義就不同.通常可以從4種不同的途徑來定義GIS[2].(1)面向功能的定義.GIS是采集、存儲、檢查、操作、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng).(2)面向應用的定義.這種方式根據(jù)GIS應用領(lǐng)域的不同,將GIS分為各類應用系統(tǒng),例如土地信息系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等.(3)工具箱定義方式.GIS是一組用來采集、存儲、查詢、變換和顯示空間數(shù)據(jù)的工具的集合.這種定義強調(diào)GIS提供的用于處理地理數(shù)據(jù)的工具.(4)基于數(shù)據(jù)庫的定義.GIS是這樣一類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),它的數(shù)據(jù)有空間次序,并且提供一個對數(shù)據(jù)進行操作的操作集合,用來回答對數(shù)據(jù)庫中空間實體的查詢. 我們認為,雖然GIS是一門多學科綜合的邊緣學科,但其優(yōu)秀是計算機科學,基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析(見圖1);因此,可以這樣定義:GIS是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統(tǒng). 雖然GIS使用了地圖、可視化、數(shù)據(jù)庫等技術(shù),但與CAD系統(tǒng)、計算機地圖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等均有很大的區(qū)別. CAD系統(tǒng)提供交互式的圖形處理功能,以輔助象建筑、VLSI等人造對象的設計,其主要特點是設計者與計算機模型的交互.目前許多CAD開始支持對象的非圖形性質(zhì),而GIS處理的數(shù)據(jù)大多來自現(xiàn)實世界,較之CAD的人造對象更為復雜,數(shù)據(jù)量更大.另外,CAD中的拓撲關(guān)系較為簡單.更重要的是,GIS強調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析,CAD這方面的功能要弱得多. 計算機地圖系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動符號化,具有輔助設計地圖和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量形式的輸出機制.它強調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析,地理數(shù)據(jù)往往缺少拓撲關(guān)系;另外,它與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系通常是一些簡單的查詢. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是各種類型信息系統(tǒng)的優(yōu)秀.通用數(shù)據(jù)庫側(cè)重非圖形數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲與查詢,其圖形查詢與顯示功能極為有限,其數(shù)據(jù)分析功能也很有限.然而,數(shù)據(jù)庫的一些基本技術(shù),如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)檢索等,都在GIS中廣泛采用,成為GIS的優(yōu)秀技術(shù). 由此可見,GIS已經(jīng)形成了一個獨立的、具有鮮明特色的研究領(lǐng)域.GIS的研究內(nèi)容很廣泛,下面我們從輸入、存儲、操作和分析、輸出4個方面來討論GIS的研究內(nèi)容. 1.2 GIS的研究內(nèi)容 (1)輸入.地理數(shù)據(jù)如何有效地輸入到GIS中是一項瑣碎、費時、代價昂貴的任務,大多數(shù)的地理數(shù)據(jù)是從低質(zhì)地圖輸入GIS.常用的方法是數(shù)字化和掃描.數(shù)字化的主要問題是低效率和高代價;掃描輸入則面臨另一個問題,掃描得到的柵格數(shù)據(jù)如何變換成GIS數(shù)據(jù)庫通常要求的點、線、面、拓撲關(guān)系屬性等形式.就這一領(lǐng)域目前的研究進展而言,全自動的智能地圖識別短期內(nèi)沒有實現(xiàn)的可能;因而,交互式的地圖識別是矢量化方法的一種較為現(xiàn)實的途徑.市場上已有多種交互式矢量化軟件出售. 目前GIS的輸入正在越來越多地借助非地圖形式,遙感就是其中的一種形式.遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)成為GIS的重要數(shù)據(jù)來源.與地圖數(shù)據(jù)不同的是,遙感數(shù)據(jù)輸入到GIS較為容易,但如果通過對遙感圖象的解釋來采集和編譯地理信息則是一件較為困難的事情;因此,GIS中開始大量融入圖象處理技術(shù),許多成熟的GIS產(chǎn)品,如MAPGIS中都具有功能齊全的圖象處理子系統(tǒng). 地理數(shù)據(jù)采集的另一項主要進展是GPS技術(shù).GPS可以準確、快速地定位在地球表面的任何地點,因而,除了作為原始地理信息的來源外,GPS在飛行器跟蹤、緊急事件處理、環(huán)境和資源監(jiān)測、管理等方面有著很大的潛力. (2)存儲.GIS中的數(shù)據(jù)分為柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)兩大類,如何在計算機中有效存儲和管理這兩類數(shù)據(jù)是GIS的基本問題.在計算機高速發(fā)展的今天,盡管微機的硬盤容量已達到GB級,但計算機的存儲器對靈活、高效地處理地圖這類對象仍是不夠的.GIS的數(shù)據(jù)存儲卻有其獨特之處.大多數(shù)的GIS系統(tǒng)中采用了分層技術(shù),即根據(jù)地圖的某些特征,把它分成若干層,整張地圖是所有層疊加的結(jié)果.在與用戶的交換過程中只處理涉及到的層,而不是整幅地圖,因而能夠?qū)τ脩舻囊笞鞒隹焖俜磻? 地理數(shù)據(jù)存儲是GIS中最低層和最基本的技術(shù),它直接影響到其他高層功能的實現(xiàn)效率,從而影響整個GIS的性能.基于微機平臺的MAPGIS能夠快速、高效地處理多達上萬幅的海量地圖庫,這不僅在國產(chǎn)GIS軟件中處于領(lǐng)先地位,即使與國外同類產(chǎn)品相比仍是其中佼佼者,這與MAPGIS較好地解決了地理數(shù)據(jù)的存儲問題密切相關(guān). (3)地理數(shù)據(jù)的操作和分析.GIS中對數(shù)據(jù)的操作提供了對地理數(shù)據(jù)有效管理的手段.對圖形數(shù)據(jù)(點、線、面)和屬性數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等基本操作大多可借鑒CAD和通用數(shù)據(jù)庫中的成熟技術(shù);有所不同的是GIS中圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)緊密結(jié)合在一起,形成對地物的描述,對其中一類數(shù)據(jù)的操作勢必影響到與之相關(guān)的另一類數(shù)據(jù),因而操作帶來的數(shù)據(jù)一致性和操作效率問題是GIS數(shù)據(jù)操作的主要問題. 地理數(shù)據(jù)的分析功能,即空間分析,是GIS得以廣泛應用的重要原因之一.通過GIS提供的空間分析功 能,用戶可以從已知的地理數(shù)據(jù)中得出隱含的重要結(jié)論,這對于許多應用領(lǐng)域是至關(guān)重要的. GIS的空間分析分為兩大類:矢量數(shù)據(jù)空間分析和柵格數(shù)據(jù)空間分析.矢量數(shù)據(jù)空間分析通常包括:空間數(shù)據(jù)查詢和屬性分析,多邊形的重新分類、邊界消除與合并,點線、點與多邊形、線與多邊形、多邊形與多邊形的疊加,緩沖區(qū)分析,網(wǎng)絡分析,面運算,目標集統(tǒng)計分析.柵格數(shù)據(jù)空間分析功能通常包括:記錄分析、疊加分析、濾波分析、擴展領(lǐng)域操作、區(qū)域操作、統(tǒng)計分析. (4)輸出.將用戶查詢的結(jié)果或是數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以合適的形式輸出是GIS問題求解過程的最后一道工序.輸出形式通常有兩種:在計算機屏幕上顯示或通過繪圖儀輸出.對于一些對輸出精度要求較高的應用領(lǐng)域,高質(zhì)量的輸出功能對GIS是必不可少的.這方面的技術(shù)主要包括:數(shù)據(jù)校正、編輯、圖形整飾、誤差消除、坐標變換、出版印刷等. 2 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài) 近年來地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速,其主要的原動力來自日益廣泛的應用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)不斷提高的要求.另一方面,計算機科學的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進的工具和手段,許多計算機領(lǐng)域的新技術(shù),如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、三維技術(shù)、圖象處理和人工智能技術(shù)都可直接應用到地理信息系統(tǒng)中[3].下面我們對當前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個熱點研究領(lǐng)域作一介紹. 2.1 GIS中面向?qū)ο?object oriented)技術(shù)研究 面向?qū)ο蠓椒槿藗冊谟嬎銠C上直接描述物理世界提供了一條適合于人類思維模式的方法,面向?qū)ο蟮募夹g(shù)在GIS中的應用,即面向?qū)ο蟮腉IS,已成為GIS的發(fā)展方向.這是因為空間信息較之傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理的一維信息更為復雜、瑣:請記住我站域名碎,面向?qū)ο蟮姆椒槊枋鰪碗s的空間信息提供了一條直觀、結(jié)構(gòu)清晰、組織有序的方法,因而倍受重視[4].圖2展示了面向?qū)ο蟮腉IS的一般結(jié)構(gòu). 面向?qū)ο蟮腉IS較之傳統(tǒng)GIS有下列優(yōu)點:(1)所有的地物以對象形式封裝,而不是以復雜的關(guān)系形式存儲,使系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)良好、清晰;(2)以對象為基礎,消除了分層的概念;(3)面向?qū)ο蟮姆诸惤Y(jié)構(gòu)和組裝結(jié)構(gòu)使GIS可以直接定義和處理復雜的 地物類型;(4)根據(jù)面向?qū)ο髄ate_binding(后編譯)的思想,用戶可以在現(xiàn)有抽象數(shù)據(jù)類型和空間操作箱上定義自己所需的數(shù)據(jù)類型和空間操作方法,增強系統(tǒng)的開發(fā)性和可擴充性;(5)基于icon的面向?qū)ο蟮挠脩艚缑?便于用戶操作和使用. Smallworld GIS是目前面向?qū)ο驡IS中最為典型的代表.一些傳統(tǒng)的GIS也開始部分采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù),如ARC/INFO 7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM 9,FACET系統(tǒng)等. 面向?qū)ο蟮腉IS也存在一些尚待進一步研究的問題:(1)大對象的操作仍受硬件條件的限制;(2)對象的獨立性與顆粒度問題;(3)矢量和柵格數(shù)據(jù)統(tǒng)一的、支持動態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)和復合對象表示的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題. 2.2 時空系統(tǒng)(spatio_temporal system) 傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)只考慮地物的空間特性,忽略了其時間特性.在許多應用領(lǐng)域中,如環(huán)境監(jiān)測、地震救援、天氣預報等,空間對象是隨時間變化的,而這種動態(tài)變化的規(guī)律在求解過程中起著十分重要的作用.過去GIS忽略時態(tài)主要是受器件的限制,也有技術(shù)方面的原因.近年來,對GIS中時態(tài)特性的研究變得十分活躍,即所謂“時空系統(tǒng)”[5]. 地物除了具有三維空間中的空間性質(zhì)外,如何刻畫時間維的變化也十分重要.通常把GIS的時間維分成處理時間維(transaction time dimension)和有效時間維(valid time dimension).處理時間又稱數(shù)據(jù)庫時間或系統(tǒng)時間,它指在GIS中處理發(fā)生的時間.有效時間亦稱事件時間或?qū)嶋H時間,它指在實際應用領(lǐng)域
摘 要 將多媒體技術(shù)應用于地理信息系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題是：如何有效地管理多媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)；其次，在區(qū)域分析過程中，怎樣實現(xiàn)多媒體播放功能.指出用擴充的關(guān)系數(shù)據(jù)模型作為多媒體數(shù)據(jù)模型較適宜；多媒體功能的實現(xiàn)則取決于多媒體數(shù)據(jù)的格式是否為RIFF格式以及對多媒體數(shù)據(jù)的應用要求.最后展示了多媒體技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應用前景.
關(guān)鍵詞 多媒體技術(shù)，地理信息系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)，區(qū)域分析，數(shù)據(jù)模型.
現(xiàn)今由于多媒體技術(shù)的迅速崛起和高速發(fā)展，越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術(shù).如果將多媒體技術(shù)應用于地理信息系統(tǒng)(geographic information system，簡稱GIS)軟件中，勢必大大增強GIS信息的表現(xiàn)能力，擴大GIS的應用領(lǐng)域.那么怎樣將多媒體技術(shù)應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計：其一是怎樣將多媒體數(shù)據(jù)溶于GIS數(shù)據(jù)庫中，并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能；其二是在應用過程中，怎樣實現(xiàn)多媒體的播放功能.以下就這兩個內(nèi)容及其應用前景談談我們的看法.
1 多媒體數(shù)據(jù)的有效管理
通常，應用軟件中的多媒體數(shù)據(jù)有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數(shù)字化到數(shù)據(jù)庫當中，播放時從數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)；另一種是播放時，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數(shù)據(jù)庫又分為空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，即我們可根據(jù)媒體數(shù)據(jù)的特性或應用軟件的要求將多媒體數(shù)據(jù)分別溶于空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫中.
1.1 GIS數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理
1.1.1 GIS空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理 目前，多數(shù)GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態(tài)的，實際上，很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關(guān)注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態(tài)GIS(temporal GIS).時態(tài)GIS的組織優(yōu)秀是時空數(shù)據(jù)庫，即設計一個合理的時空數(shù)據(jù)模型是建立時態(tài)GIS的關(guān)鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態(tài)GIS產(chǎn)品的時空數(shù)據(jù)模型，一但時空數(shù)據(jù)模型的研究有所突破，不僅能解決時態(tài)GIS的應用問題，還將解決空間數(shù)據(jù)庫中動畫數(shù)據(jù)的管理問題，即可通過使用動畫技術(shù)來實現(xiàn)在屏幕上動態(tài)播放時空過程.如動態(tài)顯示衛(wèi)星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.
有關(guān)時空數(shù)據(jù)模型，張祖勛［1］提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區(qū)域中每個狀態(tài)的全部信息，而只存貯某個時間的數(shù)據(jù)狀態(tài)(稱為基態(tài))以及相對于基態(tài)或鄰近狀態(tài)的變化量.在此基礎上，建立分級索引，以便能快速找到所需的時空過程的數(shù)據(jù).
要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個問題，一個是如何建立索引；另一個是如何設計用來描述兩個狀態(tài)變化量的差文件.
關(guān)于建索引的問題，筆者認為：基態(tài)，亦a,b,c,d分別表示時態(tài)GIS的4個時期；T.時間軸；t0,t1,…,tn分別表示 時態(tài)在GIS某個時期的n+1個時態(tài)，其中tn為基態(tài)，即“現(xiàn)在”時態(tài) 一次數(shù)據(jù)狀態(tài)——“現(xiàn)在”時態(tài)總是變化的，每產(chǎn)生一個新的現(xiàn)在時態(tài)，就應生成一個現(xiàn)在時態(tài)與前一次時態(tài)的差文件，同時根據(jù)現(xiàn)在時態(tài)所處的時間位置來決定是否產(chǎn)生新的索引差文件.以四叉樹為例，如圖1所示，當n為2i(i=2,3,…)的整數(shù)倍時，就需產(chǎn)生tn-2i～tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對任一時態(tài)的檢索速度，可將tn-2i+1～tn-2i的索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個數(shù)正好比新建的索引差文件個數(shù)少一個.
關(guān)于差文件，筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態(tài)的目標信息進行異或而產(chǎn)生的，這意味著差文件包含有兩類目標信息：一類是前一時態(tài)有而后一時態(tài)無的目標信息；另一類是前一時態(tài)無而后一時態(tài)有的目標信息.為了能根據(jù)差文件快速、連續(xù)地由一個狀態(tài)到過去另一狀態(tài)或最近另一狀態(tài)進行檢索，應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區(qū)分.(2)兩個狀態(tài)之間目標變化應是有對應關(guān)系的，即01(目標從無到有)；10(目標從有到無)；1N(目標從一個變成多個)；N1(目標從多個變成一個)，以及目標空間信息無變化，屬性信息有變化；目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索，在差文件中應將兩類各目標之間的對應關(guān)系予以標明，當然，這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數(shù)據(jù)庫模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關(guān)系信息組成，差文件中應將每個目標這3種信息之間的關(guān)系予以標明.
1.1.2 GIS屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理 有些GIS的應用中，認為多媒體數(shù)據(jù)是一種特殊的專題屬性數(shù)據(jù).怎樣選擇多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型，使得既能遵循其自身特點，又能有效地建立起它與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)系，是多媒體技術(shù)在GIS應用中的關(guān)鍵所在.
目前，多數(shù)GIS屬性數(shù)據(jù)庫使用的是關(guān)系模型.為能將關(guān)系模型應用于多媒體數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，就必須對現(xiàn)有的關(guān)系模型進行擴充，使它不但能處理格式化數(shù)據(jù)，也能處理非格式化數(shù)據(jù).楊學良［2］就這個問題提出了3種技術(shù)策略：將多媒體數(shù)據(jù)文件名作為關(guān)系中元組某列(或?qū)傩?；將每個元組作為一個完整文件保存；元組中存貯格式化數(shù)據(jù)以及非格式化數(shù)據(jù)的引用項，而非格式化數(shù)據(jù)單獨存貯.
對比這3種技術(shù)策略，第一種技術(shù)策略方法簡單、容易實現(xiàn)，適宜于對多媒體數(shù)據(jù)進行播放.第二、三種技術(shù)策略雖然能夠?qū)崿F(xiàn)并發(fā)控制和恢復，以及實現(xiàn)對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取的應用，但由于此兩種技術(shù)策略將每個元組所對應的空間目標的專業(yè)屬性和多媒體屬性混在一起，這既增大了應用程序設計的復雜性，又不利于那些只需使用空間目標的專業(yè)屬性的一些應用的實現(xiàn).為此，我們認為，在第一種技術(shù)策略的基礎上，增加一個或多個屬性項，用于存放多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，當我們需要對多媒體數(shù)據(jù)文件進行特殊應用時，可根據(jù)文件信息和數(shù)據(jù)流信息對多媒體數(shù)據(jù)文件進行操作.
1.2 GIS區(qū)域分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成
多媒體數(shù)據(jù)生成的另一種方式是在GIS應用中，邊統(tǒng)計、分析運算，邊生成結(jié)果數(shù)據(jù)——多媒體數(shù)據(jù).
1.2.1 空間分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成 空間分析是一組分析結(jié)果依賴于所分析對象的位置信息技術(shù)［3］，因此，空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有：地形分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡分析等.
為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結(jié)果，我們可用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn).所謂虛擬現(xiàn)實［4］是一種由計算機生成的高級人機交互系統(tǒng)，即構(gòu)成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環(huán)境，使用者通過專門的設備可在這個環(huán)境中實現(xiàn)觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感.比如，可用虛擬技術(shù)來觀察地形分析或網(wǎng)絡分析得到的空間效果，使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等，使觀察對象隨使用者的操作而動態(tài)旋轉(zhuǎn).此時以動畫形式顯示的媒體數(shù)據(jù)隨使用者的操作產(chǎn)生并顯示.
1.2.2 統(tǒng)計分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成 統(tǒng)計分析就是用數(shù)理統(tǒng)計方法開展區(qū)域分析.數(shù)理統(tǒng)計方法主要有：統(tǒng)計特征值、研究兩種或多種地理現(xiàn)象之間的相關(guān)分析，通過一組實際觀測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)變量之間因果關(guān)系的回歸分析，以及主成分分析等.
為了更加形象化，我們可以將數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果以直方圖、曲線、曲面或區(qū)劃圖表示，甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者，還可以配上解說詞，以增加系統(tǒng)的感染力，而表現(xiàn)這些現(xiàn)象的媒體數(shù)據(jù)是在統(tǒng)計分析之后由系統(tǒng)自動生成并播放的.
2 GIS應用系統(tǒng)中多媒體功能的實現(xiàn)
在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現(xiàn)，首先是受GIS應用軟件自身開發(fā)平臺的限制.多數(shù)情況下，GIS應用軟件的多媒體開發(fā)平臺宜選擇編程語言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS應用軟件相結(jié)合.一旦多媒體開發(fā)環(huán)境確定下來，那么怎樣實現(xiàn)區(qū)域分析中多媒體功能
2.1 空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的播放
由前所述，空間數(shù)據(jù)庫中存貯的多是各期間的時空數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resource interchange file format)不同，所以應用程序不能直接調(diào)用MCI函數(shù)和API函數(shù)，必須根據(jù)時態(tài)GIS的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，設計一個相應的動畫播放程序來實現(xiàn)動態(tài)顯示功能.
下面簡述動態(tài)顯示時態(tài)GIS中ti～tj狀態(tài)的算法步驟(0≤i≤j≤n，其中n為現(xiàn)在時態(tài)).(1)由基態(tài)開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態(tài)信息.(2)顯示ti狀態(tài)信息.(3)根據(jù)ti差文件，擦除ti狀態(tài)有而ti+1狀態(tài)無的信息，顯示ti狀態(tài)無而ti+1狀態(tài)有的信息.(4)i+1i.(5)當i＜j時，轉(zhuǎn)(3)；否則結(jié)束.
如果用上述算法來實現(xiàn)動態(tài)顯示時空過程，還有很多細節(jié)需要設計.首先，在(1)步驟，從基態(tài)開始，逐級逐步檢索，每檢索到一個狀態(tài)差文件，就需根據(jù)差文件來生成該狀態(tài)信息，直到ti狀態(tài)處；其次，在(3)中，需要用到動畫技術(shù)，擦除前一狀態(tài)信息實質(zhì)為恢復該處顯示內(nèi)容，而顯示后一狀態(tài)信息之前，需保存后一處信息內(nèi)容，再予以顯示新狀態(tài)信息.
2.2 屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的應用
一般來說，多媒體數(shù)據(jù)主要應用于兩個方面：一個是簡單播放；另一個是對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取.對于前者，只要使用MCI函數(shù)或API函數(shù)按屬性數(shù)據(jù)庫中其他屬性的要求進行播放；對于后者，這就要求程序員熟悉多媒體數(shù)據(jù)文件格式RIFF，根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，通過調(diào)用多媒體文件輸入/輸出函數(shù)來實現(xiàn)多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.
3 多媒體技術(shù)在GIS中的應用前景
(1)實現(xiàn)資源信息的科學管理，提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數(shù)據(jù)信息形式，而在管理空間信息的同時，對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放，大大增加了信息的表現(xiàn)能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身，會豐富教育、娛樂軟件的內(nèi)容及表現(xiàn)手段.比如有關(guān)地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統(tǒng).GIS和多媒體技術(shù)合為一體的這類系統(tǒng)會比以往的信息系統(tǒng)更具有表現(xiàn)力.比如房地產(chǎn)公司的銷售系統(tǒng)，既能表明所售住房的空間位置，又能從中檢索其住房環(huán)境及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且可以動態(tài)地刪去當天已售出的房子，給出不同價格等；旅游導游系統(tǒng)，可以在為觀光游客制定導游路線時，就能對不同地方的景點產(chǎn)生身臨其境的感覺.
總之，將多媒體技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合，是計算機應用領(lǐng)域的一個發(fā)展方向，它會改變?nèi)藗兊墓ぷ鳌⑸睢⑺季S方式，推動信息社會的前進.
1、地理信息系統(tǒng)概念及國內(nèi)外常用的地理信息系統(tǒng)軟件
地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System 簡稱GIS)是一項以計算機為基礎的新興技術(shù),圍繞著這項技術(shù)的研究、開發(fā)和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科,是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng),在計算機軟硬件支持下,它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實體及相互關(guān)系。通過對多因素的綜合分析,它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息,并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果。
目前世界上常用的GIS軟件已達400多種。它們大小不一,風格各異。國外較著名的有ARC/INFO,GENAMAP,MGE等;國內(nèi)較著名的有MAP/GIS,Geostar和CITYSTAR等。雖然GIS起步晚,但它發(fā)展快,目前已成功地應用到一百多個領(lǐng)域。
2、地理信息系統(tǒng)在國內(nèi)外研究應用
盡管現(xiàn)存的地理信息系統(tǒng)軟件很多,但對于它的研究應用,歸納概括起來有二種情況。一是利用GIS系統(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù);二是在GIS的基礎上,利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)出用戶的專用的地理信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區(qū)域的規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領(lǐng)域。在美國及發(fā)達國家,地理信息系統(tǒng)的應用遍及環(huán)境保護、資源保護、災害預測、投資評價、城市規(guī)劃建設、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來,隨我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展,加速了地理信息系統(tǒng)應用的進程,在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、制圖等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。下面先從GIS理論上提煉和歸納,然后給出應用的例子。
1.地理信息系統(tǒng)在地理空間數(shù)據(jù)管理中的應用,即以多種方式錄入的地理數(shù)據(jù),以有效的數(shù)據(jù)組織形式進行數(shù)據(jù)庫管理、更新、維護、進行快速查詢檢索,以多種方式輸出決策所需的地理空間信息。目前流行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),與GIS中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在對地理空間數(shù)據(jù)的管理上,存在兩個明顯的不足;一是缺乏空間實體定義能力;二是缺乏空間關(guān)系查尋能力,這使得GIS 在對空間數(shù)據(jù)管理上的應用日趨活躍。如ARC/INFO在公路管理中的應用;ARC/INFO在對市政設施管理中的應用。后者如北京某測繪部門以北京市大比例尺地形圖為基礎圖形數(shù)據(jù),在此基礎上綜合疊加地下及地面的八大類管線(包括上水、污水、電力、通訊、燃氣、工程管線)以及測量控制網(wǎng),規(guī)劃路等基礎測繪信息,形成一個測繪數(shù)據(jù)的城市地下管線信息系統(tǒng)。從而實現(xiàn)了對地下管線信息的全面的現(xiàn)代化管理。為城市規(guī)劃設計與管理部門、市政工程設計與管理部門、城市交通部門與道路建設部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務。
2.GIS在綜合分析評價與模擬預測中的應用。GIS不僅可以對地理空間數(shù)據(jù)進行編碼、存儲和提取,而且還是現(xiàn)實世界模型,可以將對現(xiàn)實世界各個側(cè)面的思維評價結(jié)果作用其上,得到綜合分析評價結(jié)果;也可以將自然過程、決策和傾向的發(fā)展結(jié)果以命令、函數(shù)和分析模擬程序作用上這些數(shù)據(jù)上,摸擬這些過程的發(fā)生發(fā)展,對未來的結(jié)果作出定量的和趨勢預測,從而預知自然過程的結(jié)果,對比不同決策方案的效果以及特殊傾向可能產(chǎn)生的后果,以作出最優(yōu)決策,避免和預防不良后果的發(fā)生。如GIS在焦作東部礦區(qū)煤礦底板突水預報中的應用 ;GIS在土地信息和土壤保護中的應用。后者如美國資源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地GIS。該系統(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等信息,建立了潛在威斯康星地區(qū)的土壤侵蝕模型A=R*K*L*S*C*P,其中A為潛在的土壤侵蝕(面積/年),R為降雨量,K為侵蝕土壤參數(shù),L為坡長,S為坡度參數(shù),C為耕地面積,P為管理參數(shù)。探討了土壤惡化的機理,提出了合理的方案,達到土壤保護的目的,還可以利用它對土地進行長期的動態(tài)研究,避免土質(zhì)的重心惡化。這里把土壤侵蝕模型A=R*K*L*S*C*P作用到與之有關(guān)數(shù)據(jù),達到綜合分析評價及模擬預測結(jié)果。
3.GIS的空間查詢和空間分析功能的應用。為了便于管理和開發(fā)地理信息(空間信息和屬性信息),在建庫時是分層處理的。也就是說,根據(jù)數(shù)據(jù)的性質(zhì)分類,性質(zhì)相同或相近的歸并一起,形成一個數(shù)據(jù)層。這樣GIS對單副或多副圖件及其屬性數(shù)據(jù)進行分析和指標量算。這種應用以原始圖為輸入,而查詢和分析結(jié)果則是以原始圖經(jīng)過空間操作后生成的新圖件來表示,在空間定位上仍與原始圖一致。因此,也可將其稱為空間函數(shù)變換。這種空間變換包括疊置分析、緩沖區(qū)分析、拓撲空間查詢、空集合分析(邏輯交運算、邏輯并運算、邏輯差運算)。這方面應用例子有很多,例如在城市規(guī)劃過程中,對城市中救護車、救火車的分布位置以及行車路線和控制的規(guī)劃;
如何安排多路警車交通路線,以保證在緊急時刻,在任意地方應至少能有一輛警車在事發(fā)后最短時間內(nèi)趕到出事地點;在環(huán)境保護方面,對水土流失導致土地資源的破壞進行評價;在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價過程中,對整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進行客觀地、全面地評價,以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀態(tài);在地學方面,MAPGIS在油氣勘探中和在成礦預測中的應用,解決了肉眼所不能看見的深部構(gòu)造問題和指明礦產(chǎn)的遠景區(qū)。在大都市防震減災系統(tǒng)中的應用,1994年的美國洛杉機大地震,就是利用RAC/INFO進行災后應急響應決策支持,成為大都市利用GIS技術(shù)建立防震減災系統(tǒng)的成功范例。日本橫濱大地震后,日本政府決定利用GIS技術(shù)建立更好的能快速響應的防震減災系統(tǒng)。日本建筑署建設研究所、NASDA等政府機構(gòu)在聯(lián)合國區(qū)域發(fā)展支持下,建立了防震減災應急系統(tǒng),選用ARC/INFO對橫濱大地震的震后影響作出評估,建立各類數(shù)字地圖庫,如地質(zhì)、斷層、倒塌建筑等圖庫。把各類圖層進行疊加分析得出對應急有價值的信息,該系統(tǒng)的建成使有關(guān)機構(gòu)可以對象神戶一樣的大都市大地震作出快速響應,最大程度地減少傷亡和損失。在野生動植物保護中的應用,世界野生動物基金會(WWF)采用GIS軟件ARC/INFO作為“老虎與人類”保護項目的主要技術(shù)工具。利用ARC/INFO空間分析功能,WWF已找到新的方法來幫助世界最大的貓科動物改變它目前瀕于滅種的境地。
4.GIS的輸出功能在地圖制圖中的應用。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展是從地圖制圖開始的,因而GIS的主要功能之一用于地圖制圖,建立地圖數(shù)據(jù)庫。與傳統(tǒng)的、周期長、更新慢的手工制圖方式相比,利用GIS建立起地圖數(shù)據(jù)庫,可以達到一次投入、多次產(chǎn)出的效果。它不僅可以為用戶輸出全要素地形圖,而且可以根據(jù)用戶需要分層輸出各種專題,如行政區(qū)劃圖、土地利用圖、道路交通圖等等。更重要的是由于GIS是一種空間信息系統(tǒng)。它所制作的圖也能夠反映一種空間關(guān)系,可以制作多種立體圖形,而制作立體圖形的數(shù)據(jù)基礎就是數(shù)字高程模型。在地圖的輸出中,MAPGIS達到世界先進水平。
5.運用GIS系統(tǒng),建立起專題信息系統(tǒng)和區(qū)域信息系統(tǒng)。專題信息系統(tǒng)如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、草場資源信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)和目前上海正在建立長途電信局GIS系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)具有有限目標和專業(yè)特點,系統(tǒng)數(shù)據(jù)項的選擇和操作功能是為特定的專門目的服務。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、美國Oakridge地區(qū)模式信息系統(tǒng)等等。這類信息系統(tǒng)主要以區(qū)域綜合研究和全面的信息服務為目標,可以有不同的規(guī)模,其特點是數(shù)據(jù)項多,功能齊全,通常具有較強的開放性。這兩種信息系統(tǒng)與上述四種GIS應用或多或少有重疊處,但這里強調(diào)的是完整性、系統(tǒng)性、故與它們分開討論。
6.地理信息系統(tǒng)與遙感圖像處理系統(tǒng)的結(jié)合的應用。遙感數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)重要信息源。其實目前大多數(shù)GIS系統(tǒng)已揉進圖像處理功能,并把它作為其一個子模塊。這種應用如海灣戰(zhàn)爭期間,美國國防制圖局GIS實時服務,為戰(zhàn)爭需要在工作站上建立了GIS與遙感的集成系統(tǒng),它能用自動影像匹配和自動目標識別技術(shù)處理,處理衛(wèi)星和高低偵察機實時獲得戰(zhàn)場數(shù)字影像,及時地將反映戰(zhàn)場現(xiàn)狀的正射影影像疊加到數(shù)字地圖上,數(shù)據(jù)直接傳送到海灣前線指揮部和五角大樓,為軍事決策提供24小時的實時服務。
7.應用GIS一些二次開發(fā)函數(shù)庫開發(fā)出具有特定功能軟件系統(tǒng)。如國家九五攻關(guān)項目“緊缺金屬資源快速勘察評價系統(tǒng)”,這個系統(tǒng)中,分為地質(zhì)變量信息提取模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、物探數(shù)據(jù)處理模塊、圖像處理模塊、綜合預測模塊等,其中地質(zhì)變量信息提取模塊使用了MAPGIS中基本輸入函數(shù)、空間功能分析函數(shù),目前這個系統(tǒng)已初具皺形。
8.GIS中屬性數(shù)據(jù)的綜合及融合。在現(xiàn)有的GIS中,屬性數(shù)據(jù)只是用于檢索和查詢,或進行簡單的統(tǒng)計,難以深入的分析,難以發(fā)掘隱含在其中的模式和規(guī)律。在眾多項的屬性數(shù)據(jù)中,有時將幾個屬性項的屬性數(shù)值加以綜合,構(gòu)成一個具有某領(lǐng)域特定意義的新屬性項新屬性值,這種綜合不是綜合前屬性數(shù)據(jù)值的簡單反映,也不是它們的孤立集合,而是經(jīng)過某領(lǐng)域研究人員深思熟慮的綜合分析,用數(shù)量表示某領(lǐng)域問題的綜合概念和結(jié)果特征。國家科委九五攻關(guān)項目“緊缺礦產(chǎn)資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中,我們對研究區(qū)進行合理網(wǎng)格大小劃分后,利用GIS空間分析功能,求得每個網(wǎng)格單元的各地層、巖體、脈體的面積及相應的面積百分數(shù)、各斷裂的長度、方向等眾多的屬性數(shù)值,在此基礎上,我們用具有特定意義數(shù)學模型計算出三個綜合屬性值,分別為相對熵、斷裂的優(yōu)益度和中心對稱度。用相對熵來考查圍巖蝕變組合特征與礦化的關(guān)系;在以構(gòu)造為主要控礦因素的內(nèi)生礦產(chǎn)中,用斷裂的優(yōu)益度來評價每個網(wǎng)格單元是否有利儲礦;用中心對稱度來研究和圈定古火山機構(gòu)、小型等軸狀隱伏侵入體等具有放射狀斷裂體系的環(huán)形構(gòu)造。
數(shù)據(jù)融合的概念始于70年代,但直接促其迅速發(fā)展的是進入90年代以后,最初以軍事應用為目的的數(shù)據(jù)融合技術(shù)現(xiàn)今亦用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)。我們在開發(fā)國家科委九五攻關(guān)項目“緊缺礦產(chǎn)資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中,引進數(shù)據(jù)融合技術(shù),融合GIS的屬性數(shù)據(jù),進行地質(zhì)異常單元的圈定與評價。利用GIS對空間數(shù)據(jù)強大的顯示功能,顯示其結(jié)果。我們在開發(fā)國家科委九五攻關(guān)項目“緊缺礦產(chǎn)資源開發(fā)評價系統(tǒng)”中,如前面所述,求出各網(wǎng)格單元的各屬性項的屬性數(shù)據(jù)值(即各變量值),我們知道,地學數(shù)據(jù)是典型的多源空間數(shù)據(jù),它們的量剛不一、形式多樣;既有定量數(shù)據(jù)、又有定性文字描述數(shù)據(jù),因此在數(shù)據(jù)融合前,必須統(tǒng)一量剛、把定性數(shù)據(jù)定量化,然后篩選出獨立、有用的變量(包括綜合變量),選擇相應的數(shù)學模型(包括定量模型、定性模型和定量定性混合模型)和模型單元,確定地質(zhì)異常臨界值大小,根據(jù)它對未知單元進行異常圈定和異常評價,最后利用GIS其顯示結(jié)果。通過GIS空間疊加分析,對其屬性數(shù)據(jù)值的預處理、篩選、數(shù)據(jù)融合,利用GIS管理、顯示,使其結(jié)果的應用范圍與利用價值大大提高。
總之,GIS為人類由客觀世界到信息世界的認識、抽象過程以及由信息世界返回客觀世界的利用改造過程的發(fā)展和轉(zhuǎn)化,創(chuàng)造了空前良好的條件和環(huán)境。
一、地理信息系統(tǒng)概述及創(chuàng)新的重要性
地理信息系統(tǒng)(GIS)是一門交叉學科,具有較高的技術(shù)性和實踐性,已在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、制圖等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益,這使得社會對GIS專業(yè)人員的數(shù)量需求和質(zhì)量要求在不斷增加[1-3]。2012年底,我國地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已達到2000億元,增長率超過30%。到“十二五”末期,產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值有望超過4000億元。經(jīng)過近20年的發(fā)展,我國與西方國家的GIS理論與應用研究水平的差距已顯著縮小,但要想促進我國地理信息相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展、加快地理信息產(chǎn)品和服務的研發(fā)速度、提高我國地理信息企業(yè)國際競爭力,必須注重相關(guān)科研人員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在科教興國、人才強國、建設創(chuàng)新型國家等一系列的重大戰(zhàn)略中,高等學校承擔著培養(yǎng)大批創(chuàng)新型人才的重任[4],GIS專業(yè)大學生創(chuàng)新能力的高低將直接關(guān)系我國GIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自1999 年全國開始招收GIS本科專業(yè)以來,我國已有200多所高校開設了GIS 專業(yè)[5]。然而,在保證了我國地理信息系統(tǒng)發(fā)展后備人才數(shù)量優(yōu)勢的基礎上,如何提高本科生的創(chuàng)新能力是GIS專業(yè)建設和發(fā)展的重要任務之一。
二、GIS專業(yè)本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的制約因素
目前,國內(nèi)高校在GIS專業(yè)本科生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面總體處于摸索階段,盡管或多或少地為學生提供了各種載體和平臺,但尚未從根本上突破傳統(tǒng)的教學模式。總體而言,制約GIS本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的包括:
1.與國際水平相差較大,知識獲取滯后
了解領(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀與趨勢是進行創(chuàng)新的前提,進而才能從中發(fā)現(xiàn)問題,尋找創(chuàng)新點。GIS起源于加拿大,美國、歐洲、日本發(fā)展迅速,在該領(lǐng)域處于引導地位。雖然近二十年來我國也取得了顯著的成績,但總體水平仍與歐美發(fā)達國家有一定差距。由于外語水平有限,教師不能及時地追蹤國外最新研究成果,導致學生接收新知識的途徑減少,無法及時掌握研究前沿。此外,現(xiàn)有的GIS相關(guān)教材較多,其中的基本概念、經(jīng)典理論和方法等內(nèi)容大同小異,各編者會根據(jù)自身所做實際科研工作完成教材中案例教學內(nèi)容的編寫。但所做工作從項目立項、實際開展到成果發(fā)表、出版成冊,通常要經(jīng)歷2-5年左右的時間。因此,教材內(nèi)容的時效性難以保證,不能夠反映最新的動態(tài),而這部分內(nèi)容恰恰是教材中最能夠引發(fā)學生學習興趣的部分。
2.學習主動性不足,創(chuàng)新意識不強
我國的教育模式和國外先進教學模式的根本區(qū)別就在于是否鼓勵學生個性發(fā)展,自主學習[6]。興趣是調(diào)動學生學習積極性最好的東西,更是進行創(chuàng)新的主要源動力之一。傳統(tǒng)的教學注重理論講授,多為“老師講,學生聽”的填鴨形式,缺少啟發(fā)式和討論式教學,勢必壓抑學生獨立性和創(chuàng)造性的發(fā)揮[7]。限于現(xiàn)有的學生考核體系,學生被動地接收書本上的知識,不求甚解,嚴重缺乏對現(xiàn)有知識的質(zhì)疑和發(fā)散性思維。
此外,仍有一部分學生將考試及格作為學習的主要目的,對書本上的知識死記硬背,沒有獨立思考的過程,難以應用專業(yè)知識解決實際問題。如,目前尚有一部分本科生畢業(yè)設計題目由指導老師提供,學生只需選擇題目,對選題的意義、數(shù)據(jù)的來源及處理等問題缺乏思考,最終只是機械地完成工作,老師怎么說就怎么做,整個過程對老師的依賴程度很大,沒有達到鍛煉的目的。
3.動手能力較差,阻礙創(chuàng)新實踐
GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才,不但要有一定的理論基礎,而且要具備不同層面的實際動手能力。學生中存在創(chuàng)新的主觀愿望,但不知道如何去創(chuàng)新,他們在直覺思維能力、邏輯思維能力、聯(lián)想思維能力、發(fā)散思維能力、逆向思維能力等方面都還比較稚嫩,需要加強培養(yǎng)和鍛煉[8]。
此外,大部分學生實際動手能力欠缺,缺乏創(chuàng)新技能,即便有了好的想法,但不具備實現(xiàn)的途徑,逐漸失去了信心與熱情。在上機課上用軟件進行圖像數(shù)據(jù)處理時,學生只要按照老師說的輸入幾個參數(shù)、點幾下鼠標就能得出分類結(jié)果,但大多數(shù)學生缺乏主動性,不去探究點擊鼠標的背后是怎樣的原理、怎樣的算法。本科階段學習的一個重要目的是要知其然且要知其所以然,只有主動地多問一些問什么,多思考、多動手,才能真正把知識應用起來,把軟件當成一個工具,而不是為了用軟件而用軟件。
三、對策與建議
1.創(chuàng)造接觸新知識的平臺和途徑
鑒于書本知識更新較慢的現(xiàn)狀,GIS專業(yè)教師需及時追蹤本領(lǐng)域最新國內(nèi)外動態(tài),補充到教學內(nèi)容中來。如,在幻燈片中增加時效性較強的內(nèi)容,帶動學生討論;向?qū)W生介紹國內(nèi)外認可度較高的專業(yè)網(wǎng)站和論壇,引導學生自主學習;推薦領(lǐng)域內(nèi)的 經(jīng)典文獻和最新研究成果等,讓學生及時了解學科前沿。根本目的是使學生接收新知識的來源多元化,做到“眼觀六路,耳聽八方”。
“授人以魚,不如授人以漁”,為使學生具備創(chuàng)新的意識,最為重要的是幫助學生建立自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維模式。我學院針對本科三年級學生開設了科技論文寫作與專業(yè)文獻檢索課程,教會學生文獻檢索的基本方法,綜述和研究論文的寫作要求,讓學生自己檢索并閱讀文獻,初步掌握學科動態(tài)。對于有能力的學生,教師可以推薦其閱讀英文文獻,不僅能了解國外最新學科動態(tài),還可以提高自身英語水平。相應地,學生要花時間、花精力認真閱讀,并寫讀書筆記。
此外,鼓勵學生多去聽講座,聽各類講座。科研創(chuàng)新工作強調(diào)學科間的交織與借鑒,讓學生不要局限于自己的專業(yè),而要拓展視野、開闊思路,這有助于創(chuàng)新想法的形成。
2.教學方法改革,提高學生創(chuàng)新主動性
現(xiàn)代教學模式強調(diào)學生的主觀能動性,教學要以學生為中心,使學生處于主動的地位。教師應當結(jié)合實際,不斷完善教法、提高教學水平,調(diào)動學生的積極性。我校定期舉辦教師授課、說課競賽,鼓勵教師間的技能切磋和經(jīng)驗交流,最終作用于學生,產(chǎn)生積極影響。此外,我院探索性地進行了本科生導師制的嘗試。學生選定導師后,可以盡早地了解到導師在做什么研究工作,為什么做,怎么做,并逐漸熟悉科研工作的基本流程、概念和一些具體環(huán)節(jié)。吸納有能力的學生參與導師的研究項目,在導師的引導下,他們可以自主地完成小任務,并嘗試發(fā)現(xiàn)新的、尚未解決的新問題。
此外,向?qū)W生介紹各類項目申請書(如大學生創(chuàng)新項目)的背景和撰寫要求,積極鼓勵學生申報各類的大學生創(chuàng)新競賽。當學生的身份由參與者變成了項目的負責人,勢必會滿足他們的好奇心,讓他們獲得成功的體驗,樹立自信心,今后進行自主探索和創(chuàng)新的動力大大提升。
3.提高實際動手能力,多參與科研實踐
有了好的想法還需要去實現(xiàn),實現(xiàn)創(chuàng)新過程,需要有一定的實踐能力作為支撐。GIS專業(yè)尤其強調(diào)動手能力,GIS專業(yè)培養(yǎng)的人才應同時具備一定的理論基礎和不同層面的實踐能力。要達到這樣的要求,僅靠課堂教學是不夠的,只有通過實踐教學將理論與實際很好地結(jié)合,全面增強學生獨立分析和解決問題的能力、創(chuàng)造性思維能力,提高學生實際動手能力和團隊合作精神,建立獨立的科研和工作方法體系,才能為將來工作和走向社會奠定了堅實的基礎[9]。目前,新疆農(nóng)業(yè)大學GIS專業(yè)已初步建立了課堂實踐、野外實踐、科研實踐、競賽實踐和畢業(yè)設計的“五位一體”實踐教學模式,并取得了較好的效果。近年來,新疆農(nóng)業(yè)大學GIS專業(yè)的學生在老師指導下自主選題、刻苦鉆研,多次在“全國GIS操作技能大賽”等各類專業(yè)技能大賽上獲獎。此外,三十余名學生獲得了工信部、測繪學會和中地數(shù)碼公司共同頒發(fā)的GIS應用工程
畢業(yè)在即，我將踏入社會，開始新的征程。回顧四年的大學學習時光，我最大的收獲就是不斷地成長，從懵懂無知中經(jīng)受挫折，漸漸形成自己的思想，感悟到人生的艱辛。人活著很艱難，而理想和現(xiàn)實的差距使我們不得不遵從客觀條件的限制。但是，理想代表著希望，代表著我們對生活的美好憧憬。生活即使荊棘遍布，有了理想我們?nèi)杂峦鼻啊Ｋ裕瑒側(cè)雽W的時候，我希望自己能夠成才，學有所成，找到一份理想的工作。
大學一年級，冒著一點傻氣，凡是感興趣的課外活動我都積極地參與。失敗了無數(shù)次，但還是有所收獲。大學二年級，計算機類課程排山倒海似的襲來，壓得我喘不過氣。當我決定選修雙學位之后，我更加覺得學業(yè)繁重了。大學三年級，我漸漸適應高強度的學習節(jié)奏，但還是不免覺得吃力。大學四年級，我選擇找工作。看著考研同學日日奮戰(zhàn)，我頓生一種緊迫感，感覺在學校學習的時光不多了，要好好珍惜。
四年之中我最遺憾的事情是社會實踐較少，對社會的認識還不夠深刻。我擔任過干事、副部長、部長，基本上都是在學校里活動，而且我認為自己在原有的崗位上沒能做到最好。要兼顧好學業(yè)和學生工作需要技巧，我感覺自己還不錯，年年都拿獎學金，還擔任學生干部。現(xiàn)在總結(jié)這段人生，我覺得自己輸了。
大學起步階段，我沒有提前規(guī)劃自己的職業(yè)生涯，對自己的定位是不準確的。而我選擇的雙學位方向和自己專業(yè)關(guān)聯(lián)不大，導致我擇業(yè)的時候像是站著一個岔道口，茫然無措。我希望自己能從事法律類工作，雖然屈指算來，雙學位讀了兩年，但與四年制的本科生來說我接受的法學教育是不系統(tǒng)的。當然，教育還是其次的，受過教育的平庸之輩不是少數(shù)。關(guān)鍵是我缺乏自己的思想，被動地接受知識，沒有想過這些知識能用來做什么。也許我應該選擇考法學碩士，但那只是也許。多年之后我會認為自己的青春又一次虛度了吧。
理科適合男生也適合女生學習，但對于個體而言，理科不適合我學習。或者說，我缺乏探索精神。在我開始接觸地理信息系統(tǒng)這個專業(yè)課程的時候，我不知道自己在學些什么，有什么實際應用，抽象得讓我無法理解。由此看來，雖然我的成績處于前列，但我找不到自己的位置。
我深深地領(lǐng)悟到,一個找不到自己的人已經(jīng)迷失了方向，但他的閃光點能幫助他找回自己。所以我對生活充滿信心，人生就是不斷體驗挫折的曲折過程，雖然我已面臨和將要面臨很多磨難，但只要我堅持下去，離成功就越來越近了.
摘 要 將多媒體技術(shù)應用于地理信息系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題是：如何有效地管理多媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)；其次，在區(qū)域分析過程中，怎樣實現(xiàn)多媒體播放功能.指出用擴充的關(guān)系數(shù)據(jù)模型作為多媒體數(shù)據(jù)模型較適宜；多媒體功能的實現(xiàn)則取決于多媒體數(shù)據(jù)的格式是否為RIFF格式以及對多媒體數(shù)據(jù)的應用要求.最后展示了多媒體技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應用前景.
關(guān)鍵詞 多媒體技術(shù)，地理信息系統(tǒng)，空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)，區(qū)域分析，數(shù)據(jù)模型.
現(xiàn)今由于多媒體技術(shù)的迅速崛起和高速發(fā)展，越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術(shù).如果將多媒體技術(shù)應用于地理信息系統(tǒng)(geographic information system，簡稱GIS)軟件中，勢必大大增強GIS信息的表現(xiàn)能力，擴大GIS的應用領(lǐng)域.那么怎樣將多媒體技術(shù)應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計：其一是怎樣將多媒體數(shù)據(jù)溶于GIS數(shù)據(jù)庫中，并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能；其二是在應用過程中，怎樣實現(xiàn)多媒體的播放功能.以下就這兩個內(nèi)容及其應用前景談談我們的看法.
1 多媒體數(shù)據(jù)的有效管理
通常，應用軟件中的多媒體數(shù)據(jù)有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數(shù)字化到數(shù)據(jù)庫當中，播放時從數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)；另一種是播放時，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數(shù)據(jù)庫又分為空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，即我們可根據(jù)媒體數(shù)據(jù)的特性或應用軟件的要求將多媒體數(shù)據(jù)分別溶于空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫中.
1.1 GIS數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理
1.1.1 GIS空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理 目前，多數(shù)GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態(tài)的，實際上，很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關(guān)注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態(tài)GIS(temporal GIS).時態(tài)GIS的組織優(yōu)秀是時空數(shù)據(jù)庫，即設計一個合理的時空數(shù)據(jù)模型是建立時態(tài)GIS的關(guān)鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態(tài)GIS產(chǎn)品的時空數(shù)據(jù)模型，一但時空數(shù)據(jù)模型的研究有所突破，不僅能解決時態(tài)GIS的應用問題，還將解決空間數(shù)據(jù)庫中動畫數(shù)據(jù)的管理問題，即可通過使用動畫技術(shù)來實現(xiàn)在屏幕上動態(tài)播放時空過程.如動態(tài)顯示衛(wèi)星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.
有關(guān)時空數(shù)據(jù)模型，張祖勛［1］提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區(qū)域中每個狀態(tài)的全部信息，而只存貯某個時間的數(shù)據(jù)狀態(tài)(稱為基態(tài))以及相對于基態(tài)或鄰近狀態(tài)的變化量.在此基礎上，建立分級索引，以便能快速找到所需的時空過程的數(shù)據(jù).
要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個問題，一個是如何建立索引；另一個是如何設計用來描述兩個狀態(tài)變化量的差文件.
關(guān)于建索引的問題，筆者認為：基態(tài)，亦a,b,c,d分別表示時態(tài)GIS的4個時期；T.時間軸；t0,t1,…,tn分別表示 時態(tài)在GIS某個時期的n+1個時態(tài)，其中tn為基態(tài)，即“現(xiàn)在”時態(tài) 一次數(shù)據(jù)狀態(tài)——“現(xiàn)在”時態(tài)總是變化的，每產(chǎn)生一個新的現(xiàn)在時態(tài)，就應生成一個現(xiàn)在時態(tài)與前一次時態(tài)的差文件，同時根據(jù)現(xiàn)在時態(tài)所處的時間位置來決定是否產(chǎn)生新的索引差文件.以四叉樹為例，如圖1所示，當n為2i(i=2,3,…)的整數(shù)倍時，就需產(chǎn)生tn-2i～tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對任一時態(tài)的檢索速度，可將tn-2i+1～tn-2i的索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個數(shù)正好比新建的索引差文件個數(shù)少一個.
關(guān)于差文件，筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態(tài)的目標信息進行異或而產(chǎn)生的，這意味著差文件包含有兩類目標信息：一類是前一時態(tài)有而后一時態(tài)無的目標信息；另一類是前一時態(tài)無而后一時態(tài)有的目標信息.為了能根據(jù)差文件快速、連續(xù)地由一個狀態(tài)到過去另一狀態(tài)或最近另一狀態(tài)進行檢索，應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區(qū)分.(2)兩個狀態(tài)之間目標變化應是有對應關(guān)系的，即01(目標從無到有)；10(目標從有到無)；1N(目標從一個變成多個)；N1(目標從多個變成一個)，以及目標空間信息無變化，屬性信息有變化；目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索，在差文件中應將兩類各目標之間的對應關(guān)系予以標明，當然，這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數(shù)據(jù)庫模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關(guān)系信息組成，差文件中應將每個目標這3種信息之間的關(guān)系予以標明.
1.1.2 GIS屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的管理 有些GIS的應用中，認為多媒體數(shù)據(jù)是一種特殊的專題屬性數(shù)據(jù).怎樣選擇多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型，使得既能遵循其自身特點，又能有效地建立起它與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)系，是多媒體技術(shù)在GIS應用中的關(guān)鍵所在.
目前，多數(shù)GIS屬性數(shù)據(jù)庫使用的是關(guān)系模型.為能將關(guān)系模型應用于多媒體數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，就必須對現(xiàn)有的關(guān)系模型進行擴充，使它不但能處理格式化數(shù)據(jù)，也能處理非格式化數(shù)據(jù).楊學良［2］就這個問題提出了3種技術(shù)策略：將多媒體數(shù)據(jù)文件名作為關(guān)系中元組某列(或?qū)傩?；將每個元組作為一個完整文件保存；元組中存貯格式化數(shù)據(jù)以及非格式化數(shù)據(jù)的引用項，而非格式化數(shù)據(jù)單獨存貯.
對比這3種技術(shù)策略，第一種技術(shù)策略方法簡單、容易實現(xiàn)，適宜于對多媒體數(shù)據(jù)進行播放.第二、三種技術(shù)策略雖然能夠?qū)崿F(xiàn)并發(fā)控制和恢復，以及實現(xiàn)對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取的應用，但由于此兩種技術(shù)策略將每個元組所對應的空間目標的專業(yè)屬性和多媒體屬性混在一起，這既增大了應用程序設計的復雜性，又不利于那些只需使用空間目標的專業(yè)屬性的一些應用的實現(xiàn).為此，我們認為，在第一種技術(shù)策略的基礎上，增加一個或多個屬性項，用于存放多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，當我們需要對多媒體數(shù)據(jù)文件進行特殊應用時，可根據(jù)文件信息和數(shù)據(jù)流信息對多媒體數(shù)據(jù)文件進行操作.
1.2 GIS區(qū)域分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成
多媒體數(shù)據(jù)生成的另一種方式是在GIS應用中，邊統(tǒng)計、分析運算，邊生成結(jié)果數(shù)據(jù)——多媒體數(shù)據(jù).
1.2.1 空間分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成 空間分析是一組分析結(jié)果依賴于所分析對象的位置信息技術(shù)［3］，因此，空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有：地形分析、疊加分析、緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡分析等.
為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結(jié)果，我們可用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn).所謂虛擬現(xiàn)實［4］是一種由計算機生成的高級人機交互系統(tǒng)，即構(gòu)成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環(huán)境，使用者通過專門的設備可在這個環(huán)境中實現(xiàn)觀察、觸摸、操作、檢測等試驗，有身臨其境之感.比如，可用虛擬技術(shù)來觀察地形分析或網(wǎng)絡分析得到的空間效果，使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等，使觀察對象隨使用者的操作而動態(tài)旋轉(zhuǎn).此時以動畫形式顯示的媒體數(shù)據(jù)隨使用者的操作產(chǎn)生并顯示.
1.2.2 統(tǒng)計分析中多媒體數(shù)據(jù)的生成 統(tǒng)計分析就是用數(shù)理統(tǒng)計方法開展區(qū)域分析.數(shù)理統(tǒng)計方法主要有：統(tǒng)計特征值、研究兩種或多種地理現(xiàn)象之間的相關(guān)分析，通過一組實際觀測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)變量之間因果關(guān)系的回歸分析，以及主成分分析等.
為了更加形象化，我們可以將數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果以直方圖、曲線、曲面或區(qū)劃圖表示，甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者，還可以配上解說詞，以增加系統(tǒng)的感染力，而表現(xiàn)這些現(xiàn)象的媒體數(shù)據(jù)是在統(tǒng)計分析之后由系統(tǒng)自動生成并播放的.
2 GIS應用系統(tǒng)中多媒體功能的實現(xiàn)
在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現(xiàn)，首先是受GIS應用軟件自身開發(fā)平臺的限制.多數(shù)情況下，GIS應用軟件的多媒體開發(fā)平臺宜選擇編程語言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS應用軟件相結(jié)合.一旦多媒體開發(fā)環(huán)境確定下來，那么怎樣實現(xiàn)區(qū)域分析中多媒體功能
2.1 空間數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的播放
由前所述，空間數(shù)據(jù)庫中存貯的多是各期間的時空數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resource interchange file format)不同，所以應用程序不能直接調(diào)用MCI函數(shù)和API函數(shù)，必須根據(jù)時態(tài)GIS的空間數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，設計一個相應的動畫播放程序來實現(xiàn)動態(tài)顯示功能.
下面簡述動態(tài)顯示時態(tài)GIS中ti～tj狀態(tài)的算法步驟(0≤i≤j≤n，其中n為現(xiàn)在時態(tài)).(1)由基態(tài)開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態(tài)信息.(2)顯示ti狀態(tài)信息.(3)根據(jù)ti差文件，擦除ti狀態(tài)有而ti+1狀態(tài)無的信息，顯示ti狀態(tài)無而ti+1狀態(tài)有的信息.(4)i+1i.(5)當i＜j時，轉(zhuǎn)(3)；否則結(jié)束.
如果用上述算法來實現(xiàn)動態(tài)顯示時空過程，還有很多細節(jié)需要設計.首先，在(1)步驟，從基態(tài)開始，逐級逐步檢索，每檢索到一個狀態(tài)差文件，就需根據(jù)差文件來生成該狀態(tài)信息，直到ti狀態(tài)處；其次，在(3)中，需要用到動畫技術(shù)，擦除前一狀態(tài)信息實質(zhì)為恢復該處顯示內(nèi)容，而顯示后一狀態(tài)信息之前，需保存后一處信息內(nèi)容，再予以顯示新狀態(tài)信息.
2.2 屬性數(shù)據(jù)庫中多媒體數(shù)據(jù)的應用
一般來說，多媒體數(shù)據(jù)主要應用于兩個方面：一個是簡單播放；另一個是對多媒體數(shù)據(jù)進行編輯和拮取.對于前者，只要使用MCI函數(shù)或API函數(shù)按屬性數(shù)據(jù)庫中其他屬性的要求進行播放；對于后者，這就要求程序員熟悉多媒體數(shù)據(jù)文件格式RIFF，根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)的文件信息和數(shù)據(jù)流信息，通過調(diào)用多媒體文件輸入/輸出函數(shù)來實現(xiàn)多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.
3 多媒體技術(shù)在GIS中的應用前景
(1)實現(xiàn)資源信息的科學管理，提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數(shù)據(jù)信息形式，而在管理空間信息的同時，對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放，大大增加了信息的表現(xiàn)能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身，會豐富教育、娛樂軟件的內(nèi)容及表現(xiàn)手段.比如有關(guān)地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統(tǒng).GIS和多媒體技術(shù)合為一體的這類系統(tǒng)會比以往的信息系統(tǒng)更具有表現(xiàn)力.比如房地產(chǎn)公司的銷售系統(tǒng)，既能表明所售住房的空間位置，又能從中檢索其住房環(huán)境及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且可以動態(tài)地刪去當天已售出的房子，給出不同價格等；旅游導游系統(tǒng)，可以在為觀光游客制定導游路線時，就能對不同地方的景點產(chǎn)生身臨其境的感覺.
總之，將多媒體技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合，是計算機應用領(lǐng)域的一個發(fā)展方向，它會改變?nèi)藗兊墓ぷ鳌⑸睢⑺季S方式，推動信息社會的前進.
摘要：
高效、快捷的物流配送系統(tǒng)對企業(yè)，尤其對電子商務的發(fā)展至關(guān)重要[1]。本文在對兩者的融合進行了探討，并提出了基于GIS的物流配送系統(tǒng)解決方案，以實現(xiàn)對物流配送過程的全程管理。
關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)，物流，電子商務
1 引言
物流是指計劃、執(zhí)行與控制原材料或最終產(chǎn)品從產(chǎn)地到使用地點的實際流程，物流服務具體包括定單管理、運輸、倉儲、裝卸、送遞、報關(guān)、退貨處理、信息服務及增殖業(yè)務。顯然，貨物運輸路徑的選擇，倉庫地址的選擇等，都涉及到如何處理大量的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)而縮短物流時間，降低成本的問題，而地理信息系統(tǒng)（以下簡稱GIS）不僅具有對空間和屬性數(shù)據(jù)采集、輸入、編輯、存儲、管理、空間分析、查詢、輸出和顯示功能，而且可為系統(tǒng)用戶進行預測、監(jiān)測、規(guī)劃管理和決策提供科學依據(jù)。可見，將其應用于物流配送系統(tǒng)中，可大大加強對物流過程的全面控制和管理，實現(xiàn)高效、高質(zhì)的物流配送服務，本文分以下幾部分對GIS在物流配送中的應用進行探討。
2 現(xiàn)代物流與GIS融合
1）地理信息系統(tǒng)的發(fā)展
地理信息系統(tǒng)是集計算機科學、地理學、信息科學等學科為一體的新興邊緣科學，可作為應用于各領(lǐng)域的基礎平臺。這種集成是對信息的各種加工、處理過程的應用、融合和交叉滲透，并且實現(xiàn)各種信息的數(shù)字化的過程。
在GIS中，空間信息和屬性信息是不可分割的整體，它們分別描述地理實體的兩面，以地理實體為主線組織起來。空間信息還包括了空間要素之間的幾何關(guān)系，使GIS能夠支持一般管理信息系統(tǒng)所不能支持的空間查詢和空間分析，以便于制定規(guī)劃和決策。現(xiàn)在網(wǎng)絡地理信息系統(tǒng)（WebGIS）的興起更使其被越來越多的商業(yè)領(lǐng)域用來作為一種信息查詢和信息分析工具[3]，GIS技術(shù)本身也融入了這些商業(yè)領(lǐng)域的通用模型（如ARC/INFO的網(wǎng)絡分析模塊），因而GIS技術(shù)在各個商業(yè)領(lǐng)域的應用在深度上和廣度上不斷發(fā)展。事實上，凡是涉及到地理分布的領(lǐng)域都可以應用GIS技術(shù)。
2）物流的發(fā)展
隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，物流也向著現(xiàn)代化方向迅速發(fā)展。物流現(xiàn)代化不僅指物流手段 (物流設施、設備等 )和物流技術(shù)達到或接近世界先進水平，而且指物流管理 (包括物流組織、物流計劃的編制、物流運輸方案的選擇、經(jīng)濟指標的確定，等等)的科學化[4]。
現(xiàn)代物流作為一種先進的組織方式和管理技術(shù)，已經(jīng)被認為是企業(yè)在降低物資消耗、提高勞動生產(chǎn)率以外重要的"第三利潤源"[5]，它通過降低流通費用，縮短流通時間，可以整合企業(yè)價值鏈、延伸企業(yè)的控制能力，加快企業(yè)資金周轉(zhuǎn)為企業(yè)創(chuàng)造新的利潤。
尤其在電子商務環(huán)境下，供應商必須全面、準確、動態(tài)地掌握散布在全國各個中轉(zhuǎn)倉庫、經(jīng)銷商、零售商以及各種運輸環(huán)節(jié)之中的產(chǎn)品流動狀況，并以此制定生產(chǎn)和銷售計劃，及時調(diào)整市場策略。因此電子商務的發(fā)展更加推動了現(xiàn)代物流業(yè)迅速興起。
那么，把GIS技術(shù)融入到物流配送的過程中，就能更容易地處理物流配送中貨物的運輸、倉儲、裝卸、送遞等各個環(huán)節(jié)（如圖1），并對其中涉及的問題如運輸路線的選擇、倉庫位置的選擇、倉庫的容量設置、合理裝卸策略、運輸車輛的調(diào)度和投遞路線的選擇等進行有效的管理和決策分析，這樣才符合現(xiàn)代物流的要求，才有助于物流配送企業(yè)有效地利用現(xiàn)有資源，降低消耗，提高效率。實際上，隨著電子商務、物流和GIS本身的發(fā)展，GIS技術(shù)將成為全程物流管理中不可缺少的組成部分。
3 基于GIS的物流配送系統(tǒng)設計
3.1 需求分析
如以某一城市中的物流配送過程為例，那么基于GIS的物流配送系統(tǒng)的需求主要集中在以下幾個方面：
1)、通過客戶提供的詳細地址字符串，確定客戶的地理位置和車輛路線；
2)、通過基于GIS的查詢、地圖表現(xiàn)的輔助決策，實現(xiàn)對車輛路線的合理編輯（如創(chuàng)建、刪除、修改）和客戶配送排序；
3)、用特定的地圖符號在地圖上表示客戶的地理位置，不同類型的客戶（如普通客戶和會員客戶，單位客戶和個人客戶等）采用不同的符號表示；
4)、通過GIS的查詢功能或在地圖上點擊地圖客戶符號，顯示此客戶符號的屬性信息，并可以編輯屬性；
5)、在地圖上查詢客戶的位置以及客戶周圍的環(huán)境以發(fā)現(xiàn)潛在客戶；
6)、通過業(yè)務系統(tǒng)調(diào)用GIS，以圖形的方式顯示業(yè)務系統(tǒng)的各種相關(guān)操作結(jié)果的數(shù)值信息；
7)、基于綜合評估模型和GIS的查詢，實現(xiàn)對配送區(qū)域的拆分、合并；
3.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
設計基于GIS的物流配送系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)模型和基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫集成，空間數(shù)據(jù)索引采用基于改進R-Tree的空間數(shù)據(jù)索引結(jié)構(gòu)，屬性數(shù)據(jù)索引采用B+樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸采用三層結(jié)構(gòu)模型，并采用Java Applet進行開發(fā)，這樣與平臺無關(guān)又具有較好的安全性，使海量空間數(shù)據(jù)的存儲、分析和共享成為可能。系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖如下：
圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖
3.3 系統(tǒng)模型設計
由上述分析，基于GIS的物流配送系統(tǒng)應集成以下主要模型：設施定位模型、車輛路線模塊、配送區(qū)域劃分模型、分配集合模型、客戶配送排序模型。
1）設施定位模型。用于確定一個或多個設施的位置。在物流系統(tǒng)中，倉庫和運輸路線共同組成了物流網(wǎng)絡，倉庫處于網(wǎng)絡的節(jié)點上，節(jié)點決定著線路，如何根據(jù)供求的實際需要并結(jié)合經(jīng)濟效益等原則，在既定區(qū)域內(nèi)設立多少個倉庫，每個倉庫的位置，每個倉庫的規(guī)模，以及倉庫之間的物流關(guān)系等，運用此模型均能很容易地得到解決。
2）車輛路線模型。用于解決一個起始點、多個終點的貨物運輸中，如何降低物流作業(yè)費用，并保證服務質(zhì)量的問題。
3）網(wǎng)絡物流模型。用于解決尋求最有效的分配貨物路徑問題，也就是物流網(wǎng)點布局問題。如將貨物從N個倉庫運往到M個商店，每個商店都有固定的需求量，因此需要確定由哪個倉庫提貨送給那個商店，所耗的運輸代價最小。還包括決定使用多少輛車，每輛車的路線等。
4) 配送區(qū)域劃分模型。根據(jù)各個要素的相似點把同一層上的所有或部分要素分為幾個組，用以解決確定服務范圍和銷售市場范圍等問題。如某一公司要設立X個分銷點，要求這些分銷點要覆蓋某一地區(qū)，而且要使每個分銷點的顧客數(shù)目大致相等。
5）空間查詢模型。如可以查詢以某一商業(yè)網(wǎng)點為圓心某半徑內(nèi)配送點的數(shù)目，以此判斷哪一個配送中心距離最近，為安排配送做準備。
4 系統(tǒng)功能實現(xiàn)
那么，基于GIS的物流配送系統(tǒng)可實現(xiàn)如下主要功能：
1）車輛和貨物跟蹤：利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛或貨物的實際位置，并能查詢出車輛和貨物的狀態(tài)，以便進行合理調(diào)度和管理。
2）提供運輸路線規(guī)劃和導航
規(guī)劃出運輸線路，使顯示器能夠在電子地圖上顯示設計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。
3）信息查詢
對配送范圍內(nèi)的主要建筑、運輸車輛、客戶等進行查詢，查詢資料可以文字、語言及圖象的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。
4）模擬與決策
如可利用長期客戶、車輛、訂單和地理數(shù)據(jù)等建立模型來進行物流網(wǎng)絡的布局模擬，并以此來建立決策支持系統(tǒng)，以提供更有效而直觀的決策依據(jù)。
5結(jié)束語
當今，隨著電子商務的再次興起和經(jīng)濟全球化的發(fā)展，物流業(yè)愈來愈成為熱點[6]。利用GIS能高效地處理空間和屬性數(shù)據(jù)的優(yōu)勢來建立基于GIS的物流配送系統(tǒng)雖處于初始階段，但無疑是有益的嘗試，它必將是以后的發(fā)展趨勢。
論文關(guān)鍵詞：地理信息 測量 數(shù)據(jù)管理
論文摘要：地理信息系統(tǒng)，它能把各種信息用地理和相關(guān)的視圖結(jié)合起來，利用計算機圖形與數(shù)據(jù)庫技術(shù)來采集，分析數(shù)據(jù)，從而為土地利用，城市規(guī)劃以及政府部門管理提供新知識為工程設計和規(guī)劃，管理決策服務。作為基礎測繪測量，需要不斷地學習，不斷地更新技術(shù)，學好用好地理信息系統(tǒng)，為社會提供更好的數(shù)字產(chǎn)品。
地理信息系統(tǒng)技術(shù)在中國的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了近20年的歷程，國內(nèi)外著名的地理信息系統(tǒng)軟件在中國的各個行業(yè)均得到了廣泛應用，在所有利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建設的應用系統(tǒng)中，地理信息系統(tǒng)的一個最基本職能就是管理數(shù)字地形圖，讓用戶能夠輕松地利用它快速地檢索所需要地區(qū)的地形數(shù)據(jù)，并按照用戶需要的格式進行輸出。我們目前接觸過的地理信息系統(tǒng)有多種，但對其數(shù)據(jù)管理方式有所了解的并不多。
1、地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式
1 .1地理信息系統(tǒng)定義
地理信息系統(tǒng)是近十幾年來發(fā)展起來的一門綜合應用系統(tǒng)，它能把各種信息同地理位置和有關(guān)的視圖結(jié)合起來，并把地理學、幾何學、計算機科學及各種應用對象、CAD技術(shù)、遙感、GPS技術(shù)、Internte、多媒體技術(shù)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等融為一體，利用計算機圖形與數(shù)據(jù)庫技術(shù)來采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和輸出地理圖形及其屬性數(shù)據(jù)，從而為土地利用、資源評價與管理、環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、經(jīng)濟建設、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識，為工程設計和規(guī)劃、管理決策服務。此多種應用系統(tǒng)應用到地質(zhì)測繪業(yè)，就可以產(chǎn)生事半功倍的效果，能大大提高工作效率和質(zhì)量管理水平，同時也是地質(zhì)測繪服務業(yè)的重大創(chuàng)新和革命。
1.2空間數(shù)據(jù)的描述方式和特征
測量工作的土要成果是與地理位置相關(guān)的信息，這種信息稱為空間信息或空間信息的描述信息。如果這些空間信息是以一系列X. Y. Z點串表現(xiàn)的點、線或多邊形，這種形式為矢量形式;還有一種以像素陣列方式表現(xiàn)的點、線或多邊形，如圖片、圖像等，這種方式稱為柵格形式。現(xiàn)在測量的成果多為矢量形式，矢量形式是空間數(shù)據(jù)的主要表達方式之一，矢量數(shù)據(jù)庫的管理方法與空間數(shù)據(jù)的特征密切相關(guān)。空間數(shù)據(jù)主要具有以下幾個基本特征:
(1)每個空間對象都具有空間坐標，即空間對象隱含了空間分布特征;
(2)非結(jié)構(gòu)化特征使它不滿足關(guān)系數(shù)據(jù)模型的范式要求，因而空間圖形數(shù)據(jù)難以直接采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng);
(3)空間關(guān)系特征要求記錄拓撲信息以表達多種空間關(guān)系，因而增加了問題的復雜性;
(4)分類編碼特征，明確每一個、每組空間對象;
(5)海量數(shù)據(jù)特征等都對矢量數(shù)據(jù)的管理方法大大增加了難度。
1.3地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式
基于空間數(shù)據(jù)具有自身的上述特殊特征，國內(nèi)外對空間數(shù)據(jù)的管理進行了大量研究和開發(fā)，長期以來，地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的管理方法主要有以下4種類型。
(1)文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理系統(tǒng)
由于空間數(shù)據(jù)具有其自身的上述特殊特征，這種關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)難以滿足要求，囚而大部分CIS軟件采用混合管理的模式。即用文件系統(tǒng)管理幾何圖形數(shù)據(jù)，用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理屬性數(shù)據(jù)，它們之間的聯(lián)系通過目標標識或者內(nèi)部連接碼進行連接。
(2)全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指圖形和屬性數(shù)據(jù)都用現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的軟件不作任何擴展，由CIS軟件在此基礎上進行開發(fā)，使之不僅能管理結(jié)構(gòu)化的屬性數(shù)據(jù)，也能管理非結(jié)構(gòu)化的圖形數(shù)據(jù)。
(3)對象——關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
由于直接采用通用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的效率不高，而非結(jié)構(gòu)化空間數(shù)據(jù)對GIS來說又十分重要，所以人們在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中進行擴展，通過定義操縱各種空間對象的API函數(shù)，使之能直接存儲和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)。
(4)面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
目前，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是最適應于空間數(shù)據(jù)的表達和管理，因為它不僅支持變長記錄，而且支持對象嵌套、信息的繼承與聚集。面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許用戶定義對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它的操作。因而可以將空間對象根據(jù)GIS的需求，定義出合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和一組操作。
2、空間數(shù)據(jù)的無線管理
現(xiàn)在的測量均是將測區(qū)按某種比例尺劃分成若干圖幅進行，在測區(qū)表現(xiàn)和瀏覽方面不直觀。地理信息系統(tǒng)可以管理多種測量數(shù)據(jù)之后，通過地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)的無縫管理，也就是將測量的成果成片的管理起來，形成一個完整的提供作體系，在地質(zhì)測繪的工作中，使我們可以直觀的了解整個測區(qū)，以達到最為理想的工作效果。
實現(xiàn)無縫空間數(shù)據(jù)庫有兩個不同的階段:
一是在邏輯概念上的“無縫”組織階段。所謂邏輯要領(lǐng)上的“無縫”組織，只是從用戶的視角來看待空間數(shù)據(jù)庫，它基于Morton碼的瓦片式大型地理空間數(shù)據(jù)庫設計思想，并建立了一個“無縫”GIS數(shù)據(jù)庫。然而，它們?nèi)匀恢皇且环N邏輯概念上的“無縫”組織，能夠完成地理數(shù)據(jù)的幾何接邊和邏輯接邊，但物理上仍然按照圖幅的概念進行存儲管理，對同一地物實體在多個幾何標識和同一地物標識間進行后臺關(guān)聯(lián)處理，對用戶來說是不可見的，因而說是邏輯上的“無縫”組織。
優(yōu)點:在用戶視點上，系統(tǒng)便于操作，在一定程度上解決了傳統(tǒng)地理空間數(shù)據(jù)庫的組織弱點。
缺點:因為其物理底層依然是分幅方式管理地圖，其分割地理實體的機制依舊，通過多個幾何標識進行后臺關(guān)聯(lián)處理使系統(tǒng)的靈活性降低;查詢檢索依然不便(通過關(guān)聯(lián)涉及多圖幅或多專題):地理實體的完整性與一致性維護;數(shù)據(jù)分步管理等對“關(guān)聯(lián)機制”的“壓力”;插入或修改數(shù)據(jù)庫會使“關(guān)聯(lián)機制”不得不作相應的變動。所以邏輯上的“無縫”在本質(zhì)上依然沒有解決問題。
二是在邏輯上和物理概念上真正的地理空間數(shù)據(jù)庫無縫組織階段。物理概念上真正的地理數(shù)據(jù)無縫組織是從底層、從設計者的視角解決了傳統(tǒng)GIS的分幅管理的問題使客觀對象在地理數(shù)據(jù)庫中以唯一的幾何和物理標識被記錄，這樣從本質(zhì)上(物理結(jié)構(gòu))使客觀世界中的完整地物對象得以在計算機中被存貯。這樣，不但從用戶視角看，其在邏輯上是無縫的，同時從設計者視角看，其物理地層結(jié)構(gòu)也是無縫的。
優(yōu)點:從內(nèi)到外統(tǒng)一了邏輯與物理的“無縫”概念，從本質(zhì)上解決了GIS數(shù)據(jù)組織上的弱點問題。
缺點:數(shù)據(jù)的入庫要求過于嚴格，在現(xiàn)實情況下有一定的難度;對己有GIS數(shù)據(jù)庫的改造工作量較大。
3、測量數(shù)據(jù)管理方式改變后的思考
地理信息系統(tǒng)的多種空間數(shù)據(jù)管理方式，雖然形式有多種，但主要是為了實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的管理。如果真正利用地理信息系統(tǒng)來管理測量數(shù)據(jù)，測量工作者的任務還很艱巨，這就我們測繪業(yè)同仁，認真學習，在實踐中不斷的探索并大膽實踐，這就要求我們在實際的工作中，首選能夠?qū)懗沙绦颉⒕幊上到y(tǒng)的，必須是對一種規(guī)律認識的升華。地理信息系統(tǒng)也是在詳細分析了空間數(shù)據(jù)整體特征的基礎上，確定了具有規(guī)定性的空間數(shù)據(jù)描述特征(點、線、面)后面開發(fā)的。也就是說測量數(shù)據(jù)要符合規(guī)定性的整體空間數(shù)據(jù)描述特征后，才可以被管理、再利用，這就要求測量人員要努力提高自身素質(zhì)，把握新事物的內(nèi)在規(guī)律，掌握新的管理方式的基本要求。其次，測量工作的目的已不再是單純的測圖，隨著測繪技術(shù)的不斷更新，作為基礎測繪的測量成果需要共享、需要分發(fā)，被其他行業(yè)利用，需要測量人員利用不斷更新的技術(shù)為社會提供更好的數(shù)字產(chǎn)品。
