浅谈GIS技术在水利工程中的应用展望论文
摘要: 近年来, GIS (地理信息系统) 技术在水利工程应用领域中发挥着技术先导的作用。文章通过分析目前GIS技术在水利规划、水资源管理等水利工程行业的具体应用形式, 结合地理信息学科的发展方向, 展望GIS在水利工程中的应用前景。
关键词: GIS; 水利工程;
1 GIS技术概述
20世纪60年代, 世界上第一个GIS (加拿大地理信息系统CGIS) 诞生, 其核心是用计算机来处理和分析具有空间属性地理信息。GIS技术能够有效地管理地理信息资源, 是其能够有效利用的核心技术。20世纪以来, 计算机和网络技术日的新月异极大地推进了GIS在我国的发展进程, 由于应用后能够明显地提高工作效率和经济效益, 因此, GIS技术已成为资源与环境各领域应用中不可或缺的前沿技术。
近20年, 我国经济水平持续增长, 人民生活质量稳步提高, 同时, 水资源需求与水资源利用率相对不足的矛盾逐渐加剧, 这促使水利工作者不断探索如何利用现代信息技术手段缓解这一矛盾。为有效地利用水资源, 在当前条件下最大限度地发挥水利工程的调节作用, 减少建设、管理人员的投入量, GIS技术作为信息化的体现之一, 在水利工程各环节中的应用范围不断扩大, 应用层次也逐渐深入。通过近年来的发展, GIS的应用形式已从最初单纯的可视化应用过渡为集合分析、模拟、预测等多位一体的复杂应用, 功能也提升为对多时期的地理信息变化进行动态监测和分析比较, 将数据收集、空间分析和决策过程统一打包的应用。实践表明, 通过使用GIS系统, 有利于设计人员对工程进行总体规划, 方便施工人员对实施过程进度和质量把控, 有效提高管理人员的工作效率, 从而提升水利行业整体信息化水平。
2 GIS技术在水利工程中的应用
水利工程为消除水害和开发利用水资源而修建, 重要性不言而喻, 而其本身具有一定的地理空间属性, 对工程的地理环境依赖较高。GIS的发展恰好为水利工程的空间属性提供了可行的表现途径和有效的模拟、分析方法。运用GIS技术, 矢量化地理信息数据, 搭建水利工程地理信息平台, 能够直观地展示工程环境, 结合水利资料, 实现环境分析模拟, 有利于管理人员决策[1]。
目前, GIS在水利工程方面的应用主要表现在以下几方面:
(1) 水利工程规划
GIS技术广泛应用于水库选址、复杂工程布局、工程测量[2]、库容量计算、开挖土石方量计算、工程建设监测[3]、工程变形监测等方面, 促使水利工程规划、管理科学发展。
(2) 水资源管理
运用GIS技术能够确定水资源分区, 建立科学有效的管理模式, 分析水资源量, 直观地展示水资源分布和数量的动态变化, 有助于实现水资源的合理利用。
(3) 防洪减灾
GIS应用主要表现在防汛决策支持系统[4]和洪灾损失评估, 它以GIS为基础, 实现了决策方案、防汛信息、损害范围的直观化和形象化表达, 为全国防汛决策提供有力的技术支撑。
(4) 水土保持
利用GIS技术能够进行水土流失预测和动态监测[4], 查询、统计、分析土地分区和土地利用情况, 有利于重点区域水土流失综合治理措施的制定, 提升治理效果。
(5) 水质监测
建立GIS水质监测应用平台, 能够掌握水质的实时动态变化, 及时辨析污染源头, 有利于地表水、地下水储量分析, 模拟水量调度, 提高水资源利用水平。
(6) 水文预报
通过GIS技术, 整合水文基础数据, 实现基础背景数据管理, 对空间和属性数据的查询, 统计数据以及显示检索, 为水文预报提供基础数据支撑[5]。
3 GIS技术应用展望
随着计算机技术的发展, GIS技术在水利工程应用的内容已从结合地理要素的水利信息查询展示发展到利用GIS空间运算完成水利信息的分析、计算、模拟与统计。近年来, 结合遥感、GPS等前沿技术, 构建3D、4D地理信息系统平台, 实现多维度水工建筑仿真应用已成为水利信息化应用新趋势 (如三维可视化洪水淹没分析与灾情评估系统、4D水利施工管理系统等[6]) 。水利要素具有的空间地理属性促进了GIS在水利应用中的高速发展, 纵观发展历史, 水利GIS应用的发展趋势主要表现为应用内容的发散性扩展及应用技术的融合性集成。
3。1 应用内容扩展
利用GIS技术, 实现工程环境分析模拟的形象化, 并且在一定程度上提高了获取信息的时效性和准确性, 有利于管理和决策。因此, 今后GIS技术将逐渐覆盖水利行业的各个方面, 促使水利信息化进一步发展。
(1) 洪水模拟
利用洪水历史资料, 结合GIS平台, 建立合理的流域模型, 通过可视化模拟, 分析流域洪水成因、洪水特性及其规律;通过地理信息要素分类, 分析各主要河道的自然条件;运用GIS技术, 进行上下游洪水演进模拟分析, 促使建立一定洪水标准下合理的蓄、滞、泄关系及管理措施等。
(2) 供水预案
建立供水、需水、蓄水地理信息管理平台, 通过电子地图可视化展示水源地分布, 有助于研究可能的供水方案与主要工程措施及用水管理与供水水质保证措施。
(3) 水质分析
实现水质采集自动化, 分析地质、水质信息的地理属性, 应用GIS技术研究土壤侵蚀分区;分析各类可能污染源;利用历史资料, 模拟预测不同规划水平年的污染负荷量和水质变化, 以此为基础研究保护水资源应采取的措施。
(4) 工程测量
应用无人机搭载遥感、GPS设备, 采集、处理工程测量数据, 利用GIS技术实现测量数据可视化, 减少外勘人力成本, 提高工程测量的.精度与效率, 便于数据成果的合理应用。
3。2 应用技术深入
(1) GIS技术发掘
随着GIS技术的发展, 多种空间数据结构 (如“真三维”、“时空四维”) [7]应运而生, 面向对象的数据模型和实用的界面语言正处于高速发展阶段, 数据自动输入技术不断完善, 各行各业GIS应用模型开发力度不断加大, GIS的网络共享能力 (webGIS) 不断增强。在这样的大环境中, 水利与GIS的结合必将更加深入, 具体表现为水利数据信息的表达将趋于多维度、丰富性、立体性、共享性, 水利应用模型将趋于结构化、可扩展性, 形成整个水利行业的GIS综合管理平台, 逐渐打开GIS综合系统与水利专业系统共存共荣的局面。
(2) 相关技术集成
鉴于水利空间数据的时间性和复杂性, 单一的GIS技术很难满足水利要素的处理要求。因此, 在水利工程的应用中, “3S”技术 (全球定位系统GPS、遥感RS、地理信息系统GIS) 、无人机技术的集成已成为必然的发展趋势。GPS为GIS的快速定位和更新提供手段, 遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点, 为GIS不断注入“燃料”, 反过来又可利用GIS支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息, 而无人机则可作为遥感设备提供载体[7]。利用无人机航拍, GPS和RS赋予了GIS实时、动态属性。3S技术整体结合所构成的水利地理信息系统是高度自动化、实时化的GIS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能, 而且能够分析和运用数据, 为水利各学科应用提供科学的决策咨询。
多媒体地理信息系统 (MGIS) 将文字、图形 (图像) 、声音、色彩、动画等技术融为一体, 为GIS应用开拓了新的领域和广阔的前景[8]。它能够以最直观的方式表达和感知空间地理信息, 以形象化的、可触摸 (触屏) 的甚至声控对话的人机界面操纵空间地理信息处理的技术。应用MGIS的水利地理信息系统将对结构、功能及应用模式的设计产生极大的影响, 使得各类信息的表现形式更丰富, 更灵活, 更友好。
4 结语
毋庸置疑, 水利GIS应用的基础是地理空间数据和水利专题要素数据, 相关专业 (如测量专业) 的发展将对其产生明显的限制或促进作用。因此, GIS在水利工程中的应用水平应依据各专业的发展稳步提高, 防止闭门造车, 构建海市蜃楼。
复杂技术集成的GIS在水利工程上的应用将会成为今后一段时期内水利信息化的主要趋势。搭建集工程规划、建设、管理为一体的水利工程综合地理信息平台, 能够实时、有效地展示工程运行情况, 模拟防洪工况, 提高管理决策能力, 为水利信息化事业发展添砖加瓦。
参考文献
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[8]董凤服, 刘洋。GIS技术的发展趋势[J]。网络与信息, 2007 (08) :65。
3d GIS虚拟现实数据存储系统设计数字校园数据库设计等等
1私有云GIS在国土资源档案管理中的应用
1.1应用模式的选择
GIS是管理国土资源档案数据的必需技术手段,就目前我国的GIS市场而言,基于私有云的应用会成为一个很重要的方向。由于国土资源档案多数数据都是涉密或敏感的,国土资源档案的利用也是比较专业的,且用户对象集中在国土资源行业和档案利用部门,这些因素就决定了国土资源档案不适合建立在公有云GIS平台上。基于国土资源档案数据的安全性和保密性,在云GIS的3种建设模式中,私有云GIS是国土资源档案管理应用的最佳选择。
1.2私有云GIS架构
Esri公司已推出支持云架构的GIS平台产品ArcGIS 10 o Esri云架构是首先建成并且比较成熟的产品架构,基于私有云GIS的国土资源档案管理平台采用Esri的云架构,将使用ArcGIS 。10平台来建设国土资源档案云GIS
本文所论述的国土资源档案私有云GIS平台以广东省国土资源档案馆的省级档案平台为例。该平台按照云计算的典型3层级服务形式搭建,包括了省级国土资源档案数据中心的各项基础设施,如存储设备、网络设备、服务器和客户端等,这就是IaaS层(基础设施即服务)的组成内容。而部署云GIS最关键的就是在基础设施层上架构GIS平台,将ArcGIS10部署到基础实施层上,搭建PaaS层(平台即服务)。在SaaS层(软件即服务)上,部署“云端”服务,满足国土资源档案管理在“云端”的应用需求。IaaS层的设施架构在省级国土资源档案数据中心,与公有云不一样的是,私有云CTIS的网络是政务专网,用户限定在国土资源档案管理部门以及其他档案应用部门。在架构好的省级国土资源档案云平台上,将预先配置好的ArcGIS Server以及企业级Geodatabase镜像架构在PaaS层,就实现了国土资源档案私有云CTIS平台。在该私有云平台上的用户(包括各级行政管理部门),按照国土资源档案管理有关规定,申请使用该云CTIS平台上的资源,而不需像企业所建公有云一样,通过付费使用。这样,省级以下的市县级档案管理部门就可以节省构架平台的费用和时间,不需要遵循亚马逊提供服务的付费方式,便可以根据ArcGIS的“T ermLicense”选择不同的使用模式。在CTIS软件即服务层( SaaS)上,提供了基于云的客户端和应用程序,各级档案管理部门可以利用CTIS工具和数据解决复杂的国土资源档案业务问题。
2“云端”的国土资源档案服务
2.1档案资源服务
在省级国土资源档案私有云平台上,档案资源的服务包含了档案平台中的基础设施(数据中心)服务、国土资源档案数据资源和档案管理的应用功能服务。
广东省国土资源档案云平台由数据中心和档案管理与应用平台组成,采用虚拟化技术整合成为一个虚拟资源池,在省级和市级网络中通过hub来协调工作。虚拟数据中心的hub建在广东省国土资源档案馆,由省级国土资源档案馆的数据中心管理机构提供网站门户技术和服务器资源。为了支撑全省国土资源档案管理部门(1个省级馆和21个市级馆)和其他用户对网站和注册表的访问,数据中心需投入至少22个虚拟服务器,以满足全省各市级馆使用档案云平台的需求。对这些参与进来的市级国土资源档案部门,其空间数据档案资源的.服务都可以通过这个云平台的站进行访问。这样,无论哪一个单位的档案基础设施是否具备网络地图档案服务,它都可与在云平台上的任何具有这项服务的单位进行合作,并发布基础地图档案数据。正因为如此,加入云平台网络的用户,都应将其档案资源迁移到云端,依托于广东省国土资源档案云平台的基础设施和应用程序对国土资源档案进行管理。
国土资源档案数据资源以空间数据库的形式进行管理,在应用界面上表现为不同的图层数据,这种空间数据档案的管理服务通过云CTIS来实现。用户在国土资源档案私有云平台的网络中,使用注册表中的网络服务地址,每个国土资源档案数据集能够被显示在不同的CTIS软件包或者网络站点上。基于Esri公司的ArcGIS Server和ArcGIS Desktop,广东省国土资源档案云平台可以提供地图档案服务和空间定位搜索等服务,并显示来自每个单位档案资源提供者的多源空间数据层。
2.2基于GIS的档案应用服务
在设计基于私有云CTIS技术的国土资源档案云平台时,重点考虑的就是针对国土资源档案空间地理特征,对国土资源档案提供全面的CTIS方法服务,即对国土资源数据档案的管理实现各类地图服务。ArcGISServer可以通过模仿亚马逊弹性计算云(amazon elasticcompute cloud,简称Amazon EC2)部署到省级国土资源档案私有云的云端。
在云端除了能将国土资源档案空间数据集组合存储到云平台专用网络的地图环境下,以便与各级档案管理部门用户进行共享外,还能提供各种常用的地图可视化操作工具,如地图缩放、平移、定位、空间搜索和图层透明度控制等GIS方法服务。在这些分布式服务器上生产的国土资源档案数据,可以直接发送到各个用户的网络客户端上。每一个参与者都通过一个标准的地图服务(WMS, WFS或WCS来提供它的国土资源档案数据。通过云平台站,可以实现国土资源档案所有的应用服务。这样,各级用户就可以通过ArcGIS Online的方法访问云端来获得各种地图档案应用服务,包括即拿即用的地图档案资源服务和GIS操作方法服务。
3结语
目前,我国对地图数据的安全有着很高的政策要求,云GIS尚难全面推广。但是,国土资源档案管理部门建立私有云GIS平台,使云端的架构和应用服务都在政务专网的局域内进行,既保障了国土资源档案数据的安全,又充分发挥了云GIS技术的优势,避免各部门重复投资,为国土资源档案信息化发展提供了新的思路。
以GIS为核心的数字化成图系统的设计与实现[摘要]本文阐述了基于组件式GIS来开发以GIS为核心的数字化成图系统的优越性,以及以GIS为核心的数字化成图系统的设计目标和基础地形要素的编码方案。文中还结合SuperMap Survey的开发过程,介绍了如何设计与实现基于GIS内核的专业数字化成图系统。 It’s necessary to develop a Digital Mapping System(DMS) specially for GIS to solve problems resulting from data conversion between DMS and GIS.In this paper,The advantages of development DMS for GIS based on Components GIS(ComGIS) technology are discussed.In addition,the goals for DMS for GIS are listed and how to encode GIS entities is also explained.Specially,SuperMap Survey is used to discuss the details for develop DMS for GIS.[关键词]数字化成图系统 以GIS为核心 组件式GIS 设计目标 SuperMap Survey Digital Mapping System,for GIS,Component GIS,Goals,SuperMap Survey 1. 引言数字化成图技术是目前最为常用的成图技术之一,数字化成图系统所提供的电子数据也是GIS一个非常重要的数据来源。数字化成图系统所提供的电子数据与GIS数据之间的无缝联接问题也是当前GIS发展亟需解决的难点问题之一。虽然当前国内外市场上数字化成图系统很多,但到目前为止,都未能很好地解决现有的问题。数字化成图系统所提交的电子数据进入GIS后存在的问题主要表现在: (1) 在数据转换过程中普遍存在着信息损失。由于传统的数字化成图系统大多是基于CAD内核来开发的,它偏重于对空间几何信息的描述;而GIS则要求空间信息与属性信息联合存储与管理,这就导致了在数据转换的过程中,不仅空间信息会有损失,属性信息损失的情况会更严重。 (2) 数据转入后往往不能直接满足GIS的要求,仍需要大量的后期编辑工作,造成了资源的浪费,延长了系统的建设周期。 (3) GIS基础数据库的维护与更新的难度较大。由于在维护与更新的过程中需要在GIS与数字化成图系统之间进行频繁的数据转换,往往不能直接对基础数据库进行操作,造成了基础数据维护与更新的不便。 (4) 在数据转换的过程中,除了信息损失外,还往往伴随着数据膨胀。数据膨胀的结果有时会导致GIS无法对这些“海量”数据进行管理。 导致上述问题的原因有很多,归纳起来,主要有以下几方面的原因: (1) 数据的复杂性与多样性。主要表现为现实世界的复杂性与多样性以及对同一空间对象在不同成图系统中描述与表达的不一致性。 (2) 对GIS理解的不同。不同的数字化成图系统的开发人员对GIS理解的不同,再加上缺乏相应的统一标准作为参照,这就导致了数据在表达上的差异性。 (3) 由于受到基础开发平台及开发力量的限制,数字化成图系统往往不能很好地兼顾到GIS对数据的要求。目前,绝大多数的数字化成图系统的开发商都不是GIS基础平台的开发商,这也或多或少地影响了数字化成图系统与GIS之间的沟通。 目前,市场上数字化成图系统较多,按其开发方式来分,主要可以分为两大类:(1)以CAD系统为二次开发平台。这些系统很好地利用了CAD系统灵活的编辑和强大的制图功能,但由于CAD系统与GIS在数据结构上存在着较大的差异,这使得其数据往往不能很好地满足GIS的要求。(2)独立平台的数字化成图系统。这样的系统在开发上虽然不必拘泥于二次开发开台的限制,在开发上具有较大的灵活性。但开发这样的系统,需要完全从底层做起,开发难度高,周期长,投资大。 组件式GIS(Components GIS,ComGIS)技术的出现,为开发以GIS为核心的数字化成图系统提供了一种新的开发手段和开发思路。2. ComGIS技术及其作为数字化成图系统开发平台的优越性2.1 什么是组件式GIS技术组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一。基于组件开发(Component-Based Development,简称CBD)是软件开发的一次革命。与诸如面向对象和客户/服务器(Client/Server)等新趋势不同,基于组件开发不只是一种分布计算的新花样,而是一种广泛的体系结构,支持包括设计、开发和部署在内的整个生命周期计算的理念。 由于基于组件开发具有高度的重用性和互用性,所以它将影响应用程序构成的各个方面,包括所有类型的客户机,应用程序服务器和数据库服务器,将对应用程序开发的各个方面产生深刻影响。 基于组件开发的两个重要规范分别是MicroSoft的COM/DCOM和OMG的CORBA。目前Microsoft的COM/DCOM占市场领导地位,已经得到广泛应用,并逐渐成为业界事实上的标准。基于COM/DCOM,MicroSoft推出了ActiveX技术,ActiveX控件是当今可视化程序设计中应用最为广泛的标准组件。 所谓组件式GIS,是指基于组件对象平台,以一组具有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件提供的GIS。这种组件称为GIS组件,GIS组件之间以及GIS组件与其他组件之间可以通过标准的通信接口实现交互,这种交互甚至可以跨计算机实现。 目前,国内外GIS厂商对组件式GIS平台的发展前景十分看好,纷纷推出了各自的GIS产品。如北京超图地理信息技术有限公司推出的全组件式GIS平台SuperMap2000、北京图原公司开发的MapEngineer、ESRI的MapObjects、MapInfo的MapX等。值得欣慰的是,国产的组件式GIS平台在功能上已经完全可以与国外同类产品相抗衡,在许多方面甚至优于国外同类产品,这使得开发以GIS为核心的数字化成图系统有了更大的选择空间。 2.2 使用组件式GIS开发数字化成图系统的优越性组件式GIS的出现为开发以GIS为核心的数字化成图系统提供了一种新的开发手段,与传统的开发手段相比较,其优越性主要表现在: (1) 组件式GIS本身就是一个完整的GIS,其数据模型与GIS的数据模型完全一致。基于此进行开发,可以保证数字化成图系统与GIS之间具有良好的兼容性。 (2) 组件式GIS具有灵活的开发手段。我们可以自由选择自己所熟悉的计算机语言进行开发(如VB,VC,Delphi,C Builder等),而不必专门学习二次开发语言。组件式GIS提供两种不同层次上的开发,一是基于ActiveX控件进行开发;二是直接基于组件式GIS的底层类库(SDK)进行开发。我们可以根据自己的需要灵活选择。 (3) 由于组件式GIS完全封装了GIS的功能,这使是开发人员可以完全专注于专业功能的实现,这就使得开发难度和开发周期大大降低。 (4) 基于组件式GIS开发的数字化成图系统具有良好的可扩充性。组件式GIS可以与包括数字化成图系统在内的其他系统无缝集成,开发人员可以直接使用已经写好的程序代码;组件式GIS平台往往由多个组件组成,开发人员可以根据系统的需要,随时选用新的组件对系统进行升级;在组件平台功能增强的情况下,开发人员甚至不用重新编译整个程序就可直接使用增强的底层功能,这就大大降低了系统维护和升级的难度。表1 使用ComGIS的开发手段与传统的开发手段的比较比较内容\开发手段 基于ComGIS平台 基于CAD平台 完全由底层开发 与GIS的兼容性 完全兼容 差 一般 是否以GIS为核心 是 否 很难做到 对空间数据库的支持 好 很差 差 开发难度 低 低 高 开发周期 短 短 长 开发投资 小 小 大 可扩展性 好 一般 较好 开发语言的选择 很多 少 很多 是否支持可视化开发 是 否 是 是否自主版权 是 否 是 3 以GIS为核心的数字化成图系统的设计3.1 系统的设计目标传统的数字化成图系统经过多年的发展,已经形成了一套比较完整的理论和技术体系。但是,GIS技术的飞速发展和广泛应用,对数字化成图系统提出了更高的要求,ComGIS技术的出现为传统的数字化成图系统向以GIS为核心的数字化成图系统的转变提供了一个较为理想的开发手段。与传统的数字化成图系统相相比较,以GIS为核心的数字化成图系统在设计上需要达到以下目标: (1) 以GIS为核心,面向GIS。这就要求在系统的开发过程中充分考虑GIS对数据的要求,解决当前成图系统数据进入GIS所存在的问题。以GIS为核心是整个系统设计的灵魂和精华所在。(2) 兼顾制图与GIS的双重需求。在满足GIS需要的同时,还必须考虑到制图对于数据表达的要求,其核心是实体的符号化表达。 (3) 开放性设计。不同地区、不同的GIS对数据的要求千差万别,这就要求数字化成图系统具有较大的灵活性和可定制性,以不变应万变。可定制性的内容应包括实体代码、实体属性、实体分层等。 (4) 对空间数据库的支持。近几年来,基于大型关系型数据库(如Oracle,SQL Sever等)的空间数据库技术在GIS工程建设中得到了广泛的应用,如何直接基于空间数据库进行数据的存储、管理、维护与更新是急需解决的问题之一。 (5) 多源数据集成。当前,数字化成图系统的电子数据格式和GIS的数据格式很多,数字化成图系统如果以对这些数据格式有着良好的支持,这会大大降低数据入库的难度,解决GIS工程建设中的数据瓶颈问题。 (6) 操作简便,符合作业人员的作业习惯。面向GIS进行数字化成图系统,工作量的增加是不可避免的。以GIS为核心的数字化成图系统必须提供高效简便的操作方式,以提高作业效率。 (7) 标准化与规范化。 3.2基础地形数据编码的设计地形数据编码是在GIS中唯一标识某一地物的关键字。基础地形数据编码的设计也是在GIS中进行制图的需要,也是实现基础空间信息共享的基础。基础地形数据的编码是开发以GIS为核心的数字化成图系统的基础,是系统成败的关键之一。在进行基础地形数据编码设计时,必须遵循几个原则:(1)遵从国家和行业标准。(2)方便应用。用户可根据不同的需求,分层和按专题要素提取基础地形要素信息,随意定制专题显示及输出。(3)系统实现便利。在实际进行设计时,可在《国家基础地形要素编码》的基础上加以扩充,以满足系统的实际需要。 在实际系统的开发中,我们采用了基于实体特征的城市基础地理信息分类编码方案。该方案的特点是在地理要素分类的基础上,加入构成地理要素的实体的分类与特征属性,能够较好地满足GIS制图与分析的应用需求。有关该编码的详细内容可参考《基于实体特征的城市基础地理信息分类编码方案》(梁军,金文华)一文,本文不再赘述。 下面是一个地形要素的编码示例 编码 = 地形要素分类码(4位) 地形要素特征码 如: 1 1 1 0 2 0 (三角点点状符号的编码) 3.3 系统的功能设计 在功能设计上,以GIS为核心的数字化成图系统必须兼顾制图与GIS的双重需求。按其工作流程,可将其划分为以下几个模块: (1) 数据输入模块。在此模块中,应支持目前常见的几种数据采集手段。包括:野外数字化测图(测绘)、扫描图矢量化、其他格式的电子数据(GIS数据和CAD数据)转入。在数据输入模块中,还需支持空间数据库作为其数据源。 (2) 编辑模块。这是以GIS为核心的数字化成图系统的核心模块。在编辑模块中,所有GIS实体的创建过程都必须是由系统完全封装而且是自动完成的。 (3) 查询、统计与分析。基于现有系统,可以直接完成一些常见的、简单的查询、统计与分析功能。 (4) 输出模块。包括几个方面的内容:制图输出、报表输出、其他格式的GIS数据输出、数据直接存入空间数据库。 4.以GIS为核心的数字化成图系统SuperMap Survey的实现 4.1 组件式GIS平台的选择 SuperMap Survey是北京超图地理信息技术有限公司开发的一套完全以GIS为核心的数字化成图系统。在组件式GIS平台的选择上,我们选择了全组件式GIS平台---SuperMap2000作为SuperMap Survey的开发平台。SuperMap2000是北京超图地理信息技术有限公司推出的全组件式GIS平台,与其他的ComGIS平台相比较,SuperMap2000更加适合作为以GIS为核心的数字化成图系统开发的基础平台,这主要是因为: u SuperMap提供了两种层次的开发手段:ActiveX控件和SDK。特别是提供SDK的开发手段,特别适合开发这样的系统。 u 多组件组成。SuperMap2000由SuperMap核心控件、SuperWorkspace、SuperLegend、SuperTopo、Super3D、SuperLayout等多个组件,在组件的选择上具有很大的灵活性,使得整个系统的扩充性大大增强。 u 开放的线型和符号制作功能。SuperMap 2000 内置功能强大的线型编辑器和符号编辑器,允许用户根据专业需要设计新的线型和符号。 u 强大的制图、编辑和捕捉功能。SuperMap2000提供了可与CAD相媲美的编辑和捕捉功能,缩小了GIS和CAD系统在这方面的差距。 u 独特的多源空间数据无缝集成技术(SIMS)。SuperMap 2000 的数据转换功能可以方便地共享其他GIS软件平台的地理数据,提供了转换多种数据格式的能力。 u 空间数据库支持。通过SuperMap的空间数据库引擎,可以直接支持基于大型关系型数据库(如Oracle,SQL Server等)存储和管理空间数据。 4.2 SuperMap Survey的实现 在开发SuperMap Survey的时候,我们采用了SuperMap的底层SDK,编程语言采用了Visual C 6.0。在SuperMap SDK的支持下,我们针对数字化成图系统的需要进行了功能的扩充。在数据的存储结构上,我们采用了SuperMap2000所提供的SDB格式的数据存储结构,它是最大优点是采用双文件结构,而不是常见的一层一组文件的存储方式,这样就有利于保持数据的完整性。在编辑制图方面,我们对SuperMap底层所提供的编辑功能作了进一步的扩充,增加了适合数字化成图所需要的编辑功能。系统对于空间数据库的支持和其他格式GIS数据的支持,是基于SuperMap2000的空间数据库技术和SIMS技术来实现的。 经过紧张的开发,我们基于SuperMap2000的SDK,现已初步完成了以GIS为核心的数字化成图系统的开发工作,基本上实现了系统的设计目标。在SuperMap Survey中,我们实现了以下功能: (1) 支持常用的测绘手段进行野外数字化测图。包括测记法(包括电子手簿),内外业一体化数据采集(电子平板)。利用SuperMap Survey可进行常规的大比例尺数字化测图。 (2) 扫描图矢量化。SuperMap Survey支持常见图像格式的图像调入、配准、切边、配准和屏幕矢量化。 (3) 支持基于SQL Server和Oracle等的空间数据库操作。可直接编辑数据库中的数据。 (4) 支持多种格式的GIS数据和CAD数据的导入和导出。 (5) 适合数字化成图系统的编辑和捕捉功能。完全自动化的GIS实体创建。专为地籍测量定制的地籍测量模块。 (6) 提供最为常用的GIS查询、统计和分析功能。 (7) 基于模板的标准图件输出。 (8) 开放性设计。使用SuperMap Survey所提供的参数管理程序可方便地定制各种参数。 图1 基于SuperMap2000开发的以GIS为核心的数字化成图系统五 结论 以GIS为核心的数字化成图系统的开发,较好地解决了传统的数字化成图系统所提供的电子数据进入GIS所存在的问题,在实际应用中取得了良好的效果。 在系统开发的过程中,我们深深地体会到,以ComGIS作为数字化成图系统的开发平台,与传统的开发技术相比较,开发难度适中,开发周期短,开发投资小,与GIS的兼容性好,是开发以GIS为核心的数字化成图系统的理想选择。 [参考文献] [1]陈述彭等,《地理信息系统导论》,科学出版社,北京,2000.1 [2]杨德麟等,《大比例尺数字测图的原理、方法和应用》,清华大学出版社,北京,1998.2 [3]宋关福、钟耳顺,”组件式地理信息系统研究与开发”, 《图像图形学报》,Vol.3 No.4 ,1998.4 [4]中科院地理信息产业发展中心,《杭州市土地信息系统基础地形信息编码与分层方案》,2000.2 [5]北京超图地理信息技术有限公司,《理解SuperMap GIS》,2000.9 图片不知道怎么发上来请自己去参考资料查看
(1) Comparison of eight models for reconstructing multi-satellite sensor time-series NDVI data sets in the Heihe River Basin, China,Remote Sensing,2014,通讯作者 (2) Classifying cropped area in the heihe river basin in China using multi-temporal NDVI data,Journal of Applied Remote Sensing,2014,通讯作者 (3) Validation of the MODIS NDVI Products in Different Land-use Types Using in Situ Measurements in the Heihe River Basin,IEEE GRSL,2014,通讯作者 (4) 基于遥感和Penman-Monteith模型的内陆河流域不同生态系统蒸散发估算,生态学报,2014,第2作者 (5) 冻融过程与陆地生态系统的相互关系研究进展,遥感技术与应用,2014,第2作者 (6) The effects of different simultaneous estimation methodsand temperature decencies on parameter inversion of photosynthesis models,Photosynthetica,2014,第2作者 (7) 时间序列遥感数据重建方法比较研究进展,遥感技术与应用,2014,第2作者 (8) Crop Leaf Area Index Observations with a Wireless Sensor Network and Its Potential for Validating Remote Sensing Products,IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing,2014,第5作者 (9) Long-term environmental impact assessment of agricultural land transition ,International Journal of Society Systems Science,2013,第3作者 (10) Heihe Watershed Allied Telemetry Experimental Research (HiWATER): Scientific Objectives and Experimental Design,Bulletin of the American Meteorological Society,2013,第5作者 (11) Validation of MODIS GPP product at ten flux sites in northern China,International Journal of Remote Sensing,2013,第2作者 (12) Applications and researches of geographic information system technologies in bibliometrics,Earth Science Informatics,2013,通讯作者 (13) Seasonal Variation of Vegetation Productivity over an Alpine Meadow in the Qinghai-Tibet Plateau in China: Modelling the Interactions of Vegetation Productivity, Phenology, and the Soil Freeze-Thaw Process,Ecological Research,2013,第2作者 (14) 遥感GPP模型在高寒草甸的应用比较,遥感学报,2012,第2作者 (15) A revised surface resistance parameterisation for estimating latent heat flux from remotely sensed data,International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation,2012,第4作者 (16) Vegetation Primary Production Estimation at Maize and Alpine Meadow over the Heihe River Basin, China,International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation,2012,第2作者 (17) AVHRR、VEGETATION和MODIS时间系列遥感数据产品现状与应用研究进展,Development Status and Application Research of the time series remote sensing data products Based on AVHRR, VEGETATION and MODIS,遥感技术与应用,2012,第1作者 (18) A statistical analysis of relationship between climatic factors and NDVI in China,International Journal of Remote Sensing,2011,第2作者 (19) Validation of MODIS land surface temperature products using ground measurements in the Heihe River Basin, China ,Proceedings of SPIE,2011,第2作者 (20) Scaling from instantaneous remote-sensing-based latent heat flux to daytime integrated value with the help of SiB2, Proceedings of SPIE,2011,第2作者 (21) GPP estimation over Heihe River Basin, China,Proceedings of SPIE,2011,第2作者 (22) MODIS地表温度产品的验证研究—以黑河流域为例,遥感技术与应用,2011,第2作者 (23) A LUT-based approach to estimate surface solar irradiance by combining MODIS and MTSAT data,Journal of Geophysical Research-Atmospheres,2011,第2作者 (24) Research trend analysis of study areas in Qinghai-Tibet Plateau based on the spatial information mining from scientific literatures,Proceedings of SPIE,2011,第2作者 (25) 黑河流域NDVI周期性分析及其与气候因子的关系,遥感技术与应用,2011,第2作者 (26) Veroustraete Frank. Comparison and conversion of AVHRR GIMMS and SPOT VEGETATION NDVI data in China,International Journal of Remote Sensing,2010,第2作者 (27) 黑河综合遥感联合试验自动气象站数据质量控制与产品生成,遥感技术与应用,2010,第2作者 (28) 时序NDVI数据集重建综合方法研究,遥感技术与应用,2010,第2作者 (29) Groundwater response to leakage of surface water through a thick vadose zone in the middle reaches area of Heihe River Basin, in China,Hydrology and Earth System Sciences,2010,第2作者 (30) 黑河综合遥感联合试验WATER 试验地面观测数据质量控制与评价,遥感技术与应用,2010,第1作者 (31) 黑河流域遥感-地面观测同步试验:森林水文和中游干旱区水文试验,地球科学进展,2009,第1作者 (32) 张掖市水利工程现状信息系统开发与应用研究,遥感技术与应用,2009,第1作者 (33) The change of land cover and land use and its impact factors in upriver key regions of the Yellow River,International Journal of Remote Sensing,2009,第3作者 (34) Wetland resource investigation of the north suburban of the Zhangye City Based on the Airborne CCD images,Proceedings of SPIE,2009,第1作者 (35) 动态全球植被模型的研究进展,遥感技术与应用,2009,第2作者 (36) Watershed Allied Telemetry Experimental Research,Journal of Geophysical Research,2009,第4作者 (37) Assimilation of soil moisture in LPJ-DGVM, Proceedings of SPIE,2009,第2作者 (38) Spatial information mining and visualization from Qinghai Tibet Plateaus literature based on GIS,Proceedings of SPIE,2009,第2作者 (39) 基于遥感的湖泊水域动态变化监测研究进展,遥感技术与应用,2009,第2作者 (40) 遥感技术在毒草识别中的研究进展,遥感技术与应用,2009,第2作者 (41) 基于数码照片的狼毒盖度估算,地球科学进展,2009,第2作者 (42) 基于LPJ模型的制种玉米碳水通量模拟研究,地球科学进展,2009,第2作者 (43) 基于不同郁闭度的青海云杉冠层截留特征研究,地球科学进展,,2009,第2作者 (44) 1973-2006年新疆若羌湖泊群遥感动态监测研究,冰川冻土,2008,第1作者 (45) Study on the oasis landscape fragmentation in northwestern China by using remote sensing data and GIS: a case study of Jinta oasis,Environmental Geology,2008,第3作者 (46) 基于GIMMS AVHRR NDVI数据的中国寒旱区植被动态及其与气候因子的关系,遥感学报,2008,第2作者 (47) 黑河流域遥感-地面观测同步试验:科学目标与试验方案,地球科学进展,2008,第2作者 (48) Change in area of the Ebinur Lake during the 1998 – 2005 period,International Journal of Remote Sensing,2007,第1作者 (49) A distance variable to simulate the urban population,Proceedings of SPIE,2007,第2作者 (50) Precipitation and temperature control the greening trend in northwest China during 1982-2003,Proceedings of SPIE,2007,第1作者 (51) 基于遥感与GIS的甘肃省公路工程困难指数计算,中国公路学报,2007,第1作者 (52) Validating the MODIS LAI Product by Scaling up LAI Measurements at a VALERI Alpine Meadow Site, China,Proceedings of SPIE ,2007,第1作者 (53) 基于SPOT VEGETATION数据的中国西北植被覆盖变化分析,中国沙漠,2006,第2作者 (54) 1982-2003年中国西北地区植被动态变化格局分析,遥感技术与应用,2006,第2作者 (55) GIS在甘肃省公路自然区划研究中的应用,遥感技术与应用,2006,第1作者 (56) 基于遥感的植被年际变化及其与气候关系研究进展,遥感学报,2006,第1作者 (57) Interannual variability of vegetation cover in the Chinese Heihe River Basin and its relation to meteorological parameters,International Journal of Remote Sensing,2006,第1作者 (58) Reconstructing Pathfinder AVHRR Land NDVI time-series data for the Northwest of China,Advances in Space Research,2006,第1作者 (59) nvestigating the relationship between ground-measured LAI and vegetation indices in an alpine meadow, north-west China,International Journal of Remote Sensing,2005,第4作者 (60) A classification of forest and grassland in the Gansu Province of China using integrated SPOT VEGETATION, topographical and meteorological data,Proceedings of SPIE,2004,第1作者 (61) 基于遥感和GIS的干旱区绿洲景观破碎化分析-以金塔绿洲为例,中国沙漠,2004,第2作者 (62) 基于遥感与GIS的黄土丘陵生态监测系统研究-以定西地区四县为例,中国沙漠,2003,第1作者 (63) 基于RS与GIS方法的干旱区绿洲景观格局变化研究-以金塔绿洲为例,中国沙漠,2003,第1作者 (64) Ecological evaluation and planning of loess hilly semi-arid region – A case study on Dingxi Prefecture, China,Proceedings of SPIE,2003,第2作者 (65) Quantifying Landscape Pattern and Human impacts on Oases Using Remote Sensing and GIS,Proceedings of SPIE,2003,第2作者 (66) n Approach to Extract Oasis’s Corridor Information in Arid Region from LandSat ETM Images- A Case of Gaotai Oasis, China,IGARSS03,2003,第1作者 (67) 过去21a中国西北植被覆盖动态监测与模拟研究,冰川冻土 ,2003,第1作者 (68) Quantifying land use and land use change of loess hilly semi-arid region – A case of Dingxi County, China,Proceedings of SPIE,2003,第1作者 (69) Monitoring of Land Cover Changes in Northwest China During the Past Decade using AVHRR data,Proceedings of SPIE ,2003,第1作者 (70) 干旱区农业绿洲景观格局研究,农村生态环境,2003,第2作者 (71) Study on the oasis corridor landscape in the and regions based on RS and GIS methods - application of Jinta Oasis, China,Journal of Environmental Sciences,2003,第1作者 (72) 定西半干旱地区生态环境遥感动态监测分析,水土保持通报,2002,第2作者 (73) VR-GIS技术在数字流域飞行模拟中的应用,遥感技术与应用,2002,第2作者 (74) 青藏铁路信息系统数据库设计,冰川冻土,2002,第1作者 (75) 全国冰川编目数据库元数据标准及应用研究,地理学报,2002,第1作者 (76) 利用NOAA_CHAIN监测近10a来中国西北土地覆盖的变化,冰川冻土,2002,第1作者 (77) 黑河流域TM/ETM+影像数字镶嵌图的制作与应用研究,冰川冻土,2002,第1作者 (78) 基于遥感与地理信息系统的SRM融雪径流模型在Alps山区流域的应用,冰川冻土,2001,第2作者 (79) 中国冰冻圈网络数据库设计,冰川冻土,2000,第1作者
比较容易发表论文的测绘类期刊有《测绘科学技术学报》、《遥感学报》、《地理科学进展》创、《地理与地理信息科学》。
1、《测绘科学技术学报》创于1984年,是由中国人民解放军信息工程大学主管、信息工程大学测绘学院主办的测绘科学学术期刊。本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:学科进展、学术研究、应用工程等。
办刊宗旨:本刊以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论为指针,贯彻执行江主席“三个代表“重要思想,坚持以建设有中国特色社会主义理论为指导,积极报道和反映测绘科学最新研究成就,传播和积累军事测绘科学知识。
2、《遥感学报》创刊于1997年,由中国科学院遥感应用研究所,中国环境遥感学会主办。致力于报道遥感领域及其相关学科具有国际、国内先进水平的研究报告和阶段性研究简报以及高水平的述评。着重反映本领域的新概念、新成果、新进展。
内容涉及遥感基础理论,遥感技术发展及遥感在农业、林业、水文、地矿、海洋、测绘等资源环境领域和灾害监测中的应用,地理信息系统研究,遥感与GIS及空间定位系统(GPS)的结合及其应用等方面。
3、《地理科学进展》创刊于1982年,是由中国科学院地理科学与资源研究所主办、科学出版社出版的综合性学术刊物。获奖情况:全国中文核心期刊。
主要刊登地理学及其分支学科的研究成果,反映国内外地理学研究动态。发表论文的领域为资源与环境、全球变化、可持续发展、区域研究及地理信息系统等方面的成果与新技术。
4、《地理与地理信息科学》创刊于1985年,由河北省地理科学研究所主办。包括地理学和地理信息科学两大部分,具体栏目有:3S研究与应用、数字城市与数字国土、区域经济、环境与生态、旅游开发、可持续发展研究等。
基本涵盖了地理学、地理信息科学的前沿与热点,侧重报道国家自然科学基金、国家重点实验室基金项目、国家科技攻关项目和国际合作项目的新研究成果。
以GIS为核心的数字化成图系统的设计与实现[摘要]本文阐述了基于组件式GIS来开发以GIS为核心的数字化成图系统的优越性,以及以GIS为核心的数字化成图系统的设计目标和基础地形要素的编码方案。文中还结合SuperMap Survey的开发过程,介绍了如何设计与实现基于GIS内核的专业数字化成图系统。 It’s necessary to develop a Digital Mapping System(DMS) specially for GIS to solve problems resulting from data conversion between DMS and GIS.In this paper,The advantages of development DMS for GIS based on Components GIS(ComGIS) technology are discussed.In addition,the goals for DMS for GIS are listed and how to encode GIS entities is also explained.Specially,SuperMap Survey is used to discuss the details for develop DMS for GIS.[关键词]数字化成图系统 以GIS为核心 组件式GIS 设计目标 SuperMap Survey Digital Mapping System,for GIS,Component GIS,Goals,SuperMap Survey 1. 引言数字化成图技术是目前最为常用的成图技术之一,数字化成图系统所提供的电子数据也是GIS一个非常重要的数据来源。数字化成图系统所提供的电子数据与GIS数据之间的无缝联接问题也是当前GIS发展亟需解决的难点问题之一。虽然当前国内外市场上数字化成图系统很多,但到目前为止,都未能很好地解决现有的问题。数字化成图系统所提交的电子数据进入GIS后存在的问题主要表现在: (1) 在数据转换过程中普遍存在着信息损失。由于传统的数字化成图系统大多是基于CAD内核来开发的,它偏重于对空间几何信息的描述;而GIS则要求空间信息与属性信息联合存储与管理,这就导致了在数据转换的过程中,不仅空间信息会有损失,属性信息损失的情况会更严重。 (2) 数据转入后往往不能直接满足GIS的要求,仍需要大量的后期编辑工作,造成了资源的浪费,延长了系统的建设周期。 (3) GIS基础数据库的维护与更新的难度较大。由于在维护与更新的过程中需要在GIS与数字化成图系统之间进行频繁的数据转换,往往不能直接对基础数据库进行操作,造成了基础数据维护与更新的不便。 (4) 在数据转换的过程中,除了信息损失外,还往往伴随着数据膨胀。数据膨胀的结果有时会导致GIS无法对这些“海量”数据进行管理。 导致上述问题的原因有很多,归纳起来,主要有以下几方面的原因: (1) 数据的复杂性与多样性。主要表现为现实世界的复杂性与多样性以及对同一空间对象在不同成图系统中描述与表达的不一致性。 (2) 对GIS理解的不同。不同的数字化成图系统的开发人员对GIS理解的不同,再加上缺乏相应的统一标准作为参照,这就导致了数据在表达上的差异性。 (3) 由于受到基础开发平台及开发力量的限制,数字化成图系统往往不能很好地兼顾到GIS对数据的要求。目前,绝大多数的数字化成图系统的开发商都不是GIS基础平台的开发商,这也或多或少地影响了数字化成图系统与GIS之间的沟通。 目前,市场上数字化成图系统较多,按其开发方式来分,主要可以分为两大类:(1)以CAD系统为二次开发平台。这些系统很好地利用了CAD系统灵活的编辑和强大的制图功能,但由于CAD系统与GIS在数据结构上存在着较大的差异,这使得其数据往往不能很好地满足GIS的要求。(2)独立平台的数字化成图系统。这样的系统在开发上虽然不必拘泥于二次开发开台的限制,在开发上具有较大的灵活性。但开发这样的系统,需要完全从底层做起,开发难度高,周期长,投资大。 组件式GIS(Components GIS,ComGIS)技术的出现,为开发以GIS为核心的数字化成图系统提供了一种新的开发手段和开发思路。2. ComGIS技术及其作为数字化成图系统开发平台的优越性2.1 什么是组件式GIS技术组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一。基于组件开发(Component-Based Development,简称CBD)是软件开发的一次革命。与诸如面向对象和客户/服务器(Client/Server)等新趋势不同,基于组件开发不只是一种分布计算的新花样,而是一种广泛的体系结构,支持包括设计、开发和部署在内的整个生命周期计算的理念。 由于基于组件开发具有高度的重用性和互用性,所以它将影响应用程序构成的各个方面,包括所有类型的客户机,应用程序服务器和数据库服务器,将对应用程序开发的各个方面产生深刻影响。 基于组件开发的两个重要规范分别是MicroSoft的COM/DCOM和OMG的CORBA。目前Microsoft的COM/DCOM占市场领导地位,已经得到广泛应用,并逐渐成为业界事实上的标准。基于COM/DCOM,MicroSoft推出了ActiveX技术,ActiveX控件是当今可视化程序设计中应用最为广泛的标准组件。 所谓组件式GIS,是指基于组件对象平台,以一组具有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件提供的GIS。这种组件称为GIS组件,GIS组件之间以及GIS组件与其他组件之间可以通过标准的通信接口实现交互,这种交互甚至可以跨计算机实现。 目前,国内外GIS厂商对组件式GIS平台的发展前景十分看好,纷纷推出了各自的GIS产品。如北京超图地理信息技术有限公司推出的全组件式GIS平台SuperMap2000、北京图原公司开发的MapEngineer、ESRI的MapObjects、MapInfo的MapX等。值得欣慰的是,国产的组件式GIS平台在功能上已经完全可以与国外同类产品相抗衡,在许多方面甚至优于国外同类产品,这使得开发以GIS为核心的数字化成图系统有了更大的选择空间。 2.2 使用组件式GIS开发数字化成图系统的优越性组件式GIS的出现为开发以GIS为核心的数字化成图系统提供了一种新的开发手段,与传统的开发手段相比较,其优越性主要表现在: (1) 组件式GIS本身就是一个完整的GIS,其数据模型与GIS的数据模型完全一致。基于此进行开发,可以保证数字化成图系统与GIS之间具有良好的兼容性。 (2) 组件式GIS具有灵活的开发手段。我们可以自由选择自己所熟悉的计算机语言进行开发(如VB,VC,Delphi,C Builder等),而不必专门学习二次开发语言。组件式GIS提供两种不同层次上的开发,一是基于ActiveX控件进行开发;二是直接基于组件式GIS的底层类库(SDK)进行开发。我们可以根据自己的需要灵活选择。 (3) 由于组件式GIS完全封装了GIS的功能,这使是开发人员可以完全专注于专业功能的实现,这就使得开发难度和开发周期大大降低。 (4) 基于组件式GIS开发的数字化成图系统具有良好的可扩充性。组件式GIS可以与包括数字化成图系统在内的其他系统无缝集成,开发人员可以直接使用已经写好的程序代码;组件式GIS平台往往由多个组件组成,开发人员可以根据系统的需要,随时选用新的组件对系统进行升级;在组件平台功能增强的情况下,开发人员甚至不用重新编译整个程序就可直接使用增强的底层功能,这就大大降低了系统维护和升级的难度。表1 使用ComGIS的开发手段与传统的开发手段的比较比较内容\开发手段 基于ComGIS平台 基于CAD平台 完全由底层开发 与GIS的兼容性 完全兼容 差 一般 是否以GIS为核心 是 否 很难做到 对空间数据库的支持 好 很差 差 开发难度 低 低 高 开发周期 短 短 长 开发投资 小 小 大 可扩展性 好 一般 较好 开发语言的选择 很多 少 很多 是否支持可视化开发 是 否 是 是否自主版权 是 否 是 3 以GIS为核心的数字化成图系统的设计3.1 系统的设计目标传统的数字化成图系统经过多年的发展,已经形成了一套比较完整的理论和技术体系。但是,GIS技术的飞速发展和广泛应用,对数字化成图系统提出了更高的要求,ComGIS技术的出现为传统的数字化成图系统向以GIS为核心的数字化成图系统的转变提供了一个较为理想的开发手段。与传统的数字化成图系统相相比较,以GIS为核心的数字化成图系统在设计上需要达到以下目标: (1) 以GIS为核心,面向GIS。这就要求在系统的开发过程中充分考虑GIS对数据的要求,解决当前成图系统数据进入GIS所存在的问题。以GIS为核心是整个系统设计的灵魂和精华所在。(2) 兼顾制图与GIS的双重需求。在满足GIS需要的同时,还必须考虑到制图对于数据表达的要求,其核心是实体的符号化表达。 (3) 开放性设计。不同地区、不同的GIS对数据的要求千差万别,这就要求数字化成图系统具有较大的灵活性和可定制性,以不变应万变。可定制性的内容应包括实体代码、实体属性、实体分层等。 (4) 对空间数据库的支持。近几年来,基于大型关系型数据库(如Oracle,SQL Sever等)的空间数据库技术在GIS工程建设中得到了广泛的应用,如何直接基于空间数据库进行数据的存储、管理、维护与更新是急需解决的问题之一。 (5) 多源数据集成。当前,数字化成图系统的电子数据格式和GIS的数据格式很多,数字化成图系统如果以对这些数据格式有着良好的支持,这会大大降低数据入库的难度,解决GIS工程建设中的数据瓶颈问题。 (6) 操作简便,符合作业人员的作业习惯。面向GIS进行数字化成图系统,工作量的增加是不可避免的。以GIS为核心的数字化成图系统必须提供高效简便的操作方式,以提高作业效率。 (7) 标准化与规范化。 3.2基础地形数据编码的设计地形数据编码是在GIS中唯一标识某一地物的关键字。基础地形数据编码的设计也是在GIS中进行制图的需要,也是实现基础空间信息共享的基础。基础地形数据的编码是开发以GIS为核心的数字化成图系统的基础,是系统成败的关键之一。在进行基础地形数据编码设计时,必须遵循几个原则:(1)遵从国家和行业标准。(2)方便应用。用户可根据不同的需求,分层和按专题要素提取基础地形要素信息,随意定制专题显示及输出。(3)系统实现便利。在实际进行设计时,可在《国家基础地形要素编码》的基础上加以扩充,以满足系统的实际需要。 在实际系统的开发中,我们采用了基于实体特征的城市基础地理信息分类编码方案。该方案的特点是在地理要素分类的基础上,加入构成地理要素的实体的分类与特征属性,能够较好地满足GIS制图与分析的应用需求。有关该编码的详细内容可参考《基于实体特征的城市基础地理信息分类编码方案》(梁军,金文华)一文,本文不再赘述。 下面是一个地形要素的编码示例 编码 = 地形要素分类码(4位) 地形要素特征码 如: 1 1 1 0 2 0 (三角点点状符号的编码) 3.3 系统的功能设计 在功能设计上,以GIS为核心的数字化成图系统必须兼顾制图与GIS的双重需求。按其工作流程,可将其划分为以下几个模块: (1) 数据输入模块。在此模块中,应支持目前常见的几种数据采集手段。包括:野外数字化测图(测绘)、扫描图矢量化、其他格式的电子数据(GIS数据和CAD数据)转入。在数据输入模块中,还需支持空间数据库作为其数据源。 (2) 编辑模块。这是以GIS为核心的数字化成图系统的核心模块。在编辑模块中,所有GIS实体的创建过程都必须是由系统完全封装而且是自动完成的。 (3) 查询、统计与分析。基于现有系统,可以直接完成一些常见的、简单的查询、统计与分析功能。 (4) 输出模块。包括几个方面的内容:制图输出、报表输出、其他格式的GIS数据输出、数据直接存入空间数据库。 4.以GIS为核心的数字化成图系统SuperMap Survey的实现 4.1 组件式GIS平台的选择 SuperMap Survey是北京超图地理信息技术有限公司开发的一套完全以GIS为核心的数字化成图系统。在组件式GIS平台的选择上,我们选择了全组件式GIS平台---SuperMap2000作为SuperMap Survey的开发平台。SuperMap2000是北京超图地理信息技术有限公司推出的全组件式GIS平台,与其他的ComGIS平台相比较,SuperMap2000更加适合作为以GIS为核心的数字化成图系统开发的基础平台,这主要是因为: u SuperMap提供了两种层次的开发手段:ActiveX控件和SDK。特别是提供SDK的开发手段,特别适合开发这样的系统。 u 多组件组成。SuperMap2000由SuperMap核心控件、SuperWorkspace、SuperLegend、SuperTopo、Super3D、SuperLayout等多个组件,在组件的选择上具有很大的灵活性,使得整个系统的扩充性大大增强。 u 开放的线型和符号制作功能。SuperMap 2000 内置功能强大的线型编辑器和符号编辑器,允许用户根据专业需要设计新的线型和符号。 u 强大的制图、编辑和捕捉功能。SuperMap2000提供了可与CAD相媲美的编辑和捕捉功能,缩小了GIS和CAD系统在这方面的差距。 u 独特的多源空间数据无缝集成技术(SIMS)。SuperMap 2000 的数据转换功能可以方便地共享其他GIS软件平台的地理数据,提供了转换多种数据格式的能力。 u 空间数据库支持。通过SuperMap的空间数据库引擎,可以直接支持基于大型关系型数据库(如Oracle,SQL Server等)存储和管理空间数据。 4.2 SuperMap Survey的实现 在开发SuperMap Survey的时候,我们采用了SuperMap的底层SDK,编程语言采用了Visual C 6.0。在SuperMap SDK的支持下,我们针对数字化成图系统的需要进行了功能的扩充。在数据的存储结构上,我们采用了SuperMap2000所提供的SDB格式的数据存储结构,它是最大优点是采用双文件结构,而不是常见的一层一组文件的存储方式,这样就有利于保持数据的完整性。在编辑制图方面,我们对SuperMap底层所提供的编辑功能作了进一步的扩充,增加了适合数字化成图所需要的编辑功能。系统对于空间数据库的支持和其他格式GIS数据的支持,是基于SuperMap2000的空间数据库技术和SIMS技术来实现的。 经过紧张的开发,我们基于SuperMap2000的SDK,现已初步完成了以GIS为核心的数字化成图系统的开发工作,基本上实现了系统的设计目标。在SuperMap Survey中,我们实现了以下功能: (1) 支持常用的测绘手段进行野外数字化测图。包括测记法(包括电子手簿),内外业一体化数据采集(电子平板)。利用SuperMap Survey可进行常规的大比例尺数字化测图。 (2) 扫描图矢量化。SuperMap Survey支持常见图像格式的图像调入、配准、切边、配准和屏幕矢量化。 (3) 支持基于SQL Server和Oracle等的空间数据库操作。可直接编辑数据库中的数据。 (4) 支持多种格式的GIS数据和CAD数据的导入和导出。 (5) 适合数字化成图系统的编辑和捕捉功能。完全自动化的GIS实体创建。专为地籍测量定制的地籍测量模块。 (6) 提供最为常用的GIS查询、统计和分析功能。 (7) 基于模板的标准图件输出。 (8) 开放性设计。使用SuperMap Survey所提供的参数管理程序可方便地定制各种参数。 图1 基于SuperMap2000开发的以GIS为核心的数字化成图系统五 结论 以GIS为核心的数字化成图系统的开发,较好地解决了传统的数字化成图系统所提供的电子数据进入GIS所存在的问题,在实际应用中取得了良好的效果。 在系统开发的过程中,我们深深地体会到,以ComGIS作为数字化成图系统的开发平台,与传统的开发技术相比较,开发难度适中,开发周期短,开发投资小,与GIS的兼容性好,是开发以GIS为核心的数字化成图系统的理想选择。 [参考文献] [1]陈述彭等,《地理信息系统导论》,科学出版社,北京,2000.1 [2]杨德麟等,《大比例尺数字测图的原理、方法和应用》,清华大学出版社,北京,1998.2 [3]宋关福、钟耳顺,”组件式地理信息系统研究与开发”, 《图像图形学报》,Vol.3 No.4 ,1998.4 [4]中科院地理信息产业发展中心,《杭州市土地信息系统基础地形信息编码与分层方案》,2000.2 [5]北京超图地理信息技术有限公司,《理解SuperMap GIS》,2000.9 图片不知道怎么发上来请自己去参考资料查看
香港理工的GIS还是比较容易考的,本科学这个是第一个条件,雅思6以上,GPA只是一部分,如果你绩点不高也可以用其它来弥补,不如多参加一些关于GIS的实习,去公司打打工,要个实习鉴定,还有就是如果有科研的话会很有帮助,如果来不及做科研,就争取论文发表,哪怕校刊也可以,发表就行,香港比较认发表的东西。。。。因为学GIS的人不多,所以还比较容易申请,估计面试会比较难,英语好是关键,如果雅思上了6.5争取7就应该没问题了,因为还是英语成绩比较重要。另外,找学院的教授写推荐信也是关键!加油!
比较容易发表论文的测绘类期刊有《测绘科学技术学报》、《遥感学报》、《地理科学进展》创、《地理与地理信息科学》。
1、《测绘科学技术学报》创于1984年,是由中国人民解放军信息工程大学主管、信息工程大学测绘学院主办的测绘科学学术期刊。本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:学科进展、学术研究、应用工程等。
办刊宗旨:本刊以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论为指针,贯彻执行江主席“三个代表“重要思想,坚持以建设有中国特色社会主义理论为指导,积极报道和反映测绘科学最新研究成就,传播和积累军事测绘科学知识。
2、《遥感学报》创刊于1997年,由中国科学院遥感应用研究所,中国环境遥感学会主办。致力于报道遥感领域及其相关学科具有国际、国内先进水平的研究报告和阶段性研究简报以及高水平的述评。着重反映本领域的新概念、新成果、新进展。
内容涉及遥感基础理论,遥感技术发展及遥感在农业、林业、水文、地矿、海洋、测绘等资源环境领域和灾害监测中的应用,地理信息系统研究,遥感与GIS及空间定位系统(GPS)的结合及其应用等方面。
3、《地理科学进展》创刊于1982年,是由中国科学院地理科学与资源研究所主办、科学出版社出版的综合性学术刊物。获奖情况:全国中文核心期刊。
主要刊登地理学及其分支学科的研究成果,反映国内外地理学研究动态。发表论文的领域为资源与环境、全球变化、可持续发展、区域研究及地理信息系统等方面的成果与新技术。
4、《地理与地理信息科学》创刊于1985年,由河北省地理科学研究所主办。包括地理学和地理信息科学两大部分,具体栏目有:3S研究与应用、数字城市与数字国土、区域经济、环境与生态、旅游开发、可持续发展研究等。
基本涵盖了地理学、地理信息科学的前沿与热点,侧重报道国家自然科学基金、国家重点实验室基金项目、国家科技攻关项目和国际合作项目的新研究成果。
当然可以,只要你的研究具有独创性,观点清晰,靠自己完全可以发表一篇学术论文,不过要注意,学术论文发表的每一个环节,每一个环节都要注意一些问题,相信你的论文发表会很顺利的。下面是学术论文发表的一个简单流程,希望对你有用。课题选择选择一个课题,即研究问题,是第一步,也是关键性的一步。选择一个合适的问题,对于后期论文发表起着极为重要的作用。当然如何选择一个合适的问题要根据所处环境选择。比如选择所在实验室有所积累的课题,调研文献选择当下热门或者即将成为热门的课题等。 研究展开在确定感兴趣的课题后,即可展开研究,这个过程包括前期设计,研究实施,数据分析等过程,大多数情况下其中会根据现状不断递归调整优化研究设计,并不断深入。比如研究实施过程中可能会遇到一些之前没有预想到的问题,需要回过头调整实验设计;根据数据分析的结果,需要调整实验参数,并重新开展实验予以验证。论文写作前期顺利的话,在得到数据分析结果后,即可开展论文写作工作(论文写作也可以和课题展开同步进行)。论文写作的过程可以看做是讲故事的过程,写作者需要用一个故事将研究和发现顺畅地串在一起。如何写好学术论文是一门学问,日后可以细谈。这里仅提一点,学术论文写作一般都有固定的格式,在进行论文写作时,参考类似研究设计的论文作为模板,根据自己的研究内容进行临摹对于入门会很有帮助。 论文投稿论文投稿主要指投稿前的准备工作,包括格式调整,期刊选择,审稿人选择等。论文格式除了一般的要求外,个别期刊会有特别的要求,需要根据选择的期刊做相应的调整。对于期刊和审稿人的选择,更是一门学问,可以日后具体分享。论文修改和发表在论文投稿后,一般情况下会经历几轮的修改,直至发表。当然期间也会经历很多次的被拒。不管是被拒还是修改机会,如果自己的英语水平不够好的话,可以去找论文润色机构帮忙,比较有名是查尔斯沃思,不管怎样论文的诚意”二字极为重要。
浅谈GIS技术在水利工程中的应用展望论文
摘要: 近年来, GIS (地理信息系统) 技术在水利工程应用领域中发挥着技术先导的作用。文章通过分析目前GIS技术在水利规划、水资源管理等水利工程行业的具体应用形式, 结合地理信息学科的发展方向, 展望GIS在水利工程中的应用前景。
关键词: GIS; 水利工程;
1 GIS技术概述
20世纪60年代, 世界上第一个GIS (加拿大地理信息系统CGIS) 诞生, 其核心是用计算机来处理和分析具有空间属性地理信息。GIS技术能够有效地管理地理信息资源, 是其能够有效利用的核心技术。20世纪以来, 计算机和网络技术日的新月异极大地推进了GIS在我国的发展进程, 由于应用后能够明显地提高工作效率和经济效益, 因此, GIS技术已成为资源与环境各领域应用中不可或缺的前沿技术。
近20年, 我国经济水平持续增长, 人民生活质量稳步提高, 同时, 水资源需求与水资源利用率相对不足的矛盾逐渐加剧, 这促使水利工作者不断探索如何利用现代信息技术手段缓解这一矛盾。为有效地利用水资源, 在当前条件下最大限度地发挥水利工程的调节作用, 减少建设、管理人员的投入量, GIS技术作为信息化的体现之一, 在水利工程各环节中的应用范围不断扩大, 应用层次也逐渐深入。通过近年来的发展, GIS的应用形式已从最初单纯的可视化应用过渡为集合分析、模拟、预测等多位一体的复杂应用, 功能也提升为对多时期的地理信息变化进行动态监测和分析比较, 将数据收集、空间分析和决策过程统一打包的应用。实践表明, 通过使用GIS系统, 有利于设计人员对工程进行总体规划, 方便施工人员对实施过程进度和质量把控, 有效提高管理人员的工作效率, 从而提升水利行业整体信息化水平。
2 GIS技术在水利工程中的应用
水利工程为消除水害和开发利用水资源而修建, 重要性不言而喻, 而其本身具有一定的地理空间属性, 对工程的地理环境依赖较高。GIS的发展恰好为水利工程的空间属性提供了可行的表现途径和有效的模拟、分析方法。运用GIS技术, 矢量化地理信息数据, 搭建水利工程地理信息平台, 能够直观地展示工程环境, 结合水利资料, 实现环境分析模拟, 有利于管理人员决策[1]。
目前, GIS在水利工程方面的应用主要表现在以下几方面:
(1) 水利工程规划
GIS技术广泛应用于水库选址、复杂工程布局、工程测量[2]、库容量计算、开挖土石方量计算、工程建设监测[3]、工程变形监测等方面, 促使水利工程规划、管理科学发展。
(2) 水资源管理
运用GIS技术能够确定水资源分区, 建立科学有效的管理模式, 分析水资源量, 直观地展示水资源分布和数量的动态变化, 有助于实现水资源的合理利用。
(3) 防洪减灾
GIS应用主要表现在防汛决策支持系统[4]和洪灾损失评估, 它以GIS为基础, 实现了决策方案、防汛信息、损害范围的直观化和形象化表达, 为全国防汛决策提供有力的技术支撑。
(4) 水土保持
利用GIS技术能够进行水土流失预测和动态监测[4], 查询、统计、分析土地分区和土地利用情况, 有利于重点区域水土流失综合治理措施的制定, 提升治理效果。
(5) 水质监测
建立GIS水质监测应用平台, 能够掌握水质的实时动态变化, 及时辨析污染源头, 有利于地表水、地下水储量分析, 模拟水量调度, 提高水资源利用水平。
(6) 水文预报
通过GIS技术, 整合水文基础数据, 实现基础背景数据管理, 对空间和属性数据的查询, 统计数据以及显示检索, 为水文预报提供基础数据支撑[5]。
3 GIS技术应用展望
随着计算机技术的发展, GIS技术在水利工程应用的内容已从结合地理要素的水利信息查询展示发展到利用GIS空间运算完成水利信息的分析、计算、模拟与统计。近年来, 结合遥感、GPS等前沿技术, 构建3D、4D地理信息系统平台, 实现多维度水工建筑仿真应用已成为水利信息化应用新趋势 (如三维可视化洪水淹没分析与灾情评估系统、4D水利施工管理系统等[6]) 。水利要素具有的空间地理属性促进了GIS在水利应用中的高速发展, 纵观发展历史, 水利GIS应用的发展趋势主要表现为应用内容的发散性扩展及应用技术的融合性集成。
3。1 应用内容扩展
利用GIS技术, 实现工程环境分析模拟的形象化, 并且在一定程度上提高了获取信息的时效性和准确性, 有利于管理和决策。因此, 今后GIS技术将逐渐覆盖水利行业的各个方面, 促使水利信息化进一步发展。
(1) 洪水模拟
利用洪水历史资料, 结合GIS平台, 建立合理的流域模型, 通过可视化模拟, 分析流域洪水成因、洪水特性及其规律;通过地理信息要素分类, 分析各主要河道的自然条件;运用GIS技术, 进行上下游洪水演进模拟分析, 促使建立一定洪水标准下合理的蓄、滞、泄关系及管理措施等。
(2) 供水预案
建立供水、需水、蓄水地理信息管理平台, 通过电子地图可视化展示水源地分布, 有助于研究可能的供水方案与主要工程措施及用水管理与供水水质保证措施。
(3) 水质分析
实现水质采集自动化, 分析地质、水质信息的地理属性, 应用GIS技术研究土壤侵蚀分区;分析各类可能污染源;利用历史资料, 模拟预测不同规划水平年的污染负荷量和水质变化, 以此为基础研究保护水资源应采取的措施。
(4) 工程测量
应用无人机搭载遥感、GPS设备, 采集、处理工程测量数据, 利用GIS技术实现测量数据可视化, 减少外勘人力成本, 提高工程测量的.精度与效率, 便于数据成果的合理应用。
3。2 应用技术深入
(1) GIS技术发掘
随着GIS技术的发展, 多种空间数据结构 (如“真三维”、“时空四维”) [7]应运而生, 面向对象的数据模型和实用的界面语言正处于高速发展阶段, 数据自动输入技术不断完善, 各行各业GIS应用模型开发力度不断加大, GIS的网络共享能力 (webGIS) 不断增强。在这样的大环境中, 水利与GIS的结合必将更加深入, 具体表现为水利数据信息的表达将趋于多维度、丰富性、立体性、共享性, 水利应用模型将趋于结构化、可扩展性, 形成整个水利行业的GIS综合管理平台, 逐渐打开GIS综合系统与水利专业系统共存共荣的局面。
(2) 相关技术集成
鉴于水利空间数据的时间性和复杂性, 单一的GIS技术很难满足水利要素的处理要求。因此, 在水利工程的应用中, “3S”技术 (全球定位系统GPS、遥感RS、地理信息系统GIS) 、无人机技术的集成已成为必然的发展趋势。GPS为GIS的快速定位和更新提供手段, 遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点, 为GIS不断注入“燃料”, 反过来又可利用GIS支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息, 而无人机则可作为遥感设备提供载体[7]。利用无人机航拍, GPS和RS赋予了GIS实时、动态属性。3S技术整体结合所构成的水利地理信息系统是高度自动化、实时化的GIS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能, 而且能够分析和运用数据, 为水利各学科应用提供科学的决策咨询。
多媒体地理信息系统 (MGIS) 将文字、图形 (图像) 、声音、色彩、动画等技术融为一体, 为GIS应用开拓了新的领域和广阔的前景[8]。它能够以最直观的方式表达和感知空间地理信息, 以形象化的、可触摸 (触屏) 的甚至声控对话的人机界面操纵空间地理信息处理的技术。应用MGIS的水利地理信息系统将对结构、功能及应用模式的设计产生极大的影响, 使得各类信息的表现形式更丰富, 更灵活, 更友好。
4 结语
毋庸置疑, 水利GIS应用的基础是地理空间数据和水利专题要素数据, 相关专业 (如测量专业) 的发展将对其产生明显的限制或促进作用。因此, GIS在水利工程中的应用水平应依据各专业的发展稳步提高, 防止闭门造车, 构建海市蜃楼。
复杂技术集成的GIS在水利工程上的应用将会成为今后一段时期内水利信息化的主要趋势。搭建集工程规划、建设、管理为一体的水利工程综合地理信息平台, 能够实时、有效地展示工程运行情况, 模拟防洪工况, 提高管理决策能力, 为水利信息化事业发展添砖加瓦。
参考文献
[1]刘林宁。地理信息系统在水利工程中的应用探讨[J]。农村经济与科技, 2016, 27 (18) :65。
[2]鞠尊洲。3S技术在水利工程测量中的应用[J]。科技信息 (学术研究) , 2008 (14) :239—240。
[3]李蕾。浅谈在水利工程建设管理中信息技术的应用[J]。建设科技, 2016 (17) :93。
[4]王芳, 卜倩倩。探析计算机地理信息系统在水利中的应用[J]。资源节约与环保, 2015 (03) :154。
[5]赵晓敏, 李本怀。GIS技术在水文预报中的应用—以长春新立城水库为例[J]。水利技术监督, 2013, 21 (02) :64—66。
[6]刘丹, 刘萍, 樊耔均。GIS在水利现代化中的应用和发展趋势[J]。硅谷, 2012, 5 (24) :43+42。
[7]张会玲。GIS技术应用及未来发展趋势[J]。信息系统工程, 2012 (04) :98—99。
[8]董凤服, 刘洋。GIS技术的发展趋势[J]。网络与信息, 2007 (08) :65。
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浅谈GIS技术在水利工程中的应用展望论文
摘要: 近年来, GIS (地理信息系统) 技术在水利工程应用领域中发挥着技术先导的作用。文章通过分析目前GIS技术在水利规划、水资源管理等水利工程行业的具体应用形式, 结合地理信息学科的发展方向, 展望GIS在水利工程中的应用前景。
关键词: GIS; 水利工程;
1 GIS技术概述
20世纪60年代, 世界上第一个GIS (加拿大地理信息系统CGIS) 诞生, 其核心是用计算机来处理和分析具有空间属性地理信息。GIS技术能够有效地管理地理信息资源, 是其能够有效利用的核心技术。20世纪以来, 计算机和网络技术日的新月异极大地推进了GIS在我国的发展进程, 由于应用后能够明显地提高工作效率和经济效益, 因此, GIS技术已成为资源与环境各领域应用中不可或缺的前沿技术。
近20年, 我国经济水平持续增长, 人民生活质量稳步提高, 同时, 水资源需求与水资源利用率相对不足的矛盾逐渐加剧, 这促使水利工作者不断探索如何利用现代信息技术手段缓解这一矛盾。为有效地利用水资源, 在当前条件下最大限度地发挥水利工程的调节作用, 减少建设、管理人员的投入量, GIS技术作为信息化的体现之一, 在水利工程各环节中的应用范围不断扩大, 应用层次也逐渐深入。通过近年来的发展, GIS的应用形式已从最初单纯的可视化应用过渡为集合分析、模拟、预测等多位一体的复杂应用, 功能也提升为对多时期的地理信息变化进行动态监测和分析比较, 将数据收集、空间分析和决策过程统一打包的应用。实践表明, 通过使用GIS系统, 有利于设计人员对工程进行总体规划, 方便施工人员对实施过程进度和质量把控, 有效提高管理人员的工作效率, 从而提升水利行业整体信息化水平。
2 GIS技术在水利工程中的应用
水利工程为消除水害和开发利用水资源而修建, 重要性不言而喻, 而其本身具有一定的地理空间属性, 对工程的地理环境依赖较高。GIS的发展恰好为水利工程的空间属性提供了可行的表现途径和有效的模拟、分析方法。运用GIS技术, 矢量化地理信息数据, 搭建水利工程地理信息平台, 能够直观地展示工程环境, 结合水利资料, 实现环境分析模拟, 有利于管理人员决策[1]。
目前, GIS在水利工程方面的应用主要表现在以下几方面:
(1) 水利工程规划
GIS技术广泛应用于水库选址、复杂工程布局、工程测量[2]、库容量计算、开挖土石方量计算、工程建设监测[3]、工程变形监测等方面, 促使水利工程规划、管理科学发展。
(2) 水资源管理
运用GIS技术能够确定水资源分区, 建立科学有效的管理模式, 分析水资源量, 直观地展示水资源分布和数量的动态变化, 有助于实现水资源的合理利用。
(3) 防洪减灾
GIS应用主要表现在防汛决策支持系统[4]和洪灾损失评估, 它以GIS为基础, 实现了决策方案、防汛信息、损害范围的直观化和形象化表达, 为全国防汛决策提供有力的技术支撑。
(4) 水土保持
利用GIS技术能够进行水土流失预测和动态监测[4], 查询、统计、分析土地分区和土地利用情况, 有利于重点区域水土流失综合治理措施的制定, 提升治理效果。
(5) 水质监测
建立GIS水质监测应用平台, 能够掌握水质的实时动态变化, 及时辨析污染源头, 有利于地表水、地下水储量分析, 模拟水量调度, 提高水资源利用水平。
(6) 水文预报
通过GIS技术, 整合水文基础数据, 实现基础背景数据管理, 对空间和属性数据的查询, 统计数据以及显示检索, 为水文预报提供基础数据支撑[5]。
3 GIS技术应用展望
随着计算机技术的发展, GIS技术在水利工程应用的内容已从结合地理要素的水利信息查询展示发展到利用GIS空间运算完成水利信息的分析、计算、模拟与统计。近年来, 结合遥感、GPS等前沿技术, 构建3D、4D地理信息系统平台, 实现多维度水工建筑仿真应用已成为水利信息化应用新趋势 (如三维可视化洪水淹没分析与灾情评估系统、4D水利施工管理系统等[6]) 。水利要素具有的空间地理属性促进了GIS在水利应用中的高速发展, 纵观发展历史, 水利GIS应用的发展趋势主要表现为应用内容的发散性扩展及应用技术的融合性集成。
3。1 应用内容扩展
利用GIS技术, 实现工程环境分析模拟的形象化, 并且在一定程度上提高了获取信息的时效性和准确性, 有利于管理和决策。因此, 今后GIS技术将逐渐覆盖水利行业的各个方面, 促使水利信息化进一步发展。
(1) 洪水模拟
利用洪水历史资料, 结合GIS平台, 建立合理的流域模型, 通过可视化模拟, 分析流域洪水成因、洪水特性及其规律;通过地理信息要素分类, 分析各主要河道的自然条件;运用GIS技术, 进行上下游洪水演进模拟分析, 促使建立一定洪水标准下合理的蓄、滞、泄关系及管理措施等。
(2) 供水预案
建立供水、需水、蓄水地理信息管理平台, 通过电子地图可视化展示水源地分布, 有助于研究可能的供水方案与主要工程措施及用水管理与供水水质保证措施。
(3) 水质分析
实现水质采集自动化, 分析地质、水质信息的地理属性, 应用GIS技术研究土壤侵蚀分区;分析各类可能污染源;利用历史资料, 模拟预测不同规划水平年的污染负荷量和水质变化, 以此为基础研究保护水资源应采取的措施。
(4) 工程测量
应用无人机搭载遥感、GPS设备, 采集、处理工程测量数据, 利用GIS技术实现测量数据可视化, 减少外勘人力成本, 提高工程测量的.精度与效率, 便于数据成果的合理应用。
3。2 应用技术深入
(1) GIS技术发掘
随着GIS技术的发展, 多种空间数据结构 (如“真三维”、“时空四维”) [7]应运而生, 面向对象的数据模型和实用的界面语言正处于高速发展阶段, 数据自动输入技术不断完善, 各行各业GIS应用模型开发力度不断加大, GIS的网络共享能力 (webGIS) 不断增强。在这样的大环境中, 水利与GIS的结合必将更加深入, 具体表现为水利数据信息的表达将趋于多维度、丰富性、立体性、共享性, 水利应用模型将趋于结构化、可扩展性, 形成整个水利行业的GIS综合管理平台, 逐渐打开GIS综合系统与水利专业系统共存共荣的局面。
(2) 相关技术集成
鉴于水利空间数据的时间性和复杂性, 单一的GIS技术很难满足水利要素的处理要求。因此, 在水利工程的应用中, “3S”技术 (全球定位系统GPS、遥感RS、地理信息系统GIS) 、无人机技术的集成已成为必然的发展趋势。GPS为GIS的快速定位和更新提供手段, 遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点, 为GIS不断注入“燃料”, 反过来又可利用GIS支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息, 而无人机则可作为遥感设备提供载体[7]。利用无人机航拍, GPS和RS赋予了GIS实时、动态属性。3S技术整体结合所构成的水利地理信息系统是高度自动化、实时化的GIS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能, 而且能够分析和运用数据, 为水利各学科应用提供科学的决策咨询。
多媒体地理信息系统 (MGIS) 将文字、图形 (图像) 、声音、色彩、动画等技术融为一体, 为GIS应用开拓了新的领域和广阔的前景[8]。它能够以最直观的方式表达和感知空间地理信息, 以形象化的、可触摸 (触屏) 的甚至声控对话的人机界面操纵空间地理信息处理的技术。应用MGIS的水利地理信息系统将对结构、功能及应用模式的设计产生极大的影响, 使得各类信息的表现形式更丰富, 更灵活, 更友好。
4 结语
毋庸置疑, 水利GIS应用的基础是地理空间数据和水利专题要素数据, 相关专业 (如测量专业) 的发展将对其产生明显的限制或促进作用。因此, GIS在水利工程中的应用水平应依据各专业的发展稳步提高, 防止闭门造车, 构建海市蜃楼。
复杂技术集成的GIS在水利工程上的应用将会成为今后一段时期内水利信息化的主要趋势。搭建集工程规划、建设、管理为一体的水利工程综合地理信息平台, 能够实时、有效地展示工程运行情况, 模拟防洪工况, 提高管理决策能力, 为水利信息化事业发展添砖加瓦。
参考文献
[1]刘林宁。地理信息系统在水利工程中的应用探讨[J]。农村经济与科技, 2016, 27 (18) :65。
[2]鞠尊洲。3S技术在水利工程测量中的应用[J]。科技信息 (学术研究) , 2008 (14) :239—240。
[3]李蕾。浅谈在水利工程建设管理中信息技术的应用[J]。建设科技, 2016 (17) :93。
[4]王芳, 卜倩倩。探析计算机地理信息系统在水利中的应用[J]。资源节约与环保, 2015 (03) :154。
[5]赵晓敏, 李本怀。GIS技术在水文预报中的应用—以长春新立城水库为例[J]。水利技术监督, 2013, 21 (02) :64—66。
[6]刘丹, 刘萍, 樊耔均。GIS在水利现代化中的应用和发展趋势[J]。硅谷, 2012, 5 (24) :43+42。
[7]张会玲。GIS技术应用及未来发展趋势[J]。信息系统工程, 2012 (04) :98—99。
[8]董凤服, 刘洋。GIS技术的发展趋势[J]。网络与信息, 2007 (08) :65。
3d GIS虚拟现实数据存储系统设计数字校园数据库设计等等
1私有云GIS在国土资源档案管理中的应用
1.1应用模式的选择
GIS是管理国土资源档案数据的必需技术手段,就目前我国的GIS市场而言,基于私有云的应用会成为一个很重要的方向。由于国土资源档案多数数据都是涉密或敏感的,国土资源档案的利用也是比较专业的,且用户对象集中在国土资源行业和档案利用部门,这些因素就决定了国土资源档案不适合建立在公有云GIS平台上。基于国土资源档案数据的安全性和保密性,在云GIS的3种建设模式中,私有云GIS是国土资源档案管理应用的最佳选择。
1.2私有云GIS架构
Esri公司已推出支持云架构的GIS平台产品ArcGIS 10 o Esri云架构是首先建成并且比较成熟的产品架构,基于私有云GIS的国土资源档案管理平台采用Esri的云架构,将使用ArcGIS 。10平台来建设国土资源档案云GIS
本文所论述的国土资源档案私有云GIS平台以广东省国土资源档案馆的省级档案平台为例。该平台按照云计算的典型3层级服务形式搭建,包括了省级国土资源档案数据中心的各项基础设施,如存储设备、网络设备、服务器和客户端等,这就是IaaS层(基础设施即服务)的组成内容。而部署云GIS最关键的就是在基础设施层上架构GIS平台,将ArcGIS10部署到基础实施层上,搭建PaaS层(平台即服务)。在SaaS层(软件即服务)上,部署“云端”服务,满足国土资源档案管理在“云端”的应用需求。IaaS层的设施架构在省级国土资源档案数据中心,与公有云不一样的是,私有云CTIS的网络是政务专网,用户限定在国土资源档案管理部门以及其他档案应用部门。在架构好的省级国土资源档案云平台上,将预先配置好的ArcGIS Server以及企业级Geodatabase镜像架构在PaaS层,就实现了国土资源档案私有云CTIS平台。在该私有云平台上的用户(包括各级行政管理部门),按照国土资源档案管理有关规定,申请使用该云CTIS平台上的资源,而不需像企业所建公有云一样,通过付费使用。这样,省级以下的市县级档案管理部门就可以节省构架平台的费用和时间,不需要遵循亚马逊提供服务的付费方式,便可以根据ArcGIS的“T ermLicense”选择不同的使用模式。在CTIS软件即服务层( SaaS)上,提供了基于云的客户端和应用程序,各级档案管理部门可以利用CTIS工具和数据解决复杂的国土资源档案业务问题。
2“云端”的国土资源档案服务
2.1档案资源服务
在省级国土资源档案私有云平台上,档案资源的服务包含了档案平台中的基础设施(数据中心)服务、国土资源档案数据资源和档案管理的应用功能服务。
广东省国土资源档案云平台由数据中心和档案管理与应用平台组成,采用虚拟化技术整合成为一个虚拟资源池,在省级和市级网络中通过hub来协调工作。虚拟数据中心的hub建在广东省国土资源档案馆,由省级国土资源档案馆的数据中心管理机构提供网站门户技术和服务器资源。为了支撑全省国土资源档案管理部门(1个省级馆和21个市级馆)和其他用户对网站和注册表的访问,数据中心需投入至少22个虚拟服务器,以满足全省各市级馆使用档案云平台的需求。对这些参与进来的市级国土资源档案部门,其空间数据档案资源的.服务都可以通过这个云平台的站进行访问。这样,无论哪一个单位的档案基础设施是否具备网络地图档案服务,它都可与在云平台上的任何具有这项服务的单位进行合作,并发布基础地图档案数据。正因为如此,加入云平台网络的用户,都应将其档案资源迁移到云端,依托于广东省国土资源档案云平台的基础设施和应用程序对国土资源档案进行管理。
国土资源档案数据资源以空间数据库的形式进行管理,在应用界面上表现为不同的图层数据,这种空间数据档案的管理服务通过云CTIS来实现。用户在国土资源档案私有云平台的网络中,使用注册表中的网络服务地址,每个国土资源档案数据集能够被显示在不同的CTIS软件包或者网络站点上。基于Esri公司的ArcGIS Server和ArcGIS Desktop,广东省国土资源档案云平台可以提供地图档案服务和空间定位搜索等服务,并显示来自每个单位档案资源提供者的多源空间数据层。
2.2基于GIS的档案应用服务
在设计基于私有云CTIS技术的国土资源档案云平台时,重点考虑的就是针对国土资源档案空间地理特征,对国土资源档案提供全面的CTIS方法服务,即对国土资源数据档案的管理实现各类地图服务。ArcGISServer可以通过模仿亚马逊弹性计算云(amazon elasticcompute cloud,简称Amazon EC2)部署到省级国土资源档案私有云的云端。
在云端除了能将国土资源档案空间数据集组合存储到云平台专用网络的地图环境下,以便与各级档案管理部门用户进行共享外,还能提供各种常用的地图可视化操作工具,如地图缩放、平移、定位、空间搜索和图层透明度控制等GIS方法服务。在这些分布式服务器上生产的国土资源档案数据,可以直接发送到各个用户的网络客户端上。每一个参与者都通过一个标准的地图服务(WMS, WFS或WCS来提供它的国土资源档案数据。通过云平台站,可以实现国土资源档案所有的应用服务。这样,各级用户就可以通过ArcGIS Online的方法访问云端来获得各种地图档案应用服务,包括即拿即用的地图档案资源服务和GIS操作方法服务。
3结语
目前,我国对地图数据的安全有着很高的政策要求,云GIS尚难全面推广。但是,国土资源档案管理部门建立私有云GIS平台,使云端的架构和应用服务都在政务专网的局域内进行,既保障了国土资源档案数据的安全,又充分发挥了云GIS技术的优势,避免各部门重复投资,为国土资源档案信息化发展提供了新的思路。