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【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)GIS數(shù)據(jù)集成平臺(tái)GIS模型集成平臺(tái)可視化建模工具

1引言

近年來(lái)，隨著GIS應(yīng)用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際的需要，這些分散的系統(tǒng)要求集成運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)信息共享，提高運(yùn)行效率。在國(guó)家“八五”攻關(guān)中就開(kāi)展了這方面的研究[1，2]，在“九五”攻關(guān)中對(duì)系統(tǒng)實(shí)用化和運(yùn)行業(yè)務(wù)化提出了更高的要求。地理信息系統(tǒng)集成的重要性得到普遍的認(rèn)識(shí)[3，4]。

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

在計(jì)算機(jī)集成制造（ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS）領(lǐng)域，集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或集成平臺(tái)的概念得到廣泛的應(yīng)用，集成平臺(tái)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成、功能集成所需的基本信息處理和通信公共服務(wù)的集合[5]。IBM公司基于系統(tǒng)使能器（Enabler）的集成平臺(tái)在企業(yè)應(yīng)用中獲得極大成功[6]，中國(guó)在CIMS應(yīng)用中也廣泛使用集成平臺(tái)技術(shù)[7]，收到巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

文獻(xiàn)[8]中作者論述了地理信息系統(tǒng)集成的概念、內(nèi)涵和必要性，地理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)的功能和特點(diǎn)。本文借鑒CIMS的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合信息技術(shù)的新發(fā)展，提出了基于客戶(hù)/服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)集成總體結(jié)構(gòu)，基于元數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)和基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的地理信息系統(tǒng)模型集成平臺(tái)和可視化構(gòu)模工具方法。

2地理信息系統(tǒng)集成分析

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

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

（2）大型商業(yè)GIS軟件如ARC/INFO具有一致的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提供二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，構(gòu)成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。不同模塊之間可以采用二進(jìn)制進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（如Arcedit和Arcplot），具有密切關(guān)系的不同GIS軟件系統(tǒng)之間也可以采用這種方式（如ARC/INFO和ERDAS）。在這種模式下用戶(hù)除了在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用模型被宿主系統(tǒng)調(diào)用外，其它所有的操作只能建立在這個(gè)商業(yè)軟件平臺(tái)基礎(chǔ)上，不同的商業(yè)軟件平臺(tái)一般無(wú)法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和功能互補(bǔ)。

（3）采用應(yīng)用程序接口（API）的形式進(jìn)行集成。如ARC/INFO提供RPC接口實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端與服務(wù)器端的通訊，提供ARC/INFO與ARCVIEW的集成。同時(shí)用戶(hù)可以遵循RPC規(guī)范開(kāi)發(fā)應(yīng)用模塊以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。ESRI提出的分布式計(jì)算環(huán)境（DistributedComputationEnvironment）也是基于A(yíng)PI的思想。

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

（5）最近發(fā)展起來(lái)的對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（ORDBMS）將空間數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)類(lèi)型直接集成進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，用戶(hù)可以在這種平臺(tái)上直接管理矢量空間數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)和普通關(guān)系數(shù)據(jù)，可以利用這種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的API開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

（6）OPENGIS組織采用COBRA標(biāo)準(zhǔn)，了其簡(jiǎn)單特征規(guī)范（SimpleFeaturesSpecification）1.0版本作為開(kāi)放地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這無(wú)疑是地理信息系統(tǒng)軟件向開(kāi)放和互操作發(fā)展的重要方向之一，但這種方式需要從底層重新開(kāi)發(fā)GIS軟件，在短期內(nèi)很難直接應(yīng)用于工程實(shí)踐。

在以上地理信息系統(tǒng)集成的各種形式中，都存在如下的問(wèn)題需要解決。

（1）地理信息采集和應(yīng)用的分布性特點(diǎn)決定了地理信息系統(tǒng)的分布性，地理信息系統(tǒng)集成需要一種分布式空間數(shù)據(jù)管理和分析模型的相互通訊機(jī)制。這種機(jī)制既可以適應(yīng)在目前比較成熟的基于數(shù)據(jù)文件交換形式（如（1）和（2）），又可以為以后基于A(yíng)PI（如（3）和（5））面向?qū)ο蟮牡乩硐到y(tǒng)集成（包括（4）—（6））提供發(fā)展余地。

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

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

基于以上的分析，本文提出了基于客戶(hù)/服務(wù)器機(jī)制的地理信息系統(tǒng)集成總體結(jié)構(gòu)，基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)和基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的模型集成平臺(tái)，以及在系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)、模型集成平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行可視化建模以輔助空間決策的方法和技術(shù)。

3基于客戶(hù)/服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)集成總體結(jié)構(gòu)

近年來(lái)，客戶(hù)/服務(wù)器（Client/Sever，C/S）體系結(jié)構(gòu)在分布式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。盡管這種模式至今還沒(méi)有一個(gè)完整的權(quán)威性定義，但人們對(duì)這個(gè)概念的基本看法是一致的。在C/S結(jié)構(gòu)下，一個(gè)或更多個(gè)客戶(hù)機(jī)和一個(gè)或更多個(gè)服務(wù)器，以及下層的硬件網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和支撐平臺(tái)進(jìn)程間通信系統(tǒng)，共同組成一個(gè)支持分布式計(jì)算、分析和表示的系統(tǒng)，在該模式下，應(yīng)用分為前端的客戶(hù)部分和后端的服務(wù)器部分?？蛻?hù)方發(fā)出請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)系統(tǒng)將請(qǐng)求的內(nèi)容傳到服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求完成預(yù)定的操作，然后把結(jié)果送回客戶(hù)。

地理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)引入客戶(hù)/服務(wù)器機(jī)制后，可以將地理信息系統(tǒng)集成定義為兩層C/S結(jié)構(gòu)（圖1）。前端用戶(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)、模型庫(kù)集成平臺(tái)、應(yīng)用模型構(gòu)成第1層C/S結(jié)構(gòu)，集成平臺(tái)和應(yīng)用模型與商業(yè)軟件構(gòu)成第2層C/S結(jié)構(gòu)?？蛻?hù)端負(fù)責(zé)引導(dǎo)用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)源、功能要求和模型選擇，以及有關(guān)輸入輸出選擇項(xiàng)，將這些信息提交模型集成平臺(tái)服務(wù)器和數(shù)據(jù)集成平臺(tái)服務(wù)器。模型集成平臺(tái)服務(wù)器負(fù)責(zé)在模型庫(kù)中檢索符合用戶(hù)功能要求的模型，并支持模型的組合和建立新的模型，然后將這些模型（包括模型庫(kù)中已有的和通過(guò)宏語(yǔ)言或API新建的）對(duì)數(shù)據(jù)的要求提交數(shù)據(jù)集成平臺(tái)服務(wù)器，其功能請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為RS服務(wù)器、GIS服務(wù)器、RDBMS服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)的基本操作并提交給這些服務(wù)器。數(shù)據(jù)集成平臺(tái)服務(wù)器、RS、GIS、RDBMS服務(wù)器操作結(jié)果將返回給模型集成平臺(tái)服務(wù)器，進(jìn)而返回給客戶(hù)端。

當(dāng)客戶(hù)端有特殊的顯示、制圖要求時(shí)，模型集成平臺(tái)服務(wù)器將負(fù)責(zé)根據(jù)用戶(hù)的要求調(diào)用其它服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)；如果客戶(hù)端要求將模型運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，模型集成平臺(tái)將向數(shù)據(jù)集成平臺(tái)服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，完成在數(shù)據(jù)庫(kù)中的注冊(cè)。數(shù)據(jù)集成平臺(tái)服務(wù)器除了接收模型集成平臺(tái)發(fā)出的請(qǐng)求外，還可以直接響應(yīng)按照時(shí)間、空間和屬性信息數(shù)據(jù)查詢(xún)的要求，在空間框架的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的融合，數(shù)據(jù)集成平臺(tái)的功能也是調(diào)用RS、GIS、RDBMS服務(wù)器的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。模型與數(shù)據(jù)庫(kù)之間、模型與模型之間即可以采用IMPORT/EXPORT的文件交換形式（如ARC/INFO的E00格式等），也為將來(lái)全部過(guò)渡到API的內(nèi)存交換形式（如DLL，OLE，ActiveX，COBRA等）提供可能。

這種設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)只考慮軟件的功能而不會(huì)過(guò)分依賴(lài)于具體的軟件平臺(tái)，因此系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)充性，無(wú)論采用商業(yè)軟件還是采用國(guó)產(chǎn)軟件，只要具有該項(xiàng)功能可以作為服務(wù)器，服務(wù)器軟件類(lèi)型的變化都不會(huì)影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于將來(lái)采用國(guó)產(chǎn)軟件和系統(tǒng)的升級(jí)換代。

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

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

1、地理信息系統(tǒng)內(nèi)涵

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

2、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的方式

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

3、地理信息系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

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

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

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

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

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

參考文獻(xiàn)：

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

篇3

關(guān)鍵詞：WebGIS；基本原理；實(shí)例研究；問(wèn)題研究；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU984.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0422（2012）06-0103-02

1 引言

二十世紀(jì)以來(lái)，面對(duì)呈指數(shù)增長(zhǎng)的各種海量信息，GIS作為地理空間信息處理手段，應(yīng)用日益廣泛且需求量巨大?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速普及更使GIS的發(fā)展發(fā)生了質(zhì)的變化， GIS也面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。Internet已成為GIS新的操作平臺(tái)，與Internet技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)融合后的WebGIS是GIS學(xué)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

宋關(guān)福[1]從用戶(hù)實(shí)用角度將WebGIS定義為：WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開(kāi)發(fā)的產(chǎn)物。簡(jiǎn)單地說(shuō)，所謂WebGIS是一個(gè)基于Internt/Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一種分布式計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，是利用萬(wàn)維網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)GIS 的改造和發(fā)展，它能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地理信息的動(dòng)態(tài)、共享、交互分析和查詢(xún)，Web分布式交互操作是WebGIS的重心。WebGIS的基本思想就是在互聯(lián)網(wǎng)上提供地理信息，為用戶(hù)提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢(xún)、制作專(zhuān)題地圖和分析的功能。

2 webgis基本原理

2.1信息實(shí)現(xiàn)技術(shù)

目前用來(lái)構(gòu)建WebGIS 系統(tǒng)的技術(shù)方法主要有: 通用網(wǎng)關(guān)接口法( Common Gateway Interface- CGI) 、服務(wù)器應(yīng)用程序接口法( Server API) 、插入軟件法( Plug- ins) 、ActiveX 構(gòu)件法和Java 編程法等，如表1所示。

2.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)包括以下幾點(diǎn)[2]：

① 由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)( RDBMS )管理屬性數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)，由空間數(shù)據(jù)管理軟件包進(jìn)行空間操作。地理空間數(shù)據(jù)文件和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間以指針或關(guān)鍵字建立聯(lián)系。

② 對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善，使其統(tǒng)一管理屬性數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)。

③ 在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中引入面向?qū)ο蠹夹g(shù)，建立對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(ORDB)或純對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)(OODB)，對(duì)象與底層表示分離，空間屬性與非空間屬性定位平等，實(shí)現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化管理。

2.3實(shí)現(xiàn)模型

目前基于 Internet/Intranet 的 WebGIS 應(yīng)用開(kāi)發(fā)模型一般是 C(客戶(hù)機(jī))/S(服務(wù)器)的結(jié)構(gòu)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 B(瀏覽器)/S(服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，體系結(jié)構(gòu)由最開(kāi)始的二層結(jié)構(gòu)發(fā)展到多層結(jié)構(gòu)。其實(shí)現(xiàn)模型，歸納起來(lái)主要有瘦客戶(hù)端/胖服務(wù)器模型、胖客戶(hù)端/瘦服務(wù)器模型、均衡客戶(hù)端/服務(wù)器模型三種[3]，其中均衡客戶(hù)端/服務(wù)器模型是目前最常用的模型。其原理、優(yōu)劣歸納如下表2所示。

3 案例研究——基于webGIS的土地利用總體規(guī)劃信息與管理系統(tǒng)

土地利用總體規(guī)劃的規(guī)劃成果（包括圖件、文本、說(shuō)明和表格）基本上都是以圖紙、文本的形式保存和管理，存在共享性差、利用效率低、形式單一、成果保存難度大等缺點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行土地利用規(guī)劃信息的，推進(jìn)土地利用規(guī)劃信息的全社會(huì)共享，提高規(guī)劃的開(kāi)放性和公眾參與性，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值[4]。土地利用總體規(guī)劃網(wǎng)上信息與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

4 問(wèn)題研究

WebGIS的發(fā)展拓展了GIS的應(yīng)用領(lǐng)域，但是從WebGIS的應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出，這項(xiàng)技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，仍面臨著一系列的技術(shù)瓶頸和挑戰(zhàn)：

1）地理空間信息的繼承、共享問(wèn)題[5]

在開(kāi)發(fā)新的GlS應(yīng)用的過(guò)程中，不可避免要使用舊的地理數(shù)據(jù)，還要使用其它GIS應(yīng)用程序生成或處理的地理數(shù)據(jù)。如何繼承性地使用這些數(shù)據(jù)對(duì)GIS互操作性提出要求。

2）缺乏豐富的空間信息表現(xiàn)手法[6]

傳統(tǒng)的WebGIS以HTML,ASP作為主要的空間信息表達(dá)語(yǔ)言，這類(lèi)語(yǔ)言因不能準(zhǔn)確地描述數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而難以表達(dá)多源、多語(yǔ)義、多尺度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上空間信息的查詢(xún)、整合和定位。

3）無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)

雖然目前微軟的DCOM , OMG的CORBA和SUN的RMI等中間件技術(shù)提供了強(qiáng)大的分布式計(jì)算的實(shí)現(xiàn)手段，但是它們有一個(gè)共同的缺陷，就是在實(shí)際應(yīng)用中屬于封閉式的網(wǎng)絡(luò)。這使它們無(wú)法擴(kuò)展到迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)上。這樣的系統(tǒng)往往十分脆弱，如果一端的執(zhí)行機(jī)制發(fā)生變化，那么另一端便會(huì)崩潰，使得WebGIS無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。

4）傳輸速率瓶頸和可視化

目前互聯(lián)網(wǎng)的帶寬還處于較低的水平，海量空間數(shù)據(jù)的傳輸和圖像圖形的表達(dá)成了WebGIS體系模型的技術(shù)瓶頸。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和硬件條件下，如何建立快速的響應(yīng)和傳輸機(jī)制，如何向用戶(hù)提供多樣化的、直觀(guān)易懂的圖形用戶(hù)界面，動(dòng)態(tài)地、客戶(hù)化地表現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)是目前WebGIS的一大難題。

5）分布式操作問(wèn)題

分布式工作包括空間信息的分布式獲取、存儲(chǔ)和處理、分布式查詢(xún)、分析和輸出[7]。在目前的技術(shù)條件下，分布式存儲(chǔ)和獲取空間信息已經(jīng)沒(méi)有多少問(wèn)題，但協(xié)同不同地區(qū)的計(jì)算機(jī)來(lái)處理、分析分布式數(shù)據(jù)還不能夠很好地實(shí)現(xiàn)。

6）數(shù)據(jù)的安全性問(wèn)題

Web-GIS的出現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和GIS數(shù)據(jù)共享的要求使GIS安全問(wèn)題變得更加突出。WebGIS安全問(wèn)題關(guān)心的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的WebGIS的系統(tǒng)、程序、數(shù)據(jù)等的安全[8]，其中數(shù)據(jù)的安全仍然是核心問(wèn)題。

5 WebGIS發(fā)展趨勢(shì)

GIS發(fā)展方向是高性能、低成本、開(kāi)放性、互操作性和靈活性[9]。隨著空間理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，WebGIS 從技術(shù)上將向著更具有互操作性和更加開(kāi)放化、網(wǎng)絡(luò)化、分布化、移動(dòng)化、可視化的方向發(fā)展；從應(yīng)用上將向著更高層次的數(shù)字地球、地球信息科學(xué)及大眾化的方向擴(kuò)展。其發(fā)展趨勢(shì)包括：

1）基于分布式計(jì)算的WebGIS

目前，分布式WebGIS應(yīng)用已從簡(jiǎn)單的在分布式Web瀏覽器上顯示地圖，發(fā)展到了基于互聯(lián)網(wǎng)的功能綜合，遠(yuǎn)程的用戶(hù)可以享受普通的GIS數(shù)據(jù)，并與其他用戶(hù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊?，F(xiàn)階段，發(fā)展分布式WebGIS應(yīng)用技術(shù)集中體現(xiàn)在用品、客戶(hù)機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊3個(gè)方面[10]。目前，國(guó)際、國(guó)內(nèi)都十分注重分布式WebGIS的發(fā)展，有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為GIS發(fā)展趨勢(shì)的核心是地理信息開(kāi)放的分布式計(jì)算[11]。

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

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

3）互操作和開(kāi)放式GIS的應(yīng)用

如何能使不同格式、不同代碼、不同標(biāo)準(zhǔn)體系的數(shù)據(jù)和不同比例尺、不同精度、不同時(shí)序的地理空間信息進(jìn)行互操作、共享，已成為WebGIS進(jìn)一步發(fā)展中急待解決的問(wèn)題?；ゲ僮鱃IS、開(kāi)放式GIS的出現(xiàn)和地理標(biāo)記語(yǔ)言(Geography Markup Language，GML)的應(yīng)用為解決這些難題提供了很好的方法，是未來(lái)WebGIS一個(gè)重要的發(fā)展方向[12]。

4）基于.NET平臺(tái)的WebGIS模式

NET是一個(gè)建立下一代互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是一種分布式運(yùn)算的框架。它以XML為基礎(chǔ)，以Web服務(wù)為核心，是生成、部署和運(yùn)行Web服務(wù)及應(yīng)用程序的平臺(tái)，解決了當(dāng)今軟件開(kāi)發(fā)中有關(guān)互操作、集成性、異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享等核心問(wèn)題。因此，基于Web Service的GIS系統(tǒng)有望在更高層次上解決目前WebGIS所面臨的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、共享、分布式、互操作及運(yùn)行瓶頸等諸多技術(shù)難題。

5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與WebGIS的結(jié)合

虛擬現(xiàn)實(shí)GIS(VRGIS)是目前GIS發(fā)展的一個(gè)前沿。虛擬GIS就是GIS與虛擬地理環(huán)境 (VR)技術(shù)的結(jié)合[13]。VRGIS 的關(guān)鍵技術(shù)是3D和4D的建模技術(shù)、數(shù)據(jù)模型的研究、海量數(shù)據(jù)的存貯和管理、三維顯示技術(shù)與可視化技術(shù)的集成、面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫(kù)研究及其與三維實(shí)時(shí)顯示技術(shù)的集成等。

6）WebGIS 的大眾化應(yīng)用——無(wú)線(xiàn)GIS

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、移動(dòng)定位技術(shù)和WebGIS的結(jié)合形成了移動(dòng)GIS和無(wú)線(xiàn)定位服務(wù)。它一方面可以使GIS用戶(hù)隨時(shí)方便雙向互動(dòng)地獲取網(wǎng)絡(luò)提供的各種地理信息服務(wù)，另一方面可以使地理信息隨時(shí)隨地地為任何人、任何事進(jìn)行服務(wù)。目前，無(wú)線(xiàn)GIS的關(guān)鍵技術(shù)是移動(dòng)存貯設(shè)備、實(shí)時(shí)性GPS和GSM集成等[14]。

7）基于網(wǎng)格計(jì)算的新一代WebGIS

網(wǎng)格計(jì)算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)把地理上分布的各種計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等集成在一起?；诰W(wǎng)格計(jì)算的GIS平臺(tái)，能夠分布式、協(xié)作化和智能化地處理地理信息，特別適合用于解決涉及大量空間分析的問(wèn)題，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空間信息的網(wǎng)格化[15]。

8）GIS 的更高層次——數(shù)字地球

數(shù)字地球是指以地球?yàn)閷?duì)象，以地理空間為主線(xiàn)，將信息組織起來(lái)以實(shí)現(xiàn)地球數(shù)字化或信息化的復(fù)雜系統(tǒng)。數(shù)字地球具有空間化、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化等特征，它為人類(lèi)提供了一種全新認(rèn)識(shí)地球的方式。

9）網(wǎng)絡(luò)三維可視化

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

6 結(jié)語(yǔ)

隨著信息社會(huì)的到來(lái)，WebGIS的應(yīng)用涉及軍事、教育、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，而且將滲透到城市建設(shè)和管理中的方方面面，未來(lái)其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)大。WebGIS為傳統(tǒng)的GIS發(fā)展提供新機(jī)遇，隨著技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)放、分布式、全球化、大眾化的WebGIS將會(huì)得到實(shí)現(xiàn)。

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篇4

[關(guān)鍵字]地質(zhì)災(zāi)害 地理信息系統(tǒng)

[中圖分類(lèi)號(hào)] P694 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-2-276-2

1 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的意義

①地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是制定防災(zāi)救災(zāi)和具體安排防災(zāi)減災(zāi)措施的基礎(chǔ)，是政府有關(guān)部門(mén)組織安排災(zāi)后救援和分派救援物資的依據(jù)；②我國(guó)地域遼闊，自然災(zāi)害種類(lèi)繁多，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局的調(diào)整具有參考價(jià)值，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展；③研究建立一套科學(xué)的災(zāi)害評(píng)估指標(biāo)體系、標(biāo)準(zhǔn)和模式，有利于防災(zāi)減災(zāi)和災(zāi)后重建的科學(xué)化，給政府和各級(jí)救災(zāi)部門(mén)、災(zāi)后恢復(fù)重建工作的正確決策和規(guī)劃提供科技支持，有利于政府和人民正確認(rèn)識(shí)災(zāi)害、了解災(zāi)情、提高災(zāi)害意識(shí)，從而推動(dòng)社會(huì)減災(zāi)事業(yè)的發(fā)展，構(gòu)建和諧社會(huì)。

2 方法和技術(shù)路線(xiàn)

2.1 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論體系研究

本研究首先搜集國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行歸納、整理、閱讀和總結(jié)，分析地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，分析地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究的發(fā)展趨勢(shì)與不足；探討基于GIS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論與方法；重點(diǎn)研究地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論體系，從災(zāi)害評(píng)估體系的建立、量化，危險(xiǎn)性評(píng)估建模、易損性分析，到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估建模方法，為本次研究提供理論依據(jù)。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)的研發(fā)

基于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論，建立以C#語(yǔ)言和基于A(yíng)icEngine為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估示范系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)利用RS技術(shù)獲取地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估所需數(shù)據(jù)、基于GIS技術(shù)獲取和管理數(shù)據(jù)的模塊，從地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與制圖的流程出發(fā)，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)處理、災(zāi)區(qū)孕災(zāi)環(huán)境專(zhuān)題信息提取、地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布專(zhuān)題信息提取和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估建模的模塊開(kāi)發(fā)，構(gòu)建以多源數(shù)據(jù)為核心的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)快速評(píng)估應(yīng)用示范系統(tǒng)。

2.3 示范應(yīng)用研究

以"4.14"，玉樹(shù)地震為例，對(duì)其誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估示范研究，主要包括：

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

（2）危險(xiǎn)性評(píng)估指標(biāo)提取與量化。包括災(zāi)區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件分析，評(píng)估指標(biāo)體系的建立、提取與量化。評(píng)估時(shí)，綜合考慮災(zāi)區(qū)地震、地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生過(guò)程、發(fā)育環(huán)境等因子，建立玉樹(shù)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估模型、評(píng)估指標(biāo)體系等。

（3）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)（Risk）可以表達(dá)為危險(xiǎn)性（Hazard）和易損性（Vulnerability）乘積。因此，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分三步進(jìn)行，首先是危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，確定可能發(fā)生災(zāi)害的概率，其次是易損性分析，進(jìn)行承災(zāi)體的識(shí)別與易損性評(píng)估，最后進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

3 地理信息系統(tǒng)分析

地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng) GIS）和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑為地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃研究提供了很好的平臺(tái)和技術(shù)支撐。由澳大利亞專(zhuān)家在Caims地區(qū)利用GIS技術(shù)對(duì)滑坡風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，把斜坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性、易損性、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為一體進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究，并討論了滑坡的危險(xiǎn)性、易損性和風(fēng)險(xiǎn)性三個(gè)定量指標(biāo)的確定方法，得出風(fēng)險(xiǎn)等于危險(xiǎn)性、易損性和受災(zāi)對(duì)象的乘積。這一成果代表了滑坡災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃制圖技術(shù)應(yīng)用的國(guó)際最新水平和發(fā)展方向。自80年代以來(lái)，GIS技術(shù)在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估預(yù)測(cè)研究中得到廣泛的應(yīng)用，基本形成了基于GIS技術(shù)和"多因素綜合預(yù)測(cè)法"進(jìn)行滑坡危險(xiǎn)性分區(qū)的研究理念，在方法論上，經(jīng)歷了從定性到定量模型，再發(fā)展到非線(xiàn)性學(xué)科相結(jié)合的過(guò)程，提出了各種針對(duì)不同地質(zhì)災(zāi)害研究的數(shù)學(xué)模型，諸如：多元回歸法、模糊綜合評(píng)判法、神經(jīng)網(wǎng)路、支持向量機(jī)等方法對(duì)滑坡產(chǎn)生的危險(xiǎn)性進(jìn)行了有益的研究。

基于GIS技術(shù)進(jìn)行的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃研究與地質(zhì)災(zāi)害的研究是分不開(kāi)的。國(guó)外對(duì)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃的研究始于上世紀(jì)中期，如：60年代末，美國(guó)專(zhuān)家在加里福利亞州，利用"滑坡敏感性預(yù)測(cè)方法"對(duì)該行政區(qū)的斜坡進(jìn)行危險(xiǎn)性分區(qū)研究（殷坤龍等，2000）。

我國(guó)將GIS應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的工作起步較晚，直到20世紀(jì)90年代中后期，隨著高等院校與科研院所將GIS技術(shù)全面引入滑坡區(qū)域評(píng)價(jià)〔沈芳等， 1999；許強(qiáng)等，2000；黃潤(rùn)秋等，2001），使得GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃研究方面得到推廣應(yīng)用。以GIS軟件為技術(shù)平臺(tái)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析法、信息量法、因子疊加法、層次分析法、模糊評(píng)判法、主成分分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等數(shù)學(xué)方法進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性、易損性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已成為地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃領(lǐng)域研究的發(fā)展方向之一。在基于Gls的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃研究中，選取一定的指標(biāo)，如災(zāi)害密度、災(zāi)害強(qiáng)度等進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃研究，或選取地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的基礎(chǔ)條件，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定各因素的權(quán)重值、層次分析法、專(zhuān)家評(píng)判結(jié)合GIS的空間疊置分析技術(shù)，即逆行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估，建立地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估（朱照宇，2001；張春山等，2003；王軼等，2004）。

篇5

關(guān)鍵詞：耕地重心；經(jīng)濟(jì)重心；幾何中心；重慶市

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2013） 09-0000-05

土地是最基本的自然資源，保持一定數(shù)量的耕地是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。中國(guó)是一個(gè)人多地少的發(fā)展中國(guó)家，不僅人均耕地遠(yuǎn)低于世界平均水平，而且隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，耕地大量流失在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將難以避免。中國(guó)耕地資源的稀缺性日益突出，已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素。近年來(lái)，一些學(xué)者對(duì)全國(guó)以及某些典型地區(qū)的耕地面積變化過(guò)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系做了研究并已取得不少進(jìn)展。

1 研究區(qū)概況

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

重慶市是一個(gè)典型的大城市帶大農(nóng)村的直轄市，區(qū)域內(nèi)部經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平極不平衡。耕地總量較少，人均占有量更少；陡坡耕地比重大，耕地質(zhì)量差，生產(chǎn)率低；耕地后備資源嚴(yán)重不足，生產(chǎn)潛力極為有限。隨著重慶政治經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展變化，重慶市耕地資源利用中存在一些問(wèn)題，一方面體現(xiàn)在耕地總量呈遞減趨勢(shì)，不同經(jīng)濟(jì)體中，耕地面積遞減速度有差異；另一方面，耕地質(zhì)量在不斷下降。重慶市在實(shí)現(xiàn)建設(shè)成為西部地區(qū)的重要增長(zhǎng)極、長(zhǎng)江上游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)中心、城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的直轄市，在西部地區(qū)率先實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的宏偉目標(biāo)時(shí)，將會(huì)給重慶的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境帶來(lái)深刻影響[2]。重慶社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使重慶市面臨著四大問(wèn)題：三峽庫(kù)區(qū)的建設(shè)，要求保護(hù)生態(tài)環(huán)境；經(jīng)濟(jì)地位的提升，城市化速度加快；非農(nóng)建設(shè)用地需求量的迅速增加；農(nóng)村經(jīng)濟(jì)要發(fā)展就需要進(jìn)行農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，而保護(hù)耕地安全又勢(shì)在必行，必須要嚴(yán)把關(guān)口。如何協(xié)調(diào)四者之間的關(guān)系，特別是耕地供求矛盾關(guān)系，是實(shí)現(xiàn)重慶市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展必須要關(guān)注的問(wèn)題[3]。耕地后備資源的區(qū)位條件與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系非常密切，因此，本文是對(duì)重慶市近十年的耕地資源重心和經(jīng)濟(jì)重心的演變及其對(duì)比分析。

2006年，重慶提出“一圈兩翼”發(fā)展戰(zhàn)略，即以主城為核心、以大約1小時(shí)通勤距離為半徑范圍的城市經(jīng)濟(jì)區(qū)（“一圈”），建設(shè)以萬(wàn)州為中心的三峽庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)群和以黔江為中心的渝東南城鎮(zhèn)群（“東北翼、東南翼”）。此政策的提出，是基于重慶的實(shí)際情況：重慶的主城區(qū)的發(fā)展帶動(dòng)周邊農(nóng)村發(fā)展的速度不夠，必須通過(guò)城市擴(kuò)張來(lái)擺脫貧困和提高競(jìng)爭(zhēng)力。由于重慶東西方向、南北方向的差異較大，因此，有必要對(duì)重慶內(nèi)部不同發(fā)展程度的經(jīng)濟(jì)體進(jìn)行更詳細(xì)的分析。本文對(duì)重慶分區(qū)域?qū)Ρ确治鲆彩腔诖苏邔?duì)重慶經(jīng)濟(jì)體的劃分。

2 研究的現(xiàn)狀、理論、方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用耕地?cái)?shù)量變化的研究顯示，耕地流失與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，并且由于處在不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)階段，相關(guān)關(guān)系存在不同的特點(diǎn)。而針對(duì)重慶市耕地面積變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)重慶耕地的減少與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有直接關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，重慶耕地面積、人均耕地面積均呈現(xiàn)不斷下降趨勢(shì)，但是耕地變化與GDP變化的同步率不穩(wěn)定[4]。

美國(guó)學(xué)者弗?沃爾克將“重心”方法引入到人口問(wèn)題研究中，用以分析美國(guó)西部開(kāi)發(fā)和陽(yáng)光地帶崛起所引起的美國(guó)人口分布變化情況[5]。20世紀(jì)70年代以后，我國(guó)學(xué)者也開(kāi)始嘗試運(yùn)用重心研究方法分析社會(huì)問(wèn)題，并且在研究經(jīng)濟(jì)重心、耕地重心、人口重心、就業(yè)重心、能源重心、消費(fèi)重心等等問(wèn)題時(shí)取得了很多的成果。在空間信息快速發(fā)展的年代，GIS技術(shù)的應(yīng)用無(wú)疑是解決空間統(tǒng)計(jì)、空間分析問(wèn)題最好的手段和工具[6]。但是將耕地重心與經(jīng)濟(jì)重心進(jìn)行空間上的相關(guān)分析卻很少有人涉及。

2.2 研究的理論

“重心”原本是物理學(xué)中的概念，是指物體內(nèi)各點(diǎn)所受重力產(chǎn)生合力的作用點(diǎn)。人流、物流和能量的分布無(wú)不在空間上展開(kāi)，各種物質(zhì)和能量在空間上聚散和遷移，便產(chǎn)生了某一時(shí)刻的重心問(wèn)題，重心的運(yùn)動(dòng)方向、速度和強(qiáng)度是表征某一物質(zhì)在空間上變化的最好指標(biāo)。各國(guó)學(xué)者把此概念的運(yùn)用延伸到經(jīng)濟(jì)、人口、就業(yè)、污染重心等等方面研究。當(dāng)某一空間現(xiàn)象的空間均值顯著區(qū)別于區(qū)域的幾何重心時(shí)，就指示了這一空間現(xiàn)象的不均衡分布，或者稱(chēng)為“重心偏離”。偏離方向指示了空間現(xiàn)象的“高密度”區(qū)域，偏離的距離則指示了均衡程度[7]。

“重心”運(yùn)用到經(jīng)濟(jì)學(xué)中時(shí)，是指在區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間里的某一點(diǎn)，在該點(diǎn)各個(gè)方向上的經(jīng)濟(jì)力量能夠維持均衡[8]。不過(guò)，對(duì)一個(gè)擁有若干個(gè)次一級(jí)行政區(qū)域的省、市來(lái)說(shuō)，計(jì)算經(jīng)濟(jì)重心通常更多地借用地理坐標(biāo)來(lái)表達(dá)空間上的距離概念。在對(duì)經(jīng)濟(jì)重心進(jìn)行計(jì)算時(shí)，基于對(duì)前人經(jīng)驗(yàn)的借鑒，耕地面積的變化對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在GDP和各產(chǎn)業(yè)值方面[9]，本文運(yùn)用的數(shù)據(jù)為重慶各個(gè)區(qū)縣年末人均GDP數(shù)量作為耕地經(jīng)濟(jì)重心計(jì)算的基礎(chǔ)指標(biāo)。

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

2.3 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

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

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

3 大重慶及三大經(jīng)濟(jì)體耕地重心、經(jīng)濟(jì)重心空間變化

3.1 大重慶耕地重心、經(jīng)濟(jì)重心空間變化

3.1.1 大重慶耕地重心空間變化

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

圖1 大重慶耕地重心

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

3.1.2 大重慶經(jīng)濟(jì)重心空間變化

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

圖2 大重慶人均GDP重心

Fig2.The Economic barycenter in Chongqing

3.1.3 大重慶耕地重心與經(jīng)濟(jì)重心空間變化關(guān)系

大重慶內(nèi)，耕地重心與人均GDP重心都位于重慶幾何重心的西南方向，耕地重心距離幾何重心41km，人均GDP重心距離幾何重心103km。比較兩幅圖的變化趨勢(shì)得出結(jié)果：（1）01-04年，耕地重心變化方向與人均GDP重心變化方向相反。在一定程度上說(shuō)明，此時(shí)東北方向的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是與耕地?cái)?shù)量的減少同步的。在SPSS軟件的支撐下分析重慶耕地面積和GDP之間呈現(xiàn)明顯的相關(guān)關(guān)系，Pearson的相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.886，也佐證重慶的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地之間相關(guān)性大。（2）05-10年耕地重心變化方向與人均GDP重心變化方向相同。在一定程度上說(shuō)明，此時(shí)，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)對(duì)土地的依賴(lài)性減小，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了升級(jí)，各個(gè)地區(qū)執(zhí)行退二進(jìn)三政策，進(jìn)行土地流轉(zhuǎn)，提高土地集約化使用，避免了土地浪費(fèi)，土地政策的執(zhí)行對(duì)耕地保護(hù)有一定的成效。

3.2 一圈耕地重心、經(jīng)濟(jì)重心空間變化

3.2.1 一圈耕地重心空間變化

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

圖3 一圈耕地重心

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

3.2.2 一圈經(jīng)濟(jì)重心空間變化

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

圖4 一圈人均GDP重心

Fig4.The Economic barycenter in the Circle

3.2.3 一圈耕地重心與經(jīng)濟(jì)重心空間變化關(guān)系

一圈內(nèi)耕地重心與經(jīng)濟(jì)重心都位于重慶幾何重心的西北方向，耕地重心距離幾何重心10.8km，人均GDP重心距離幾何重心6.5km。比較兩幅圖的變化趨勢(shì)得出結(jié)果：一圈內(nèi)主城內(nèi)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)穩(wěn)固，使人均GDP重心在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，但是，仍然有向東方向移動(dòng)的趨勢(shì)，這與一圈內(nèi)耕地重心的移動(dòng)方向西相反。重慶主城將第二產(chǎn)業(yè)向長(zhǎng)壽和涪陵（位于重慶一圈的東部）轉(zhuǎn)移，經(jīng)濟(jì)得到很快的發(fā)展，依賴(lài)土地程度比較嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與土地相關(guān)性強(qiáng)[10] ，SPSS軟件分析Pearson相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.886。

3.3 東北翼耕地重心、經(jīng)濟(jì)重心空間變化

3.3.1 東北翼耕地重心空間變化

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

圖5 東北翼耕地重心

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

3.3.2 東北翼經(jīng)濟(jì)重心空間變化

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

圖6 東北翼人均GDP重心

Fig6.The Economic barycenter in the Northeast wing

3.3.3 東北翼耕地重心與經(jīng)濟(jì)重心空間變化關(guān)系

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

3.4 東南翼耕地重心、經(jīng)濟(jì)重心空間變化

3.4.1 東南翼耕地重心空間變化

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

圖7 東南翼耕地重心

Fig7.The Economic barycenter in the South East wing

3.4.2 東南翼經(jīng)濟(jì)重心空間變化

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

圖8 東南翼人均GDP重心

Fig8.The Economic barycenter in the South East wing

3.4.3 東南翼耕地重心與經(jīng)濟(jì)重心空間變化關(guān)系

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

3.5 三個(gè)經(jīng)濟(jì)體耕地重心、經(jīng)濟(jì)重心空間變化的相互關(guān)系分析

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

東南翼是三個(gè)經(jīng)濟(jì)體中唯一耕地重心和人均GDP重心處于幾何重心兩側(cè)的區(qū)域。并且，兩個(gè)重心都有向幾何重心移動(dòng)的趨勢(shì)，從側(cè)面可以分析出，在一定程度上，東南翼的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與土地的掛鉤較強(qiáng)，相關(guān)性大[11]，SPSS軟件分析Pearson相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.865。

以重慶2010年耕地?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用ArcMap中Symbology中Quantities工具制圖，依據(jù)各個(gè)區(qū)縣的耕地?cái)?shù)量分成五個(gè)級(jí)別，耕地資源最多的為第一級(jí)，資源最少的為第五級(jí)，中間按照各個(gè)樣本間的密集程度劃分出三個(gè)級(jí)別，得到重慶2010年耕地?cái)?shù)量分級(jí)圖9。從圖中可以看出：（1）一圈經(jīng)濟(jì)體的耕地資源呈圈層結(jié)構(gòu)分布，中間圈層是主城區(qū)，耕地資源貧瘠，中間圈層向外，耕地?cái)?shù)量逐漸增多，一圈經(jīng)濟(jì)體的外圈層耕地資源比主城要豐富。（2）東北翼經(jīng)濟(jì)體開(kāi)縣、萬(wàn)州的耕地資源豐富，耕地現(xiàn)有量是最高級(jí)別；西南方向的梁平、忠縣、墊江、豐都和東面的云陽(yáng)、豐都耕地資源較豐富；處于第二級(jí)別；最北邊的城口，最東面的巫溪、巫山耕地資源相對(duì)較少，分別是第四和第五級(jí)別。（3）東南翼的彭水、酉陽(yáng)耕地資源較豐富，處于第一級(jí)別；而石柱、武隆、黔江、秀山耕地資源則較少，處于第三級(jí)別。目前東北翼和東南翼的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地的依賴(lài)性較強(qiáng)，在合理利用時(shí)要注意對(duì)耕地質(zhì)量好的地區(qū)進(jìn)行耕地的保護(hù)，保證糧食安全。

圖9 重慶2010年耕地?cái)?shù)量分級(jí)圖

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

4 結(jié)論

重慶整體來(lái)說(shuō)，耕地和經(jīng)濟(jì)在各個(gè)區(qū)域發(fā)展不平衡，但在不同的經(jīng)濟(jì)體，由于先天的條件不同，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)階段不同，不平衡的程度不同，重心分布的特點(diǎn)也不同。但是，卻都存在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，伴隨耕地減少的情況。目前我國(guó)處于經(jīng)濟(jì)中等發(fā)達(dá)高增長(zhǎng)型，代價(jià)性的耕地減少在發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)起飛階段具有一定的普遍性，在這一階段，耕地面積的減少對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有一定的積極意義。但是也反映出目前發(fā)展階段對(duì)土地的節(jié)約集約利用程度不夠，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不夠完善。為了實(shí)現(xiàn)重慶全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城市帶動(dòng)農(nóng)村，在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)移第二產(chǎn)業(yè)時(shí)，需要注意對(duì)當(dāng)?shù)馗厣鷳B(tài)資源的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

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

參考文獻(xiàn)：

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篇6

隨著科學(xué)的發(fā)展，信息技術(shù)在教育業(yè)中起到的作用越來(lái)越大。在學(xué)校教學(xué)中，應(yīng)用信息技術(shù)不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且在提高教師的教學(xué)效率和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量上起到了很大的積極作用。就信息技術(shù)和高中地理教學(xué)的整合做了淺顯的研究以供教學(xué)工作者參考。

［關(guān)鍵詞］

信息技術(shù)；高中地理；整合模式

一、信息技術(shù)在高中地理教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀

信息技術(shù)為傳統(tǒng)的教學(xué)模式注入了新的血液，在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性方面做出了很大的貢獻(xiàn)，但是也逐漸顯現(xiàn)出了很多過(guò)度應(yīng)用信息技術(shù)或是過(guò)度排斥信息技術(shù)的教學(xué)現(xiàn)象。過(guò)度的應(yīng)用體現(xiàn)在教師在課堂上僅僅用PPT進(jìn)行講課，完全摒棄了板書(shū)這一重要的教學(xué)方式。過(guò)度的排斥則是有多媒體的條件卻不加以應(yīng)用，仍固執(zhí)于板書(shū)教學(xué)。信息技術(shù)與高中地理教學(xué)中的不合理整合成為教學(xué)中逐漸凸顯的問(wèn)題。

二、信息技術(shù)在高中地理教學(xué)中應(yīng)用的可行性

高中生大多數(shù)的時(shí)間都是用在學(xué)習(xí)上，其活動(dòng)范圍在學(xué)業(yè)的壓力下變得越來(lái)越小。教師在講地理課程時(shí)，通過(guò)應(yīng)用信息技術(shù)，將書(shū)面上晦澀的文字活化起來(lái)，地理知識(shí)由平面變得立體，學(xué)生不僅可以從中有直觀(guān)的感受，也可以鍛煉學(xué)習(xí)能力。

三、將信息技術(shù)與高中地理教學(xué)整合的建議

1．將信息技術(shù)中的音、像融入課堂，激發(fā)學(xué)生興趣

地理作為一門(mén)將政治、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事、天文等多領(lǐng)域文化綜合到一起的學(xué)科，在授課時(shí)單純用籠統(tǒng)的語(yǔ)言與文字很難讓學(xué)生產(chǎn)生深入的了解與學(xué)習(xí)。例如在學(xué)習(xí)《地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)》的時(shí)候，僅僅將地球公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的平面圖展示給大家，這與將地球如何公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的視頻展示給大家相比，動(dòng)態(tài)的畫(huà)面更容易吸引學(xué)生的注意力。從心理學(xué)中我們得知，動(dòng)的物體比靜的物體更容易吸引人的注意力。所以，教師在授課時(shí)，通過(guò)對(duì)多媒體的應(yīng)用可以將鋪在平面上的地理知識(shí)“動(dòng)”起來(lái)。為了讓書(shū)本上的知識(shí)“動(dòng)”起來(lái)，在高中地理教學(xué)課堂上，教師可以給學(xué)生放包含著地理知識(shí)的音樂(lè)，通過(guò)音樂(lè)來(lái)吸引學(xué)生的注意力，通過(guò)歌曲進(jìn)行知識(shí)的回顧與串講。例如《長(zhǎng)江之歌》：“你從雪山走來(lái)，春潮是你的風(fēng)采，你向東海奔去，驚濤是你的氣概……”教師可以先提問(wèn)以了解學(xué)生分析題干與對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，在對(duì)歌中包含的知識(shí)點(diǎn)講解后，再基于當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。在《長(zhǎng)江之歌》的前兩句歌詞中我們得到的地理知識(shí)點(diǎn)有：長(zhǎng)江的發(fā)源地是哪里？為何長(zhǎng)江是奔向東海的？長(zhǎng)江沿線(xiàn)上的水電站有哪些？等等。教師在講四季更替和五帶劃分的時(shí)候，也可以通過(guò)視頻的視覺(jué)吸引進(jìn)行加深印象型教學(xué)，通過(guò)展示五帶中的奇特動(dòng)植物來(lái)引導(dǎo)學(xué)生加深對(duì)五帶劃分的掌握。

2．多媒體與板書(shū)結(jié)合運(yùn)用，使知識(shí)講解層次分明課堂上單純地運(yùn)用

PPT進(jìn)行授課與傳統(tǒng)的只用板書(shū)進(jìn)行教學(xué)是沒(méi)有大區(qū)別的，這將失去信息技術(shù)作為教學(xué)輔助手段的特點(diǎn)。這就需要教師在課堂授課中，在允許減少工作量的前提下，將多媒體教學(xué)與黑板的書(shū)面板書(shū)相結(jié)合。作為了解的內(nèi)容，教師可以通過(guò)PPT的演示向?qū)W生做簡(jiǎn)單語(yǔ)言講解即可；但是重要的地理知識(shí)，就需要教師不僅在PPT中做重點(diǎn)表示，還要在黑板上將這些知識(shí)羅列出來(lái)。在講解氣壓章節(jié)時(shí)，可能電子圖示比教師自己手畫(huà)的圖示更直觀(guān)，這就需要教師通過(guò)運(yùn)用PPT進(jìn)行電子圖示展示。信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中最終起到的還是輔助教學(xué)的作用，這不能代替教師的講授與強(qiáng)調(diào)。不完全拋開(kāi)多媒體教學(xué)，也不完全拋開(kāi)書(shū)面板書(shū)，人、機(jī)兩者的整合與交互在高中教學(xué)中產(chǎn)生很大的好的影響。

3．建立地理專(zhuān)題“課上授業(yè)，課下解惑”學(xué)習(xí)網(wǎng)站

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，各大學(xué)校開(kāi)始重視建設(shè)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，而且很多學(xué)生也會(huì)在課余時(shí)間到網(wǎng)絡(luò)上搜索自己所需要的學(xué)習(xí)資料。高中學(xué)校為提高地理教學(xué)質(zhì)量，可以信息技術(shù)作為知識(shí)的橋梁，在自己的網(wǎng)站上開(kāi)設(shè)高中地理教學(xué)與學(xué)習(xí)模塊。作為專(zhuān)題性模塊，學(xué)校可以將教師的教課視頻與課堂中應(yīng)用的教學(xué)資料、教案一并投放到該網(wǎng)站模塊中。試聽(tīng)與書(shū)面學(xué)習(xí)資料對(duì)應(yīng)投放，可以讓在課堂上沒(méi)有聽(tīng)明白的學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)行自主性的重新學(xué)習(xí)，也可以讓學(xué)會(huì)了的學(xué)生有復(fù)習(xí)與預(yù)習(xí)的學(xué)習(xí)渠道。網(wǎng)站中也需設(shè)有對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)交流區(qū)，為學(xué)生提供分享與提問(wèn)的平臺(tái)。教師可以通過(guò)互動(dòng)平臺(tái)看到學(xué)生在學(xué)習(xí)地理時(shí)的疑惑之處，對(duì)于單個(gè)的疑問(wèn)可以在平臺(tái)上解答，對(duì)于對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)有很多人不懂的地方，就拿到課堂上統(tǒng)一講解，在師生線(xiàn)上、線(xiàn)下的互動(dòng)中將高中地理知識(shí)教透與學(xué)透。

篇7

[關(guān)鍵詞]地理信息系統(tǒng)(GIS)面向?qū)ο驧apX組件技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào):TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1110080-02

一、地理信息系統(tǒng)概念

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,簡(jiǎn)稱(chēng)為GIS),是由計(jì)算機(jī)軟硬件和不同方法組成的能夠?qū)Ａ康目臻g信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、分析、更新和顯示的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它是由地圖制圖學(xué)、地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、遙感學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的邊緣性學(xué)科。

作為一種主要處理地理空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng),地理信息系統(tǒng)(GIS)除了具有普通數(shù)據(jù)庫(kù)(CDBS)的研究?jī)?nèi)容外,主要還包括關(guān)于空間數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、檢索以及空間運(yùn)算、空間分析等方面的研究?jī)?nèi)容。與傳統(tǒng)意義上的信息系統(tǒng)相比,地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于:它不僅能夠存儲(chǔ)、分析和表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中的各類(lèi)對(duì)象的屬性信息,而且能處理、表達(dá)事物之間地理空間分布狀況的空間關(guān)系,從空間和屬性?xún)蓚€(gè)方面對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行綜合、分析、管理,以方便地獲取信息,滿(mǎn)足應(yīng)用和研究的需要,并將結(jié)果以圖形或數(shù)字等多種手段直觀(guān)的表達(dá)出來(lái)。

可見(jiàn),地理信息系統(tǒng)以其混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的地理空間分析功能而獨(dú)樹(shù)一幟,可以將地理信息系統(tǒng)理解為:GIS=CAD+DATABASE+SPATIAL OPEA

TION。

二、控件MapX簡(jiǎn)介

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

1.MapInfo格式地圖的顯示;

2.對(duì)地圖的隨意瀏覽功能;

3.專(zhuān)題地圖制作;

4.數(shù)據(jù)綁定;

5.圖層控制;

7.簡(jiǎn)單的地理數(shù)據(jù)、屬性查詢(xún);

8.支持柵格地圖圖像;

9.自動(dòng)和動(dòng)態(tài)注釋;

10.提供強(qiáng)大的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

三、校園地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”是近幾年來(lái)地球空間信息科學(xué)研究的熱境。隨著世界各國(guó)校園信息化建設(shè)的發(fā)展,“數(shù)字校園”的概念也相應(yīng)出現(xiàn)。從廣義上講,數(shù)字校園是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),利用先進(jìn)的信息化手段和工具,實(shí)現(xiàn)從環(huán)境(包括設(shè)備、教室等)、資源(如圖書(shū)、講義、課件、信息等)、到活動(dòng)(包括教學(xué)、管理、服務(wù)、辦公等)的全部數(shù)字化。在傳統(tǒng)校園的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)數(shù)字空間以拓展現(xiàn)實(shí)校園的時(shí)間和空間維度,從而提升傳統(tǒng)校園管理的效率,擴(kuò)展傳統(tǒng)校園管理的功能,最終實(shí)現(xiàn)教育過(guò)程的全面信息化。達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量、科研和管理水平的目的。

隨著信息可視化(Information Visualization)技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了另一種數(shù)字校園的理念,即在現(xiàn)實(shí)校園的基礎(chǔ)上構(gòu)建可視化的虛擬校園。這是一種基于地理坐標(biāo)系建立的關(guān)于校園的空間信息模型,通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)實(shí)校園的各種信息收集、整理、歸納、存儲(chǔ)、分析和優(yōu)化,進(jìn)而對(duì)校園的各種資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)環(huán)境、教學(xué)環(huán)境等方面的實(shí)體和現(xiàn)象進(jìn)行模擬、仿真、表現(xiàn)、分析和深入認(rèn)識(shí)網(wǎng)?，F(xiàn)在許多高等院校都建立了自己的校園地理信息系統(tǒng),將GIS技術(shù)與傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)相結(jié)合,利用GIS提供的空間管理和空間分析功能去解決常規(guī)管理方法難以解決的許多問(wèn)題。但是建設(shè)數(shù)字校園是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的工程,它一方面需要學(xué)校內(nèi)部多方面相互配合,理順學(xué)校的內(nèi)部管理機(jī)制;另一方面,建設(shè)過(guò)程應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃、分期進(jìn)行。因此,校園地理信息系統(tǒng)應(yīng)該首先規(guī)劃出分類(lèi)管理模塊和功能模塊,然后逐一實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的功能,同時(shí)還要考慮各個(gè)模塊間的相互關(guān)系和信息交互,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理。目前,國(guó)內(nèi)許多高等學(xué)校已經(jīng)建成或在建各種類(lèi)型、復(fù)雜程度不一的基于GIS技術(shù)的校園信息系統(tǒng),如清華大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、中科院研究生院、成都理工大學(xué)等。

四、校園地理信息系統(tǒng)研究的目的和意義

高等院校作為積極推廣、使用高新技術(shù)的集中地,理應(yīng)要求學(xué)校管理者掌握的信息現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng),內(nèi)容豐富準(zhǔn)確,而且能進(jìn)行快速查尋和綜合分析,為學(xué)校的發(fā)展預(yù)測(cè)、規(guī)劃決策以及科學(xué)管理提供可靠的依據(jù)。有鑒于此,開(kāi)發(fā)基于GIS技術(shù)的校園管理信息系統(tǒng)是很有必要的。

校園地理信息系統(tǒng)(CGIS)的建立和應(yīng)用,可從根本上改變目前無(wú)序的人工管理狀態(tài),節(jié)省大量的人力、物力;為管理、設(shè)計(jì)、決策快速準(zhǔn)確地提供各種所需的圖、文、聲、像并茂的資料。將CGIS應(yīng)用于學(xué)校后勤管理部門(mén),可以提高學(xué)校后勤管理的水平;將CGIS搭乘上校園網(wǎng)絡(luò)的快車(chē),可以提高管理和決策的透明度,同時(shí)也將擴(kuò)大CGIS的應(yīng)用范圍;將CGIS應(yīng)用校務(wù)管理部門(mén),可以有效的提高校務(wù)管理水平。

基于GIS的校園管理信息系統(tǒng)以電子地圖的形式為平臺(tái),將學(xué)校的各種信息直觀(guān)、形象地展現(xiàn)在人們的面前,可以為用戶(hù)提供各種校園信息的雙向查詢(xún)、檢索和必要的空間分析、統(tǒng)計(jì)操作以及按不同用戶(hù)要求輸出地圖、平面圖、專(zhuān)題圖或統(tǒng)計(jì)表、分析圖、文字說(shuō)明等。高校校園地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究,是適應(yīng)當(dāng)前信息社會(huì)中對(duì)高校信息化管理的要求,也是建設(shè)“數(shù)字校園”,“校園辦公自動(dòng)化”的初期工作。

建立校園地理信息系統(tǒng)的意義歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面:

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

2.有利于校園各種建筑物的有序化管理?？煽焖佟?zhǔn)確地進(jìn)行各類(lèi)建筑物的檢索查詢(xún)和定位,為管理和設(shè)計(jì)規(guī)劃提供準(zhǔn)確而詳細(xì)的數(shù)據(jù),這種檢索和查詢(xún)是雙向的,既可以根據(jù)圖形查屬性,又可以根據(jù)屬性顯示相應(yīng)的圖形。

3.有利于學(xué)生信息的有序化管理。將學(xué)生檔案信息與地理信息相結(jié)合,可快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行學(xué)生信息的檢索查詢(xún)和定位。

4.有利于校園資源的更加經(jīng)濟(jì)有效的利用。如將校園的地理位置信息與學(xué)生的選課信息相結(jié)合,可以進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析和空間分析,實(shí)現(xiàn)教室資源的優(yōu)化配置。

5.有利于建筑物、管網(wǎng)信息的維護(hù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和更新,從而提高管理水平。

6.由于使用了計(jì)算機(jī)管理,使管理信息便于傳輸,適合一家建設(shè),多家共享。使用網(wǎng)絡(luò)分析工具來(lái)優(yōu)化資源調(diào)配,作各種應(yīng)急處理,提高了決策的科學(xué)性。

7.在校園地理信息系統(tǒng)的建設(shè)方面做進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)與研究?？梢詾槌鞘袛?shù)字化做一些基礎(chǔ)牲及實(shí)驗(yàn)性的工作。

五、校園地理信息系統(tǒng)研究的主要功能

校園地理信息系統(tǒng)將校園內(nèi)的圖形、屬性結(jié)合在一起,加以空間分析功能,在可視環(huán)境下解決與校園空間信息有關(guān)的信息查詢(xún)、信息、空間規(guī)劃、信息管理等實(shí)際問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō),校園地理信息系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能:

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

2.查詢(xún)功能。利用屬性表的相關(guān)屬性(如房屋名稱(chēng)、建筑面積、使用面積、主要用途等)對(duì)圖上校園實(shí)體進(jìn)行查詢(xún)(由表查圖);利用信息工具查詢(xún)路線(xiàn)距離、區(qū)域面積等基本幾何信息;同時(shí)可直接查詢(xún)圖上對(duì)象的相關(guān)屬性(由圖查表)。

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

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

5.加入多媒體屬性,使用戶(hù)可以通過(guò)圖象、聲音、文本、影象等各種多媒體來(lái)更清楚、全面地了解地圖上地形、地物的地理位置及相互關(guān)系。對(duì)多媒體屬性可進(jìn)行制作、編輯、查詢(xún)顯示、維護(hù)等操作。

6.實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)分析和最短路徑查詢(xún)等空間分析功能。為校園的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供一定的輔助分析功能。

數(shù)字校園是建設(shè)信息化高校管理的必然趨勢(shì),引入GIS技術(shù)的數(shù)字校園系統(tǒng)將成為校園新的信息源。它的特點(diǎn)就在于將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于校園,將校園基礎(chǔ)信息與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合。它可以將校園內(nèi)的平面圖、圖形、多媒體信息(如圖像、聲音、文本等)和屬性資料有機(jī)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行綜合管理。通過(guò)系統(tǒng)可對(duì)校園內(nèi)地理信息的各種要素進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)和分析,也可以在屏幕上進(jìn)行不同格式的地圖輸出。

總之,實(shí)現(xiàn)校園的全面數(shù)字化是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的工程,它一方面需要學(xué)校內(nèi)部多方面相互配合,理順學(xué)校的內(nèi)部管理機(jī)制;另一方面,建設(shè)過(guò)程應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃、分期進(jìn)行。因此,校園地理信息系統(tǒng)應(yīng)該首先規(guī)劃出分類(lèi)管理模塊和功能模塊,然后逐一實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的功能,同時(shí)還要考慮各個(gè)模塊間的相互關(guān)系和信息交互,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理。在這方面更深入的理論和實(shí)踐研究,地理信息系統(tǒng)工作者可謂任重而道遠(yuǎn)!

參考文獻(xiàn):

[1]龔健雅,地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ),北京:科學(xué)出版社,2003.

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[3]齊銳、屈韶琳、陽(yáng)琳,用MapX開(kāi)發(fā)地理信息系統(tǒng),北京:清華大學(xué)出版社,2003.

篇8

關(guān)鍵詞：地理信息數(shù)據(jù)；發(fā)展方向

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,對(duì)基礎(chǔ)地理信息現(xiàn)勢(shì)性等的要求會(huì)越來(lái)越高,基礎(chǔ)地理信息的更新方法還需與時(shí)俱進(jìn),持續(xù)加強(qiáng)和完善?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)是涉及國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性信息資源,基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的生命力在于其數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性和準(zhǔn)確性。因此,如何提高數(shù)據(jù)庫(kù)的更新效率成為測(cè)繪行政主管部門(mén)工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

一 城市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)信息更新的內(nèi)容

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

二 地理信息數(shù)據(jù)更新方式

根據(jù)城市基礎(chǔ)測(cè)繪外業(yè)修測(cè)工作開(kāi)展的特點(diǎn),對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)更新一般存有在三種方式:測(cè)區(qū)級(jí)更新、圖幅級(jí)更新以及要素級(jí)更新。測(cè)區(qū)級(jí)更新適用于某一塊區(qū)域因經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展迅速導(dǎo)致地物地貌變化較大,無(wú)法采用局部個(gè)別要素更新解決數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性問(wèn)題時(shí),可對(duì)該地區(qū)進(jìn)行全面重測(cè),并使用更新后的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中同區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行整體性替換。與前兩種方式相比較而言, 要素級(jí)更新更新數(shù)據(jù)量少,但更新速度較快。

三 地理信息數(shù)據(jù)維護(hù)體系

城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分類(lèi)與編碼、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分層、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)管理等。以保證基礎(chǔ)地理信息的現(xiàn)勢(shì)性，以確保規(guī)劃設(shè)計(jì)及后續(xù)其它專(zhuān)業(yè)能夠適時(shí)使用地理空間數(shù)據(jù)。

測(cè)繪部門(mén)將修測(cè)數(shù)據(jù)加工整理后,可以通過(guò)兩種方法更新基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)①:基于版本的更新,即以不同時(shí)間的整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)為版本,更新時(shí)以新的版本取代舊的版本。②基于基態(tài)修正的數(shù)據(jù)更新,通過(guò)檢測(cè)、識(shí)別發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化部分,并對(duì)變化部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新,該方法適用于有嚴(yán)格的時(shí)態(tài)表達(dá)且變化頻繁的數(shù)據(jù), 如地籍?dāng)?shù)據(jù)等。無(wú)論采用哪種更新方式,當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí),一旦遇到突發(fā)事件導(dǎo)致更新工作中斷,若沒(méi)有相應(yīng)措施就會(huì)導(dǎo)致大量的時(shí)間和人力資源浪費(fèi)在重復(fù)勞動(dòng)中。

四 我國(guó)基礎(chǔ)地理信息更新服務(wù)所面臨的問(wèn)題

目前我國(guó)基礎(chǔ)地理信息的更新服務(wù)方式仍以批量式更新為主，即把更新后的新版數(shù)據(jù)全部提供用戶(hù)，然后用戶(hù)根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的更新操作。根據(jù)我國(guó)已建成的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)，并結(jié)合筆者對(duì)1:25萬(wàn)地形數(shù)據(jù)庫(kù)和水利部在其基礎(chǔ)上建成的水文數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)研結(jié)果分析，目前我國(guó)批量式更服務(wù)方式所面臨的問(wèn)題主要包括：

1. 要素標(biāo)識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

為簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的更新過(guò)程，MasterMap?數(shù)據(jù)集通過(guò)要素唯一標(biāo)識(shí)符（TOID）來(lái)跟蹤哪些要素發(fā)生了變化。我國(guó)雖然已經(jīng)建立了多種地理信息分類(lèi)與代碼標(biāo)準(zhǔn)（如國(guó)土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類(lèi)與編碼，中華人民共和國(guó)行政區(qū)劃代碼，全國(guó)河流名稱(chēng)代碼等），但在建立國(guó)家基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，仍然存在不用標(biāo)準(zhǔn)，代碼分配不全，的現(xiàn)象。同時(shí)由于應(yīng)用目的、標(biāo)準(zhǔn)體系、編碼規(guī)則的不同，各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的要素ID往往不能相互兼容。如1:25萬(wàn)地形數(shù)據(jù)中的河流代碼采用《全國(guó)河流名稱(chēng)代碼》（送審稿）標(biāo)準(zhǔn)，而水文數(shù)據(jù)庫(kù)中則采用《中華人們共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 中國(guó)河流名稱(chēng)代碼 SL249－1999》。在難以維護(hù)公共ID 的情況下，可采用計(jì)算要素幾何屬性的方法以保證要素間的相互匹配。

2. 語(yǔ)義差異問(wèn)題

目前大多數(shù)用戶(hù)是在對(duì)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理后才建立自己的應(yīng)用型或?qū)ｎ}型系統(tǒng)的。該過(guò)程的實(shí)施導(dǎo)致主數(shù)據(jù)庫(kù)和客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)之間在語(yǔ)法、語(yǔ)義、結(jié)構(gòu)等方面的差異和不一致性，其中語(yǔ)義沖突又可以在模式（Schema）和數(shù)據(jù)（Data）兩個(gè)層次上分別劃分為六種類(lèi)型。具體地講，在1:25 萬(wàn)地形數(shù)據(jù)庫(kù)和水文數(shù)據(jù)庫(kù)之間主要存在表達(dá)沖突，分段沖突等數(shù)據(jù)層次上的語(yǔ)義沖突。

①表達(dá)沖突：當(dāng)同一要素在數(shù)據(jù)庫(kù)中具有不同的表達(dá)形式時(shí)將產(chǎn)生表達(dá)沖突，如25萬(wàn)地形數(shù)據(jù)庫(kù)中一條河流表示為一個(gè)狹長(zhǎng)的面，而在水文數(shù)據(jù)庫(kù)中則可能將其表示為一條線(xiàn)。

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

在存在以上差異的情況下，客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)更新過(guò)程中需要設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的模式匹配算法，以發(fā)現(xiàn)主/客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)之間語(yǔ)義相關(guān)的模式元素（關(guān)系，屬性等）并建立相互之間的映射關(guān)系，然后利用OCG（OpenGIS Consortium）提出的“語(yǔ)義轉(zhuǎn)換”方法，將主數(shù)據(jù)庫(kù)背景下的屬性值轉(zhuǎn)換到客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)背景下，并根據(jù)新的屬性值對(duì)客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新操作。

3. 變化發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

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

五 結(jié)語(yǔ)

篇9

關(guān)鍵詞：地理信息公共服務(wù)平臺(tái)；Web Service；SOA；GIS

中圖分類(lèi)號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、引言

城市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)是以滿(mǎn)足政府各部門(mén)、企事業(yè)單位和社會(huì)公眾的地理信息需求為導(dǎo)向，以基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)為空間定位基礎(chǔ)，整合市（縣）范圍內(nèi)各類(lèi)地理空間信息資源，建成以框架數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的分布式地理空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)體系、地理信息公共服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)體系和軟件體系，完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全支撐體系建設(shè)，建立與各部門(mén)的相互連通，形成支持跨部門(mén)、跨行業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)共享機(jī)制[1-2]。以平臺(tái)為依托，利用市（縣）權(quán)威的、統(tǒng)一的、現(xiàn)勢(shì)的地理信息數(shù)據(jù)，為政府、企業(yè)、公眾提供一站式的地理信息綜合服務(wù)，滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化的地理信息需求，提高電子政務(wù)和信息化水平，從而在橫向上實(shí)現(xiàn)政府部門(mén)之間，縱向上實(shí)現(xiàn)省、市、縣地理信息資源的互聯(lián)互通，為政府宏觀(guān)決策、應(yīng)急管理、社會(huì)公益服務(wù)提供在線(xiàn)地理信息服務(wù)，全面推進(jìn)數(shù)字城市的建設(shè)。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)已有諸多研究。然而，地理信息公共服務(wù)平臺(tái)所應(yīng)用的數(shù)據(jù)量非常龐大，涉及的部門(mén)也較多，如何有效地組織管理這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各部門(mén)的相互連通，是地理信息公共服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建所面臨的一大難題。Web Service、SOA等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展，可以很好地解決這一難題。

2、平臺(tái)架構(gòu)

2.1 總體架構(gòu)

平臺(tái)建設(shè)以信息化基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，以地理信息資源為基礎(chǔ)，綜合采用Web Service技術(shù)，包括AJAX技術(shù)、OGC規(guī)范和SOA技術(shù)，采用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)，將多源、多尺度、多類(lèi)型的地理信息資源有機(jī)地組織起來(lái)，實(shí)現(xiàn)海量信息的高效管理與持續(xù)更新，并在信息共享機(jī)制和政策法規(guī)框架下，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)地理信息便捷、高效、安全的共享服務(wù)。

根據(jù)測(cè)繪數(shù)據(jù)分級(jí)建設(shè)與管理的特點(diǎn)，共服務(wù)平臺(tái)采用分級(jí)建設(shè)的方式，為用戶(hù)提供分布式、多層次的地理信息共享服務(wù)。平臺(tái)面向地市和縣市，縱向上市（縣）平臺(tái)是國(guó)家、省公共服務(wù)平臺(tái)的子節(jié)點(diǎn)，市（縣）平臺(tái)和國(guó)家、省公共服務(wù)平臺(tái)之間在數(shù)據(jù)和服務(wù)上存在互為補(bǔ)充的關(guān)系，因此市（縣）平臺(tái)必須在架構(gòu)體系上與國(guó)家、省公共服務(wù)平臺(tái)保持一致，保證國(guó)家、省、市（縣）三級(jí)公共服務(wù)平臺(tái)的互聯(lián)互通。橫向上，公共服務(wù)平臺(tái)作為數(shù)據(jù)共享服務(wù)中心向各部門(mén)提供地理空間信息資源，而部門(mén)可以通過(guò)公共服務(wù)平臺(tái)專(zhuān)題數(shù)據(jù)，也可建立分中心專(zhuān)題數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)部門(mén)之間的互聯(lián)互通。

平臺(tái)在軟件體系上由運(yùn)行支撐層、數(shù)據(jù)層、管理層、服務(wù)層、應(yīng)用層等組成。

2.2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)采用Web Service方式來(lái)支持SOA架構(gòu)（圖1所示），提供基于網(wǎng)絡(luò)的HTTP＋XML接口服務(wù)，接受服務(wù)方可以通過(guò)XML傳遞必要的參數(shù)到服務(wù)器端，就象調(diào)用本地接口一樣實(shí)現(xiàn)與自身業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的無(wú)縫集成。

圖1基于Web Service的SOA模型

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中提供對(duì)外服務(wù)的應(yīng)用程序，功能封裝和為Web服務(wù)（Web Service），通過(guò)服務(wù)注冊(cè)和服務(wù)申請(qǐng)，向服務(wù)消費(fèi)者（各種組件或部門(mén)的應(yīng)用系統(tǒng)）提供Web服務(wù)，使系統(tǒng)的功能可以采用松耦合的方式實(shí)現(xiàn)集成，并使系統(tǒng)提供功能服務(wù)具有可擴(kuò)展性。

3、關(guān)鍵技術(shù)

按照各項(xiàng)任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，地理空間框架的建設(shè)內(nèi)容可分為四項(xiàng)專(zhuān)項(xiàng)任務(wù)，分別是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、地理信息共享服務(wù)平臺(tái)建設(shè)、示范應(yīng)用建設(shè)、支撐環(huán)境建設(shè)。

3.1 SOA套件技術(shù)

SOA套件即為服務(wù)總線(xiàn)ESB，用于實(shí)現(xiàn)平臺(tái)所有資源（數(shù)據(jù)、服務(wù)以及其它資源）的集成、管理與調(diào)用。以SOA架構(gòu)原則，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)資源的整合。

平臺(tái)各種數(shù)據(jù)和資源都通過(guò)服務(wù)引擎，以Web Services形式提供。這些服務(wù)和資源，就是SOA三角色中的服務(wù)提供者；然后這些服務(wù)都通過(guò)服務(wù)注冊(cè)的方式注冊(cè)到ESB，ESB即對(duì)應(yīng)SOA三角色中的服務(wù)中介；平臺(tái)客戶(hù)端、各種應(yīng)用系統(tǒng)及第三方系統(tǒng)則為SOA三角色中的服務(wù)調(diào)用者，它們從服務(wù)總線(xiàn)檢索自己需要的服務(wù)，進(jìn)行調(diào)用以支撐各自的應(yīng)用。

1）服務(wù)資源

在平臺(tái)中包含如下四種類(lèi)型的資源：（1）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)：指用于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的非空間數(shù)據(jù)信息，如用戶(hù)信息、權(quán)限信息、審批信息等；（2）業(yè)務(wù)功能：指用于支撐平臺(tái)業(yè)務(wù)運(yùn)行的功能以及對(duì)業(yè)務(wù)，如用戶(hù)管理、業(yè)務(wù)審批等；（3）空間數(shù)據(jù)：包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專(zhuān)題數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)等；（4）空間處理：對(duì)空間數(shù)據(jù)的各種操作，包括緩沖分析、空間查詢(xún)、路徑分析等。

所有這些數(shù)據(jù)和功能分布在網(wǎng)絡(luò)中的不同的機(jī)器上，均以服務(wù)形式提供出來(lái)。

2）服務(wù)總線(xiàn)

服務(wù)總線(xiàn)將所有業(yè)務(wù)功能、空間數(shù)據(jù)和空間功能集成到一起，進(jìn)行集中的管理和監(jiān)控，提供給外界訪(fǎng)問(wèn)。

具體來(lái)說(shuō)，服務(wù)總線(xiàn)的主要功能包括如下5個(gè)方面：

（1）統(tǒng)一命名：服務(wù)總線(xiàn)會(huì)按照統(tǒng)一的規(guī)則對(duì)服務(wù)進(jìn)行重新命名，并分配新的訪(fǎng)問(wèn)地址供外界訪(fǎng)問(wèn)。

（2）服務(wù)接口適配：用于將各種非標(biāo)準(zhǔn)的接口轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)外提供出去，將底層接口的復(fù)雜性封裝在平臺(tái)內(nèi)部，給終端用戶(hù)最大的使用便利。

2）服務(wù)注冊(cè)與管理

（1）服務(wù)注冊(cè)

服務(wù)注冊(cè)的主要作用，就是把服務(wù)信息添加到服務(wù)總線(xiàn)。由于服務(wù)的類(lèi)型多種多樣，每種服務(wù)類(lèi)型都有自己的用途、內(nèi)容和參數(shù)，不同服務(wù)的來(lái)源也不一樣。同時(shí)不同名稱(chēng)和來(lái)源的服務(wù)也可能提供類(lèi)似的服務(wù)內(nèi)容。因此，為了更好的對(duì)服務(wù)進(jìn)行利用和管理，需要對(duì)服務(wù)進(jìn)行歸類(lèi)整理，同時(shí)采取特定的服務(wù)元數(shù)據(jù)對(duì)服務(wù)的內(nèi)容、來(lái)源和調(diào)用形式進(jìn)行說(shuō)明。

同時(shí)注冊(cè)中心還規(guī)定了服務(wù)元信息的查詢(xún)檢索接口，這樣，任何想要獲取服務(wù)說(shuō)明的人（或程序）都可以通過(guò)檢索接口進(jìn)行查詢(xún)。

（2）服務(wù)管理

服務(wù)總線(xiàn)將服務(wù)信息集成進(jìn)來(lái)以后，為了便于對(duì)這些服務(wù)的控制和操作，還需要一個(gè)服務(wù)管理模塊。服務(wù)管理的主要功能為：（a）服務(wù)運(yùn)行控制：包括服務(wù)的啟動(dòng)、停止、暫停、刷新；（b）查看服務(wù)信息：查看當(dāng)前服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)，查看服務(wù)的元信息；（c）服務(wù)預(yù)覽：對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行預(yù)覽；（d）服務(wù)分類(lèi)目錄管理：新增、刪除或修改服務(wù)分類(lèi)目錄；（e）服務(wù)元數(shù)據(jù)模型管理：對(duì)各類(lèi)服務(wù)的元信息模型進(jìn)行維護(hù)，包括元信息項(xiàng)的增加、刪除和修改。

3.1其他技術(shù)

1）地理信息資源編目技術(shù)

在電子政務(wù)信息資源目錄體系之下進(jìn)行擴(kuò)展、延伸，針對(duì)空間信息資源建立地理信息資源目錄體系，基于元數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)地理信息資源編目技術(shù)，編目技術(shù)滿(mǎn)足易移植、易擴(kuò)展、易交換等特性。

2）分布式多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成技術(shù)

通過(guò)動(dòng)態(tài)空間分布化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)各政府部門(mén)專(zhuān)題業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的疊加與交換，滿(mǎn)足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的地理應(yīng)用，保證社會(huì)各領(lǐng)域、各部門(mén)信息的互聯(lián)互通。

4.總結(jié)

地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)是一個(gè)技術(shù)復(fù)雜、涉及面廣、周期較長(zhǎng)的超大型地理信息系統(tǒng)工程，是數(shù)字城市建設(shè)的核心。本文在實(shí)際工作和調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對(duì)城市地理信息平臺(tái)建設(shè)的總體架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等問(wèn)題進(jìn)行了研究，取得了一定的成果。然而，地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)還處于起步階段，還有許多技術(shù)發(fā)展得不夠成熟，有許多問(wèn)題有待解決。因此，后續(xù)工作應(yīng)在此基礎(chǔ)上作出更深層次的研究。

參考文獻(xiàn)：

篇10

關(guān)鍵詞：GIS大氣質(zhì)量模型

中圖分類(lèi)號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）01-0082-02

1 緒論

1.1 研究意義

現(xiàn)在，越來(lái)越嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題已經(jīng)成為了當(dāng)前影響社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的一大難題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，生活與工作過(guò)程中對(duì)能源的需求也越來(lái)越大。1980年中國(guó)能源消費(fèi)總量為58587萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，到2010年，中國(guó)能源消費(fèi)總量為307987萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤[1]。1980年以來(lái)，中國(guó)原煤消耗量已增加了兩倍以上，2002年原煤消耗量已達(dá)14.8億噸。2011年中國(guó)原煤產(chǎn)量為35.2億噸，同比增加2.8億噸，增量為歷史最高水平。煤炭在一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的比重接近80%，石油則在20%左右變化。而煤炭和石油產(chǎn)品為主的能源消耗是大氣顆粒物的主要來(lái)源。大氣顆粒物中PM10（細(xì)顆物）和PM2.5（超細(xì)顆粒物）是對(duì)人體最為有害的兩種物質(zhì)。

城市不斷發(fā)展，燃料消耗也越來(lái)越多。近幾年來(lái)，我國(guó)各大中城市的機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量大幅度增長(zhǎng)。機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量增長(zhǎng)也意味著而且城市內(nèi)的燃料、危險(xiǎn)品運(yùn)輸和存儲(chǔ)也會(huì)因?yàn)榉N種原因發(fā)生事故。對(duì)這些突發(fā)事故設(shè)立預(yù)警和預(yù)案處理系統(tǒng)能減少損失。

所以，對(duì)大氣污染狀況分析、對(duì)大氣污染的影響的控制和預(yù)警已經(jīng)是環(huán)境保護(hù)中的一個(gè)緊迫任務(wù)。對(duì)已有的固定點(diǎn)源大氣污染狀況和突發(fā)事件引起的大氣污染預(yù)警而建立專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)，能為整個(gè)城市發(fā)展和規(guī)劃帶來(lái)很大的好處。

1.2 GIS在大氣環(huán)境研究中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)是融合地理學(xué)、圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多項(xiàng)技術(shù)的新興交叉學(xué)科，是對(duì)空間信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理與輸出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。隨著近些年來(lái)GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，利用GIS技術(shù)進(jìn)行大氣環(huán)境研究的越來(lái)越多。GIS技術(shù)為大氣環(huán)境研究提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，大氣環(huán)境研究提供了理論支持，兩者結(jié)合則為科研人員提供了全方位的信息研究處理平臺(tái)。

2 大氣環(huán)境質(zhì)量模型

2.1 大氣環(huán)境質(zhì)量模型的特點(diǎn)

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

大氣環(huán)境質(zhì)量模型發(fā)展到現(xiàn)在，盡管它們具有不同的表達(dá)方式，但是它們都具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：空間性、動(dòng)態(tài)性、多元性、復(fù)雜性、綜合性。

2.2 幾種常見(jiàn)的大氣擴(kuò)散模式

國(guó)內(nèi)外有多種描述大氣污染擴(kuò)散過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。點(diǎn)源擴(kuò)散模式常用的有高斯模式、薩頓模式以及赫-帕斯奎爾模式等；線(xiàn)源擴(kuò)散模式常用的有點(diǎn)源求和法、線(xiàn)源直線(xiàn)化模式等；面源擴(kuò)散模式常用的有箱模式、虛擬點(diǎn)源模式（或稱(chēng)等效點(diǎn)源模式、倒退點(diǎn)源模式）和吉福德-漢納模式（或稱(chēng)G-H模式）[2]。

一般研究認(rèn)為，高斯模型是相對(duì)其他模型反應(yīng)大氣污染擴(kuò)散的過(guò)程是最簡(jiǎn)單的，利用高斯模型計(jì)算出的濃度場(chǎng)與實(shí)際的的濃度場(chǎng)較為吻合。部分線(xiàn)源模型和面源模型也是由高斯模型發(fā)展而來(lái)的。

大氣環(huán)境質(zhì)量基本模型基本方程如式（2-1）：

（2-1）

式中：x軸為平均風(fēng)向，z軸鉛直向上，uz=0、uy=0，Et，x、Et，y、Et，z為湍流擴(kuò)散系數(shù)常數(shù)。在研究污染物對(duì)大氣污染的整個(gè)研究過(guò)程內(nèi)，可忽略污染物的自身衰減，即K=0?？蓪⒐胶?jiǎn)化，可得式（2-2）：

（2-2）

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

2.2.1 高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式

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

高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式由于在推導(dǎo)過(guò)程中設(shè)定的假定條件，使得它在使用時(shí)有很多情況不適用。并且當(dāng)出現(xiàn)靜風(fēng)、微風(fēng)或大氣中有逆溫發(fā)生時(shí)，仍用這個(gè)模式計(jì)算會(huì)與實(shí)際情況出現(xiàn)比較大的偏差。

2.2.2 線(xiàn)源擴(kuò)散模式

線(xiàn)源擴(kuò)散模型一般用于計(jì)算道路上的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染。線(xiàn)源擴(kuò)散的計(jì)算曾采用點(diǎn)源求和法計(jì)算公路下風(fēng)向任一點(diǎn)的濃度，但計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。于是提出了線(xiàn)源直線(xiàn)化模式來(lái)解決上述方法的不足。目前較為常用的線(xiàn)源直線(xiàn)化模式有垂直風(fēng)模式、平行風(fēng)模式和內(nèi)插模式三組模式。

2.2.3 面源擴(kuò)散模式

城市中的低矮煙囪和大量分散的爐灶攤點(diǎn)產(chǎn)生的污染物數(shù)量多，排放高度低，污染源強(qiáng)度不大，但是卻會(huì)對(duì)城市大氣質(zhì)量產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。但實(shí)際操作時(shí)卻無(wú)法用點(diǎn)源和線(xiàn)源模式處理。所以我國(guó)絕大部分城市都采用簡(jiǎn)單箱模式、G-H模式及虛擬點(diǎn)源模式來(lái)評(píng)估城市大氣環(huán)境質(zhì)量。

2.3 GIS與大氣環(huán)境模型的結(jié)合方式

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

松散結(jié)合：GIS和大氣環(huán)境模型都為獨(dú)立的系統(tǒng)并且有不同的用戶(hù)界面，GIS能夠?yàn)榇髿猸h(huán)境模型提供數(shù)據(jù)并輸入，大氣環(huán)境模型計(jì)算后的輸出結(jié)果能夠利用GIS處理或顯示。

緊密結(jié)合：GIS和大氣環(huán)境模型為獨(dú)立的系統(tǒng)，但是有共用用戶(hù)界面來(lái)管理2個(gè)系統(tǒng)的公共數(shù)據(jù)和兩者之間的數(shù)據(jù)交換。

完全集成：GIS和大氣環(huán)境模型有共用的用戶(hù)界面并實(shí)現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)共享。完全集成需要從底層開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)各部分的緊密融合。

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

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)的建模

為了實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)污染源時(shí)候，計(jì)算某時(shí)刻某一坐標(biāo)位置的污染物濃度，需要將高斯模型轉(zhuǎn)化成可以計(jì)算的解析式（3-1）。

前提條件：大氣流場(chǎng)均勻穩(wěn)定，忽略縱向彌散作用。

（3-1）

高斯模型解析式

式中：

C：濃度，mg/m3；

He：污染源高度，m；

Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間排放量，mg/s；

σy：橫向擴(kuò)散參數(shù)，mz；

σz：鉛直擴(kuò)散參數(shù)，m；

ux：平均風(fēng)速，m/s。

3.2 GIS與大氣質(zhì)量模型集成步驟

GIS與大氣環(huán)境質(zhì)量模型集成可由以下五個(gè)步驟完成（圖1）。

圖1 GIS與大氣質(zhì)量模型集成的框架步驟

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

（2）數(shù)據(jù)輸入：輸入污染源信息，氣象資料，地形資料。

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

（4）數(shù)據(jù)分析操作：對(duì)各種輸入數(shù)據(jù)和模型計(jì)算計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行分析處理。

（5）數(shù)據(jù)顯示輸出：最終處理結(jié)果的顯示和輸出。

3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

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

3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

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

污染數(shù)據(jù)輸入：由多種方式輸入污染源的情況數(shù)據(jù)，包括污染源的空間信息。污染物類(lèi)型，擴(kuò)散參數(shù)。同時(shí)也需要設(shè)定模擬的環(huán)境條件，包括大氣溫度，風(fēng)向等等。

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

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

3.4 系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)

采用.Net開(kāi)發(fā)環(huán)境，基于A(yíng)rcGis Engine開(kāi)發(fā)組件，完成了城市大氣污染模擬模塊的開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)模塊基本達(dá)到了要求。能夠?yàn)槌鞘写髿馕廴绢A(yù)警和預(yù)案提供有效的支持。系統(tǒng)主界面如圖2所示。

圖2 城市大氣污染模擬界面

4 結(jié)語(yǔ)

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

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