时间：2024-01-03 16:56:32
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇地理信息系统的核心问题，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：WebGIS；基本原理；实例研究；问题研究；发展趋势
中图分类号：TU984.2
文献标识码：A
文章编号：1008-0422（2012）06-0103-02
1 引言
二十世纪以来，面对呈指数增长的各种海量信息，GIS作为地理空间信息处理手段，应用日益广泛且需求量巨大。互联网技术的迅速普及更使GIS的发展发生了质的变化， GIS也面临着机遇和挑战。Internet已成为GIS新的操作平台，与Internet技术和标准融合后的WebGIS是GIS学界研究的热点问题。
宋关福[1]从用户实用角度将WebGIS定义为：WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。简单地说，所谓WebGIS是一个基于Internt/Intranet网络环境的一种分布式计算机信息系统，是利用万维网技术对传统GIS 的改造和发展，它能够通过网络进行地理信息的动态、共享、交互分析和查询，Web分布式交互操作是WebGIS的重心。WebGIS的基本思想就是在互联网上提供地理信息，为用户提供空间数据浏览、查询、制作专题地图和分析的功能。
2 webgis基本原理
2.1信息实现技术
目前用来构建WebGIS 系统的技术方法主要有: 通用网关接口法( Common Gateway Interface- CGI) 、服务器应用程序接口法( Server API) 、插入软件法( Plug- ins) 、ActiveX 构件法和Java 编程法等，如表1所示。
2.2数据库管理技术
数据库管理技术包括以下几点[2]：
① 由关系型数据库( RDBMS )管理属性数据。地理空间数据以文件的形式存储，由空间数据管理软件包进行空间操作。地理空间数据文件和关系型数据库之间以指针或关键字建立联系。
② 对关系型数据库进行完善，使其统一管理属性数据和地理空间数据。
③ 在关系型数据库中引入面向对象技术，建立对象关系型数据库(ORDB)或纯对象数据库(OODB)，对象与底层表示分离，空间属性与非空间属性定位平等，实现了属性数据和空间数据一体化管理。
2.3实现模型
目前基于 Internet/Intranet 的 WebGIS 应用开发模型一般是 C(客户机)/S(服务器)的结构以及在此基础上发展起来的 B(浏览器)/S(服务器)结构，体系结构由最开始的二层结构发展到多层结构。其实现模型，归纳起来主要有瘦客户端/胖服务器模型、胖客户端/瘦服务器模型、均衡客户端/服务器模型三种[3]，其中均衡客户端/服务器模型是目前最常用的模型。其原理、优劣归纳如下表2所示。
3 案例研究——基于webGIS的土地利用总体规划信息与管理系统
土地利用总体规划的规划成果（包括图件、文本、说明和表格）基本上都是以图纸、文本的形式保存和管理，存在共享性差、利用效率低、形式单一、成果保存难度大等缺点，利用网络进行土地利用规划信息的，推进土地利用规划信息的全社会共享，提高规划的开放性和公众参与性，具有非常重要的现实意义和应用价值[4]。土地利用总体规划网上信息与管理系统设计流程如图1所示。
4 问题研究
WebGIS的发展拓展了GIS的应用领域，但是从WebGIS的应用现状可以看出，这项技术远未成熟，仍面临着一系列的技术瓶颈和挑战：
1）地理空间信息的继承、共享问题[5]
在开发新的GlS应用的过程中，不可避免要使用旧的地理数据，还要使用其它GIS应用程序生成或处理的地理数据。如何继承性地使用这些数据对GIS互操作性提出要求。
2）缺乏丰富的空间信息表现手法[6]
传统的WebGIS以HTML,ASP作为主要的空间信息表达语言，这类语言因不能准确地描述数据的内部结构而难以表达多源、多语义、多尺度和结构复杂的空间数据，无法实现在互联网上空间信息的查询、整合和定位。
3）无法实现跨平台数据访问
虽然目前微软的DCOM , OMG的CORBA和SUN的RMI等中间件技术提供了强大的分布式计算的实现手段，但是它们有一个共同的缺陷，就是在实际应用中属于封闭式的网络。这使它们无法扩展到迅速发展的互联网上。这样的系统往往十分脆弱，如果一端的执行机制发生变化，那么另一端便会崩溃，使得WebGIS无法实现跨平台的数据访问。
4）传输速率瓶颈和可视化
目前互联网的带宽还处于较低的水平，海量空间数据的传输和图像图形的表达成了WebGIS体系模型的技术瓶颈。在现有的网络和硬件条件下，如何建立快速的响应和传输机制，如何向用户提供多样化的、直观易懂的图形用户界面，动态地、客户化地表现地理空间数据是目前WebGIS的一大难题。
5）分布式操作问题
分布式工作包括空间信息的分布式获取、存储和处理、分布式查询、分析和输出[7]。在目前的技术条件下，分布式存储和获取空间信息已经没有多少问题，但协同不同地区的计算机来处理、分析分布式数据还不能够很好地实现。
6）数据的安全性问题
Web-GIS的出现对数据的时效性和GIS数据共享的要求使GIS安全问题变得更加突出。WebGIS安全问题关心的是在网络环境中的WebGIS的系统、程序、数据等的安全[8]，其中数据的安全仍然是核心问题。
5 WebGIS发展趋势
GIS发展方向是高性能、低成本、开放性、互操作性和灵活性[9]。随着空间理论和网络技术的飞速发展，WebGIS 从技术上将向着更具有互操作性和更加开放化、网络化、分布化、移动化、可视化的方向发展；从应用上将向着更高层次的数字地球、地球信息科学及大众化的方向扩展。其发展趋势包括：
1）基于分布式计算的WebGIS
目前，分布式WebGIS应用已从简单的在分布式Web浏览器上显示地图，发展到了基于互联网的功能综合，远程的用户可以享受普通的GIS数据，并与其他用户实现实时通讯。现阶段，发展分布式WebGIS应用技术集中体现在用品、客户机和网络通讯3个方面[10]。目前，国际、国内都十分注重分布式WebGIS的发展，有关专家认为GIS发展趋势的核心是地理信息开放的分布式计算[11]。
2）第二代互联网(Next Generation In-ternet，NGI)
第二代互联网(NGI)是指高性能的计算机及其通信协议，它主要解决的问题是提高网上信息的传输速率。许多国家都非常重视NGI的研究，中国正在推广作为NGI关键技术的 Ipv6。随着NGI技术的发展，WebGIS的数据传输瓶颈将被打破，其发展和应用将得到更大的提高。
3）互操作和开放式GIS的应用
如何能使不同格式、不同代码、不同标准体系的数据和不同比例尺、不同精度、不同时序的地理空间信息进行互操作、共享，已成为WebGIS进一步发展中急待解决的问题。互操作GIS、开放式GIS的出现和地理标记语言(Geography Markup Language，GML)的应用为解决这些难题提供了很好的方法，是未来WebGIS一个重要的发展方向[12]。
4）基于.NET平台的WebGIS模式
NET是一个建立下一代互联网的网络平台，是一种分布式运算的框架。它以XML为基础，以Web服务为核心，是生成、部署和运行Web服务及应用程序的平台，解决了当今软件开发中有关互操作、集成性、异构数据的共享等核心问题。因此，基于Web Service的GIS系统有望在更高层次上解决目前WebGIS所面临的多源异构数据的集成、共享、分布式、互操作及运行瓶颈等诸多技术难题。
5）虚拟现实技术与WebGIS的结合
虚拟现实GIS(VRGIS)是目前GIS发展的一个前沿。虚拟GIS就是GIS与虚拟地理环境 (VR)技术的结合[13]。VRGIS 的关键技术是3D和4D的建模技术、数据模型的研究、海量数据的存贮和管理、三维显示技术与可视化技术的集成、面向对象的空间数据库研究及其与三维实时显示技术的集成等。
6）WebGIS 的大众化应用——无线GIS
无线通信技术、移动定位技术和WebGIS的结合形成了移动GIS和无线定位服务。它一方面可以使GIS用户随时方便双向互动地获取网络提供的各种地理信息服务，另一方面可以使地理信息随时随地地为任何人、任何事进行服务。目前，无线GIS的关键技术是移动存贮设备、实时性GPS和GSM集成等[14]。
7）基于网格计算的新一代WebGIS
网格计算是一种利用互联网或专用网络把地理上分布的各种计算机、存储系统和可视化系统等集成在一起。基于网格计算的GIS平台，能够分布式、协作化和智能化地处理地理信息，特别适合用于解决涉及大量空间分析的问题，其最终目标是实现空间信息的网格化[15]。
8）GIS 的更高层次——数字地球
数字地球是指以地球为对象，以地理空间为主线，将信息组织起来以实现地球数字化或信息化的复杂系统。数字地球具有空间化、数字化网络化、智能化和可视化等特征，它为人类提供了一种全新认识地球的方式。
9）网络三维可视化
在WebGIS中，结合三维可视化技术，完全再现地理环境的真实情况，把所有管理对象都置于一个真实的三维世界里，真正做到了管理意义上的“所见即所得”。
6 结语
随着信息社会的到来，WebGIS的应用涉及军事、教育、商业等各个领域，而且将渗透到城市建设和管理中的方方面面，未来其应用领域将会不断扩大。WebGIS为传统的GIS发展提供新机遇，随着技术的进步，开放、分布式、全球化、大众化的WebGIS将会得到实现。
参考文献：
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[5]王帅.基于WebGIS的Argo数据共享与综合服务系统研究， 2010.
[6]尚武.网络地理信息系统(WebGIS)的现状及前景. 地质通报， 2006.
[7]刘洋， 基于WEBGIS的公交查询系统的设计与实现， 2010，北京邮电大学.
[8]马少娟与张英俊.WebGIS及其技术体系发展综述. 测绘标准化，2003.
[9]高建新.GIS近期发展趋势综述.测绘信息与工程，2003.
[10]杨崇俊等.万维网地理信息系统发展及前景.中国图象图形学报，2001.
[11]刘慕溪.WebGIS-基于Internet的地理信息系统. 科技向导，2011.
[12]闵连权.地理信息系统的发展动态.地理学与国土研究，2002
随着城市经济的快速发展和城市交通多元化进程加快，私人汽车不断膨胀，出租车大量增加。机动车的快速增长给城市道路交通和停车带来巨大压力，造成交通拥挤、交通事故频发，交通环境恶化。尽管相关部门投入大量资金对城市道路及其配套设施进行改造和扩建，在某种程度上缓解了交通的压力。但实践表明不断的拓宽路面用来适应交通发展需要并不是长久之计。交管部门已认识到在城市建成区难以通过大幅度扩大道路提高通行能力的现实条件下，运用ITS解决城市交通问题不失为一个有效手段。
系统设计
系统建设目标从交通管理工作的整体出发,建成以一套基于网络的、实时性的、可视化的交通管理地理信息系统,综合集成现有的流量检测、电视监控、交通控制信号、122接处警、事故分析、警车GPS系统,可以对警力分布、交通标志、停车场位置等数据进行集中管理,实现图形化信息的编辑、查询、统计、分析功能,为各级交通指挥人员提供交通决策信息,实现交通地理数据的共享,也为交通地理数据的更新提供一个平台。开发方式选取目前GIS系统开发与实现一般采取以下三种方式：1）独立开发：指不依赖任何GIS工具软件，独立进行应用系统的开发。2）单纯的二次开发：指完全借助于GIS工具软件提供的开发语言进行应用系统的开发。3）集成二次开发：指利用GIS工具软件实现GIS基本功能，以通用编程软件尤其是面向对象的可视化开发工具为开发平台，进行两者的集成二次开发。下面通过图表对三种开发方式进行比较，如表1。通过比较，我们选用集成二次开发的方式进行系统的开发，尽管前期购买GIS工具软件和可视化编程软件投入较大，但对整个开发而言还是值得的。系统结构城市交通管理地理信息系统是基于交通地图（电子地图）建立的交通道路、设施、信号等及其相关指标建立的多媒体信息系统，主要是为交通指挥、交通规划、交通建设、交通疏导管理的组织与指挥等提供直观的准确的信息，为指挥者决策提供科学的依据，是交通信号控制、电视监控、交通诱导等系统的集成平台。根据系统的建设目标及对用户需求的分析，将整个系统分为5大功能子系统，系统管理、系统维护、图形操作、查询统计、决策支持。系统功能组成图如图1。具体我们可以将系统划分为四大部分（前端采集、信息通讯、决策支撑、系统输出），各部分互为联系、相互作用。图2给出了系统构建的框架。
系统实现
数据组织与管理交通信息是地理信息系统的核心资源，也是交通地理信息系统分析的基础。如何合理的组织与管理交通信息是交通地理信息系统建设的一个关键问题。交通信息种类繁多，如：道路网信息、交通管制信息、警力分布信息、路口及信号灯分布信息、电视监控分布信息、诱导屏分布信息、电子警察分布信息、公交线路信息、紧急救援部门分布信息、大型交通流集散场地分布信息等；且信息来源广泛,获取手段丰富，如：交通控制系统、电视监控系统、诱导系统等等；此外由于交通本身所具有的动态性、复杂性使得交通数据管理与其他GIS应用有很大的差异。本系统通过引入基于特征的城市交通网络非平面数据模型。把道路等作为有特征的对象;引入了车道的概念,以车道作为道路组成的基本单位；引入高程z,使对道路的描述不再是平面的，很好的解决了基于专题地理分层的空间数据模型和基于平面强化的空间数据模型存在的不足。同时采用线性量测系统，引入动态分段的概念，对交通特征和交通事件进行描述。在数据存储上将空间数据和属性数据分开，通过关键字段建立两者之间的关联，从而为系统管理提供更大的灵活性，更好的发挥两者各自的特点。系统安全系统安全是GIS建设中的一个核心问题，一般由物理安全、逻辑安全和安全管理三个方面组成。物理安全主要涉及关键硬件设备的安全和信息储存地点的安全等内容;逻辑安全主要指访问控制和数据完整性方面的问题；而安全管理则包括人员安全管理政策和组织安全管理制度等问题。从逻辑安全角度来说，系统从两方面入手，保证系统安全可靠运行。首先从数据输入来看，系统采用严格的数据检查机制，保证输入数据的正确性和完整性；其次从系统访问来看，系统将用户权限细分为功能访问权限和数据访问权限，就是说特定的权限只能访问特定的功能和操作特定的数据。系统集成城市交通管理地理信息系统是以系统工程原理为基础，以GIS为支撑，以监控系统为驱动的信息集成平台。这种集成不是简单的连接或数据交换，而是在经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组后实现的。系统利用GIS技术将电视监控、交通控制信号、122接处警、警车GPS定位等的实时动态信息、警力分布、交通标志等数据采集起来，进行综合分析处理后，为交管部门快速有效的提供辅助决策并可通过信息的方式，向公众提供全方位的交通信息服务。区域控制和诱导系统与GIS集成交通信号控制系统是城市交通指挥中心建设的核心，它采用西班牙的MOT系统,由中心控制主机、区域控制器、路口设备三级构成，对汉口中心城区129个路口进行计算机联网协调控制，可对控制范围内的交通参数进行采集、分析和显示，同时对控制路口的周期、绿信比、相位差进行优化，实现子区域的协调控制或绿波控制。交通诱导系统是智能运输系统ITS研究的一个重要方面，它的目的是通过引导车辆选择正确的路径,从而缓解交通拥挤,使道路网的交通流量均匀,最大限度地提高道路网的通行能力。区域控制系统获取路网交通流量数据，将堵塞信息发送给诱导系统，诱导系统将信息对外。GIS则可以获取诱导屏上的动态显示信息和路网交通流量信息，为交通决策提供辅助。图3为三者的集成框架。CCTV和区域控制与GIS集成交通视频监控系统是了解全市交通状况和治安状况的窗口，是公安交通指挥系统不可缺少的子系统，视频监控系统是智能交通系统的一个重要组成部分。通过将三者集成，我们可以在GIS地图中确定任意CCTV摄像机的位置，同时可以通过这些选中设备观看它们的视频图像；同时区域控制系统可以将拥堵警报发送到视频矩阵并将摄像机自动定位指向拥堵位置，在选中的监视器中进行显示。集成原理如图4。
交通管理地理信息系统应用——武汉市交通管理监控地理信息系统
武汉市交通管理地理信息系统是交通信号控制、电视监控、交通诱导等系统的集成平台。通过交通管理地理信息系统实现了各系统信息资源的整合和共享，同时为各系统提供了显示、控制和查询的专用图层。系统还包含了城市交通管理所需的各种基础信息，并提供了这些信息的查询、分析、显示、输出等功能。系统主界面武汉市交通管理地理信息系统按照由低到高的原则将用户权限分为四种：普通用户，数据管理员，系统维护员，系统管理员。高级用户兼有低级用户的功能，同一级别用户由于管理员分配不同功能上也可能存在差异，管理员具有系统所有功能，且只有一个。图5显示的是普通用户权限下的操作主界面。图6是数据管理员权限下的操作界面。系统输出研究交通事故多发地点（黑点、黑段），对于加强交通管理、预防交通事故的发生，具有十分重要的意义。图7给出了交通事故黑点的操作界面。城市交通的信息化管理的目的是为了服务于广大市民,因此交通地理信息系统的功能不仅是为政府和管理者提供信息决策支持和管理规划,同时也应该具有为广大市民提供交通信息、出行指导的功能。乘公共交通系统工具出行的市民可以通过交通地理信息系统了解如何乘车才能最快或最经济地到达目的地;自己驾车的市民在出行前知道当时的路面交通状况如何,从而选择一条节省时间的最佳路线。图8显示了如何通过获取两点间的最短路径。
关键词：GIS系统；物流运输；路径问题
1 选题背景和研究意义
运输物流是现代商品流通环节的基础行业，对商品流通体系，甚至整个国民经济都有着举足轻重的意义。随着运输物流业的发展，人流、物流、资金流、信息流等生产要素将会加速发展，特别是信息流的提速，对物流运输企业的发展有着深远影响。实际上就是利用信息对供应链上所有企业的计划、协调、服务和控制等活动进行更有效地精细化管理，由物流信息的功能，使得物流信息在整个运输企业中占有越来越重要的地位。信息是现代运输物流的灵魂，在物流各环节中综合应用，是现代运输物流区别传统运输物流的根本标志，是物流技术中发展最快的领域。以信息技术为核心，应用地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）等信息技术，对物流的发展将产生不可估量的经济价值。
GIS系统是对异构数据的收集、管理、分析显示等功能为用户进行控制、路径规划、提供决策实现了有效途径，以基础地理信息数据作为框架，区域内物流数据在空间上得到集成，不同区域的数据实现了无缝对接，从而保证决策依据的科学性和准确性。基础地理信息与物流业的专题信息有机结合将完善物流信息系统的决策功能，对物流过程的全面控制和管理，满足物流业对基础地理信息的急迫需求[1]。
2 GIS系统在运输物流信息管理过程的应用
地理信息系统（Geographical Information System，GIS）是集地理学、计算机、地图学、卫星遥感技术于一体的信息系统，又称为“资源与环境信息管理系统”，是一种特殊的空间信息系统，在计算机硬件、软件的支持下，对整个或部分地球表层（含大气层）的地理数据进行采集、分析、储存、管理、模拟显示的技术系统。在运输过程中GIS信息管理系统能够弥补时间和空间具有离散性的缺陷，也可以利用GIS系统的运算能力，整合客户数据资源，结合智能化来提高运输物流业的决策效率。
GIS应用于物流操作的过程中，对车辆运输路线的设定、调度方面起到了信息的查询、分析和决策的重要作用。在运输管理方面提供了问题解决、模型建立等措施。目前发达国家已研发出借用GIS系统平台为物流运输企业提供专业的分析软件，一套分析软件包括车辆路线模型（最短路径模型）、设施定位模型、监测控制模型等。因此，加大对GIS系统在物流运输信息管理过程中的推广，对物流企业管理实现智能化，降低运输成本，提高效率是至关重要的。
2.1 最短路径模型
目前GIS系统应用开发平台集成了最短路径分析模块[5]。假设需要解决由一个起点到达多个终点的货物，在运输途中如何控制物流运输费用，又能保证服务的质量，包括决定使用多少台车，每台车的具体路线最短等详细的问题。同时也可以根据车辆的载重量、客户的分布范围、路线的交通状况等因素设定限制条件进行计算，得出一个最优的运营方案。结合GIS所采集到的数据对公司的运输线路进行优化，以寻求最短路径为目标的路径规划模型。
2.2 设施定位模型
用于确定一个或多个仓库设施的具置模型[2]。在物流行业中，仓库和运输线路构建了整个物流运输网络，仓库处于运输网络的节点上，节点间决定着线路，根据供求货量的实际结合最优成本等原则，在既定范围内要设立多少个仓库，每个仓库的具体选址，以及相互间的关系等诸多问题。在实际过程中，利用此模型就能很容易解决此类问题。
2.3 监测控制模型
经过GPS全球定位系统，将信号传送到车辆信息控制中心。由差分技术运算出车辆的大概位置信息，然后由GIS系统将位置信号用地图形式显示出来，这样客户、物流企业就可以及时了解车辆的运行状况，让不同地点的流动车辆变得透明可控。还能发送指令远程控制车辆，对行驶进行限速监督、路线偏移提醒、疲劳驾驶预警、危险路段提示、紧急情况报警、求助信息发送等安全管理保障驾驶员、货物、车辆及客户财产安全。
3 GIS系统对物流管理信息系统支持的瓶颈
GIS信息系统技术与物流管理的集成，是对物流运输管理平台进行数据库建设；信息系统的实现；信息提取和显示以及应用分析等几个主要的阶段；其技术瓶颈就是在于对数据和功能的集成。其独特之处就在于它对地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能、强大的图形处理和表达、空间模拟和决策支持等，可产生常规方法难以获得的重要信息，这是GIS系统应用的主要贡献。
对数据和应用功能的集成，其核心问题就是对异构数据进行集成。首先需要对异构数据划分为同构数据，如基于中介数据（Metadata）的系统集成，关系数据库系统管理的集成等；或者将异构数据规划为同构的过渡数据[4]，如基于结构化查询语言（SQL）的集成，目的是在于形成的数据或过渡数据可以直接被系统所使用。常用的方式就是针对RDBMS的集成，利用标准SQL语言实现数据库与管理系统的分离，Oracle、DB2、INFONMIX等数据库均能支持上述操作。
4 结束语
目前我国物流应用管理软件主要是集中于两种开发途径[3]：一是利用国外已成熟的GIS技术再次进行系统完善的开发，这是目前我国物流行业信息化管理主要采的一途径；二是针对客户在具体应用中存在的问题来开发与之相匹配的管理系统，但由于后者由于成本高、开发周期长，并且还存在系统的安全性、灵活性、可靠性等关键问题，导致物流市场运输企业实际应用的比较少。
随着技术的成熟，运输业的发达，市场经济的繁荣，上述问题有望在不久将来都能得到解决。而且随着市场的发展，GIS信息技术的推广，必将是提升物流企业的信息化程度，使日常运营职能常态化，这不仅提高企业的运作效率，也提升了企业形象，为争取潜在的客户市场打下了良好的基础。
参考文献
[1]吴信才.地理信息系统设计与实现[M].北京：电子工业出版社，2011.
[2]刘官文.论GIS系统在物流配送中的应用[J].改革与开放，2009（5）：93-95.
[3]刘贵明.地理信息系统原理及应用[M].北京：科学出版社，2010.
【关键词】总图；共享平台；土地信息管理
一、引言
目前，许多大型钢铁企业都已经建设了地理信息系统（GIS）系统，并取得了一定成果。攀钢集团依托攀西地区丰富的钒钛磁铁矿资源优势，依靠自主创新推动钢铁钒钛产业跨越式发展，通过一期、二期以及三期工程建设及近年来的技术改造和资本运营，生产规模和管理水平在不断发展，对地理信息系统的管理方式已经不能满足管理上的要求。为适应管理需要，提升总图管理水平，提高工程实施效率，需要通过攀钢总图信息管理系统的建设，提高集团整体信息化管理水平，进而达到节约工程建设投资、准确设计、辅助决策、提高生产效率和管理成本的目的。
二、攀钢总图管理现状
由于攀钢的二、三期工程建设，弄弄坪工业片区地形、地貌发生了很大变化，目前的总图管理资料满足不了使用要求，给总图管理和项目设计带来很大不便，同时因资料不详等因素，使设计与现状不符的问题经常发生，所以作为设计和管理依据尚欠准确，甚至不能用，根本满足不了公司紧急项目的设计时间要求，设计周期被迫延长。
现有总图版与集团公司现代化管理要求差距甚远，造成投资浪费。攀钢本部建设以来，特别是一期建设受时代影响，设计资料、竣工资料的收集、保存不完整，缺失严重，并且存在施工图与现场实际存在差异等问题，而且地下情况了解不详细，使设计成果出现偏差，施工时遇到许多问题和困难，造成设计、施工被动，不可预见费用投入较大。
三、攀钢总图管理系统的建设
（一）基础工作、数据采集
攀钢自2011年6月开始，对企业总图资源逐步进行全面勘查、普查，现对攀钢现有成存量土地基本完成了地上及地下的建构筑物数据采集工作，在此基础上，采用地理信息系统技术，建立数据库。为攀钢总图信息系统的建立做了大量的基础工作，奠定牢固基础。
（二）总体目标
鉴于当前集团公司在总图管理方面的现状及存在的问题，本着“高起点、高标准、高质量、高效率”的原则，制定企业总图管理的目标，建立数据库，建设攀钢集团总图管理系统，实现全面、有效的管理。攀钢总图信息管理系统，将作为对攀钢集团公司信息化规划的补充和完善的一个子项目进行建设和实施。系统建设需要达到如下目标：
1.实现攀钢集团范围内的总图数据“集中掌控”的管理思想；
2.实现总图图形数据和丰富的属性数据相互关联，以改变以往只能通过简单的标注文字造成的信息量不足；
3.通过空间数据库技术的运用，能够实现厂区总图数据的及时更新和数据版本的唯一性，改变以往总图数据管理混乱的现象，实现厂区总图数据的动态管理；
4.能够实现攀钢土地红线界定范围内的初始登记、变更登记、土地征收、审批、土地权证、土地资源台账等等。
5.为厂区规划、设计、工程实施提供现势性的高精度的地形、管线数据，为攀钢集团可持续建设与发展提供可靠的决策支持信息，力图使总图管理形成一个良性循环，即：土地界定、科学的规划――工程正确实施 ――现势的总图信息――科学的规划。
6.通过采用计算机技术、网络技术、3S技术、虚拟现实技术、系统集成技术和信息安全技术，加速攀钢的信息化进程，提高攀钢总图业务管理及决策的信息化水平，提升领导的决策能力和决策效率。
（三）系统体系结构
根据业务需求以及攀钢总图信息管理系统架构，攀钢总图信息管理系统结构如下图：
1.数据层：数据层是整个系统运行的基础，主要用来实现攀钢总图信息管理系统基础地形数据、综合管线数据、元数据及目录数据的高效存储和管理。
2.服务层：服务层是一系列服务的集合，是数据层和应用层相互通信的中间层，是应用层调用系统数据和系统功能的通道，系统在服务层定义了大量的数据引擎服务、地形服务、电子图服务、管网服务等服务，通过应用服务层，系统完成对各类地理信息的共享和，并实现系统业务功能的处理。
3.应用层：应用层是基于服务层建立的专业业务应用系统。从用户角度看，可以是一个传统意义上的桌面应用程序或WEB应用程序，用户通过应用层来调用服务层提供的各种服务，完成对系统中数据的管理和业务功能的实现。
（四）攀钢总图管理系统建设
1.总体思路
系统建设的总体思路是以地理信息共享服务平台为基础，建设厂区数据共享服务相关标准体系，将全攀钢范围内的地理信息数据纳入到该平台中，实现海量数据管理、空间信息共享、应用功能服务和后台日志监控，为攀钢相关部门提供高效安全的地理信息服务，为建立其他GIS专题应用子系统提供基础数据和基本功能。通过不同系统之间数字资源的互操作，实现数据资源整合、信息，并对外提供资源检索服务，实现数据资源“集中存储、分布管理、共享交换”的管理理念。
2.建设内容
（1）建立攀钢地理信息管理的技术标准及规范
通过项目建设，建立一套完善的地理信息管理技术标准及流程规范，包括数据生成、数据处理入库、数据更新维护标准，使攀钢的地理信息项目建设成为钢铁行业的样板工程，达到以“钢铁GIS看攀钢”的目标。
（2）数据整理入库
在地理信息系统中，数据占有非常重要的地位，前期项目需把目前可用的地理信息数据进行整理入库。攀钢总图信息系统建设过程中涉及多种数据种类，包括基础地形数据、综合管线数据、基础地籍信息数据、地质钻孔数据及各类专题数据。在前期项目中要完成攀钢钒弄弄坪主厂区地上部分总图数据的采集和管网数据入库。
（3）建立攀钢地理信息共享服务平台
利用共享服务平台，实现系统用户、权限、数据服务、系统监控的统一集中管理，用户统一认证；将全攀钢范围内的地理信息数据纳入到该平台中，实现海量数据管理、空间信息共享、应用功能服务和后台日志监控，为攀钢相关部门提供高效安全的地理信息服务。攀钢地理信息服务平台为建立其他GIS专题应用子系统提供基础数据和基本功能。
共享服务平台具有良好的扩展性，主要体现在3个方面：首先是数据库设计具有扩展性，系统实现对数据种类和数据结构的扩充；其次是系统功能扩展性，系统设计和开发采用模块化、结构化的思路，能方便地进行系统升级和功能扩充；再有是系统应用扩展性，系统功能以服务的形式对其，其他系统通过服务调用本平台的数据和功能，快速构建满足自己业务需求的应用系统。
（4）建立总图信息管理等子系统
在项目第一阶段，基于攀钢地理信息共享服务平台，实现总图管理子系统。系统具备良好的开放性和扩展性，并充分利用数据库的准确数据，陆续实现土地信息管理、交通物流、安全生产、应急救灾等管理子系统，最终实现数字化攀钢的总体建设目标。
四、攀钢总图信息管理系统的完善
鉴于前期已开发了攀钢总图信息管理系统，为了更科学、合理地管理和利用测绘成果，及时、准确、安全、方便地位测绘成果使用者提供服务，避免重复测绘，做到资源和数据共享，考虑增加其他各专业子系统以对总图管理系统进行完善。
（一）总图信息系统完善方案
如果另外单独开发建设其他专业子系统，独立维护各子系统相关的地理信息数据，维护成本高，与其他各子系统之间以拷贝方式交换数据，数据的保密性也无法保障。与此相比，在总图信息管理系统建设完成后，利用原有的信息共享平台，开发建设各专业系统的思路具有以下优点：
1.可充分利用原有数据，避免数据的重复采集，节约费用，降低成本。在共享平台的基础上建设各子系统，通过对各部门原有数据的整合与改造，做到数据的充分利用和共享。
2.可实现各子系统的“共建共享”。在共享平台的基础上，遵循标准体系框架，各专业子系统共同建设，实现不同系统的数据交换、共享和各项功能的使用，消除“信息孤岛”，为各部门的专业子系统的建设提供统一的数据与服务。
3.共享平台具有用户权限控制、资源版权控制等处理机制。对各个相对独立的数字资源系统中的数据对象、功能结构及其互动关系进行融合、类聚和重组，重新组合为一个新的有机整体，形成一个效能更好、效率更高的新的资源体系；资源整合的基础上通过信息和检索服务，向用户展示资源信息，方便用户使用数字资源，实现数据资源“集中存储、分布管理、共享交换”的管理理念。
（二）攀钢土地信息管理系统的建设
为进一步加强对攀钢所属土地承包管理和土地利用现状管理，应开展攀钢土地管理信息系统项目建设。
攀钢土地信息管理系统由土地信息共享子系统和土地业务信息管理子系统组成，其中土地信息共享子系统为土地业务信息管理系统提供数据支撑与服务支撑，土地业务信息管理子系统主要在土地信息共享子系统提供的数据与服务基础上对攀钢的土地进行可视化、流程化、规范化、标准化等的管理。
土地信息管理系统主要实现地籍管理，包括初始登记、变更登记、查询统计、图形编辑和图形输出，以及土地征收、审批，供应资料信息存储、查询，土地开发利用、土地处置和评估、土地规划信息查询、规划成果管理、用地预审等各种图档材料的管理。
五、结语
随着信息化建设的不断深化，越来越要求使用现代化的方式来管理和规划厂区。攀钢总图管理系统作为攀钢集团公司信息化规划的补充和完善，其建设将加速攀钢的信息化进程，提高攀钢总图业务管理及决策的信息化水平，提升领导的决策能力和决策效率。在此基础上，基于同一个信息共享平台，建设开发土地管理、工程地质等各专业子系统对总图管理进行完善，可充分利用原有数据，避免数据重复采集，实现数据资源的集中存储、分布管理和共享交换，实现各专业子系统的共建共享，为各部门的专业子系统的建设提供统一的数据与服务。
参考文献：
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[4]唐雪琪.从攀钢的发展看总图运输设计的重要性[J]. 钢铁技术， 2007（04）.
关键词 新农村；规划；参与式农村评估；地理信息系统
中图分类号 F320.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）02-0348-03
制定突出地域特色、符合地方实际、实施操作性强的建设规划既是推动农村又好又快发展的关键，又是推进新农村科学发展和可持续发展的前提和基础[1]。20世纪80年代以来，随着参与式发展理论和实践的引入，参与式农村评估（participatory rural appraisal，PRA）作为在农村发展项目的设计、实施、评估、验收中常用的农村调查研究方法，被广泛地运用于农村规划等领域[2-3]。同时，新农村建设规划中所涉及的产业发展、新村建设等信息具有显著的空间特性，规划必须与实际的空间地理位置关联。地理信息系统（geographic information system，GIS）作为对地球空间数据进行建模、存储、检索、分析和表达的计算机系统，以其对空间信息的准确辨识、海量存储、空间分析等功能，为新农村建设规划提供了强有力支撑。以四川雁江省级新农村示范片为例，以参与式农村评估和地理信息系统为工具，介绍规划方法和技术路线，对半结构式访谈、参与式绘图、问题树分析、空间分析、数据库建设及三维可视化等进行详细阐述。
1 研究区概况与规划方法
四川雁江省级新农村示范片是四川首批省级新农村建设示范片之一，位于四川省资阳市雁江区西北部，地理坐标为东经104°38′36″～104°46′32″，北纬30°08′19″～30°12′57″，距资阳城区约5 km。省道106线、沱江及其支流阳化河贯穿其中。示范片涉及雁江镇前进村、保和镇晏家坝村、临江镇文昌村等3个乡镇的22个行政村，覆盖面积60 km2，1.1万余户，3.5万余人。海拔350～490 m，属于典型的浅丘带坝地貌。
该研究主要运用PRA中直接观察法、半结构式访谈、参与式绘图、问题因果分析（问题树）等方法[4]，同时通过GIS实现PRA信息与区域信息的交融和集成，进而运用空间数据存储、处理和分析等功能，对自然资源、基础设施、产业、居民点等进行定位、定量分析，为规划提供翔实准确的数据支撑和科学的决策依据。新农村规划技术路线如图1所示。
2 前期准备
2.1 初步调查与资料收集
收集规划区的自然地理、交通、气候、经济、社会、人文等各方面信息。重点收集资源状况、居民点现状、产业现状、基础设施建设等几个方面的信息。尽量收集地形、遥感影像、土地利用现状等地理信息。
2.2 内业准备
2.2.1 资料整理与预处理。利用GIS工具对地图进行矢量化，构建涵盖规划区行政区划、交通、水系、居民点等信息的基础空间信息框架，并通过高程线（或点）生成数字高程模型（DEM）。利用遥感影像解译（或土地利用现状图），将土地利用进行分类、测算，并初步统计规划区的土地利用状况，对土地未来发展有总体把握。在此基础上，结合地形地貌和土地利用状况，用GIS对规划区进行空间辨识，为确定产业、民居、基础设施建设等的用地布局及范围提供参考依据，以便详细调查和规划过程中更具针对性。
2.2.2 基础图件与访谈提纲制作。通过基础数据的处理，可以制作区位图、土地利用现状图等基础图件，以便在详细调查中进行核实。同时，在前期资料收集中，大部分属于二手资料，且比较笼统，而建设性规划资料应尽可能详细、准确[5]。在对各村、重点企业、专业合作组织等进行详细调研时，需要开展半结构式访谈等工作，因此要制作访谈提纲，以便资料收集更为客观、翔实。内容主要包括村详细信息、主导产业发展情况、基础设施建设情况、村庄建设情况。
3 调查方法
3.1 半结构式访谈
半结构访谈是一种通过与访谈对象直接交流而获得信息的方式，是一种开放、交互式的访谈形式[6]。根据提前拟定的采访提纲，围绕资源利用、产业发展、村庄建设、基础设施建设等主题，向村干部、村民代表等被采访者进行开放式提问，充分调动其主观能动性，并整理他们介绍的有关新农村建设方面的经验、教训以及对问题的看法和愿望，全面获取农村社会经济、资源状况、存在问题等，为规划做充分准备。
3.2 实地勘察与参与式绘图
规划区的空间信息和非空间信息都随时间不断变化，而基础资料的时效性不尽一致，因此，需要到实地验证调查信息的准确性。通过村民参与式绘图，结合实地核对、GPS现场测量等方式，在土地利用现状等事先准备的基础图件上对基础资源（土地、森林等）、基础设施现状（道路、交通等）、产业发展现状（种植、养殖等）、新村建设情况等信息进行确认。还可以标出意向性规划的重要地物，如：居民点、道路、沟渠、园区、村委会、企业、公共服务点等。同时，可以与村民讨论关于利益群体如何利用资源（如权属），新农村建设存在题、冲突、机会和解决方法等方面的问题。
4 调查结果分析与辅助规划
4.1 PRA调查结果及问题树分析
通过问题树方法，对示范片新农村建设分析。问题树是按照对事件的因果关系，将某一事件的原因逐级分解的方法[7]。一般从出现的问题出发，追溯引起该问题的最原始和最直接的原因。问题树分析可帮助规划组成员和当地群众共同发现和分析新农村建设中的项目和事件所产生的影响、资源和活动的流向，并形象直观地表达起因、影响和联系。
对详细调查中当地群众普遍反映的基础设施不完善的问题，进行不同层次的分析。基础设施不完善作为示范片新农村建设PRA问题识别中的核心问题，主要包含交通、水利、土地、公共服务等基础设施的条件差和不完善。经过与当地群众的广泛讨论，得出问题树状图（图2）：通过问题的过渡与演替，可以得出“基础设施不完善”与新农村建设方向和项目规划存在必然联系。示范片通过科学布局的产业和新村建设项目，并配套完善的基础设施建设，可以实现基础设施与产业发展，产业发展与新村建设之间的良性互动。
4.2 地理信息系统辅助分析
4.2.1 坡度、坡向分析。运用GIS空间分析功能，可以通过数字高程模型对规划区域坡度、坡向等进行分析，以作为用地适宜性评价、产业园区定位、新村建设选址等的重要参考依据[8]。图3为坡度图，分析表明，规划区沿河流（沱江及其支流阳化河）坡度较小（0～5°），适合发展规模化现代农业，而丘陵区域地形较为破碎。
4.2.2 规划项目影响范围分析。道路、园区建设以及河流整治等重点项目的建设，在规划中都应进行设施的影响范围分析。利用GIS的缓冲区分析功能[9]，可以方便、快速的生成满足一定条件的影响范围，辅助民居区、廊道、园区等边界的确定。图4以道路和河流为例说明影响范围缓冲区分析。
4.2.3 规划数据库建设与三维可视化。将详细调查并修改完善的数据，利用GIS数据建库工具，构建空间数据和属性数据库[10]。数据库的建设主要包括基础地理信息库和规划专题数据库。前者是有关行政区划、地形地貌、交通、水系、居民点、土地利用等基础空间地理要素和地理框架数据；后者是由新农村建设相关部门提供和规划相关的产业发展、村庄、基础设施建设等专题数据。数据库构建以后，规划中产业布局、居民点布局、基础设施布局等规划指标的相关数据可以利用统计分析功能通过数据库获取，在很大程度上提高了工作效率。同时，运用地理信息系统对数据进行可视化表达，可以直观地表达和展示规划区的基本情况及规划项目内容，为规划组成员与当地群众及地方部门搭建一个沟通的平台，图5为地理信息三维可视化表达。
5 规划建议
根据对示范片地形地貌、资源状况、存在问题等方面的分析，提出以下规划建议。一是产业发展作支撑。建议构建现代农业园区集群发展的格局，在坡度较小、适宜规模化发展的地块建设农业科技园区、现代农业示范园区、农业产业园区，形成从科技创新到试验示范到规模生产的园区体系，以现代农业的发展来支撑新农村建设。二是民居建设需适当。根据浅丘带坝的地形条件，建议宜聚则聚、宜散则散、产村互动，平坝区及乡镇周边的村相对集中，可与集镇建设相结合建设生态社区，节约用地；而对于浅丘地带，建设生态农庄，与生产发展相结合；同时配套建设公共服务设施。三是基础设施要互动。一方面，先期建设好示范片内重大基础设施，为产业和新村建设奠定基础；另一方面，园区道路、农渠、土地整理等基础设施建设作为产业、新村建设的配套；设施与产业发展、设施与新村建设协调互动、相互促进。四是景观生态求和谐。重点建设庭院景观，道路、河流廊道景观以及园区防护景观。将庭院景观与生态经济建设相结合，采用果树等进行绿化，保持乡土风格；科学选择和搭配绿化，尊重水域蜿蜒曲折、自然流线的优美形态；选择适合当地生长的经济林（果）作为防护林带，建设能够调节小气候、保持水土、涵养水源、美化环境的农业园区防护林体系。
6 结语
应用PRA和GIS工具进行新农村建设规划，一方面通过规划人员与当地群众的沟通，充分调动村民的积极性，进而与村民共同分析农村发展中存在的实际问题以及问题的内在原因，克服“自上而下”式规划的缺陷；同时，准确定位、快速处理规划相关的空间信息，并通过数据查询和空间分析，为规划建议的提出提供强有力的信息支撑和科学的决策依据，使规划方案更符合实际情况，具有更强的可操作性。
7 参考文献
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关键词：数字化测绘；基础地理信息系统；
引言
由于全球导航卫星系统(GNSS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和计算机网络等技术的快速发展，给空间数据的获取和采集带来了革命性的变化，同时数字测图技术、测图软件等也得到了迅速的发展，数字测图日益成为一种重要的数据来源，许多数字测图的成果又都要求形成数据库的形式。这样可以为建设多尺度、多分辨率、多种类的空间数据体系和统一的地理空间数据平台奠定基础。
由于目前的测图方法和绘图软件主要还是面向传统图形应用，数字测图成果与数据要求还存在一定的差距。数字测图系统所提供的电子数据与数据之间的无缝接轨是当前必需解决的难点问题之一。虽然许多测图软件系统正在努力向成图、建库一体化靠拢，但效果不佳。因为，目前的数字测图理念还是基于实现图式所要求的可视化效果为主，只是在要素分层、数据编码等方面给予了一定的重视，对属性数据采集、空间数据完整性的认识缺乏足够的重视。
1 数字化测图的现状
传统的测量仪器和测量方法是靠人来对准目标、读数、记录，然后将这些数据解析到图纸上。这个过程是漫长的，而现在使用的图式符号、制图指导的可视化、色彩等诸多理论都是在这个阶段形成。
随着测绘仪器的进步，测量方法、成图模式也发生了根本性的变化。从仪器发展看，全站仪的出现使测量数据的读取、存储实现了数字化、自动化；从绘图方式看，传统的小平板已向内、外业一体化发展；从测量方法看，全站仪的采用使得测区内控制点和碎部点的精度分布变得更加均匀。概括起来，数字化测图目前主要存在两种模式，即电子平板模式和数字测记模式。
电子平板模式，在现阶段，野外现场测图，实时成图。尤其是便携机的出现给数字测图提供了发展机遇。它利用计算机与测站仪器通讯，动态地获取测量数据，在屏幕上即测即显，外业实时成图，实时编辑，纠正错误。该模式能够在野外比较直观地生成图形，大大减轻了内业工作量，同时绘图的质量也有了较大的提高。它也有一些不足之处，比如加大了外业的工作量，笔记本电源受时间限制、容易受天气影响，测站缺乏对镜站的了解等。近来出现掌上电脑和嵌入式操作系统，使得镜站指挥测站成为可能，该工作模式可把测站数据通过无线通讯的方式传送到镜站，然后，由镜站工作人员根据实际情况，实现地形地物的即测即绘。
数字测记模式，主要是外业测量和内业成图。该模式外业主要由电子手薄或测量仪器记录坐标、编码，同时人工配合草图（包括所有的图形、编码、属性注记等内容）。然后将存储的数据和草图交由内业，内业人员将数据读出、在计算机上展点，依据草图将数据连接起来形成图形。这种测图模式比传统测图大大提高了工作效率，但存在两个方面的问题，一是草图和储存的数据容易出现不匹配的现象，造成外业返工，主要原因是记录数据的测站和绘制草图的移动站之间的不协调；二是内外业的分工，容易产生对草图理解上的差异。另外，该模式下野外数据编码容易出错、草图绘制的信息量难以满足内业作图需要。
这两种工作模式的共同点就是测量数据和绘制图形的传输介质都由纸质变成了数字形式，但绘图的基本要求还是以传统的纸质绘图要求为准，测绘的本质并没有发生根本的变化。主要原因有两个，一是野外测绘的直接需求来源于传统的对测量数据的需求；二是对测量结果质量的检查和评定还是以图式为主要检查依据，必须首先按照传统的绘图模式完成任务。虽然从数据管理（如分层、编码等方面）正在逐步向信息化靠拢，但从信息量的获取角度看，目前的数字测图成果与信息化测绘之间还有一定的距离。
2 数字化测图与信息化测绘要求的差异
2.1数据的获取不同
许多数字测图软件都具有向转出数据库数据的能力，但由于数据格式之间的不一致，转换过程中往往要丢失许多信息，并且转换后的数据编辑工作量非常大。数据的获取与储存在野外测量时，由于受通视、测点连接次序、分幅等条件的限制，会造成空间目标存诸上的不完整。如道路要素，在信息化要求看来，是一个完整的空间实体，往往使用一个线实体来表示，但所能采集到的地理实体是离散化的多个道路边界实体。这些图形实体转入库后处于分段状态，没有空间目标的整体概念。这为建立空间数据库、空间数据与属性数据连接、空间信息查询和分析都带来极大的不便。类似的地物表示还有河流，在信息化的要求中，河流需要用一个面来表示，但是在实际测绘成图过程中，往往存在边界不清的现象，如海域的范围线、河流入海口的界线等问题。
2.2存储形式不同
在数字化测图和信息化测绘的目的不同，在存储形式上也有所不同。测图的目的是为了成图，成图有图幅的概念，为了一致性，在测图生产管理上，也大多采用图幅管理的概念，就算是采用数据库方式的存储，依然保留着图幅的痕迹；而信息化测绘的本质是服务，是为了数据的最终其它系统的应用最大化，在地物实体的表示上，存储上都定位于实体。如点状地物雕塑的表示，在成图时可能采用多个线形成一个组合体表示，信息化测绘则采用单一的点来表示雕塑的位置，至于更动的其它信息，如雕塑的图片、作者、创作年份等等采用属性的方式存储。
2.3可视化要求不同
数字化测图最终目的是成图，在成图的过程中可以不考虑数据的冗余、存储空间的限制等因素，为了达到美观、直观的效果，可以用线组成一个符号快，而直接用点、线、面的分类表示地物实体，则是信息化存储的基本要求，信息化测绘的可视化则是在后续应用中提出的具体要求。为了达到图示直观、表示清晰的目的，国家地形图规范对地物的表示也有比较具体的要求，如地下室入口、坡向等内容都有具体的可视化符号表示，在信息化过程中，只要有足够的实体类型、性质等信息，就有可能通过实体之间的逻辑关系计算出来入口方向、坡向等需要用可视化才能表示出来的内容。
2.4属性要求不同
制图的核心问题是选择什么样的地面景观用于制图，即内容重于技术。在空间对象及属性的选择上，一般还是按照图式所要求的内容进行筛选。
属性数据是非空间数据，主要表示空间实体的定性和定量特性。在一般的数字测图软件中，属性数据是通过注记或图形的颜色、线型、大小等的方式来表达的，这些内容一般直接通过图形可视化即可表达出来，不需要属性数据库的支持。长期以来，采集属性数据也是按照图式要求进行。但从建立地理信息系统的角度看，这些属性数据远远不能满足建立各种统计、分析模式的需要。比如建筑物属性数据采集，图式要求标注的内容也就名称、材质、层数等，以上数据可以图形或注记的形式表示出来，但该楼的竣工时间、结构形式、用途、所属单位、使用年限等数据却不可能再在图面上进行表示，也是以往测量工作所忽视的。信息化测绘的最终目的则不仅仅是测绘制图，更多的是为社会各行各业提供所需地表的空间位置数据，并利用对客观真实世界的各种数据来实现虚拟现实系统，将地表的情形以真三维、真尺度、真纹理真实的重建起来。
目前为数字化测绘所建设的基础地形数据库，同样也存在这样的特点：数据组织方面按地形图规范组织；数据生产维护方式按照地形图规范的图幅方式管理维护；数据采集种类按地形图规范选择性采集。
3 基础地理信息系统的建设
3.1 信息化测绘的目标
从数字地球到基础地理框架，到基础地理信息服务，都要求测绘向信息化测绘的转变。信息化测绘技术体系主要研究内容为从信息获取、处理、管理到输出的数字化测绘技术体系，初步建立信息化测绘技术服务体系，基本实现基础地理信息的快速获取与更新、智能化处理和一体化管理、网络化生产管理与分发服务，实现地理空间信息资源的融合和增值服务，面向市场，使测绘信息与技术产品社会化，为社会提供多尺度、多方位、多形式的服务体系。从产品的管理、生产整个过程看，可以分为四个信息化子模块，即测绘产品信息化、生产管理信息化、测绘服务信息化、系统维护信息化，每一个子模块各成一个子系统。
3.2 完善的生产管理系统
基础地理信息库的维护必有一套完整的生产管理体系，作为对数据的质量、更新周期的保障。信息化的生产管理系统产生的有关数据的信息，就是常说的元数据信息；同样根据基础信息化测绘对基础地理信息库的要求，对基于元数据系统的生产管理系统也提出了新的要求：
（1）元数据管理的基本单元逐渐向自然的基本单元转变，现在多数以图幅为基本管理单元，这样的管理模式，对基础地理信息的采集造成的影响就是，地物实体在图幅接边处的非自然断开，人为的造成地物实体的离散。以自然界线构成的范围作为管理基本单元，可最大限度的保留基础信息的完整性。
（2）基于实体的元数据信息管理模式，为3G技术在数据维护提供基础。通讯技术进入3G时代，在通讯带宽上有了一定的保障，在线的数据维护方式也成为了一种可能。
（3）补充、完善元数据信息，信息化服务也要求元数据信息的完整，以图幅为基本单元的管理模式逐渐向自然实体转变后，元数据的描述对象也从图幅转变到更加细化的实体，但是元数据信息更加准确、现实。
（4）网络化的地理信息分发平台
信息化测绘的本质是服务，也是要求测绘产品、测绘手段必须随技术的发展而发展，就像是信息化测绘时测绘科学发展的必然趋势一样。信息化测绘服务强调服务的实时保障、实时服务，除了要求测绘产品的现势性要强，还要求服务的获取速度要快。显然，要做好测绘服务，必须借助于网络化。信息化测绘的标准化和元数据管理提供了数据多源整合的基础，高带宽的网络技术为数据的分发服务提供了传输的保障。
3.3 基础地理信息库为核心产品
从信息化测绘的目标看，四个信息化模块中，其中测绘产品信息化是关键，只有完全信息化的测绘产品，才能实现服务的信息化。信息化测绘和数字化测绘的主题形式，虽然都是“数字形式”，但是信息化测绘对信息的基础性、现势性、完整性等远远的高于数字化测绘的要求，由此决定了基础地形数据库以及采集平台进行深层次的改造：
（1）数据分类的进一步科学和细化
在改造过程中，不能仅局限于地形图规范、标准，应着眼于地理信息的基础性要求，将更广泛的、基础的地理定位要素纳入测绘体系。各类数据的组织存储方式，应根据信息化应用的需求确定，信息化测绘服务的本质也要求基础地理信息库的产品具有很强的兼容性。
（2）更新维护方式的多元化
信息化测绘对信息现实性的高要求，必须使用多元化的维护方式。
（3）完善从基础地理信息库到基础地形库的符号化，逐步实现基础地理信息处理的自动化和智能化
在信息化测绘的体系中，确立的基础地理信息库为核心的地理信息产品，但并不意味着符号化地形图产品的消失，作为长期以来使用的符号化地形图产品依然存在。在基础地理信息库完成维护后，利用其中需要的部分信息并符号化，形成多需要、多层次的符号化产品。
关键词：3D GIS；SuperMap；三维校园；设计与实现
中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）20-4831-03
Design and Implementation of 3D Digital Campus 3D Based on GIS Technology
YUAN Zhao-feng ，WEI Ao-xue， ZHENG Jia， MU Ming-hui， DING Yan-qing
（Institute of Disaster Prevention disaster information engineering， Hebei 065201，China）
Abstract： The three-dimensional geographic information system （3DGIS） is the GIS spatial query， analysis and decision function and VR （virtual reality） 3D visualization of organic living together， enhance the visual effect of GIS system and 3D spatial analysis ability. Taking the Institute of Disaster Prevention as the research object， the 3D modeling technology， computer network technology， virtual reality technology and software development technology based on HTML+JavaScript， the development environment and SuperMap cloud GIS software development platform， using MVC design patterns and object-oriented development method， realized the 3D campus system of disaster prevention. The system has a 360 degree view three-dimensional scene， 3D measurement， POI query localization function and 3D campus navigation， 3D campus than 2D more visual image， closer to the campus scenery， has a certain application value.
Key words： 3D； GIS； SuperMap； 3D campus； design and Implementation
20世纪70年代初，二维地理信息系统开始起步，至今已经广泛地应用到各行各业，对社会发展和经济发展产生了巨大的影响，但是随着计算机技术的不断发展和GIS应用的不断深入，二维地理信息系统已无法满足人们在某些领域的需求，例如：教育、地质、气象、数字校园、数字城市等。进入二十世纪90年代后，虚拟现实技术和三维可视化迅猛发展起来，为我们建立三维地理信息系统提供强有力的理论和技术支持，我们能用三维GIS技术进行三维空间的操作和分析，让空间对象真实、立体的展现在用户面前。与此同时，随着高校扩建的步伐不断加快和国家扩招政策的实施，高校也面临着一个新的发展，因此，通过把三维GIS技术应用到数字校园中，集成校园导航、校容校貌展示、招生宣传、校园信息化管理的新一代三维数字校园系统，将是大势所趋，对学校的对外形象宣传、招生宣传、信息化管理将产生重要的作用。综上所述，研究三维数字校园是非常必要的。
1 系统总体设计
本文以防灾科技学院为研究对象，首先调研校园的基础信息，在SuperMap Deskpro中建立空间属性数据库、对于校园中所有实体对象采用3DMAX软件建立三维模型，并用SuperMap iServer场景；然后基于三维建模技术、计算机网络技术、虚拟现实技术和软件开发技术，HTML+JavaScript开发环境与SuperMap 云GIS软件开发平台，采用MVC设计模式和面向对象开发方法进行系统功能开发。系统功能主要有三维场景浏览、三维场景基本操作、对象选择查询、对象准确定位、对象属性查询以及显示、场景导航等功能。下面是系统架构图：
2 系统关键技术
2.1 二三维一体化技术
随着3DGIS技术的发展，人们越来越希望在一个系统中同时包含二维和三维的功能，就是实现二三维的一体化技术。本系统采用了超图的SuperMap iServer服务，改服务是基于跨平台GIS内核的云GIS应用服务器，具有支持二三维一体化地图缓存，提供二三维一体化的服务、管理与聚合功能，提供多层次的扩展开发能力，采用面向服务的地理信息共享方式，用于构建SOA应用系统和GIS专有云系统。非常适用于智慧城市、智慧校园系统的应用。
2.2 缓存技术
对于3DGIS系统，如何在短时间内利用现有硬件系统加载大量的三维模型和海量的数据是核心问题，为了解决这个问题，本系统中用到了场景缓存这一新技术，场景缓存是基于整个场景生成的缓存，通过一次操作，即可将已经加载到场景中的不同类型的数据图层生成不同类型的缓存。系统可以通过场景的缓存能够使数据在桌面上快速的加载与显示、使客户端的更高效浏览。但是由于一个场景缓存只能完成一个功能，因此在本系统中，为了在实现3D浏览的同时还能对地图进行属性查询等操作，我们采用同时2个场景缓存的技术解决了以上问题。
3 校园空间数据库及3D建模
3.1 校园空间数据库的建立
建设校园空间数据库，首先要对校园空间信息建立清晰的模型，通过对系统的需求进行分析，我们采用面向对象的方法对建立模型，将校园空间数据按其空间特征进行分层组织，细分为点、线、面等实体类型把与地理空间有关的对象抽象为楼房建筑、道路、树木、草地和管线等通用概念，具体分析如下：
1） 楼房建筑物：要包括教学楼、办公楼、实验楼、图书馆、学校医院、食堂、学生宿舍、体育场馆和公共设施的位置以及房屋结构等。
2） 树木草地：反映校园树木、绿地、草坪的种类、分布及覆盖面积等。
3） 道路：反映校园内各主要道路情况，包括道路位置、走向、路面宽度及坡度等。
4） 文字注记：要对校园内的各地理实体标注文字及注记，如楼房名称、道路名称等。
经过这样的数据信息划分，用户可以根据关心的重点不同决定哪些图层以高亮度显示并进行专门的操作，更加方便了实际的管理。
3.2 3D模型制作与
在制作本系统时为了使所有的模型更加逼真，我们通过拍摄真实的物体得到图像经过PS等图像处理软件优化纹理加工处理后作为纹理贴图，再使用3DMAX等软件手工建立目标场景模型数据并贴到模型上，然后利用GIS插件导出，再将场景整合到GIS系统中，“图2”是3DMAX建模过程。
防灾科技学院的场景是建立在三维球体上的一部分，在建立场景时，考虑到场景的显示效率和显示效果，场景当中的一些固定且数量较多的实物是通过建立三维符号来减少数据复杂程度的，并对场景当中的部分实物是通过场景缓存添加的。为了增加场景的真实性，通过粒子效果添加喷泉效应防灾科技学院全景如图3所示：
4 功能实现
4.1 定位
根据SuperMap提供的相机类，新建一个实例camera，设置camera的经纬度和高度值，以及角度值等属性，利用flyingOperator中的 flyto方法将相机定位到用户查询的对象的相应位置。实现了用户的选择性浏览。
4.2 量算
根据SuperMap封装好的MeasureDistance和MeasureArea类，新建控件measureDisAction和measureAreaAction，通过触发这两个控件中对应的触发后事件和结束后事件完成量算过程。
4.3 查询
用户选择自己感兴趣的建筑对象后，系统获取到你选择的对象，并将它作为参数传入对应的函数中，我们可以通过获取对象字段的方法，读取到该对象属性表中的所有字段值，然后将这些字段中筛选并显示在气泡中，这样系统将会显示出该模型对应实物的属性信息，校园中各重要建筑及景点都关联了相应的属性信息，能快速显示被点击物的属性信息，还可以通过搜索或者选择建筑的名称，通过GetFeature3DsBySQLParameters、GetFeature3DsBySQLService这两个类用SQL查询的原理查找到对象，从而查找到对象属性表中的所有字段，通过这些字段中的经纬度坐标对建筑进行定位，建筑名称进行气泡显示，这样就可以实现定位并查询建筑物的位置了。
4.4 飞行
三维飞行主要是指指定路线后，能使场景以一定的速度，按照一定的轨迹进行飞行模拟，可以起到校园导航的作用，实现方法是在SuperMap Deskpro中制定好飞行节点和路线，导出成一个飞行文件，程序中我们通过调用这条飞行路线，获取到其几个节点的经纬度，相机方向等，设置好速度，同样用flyingOperator中的 flyto方法，实现节点到节点间的飞行，起到了使用户能够更加真实置身于三维场景中，快速熟悉活动路线等作用。
5 总结
在信息化的发展和高校扩招的需求下，高校建设和宣传的压力在不断被增大，好的校园建设是学院硬件的展现，好的宣传方式则会在院校招生工作中起到积极的作用，而集成校园导航、校容校貌展示、招生宣传、校园信息化管理的新一代三维虚拟校园地理信息系统，将是大势所趋，它将校园自然环境、人文环境重现在网上，使用户身临其境。三维虚拟校园的发展将会与“数字校园”相结合，在视觉和功能上满足院校招生、建设、宣传的需要，成为校园门户网站不可缺少的重要栏目，对学校的对外形象宣传、招生宣传、信息化管理将产生重要的作用。
参考文献：
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[3] 李颖颖，袁希平，甘淑.基于MuhiGenCreator/Vega的虚拟校园设计研究[J].科技情报开发与经济，2008，18（19）：146―147.
[4] 施贵刚，程效军.网络虚拟校园三维建模方法研究与实现[J].工程图学学报，2008，12（2）：83-88.
关键词：地理信息系统空间数据模型模型层次
中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：
地理信息系统（GIS）从诞生以来一直是信息科学中研究与发展最活跃部分，它在空间信息的采集、建模、数据组织、可视化表示和分析等方面取得了大量的研究成果，其中空间信息的数据组织和管理是 GIS研究的核心问题。空间数据类型繁多、异常复杂，组织的好坏和检索的效率是衡量一种空间数据应用系统成败的关键，对空间数据的处理及空间数据模型的研究是GIS 区别于其他系统的特点之一。
1 空间数据模型
数据模型是对现实世界中的数据和信息的抽象、表示和模拟。 空间数据模型就是寻求一种描述地理实体的有效的数据表示方法， 根据应用要求建立实体的数据结构和实体之间的关系以便于应用。目前，在 GIS研究领域中，已提出的空间数据模型有栅格模型、矢量模型、栅格-矢量一体化模型和面向对象的模型等。
1.1 栅格数据模型
栅格数据模型是最简单、最直观的一种空间数据模型，它将地面划分为均匀的网格，每个网格单元由行列号确定它的位置，且具有表示实体属性的类型或值的编码值。在地理信息系统中，扫描数字化数据、遥感数据和数字地面高程数据 （DTM）等都属于栅格数据。 由于栅格结构中的行列阵的形式很容易为计算机存储、操作和显示，给地理空间数据处理带来了极大的方便，受到普遍欢迎。 在栅格结构中，每一地块与一个栅格像元对应。 不难看出，栅格数据是二维表面上地理数据的离散量化值， 而每一个像元大小与它所代表的实地地块大小之比就是栅格数据的比例尺。
栅格数据模型的显著特点是地图输出快， 数据结构比较简单，便于面状数据的处理，可以快速获取大量的数据，数学模拟方便，多种地图叠置分析方便，进行空间分析比较容易，容易描述边界复杂和模糊的地物，特别适合FORTRAN，BASIC等高级语言作文件和矩阵处理， 这也是栅格结构易被多数地理信息系统接受的原因之一。它的缺点是数据存储量大、空间位置的精度低、难于建立网络连接关系、绘图比较粗糙。
1.2 矢量数据模型
矢量模型是用构成现实世界空间目标的边界来表达空间实体，其边界可以划分为点、线、面等几种类型，空间位置用采样点的空间坐标表达，空间实体的集合属性，如线的长度、区域间的距离等，均通过点的空间坐标来计算。 根据空间坐标数据的组织与存储方式的不同，可以划分为拓扑数据模型和非拓扑数据模型（例如面条模型）。
拓扑模型是将实体间的某些拓扑关系和点、线、多边形直接存贮在表中，没有数据冗余。 通过这些表，可以方便地判断线状实体的连通关系和面状实体的邻接关系。 该模型在空间数据的组织、 拓扑空间关系的表达、 数据模型的拓扑一致性检验及图形恢复等方面具有较强的能力， 因此被广泛应用于 GIS 软件， 如Arc/Infor等。 但是采用该方法构建新的拓扑空间关系时，所用的时间量大。
在非拓扑数据模型如面条模型中，地物用一系列坐标串表示， 这种表示记录了空间实体的形状信息，但没有考虑空间实体间的邻域关系，相邻多边形的公共边被重复存储，其拓扑关系信息必须在数据文件中通过搜索所有实体的信息， 并经过大量计算才能得出，因此难以有效地进行空间分析，但比较适用于制图系统。
矢量模型的突出优点是能完全显示和表达点、线、面的空间位置及它们之间的所有关联关系建立拓扑结构，从而提高空间网络分析的能力，空间位置和输出图形的精度高、 数据存储量小、容易定义和操作单个目标，能方便地实行坐标变换、距离计算等。 缺点是缺乏与遥感及数字地面模型（DEM）直接结合的能力，边界复杂和模糊的事物难以描述，数据结构比较复杂，难于处理多种地图的叠置分析操作。
1.3 矢量-栅格一体化数据模型
从几何意义上说，空间目标通常有三种表达方式：（1）基本参数表达。一个集合目标可由一组固定参数表示，如长方形由长和宽两参数描述；（2）元件空间填充表达。 一个几何目标可以认为是由各种不同形状和大小的简单元件组合而成， 例如一栋房子可以由一个长方形的方体和四面体的房顶组成；（3）边界表达。一个目标由几种基本的边界元素即点、线、面组成。矢量数据结构和栅格数据结构各有优缺点， 矢量-栅格一体化数据模型具有矢量和栅格两种结构的优点。
在基于矢量的GIS系统中， 使用的是边界表达方法。 这种矢量结构用一组取样点坐标表达一条弧线段或一个多边形， 这是人们使用地图引申出来的习惯概念，用这种数据结构，人们可以方便的得到长度、面积等。在基于栅格的GIS系统中，人们已经用元件空间充填表达面状地物。对于线状地物，以往人们仅使用矢量方法表示。事实上，如果采用元件空间充填表达方法表示线性目标，就可以将矢量和栅格的概念统一起来，进而形成成矢量-栅格一体化的数据结构。
设在对一个线性目标数字化采样时， 恰好在所经过的栅格内部获得了取样点，这样的取样数据，具有矢量栅格双重性质。一方面，它保留了矢量数据的全部特性， 一个目标跟随了所有的位置信息并能建立拓扑关系；另一方面，它建立了路径栅格与地物的关系，即路径上的任意一点都与目标直接建立了联系。这样，每个线性目标除记录原始取样点外，还记录所通过的栅格，每个面状地物除记录它的多边形周边以外，还包括中间的面状栅格。无论是点状地物、线性地物、面状地物，均采用面向目标的描述方法，即直接跟随位置描述信息并进行拓扑关系说明，因此它完全保持矢量的特性，而元件空间填充表达建立了位置与地物的关系， 使其具有栅格的性质。 这样的数据结构就是矢量-栅格一体化的数据结构，基本上具有两种数据模型的优点。
1.4 面向对象的数据模型
面向对象的方法起源于面向对象的编程语言。他以对象为最基本的元素来分析问题、解决问题。 客观世界由许多具体的事物、抽象的概念、规则等组成的，可以将任何感兴趣的事物、概念都统称为“对象”， 面向对象方法的基本出发点就是尽可能按照人们认识世界的方法和思维方式来分析和解决问题。计算机实现的对象与真实世界具有一对一的对应关系，不需作任何转换，这样使面向对象方法更易于为人们所理解、接受和掌握。 所以，面向对象方法有着广泛的应用前景。
面向对象的定义是指无论怎样复杂的事例都可以准确地由一个对象表示，这个对象是一个包含了数据集和操作集的实体。除数据与操作的封装性以外，面向对象数据模型还涉及到四个抽象概念：分类、概括、聚集、关联、以及继承和传播两个语义模型工具。一些学者在这一领域开展了多方面的研究，利用面向对象的技术，即把 GIS 要处理的地理目标，抽象为不同的对象，建立各类对象的联系图，并将各类对象的属性与操作封装在一起。 一般是将地理空间目标抽象为结点、弧段上的内点、弧段、点状地物、线状地物、面状地物、复杂地物、无拓扑关系的面状地物、地物类、专题层、工作区、工程等一系列对象。利用面向对象的数据模型可完成三维空间数据模型、时态空间数据模型等的初步定义和实现基于 Internet结构的分布式空间数据模型。
面向对象的技术是当今信息技术领域流行的模型和系统构造方法，也是当前 GIS 研究领域的热点问题，它具有如下的优点：
一体化的存储体系。 所有对象 、空间和非空间。均存储于同一个数据库。
数据的录入和编辑质量更加准确， 有有效的智能规则约束。
用户与数据对象的关系更贴近实际。 逻辑模型与存储模型的差别缩小， 用户的注意力将更多地放在数据表达方面。
特征之间存在丰富的上下文约束关系， 如拓扑、空间和普通关系。在编辑时不会出现违背常理的事发生。
具有更优越和灵活的图形显示， 用户可有效控制显示行为。
动态过滤方式显示图形。
具有丰富的图形定义和功能，能精确美化图形。
能管理特大型数据集合，不需要空间分区。
支持多用户环境。
但是在应用面向对象的方法构造 GIS 模型和计算时，也存在一些问题，表现为：
经典的 GIS 空间模型缺乏对 GIS 关系和空间计算的总体指导，已有的模型有局限性，思想方法与面向对象的思想差距较大。
面向对象技术的数据抽象技术提供了实现纵向空间关系的解算能力，但对横向的空间关系的解算能力较差， 所以即使利用面向对象的方法完成了GIS的空间对象定义，并实现了对象的分类、联合、概括和聚合、类的继承、封装、聚集等，在空间关系的构造和空间计算的模式确定方面仍然缺乏全面指导的面向对象GIS空间模型的理论。
基于点、弧段、线、多边形、复杂对象等对象的定义只能抽取GIS空间现象的一般特征，不能满足空间现象多变、突变、关系蕴涵复杂的要求，实现的空间解算功能有限。
尽管仅有面向对象的方法是不够的，当前，它还不能完全应用于GIS中，面向对象的空间数据模型只是GIS空间数据模型的一部分。 但需要强调的是，面向对象的空间数据模型给GIS系统的设计和功能实现带来了前所未有的方便与快捷，面向对象设计方法是实现GIS系统开发和计算的重要思想，很多GIS软件正努力发展自己的面向对象数据模型。
2 空间数据模型的层次
一般而言GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个不同的层次组成，如图1。所示。 其中，概念数据模型是关于实体和实体间联系的抽象概念集，逻辑数据模型表达概念模型中实体及其关系，而物理数据模型则描述数据在计算机中的物理组织、存储路径和数据库结构，三者间的相互关系如图1所示。
2.1 概念数据模型
概念数据模型是人们对客观事实或现象的一种认识，有时也称为语义数据模型。不同的用户由于在关心的问题、研究对象、期望的结果等方面存在着差异，对同一客观现象的抽象和描绘会形成不同的用户视图，称为外模式。GIS概念数据模型是考虑用户需求的内容，用统一的语言描述、综合、集成的用户视图。目前存在的概念数据模型主要有矢量数据模型、 栅格数据模型和矢量-栅格一体化数据模型。
2.2 逻辑数据模型
逻辑数据模型将概念数据模型确定的空间数据库信息内容，具体地表达为数据项、记录等之间的关系，这种表达有多种不同的实现方法。常用的逻辑数据模型包括层次模型、网络模型、关系模型以及最近兴起的面向目标或称为面向对象模型。
2.3 物理数据模型
逻辑数据模型不涉及底层的物理实现细节，而计算机处理的是二进制数据，必须将逻辑数据模型转换为物理数据模型，转换要涉及空间数据的物理组织、空间存取方法、数据库总体存储结构等。其中，空间数据存取和查询及查询优化是目前国际GIS研究的一个重要课题。人们目前将空间定位数据及其属性看作多维空间中的点，采用栅格文件系统、KD树、四叉树、R树等多维点索引结构进行索引，但是由于最小边界局限往往重叠嵌套及空间数据具有的复杂性等，还需要研究在空间数据模型和数据结构的基础上提高GIS空间数据管理的效率。因而，物理数据模型是GIS空间数据的具体物理实现过程，负责对空间数据进行组织、存取、优化等。
3 结 语
综上所述，空间数据的组织和管理是GIS领域研究的核心问题之一，由于各种空间数据库在数据模型、数据结构上的差异， 如何实现不同空间数据库之间的互操作，实现数据共享，已成为当前构建大型GIS软件过程中的瓶颈问题。
随着计算机软硬件技术的发展， 地理空间数据的新应用，空间数据量的庞大及空间对象、空间查询的复杂性， 地理信息系统对空间数据模型提出了较高的要求，近来一些学者在探索对象-关系空间数据模型和面向对象的矢量-栅格一体化空间数据管理模式方面取得了较大的进展，并在逐步走向实用。
参考文献
[1] 戴上平，黄革新.空间数据模型研究[J].武汉冶金科技大学学报（自然科学版），1999
[2] 龚健雅.地理信息系统基础[M].北京：科学出版社，2001
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