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地理信息系统基本功能范文1
【关键词】电力；配电网；地理信息系统；应用
1、前言
电力系统与人民的生活和国家的发展息息相关，提高电能质量、提升供电系统的可靠性、为用户提供优质服务是电力系统一直奉行的宗旨。配电网在电能和用户之间搭建了一个良好的网络结构，并且成为了电网供应系统中最重要的环节。
在城市中，配电网拥有着及其复杂的、纵横交错的网络空间。以往的的配电网信息、线路路径、相关设备的监控和用户的档案资料主要依靠配电专职人员的经验进行管理，很难实现相关数据的及时更新，并且资料也容易出现丢失和损毁的现象，如果遇到应急情况时，也很难准确的查找相关资料，严重阻碍了工作的进程。因此，为了更好的保存资料和处理应急事件，必须创建一套先进、合理的管理系统，经过科研人员长时间的研究，发明出了一套全新的管理系统，即地理信息系统（GIS），其可以对大量电网信息进行科学管理，并逐渐成为了配电网系统的首选系统。
2、地理信息系统的优点
如今的地理信息系统正处于一个高速发展的阶段，其可以实现信息的采集、管理、存储、分析和处理，是一种介于空间科学、信息科学和地球科学之间的重要科学技术，其与计算机技术很好的结合在一起，并对地球空间数据进行了有效的处理，很好的促进了配电网络的管理和规划。地理信息系统在城市规划、信息管理、环境维护和资源管理等方面都得到了广泛的应用。地理信息系统的基本特点如下：
（1）GIS能够将数据资源进行准确的标准化、类别化和规格化管理，保证其更好的对自然资源、社会资源和环境资源进行分析和对比，更好的满足计算机输入及输出的要求。（2）GIS虽然和数据库密切相关，但是他们之间还是存在着较大的区别。GIS系统中的所有信息资源都与其空间位置密切相关，并且相关的数据库也会包括其对应的位置信息。GIS数据库访问和存储信息的主要手段是依靠地理参照来完成的。（3）其不仅可以对数据信息进行查询和检索，同时也可以对图形信息进行查询和检索。并且GIS也可以实现列表绘图和统计计算等功能。必要的时候还可以通过GIS在指定范围内对所需的图形和信息进行查询，提供所需的空间分布数据。（4）GSI具有多种先进功能，其除了被看作软件和硬件外，还可以被看作是一个过程。在地理信息系统中，相关数据的输入、分析和存储被GIS进行专门的决策和研究。然而，当GIS被简单的看作软件和硬件时，其在综合决策方面将会起不到应有的作用，因此，全面分析和应用GIS的功能极其重要。
3、地理信息系统在配电网中应用的必要性和条件
地理信息系统在配电网中应用的必要性主要表现在一下几个方面：
一是，随着我国电网技术的不断创新，人们对电网体系的要求也开始逐渐提升了，为了给用户提供更可靠的用电质量，必须将地理信息系统更好的应用到输电网络中，尤其是配电网中。
二是，由于国内外不同的输电网络及配电器所需要的GIS是有差别的，从而导致其之间的管理成本和工作效率存在较大的差别。对于小于或等于10kV的配电系统，以往那些传统粗放的信息管理模式已经不能很好的适应时展的需求，亟需研发出一套先进的管理系统来对其数据信息进行管理，这是地理信息系统就应运而生了。
三是，未来的时代是属于信息技术的时代，网络化、数字化电网管理的建立是时展的必然趋势。GIS在配电网中的应用很好的满足了上述要求。因此，地理信息系统在配电网中应用就有了一定的必要性。
地理信息系统在配电网中应用的条件主要有：一是，地理信息系统在我国的应用已经存在了成功的实例。二是，计算机技术在所有成员中得到了普及，其为GIS的实施提供了先决的条件。三是，近几年来，由于地理信息系统的高速发展，人们对其的认识有了普遍的提高，人们认识到地理信息系统在配电网中的应用是未来发展的趋势。
4、GIS在配电网中的基本功能和应用范围
4.1GIS在配电网中的基本功能
地理信息系统在配电网中的基本功能主要有对模型的分析和空间的分析，其需要系统中运算功能给予支持，并通过专门的软件系统实现的。GIS在配电网中的分析功能主要有对电网信息的查询、统计、计算和检索等。GIS在配电网中的核心功能是空间分析，这也是GIS系统与其它信息系统的主要区别。空间分析主要包括缓冲区分析、空间集合的分析、叠置分析以及拓扑空间查询等。GIS中模型的分析主要是借助相应的数学模型对相关问题进行分析。
4.2GIS在配电网中应用的范围
GIS最初起源于60世纪60年代，到目前为止其在全球范围内得到了广泛的应用。电力系统的发展也需要GIS系统的支持，并且不同的行业对GIS系统的要求是不一样的，因此，我们要做到具体情况具体分析，争取为电力系统的发展提供一套全新的、适当的地理信息系统。GIS在配电网中的能够清楚的将变电站、短路器、杆塔、线路、隔离开关以及用户信息等分层进行显示。GIS在配电网中的应用能够很好的实现配网的拓扑结构，并有效的满足配电网应用分析软件的需求。地理信息系统能够进行理论线损、短路等的计算，并对一些复杂的辐射状配电网络进行描述。因此，GIS能够对配电网中大量的电网信息进行综合处理，提高了电网的输电效率。
5、GIS在配电网进行数据的分析和处理
GIS在配电网中的应用能够对相关信息图形进行直观、灵活的表示，并可以对配网信息进行查询。地理信息系统要求对电网中的各种相关信息进行分层储存，为图形的处理、分析提供可靠的数据，其还可以实现对地图移动、缩放和定位，这些只属于GIS系统的基本功能。在电网系统中，各类实体之间存在各式各样的对应关系，根据不同的电压等级，可以为实体定义一个分层的结构。依据输电网络中电能的分配、输送和使用上来看，其更像一个辐射状或树枝状的结构。GIS一般是建立在拓扑结构之上的，电网中所有的数据库模型都必须很好的反映出电网的拓扑结构上。
配电网的基本构造包括实体、属性和联系。其中实体主要是指应用体中的客观事物，属于一个数据对象。例如：电网中的输电线路、配电变压器等。同种类型的实体组合在一起就构成了实体类，各类实体和实体类之间是存在相互联系的，例如，用电负荷和配电变压器之间存在的供给关系。属性一般是对实体的特征进行描述，例如变压器的编号、名称、生产日期以及容量范围等属性信息。联系在配电网中也是普遍存在的，其中存在最多的就是一对一和多对多的联系。各种信息根据实体的不同而进行不同的取舍，并且与基本信息很好的联系在了一起，使他们之间实现了很好的连接和约束。
6、结束语
综上所述，随着我国电力系统和GIS系统的快速发展，可以有效的提升配电网的运行效率和可靠性，充分发挥配电网的功能，尽可能减少停电时间和范围，给广大用户提供一个高质量的用电服务。
参考文献
[1]王超，杨鸿斌.GIS在供电公司配电网调度中的应用分析[J].电力系统保护与控制，2008（21）.
地理信息系统基本功能范文2
Abstract:Environment for a brief introduction of the concept of geographic information system and its basic functions, listed in the environment of GIS in environmental management in the application of geographic information systems environment at home and abroad of the research focus and direction and environment for the development of geographic information systems strategy and advice.
关键词：GIS 环境地理信息系统 空间数据库
Key words:GIS, Environmental Geographic Information System, Spatial Database
【中图分类号】K9 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7069（2009）-06-0122-01
一、环境地理信息系统的概念
环境地理信息系统( Geographic Information System for Environment ,简称EGIS) 是收集、存储、管理、综合分析和处理空间信息和环境信息的计算机软硬件系统。它是GIS 技术在环境领域的延伸,是GIS 技术与环境监测技术、环境管理技术等各种环境信息分析和处理技术的集成。环境地理信息系统的主要功能有:
1. 基本功能包括对空间和属性数据的输入、存储、编辑,以及制图和空间分析等功能。编辑功能允许用户添加、修改、删除点、线、面或修改其属性信息;制图功能可以灵活多样地制作和显示及输出各种专题地图,如污染分布图、水功能区划图、环境规划图等等,地理要素可放大缩小以显示不同的细节内容,并能够测量地图上线段的长度或指定区域的面积。
2. 空间统计分析(Spatial Statistics Analysis) 是指对空间数据库中的专题数据进行统计分析。毕业论文 包括各种属性数据的集征数、离散特征数及其分类分级统计等。
3. 缓冲区分析(Buffer Analysis) 是GIS 的基本空间操作功能之一。例如,某地区有危险品仓库,要分析一旦仓库爆炸所涉及的范围,这就需要进行点缓冲区分析,结合与居民地图层的叠加分析,可以获取需要疏散的人口数等等。
二、环境地理信息系统的具体应用
1. 电子地图使环境管理工作变得轻松直观
由于采用空间数据和数据库挂接,改变了传统的信息管理方法,地图由传统的静态纪录变为信息丰富多样的动态的电子地图,实现了数据可视化。它使环境主管部门对各种环境要素的管理变得直观、简单和轻松。
2. 强大的环境规划手段
区域环境规划是EGIS 应用发展的重点领域之一,目前基于EGIS 的环境规划模型还处于深化研究阶段,将环境应用模型与GIS 集成为一体,可以为环境规划提供更强大的技术手段。由于应用EGIS 能够更好地考虑和评价建设项目对环境的影响,因此在建设项目的环境评价中得到广泛应用。
3. 危险物运输管理
借助GIS 的运行路径选择功能,可以对危险物转移运输线路进行优化选择,能避开人口集中居住区、饮用水源地等环境敏感区域制定运输计划。并可以通过GPS 对危险物的运输线路进行实时监控。
三、国外环境地理信息系统的研究重点
1. 数据采集的技术比选
当前环境管理决策要求EGIS 提供的数据种类及其范围都在不断扩大,同时信息采集技术也有了很大的发展,包括GPS 技术、视频技术、高清晰卫星图像、实时环境监测技术等等。
2. EGIS 与环保信息化之间如何协调发展可以预计未来五年内EGIS 将会与环境信息化越来越紧密地集成起来,发挥良好的社会经济效益,大大提高现有的环境管理与决策水平。二者的紧密集成还需要研究以下问题:
1. 制定所需空间数据及环境数据的标准,以保证系统的扩展性与兼容性;
2. 空间数据的获取渠道以及更新途径,以保证系统的可用性及可靠性;
3. 研究以何种方式进行有效集成,并分析这种方式的可行性;
4. 研究环境信息与空间信息及其分析、模拟结果的综合表现方式;
5. 建立示范项目以便分析和测试集成的效果。
3. 海量空间数据库管理技术
随着空间信息与环境信息的积累,EGIS 的数据库的维护会变得越来越重要,新的数据采集技术可能会使数据量以几何级数增长,海量数据的存储与维护是要继续研究的课题。
四、发展环境地理信息系统的策略探讨和建议
随着国外EGIS 技术的逐渐成熟和数据采集技术的快速发展,建立环境地理信息系统的条件开始逐渐成熟,而且将成为我国发展GIS 的重点领域,从GIS 在我国近几年的发展领域也可以看出这种趋势。当前我国有关部门已经开始着手进行环境地理信息系统的开发,并进行了一些有益的尝试,发展EGIS 应当采用“统一规划、注重基础、紧密跟进、高起点开发、协调发展”的发展策略。
当前我国各地许多部门虽然已经开展了EGIS的研究与开发,但这些开发均是出于本部门的需要,很少考虑到将来部门之间的数据交流和共享,加上没有全国性的EGIS 发展框架和数据标准,数据的通用性将成为影响EGIS 开发的关键因素,建议有关部门及时组织开展EGIS 发展体系和框架标准的研究。
五、结束语
地理信息系统是近二十年来迅速发展的信息技术的重要组成部分,它的应用已经从早期的矿产资源管理拓展到与空间地理相关联的更广泛的领域,特别是在环境领域,原有的多种环境信息处理技术(环境模型、环境规划分析) 正在与地理信息系统融合,逐渐形成具有强大功能并具有环境特征的地理信息管理系统,即环境地理信息系统( EGIS) 。它将成为各个环境管理部门日常信息处理不可缺少的新工具。它将彻底改变传统的信息处理方式。可以说它是环境管理进入信息时代的标志。
参考文献:
地理信息系统基本功能范文3
关键词：地理信息系统（GIS）；程序设计；实践教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0043-02
《GIS程序设计》是地理信息系统（GIS）专业的基础专业课之一。它涉及到面向对象程序设计的一般知识、开发环境、编程语言及GIS中地图数据组织、地图的表达、可视化、查询及系统设计等多方面专业知识，是一门综合性课程。它对学生的实践动手能力、开发能力、创新能力要求较高，也是一门实践性很强的课程。因此，本文针对该课程实践教学环节进行重点研究，分析了目前实践教学中存在的主要问题，并针对问题，从实验内容设置、实验教学方法和手段改进、管理体系及评价考核机制等方面，提出了《GIS程序设计》的实践教学改革方法。
一、实践教学中存在的问题
目前，在GIS程序设计教学中存在以下几方面的问题。
1.重教轻学，重理论轻实践。在教学理念上，一方面重教轻学，一味给学生灌输GIS程序设计的基本理论，忽略师生之间的互动，学生学习兴趣不浓，往往产生厌学情绪；另一方面，重理论轻实践，导致培养出的学生，熟知《GIS程序设计》的语言知识，各个接口方法，擅长纸上谈兵，应付各种卷面考试，遇到实际问题，却无从下手。
2.实践教学缺乏明确的考核方式和评价体系。对于设计和实习等综合性实践教学，没有制定明确的考核评分标准，实践课的最终考核成绩大多是根据教师的印象和其他相应理论课程的考试成绩作为参考而给定的。同时，其实验课成绩在本门课程最终成绩考核中的比重不高，导致学生对实验的重视程度较低。
二、实践教学改革
针对以上问题，本文将从实验内容设置、实验教学方法和手段、管理体系及评价考核机制等方面对实验教学进行改革。
1.实验内容设置。考虑到《GIS程序设计》课程中内容多而零散、难度大、学生难上手、兴趣不浓、动手能力要求较高等诸多问题，本课程在实践教学中，以地理信息系统（GIS）组件ArcGIS Engine作为实验平台，并结合实验平台ArcGIS Engine的特点，将实验内容安排为ArcGIS Engine中控件的使用，地图打开、保存，图层管理，地图显示，要素查询，专题图表达，空间分析等。
2.实验教学方法与手段。（1）构建开放性的实验环境。①内容开放性及可选性：对实验内容进行开放，允许学生在众多的实验中选择自己感兴趣的实验。②地点开放：允许学生既可以在专业机房进行实验，也可以在宿舍或家里进行实验，教师定期指导即可。③指导方式开发性及多样化：可以充分利用电话、邮件、QQ、远程协助等网络手段及通讯方式进行沟通，提供多样化的指导方式，帮助学生解决问题。④人员组合开放：根据实验的需要，实验小组可散可合，灵活机动，并允许跨班级跨年级组合，可以让不同层次、特点的学生组合在一起，相互激励，取长补短，有利于更好开展实验，提高效率。（2）培养学生自主学习能力。教学目的应是“授之于渔”，而非“授之于鱼”。老师要教会学生如何分析问题，如何解决问题的思维模式，为此，GIS程序设计课程的教学重点在于培养学生应用ArcGIS Engine组件去解决实际问题的能力。在实现一个小程序时，都会用到其他的基础知识，为巩固基本功能，又不至于觉得枯燥，应鼓励学生将基本功能封装成一个个功能组，并互相交流，使用时调用这些功能组，一方面，加深学生理解组件的开发优势，另一方面增加他们的兴趣，可以由自己写的功能组实现复杂的功能，从而培养他们举一反三的能力，同时拓宽他们的自学空间，使学生积极主动地应用基本功能实现复杂的功能，从而培养学生的创造能力。（3）以项目为驱动，培养实践创新能力。通过让学生参与科研项目活动，可有效培养学生的实践创新能力。首先鼓励学生申报学校的大学生科技创新项目，近几年笔者指导学生申报了校园下水道信息管理系统、校园垃圾桶的优化布局选址等科技创新项目，以加强对学生创新能力的锻炼；其次，组织学生参与全国性的GIS开发竞赛，如Esri开发竞赛、SuperMap杯全国高校GIS大赛，参与竞赛，进行项目自主开发与实施，可加大提高学生的创新能力和协作能力；最后，鼓励学生参加教师的相关科研活动。参与具体真实的科研活动，既有利于巩固学生获得的课堂知识，又可以让学生学到课堂以外的实际知识，同时培养学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力。
3.实验评价管理与考核机制。实验教学效果的好坏与实验教学考核方式是紧密相连的，因此，在实验课评价管理与考核过程中，摒除了以前那种放羊式的日常实验管理模式以及仅考虑最终结果不顾中间过程的考核模式，而是采取中间过程的基础性实验一次一小检，最终的综合性实验最后一大检，每次检查评价记录在案。其中基础性实验评价记录每次完成的情况，而综合性实验评价记录实验完成的好坏情况，分为优、良、中、差四个等级记录。同时考虑该门课程对学生的实践能力及动手能力要求较高，因此将实验课成绩与平时成绩在整个课程成绩所占的比重提高，由以前的30%提高到50%，从而提升学生对实验的重视程度。
通过新模式下的实践教学及对教学成果的调查分析，笔者认为，在本文提出的实践教学改革方法的指导下，可使绝大部分同学掌握GIS开发的基础能力，同时，针对少数对开发感兴趣的同学，可有效加强开发能力的培养，提高他们综合处理问题、分析问题的能力，增强GIS程序开发的综合素质。
参考文献：
[1]侯立春，徐磊，许正昊.高师院校GIS课程教学与实践改革的探索[J].地理空间信息，2011，9（1）：146-149.
[2]舒娱琴.GIS应用技术实验课程教学改革探微[J].测绘通报，2011，（12）：86-88.
[3]肖洪，代翔宇.地理信息系统专业实践教学模式改革研究——以“GIS软件及其应用”课程为例[J].测绘与空间地理信息，2012，35（2）：1-4.
[4]贾泽露.GIS专业实践教学综合改革研究[J].测绘科学，2007，32（6）：198-202.
[5]蒋波涛.ArcObjects开发基础与技巧[M].武汉：武汉大学出版社，2006.
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[7]高红.开设自主性实验？摇培养学生的创新意识和创新能力[J].实验技术与管理，2001，（12）：60-62.
地理信息系统基本功能范文4
关键词 GIS 共用信息平台 智能交通管理系统
1 背景
为了解决我国城市的交通问题，改善城市交通系统的性能，一方面需要通过改造路网系统、拓宽路面、增添交通设施以及道路建设等城市交通所必需的“硬件”建设来实现，另一方面需要通过采用科学的管理手段，把现代高新技术引入到交通管理中来提高现有路网的交通性能，从而改善整个道路交通的管理效率，提高道路设施的利用率，实现城市交通管理的科学性和有效性。
城市智能交通管理系统由多个子系统组成，各个子系统的信息需求复杂多样，但有一些信息是可以共享的，通过共用信息平台可以使这部分信息增值，而且整个智能交通管理系统的信息通过共用信息平台的统一存储、组织、处理，能够更有效地保证数据间关系的正确性、可理解性和避免数据冗余，提高系统中信息的利用率和传输速度。
2 以GIS作为共用信息平台
智能交通管理系统主要包括视频监控系统、电子警察系统、110／122接处警系统、车辆运营管理系统、路口控制系统、公共交通系统、GPS系统、交通诱导系统等。对整个系统而言，应充分发挥子系统的作用，并做到无缝集成。
地理信息系统(GIS:Geographic Information Sys-tem或Geo－Information System)作为一种综合处理和分析空间数据的技术系统，能够有效地对地球空间数据进行采集、存储、检索、建模、分析和输出。它的独特之处就在于能够把地理位置和相关属性信息有机地结合起来。众所周知，交通信息与地理位置密切相关，利用GIS技术构筑智能交通管理系统的共用信息平台，不但能够使交通信息在空间上直观明了地显示出来，并能为这些信息的深层次挖掘和后续信息服务及辅助决策提供空间属性上的支持。
信息是智能交通管理系统中重要的基本元素，也是联接各个子系统的纽带。通常把交通信息划分为两类：静态交通信息和动态交通信息。静态交通信息是指包括道路信息、交通附属设施信息、停车场信息、车辆管理信息等随时间变化较小的信息，它又可以分为基础数据(如道路路网数据等)和历史数据(如车辆违章历史数据等)；动态信息主要指各类实时采集到的交通信息，如交通流量信息、视频监控信息、公交车位置信息等。利用GIS可对以上所有数据进行集成管理。针对智能交通管理系统对信息要求的特点，建立专属的地理信息数据库，通过网络互联与分布式数据库系统建立GIS平台。GIS作为整个系统的协调者，对数据和应用进行管理。图1所示为地理信息系统在智能交通管理系统环境下的集成。
3 系统的技术框架
3．1 系统的总体架构
根据信息平台的一般架构，结合考虑GIS作为智能交通管理系统共用平台的要求，系统可采用三层体系结构：
(1）客户端。指的是信息平台的用户主体，包括道路使用者、道路建设者、交通管理者、运营管理者、公共安全负责部门、相关团体等。具体的服务对象由系统的建设者决定。
(2）应用服务层。以GIS作为城市交通智能管理系统的信息平台，由各个交通管理子系统采集交通数据，将这些原始数据以规定的格式返回，再对数据进行分类、抽取、挖掘和融合等处理，在数据存储的同时，将不同的信息按照规范的协议给相应的应用子系统。同时提供多种静态和动态交通信息查询接口，满足这些外部系统的交通信息需求。
(3）数据管理层。存储系统所需的基础数据，提供平台与各子系统之间的信息接口。
基于GIS平台的城市智能交通管理系统的组成如图2所示：
3．2 GIS共用平台的基本功能
各个子系统由于功能的不同，获得的交通数据也不同，但大多具有信息量大、情况复杂等特点。将这些来源不同、类型不同的大量信息融合在一起，从中提取具有更多特征的更深层次的信息，并最终在系统的管理决策核心中得到应用，是维持整个系统正常运作的关键环节。信息在智能交通管理系统中的综合利用如图3所示。
GIS共用平台作为整个智能交通管理系统的枢纽，它担负着信息汇总、融合和中转的职责。其基本功能表现在：
(1）信息采集功能。从各子系统按规定的格式提取共享数据，完成对静态交通信息和动态交通信息的重组，并保证数据的正确性、可读性，避免大量数据的冗余。
(2）信息融合功能。根据各个子系统间的功能要求和内在联系，对采集来的信息在一定的准则下加以分类、统计、关联，挖掘出更深层次的信息，以用于交通管理决策。
(3）信息提供与功能。按各子系统的要求，以规定的格式向子系统传输所需信息；根据服务请求和查询权限提供给客户数据、图形或图像等信息。4 主要问题与解决对策
以GIS作为智能交通管理系统的共用信息平台也存在着一些问题，主要体现在实时性和数据量过大两个方面。
智能交通管理系统要求共用信息平台能够实时刷新数据用于交通管理(如决策、指挥和调度等)和信息，从而对GIS平台提出了实时性的要求。另一方面，由于我国不允许将高精度的GIS数据刻入光盘，相当一部分地理信息基础数据需要通过无线下载方式获得，导致各子系统与平台间的数据交换量庞大，影响GIS平台的有效工作。
针对上面的两大问题可将地理信息分为基础地理信息（道路位置信息、单行道信息等）和交通属性信息（停车场位置、建筑物位置等），将大量的基础地理信息通过GIS共用信息平台通过专用短程通信（DSRC）方式下载至车载装置的内置内存介质，少量的属性信息从智能交通系统实时，通过多种通信方式送至车载设备。
对于数据量大的问题，可考虑采用数据压缩技术减少数据量，采用分布式数据库来管理数据以分担数据存储的空间，降低网络堵塞的可能性。对实时性要求高的数据通过网络在GIS平台和各子系统中传送，对实时性要求不高对数据定时传送到平台的数据库中。
5 结束语
本文探讨了基于GIS平台的城市智能交通管理系统构架问题，主要讨论系统的技术框架与主要功能及可能存在的主要问题与解决方法，对系统中的细节问题还有待进一步深入研究。
参考文献
〔1〕陈俊，宫鹏．实用地理信息系统?郾科学出版社，1998．2
〔2〕陆化普．解析城市交通?郾中国水利水电出版社，2001．9
〔3〕中国智能运输系统体系框架研究总报告?郾交通部公路科学研究所，2001．7
地理信息系统基本功能范文5
关键词：地理信息系统；发展过程；基本功能；研发；应用价值
中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-02
The Development and Application of GIS Application Software
Wu Zhening
(Xiamen Silverdata Spatial GIS Co.,Ltd.,Xiamen361008,China)
Abstract:GIS(Geographic Information System,GIS)is used to capture,simulation,processing,retrieval,analysis and presentation of geospatial data in computer information systems.As a common technology,GIS applications for specific tasks,store things,spatial data and attribute data,records the relationship between things and evolution.It can be based on the geographical coordinates of things to manage,search,evaluation,analysis,output and other processing,decision support,dynamic simulation,statistical analysis,forecasting and other services.The application covers industry,agriculture,transportation,environmental protection,national defense,public security and many other fields,its application in almost all aspects of human life.
Keywords:Geographic information system;Development;Basic functions;Development;Application value
一、GIS研制和应用的过程
（一）1963年加拿大测量学家Roger F.Tomlinson在世界上第一个提出了地理信息系统，主要用于自然资源的管理和规划。70年代，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存储设备的使用，促进了GIS朝实用方向发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统在世界各地纷纷研制，美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力财力。80年代，GIS逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广应用，GIS与卫星遥感技术结合，开始用于全球性的问题，如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价及酸雨、核扩散及核废料等。90年代，随着地理信息产生的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS已成为确定性的产业，市场的年增长率为35%以上，GIS已渗透到各行各业，涉及千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和帮手。地理信息系统的发展是与地理学、地图学、摄影测量学、遥感技术、数学和统计科学、计算机科学以及一切与处理和分析空间数据有关的学科发展分不开。
（二）地理信息系统在我国的发展。地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚，但是发展势头迅猛。GIS在中国的发展可分为三个阶段：准备阶段：主要进行舆论准备，正式提出倡议，开始组建队伍，培训人才，组织个别实验研究。机助制图和遥感应用，为GIS的研制和应用作了技术上和理论上的准备。起步阶段：完成了技术引进，研究数据规范和标准，空间数据库建立，数据处理和分析算法及应用软件的开发等，对GIS进行理论探索和区域性实验研究。初步发展阶段：在这一阶段我国GIS的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室。
（三）地理信息系统的组成和基本功能。地理信息系统主要由四部分组成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理空间数据和系统开发管理使用人员。在建立一个实用的地理信息系统过程中，从数据准备到系统完成，内部必须经过各种数据转换，每个转换都有可能改变原有的信息。地理信息系统的功能主要是完成流程中不同阶段的数据转换工作。一般的GIS包括以下几项基本功能：（1）数据采集与输入：在数据处理系统中将系统外部原始数据传输给系统内部，并转变为内部格式。（2）数据编辑与更新：主要包括图形编辑和属性编辑。（3）数据存储与管理：即将数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。（4）空间查询与分析：是GIS的核心，主要包括数据操作运算、数据查询检索与数据综合分析（5）数据显示与输出：以人机交互方式来选择显示对象与形式，对图形数据可选择放大或缩小显示
二、GIS的应用价值
GIS不仅被广泛应用于资源环境、交通、电信、城市建设、能源、农业、测绘、电力等国民经济各个部门，而且在军事、公安等方面也有着十分重要的应用价值。作为例子，全世界80%以上的信息都与地理空间位置有关。以下介绍GIS在几个领域的应用：
（一）国土资源管理：大到全国的土地利用、耕地面积控制及土地荒漠化治理，小到具体城市的用地管理、地价评估、地籍管理等等，都是国民经济的重要主撑体及经济决策因素。如何高效、合理地开发利用我们并不充裕的土地资源，事关国民经济和社会可持续发展战略的顺利实现。将GIS技术应用于土地管理与土地利用不仅可以提高工作效率，更重要的是可以提高决策的科学性、准确性和时效性，减少工作中的失误，提高土地的利用率。土地资源是国家最重要的资源，是一切生产和存在的源泉。GIS国土资源管理领域中典型的应用有：土地资源详查成果管理；土地利用状况的动态监测；土地地籍的信息化管理；土地的评估分析与辅助决策。
（二）地质矿产资源管理：我国在地质调查和矿产评价工作中推广使用GIS技术，应用矿产资源评价方法技术和GIS软件的空间分析功能对全国及重要成矿带进行矿产资源潜力评价，特别是将对西北大开发中的资源开发、生态环境整治、基础设施建设提供大量的基础信息。利用GIS，可以分析研究全国矿产资源态势及发展趋势，为政府矿产资源规划、管理、保护和合理利用提供科学依据，从而直接为国家经济的宏观规划和战略布局服务。地质调查工作十分复杂，具有涉及专业面广、图层信息量大、空间覆盖全球、标准化程度高、海量数据存储等特点。目前GIS技术已经成为现代矿产资源评价的重要手段。基于GIS的矿产资源评价是矿产勘查前期的一项综合研究工作，对浓缩找矿信息、缩小找矿靶区、优选找矿布局具有重要意义。
（三）交通管理：交通是一个复杂的城市人文要素，其发展和建设需与经济、环境。入日等诸多因素有关，只有将这些信息要素与道路规划和设计以及日常管理和维护工作紧密结合，并利用计算机信息技术才能建设满足需要的道路交通网。所有这些信息都有赖于其地理位置。因此GIS作为信息系统的一部分是必不可少的。它不仅可以提供直观的可视化效果将各种信息以地理位置为基础进行显示、查询和统计，更重要的是它还能够为决策者提供辅助决策的手段和依据。
（四）城市规划管理：GIS在城市规划及其管理中有十分广泛的应用，为解决城市规划及管理中存在的质量、效率和透明度等方面的问题提供了可行的方法和手段。以空间数据库为纽带，采用目前的二级和三级体系结构，把勘测、设计、报建、项目管理、档案及信息等部门连成有机整体，建立以空间数据管理为中心、以“一书两证”审批管理为线索、集设计、管理、监督和数据更新维护于一体的规划管理信息系统，不失为同步提高规划设计和管理质量及效率的有效途径。主要包括：数字化基础地形数据的采集、建库及管理；规划、用地、选址、市政管理、管线等专题数据的建库及管理；规划方案设计辅助决策；规划选址分析；市政道路现划与管理；市政管线规划与管理；建筑规划管理；城市设计辅助方案。
（五）市政设施管理：GIS在市政设施管理领域的应用由来已久。根据在设施管理部门的调查结果表明，这些部门有大约八成的工作与设备及用户分布的地理位置有关。因此将设备的状态等信息与其地理位置有机结合，并结合用户的分布信息等，以数据库为核心，开放的开发环境为基础，在设施管理企业内部建立集GIS、MIS、设备监控、状态分析、野外施工、规划设计等于一体的信息管理系统，可以为决策者提供及时有效的辅助决策方案，解决当前设施管理部门存在的诸如管网信息管理困难、经营成本过高、数据冗余、利用效率低下等问题，提高数据可靠性和集成度、提高运行质量，可以提供自动化分析、设备查询等。如在自来水领域，通过将水源、管道、用户等信息以地理位置为基础与属性数据库相结合，GIS可以随时提供图形的显示、查询及分析等功能；还可以利用GIS提供的完善的网络分析模型，结合自来水网中的阀门、开关等设备的状态及水压等各种信息，实现网络压力和流向分析、渗透监测和水流量分析、工作流程处理、野外施工检测、故障分析及提供抢修方案等，使得自来水公司的工作规划、设备管理等实现自动化。应用GIS可以实现：紧急事故处理，发生事故时利用网络分析找到最优的关阀方案，打印抢修单及闸阀卡片；消防供水调度方案，火点消防栓布置；管网运行调度，根据用水量和测压点水压等数据，实施节点平差，计算管网中各处的水压、流量，绘制管网等压线图。通过对加压泵站及各水泵的特性曲线的管理根据管网平差的计算成果得到水泵高度方案；绘制供水变化曲线、清水池水位变化曲线等、编制打印各类报表；管道工程设计。
三、GIS平台软件和GIS应用软件
（一）GIS软件有平台软件和应用软件的区别：GIS平台软件是依据GIS数据模型，提供采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据等完备功能的通用型工具软件，它不面向具体的专业应用，而是提供足够的灵活性和开发手段，来满足各种应用需求。也就是说，GIS平台软件具有通用性、完备性、灵活性和可开发性。从数据处理来看，GIS平台的可以有以下功能划分：（1）数据输入子系统。数据采集、预处理和数据转换等。（2）数据存储与检索子系统。组织和管理数据库中的数据，以便于数据查询、更新和编辑处理。（3）数据处理与分析子系统。对系统中所存储的数据进行各种分析计算，如数据的集成与分析、参数估计、空间拓扑叠加、网络分析等。（4）输出子系统。以表格、图形或地图的形式将数据库内容或系统分析的结果以屏幕显示或硬件拷贝方式输出。
对于某些简单的应用需求（如数字化、出图、简单查询分析），使用者可以直接使用GIS平台来获取结果；对稍复杂一点的需求，可以综合应用平台的多项功能，通过比较复杂的步骤逐步求解答案，这种情况下，要求使用者对GIS和应用领域本身都具有较深入的了解，一般出现在科学研究中；对于更为复杂的应用需求，在最终使用者对GIS技术不具备深入的研究的情况下，只能由专门的开发人员利用GIS平台提供的开发手段作二次开发，构筑面向专门应用领域的易学易用的GIS应用系统。
（二）GIS平台软件和应用软件的特点：把地理信息系统开发划分为平台开发和应用开发两个层次，研究分析各自的特点和技术方案，是很有必要的。一方面地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等；另一方面，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息应用的扩大与深化。从软件开发的角度来看，GIS平台软件和GIS应用软件在面向的用户、使用的模型、实现的功能等方面都存在明显的差异。平台软件面向专家和科研单位，或对GIS概念方法有深入了解的技术人员，使用通用抽象的数据模型，实现具有普遍意义的功能，如空间查询、属性查询、多边形叠置、网络分析等；GIS应用软件往往直接面对企事业单位办公人员或社会大众，使用专业应用模型，利用平台软件提供的功能实现特定查询和专业分析如停电分析、爆管分析等功能，特别强调度身定做，特别强调易用性和专业性。理解平台软件和应用软件功能特点的不同，对于地理信息系统的开发者和建立和使用地理信息系统的用户都是必要的。在面向一个行业建立地理信息系统时，是一切从头开发，还是采用现成的GIS平台进行二次开发，是项目实施者必须首先权衡的问题。
（三）GIS平台软件的选择。以上介绍了GIS平台软件和GIS应用软件的区别与联系，评介了GIS平台软件提供的开发手段，还探讨了GIS应用系统的开发模式，上述几个方面都是GIS应用软件开发人员在确定技术方案时要考虑的重要技术内容，其中最为重要的问题GIS平台的选择。首先要考虑的当然是GIS平台的功能；其次，数据模型也是考察的重要内容；另外，GIS平台的运行环境也是要考察的因素。对于GIS软件的开发者而言，自然还会十分关心GIS平台提供的开发手段，开发者要研究平台是否为自己的应用需求提供足够的可借用功能和灵活度，还要考虑平台提供的开发手段是否与二次开发小组自身的技术准备和学习能力相匹配。总之，GIS应用系统建立者在选择GIS平台时，要认真调研，结合自身的应用需求、数据特点、人员素质、经济能力等因素，综合考虑GIS平台功能、数据模型、软硬件配置、网络配置、二次开发手段以及性能价格比等诸多方面。
地理信息系统基本功能范文6
关键词 网络地理信息系统
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）120-0219-02
0引言
网络校园地理信息系统给校园的建设提供理想环境，大家可以通过对网络上的资源进行学习，能够有一种新的学习或者工作的体验。通过这种体验能够加强学生的学习乐趣，对教师的教学和科研乃至学校的管理有良好的促进作用，能够提供更加全面的服务，为学校的发展提供强大的技术保障。
1系统设计理论和关键技术
1）网络地理信息系统概述
网络地理信息系统，指在网络环境下的一种处理、分析和显示地理信息的计算机信息系统。网络GIS有“狭义网络GIS”和宏观的“广义网络GIS”之分。 “广义网络GIS”是多种技术相互融合、互为利用的一种网络GIS。它是为更好的适应网络技术、计算机技术、软件技术等的发发展和网络结构域分布的多样化而产生的，随着GIS功能共享跟数据的不断提升，GIS对数据的访问和共享方法也在不断的发展，逐渐成为了一种新的GIS技术。
2）WebGIS实现技术
万维网（www）是基于HTTP协议的，因此任何支持该协议的语言、脚本和技术都可以直接用于WebGIS的应用开发，目前常用的支持HTTP的开发方法主要有CGI（Common Gateway Interface）方法、Server API方法、插件方法、Java Apple（Java小应用程序）方法、ActiveX方法。
3）系统开发工具概述
Mapxtreme 2008简介：
Mapxtreme 2008是在Mapxtreme 2005的基础上，使用基础结构重新设计的新产品，所有可在Web环境下部署的.NET语言空间，如、C#等都可以用于开发Mapxtreme 2008。无论桌面版应用和Web应用，都可以使用相同的对象模型，从而缩短和简化了开发周期。
2校园管理系统设计
1）数据库设计
（1）地图数据的集成
本文中所利用的已有资料为：某大学1：500的校园地图（*.dwg）、某大学建筑物统计表等。在这些已有数据的基础上图形数据的采集利用Maplnfo的数字化功能，通用转换器转换表，将“某大学.dwg”转换成*tab格式的地图。转完之后用mapinfo打开，对各图层进行编辑，如房屋、水系等要描成面状地物等，图层有房屋、建筑物注记、辅助设施、道路、水系层、绿化、地貌、自来水管、污水管、校园网线、通讯线、暖气管、雨水管、电力线、煤气管、自备水管。
（2）符号库的建立
此设计所用的点状符号是在mapinfo中制作的，并将mapinfo中的MAPINFOW.FNT文件考入c：＼program＼commonfiles＼mapinfo＼mapx- treme＼6.8.0下，覆盖原文件，即可在workspace管理器中形成具有自制点状符号的工作空间。
2）综合查询设计
主页主要有地图的放大、缩小、居中、平移、量距、点选择对象、矩形选择对象、多边形选择对象、属性查询功能，且随着地图的放大，显示的图层原来越多，图层控制中被选中的图层也越来越多，还可以进行固定比例的缩放，最重要的是属性查询功能。
3建筑物属性查询设计
以5号教学楼为例，来说明建筑物属性查询设计过程，5号教学楼5号教学楼分层图5号教学楼分户图图片，从5号教学楼分户图中我们可以查询各层的属性，从图片中我们可以查询各户的属性。
1）校园管理系统的简介
通过校园管理系统，我们可以对各种比例的校园地图进行编辑和浏览，这些内容包含：基本要素分布图和索引图等。可以对地图进行缩小和放大，甚至可以进行漫游于地图中，对校园中各个地物的属性进行查看。如：我们可以查看楼层、建筑等的属性，对图层进行控制，还可以对校园内两个地方之间的距离进行测量等。
2）校园管理系统的实施
（1）地图浏览模块
在主界面中可实现地图操作基本功能，以及图层控制。且随着地图的放大显示的图层会越来越多。
（2）属性查询模块
以五号教学楼为例，属性查询界面如图1图2。
4结论
本文通过作者自己的专业知识对校园地理信息系统的相关知识进行了阐述，并通过校园管理系统设计和校园管理系统的实施两个方面对校园地理信息系统的建立进行了演示，希望能够对校园的地理信息系统的建设有很好的帮助。
参考文献
