地理信息系统论文篇（1）

1.2提高学生国际化视野与就业竞争能力土地资源管理专业诸多课程包括地籍管理、土地利用规划、不动产价格评估等均需要GIS技术的支持。我国加入世贸组织后，土地及不动产信息技术服务机构的专业化与国际化发展趋势不断加快，一些著名的土地及不动产信息技术服务公司与学会也开始注重业务国际化合作与拓展[1-2]。用人单位对专业人才的需求更强调专业知识与外语应用能力的结合，开展地理信息系统双语教学在提高学生专业理论知识与实践技能的同时，也使学生进一步掌握外语应用能力，并提升了国际化视野与就业竞争能力。

1.3促进学生创新能力培养开展双语教学有利于提高学生英文文献阅读能力，引导学生直接查阅和引用国外原版著作，把握国际最新研究热点和趋势，激发学生从事科学研究的热情；提高学生英文版本地学软件平台的应用能力，为学生创新能力培养打下坚实的基础。

2地理信息系统双语教学的组织

经过多年的学科与专业建设，我校土地资源管理专业逐步形成了“以工为体、以管为用”的土地工程技术培养特色，在人才培养模式上特别强调学生的实践动手能力，并加强了地学信息采集、处理以及知识发现相关课程的理论与实践教学比重[1]。其中，地理信息系统领域共开设地理信息系统、高级GIS软件应用两门课程。同时在地籍测量、地理信息系统、土地利用规划课程实习中实施了链式实践教学模式，即在上述3门课程实习中尽量保持实习研究区域和软件平台的一致性，有效的提高了实践教学的效果。近年来江苏师范大学不断通过各种方式鼓励老师海外进修，进一步提高了师资队伍的整体水平，特别是促进了双语教学的师资力量建设工作。在此背景下，我们首先开设了地理信息系统的双语教学工作，并结合专业特色和学生特点制订了详细的教学方案。

2.1教学内容组织与安排考虑到土地资源管理专业学生毕业后用人单位的技能需求，重点加强了基本理论知识的教学，同时强调基本动手能力的培养（表1）。对于地理信息系统的深度应用教学，通过高级GIS软件应用课程实现。在上述两门课程结束后，通过地理信息系统综合实习进一步巩固学生的实践操作技能。

2.2教材选用和建设根据双语教学的特点，兼顾学生英语水平，以学生专业知识技能掌握要求为依据，我们选用美国爱达荷大学地理系张康聪（Kang-tsungChang）教授原著并陈健飞教授等译编的《地理信息系统导论》中文导读作为主要教学教材。该教材作为GIS入门的精品教材，具有通俗易懂、概念与实践并行的特点，一直受到世界相关专业师生与学者的欢迎[1]。在教学文件设计中，充分考虑到我校该专业学生的接受能力，以该教材为纲结合美国田纳西大学地理系教学课件基本内容进行了重新设计，实现在吸收国外最新教学成果的基础上提高教学效果的目的。实验课程材料编写中，改变以往以中文指导书为主体的做法，根据最新版本的GIS英文软件，修订完成英文为主体的实验指导书并添加了部分中文注释，实现了理论教学材料、实践教学材料以及GIS英文软件平台的一体化整合。在完成GIS基本实验的基础上，重点突出土地资源管理专业的GIS应用需求。如对于土地信息数据库的结构设计与数据处理、基于GIS的土地利用规划修编等内容均作为单独的实验内容加以安排。

2.3教学模式设计具体教学过程主要包括课前预习、课堂理论教学、课后作业、实验教学等环节。在课前预习中，首先教师提前对下一节课讲授的有关内容进行简单的介绍，明确教学内容的难点和重点，引导学生对讲授的英文章节进行提前阅读，熟悉涉及的专业术语和关键词。为后续课堂教学打好基础。课堂理论教学则从基本的概念入手，通过核心词汇逐步向词组以及语句扩展，提高学生的英语阅读与理解能力，加深对专业知识的把握。在讲解理论以及相关原理时，尽量通过实例教学的方式，结合土地资源管理专业应用需求，将抽象的概念和模型用简明的图、表以及实体表示。对于学生不易掌握的部分，通过英文介绍、中文解释的模式，加深学生的理解。此外，通过教师演示部分模型和概念在GIS软件平台中的应用和实现，使学生更加直观的认识和熟悉相关知识，促进对理论知识体系的理解和把握。以链式教学模式为指导设计实验教学环节，把数字测图实习、地籍测量与管理实习、地理信息系统实习、土地利用规划实习内容进行有机整合，尽量保持实习平台和实习数据的一致性，促进学生对专业实践技能的系统性认知和把握。数字测图实习和地籍测量与管理实习时均选用同一测区进行，并使用AutoCad平台和CASS环境开展实习工作；地理信息系统实习则使用ArcGIS平台并以前述两个实习环节数据为基础，要求学生完成数据编辑、入库、拓扑错误检查以及空间分析等工作；土地利用规划学实习以地理信息系统实习数据库成果为基础，仍然应用ArcGIS平台进行规划设计工作。注重采用最新版本的ArcGIS英文平台作为学生的实验软件，同时编写英文为主体的实验指导书。学生在实验环节应用英文软件平台，增强了学生学习地理信息系统英文专业词汇的主动性和自觉性，同时进一步强化学生记忆相关专业词汇。针对每堂课的重点布置课后作业。课后作业在辅助学生巩固所学知识的同时，也可检验学生的掌握知识水平和接受能力。针对个体差异、课堂接受能力较弱的学生，教师给予单独辅导。

3成效与问题

3.1成效

3.1.1学生实践技能有明显提升通过新版英文GIS软件平台和英文教材进行理论和实践教学工作，强化了理论与实践教学的有机整合，改变了过去利用中文教材和中文版本GIS软件教学中部分术语存在差别的问题，有利于学生及时掌握GIS软件的最新功能；链式实践教学模式的应用进一步提高了学生应用GIS软件平台解决相关专业问题的能力，学生实践技能有明显提升。

3.1.2英语学习兴趣和学习效果有所提高双语教学中理论与实践教学均以英文为主体开展，学生能够原汁原味的理解和掌握相关基本理论、方法和技能，实现GIS英文软件平台的无障碍应用，提高了学生运用英文进行专业交流学习能力，英语学习兴趣和学习效果均有所提高。

3.1.3教师整体水平和教学能力明显提高以双语教学改革为契机，结合学校师资海外培训支持政策，鼓励教师通过海外研修的方式提高自身业务水平和双语教学能力，教师教学的积极性大大提升。目前学院已有30%以上的教师具有1a及以上海外研修经历，教师学术水平和双语教学能力明显提高，提高了整体教学质量和水平。

3.2问题分析

3.2.1双语教师师资力量有限由于双语教学中采用英文原版教材，对教师的英文读写能力以及口语表达能力均有较高的要求。尽管我校该专业教师的博士化率达到70%以上，但是双语教学中能够取得明显效果的均为拥有较长时间（尤其1a以上）海外访学经历的教师，该部分教师所占比重目前依然较少，在进行双语课程教学师资安排时面临较大的困难。

3.2.2学生英语基础限制目前，我校学生英语水平具有词汇掌握能力相对较强、听说能力相对较差的特点，甚至阅读理解能力也需要加强。学生英文水平的参差不齐也导致教师难以把握双语教学的进度，导致部分学生能够接受，但也有部分学生反映学习难度较大，影响了整体教学效果。

3.2.3国外原版教材信息量相对较大，影响了学习积极性由于课程计划设置中教学时数主要根据教学的内容和难度确定，不能因学生学习英语提供更多的学时。而国外原版教材信息量较大、专业术语多，要求学生利用更多的课外时间来进行学习，这也会影响学生的学习积极性。

4对策与建议

4.1加大双语课程教学师资培养与引进力度采用引进与培养相结合的模式，重点引进具有海外学习背景的高水平人才充实到师资队伍中，同时通过访问交流、海外进修、双语课程海外培训等模式提高现有教师双语教学能力。逐步提高双语教学教师的比重。通过制定配套政策，在职称评聘、评奖评优等环节鼓励教师参与双语教学工作，提高积极性。

4.2针对学生英文水平不同，推行分层次教学模式打破以往传统的按年级组织课堂教学模式，在地理信息系统双语课程教学中推行完全学分制。通过开设不同英文水平的GIS双语课程，由学生根据自身英语能力选择确定，以便集中英文水平相当的学生开展双语教学，提高教学效果。

4.3进一步优化实践教学环节设计在链式实践教学模式的指导下，进一步研究土地资源管理专业地理信息系统的具体应用领域，对相关实践教学内容和重点进行科学优化，促使学生在掌握GIS基本理论和应用技能的基础上，强化面向土地资源领域的应用，促进双语教学中基础理论、基本技能与专业应用的有机结合。

4.4加强教学材料建设针对学生英文水平，制定有针对性的地理信息系统双语课程教学计划和大纲，通过采用国外原版教材结合课程教学计划要求，明确不同层次学生的学习目标。并有针对性的分层次编写教案、课件以及实验指导书，起到教学协调、相互促进的效果。

地理信息系统论文篇（2）

摘要从结构功能上分析了地理信息系统的概念及主要研究内容，并且对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术等作了简要介绍.关键词地理信息系统，计算机系统，空间数据库.以计算机为核心的信息处理系统技术是二次世界大战后科技革命的主要标志之一.在信息的诸多类型中与空间相关的信息是十分重要的一类.人类生存的地球这个三维空间中的万物无不与空间位置相关，如何利用计算机处理空间相关信息是地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)产生和发展的原动力.GIS技术在国防、城市规划、交通运输、环境监测和保护等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域的成功应用，极大地推动了社会生产力的发展，同时，也极大地刺激了GIS技术的迅速发展，使之成为世界各国激烈竞争的高科技热点之一［1］.国家科委将其列入九五重中之重科技攻关项目.MAPGIS，VIEWGIS，CITYSTAR，GEOSTAR等一批优秀国产GIS软件已经开始在许多领域得到广泛应用，成为国内GIS市场一支不可忽视的力量.本文将侧重从GIS技术的角度讨论GIS的定义、研究内容及研究动态.1.GIS的定义和研究内容1.1GIS的定义GIS是计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的技术.要给出GIS的准确定义是困难的，因为GIS涉及的面太广，站在不同的角度，给出的定义就不同.通常可以从4种不同的途径来定义GIS［2］.(1)面向功能的定义.GIS是采集、存储、检查、操作、分析和显示地理数据的系统.(2)面向应用的定义.这种方式根据GIS应用领域的不同，将GIS分为各类应用系统，例如土地信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等.(3)工具箱定义方式.GIS是一组用来采集、存储、查询、变换和显示空间数据的工具的集合.这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具.(4)基于数据库的定义.GIS是这样一类数据库系统，它的数据有空间次序，并且提供一个对数据进行操作的操作集合，用来回答对数据库中空间实体的查询.我们认为，虽然GIS是一门多学科综合的边缘学科，但其核心是计算机科学，基本技术是数据库、地图可视化及空间分析(见图1)；因此，可以这样定义：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统.虽然GIS使用了地图、可视化、数据库等技术，但与CAD系统、计算机地图系统、数据库系统等均有很大的区别.CAD系统提供交互式的图形处理功能，以辅助象建筑、VLSI等人造对象的设计，其主要特点是设计者与计算机模型的交互.目前许多CAD开始支持对象的非图形性质，而GIS处理的数据大多来自现实世界，较之CAD的人造对象更为复杂，数据量更大.另外，CAD中的拓扑关系较为简单.更重要的是，GIS强调对空间数据的分析，CAD这方面的功能要弱得多.计算机地图系统侧重于数据查询、分类及自动符号化，具有辅助设计地图和产生高质量矢量形式的输出机制.它强调数据显示而不是数据分析，地理数据往往缺少拓扑关系；另外，它与数据库的联系通常是一些简单的查询.数据库系统是各种类型信息系统的核心.通用数据库侧重非图形数据的优化存储与查询，其图形查询与显示功能极为有限，其数据分析功能也很有限.然而，数据库的一些基本技术，如数据模型、数据存储、数据检索等，都在GIS中广泛采用，成为GIS的核心技术.由此可见，GIS已经形成了一个独立的、具有鲜明特色的研究领域.GIS的研究内容很广泛，下面我们从输入、存储、操作和分析、输出4个方面来讨论GIS的研究内容.1.2GIS的研究内容(1)输入.地理数据如何有效地输入到GIS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务，大多数的地理数据是从低质地图输入GIS.常用的方法是数字化和扫描.数字化的主要问题是低效率和高代价；扫描输入则面临另一个问题，扫描得到的栅格数据如何变换成GIS数据库通常要求的点、线、面、拓扑关系属性等形式.就这一领域目前的研究进展而言，全自动的智能地图识别短期内没有实现的可能；因而，交互式的地图识别是矢量化方法的一种较为现实的途径.市场上已有多种交互式矢量化软件出售.目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式，遥感就是其中的一种形式.遥感数据已经成为GIS的重要数据来源.与地图数据不同的是，遥感数据输入到GIS较为容易，但如果通过对遥感图象的解释来采集和编译地理信息则是一件较为困难的事情；因此，GIS中开始大量融入图象处理技术，许多成熟的GIS产品，如MAPGIS中都具有功能齐全的图象处理子系统.地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术.GPS可以准确、快速地定位在地球表面的任何地点，因而，除了作为原始地理信息的来源外，GPS在飞行器跟踪、紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力.(2)存储.GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类，如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GIS的基本问题.在计算机高速发展的今天，尽管微机的硬盘容量已达到GB级，但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的.GIS的数据存储却有其独特之处.大多数的GIS系统中采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它分成若干层，整张地图是所有层叠加的结果.在与用户的交换过程中只处理涉及到的层，而不是整幅地图，因而能够对用户的要求作出快速反应.地理数据存储是GIS中最低层和最基本的技术，它直接影响到其他高层功能的实现效率，从而影响整个GIS的性能.基于微机平台的MAPGIS能够快速、高效地处理多达上万幅的海量地图库，这不仅在国产GIS软件中处于领先地位，即使与国外同类产品相比仍是其中佼佼者，这与MAPGIS较好地解决了地理数据的存储问题密切相关.(3)地理数据的操作和分析.GIS中对数据的操作提供了对地理数据有效管理的手段.对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作大多可借鉴CAD和通用数据库中的成熟技术；有所不同的是GIS中图形数据与属性数据紧密结合在一起，形成对地物的描述，对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据，因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题.地理数据的分析功能，即空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一.通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的.GIS的空间分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析.矢量数据空间分析通常包括：空间数据查询和属性分析，多边形的重新分类、边界消除与合并，点线、点与多边形、线与多边形、多边形与多边形的叠加，缓冲区分析，网络分析，面运算，目标集统计分析.栅格数据空间分析功能通常包括：记录分析、叠加分析、滤波分析、扩展领域操作、区域操作、统计分析.(4)输出.将用户查询的结果或是数据分析的结果以合适的形式输出是GIS问题求解过程的最后一道工序.输出形式通常有两种：在计算机屏幕上显示或通过绘图仪输出.对于一些对输出精度要求较高的应用领域，高质量的输出功能对GIS是必不可少的.这方面的技术主要包括：数据校正、编辑、图形整饰、误差消除、坐标变换、出版印刷等.2地理信息系统的发展动态近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求.另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中［3］.下面我们对当前地理信息系统研究中的几个热点研究领域作一介绍.2.1GIS中面向对象(objectoriented)技术研究面向对象方法为人们在计算机上直接描述物理世界提供了一条适合于人类思维模式的方法，面向对象的技术在GIS中的应用，即面向对象的GIS，已成为GIS的发展方向.这是因为空间信息较之传统数据库处理的一维信息更为复杂、琐碎，面向对象的方法为描述复杂的空间信息提供了一条直观、结构清晰、组织有序的方法，因而倍受重视［4］.图2展示了面向对象的GIS的一般结构.面向对象的GIS较之传统GIS有下列优点：(1)所有的地物以对象形式封装，而不是以复杂的关系形式存储，使系统组织结构良好、清晰；(2)以对象为基础，消除了分层的概念；(3)面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型；(4)根据面向对象late_binding(后编译）的思想，用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法，增强系统的开发性和可扩充性；(5)基于icon的面向对象的用户界面，便于用户操作和使用.SmallworldGIS是目前面向对象GIS中最为典型的代表.一些传统的GIS也开始部分采用面向对象的技术，如ARC/INFO7.0,Intergraph的TIGRIS,SYSTEM9,FACET系统等.面向对象的GIS也存在一些尚待进一步研究的问题：(1)大对象的操作仍受硬件条件的限制；(2)对象的独立性与颗粒度问题；(3)矢量和栅格数据统一的、支持动态拓扑结构和复合对象表示的面向对象的数据结构问题.2.2时空系统(spatio_temporalsystem)传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其时间特性.在许多应用领域中，如环境监测、地震救援、天气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化的规律在求解过程中起着十分重要的作用.过去GIS忽略时态主要是受器件的限制，也有技术方面的原因.近年来，对GIS中时态特性的研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”［5］.地物除了具有三维空间中的空间性质外，如何刻画时间维的变化也十分重要.通常把GIS的时间维分成处理时间维(transactiontimedimension)和有效时间维(validtimedimension).处理时间又称数据库时间或系统时间，它指在GIS中处理发生的时间.有效时间亦称事件时间或实际时间，它指在实际应用领域事件出现的时间.根据处理时间和有效时间的划分，可以把时空系统分为4类：静态时空系统(staticSTsystem)、历史时态系统(historicalSTsystem)、回溯时态系统(rollbackSTsystem)和双时态系统(bitemporalSTsystem).(1)静态时空系统.它既不支持处理时间，也不支持有效时间，系统只保留应用领域的一种状态，比如当前状态.(2)历史时态系统.它只支持有效时间，这种系统适用于事件实际发生的历史对问题求解十分重要的应用领域.(3)回溯时态系统.它只支持处理时间，这种系统适用于信息系统的历史对问题求解十分重要的应用领域.(4)双时态系统.它同时支持处理时间和有效时间.处理时间记录了信息系统的历史，有效时间记录了事件发生的历史.时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空分析.目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型中引入时间属性.在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究.2.3地理信息建模系统(geographicinformationmodellingsystem，简称GIMS)通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的，因为这些领域都有自己独特的专用模型，目前通用的GIS大多通过提供进行二次开发的工具和环境来解决这一问题.如ARC/INFO提供的进行二次开发的宏语言AML.二次开发工具的一个主要问题是它对于普通用户而言过于困难.而GIS成功应用于专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间分析模型.GIS应当支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策.这种GIS系统又称为地理信息建模系统.GIMS是目前GIS研究的热点问题之一.目前实现通用GIS空间分析功能与各种领域专用模型的结合主要有两种途径.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他软件环境实现专用模型，其与GIS之间采用数据通讯的方式联系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能来实现应用领域的专用分析模型.上述两种方式总体上对用户定义自己的专用模型的支持程度都是不够的.目前的GIS离支持实现数据集定义、模型定义、模型生成和模型检验的全过程仍有相当大的距离.GIMS的研究有几个值得注意的动向.(1)面向对象在GIS中的应用.面向对象技术用对象(实体属性和操作的封装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界，为描述复杂的三维空间提供了一条结构化的途径.这种技术本身就为模型的定义和表示提供了有效的手段，因而在面向对象GIS基础上研究面向对象的模型定义、生成和检验，应当比在传统GIS上用传统方法要容易得多.(2)基于icon的用户建模界面.建模过程中的对象和空间分析操作均以icon形式展示给用户，用户亦可自定义icon.用户在对icon的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验.这种方法较之AML这类宏语言要方便和直观得多.(3)GIS与其他的模型和知识库的结合.这是许多应用领域面临的一个非常实际的问题，即存在GIS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体.2.4三维GIS的研究三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能，但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题.主要研究的方向包括：(1)三维数据结构的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；(2)三维数据的生成和管理；(3)地理数据的三维显示，主要包括三维数据的操作，表面处理，栅格图象、全息图象显示，层次处理等.3结语地理信息系统近年发展迅速，其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统，充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科，这已经为大家所公认.地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题，它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息，变换和校正后进入空间数据库：数据库中的地理信息可以方便地检索、查询，在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型，如城市规划模型、灾害评价模型等；运用这些模型对地理数据进行有效分析，并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.总之，由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为高科技领域的核心技术.参考文献1CoppockJT,RhindDW.ThehistoryofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.21～392MaguireDJ.AnoverviewanddefinitionofGIS,geographicinformationsystem.London:LongmanInc,1991.9～193EgenhoferMJ,HerringJR.Advancesinspatialdatabases.In:Proceedingsof4thIntSymposiumonSSD''''95.［s.l.］:SpringerInc,1995.4张家庆，张军.九十年代GIS软件系统设计的思考.测绘学报，1994,23(2):127～1345WachowiczM,HealeyRC.TowardtemporalityinGIS,innovationinGIS.London:Taylor&FrancisLtd,1994.105～115

地理信息系统论文篇（3）

现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展，越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographicinformationsystem，简称GIS)软件中，势必大大增强GIS信息的表现能力，扩大GIS的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于GIS软件中呢我们认为应从两方面来设计科技论文：其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中，并保证提供GIS软件的双向检索及各种分析功能；其二是在应用过程中，怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.

1多媒体数据的有效管理

通常，应用软件中的多媒体数据有两种生成方式：一种是媒体播放之前，将其数字化到数据库当中，播放时从数据库中取数据；另一种是播放时，边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库，即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.

1.1GIS数据库中多媒体数据的管理

1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前，多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的，实际上，很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的，因此，GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库，即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型，一但时空数据模型的研究有所突破，不仅能解决时态GIS的应用问题，还将解决空间数据库中动画数据的管理问题，即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.

有关时空数据模型，张祖勋［1］提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息，而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上，建立分级索引，以便能快速找到所需的时空过程的数据.

要使用这种建索引的基本修正法，需要考虑两个问题，一个是如何建立索引；另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.

关于建索引的问题，笔者认为：基态，亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期；T.时间轴；t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态，其中tn为基态，即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的，每产生一个新的现在时态，就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件，同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例，如图1所示，当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时，就需产生tn-2i～tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间，而又不影响对任一时态的检索速度，可将tn-2i+1～tn-2i的索引差文件删掉，所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.

关于差文件，笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的，这意味着差文件包含有两类目标信息：一类是前一时态有而后一时态无的目标信息；另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索，应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的，即01(目标从无到有)；10(目标从有到无)；1N(目标从一个变成多个)；N1(目标从多个变成一个)，以及目标空间信息无变化，属性信息有变化；目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索，在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明，当然，这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似，差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成，差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.

1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些GIS的应用中，认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型，使得既能遵循其自身特点，又能有效地建立起它与空间数据的联系，是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.

目前，多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中，就必须对现有的关系模型进行扩充，使它不但能处理格式化数据，也能处理非格式化数据.杨学良［2］就这个问题提出了3种技术策略：将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性)；将每个元组作为一个完整文件保存；元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项，而非格式化数据单独存贮.

对比这3种技术策略，第一种技术策略方法简单、容易实现，适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复，以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用，但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起，这既增大了应用程序设计的复杂性，又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此，我们认为，在第一种技术策略的基础上，增加一个或多个属性项，用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息，当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时，可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.

1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成

多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中，边统计、分析运算，边生成结果数据——多媒体数据.

1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术［3］，因此，空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有：地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.

为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果，我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实［4］是一种由计算机生成的高级人机交互系统，即构成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境，使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验，有身临其境之感.比如，可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果，使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等，使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.

1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有：统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析，通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析，以及主成分分析等.

为了更加形象化，我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示，甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者，还可以配上解说词，以增加系统的感染力，而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.

2GIS应用系统中多媒体功能的实现

在GIS应用软件中进行多媒体功能实现，首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下，GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言，如VC++，VB或BC++等，以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来，那么怎样实现区域分析中多媒体功能

2.1空间数据库中多媒体数据的播放

由前所述，空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据，这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同，所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数，必须根据时态GIS的空间数据库结构，设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.

下面简述动态显示时态GIS中ti～tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n，其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件，擦除ti状态有而ti+1状态无的信息，显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i＜j时，转(3)；否则结束.

如果用上述算法来实现动态显示时空过程，还有很多细节需要设计.首先，在(1)步骤，从基态开始，逐级逐步检索，每检索到一个状态差文件，就需根据差文件来生成该状态信息，直到ti状态处；其次，在(3)中，需要用到动画技术，擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容，而显示后一状态信息之前，需保存后一处信息内容，再予以显示新状态信息.

2.2属性数据库中多媒体数据的应用

一般来说，多媒体数据主要应用于两个方面：一个是简单播放；另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者，只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放；对于后者，这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF，根据多媒体数据的文件信息和数据流信息，通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.

3多媒体技术在GIS中的应用前景

(1)实现资源信息的科学管理，提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式，而在管理空间信息的同时，对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放，大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身，会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统，既能表明所售住房的空间位置，又能从中检索其住房环境及内部结构，而且可以动态地删去当天已售出的房子，给出不同价格等；旅游导游系统，可以在为观光游客制定导游路线时，就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.

总之，将多媒体技术和GIS技术相结合，是计算机应用领域的一个发展方向，它会改变人们的工作、生活、思维方式，推动信息社会的前进.

参考文献

1张祖勋.时态GIS数据结构的研讨.测绘通报，1996,(1):19～21

地理信息系统论文篇（4）

论文摘要：高效、快捷的物流配送系统对企业，尤其对电子商务的发展至关重要。本文在对两者的融合进行了探讨，并提出了基于GIS的物流配送系统解决方案，以实现对物流配送过程的全程管理。论文关键词：地理信息系统，物流，电子商务1 引言物流是指计划、执行与控制原材料或最终产品从产地到使用地点的实际流程，物流服务具体包括定单管理、运输、仓储、装卸、送递、报关、退货处理、信息服务及增殖业务。显然，货物运输路径的选择，仓库地址的选择等，都涉及到如何处理大量的空间数据与属性数据而缩短物流时间，降低成本的问题，而地理信息系统（以下简称GIS）不仅具有对空间和属性数据采集、输入、编辑、存储、管理、空间分析、查询、输出和显示功能，而且可为系统用户进行预测、监测、规划管理和决策提供科学依据。可见，将其应用于物流配送系统中，可大大加强对物流过程的全面控制和管理，实现高效、高质的物流配送服务，本文分以下几部分对GIS在物流配送中的应用进行探讨。2 现代物流与GIS融合1）地理信息系统的发展地理信息系统是集计算机科学、地理学、信息科学等学科为一体的新兴边缘科学，可作为应用于各领域的基础平台。这种集成是对信息的各种加工、处理过程的应用、融合和交叉渗透，并且实现各种信息的数字化的过程。 在GIS中，空间信息和属性信息是不可分割的整体，它们分别描述地理实体的两面，以地理实体为主线组织起来。空间信息还包括了空间要素之间的几何关系，使GIS能够支持一般管理信息系统所不能支持的空间查询和空间分析，以便于制定规划和决策。现在网络地理信息系统（WebGIS）的兴起更使其被越来越多的商业领域用来作为一种信息查询和信息分析工具，GIS技术本身也融入了这些商业领域的通用模型（如ARC/INFO的网络分析模块），因而GIS技术在各个商业领域的应用在深度上和广度上不断发展。事实上，凡是涉及到地理分布的领域都可以应用GIS技术。 2）物流的发展随着经济全球化的发展，物流也向着现代化方向迅速发展。物流现代化不仅指物流手段 (物流设施、设备等 )和物流技术达到或接近世界先进水平，而且指物流管理 (包括物流组织、物流计划的编制、物流运输方案的选择、经济指标的确定，等等)的科学化。现代物流作为一种先进的组织方式和管理技术，已经被认为是企业在降低物资消耗、提高劳动生产率以外重要的"第三利润源"，它通过降低流通费用，缩短流通时间，可以整合企业价值链、延伸企业的控制能力，加快企业资金周转为企业创造新的利润。尤其在电子商务环境下，供应商必须全面、准确、动态地掌握散布在全国各个中转仓库、经销商、零售商以及各种运输环节之中的产品流动状况，并以此制定生产和销售计划，及时调整市场策略。因此电子商务的发展更加推动了现代物流业迅速兴起。那么，把GIS技术融入到物流配送的过程中，就能更容易地处理物流配送中货物的运输、仓储、装卸、送递等各个环节（如图1），并对其中涉及的问题如运输路线的选择、仓库位置的选择、仓库的容量设置、合理装卸策略、运输车辆的调度和投递路线的选择等进行有效的管理和决策分析，这样才符合现代物流的要求，才有助于物流配送企业有效地利用现有资源，降低消耗，提高效率。实际上，随着电子商务、物流和GIS本身的发展，GIS技术将成为全程物流管理中不可缺少的组成部分。图1 物流配送

地理信息系统论文篇（5）

——以北京香山滑雪场为例(完全版) 论文摘要：景观中存在着某些关键性的局部、位置和空间联系，它们构成某种战略性的格局--景观安全格局，对维护景观中某种过程的健康和安全有着至关重要的作用。以北京香山滑雪场的规划过程为例，本文系统地探讨了景观生态安全格局、景观视觉安全格局和景观文化安全格局的判别及其敏感地段的场地规划方法。文章同时显示，地理信息系统在场地规划中的有着广阔的应用前景。 论文关键词：景观安全格局，场地规划，GIS，香山公园 引言 对于一个象北京香山这样一个生态、文化和视知觉都很敏感的地段来说，尽可能地避免景观改变带来的冲击，维护生态、文化及感知过程的安全是非常重要的。有关部门已决定在香山植物园内兴建一个以仿真滑雪为主的、餐饮、休闲相配套的全天侯多功能综合性大型运动场，占地面积6万平米，这一决策是本工作的一个前提。从风景和环境保护的角度来讲，这样大型项目本身是不适于在上述地段内建设的，对此本文不作讨论。但至少有一点是十分明确的，即在这样一个非常敏感的地段建设大型的体育运动项目必会对香山特有的生态、文化和感知氛围造成冲击，所以，系统的景观分析和评价，以便尽可能减少其对环境的不良冲击，不但对本项目设计中具有重要意义，对类似项目的规划也必有可借鉴之处。 自I. McHarg的"依自然而设计"(Design With Nature， 1969)一书问世以来，尊重自然过程进行景观改变的设计思想已为广大景观规划师所接受，并在现代环境运动中起到了非常重要的作用。McHarg 把这种通过土地的剥层分析，层层叠加，最后确定土地利用的规划视为人类生态规划(1981)。这一规划思想最早可追溯到英国规划师Patric Geddes(Steiner 等 1987)，以后又由哈佛大学景观设计教育先驱之一Elliot发扬而成为景观规划专业之一大特色(Faludi 1987)。因子叠加的规划模式也因之而产生并在技术上不断发展。在计算机出现之前，这种叠加过程成功地用透明薄膜来完成(Steinitz,等 1976.)。60年代中期，哈佛大学教授Steinitz等开始尝试将叠加过程通过计算机来完成(Steinitz，1993)，并最终使叠加(overlay)成为地理信息系统的一种基本功能，在一般商业GIS软件中都可以完成。 尽管在技术上叠加过程可以通过计算机来完成，但将不同的生态、文化和感知过程的信息综合起来用于景观的综合评价和土地的综合利用，是非常具有挑战性的，它需要多学科的紧密配合，对各种景观过程有充分的认识并能通过相应的模型将其表达出来。这种挑战性集中反映在：土地是有限的，我们不能指望用大量的土地来维护或控制某种过程。因此，一个关键性的问题是如何用尽可能少的土地来最有效地维护某种景观过程的健康和安全。景观安全格局理论和方法在解决这一问题上已作了一些尝试(Yu 1996, 俞孔坚 1998)。该方法强调，景观中存在着一些战略性的组分和空间关系，它们构成某种关键性的格局――安全格局，对景观过程有着至关重要的影响。景观安全格局的判别有赖于对景观过程的模拟和分析、过程的安全指标的确定等。对于景观生态安全格局、景观视知觉的安全格局、和农耕过程的安全格局的判别已有过初步的探讨，可作借鉴(Yu 1995，俞孔坚 1998). 以香山滑雪场规划过程为例，本研究探讨了如何在一个极敏感地段进行项目规划的研究程序, 特别讨论了地理信息系统支持的景观安全格局设计途径。全部GIS分析都用ARC/INFO(WindowsNT版)来完成。 1．研究目的与方法 1.2 研究目的 北京香山滑雪场位于北京植物园西区待开发预留地，毗邻卧佛寺，其建设涉及局部景观改变，如果不对场地进行认真的规划与设计，必然会对周围景观的生态过程、视知觉过程和文化氛围带来不良的冲击。同时，不良景观改变还有可能对投资者造成不必要的浪费。所以，如何合理利用场地，维护景观的生态、感知及文化过程的安全，关系到该敏感地段的景观保护，也与投资者的

地理信息系统论文篇（6）

二、地理信息系统在中学地理教学中的具体应用

（1）代替传统教学用图。对于中学地理教学来说，地图的作用是至关重要的，它是最为经常用到的教学工具，信息量比较大，且形象直观。为了培养学生的地理能力，首要的就是要培养其学习地图的能力，也就是说，要学会对地图进行阅读以及填绘和分析。传统教学中，一般都是利用教学挂图以及课本附图还有复合投影片等形式对地理分布知识进行讲授，虽然利用教学挂图和投影仪能够深化教学，可是在使用过程中会占用空间，容易损坏，而利用GIS技术自主制图，能够将教师的问题清晰反应出来，也不容易损坏。这样制作出来的地图，信息容量比较大，且精度比较高，表现形式具有丰富性，能够进行动态显示，容易对内容进行修改以及扩充，也能够结合具体需求提供信息，另外，它还可以将分布图以及信息数字进行结合，使学生具有量的概念。（2）可以进行空间查询。利用这一技术能够达到双向查询的效果。比如，在对我国省级行政区进行教学的过程中，教师可以利用动态闪烁的形式显示行政区名称以及简称还有位置和轮廓等，同时还要赋予其属性，能够随时对其面积以及人口还有社会情况和经济状况等进行查询。另外，这种可视化能够提升学生自身的感性认识，将其学习兴趣充分调动起来。（3）使知识教学更加丰富。GIS能够对传统观念和认识加以改变，使教学与学生都能够有全新心态对地理知识加以探索与学习，对学生思维理念加以培养，增加其个性化学生。教师在对研究课题进行确定以后，学生能够利用GIS数据库开展研究性学习，从多个方面对研究内容加以了解，对知识教学加以丰富，使学生学习能力和教师的教学水平得到提升。

三、在中学地理教学中对GIS使用的几点建议

（1）对相关教育资源进行建设。从当前情况看，GIS技术成果一般都被用在商业中，在教学中的应用比较少，因此，要对中学地理教学过程中GIS技术的应用加以重视。对中学地理教育的相关软件以及地理数据资料进行开发，对教师进行GIS知识培训，是中学教师地理专业水平以及计算机操作水平得以提升。在对人才进行培养与培训的时候，一定要和中学教学进行衔接，多开设GIS课程，对相关教材以及案例数据进行编写与制作，使教师对学生的学习进行指导，教师要改变传统单纯教授知识的模式，而是要将教学过程变为提供以及加工地理信息并解决地理问题的一个过程。当前，由于计算机技术不断发展，教师要对免费资源进行科学利用，利用自身知识进行修改并利用。各级中学也可以和相关院校进行交流，使GIS技术和资源实现共享。（2）对GIS教育加以普及。在中学地理教学过程中，应用GIS技术，就是要求学生在对计算机相关知识进行掌握之后，可以利用GIS技术针对相关数据加以操作和处理，之后能够对实际问题进行解决。在当前社会中，GIS技术的作用越来越重要，因此，要确保这一技术在中学地理教学过程中得以普及。从当前情况看，我国很多地区的中学都设置了微机室，虽然在数量以及质量方面无法满足学生的需求，可是学校只要进行认真规划，合理进行利用，就能确保学生上机机会，使学生对GIS的基础知识进行操作应用，保证GIS技术的普及。（3）对相关教育体系进行构建。不能在大学才开始进行GIS教育，要融入在中小学教育过程中。结合教学环境要分地区以及分层次和分级别对GIS教育在中学阶段进行设置并逐步做好落实工作。要在教学过程中分成基本要求教学以及拓展教学和研究性教学，也可以根据课程设置的相关结构，将其分成必修课程和选修课程，构建一套完整的GIS系统。在中学地理教学过程中利用GIS技术，能够使学生对地理学科有一种正确的学习态度，和地理的前沿科技动态进行接触，坚持与时俱进的原则，为GIS人才以及地理学科人才和复合型人才的培养打下良好基础。

地理信息系统论文篇（7）

 

0 引言

随着国内轨道交通的大力发展，各地城市轨道交通的地铁车辆需求不断增加，车辆监理作为车辆制造环节的重要组成部分，发挥这不可替代的关键作用，而如何把车辆监理做好、作出特色、水平，就需要站在一个更高的平台上来创新和提高，MRO2就是这样一个好的平台，如何利用和开发这一平台，使车辆监理工作取得突破和创新，这就是车辆监理系统研究的意义所在。

1 MRO2系统平台概述

（1）MRO2的内涵

MRO2：Maintenance ：例行保障：使产品装备处于正常工作状态；Repair：故障恢复：在产品装备受到损害后使恢复良好状态；Operation：健康运行：保持正常运转所需的相关流程、活动和资源；Overhaul：装备大修：为保持产品装备性能和寿命所作的翻新与革新。

这是一个面向设备全寿命周期的支持系统平台，车辆监理作为其中的一个子系统来研究。

（2）MRO2的核心业务

地理信息系统论文篇（8）

以实际地理位置为背景的电力设备分布图，不仅能在设备管理上为用户增加设备空间位置的信息，而且通过实时信息能准确地反映配电网的实时工作状况。因此，GIS已成为配电网自动化不可缺少的组成部分。

一、数据组织

地理空间数据是指以空间位置为参考的数据，地图是空间数据的一种表达方式，空间位置通常是用空间实体与某中参数坐标系统的关系来表达。

各种地理空间实体，如居民区、街道、市政管线、电话亭、电力线路等，在计算机中的表达一般抽象为点、线、面这3种最基本的实体，任何空间实体都可以用点、线、面，再加上说明和记号来表示。

这种空间数据的组织能满足配电网自动化的要求，根据实际地理位置布置设备、线路，展示配电网的实际分布，采用层的概念组织图形和管理基础数据，自由分层，层次之间又可以灵活的自由组合。

与空间图形数据对应的还有属性数据，既对图形相关要素的描述信息，如配电线路的长度、电缆型号、线路编号、额定电流、配变型号、编号、名称、安装位置、投运时间、检修情况和实验报告等。

这些属性数据的用途为结合图形进行档案资料的查询提供具体信息。对已经在管理信息系统（MIS）中录入和使用的部分属性数据，可通过共享途径直接获取，末录入的则必须在GIS中进行录入和编辑。

属性数据可存于任何关系型数据库中，如：SQLSERVER，SYBASE，ORACLE等传统的关系型数据库不能管理具有地理属性的空间数据，所以大多以文件形式存储。从数据的多用户、访问安全性以及数据操作的高效性来讲，这种储存形式力不从心。各大GIS公司相继推出这类产品。如：ESRI公司的SDE（空间数据库引擎），通过SDE把地理空间数据加到商业关系型数据库：MAPINFO公司的SPATIALWARE上，可以将地理数据存储到RDBMS中，ORACLE81SPATIAL使得ORACLE81数据库具有空间数据的管理能力。

二、配电网GIS的建立

目前开发配电网GIS有两种趋势，一种是把GIS作为整个配电网自动化的基础平台，另一种是把GIS作为其中的组成部分，与SCADA等其他系统共同完成整个配电网自动化的功能。笔者认为第二种方案比较可行。原因是目前大部分地区SCADA系统的功能已经完成，并且投入运行，作为新增加的GIS只要通过数据库的关联，就能实现信息的共享，而且又能保证各个子系统的独立性，使整个系统的可维护性增强。同时减少了开发GIS子系统的工作量，免去了资金的重复投入。

三、配电网自动化中GIS实现的功能及其特点

GIS在配电网自动化中的应用可以分为离线和在线两个方面。

3.1离线应用方面主要包括：

A．图形的操作：在以地理图为背景的配电网分布图上，可以分层显示变电站、线路、变压器、开关到电杆以及到用户的地理位置。由于这些图形均为矢量图，可完成无级放大、缩小和漫游，并且地理的比例尺及视野可以任意设定。

B：空间数据测量：测量两点、多点之间的距离和任意定义区域的面积。通过鼠标定位，既可得出该点的坐标，可完成配电线长度的测量，也可以统计供电区域的面积。

C：设备档案管理：管理所有的配电系统设备档案和用户档案，根据要求进行各种查询统计。主要根据属性数据与空间数据关系，进行双项查询。条件查询（从数据库查询图形，按设备的属性数据库查找设备地理位置，对典型设备可以进行查询、显示、列表、统计）和空间查询（从图形查询属性数据，在图形上对任意设备进行定点查询和多边形小区查询，并且显示、列表和统计）

D：设备检修管理：根据检修管理指标，自动地进行校核，自动列出各项指标的完成情况，提醒工作人员安排设备检修工作，并提出设备检修计划。

E：用户报装辅助决策：通过直接在地图上部设报装用户位置，系统根据报装容量，电流强度等自动的搜索设定范围内（范围值可以在界面上灵活设置）满足要求的变压器，选择不同的变压器系统自动在图上画出最佳的架设路径，并给出具体的长度。

F：开操作票：把开操作票的任务放在GIS界面上完成，直观、简单地在地图上用鼠标电击选取操作对象，就能把操作对象的名称及其当前状态填入相应的操作票表单中，再在标准动作库及术语库中选择操作目标结果，就能方便、准确地开操作票。

G：模拟操作：可以做计划内停电检修前的预演。分为拉开关、停线段、停馈线等不同方式，根据不同的操作自动搜寻停电范围，预演操作结果，确认后打印停电通知单。

3.2在线应用

在线方面应用主要包括：

A：反映配电网的运行状况：读取SCADA系统实时状态量，通过网络拓扑着色，反映配电网实时运行状况。对于模拟量，通过动态图层进行数据的动态更新，确保数据的实时性。对于事故，推出报警画面（含地理信息），显示故障停电的线路及停电区域，做出事故记录。

B：在线操作：在地理接线图上可直接对开关进行遥控，对设备进行各种挂牌和解牌操作。

C：负荷管理：根据地图上负荷控制点的位置，结合独立运行的负荷监控实时系统，以用户的负荷控制终端的基本数据为数据，实现各种查询和分析功能，用图表方式显示结果。根据负荷点的地理分布及其各种实测数据，进行区域负荷密度分析，制定负荷专题图，通过不同时期的对比，辅助电网规划。

D：停电管理：他是配网自动化中管理系统的重要组成部分，利用打来的故障投诉电话弥补配电自动化信息采集的不足，根据用户停电投诉电话中故障地点的数量和位置，进行故障定位，确定隔离程序；并且分析故障停电的范围，排除可能的故障点顺序。根据维修队伍的当前位置，给出到达故障地点的最佳调度路径，可以迅速、准确地找到并隔离故障点，恢复供电。

E：与用户抄表与自动记费系统接口：远方抄表与自动记费系统向GIS传送用户地址、用户的名称以及用电负荷等信息，GIS可以显示抄表区域和区域的负荷情况，使数据更加直观。

四、系统的开发

应根据GIS在配网自动化中的应用功能进行模块划分，由于GIS数据量大，维护工作比一般管理系统复杂，需要一定的专业知识，另一面，根据供电企业部门的职能划分，对GIS也提出了不同的要求。因此对建立整个配网GIS来说，根据功能大致可分为3个自系统。

A：系统编辑，系统自维护，主要完成配电网图形的编辑和数据库的维护。

B：实时运行子系统，能够对配电设备进行各种操作，并实时反映操作结果。

C：浏览，查询子系统，查看当前电网状况，完成各种查询、统计和分析。

随着平台及应用技术的不断发展，GIS的应用越来越来深入，广泛。

地理信息系统论文篇（9）

定性地理信息系统产生的基础——地理信息系统是地理学的一个主要分支。由于科学技术的更新和发展，在大数据时代，信息通信技术进入各个领域，与其他领域的知识相结合，从而衍生出新的知识领域。地理信息系统正是信息通信技术和人文地理学相结合而产生的。传统的地理信息系统偏向于拓扑地理编码、信息管理和遥感监测等方面，但空间模拟、单一的量化模型难以满足人们对情感、认识等人与地之间的关系的研究，这就是定性地理信息系统之所以产生的基础和前提。

一、定性地理信息系统

地理信息系统出现于1960年，主要被当作是以实证主义为基础的定量空间分析工具，然而到了20世纪90年代，以单一的定量化技术为主的地理信息系统受到人文地理学者的强烈批判，这是因为地理信息系统在实践应用方面几乎毫无作用。定性地理信息系统就是在这一片批判声中出现的，它的出现，使地理信息系统扎根于积极认识论，推动了质性数据、质性研究与空间分析技术三者之间的契合。

定性地理信息系统是地理信息系统结合了更多的定量技术、空间科学，将质性数据，如音频、图片等嵌入地理信息系统以反映出空间信息，从而产生了定性地理信息系统这一个相对较新的专业术语。

二、定性地理信息系统在人文地理学研究中的应用

融入了质性数据和空间分析并在这一基础上建立起来的定性地理信息系统，它的出现不仅是一个新的地理专业术语名词的诞生，而是对人文地理学对空间研究的关注产生了重大影响的一次地理学变革。人文地理学需要采用质性数据，而定性地理信息系统的出现，正契合了这一研究现状，因此不可避免的影响到了人文地理学的研究，并对人文地理学产生了重大影响。定性地理信息系统的出现，大大拓宽了人文地理学的研究范围，丰富了人文地理学研究的多样性，并且对地性主义地理学、酷儿地理学、地方感与身份认同、空间建构与展演等多方面的研究都产生了重大的影响。

1、女性主义地理学的应用

女性主义地理学是指利用女权政治学及其相关理论研究性别与地理学之间的相互关系。在地理信息系统诞生时，女性主义地理学被融入其中，在这方面，美国地理学者关美宝就是先驱人物之一。女性主义地理学主要是通过时间地理学的相关理论，来研究女性的日常行为轨迹。在关美宝的研究中，她将城市地利得用、街道网络数据与特定的对象的日常行为的质性数据三者结合起来，实现基于地理学信息系统模型的行为分析。通过形象化的3D生命路径，表现出了不同种族女性、不同社会团体的日常行为路径。最终的研究结果表明，除性别差异外，不同的阶级、不同的种族背景下的女性对城市空间的理与体验都着深刻的差异。

在关美宝的另一个研究中，她通过地理信息系统形象化的反应出穆斯林女性的安全城市空間，在这一研究中，她引入了“情感”这一抽象数据，使女性地理学的研究不再局限于人口、面积、容积率等统计数据，体现了了时代精神，开创了学术新风潮，更表达出了人文关性，也表现出了地理信息系统和定性地理信息系统在女性主义地理学中研究应用中的优势和取得的巨大成就。

2、酷儿地理学的应用

酷儿地理学形成于1980年代初的性别研究理论，是对传统性别两分模式的挑战，具有极强的后现代主义性，并且强调研究对象的流动性。酷儿理论认为身份与身体不是固定不变的，它的研究对象是具有性少数群体身份认同的亚文化群体。即指在性取向和性认同方面有异于主流异性恋文化的社会群体，包括同性恋者、双性恋者、跨性别者和酷儿一方向，统称为LGBTQ人士。定性地理信息系统的出现，不仅使酷儿地理学的研究更深入了一个层次，更拓宽了其研究领域和学术的多样性，使研究更加彻底。将表征、认识论和本体论三者的批判性和解构性的质疑相互联系起来。通过对同性恋游客的直接体验比较，检验了同性恋旅游产业宣传下地方感的产生。这一研究结合了性别这一因素，通过研究表明，在资本环境下，女性同性恋者和男性同性恋者具有不同的消费空间，而且女性同性得的空间实践具有更多的意义。

3、在日常生活中的实践应用

定性地理信息系统的出现对人们的日常生活同样具有不可忽视的影响，居民特别是城市居民的日常行为本身就是对地理学的一个建构。其中经济行为对文人地理学的影响最深刻。通过定性地理信息系统的帮助，形象的表明居民个体的经济行为轨迹，包括正式与非工式职工的工资收入所得；非正式和没有支会家庭内部物品、饮食、教育等的流向；家庭与朋友之间的食品和服务交流等等。在对单亲和双亲家家庭的研究中显示，单亲父母经学为会了一份稳定的收入而努力维持一个稳定的社会网络，并随着工作的不断深入进一步扩展这个社会网络。

4、在空间建构与展演中的应用

很多学者在对城市家庭的人文地理学研究中，都明确地将定性地理信息系统和民族志相结合起来，甚至为此设计了一个数据库，将深度访谈信息和访谈过程中，研究对象所提到的所的地方集合起来，在这个数据库中，甚至还添加了受访者所居住的社区以及犯罪信息等数据记录。借助定性地理信息系统的帮助，研究人员可以对一个特定地区的居民的人文地理学行为更深入的研究。如对美国东北部一个渔业社会的研究中，就对当地的捕鱼历史、群体、环境知识等进问题对当地的渔夫进行了采访，并通过定性地理信息系统表现出来。借助定性地理信息系统，可以将不同的数据源结合起来，展现出空间表征中所产生的不同矛盾，这正是人文地理学研究的核心之一。

地理信息系统论文篇（10）

钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设（图1、图2、图3、表1），下面分别表述原著与解解的内容。

附图

图1　钱学森论人类的知识体系

Fig.1 The statement of human knowledge system by Qian Xuesen

钱学森将当今人类对科学知识的体系，分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读，可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象；而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象；建筑科学界于客体与主体科学之间；军事科学实际上是指谋略科学（包括经济、政治、军事等），是在掌握所有科学基础上的智慧较量；美学是纵贯于各个学科的；数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统（图2）。

附图

图2　科学分类的网络体系

Fig.2 The network system of science classification

在五个开放的、复杂巨系统中（图3），地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列，其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。

钱学森提出的社会主义总体设计部（表1）中，除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外，特别提出地理建设，笔者将其修改为地理系统工程，并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。

表1　社会主义建设的系统结构（略有修改）

Tablel The system structure of socialism construction

附图

2　地理信息科学

20世纪70年代以来，随着航天技术的迅猛发展，来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加；随着计算机技术的迅猛发展，处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生，使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展，带动了整个地理科学的建立与发展。

附图

图3　五个开放的复杂巨系统

Fig.3 Five open complex giant system

地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统，包括航天信息网络系统（外层空间卫星之间的信息网络）、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分，是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5]，2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展，当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设，实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。

随着遥感信息的大量获取，数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类，使用的数学工具主要是数理统计的方法，把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量；物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因，因此采用反演的方法，使用辐射传输方程为主的数学工具，事实上不承认地理现象的不确定性；大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息，快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统，其信息量远不可与遥感信息量比较，地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息，与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合，也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合；确定性与不确定性（包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性）辩证统一；图像与方程（一个像元或一个图斑、一个方程）耦合；抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。

地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的，因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统，是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大，也不可能进行模型计算，外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时，信息又是冗余的，因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难，最为典型的是数据挖掘，数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算，由此地理信息编码模型应运而生[10，11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(Overlay)为主；而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(Extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带，也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。

总之，天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统，研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3S(Remote Sensing，Global Positioning System，Geographical Information System)的范围，而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学，但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量，因此本刊更名时，将地理信息科学与地理科学相提并论，突出了地理信息科学的重要性。

3　地理系统工程

地理系统工程当前尚未被广泛认识，已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时，必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立，可以进行定量预报和回溯，因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面，这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题，无不属于地理系统工程。

地理现象是复杂现象，地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时，如果国家各个部门各行其是，石油开发只考虑石油开采与输送管道；交通只考虑公路建设；铁路只考虑铁路建设；水利只考虑南水北调问题；城镇建设只考虑城市规划等，那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象，例如修了公路没有物资运输；城市居民结构不尽合理；劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来，地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。人口中的数量、素质、结构、分布是人口系统中的要素；资源中的矿产资源、水资源、生物资源、土资源、大气资源等又是资源系统中的子系统；大气环境、水环境、土环境、生物环境、地质环境是环境系统的子系统；交通、铁路、航运、航空、供排水、供电、供气、供暖、电讯、电视、计算机网络是基础建设系统的子系统等。系统嵌套系统，分层次子系统与交叉子系统，构成完整的、开放的、复杂的巨系统。

研究开放复杂巨系统的方法，首先是将系统分解为多层次的子系统，明确其中的交叉子系统；其次是从定性到定量地确定子系统中各个要素与指标体系；第三是根据指标（相似准则）建立模型进行预测预报；最后是检验该巨系统的效益与效率。当前大多数是分别研究人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等子系统，在一个地区全面研究区域地理系统工程的有效实例不多，区域经济地理的研究还远远够不上地理系统工程。笔者曾在2000年底提出中国水资源、水灾害、水环境、生产用水、生活用水统一解决的洪水充分利用，全国水系网络化与渤海淡化的地理系统工程，中国科技报曾进行报道，之后笔者在“21世纪黄河系统工程方略”一文中进行阐述，首先所能进行的研究是虚拟地理系统工程。全国水系网络化与渤海淡化是21世纪的世纪工程，尚需有识之士共识，广泛地深入研究，进一步的论证。转贴于

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究复杂的地理系统工程就是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，地理系统工程的实践指日可待。

4　理论地理科学

地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段；另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8]，为理论地理科学奠定了坚实的基础。

理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论；其次是地理类比的广义相似理论[13]；第三是一般地理复杂模型理论与地理数学；第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究，那么就失去了理论意义。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑，研究理论地理科学也是空想，然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术，理论地理科学的建立指日可待。

5　地理科学在可持续发展信息社会中的作用

地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”，然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的，按照发达国家的水平，一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现，人类一方面需要依靠科学技术开发资源，如太阳能的利用，靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射，靠纳米技术直接转化太阳能为电能；另一方面是靠信息技术节省资源、能源，如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一，靠航天技术获取外层空间信息源，靠计算机技术建立信息网络。由此可见，地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展，地理系统工程与理论地理科学的发展，将为国民经济的主战场做出重要的贡献。

由上分析，可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识，地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分，因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的，是既有继承性又有发展性的；是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁，切不要轻视技术，高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。

参考文献

[1]　钱学森，等.论地理科学[M].杭州：浙江教育出版社，1994.1-325.

[2]　钱学森.发展地理科学的建议[J].大自然探索，1987，6(19):36-46

[3]　钱学森.就“地理科学”答《地理知识》记者问[J].地理知识，1990，(1):90-93.

[4]　马蔼乃.论地理科学的发展[J].北京大学学报（自然科学版），1996，32(1):120-129.

[5]　马蔼乃.航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用[J].北京大学学报（自然科学版），1998，34(4):533-541.

[6]　马蔼乃，等.论地理信息科学的发展[J].地理学与国土研究，2002，18(1):1-8.

[7]　马蔼乃.遥感信息模型[M].北京：北京大学出版社，1997.1-165.

[8]　马蔼乃.遥感信息模型与地理数学[J].北京大学学报（自然科学版），2001，37(4):521-529.

[9]　马蔼乃.遥感地理信息模型[J].地理学报，1996，51(3):266-271.

[10]　马蔼乃.地理信息编码模型[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉，武汉出版社，2000.283-302.

[11]　马蔼乃.地理知识的形式化[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉，武汉出版社，2000.261-274.