（環(huán)境工程專業(yè)論文）基于gis技術(shù)的環(huán)境制圖.pdf

摘要 隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)在環(huán)境制圖領(lǐng)域的應(yīng)用，數(shù)字環(huán)境制圖理論和方法的不 斷完善，以及g i s 技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在我們可以利用多種先進(jìn)的技術(shù)來完成環(huán) 境地圖的生產(chǎn)過程。基于g i s 技術(shù)的環(huán)境制圖就是要很好地把g i s 技術(shù)和數(shù)字成 圖技術(shù)結(jié)合起來生產(chǎn)環(huán)境地圖，發(fā)揮各自專業(yè)和技術(shù)的長處，使g i s 技術(shù)和數(shù)字 成圖技術(shù)趨向一體化，推動數(shù)字環(huán)境地圖的發(fā)展，為環(huán)境地圖資料存儲、更新及 使用提供方便，提高環(huán)境地圖的質(zhì)量和藝術(shù)性，使環(huán)境地圖的表現(xiàn)方式更加豐富 多彩。使環(huán)境地圖的生產(chǎn)在g i s 技術(shù)的支持下走上數(shù)字化和現(xiàn)代化的道路。 我們主要探討g i s 技術(shù)的主要功能，特別是g i s 技術(shù)在環(huán)境制圖中的作用和 功能，以及計算機(jī)環(huán)境下環(huán)境信息的表現(xiàn)，常用的環(huán)境信息表示方法，數(shù)字制圖 技術(shù)等內(nèi)容，有機(jī)地把g i s 技術(shù)和數(shù)字制圖技術(shù)結(jié)合起來生產(chǎn)環(huán)境地圖，發(fā)揮各 自專業(yè)和技術(shù)的長處，靈活應(yīng)用于環(huán)境制圖，得出基于g i s 技術(shù)的環(huán)境制圖的技 術(shù)路線和方案。 基于g i s 的環(huán)境制圖生產(chǎn)的工藝流程與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝大不相同。它完全摒 棄傳統(tǒng)編圖及制版工藝的繁瑣、耗時、耗資等弊病，以其優(yōu)質(zhì)、快速、易修改、 易儲存、易更新而著稱。 本課題根據(jù)專題信息的不同，涉及的地域范圍的大小，可以選擇不同尺度的 國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，按照專題信息的描述，利用g i s 技術(shù)的分析和處理等功 能，將專題信息疊加到相關(guān)地理底圖上，分別進(jìn)行點(diǎn)狀、線狀、面狀專題要素分 析以及剖面分析等，得出專題分析結(jié)果。 由于c o r e l d r a w 軟件的圖形編輯功能靈活、方便，形式不拘一格，同時能實(shí) 現(xiàn)圖形、圖像和文字的混合排列，并具有多種特效，表現(xiàn)形式生動。為此本文把 利用g i s 技術(shù)得出專題分析結(jié)果，再經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，在c o r e l d r a w 軟件中經(jīng)過 圖形編輯處理、整飾等美化處理，形成特別生動、美觀的專題環(huán)境地圖。 關(guān)鍵詞環(huán)境制圖g i s 技術(shù)環(huán)境信息信息表現(xiàn) a b s t r a c t a l o n gw it ht h ec o m p u t e rs c i e n c et e c h n o l o g yi nt h ee n v i r o n m e n tc h a r t i n gd o m a i n a p p i c a t i o n , t h ed i g i t a le n v i r o n m e n tc h a r t i n gt h e o r ya n dt h em e t h o du n c e a s i n g c o n s u m m a t i o n ，a sw e l1a st h eg i st e c h n o l o g yu n c e a s i n gd e v e l o p m e n t ，n o ww em a yu s e t h em a n yk i n d so fa d v a n c e dt e c h n o l o g i e st oc o m p l e t et h ee n v i r o n m e n tm a pt h e p r o d u c t i o np r o c e s s 1 sm u s tw e l lb e c o m e sb a s e do nt h eg i st e c h n 0 1 0 9 ye n v i r o n m e n t c h a r t i n gt h eg i st e c h n o l o g ya n dt h en u m e r a lt h ec h a r tt e c h n o l o g yt ou n i f yt h e p r o d u c t i o ne n v i r o n m e n tm a p ，d i s p l a y sr e s p e c t i v es p e c i a l t ya n dt h et e c h n i c a ls t r o n g p o i n t ，c a u s e st h eg i st e c h n o l o g ya n dt h en u m e r a lb e c o m e st h ec h a r tt e c h n o l o g yt r e n d i n t e g r a t i o n ，i m p e t u sn u m e r a le n v i r o n m e n tm a pd e v e l o p m e n t ，s a v e s ，t h er e n e w a la n dt h e u s ef o r t h ee n v i r o n m e n tm a pd o c u m e n tp r o v i d e st h ec o n v e n i e n c e ，e n h a n c e st h e e n v i r o n m e n tm a pt h eq u a l i t ya n d t h ea r t i s t r y ， c a u s e s t h ee n v i r o n m e n tm a pt h e p e r f o r m a n c ew a yt ob e m o r er i c h l yc o l o r f u l c a u s e st h ee n v i r o n m e n tm a pt h e p r o d u c t i o nt os t e po n t od i g i t i z e da n dt h em o d e r n i z e dp a t hi nu n d e rt h eg i st e c h n o l c g y s u p p o r t w em a i n l yd i s c u s st h eg i st e c h n o l o g yt h em a i nf u n c t i o n ，s p e c i a l l yt h e g i s t e c h n o l o g yi nt h ee n v i r o n m e n tc h a r t i n gf u n c t i o na n dt h ef u n c t i o n ，a sw e l la su n d e r t h ec o m p u t e re n v i r o n m e n tt h ee n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o np e r f o r m a n c e ，t h ec o m n o n l y u s e de n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o ne x p r e s s i o n m e t h o d ，c o n t e n ta n ds o o nd i g i t a tc h a r t i n g t e c h n o l o g y ，o r g a n i c a ll yu n i f i e st h eg i st e c h n o l o g ya n dt h ed i g it a lc h a r t i n g t e c h n o l o g yt h ep r o d u c t i o ne n v i r o n m e n tm a p ，d i s p l a y sr e s p e c t i r es p e c i a l t ya n dt h e t e c h n i c a ls t r o n gp o i n t ，n i m b l ya p p l i e si nt h ee n v i r o n m e n tc h a r t i n g ，o b t a i n sb a s e d o nt h eg i st e c h n o l o g ye n v i r o n m e n tc h a r t j n gt e c h n i c a lr o u t ea n dt h ep l a n b a s e do ng i se n v i r o n m e n tc h a r t i n gp r o d u c t i o nt e c h n i c a lp r o c e s sa n dt r a d i t i o n a l p r o d u c t i o nc r a f te n t i r e l yd i f f e r e n t i ta b a n d o n st h et r a d i t i o nt oa r r a n g et h ec h a r t a n dt om a k e1 it h o g r a p hp l a t e sc p m p l e t e l yt h ec r a f tt e d i o u s ，c o n s u m e sw h e n ，s p e n d s a n ds oo nd i s e a s e ，b yi t sh i g hq u a l i t y ，f a s t ，i se a s yt or e v i s e ，i se a s yt os t o r e u p ，i se a s yt or e n e wb u ti s f a m o u s t h i sa r t i c l ea c c o r d i n gt ot h es p e c i a li n f o r m a t i o nt h ed i f f e r e n c e ，i n v o l v e st h e r e g i o ns c o p es i z e ，m a yc h o o s et h ed i f f e r e n tc r i t e r i o nt h en a t i o n a lf o u n d a t i o n g e o g r a p h yi n f o r m a t i o nd a t a ，a c c o r d i n gt ot h es p e c i a li n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o n ，u s e s g i sf u n c t i o na n ds oo nt e c h n o l o g ya n a l y s i sa n dp r o c e s s i n g ，s u p e r i m p o s e st h es p e c i a l i n f o r m a t i o nt ot h ec o r r e l a t i o ng e o g r a p h yb a s em a po n ，s e p a r a t e l yc a r r i e so nas h a p e ， t h es t r i a t i o n ，t h es u r f a c es h a p et o p i cf a c t o ra n a l y s i sa sw e l la st h es e c t i o np l a n e a n a l y s i sa n ds oo n ，o b t a i n st h es p e c i a la n a l y s i sr e s u l t b e c a u s et h ec o r e l d r a ws o f t w a r eg r a p h i ce d i t o tf u n c t i o nn i m b l e ，t h ec o n v e n i e n t f o r m d o e sn o ta r r e s to n ea tt h es a m et i m ec a nr e a l i z et h eg r a p h ，t h ep i c t u r ea n d t h e w r i t i n g m i xa r r a n g e m e n t ，a n dh a s t h e m a n yk i n d so f m a n i f e s t a t i o n t ob ee s p e c i a l l y v i v i d o b t a i n sf o rt h i st h i sa r t i c l eu s i n gt h eg i st e c h n o l o g yt h es p e c i a la n a l y s i s r e s u l t ，a g a i np a s s e st h r o u g ht h ed a t ac o n v e r s i o n ，i nc o r e l d r a ws o f t w a r ep r o c e s s g r a p h i ce d i t o rp r o c e s s i n g ，r e o r g a n i z ea n ds oo nb e a u t i f i e dp r o c e s s i n g ，s p e c i a l l y v i v i d l yf o r m s t h ea r t is t i cs p e c i a le n v i r o n m e n tm a p k e yw o r de n v i r o n m e n tc h a r t i n gg i st e c h n o l o g ye n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o n i n f o r m a ti o np e r f o r m a n c e 論支嗷糾住聲明 本人聲明：本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行 研究工作所取得的成果。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對論文的 研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論 文中不包含任何未加明確注明的其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的成 果。 本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名：寓吩如稆年多月膨日 論支知識產(chǎn)權(quán)僅屬聲蔚月 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸 屬學(xué)校。學(xué)校享有以任何方式發(fā)表、復(fù)制、公開閱覽、借閱以及申請 專利等權(quán)利。本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的 學(xué)術(shù)論文或成果時，署名單位仍然為長安大學(xué)。 ( 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 論文作者簽名：寵、溽 導(dǎo)師簽名：否吖 砌6 年g 月“日 o ；年5 羈| s 日 第一章緒論 第一節(jié)研究的目的和意義 環(huán)境地圖是環(huán)境科學(xué)研究的基本工具和手段?；? i s 技術(shù)的環(huán)境制圖就是 在基礎(chǔ)電子地圖上，通過加入相關(guān)的專題數(shù)據(jù)后，使g i s 技術(shù)與數(shù)字成圖技術(shù)結(jié) 合起來，就可迅速生產(chǎn)出各種高質(zhì)量的環(huán)境地圖?；? i s 技術(shù)的環(huán)境制圖方法 比傳統(tǒng)的環(huán)境制圖方法要靈活得多，可以根據(jù)實(shí)際需要從符號和顏色庫中選擇圖 件，使之更好地突出專題效果和特性。與傳統(tǒng)的、周期長、更新慢的環(huán)境制圖方 式相比，利用g i s 技術(shù)建立起來的環(huán)境地圖數(shù)據(jù)庫，可以達(dá)到一次投入、多次產(chǎn) 出的效果。它不僅可以用戶輸出全要素地形圖，而且可以根據(jù)用戶及專業(yè)的需要 分層輸出，制作成各種環(huán)境專題圖，如污染源分布圖、大氣質(zhì)量功能區(qū)劃圖等等。 隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)在環(huán)境制圖領(lǐng)域的應(yīng)用，數(shù)字環(huán)境制圖理論和方法的不 斷完善，在計算機(jī)環(huán)境下來完成環(huán)境地圖的生產(chǎn)過程。在各種比例尺環(huán)境數(shù)據(jù)庫 建立以后，為了充分發(fā)揮環(huán)境地圖數(shù)據(jù)庫的作用，必須采用新的作業(yè)流程和方法 來完成環(huán)境地圖的生產(chǎn)和更新工作，使環(huán)境地圖的生產(chǎn)走上數(shù)字化和現(xiàn)代化的道 路。環(huán)境地圖數(shù)據(jù)輸入、地圖設(shè)計、地圖編輯、版面設(shè)計、組版等工序均可以出 計算機(jī)來完成，使得環(huán)境制圖工序大大減化了。實(shí)現(xiàn)由模擬制圖轉(zhuǎn)向數(shù)字化制圖 的飛躍。 基于g i s 技術(shù)的環(huán)境制圖就是要很好地把g i s 技術(shù)和數(shù)字成圖技術(shù)結(jié)合起來 生產(chǎn)環(huán)境地圖，發(fā)揮各自專業(yè)和技術(shù)的長處，使g i s 技術(shù)和數(shù)字成圖技術(shù)趨向一 體化，推動數(shù)字環(huán)境地圖的發(fā)展，為環(huán)境地圖資料存儲、更新及使用提供方便， 提高環(huán)境地圖的質(zhì)量和藝術(shù)性，使環(huán)境地圖的表現(xiàn)方式更加豐富多彩。使環(huán)境地 圖的生產(chǎn)在g i s 技術(shù)的支持下走上數(shù)字化和現(xiàn)代化的道路?；趃 i s 技術(shù)的環(huán)境 制圖技術(shù)對環(huán)境的科學(xué)管理將具有非常重要的意義。 第二節(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著我國環(huán)境信息化的快速發(fā)展和計算機(jī)新技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng) 用，環(huán)境信息系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)管理和決策工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。而地 理信息系統(tǒng)技術(shù)的出現(xiàn)為環(huán)境保護(hù)工作邁向信息化、現(xiàn)代化提供了技術(shù)支持。 目前，全國2 7 個省級環(huán)保局及一百多個城市環(huán)保部門都己購置了e s r i 公司 的a r c g i s 、a r c v i e w 地理信息系統(tǒng)平臺軟件和相應(yīng)的硬件設(shè)施，大部分省市已經(jīng) 建立環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在g i s 平臺上開發(fā)了城市環(huán)境地理信息系統(tǒng)、重點(diǎn)流域水 資源管理、環(huán)境污染應(yīng)急預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)等，取得了顯著的成效 3 8 。 1 ) 應(yīng)用g i s 技術(shù)制作環(huán)境專題圖 環(huán)境地圖是環(huán)境科學(xué)研究的基本工具和手段。g i s 的制圖方法比傳統(tǒng)的人工 繪圖方法要靈活得多，在基礎(chǔ)電子地圖上，通過加入相關(guān)的專題數(shù)據(jù)就可迅速制 作出各種高質(zhì)量的環(huán)境專題地圖?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要從符號和顏色庫中選擇圖 件，使之更好地突出專題效果和特性 1 5 ，3 8 。 2 ) 應(yīng)用g i s 技術(shù)建立各種環(huán)境地理信息系統(tǒng) 各級環(huán)保部門在日常管理業(yè)務(wù)中，需要采集和處理大量的、種類繁多的環(huán)境 信息。而這些環(huán)境信息8 5 以上與空間位置有關(guān)。g i s 的強(qiáng)大功能之一是它的空 間數(shù)據(jù)的采集、編輯、處理功能和對空間數(shù)據(jù)的管理能力。使用g i s ，可以建立 各種環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫。例如：污染源空問信息數(shù)據(jù)庫( 包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等 污染源數(shù)量、屬性和污染源發(fā)生的地域范圍) 、環(huán)境質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫( 包括空氣、 水、噪聲等) ，g i s 能夠把各種環(huán)境信息與其地理位置結(jié)合起來進(jìn)行綜合分析與 管理，以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的輸入、查詢、分析、輸出和管理的可視化。例如，基于 g i s 平臺，廈門市建立了城市環(huán)境空問數(shù)據(jù)庫和污染源監(jiān)測屬性數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了 網(wǎng)絡(luò)化城市環(huán)境質(zhì)量地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)涵蓋了大氣、地表水、聲學(xué)環(huán)境的監(jiān) 測信息，以分布圖、專題圖、三維模型等形式，生動直觀地反映環(huán)境質(zhì)量狀況 3 8 。 3 ) g i s 技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測 在環(huán)境監(jiān)測過程中，利用g i s 技術(shù)可對實(shí)時采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理、顯 示、分析，實(shí)現(xiàn)為環(huán)境決策提供輔助手段的目的。如廣東省以東深流域自然環(huán)境 地理信息為基礎(chǔ)，對東深流域的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲處理，利用g i s 技術(shù)開發(fā)了東 深流域水環(huán)境管理信息。該系統(tǒng)直觀顯示和分析東深流域水環(huán)境現(xiàn)狀、污染源分 布、水環(huán)境質(zhì)量評價，追蹤污染物來源?？山Y(jié)合數(shù)字地圖查詢歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)及各 2 種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進(jìn)行空間分析( 如緩沖區(qū)查詢與分析) 、輔助決策( 容量計算及污 染狀況的預(yù)測) 為流域水環(huán)境的科學(xué)化管理和決策提供了先進(jìn)的科學(xué)手段 3 8 。 4 )g i s 技術(shù)應(yīng)用于自然生態(tài)現(xiàn)狀分析 在進(jìn)行自然生態(tài)現(xiàn)狀分析過程中，利用g i s 可以比較精確地計算水土流失、 荒漠化、森林砍伐面積等，客觀地評價生態(tài)破壞程度和波及的范圍，為各級政府 進(jìn)行生態(tài)環(huán)境綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。國家環(huán)?？偩职裧 i s 技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié) 合，對我國西部1 2 省的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，得到了西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境的空 問分布與空間統(tǒng)計狀況、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況和生態(tài)環(huán)境變化的空間規(guī)律特點(diǎn)，為 該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展與資源環(huán)境的可持續(xù)利用提供了科學(xué)依據(jù)。青海省遙感 中心將“3 s ”技術(shù)運(yùn)用到青海湖環(huán)湖重點(diǎn)區(qū)域調(diào)查上，快速查清了該區(qū)域土地利 用、土地覆蓋現(xiàn)狀，建立了生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫和生態(tài)環(huán)境評價指標(biāo)體系，為政府規(guī) 劃決策、資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)提供了寶貴資料 7 ，3 8 。 5 ) g i s 技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境應(yīng)急預(yù)警預(yù)報 建立重大環(huán)境污染事故區(qū)域預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)κ鹿曙L(fēng)險源的地理位置及其屬 性、事故敏感區(qū)域位置及其屬性迸行管理，提供污染事故的大氣、河流污染擴(kuò)散 的模擬過程和應(yīng)急方案。例如，大連市的“重大污染事故區(qū)域預(yù)警系統(tǒng)”把重大 污染事故的多種預(yù)測模型與g i s 技術(shù)相結(jié)合，當(dāng)某一風(fēng)險源發(fā)生事故時提供應(yīng)急 措施、報警信息和救援信息，為重大污染事故應(yīng)急指揮奠定了基礎(chǔ)。上海市應(yīng)用 g i s 、r s 與g p s 技術(shù)開發(fā)了環(huán)保應(yīng)急熱線系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用g i s 技術(shù)進(jìn)行污染源 搜索和定位；將g i s 與g p s 結(jié)合起來，用于出警指揮和導(dǎo)航；用r s 技術(shù)獲取地 面信息，解決了g i s 基礎(chǔ)底圖動態(tài)更新問題。通過“3 s ”技術(shù)的綜合應(yīng)用，更好 地發(fā)揮了g i s 在環(huán)保執(zhí)法和應(yīng)急事件中的作用 1 0 3 8 。 6 ) g i s 技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境質(zhì)量評價和環(huán)境影響評價 、 由于g i s 能夠集成管理與場地密切相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)，因而也是綜合分析評價 的有力工具。環(huán)境影響評價是對所有的改、擴(kuò)、建項目可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行 預(yù)測評價，并提出防止和減緩這種影響的對策與措施。利用g i s 的空間分析功能， 可以綜合性地分析建設(shè)項目各種數(shù)據(jù)，幫助確立環(huán)境影響評價模型。由于g i s 系統(tǒng)具有層的結(jié)構(gòu)，可將不同的環(huán)境影響進(jìn)行計算并疊加。深圳市環(huán)境保護(hù)研究 所已利用g i s 技術(shù)進(jìn)行編制環(huán)境影響評價報告書和制圖 3 8 。 在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價工作中，可將地理信息與大氣、土壤、水、噪聲等 環(huán)境要素的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，利用g i s 軟件的空問分析模塊，對整個區(qū)域的 環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行客觀、全面的評價，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分 布情況。如通過疊加分析，可以提取該區(qū)域內(nèi)大氣污染布圖、噪聲分布圖：通過 緩沖區(qū)分析，可顯示污染源影響范圍等 3 8 。 7 ) g i s 技術(shù)應(yīng)用于水環(huán)境管理 水環(huán)境信息具有明顯的空間屬性和層次屬性，利用g i s 可以更加明確地揭示 不同區(qū)域的水環(huán)境狀況，反映水體環(huán)境質(zhì)量在空間上的變化趨勢?？梢愿又庇^ 地反映如污染源、排污口、監(jiān)測斷面等環(huán)境要素的空間分布。利用g i s 還可以進(jìn) 行污染源預(yù)測、水質(zhì)預(yù)測、水環(huán)境容量計算、污染物削減量的分配等，以表格和 圖形的方式為水環(huán)境管理決策提供多方位、多形式的支持。目前，全國各省環(huán)保 局正在使用g i s 軟件進(jìn)行各省水環(huán)境功能區(qū)劃匯總工作，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開 發(fā)水環(huán)境功能區(qū)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境數(shù)據(jù)查詢、水質(zhì)評價、統(tǒng)計分析、水 質(zhì)預(yù)測等功能，將各種水環(huán)境信息以可視化的方式表達(dá)，對水環(huán)境的科學(xué)管理將 具有非常重要的意義 3 8 。 另外，隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)在地圖制圖與地圖出版領(lǐng)域的應(yīng)用，數(shù)字地圖制 圖理論和方法的不斷完善，地圖出版的數(shù)字原圖為主要信息源，以電子出版為操 作平臺，使數(shù)字地圖制圖與電子出版的結(jié)合更加緊密了。地圖數(shù)據(jù)輸入、地圖設(shè) 計、地圖編輯、版面設(shè)計、組版等工序均可以在計算機(jī)環(huán)境下來完成上述的生產(chǎn) 過程。 目前，市場上數(shù)字化成圖系統(tǒng)較多，按其開發(fā)方式來分i 主要可以分為兩大 類 3 9 ： ( 1 ) 以c a d 系統(tǒng)為二次開發(fā)平臺。這些系統(tǒng)很好地利用了c a d 系統(tǒng)靈活的 編輯和強(qiáng)大的制圖功能，但由于c a d 系統(tǒng)與g i s 在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上存在著較大的差異， 這使得其數(shù)據(jù)往往不能很好地滿足g i s 的要求。 ( 2 ) 獨(dú)立平臺的數(shù)字化成圖系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)在開發(fā)上雖然不必拘泥于二 次開發(fā)開臺的限制，在開發(fā)上具有較大的靈活性。但開發(fā)這樣的系統(tǒng)，需要完全 從底層做起，開發(fā)難度高，周期長，投資大。 2 存在問題 地理信息系統(tǒng)脫胎于地圖，并成為地圖信息的又一種新的載體形式，它具有 存儲、分析、顯示和傳輸?shù)墓δ?，尤其是計算機(jī)制圖為地圖特征的數(shù)字表達(dá)、操 作和顯示提供了成套方法，為地理信息系統(tǒng)的圖形輸出設(shè)計提供了技術(shù)支持：同 時，地圖仍是目前地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源之一。 數(shù)字化成圖技術(shù)是e l 前最為常用的成圖技術(shù)之一，數(shù)字化成圖系統(tǒng)所提供的 電子數(shù)據(jù)也是g i s 一個非常重要的數(shù)據(jù)來源。數(shù)字化成圖系統(tǒng)所提供的電子數(shù)據(jù) 與g i s 數(shù)據(jù)之間的無縫聯(lián)接問題也是當(dāng)前g i s 發(fā)展亟需解決的難點(diǎn)問題之一。雖 然當(dāng)前國內(nèi)外市場上數(shù)字化成圖系統(tǒng)很多，但到目前為止，都未能很好地解決現(xiàn) 有的問題。簡單地利用數(shù)字化成圖系統(tǒng)和g i s 技術(shù)制作環(huán)境地圖存在的問題主要 表現(xiàn)在【3 9 ： ( 1 ) 在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中普遍存在著信息損失。由于傳統(tǒng)的數(shù)字化成圖系統(tǒng) 大多是基于c a d 內(nèi)核來開發(fā)的，它偏重于對空間幾何信息的描述；而g i s 則要求 空問信息與屬性信息聯(lián)合存儲與管理，這就導(dǎo)致了在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中，不僅空 間信息會有損失，屬性信息損失的情況會更嚴(yán)重。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入后往往不能直接滿足要求，g i s 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入數(shù)字化成圖系統(tǒng)后， 仍需要大量的后期編輯工作，造成了資源的浪費(fèi)，延長了系統(tǒng)的建設(shè)周期。 ( 3 ) g i s 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)與更新的難度較大。由于在維護(hù)與更新的過程 中需要在g i s 與數(shù)字化成圖系統(tǒng)之間進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，往往不能直接對基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，造成了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)與更新的不便。 ( 4 ) 在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中，除了信息損失外，還往往伴隨著數(shù)據(jù)膨脹。數(shù) 據(jù)膨脹的結(jié)果有時會導(dǎo)致g i s 無法對這些“海量”數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 ( 5 ) 過程分散，各專業(yè)尖端技術(shù)各自為陣。環(huán)境地圖的編制是一個系統(tǒng)工 程，但是這一完整的過程常常被分解成相互獨(dú)立的階段和過程。分散過程中的各 專業(yè)的尖端技術(shù)無法融合溝通，從而無法發(fā)揮出新技術(shù)的優(yōu)勢，造成在一些過程 中工作的重復(fù)與資源的浪費(fèi)。 導(dǎo)致上述問題的原因有很多，歸納起來，主要有以下幾方面的原因 3 9 ： ( 1 ) 數(shù)據(jù)的復(fù)雜性與多樣性。主要表現(xiàn)為現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性與多樣性以及 對同一空間對象在不同成圖系統(tǒng)中描述與表達(dá)的不一致性。 ( 2 ) 對g i s 理解的不同。不同的數(shù)字化成圖系統(tǒng)的開發(fā)人員對g i s 理解的 不同，再加上缺乏相應(yīng)的統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)作為參照，這就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)在表達(dá)上的差異性。 ( 3 ) 由于受到基礎(chǔ)開發(fā)平臺及開發(fā)力量的限制，數(shù)字化成圖系統(tǒng)往往不能 很好地兼顧到g i s 對數(shù)據(jù)的要求。目前，絕大多數(shù)的數(shù)字化成圖系統(tǒng)的開發(fā)商都 不是g i s 基礎(chǔ)平臺的開發(fā)商，這也或多或少地影響了數(shù)字化成圖系統(tǒng)與g i s 之間 的溝通。 第三節(jié)論文研究的主要內(nèi)容、技術(shù)路線 l 主要研究內(nèi)容 我們主要探討g i s 技術(shù)的主要功能，特別是g i s 技術(shù)在環(huán)境制圖中的作用和 功能，以及計算機(jī)環(huán)境下環(huán)境信息的表現(xiàn)，常用的環(huán)境信息表示方法，數(shù)字制圖 技術(shù)等內(nèi)容，有機(jī)地把g i s 技術(shù)和數(shù)字制圖技術(shù)結(jié)合起來生產(chǎn)環(huán)境地圖，發(fā)揮各 自專業(yè)和技術(shù)的長處，靈活應(yīng)用于環(huán)境制圖，得出基于g i s 技術(shù)的環(huán)境制圖的技 術(shù)路線和方案。 2 主要技術(shù)路線 基于g i s 技術(shù)的環(huán)境制圖方法很好地把g i s 技術(shù)和數(shù)字成圖技術(shù)結(jié)合起來， 使g i s 技術(shù)和數(shù)字成圖技術(shù)趨向一體化，推動數(shù)字環(huán)境地圖的發(fā)展，使環(huán)境地圖 的生產(chǎn)在g i s 技術(shù)的支持下走上數(shù)字化和現(xiàn)代化的道路。使環(huán)境地圖數(shù)據(jù)輸入、 地圖設(shè)計、地圖編輯、版面設(shè)計、組版等工序均可以由計算機(jī)來完成，使得環(huán)境 制圖工序大大減化了。環(huán)境地圖的表現(xiàn)方式豐富多彩，環(huán)境地圖的藝術(shù)性得到了 充分展示。環(huán)境地圖的生產(chǎn)充分利用g i s 技術(shù)和數(shù)字制圖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由模擬制圖 轉(zhuǎn)向數(shù)字化制圖的飛躍。 基于g i s 的環(huán)境制圖可以根據(jù)環(huán)境專題信息的不同，涉及的地域范圍的大 小，可以選擇不同尺度的國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，按照專題信息的描述，利用 6 i s 技術(shù)的分析和處理等功能，將專題信息疊加到相關(guān)地理底圖上，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換，最后利用相關(guān)環(huán)境地圖編輯軟件進(jìn)行的圖形編輯處理，形成相關(guān)專題地圖。 基于6 i s 技術(shù)的環(huán)境地圖的工藝流程如下： 6 環(huán)境地圖總體設(shè)計 數(shù)字信息資料 收集、分析、準(zhǔn)岳 l l 披字化，敷據(jù)l l 處理與格式轉(zhuǎn)換l i 環(huán)境散據(jù)空同分析 f 境地圈的編輯與制作 圖卜l 工藝流程圖 1 ) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：根據(jù)專題地圖涉及的地域范圍及表達(dá)內(nèi)容的不同，分別提取 涉及的地域范圍不同比例尺的矢量數(shù)據(jù)、d e m 數(shù)據(jù)、d o m 數(shù)據(jù)。再確定需要的點(diǎn)、 線、面、體的相關(guān)專題數(shù)據(jù)。 2 ) 數(shù)據(jù)處理：根據(jù)專題信息和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，將不同尺度的矢 量數(shù)據(jù)和d e m 數(shù)據(jù)、d o m 數(shù)據(jù)分別進(jìn)行拼接、投影轉(zhuǎn)換處理，根據(jù)需要對道路、 居民地、水系等進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)的編輯、選取、分層和優(yōu)化等。利用g i s 的空問分 析功能，對d e m 數(shù)據(jù)暈渲處理等。 3 ) 空問分析：將專題信息疊加到相關(guān)地理底圖上，分別進(jìn)行點(diǎn)狀專題要素 分析、線狀專題要素分析、面狀專題要素分析以及剖面分析等，得出專題分析結(jié) 果，形成相關(guān)專題地圖。 4 ) 專題地圖地圖制作：利用g i s 分析和處理等功能，在處理好的地理底圖 上，疊加相關(guān)專題信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，利用環(huán)境地圖編輯軟件進(jìn)行的圖形編輯、 整飾等美化處理，形成相關(guān)專題地圖 2 6 。 第四節(jié)論文的創(chuàng)新點(diǎn) 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾方面： 1 與傳統(tǒng)的環(huán)境制圖的方法不同，本課題把6 i s 技術(shù)引入環(huán)境制圖，利用 g i s 技術(shù)的數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)存貯與管理、空間查詢與空間分析、可視 化表達(dá)與輸出等功能進(jìn)行環(huán)境地圖的生產(chǎn)，推動數(shù)字環(huán)境地圖的發(fā)展。使環(huán)境地 圖的生產(chǎn)在g i s 技術(shù)的支持下走上數(shù)字化和現(xiàn)代化的道路。 2 本課題把數(shù)字制圖技術(shù)引入環(huán)境制圖，使環(huán)境地圖數(shù)據(jù)輸入、地圖設(shè)計、 地圖編輯，版面設(shè)計、組版等工序均可以由計算機(jī)來完成，使得環(huán)境制圖工序大 大減化了。減少作業(yè)人員的繁重勞動，縮短了成圖周期，節(jié)約了材料，降低了成 本。同時環(huán)境制圖的成果易于存儲，而且在存儲的過程中不易變形，從而提高了 環(huán)境制圖的精度。 3 本課題在技術(shù)路線上把g i s 技術(shù)和數(shù)字成圖技術(shù)結(jié)合起來生產(chǎn)環(huán)境地圖， 發(fā)揮各自專業(yè)和技術(shù)的長處，使g i s 技術(shù)和數(shù)字成圖技術(shù)趨向一體化，利用g i s 技術(shù)的分析和處理等功能，將專題信息疊加到相關(guān)地理底圖上，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 利用c o r e l d r a w 軟件進(jìn)行的圖形編輯處理，形成相關(guān)專題地圖。c o r e t d r a w 軟 件的圖形編輯功能靈活、方便，形式不拘一格，同時能實(shí)現(xiàn)圖形、圖像和文字的混 合排列，并具有多種特效，表現(xiàn)形式生動。由c o r e l d r a w 編制的環(huán)境地圖，地圖的 藝術(shù)性得到了充分展示，環(huán)境地圖的表現(xiàn)方式豐富多彩，可由制圖者自由發(fā)揮。 使用c o r e l d r a w 可以非常方便而又精確地編輯任何線條、圖形或文字，由于這些 強(qiáng)大功能，地圖內(nèi)容表達(dá)清晰、易于編輯修改，極大地豐富了環(huán)境地圖的表現(xiàn)內(nèi) 容，c o r e l d r a w 軟件能很好地應(yīng)用于環(huán)境地圖的編制。增加了地圖品種，拓寬了 服務(wù)領(lǐng)域。利用6 i s 技術(shù)能制作各種數(shù)字地圖產(chǎn)品，并能制作多媒體的電子地圖、 三維立體地圖，使環(huán)境地圖的表現(xiàn)方式更加豐富多彩。增強(qiáng)地圖的適應(yīng)性、實(shí)用 性和用戶的廣泛性。 第二章地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ) 地理信息系統(tǒng)( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 簡稱g i s ) 是隨著地理科 學(xué)、計算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的一個新興技術(shù)，是一 個能夠?qū)臻g相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、分析和可視化輸出的計算機(jī)信息系統(tǒng)。 地理信息系統(tǒng)萌芽于2 0 世紀(jì)6 0 年代初，1 9 7 2 年，世界上第一個物理信息 系統(tǒng)一一加拿大地理信息系統(tǒng)( c g i s ) 全面投入運(yùn)行。此后，地理信息系統(tǒng)在全 球范圍內(nèi)獲得了快速發(fā)展，在西方發(fā)達(dá)國家g i s 應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會經(jīng)濟(jì)生活的 各個方面，目前已成功地應(yīng)用到了資源管理、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)測、投資評價、 城市規(guī)劃建設(shè)、人口和商業(yè)管理、交通運(yùn)輸、石油和天然氣、教育、軍事等眾多 領(lǐng)域。在我國隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，g i s 在城市規(guī)劃管理、環(huán)境保護(hù)、交通 運(yùn)輸、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益 和社會效益 4 5 ，8 。 第一節(jié)地理信息系統(tǒng)概述 8 地理信息系統(tǒng)，簡稱g s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 。顧名思義， 地理信息系統(tǒng)是處理地理信息的系統(tǒng)。地理信息是指直接或間接與地球上的空間 位置有關(guān)的信息，又常稱為空間信息。一般來說，g i s 可定義為：”用于采集、 存儲、管理、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)，是分析和處 理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。從g i s 系統(tǒng)應(yīng)用角度，可進(jìn)一步定義為：”g i s 由 計算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作 和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為土地利用、資源評價與管理、環(huán)境監(jiān) 測、交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市規(guī)劃以及政府部門行政管理提供新的知識，為工 程設(shè)計和規(guī)劃、管理決策服務(wù)”( 陳述彭，1 9 9 9 ) 。 人類生活在地球上，8 0 以上的信息與地球上的空間位置有關(guān)。g s 的出現(xiàn) 是信息技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。1 9 6 2 年，加拿大的r o g e rf t o m li n s o n 提出利用數(shù)字計算機(jī)處理和分析大量的土地利用地圖數(shù)據(jù)，并建議加 拿大土地調(diào)查局建立加拿大地理信息系統(tǒng)( c g i s ) ，以實(shí)現(xiàn)專題地圖的疊加、面 9 積量算、自然資源的管理和規(guī)劃等；與此同時，美國的d u a n ef m a r b l e 在美國 西北大學(xué)研究利用數(shù)字計算機(jī)研制數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，以支持大規(guī)模城市交通研 究，并提出建立地理信息系統(tǒng)的思想。7 0 年代是地理信息系統(tǒng)走向?qū)嵱玫陌l(fā)展 期。美國、加拿大、英國、西德、瑞典和日本等國對g i s 的研究均投入了大量人 力、物力和財力。到1 9 7 2 年c g i s 全面投入運(yùn)行與使用，成為世界上第一個運(yùn)行 型的地理信息系統(tǒng)；在此期間美國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展了5 0 多個地理信息系統(tǒng)，用 于獲取和處理地質(zhì)、地理、地形和水資源信息；1 9 7 4 年日本國土地理院開始建 立數(shù)字國土信息系統(tǒng)，存儲、處理和檢索測量數(shù)據(jù)、航空像片信息、行政區(qū)劃、 土地利用、地形地質(zhì)等信息；瑞典在中央、區(qū)域和城市三級建立了許多信息系統(tǒng)， 如土地測量信息系統(tǒng)、斯德哥爾摩地理信息系統(tǒng)、城市規(guī)劃信息系統(tǒng)等。但由于 當(dāng)時的g i s 系統(tǒng)多數(shù)運(yùn)行在小型機(jī)上，涉及的計算機(jī)軟硬件、外部設(shè)備及g i s 軟件本身的價格都相當(dāng)昂貴，限制了g i s 的應(yīng)用范圍。 8 0 年代是g i s 的推廣應(yīng)用階段，由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在性能大幅 度提高的同時，價格迅速下降，特別是工作站和個人計算機(jī)的出現(xiàn)與完善，使 g i s 的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍不斷擴(kuò)大。g i s 與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合，開始用于全球性 問題的研究，如全球變化和全球監(jiān)測、全球沙漠化、全球可居住區(qū)評價、厄爾尼 諾現(xiàn)象及酸雨、核擴(kuò)散及核廢料等( 李德仁，1 9 9 4 ) ；從土地利用、城市規(guī)劃等宏 觀管理應(yīng)用，深入到各個領(lǐng)域解決工程問題，如環(huán)境與資源評價、工程選址、設(shè) 旖管理、緊急事件響應(yīng)等。在這一時期，出現(xiàn)了一大批代表性的g i s 軟件，如 a r c i n f o 、g e n a m a p 、s p a n s 、m a p i n f o 、e r d a s 、m i c r o s t a t i o d 等。 9 0 年代為g i s 的用戶時代，隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在 全世界的普及，g i s 成為了一個產(chǎn)業(yè)，投入使用的g i s 系統(tǒng)，每2 3 年就翻 番，g i s 市場的增長也很快。目前，g i s 的應(yīng)用在走向區(qū)域化和全球化的同時， 己滲透到各行各業(yè)，涉及千家萬戶，成為人們生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)和工作中不可缺 少的工具和助手。與此同時，g i s 也從單機(jī)、二維、封閉向開放、網(wǎng)絡(luò)( 包括w e b g i s ) 、多維的方向發(fā)展。 我國地理信息系統(tǒng)方面的工作始于8 0 年代初。地理信息系統(tǒng)研究作為政府 行為，正式列入國家科技攻關(guān)計劃，開始了有計劃、有組織、有目標(biāo)的科學(xué)研究、 l o 應(yīng)用實(shí)驗和工程建設(shè)工作。許多部門同時展開了地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)工作。 1 9 9 4 年中國g i s 協(xié)會在北京成立，標(biāo)志中國g i s 行業(yè)已形成一定規(guī)模。1 9 9 6 年， 為支持國產(chǎn)b i s 軟件的發(fā)展，原國家科委開始組織軟件評測，并組織應(yīng)用示范工 程。這一系列的舉措極大的促進(jìn)了國產(chǎn)g f s 軟件的發(fā)展與6 i s 的應(yīng)用。1 9 9 8 年， 國產(chǎn)軟件打破國外軟件的壟斷，在國內(nèi)市場的占有率達(dá)2 5 。同年，在抽樣調(diào)查 2 5 個省市1 9 個行業(yè)的1 0 0 0 多個單位中，全部使用了地理信息系統(tǒng)( 秦其明、袁 勝元，2 0 0 1 ) 。 地理信息系統(tǒng)在資源調(diào)查、評價、管理和監(jiān)測，在城市的管理、規(guī)劃和市政 工程、行政管理與空間決策、災(zāi)害的評估與預(yù)測、地籍管理及土地利用，在交通、 農(nóng)業(yè)、公安等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 第二節(jié)地理信息系統(tǒng)的組成 8 】 與普通的信息系統(tǒng)類似，一個完整的g i s 主要由五個主要部分構(gòu)成，即硬件、 軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法。其核心部分是計算機(jī)系統(tǒng)( 軟件和硬件) ，數(shù)據(jù)反映 g i s 的地理內(nèi)容，方法是對空間信息所表現(xiàn)規(guī)律的表示，而管理人員和用戶則決 定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式。 1 硬件 硬件是指操作g i s 所需的一切計算機(jī)資源。目前的6 i s 軟件可以在很多類型 的硬件上運(yùn)行，從中央計算機(jī)服務(wù)器到桌面計算機(jī)，從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。一個典 型的g i s 硬件系統(tǒng)除計算機(jī)外，還包括數(shù)字化儀、掃描儀、繪圖儀、磁帶機(jī)等外 部設(shè)備。根據(jù)硬件配置規(guī)模的不同可分為簡單型、基本型、網(wǎng)絡(luò)型。圖1 是典型 的網(wǎng)絡(luò)型6 1 s 硬件配置，圖2 是一個典型的基本型g i s 硬件配置，它是一般用戶 最常用的配置。 圖2 一l 網(wǎng)絡(luò)型g i s 硬件系統(tǒng)圖2 - 2 基本型g i s 硬件系統(tǒng) 2 軟件 軟件是指g i s 運(yùn)行所必須的各種程序。主要包括計算機(jī)系統(tǒng)軟件和地理信息 系統(tǒng)軟件兩部分。地理信息系統(tǒng)軟件提供存儲、分析和顯示地理信息的功能和工 具。主要的軟件部件有：輸入和處理地理信息的工具；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工具；支 持地理查詢、分析和可視化顯示的工具；容易使用這些工具的圖形用戶界面。 3 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是一個g i s 應(yīng)用系統(tǒng)的最基礎(chǔ)的組成部分?？臻g數(shù)據(jù)是g i s 的操作對象， 是現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)過模型抽象的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容確良。圖3 展示了g i s 對現(xiàn)實(shí)世界的信息 表達(dá)與分層。一個g i s 應(yīng)用系統(tǒng)必須建立在準(zhǔn)確合理的地理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。數(shù)據(jù)來 源包括室內(nèi)數(shù)字化和野外采集，以及從其他數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬 性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)的表達(dá)可以采用柵格和矢量兩種形式?？臻g數(shù)據(jù)表現(xiàn)了地理空 問實(shí)體的位置、大小、形狀、方向以及幾何拓?fù)潢P(guān)系。 圖2 3g i s 對現(xiàn)實(shí)世界的信息表達(dá)與分層 4 人員 人是地理信息系統(tǒng)中重要的構(gòu)成要素，包括管理人員和用戶，g i s 不同于一 幅地圖，它是一個動態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的地 理信息系統(tǒng)，需要人進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善以及 應(yīng)用程序開發(fā)，并采用空間分析模型提取多種信息。因此，g i s 應(yīng)用的關(guān)鍵是掌 握實(shí)旋g i s 來解決現(xiàn)實(shí)問題的人員素質(zhì)。這些人員既包括從事設(shè)計、開發(fā)和維 護(hù)g i s 系統(tǒng)的技術(shù)專家，也包括那些使用該系統(tǒng)并解決專業(yè)領(lǐng)域任務(wù)的領(lǐng)域?qū)?家。一個g i s 系統(tǒng)的運(yùn)行班子應(yīng)有項目負(fù)責(zé)人、信息技術(shù)專家、應(yīng)用專業(yè)領(lǐng)域 技術(shù)專家、若干程序員和操作員組成。 5 方法 這里的方法主要是指空問信息的綜合分析方法，即常說的應(yīng)用模型。它是在 對專業(yè)領(lǐng)域的具體對象與過程進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上總結(jié)出的規(guī)律的表示。g i s 應(yīng)用就是利用這些模型對大量空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析綜合來解決實(shí)際問題的。如基于 g i s 的水資源評價模型、災(zāi)害評價模型等。 第三節(jié)地理信息系統(tǒng)的主要功能 8 一個g i s 軟件系統(tǒng)應(yīng)具備五項基本功能，即數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)存貯 與管理、空間查詢與空間分析、可視化表達(dá)與輸出。圖4 是一個典型的g i s 功能 框圖。 翻孺 圈聾倍e 地窟i 苷皂 綻計倍皂 辯雕 應(yīng)用棱鎳 教搿井靠 i t 豫據(jù)覯跫 西孽 夏卜鬻籌 計- = = ? z 輔i b 鏈墨j 嘭文 輛 圖4 典型的g i s 功能構(gòu)成 l 數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)輸入是建立地理數(shù)據(jù)庫必須的過程。數(shù)據(jù)輸入功能指將地圖數(shù)據(jù)、物化 遙數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和文字報告等輸入、轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可處理的數(shù)字形式的各種功 能。對多種形式、多種來源的信息，可實(shí)現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)輸入，如圖形數(shù)據(jù)輸 入、柵格數(shù)據(jù)輸入、g p s 測量數(shù)據(jù)輸入、屬性數(shù)據(jù)輸入等。用于地理信息系統(tǒng)空 間數(shù)據(jù)采集的主要技術(shù)有兩類，即使用數(shù)字化儀的手扶跟蹤數(shù)字化技術(shù)和使用掃 描儀的掃描技術(shù)。手扶跟蹤數(shù)字化曾在相當(dāng)長的時間內(nèi)是空間數(shù)據(jù)采集的主要方 式。掃描數(shù)據(jù)的自動化編輯與處理是空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究的重點(diǎn)，隨著掃描儀 技術(shù)性能的提高及掃描處理軟件的完善，掃描數(shù)字化技術(shù)的使用越來越普遍。 2 數(shù)據(jù)編輯與處理 數(shù)據(jù)編輯主要包括圖形編輯和屬性編輯。屬性編輯主要與數(shù)據(jù)庫管理結(jié)合在 一起完成，圖形編輯主要包括拓?fù)潢P(guān)系建立、圖形編輯、圖形整飾、圖幅拼接、 圖形變換、投影變換、誤差校正等功能。 3 數(shù)據(jù)的存儲與管理 數(shù)據(jù)的有效組織與管理，是g i s 系統(tǒng)應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵。主要提供空間與 4 非空間數(shù)據(jù)的存儲、查詢檢索、修改和更新的能力。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、光柵數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)、矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是存儲g i s 的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇在相當(dāng) 程度上決定了系統(tǒng)所能執(zhí)行的功能。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定后，在空間數(shù)據(jù)的存儲與管理中，關(guān)鍵是確定應(yīng)用系統(tǒng)空間與 屬性數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)以及空間與屬性數(shù)據(jù)的連接。目前廣泛使用的g i s 軟件大多數(shù) 采用空間分區(qū)、專題分層的數(shù)據(jù)組織方法，用g i s 管理空間數(shù)據(jù)，用關(guān)系數(shù)據(jù)庫 管理