基于GIS的湖南省國土資源遙感綜合調(diào)查信息系統(tǒng)分析與設計new

1、基于GIS的湖南省國土資源遙感綜合調(diào)查信息系統(tǒng)分析與設計整理時間 2005-08-31 閱讀次數(shù) 31509 作者：鄧吉秋 ,鮑光淑 文字大?。骸敬蟆俊局小俊拘　?摘要:湖南省國土資源遙感綜合調(diào)查信息系統(tǒng)是一個數(shù)據(jù)可動態(tài)更新的運行系統(tǒng).分析了該信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)需求,并對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、功能、結(jié)構(gòu)、運行模式進行了總體設計.系統(tǒng)由3 個層次組成:底層是專業(yè)人員使用的數(shù)據(jù)編輯、動態(tài)更新和空間綜合分析系統(tǒng);上層是供非專業(yè)人員使用的集成應用系統(tǒng);中間層把底層系統(tǒng)所獲得的新數(shù)據(jù)和綜合分析的新成果,轉(zhuǎn)為可供上層集成應用系統(tǒng)直接使用的數(shù)據(jù)庫.系統(tǒng)采用ArcGIS 平臺結(jié)合MS SQL 數(shù)據(jù)庫和可視化編程工具進

2、行組件式開發(fā),系統(tǒng)基本功能包括各種數(shù)據(jù)的管理、查詢、編輯、更新與分析等;系統(tǒng)運行采用基于局域網(wǎng)的集成模式,數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理和應用系統(tǒng)相對獨立,又能統(tǒng)一集成. 關(guān)鍵詞:國土資源;遙感;GIS;系統(tǒng)分析;系統(tǒng)設計 中圖分類號:T P319 文獻標識碼:A 文章編號:1005 9792(2003)02 0192 04 為了合理利用湖南省土地、礦產(chǎn)、水、森林、旅游資源,實現(xiàn)資源持續(xù)利用,加強生態(tài)建設,加強自然災害的防御能力,做好洞庭湖的治理工作,可運用空間遙感技術(shù)手段1 ,2,對湖南省國土資源現(xiàn)狀進行調(diào)查,建立了運行性的湖南省國土資源信息系統(tǒng),以對全省資源、環(huán)境進行監(jiān)測、規(guī)劃和管理;此外,利用3S(即

3、GIS,地理信息系統(tǒng);RS,遙感;GPS,全球定位系統(tǒng))集成技術(shù),建立可運行的“湖南省國土資源遙感綜合調(diào)查信息系統(tǒng)”,通過該運行系統(tǒng),使全省國土資源遙感綜合調(diào)查中以多種數(shù)據(jù)方式存貯的基礎遙感資料、專題解譯資料、輔助分析資料以及綜合調(diào)查資料有機結(jié)合、互為補充;實現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索查詢、更新編輯、快速顯示等功能;為湖南省中長期規(guī)劃、國土綜合開發(fā)整治規(guī)劃、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃提供動態(tài)監(jiān)測資料和決策依據(jù)3 5 .1 數(shù)據(jù)和系統(tǒng)需求分析 湖南省國土資源遙感綜合調(diào)查的主要數(shù)據(jù)包括:標準數(shù)據(jù)、1 25 萬數(shù)字地圖、TM 影像數(shù)據(jù)、各遙感課題的成果數(shù)據(jù)與報告,所有數(shù)據(jù)經(jīng)過掃描、矢量化、除錯、補充、加工、投影變換、格式轉(zhuǎn)換

4、、地理配準、重建拓撲、建表入庫等數(shù)據(jù)預處理,可歸納為下述6 種數(shù)據(jù)類型:a . 矢量數(shù)據(jù);b . 可地理配準的柵格數(shù)據(jù)(TM,DEM 和可定位的照片、插圖、附圖);c . 普通柵格數(shù)據(jù)(報告中勿需定位的照片、插圖和課題中間性成果附圖);d . 二維關(guān)系表記錄數(shù)據(jù)(關(guān)系數(shù)據(jù)庫記錄);e . 文檔數(shù)據(jù)(以Word 格式存儲的電子報告、各圖件描述文檔);f . 多媒體數(shù)據(jù)(AVI 和MPG 視頻文件).1 .1 實現(xiàn)目標 根據(jù)系統(tǒng)建設目標和數(shù)據(jù)分析,系統(tǒng)目標包括:a . 對全省范圍內(nèi)的TM 數(shù)據(jù)、鑲嵌影像等基本影像圖件和1 25 萬、1 50 萬數(shù)字地圖等基礎地理信息進行幾何校正、高精度數(shù)字鑲嵌、地

5、理配準,建立RS 和GIS 一體化空間數(shù)據(jù)庫; b . 在分層的基礎上,對基礎數(shù)據(jù)和各課題解譯成果(矢量、柵格數(shù)據(jù))依分景、分幅、分地區(qū)(14 個地級市州)進行管理; c . 洞庭湖區(qū)相關(guān)數(shù)字地圖的管理;d . 全省及洞庭湖區(qū)相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的管理; e . 各遙感解譯成果的專題分析; f . 實現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索查詢、更新編輯、綜合分析等功能;g .有效集成湖南省國土資源遙感綜合調(diào)查中以多種數(shù)據(jù)方式存貯的基礎資料、專題解譯資料、輔助分析資料以及綜合調(diào)查資料.1 .2 基本功能需求 根據(jù)系統(tǒng)目標和GIS 應用系統(tǒng)特點,系統(tǒng)基本功能包括:a . 圖文互查.這是地理信息系統(tǒng)應該提供的最基本的功能.通過圖查到對

6、應的屬性、圖片及文檔數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果得到對應的圖形及相關(guān)文檔、屬性信息.b . 圖層控制.主要控制圖層疊加順序、顯示順序、比例尺控制等.c . 數(shù)據(jù)的編輯與動態(tài)更新.d . 綜合分析.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計 ArcInfo 數(shù)據(jù)庫的屬性管理功能比流行的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫功能弱,故在本系統(tǒng)中采用ArcInfo 管理空間數(shù)據(jù)及其固有的幾何屬性數(shù)據(jù),并采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理所有其他屬性數(shù)據(jù)6 . 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括3 部分:a . 專題數(shù)據(jù)庫.包括10 個專題數(shù)據(jù)庫,它們分別對應項目的第01 10 課題.b . 綜合數(shù)據(jù)庫.是各課題專題數(shù)據(jù)庫的綜合,專題數(shù)據(jù)庫存放的是自系統(tǒng)建立以來未經(jīng)更新的數(shù)據(jù),綜合數(shù)據(jù)庫

7、存放各種數(shù)據(jù)的更新結(jié)果和空間分析結(jié)果數(shù)據(jù).c . 公共控制數(shù)據(jù)庫.存放與數(shù)據(jù)庫、應用系統(tǒng)操作和控制有關(guān)的數(shù)據(jù),是系統(tǒng)的核心.2 .1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計2 .1 .1 數(shù)據(jù)表的設計 本系統(tǒng)中各個子課題的數(shù)據(jù)分數(shù)據(jù)庫存放,數(shù)據(jù)表與各子系統(tǒng)查詢數(shù)據(jù)相對應;為了便于在系統(tǒng)中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)綜合管理,在數(shù)據(jù)庫中建立了所有數(shù)據(jù)的列表,包括數(shù)據(jù)名、數(shù)據(jù)層、所屬子系統(tǒng)、類型、查詢信息等.2 .1 .2 存儲過程設計 對各查詢內(nèi)容進行定制.2 .1 .3 數(shù)據(jù)庫的訪問路徑設計 采用程序與數(shù)據(jù)分離的方法,使數(shù)據(jù)的存儲只與系統(tǒng)參數(shù)有關(guān),與應用系統(tǒng)無關(guān).空間數(shù)據(jù)采用圖形與屬性分離的方法,圖形數(shù)據(jù)采用ArcInfo 的存儲方

8、式,屬性數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲;其他柵格、影像數(shù)據(jù)采用文件系統(tǒng)存儲,由數(shù)據(jù)庫的索引表管理;其他非空間數(shù)據(jù)的相關(guān)屬性以及與系統(tǒng)控制有關(guān)的數(shù)據(jù),直接采用數(shù)據(jù)庫存儲.在數(shù)據(jù)文件存儲路徑中,每大類數(shù)據(jù)分4 個目錄:Vector,存放矢量數(shù)據(jù);Raster,存放柵格、影像數(shù)據(jù);Doc,存放各種文檔數(shù)據(jù);Other,存放非以上3 類的其他數(shù)據(jù). 另外,為了保留各課題數(shù)據(jù)的完整性、原始性,第1 10 專題的數(shù)據(jù)自系統(tǒng)開始運行起,不再變更.本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫來記錄、管理系統(tǒng)的配置參數(shù)、運行參數(shù)等,整個系統(tǒng)的運行以數(shù)據(jù)庫為中心.系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫連接參數(shù)、系統(tǒng)路徑、子系統(tǒng)劃分、分幅(分區(qū))劃分、數(shù)據(jù)顯示參數(shù)等均存放在數(shù)據(jù)

9、庫中,便于系統(tǒng)參數(shù)的編輯以及系統(tǒng)的移植.2 .2 數(shù)據(jù)庫實施 數(shù)據(jù)庫的實施主要包括以下工作:用DDL 定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、組織數(shù)據(jù)入庫、編制與調(diào)試應用程序和數(shù)據(jù)庫試運行.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能設計3 .1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 作為一個可運行的遙感成果,GIS 應用軟件系統(tǒng)體系由3 個層次組成:底層是專業(yè)人員掌握使用的數(shù)據(jù)編輯、動態(tài)更新和空間綜合分析應用系統(tǒng);上層是供非專業(yè)領導部門直接使用的集成應用系統(tǒng);中間層則是一套實用程序,它的主要功能是把專業(yè)人員操縱底層應用系統(tǒng)所獲得的新數(shù)據(jù)和綜合分析新成果,轉(zhuǎn)為可供上層集成應用系統(tǒng)直接使用的數(shù)據(jù)庫(見圖1). 本系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)來源多種多樣,容量龐大,后臺數(shù)據(jù)處理復雜的特

10、點,在綜合比較多種開發(fā)方案以后,決定采用流行的GIS 軟件二次開發(fā)的模式來建設系統(tǒng).利用軟件商提供的地理信息系統(tǒng)開發(fā)工具以及WINDOWS 應用編程接口API,結(jié)合其他開發(fā)工具進行組件式集成開發(fā)7 ,系統(tǒng)的開發(fā)模式如圖2所示.3 .2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)體系 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和交互分析功能分別支持具有不同任務的不同用戶,這種分層功能概念決定了本系統(tǒng)的體系是基于組件方式的高度綜合,地理信息系統(tǒng)為模型生產(chǎn)和操作參數(shù),輸入和闡述變量,構(gòu)造輸出模式等提供附加輸出選項,但必須將系統(tǒng)充分模塊化.圖3 為系統(tǒng)功能模塊劃分示意圖.圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖圖2 系統(tǒng)開發(fā)模式示意圖圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)與模塊劃分示意

11、圖3 .3 系統(tǒng)主要功能 a . 圖文互查.以圖形查數(shù)據(jù),圖查到對應的屬性數(shù)據(jù),在屏幕上選取對象,獲得選中對象的信息,并以合適的形式表達給用戶;以數(shù)據(jù)查圖形,通過數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果得到對應的圖形及相關(guān)信息,將信息分類提供給用戶,讓用戶確定類型及具體的查詢條件,然后提供滿足條件的信息并將對應的圖形定位呈現(xiàn)給用戶. b . 圖層控制.使眾多的圖層通過組合及定義相互關(guān)系能明確、有序、清晰地表達信息,主要控制圖層間的相互關(guān)系、順序以及圖層的顯示比例尺. c . 子系統(tǒng)控制.對系統(tǒng)界面和各子系統(tǒng)界面進行統(tǒng)一控制和管理.4 系統(tǒng)運行模式設計 系統(tǒng)運行采用基于局域網(wǎng)的集成模式.數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫由集中式的數(shù)據(jù)端存儲,

12、系統(tǒng)的集成應用由專用的應用端完成,系統(tǒng)的更新、維護由專用的處理端維護.數(shù)據(jù)端、處理端、應用端協(xié)調(diào)運行于高速的局域網(wǎng)環(huán)境,數(shù)據(jù)端提供數(shù)據(jù)的訪問支持和數(shù)據(jù)的安全維護;處理端完成數(shù)據(jù)的輸入、輸出、編輯、更新、分析等,以及集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)裝配;應用端處理數(shù)據(jù)的界面化集成,包括顯示、圖文互查等功能的實現(xiàn).三者緊密結(jié)合,構(gòu)成一個可動態(tài)更新的運行系統(tǒng)(見圖4).圖4 系統(tǒng)集成運行模式5 結(jié) 語 a . 系統(tǒng)所集成的數(shù)據(jù)包括矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)以及相關(guān)的表格、文檔與多媒體數(shù)據(jù). b . 系統(tǒng)目標是實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)的集成管理,包括顯示、查詢、編輯、更新與分析. c . 基于圖形與屬性相分離的原則,圖形采用Arcinfo 管理,屬性采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理. d . 基于程序與數(shù)據(jù)相分離的原則,系統(tǒng)數(shù)據(jù)端、處理端、應用端協(xié)調(diào)運行實現(xiàn)系統(tǒng)目標.參考文獻:1 宋國耀,肖克炎,朱裕生,等.國土資源信息系統(tǒng)建設現(xiàn)狀及對策J.物探化探計算技術(shù),2000,22(4):289 294 .2 黃方紅,趙崇廣.基于遙感數(shù)據(jù)源的福建省國土資源信息系統(tǒng)J.福建地質(zhì),2000,19(4):209 213 .3 陳 俊,宮 鵬.實用地理信息系統(tǒng)M.北京:科學出版社,1998 .4 鄭人杰,殷人昆,陶