地理信息系統(tǒng)與校園地理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀

1、目目 錄錄第一章第一章 緒言緒言.1第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)與校園地理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀.1第二節(jié) 目的任務(wù).3第三節(jié) 需求分析.4第四節(jié) 工作概況.5第二章第二章 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的空間數(shù)據(jù)石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的空間數(shù)據(jù).5第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的基本概念及內(nèi)容.6第二節(jié) 校園的地理信息.6第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的初步設(shè)計.8第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型.8第五節(jié) 系統(tǒng)模型.9第三章第三章 系統(tǒng)建造系統(tǒng)建造.10第一節(jié) 平臺的選擇.10第二節(jié) 使用地理信息系統(tǒng)桌面軟件制作校園地圖.12第三節(jié) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備.13第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的特點.13第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)輸入.14第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)的編輯、處理.16第七節(jié) 屬性數(shù)據(jù)的輸入.18第四章第

2、四章 應(yīng)用模型運行應(yīng)用模型運行.18第一節(jié) 建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián).18第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的可視化.19第三節(jié) 系統(tǒng)功能與界面.21第四節(jié) 圖形輸出.22第五章第五章 項目應(yīng)用情況項目應(yīng)用情況.22第一節(jié) 電子地圖查詢.22第二節(jié) 電子地圖在校園規(guī)劃中的應(yīng)用.23第三節(jié) 其它應(yīng)用情況設(shè)計.24第六章第六章 校園地理信息的系統(tǒng)化設(shè)計校園地理信息的系統(tǒng)化設(shè)計.26第一節(jié) 使用地理信息控件開發(fā)系統(tǒng).26第二節(jié) 其它的實現(xiàn)考慮.26第七章第七章 總結(jié)總結(jié).27參考資料參考資料.28附錄：附錄：.29 第一章 緒言第一節(jié)第一節(jié) 地理信息系統(tǒng)與校園地理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀地理信息系統(tǒng)與校園地理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀地理

3、信息系統(tǒng)是在計算機(jī)硬件和軟件支持下，運用地理信息科學(xué)和系統(tǒng)工程理論，科學(xué)管理和綜合分析各種地理數(shù)據(jù)，提供管理、模擬、決策、規(guī)劃、預(yù)測和預(yù)報等任務(wù)所需要的各種地理信息的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是地理科學(xué)與信息科學(xué)交叉的一門學(xué)科，在課題研究中，本人最深的體會是它利用以計算機(jī)應(yīng)用為核心的信息技術(shù)，為地理學(xué)的研究提供了一種新的思路和手段。在查詢的各種資料中都認(rèn)為地理信息系統(tǒng)為地理學(xué)的研究和發(fā)展注入了新的活力，是當(dāng)前地理學(xué)研究和應(yīng)用的前沿。地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System 或 GeoInformation system，GIS）有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)

4、境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。1、通過上述的分析和定義可提出 GIS 的如下基本概念：（1）GIS 的物理外殼是計算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它又由若干個相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成，如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)

5、、數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣、結(jié)構(gòu)直接影響著 GIS 的硬件平臺、功能、效率、數(shù)據(jù)處理的方式和產(chǎn)品輸出的類型。（2）GIS 的操作對象是空間數(shù)據(jù)，即點、線、面、體這類有三維要素的地理實體?？臻g數(shù)據(jù)的最根本特點是每一個數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，實現(xiàn)對其定位、定性和定量的描述、這是 GIS 區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志，也是其技術(shù)難點之所在。（3）GIS 的技術(shù)優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評價能力，可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測。 （4）GIS 與測繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系，大地測量、工程測量、礦山測量、地籍測量、航空

6、攝影測量和遙感技術(shù)為 GIS 中的空間實體提供各種不同比例尺和精度的定位數(shù)；電子速測儀、GPS 全球定位技術(shù)、解析或數(shù)字?jǐn)z影測量工作站、遙感圖像處理系統(tǒng)等現(xiàn)代測繪技術(shù)的使用，可直接、快速和自動地獲取空間目標(biāo)的數(shù)字信息產(chǎn)品，為 GIS 提供豐富和更為實時的信息源，并促使 GIS 向更高層次發(fā)展。地理學(xué)是 GIS 的理論依托。有的學(xué)者斷言，“地理信息系統(tǒng)和信息地理學(xué)是地理科學(xué)第二次革命的主要工具和手段。如果說GIS 的興起和發(fā)展是地理科學(xué)信息革命的一把鑰匙，那么，信息地理學(xué)的興起和發(fā)展將是打開地理科學(xué)信息革命的一扇大門，必將為地理科學(xué)的發(fā)展和提高開辟一個嶄新的天地”，GIS 被譽(yù)為地學(xué)的第三代語言

7、用數(shù)字形式來描述空間實體。2、地理信息系統(tǒng)的特征如下：（1） 具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力，具有空間性和動態(tài)性； （2） 以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有區(qū)域空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測能力，產(chǎn)生高層次的地理信息； （3）由計算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。 通俗地講，地理信息系統(tǒng)是整個地球或部分區(qū)域的資源、環(huán)境在計算機(jī)中的縮影。嚴(yán)格地講，地理信息系統(tǒng)是反映人們賴以生存的現(xiàn)實世界（資源或環(huán)境）的現(xiàn)勢與變遷的各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特征的屬性

8、，在計算機(jī)軟件和硬件的支持下，以一定的格式輸入、存貯、檢索、顯示和綜合分析應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。它是一種特定而又十分重要的空間信息系統(tǒng)，它是以采集、貯存、管理、處理分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。3、地理信息系統(tǒng)的組成如下： （1）硬件 硬件是 GIS 所操作的計算機(jī)。今天，GIS 軟件可以在很多類型的硬件上運行。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。（2） 軟件 GIS 軟件提供所需的存儲、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)（DBMS）；支持地理查詢、分析和視覺化的工具；容易

9、使用這些工具的圖形化界面。（3）數(shù)據(jù) 一個 GIS 系統(tǒng)中最重要的部件就是數(shù)據(jù)了。地理數(shù)據(jù)和相關(guān)的表格數(shù)據(jù)可以自己采集或者從商業(yè)數(shù)據(jù)提供者處購買。GIS 將把空間數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成在一起，而且可以使用那些被大多數(shù)公司用來組織和保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來管理空間數(shù)據(jù)。（4）人員 GIS 技術(shù)如果沒有人來管理系統(tǒng)和制定計劃應(yīng)用于實際問題，將沒有什么價值。GIS 的客戶范圍包括從設(shè)計和維護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)專家，到那些使用該系統(tǒng)并完成他們每天工作的人員。（5） 方法 成功的 GIS 系統(tǒng)，具有良好的設(shè)計計劃和本身的事務(wù)規(guī)律，這些是規(guī)范、方法，而對每一個企業(yè)來說是具體的獨特的操作實踐。 4、地理信息系

10、統(tǒng)的功能（1） 輸入 在地理數(shù)據(jù)用于 GIS 之前，數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)臄?shù)字格式。從圖紙數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機(jī)文件的過程叫做數(shù)字化。目前，許多地理數(shù)據(jù)已經(jīng)是 GIS 兼容的數(shù)據(jù)格式，這些數(shù)據(jù)可以從數(shù)據(jù)提供商那里獲得并直接裝入 GIS 中，無需客戶來數(shù)字化。（2） 處理將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成或處理成某種形式以適應(yīng)系統(tǒng)的要求。這種處理可以是為了顯示的目的而做的臨時變換，也可以是為了分析所做的永久變換。GIS 技術(shù)提供了許多工具來處理空間數(shù)據(jù)和去除不必要的數(shù)據(jù)。（3） 數(shù)據(jù)管理對于小的 GIS 項目，把地理信息存儲成簡單的文件就足夠了。但是，當(dāng)數(shù)據(jù)量很大而且數(shù)據(jù)客戶數(shù)很多時，最好使用一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），

11、來幫助存儲、組織和管理數(shù)據(jù)。（4） 查詢分析GIS 提供簡單的鼠標(biāo)點擊查詢功能和復(fù)雜的分析工具，為管理者提供及時的直觀的信息。（5） 可視化對于許多類型的地理操作，最終結(jié)果能以地圖或圖形來顯示。結(jié)合課題實踐，本人認(rèn)為校園地理信息系統(tǒng)，是以學(xué)校為研究對象，通過使用適宜的工具軟件進(jìn)行校園地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，以特征地圖的形式展現(xiàn)學(xué)校內(nèi)建筑布局、基本設(shè)施分布、房產(chǎn)使用情況、地表特征物，同時構(gòu)建學(xué)校學(xué)生管理數(shù)據(jù)庫、師資管理數(shù)據(jù)庫等，按實際情況疊加在特征地圖上。從而形成一個基于地圖的校內(nèi)資源庫。為學(xué)校的整體工作提供一個動態(tài)的系統(tǒng)平臺。經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)查詢，目前地理信息系統(tǒng)作為一個熱門課題，在規(guī)劃部門、科研部門得

12、到了廣泛的應(yīng)用，但以校園為對象的地理信息系統(tǒng)研究，目前國內(nèi)少見到有關(guān)情況的報道，所以本課題的研究帶有創(chuàng)新性。第二節(jié)第二節(jié) 目的任務(wù)目的任務(wù)本項目是根據(jù)石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)生科技下發(fā)學(xué)生科技基金科研項目立項通知展開工作的。該項目所設(shè)計的校園地理信息系統(tǒng)，是以石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院為研究對象，通過使用SuperMap 軟件進(jìn)行校園地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，在圖像上展現(xiàn)學(xué)校內(nèi)建筑布局、基本設(shè)施分布、地表特征物，按實際情況疊加在我們設(shè)計的地圖上，最重要的是將具體的地理坐標(biāo)與之建立聯(lián)系。從而形成一個基于 SuperMap 的校園地理信息系統(tǒng)，應(yīng)用此系統(tǒng),使學(xué)校能更高效、直觀、綜合地管理空間和屬性信息，并能對校園的設(shè)施進(jìn)行

13、準(zhǔn)確的定位，為學(xué)校的管理工作提供一個動態(tài)的系統(tǒng)平臺。此系統(tǒng)可通過地理坐標(biāo)或信息標(biāo)注快速獲取各種所需信息，充分了解學(xué)校情況，為高校校園的管理與規(guī)劃提供一個有效的、現(xiàn)代化的管理工具，應(yīng)用此系統(tǒng)能更高效、直觀、綜合的管理學(xué)校的空間和屬性信息。 重點解決以下問題：1、實現(xiàn)空間地理信息與遙感數(shù)據(jù)、GPS 數(shù)據(jù)、屬性信息等的合理連接；2、應(yīng)用地理坐標(biāo)直接查詢校園各種信息；3、把校園地理信息可視化和系統(tǒng)化；4、應(yīng)用此系統(tǒng)順利獲取校園內(nèi)各種所需信息，以便對校園進(jìn)行合理管理。本系統(tǒng)的建設(shè)主要遵循以下原則： 系統(tǒng)性：系統(tǒng)的建設(shè)將站在全局的高度，設(shè)計目標(biāo)明確，重點突出，各個子系統(tǒng)層次清楚，綜合考慮軟、硬件的優(yōu)化配置

14、，信息共享，互通互聯(lián)，功能完整和邏輯一致。 規(guī)范性：系統(tǒng)所采用的技術(shù)、設(shè)備和信息編碼符合國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范及地方規(guī)范，為系統(tǒng)的擴(kuò)展升級以及與其他系統(tǒng)的互聯(lián)提供良好的基礎(chǔ)。在應(yīng)用軟件開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)規(guī)范、編碼規(guī)范及文檔規(guī)范都將遵循國際或相應(yīng)的規(guī)范要求。保證系統(tǒng)能與其他系統(tǒng)進(jìn)行快速、順利的信息交換，實現(xiàn)與國際同行自然接軌目標(biāo)，便于系統(tǒng)升級和擴(kuò)展。 使用性：系統(tǒng)能滿足業(yè)務(wù)管理的實際要求，真正實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和空間可視化。以現(xiàn)行需求位基礎(chǔ)，充分考慮發(fā)展的需求來確定系統(tǒng)規(guī)模。 經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)在保證系統(tǒng)各項功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，以比較優(yōu)化的性能價格比配置系統(tǒng)的硬件設(shè)備、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。

15、 開放性：系統(tǒng)采用最先進(jìn)的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想和方法，系統(tǒng)具有高度的開放性和良好的適應(yīng)性。 可擴(kuò)展性：系統(tǒng)采用開放性的體系架構(gòu)，滿足時間、空間上的擴(kuò)展要求。具有方便的二次開發(fā)工具，以利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和完善。 技術(shù)先進(jìn)性：系統(tǒng)采用先進(jìn)的設(shè)計理念、技術(shù)路線和技術(shù)體系構(gòu)架，以保證建成的系統(tǒng)使用周期長、性能指標(biāo)高、可擴(kuò)展性強(qiáng)。 技術(shù)成熟性：系統(tǒng)的技術(shù)選擇充分考慮技術(shù)的成熟性，不因為不成熟的先進(jìn)技術(shù)耽誤進(jìn)度，即系統(tǒng)建設(shè)采用成熟的技術(shù)和商品化軟件，不在實施過程中作實驗性開發(fā)或產(chǎn)品試用，以確保工程建設(shè)質(zhì)量和進(jìn)度。第三節(jié)第三節(jié) 需求分析需求分析由于地理信息系統(tǒng)的內(nèi)容可以無限細(xì)化，且學(xué)校的建設(shè)長期處于一種動態(tài)的

16、變化之中，學(xué)校內(nèi)的信息流與人員流永遠(yuǎn)處于變化的過程中，所以建立一個“完整”“全面”的校園地理信息是一個永遠(yuǎn)而永恒的追求。如果地理信息系統(tǒng)的理論與技術(shù)應(yīng)用于校園信息管理，能較好地解決校園信息管理工作難于集成和統(tǒng)一平臺的問題。本課題的研究，主要立足于應(yīng)用，即滿足學(xué)校的需要為主要目標(biāo)。 為加快校園信息化步伐，提高工作效率，強(qiáng)化信息管理，石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院有必要把校園地理信息可視化和系統(tǒng)化。具體問題如下：校園中很多部門已經(jīng)有了自己的管理信息系統(tǒng)，但各系統(tǒng)之間兼容性差，不能進(jìn)行有效的信息交換和數(shù)據(jù)共享,造成了數(shù)據(jù)冗余度大、資源嚴(yán)重浪費等現(xiàn)象。并且，學(xué)校的這些管理信息系統(tǒng)缺乏對地理信息的系統(tǒng)化管理、不能實現(xiàn)地

17、理信息的可視化。校園地理信息系統(tǒng)相對于管理信息系統(tǒng)，它能夠?qū)W(xué)校樓群、重要樓（如主樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍樓、眷樓等）各層房間的分布，各個房間用途、負(fù)責(zé)人、電話等信息進(jìn)行管理。它應(yīng)具有樓圖、樓層房間圖的瀏覽、錄入、編輯、查詢、打印輸出，以及相關(guān)統(tǒng)計報表功能。另外，空間信息必須與屬性信息（人事、課程、學(xué)生等）關(guān)聯(lián)起來，真正實現(xiàn)信息的系統(tǒng)化。系統(tǒng)化、可視化的校園地理信息需要提供空間信息與非空間信息相結(jié)合的數(shù)據(jù)分析和顯示功能，用以輔助學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)階層做出合理的決策。例如，統(tǒng)計各個教學(xué)部教職工的職稱、年齡分布，統(tǒng)計各個教學(xué)部所占(房間分布、用途及使用現(xiàn)狀)房產(chǎn)面積、人均房產(chǎn)面積、校園綠化面積、體育場地面積等，

18、以支持學(xué)校（科學(xué)、合理、高效用房）分房、綠化、體育工作，正確掌握學(xué)校資產(chǎn)部門的空間分布狀況（校園規(guī)劃、管理）。 盡管校園管理系統(tǒng)也可以把以上工作做的很好，但無法直觀地表達(dá)數(shù)據(jù)的空間概念、缺乏可視化的效果；如果單獨開發(fā)圖形管理系統(tǒng)又需耗費巨大的人力、物力?；诮M件式的校園地理信息系統(tǒng)就有可能順利完成上述與空間信息有關(guān)的任務(wù)，例如空間圖形的錄入、編輯、瀏覽、查詢、統(tǒng)計等，以及與其它現(xiàn)有屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。該課題設(shè)計的系統(tǒng)是一個空間型的信息系統(tǒng)，存貯有石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的大量數(shù)據(jù)。為了方便地輸入信息快捷地提取數(shù)據(jù)，并且能夠進(jìn)行多信息源支持下輔助決策與模擬，該系統(tǒng)應(yīng)具有控制管理功能，輸入、輸出功能，空間分析功

19、能以及決策支持功能。 1、控制管理功能：該功能主要為系統(tǒng)管理人員設(shè)置，系統(tǒng)運行時，管理人員能實現(xiàn)操作系統(tǒng)一級的功能調(diào)用，利用操作系統(tǒng)的多任務(wù)環(huán)境充分共享資源；同時，還可在系統(tǒng)運行過程中對系統(tǒng)本身加以修改，增強(qiáng)了人機(jī)交互中人的主觀能動性，并且該模塊還為用戶提供系統(tǒng)說明以及有關(guān)的使用說明。 2、基本功能：包括 GIS 所擁有的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)變換，數(shù)據(jù)庫管理，信息輸出圖形圖像顯示以及信息查詢等功能，該功能為用戶提供輸入數(shù)據(jù)，瀏覽數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)的基本操作。 （1）數(shù)據(jù)采集：在系統(tǒng)軟硬件環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過數(shù)字化，數(shù)據(jù)錄入，數(shù)字圖像處理等方法獲得，并裝入可容錯數(shù)據(jù)。 （2）數(shù)據(jù)變換：將多源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成在系統(tǒng)

20、設(shè)計時定義的通用格式,包括數(shù)據(jù)重構(gòu),空間變換以及數(shù)據(jù)集成三個方面。 （3）數(shù)據(jù)庫管理：包括圖形庫管理和屬性庫管理功能，能完成對數(shù)據(jù)庫的基本操作，并且能和其它屬性數(shù)據(jù)庫聯(lián)接，使系統(tǒng)更加靈活，具有開放性。 （4）信息輸出：對于所需屬性數(shù)據(jù)及圖件資料可以直接輸出，并有制圖功能。 （5）查詢：包括二種基本的查詢方式：基于位置的查詢，也就是從圖到屬性的查詢；基于屬性的查詢，也就是從屬性到圖的查詢。用戶在系統(tǒng)中可對自己感興趣的某項內(nèi)容進(jìn)行定位查詢，標(biāo)題關(guān)鍵字查詢，所查詢的內(nèi)容以圖形、圖像、文字等形式予以顯示，以便全方位，多層次地提取信息。 （6）圖形、圖像顯示：該功能為用戶提供了開窗，關(guān)閉，中心縮小、中心

21、放大、漫游、刷新等高效的圖形操作功能。 3、多媒體功能 校園信息系統(tǒng)所使用的圖形符號和地理數(shù)據(jù)大多是抽象的，利用多媒體手段，將抽象的點，線，面等圖符配以照片，圖表，文字等，這樣可以多角度，多層次地再現(xiàn)環(huán)境信息，并可對某個區(qū)域的環(huán)境變化進(jìn)行動態(tài)模擬。 4、空間分析功能 包括拓?fù)淇臻g分析，線性網(wǎng)絡(luò)分析、地形模型分析、空間疊加分析及其它功能，只要按其要求裝入數(shù)據(jù)，設(shè)定參數(shù)，便可獲得分析結(jié)果，這些功能是構(gòu)建模型庫的基礎(chǔ)。 5、決策支持功能 在模型知識庫的支持下，進(jìn)行以各專業(yè)領(lǐng)域問題為驅(qū)動的決策模擬應(yīng)用，包括學(xué)校最佳規(guī)劃，學(xué)校動態(tài)查詢等功能。另外，必須看到，要真正的使校園地理信息系統(tǒng)化，應(yīng)首先用面向?qū)ο?/p>

22、的方法對校園空間信息類型建立清晰的模型。第四節(jié)第四節(jié) 工作概況工作概況項目組成員在 2007 年 12 月接到任務(wù)后，立即組織人員全面熟悉資料，并進(jìn)行了項目的數(shù)據(jù)收集，項目組組的成員都是學(xué)習(xí)勤奮踏實的同學(xué)，有著扎實的專業(yè)知識，能很好的掌握 SuperMap 軟件，另外經(jīng)過暑假在秦皇島和河北井陘的實習(xí)我們掌握了很多的工作方法，也積累了很多經(jīng)驗，為完成此項目打下了堅實的基礎(chǔ)，在實際工作中，項目組人員以科學(xué)的態(tài)度和實事求是的精神開展工作，努力學(xué)習(xí)和運用地學(xué)新理論、新方法，牢記工作重點，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。本項目設(shè)計的校園地理信息系統(tǒng)由使用它的機(jī)構(gòu)和人、地理數(shù)據(jù)、GIS 硬件與軟件構(gòu)成:1、硬件，由圖形數(shù)據(jù)輸

23、入設(shè)備、數(shù)據(jù)處理與分析設(shè)備、數(shù)據(jù)儲存設(shè)備、圖形顯示與輸出設(shè)備組成，包括計算機(jī)、掃描儀、硬盤、打印機(jī)等。2、軟件，包括 SuperMap 基礎(chǔ)軟件，還包括空間數(shù)據(jù)分析軟件以及輔助性的應(yīng)用軟件。3、數(shù)據(jù)，整理和搜集的各類圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)。4、人員，開發(fā)和使用硬、軟件和數(shù)據(jù)的設(shè)計者與管理人員。項目的最終資料整理及報告編寫工作的由項目組所有成員共同完成，最終報告由指導(dǎo)老師史繼忠教授修改統(tǒng)稿。第二章第二章 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的空間數(shù)據(jù)石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的空間數(shù)據(jù)地理信息系統(tǒng)之所以能夠飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，主要原因就是其具有管理空間數(shù)據(jù)，并利用空間數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，為各行各業(yè)服務(wù)的能力?？臻g數(shù)據(jù)（也稱地理數(shù)據(jù)）是

24、地理信息系統(tǒng)的一個主要的組成部分。 第一節(jié)第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)的基本概念及內(nèi)容空間數(shù)據(jù)的基本概念及內(nèi)容空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。它是 GIS 所表達(dá)的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象后的內(nèi)容，一般通過掃描儀、鍵盤、磁帶機(jī)或其他通訊系統(tǒng)輸入 GIS。在 GIS 中，空間數(shù)據(jù)主要包括：（1）空間實體的位置空間坐標(biāo)即在某一個已知坐標(biāo)系中的幾何坐標(biāo)，他可以標(biāo)識地理現(xiàn)象在自然界或某個地圖區(qū)域的空間位置，如經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)等。要對空間實體的位置進(jìn)行描述，就必須對其進(jìn)行抽象表示。一般來說，在三維分析空間，根據(jù)分析問題的尺度，我們把自

25、然界中的物體抽象為點、線、面三種；在三維分析空間，則區(qū)分為點、線、面、體四種。（2）空間實體的關(guān)系實體空間的關(guān)系通常包括： 度量關(guān)系，如兩個實體之間距離的遠(yuǎn)近： 延伸關(guān)系（或方位關(guān)系），定義了兩個實體之間的方位； 拓?fù)潢P(guān)系，定義了兩個實體之間的關(guān)聯(lián)、鄰接、包含關(guān)系。（3）空間實體的非幾何屬性一般簡稱屬性，是指與地理實體相關(guān)聯(lián)的地理變量或地理意義。屬性分為定性和定量兩種：定性數(shù)據(jù)包括名稱、類型、特性等，如地貌類型、土地利用類型、行政區(qū)劃等；定量數(shù)據(jù)包括數(shù)量、級別等，如土地面積、道路長度、人口數(shù)量、高程等。非幾何屬性一般經(jīng)過抽象、概括，通過分類、量算、統(tǒng)計得到。地理信息系統(tǒng)中的分析、檢索大部分都是

26、通過對屬性的操作運算實現(xiàn)的，因此，屬性數(shù)據(jù)的分類系統(tǒng)、量算指標(biāo)、準(zhǔn)確性對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)有較大的影響。（4）空間實體的時間特征 指現(xiàn)象或空間實體隨時間的變化?？臻g實體的位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相對于時間來說，常常呈相互獨立的變化，即自愛不同的時間，空間位置不變，但是屬性特征可能已經(jīng)發(fā)生變化，或者相反。第二節(jié)第二節(jié) 校園的地理信息校園的地理信息資料來源：老師給掃描的石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院 1988 年的柵格圖像，從石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的柵格影像中可以明顯的看出石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院被槐南路橫切，分為為南院和北院（槐南路以南為南院，以北為北院）。南院以教學(xué)區(qū)為主，北院則以居住區(qū)為主。圖 2-1 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的柵格圖像 具體的

27、內(nèi)容如下： 1、南院： 以主道路為中心線可以把南院分為兩大塊 （1）左邊的布局如下： 第一食堂 學(xué)四樓 學(xué)三樓 草地 花園 學(xué)二樓 學(xué)一樓花園 舊教學(xué)樓 草地 草地 噴泉 圖書館 電教 車庫房 車庫大院 苗圃 （2）右邊的布局如下： 醫(yī)院 排球場 羽毛球場 主體育場 籃球場 花園 籃球場 主樓 足球場 花園 學(xué)七樓 學(xué)八樓 第三食堂 供熱場地 點：假山、塑像 線：主要以道路為主、一條主道路以及各個宿舍樓和之間的道路 面：操場、主樓群樓、舊教學(xué)樓、電教、供熱場地、 草地、學(xué)一樓、學(xué)二樓、學(xué)三樓、學(xué)四樓、洗澡堂、 第一食堂、籃球場、足球場、排球場、醫(yī)院、 學(xué)六樓、第三食堂、噴泉、配電室、車庫房、車

28、庫大院、花園、待建圖書館的選址、苗圃。南院和北院之間有槐南路貫通。2、北院： 大致可以分為四大塊：左邊一大塊（四幢眷樓、幼兒園、第二食堂、招待所、學(xué)十一樓）、中間一大塊（花園、老干部活動廳）、右邊一大塊（六幢眷樓和商業(yè)網(wǎng)點）、上邊一大塊（苗圃和一大塊空地）。點：無線：花園中的小徑、北院的一條主道路以及各眷樓之間的小徑、北院的邊界線 面：招待所、第二食堂、（眷一樓、眷二樓、眷三樓、眷四樓、眷五樓、眷六樓、眷八樓、眷九樓、眷十樓、眷十一樓、）老干部活動廳、花園、苗圃、學(xué)十一樓、 商業(yè)網(wǎng)點 .第三節(jié)第三節(jié) 空間數(shù)據(jù)的初步設(shè)計空間數(shù)據(jù)的初步設(shè)計根據(jù)本學(xué)校的實際，我設(shè)置了五類主題，分別是：樓宇、運動場、

29、綠化帶、道路、其它建筑物，設(shè)計成不同的圖層，每個圖層的信息再按點、線、面具體分類。1、樓宇，記錄學(xué)校辦公樓、教學(xué)樓、宿舍樓、食堂等樓宇實體。用不同的制圖單元進(jìn)行編輯，對其名稱用醒目的字體加以標(biāo)注。樓宇是學(xué)校最重要的建筑，因此對每一座樓的每一個樓層和每一個房間要進(jìn)行詳細(xì)的說明，以辦公樓為例，使用一個“辦公樓”的視圖，表現(xiàn)此樓總計有 10 個樓層；對每一個樓層，詳細(xì)的繪制出共有幾個房間，而以不同的顏色區(qū)分出辦公室、會議室、教室、廁所等不同的用途，使用標(biāo)簽詳細(xì)的表示出其屬性信息。樓宇的主題刻劃，是本項目重點表現(xiàn)的內(nèi)容。2、運動場， 記錄學(xué)校操場、籃球場等體育場地實體。重點制作不同場地的不同標(biāo)志線，使

30、所有的場地能夠一目了然的進(jìn)行區(qū)分。3、綠化帶， 對學(xué)校主要綠化帶要重點突出表現(xiàn)，以綠色進(jìn)行表現(xiàn)，使整體效果美觀，對重點景區(qū)以較為醒目的字體標(biāo)注名稱。4、道路， 記錄學(xué)校的道路實體。5、其它建筑，記錄一些學(xué)校的標(biāo)志性建筑和不可缺少的基本設(shè)施，包括學(xué)校校門、升旗臺等。 第四節(jié)第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院校園規(guī)模較小，但是具有一般校園、乃至一般單位的共同特性（代表性、示范性）。在對該項目的需求進(jìn)行仔細(xì)分析后,把與空間信息有關(guān)系的信息抽象為以下幾種對象： 圖 2-2 校園地理信息的空間模型1、 校園圖 記錄了校園中樓群、綠地、運動場等信息，其中最重要的是樓實體。2、 樓 樓是校園中

31、具體空間信息的基本單位，是校園尺度范圍和房間尺度范圍的聯(lián)系紐帶。對樓可以建立樓詳圖，樓詳圖中包括樓的各個樓層。3、 樓層 樓詳圖中包括若干樓層。每個樓層作為一幅地圖又可以包括若干圖層，其中最重要的是房間圖層，記錄了房間實體信息。樓層是樓這種對象與房間以及地圖緊密結(jié)合起來的紐帶。4、 房間 房間實體是系統(tǒng)空間信息的最小單位。房間實體通過房間的空間信息與所屬部門的屬性信息關(guān)聯(lián)起來，從而完成了空間信息與校園屬性數(shù)據(jù)庫的直接聯(lián)系。該模型通過樓層、房間、樓等實體的屬性關(guān)聯(lián)，完成了校園地理信息的系統(tǒng)化。在預(yù)備開發(fā)出的校園地理信息系統(tǒng)中，我們可以完成各大小單位的空間信息和屬性信息的關(guān)聯(lián)查詢和跨圖層的圖形查詢

32、。并且該模型并不限于石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院校園，對任何一個單位，都可以建立類似的模型。因此，可以將上述模型應(yīng)用于類似的單位信息系統(tǒng)中。第五節(jié)第五節(jié) 系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型為了清晰地定義和控制校園地理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)的擴(kuò)展性，經(jīng)過仔細(xì)地分析，基于面向?qū)ο蟮乃枷牒头治龇椒?，我們將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型定義如下（圖 2-3）：圖 2-3 校園地理信息系統(tǒng)模型1、考慮到系統(tǒng)管理信息的多樣性和復(fù)雜性，我們劃分出視圖和視圖配置兩個概念。視圖控制信息的顯示以及和用戶的交互，不同類別的信息（地圖、教職工、課程等）在不同的視圖下進(jìn)行瀏覽，這樣既解決了信息多樣性問題，也為以后多種信息加入系統(tǒng)留下接口。每一個視圖關(guān)聯(lián)一個視圖配置,用

33、視圖配置保存對應(yīng)視圖的相關(guān)配置信息，這樣在不同視圖中切換時可以保存原來視圖的狀態(tài)。為進(jìn)一步降低復(fù)雜度,實際系統(tǒng)對視圖配置作了更詳細(xì)的劃分，形成了一個繼承樹,將視圖配置的通用、專用部分分開。這種模型類似于軟件中的文檔視結(jié)構(gòu)。 2、視圖有兩類，地圖視圖和數(shù)據(jù)庫視圖。地圖視圖顯示地圖類信息,例如校園圖及樓詳圖，它控制實體屬性界面、樓詳圖管理、樓層、圖層管理等復(fù)雜任務(wù)；數(shù)據(jù)庫視圖顯示其它數(shù)據(jù)信息,如教職工、課程、學(xué)生等，負(fù)責(zé)顯示數(shù)據(jù)、提供數(shù)據(jù)編輯界面。視圖還提供在視圖之間互相切換的接口。 3、視圖配置也分兩類，地圖視圖配置和數(shù)據(jù)庫視圖配置。地圖視圖配置保存地圖視圖的相關(guān)配置信息，如當(dāng)前樓、當(dāng)前樓層、當(dāng)

34、前圖層、當(dāng)前實體等；數(shù)據(jù)庫視圖配置則保存相應(yīng)數(shù)據(jù)的有關(guān)信息，如表名、過濾器等。對應(yīng)各種數(shù)據(jù),系統(tǒng)從抽象數(shù)據(jù)庫視圖配置繼承各種類型的數(shù)據(jù)庫視圖配置,如圖中的教職工數(shù)據(jù)庫視圖配置、課程數(shù)據(jù)庫視圖配置等，各種數(shù)據(jù)庫視圖配置,知道如何訪問自己的專用數(shù)據(jù)。 4、與地理信息系統(tǒng)平臺的交互由地圖視圖關(guān)聯(lián)的地圖控件完成。地圖控件負(fù)責(zé)訪問地圖數(shù)據(jù)。對系統(tǒng)進(jìn)行如此劃分,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較清楚，利于將復(fù)雜的功能分解，對系統(tǒng)將來的擴(kuò)展、更新也有好處。另外,對系統(tǒng)中信息的查詢（包括復(fù)合條件的查詢）和查詢結(jié)果的統(tǒng)計、報表等要求，我們設(shè)計了通用的查詢器，查詢結(jié)果傳遞給統(tǒng)計、報表等模塊。它們的結(jié)構(gòu)同樣是基于面向?qū)ο蟮乃枷?，所?在

35、我們的系統(tǒng)中,各個視圖（地圖實體、數(shù)據(jù)庫視圖）都具備同樣的復(fù)雜查詢能力,對查詢結(jié)果的統(tǒng)計、報表界面雖然因內(nèi)容而異，但界面都基本一樣。采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計，不僅利于開發(fā)者對系統(tǒng)的控制，而且用戶也容易學(xué)習(xí)。第三章第三章 系統(tǒng)建造系統(tǒng)建造該系統(tǒng)是一個分布式系統(tǒng)，建立在當(dāng)今最為有效的計算機(jī)模式之上，選用適合構(gòu)建系統(tǒng)的可靠的 GIS 軟件平臺數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和建立極其重要，信息數(shù)據(jù)庫是該系統(tǒng)組成的核心部分，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，應(yīng)遵循系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)范化，完備性，擴(kuò)充性和實用性原則，依照面向?qū)ο笤碓O(shè)計。第一節(jié)第一節(jié) 平臺的選擇平臺的選擇 系統(tǒng)的首要任務(wù)是選擇軟件平臺。地理信息系統(tǒng)平臺，選用了 SuperMap Desk

36、pro 一個易于使用的專業(yè) GIS 軟件桌面系統(tǒng)平臺、SuperMap Editor-大眾化系統(tǒng)平臺和 SuperMap Object一個基于 ActiveX（控件）的小巧快速、易于使用的 GIS 軟件平臺；由于沒有得到學(xué)校的相關(guān)數(shù)據(jù)的支持，所以也沒有選用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。系統(tǒng)的預(yù)備開發(fā)環(huán)境,選擇高效的 VB,它完全支持 Active X 控件的應(yīng)用,提供完全可視化的、面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境，有利于提高系統(tǒng)的開發(fā)效率,加快系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)度，SuperMap iServer 有如下特性：1.共相式思想的核心技術(shù)SuperMap 的內(nèi)核基于高性能的標(biāo)準(zhǔn) C/C+語言開發(fā)，實現(xiàn)了真正的跨平臺，此外，還提供了高效

37、的數(shù)據(jù)訪問、圖形顯示和空間分析功能，同時其出色的性能也能滿足復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)計算。2.全組件化服務(wù)式軟件架構(gòu)SuperMap 能提供開放的體系結(jié)構(gòu)，在各個不同級別的服務(wù)層按照不同粒度進(jìn)行合理劃分、封裝各類組件。在服務(wù)層提供基于標(biāo)準(zhǔn) OGC 規(guī)范的各種服務(wù)的發(fā)布組件，數(shù)據(jù)提供者通過這些組件可以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的共享。同時，SuperMap 還提供一系列服務(wù)訪問組件，開發(fā)者可以通過這類組件方便地獲取外部空間數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的互操作。在 Web 服務(wù)層，SuperMap 提供可視化的控件和組件，開發(fā)者可以直接調(diào)用這些組件提供的接口來實現(xiàn)所需的 GIS 功能。SuperMap 把 C/S 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的組

38、件式開發(fā)模式引入到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)的各層次的開發(fā)中，極大地降低了各層次服務(wù)的開發(fā)難度。3.跨平臺由于 SuperMap 是基于共相式 GIS 內(nèi)核，GIS 內(nèi)核是基于標(biāo)準(zhǔn)的 C/C+語言開發(fā)，并且具有不同平臺的版本；同時 SuperMap 服務(wù)器端是基于 Java 技術(shù)進(jìn)行開發(fā)的，是標(biāo)準(zhǔn)的Java 程序，因此 SuperMap iServer Java 可以運行在不同的操作系統(tǒng)上。4.多層次服務(wù)聚合能力服務(wù)聚合是 SuperMap 服務(wù)式 GIS 中非常重要的一個概念。SuperMap 服務(wù)聚合是將不同類型、不同來源的服務(wù)通過標(biāo)準(zhǔn)化流程整合到 SuperMap 體系中，并通過統(tǒng)一的方式發(fā)布給 GI

39、S 客戶端。SuperMap 服務(wù)聚合能力從設(shè)計上貫穿始終，客戶端和服務(wù)器端都具有服務(wù)聚合的能力，用戶在少編程甚至不編程的情況下，能夠非常方便的在 SuperMap 提供的平臺上聚合第三方提供的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)并發(fā)布到客戶端。6.多級緩存機(jī)制SuperMap 提供了多級緩存機(jī)制，其內(nèi)嵌的地圖網(wǎng)格緩存技術(shù)（IC&C）和智能客戶端技術(shù)，在不同層次上進(jìn)行卓有成效的性能優(yōu)化，實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)緩存和應(yīng)用緩存，對應(yīng)用及其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速緩存，智能客戶端技術(shù)具有本地緩存、即時局部數(shù)據(jù)獲取特點，可以有效減少對服務(wù)的訪問和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，從而大幅度提高海量數(shù)據(jù)的處理能力以及并發(fā)訪問能力。SuperMap

40、還提供更加開放靈活的緩存設(shè)置組件，系統(tǒng)開發(fā)者可以根據(jù)自身系統(tǒng)的特點自定義緩存規(guī)則，使 SuperMap 可以更加有效地提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)。7.網(wǎng)絡(luò)層次模型的集群技術(shù)SuperMap 能夠提供網(wǎng)絡(luò)層次模型的集群技術(shù)，通過該技術(shù)將 GIS 服務(wù)器組合起來，為多應(yīng)用程序或多用戶提供 GIS 服務(wù)，獲得更好的可伸縮性和可用性。集群技術(shù)可以有效地適應(yīng)負(fù)載和高峰通信量的變化，也為改善可用性奠定了基礎(chǔ)。新的集群技術(shù)允許每一個集群節(jié)點打開不同的工作空間數(shù)據(jù)，從而支持動態(tài)發(fā)布更廣泛的地圖。 所以用它能夠開發(fā)出一流的用戶界面,使系統(tǒng)易于使用。圖 3-1 基于 SuperMap Deskpro 的系統(tǒng)平臺的工作空間第

41、二節(jié)第二節(jié) 使用地理信息系統(tǒng)桌面軟件制作校園地圖使用地理信息系統(tǒng)桌面軟件制作校園地圖 從學(xué)?；ú块T獲得有關(guān)樓的詳細(xì)規(guī)劃圖，在進(jìn)行校園現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上繪制樓詳圖。系統(tǒng)的預(yù)備屬性數(shù)據(jù)主要包括全校教職工、課程設(shè)置、學(xué)生數(shù)據(jù)庫等，它們來源于學(xué)校各相關(guān)部門，有待于得到相關(guān)部門的支持，經(jīng)過整理，形成完整的、消除了冗余的數(shù)據(jù)庫；最后，在本系統(tǒng)中完成了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的連接，形成了本系統(tǒng)最后運行的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。 SuperMap Deskpro 作為一個通用的桌面地理信息處理平臺，借助掃描儀和繪圖儀等硬件，可以完成從數(shù)據(jù)輸入到地圖輸出的工作，可以完整的制作出一幅地圖。在 GIS 工程中，地圖數(shù)字化是目前獲取空

42、間數(shù)據(jù)的主要途徑。一般有兩種作業(yè)方式：一種是使用數(shù)字化儀來進(jìn)行手扶跟蹤數(shù)字化，另外一種則是將紙圖用掃描儀掃描成柵格圖像后，進(jìn)行矢量化。目前 SuperMap Deskpro 暫時不支持?jǐn)?shù)字化儀，因此著重介紹地圖掃描數(shù)字化的工作流程。 為使他人理解制圖的思路，下面我們將以制作石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院地圖為例，詳細(xì)介紹用 SuperMap Deskpro 制作地圖的整個流程及在制圖過程中需要注意的問題，以供參考。 柵格文件 矢量化圖 完整地圖圖 3-2 制作石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院地圖流程圖 第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)備為了使以后的工作進(jìn)行的順利，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備對整個系統(tǒng)工程的建立至關(guān)重要。前期準(zhǔn)備數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)編輯數(shù)據(jù)

43、輸出1、 首先應(yīng)對航空影像圖數(shù)據(jù)進(jìn)行正射糾正處理，由于航片是正射糾正過的，所以免除了這一步驟。2、GIS 工程中，地圖數(shù)字化是目前獲取空間數(shù)據(jù)的主要途徑。一般有兩種作業(yè)方式：一種是使用數(shù)字化儀來進(jìn)行手扶跟蹤數(shù)字化，另外一種則是將紙圖用掃描儀掃描成柵格圖像后，進(jìn)行矢量化。石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院底圖的數(shù)字化選用了后一種方法。3、為了使圖像比原來掃描來的原圖更加清晰，更易于識別、提取地物和各種非動態(tài)現(xiàn)象，使用了 Microtek ImageStar III 圖像處理軟件對石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的柵格圖像進(jìn)行了裁減、旋轉(zhuǎn)、優(yōu)化、明暗度設(shè)置等一系列預(yù)處理。4、一般來說原紙圖概括了很多不同類的地理要素，為了使矢量化工作更

44、方便的開展，我們需要先解譯出基本地物要素和現(xiàn)象，制定一個分類編碼表，對不同地理要素進(jìn)行分級分類，對各數(shù)據(jù)集的表結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)定。第四節(jié)第四節(jié) 空間數(shù)據(jù)的特點空間數(shù)據(jù)的特點空間數(shù)據(jù)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。它是 GIS 所表達(dá)的現(xiàn)實世界經(jīng)過模型抽象后的內(nèi)容，一般通過掃描儀、鍵盤或其他通訊系統(tǒng)輸入 GIS。數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，一般認(rèn)為數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。利用計算機(jī)來處理數(shù)據(jù)，提取信息是信息系統(tǒng)的基本功能。GIS 處理的主要是和空間位置、空間關(guān)系有關(guān)的數(shù)據(jù)。一般來說，數(shù)據(jù)具有以下基本特征： 選擇性：數(shù)據(jù)從某一（些）

45、側(cè)面描述事物本身。 可靠性：有很多原因影響數(shù)據(jù)的可靠性，比如數(shù)據(jù)在獲取，存儲，管理，傳播過程中會出現(xiàn)差錯，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的失真。必須保證數(shù)據(jù)的可靠性。 時間性：事物是動態(tài)的，發(fā)展的，數(shù)據(jù)只能反映事物在某個時間態(tài)下的狀態(tài)。關(guān)于數(shù)據(jù)時間性的研究比較多，也有一些專著。 完備性：數(shù)據(jù)的不完備往往導(dǎo)致分析結(jié)果的不完善，甚至?xí)斐蓻Q策失誤。 詳細(xì)性和綜合性。 空間數(shù)據(jù)除了具有一般數(shù)據(jù)的特征之外，還具有一些區(qū)別于其他數(shù)據(jù)的特性。構(gòu)成空間數(shù)據(jù)的特征主要有： 空間性：這是空間數(shù)據(jù)最主要的特性?？臻g數(shù)據(jù)描述了空間物體的位置、形態(tài)，甚至需要描述物體的空間拓?fù)潢P(guān)系。例如描述一條河流，一般數(shù)據(jù)側(cè)重于河流的流域面積，水流量，枯

46、水期等。而空間數(shù)據(jù)則側(cè)重于河流的位置、長度、發(fā)源地等和空間位置有關(guān)的信息。復(fù)雜一點的還要處理河流與流域內(nèi)城市間的距離、方位等空間關(guān)系?？臻g性是空間數(shù)據(jù)區(qū)別于其他數(shù)據(jù)的標(biāo)志特征。 抽象性：空間數(shù)據(jù)描述的是現(xiàn)實世界中的地物和地貌特征，非常的復(fù)雜，必須經(jīng)過抽象處理。不同主題的空間數(shù)據(jù)庫，人們所關(guān)心的內(nèi)容也有差別。所以空間數(shù)據(jù)的抽象性還包括人為地取舍數(shù)據(jù)。抽象性還使數(shù)據(jù)產(chǎn)生多語義問題。在不同的抽象中，同一自然地物表示可能會有不同的語義。如河流既可以被抽象為水系要素，也可以被抽象為行政邊界，如省界，縣界等。 多尺度與多態(tài)性：不同的觀察尺度具有不同的比例尺和不同的精度，同一地物在不同的情況下就會有形態(tài)差異

47、。最典型的例子有：就形態(tài)而言，任何城市在地理空間中都占據(jù)一定范圍的區(qū)域，因此可以認(rèn)為其是面狀地物，但在比例尺比較小的空間數(shù)據(jù)庫中，城市是作為點狀地物來處理的。 多時空性：GIS 數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的時空特性。一個 GIS 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)源既有同一時間不同空間的數(shù)據(jù)系列；也有同一空間不同時間序列的數(shù)據(jù)。不僅如此，GIS 會根據(jù)系統(tǒng)需要而采用不同尺度對地理空間進(jìn)行表達(dá)。GIS 數(shù)據(jù)是包括不同時空和不同尺度數(shù)據(jù)源的集成。 在 GIS 中，空間數(shù)據(jù)主要包括： 1、空間實體的位置 空間坐標(biāo)即在某一個已知坐標(biāo)系中的幾何坐標(biāo)，他可以標(biāo)識地理現(xiàn)象在自然界或某個地圖區(qū)域的空間位置，如經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)等。 要

48、對空間實體的位置進(jìn)行描述，就必須對其進(jìn)行抽象表示。一般來說，在三維分析空間，根據(jù)分析問題的尺度，我們把自然界中的物體抽象為點、線、面三種；在三維分析空間，則區(qū)分為點、線、面、體四種。 2、空間實體的關(guān)系 實體空間的關(guān)系通常包括： 度量關(guān)系，如兩個實體之間距離的遠(yuǎn)近： 延伸關(guān)系（或方位關(guān)系），定義了兩個實體之間的方位；拓?fù)潢P(guān)系，定義了兩個實體之間的關(guān)聯(lián)、鄰接、包含關(guān)系。 3、空間實體的非幾何屬性 一般簡稱屬性，是指與地理實體相關(guān)聯(lián)的地理變量或地理意義。屬性分為定性和定量兩種：定性數(shù)據(jù)包括名稱、類型、特性等，如樓宇、道路、綠化帶等；定量數(shù)據(jù)包括數(shù)量、級別等，如面積、道路長度、高程等。非幾何屬性一般

49、經(jīng)過抽象、概括，通過分類、量算、統(tǒng)計得到。地理信息系統(tǒng)中的分析、檢索大部分都是通過對屬性的操作運算實現(xiàn)的，因此，屬性數(shù)據(jù)的分類系統(tǒng)、量算指標(biāo)、準(zhǔn)確性對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)有較大的影響。 4、空間實體的時間特征 指現(xiàn)象或空間實體隨時間的變化。空間實體的位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相對于時間來說，常常呈相互獨立的變化，即自愛不同的時間，空間位置不變，但是屬性特征可能已經(jīng)發(fā)生變化，或者相反。第五節(jié)第五節(jié) 空間數(shù)據(jù)輸入空間數(shù)據(jù)輸入建立石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院數(shù)據(jù)庫：在硬盤中建立目標(biāo)文件夾，為了使數(shù)據(jù)便于管理，盡量把工作空間和數(shù)據(jù)源分開存放。進(jìn)入 SuperMap Deskpro 或者 SuperMap Editor 2003

50、主界面。建立一個新的工作空間，在此工作空間下建立目標(biāo)數(shù)據(jù)源，然后在數(shù)據(jù)源中導(dǎo)入經(jīng)過糾正和預(yù)處理過的石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院柵格圖像。1、柵格影像圖的配準(zhǔn) 地圖的投影變換： 空間數(shù)據(jù)庫的一個重要內(nèi)容是地圖投影，只有確定了各類投影數(shù)據(jù)，才能將各種空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系之中，以便于綜合應(yīng)用。此時導(dǎo)入進(jìn)來的柵格數(shù)據(jù)是沒有空間位置的，為了對掃描進(jìn)來的柵格數(shù)據(jù)賦予實際地物空間的位置，我們需要對其進(jìn)行配準(zhǔn)，對柵格圖進(jìn)行坐標(biāo)和投影的校正，以使得其坐標(biāo)準(zhǔn)確。同時配準(zhǔn)也可以糾正掃描時由于各種因素引起的圖形變形。因為在導(dǎo)入的柵格圖像中沒有地理坐標(biāo)網(wǎng)格線，不能利用參考圖層進(jìn)行配準(zhǔn)，所以只有在圖像上確定好目標(biāo)點，利用 G

51、PS 的快速定位和導(dǎo)航功能去實際目標(biāo)點位置定位得到地理坐標(biāo)，然后通過坐標(biāo)點的轉(zhuǎn)換，將獲得的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)，選擇合適的配準(zhǔn)方案，在誤差允許范圍內(nèi)進(jìn)行配準(zhǔn)。圖像配準(zhǔn)首先是基于某一個配準(zhǔn)準(zhǔn)則，也稱匹配準(zhǔn)則。配準(zhǔn)準(zhǔn)則是判斷兩幅圖像達(dá)到配準(zhǔn)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。即在什么意義下，認(rèn)為達(dá)到圖像的配準(zhǔn)。最后，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)源投影，使地圖既顯示投影坐標(biāo)又顯示地理坐標(biāo)（圖 3-3）。圖 3-3 投影后的校園圖根據(jù)圖像配準(zhǔn)原理，圖像配準(zhǔn)的目的是綜合利用圖像中的各種空間信息和屬性的信息，合并成一組在空間位置上和屬性上一一對準(zhǔn)的圖像，以便于對這組圖像的后續(xù)處理。因此，圖像配準(zhǔn)一般由以下五個步驟構(gòu)成：一、建立原始圖像和待配準(zhǔn)圖像

52、坐標(biāo)系；二、確定圖像配準(zhǔn)控制點；三、應(yīng)用配準(zhǔn)控制點建立圖像間的畸變模型；四、根據(jù)畸變模型對待校正影像進(jìn)行重采樣；五、原始圖像和待配準(zhǔn)圖像的平滑拼接?？臻g數(shù)據(jù)的地理參照系：為圖像配準(zhǔn)提供一個參考系統(tǒng)，對于相對配準(zhǔn)通常是取一幅圖像的圖像坐標(biāo)系作為待校正圖像坐標(biāo)系，而另一幅圖像的坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系或者校正圖像坐標(biāo)系；對于圖像相對格網(wǎng)進(jìn)行的配準(zhǔn)，則通常取大地坐標(biāo)系或者地圖坐標(biāo)系作為校正坐標(biāo)系，而分量圖像的坐標(biāo)系作為原始圖像坐標(biāo)系。圖像配準(zhǔn)的另一個關(guān)鍵是選擇控制點。由于多幅圖像反映了相同或部分相同的地圖特征，因此圖像上的一部分像素點應(yīng)該在多幅圖像的其它分量上有代表同一地面點的同名點，即配準(zhǔn)控制點。選擇控

53、制點的方式有三種：手工、半自動化搜尋和計算機(jī)自動查找。最終所選擇的配準(zhǔn)控制點的精度、數(shù)量以及它們在圖像上分布的情況在很大程度上決定了幾何校正和配準(zhǔn)的精度，所以在選擇配準(zhǔn)控制點時應(yīng)注意以下幾點：控制點一般應(yīng)選擇標(biāo)志較為明確、穩(wěn)定，并且在參考影像和待校正影像上都容易辨認(rèn)且目標(biāo)較小的突出地圖特征點，比如道路的交叉點、河流主干交叉處、田地拐角等等；控制點在影像上必須均勻分布，否則在配準(zhǔn)控制點較密集的區(qū)域內(nèi)配準(zhǔn)的精度較好，而在配準(zhǔn)控制點分布比較稀疏的地方，配準(zhǔn)的精度就差；控制點的數(shù)量應(yīng)適當(dāng)，太多了影響計算機(jī)處理的速度，太少了不利于精確配準(zhǔn)。以下是校園圖的配準(zhǔn)后的投影信息：大地參照系 D_WGS_1984

54、參考橢球體 WGS_1984橢球長軸 6378137.000000橢球扁率 0.003353本初子午線 0.000000Supermap 的坐標(biāo)信息是記錄在數(shù)據(jù)源中的，通過點擊菜單項【數(shù)據(jù)源】【新建數(shù)據(jù)源】在彈出的對話框中的“新建坐標(biāo)系”按鈕可以進(jìn)行坐標(biāo)系的設(shè)置。具體實現(xiàn)步驟：一、點擊菜單項【數(shù)據(jù)源】【新建數(shù)據(jù)源】在彈出的對話框中的“新建坐標(biāo)系”按鈕；二、在彈出的對話框中選擇“投影坐標(biāo)系”；三、投影類型分為兩種，系統(tǒng)預(yù)定義、用戶自定義（采用自定義）；四、選擇投影方式和地理坐標(biāo)系；五、具體的投影參數(shù)的設(shè)置，如中央經(jīng)線等；六、最后，點擊“完成”按鈕即可。建立數(shù)據(jù)集、修改表結(jié)構(gòu)，遵循歸類分層管理的原

55、則，按照先前已制作好的編碼表，分別對原紙圖上的各種地理要素新建不同的數(shù)據(jù)集。然后在“屬性”對話框的矢量表結(jié)構(gòu)里新建修改字段，設(shè)置字段名稱、字段類型、字段長度及其他各種相關(guān)參數(shù)。第六節(jié)第六節(jié) 空間數(shù)據(jù)的編輯、處理空間數(shù)據(jù)的編輯、處理 1、柵格數(shù)據(jù)的矢量化柵格-矢量的轉(zhuǎn)換的方法簡而言之，該過程包括以下步驟：柵格線的細(xì)化、矢量線提取、拓?fù)潢P(guān)系的重建，即是在柵格圖像預(yù)處理以后對其進(jìn)行跟蹤。在半自動跟蹤模式中，用戶在影像地圖中選擇起始點，讓計算機(jī)自動跟蹤所有相連的柵格線。在手工跟蹤模式中，用戶確定要跟蹤描繪的柵格線和跟蹤的方向。由于石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院的校園地圖比例尺比較大，大都地物要素主要以面狀為主。又由于

56、底圖掃描精度比較低，在 SuperMap 中計算機(jī)跟蹤的效果不是很好，所以對其的矢量化采用手工模式。先構(gòu)造出面輪廓線，然后對其進(jìn)行拓?fù)涮幚恚缓笥删€-面的轉(zhuǎn)換構(gòu)造出樓面、路面、草坪要素來。2、 矢量數(shù)據(jù)的編輯、處理 矢量數(shù)據(jù)的編輯、處理在 SuperMap 主要通過拓?fù)涮幚硗瓿傻摹＃?）為什么要進(jìn)行拓?fù)涮幚?？空間數(shù)據(jù)在采集和編輯過程中，常會不可避免地出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)錯誤。例如，同一個節(jié)點或同一條線被數(shù)字化了兩次；相鄰的面狀幾何對象在采集過程中出現(xiàn)了裂縫或者相交；多邊形不封閉；多邊形的邊為懸線等等，導(dǎo)致假節(jié)點、冗余節(jié)點、懸線、重復(fù)線等錯誤數(shù)據(jù)的產(chǎn)生（如下圖），這些數(shù)據(jù)錯誤往往量大，而且比較隱蔽，肉眼

57、不容易識別出來，通過手工方法也不易去除，導(dǎo)致采集的空間數(shù)據(jù)之間的拓?fù)潢P(guān)系和實際地物之間的拓?fù)潢P(guān)系不符合，以致影響后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析工作，影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性。因此，需要進(jìn)行拓?fù)涮幚硐@些冗余和錯誤的數(shù)據(jù)。圖 3-4 數(shù)據(jù)的錯誤類型（2）SuperMap支持的拓?fù)涮幚砣ト哂囗旤c、懸線、重復(fù)線；碎多邊形的檢查、顯示和清除；節(jié)點類型識別包括：普通節(jié)點、假節(jié)點和懸節(jié)點；弧段交叉和自交叉；長懸線延伸；假節(jié)點合并。（3）拓?fù)涑擅鎸⒕€數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)涮幚順?gòu)建面數(shù)據(jù)集，這是常用的數(shù)據(jù)處理功能。下圖為石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院線輪廓線拓?fù)涑擅娴倪^程： 圖 3-5 線數(shù)據(jù)集拓?fù)涑擅鏀?shù)據(jù)集第七節(jié)第七節(jié) 屬性數(shù)據(jù)的輸入屬性數(shù)據(jù)

58、的輸入屬性數(shù)據(jù)的錄入主要采用鍵盤輸入的方法，有時也可以輔助于字符識別軟件。當(dāng)屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較小時 ，可以在輸入空間數(shù)據(jù)時，用鍵盤輸入；當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時，一般與空間數(shù)據(jù)分別輸入，并檢查無誤后轉(zhuǎn)入到數(shù)據(jù)庫中。由于沒有得到相關(guān)部門的支持， 校園地理信息中的屬性數(shù)據(jù)奇缺。但是，為了便于進(jìn)行以后的空間查詢和分析，制造了一些象征性的數(shù)據(jù)項，如 name、一級分類、二級分類、三級分類等，本系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)內(nèi)容如下：建筑物的名稱，樓層，房間號碼，個房間的電話、工作人員等信息。第四章第四章 應(yīng)用模型運行應(yīng)用模型運行系統(tǒng)數(shù)據(jù)按應(yīng)用要求分為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的結(jié)合建立在幾何拓

59、撲關(guān)系上，這種拓?fù)潢P(guān)系可以表示空間對象間的拓?fù)溧徑雍屯負(fù)潢P(guān)聯(lián)，從而可以比較好地體現(xiàn)空間地物面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想。第一節(jié)第一節(jié) 建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)為了把空間實體的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，必須在空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間有一個公共標(biāo)識符。標(biāo)識符可以在輸入空間數(shù)據(jù)或者屬性數(shù)據(jù)時手工輸入，也可以由系統(tǒng)自動生成。只有當(dāng)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)有一個共同的數(shù)據(jù)項時，才能將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)自動地連接起來；當(dāng)空間數(shù)據(jù)或者屬性數(shù)據(jù)沒有公共標(biāo)識碼時，只有通過人機(jī)交互的方法，如選取一個空間實體，再指定其對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)表來表示確定兩者之間的關(guān)系，同時自動生成公共標(biāo)識碼。（圖 4-1）圖

60、 4-1 圖形和屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)查詢示意圖當(dāng)空間實體的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接起來之后，就可以進(jìn)行各種 GIS 的查詢和分析了。當(dāng)然，不論是在空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接之前或者之后，GIS 都能夠提供靈活而方便的手段以對屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除、修改等操作。第二節(jié)第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)的可視化空間數(shù)據(jù)的可視化 地理空間中的信息具有廣闊的范疇、豐富的內(nèi)容和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。為了系統(tǒng)而又本質(zhì)地表述、傳輸和使用地理空間信息，必須把握住他們的基本特征，可視化能夠全面且本質(zhì)地把握住地理空間信息的基本特征，便于最迅速、形象地傳遞和接受他們，因此空間信息從來離不開可視化；可視化技術(shù)已經(jīng)成為空間信息閱讀、理解進(jìn)而交互作用中最重要的工具和手