城市基础地理信息系统应用研究

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1、城市基础地理信息系统应用研究关键词：地理信息系统 空间数据引擎 组件技术 1 研究背景与研究问题 地理信息系统(GIS)是利用电子计算机及其外部设备，采集、存储、分析和描述整个或部分地球表面与空间信息系统。简单地讲，它是在一定的地域内，将地理空间信息和一些与该地域地理信息相关的属性信息结合起来，能够同时管理地理空间信息和数据库属性数据的信息系统。在传统的信息系统中，数据主要保存在数据库中，如果数据库中的数据仅以文字的形式表现出来，不仅形式呆板，而且可能将一些重要的信息隐藏在文字背后，在实际工作中有许多问题需要借助地图来解决，如何解答这个问题呢？最原始的解决方案是使用一张纸地图，在上面将数据库的

2、数据标出，然后在地图上分析，这种方法非常繁琐。如果利用 GIS提供的数据的地理属性，就可以将这些数据分层、分类叠加在电子地图上，并且地图对象与数据库属性数据建立连接关系，这样通过地理信息系统就可以轻松实现地图与数据库的双向查询。不仅如此，例如对投资环境的分析，需要用到现代理论和方法，这些理论和方法涉及的范围很广，包括区位论、城市土地经济理论、城市空间经济学、城市交通经济学、模糊数学、层次分析法、统计方法和数据库方法、专家系统法等。仅凭某种方法是不能胜任对投资环境的分析，能使以上的现代理论和方法统一在一起的唯有地理信息系统GIS 技术。 地理信息系统的研究对象是整个地理空间，而世界上信息与地理位

3、置有关，因而地理信息系统的发展受到已了世界范围的普遍重视,呈现出广阔的应用前景。在我国环境、土地、规划和管理部门，对 GIS 技术的应用己形成一个热点，受到人们普遍关注。在不少城市都投入了大量的人力、物力、财力和技术力量来从事城市地理信息系统的建设，城市地理信息系统是一个涵盖城市各个行业和领域的综合信息系统，融合了电子、信息、网络、多媒体等技术。为了能够更好、更快地发挥出城市地理信息系统的作用，提高城市的管理水平和决策能力，有必要对城市基础地理信息系统进行研究。目前我国很多城市都成立了专门的地理信息研究中心，进行城市基础地理信息系统的建设，取得了不少的研究成果，但也有很多方面还需要做进一步的研

4、究，从城市建设、规划以及城市各个职能部门的用图需要等方面考虑，非常有必要建立城市基础地理信息系统，建立城市基础地理信息系统具有以下几个方面的目的和意义：（1）建立城市基础地理信息系统来保证城市基础地理数据的一致性没有建立城市基础地理信息系统的时候，城市里各个用图部门各自采集城市基础数据，由于技术力量、财力投入的不一样，各个部门采集的基础地理信息之间存在着不一致的情况，甚至存在矛盾，可能会引起一些不必要的麻烦和纠纷。（2）建立城市基础地理信息系统来实现基础地理信息的共享建立城市基础地理信息系统可以方便实现对基础数据的统一管理，实现规范化和标准化，和网络联系起来可以实现基础地理信息的共享，各个部门

5、可以根据自己部门的特点对基础地理信息进行使用。（3）建立城市基础地理信息系统来减少重复投入有了城市基础地理信息系统，各个用图部门可以根据自己的情况选择使用基础地理信息中的哪些内容、将自己工作的重点放到自己的专业信息上，而不需要花太多的精力进行基础地理数据的采集。（4）建立城市基础地理信息系统来促进城市的建设和发展城市的建设和发展需要有合理的决策和支持，城市基础地理信息系统可以和办公自动化、专家系统等组合起来，共同辅助决策者进行决策。2相关研究文献回顾2.1 国外城市基础地理信息系统建设的发展现状GIS 是二十世纪六十年代中期开始发展起来的技术。它最初为解决地理问题而起，至今己成为一门涉及测绘科

6、学，环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科。1963 年加拿大测量学家 R.F Tomlinson 首先提出了地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个 GIS(加拿大地理信息系统 CGIS)，并用于自然资源的管理和规划。不久，美国哈佛大学提出了较完整的系统软件 SYMAP。这可算是 GIS 的起步。进入 70 年代以后，由于计算机软硬件水平的提高，促使 GIS 朝着实用方向迅速发展，一些经济发达国家先后建立了许多专业性的 GIS，在自然资源管理和规划方面发挥了重大的作用。如从 1970 年到 1976 年，美国国家地质调查局就建成 50 多个地理信息系统。其他国家如加拿大、德国、瑞典和日本等国

7、也相继发展了自己的 GIS。80 年代后兴起的计算机网络技术使地理信息的传输时效得到了极大的提高，它的应用从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工具，并促进了地理信息产业的形成。到 1995 年，市场上有报价的软件己达上千种，并且涌现出了一些有代表性的 GIS 软件主要有:ESR1(美国环境系统研究所)公司的 ArcInfo、美国 Mapinfo 公司的 Mapinfo、Autodesk 公司的MapGuid, Intergraph 公司的 GeoMedia 等。由于国外的地理信息系统系统的起步较早，而且在理论和方法上比较成熟，因此在城市基础地理信息系统的建设上也发展得较好。

8、主要表现在以下几个方面：（1）基础地理信息的标准化问题解决得比较好在国外 GIS 的发展要比国内早，而且 GIS 的理论和方法也比较成熟，最早的GIS 出现在加拿大，国外 GIS 的显著特点就是基础数据比较标准，由于 GIS 数据采集的方式比较多，很多先进的方法和手段都用在 GIS 的数据采集上，而且数据是 GIS 的血液，因此很多国家对 GIS 的数据质量和标准进行严格的控制，以保证建立起来的 GIS 系统具有较强的现势性，国家制定了统一的规范和标准来实现标准化。（2）计算机水平的发展促进了 GIS 的发展由于 GIS 是对数据进行采集、存储、处理和分析的计算机软、硬件系统，因此GIS 的发

9、展与计算机软、硬件的发展息息相关，国外的计算机发展起步较早，因此为城市基础地理信息系统的发展打下了良好的基础。计算机软件系统、数据库技术等是 GIS 的强大后盾，国际上商用的数据库系统也都在国外，因此我国 GIS 的发展同国外还有一定的差距。2.2 城市基础地理信息系统的国内现状我国的城市基础地理信息系统建设起步较晚，经历了四个阶段，即起步(1970-1980)、准备(1980-1985),发展(1985-1995)、产业化(1996 以后)阶段。由于各个城市发展的不一致，对于城市基础地理信息系统建设的认识也不一致，特别是在是否要进行城市基础地理信息系统的建设，谁来负责城市基础地理系统的建设?

10、城市基础地理信息系统建立起来后如何进行维护?谁来负责进行维护?维护和更新费用从哪里开支等?都存在许多问题，另外由于很多部门和机关没有认识到城市基础地理系统建设的重要性，因此很多城市虽然成立了基础地理信息中心，但没有很好地发挥作用，主要存在以下几个方面的问题：（1）各个城市的基础地理信息建设发展不平衡不同的城市和地区对于城市基础地理信息系统的建设的必要性和需求不一样，发达城市和地区已经深刻地认识到了地理信息的重要性，因此加大力度和投资，然而一些不发达城市和地区，由于自身经济实力和地理因素等原因，还没有体会到城市基础地理信息管理的重要性，而且没有合适的部门来投资进行城市基础地理信息系统的建设。因此

11、在城市基础地理信息系统的建设上存在很大的差异。（2）城市基础地理信息的数据质量不是很高数据是 GIS 的血液。如果没有高质量的数据，很难建立高质量的 GIS 系统。数据的好坏，直接影响着系统应用分析结果的可靠性和系统应用目标的真正实现，而缺少数据质量保证的 GIS 系统的分析结果，将无法得到用户的信任。目前由于大部分城市在建设基础地理信息系统时是将原来的纸质地图进行数字化、扫描矢量化等，原来的地图和现在的地图在进行叠加或匹配的时候，会有精度不一致的情况，在某种程度上会对城市基础地理信息系统的建设产生影响。（3）城市基础地理信息系统建设的模式不是很合理很多城市在建立城市基础地理信息系统的时候，错

12、误地理解了城市基础地理信息系统的内涵，只是将一幅一幅地图转换到计算机中进行存储和使用，简单地将地图的表现形式进行了一些变化，将原来的纸质地图以数字的形式保存到计算机中，只是一种形式上的改变，没有做到“质”变。（4）城市基础地理信息系统建设比较盲目在沿海和南方一些经济较发达的城市进行 GIS 建设后，有一些城市比较盲目地从事城市基础地理信息系统的建设，结果造成了极大的浪费和损失，有些城市虽然建立了自己城市的基础地理信息系统，但是从来没有应用起来，因此城市基础地理信息系统的建设还需要充分考虑各个部门和层次的用图需要，综合考虑，统一规划，才能更好地发挥出其作用。3. 研究的重要性（创新点） 目前我国

13、很多城市都进行了城市基础地理信息系统的建设，取得了不少的研究成果，提出了新的基础地理信息分类与编码及地图分幅的方法等。但还有很多方面需要做进一步的研究。城市基础地理信息系统采用的数据比例尺一般较大，因而数据质量对应用结果的影响更加明显，所以在数据质方面的要求更高，应保证入库的数据质量。各个城市在建立城市地理信息系统的时候，采用了不同的分类和编码方法，导致了一些矛盾和冲突，目前要素代码的一致性一直没有得到有效的解决。此外，为了使数据生产单位有效地管理和维护数据并便于用户查询检索有效的地理数据，应利用元数据来管理数据，并建立元数据管理系统。另外，在城市基础地理信息系统建设方面还有很多问题需要进行广

14、泛和深入的研究，如多源数据库的组织和建设问题，多种专题数据在进行亚加时，如何保证各种数据的唯一性问题，如何将其它的数据采集方式和城市基础地理信息的更新有机地结合起来的问题等。 本文通过城市基础地理信息系统的建立实践，讨论了基础地理信息的生产方法，运用科学、合理的空间数据质量评价方法进行了空间数据质量评价，完成了城市基础地理信息系统和元数据管理系统的建立，以期为其他同类系统的建设与应用起到参考与借鉴作用。4研究目的与目标城市规划与管理信息平台软件的开发是基于信息共享理论研究，建立在面向对象的数据模型的基础上，实现对城市土地和基础设施的计算机管理与辅助决策。其目标是利用先进的计算机信息技术、地理信

15、息系统技术，在建立规划基础信息库的基础上，紧密结合规划与管理相关部门的业务流程，建立城市规划与管理地理信息系统的平台软件，为用户开发具体项目提供稳定成熟的基础。从长远看，城市规划与管理信息系统平台将是整个数字城市网络的有机组成部分。平台必须能够适应规划与管理部门需求不断变化的要求，因此要采用标准的、开放的结构。城市规划与管理信息系统的研究涉及诸多方面，包括信息共享的研究、模型研究和平台软件研究。本文研究要实现以下目标：针对城市规划与管理的需求，提出城市规划与管理地理信息系统基础平台的设计，并完成平台软件的开发。介绍某市基础地理信息系统的数据体系，介绍了部分数据的生产过程，提出了科学、合理的空间

16、数据质量评价方法，并完成该城市基础地理信息系统的设计与实现。5预期成果、研究的局限性5.1 研究成果 根据某市建立城市地理信息系统的需求，利用这些新技术，分析与设计了新的系统，并且给出这个系统的实现过程。利用可视化开发工具VB和ArcGIS-Engine的集成开发城市规划与管理基础平台软件，使之具有系统人机界面友好、便于用户操作等特点。5.2研究的局限性 城市地理信息系统建设是一项涉及多技术的复杂系统，只是对其中的部分课题进行了研究和讨论，作者今后将从以下几个方面进行进一步的研究：1、 IS、MIS与OA的综合应用。2、分布式GIS与分布式数据库。3、地理信息系统的数据挖掘.6研究计划7.1-

17、7.15 继续完善文献综述部分7.16-8.15 开发城市地理信息系统软件并撰写论文的第二、三部分8.16-8.31 系统设计细化并撰写论文的第四、五部分9.1-11.15 系统功能实现并继续撰写论文的第五部分11.16-12.20 完善系统并交出毕业论文的初稿7论文提纲1 绪论 . 1.1 建立城市基础地理信息系统的目的和意义1.2 城市基础地理信息系统的研究现状1.3 本文的主要工作与结构2 系统的关键技术2.1 空间数据引擎 ARCSDE 2.2 基于组件技术的 MAPOBJECTS2.3 地理信息分类编码技术2.4 地图分幅的方法 2.5 本章小结3 系统分析与设计3.1 基于 ARC

18、SDE 的系统结构3.2 客户端应用程序功能设计3.3 服务器端数据库设计3.4 本章小结4 系统功能的实现4.1 系统的软硬件环境4.2 功能模块实现4.3 本章小结5 结论与展望5.1 结论5.2 展望8. 参考文献以下是部分参考文献1 陈述彭, 鲁学军, 周成虎. 地理信息系统导论. 北京: 科学出版社, 1999. 1-82 Goran B. GIS World Outlook: Software and Operating Systems. GIS World,1995(10): 5-173 Maguire DJ. An Overview and Definition of GIS.

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