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考虑到目前主流GIS平台为MapGIS和ArcGIS,所以,本系统选择MapGIS6.7、ArcGIS9.2为开发平台,围绕二次调查的主要任务,以省市级管理为对象进行设计。
2总体架构
本地籍管理信息系统是基于网络环境的客户端/服务器(Client/Server)与浏览器/服务器(Browser/Server)混合结构。
针对不同用户的特点和要求,采用不同的的开发技术,灵活提供多层次分布式应用服务。
其中,数据库采用Oracle10G或SQLSERVER2005,的ArcGis9.2(ArcSDE和ArcIMS),MapGis平台采用MapGis6.7。
整个体系结构如图1。
3数据库设计
3.1数据库模型
本地籍管理信息数据库是一种大型树状基础空间数据库,通过多级分类编码体系构建多粒度的空间数据集。
在海量的地籍信息数据库中,利用省、市、县粒度数据集之间分类编码形成的行政区划索引快速检索出相应数据,具体如图2:
通过这种机制系统最终实现在物理上分离的多源、多比例尺、多投影方式的一体化管理,实现图形数据浏览查询统计的动态交互、自动切换,达到逻辑上所有数据完全一体,既方便了更新又便于使用。
3.2数据的划分
(1)基础地理要素数据。
包括行政区划、等高线、高程点、特征地物、注记、影像层以及其它。
(2)土地利用现状数据。
1:
1万土地利用现状数据,包括地类图斑、线状地物、零星地物、权属界线(包括村界)、地类界线、符号注记等。
(3)城镇地籍数据。
500城镇地籍数据,包括界址点、界址线、宗地、宗地注记以及城镇土地利用现状数据等。
(4)农村地籍数据。
包括界址点、界址线、宗地以及宗地注记。
(5)遥感影像数据。
通过遥感影像可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息。
(6)元数据。
元数据就是描述数据的数据。
在地理空间数据中,元数据是说明数据内容、质量、状况和其它有关特征的背景信息。
(7)其他业务数据。
主要是地籍业务管理中涉及的业务数据,例如土地纠纷管理数据,灾毁地数据等,同时包括各类表单、项目信息等。
3.3数据库设计技术要点
(1)基于海量的GIS数据库设计
地籍管理整体数据量巨大,涵盖地理信息面广,具有海量特点,随着数据库的建设,数据量将成倍增长。
而且,数据类型复杂,按空间特性分,包含空间数据和非空间数据;
按存储方式分,包含数据库数据和文件数据;
按数据关系分,包括结构化数据和非结构化数据等。
如何使这些海量数据得到有效地管理和应用,是空间数据库设计的关键因素。
对于海量空间数据库的管理,除了遵循GIS数据库设计原则之外,还需要制定统一的编码标准。
(2)建立数据库编码体系
参照国家、部有关标准,建立省市级地籍信息标准编码体系,在对不同来源不同介质的数据进行整合建设的同时,最大限度地提高数据库对各种数据的适应性,在尽量保证各类数据信息完整性的基础上,灵活定义数据操作所需的配置信息,将已建成基础数据资源纳入数据库实现应用。
形成地籍管理信息建设统一的标准规范和标准编码,包括制定地籍信息标准编码体系,制定地籍基础数据库入库规范。
(3)数据库管理基础地理框架和粒度
以县级数据集为基本存储管理粒度,按行政分区、图幅和要素分层的原则进行合理存储组织,利用市县结合表索引保证不同行政管理单元、不同格式数据的合理组织与有效调用;
利用空间分幅索引保证相同空间范围不同要素图层的空间数据图层具有完全相同的空间范围,实现数据库空间一致性;
利用要素分层索引保证同一要素分层不同空间分区的空间数据图层具有完全相同的属性信息结构,实现空间数据库属性一致性。
4系统功能设计
(1)空间分析:
包含导入范围分析,任意范围分析,面buffer分析,分析完成后给出空间分析结果和统计结果,改功能主要应用了GIS的裁剪分析。
分析结构记录在历史中。
(2)统计出表:
按照行政辖区和年度,依照二次调查标注出土地利用,基本农田,城镇地籍相关统计表。
首先从地理数据中按县级别汇总出基础汇总数据,在出表或提交汇总结果时,按行政区从基础汇总数据中提起数据,生成汇总结果。
统计出表的形式包括出EXCLE、ACESS格式两种,字段按照二次调查标准执行。
统计分析结果记录在历史中。
(3)打印出图:
包含按行政辖区出图和按图幅出图,图例采用二次调查规定的图例;
晕线可设置。
出图结果记录在历史中。
(4)数据查询:
分析点击图元查属性功能模块和根据指定条件查找图元,并可对查询的图元进行统计。
(5)辅助审查:
支持导入范围新建项目,交互新建项目,项目出图,项目统计出表;
项目自建立后由数据库进行统一管理。
(6)业务办理:
主要包括地籍登记,发证等业务的办理。
(7)文档管理:
把文档按行政区和年度存放在对应辖区的数据库中,统一管理;
C/S,和B/S段可以浏览文档,在数据维护端可修改和更新文档。
(8)数据维护:
对空间数据,文档数据、系统的配置信息进行维护。
(9)数据转换:
提供ArcGis的shape,coverage,Geodatabase与MipGis格式的相互转换功能;
提供
ArcGis的shape,coverage,Geodatabase,MipGis格式与VCT格式的转换。
(10)数据变更:
提供可恢复的,交互式的数据变更功能,变更记录在历史中。
(11)其他功能:
包含动态投影、坐标解析、索引图浏览,用户角色和权限管理等功能。
5技术要点
5.1支持ArcGIS和MapGis数据格式的实现
由于本系统支持ArcGIS和MapGis格式的数据,两种GIS格式的数据在数据库中都按照各自的形式存放在数据库中。
本系统依靠中间模块来实现对ArcGIS和MapGis数据格式的支持。
中间模块从配置文件信息中按辖区和年度读取GIS数据格式的类型,分别实现其操作;
同时中间模块对外提供统一的读写方式。
5.2WebGIS技术
WebGIS具有跨平台的优点,具备良好的扩展性和开放性,有利于扩展地籍管理系统的功能和性能,
方便用户办理业务,特别是与电子政务平台的结合,更是提高了系统的系能。
5.3海量空间数据管理技术
本系统及到各种基础地理信息、土地利用现状数据、城镇地籍数据、农村地籍数据、遥感影像数据、文档数据,数据存储量都在TB级以上。
采用海量空间数据管理技术对数据进行一体化管理能真正实现数据的共享,是实现数据库物理上分开,逻辑上统一的关键。
5.4历史管理技术
本系统对大部分功能都采用历史管理的形式,用户可对历史进行查询,删除,恢复等操作,大大提高了系统的使用性。
系统允许用户选择使用数据库管理历史,还是由单机用户自行管理历史。
6应用前景
本系统是在二次调查相关标准基础上设计的,可用于省市级二次调查数据库建设以及地籍管理的需要,能支持ArcGIS和MapGis格式的数据,因此本系统有较好的推广使用价值。
城市警用消防地理信息系统建设的几种主要模式
1.概述
地理信息系统(GIS)是近年发展迅速的一门信息技术,是将地图信息数字化,由计算机来处理这种“空间”信息的系统。
近年来,城市警用地理信息系统主要应用在公安的110指挥接处警系统、122交通管理系统、119消防管理系统、GPS监控系统等独立运行的系统中,由于图源不足,技术不成熟和管理不完善等问题,应用的不是十分理想,不仅影响了基层单位应用的积极性,也影响了部分开发单位的开发热情。
近年来,城市警用地理信息系统在公安行业开始得到了广泛的重视和应用,特别是“城市警用地理信息系统”被公安部列为“金盾工程”一期一类项目,是公安行业信息化的核心应用之一,“是一项重要的基础设施建设,是城市综合信息的另一种展现,是信息化的更高层次发展,可以提高信息化的规模效益”。
城市警用地理信息系统特别是与消防相关的系统的开发、建设应采用什么样的技术;
构成什么样的体系结构;
与其他系统之间的集成模式等成为全国消防各单位普遍关心的问题。
2.城市警用消防地理信息系统几种模式
传统GIS应用系统往往是以地图为核心,把空间信息作为一种专业信息来处理,而其它专业信息往往由其它的应用系统处理和完成。
然而在大多数的应用中,空间信息只是业务系统的辅助部分,如多数应用部门的办公自动化系统(OA)和各种管理信息系统(MIS),空间信息只是其信息的一部分。
以组件式GIS、InternetGIS和嵌入式GIS为代表的新一代GIS技术融入这些业务系统之中,为业务系统提供了空间信息服务,而无需建设独立的专业GIS系统。
2.1组件式警用消防地理信息开发模式
组件式软件技术,就是要让软件开发像机械制造工业一样,可以用各种标准和非标准的零件来进行组装,所谓组件式GIS,是指基于组件对象平台,以一组具有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件提供的GIS。
GIS组件之间以及GIS组件与其他组件之间可以通过标准的通信接口实现交互,这种交互甚至可以跨计算机实现。
组件式GIS具有二次开发方便、易于集成、无限扩展等特点。
组件式GIS软件平台带来了GIS应用系统开发方式的变革,有利于提高二次开发的效率,增强GIS系统中各子系统之间的集成度,便于与其他信息系统集成,为其他信息系统提供地理信息处理功能。
在现有消防信息系统中,系统由众多的子系统组成,由于系统设计部门多、功能需求复杂,我们采用组件化编程的思想,将组成系统的各个功能模块用组件来开发,达到信息与资源共享的目的,提高整个系统的通用性,健壮性、可靠性。
以119指挥中心警用地理信息系统为例,在119指挥中心系统中将GIS作为组件,完全融入到119系统的接处警环境中,使接处警系统和警用地理信息系统构成一个整体。
在地图上的各现役和专职消防队的分布、重点单位建筑分布、重点支援单位分布等地理信息,不仅可以通过地理信息系统的方式来显示,也可以在其他接处警平台上显示,得到更方便、更灵活的操作界面,提高处警的效率。
地理信息系统和接处警系统使用同一个数据库,对电话库中电话所对应的位置信息进行灵活方便的维护、编辑和更新。
根据各地的电话信息数据资源,在地图上对电话位置信息进行的增加、修改、删除操作,同时也反映在接处警的数据库中,当有报警电话接入时,能快速、准确的定位。
2.2基于Internet的警用地理信息系统开发模式
InternetGIS技术无疑是90年代以来GIS发展的热点,InternetGIS是基于Internet发展起来的新型GIS技术,是在Internet平台上实现地理信息发布和空间应用的解决方案。
随着Internet的迅猛发展,InternetGIS的应用需求剧增,其应用面也非常广泛。
通过InternetGIS不仅可以进行空间数据发布,为警务应用提供服务平台,同时也可以为手持设备、车载设备等嵌入式设备和其它移动设备提供地理信息应用服务。
以GPS/GSM网络地理信息服务系统为例,该系统不仅可以进行地图漫游、信息查询等常规操作,还能够实现对移动车辆的监控、管理和调度等多种实用功能。
基于Internet的GPS/GSM网络地理信息服务系统,将网络地理信息系统运用到了GPS/GSM移动目标定位中,实现了地图空间数据和移动车辆各种实时信息的相互结合。
在Internet上发布和获取移动车辆的实时信息,使移动目标定位系统的功能更强,覆盖的用户面更广,对车辆监控管理的作用更大。
系统的应用,也给处于灭火救援第一线的执勤车辆提供了更全面、更到位的服务,无论你是谁(Whoever),无论你在那里(Wherever),无论什么时间(Whenever),只要你有一台能够上网的计算机,随时随地都能了解到自己及单位车辆的实时动态位置信息,并可以通过网络跟踪车辆,及时了解车辆的位置及状态,充分享受网络带来的方便。
该系统实现的主要功能包括:
普通互联网用户查询车辆的最新位置,随时调用车辆所在地区的地图。
显示当前监控车辆窗口中所选中的车辆的实时信息,包括车牌号,经纬度,时间,速度等。
查询道路、地名或单位等在地图上的地理位置;
轨迹回放功能,即显示一辆或多辆车在某一段时间内的历史轨迹;
超限区报警功能,即预先设定GPS前端的行驶范围,当车辆超出该范围时,则产生报警信息。
2.3采用嵌入式技术开发移动警用消防地理信息系统的模式
嵌入式计算机系统是隐藏在各种装置、产品和系统之中的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统,是计算机技术发展到后PC时代或信息电器时代的产物。
嵌入式GIS软件是可以运行在嵌入式计算机系统上高度浓缩、高度精简的GIS软件系统。
典型的嵌入式GIS应用由嵌入式硬件系统、嵌入式操作系统和嵌入式GIS软件组成。
以十五国家科技攻关项目“智能交通系统关键技术开发和示范工程”中智能车载导航信息系统为例,该系统在充分利用现有GPS定位系统的基础上,融合空间定位技术,无线通信网络技术以及计算机管理信息系统,构成能为用户提供各种信息的定位导航系统。
实时定位导航是智能交通系统中最主要也是最广泛的应用之一,随着社会信息化发展的不断深入,车辆对车载信息设备的需求也越来越迫切,通过车载信息设备向客户提供越来越多的综合信息服务将是社会信息化的一个组成部分,是一个很有发展前途的新领域。
该系统实现的主要功能有:
本地信息查询功能:
通过在图上选择图对象查询显示属性信息;
移动目标相关信息显示:
移动目标运动时,在状态栏不断给出所处位置的相关信息;
实时信息显示:
将获取的定位信息、轨迹信息、车辆的简单信息(车牌号)显示在以矢量地图为背景的显示屏上;
轨迹显示、存储、历史轨迹回放显示功能:
实时显示运行轨迹,记录运动轨迹到数据库中,存储轨迹可回放显示;
最佳路径运算、显示功能:
通过点击屏幕或输入地名确定起点和终点,进行起点到终点的路径运算,并将所通过的道路高亮显示在地图上;
交通导航语音提示功能:
当移动目标行驶在路口时,系统具有语音提示的道路自动引导功能;
接收由中心发送的导航、通知等文字信息:
可从中心接收各种信息,收到时发出声音或其他提示及时提醒用户;
GPS信号的接收、启动/停止功能:
通过串口直接接收从GPS装置得到的信息,连接/断开GPS设备,快速显示动态目标的经纬度信息;
移动数据终端的功能:
可以通过无线传输系统访问和下载存储在远程监控中心的地图数据。
对各种数据可进行查询提交,从监控中心获取所需要的结果;
实时导航:
通过接收GPS信号,准确实时定位车辆的当前位置,根据最佳路径算法得到的最佳路径,引导汽车行驶。
交通流量的监测:
利用GPS或道路上电感线圈采集到的实时道路信息,综合其他交通数据,对道路交通状况进行分析,提供某路段的实时流量,也提供由多条路段形成的道路交通状态。
在城市消防警用地理信息系统开发中还有其他的模式,如以前经常用到的桌面平台模式,模块搭建模式等,这些模式的优点是可以更多的利用平台、模块提供的一些已经开发好的、现成的功能,开发量不大,但在与其他系统的集成上却往往是力不从心。
各种开发模式可以单独组建系统,也可以结合起来组成系统,在组件方式中可以通过与互联网相连获取互联网上的地图和其他信息,形成C/S与B/S混合体系结构的地理信息系统。
嵌入式系统可以作为互联网上的一个移动终端,为网络提供数据的更新和其他应用,也可以通过各种通信方式共享网络丰富的资源,构成M/S与B/S混合体系结构的地理信息系统。
各地可根据自己的资源和技术力量、应用需求,选择合适的开发模式。
3.推动城市消防警用地理信息系统发展的有利因素
随着我国社会经济的不断发展,公安消防部队开展的灭火救援行动面临日益严峻的挑战,利用信息技术手段有效地进行管理、指挥、调度成了消防信息化建设的关键。
而地理信息系统所具有把各类信息进行综合分析和管理的能力,十分符合公安消防部队系统业务特点。
近年来,公安消防部队相关部门抓紧了制定标准,建立试点应用,进行警用地理信息系统开发、应用经验推广等工作,使公安部门在应用和开发上取得了一定的进展。
我们可喜地看到,目前在一些地方的开发和应用正开展的如火如荼;
针对公安系统的业务需求和信息化建设规划,依据公安部警用地理信息系统规范和标准,借鉴国际GIS技术的最新成果,建立通用平台,扩大应用领域和范围,在GIS数据采集、警用电子地图制作、GIS应用软件开发、GIS系统设计、GIS系统与其它系统整合和GIS核心技术研发等方面做了大量工作,开发了系列软件产品,满足多种应用需求。
目前,许多地方的警用消防地理信息系统研发已经摆脱了以前那种针对单一系统开发的方式,采用了流行的以通用平台为基础,在其上构建专业系统的开发方式。
应用的急需,技术的提高,成为推动警用消防地理信息系统发展的有利因素,这些因素主要体现在:
消防信息化建设发展到一定时期的必然;
随着消防信息化建设发展的深入,许多系统已经成熟,也积累了不少的信息资料,地理信息系统正好能与其他系统进行集成,利用其他信息系统提供的丰富资料,让信息发挥更大的作用,使消防信息化建设的水平得到极大的提高。
根据公安部颁布的《警用地理信息系统系列标准规范》等一系列行业标准,使各地消防部门的开发、应用工作得到了进一步规范化。
系统严格依据这些标准来组织数据、定制功能,设计数据库和接口,使系统具有良好的规范性和可扩展性,提升了系统的实用性。
消防现代化的需要;
从目前全国各地消防部门应用情况来看,警用地理信息系统已经发挥着不可替代的作用,成为消防领域急需的技术系统,并且在消防领域中已经进入了实战应用的阶段。
科学技术的飞速发展为GIS提供了先进的工具和手段;
随着技术的发展,GIS技术、理论和方法日趋成熟。
当今地理信息系统已融入IT技术的主流,已有了各种地理信息系统软件平台,它是一种通用的、具有地理信息系统一般特点的外壳软件,用户可根据自己的需要和特定的应用目的在此基础上进行二次开发,从而建成具体的应用型地理信息系统。
图形搜索、处理技术的提高;
如Googleearth震撼的视觉效果和惊人的显示速度,使过去长期困扰地理信息系统图形数据量庞大,显示、处理速度缓慢的难题将有重大突破。
项目投资较大;
从所建和正在建设的系统可以看出,警用消防地理信息的投资相对其他信息系统的投资大得多,保证了系统的建设和运行的正常进行,为开发商提供了相对充足的开发资金。
4.结语
二十一世纪的今天是一个信息时代,信息技术的飞速发展正深刻地影响和改变着人们的生活和工作方式。
我国的公共安全领域,消防部门正在努力采用各种信息技术(包括警用地理信息系统技术)打造更先进的社会公共安全体系。
作为获取各种信息的重要而独特的手段,城市警用地理信息系统的建设已被公安部列入“金盾工程”一类项目中,成为“金盾工程”的一个重要组成部分。
有理由相信,警用地理信息系统将是下一步公安信息化的重要发展方向。
距离量算方位量算面积量算
第一节
空间分析概述
一、空间分析含义
GIS的空间分析是以地理事物的空间位置和形态特征为基础,以空间数据运算、空间数据与属性数据的综合运算为特征,提取与产生新的空间信息的技术和过程。
空间分析目的是通过对空间数据的分析处理,获取地理对象的空间位置、空间分布、空间形态、空间演变等新信息。
二、空间分析的主要内容
由于GIS空间数据库中存储了包含空间特征的空间信息及同应用相关的专题信息,因此GIS中的空间分析包含了空间数据的—空间特征分析、空间数据的非空间特征分析以及空间特征和非空间特征的联合分析。
1、空间特征分析
从空间物体的位置、关系等方面去研究空间事物,最后对空间事物做出定量的空间描述和分析,采用的主要方法为空间统计学、图论、拓扑学、计算几何、图形学等。
2、非空间特征分析
主要是对空间物体和现象的分析,主要通过数学(统计)模型来描述和模拟空间现象的过程和规律。
这类分析采用的方法主要是统计分析方法,尤其是多元统计分析方法,如主成分分析、主因素分析、聚类分析、相关分析、趋势面分析等。
从方法上,空间数据的非空间特征分析与一般的数据分析并无本质的差别。
在分析过程中,它并不考虑数据抽样点的空间位置,但由于空间特征数据和非空间特征数据间不可分割的关系,对分析结果的解释是基于地理空间的,也就是说,其结果常通过地图来反映空间现象和规律。
3、空间特征和非空间特征的联合分析
在实际中大量使用,通常是通过空间特征分析获得空间位置信息,然后,再用非空间特征分析获取区域内的专题信息。
三、空间分析分类
包含的内容很多,在地学领域中,空间分析是解决各类地学分析模型的基础。
同时,空间分析也为建立各种复杂的空间应用模型创造了条件。
1、按分析方法看GIS空间分析分类
(1)GIS系统提供的空间分析
这类空间分析方法很多,各类系统提供的分析能力的差异性很大。
归纳起来,主要有查询检索分析、空间形态分析、地形分析、叠置分析、邻域分析;
网络分析、图像分析、空间统计分析等。
(2)专用空间模型分析
指在GIS支持下通过建立一定的数学模型实现地理现象的分析和模拟,这是GIS应用深化的重要标志。
正是由于模型的支持,特别是多模型的渗入,空间分析才能上升到空间决策层,空间决策支持系统就是在此基础上发展起来的计算机支持系统。
2、按用户交互方式看GIS空间分析分类
(1)咨询式空间分析:
主要根据已有数据实现空间数据的查询检索及集合分析。
(2)产生式空间分析:
基于GIS中拓扑关系和空间操作运算、空间统计分析及将GIS作为通用工具同其他专业模型结合,实现空间数据的模拟和分析。
3、按空间数据特征看GIS空间分析
(1)空间数据的空间特性分析
①空间位置分析:
指通过空间坐标系中坐标值来确定空间物体的地理位置。
②空间分布分析:
空间分布反映了同类空间物体的群体定位信息。
③空间形态分析:
空间形态反映了空间物体的几何特征,包括形态表示和形态计算两个方面。
前者如走向、连通性等,后者如面积、周长:
坡度等。
④空间关系分析:
空间关系反映了空间物体之间的各种关系,如方位关系、距离关系、拓扑
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