浅析GIS技术在贵州石漠化研究中的应用前景

浅析GIS技术在贵州石漠化研究中的应用前景（精选4篇）

1.浅析GIS技术在贵州石漠化研究中的应用前景 篇一

RS和GIS技术在土地例行督察实践中的应用研究

摘要：通过解译不同时相的遥感影像，提取新增建设用地变化图斑，并利用GIS技术对有关数据进行空间分析，将RS和GIS技术无缝地融入到土地例行督察实践当中，有效地提高了督察工作效率。本文以国家土地督察成都局实际开展的土地例行督察工作为例，阐述了从数据资料获取、处理到最终成果应用的一整套技术流程，分析和总结了RS和GlS技术在土地例行督察实践中的应用情况和技术方法，并对今后土地例行督察工作的开展模式进行了探讨。

关键词：土地督察 国土资源建设用地 RS GIS

一、引言

近年来，遥感（Remote Sensing，简称RS）和地理信息系统（Geographic Information System,，简称GIS）技术在国内、外迅速发展。RS可以实现快速、准确地获取大量特定时间和区域内直观的地表影像信息，具有宏观证，特征突出、整体性协调和可比胜强等特点，能为GIS提供可靠、丰富和多维的数据源；GIS可以实现对空间地形数据与信息数据的集成化管理、分析，为RS和各种数据提供高效的集成分析平台。随着RS和GIS技术的日趋成熟，不仅带来了国土资源管理工作的高效率，也使得土地例行督察工作实现信息化、科学化和规范化成为了可能。

本文以笔者亲自参与的土地例行督察实践为例，以遥感影像选取与处理、GIS数据收集与分析等方面的内容为切入点，对RS和GIS技术在土地例行督察实践中的应用情况进行了分析和总结，并对工作中涉及的相关问题进行了有益探讨。

二、遥感影像选取与处理

1.几种主要的高分辨率遥感影像数据源

高分辨率的卫星影像通常是指影像的空间分辨率在10米以内的遥感影像。早期高分辨率传感器的研制与应用主要是在军事领域，主要以大比例尺遥感制图和对地物的分析与人类活动的监测为目的，20世纪90年代以后才逐渐进入商业和民用领域的范围，并迅速发展起来。1993年l月，美国Space Imaging公司首先领到了制造和经营3米分辨率传感器的许可证，随后l米分辨率的许可证陆续发给了洛克希德·马丁（Lockheed Martin）公司、Earth—View公司、Ball公司等。

在土地例行督察实际工作中，利用前后两个时相的卫星遥感影像提取变化图斑是一项非常重要的作，为保证提取变化图斑的精度和准度，遥感影像的空间分辨率起着至关重要的作用。通常情况下，要使提取变化图斑达到3亩的上图要求，一般要求遥感影像空间分辨率在5米以内，这样才能确保数据的质量。目前，商业和民用市场上空间分辨率在5米以内的卫遥感影像数据源主要有法国的SPOT—5卫星、印度的IRS一P5卫星、日本的ALOS卫星、美国的Quick Bird和GeoEye一1卫星、德国的Rapid Eye卫星星座等。

SPOT一5卫星于2002年5月4日成功发射，搭有3种成像装置，能够获取4个波段空间分辨为10米的多光谱影像和空间分辨率为2.5米的色影像，主要景幅宽为60公里×60公里，能够满足例尺为l:25,000的制图要求，并且最快能够在5天重访同一地点。需要说明的是，SPOT一5提供的2.5米空间分辨率是通过Super Mode。成像处理技术、利用两幅5米分辨率的影像处理生成的影像产品，并非真正意义上的2.5米分辨率。

IRS一P5卫星简称PS，又名CartoSat一1，于2005年5月5日成功发射，搭载有两个分辨率为2.5米的全色传感器，连续推扫，可形成同轨立体像对，通常的重访周期为5天，可用于地形图制作、高程建模、地籍制图以及资源调查等领域。P5卫星设计寿命为5年，具备真正2.5米分辨率，应用尺度能够达到1:10,000的制图要求。

ALOS卫星，又称高级陆地观测卫星（Adcanced Land Obsering Satellite，简称ALOS)，是JERS一l与ADEOS的后继星，于2006年1月24日成功发射，设计寿命3一5年，搭载有3个传感器，能够获取全球高分辨率的对地观测数据，主要应用于测绘、区域环境观测、灾害监测和资源调查等领域。ALOS卫星能够获取4个波段空间分辨率为10米的多光谱影像和真正2.5米空间分辨率的全色影像，每景幅宽为35公里×70公里。

Quick Bird（快鸟）卫星，于2001年10月18日由美国Digital Globe公司成功发射，是目前市场化运作最好的一颗亚米级分辨率卫星，能够获取4个波段空间分辨率为2.5米的多光谱影像和空间分辨率为0.61米的全色影像，每景幅宽为16.5公里×16.5公里，最快重访周期为4天，卫星设计寿命为7年。

GeoEye—l卫星，于2008年9月6日由美国GeoEye公司成功发射，能够获取4个波段空间分辨率为1.65米的多光谱影像和空间分辨率为0.41米的全色影像，每景幅宽为15公里×15公里，最快重访周期为2～3天，并可任意角度成像。卫星设计寿命为7年，燃料充足可达15年。

Rapid Eye卫星星座，由德国Rapid Eye公司于2008年8月29日发射并组网成功，具有覆盖面积大、分辨率高和同一天内重拍同一区域等特点。由5颗相同对地观测卫星组成的Rapid Eye卫星星座，其空间分辨率为5米，每天能够下载超过4百万平方公里的高分辨率、多光谱影像，能够在15天内覆盖整个中国。卫星设计寿命为7年。

如何结合当地实际，选取合适的遥感影像数据，为土地例行督察工作顺利开展提供数据保障，是当前面临的一个具体问题。对于土地例行督察卫作，往往要求前后两个时相的遥感影像间隔在1～2年左右，太长或太短都不行。此外，针对不同的地区和成果要求，在确定遥感影像数据源时也会有所不同。一般情况下，选取遥感影像的流程是：首先广泛查询被督察区域的遥感影像数据源，再结合前后时相、覆盖情况、影像质量和成果要求等方面综合考虑，最后确定要选取的遥感影像数据。具体而言：

（1）在前后时相上，最好是离现在最近的一期影像和跟现在一年左右的影像，或者是跨一个自然的两期影像。

（2）在覆盖情况下，最好是能为同一卫星的影像艇盖，尽量避免多源数据的情况；最好是单景覆盖或尽量少的景数覆盖，避免影像拼接等误差的产生。

（3）在影像质量上，最好重点区域都位于卫片的中心区域，以避免产生变形；最好整景影像没有云和雾，以避免遮挡地物和影响影像质量。

（4）在成果要求上，对于地物密集且零星分布的重点地区，可选择分辨率1米以下的卫星数据，以保证数据提取的精度；对于地广物稀且集中分布的地区，选择分辨率2.5～5米的卫星数据即可满足要求。

2．高分辨率遥感影像数据处理的一般方法

在进行数据处理前，有必要根据项目的具体要求，选定相应的技术依据和参考标准。针对土地例行督察工作的实际，可作为数据处理工作依据的技术规范主要有：《土地利用动态遥感监测规程》、《第二次全国土地调查底图生产技术规定》、《土地利用现状分类》和《国土资源大调查土地利用动态遥感监测项目管理制度（试行）》等。为了更好地规范数据成果，便于今后的数据建库和使用，需要在数据处理之前明确各数据成果的格式要求和空间参考标准。在土地例行督察实际工作中，最主要的数据成果是被督察区域的数字正射影像（Digital Orthophoto Map,简称DOM）和新增建设用地变化图斑一般而言，对上述数据成果的栅格数据要求为Geo Tiff格式，矢量数据要求为shp格式，并统一空间参考标准：平面坐标系为“1980西安坐标系”，投影方式为“高斯一克吕格投影”，高程基准为“1985国家高程基准”。

在选定好前后两个时相的卫星遥感影像后，通过实测GPS控制点和l:5万（或更大比例尺）的数字高程模型（Digital Elevation Model,称DEM）进行正射纠正，得到前后两个时相的DOM，从而提取前后两个时相的新增建设用地变化信息，制作相关图件，为土地例行督察工作开展提供数据支撑。遥感影像数据处理的总体流程如图1所示。

从最初的前后两个时相的卫星遥感影像选取，到最终的新增建设用地变化图斑提取，对土地例行督察工作而言，DOM生产制作和新增建设用地变化图斑提取是最为关键的两个环节。

在DOM的生产制作过程中，首先要明确相关的精度要求：

（1）平面精度。DOM地物点相对于实地同名地物点的点位中误差，平地与丘陵地不得大于5米，山地、高山地不得大于7.5米。特殊地区可放宽0.5倍。

（2）镶嵌限差。利用SPOT一5或IRS一P5卫星影像制作的l:10,0000 DOM之间的镶嵌限差，平地、丘陵地为5米，山地、高山地为8米。其他卫星遥感影像DOM制作过程中的镶嵌限差也可参照该精度要求。

（3）接边精度。在几何图形方面，相邻图幅接边地物要素在逻辑上保证无缝接边；在属性方面，相邻图幅接边地物要素属性应保持一致；在拓扑关系方面，相邻图幅接边地物要素拓扑关系应保持一致。

为保证上述精度要求，对DOM制作过程中控制资料的选取也有相关的要求：

（1）平面控制。采用CPS实测控制点进行平面控制，控制点个数要满足选取解算模型的要求，并且均匀分布整景影像。

（2）高程控制。以l:50,000比例尺DEM作为程控制，并参照《基础地理信息数字产品1:10,000、1：50，000高程模型》（CH/T 1008—2001）中相关规定对DEM进行检查，重点检查以下内容：①相图幅的DEM应有重叠区域，且接边后不能出现裂隙象；②重叠区域的高程值保持一致；③1:50,000比尺DEM格网尺寸不低于25米，高程数据取位1米。

利用PCI、GeoImagine、ERDAS、ENVI专业遥软件，以GPS实测控制点作为平面控制，以1:50,000比例尺DEM作为高程控制，利用卫星的星历参数，立起纠正模型，对全色影像和多波谱影像分别正射正，并在此基础上融合全色影像和多波谱影像，生成原始空间分辨率模拟自然真彩色的数字正射影像，然再对正射影像进行镶嵌和色彩匹配，使得影像纹理晰、色调均匀、反差适中，最后生成DOM。这也是DOM制作的首选方法，数字正射影像（DOM）生产流程如2所示。

正射纠正中需要注意的几个问题：

（1）正射纠正模型选取。常用正射纠正模型有物模型、有理函数数学模型及几何多项式模型。一般言，图像处理中采用最多的是物理模型，这是根据卫星历参数建立起来的严密模型，是正射纠正的首选型，适合于能提供严格卫星星历参数并有DEM的影数据。物理模型可以独立对每景遥感影像进行控制，立纠正模型或通过相邻景间的连接点进行多景区域制，为每景影像建立区域性纠正模型。

（2）控制点选取。控制点应在影像放大2～倍的件下选取，均匀分布控制点的个数根据纠正模型、地形情况、侧视角等条件确定。

（3）采样间隔。正射纠正影像采样间隔应与全色影像的原始分辨率一致，全色或融合数据的光谱特征应与未正射纠正前保持一致。

全色与多光谱影像融合中需要注意的几个问题：

（1）融合数据要求。融合中多光谱影像的分辨率要求不低于全色影像分辨率的4倍。但至于是否同步获取、同一时相、同一卫星等不做严格要求，在有条件的情况下，尽量用同步获取的同一时相数据。

（2）融合质量要求。影像数据要求纹理清晰、光谱信息畸变小、色调均匀、反差适中、色彩接近自然真彩色的效果，能明显区分主要土地利用类型。（3）融合方法。影像融合以景为处理单元，具体方法可根据影像的质量、灰度区间、光谱范围、地物特征、地形情况等因素，进行综合判断和选择。可采用的方法主要有HIS变换法、主分量变换法、小波变换法、PAN-SHA RP法等。

（4）融合前影像处理。对全色影像，可使用各种滤波、边缘增强算子和灰度线性拉伸等方法，以提高影像的亮度，增强地物之间的反差，突出纹理细节，同时要尽量避免产生噪声；对多光谱影像，可采用线性拉伸、波段组合和调整亮度（对比度、色彩平衡、色度、饱和度）等方法，进行色彩增强处理，拉大不同地类之间的色彩反差，突出其多光谱彩色信息。

（5）融合后影像处理。融合后，由于影像亮度偏低、灰阶较窄，可采用线性拉伸和调整亮度（对比度、色彩平衡、色度、饱和度）等方法进行色调调整，尽量保留融合数据的光谱信息和空间信息。全色和多光谱影像数据融合效果如图3所示。

在制作完成DOM后，最重要的工作就是提取新增建设用地变化图斑，对两个时相的DOM，利用图像差值和光谱特征变异等计算机自动化处理方法突出发生变化的部分，指导人机交互提取各类建设用地变化图斑，以达到互相检核和减少信息漏判、误判等情况。新增建设用地变化图斑提取流程如图4所示。

3．土地例行督察的遥感影像数据成果形式

对于一般的DOM产品而言，只需要按照标准分幅进行整饰和建库，但土地例行督察＿［作一般是针对某个特定的行政区域开展工作，因此其数据形式有特殊的要求。

（1）DOM影像文件。要求完全覆盖被督察区域，叠加新增建设用地图斑，并按乡镇行政区划分别制作影像文件，存储为Geo Tiff格式。

（2）DOM整饰文件。要求包括图廓整饰、注记、乡级以上行政境界，存储为Photoshop的psd格式。

（3）DOM元文件。用于记录D()M制作的相关信息，如数据源、数据质量、数据结构、定位参考系、产品归属等方面的信息，存储为txt文本格式。

（4）矢量文件。对提取的新增建设用地图斑，利用ArcGIS或MapGIS的专业GIS软件建立起与变化图斑相关的字段属性（图斑编号、面积、周长、前期地类、后期地类、所在乡镇、前期影像、后期影像、所在图幅、中心点坐标、备注等），以方便数据统计和后续数据建库。

三、GIS数据收集与分析

1．土地例行督察专题数据收集

根据土地例行督察L作的需要，一般会提前1个月左右完成对被督察区域的遥感监测变化图斑提取工作，这是全部数据资料的基础，也是开展土地例行督察工作的基本资料，但为了更加有效地利用这此数据成果，确保督察工作更有针对性，还需辅以被督察区域的相关专题数据。具体数据包括：

（1）土地利用现状数据。要求被督察区域参照《土地利JIJ数据库标准》（TD/T 1016—2007）提供历年土地利用变更调查数据。

（2）土地利用总体规划数据。要求被督察区域参照性《县（市）级土地利用规划数据库标准》（金土工程试行）提供县、乡（镇）两级土地利用总体规划数据，以及规划调整方案、文档和规划调整前后的数据。

（3）基本农田数据。要求包括省级下达的基本农田保有量、耕地保有量、建设用地指标等数据。

（4）勘测定界数据要求被督察区域提供与变化图斑涉及宗地相对应的审批资料和勘测定界数据，以及地方国土资源行政主管部门对变化图斑的自查自纠台账和相关资料。

（5）工业园区四至范围数据。

（6）耕地补充、基本农田补划和土地整理复垦开发等数据。

在收集到上述数据资料后，首先要做的工作就是数据顶处理，主要包括：数字化各种数据的纸质图件，统一各种数据的空间参考基准，录入种数据的相关属性信息等。

2.地例行督察中的GIS空间分析

（1）变化图斑和勘测定界数据叠加分析

利用ArcGIS等专业的GIS软件，将处理好的DOM作为底图，并在此基础上叠加新增建设用地变化图斑和与图斑涉及宗地相对应的勘测定界数据，可以已日见的判断新增建设用地变化图斑涉及宗地是否按规定办理了农用地转用与土地征收审批手续，是否存未批先用、少批多占、批甲占乙等违法违规用地行乡变化图斑和勘测定界数据叠加效果如图5所示。

从图5中可以看到44、45、51、55、56号等新增设用地变化图斑所涉及的宗地没有按规定办理相应征转审批手续，初步可以确定其涉嫌未批先用。因此，在土地例行督察工作中，应对上述图斑进行重点核查在实际工作中，通过对相关卷宗资料仔细审查，结合外业现场的实地核查，确认44、45、51号图斑均属违法违规用地，而55、56号图斑经补充提供相关材料后认其符合相关法律规定。

（5）变化图斑和土地利用总体规划数据叠加分扫

在土地例行督察工作中，审核被督察区域土地用总体规划的执行情况，是一项重要的工作内容。利ArcGIS等专业的（;IS软件，将被督察区域的土地利总体规划图作为数据底图，并在此基础上叠加新增设用地变化图斑，可以清楚地判断新增建设用地变图斑涉及宗地是否符合土地利用总体规划。同时可检验被督察省级人民政府农用地转用和土地征收审事项是否符合土地利用总体规划，进而研判该土地批的合法合规性，全面了解其建设用地审批的真实健合法性，评估其依法履职状况。变化图斑和土地利用体规划数据叠加效果如图6所示。

（6）变化图斑和土地利用现状数据叠加分析

在土地例行督察工作中，审核被督察区域政府地保护目标责任制的落实情况，是一项重要的E作容。特别是针对新颁布的巧号令中涉及的违法占用地面积占新增建设用地占用耕地总面积的比例计算题，是一项极其重要又非常费时的工作在实际工中，可以利用ArcGIS等专业GIS软件，将被督察区域的土地利用现状数据作为底图，并在此基础上叠加新增建设用地变化图斑，通过以5的空间分析功能，可以准确、高效地统计每个新增建设用地变化图斑占用地类的情况，首先可以研判被督查区域省级人民政府建设用地审批的地类与现实地类的真实性，掌握其是否依法批地的状况；其次是可以了解被督察地区的违法违规用地占用耕地的具体数值，为依法按监察部巧号令对其政府问责提供依据。

具体而言：首先是对RS处理后得到的新增建设用地变化图斑与被督察区域的土地利用现状数据进行数据处理，其重点就是配准空间参考基准和规范土地利用现状数据的属性（参照《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2007）进行），这些工作都可以通过ArcGIS等专业GIS软件完成；然后是根据新增建设用地变化图斑和土地利用现状数据的拓扑关系，进行空间分析运算，从中可以得到每个变化图斑范围内共涉及占用哪几种不同的地类（根据土地利用现状数据的属性信息来判断，如01代表耕地、02代表园地等），并可以计算出占用每种地类的具体面积；最后根据《土地利用现状分类》与《中华人民共和国土地管理法》“三大类”对照表，按地类代码对应地将其归为农用地（耕地）、建设用地和未利用地等几大类，并分别统计汇总出各类面积即可。

变化图斑和土地利用现状数据叠加效果如图7所示。变化图斑占用地类汇总结果如表1所示。

此外，还可以将耕地补充、基本农田补划、土地整理复垦和开发（工业园）区四至范围等数据进行叠加分析，审核被督察区域耕地补充和基本农田补划的落实情况，以及是否存在违规扩区等情况。

四、分析和小结

通过前面的论述我们可以看到，当前可选择的遥感影像数据源还是很多，而且今后还将不断有新的卫星遥感影像面世，在实际工作中我们应根据具体工作需要有针对性地进行选择。对于高分辨率遥感影像的数据处理，在大多数情况下都能参照前面论述的方法进行，对于一些新发射的卫星或者一些不太常用的卫星影像数据，其基本的处理流程和技术方一法都是相同的，只是在具体处理时需要对一些参数进行特别设置。利用GIS空间分析的确可以大大提高督察工作效率，但前期的土地例行督察专题数据收集工作至关重要。

综上所述，RS和GIS技术给土地督察工作提供了很好的科学平台和技术手段，深入研究和应用这些技术对我们今后的土地督察工作十分必要这里，笔者简要介绍了RS和GIS技术在土地例行督察实践中的用情况，以求能抛砖引玉，与广大同仁相互交流、相学习、共同提高。

参考文献

[1]梅安新等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.[2]乌伦，刘瑜，张品等.地理信息系统—原理、方法和应用[M].北京：科学出版社，2002.[3]高分辨率卫星遥感影像应用解决方案.http://www.gisforum.net/bbs/ [4] 徐丽萍.SPOT—5 卫星系统性能概述.航返回与遥感.2002

2.浅析GIS技术在贵州石漠化研究中的应用前景 篇二

地理信息系统 (Geographic Information System, 简称GIS) 作为获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科, 近年来得到了广泛关注和迅猛发展。

从技术和应用的角度看, GIS是解决空间问题的工具、方法和技术:从功能的角度来说, GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能;从系统学的角度考虑, GIS具有一定结构和功能, 是一个完整的系统:从学科的角度讲, GIS是集计算机科学、地理地质学、测绘科学、环境科学、空间科学、信息科学和管理科学等为一体的多学科结合的新装边缘科学[1]。

GIS应用系统建设由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境;数据是GIS的重要内容;方法为GIS建设提供解决方案;人员是系统建设中的关键和能动性因素, 直接影响和协调其它几个组成部分[2]。

地理信息系统的功能一般由5部分组成, 即数据的采集与编辑、数据处理、数据的存储与组织、空间查询与分析及产品的制作与显示。它们之间的关系如图1所示。

(1) 数据采集与编辑:主要用于获取数据, 保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等。用于地理信息系统数据采集的方法与技术很多, 如手扶跟踪数字化仪。目前, 自动化扫描输入与遥感数据集成最为人们关注。

(2) 数据存储与管理:如何将空间数据与属性数据融合为一体是建立地理信息系统数据库的关键步骤。数据库管理功能, 除了与属性数据有关的DBMS功能之外, 对空间数据的管理技术还包括:空间数据库的定义、数据访问和提取、数据更新和维护等。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

(3) 数据处理与变换:由于地理信息系统涉及的数据类型多种多样, 同一类型的数据的质量也可能有很大的差异。为了保证系统数据的规范和统一, 必须对数据进行相应的处理与变换。主要包括数据格式化、转换、概括。

(4) 空间查询与分析:空间查询是地理信息系统以及许多其他自动化地理数据处理系统应具备的最基本的分析功能;而空间分析是地理信息系统的核心功能, 也是地理信息系统与其他计算机系统的根本区别, 模型分析是在地理信息系统支持下, 分析和解决现实世界中与空间相关的问题, 它是地理信息系统应用深化的重要标志。

(5) 数据显示与输出:GIS为用户提供了许多用于地理数据表现的工具, 其形式既可以是计算机屏幕显示, 也可以是诸如报告、表格、地图等拷贝图件。图形输出GIS产品的主要表现形式, 包括各种类型的符号图、点值图、等值线图、立体图等[3]。

GIS研究逐步与国民经济建设和社会生活需求相结合, 并取得了重要进展, 获得了很多实际效益。主要表现在: (1) 制定了国家地理信息系统规范, 以解决信息共享和系统兼容问题, 为全国地理信息系统的建立做准备。 (2) 在城市规划、环境保护、国土整治、与管理规划、灾害预测和防治、城市公用设旌的规划与管理等众多领域, GIS得到了广泛的应用和发展。据抽样调查, 我国25个省市、19个行业中不同程度地使用了GIS。 (3) 在引进国外GIS系统软件的基础上扩充和研制了一批拥有知识产权的软件, 如MapGIS、Geo Star等。 (4) 开始出版有关地理信息系统理论、技术和应用等方面的书籍, 并积极开展国际合作[4]。

2 传统城市排水管网

随着国民经济的快速发展, 我国城市建设步伐不断加快, 城市排水管网的规划及管理工作也日趋复杂。传统的城市排水管网规划及管理模式因其自身的局限, 已经远远跟不上时代的节奏, 无法满足城市发展的要求, 这主要是[5]:

(l) 现代城市排水管网已经构成了规模巨大而复杂的管线网络系统, 每个城市都积累了大批排水管网设计、施工、竣工的图件和表册资料。长期以来, 各城市的排水规划管理部门都沿用人工方式来管理这些资料。事实上, 这种人工方式具有十分明显的局限性, 主要体现在:处理规模庞大而复杂的管线系统需要占用大量的时间、人力、物力、财力;传统的靠人工记忆管理和人工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!统计、分析、制图的管理方式效率低下, 很难适应快速发展的数据库的要求, 造成大量浪费并阻碍了维护效率和服务水平的进一步提高。

(2) 传统的城市排水管网规划往往具有局部性、短期性和静态性, 忽视了规划实施过程的动态性以及规划对城市排水系统实施过程的长期影响, 管理上也具有片面性、粗糙性和滞后性, 随着形势的发展, 这种人工管理模式已经很难满足实际需要。

综述上面特点, 排水管网仍处在发展阶段中, 而本设计研究方向本着如下的思想:为提高对城市排水管网系统在规划、建设、改造和管理过程中的动态控制, 保证排水系统的规划实施在技术、效益上始终处于经济和环境优化状态;为便于工程报建审批部门随时了解、掌握全市排水系统规划和实施过程的信息, 对排水规划的调整及时做出正确决策, 保证规划的连续性、整体性, 在城市规划主管部门和工程报建审批部门, 有必要开辟新的途径来提高排水规划及管理的水平, 提高排水规划及管理的工作质量和效率。

3 GIS在城市排水管理系统中的应用与发展趋势

目前, 我国很多城市为了解决传统意义上管理城市排水管网的缺陷, 纷纷建立排水地理信息系统, 系统融计算机图形和数据库于一体, 储存和处理空间信息的高新技术, 它把地理位置和相关属性有机结合起来, 根据实际需要准确真实、图文并茂地输出给用户。满足市政部门对排水系统的运行管理、设计和信息查询的需要, 借助其独有的空间分析功能和可视化表达, 进行各种辅助决策分析。从而历来GIS在排水管网中的应用大致可分为以下三个方面[5]:

(1) 城市排水管网GIS管理与设计:排水管网的隐藏性、埋设位置的集中性决定了系统数据必须完整、准确, 具有现势性, 这要求排水管网系统是一个动态可维护的系统。利用GIS技术, 建立城市工业及生活小区污水排放的污染源空间和属性数据库, 通过将水质模型与各种规划模型扩展到GIS分析模块后, 可建立实用的决策支持系统;另外, 利用GIS技术和排水系统模型程序包, 在设施管理中自动成图的联合使用下, 可以更好地进行排水管网系统的优化分析。

(2) 管网应急预警系统分析:城市排水管网的功能会因各种类型故障而破坏, 如何快速、准确地找出事故点的位置, 及时调度阀门, 使维修时间最短、造成的影响最小、关闭的阀门最少, 成为保证排水管网可靠性的关键所在。传统的处理方案会因图纸量非常大, 难以及时地提供管网的结构信息, 但是应用GIS排水管网应急预警系统, 可以根据用户反映的街区名称, 在管网地图和属性数据库中查找相关图档, 准确地确定管道的管段编号、管径、管材、埋深等数据, 将这些数据打印出来交给施工人员, 能够迅速准确地进行维修。

(3) 水质污染状况和趋势分析:在区域水体质量评价工作中, 应用GIS空间分析功能, 如通过叠加分析可以提取区域内水体分布图、水体污染程度图;通过缓冲区分析, 可对图上要素做出包含或临近分析, 如显示水体污染源影响范围大小, 这些都可为环保局决策人员及时提供信息。

未来的GIS技术发展将使其在排水中应用更加广泛。主要有以下几个方面: (1) 将神经网络、模糊控制理论和专家系统与GIS集成, 建立专家地理信息系统, 这对于降低一些系统额外开支具有重要作用, 同时也将极大提高系统性能; (2) 将GIS扩展至多维分析, 可能对于某些特定应用有帮助, 但需要更复杂的计算和更大的数据存储量; (3) 3S (RS、GIS、GPS) 的集成将进一步完善并建成具有公共参照系的共享地理数据库; (4) 随着多媒体技术本身的发展, 多媒体功能将在GIS系统中体现; (5) 随着网络技术的发展和信息高速公路的建成, 基于分布式计算环境的GIS将应运而生。总之, 随着计算机技术与通讯技术的完善, 在排水中的应用将广泛地集成GIS技术、全球定位系统 (GPS) 技术、多媒体技术、CAD技术与人工智能 (AI) 技术[6]。

4 GIS在本设计中的应用

针对传统的城市排水管网规划及管理模式, 以及GIS在排水管网中已有的应用现状, 再结合我国建设部提出在“十五”规划中建立数字城市的宏大工程, 提出数字管线的实施规划[7]。我们采用GIS技术来开发基于GIS排水管网动态规划辅助决策支持系统。

系统开发的主要目标是以GIS系统为平台建立排水管网信息管理系统、排水动态规划及管网优化系统和排水系统水力模型相结合的一体化排水管网信息动态管理和规划平台。

排水管网动态规划系统的开发模式选择以GIS平台软件为基础进行二次开发, 以平台软件提供的二次开发语言或组件接口进行系统功能的开发和实现, 优点是GIS平台功能强大, 很多图形处理功能平台软件已经具备, 因此系统开发工作量少, 开发周期短, 系统调试和运行简单并且相对稳定;缺点是系统开发受平台软件和二次开发语言的限制较多。

我们不仅希望充分发挥GIS在信息管理方面的优势, 也希望该系统兼具辅助规划和设计功能。在城市建设过程中, 需要在已有排水管网基础上增加管段, 还需要对已有管段进行局部变动。对于管线的改动, 需要GIS能自动进行水力较核和技术经济比较, 对是否允许变化给出判断结论。同时还希望设计人员能够在GIS环境下, 十分方便的调用相关的地形、道路及管网等空间信息, 实现新建或改造管网优化布置以及水力优化计算。

所以根据总体功能目标, 确定系统主要包括四大功能模块:数据管理模块、地图管理模块、管网管理模块、规划设计模块、管网模型模拟模块。每个模块又由数个子模块组成, 如图2所示。

(1) 数据管理模块:空间数据转入, 可以完成空间数据文件的转换和导入功能;属性数据转入, 可以完成数据库 (DBF、MDB等) 的导入功能;外挂数据库, 利用连接外部数据库, 通过关键字段实现GIS数据库与外部数据库的关联, 使外部数据库可以像GIS数据库一样进行图文互查;报表生成可以根据用户要求生成各种数据的统计报表。

(2) 地图管理模块:地图图库管理, 存储各种相关的地形图、管网图等图形文件, 建立不同区域地图图块的拼接关系以及地图整体与局部间的有机联系, 设置图层显示比例等;地图基本操作, 有新建地图、打开地图、保存当前地图、当前地图另存、设置选择状态、放大、缩小、自由缩放、漫游、全幅显示、刷新地图;专题地图生成, 可以按照不同要求生成用户所需的各种专题图, 如路网图、特定管线图和综合管线图等。

(3) 管网管理模块:管网编辑, 如添加、修改、删除节点、管道、泵站, 管网属性信息修改等;管网信息查询, 基本信息动态显示, 通过图元选择操作查询详细属性信息;纵横断面显示, 如自动生成指定管线纵断面图和指定剖面的横断面图, 同时显示节点及管段的相关基本属性;管网条件检索, 对满足一定条件的管线或检查井进行检索, 检索条件可以对管线的数据库或记录库中的任意字段进行设定, 可以将检索结果在图形中突出显示。

(4) 规划设计模块:信息输入, 如对检查井、管道、出水口、泵站图形和属性输入以及其他必要设计参数输入;水力校核, 对于管线的改动, 需要GIS能自动进行水力较核和技术经济比较, 对是否允许变化给出判断结论;水力优化计算, 依据给定的管网布局和有关参数, 自动计算节点和管段的设计流量, 自动完成指定管段的水力优化计算;成果输出, 根据水力优化计算结果, 输出管段的设计流量及管径、坡度、埋深等各项优化参数。

5 结语

GIS在排水管网中的研究在国内尚处于初步阶段, 应用前景非常广阔。目前, 在我国北京、广州、中山、厦门等40多个城市先后进行了地下管线普查[5], 许多城市陆续开发建立起了城市排水管网信息系统, 并在实际运行中体现了明显的优越性, 为城市建设带来了巨大的经济效益和社会效益。

基于GIS排水管网动态规划辅助决策系统建成后将是以先进的GIS技术、数据库技术、排水系统水力模型为基础, 将环境信息和空间信息有机关联, 利用技术对环境要素进行综合分析, 通过强大的信息处理功能, 使得所有查询及分析结果以地图、文本及图表的方式可视化、直观、生动地显示出来, 是一个集易用性、交互性、可扩充性、智能化等优点于一身的排水管网信息动态管理和规划的辅助决策系统。

摘要：本文阐述了GIS概念、组成、功能以及在城市排水管网领域中的应用和发展趋势。结合传统城市排水管网的管理特点和众多城市应用GIS技术开发的城市排水管网系统所具有的相似性, 本设计提出以GIS为平台, 建立信息管理、排水动态规划、管网优化和水力模型相结合的一体化动态管理和辅助决策系统, 以便为市政管理者决策时提供依据。

关键词：地理信息系统 (GIS) ,排水管网,信息管理系统

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3.浅析GIS技术在贵州石漠化研究中的应用前景 篇三

关键词：数字地图制图；GIS；分析

地理信息系统也就是GIS，它是一种基于先进的科技计算机技术的特定的准确的空间信息系统，它可以准确的及时的对于地理空间中的对象进行数据的收集、存儲、处理、分析、传输，同时也包括了一系列的位置定位、图形数据处理、遥感图像采集等活动，它们都是GIS技术的重要组成部分。伴随着计算机技术的不断进步和发展，地图学以及地图制图方式方法也发生了重大的变革，计算机技术的引入大大提高了地图制图的精度和准确度。

一、GIS数字地图制图技术

1.GIS数字地图与纸质地图对比。首先是纸质地图的静态性。所以纸质地图不能及时记录人类在生产生活中所需的相关信息。纸质地图在绘制与制作过程中其精确性得不到保证。地理数据在多大程度上的精准对于很多人类的生产活动来说至关重要，地图的精准性能真实反应地球地理环境，从而满足人们生产生活的需要。而GIS数字地图相较于纸质地图在准确性、立体性、动态性等方面就显现了巨大的优越性。GIS数字地图把纸质地图的二维、静态地图表现形式发展成立体、动态的三维表现形式，从而建立起地表的三维景观，准确地反应了变化中的环境因素和球体特征。

2.GIS数字地图图形输出。尽管GIS数字地图的制图技术经过不断革新后其可视化优势愈加明显，但仍无法摆脱凭借比例尺进行图形的输出这一模式。通过数字化软件功能实现的自动化制图模式为GIS数字地图的制作带来了方便，同时也规范了图形输出和保证了质量。此外，GIS数字地图还改变了以文字注记的形式来进行图形输出，这样的输出模式解决了文字与数据无法进行同步更新的问题，通过建立数据库来实现绘图的自动化。GIS数字地图虽是基于纸质地图发展而来，但其在色彩选择与应用、符号处理等多处有较大进步，改变了纸质地图色调单一柔和的特点，以橙色、绿色等大量鲜艳高对比度的色彩来标识地球表面的各事物特征。这种改变让画面具有立体的层次感，各不同事物间的对比差别大从而清晰化。伴随GIS数字地图绘制上的技术不断更新与发展，其图形输出将呈现更多优势。

3.GIS数字地图质量及数据结构。伴随GIS数字地图的广泛使用和技术革新的不断推进，在制图过程中除了关注图形输出和图形可视化以外，GIS数字地图的质量及数据结构也应该被重点把握。因为质量与数据结构关乎可视化达到的效果和图形输出情况是否美观、实用、规范合理。只有确保数据结构的合理性，才能提高GIS数字地图的可视化水平。如果仅仅追求图形绘制后的效果和美观性，也是会降低数据质量的。而若是缺乏数据自身的属性内容，则就无法正确如实地反映地表各地物情况。目前只依靠一些基础的数据结构是无法客观真实地反映地表地物基本特征情况，也不无法跟上GIS数字地图绘制的要求。像缺乏空间属性就会对GIS数字地图的完整表达和综合实用性造成影响。因此，GIS数字地图在绘制过程中应注重其质量的保障和数据结构的完整合理性。

二、GIS地图制图中的任务

（1）图面设计：每个地图制图绘制之前都要做好图面设计工作，对地图的界面的各要素要进行合理的布置和安排。（2）数据选取：根据地图的相关绘制要求和准确度、精准度，要从特定的空间数据库中选取相应的数据，然后再进行下一步的数据采集和加工工作。（3）制图数据加工：按照既定流程，数据选取之后就应该进行制图数据的加工，数据的加工主要包括对于数据的相关转换、范围裁减等。（4）制图综合：数据加工完之后要对已经处理过的数据、信息进行整理和概况，并对他们进行适当的化简和取舍，争取结果最优化。（5）地图制作：地图制作时GIS在地图制图中的关键流程之一，它需要根据先前的数据加工处理的结果，对制图的设计和信息进行合理应用和设计。（6）符号设置：地图的综合要素比较多，因此还要重视地图要素符号制作与设置工作；（7）图面整饰：按绘制要求进行图面艺术处理。（8）输出文件生成和输出。

三、数字地图制图与GIS的关系

计算机地图制图技术的进步与发展对于GIS的产生和发展起到了不可替代的作用。而当前的GIS已经逐渐发展成为了一种为现代化生活和建设的一种重要的、先进的技术手段，它的出现的发展必将更好的促进我国的地图制图行业的变革与进步，GIS应用发展于数字地图制图已经是大势所趋。而在一定程度上，GIS系统又与计算机地图制图有着一些显著的区别，比如在对地图的实体和可视化上，计算机地图制图比较重视对于可视化材料的显示的处理和地形、地物和各种专题要素在图上的表示，主要通过数字形式对数据进行收集和存储，更好的便于管理，最后也将通过绘图仪进行地图的输出，而这种地图的输出通常只有图形数据而不太注重实体以及非图形属性，可是这些图形属性却在最后的地理数据处理中都有着重要的作用，所以如果从这个角度讲的话，GIS既注重对于实体的研究也注重图形的属性和显示方法，其次它还强调信息数据的深层次分析、处理和管理。但是无论是数字地图制图还是GIS都是以空间地理信息的存取、处理、分析与表达为研究对象的，它们都是地图学随着信息技术发展的产物。

结语：单纯依靠纸质地图来描述地表基本特征是远远不能真实合理地反映地表基本属性和区别不同地物的。因此研究GIS数字地图的制图技术是有巨大的现实意义，通过技术的开发和革新不断推进GIS数字地图绘制的准确性和完整性，这为生产生活带来巨大便利。

4.浅析GIS技术在贵州石漠化研究中的应用前景 篇四

一、GIS技术在交通规划中主要应用

(一) 目前主要应用。

GIS在交通领域的应用, 是通过建立各种基于GIS的交通规划支持系统, 通过多种分析、评价模型, 为交通规划提供决策依据。目前, GIS技术在交通规划工作中常见的应用在于交通设施数据的存贮、管理、查询以及简单的分析。这些系统将地理图形信息与其相应的附属用户信息结合在一起, 用于对交通基础设施、公交线路、停车场站等信息进行管理。交通规划中的空间分析是早期GIS应用的一个薄弱环节, 这主要是由于传统的GIS只能提供有限的空间分析功能并且缺乏解决实际交通规划问题的专业模块。近几年随着GIS技术的进步, 其空间分析核心功能的扩展, 使其在交通规划中交通发生预测、道路选线设计、交通影响评价等方面的应用日益完善。

1.交通发生预测。

交通发生预测是通过对出行个体、交通区域或整个道路网络的出行特征和频率建立关系而获得。目前主要是在TRANSCAD环境下进行交通发生量与吸引量的建模和预测。较多用于基于GIS的公交站点配置。

2.道路选线设计。

GIS在道路选线设计这类多目标空间决策问题的应用上, GIS可以从各个角度很好的协调道路设计横、纵的关系, 使道路设计直接与规划统筹发展;可以较容易地修订原设计中的不当之处, 同时避免了每次设计都查找大量书面资料。其应用途径主要是先通过选线方案可行性现状研究, 在此基础上, 研究该决策支持系统与现行道路路线CAD系统, 以及同样基于GIS的公路等数据库管理系统的数据共享和系统集成问题。目前在公路选线、铁路和轻轨选线应用较多。如福建省公路系统, 利用GIS技术建设公路信息数据库, 开展公路规划设计。

3.交通影响评价。

交通影响评价是建立一个基于GIS的交通影响分析支持系统, 将地理信息系统和交通影响评价方法紧密结合, 以道路为载体, 整合交通发生量、吸引量、道路高峰小时车流量和道路服务水平等交通分析基础数据系统。目前在规划方案评价选择、大型项目选址 (商业项目居多) 中实际应用较多。对交通项目评价主要是在对各种交通基础设施规划和实施后的评价, 如交通噪音环境分析和公路建设生态环境影响环境评价。

(二) 近年出现的新应用。

GIS、GPS、RS (3S) 均属地理信息技术范畴, 应用上往往融为一体, 是智能交通发展的核心技术, 基于GIS的智能交通系统的研发和GIS本身技术的发展, 使GIS在交通规划方面出现了一些新的应用, 一是在交通规划的基础数据调查方面。传统的调查方法, 由于受到面广、人力和财力消耗较大的制约, 工作效率较低, 数据输入和转换困难。随着WebGIS的技术进步, 近年在居民出行调查、居民意愿问询调查、货物源流调查应用较多。利用WebGIS技术和Internet, 可将调查对象的反馈数据直接与空间位置和属性数据相互交换, 使交通调查、数据输入、分析统计等工作一体化, 大大提高了工作效率。此外, 基于GIS的交通规划方案的虚拟实验是GIS又一新应用, 如基于GIS与Multi-Agent的行走模拟系统开发, 采用计算机技术对人的空间移动行为进行模拟, 方便地掌握某一时刻或某一时段某一区域的人流量、个体行走距离与行走轨迹、个体在某一区域的速度等基本数据。

二、应用研究热点与问题

(一) 研究热点。

目前GIS空间分析模块的应用和扩展在交通规划中的应用和实现, 多源数据集成、解决多格式数据源集成是近年来各交通规划支持系统开发的重要课题。以GIS-T为核心, 将3S集成技术 (GPS卫星定位系统、GIS地理信息系统和RS遥感系统) 运用到交通领域, 成为当前智能交通系统建设中不可或缺的核心子系统之一, 基于GIS-T系统开发各种交通规划支持。

(二) 技术方法。

GIS在交通规划设计中的研究应用, 主要是以基于GIS开发的各种交通规划支持系统为基础, 是交通规划的一个工具。在对交通规划理论基础和关键技术系统分析的基础上, 将地理信息系统技术、交通理论和各种技术分析手段, 紧密结合, 着重利用其空间分析功能, 通过理论分析, 模型建立与影响因子选定、数据库开发、应用程序设计等步骤, 建立一个基于GIS的问题决策支持系统, 在系统功能上达到能为道路规划可行性研究规划方案选定提供有效的决策支持。

(三) 基于GIS的交通信息系统开发。

目前基于GIS的交通信息系统开发主要有: (1) 基于GIS的交通设施管理信息系统, 典型的有澳门地面交通地理信息系统、福建省公路信息管理系统。 (2) 基于GIS的路网评价系统。 (3) 基于GIS的交通规划系统。TransCAD软件是目前世界上惟一包含地理信息系统 (GIS) 和交通运输规划的模型 (UTMS) , 具有强大的空间分析功能 (GIS-T) 和开发工具 (GISDK) , 目前在国内逐渐得到重视, 并在某些城市的交通战略规划和交通总体规划中得到应用。 (4) 智能交通系统, 典型的有北京市交通管理地理信息系统、深圳市智能公共交通系统等。

(四) 应用研究中存在问题。

目前对于基于GIS的交通规划系统, 主要集中在GIS对数据的管理、分析及分析结果的表达。从目前的研究与现状来看, 由于城市交通复杂性以及GIS技术本身所存在的不足, 目前还存在不少技术瓶颈。GIS系统自身的限制如不宜掌握提供的专业模块有限、数据问题组织应用问题等;在交通基础数据库方面, 虽然目前可以通过GPS来收集数据, 但是大量的交通数据库仍需人工收集、建立和维护, 且投资大;在数据协同方面, 交通数据一般都是由多个机构提供并维护, 数据类型、数据标准难以统一。在一些交通模型中是根据所能获得的数据决定而非根据解决实际问题的需要来定, 一些参数被删。已开发的一些基于GIS的交通规划支持系统, 缺乏友好的用户界面, 普通人不易掌握, 某些功能的社会应用程度不是很高, 不能够满足大众化的社会需求。GIS技术在交通规划中的实际应用还较为有限。

三、GIS技术在交通规划中的应用展望

随着GIS技术的发展, 将加快交通信息化和智能交通的发展, GIS在交通规划中的应用将更为宽广。随着WebGIS技术的发展, 一些新的服务将被提供, 如借助GIS的查询/检索等功能, 为居民出行提供了极为方便的条件。从长远来看, 交通地理信息系统将以空间地理数据和交通设施属性数据、交通参数等数据为支撑, 以GIS软件、交通模型软件为平台, 实现道路工程设计、道路表面及断面二维或三维显示、交通事故分析、宏观交通模型分析、局部微观模型分析以及局部交通流仿真模拟等功能, 并以此为基础结合三维城市景观, 实现城市交通状况模拟以及发展预测, 为道路设计、交通规划提供决策支持。

四、结语

GIS在交通规划中的成功应用仍需规划师, 交通、GIS专业人才, 政府等各方面大力协作, 提供更多适用的规范化的专业应用模块, 尽快解决困扰交通GIS应用的组织问题、数据共享等问题, 使GIS工具更好的为交通规划服务。

摘要：通过对近几年来G IS技术在交通规划中实际应用和国内外相关文献研究, 分析G IS目前在交通规划中的主要应用途径、技术路线、研究热点、存在问题, 并展望其未来发展趋势。

关键词：GIS,GIS-T,交通规划

参考文献

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