地理信息系統項目設計規范

❶ GIS軟體開發工程師的職業要求

教育培訓：
地理信息系統、計算機應用或軟體相關專業，。
工作經驗：回
精通GIS開發答；了解GISGPSRS相關知識，熟悉地理信息數據製作內外業全過程工作；熟悉ArcGIS、Mapinfo或者國內常用的GIS平台；熟悉至少一種資料庫的開發和設計；具有良好的學習能力，具有強烈的工作責任心、有良好的溝通能力和團隊合作精神。

❷ 地理信息系統工程的特性

(1) 分析現行運行過程，獲取現行系統流程圖系統分析員在對用戶現行工作流程深入調查的基礎上，要對現行系統進行深入細致的分析和研究，明確現行系統的目標、規模、界限、主要功能、組織機構、業務流程、數據流程、數據存儲、對外聯系、日常事物處理與主要存在問題，獲取對現行系統的充分認識與理解。按照現行系統的職能劃分和業務范圍，概括抽象出現行系統的業務框圖或業務流程圖，通過各業務職能的相互關系和可實現程度，初步界定出GIS建設可實現的業務內容和可改進的職能。例如，對於在空間資料庫基礎上提供空間分析功能的土地管理信息系統，我們可以實現對土地有關的各項指標的查詢、統計以及進行土地資源的單一或多用途評級、評價，但不可能期望通過該級別GIS的建設實現對土地利用的自動規劃。按照現行系統對數據的使用、加工和處理過程，獲得現行系統的數據流程圖，對於以空間數據處理為其對象的部門來說，它的運作需要涉及大量的圖形、表格、文擋資料，數據流程圖是其具體業務過程和作業過程的反映，代表了數據操作的邏輯模型。(2) 進行數據分析，獲取數據字典對數據流程圖中出現的所有空間數據、屬性數據進行描述與定義，形成數據字典，列出有關數據流條目、文件條目、數據項條目、加工條目的名稱、組成、組織方式、去值范圍、數據類型、存儲形式、存儲長度等。數據流條目：組成、流量、來源、去向；文件條目：文件名、組成、存儲方式、存取頻率；數據項條目：數據項名、類型、長度、取值范圍；處理條目：處理名、輸入數據、輸出數據、處理邏輯。(3) 導出現行系統的邏輯模型在理解現行系統怎樣做的基礎上，明確其本質是做什麼，對現行系統的具體模型進行抽象，去掉那些具體的、非本質的、在進一步深入分析中造成不必要負擔的東西，獲取反映系統本質的邏輯模型，作為待建GIS邏輯模型的依據。例如，對圖8-1(a)所示非本質的因素進行抽象，可得圖8-1(b)所示的邏輯模型。
(4)進行用戶需求分析與描述
在對現行系統深入分析的基礎上，找出現行系統存在的問題和 弊端，對用戶提出的要求進行綜合抽象和提煉，形成對待建GIS需求的文字描述，包括有功能需求、性能需求、數據管理能力需求、可靠性需求、安全保密需求、用戶介面需求、聯網需求、軟硬體需求、運行環境需求等的文字描述。
(5) 明確待建GIS的目標
對可行性分析中的目標進行進一步深化明確，獲得待建GIS更加明確具體的目標。
(6) 導出待建GIS的邏輯模型
這是系統分析中實質性的一步。將待建系統的邏輯模型與待建
GIS的目標相比較，找出邏輯上的差別，決定出變化的范圍，明確待建GIS做什麼；將變化的部分看作新的處理步驟或模塊，對現有數據流程圖進行調整；由外向內逐層分析，獲得待建GIS的邏輯模型。
(7) 制定設計實施的初步計劃
對工作任務進行分解，確定各子系統（或模塊）開發的先後順
序，分配工作任務，落實到具體的組織和人；對GIS建設的時間進度進行安排；對GIS建設費用進行評估。
系統分析的最後階段由分析員提交用戶需求分析報告，用戶需求分析報告一般應經過用戶主管部門的批准，在經過用戶和開發者雙方認可後，具有合同的作用，是GIS建設中進行開發設計和驗收的依據。 GIS總體設計總體設計的任務主要有：
(1) 系統的目的、目標及屬性的確定
系統的目的是系統建成後應達到的水平標志，或稱系統預期達
到的水平。GIS系統必須提出明確的系統目的，以指導工作的展開。
系統目標是實現目的過程中的努力方向，GIS工程中提出的系統目標因具體問題而變化，比如：
·投資規模（大、中、小）
·建設周期（一年、二年，……）
·數據准備（半年，一年，……）
·數據採集（半年，一年，……）
·舊有設備的利用
·效益預計·系統被接納和使用度（或滿意度）估計
……
系統屬性是指對目標的量度。由於GIS工程建設的多樣性及不易量測的特點，衡量GIS工程的屬性通常採用：
·直接經濟和社會效益
·間接經濟和社會效益
·系統對原有工作模式改進程度
·對使用者的滿意度調查……
在處理實際問題時，常常遇到系統目標不只一個，而是多個，它們共同構成目標集合。對目標集合的處理，往往把目標分解，按子集、分層次畫成樹狀結構，稱其為目標樹，如圖8-2。
圖8-2 目標樹示意圖
構造目標樹的原則是：
1)目標子集按目標的性質進行分類，把同一類目標劃分在一個目標子集內；
2)目標分解，直至可量度為止。
把目標結構畫成樹狀結構的優點是，目標集合的構成與分類比較清晰、直觀；更為重要的是，按目標性質分為子集，便於進行目標間的價值權衡，也就是說，在確定目標的權重系數過程中，能夠明確地表明應該和那些層次、那些部門的決策者對話。
(2) 進行各子系統或模塊的劃分與功能描述
按照GIS各功能的聚散程度和耦合程度、用戶職能部門的劃分、
處理過程的相似形、數據資源的共享程度將GIS劃分為若乾子系統或若干功能模塊，構成系統總體結構圖，並對各系統或模塊的功能進行描述。(3) 模塊或子系統間的介面設計
各子系統或模塊作為整個GIS的一部分，相互間在功能調用、
信息共享、信息傳遞方面都存在著或多或少的聯系，故應對其介面方式、許可權設置進行設計。例如，一個城市規劃與國土信息系統可劃分為基礎信息、規劃信息、土地管理、市政管線、房地產管理、建築設計管理等子系統。相互間都要共享有關基礎數據、規劃數據、市政管線數據、地籍數據，同時存在相互的調用，應對調用方式、數據共享許可權等作出嚴格規定與設計。
(4) 軟硬體配置設計
硬體：包括計算機、存儲設備、數字化儀、繪圖儀、列印機、
其它外部設備。說明其型號、數量、內存等性能指標，畫出硬體設備配置圖。
軟體：說明與硬設備協調的系統軟體、開發平台軟體等。
(5) 網路設計包括對網路的結構、功能兩方面的設計。例如，在城市規劃與
國土信息系統中，基礎信息、規劃管理、土地管理、市政管線、房地產管理、建築設計管理等子系統間存在著數據共享和功能調用關系，由於各自針對不同的部門使用，就要求設計相應的網路結構，實現相互間及其與總系統的聯網，同時，城市規劃與國土信息系統也可能與城市經濟信息系統聯網。
(6) 輸入輸出與數據存儲要求
對新建GIS輸入、輸出的種類、形式要求等，以及對資料庫的
用途、組織方式、數據共享、文件種類作一般說明，詳細內容在詳細設計中考慮。
(7) 開發策略規定
包括經費管理、條件保證、運行管理、計劃實施、實施方案說
明、組織協調等的規定。
(8) 成本與收益分析成本是指開發和（或）運行GIS系統所支付的資金，而收益是
指由於新系統的投入而增加的收入或減少的成本。開發系統是一種投資，這意味著當前需向某一項目支付資金，希望將來某個時候能夠獲得收益。在開發周期的每一個階段都需要投資，而期望的收益來至減少成本或增加收入。如果期望的收入小於成本，那麼這個系統可能不值得繼續做下去。
詳細設計
詳細設計是在總體設計的基礎上進一步深化，主要內容有：(1) 模塊設計詳細設計是對總體設計中已劃分的子系統或各大模塊的進一步深入細化設計。按照內聚度和耦合度、功能完整性、可修改性進一步劃分模塊，形成進一步功能獨立、規模適當的模塊，要求各模塊高內聚低耦合（即塊內緊，塊間松），對各模塊進行設計，畫出各模塊結構組成圖，詳細描述各模塊的內容和功能。(2) 代碼設計GIS數據量大，數據類型多樣，為減少數據冗餘度，方便對數據的分類、統計、檢索和分析處理，提高處理速度，便於管理，節約存儲，需要對有關數據元素或數據結構（如用地分類、公共建設設施性質、管道類型、管道名稱等）進行代碼設計、形成編碼文件，必要時還應建設代碼字典，記載代碼與數據間的對應關系。GIS中所設計的代碼應具有唯一性、標准性和通用性、可擴充性和穩定性、易修改性、易識別和記憶等特點。(3) 資料庫設計常用的關系資料庫並不適合對GIS中大量的空間數據的有效管理。GIS中一般應包含兩個資料庫：空間資料庫和屬性資料庫。一般說來，GIS的開發平台已經提供相應的資料庫管理系統或從現有的系統中選購。資料庫設計要完成資料庫模型設計、數據結構的設計。對於一個大型的GIS，資料庫的設計是一個十分復雜的過程，要求資料庫設計者對資料庫系統和GIS應用系統有相當深入的了解，空間資料庫的設計要對數據分層、要素屬性定義、空間索引或檢索等作明確的設計。(4) 數據獲取方案設計數字化作為GIS數據採集的重要方式，是GIS獲取有關圖形圖件信息的重要手段。數字化方案設計的內容包括：內容選取與分層、數字化中要素關系的處理原則與策略、相應專題內容的數字化方案、數字化作業步驟、數字化質量保證等。(5) 界面設計GIS作為一種可視產品，一個人機界面友好，簡單易學、靈活方便的界面是GIS建設的一個重要內容。GIS數據信息的提供顯示更多地與圖形符號化緊密相聯，要多圖面布局形式、圖面布局內容、色調搭配、菜單形式、菜單布局、對話作業方式說明。(6) 輸入輸出設計在總體設計的基礎上，對輸入輸出的內容、種類、格式、所用設備、介質、精度、承擔者作出明確的規定。(7) 程序模塊設計對模塊設計中的各模塊進行逐個模塊的程序描述，主要包括演算法和程序流程、輸入輸出項、與外部的介面等。(8) 安全性能設計用來避免由於存在的各種危險而造成的事故，確保GIS系統使用安全，運行可靠。按照待建GIS的狀況和用戶對象，進行如下某些內容的設計：對用戶分級，設置相應的操作許可權；對數據分類，設置不同的訪問許可權；口令檢查，建立運行日誌文件，跟蹤系統運行；數據加密；數據轉儲、備分與恢復；計算機病毒的防治。(9) 實施方案設計對工作任務分解，指明每項任務的要求和負責人，對各項工作給出進度要求，作出各項實施費用的估算及總預算。系統設計的主要成果是系統設計說明書，包括總體設計說明書和詳細設計說明書，是GIS系統的物理模型，也是GIS實施的重要依據。 開發與實施是GIS建設付諸實現的實踐階段，實現系統設計階段完成的GIS物理模型的建立，把系統設計方案加以具體實施。在這一過程中，需要投入大量的人力物力，佔用較長的時間，因此必須根據系統設計說明書的要求組織工作，安排計劃，培訓人員，開發和實施的內容及流程見圖8-3。
(1) 程序編制與調試
程序編制與調試的主要任務是將詳細設計產生的每一模塊用某種程序設計語言予以實現，並檢驗程序的正確性。為了保證程序編制與調試及後續工作的順利進行，軟硬體人員首先應進行GIS系統設備的安裝和調試工作。一般情況下，程序的編制與調試在GIS提供的環境下進行，根據具體的問題，分析、編寫詳細的程序流程圖，確定程序規范化措施，最後完成程序的編制、調試、測試。程序編制可以採用結構化程序設計方法，使每一程序都具有較強的可讀性和可修改性。當然也可以採用面向對象的程序設計方法。每一個程序都應有詳細的程序說明書，包括程序流程圖、源程序、調試記錄以及要求的數據輸入格式和產生的輸出形式。
(2) 數據採集與資料庫建立
GIS過程中需要投入大量的人力進行數據的採集、整理和錄入工作。GIS規模大，數據類型復雜多樣，數據的收集與准備是一項既繁瑣，勞動量又巨大的任務，要求資料庫模式確定後就應進行數據的輸入，對數據的輸入應按數字化作業方案的要求嚴格進行，輸入人員應進行相應程度的培訓工作。(3) 人員的技術培訓
GIS的建設需要很多人員參加工作，包括系統開發人員、用戶和領導階層，為了保證GIS的調試和用戶盡快掌握，應提前對有關開發人員、用戶、操作人員進行培訓，掌握GIS的概貌和使用方法。
對於一般人員和領導，也應給予一定的宣傳和教育，使其對新建GIS系統有所了解，關心和支持GIS的實施工作。
(4) 系統測試
系統調試與測試是指對新建GIS系統進行從上到下全面的測試和檢驗，看它是否符合系統需求分析所規定的功能要求，發現系統中的錯誤，保證GIS的可靠性。一般說來，應當由系統分析員提供測試標准，制定測試計劃，確定測試方法，然後和用戶、系統設計員、程序設計員共同對系統進行測試。測試的數據可以是模擬的，也可以是來自用戶的實際業務，經過新建GIS的處理，檢驗輸出的數據是否符合預期的結果，能否滿足用戶的實際需求，對不足之處加以改進，直到滿足用戶要求為止。
測試方法可採用如下流程實施：設計一組測試用例→用各個測試用例的輸入數據實際運行被測程序→檢測實際輸出結果與預期的輸出結果是否一致。這里供測試用的數據具有非常重要的作用，為了測試不同的功能，測試數據應滿足多方面的要求；含有一定的錯誤數據；數據之間的關系應符合程序要求。
GIS的開發與實施階段將產生一系列的系統文擋資料，一般包括用戶手冊、使用手冊、系統測試說明書、程序設計說明書、測試報告等。 (1) 系統的維護GIS的維護主要包括以下四個方面的內容。1) 糾錯糾錯性維護在系統運行中發生異常或故障時進行的。往往是對在開發期間未能發現的遺留錯誤的糾正。任何一個大型的GIS系統在交付使用後，都可能發現潛藏的錯誤。2) 數據更新數據是GIS運行的血液，必須保證GIS中數據的現勢性，進行數據的及時更新，包括地形圖、各類專題圖、統計數據、文本數據等空間數據和屬性數據。由於空間數據在GIS中具有龐大的數據量，這里研究如何利用航空和多種遙感數據實現對GIS資料庫的實時更新具有重要的意義，例如可藉助航空影象實現對地圖的更新。3) 完善和適應性維護軟體功能擴充、性能提高、用戶業務變化、硬體更新、操作系 統升級、數據形式變換引起的對系統的修改維護。4) 硬體設備的維護包括機器設備的日常管理和維護工作。例如，一旦機器發生故障，則要有專門人員進行修理。另外，隨著業務的需要和發展，還需對硬體設備進行更新。為了避免系統維護過程中帶來的副作用（對其它過程或子系統的影響），加強維護過程中的管理工作是非常重要的，要求按如下步驟嚴格執行：提出修改需求→領導批准→分配維護任務→驗收工作結果。(2) 系統的評價評價是指對GIS的性能進行估計、檢查、測試、分析和評審。包括用實際指標與計劃指標進行比較，以及評價系統目標實現的程度。在GIS運行一段時間後進行。系統評價的指標包括經濟指標、性能指標個管理指標各個方面，最後應對評價結果形成系統評價報告。

❸ 基於GIS的國家出資地質勘查核查系統的設計與實現

陳小紅¹ 潘懋¹ 徐暘² 汪艷梅³

(1.北京大學地球與空間科學學院；2.北京市地質調查研究院；3.內蒙古自治區國土資源信息院)

摘要 進行礦權范圍內涉及國家出資地質勘查情況核查是礦政管理的一項重要工作。本文基於GIS技術，採用礦政空間數據與地質資料的結合，實現了礦權范圍內涉及國家出資地質勘查情況篩查、重疊區域的核實等功能。該系統在內蒙古自治區國土資源廳實際工作中得到了應用，極大地提高了核查工作效率。

關鍵詞 國家出資地質勘查 GIS 空間分析 影像配准

0 引言

國家出資地質勘查，是指地質勘查資金由國家投入、地質勘查風險由出資者(國家)所承擔的地質勘查。國家投入的地質勘查資金來源一般包括稅收、礦產資源補償款、礦業權使用費及價款、地質勘查基金(中央或者地方)^[1～2]。國家出資地質勘查形成的成果以不同形成體現在礦業權中，因此在礦業權登記、轉讓等環節中，需要考慮國家出資地質勘查情況。

礦政管理一般要承擔礦業權的登記、變更、注銷等工作以及礦產儲量登記工作等。GIS技術已經廣泛應用於礦政管理系統中，礦權管理系統、儲量空間資料庫管理系統、礦業權審批系統等^[3～7]主要實現數據填報、礦權登記業務流程管理、網上審批、基於GIS功能的圖形查詢、統計、發布等功能；GIS應用於「一張圖管礦」是業內研究的熱點，主要將礦業權實地核查數據與礦產資源規劃等多個資料庫進行集成，實現礦權審批、監管、統計分析等^[8～11]。

本文基於GIS技術，結合地質檔案資料，集成探礦權、采礦權、儲量等空間信息，實現了礦權范圍內涉及國家出資地質勘查情況篩查、重疊區域的核實等功能，為礦業權登記、轉讓等環節中價款核算提供支持。該系統在內蒙古自治區國土資源廳工作中得到應用，解決了傳統核查中核查精度低、周期長的問題，提高了礦政管理效率。

1 系統框架及功能

1.1 設計思路

礦業權(探礦權、采礦權、劃定礦區范圍批復等)審批、價款評估與繳費是礦政管理的一項重要工作，而進行礦業權范圍內國家出資地質勘查情況核查工作是礦政管理及價款評估與收繳的重要依據之一。基於GIS的國家出資地質勘查核查系統建設應滿足礦政管理的多層次需求，實現涉及礦政管理的基礎數據管理、查詢、圖形核查、報告管理、統計分析等需求。系統建設應遵循總體設計、分步實施、技術先進、安全可靠的基本思路。

總體設計，分步實施：系統設計按照礦政管理需求，全面統籌規劃，做好頂層設計，進而分步驟實施。優先考慮系統架構的合理設計，在此基礎上逐步進行各功能組件及系統介面的深化設計，使組件之間實現高內聚、低耦合，力求形成一個布局合理、功能完備、能力均衡、分工明確的平台。

技術先進，安全可靠：系統建設充分借鑒信息技術發展前沿技術，綜合運用資料庫、地理信息系統(GIS)、分布式計算等多項信息技術，並遵循穩定性(運行穩定)、可擴展性(功能、數據、可視化、用戶界面等)、可配置性(參數可配置)、標准性和規范性等設計原則。

1.2 系統框架

基於GIS的國家出資地質勘查核查系統框架包括資料庫、技術支撐、應用系統、用戶等，如圖1所示。利用地質資料目錄資料庫、地質資料圖文資料庫、探礦權登記資料庫、礦業權登記資料庫及儲量空間資料庫，提取相關的數據項，構建資料庫；採用空間資料庫引擎進行數據訪問；基於GIS平台二次開發，實現空間檢索和圖形核查等功能；基礎組件實現顯示、可視化、報表、報告模板、輸出等等功能。

圖1 基於GIS的國家出資地質勘查核查系統框架

1.3 主要功能

基礎數據管理：主要包括地理底圖、地質資料目錄數據、探礦權登記數據、礦業權登記數據、儲量空間數據管理。除了具有數據導入、錄入、修改、刪除等功能外，還包括利用區域坐標(拐點坐標)生成圖層功能，生成的圖層為地質資料目錄GIS圖層、探礦權GIS圖層、礦業權GIS圖層、儲量GIS圖層；另外，區域坐標(拐點坐標)發生變化後，GIS圖層將實現更新。

條件查詢：包括地質資料目錄數據、探礦權登記數據、礦業權登記數據、儲量空間數據查詢。

空間檢索：除了具有點選檢索、拉框檢索、輸入地理坐標檢索功能外，還有兩個圖層交互檢索功能。

圖形核查：功能包括兩個方面：一是在地理底圖基礎上載入探礦權圖層、礦業權圖層、儲量信息圖層及地質資料目錄圖層，實現待核查礦權范圍內地質資料檢索，檢索結果顯示、追加、刪除及資料查看等功能；二是實現待核查礦權與涉及國家出資地質勘查重疊區域比對功能，包括導入數據、配准、距離量算、面積量算、數據導出等功能。

核查報告管理：核查信息保存到資料庫後，系統具有提取核查信息並自動生成報告功能，並且還具有報告上傳入庫、查詢、顯示等功能。

統計分析：按照礦權性質(招拍掛、探礦權、采礦權、劃定礦區范圍)統計，按礦權類別(探轉采、延續、變更、轉讓、新立)統計，按行政區劃查詢(礦權所在的省、市、區行政區劃)統計。

2 系統主要關鍵技術及實現

系統採用Oracle10 g資料庫，把地質資料目錄資料庫、探礦權登記資料庫、礦業權登記資料庫及儲量空間資料庫提取的數據項按照空間-屬性進行關聯；系統採用C＃ WinForm，基於GIS平台二次開發；實現系統的關鍵技術主要為礦權涉及國家出資地質勘查項目篩查、礦權涉及國家出資地質勘查重疊區域核實、核查信息提取並生成核查報告等方面。

2.1 空間數據與屬性數據組織

地質資料是一種國家投入巨額勘查資金獲得的特有信息資源^[3]，是將地質勘查形成的原始地質資料、實物地質資料等進行總結、編制而形成，地質資料需按照地質匯交管理辦法進行匯交^[12]。匯交的地質資料包含目錄和電子文件。利用地質資料目錄資料庫、地質資料圖文資料庫、探礦權登記資料庫、礦業權登記資料庫及儲量空間資料庫，提取相關的數據項，再增加與核查特性相關的數據項，組成核查系統的數據內容。

提取地質資料目錄資料庫中檔號、報告名稱、起始經度、終止經度、起始緯度、終止緯度等數據項，並增加是否涉及國家出資數據項；提取地質資料圖文資料庫的檔案號及電子文件；提取探礦權登記資料庫中礦權證號、項目名稱、礦權性質、申請人、勘查單位、地理位置、東經起、東經止、北緯起、北緯止、區域坐標(拐點坐標)等數據項，並利用坐標信息組織空間數據圖層；提取礦業權登記資料庫中礦權證號、礦山名稱、礦權性質、申請人、勘查單位、地理位置、東經起、東經止、北緯起、北緯止、區域坐標(拐點坐標)等數據項，並利用坐標信息組織空間數據圖層；提取儲量空間資料庫中礦區名稱、報告名稱、行政區域、主礦種、礦區面積、地理位置、東經起、東經止、北緯起、北緯止、區域坐標(拐點坐標)等數據項，並利用坐標信息組織空間數據圖層。

另外，設計了保存核查結果的數據項，主要為：文號、項目名稱、項目性質、礦權證號、礦權人、面積、行政區域、東經起、東經止、北緯起、北緯止、區域坐標(拐點坐標)、報告出具時間、是否國家出資等。

2.2 礦權涉及國家出資地質勘查項目篩查

在地理底圖上，載入探礦權圖層、采礦權圖層、儲量信息圖層、地質資料目錄圖層，利用GIS的空間分析功能^[13，14]，實現礦權范圍內涉及國家出資地質勘查項目，具體步驟為：

1)建立圖形工作區，圖形工作區為西安80 地理坐標，並載入探礦權圖層、采礦權圖層、儲量信息圖層、地質資料目錄圖層，其中，探礦權圖層、采礦權圖層、儲量信息圖層一般為高斯三度帶或者高斯六度帶投影，需進行坐標轉換。

2)地質資料目錄圖層中屬性「是否涉及國家出資」數據項進行標識，分別標為「涉及國家出資」和「不涉及國家出資」。

3)在探礦權圖層、采礦權圖層或儲量信息圖層中，選定待核查礦權，利用GIS空間分析功能，得出該礦權范圍所有的地質勘查項目，如圖2所示。

4)利用「是否涉及國家出資」數據項進一步篩查，即可得出礦權范圍內涉及國家出資地質勘查項目。

5)篩查得出的涉及國家出資地質勘查項目，如有其他資料進行佐證，可以追加或者剔除。

圖2 待核查礦權涉及地質勘查項目示意圖

2.3 礦權與國家出資地質勘查重疊區域核實

篩查得出的涉及國家出資地質勘查項目，與圖文資料庫鏈接，提取國家出資地質勘查項目數據，並利用GIS的矢量數據與影像數據配准功能^[15～17]，實現礦權與國家出資地質勘查重疊區域核實。具體步驟為：

1)建立圖形工作區，圖形工作採用高斯三度帶或者高斯六度帶投影，並載入待核查礦權圖形。

2)獲取國家出資地質勘查工作區域影像數據，並以待核查礦權圖形為參考進行配准，如圖3所示。

3)配准後，在圖形工作區域利用距離或者面積量算工具，確定待核查礦權與涉及國家出資地質勘查工作區比例。

圖3 待核查礦權圖形與涉及國家出資工作區域影像配准

2.4 核查信息提取，自動形成核查報告

核查中形成礦權人、礦權、位置(坐標)、面積、礦權范圍涉及地質勘查情況等信息，提取後存入資料庫中。利用Word模板，系統實現核查報告自動生成，該報告為礦權價款核算提供重要依據。

3 系統應用

該系統在開發完成後，依託內蒙古自治區礦政管理基礎資料庫及管理系統建設項目，在內蒙古自治區國土資源廳實際工作中得到應用，極大地提高了核查工作效率。圖4為該系統主界面。

圖4 基於GIS的礦權涉及國家出資地質勘查核查系統工作界面

以前核查一宗礦權涉及國家出資地質勘查需要調閱20 檔左右的紙質資料，並需要採用手工的方式，將坐標轉換後投影到礦權紙圖上扣合後得出結論，這種方式費時、費力，效率低下。而該系統實現了核查流程自動化，利用GIS的空間分析功能，快速得出涉及國家出資地質勘查情況，而且可以直接調閱地質資料，並在計算機屏幕上進行核查，減少了大量反復調閱紙質地質資料的時間，核查效率提高30%以上。

4 結論

本文基於GIS技術，結合礦政信息管理實際需求，實現了礦權范圍內涉及國家出資地質勘查核查功能。該系統在內蒙古自治區國土資源廳應用中取得了很好的效果，利用該系統，累計完成了超過近千宗的礦權核查，提高了礦政管理能力，取得了良好的社會和經濟效益。

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[16]宋智禮.圖像配准技術及其應用的研究[D].上海：復旦大學，2010.

[17]魏曉敏.圖像配准演算法研究與系統設計實現[D].南京：南京航空航天大學，2010.

❹ 求某種gis的系統設計報告 要求：系統建設背景 系統定義 系統總體設計 系統詳細設計 系統實現 這五個步驟

10000RMB可以考慮下

❺ 園林規劃設計常用的規范有哪些

1、綠化用地比例規范
2、現狀要求規范
3、出入口規范
4、停車場規范
5、地形規范
6、道路規范
7、水體規范
8、種植規范
9、建築物構築物規范
10、場地及設施規范

❻ 基於多媒體GIS技術標准樣地管理系統的設計與實現

劉耀林 劉洋 劉敏 蘭澤英

（武漢大學資源環境科學學院，武漢，430072）

摘要：通過對多媒體技術和GIS的結合進行簡介，主要闡述了基於多媒體GIS技術的標准樣地管理系統的設計與實現，主要包括數據模型設計，數據的組織和管理，系統功能設計和物理實現。

關鍵詞：多媒體；GIS；標准樣地

1 引言

1.1 標准地塊概述

標准地塊是指在農用地分等定級對象所在區域內，在一定的栽培管理技術條件下，該區域內農作物產量水平最高的若干個農用地分等定級單元。標准地塊所處位置的氣候、地形、土壤、灌溉排水、土地利用等條件最優，農業生產條件最好。

設立標准樣地具有十分重要的作用和意義，是農用地分等定級工作中必不可少的環節。通過設立標准樣地可以直觀地獲得農用地質量等級信息，並對農用地分等定級成果進行評價、控制和校訂；通過對標准地塊的監測與管理，間接地對農用地質量等級變化進行動態監測與管理。

標准地塊分國家級、省級和縣級分別設置。標准地塊的設置遵循3個原則，即分層設置原則，生產條件最好的原則，永久性標志的原則。

標准樣地信息十分豐富，包括樣地的空間數據、屬性數據及其多媒體數據。其中空間數據是指標准樣地的坐標及其拓撲關系；屬性數據主要有樣地編號、級別、二級區名稱、實地位置、平面坐標、規劃用途、氣候、土壤、地形、農田基本建設情況、產量、土地利用和土地經濟等方面的內容；多媒體數據則包括了樣地的景觀圖片和剖面圖片，以及介紹當地人文風貌、風土人情的文檔、音頻、視頻數據。

1.2 採用多媒體GIS 技術管理標准樣地信息的必要性

傳統的地理信息系統主要研究空間數據的管理和分析，這些信息主要是以字母和數字的形式進行表達，手段單一而呆板。在GIS中採用多媒體數據，可將圖形圖像的直觀性、數字的准確性、音頻視頻的引導性和親切感相結合，充分調動用戶的多種感官，增強GIS的信息處理和傳輸的效果。將空間資料庫和多媒體資料庫相結合，採用兩者的數據存儲與處理方法，以空間對象為主框架，將多媒體數據附著於對象上，可以解決多媒體數據與空間數據之間的整合關系。由於標准樣地的數據具有多樣性和復雜性，它不僅包括一般地理目標的空間數據和屬性數據，還包括了大量與之相關的多媒體數據。為了對這些龐雜的數據進行高效的管理，方便查詢和實時的更新，基於多媒體GIS技術開發了標准樣地管理系統。

2 多媒體技術與 GIS 的結合

多媒體空間數據是以數值、文字、圖形、圖像和聲音等多媒體形式表示的GPS數據、RS影像數據、GIS數據、視頻數據、聲音及其他屬性數據。

多媒體空間資料庫系統是多媒體GIS的核心，它將多媒體空間數據有機地集成於一體，不僅提供空間數據的存儲與操作，還提供相應多媒體數據的存儲與操作。多媒體空間資料庫結合空間資料庫和多媒體資料庫的特點，採用兩者的數據存儲與處理方法，以空間對象為主框架，將多媒體數據附著於對象上，解決多媒體數據與空間數據之間的無縫整合關系，為多媒體地理信息系統提供數據管理基礎。

多媒體空間資料庫系統主要包括3個部分：關系資料庫，多媒體對象資料庫和空間資料庫。關系資料庫與空間資料庫的作用分別是管理屬性數據和空間數據，多媒體資料庫是用來管理多媒體數據。如圖1所示。

圖1 多媒體空間資料庫系統的結構

3 標准樣地管理系統的設計與實現

3.1 標准樣地管理系統的配置環境

標准樣地管理系統的設計與開發是2004年國土資源部試點項目「湖北省農用地分等成果匯總」工作的一部分。為了科學有效地管理省級標准樣地數據，並以視覺、聽覺等形式直觀、形象、生動地表達樣地信息，為用戶提供一個友好活潑的界面環境。開發採用當前流行的組件式GIS技術和多媒體技術標准樣地管理系統。系統的配置主要有：PC機，Windows2000 操作系統，VC ＋ ＋ 開發平台，MapObjects 控制項，Access 資料庫。

3.2 標准樣地管理系統的數據模型

由於大多數數據模型不支持復雜對象（影像和聲音），而面向對象的數據結構支持定義復雜的數據結構，並且面向對象的數據模型具有以下的特點：

（1）多媒體GIS系統中定義的空間信息，如點、線、面和非空間信息，如多媒體數據，每一個數據不再是分散的，而是集成為統一的實體。

（2）用戶可以根據需要定義自身系統的數據類型，編寫相關的輸入、輸出和執行函數。

（3）具有類的繼承性。

因此，標准樣地管理系統採用了面向對象的技術，每個標准地塊都是一個對象實體，有一個唯一的對象標識並包含有屬性數據、空間圖形數據、靜態圖像數據、視頻數據和聲音數據等，如圖2。

圖2 標准樣地對象模型

定義 1：一個標准樣地實體對象是一個7元組：［Oid，Aid，Gid，Wid，Pid，Mid，Sid］，其中，Oid為該樣地對象的對象標識；Aid是屬性數據標識；Gid是空間數據標識；Wid是文檔數據標識；Pid是靜態圖像數據標識；Mid是視頻數據標識；Sid是聲音數據標識。

3.3 標准樣地管理系統的數據組織和管理

3.3.1 空間屬性數據的組織和管理

空間數據是標准樣地管理系統的核心，是整個系統的主體。基本空間數據類型有點、線和面。在矢量格式中點目標用一個坐標對（X₁，Y₁）表示，線目標用一串坐標對（X₁，Y₁） （X₂，Y₂）……（X_m，Y_m）表示，面目標則用首尾相接的一串坐標對（X₁，Y₁） （X₂，Y₂）……（X_n，Y_n） （X₁，Y₁）來表示。標准樣地的屬性數據是指其非空間、非多媒體數據，如樣地編號、級別、二級區名稱、實地位置等，屬性數據由多個屬性數據項組成，如圖3所示。在標准樣地管理系統中，採用MapObjects控制項默認的shape文件格式來組織空間數據，而屬性數據則由shape文件對應的dbf文件來組織。

圖3 標准樣地的屬性數據列表

3.3.2 多媒體數據的組織和管理

多媒體數據的管理方式一般有兩種。一是採用統一的資料庫，把所有的多媒體數據以BLOB對象納入其中進行統一的管理。其優點是便於數據的集中管理，但是資料庫會顯得過於龐大，且訪問數據的速度較慢。二是將多媒體的源數據和描述性信息分開存放。在硬碟中，每一個媒體數據以單個文件的形式存放，並將這些文件存放在一個特定的目錄下，形成一個媒體資料庫。在關系資料庫中儲存數據的描述性信息如數據的編號、名稱、路徑、格式、容量、默認表達方式等。通過建立空間目標與數據的描述性信息的聯系，來間接訪問多媒體數據文件，如圖4所示。其缺點一是數據的主體信息和描述性信息分開存放不便於統一管理，二是需要常用媒體軟體的支持；但是這種方式實現起來十分簡單，響應速度較快。本系統將採用第二種方式對多媒體數據進行管理。

圖4 多媒體數據的管理

3.3.3 系統的資料庫設計

本系統的資料庫分為兩個部分，即描述性信息資料庫和主體資料庫。前者以Access關系資料庫管理著圖件數據的描述性信息表和多媒體數據的信息表。後者又分為空間資料庫和多媒體資料庫。其中空間資料庫管理著所有的空間數據和屬性數據，它是硬碟中一特定目錄下shape文件、dbf文件及shx文件的集合；而多媒體資料庫管理著標准樣地的所有多媒體數據，它是硬碟中一特定目錄下各類多媒體數據文件的集合。系統以描述性信息資料庫為媒介訪問主體資料庫，如圖6中所示。

圖5 圖件數據的描述性信息表結構

圖6 多媒體數據的描述性信息表結構

3.4 標准樣地管理系統的功能模塊設計

標准樣地管理系統是目標管理系統的一種，它是多媒體技術和傳統地理信息系統結合的產物。系統主要對基礎數據、底圖數據和標准樣地數據進行了管理。基礎數據主要是道路圖層、水系圖層、注記圖層等輔助性數據；底圖數據採用了1∶50萬的湖北省農用地分等單元圖，它是各分等單元（面狀目標）空間數據和屬性數據的集合；標准樣地數據則包括了省級樣地（點狀目標）的空間數據，屬性數據及其多媒體數據。

針對以上的數據，系統主要提供了圖層管理、圖形編輯、統計分析、目標查詢和多媒體數據處理五個功能模塊。圖層管理模塊是對基礎圖層、分等單元圖和標准樣地圖層進行顯示、添加、刪除和移動等操作的方法的集合；圖形編輯模塊則提供了對點目標、線目標及面目標進行編輯的功能；統計分析模塊主要針對分等單元圖層數據，提供了各縣市各等別面積統計和各地類各等別面積統計兩個基本功能；目標查詢模塊和多媒體數據處理模塊是系統的核心，其中查詢模塊提供了空間點擊查詢、空間分析查詢和組合條件查詢3種查詢方式；而多媒體數據處理模塊則用來存取和表達多媒體數據。運用系統提供的查詢功能和多媒體數據處理功能，用戶可以快速地捕捉標准樣地目標並對其屬性數據和多媒體數據進行詳細的瀏覽。系統功能模塊設計如圖7所示：

圖7 系統的功能設計

3.5 標准樣地管理系統的功能模塊的物理實現

標准樣地管理系統在實現的過程中主要採用了組件式GIS技術和多媒體技術。其中組件式GIS技術實現系統中所有與空間數據和屬性數據有關的功能，而多媒體技術和資料庫技術則實現與多媒體數據有關的功能。

MapObjects控制項提供CMoMapLayer，CMoPoint，CMoLine，CMoPolygon 等類介面中的屬性和方法可以用來實現空間數據的操作。屬性數據的操作則依靠 MO 控制項提供的CMoRecordset類介面中的屬性和方法來實現。

多媒體數據的表達則視數據的類型而定。對於標准樣地景觀圖片和土壤剖面圖片數據，可以視其為柵格圖層數據，採用MO控制項提供的CMoImageLayer類介面中的屬性和方法來實現；樣地文檔數據、音頻和視頻數據的表達則分兩步進行。先要通過ADO或DAO提供的資料庫操作函數訪問關系資料庫中的多媒體數據描述性信息表，根據標准樣地對象實體的ID號，在信息表中找到此樣地的多媒體數據的描述記錄；然後根據記錄中路徑欄位的信息從多媒體資料庫中訪問其多媒體數據文件，最後調用ShellExecute函數根據文件格式激活應用程序對多媒體數據進行表達，具體過程如圖8所示。

3.6 標准樣地管理系統的運行簡介

標准樣地管理系統主要是為了對標准樣地數據進行科學有效的管理和圖、文、聲、影並茂的展示。為了把多媒體數據較好地連接到地理目標上，借鑒空間型超級文本的有關原理，即地理空間實體作為信息的結點，以地理實體的空間位置作為索引，由這樣的結點和索引組成鏈表，用戶可以對鏈表進行瀏覽、查詢等操作。這種方式比較簡單方便，但尚不能達到真正意義上的超文本。

伴隨著啟動界面和背景音樂，進入標准樣地管理系統。首先在圖層管理器中選擇標准樣地圖層激活並顯示它，運用系統查詢功能模塊提供的其中一種查詢方式捕捉到目標標准地塊。此時目標變成紅色，系統開始播放當地的民歌，接著屬性信息對話框出現，可以在出現的對話框中瀏覽到樣地的所有屬性信息，還可以運用對話框中的多媒體介面進一步欣賞到目標標准地塊的景觀圖片和土壤剖面圖片，以及與當地風土人情有關的文字和視頻信息。本系統改變了傳統GIS呆板、沉悶的界面環境，給人耳目一新的感覺。

圖8 系統的物理實現

圖9 標准樣地的剖面圖片和景觀圖片查詢

圖10 標准樣地的文檔和視頻信息查詢

參考文獻

黃濤等.地理信息系統集成開發中多媒體的應用和實現.微型電腦應用，2000，16 （4）

齊昕等.多媒體技術在GIS中的若干應用研究.微型電腦應用，1999，（5）

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艾海濱等.多媒體數據在地理信息系統中的組織、管理及方法實現的研究.測繪通報，2003，（4）

許雲濤等.面向對象的多媒體空間資料庫系統設計.武漢測繪科技大學學報，1999，24 （3）

❼ 城市地理信息系統設計應循循的原則

系統設計原則
地理信息系統的建設是一項復雜的系統工程,需耗費大量的人力、物力和專財力。因此,在設計之初屬,就應考慮到各方面的因素,按照系統工程的方法實施。為了使這個信息系統能夠順利實施,開發系統時必須遵循以下原則:
1)實用性原則
實用性是系統建設的最基本原則,保證系統實用,滿足用戶對城市進行管理和規劃的需求。
2)先進性原則
系統的設計應立足於高起點、高水平,在考慮性能價格比的同時必須優先考慮系統的先進性。軟硬體平台選擇及採用的技術手段應選用目前國內外最新技術,避免系統過早被淘汰。
3)規范性原則
規范性是系統建設的基礎,在系統實施過程中首先要制定系統的規范標准及系統建設方式,以保證系統正確實施、按時完成,便於管理和擴充。
4)可擴充性原則
系統的功能、代碼和數據的組織必須考慮系統易於擴充,以便滿足將來發展需要。5)安全性原則
系統在設計之初就應對安全性問題給予充分的考慮,避免數據丟失和超范圍使用。6)可靠性原則
可靠性是系統運行的基本保證,沒有系統的可靠性,系統就難以正常運行,系統就難以發揮出效益。

❽ 地理信息系統在建築學的應用

應用於建築施工安全管理：
建設項目安全管理工作在整個施工過程中具有重要作用。當前,建設項目數量巨增,而安全監督管理的人員數量相對較少的問題已日益突出,如何有效地配置現有資源,利用先進技術手段開展安全管理工作已成為急需解決的問題。
GIS技術應用在施工安全管理中,正好解決了管理人員少與需要管理的建設項目數量多這對矛盾,為建設管理部門提供了一個高效有力的管理手段。范麗霞等同志2004年將GIS應用在日常安全管理工作中,為GIS開辟了一個嶄新的使用平台。即把管轄區域內的建設工程項目顯示在地圖上,對建設工程項目進行定位查詢,就能夠直觀、方便的掌握施工項目的現實狀況,有利於安全監管人員有目的、分重點的對建設工地實施安全監督。同時,利用專業地理信息系統軟體Maplnfo對區域地圖和資料庫的管理功能,一方面在用圖形方式顯示出管轄范圍內的工程項目分布情況以外,項目周邊的交通、電力、電信、燃氣、供水管網的布局信息也可一目瞭然,為場地施工提供便利:另一方面把與工程項目有關的屬性信息,比如:建設單位、設計單位、施工單位等存儲在資料庫中,更重要的是把建設項目的安全手續、專職人員配備、安全人員資質、安全防範措施、臨時用電、安全用品、安全資料、施二正機具的安放等信息記錄於資料庫,用戶只需要通過簡單操作就可以提取、查詢和使用這些數據,方便了對施工項目的安全監督,又為安全管理提供了輔助決策。

GIS應用於基礎設計及施工
高層建築的層出不窮既提高了空間利用率,又緩解了城鎮建設用地緊張的局面,同時,也給基礎設計和施工提出更高要求。樁基礎應用在高層施工中已經較為普遍,各地區、不同的試驗單位也都積累了大量樁基靜載試驗數據,其中郝猷猷2004年在對廣東省肇慶市971根試樁靜載試驗資料統計分析的基礎上,建立了單樁承載力地理信息系統和單樁承載力資料庫,並提出了肇慶市計算嵌岩樁單樁承載力極限時,極限側阻力、端阻力標准值的建議值。此專題
地理信息系統的建立,將GIS使用在樁基礎設計中,完成了GIS對單樁承載力信息的管理、分析和查洵,實現了不同試驗單位、不同設計部門對單樁承載力信息的共享,且經過數據分析得出單樁豎向承載力極限值還可提高這一重要結論。該系統採用專業地理信息系統軟體Maplnfo和其二次開發工具MapBasic及可視化編程語言VB的功能的再開發,增添了󰀁單樁管理󰀁和󰀁單樁分析󰀁兩個專題模塊,豐富了單樁承載力數據的處理能力,進而能更直接的為樁基礎設計與施工服務。

GIS應用於建築物規劃
高層建築基礎施工還需要重視深基坑的支護問題,這關繫到施工人員安全和工程進度。中國建築科學研究院魏巍同學2005年經過對深圳市三家較大的基坑設計單位100項典型基坑支護工程設計數據的收集,建立起基坑支護資料庫。在詳細記錄各個基坑支護工程設計與施工基礎上,選擇Maplnfo平台和VB開發工具,以該資料庫為基礎開發完成了深圳市基坑支護地理信息系統。該系統共包含四個專題信息庫,其中,基坑概況信息庫存儲工程基本信息和基坑施工信息:計算參數信息庫存儲項目地質信息和地下水控制信息;支護結構信息庫存儲放坡、排板樁、連續牆、內支撐、釘錨等相關支護信息;監測數據信息庫則存儲基坑中監測點觀測值每日的變化情況,其在系統軟體Maplnfo基礎上又添加了基坑管理與基坑查詢兩個用戶菜單。該系統的建立實現了對以往基坑支護工程數據收錄、管理和分析,為不同設計單位提供數據共享平台,對今後基坑支護工程設計、施工、研究提供了直接的強有力的參考依據。
目前,我國在大力推進城鎮化建設,但可供建設的用地卻嚴重不足。一方面城市規劃管理部門加大了舊城改造,另一方面管理者採用先進科學的管理手段對城市建築物進行了合理規劃。其中,香港將GIS使用在新城開發管理中,建立了以可供地的預測管理為主要功能的沙田新城開發土地地理信息系統,為管理者提供未來一段時間里可用於建造住宅的土地利用時間表,進而推測配套的基礎設施建設如何布局、何時完工,以及各種商業、服務、教育、保健、公共交通設施應該建立的地點或區域,取得了很好的效果。

GIS應用於建築審批部門的內部管理工作
伴隨越來越多的建設項目破土動工,各種資質級別建築企業湧入市場,增添了建設管理部門工作量。採用地理信息系統可實現圖形與屬性的互動式訪問,首先,在地圖上清楚地標明正在建設和上報審批需要建設的項目位置,其次,將企業資質、單位名稱、經濟狀況、主要技術和管理人員簡介等企業屬性信息存放於資料庫,建設管理部門的工作人員可以通過GIS專業軟體,實現對市場現有建築施工單位經營管理狀況的即時了解,規范了市場秩序,把好了市場准入關。同時,GIS圖形顯示和數據處理功能可快速、准確的查詢相關信息,使資料存放簡單、有序,減輕了管理人員的負擔,降低了人為錯誤,也是政府電子政務建設的重要部分。

GIS其它應用
建立房地產三維管理專題地理信息系統,可以真實再現樓盤三維場景,虛擬顯示住宅內部結構,並且可通過互聯網發布房產項目認購信息,這些功能是普通信息系統無法完成的,而且在住宅小區建成後,物業管理公司可通過房產三維管理信息系統對各種物業設施進行數字化管理,這無疑會有助於提升小區的形象地位。將GIS與虛擬現實技術相結合,可實現城市景觀模擬,給人一種身臨其境的感覺;還可對大型建設項目進行虛擬顯示,動態模擬項目完工投入使用的狀況,為科學的規劃決策提供幫助,3󰀁GIS應用在建築領域中有待解決的問題
把地理信息系統應用在建築領域中,雖然取得了良好的社會經濟效益,但使用過程中不可避免的出現一些問題。首先,只有專業GIS人員才能熟練操作專業軟體;其次,數據是信息系統的核心,只有保持數據的現勢性,才能保證專題地理信息系統有效的為日常工作服務:最後,相關部門要完善管理體制,從人員和制度上保障應用系統能夠長期高效的工作。所以,只有今後加大GIS的推廣力度,培養更多的專業人才:盡快建立統一的數據標准,以便於數據的存儲和共享,避免資料庫的重復建設;進一步完善管理制度,使數據能夠及時更新,才能使GIS更好的為建築領域服務。

❾ GIS的基本要求

本專業畢生應獲來得以下幾方面自的知識和能力：
1.具有良好的思想道德素養、團結協作精神、溝通表達能力、審美與實踐能力以及良好的身體與心理素質，樹立正確的自然觀、世界觀、人生觀和價值觀;2.本專業學生主要學習高等數學、計算機科學、信息科學與技術及地球科學的基本理論;掌握衛星遙感原理、遙感圖像的計算機處理和地學信息提取的原理與技術;掌握地理信息系統的基本原理，熟悉地理信息系統的系統設計、集成與空間分析方法及工具軟體的綜合使用;3.了解地球信息科學領域的前沿問題;具有熟練地運用3S技術解決城市與環境科學中的信息採集、分析處理和地學應用中相關技術問題的能力;掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取有關信息的方法;受到一定的科學研究與撰寫科學論文的訓練。熟練掌握一門外語。