地理信息系统项目设计规范

❶ GIS软件开发工程师的职业要求

教育培训：
地理信息系统、计算机应用或软件相关专业，。
工作经验：回
精通GIS开发答；了解GISGPSRS相关知识，熟悉地理信息数据制作内外业全过程工作；熟悉ArcGIS、Mapinfo或者国内常用的GIS平台；熟悉至少一种数据库的开发和设计；具有良好的学习能力，具有强烈的工作责任心、有良好的沟通能力和团队合作精神。

❷ 地理信息系统工程的特性

(1) 分析现行运行过程，获取现行系统流程图系统分析员在对用户现行工作流程深入调查的基础上，要对现行系统进行深入细致的分析和研究，明确现行系统的目标、规模、界限、主要功能、组织机构、业务流程、数据流程、数据存储、对外联系、日常事物处理与主要存在问题，获取对现行系统的充分认识与理解。按照现行系统的职能划分和业务范围，概括抽象出现行系统的业务框图或业务流程图，通过各业务职能的相互关系和可实现程度，初步界定出GIS建设可实现的业务内容和可改进的职能。例如，对于在空间数据库基础上提供空间分析功能的土地管理信息系统，我们可以实现对土地有关的各项指标的查询、统计以及进行土地资源的单一或多用途评级、评价，但不可能期望通过该级别GIS的建设实现对土地利用的自动规划。按照现行系统对数据的使用、加工和处理过程，获得现行系统的数据流程图，对于以空间数据处理为其对象的部门来说，它的运作需要涉及大量的图形、表格、文挡资料，数据流程图是其具体业务过程和作业过程的反映，代表了数据操作的逻辑模型。(2) 进行数据分析，获取数据字典对数据流程图中出现的所有空间数据、属性数据进行描述与定义，形成数据字典，列出有关数据流条目、文件条目、数据项条目、加工条目的名称、组成、组织方式、去值范围、数据类型、存储形式、存储长度等。数据流条目：组成、流量、来源、去向；文件条目：文件名、组成、存储方式、存取频率；数据项条目：数据项名、类型、长度、取值范围；处理条目：处理名、输入数据、输出数据、处理逻辑。(3) 导出现行系统的逻辑模型在理解现行系统怎样做的基础上，明确其本质是做什么，对现行系统的具体模型进行抽象，去掉那些具体的、非本质的、在进一步深入分析中造成不必要负担的东西，获取反映系统本质的逻辑模型，作为待建GIS逻辑模型的依据。例如，对图8-1(a)所示非本质的因素进行抽象，可得图8-1(b)所示的逻辑模型。
(4)进行用户需求分析与描述
在对现行系统深入分析的基础上，找出现行系统存在的问题和 弊端，对用户提出的要求进行综合抽象和提炼，形成对待建GIS需求的文字描述，包括有功能需求、性能需求、数据管理能力需求、可靠性需求、安全保密需求、用户接口需求、联网需求、软硬件需求、运行环境需求等的文字描述。
(5) 明确待建GIS的目标
对可行性分析中的目标进行进一步深化明确，获得待建GIS更加明确具体的目标。
(6) 导出待建GIS的逻辑模型
这是系统分析中实质性的一步。将待建系统的逻辑模型与待建
GIS的目标相比较，找出逻辑上的差别，决定出变化的范围，明确待建GIS做什么；将变化的部分看作新的处理步骤或模块，对现有数据流程图进行调整；由外向内逐层分析，获得待建GIS的逻辑模型。
(7) 制定设计实施的初步计划
对工作任务进行分解，确定各子系统（或模块）开发的先后顺
序，分配工作任务，落实到具体的组织和人；对GIS建设的时间进度进行安排；对GIS建设费用进行评估。
系统分析的最后阶段由分析员提交用户需求分析报告，用户需求分析报告一般应经过用户主管部门的批准，在经过用户和开发者双方认可后，具有合同的作用，是GIS建设中进行开发设计和验收的依据。 GIS总体设计总体设计的任务主要有：
(1) 系统的目的、目标及属性的确定
系统的目的是系统建成后应达到的水平标志，或称系统预期达
到的水平。GIS系统必须提出明确的系统目的，以指导工作的展开。
系统目标是实现目的过程中的努力方向，GIS工程中提出的系统目标因具体问题而变化，比如：
·投资规模（大、中、小）
·建设周期（一年、二年，……）
·数据准备（半年，一年，……）
·数据采集（半年，一年，……）
·旧有设备的利用
·效益预计·系统被接纳和使用度（或满意度）估计
……
系统属性是指对目标的量度。由于GIS工程建设的多样性及不易量测的特点，衡量GIS工程的属性通常采用：
·直接经济和社会效益
·间接经济和社会效益
·系统对原有工作模式改进程度
·对使用者的满意度调查……
在处理实际问题时，常常遇到系统目标不只一个，而是多个，它们共同构成目标集合。对目标集合的处理，往往把目标分解，按子集、分层次画成树状结构，称其为目标树，如图8-2。
图8-2 目标树示意图
构造目标树的原则是：
1)目标子集按目标的性质进行分类，把同一类目标划分在一个目标子集内；
2)目标分解，直至可量度为止。
把目标结构画成树状结构的优点是，目标集合的构成与分类比较清晰、直观；更为重要的是，按目标性质分为子集，便于进行目标间的价值权衡，也就是说，在确定目标的权重系数过程中，能够明确地表明应该和那些层次、那些部门的决策者对话。
(2) 进行各子系统或模块的划分与功能描述
按照GIS各功能的聚散程度和耦合程度、用户职能部门的划分、
处理过程的相似形、数据资源的共享程度将GIS划分为若干子系统或若干功能模块，构成系统总体结构图，并对各系统或模块的功能进行描述。(3) 模块或子系统间的接口设计
各子系统或模块作为整个GIS的一部分，相互间在功能调用、
信息共享、信息传递方面都存在着或多或少的联系，故应对其接口方式、权限设置进行设计。例如，一个城市规划与国土信息系统可划分为基础信息、规划信息、土地管理、市政管线、房地产管理、建筑设计管理等子系统。相互间都要共享有关基础数据、规划数据、市政管线数据、地籍数据，同时存在相互的调用，应对调用方式、数据共享权限等作出严格规定与设计。
(4) 软硬件配置设计
硬件：包括计算机、存储设备、数字化仪、绘图仪、打印机、
其它外部设备。说明其型号、数量、内存等性能指标，画出硬件设备配置图。
软件：说明与硬设备协调的系统软件、开发平台软件等。
(5) 网络设计包括对网络的结构、功能两方面的设计。例如，在城市规划与
国土信息系统中，基础信息、规划管理、土地管理、市政管线、房地产管理、建筑设计管理等子系统间存在着数据共享和功能调用关系，由于各自针对不同的部门使用，就要求设计相应的网络结构，实现相互间及其与总系统的联网，同时，城市规划与国土信息系统也可能与城市经济信息系统联网。
(6) 输入输出与数据存储要求
对新建GIS输入、输出的种类、形式要求等，以及对数据库的
用途、组织方式、数据共享、文件种类作一般说明，详细内容在详细设计中考虑。
(7) 开发策略规定
包括经费管理、条件保证、运行管理、计划实施、实施方案说
明、组织协调等的规定。
(8) 成本与收益分析成本是指开发和（或）运行GIS系统所支付的资金，而收益是
指由于新系统的投入而增加的收入或减少的成本。开发系统是一种投资，这意味着当前需向某一项目支付资金，希望将来某个时候能够获得收益。在开发周期的每一个阶段都需要投资，而期望的收益来至减少成本或增加收入。如果期望的收入小于成本，那么这个系统可能不值得继续做下去。
详细设计
详细设计是在总体设计的基础上进一步深化，主要内容有：(1) 模块设计详细设计是对总体设计中已划分的子系统或各大模块的进一步深入细化设计。按照内聚度和耦合度、功能完整性、可修改性进一步划分模块，形成进一步功能独立、规模适当的模块，要求各模块高内聚低耦合（即块内紧，块间松），对各模块进行设计，画出各模块结构组成图，详细描述各模块的内容和功能。(2) 代码设计GIS数据量大，数据类型多样，为减少数据冗余度，方便对数据的分类、统计、检索和分析处理，提高处理速度，便于管理，节约存储，需要对有关数据元素或数据结构（如用地分类、公共建设设施性质、管道类型、管道名称等）进行代码设计、形成编码文件，必要时还应建设代码字典，记载代码与数据间的对应关系。GIS中所设计的代码应具有唯一性、标准性和通用性、可扩充性和稳定性、易修改性、易识别和记忆等特点。(3) 数据库设计常用的关系数据库并不适合对GIS中大量的空间数据的有效管理。GIS中一般应包含两个数据库：空间数据库和属性数据库。一般说来，GIS的开发平台已经提供相应的数据库管理系统或从现有的系统中选购。数据库设计要完成数据库模型设计、数据结构的设计。对于一个大型的GIS，数据库的设计是一个十分复杂的过程，要求数据库设计者对数据库系统和GIS应用系统有相当深入的了解，空间数据库的设计要对数据分层、要素属性定义、空间索引或检索等作明确的设计。(4) 数据获取方案设计数字化作为GIS数据采集的重要方式，是GIS获取有关图形图件信息的重要手段。数字化方案设计的内容包括：内容选取与分层、数字化中要素关系的处理原则与策略、相应专题内容的数字化方案、数字化作业步骤、数字化质量保证等。(5) 界面设计GIS作为一种可视产品，一个人机界面友好，简单易学、灵活方便的界面是GIS建设的一个重要内容。GIS数据信息的提供显示更多地与图形符号化紧密相联，要多图面布局形式、图面布局内容、色调搭配、菜单形式、菜单布局、对话作业方式说明。(6) 输入输出设计在总体设计的基础上，对输入输出的内容、种类、格式、所用设备、介质、精度、承担者作出明确的规定。(7) 程序模块设计对模块设计中的各模块进行逐个模块的程序描述，主要包括算法和程序流程、输入输出项、与外部的接口等。(8) 安全性能设计用来避免由于存在的各种危险而造成的事故，确保GIS系统使用安全，运行可靠。按照待建GIS的状况和用户对象，进行如下某些内容的设计：对用户分级，设置相应的操作权限；对数据分类，设置不同的访问权限；口令检查，建立运行日志文件，跟踪系统运行；数据加密；数据转储、备分与恢复；计算机病毒的防治。(9) 实施方案设计对工作任务分解，指明每项任务的要求和负责人，对各项工作给出进度要求，作出各项实施费用的估算及总预算。系统设计的主要成果是系统设计说明书，包括总体设计说明书和详细设计说明书，是GIS系统的物理模型，也是GIS实施的重要依据。 开发与实施是GIS建设付诸实现的实践阶段，实现系统设计阶段完成的GIS物理模型的建立，把系统设计方案加以具体实施。在这一过程中，需要投入大量的人力物力，占用较长的时间，因此必须根据系统设计说明书的要求组织工作，安排计划，培训人员，开发和实施的内容及流程见图8-3。
(1) 程序编制与调试
程序编制与调试的主要任务是将详细设计产生的每一模块用某种程序设计语言予以实现，并检验程序的正确性。为了保证程序编制与调试及后续工作的顺利进行，软硬件人员首先应进行GIS系统设备的安装和调试工作。一般情况下，程序的编制与调试在GIS提供的环境下进行，根据具体的问题，分析、编写详细的程序流程图，确定程序规范化措施，最后完成程序的编制、调试、测试。程序编制可以采用结构化程序设计方法，使每一程序都具有较强的可读性和可修改性。当然也可以采用面向对象的程序设计方法。每一个程序都应有详细的程序说明书，包括程序流程图、源程序、调试记录以及要求的数据输入格式和产生的输出形式。
(2) 数据采集与数据库建立
GIS过程中需要投入大量的人力进行数据的采集、整理和录入工作。GIS规模大，数据类型复杂多样，数据的收集与准备是一项既繁琐，劳动量又巨大的任务，要求数据库模式确定后就应进行数据的输入，对数据的输入应按数字化作业方案的要求严格进行，输入人员应进行相应程度的培训工作。(3) 人员的技术培训
GIS的建设需要很多人员参加工作，包括系统开发人员、用户和领导阶层，为了保证GIS的调试和用户尽快掌握，应提前对有关开发人员、用户、操作人员进行培训，掌握GIS的概貌和使用方法。
对于一般人员和领导，也应给予一定的宣传和教育，使其对新建GIS系统有所了解，关心和支持GIS的实施工作。
(4) 系统测试
系统调试与测试是指对新建GIS系统进行从上到下全面的测试和检验，看它是否符合系统需求分析所规定的功能要求，发现系统中的错误，保证GIS的可靠性。一般说来，应当由系统分析员提供测试标准，制定测试计划，确定测试方法，然后和用户、系统设计员、程序设计员共同对系统进行测试。测试的数据可以是模拟的，也可以是来自用户的实际业务，经过新建GIS的处理，检验输出的数据是否符合预期的结果，能否满足用户的实际需求，对不足之处加以改进，直到满足用户要求为止。
测试方法可采用如下流程实施：设计一组测试用例→用各个测试用例的输入数据实际运行被测程序→检测实际输出结果与预期的输出结果是否一致。这里供测试用的数据具有非常重要的作用，为了测试不同的功能，测试数据应满足多方面的要求；含有一定的错误数据；数据之间的关系应符合程序要求。
GIS的开发与实施阶段将产生一系列的系统文挡资料，一般包括用户手册、使用手册、系统测试说明书、程序设计说明书、测试报告等。 (1) 系统的维护GIS的维护主要包括以下四个方面的内容。1) 纠错纠错性维护在系统运行中发生异常或故障时进行的。往往是对在开发期间未能发现的遗留错误的纠正。任何一个大型的GIS系统在交付使用后，都可能发现潜藏的错误。2) 数据更新数据是GIS运行的血液，必须保证GIS中数据的现势性，进行数据的及时更新，包括地形图、各类专题图、统计数据、文本数据等空间数据和属性数据。由于空间数据在GIS中具有庞大的数据量，这里研究如何利用航空和多种遥感数据实现对GIS数据库的实时更新具有重要的意义，例如可借助航空影象实现对地图的更新。3) 完善和适应性维护软件功能扩充、性能提高、用户业务变化、硬件更新、操作系 统升级、数据形式变换引起的对系统的修改维护。4) 硬件设备的维护包括机器设备的日常管理和维护工作。例如，一旦机器发生故障，则要有专门人员进行修理。另外，随着业务的需要和发展，还需对硬件设备进行更新。为了避免系统维护过程中带来的副作用（对其它过程或子系统的影响），加强维护过程中的管理工作是非常重要的，要求按如下步骤严格执行：提出修改需求→领导批准→分配维护任务→验收工作结果。(2) 系统的评价评价是指对GIS的性能进行估计、检查、测试、分析和评审。包括用实际指标与计划指标进行比较，以及评价系统目标实现的程度。在GIS运行一段时间后进行。系统评价的指标包括经济指标、性能指标个管理指标各个方面，最后应对评价结果形成系统评价报告。

❸ 基于GIS的国家出资地质勘查核查系统的设计与实现

陈小红¹ 潘懋¹ 徐旸² 汪艳梅³

(1.北京大学地球与空间科学学院；2.北京市地质调查研究院；3.内蒙古自治区国土资源信息院)

摘要 进行矿权范围内涉及国家出资地质勘查情况核查是矿政管理的一项重要工作。本文基于GIS技术，采用矿政空间数据与地质资料的结合，实现了矿权范围内涉及国家出资地质勘查情况筛查、重叠区域的核实等功能。该系统在内蒙古自治区国土资源厅实际工作中得到了应用，极大地提高了核查工作效率。

关键词 国家出资地质勘查 GIS 空间分析 影像配准

0 引言

国家出资地质勘查，是指地质勘查资金由国家投入、地质勘查风险由出资者(国家)所承担的地质勘查。国家投入的地质勘查资金来源一般包括税收、矿产资源补偿款、矿业权使用费及价款、地质勘查基金(中央或者地方)^[1～2]。国家出资地质勘查形成的成果以不同形成体现在矿业权中，因此在矿业权登记、转让等环节中，需要考虑国家出资地质勘查情况。

矿政管理一般要承担矿业权的登记、变更、注销等工作以及矿产储量登记工作等。GIS技术已经广泛应用于矿政管理系统中，矿权管理系统、储量空间数据库管理系统、矿业权审批系统等^[3～7]主要实现数据填报、矿权登记业务流程管理、网上审批、基于GIS功能的图形查询、统计、发布等功能；GIS应用于“一张图管矿”是业内研究的热点，主要将矿业权实地核查数据与矿产资源规划等多个数据库进行集成，实现矿权审批、监管、统计分析等^[8～11]。

本文基于GIS技术，结合地质档案资料，集成探矿权、采矿权、储量等空间信息，实现了矿权范围内涉及国家出资地质勘查情况筛查、重叠区域的核实等功能，为矿业权登记、转让等环节中价款核算提供支持。该系统在内蒙古自治区国土资源厅工作中得到应用，解决了传统核查中核查精度低、周期长的问题，提高了矿政管理效率。

1 系统框架及功能

1.1 设计思路

矿业权(探矿权、采矿权、划定矿区范围批复等)审批、价款评估与缴费是矿政管理的一项重要工作，而进行矿业权范围内国家出资地质勘查情况核查工作是矿政管理及价款评估与收缴的重要依据之一。基于GIS的国家出资地质勘查核查系统建设应满足矿政管理的多层次需求，实现涉及矿政管理的基础数据管理、查询、图形核查、报告管理、统计分析等需求。系统建设应遵循总体设计、分步实施、技术先进、安全可靠的基本思路。

总体设计，分步实施：系统设计按照矿政管理需求，全面统筹规划，做好顶层设计，进而分步骤实施。优先考虑系统架构的合理设计，在此基础上逐步进行各功能组件及系统接口的深化设计，使组件之间实现高内聚、低耦合，力求形成一个布局合理、功能完备、能力均衡、分工明确的平台。

技术先进，安全可靠：系统建设充分借鉴信息技术发展前沿技术，综合运用数据库、地理信息系统(GIS)、分布式计算等多项信息技术，并遵循稳定性(运行稳定)、可扩展性(功能、数据、可视化、用户界面等)、可配置性(参数可配置)、标准性和规范性等设计原则。

1.2 系统框架

基于GIS的国家出资地质勘查核查系统框架包括数据库、技术支撑、应用系统、用户等，如图1所示。利用地质资料目录数据库、地质资料图文数据库、探矿权登记数据库、矿业权登记数据库及储量空间数据库，提取相关的数据项，构建数据库；采用空间数据库引擎进行数据访问；基于GIS平台二次开发，实现空间检索和图形核查等功能；基础组件实现显示、可视化、报表、报告模板、输出等等功能。

图1 基于GIS的国家出资地质勘查核查系统框架

1.3 主要功能

基础数据管理：主要包括地理底图、地质资料目录数据、探矿权登记数据、矿业权登记数据、储量空间数据管理。除了具有数据导入、录入、修改、删除等功能外，还包括利用区域坐标(拐点坐标)生成图层功能，生成的图层为地质资料目录GIS图层、探矿权GIS图层、矿业权GIS图层、储量GIS图层；另外，区域坐标(拐点坐标)发生变化后，GIS图层将实现更新。

条件查询：包括地质资料目录数据、探矿权登记数据、矿业权登记数据、储量空间数据查询。

空间检索：除了具有点选检索、拉框检索、输入地理坐标检索功能外，还有两个图层交互检索功能。

图形核查：功能包括两个方面：一是在地理底图基础上加载探矿权图层、矿业权图层、储量信息图层及地质资料目录图层，实现待核查矿权范围内地质资料检索，检索结果显示、追加、删除及资料查看等功能；二是实现待核查矿权与涉及国家出资地质勘查重叠区域比对功能，包括导入数据、配准、距离量算、面积量算、数据导出等功能。

核查报告管理：核查信息保存到数据库后，系统具有提取核查信息并自动生成报告功能，并且还具有报告上传入库、查询、显示等功能。

统计分析：按照矿权性质(招拍挂、探矿权、采矿权、划定矿区范围)统计，按矿权类别(探转采、延续、变更、转让、新立)统计，按行政区划查询(矿权所在的省、市、区行政区划)统计。

2 系统主要关键技术及实现

系统采用Oracle10 g数据库，把地质资料目录数据库、探矿权登记数据库、矿业权登记数据库及储量空间数据库提取的数据项按照空间-属性进行关联；系统采用C＃ WinForm，基于GIS平台二次开发；实现系统的关键技术主要为矿权涉及国家出资地质勘查项目筛查、矿权涉及国家出资地质勘查重叠区域核实、核查信息提取并生成核查报告等方面。

2.1 空间数据与属性数据组织

地质资料是一种国家投入巨额勘查资金获得的特有信息资源^[3]，是将地质勘查形成的原始地质资料、实物地质资料等进行总结、编制而形成，地质资料需按照地质汇交管理办法进行汇交^[12]。汇交的地质资料包含目录和电子文件。利用地质资料目录数据库、地质资料图文数据库、探矿权登记数据库、矿业权登记数据库及储量空间数据库，提取相关的数据项，再增加与核查特性相关的数据项，组成核查系统的数据内容。

提取地质资料目录数据库中档号、报告名称、起始经度、终止经度、起始纬度、终止纬度等数据项，并增加是否涉及国家出资数据项；提取地质资料图文数据库的档案号及电子文件；提取探矿权登记数据库中矿权证号、项目名称、矿权性质、申请人、勘查单位、地理位置、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)等数据项，并利用坐标信息组织空间数据图层；提取矿业权登记数据库中矿权证号、矿山名称、矿权性质、申请人、勘查单位、地理位置、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)等数据项，并利用坐标信息组织空间数据图层；提取储量空间数据库中矿区名称、报告名称、行政区域、主矿种、矿区面积、地理位置、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)等数据项，并利用坐标信息组织空间数据图层。

另外，设计了保存核查结果的数据项，主要为：文号、项目名称、项目性质、矿权证号、矿权人、面积、行政区域、东经起、东经止、北纬起、北纬止、区域坐标(拐点坐标)、报告出具时间、是否国家出资等。

2.2 矿权涉及国家出资地质勘查项目筛查

在地理底图上，加载探矿权图层、采矿权图层、储量信息图层、地质资料目录图层，利用GIS的空间分析功能^[13，14]，实现矿权范围内涉及国家出资地质勘查项目，具体步骤为：

1)建立图形工作区，图形工作区为西安80 地理坐标，并加载探矿权图层、采矿权图层、储量信息图层、地质资料目录图层，其中，探矿权图层、采矿权图层、储量信息图层一般为高斯三度带或者高斯六度带投影，需进行坐标转换。

2)地质资料目录图层中属性“是否涉及国家出资”数据项进行标识，分别标为“涉及国家出资”和“不涉及国家出资”。

3)在探矿权图层、采矿权图层或储量信息图层中，选定待核查矿权，利用GIS空间分析功能，得出该矿权范围所有的地质勘查项目，如图2所示。

4)利用“是否涉及国家出资”数据项进一步筛查，即可得出矿权范围内涉及国家出资地质勘查项目。

5)筛查得出的涉及国家出资地质勘查项目，如有其他资料进行佐证，可以追加或者剔除。

图2 待核查矿权涉及地质勘查项目示意图

2.3 矿权与国家出资地质勘查重叠区域核实

筛查得出的涉及国家出资地质勘查项目，与图文数据库链接，提取国家出资地质勘查项目数据，并利用GIS的矢量数据与影像数据配准功能^[15～17]，实现矿权与国家出资地质勘查重叠区域核实。具体步骤为：

1)建立图形工作区，图形工作采用高斯三度带或者高斯六度带投影，并加载待核查矿权图形。

2)获取国家出资地质勘查工作区域影像数据，并以待核查矿权图形为参考进行配准，如图3所示。

3)配准后，在图形工作区域利用距离或者面积量算工具，确定待核查矿权与涉及国家出资地质勘查工作区比例。

图3 待核查矿权图形与涉及国家出资工作区域影像配准

2.4 核查信息提取，自动形成核查报告

核查中形成矿权人、矿权、位置(坐标)、面积、矿权范围涉及地质勘查情况等信息，提取后存入数据库中。利用Word模板，系统实现核查报告自动生成，该报告为矿权价款核算提供重要依据。

3 系统应用

该系统在开发完成后，依托内蒙古自治区矿政管理基础数据库及管理系统建设项目，在内蒙古自治区国土资源厅实际工作中得到应用，极大地提高了核查工作效率。图4为该系统主界面。

图4 基于GIS的矿权涉及国家出资地质勘查核查系统工作界面

以前核查一宗矿权涉及国家出资地质勘查需要调阅20 档左右的纸质资料，并需要采用手工的方式，将坐标转换后投影到矿权纸图上扣合后得出结论，这种方式费时、费力，效率低下。而该系统实现了核查流程自动化，利用GIS的空间分析功能，快速得出涉及国家出资地质勘查情况，而且可以直接调阅地质资料，并在计算机屏幕上进行核查，减少了大量反复调阅纸质地质资料的时间，核查效率提高30%以上。

4 结论

本文基于GIS技术，结合矿政信息管理实际需求，实现了矿权范围内涉及国家出资地质勘查核查功能。该系统在内蒙古自治区国土资源厅应用中取得了很好的效果，利用该系统，累计完成了超过近千宗的矿权核查，提高了矿政管理能力，取得了良好的社会和经济效益。

参考文献

[1]孙习稳，干飞.国家出资地质勘查形成矿业权的经济关系研究[J].中国矿业，2007，16(5)：13～15.

[2]徐婧，李慧洁，薛建明.国家出资地质勘查形成的矿业权产权归属与收益分配[J].科学论坛，2012(5)：159～160.

[3]赵善人，周桅，等.矿业权管理信息系统建设[J].国土资源信息化，2003(2)：3～6.

[4]周桅，赵善仁，等.矿业权管理信息系统技术方案及其实现[J].国土资源信息化，2003(2)：7～10.

[5]吴仲煜，查宗祥，等.矿业权管理信息系统中图形子系统的设计及特点[J].国土资源信息化，2003(2)：11～13.

[6]孙立双，马晓明，等.矿业权登记管理系统图形辅助审查系统功能设计[J].国土资源信息化，2013，34(11)：95～102.

[7]胡延晟.矿业权项目审批管理信息系统的设计与实现[D].长春：吉林大学，2011.

[8]刘金星，李新通，等.基于网络 GIS的福建矿业权图形辅助审查系统设计与建设[J].山西师范大学学报(自然科学版)，2011，25(1)：116～120.

[9]杨文森，陆世东，等.“一张图管矿”的数据组织与分类[J].地理空间信息，2012，10(1)：64～66.

[10]杨文森，胡凯，等.湖北省“一张图管矿”试点的研究与应用[J].国土资源情报，2010，(10)：70～72.

[11]谭永杰，郭佳，等.基于全国矿业权实地核查成果数据的矿政管理信息系统建设[J].中国矿业，2011，20(7)：50～54.

[12]於顺然.浅谈新的地质资料汇交内容及其制度[J].江苏地质，2002，26(3)：180～184.

[13]张桂兰，杨文海.浅谈《内藏古矿产资源储量空间数据库系统》建设与应用.西北资源[J]2005.(2)：40～42.

[14]吴立新，史文中编著.地理信息系统原理与算法[M].北京：科学出版社，2003.

[15]郭仁忠著.空间分析[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1997.

[16]宋智礼.图像配准技术及其应用的研究[D].上海：复旦大学，2010.

[17]魏晓敏.图像配准算法研究与系统设计实现[D].南京：南京航空航天大学，2010.

❹ 求某种gis的系统设计报告 要求：系统建设背景 系统定义 系统总体设计 系统详细设计 系统实现 这五个步骤

10000RMB可以考虑下

❺ 园林规划设计常用的规范有哪些

1、绿化用地比例规范
2、现状要求规范
3、出入口规范
4、停车场规范
5、地形规范
6、道路规范
7、水体规范
8、种植规范
9、建筑物构筑物规范
10、场地及设施规范

❻ 基于多媒体GIS技术标准样地管理系统的设计与实现

刘耀林 刘洋 刘敏 兰泽英

（武汉大学资源环境科学学院，武汉，430072）

摘要：通过对多媒体技术和GIS的结合进行简介，主要阐述了基于多媒体GIS技术的标准样地管理系统的设计与实现，主要包括数据模型设计，数据的组织和管理，系统功能设计和物理实现。

关键词：多媒体；GIS；标准样地

1 引言

1.1 标准地块概述

标准地块是指在农用地分等定级对象所在区域内，在一定的栽培管理技术条件下，该区域内农作物产量水平最高的若干个农用地分等定级单元。标准地块所处位置的气候、地形、土壤、灌溉排水、土地利用等条件最优，农业生产条件最好。

设立标准样地具有十分重要的作用和意义，是农用地分等定级工作中必不可少的环节。通过设立标准样地可以直观地获得农用地质量等级信息，并对农用地分等定级成果进行评价、控制和校订；通过对标准地块的监测与管理，间接地对农用地质量等级变化进行动态监测与管理。

标准地块分国家级、省级和县级分别设置。标准地块的设置遵循3个原则，即分层设置原则，生产条件最好的原则，永久性标志的原则。

标准样地信息十分丰富，包括样地的空间数据、属性数据及其多媒体数据。其中空间数据是指标准样地的坐标及其拓扑关系；属性数据主要有样地编号、级别、二级区名称、实地位置、平面坐标、规划用途、气候、土壤、地形、农田基本建设情况、产量、土地利用和土地经济等方面的内容；多媒体数据则包括了样地的景观图片和剖面图片，以及介绍当地人文风貌、风土人情的文档、音频、视频数据。

1.2 采用多媒体GIS 技术管理标准样地信息的必要性

传统的地理信息系统主要研究空间数据的管理和分析，这些信息主要是以字母和数字的形式进行表达，手段单一而呆板。在GIS中采用多媒体数据，可将图形图像的直观性、数字的准确性、音频视频的引导性和亲切感相结合，充分调动用户的多种感官，增强GIS的信息处理和传输的效果。将空间数据库和多媒体数据库相结合，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，可以解决多媒体数据与空间数据之间的整合关系。由于标准样地的数据具有多样性和复杂性，它不仅包括一般地理目标的空间数据和属性数据，还包括了大量与之相关的多媒体数据。为了对这些庞杂的数据进行高效的管理，方便查询和实时的更新，基于多媒体GIS技术开发了标准样地管理系统。

2 多媒体技术与 GIS 的结合

多媒体空间数据是以数值、文字、图形、图像和声音等多媒体形式表示的GPS数据、RS影像数据、GIS数据、视频数据、声音及其他属性数据。

多媒体空间数据库系统是多媒体GIS的核心，它将多媒体空间数据有机地集成于一体，不仅提供空间数据的存储与操作，还提供相应多媒体数据的存储与操作。多媒体空间数据库结合空间数据库和多媒体数据库的特点，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，解决多媒体数据与空间数据之间的无缝整合关系，为多媒体地理信息系统提供数据管理基础。

多媒体空间数据库系统主要包括3个部分：关系数据库，多媒体对象数据库和空间数据库。关系数据库与空间数据库的作用分别是管理属性数据和空间数据，多媒体数据库是用来管理多媒体数据。如图1所示。

图1 多媒体空间数据库系统的结构

3 标准样地管理系统的设计与实现

3.1 标准样地管理系统的配置环境

标准样地管理系统的设计与开发是2004年国土资源部试点项目“湖北省农用地分等成果汇总”工作的一部分。为了科学有效地管理省级标准样地数据，并以视觉、听觉等形式直观、形象、生动地表达样地信息，为用户提供一个友好活泼的界面环境。开发采用当前流行的组件式GIS技术和多媒体技术标准样地管理系统。系统的配置主要有：PC机，Windows2000 操作系统，VC ＋ ＋ 开发平台，MapObjects 控件，Access 数据库。

3.2 标准样地管理系统的数据模型

由于大多数数据模型不支持复杂对象（影像和声音），而面向对象的数据结构支持定义复杂的数据结构，并且面向对象的数据模型具有以下的特点：

（1）多媒体GIS系统中定义的空间信息，如点、线、面和非空间信息，如多媒体数据，每一个数据不再是分散的，而是集成为统一的实体。

（2）用户可以根据需要定义自身系统的数据类型，编写相关的输入、输出和执行函数。

（3）具有类的继承性。

因此，标准样地管理系统采用了面向对象的技术，每个标准地块都是一个对象实体，有一个唯一的对象标识并包含有属性数据、空间图形数据、静态图像数据、视频数据和声音数据等，如图2。

图2 标准样地对象模型

定义 1：一个标准样地实体对象是一个7元组：［Oid，Aid，Gid，Wid，Pid，Mid，Sid］，其中，Oid为该样地对象的对象标识；Aid是属性数据标识；Gid是空间数据标识；Wid是文档数据标识；Pid是静态图像数据标识；Mid是视频数据标识；Sid是声音数据标识。

3.3 标准样地管理系统的数据组织和管理

3.3.1 空间属性数据的组织和管理

空间数据是标准样地管理系统的核心，是整个系统的主体。基本空间数据类型有点、线和面。在矢量格式中点目标用一个坐标对（X₁，Y₁）表示，线目标用一串坐标对（X₁，Y₁） （X₂，Y₂）……（X_m，Y_m）表示，面目标则用首尾相接的一串坐标对（X₁，Y₁） （X₂，Y₂）……（X_n，Y_n） （X₁，Y₁）来表示。标准样地的属性数据是指其非空间、非多媒体数据，如样地编号、级别、二级区名称、实地位置等，属性数据由多个属性数据项组成，如图3所示。在标准样地管理系统中，采用MapObjects控件默认的shape文件格式来组织空间数据，而属性数据则由shape文件对应的dbf文件来组织。

图3 标准样地的属性数据列表

3.3.2 多媒体数据的组织和管理

多媒体数据的管理方式一般有两种。一是采用统一的数据库，把所有的多媒体数据以BLOB对象纳入其中进行统一的管理。其优点是便于数据的集中管理，但是数据库会显得过于庞大，且访问数据的速度较慢。二是将多媒体的源数据和描述性信息分开存放。在硬盘中，每一个媒体数据以单个文件的形式存放，并将这些文件存放在一个特定的目录下，形成一个媒体数据库。在关系数据库中储存数据的描述性信息如数据的编号、名称、路径、格式、容量、默认表达方式等。通过建立空间目标与数据的描述性信息的联系，来间接访问多媒体数据文件，如图4所示。其缺点一是数据的主体信息和描述性信息分开存放不便于统一管理，二是需要常用媒体软件的支持；但是这种方式实现起来十分简单，响应速度较快。本系统将采用第二种方式对多媒体数据进行管理。

图4 多媒体数据的管理

3.3.3 系统的数据库设计

本系统的数据库分为两个部分，即描述性信息数据库和主体数据库。前者以Access关系数据库管理着图件数据的描述性信息表和多媒体数据的信息表。后者又分为空间数据库和多媒体数据库。其中空间数据库管理着所有的空间数据和属性数据，它是硬盘中一特定目录下shape文件、dbf文件及shx文件的集合；而多媒体数据库管理着标准样地的所有多媒体数据，它是硬盘中一特定目录下各类多媒体数据文件的集合。系统以描述性信息数据库为媒介访问主体数据库，如图6中所示。

图5 图件数据的描述性信息表结构

图6 多媒体数据的描述性信息表结构

3.4 标准样地管理系统的功能模块设计

标准样地管理系统是目标管理系统的一种，它是多媒体技术和传统地理信息系统结合的产物。系统主要对基础数据、底图数据和标准样地数据进行了管理。基础数据主要是道路图层、水系图层、注记图层等辅助性数据；底图数据采用了1∶50万的湖北省农用地分等单元图，它是各分等单元（面状目标）空间数据和属性数据的集合；标准样地数据则包括了省级样地（点状目标）的空间数据，属性数据及其多媒体数据。

针对以上的数据，系统主要提供了图层管理、图形编辑、统计分析、目标查询和多媒体数据处理五个功能模块。图层管理模块是对基础图层、分等单元图和标准样地图层进行显示、添加、删除和移动等操作的方法的集合；图形编辑模块则提供了对点目标、线目标及面目标进行编辑的功能；统计分析模块主要针对分等单元图层数据，提供了各县市各等别面积统计和各地类各等别面积统计两个基本功能；目标查询模块和多媒体数据处理模块是系统的核心，其中查询模块提供了空间点击查询、空间分析查询和组合条件查询3种查询方式；而多媒体数据处理模块则用来存取和表达多媒体数据。运用系统提供的查询功能和多媒体数据处理功能，用户可以快速地捕捉标准样地目标并对其属性数据和多媒体数据进行详细的浏览。系统功能模块设计如图7所示：

图7 系统的功能设计

3.5 标准样地管理系统的功能模块的物理实现

标准样地管理系统在实现的过程中主要采用了组件式GIS技术和多媒体技术。其中组件式GIS技术实现系统中所有与空间数据和属性数据有关的功能，而多媒体技术和数据库技术则实现与多媒体数据有关的功能。

MapObjects控件提供CMoMapLayer，CMoPoint，CMoLine，CMoPolygon 等类接口中的属性和方法可以用来实现空间数据的操作。属性数据的操作则依靠 MO 控件提供的CMoRecordset类接口中的属性和方法来实现。

多媒体数据的表达则视数据的类型而定。对于标准样地景观图片和土壤剖面图片数据，可以视其为栅格图层数据，采用MO控件提供的CMoImageLayer类接口中的属性和方法来实现；样地文档数据、音频和视频数据的表达则分两步进行。先要通过ADO或DAO提供的数据库操作函数访问关系数据库中的多媒体数据描述性信息表，根据标准样地对象实体的ID号，在信息表中找到此样地的多媒体数据的描述记录；然后根据记录中路径字段的信息从多媒体数据库中访问其多媒体数据文件，最后调用ShellExecute函数根据文件格式激活应用程序对多媒体数据进行表达，具体过程如图8所示。

3.6 标准样地管理系统的运行简介

标准样地管理系统主要是为了对标准样地数据进行科学有效的管理和图、文、声、影并茂的展示。为了把多媒体数据较好地连接到地理目标上，借鉴空间型超级文本的有关原理，即地理空间实体作为信息的结点，以地理实体的空间位置作为索引，由这样的结点和索引组成链表，用户可以对链表进行浏览、查询等操作。这种方式比较简单方便，但尚不能达到真正意义上的超文本。

伴随着启动界面和背景音乐，进入标准样地管理系统。首先在图层管理器中选择标准样地图层激活并显示它，运用系统查询功能模块提供的其中一种查询方式捕捉到目标标准地块。此时目标变成红色，系统开始播放当地的民歌，接着属性信息对话框出现，可以在出现的对话框中浏览到样地的所有属性信息，还可以运用对话框中的多媒体接口进一步欣赏到目标标准地块的景观图片和土壤剖面图片，以及与当地风土人情有关的文字和视频信息。本系统改变了传统GIS呆板、沉闷的界面环境，给人耳目一新的感觉。

图8 系统的物理实现

图9 标准样地的剖面图片和景观图片查询

图10 标准样地的文档和视频信息查询

参考文献

黄涛等.地理信息系统集成开发中多媒体的应用和实现.微型电脑应用，2000，16 （4）

齐昕等.多媒体技术在GIS中的若干应用研究.微型电脑应用，1999，（5）

邱振戈等.多媒体技术在目标信息管理系统中的应用.解放军测绘学院学报，1999，16 （4）

艾海滨等.多媒体数据在地理信息系统中的组织、管理及方法实现的研究.测绘通报，2003，（4）

许云涛等.面向对象的多媒体空间数据库系统设计.武汉测绘科技大学学报，1999，24 （3）

❼ 城市地理信息系统设计应循循的原则

系统设计原则
地理信息系统的建设是一项复杂的系统工程,需耗费大量的人力、物力和专财力。因此,在设计之初属,就应考虑到各方面的因素,按照系统工程的方法实施。为了使这个信息系统能够顺利实施,开发系统时必须遵循以下原则:
1)实用性原则
实用性是系统建设的最基本原则,保证系统实用,满足用户对城市进行管理和规划的需求。
2)先进性原则
系统的设计应立足于高起点、高水平,在考虑性能价格比的同时必须优先考虑系统的先进性。软硬件平台选择及采用的技术手段应选用目前国内外最新技术,避免系统过早被淘汰。
3)规范性原则
规范性是系统建设的基础,在系统实施过程中首先要制定系统的规范标准及系统建设方式,以保证系统正确实施、按时完成,便于管理和扩充。
4)可扩充性原则
系统的功能、代码和数据的组织必须考虑系统易于扩充,以便满足将来发展需要。5)安全性原则
系统在设计之初就应对安全性问题给予充分的考虑,避免数据丢失和超范围使用。6)可靠性原则
可靠性是系统运行的基本保证,没有系统的可靠性,系统就难以正常运行,系统就难以发挥出效益。

❽ 地理信息系统在建筑学的应用

应用于建筑施工安全管理：
建设项目安全管理工作在整个施工过程中具有重要作用。当前,建设项目数量巨增,而安全监督管理的人员数量相对较少的问题已日益突出,如何有效地配置现有资源,利用先进技术手段开展安全管理工作已成为急需解决的问题。
GIS技术应用在施工安全管理中,正好解决了管理人员少与需要管理的建设项目数量多这对矛盾,为建设管理部门提供了一个高效有力的管理手段。范丽霞等同志2004年将GIS应用在日常安全管理工作中,为GIS开辟了一个崭新的使用平台。即把管辖区域内的建设工程项目显示在地图上,对建设工程项目进行定位查询,就能够直观、方便的掌握施工项目的现实状况,有利于安全监管人员有目的、分重点的对建设工地实施安全监督。同时,利用专业地理信息系统软件Maplnfo对区域地图和数据库的管理功能,一方面在用图形方式显示出管辖范围内的工程项目分布情况以外,项目周边的交通、电力、电信、燃气、供水管网的布局信息也可一目了然,为场地施工提供便利:另一方面把与工程项目有关的属性信息,比如:建设单位、设计单位、施工单位等存储在数据库中,更重要的是把建设项目的安全手续、专职人员配备、安全人员资质、安全防范措施、临时用电、安全用品、安全资料、施二正机具的安放等信息记录于数据库,用户只需要通过简单操作就可以提取、查询和使用这些数据,方便了对施工项目的安全监督,又为安全管理提供了辅助决策。

GIS应用于基础设计及施工
高层建筑的层出不穷既提高了空间利用率,又缓解了城镇建设用地紧张的局面,同时,也给基础设计和施工提出更高要求。桩基础应用在高层施工中已经较为普遍,各地区、不同的试验单位也都积累了大量桩基静载试验数据,其中郝猷猷2004年在对广东省肇庆市971根试桩静载试验资料统计分析的基础上,建立了单桩承载力地理信息系统和单桩承载力数据库,并提出了肇庆市计算嵌岩桩单桩承载力极限时,极限侧阻力、端阻力标准值的建议值。此专题
地理信息系统的建立,将GIS使用在桩基础设计中,完成了GIS对单桩承载力信息的管理、分析和查洵,实现了不同试验单位、不同设计部门对单桩承载力信息的共享,且经过数据分析得出单桩竖向承载力极限值还可提高这一重要结论。该系统采用专业地理信息系统软件Maplnfo和其二次开发工具MapBasic及可视化编程语言VB的功能的再开发,增添了󰀁单桩管理󰀁和󰀁单桩分析󰀁两个专题模块,丰富了单桩承载力数据的处理能力,进而能更直接的为桩基础设计与施工服务。

GIS应用于建筑物规划
高层建筑基础施工还需要重视深基坑的支护问题,这关系到施工人员安全和工程进度。中国建筑科学研究院魏巍同学2005年经过对深圳市三家较大的基坑设计单位100项典型基坑支护工程设计数据的收集,建立起基坑支护数据库。在详细记录各个基坑支护工程设计与施工基础上,选择Maplnfo平台和VB开发工具,以该数据库为基础开发完成了深圳市基坑支护地理信息系统。该系统共包含四个专题信息库,其中,基坑概况信息库存储工程基本信息和基坑施工信息:计算参数信息库存储项目地质信息和地下水控制信息;支护结构信息库存储放坡、排板桩、连续墙、内支撑、钉锚等相关支护信息;监测数据信息库则存储基坑中监测点观测值每日的变化情况,其在系统软件Maplnfo基础上又添加了基坑管理与基坑查询两个用户菜单。该系统的建立实现了对以往基坑支护工程数据收录、管理和分析,为不同设计单位提供数据共享平台,对今后基坑支护工程设计、施工、研究提供了直接的强有力的参考依据。
目前,我国在大力推进城镇化建设,但可供建设的用地却严重不足。一方面城市规划管理部门加大了旧城改造,另一方面管理者采用先进科学的管理手段对城市建筑物进行了合理规划。其中,香港将GIS使用在新城开发管理中,建立了以可供地的预测管理为主要功能的沙田新城开发土地地理信息系统,为管理者提供未来一段时间里可用于建造住宅的土地利用时间表,进而推测配套的基础设施建设如何布局、何时完工,以及各种商业、服务、教育、保健、公共交通设施应该建立的地点或区域,取得了很好的效果。

GIS应用于建筑审批部门的内部管理工作
伴随越来越多的建设项目破土动工,各种资质级别建筑企业涌入市场,增添了建设管理部门工作量。采用地理信息系统可实现图形与属性的交互式访问,首先,在地图上清楚地标明正在建设和上报审批需要建设的项目位置,其次,将企业资质、单位名称、经济状况、主要技术和管理人员简介等企业属性信息存放于数据库,建设管理部门的工作人员可以通过GIS专业软件,实现对市场现有建筑施工单位经营管理状况的即时了解,规范了市场秩序,把好了市场准入关。同时,GIS图形显示和数据处理功能可快速、准确的查询相关信息,使资料存放简单、有序,减轻了管理人员的负担,降低了人为错误,也是政府电子政务建设的重要部分。

GIS其它应用
建立房地产三维管理专题地理信息系统,可以真实再现楼盘三维场景,虚拟显示住宅内部结构,并且可通过互联网发布房产项目认购信息,这些功能是普通信息系统无法完成的,而且在住宅小区建成后,物业管理公司可通过房产三维管理信息系统对各种物业设施进行数字化管理,这无疑会有助于提升小区的形象地位。将GIS与虚拟现实技术相结合,可实现城市景观仿真,给人一种身临其境的感觉;还可对大型建设项目进行虚拟显示,动态模拟项目完工投入使用的状况,为科学的规划决策提供帮助,3󰀁GIS应用在建筑领域中有待解决的问题
把地理信息系统应用在建筑领域中,虽然取得了良好的社会经济效益,但使用过程中不可避免的出现一些问题。首先,只有专业GIS人员才能熟练操作专业软件;其次,数据是信息系统的核心,只有保持数据的现势性,才能保证专题地理信息系统有效的为日常工作服务:最后,相关部门要完善管理体制,从人员和制度上保障应用系统能够长期高效的工作。所以,只有今后加大GIS的推广力度,培养更多的专业人才:尽快建立统一的数据标准,以便于数据的存储和共享,避免数据库的重复建设;进一步完善管理制度,使数据能够及时更新,才能使GIS更好的为建筑领域服务。

❾ GIS的基本要求

本专业毕生应获来得以下几方面自的知识和能力：
1.具有良好的思想道德素养、团结协作精神、沟通表达能力、审美与实践能力以及良好的身体与心理素质，树立正确的自然观、世界观、人生观和价值观;2.本专业学生主要学习高等数学、计算机科学、信息科学与技术及地球科学的基本理论;掌握卫星遥感原理、遥感图像的计算机处理和地学信息提取的原理与技术;掌握地理信息系统的基本原理，熟悉地理信息系统的系统设计、集成与空间分析方法及工具软件的综合使用;3.了解地球信息科学领域的前沿问题;具有熟练地运用3S技术解决城市与环境科学中的信息采集、分析处理和地学应用中相关技术问题的能力;掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取有关信息的方法;受到一定的科学研究与撰写科学论文的训练。熟练掌握一门外语。