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我國也于90年代將gis應用于礦產資源的建設方面,如1995年,由原地礦部信息院主持,四川地勘局參加開展了1:20萬GIS空間信息數據庫及礦產資源評價方法的試點工作。中國地質調查局從20世紀90年代聯合各大專院校,應用GIS技術在全國范圍內進行了礦產潛力資源評價的試點工作,并著手開展研制出基于GIS平臺的礦產資源評價輔助決策系統,除此之外,中國各大科研機構也相繼研發了各種基于GIS的礦產資源信息系統,如中國礦業大學開發的第一個面向我國礦業領域的國產礦山GIS基礎平臺,該系統實現了礦山地理信息系統的動態修改和動態查詢;2007年中國地質大學(北京)研發的阿拉善礦產資源信息管理系統,在VB6.0平臺上采用集成二次開發方式,實現了檔案管理,礦產資源信息的查詢檢索、開采區的影響預測等功能。2008年河北灤平縣國土資源和河北理工大學聯合研發的“礦產資源管理信息系統”,采用VB編程語言和GIS組件,開發的系統,實現了完整圖形和屬性數據的輸入、輸出、編輯、查詢統計和分析等功能。武警黃金地質研究所百萬成等以ArcView平臺開發的“地質礦產信息系統”,陳練武等以MapGIS開發的榆林地區的礦產資源管理系統。目前,GIS在礦產資源信息化建設方面應用越來越廣泛,開發的系統基本都具有數據管理、數據查詢等常用功能,也有部分專門針對數據查詢的信息系統,如昆明理工大學研發的以查詢為主的“礦產資源信息管理系統”。中國礦業大學開發的“煤層地質信息查詢系統”,中國新星石油公司實驗地質研究院徐旭等開發的以查詢、統計、輸出為主要功能的“地理信息系統在無錫礦產資源管理信息中的應用”等,但是總體上對龐大的地學數據的查詢分析功能的有效利用方面還是相當薄弱的,地學數據查詢分析的研究和開發未受到應該有的重視,這將妨礙我國地學數據信息化的建設。
2存在的主要問題
對現有的基于GIS技術的礦產資源信息系統比較、分析來看,盡管能夠適應某些用戶的要求,但對專業性比較強的領域的用戶來說仍存在諸多不盡人意的地方。認為基于GIS技術的礦產資源信息化,主要存在以下技術問題:無法解決對礦產資源數據的信息分析與決策。
2.1基于GIS技術的礦產資源信息系統還不能有效解決對礦產資源數據的信息分析與決策。目前GIS技術主要是面向眾多領域,體系也較為龐雜,主要解決的數據對象為地表二維矢量和柵格數據。礦產資源數據更多反映的是地下礦藏數據,尤其是對三維地質空間結構。因此,基于GIS技術的礦產資源信息系統,在某些程度上還不能有效的解決這類特殊領域的需求,進而制約了對數據分析以及決策支持方面的應用。
2.2信息化系統建設成本較高在礦產資源信息化的過程中,需要對某些空間數據進行管理和分析,GIS技術是較為合適的選擇與技術手段。因此,對于某些用戶而言,為了部分功能需要而不得不購買整套GIS平臺軟件,這無形中提高了系統建設的總體成本,制約了基于GIS技術的礦產資源信息系統的推廣與應用。
2.3信息化系統對數據依賴性較高由于礦產資源信息系統,多是針對某一地區或領域的數據進行的設計和開發。當系統結構發生變化或者是應用主題發生改變時,由于沒有統一的數據模型,即使查詢分析的操作完全一致,也需要對信息化系統做較大的改動。
3礦產資源信息化中的關鍵技術
在礦產資源信息化的過程中,GIS技術是核心技術。此外,由于礦產資源數據量龐大,數據的格式也是多式多樣,為此還需要使用基于Geodatabase的數據存儲技術,來對這些數據進行有效管理。同時,為了解決上述問題中信息化系統對數據依賴性較高這一技術障礙,本文建議科學使用數據字典技術,以提高系統的靈活性與通用性。
3.1基于Geodatabase的數據存儲技術Geodatabase是ArcInfo引入的新的數據結構,它是以要素來表示不連續的實體,將要素的屬性存儲在數據庫中,并且給要素賦予自然行為,定義要素間的關系,對于要素間的特殊的行為使用代碼定制。Geo-database中的地理數據是按照層次型的數據對象來組織的,其中包括要素數據集(FeatureDatasets),Fea-tureDatasets表示共享空間的參考要素類的集合、要素類(FeatureClasses),FeatureClasses表示存儲相同幾何類型和屬性的要素的集合,以及對象類(ObjectClasses)ObjectClasses表示存儲非空間數據的表格[6]。對象之間是有著一定的關系的,Geodatabase允許用戶定義這種關系。在Geodatabase中,對象類型、拓撲關系、空間關系和其他的一般關系都由用戶自己進行定義,以及由用戶捕獲對象之間是如何相互作用的,通過這些方面,Geodatabase讓用戶表現要素的特征更加方便,更加自然。Geodatabase將空間數據以及與其相關的屬性數據存放在DBMS(即數據庫管理系統)中,方便了數據的一體化管理,以及實現了多源數據的無縫集成。同時,通過空間數據引擎(ArcSDE),生成ArcSDEGeo-database,實現了數據和客戶端應用程序的無相關性,數據存放在服務器端的Access或SQLServer或Oracle等數據庫中,從而實現數據共享和多用戶操作。
3.2數據字典技術數據字典也稱為數據目錄或系統目錄,是關于數據庫系統中各類數據描述的集合,是進行全面的數據收集和完備的數據分析所獲得的主要成果,是整個數據庫環境的重要組成部分,是一個管理有關數據庫設計、實現、運行和擴充階段的各種信息的工具,在數據庫的生命周期內起著不可或缺的作用[7]。以礦產資源信息化系統的查詢分析功能為例,數據字典也起到重要作用。傳統的數據查詢往往都是直接對數據庫訪問然后查詢,查詢程序直接操縱數據庫中的數據,數據模型與不同的需求相關,不可能一成不變,當需求發生變化時,數據模型就會發生變化,程序也會隨之發生變化,使得程序和數據的相關性變的較高,這樣,在對數據查詢功能的開發中以及后期的維護升級中就產生了許多弊端:①開發過程中,由于沒有統一的數據字典記錄數據庫信息,開發人員在開發之前必須抽出大量的時間和精力研究數據庫中的表結構,索引信息等;相應的,一旦需求發生改變,數據庫結構必然發生改變,已開發的程序將不可使用,必須加以改動,導致系統研發停滯。②在程序開發結束后的功能維護和軟件升級中,由于程序和數據庫之間存在的緊密聯系,使得已開發功能無法正常使用,大量程序功能需要重新開發,所以這種開發方式存在著大量、重復的勞動,耗費了不少的人力資源。采用數據字典技術,大大的改變了數據查詢程序對數據結構的依賴性,建立存儲描述數據庫的信息保存在數據字典中,讓查詢程序首先訪問數據字典,然后根據字典的內容去操作相應的數據庫。這樣使得程序能夠不再依賴于數據庫,通過數據字典這個“接口”對數據庫進行間接訪問,這樣數據檢索的功能就能與地學數據庫完全分離。同時,作為設計的工具。根據數據字典中存放著的與數據庫相關的原始資料和各種信息,為數據庫的設計提供了有力的工具;并且對于程序開發,它能夠提供自適應性支持,使系統的靈活性增強、通用性和可移植性也得到提高,不僅對于查詢分析模塊的開發如此,對于整個礦產資源系統的開發都體現了靈活性、通用性和可移植性。此外,數據字典具有數據庫恢復功能。數據庫的描述信息保存在數據字典中的模型字典,當數據庫文件被破壞時,模型字典的信息就能夠用來重構數據庫。
4結束語
摘要分析了幾種網絡計算模式的特點,針對客戶機/服務器模式設計了一個地理信息系統(GIS)訪問數據庫的結構框架——客戶端分為GIS功能層和數據庫請求層兩層,服務器存放數據,并將此結構與ESRI公司的空間數據庫引擎(SDE)作了對比;通過比較幾種數據庫訪問的程序實現方式,認為ODBCAPI在開放性方面是良好的.最后給出的MAPGIS實例表明:采用上述設計思路的應用系統不但利用了原有MAPGIS的研究成果,實現了GIS訪問網絡數據庫的功能,而且還具有良好的開放性.
關鍵詞地理信息系統,數據庫訪問,空間數據庫引擎(SDE),C/S模式,ODBC.
引言
近年來,網絡技術得到迅速的發展,這就為信息資源的共享提供了技術上的可能.作為信息密集型的地理信息系統(GIS)上升到網絡平臺可謂適逢其時.但從目前的應用情況來看,除了國外極少的公司擁有網絡版的GIS之外,在國內還處于試驗研制的階段.因此,盡快地研制出我國自主版權的網絡GIS的原型和產品,并在技術手段上達到國際先進水平,是擺在我們面前的一項迫切的任務.
1網絡計算的幾種模式及特點
(1)傳統的集中式.這是一種主機-終端模式,所有的計算任務和數據管理任務都集中在主機上,終端只是主機輸入/輸出設備的延長.這種模式的優點是容易管理,缺點是對主機的性能要求很高,也浪費了作為終端的計算機的計算能力,并且從性能價格比來看,在購置費用相當的情況下,一臺主機的性能往往比不上幾臺計算機所組成網絡的性能;因此這種模式已逐漸退出主流.字串5
(2)客戶機/服務器(client/server,簡稱C/S)模式.一般說來,在這種模式下,服務器只集中管理數據,而計算任務分散在客戶機上,客戶機和服務器之間通過網絡協議來進行通訊.客戶機向服務器發出數據請求,服務器將數據傳送給客戶機進行計算,計算完畢,計算結果可返回給服務器.這種模式的優點充分利用了客戶機的性能,使計算能力大大提高;另外,由于客戶機和服務器之間的通訊是通過網絡協議進行的,是一種邏輯的聯系,因此物理上在客戶機和服務器兩端是易于擴充的.它是目前占主流的網絡計算模式.
(3)瀏覽器/服務器(browser/server)模式.在這種模式下,用戶端只需一通用的瀏覽器,如Netscape或Explore,便代替了形形的各種應用軟件.服務器則為Web服務器.瀏覽器和服務器之間通過TCP/IP這一通訊協議進行連接.瀏覽器發出數據請求,由Web服務器向后臺取出數據并計算,將計算結果返回給瀏覽器.這種模式的優點是:由于用戶端所用軟件只是一個簡單的瀏覽器,用戶基本上無需培訓,用戶端軟件也無需維護;軟件的升級與修改只在服務器端進行,對用戶透明;服務器與瀏覽器可處于不同的操作系統平臺.其缺點為:Web動態技術不夠成熟,各種標準有待統一,如各廠家的動態協議互不支持、瀏覽器之爭等.總之,它是一種先進的但發展還未成熟的技術.字串4
基于以上的分析,應選擇客戶機/服務器模式作為GIS訪問網絡數據庫的實現模式.
2C/S模式下的GIS訪問網絡數據庫的結構設計
設計在總體上分為C/S兩層(見圖1),以充分利用C/S模式的跨平臺、易擴充、數據獨立等優點.在client端又分兩層來進行設計——GIS功能層和數據請求層,GIS功能層是GIS的功能實現部分,數據請求層是GIS的數據實現部分.數據請求層作為一中間層,起到數據轉換的作用,對上是具有GIS特點的數據文件,對下是標準的數據庫記錄.這種分層設計的形式一方面充分利用了現有的單機版本GIS研究成果;另一方面,GIS功能層和數據請求層的開發可同時進行,只要接口標準不變,本層的變動不會影響到另一層.
Fig.1ThegeneralframeworkofGISaccessingdatabasebasedonC/Smodel
值得一提的是ESRI公司的空間數據庫引擎(spatialdatabaseengine,簡稱SDE)的設計方案(見圖2).它是目前國際上領先的GIS數據處理的網絡計算模型.其數據的訪問形式為:由用戶的應用程序(userapplication)通過SDE應用編程接口(SDEAPI)向SDE服務器提出空間數據請求,SDE服務器內存放有空間對象模型,并依據空間對象的特點在本地完成空間數據的搜索,并將搜索結果通過網絡向用戶的應用程序返回.字串2
對比圖1和圖2可以看出兩者采用的都是C/S模式,并且都將GIS功能實現與數據請求進行分層處理;所不同的是面向數據庫的數據請求實現的位置:圖1
在客戶機端實現,圖2在服務器端實現.在服務器端實現的主要優點為:(1)對于空間對象模型及相關的計算模式的升級可以只在服務器端實現,而且對客戶機端透明;(2)由于SDE服務器與數據庫ORACLE7.2的結合非常緊密,因此數據的搜尋速度非???對于圖1來說,把數據請求層放在客戶機端,對數據庫的依賴程度就不同于SDE服務器,后者對數據庫的選型有極強的依賴性(目前SDE服務器只在ORACLE7.2實現),相反,它是一種非常開放的結構,它所支持的服務器不但可跨數據庫系統平臺,而且還可跨操作系統平臺.可以說,圖1和圖2兩種設計模式的優缺點是相互對應的.
3數據庫訪問方式的比較
基于程序的訪問數據庫的幾種方法如下.
(1)專用的數據庫訪問工具.如PowerBuilder,Delphi等,它偏向于對數據庫中數據的管理和顯示,具有限的計算功能.既不適于用它來開發GIS應用系統,也難以將它們的數據操縱功能與現有的GIS應用系統緊密結合.
(2)嵌入數據庫語言的常規語言.各數據庫廠家為了讓用戶程序能直接訪問自已的數據庫,基本上都提供了專有的面向C語言的預編譯頭和靜態庫,如Sybase公司的OPENCLIENT和ORACLE的PRO*C.字串5
(3)開放數據庫互連性應用編程接口(opendatabaseconnectivityapplicationprogramminginterface,簡稱ODBCAPI)[2,3].它是微軟(Microsoft)公司提出的數據庫訪問形式.它通過確保所有的應用系統遵循標準的調用層接口,提供對特定數據源命令進行解釋的驅動程序來保持應用系統的互用性.這樣的應用系統是開放的,只要有相應數據源的ODBC的驅動,它就無需改變代碼而可訪問相應的數據庫.
在確定訪問數據庫的方式時,ODBCAPI的開放性的優勢是不言而喻的,但這種方式在效率上不如第二種訪問形式.應說明的是:ODBCSQL語法分為3層,即最小層、核心層和擴展層,盡管目前的大型數據庫都能支持到擴展層,但為了保證應用系統的開放性,在具體編程實現時,盡量只使用最小層和核心層的語法.
4某電信局配線系統的實現
客戶機為MAPGIS/ODBC/WINDOWS95,服務器為SQLSERVER/WINDOWSNT,要訪問的相關表中記錄約為13萬條.要求從地理底圖上選中某一DP,在數據庫中尋找出從這一DP到配線架的可用通路,并在數據庫中作相應配線修改.如圖3所示.結果表明:(1)程序實現了MAPGIS訪問網絡數據庫的功能;(2)客戶機和服務器均為PC機(主頻166MHz),每次操作反應時間為數秒,換機觀察,發現服務器的性能是整個網絡計算的瓶頸.
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5結論
(1)C/S模式為目前網絡平臺GIS的首選,將GIS功能與數據庫訪問分層實現有利于保護現有的開發成果;(2)將數據請求層放在客戶端和以ODBC作為數據庫的訪問方式保證了應用系統的開放性,其訪問可跨越數據系統和操作系統平臺;(3)實例表明,應用系統的反應速度更多取決于服務器的性能,而不是ODBC的效率.
參考文獻
1/base/common/userconf/proc96/TO100/PAP094/P94A.HTM.1998.4
論文關鍵詞:地理信息系統(GIS),旅游業,應用
0引言
旅游行業向來存在旅游信息數據量大,涉及方面廣,信息篩選繁雜,管理決策困難等特點[1],而對處理與空間地理類有關信息有著強大能力的地理信息系統來說,它在旅游業的應用無疑是一個十分方便且實用的工具。GIS在旅游業的應用主要包括地理信息管理查詢、專題地圖制作、旅游線路設計等。同時,GIS與其他高新技術的結合應用也為旅游業的發展提供了更多的思路。
1 GIS的功能及特點
地理信息系統(GIS)是在計算機硬件和軟件支持下,以采集、存儲、管理、分析、描述和應用與空間和地理分布有關的數據的計算機系統[1]。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系,包括空間定位數據、遙感圖像數據、屬性數據等,用于分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程,解決復雜的分析、決策和管理問題。
2 旅游地理信息系統(TGIS)的應用
TGIS是在地理信息系統(GIS)的基礎上專門為旅游者服務而作的二次開發的系統,專門為旅游者及旅游管理服務的管理系統[2],其主要功能如下:
2.1地理信息的管理、查詢、檢索
旅游資源信息具有較強的地理空間特性環境保護論文,旅游區的景點分布、公共服務設施的分布、交通信息等都存在地理特性,而發展旅游地理信息系統(TGIS)則可以完全擺脫傳統管理手段對旅游業發展的制約,對旅游信息進行科學規范的管理[3]。
TGIS可將各方面的信息整合在電子地圖上,完成各種信息的定點查詢,以及實現人機交互為游客選擇旅游線路,提供途中所涉及的各項服務。
2.2 客源市場分析以及競爭分析
旅游景區設計是以游客的類型、愛好、興趣為依據的,缺少了對目標游客的研究會使景區規劃陷入誤區,脫離實際。應用GIS來對客源市場以及景區周圍其環境研究分析,可為景區旅游營銷策略提供服務,促進景區發展[4]。
對景區內的游客的信息進行統計,例如根據旅游者的分布范圍,年齡段,出游時間,出游方式等做出景區的吸引力等分析結果,針對不同分析結果推出不同的旅游計劃來滿足其需求[5]。
2.3 旅游線路設計
旅游線路設計是游客必須考慮的一個問題,路線的好壞影響到游客游覽經歷的質量,也影響著景區的經營。TGIS中有強大的網絡分析功能(Network Analysis),能夠通過游客對其設定的條件為游客找到適合其出游的“最佳路徑”[6]。
系統可根據用戶選擇的交通方式結合景區間的交通情況得到景點間的通達時間,再結合用戶事先設定的每個景點的停留時間得到符合用戶需求的線路安排[7]。
3 GIS 在生態旅游方面的應用
生態旅游是指是指人們為了了解和觀賞自然風景、野生動植物及其棲息環境、地區的文化風貌以及娛樂休養、探險、科研等目的,而到具有較完整生態系統或未擾污染的自然區域的旅行[8]。GIS 在生態旅游方面有以下幾點應用:
3.1 旅游資源的開發管理及保護
生態旅游一個最重要的前提是保持自然環境的原生狀態不受人為影響,對環境的監控保護則需要多種技術和GIS技術的結合使用。例如,對遙感數據經對圖像的分析、分類處理,得到生態旅游資源數據,再將分類好的圖像導入GIS系統結合實地考察獲取的其他相關數據作進一步分析。從得到的圖中可以明顯的觀察到景區內植被種類、分布范圍等詳細情況的變化,以便及時反映到相關部門進行處理 [9]。
3.2 環境容量監控及可持續發展
景區環境容量指的是景區內可容納的最大的游客容量[10]。對于生態保護區開發為景區必須要考慮環境容量問題,如果只注重旅游效益而忽視環境承受力則會對風景區內環境帶來破壞性的影響。因此,分析園區內的環境容量環境保護論文,采取相應措施對于園區的生態平衡和可持續發展十分重要。
在GIS應用中,可以將景區內部的各種要素分圖層進行緩沖分析,由原先建立的點、線、面圖形得到緩沖后拓展而成的多邊形,根據各圖層疊加運算生成景區的生態敏感區,生態敏感區是生態園區內需要重點保護的地區。再將由面積法計算得到的環境容量值與GIS得到的結果結合,對園區的各地塊的劃分及布置做統籌安排。
4 GIS在旅游規劃中的應用
4.1 專題地圖的制作
專題地圖指的是將專題現象或普通地圖的某些要素在地理底圖上完備的表示出來的地圖[10]。將GIS應用于地圖的制作可以大大提高制圖的精度和效率,能有效避免傳統地圖制作的缺點。
在地圖制作過程中,GIS可以使用矢量處理和柵格處理交替使用,使制圖快速精確[5]。不同的專題信息建立不同的圖層,分層存儲,用戶需要哪方面的信息便可以快速的將該圖層在同一張地圖中疊加觀察,方便有效。
4.2 旅游規劃模型庫的建立
GIS雖然具有強大的空間分析功能,但在規劃中常有眾多的規劃問題需要將系統結合數學模型解決,對系統的二次開發則顯得十分迫切。若將這些以模型的形式開發出來則可以給規劃帶來很大的方便。例如,旅游資源評價模型、旅游需求預測模型等,不同的情況只要向其輸入相應數據便可得到適合該地區的結果[9]。
在建立模型庫的基礎上,建立專家知識庫,將本專業專家的知識和經驗進行整理,與規劃模型結合使用,使規劃智能化,用以解決復雜的規劃問題。
5 問題及展望
現階段對GIS在旅游業上應用的研究趨向于泛化,在各個方面均有學者提出自己的研究方案,但真正實現的較少,有些方向已經完全偏離了旅游服務業的主題,只是單純的地理研究。我國GIS與旅游業結合研究已有十多年的歷史,多數研究還停留在介紹專業知識層面,深入鉆研環境保護論文,挖掘潛在價值的非常少,多數只起到只是普及的作用[9]。
GIS相關軟件種類繁多,通過不同軟件建立起來的數字資料門類多樣,數據之間實現共享和相關十分困難。例如在旅游規劃中,需要從全局著眼,不可避免需要從其他途徑獲取其他地區的資料,但獲取的資料和本地區建立的數據庫不相容,對規劃工作的實施帶來很大的困難[11]。建立統一的數據標準對于業內數據共享十分重要而迫切。統一數據標準后,可以大大減少因數據不統一引起的問題,提高工作效率。也為GIS用于旅游業的宏觀規劃和調控的實現提供可能[9]。
7 結語
GIS以其在數據采集、處理、分析方面體現的優勢在旅游業中獨領,無論是在旅游地理信息系統的應用、生態旅游還是旅游規劃中均能起到不小的作用,在未來的研究中,還將深入探討其與其他高新技術結合,更好的為旅游業,乃至其他行業服務。
參考文獻:
[1]王亞民,趙捧未.地理信息系統及其應用[M].西安:先電子科技大學出版社,2006.
[2]朱炳貴.旅游地理信息系統的研究[J].國土資源遙感,2002,3(53):72-73.
[3]李君軼,馬耀峰.基于GIS的區域旅游規劃與管理信息系統設計[J].
摘要:研究目的:本文將就GIS技術在農用地評價、城鎮建設用地評價以及工業用地評價三方面的發展應用做一個簡單的介紹。研究方法:收集近年來相關文獻資料,分析GIS技術在土地評價各個領域研究情況,加以總結歸納。研究結果:GIS技術在各類土地評價中發展較快,特別是土地適宜性的評價運用廣泛,GIS技術在未來土地評價中發展空間很大。
關鍵詞:GIS技術;土地評價;進展
隨著社會經濟的迅速發展,我國作為一個人口、資源大國,土地資源的評價工作不斷開展和細化,土地評價涉及土地的自然、經濟、區位及開發管理等諸多因素,主要集中在土地質量的分等定級上,近年來隨著土地評價工作的不斷深入,已經形成了一套比較完整的土地評價系統。其中。地理信息系統(Geographic Information System,簡稱GIS)技術作為一門新的技術手段,在20世紀70年代開始引入我國。GIS在我國土地評價中的應用起步較晚,但發展較快,引入后迅速運用到了土地評價工作中,更是在土地評價的各個領域得到更為深入的發展,其中,陳華[1]、倪紹祥[2]、史同廣[3]、邱炳文[4]等學者都對GIS技術在土地評價中的應用做過深入的分析,倡導GIS與遙感技術的結合,還對GIS評價方法進行了詳盡的綜述總結。本文就近年來農業用地、城鎮建設用地以及工業用地三方面,GIS技術在其中的運用、發展趨勢等做一個分析總結。
一、GIS技術在農業用地分等定級評價中運用廣泛
近年來GIS技術在農用地評價工作中得到了廣泛的運用,通過文獻分析,研究主要側重于運用GIS技術農用地的分等定級工作、農用地的適宜性評價兩大方面,尤其側重于農用地的分等定級的研究。
(一)、GIS技術在到農用地分等定級工作上的研究進展
20世紀50年代初期,我國農用地分等定級工作開始開展,70年代開始進入系統的工作階段。農業用地分等定級的原因是需要掌握定級范圍之內農業用地的質量情況,然后依次為依據進行評價,劃分出土地的級別,最終為確定農業用地基準地價提供依據,增加農業用地管理的科學性。農用地定級工作又是一項具有基礎性、公益性和戰略性的土地資源調查評價工作[5],因此,GIS技術在農業用地分等定級工作上運用十分廣泛。
運用GIS在農用地評價中分等定級工作的開展,目前主要是定性研究和定量研究相結合進行,有研究者將定性分析的結果運用于農用地定級成果的調整和確定工作中,以此來提高農用地定級成果的精度[6]。在農用地分等定級工作中,王中就GIS分等定級的科學性進行了研究,并且給出了科學了論證[7]。而在分等定級是實際工作中,GIS技術運用也越來越多,張敏運用GIS數據庫在土地分等定級的基礎上,探索土地估價,以及土壤的成分的運算,以此來做了新浦鎮農用地的估價案例[8]。王淑梅等從GIS農用地定級數據處理上入手,進行了詳細的論述[9]。當然,在GIS技術評估的過程中,也會產生許多問題,針對這些問題,相關研究者也積極的做出了討論分析,相關需要注意的問題[10]以及在傳統農用地質量評價檢驗方法上引入新的數學模型相配合,力圖得到更加準確的評估效果[11]。
(二)、GIS技術在農用地適宜性評價上的研究進展
土地的適宜性評價是決定土地的用途以及土地適宜程度的基礎。近年來,針對農用地的土地適應性評價增多,多數研究開始嘗試運用模型進行農地的適宜性評價,而GIS技術在其中發展很快,通過對農用地的適宜性評價,最終根據適宜程度來判斷農用地的質量。
張成剛等利用GIS/RS技術,對冀北地區農用地進行了適宜性評價,以此分析各等級農用地的空間分布,最后提出農用地合理利用對策[12]。對于農用地的質量綜合評價以及單一的耕地質量評價管理,結合GIS技術,也有人做了相關的研究。在農用地適宜性評價工作中,多數學者都在嘗試把GIS技術作為一個評價的平臺和具體的方法進行推廣,從而為適宜性評價研究工作的開展提供一套技術方法。鄭磊介紹了土地適宜性評價中的常用模型,以大連市金州區為例做了相關的分析;有學者提出農田立地的概念,基于GIS技術來評價農田質量,為劃定基本農田提供客觀依據。當然,結合GIS農用地評價方法研究,在實際的操作中,研究者針對出現的問題,也樂于引入更多的數學評價模型,進行技術的改進,以提高農用土地適宜性評價的準確性及效率。
二、GIS技術在城鎮建設用地評價中的研究進展
我國是一個人口多、資源少的國家。改革開放以來,社會經濟快速發展,帶動了城鄉建設用地規模的迅速擴大。1978年我國的城鎮化率為17.92%,2013年迅速上升到53.7%。這時,出現的問題是土地城鎮化速度遠遠超過人口城鎮化速度,人地矛盾集中。這就迫切需要對城鎮土地利用進行評價研究,最大程度的節約和有效利用城鎮建設用地。通過分析,近年來GIS技術在城鎮建設用地評價研究進展中,主要集中在城鎮建設用地的有效利用評價和適宜性評價兩方面。
(一)、GIS技術在城鎮建設用地有效利用評價中的研究進展
由于土地具有稀缺性的特點,城鎮建設用地在土地評價中擁有很高的地位,結合GIS技術研究發展,對于城鎮建設用地有效利用評價主要集中在建設用地的擴展研究、利用現狀以及潛力研究幾方面。
在建設用地擴展研究探索中,湯君友等以“時間過程”與“空間格局”為主線,將區域城鎮建設用地擴展與自然交通條件和社會經濟條件相綜合,揭示無錫市城鎮建設用地擴展的時空分異規律。也有人對寶雞市1988 ~2005年中心城區城鎮建設用地擴展類型進行定量識別,試圖尋求一種優良的擴張模式。其中,還有人認為城鎮建設用地的擴展,除了考慮時間序列上的演變規律,相應的某一時期建設用地數量和結構的突然變化,也會對建設用地的使用帶來一系列的影響,周偉等就對三峽地區建設用地的變化和效益進行了評價。
(二)、GIS技術在城鎮建設用地適宜性評價中的研究進展
隨著城鎮化的不斷推進,在城鎮建設用地適宜性評價中,主要是考慮住宅用地、商業用等幾類建設用地的情況,圍繞社會經濟和自然生態兩方面進行城鎮建設用地適宜性評價研究。李亞奇等以GIS作為主要技術平臺,以嘉興市鳳橋鎮為案例進行實證分析,做了建設用地適宜性的研究。劉貴利圍繞3種主要建設用地類型,初步建立了建設用地適宜性評價方法程序。其中,也有學者對丘陵荒灘、黃土溝壑以及低緩坡度地區建設用地為研究對象,對自然條件不好的地區做土地適宜性的評價研究。
三、GIS技術在工業用地評價上的進展研究
要推進工業化發展的進程,需要消耗大量的土地資源作為代價,而城鎮工業用地需求量在未來社會發展中也非常大。通過文獻分析,對于工業用地而言,運用GIS技術重點集中在評價工業用地的節約利用以及適宜性、空間結構擴展方面。
(一)、GIS技術在工業用地節約度評價上的進展分析
在工業用地節約評價上,研究重點主要是從工業用地的利用潛力上進行開展,探索充分挖掘工業用地的潛力,以達到土地的節約利用的效果。如甄江紅以包頭市為例,根據評價標準劃分出低度利用、適度利用、集約利用及過度利用等土地利用類型,提出工業用地土地集約利用的途徑與措施。而蔣貴國在前者研究的基礎上,增加運用極限評價法和綜合評價法評價各工業功能區的土地集約利用程度和潛力挖掘程度,最后提出工業用地土地集約利用的途徑與措施。
(二)、GIS技術在工業用地適宜性和空間結構評價上的進展分析
由于工業用地自身發展與住宅用地、商業用地等的區別,在選址上更要考慮適宜性和空間結構組成。結合GIS技術評價工業用地適宜性研究上,重視城市生態環境的保護,生態適宜性評價廣泛開展;張樹深以大連市為例,引入概率神經網絡模型與GIS軟件結合,進行了工業用地生態適宜性分析[26]。也有人從保護城市生態環境的角度為城市的土地利用提出建議。
在GIS技術工業用地的空間結構擴展研究上,研究都是通過收集現階段的資料,或者結合RS遙感圖像,分析對比工業用地的結構變化,再發現相應的問題,最后找到整合工業用地的方法。吳兵等人揭示城市工業用地隨時間、空間變化的規律,闡明城市工業結構調整的方向。也有人用GIS支持的空間定量分析方法對工業用地立地條件進行評價,探討工業用地空間整合模式,再提出整合方案。
四、結論
目前,在土地評價的各個領域,結合GIS技術做評價分析的探討越來越趨向于綜合化、定量化和科學化,使土地評價工作的開展更加細致和精確,其中,結合GIS技術的土地適宜性評價非常廣泛和完善,在各類用地評價中也各有側重。當然,這其中也有不足之處,比如在農用地評價中,基本以耕地的分等定級研究為主體,在林牧等農用地上評價研究較少。在城鎮建設用地和工業用地評估上,側重于土地適宜性以及節約度的評估,而未來土地評價的發展,需要更新的評價方式以及提高評價的精確度、實用性。所以,未來GIS技術在土地評價工作中重要性越來越凸顯,與土地評價相關的GIS軟件的二次開發、結合數學模型的配合運用等都是新的發展方向。(作者單位:四川師范大學地理與資源科學學院)
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論文摘 要:現代信息技術在水文領域中的應用不斷完善和發展,特別是在最近幾年之中,ann技術、3s技術與水文模型的整合研究的發展,有助于開創水文研究的新領域。本文主要通過對rs、ann、gis、gps等技術的研究,從防汛抗旱、水文預報、保護水環境生態、水土保持這四個方面,闡述了現代信息技術在水文領域的應用
rs技術在水文領域中的應用分析
遙感技術,即rs技術廣泛應用于對旱情的檢測與評估、檢測水質、監測和評價土壤侵蝕和洪澇災害等水文領域之中,取得了明顯的經濟效益。在洪澇災害之中經常會使用遙感技術。緊急救災、災后重建和快速反應是遙感技術應用集中的主要方面。例如,我國早在80年代就利用了mss數據檢測到了三江平原的洪澇災害。之后民政局、中科院和水利部門都進行了相關的研究工作,在實踐之中取得了顯著的成效。遙感技術可以大幅度的減少洪澇災害的損失,尤其是在災后重建等當面,與其他普通手段相比具有全面性、客觀性和快捷性的優勢。遙感技術評估在災害的監測評估方面也有了顯著的發展。通過對土壤表面發射的電磁能量來測量估計土壤的濕度,再加上實測數據的支持,可以實現對旱情的遙感監測。同時還可以通過對作物的長勢、地表溫度的監測來監測旱情。通過了解不同地域的具體情況,建立針對它們的具體模型。我國目前建立在遙感技術基礎之上的監測模型包括熱慣量模型、作物缺水指數模型、植被指數模型和植被地表溫度空間模型、氣象模型、水文模型和微波模型等。使用遙感技術可以更快速和更低廉的獲取大面積土壤的水分信息。因為監測模型的簡繁程度有很大差異,所以遙感技術的使用范圍和使用精度也有不同。我國目前已經建立了初步的旱情遙感技術監測體系,在一些試點地區獲得了顯著的成效。遙感技術在水質監測之中也有很大的作用。運用遙感監測技術,可以動態的監測地表水質在時間和空間上參數的變化情況,具體表現在對濕地的評價、和測定水質參數等方面。遙感技術在水質監測方面的應用已經開始在實踐生產之中使用,隨著它在水質監測領域的地位更加重要,它的發展也不斷完善。
gps技術在水文領域中的應用分析
全球衛星定位系統,即gps技術,具有自動化、高效率、精確度高、全天候的優點,成功應用于工程測量、航空攝影、資源勘測、地球動力學、大地測量、水文領域之中,取得巨大的社會效益和經濟效益。水利信息與空間地理位置有很大的關系,gps可以更準確的獲取水利信息的空間位置,可以運用在減災防汛和水下地形測量等方面。使用全球衛星定位技術,可以及時準確的定位災害的發生地點,尤其是在使用了無線通話功能之后,實現了雙向的通話功能,使指揮中心和災害現場能夠自由及時的對象,方便二者進行溝通,對緊急情況做出應急反應。以往在汛期來臨時,在大堤上排查險情,在發現了險情隱患之后,通過對講機向指揮部門匯報,耽誤了搶險時間,而且無法準確的描述出險情發生的位置。一旦報警系統上運用了gps技術,能夠在第一時間將災害的發生地點和災害類別傳送到指揮中心,可以對險情做出有效的反應。在運送搶險物資的車輛中,安裝gps監控系統,編碼后的汽車可以將其定位信息傳送到指揮中心,指揮中心在接受到定位信號之后,可以將移動的船只和車輛的位置在地圖上動態的顯示出來。再配合電子地圖,例如公路交通圖、水系分配圖、居民區分布圖、物資倉庫分布圖等,利用網絡的分析功能,可以將搶險物資以更快捷的方式送入受災群眾手中。而水下地形的測量在水庫、港口、碼頭和橋梁的建設之中起著很大的作用,尤其是在減災防洪的過程之中,會帶來巨大的社會效益。
3 gis技術在水文領域中的應用分析
地理信息系統,即gis,是在計算機軟件和硬件系統的支持下的特定的空間信息系統,可以采集地球表層的相關地理分布數據,同時對數據進行儲存、運算、分析、管理、描述和顯示。我國目前的地理信息系統已經廣泛的使用在減災防汛、水土保持、水環境等水文領域。在減災防汛的領域之中,gis技術可以預測預報城市的積水和退水狀況、管理更新現有的排水設施情況、對排水設施進行設計和規劃。規劃城市綠地的面積和位置。分析暴雨的空間特征、對積水街道和暴雨的分布進行可視化的顯示、儲存具有分辨率高、層次多、更新頻率快的數據,并對數據進行維護和管理。地理信息系統在再請評估方面也有很大的作用,例如管理基礎背景數據、查詢空間和屬性數據、對數據進行統計、顯示和檢索。gis技術在水土保持之中的應用十分全面。主要包括判斷是否發生土壤侵蝕、土壤侵蝕的程度劃分、計算土壤侵蝕量、評價水土保持的效益、泥沙輸移的狀況、預測和模擬土壤的侵蝕過程等。在水土保持之中往往直接使用gis作為建立模型的平臺,這是與gis在其他領域的使用中最大的區別。遙感技術、地理信息技術和全球衛星定位系統,即3s技術的集成使用為空間信息的管理、分析、應用、更新、獲取和存儲等方面提供了技術支撐。使用rs技術采集圖像信息,使用gps技術提供主要的位置信息,最后使用gis使用一些技術手段,例如分析應用和圖像處理等。將這三個技術緊密的結合起來,可以提供精確的數據資料的文本資料,可以通過動態電子地圖的使用查看不同水文領域的信息,同時可以借助人工神經網絡的實施,對洪峰流量、降水等水文要素進行科學、合理的分析,為減災防汛提供科學的依據。
4 ann技術在水文領域中的應用分析
ann技術,即人工神經網絡技術,是使用數學方法對自然神經或人腦進行模擬和抽象,是一種模仿人腦結構的信息處理系統。在水文領域,ann技術主要可以進行洪水的預報和降雨流量預報等。人工神經網絡技術具有適應能力強、計算速度快和自主學習能力強的功能。首先對輸入條件和輸出條件進行分析。輸入條件包括降雨歷時、降雨量、降雨過程、河道基流等。輸出條件包括出口段面的流量信息。輸入層、輸出層和隱層這三個部分一起構成了降雨徑流的預報模型。防洪的非工程性措施是洪水預報,做出及時的洪水預報可以幫助相關部門制定準確可行的防洪決策。ann技術在水文預報方面的作用主要通過實測資料,使用神經元的模擬關系,模擬影響洪水的其他因素和洪水之間的關系。
5 結語
總之,現代化的信息技術支持可以促進水文信息化建設,本文講述的rs技術、gis技術、gps技術和ann技術都在水文領域之中得到了廣泛的使用。隨著社會主義現代化進程的不斷加快,國家過度重視信息的基礎設施建設,使水文技術和現代信息技術共同發展。
參考資料:
[1] 陳潔.遙感和水問題 [m].北京:人民水利水電出版社,2005,40,47.