地理空間數(shù)據(jù)可視化概念精選(九篇)

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第1篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

關鍵詞：數(shù)字測圖；可視化； 空間數(shù)據(jù)庫；野外測量

前言

雖然航測、遙感等技術的發(fā)展為空間數(shù)據(jù)的獲取帶來了革命性的變化，但是在空間數(shù)據(jù)采集、動態(tài)更新，特別是在城市建設所需的大比例尺空間數(shù)據(jù)獲取方面，野外實地測量的地位還是不可動搖的。為此，近幾年的數(shù)字測圖技術、測圖軟件等發(fā)展比較迅速。同時，隨著地理信息系統(tǒng)（GIS ）的發(fā)展，數(shù)字測圖日益成為GIS重要的數(shù)據(jù)來源，許多數(shù)字測圖的后期工程都要求建立GIS數(shù)據(jù)庫。

由于目前的測圖方法和繪圖軟件主要還是面向傳統(tǒng)圖形應用，數(shù)字測圖成果與GIS 數(shù)據(jù)要求還存在一定的差距。數(shù)字測圖系統(tǒng)所提供的電子數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)之間的無縫接軌是當前亟須解決的難點問題之一。一方面我們擁有大量的線劃數(shù)據(jù)（如DXF格式數(shù)據(jù)），另一方面許多GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)匱乏。雖然許多測圖軟件系統(tǒng)正在努力向成圖、建庫一體化靠攏，但效果不佳。目前的數(shù)字測圖理念還是基于實現(xiàn)《圖式》所要求的可視化效果為主，只是在要素分層、數(shù)據(jù)編碼等方面給予了一定的重視，對屬性數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)完整性的認識缺乏足夠的重視。為此，本文提出了一種以GIS 建庫為核心的數(shù)字測圖模式，即“GIS采集前端― GIS數(shù)據(jù)編輯與建庫―圖形編輯”。在這個流程中，首先按照GIS的理念采集空間和屬性數(shù)據(jù)，建立GIS數(shù)據(jù)庫，在此基礎上按照《圖式》要求最終完成圖形的可視化編輯。

野外數(shù)字化測圖的發(fā)展

傳統(tǒng)的測量儀器和測量方法是靠人來對準目標、讀數(shù)、記錄，然后將這些數(shù)據(jù)解析到圖紙上。隨著測繪儀器的進步，測量方法、成圖模式也發(fā)生了根本性的變化。從儀器發(fā)展看，全站儀、GPS的出現(xiàn)使測量數(shù)據(jù)的讀取、存儲實現(xiàn)了數(shù)字化、自動化；從繪圖方式看，傳統(tǒng)的小平板已向內(nèi)、外業(yè)一體化發(fā)展；從測量方法看，全站儀、GPS的采用使得測區(qū)內(nèi)控制點和碎部點的精度分布變得更加均勻。

本文主要探討數(shù)字測圖的成圖模式發(fā)展狀況。概括起來，數(shù)字化測圖目前主要存在兩種模式，即數(shù)字測記模式和電子平板模式 。

數(shù)字測圖模式，主要是外業(yè)測量，內(nèi)業(yè)成圖。該模式外業(yè)主要由電子手簿或測量儀器記錄坐標、編碼，同時人工配合畫草圖，然后將存儲的數(shù)據(jù)和草圖交由內(nèi)業(yè)，內(nèi)業(yè)人員將數(shù)據(jù)讀出、在計算機上展點，依據(jù)草圖將數(shù)據(jù)連接起來形成圖形。這種測圖模式比傳統(tǒng)測圖大大地提高了工作效率，但存在兩個方面的問題，一是草圖和存儲的數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，造成外業(yè)返工，主要原因是記錄數(shù)據(jù)的測站和繪制草圖的移動站之間的不協(xié)調(diào)；二是內(nèi)外業(yè)的分工，容易產(chǎn)生對草圖理解上的差異。另外，該模式下野外數(shù)據(jù)編碼容易出錯、草圖繪制的信息量難以滿足內(nèi)業(yè)作圖需要。

電子平板模式，在現(xiàn)階段，野外現(xiàn)場測圖，實時成圖。尤其是便攜機的出現(xiàn)給數(shù)字測圖提供了發(fā)展機遇。它利用計算機與測站儀器通訊，動態(tài)地獲取測量數(shù)據(jù)，在屏幕上即測即顯，外業(yè)實時成圖，實時編輯，糾正錯誤。該模式能夠在野外比較直觀地生成圖形，大大減輕了內(nèi)業(yè)工作量，同時繪圖的質(zhì)量也有了較大提高。它也有一些不足之處，比如加大了外業(yè)的工作量，筆記本電源受時間限制、容易受天氣影響，測站缺乏對鏡站的了解等。近來出現(xiàn)掌上電腦和嵌入式操作系統(tǒng)，使得鏡站指揮測站成為可能，該工作模式可把測站數(shù)據(jù)通過無線通訊的方式傳送到鏡站，然后，由鏡站工作人員根據(jù)實地情況，實現(xiàn)地形地物的即測即繪。

這兩種工作模式的共同點就是測量數(shù)據(jù)和繪制圖形的傳輸介質(zhì)都由紙質(zhì)變成了數(shù)字形式，但繪圖的基本要求還是以傳統(tǒng)的紙質(zhì)繪圖要求為準。主要原因有兩個，一是野外測繪的直接需求來源于傳統(tǒng)的對測量數(shù)據(jù)的需求；二是對測量結果質(zhì)量的檢查和評定還是以GB/T7029―1995《1：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》為主要檢查依據(jù)，測繪單位必須首先按照傳統(tǒng)的繪圖模式完成任務。雖然從數(shù)據(jù)管理（如分層、編碼等方面）正在逐步向GIS靠攏，但從信息量的獲取角度看，目前的數(shù)字測圖成果與GIS之間還有一定的距離。

野外數(shù)字測圖與GIS建庫的矛盾

許多數(shù)字測圖軟件都具有向GIS轉(zhuǎn)出數(shù)據(jù)的能力，但由于數(shù)據(jù)格式之間的不一致，轉(zhuǎn)換過程中往往要丟失許多信息，并且轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)編輯工作量非常大。下面主要從數(shù)據(jù)的獲取及存儲方式、屬性采集、可視化等方面來分析目前數(shù)字測圖成果與GIS建庫之間的矛盾。

1 數(shù)據(jù)的獲取與存儲

野外測量時，由于受通視、測點連接次序、分幅等條件的限制，會造成空間目標存

儲上的不完整。如圖1所示。

圖1街道存儲的破碎表示

圖1 中靈山大街本來是一個完整的空間實體，但所存儲的圖形卻是離散化的多個實體。這些圖形實體轉(zhuǎn)入GIS庫后處于分段狀態(tài)，沒有空間目標的整體概念。這為建立空間數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)連接、空間信息查詢和分析都帶來極大的不便。

測圖軟件的繪圖算法對空間數(shù)據(jù)存儲也有較大影響。主要體現(xiàn)在圖形的表達方法上，如圖2所示。在圖2中，一條曲線采集了4個點表示曲線特征點，（a）為測圖軟件擬合后生成的圖形。如果單單由這4個點代表這條曲線，那么由于在轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)過程中插值算法的不同就會造成在GIS中的折線表示，差別較大。如圖 （b）中的兩種情況。這說明不同系

統(tǒng)間空間實體的存儲表示上有較大的差異。

圖 2 曲線轉(zhuǎn)到GIS中不同的變化

2 屬性采集

制圖的核心問題是選擇什么樣的地面景觀用于制圖，即內(nèi)容重于技術。在空間對象的選擇上，一般還是按照《圖式》所要求的內(nèi)容進行篩選。但在屬性數(shù)據(jù)的篩選上，野外測圖和GIS的差距就比較明顯了。

屬性數(shù)據(jù)是非空間數(shù)據(jù)，主要表示空間實體的定性（如名稱、類型、特性）和定量（數(shù)據(jù)和等級）特征。在一般的數(shù)字測圖軟件中，屬性數(shù)據(jù)是通過注記或圖形的顏色、線型、大小等方式來表達的，這些內(nèi)容一般直接通過圖形可視化即可表達出來，不需要屬性數(shù)據(jù)庫的支持。

長期以來，人們已經(jīng)建立起了采集屬性數(shù)據(jù)的習慣，即按照《圖式》要求進行。但從建立地理信息系統(tǒng)的角度看，這些屬性數(shù)據(jù)遠遠不能夠滿足建立各種統(tǒng)計、分析模式的需要。在沒有空間數(shù)據(jù)庫支持的情況下，即使采集了屬性數(shù)據(jù)，也不能很好地與實體ID建立有效的關聯(lián)。

比如建筑物屬性數(shù)據(jù)采集，《圖式》要求標注的內(nèi)容也就名稱、材質(zhì)、層數(shù)等，以上數(shù)據(jù)可以圖形或注記的形式表示出來，但該樓的竣工時間、結構形式、用途、所屬單位、使用年限等數(shù)據(jù)卻不可能再在圖面上進行表示，也是以往測量工作所忽視的。若有意識地采集這些數(shù)據(jù)，還需要測圖軟件系統(tǒng)的支持。否則，在建立GIS 屬性庫時，屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的對應關系也將是一項非常繁瑣的工作

3 可視化

可視化是為發(fā)揮人思維能力的創(chuàng)造性而提出的。它既是一種新的技術，也是一種藝術。它的藝術性主要體現(xiàn)在對空間數(shù)據(jù)的綜合以及可視化表達方面。不管圖形的比例尺多么大，地面上繁多的事物和現(xiàn)象總不可能全盤搬到地圖上去的，人們只能選取表示其中的一部分，即制圖綜合。在可視化綜合時，對象的概括、地物的移位、圖畫統(tǒng)一協(xié)調(diào)等綜合方法使得空間實體定位特征受到了影響，但為了保持正確的空間關系以及圖形的可視化效果，綜合是必要的。照此說來，將傳統(tǒng)測量繪圖的圖形直接轉(zhuǎn)換成為GIS空間數(shù)據(jù)是一種逆向做法它顛倒了GIS數(shù)據(jù)與可視化圖形的關系。

可見，在測量儀器、測繪理念、電子平版軟件、國家要求等多方面都存在制約數(shù)字測圖成果向GIS數(shù)據(jù)庫順利過渡的因素。筆者認為問題核心是“藝術化的圖形與GIS數(shù)據(jù)模型存在差異”。測圖理念可變、數(shù)據(jù)格式和存儲方法可調(diào)整，但要數(shù)字測圖同時滿足傳統(tǒng)的圖形繪制和GIS建庫是非常困難的。

以GIS建庫為核心的數(shù)字測圖系統(tǒng)設計

由于GIS數(shù)據(jù)的分層管理以及屬性數(shù)據(jù)的后臺支持，所以人們可按條件隨意抽取數(shù)據(jù)，形成各種專題，傳統(tǒng)的紙質(zhì)圖形只不過是基礎GIS的空間框架專題罷了。紙圖不具備GIS數(shù)據(jù)靈活優(yōu)勢，它不能進行圖層的開關、數(shù)據(jù)的過濾。與GIS可視化相比，傳統(tǒng)的地圖制圖是空間數(shù)據(jù)的藝術化產(chǎn)品，藝術化的東西與數(shù)據(jù)庫存儲的內(nèi)容是不可逆的。圖形是GIS數(shù)據(jù)庫基礎之上的高端產(chǎn)品之一，那種將繪制好的藝術化的圖形通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成為GIS 數(shù)據(jù)庫的做法是不太合理的。針對野外大比例尺數(shù)字測圖提出了一個基于GIS建庫的流程，

如圖3。

圖3以GIS為核心的野外數(shù)字化測圖流程

在該流程中，共分為3個階段，即GIS數(shù)據(jù)采集前端、GIS數(shù)據(jù)處理與管理、圖形編輯制作。其中，GIS前端采集自成體系，它包括坐標采集、數(shù)據(jù)編碼、對象創(chuàng)建與調(diào)整、屬性表的創(chuàng)建與維護、空間實體可視化等幾個方面。它的作用是野外空間數(shù)據(jù)采集，但與電子平板有兩個主要區(qū)別。1電子平板是以圖形為核心，GIS前端是以存儲數(shù)據(jù)為核心；2電子平板的圖形可以直接用來輸出，它的可視化功能主要檢查、驗證測量結果的正確性，而不能作為最終成果輸出。由于按照GIS進行數(shù)據(jù)采集與傳統(tǒng)的測圖在理念上有一定的差別，利用它進行野外測量時，應建立起GIS空間實體完整性、屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關系等一些基本概念。該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)不用轉(zhuǎn)換就可直接進入相應的GIS系統(tǒng)。

GIS處理平臺是與前端相對應的GIS系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)編輯與修改、質(zhì)量檢查的能力，具有建立空間拓撲的能力，具有空間屬性一致性檢查的能力，具有數(shù)據(jù)輸出的能力，具有數(shù)據(jù)管理的能力。它可以是ArcGIS，ArcView，MapInfo等系統(tǒng)的簡板，它的作用主要是內(nèi)業(yè)GIS的數(shù)據(jù)處理。

圖形繪制平臺是空間數(shù)據(jù)庫的可視化系統(tǒng)，它可完成《圖式》要求下的圖形繪制。通過該平臺的數(shù)據(jù)綜合、數(shù)據(jù)編輯與處理、可視化效果調(diào)整等手段，工作人員可以按照《圖式》要求的內(nèi)容和表示方法將相關圖層內(nèi)容合理地制作成為可以輸出到紙上的圖形。

第2篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

【關鍵詞】GIS技術；煤礦地質(zhì)測量；信息系統(tǒng)；具體應用

當今社會，以信息技術為核心的知識經(jīng)濟時代，信息技術的飛速發(fā)展，由于其廣泛的滲透性和先進性，可高效，和諧更好的與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)對接。網(wǎng)絡和信息已成為數(shù)字的基本手段，他們在企業(yè)中的應用起著至關重要的作用。由于種種歷史原因，我國煤炭礦山企業(yè)的信息基礎設施十分落后，在粗放階段煤礦管理，沒有統(tǒng)一的信息標準體系和共享機制的礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，導致在一個煤礦網(wǎng)絡和信息工作落后于時代。礦區(qū)作為一個復雜的地理系統(tǒng)，由于其地形變化中，礦體，圍巖的影響，結構和圍巖壓力和采礦活動，以盡量減少由采礦造成的損失，預測，評價的影響，本文將從一些技術方面闡述基于GIS的煤礦地質(zhì)測量信息系統(tǒng)的應用。

1 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種存儲，收集，管理，和對地球和地理分布的地表空間信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)描述分析。與一般的信息系統(tǒng)不同的是，它收集的信息是基于地理空間分布特征反映了地理實體的結構及其動態(tài)變化規(guī)律。從學科的角度，GIS是地理地圖制圖學的一個課題，測量和計算機科學的基礎開始發(fā)展起來的，具有獨立的學科體系；從功能上，GIS與空間數(shù)據(jù)的采集，存儲，顯示，編輯，分析，處理，輸出和應用功能。

煤礦地理信息系統(tǒng)（煤礦GIS）是用來描述煤礦地質(zhì)信息，地下環(huán)境和設備的應用軟件。煤礦地理信息系統(tǒng)可以有效地建立礦山空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)礦山的全景顯示，動態(tài)顯示，真實，直觀，準確，清楚地表明形成，骨折，礦體與圍巖形成，表達的鉆井，礦（軸，軸），道路，溝渠，采空區(qū)，采空區(qū)，采工作面表達形式，配備和各種機械設備，操作空調(diào)，表達礦井風流狀況、瓦斯?jié)舛?、地應力場等現(xiàn)象。煤礦地理信息系統(tǒng)可以有效地利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)對未采區(qū)和回采工作面深部及戰(zhàn)線，地質(zhì)構造，礦體，礦床分帶的變化及其他開采條件預測。

2 煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)的概念及體系結構

2.1 煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是基于地理空間數(shù)據(jù)庫，描述，存儲，和空間信息輸出分析一個交叉學科的理論和方法，它是地理模型分析方法的使用，多種空間和動態(tài)的地理信息系統(tǒng)，及時提供地理研究和決策服務的計算機技術。目前，煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)的開發(fā)包括兩個方面，一是用計算機語言（VB，VC）與其他組合軟件（AutoCAD）擁有自己的知識產(chǎn)權信息系統(tǒng)，二是基于地理信息系統(tǒng)的基礎上，利用圖書館的兩倍的功能的發(fā)展，開發(fā)專用軟件，地理信息系統(tǒng)。而煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)是地理信息技術和信息的煤礦安全生產(chǎn)相結合，充分發(fā)揮了GIS的功能，實現(xiàn)共享和煤礦安全生產(chǎn)信息資源的應用，地理信息系統(tǒng)在煤礦中的具體應用。

2.2 基本體系結構

煤礦安全信息管理系統(tǒng)是基于Internet，是煤礦安全監(jiān)察與當代先進的互聯(lián)網(wǎng)技術需求相結合構造?；A架構主要包括：文本數(shù)據(jù)庫（包括新聞，政策法規(guī)，學術論文，煤礦安全監(jiān)察類），圖形數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡。

基于Web GIS技術的支持，集成的地理空間數(shù)據(jù)和跟蹤井下安全實時監(jiān)控系統(tǒng)，對所有的數(shù)據(jù)存儲在后臺數(shù)據(jù)庫的共享和煤礦安全信息網(wǎng)絡平臺的決定，由空間數(shù)據(jù)存儲平臺，安全專業(yè)的陽關應用平臺和Web協(xié)作服務平臺是由三部分組成的?；贕IS的煤礦安全管理系統(tǒng)，以安全生產(chǎn)為中心提供的監(jiān)測，分析，規(guī)劃，決策。修復系統(tǒng)可分為：安全生產(chǎn)決策管理（的崇山峻嶺生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)），礦山地理信息管理系統(tǒng)，全面的煤礦崇山峻嶺和網(wǎng)絡服務支持系統(tǒng)的質(zhì)量控制系統(tǒng)。

綜上所述，現(xiàn)階段國內(nèi)煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)的結構主要是由一個安全系統(tǒng)信息庫，圖形信息庫，屬性信息數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡支持系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)，主要通過企業(yè)在企業(yè)局域網(wǎng)中實現(xiàn)信息共享。

3 基于GIS的煤礦地質(zhì)測量信息系統(tǒng)的應用

3.1 GIS應用于礦區(qū)開采的數(shù)據(jù)庫建立

GIS是空間數(shù)據(jù)庫發(fā)展的主體它所管理的數(shù)據(jù)主要是二維或三維的空間型地理數(shù)據(jù)，主要包括地理實體的具體空間位置、拓撲關系和屬性。對于這些數(shù)據(jù)的管理GIS是按照圖層的方式來進行的，這樣的管理方式對地理數(shù)據(jù)的修改和提取非常方便。

地理信息系統(tǒng)采用野外數(shù)字測圖、手工和掃描數(shù)字化、遙感與攝影測量等多種方式采集空間數(shù)據(jù)。對于礦區(qū)開采沉陷的監(jiān)測必須要用到礦區(qū)的測量數(shù)據(jù)、礦區(qū)的開采方法、地質(zhì)采礦條件、地質(zhì)構造等各方面的資料，這些基本上都是外業(yè)的數(shù)字測圖和手工繪制，對這些采集過來的數(shù)據(jù)進行有效地數(shù)據(jù)庫管理、更新、維護、進行快速的查詢和檢索，并且使用多種方式輸出所需的地理空間信息，以便于對礦區(qū)的沉陷情況作進一步的預測。GIS與面向特定領域的專業(yè)應用模型相結合，進行有關數(shù)據(jù)處理、信息管理、空間分析、反演預測、決策支持等已經(jīng)成為一種需要。綜合多方面的因素考慮地理信息系統(tǒng)對于礦區(qū)開采沉陷數(shù)據(jù)庫的建立是非常合適的。

利用GIS技術解決礦區(qū)開采沉陷中出現(xiàn)的問題具有很大的優(yōu)越性：首先GIS理論和技術方法是礦區(qū)多層空間以及資源環(huán)境等動態(tài)時空信息的存儲、處理、復合、分析與評價的最好方法。開采沉陷所涉及到的數(shù)據(jù)都是具有空間內(nèi)涵的數(shù)據(jù)，GIS的最大特點就是管理處理具有空間內(nèi)涵的數(shù)據(jù)，并且GIS的數(shù)據(jù)庫管理功能可以對大量的開采沉陷數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理；其次二維礦圖管理是目前GIS技術非常成熟的應用，利用GIS的制圖功能可以繪制出礦區(qū)開采沉陷監(jiān)測所需的各種可視化圖形。而且GIS的空間查詢和分析功能還可以對開采所引起的一些損害進行全方位動態(tài)監(jiān)測并可以確定損害的程度，在采動過程中隨時根據(jù)監(jiān)測所顯示的資料對開采方案作出適當?shù)恼{(diào)整。

3.2 GIS應用于礦區(qū)開采沉陷預測的可視化系統(tǒng)

可視化（Visualization）是對人腦印象構造一種方針，目的是便于人們理解現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)規(guī)律和傳播知識。由于可視化能迅速、形象的表示空間地理信息。傳統(tǒng)開采沉陷的預測的可視化方法工作量大并且復雜、預測的速度慢、繪制出來的圖形直觀效果較差而且精度低，但是利用GIS進行開采沉陷的預測的可視化在傳統(tǒng)方法的基礎上大大提高了預測的精度和預測的速度。

礦區(qū)開采引發(fā)的地表變形，可導致地表的土層破壞、平地積水、地面裂縫、周邊的山體滑坡和房屋倒塌等現(xiàn)象。利用ArcGIS中的ArcScene對地面沉降預測數(shù)據(jù)進行模擬和三維動態(tài)顯示，能夠很直觀的得出三維可視化圖形，也可以進行等值線繪制、任意的剖面圖制作、任意的點位變形數(shù)據(jù)提取和最大變形方向等多種三維可視化隨即應用分析，可進行礦區(qū)開采沉陷方面的一系列災害性的后果預測分析。另外可基于ArcGIS的3D擴展模塊生成各種地表變形的三維動態(tài)場景和三維動態(tài)實時可視化，并且可以進行動態(tài)演示。

GIS的可視化系統(tǒng)和空間分析功能在礦區(qū)開采沉陷的分析中具有著重大的意義。主要有開采沉陷數(shù)據(jù)的輸入與輸出、已開采地區(qū)的沉陷預測可視化、未開采地區(qū)的沉陷預測可視化、開采沉陷數(shù)據(jù)的管理和開采沉陷數(shù)據(jù)的可視化輸出等。

目前GIS在礦業(yè)領域的應用還包括有：礦區(qū)不同比例尺的遙感測圖、地質(zhì)勘測、資源管理應用、礦山規(guī)劃與設計、工程地質(zhì)應用、環(huán)境污染監(jiān)測、礦區(qū)測量控制網(wǎng)建立、建筑物變形監(jiān)測等各個方面。

4 結束語

礦區(qū)作為一個實時動態(tài)地區(qū)，礦區(qū)的開采沉陷必然會引起地表的變形與破壞，GIS作為一種新興技術融入到礦區(qū)開采沉陷中，對礦區(qū)的各種變形進行預測、分析與評價，并且能夠繪制出各種具有可視化效果的變形曲線和圖形，可以說這兩者結合起來具有十分廣闊的前景。煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)，使煤礦地質(zhì)測量信息采集的多源化、管理的網(wǎng)絡、決策支持的智能化，以及與其它系統(tǒng)的集成得到了實現(xiàn)，具有數(shù)據(jù)收集、分析、處理、儲存和等便捷功能，必將成為煤礦企業(yè)地址測量工作的重要發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]姜在炳.煤礦地質(zhì)測量空間信息系統(tǒng)及其發(fā)展趨勢[J].煤田地質(zhì)與勘探，2005（4）.

第3篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

中圖分類號：P23 文獻標識碼：A文章編號：41-1413（2011）12-0000-01

1測繪發(fā)展概述

1.1測繪是社會發(fā)展的產(chǎn)物

社會進步和經(jīng)濟發(fā)展是人類改造自然的各項社會活動所產(chǎn)生的結果,為了達到預期的目的和更好地開展這些活動,測繪活動應運而生,并隨著其它技術的發(fā)展而發(fā)展。從測量手段來說,最早最原始的目測估計到后來的丈量,直到目前的3S技術,測繪發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的歷史時期,20世紀30年代后才形成了大地測量、航空攝影測量與遙感、地圖制圖等3個分支(工程測量只是測量手段用于工程方面)。從測繪產(chǎn)品來說,最早最原始的示意圖,后來的單要素圖、多要素圖,直到全要素地形圖,測繪專業(yè)是在社會發(fā)展需求的推動下,在實現(xiàn)滿足日益增長的社會需求中發(fā)展的,與人類社會發(fā)展和科學技術進步的程度密切相關。

1.2測繪是隨著其它科學技術的發(fā)展而發(fā)展的

由于技術的原因,從古代出現(xiàn)測繪到形成測繪概念經(jīng)歷了較長的時期,直到上個世紀才形成了比較完整的測繪理論和測繪體系(大地測量、航空攝影測量與遙感、地圖制圖)。此后,測量儀器和設備隨著光學、電子學及其技術的發(fā)展而進入光學儀器時代、電子儀器時代,傳統(tǒng)測繪技術體系延續(xù)了幾十年。到上個世紀八九十年代,計算機技術及其存儲技術的飛速發(fā)展,使測繪產(chǎn)品出現(xiàn)了數(shù)字化,測繪技術以及測繪產(chǎn)品的應用進入了飛速發(fā)展的時期。與此同時,高性能計算機和寬帶網(wǎng)絡的迅速出現(xiàn)和普及應用,使得測繪從傳統(tǒng)的測繪技術體系迅速實

現(xiàn)了向現(xiàn)代數(shù)字化測繪技術體系的轉(zhuǎn)變,在不長的時期內(nèi)實現(xiàn)了基礎地理空間數(shù)據(jù)的數(shù)字化獲取、處理、管理和分發(fā)服務。而且這種體系隨著信息化進程將逐步完善,并向信息化測繪技術體系發(fā)展。測繪技術發(fā)展是與其它科學技術發(fā)展水平密切相關的。在人類社會發(fā)展到現(xiàn)在進入信息化時代,測繪已成為與社會的方方面面包括人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P的產(chǎn)業(yè),這是我們測繪工作者的驕傲和職責所在。

2測繪的地位與作用

2.1測繪是社會發(fā)展和經(jīng)濟建設的基礎性產(chǎn)業(yè)修訂后的《中華人民共和國測繪法》中對測繪的定義:“是指對自然地理要素或者地表人工設施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進行測定、采集、表述以及對獲取的數(shù)據(jù)、信息、成果進行處理和提供活動。”并且明確“測繪事業(yè)是經(jīng)濟建設、國防建設、社會發(fā)展的基礎性事業(yè)”,從法律上對測繪進行了定位,同時也確定了測繪的內(nèi)容和應該提供的測繪產(chǎn)品的內(nèi)容。測繪以及產(chǎn)品都是反映地表上的自然、人工要素及其在地理空間的位置和屬性信息的,而這些信息是社會發(fā)展和經(jīng)濟建設的各行各業(yè)需要利用和必須依賴的基礎,因此,國家將測繪列為經(jīng)濟建設、國防建設、社會發(fā)展的基礎性事業(yè)?，F(xiàn)在測繪除了為各行各業(yè)提供規(guī)劃、設計的圖件、基礎數(shù)據(jù)外,還可提供作為政府輔助決策的基礎地理信息系統(tǒng)以及利用3S技術為農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展等提供一系列研究、分析、決策的系統(tǒng)支持,從技術支持擴展到了決策支持。

2.2測繪是社會信息化的基礎產(chǎn)業(yè)

現(xiàn)在社會發(fā)展進入了信息化和全球經(jīng)濟一體化的時代,幾乎所有的信息都可以用數(shù)字來表示和在計算機中再現(xiàn),這是這一時代的特征。據(jù)統(tǒng)計,在所有的信息中,與地理空間或地理坐標有關的信息占80%左右,可以認為地理信息是信息化的基礎和支撐。早期的測繪,在測量手段和產(chǎn)品方面比較單一。隨著科學技術的發(fā)展進步,計算機及其相關技術飛速發(fā)展,高性能的微型計算機廣泛使用在各個行業(yè)和部門,測繪技術的快速發(fā)展使得測繪產(chǎn)品也出現(xiàn)了多品種、多種類、多樣化的特點,尤其是數(shù)字測繪產(chǎn)品打破了過去模擬產(chǎn)品的局限,能夠?qū)崿F(xiàn)地理空間的三維可視再現(xiàn);虛擬現(xiàn)實技術、巨量數(shù)據(jù)傳輸存儲技術以及高精度移動GPS技術的使用,使得我們可以在計算機上實現(xiàn)客觀物質(zhì)世界的真實再現(xiàn),并且可以利用在所有行業(yè)和部門,包括個人?，F(xiàn)代的測繪正從數(shù)字化走向信息化,現(xiàn)代測繪技術和手段已被利用在精細農(nóng)業(yè)、水利、林業(yè)、交通、資源、環(huán)境、規(guī)劃建設、商業(yè)、公安、銀行、旅游等諸多行業(yè)甚至個人。

2.3測繪是數(shù)字地球的基礎

數(shù)字地球是一個可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的、真實地球的三維表示。它是以信息高速公路為基礎,以空間數(shù)據(jù)基礎設施為依托,以虛擬現(xiàn)實為特征的一個廣泛的概念,是一個龐大而復雜的系統(tǒng)。在建設中可以大體劃為三個大的方面:信息基礎設施、空間數(shù)據(jù)基礎設施(或地理空間基礎框架)和各種應用信息。測繪就是以獲取、分析、處理空間數(shù)據(jù)為己任,以分發(fā)利用和提供技術支持、服務為目的的空間信息學(地理信息學),構建地理空間基礎框架是今后測繪業(yè)的任務?？臻g數(shù)據(jù)基礎設施為數(shù)字地球的運行提供了保證,它是連接信息基礎設施和數(shù)字地球最終實現(xiàn)科學計算可視化的紐帶,因此測繪必然成為數(shù)字地球的基礎。

3測繪信息化展望

總書記在談到測繪工作時強調(diào)要“推進‘數(shù)字中國’地理空間框架建設,加快信息化測繪體系建設,提高測繪保障服務能力”。這一指示精神充分體現(xiàn)了十六大關于大力推進信息化的方針,明確了“數(shù)字中國”戰(zhàn)略實施的重要性,明確了測繪在推進我國信息化進程中的歷史使命?，F(xiàn)代測繪是以空間科學、信息科學、計算機技術、光電技術、網(wǎng)絡技術為基礎的,是一個發(fā)展信息技術又充分利用信息技術的行業(yè)。測繪業(yè)要首先加快自身信息化技術體系建設,提高測繪產(chǎn)品信息化水平和提供測繪保障服務的能力,同時要大力推進國家信息化進

程。

3.1測繪技術信息化

測繪技術信息化主要表現(xiàn)是空間數(shù)據(jù)獲取、處理、管理和分發(fā)服務的信息化,就是數(shù)字化、智能化、可視化和網(wǎng)絡化的快速、動態(tài)的信息獲取、處理、管理、更新與分發(fā)服務等。在不遠的將來,將實現(xiàn)高精度、高動態(tài)的地面影像信息的快速獲取、空間信息的自動提取、空間數(shù)據(jù)的智能化處理、三維景觀的可視化與虛擬再現(xiàn)、3S技術的緊密結合和一體化的空間數(shù)據(jù)快速或?qū)崟r采集處理,實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)動態(tài)更新和建庫,實現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的全社會共

享。

3.2測繪產(chǎn)品信息化

隨著技術的進步和國民素質(zhì)的提高,未來的發(fā)展將是結合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、數(shù)字地球戰(zhàn)略的實施以及人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?開發(fā)虛擬現(xiàn)實技術軟件,綜合應用多媒體技術、可視化技術和基于空間數(shù)據(jù)的知識挖掘技術,開發(fā)基于基礎地理信息數(shù)據(jù)的集成化、信息化、知識化的數(shù)字測繪產(chǎn)品和技術信息一體化產(chǎn)品,包括網(wǎng)絡化基礎地理信息系統(tǒng)、空間決策支持地理信息系統(tǒng)等各種信息系統(tǒng)產(chǎn)品,實現(xiàn)產(chǎn)品形式的數(shù)字化、空間數(shù)據(jù)的信息化、數(shù)據(jù)應用的可視化、產(chǎn)品服務的網(wǎng)絡化。不久的將來,測繪產(chǎn)品也將進入人們的日常生活和休閑娛樂。

第4篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

關鍵詞：GIS;城市規(guī)劃;規(guī)劃管理;規(guī)劃監(jiān)測

Abstract: This paper firstly elaborates the concept and basic function of GIS.Based on the analysis of the application of GIS in urban planning, Further summarizes the development of GIS in urban planning.

Key words: GIS;Urban planning;Urban planning management;Urban planning monitoring

中圖分類號：TU984文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

引言

城市規(guī)劃是指導城市建設的藍圖，也是城市建設管理的依據(jù)，其在城市的建設和發(fā)展過程中的作用越來越受人們重視。隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市建設的步伐進一步加快，傳統(tǒng)的城市規(guī)劃設計、管理和監(jiān)測手段已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需要。隨著計算機與網(wǎng)絡技術的發(fā)展，城市規(guī)劃的信息化程度正逐年提高，特別是以GIS技術為核心的城市規(guī)劃信息系統(tǒng)的推廣應用，提高了城市規(guī)劃管理水平，促進了城市管理的現(xiàn)代化。

2．GIS的概念與基本功能

2.1 GIS的概念

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System）是以采集、存儲、管理、分析和描述整個或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關的數(shù)據(jù)的計算機空間信息系統(tǒng)。它是一種決策支持系統(tǒng)。GIS具有信息系統(tǒng)的各種特點。它與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲和處理的信息是經(jīng)過地理編碼的，地理位置及與該位置有關的地物屬性信息。GIS把空間位置數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)有機結合起來了，這個突出的特點是其他數(shù)據(jù)庫所不及的。

2.2 GIS的基本功能

2.2.1空間可視化(Spatial Visualization)

（1）空間地物輪廓特征的可視化

地理信息系統(tǒng)強調(diào)對現(xiàn)實世界空間關系的模擬，使我們對于在空間中各事物的狀態(tài)有一個非常直觀的感受。無論是在屏幕上展示一幅可以無級縮放和信息查詢的地圖，還是展現(xiàn)一幅三維的地形模型，都使我們對現(xiàn)實世界空間關系的認識更為直觀、具體。

（2）空間地物專題屬性信息的可視化

地理信息系統(tǒng)的空間可視化功能還包括對空間分布的地物的屬性信息的圖形可視化，這一點是由地理信息系統(tǒng)的一個重要特征來保證的，即GIS實現(xiàn)了空間信息和屬性信息的集成管理，并能夠完善地建立二者之間的聯(lián)系。

2.2.2空間導向(Spatial Navigation)

一個完善的地理信息系統(tǒng)提供了空間數(shù)據(jù)庫功能，可以以小比例尺查看全局，以中比例尺查看局部，以大比例尺查看細部。在比例尺不斷增大的同時，展現(xiàn)給用戶的空間信息內(nèi)容會不斷更新。地理信息系統(tǒng)的空間導向功能還可以從空間查詢功能中得到體現(xiàn)。

2.2.3 空間思維(Spatial Thinking)

地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫在存貯各地物的空間描述信息的同時，還存貯了地物之間的空間關系，這一特點為進行空間分析提供了基礎。地理信息系統(tǒng)的空間思維，就是要利用GIS數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存貯的信息，通過GIS的工具（例如緩沖區(qū)分析、疊置分析），生成GIS空間數(shù)據(jù)庫中并沒有存貯的信息。地理信息系統(tǒng)的空間思維功能能夠揭示空間關系、空間分布模式和空間發(fā)展趨勢等其它類型信息。城市與區(qū)域規(guī)劃是地理信息系統(tǒng)技術體現(xiàn)空間思維特征的最典型的應用領域。

3．GIS在城市規(guī)劃中應用現(xiàn)狀

3.1 在城市規(guī)劃編制中的應用

3.1.1 規(guī)劃方案的可視化

平面設計不利于規(guī)劃方案的展示，不能給規(guī)劃人員與用戶直觀的感受，不能展示規(guī)劃方案與周邊環(huán)境之間的關系，規(guī)劃方案可能會隱藏著不易發(fā)現(xiàn)的設計缺陷[1]。利用GIS三維技術，規(guī)劃人員可以實時交互地觀察各方案在城市環(huán)境中的效果，可以沿任意角度，任意路線對不同方案加以比較，可以對規(guī)劃方案與周圍山體之間的關系進行分析，對方案中建筑高度、體量、外觀以及整個城市的空間關系進行分析，還可以對一些總要的景觀 進行視線與視域分析，更好地控制好城市的整體景觀效果。

3.1.2用地適宜性評價

地形地勢是城市規(guī)劃設計中的一個主要條件，不同的地形是制約和引導規(guī)劃用地功能的重要因素之一。作為規(guī)劃者，在方案初始階段，首先必須研究用地條件，然而當遇到一些用地范圍較大的規(guī)劃，尤其延伸到幾平方公里以上的范圍的時候，僅僅憑借人在地面的感覺是無法準確把握地形地勢條件的，而借助DEM模型可較好地解決這個問題。相對于CAD圖中原有信息的二維平面的表現(xiàn)形式，DEM模型可以更加直觀地表現(xiàn)基地的情況，從而快速生成準3D模型，并可進行任意角度甚至漫游式的觀察。借助GIS獨有的高程分析、坡度坡向分析、拓撲分析等多種分析工具，可有針對性地對基地的用地條件進行客觀分析，輔助后期規(guī)劃方案的決策和設計。

3.1.3公共設施布局優(yōu)化

城市公共設施是維持城市健康運轉(zhuǎn)的基本保證。目前，大多數(shù)城市的公共設施是伴隨著城市居住區(qū)的開發(fā)而建設的，居住區(qū)開發(fā)中往往從滿足自身需求為出發(fā)點來配建公共服務設施．由于居住區(qū)受規(guī)模、形式的限制，居住區(qū)配建的公共服務設施不能完全滿足城市整體的需求。從大的區(qū)域范圍看，就會存在很多服務盲區(qū)，這些地方缺乏相關公共設施，人口稠密區(qū)公共設施布置相對較少等問題。利用GIS的緩沖區(qū)分析，很方便的發(fā)現(xiàn)服務盲區(qū)，便于規(guī)劃設計中進行相應的調(diào)整，在生成的緩沖區(qū)下面再疊加上人口密度圖，就能很方便的統(tǒng)計出每個公共設施所需服務的人口，與其現(xiàn)狀服務規(guī)模進行比較，就能很快知道那些公共設施服務規(guī)模不夠，需要新建服務設施或擴建規(guī)模。利用GIS的緩沖區(qū)分析、空間分析和統(tǒng)計功能，可以擺脫傳統(tǒng)的根據(jù)規(guī)范，依據(jù)規(guī)劃師個人經(jīng)驗來進行公共設施規(guī)劃布局的方法，方便規(guī)劃設計人員更加科學合理地進行公共設施規(guī)劃布局。

3.1.4指標數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

GIS很好的將空間屬性與非空間屬性有機的結合在一起，利用GIS技術，我們能非常方便地進行基于空間數(shù)據(jù)的各類非空間屬性的統(tǒng)計分析，非常方便地生成各類技術經(jīng)濟指標表，同時也能生成多種多樣的統(tǒng)計專題圖，像直方圖、柱狀圖、餅狀圖、折線圖等等。非常方便、直觀地進行各類數(shù)據(jù)的比較分析，為規(guī)劃人員的規(guī)劃設計提供數(shù)據(jù)支持。例如，在規(guī)劃范圍涉及到舊城區(qū)改造的情況下，統(tǒng)計每個街區(qū)的現(xiàn)狀建設強度可以為合理確定舊城改造的范圍、時間安排以及改造強度等決策提供數(shù)量化的依據(jù)。因此，進行街區(qū)建設強度統(tǒng)計對于控制性詳細規(guī)劃、尤其是涉及舊城改造的控制性詳細規(guī)劃工作，是很有幫助的輔助決策手段。

3.2在城市規(guī)劃管理中的應用

3.2.1城市規(guī)劃專業(yè)數(shù)據(jù)庫

城市規(guī)劃是以地理空間數(shù)據(jù)作為其設計與管理的基礎，因此，進行城市規(guī)劃信息系統(tǒng)建設的首要工作就是建立城市規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，動態(tài)地存儲和管理城市空間信息及各種規(guī)劃專題信息，為城市規(guī)劃提供綜合性的信息服務，并在此基礎上， 建立城市規(guī)劃的空間分析模型，提供決策支持，實現(xiàn)城市規(guī)劃管理的科學化與智能化。依據(jù)城市規(guī)劃工作的業(yè)務性質(zhì)與相關數(shù)據(jù)的結構特點，城市規(guī)劃數(shù)據(jù)庫主要包含3 種類型的數(shù)據(jù)：基礎地理信息，規(guī)劃專業(yè)信息，規(guī)劃文檔信息。

3.2.2規(guī)劃方案的評價和審核

針對規(guī)劃方案，進行土地價格分布、土石方填挖平衡、房屋拆遷量計算等經(jīng)濟分析，結合專業(yè)模型進行城市用地建設適宜性評價、內(nèi)部用地功能更新時序分析、發(fā)展方向與用地布局優(yōu)化研究，可以預測和評價規(guī)劃方案的社會效益和經(jīng)濟合理性。

3.2.3日常業(yè)務辦公與公眾信息服務

基于GIS技術的城市規(guī)劃信息系統(tǒng)是以實現(xiàn)城市建設和管理為主要目標，在功能上支持空間信息的查詢、支持規(guī)劃工作的日常業(yè)務辦公流程以及公眾的信息服務，因此，基于GIS技術的城市規(guī)劃信息系統(tǒng)屬于城市規(guī)劃部門的操作型的實用系統(tǒng)。系統(tǒng)以GIS技術為基礎，面向辦公自動化管理，對圖、文信息進行有效集成。

3.3在城市規(guī)劃監(jiān)測中的應用

利用GIS技術實施城市規(guī)劃監(jiān)測工作的基本思路是以城市規(guī)劃為監(jiān)測對象，基于RS技術、GIS 技術、GPS技術和網(wǎng)絡技術等高新技術，快速獲取與處理城市現(xiàn)狀空間信息，采取RS、地形、總規(guī)、分規(guī)數(shù)據(jù)比對和專家判讀的方法實現(xiàn)大范圍、可視化、短周期的動態(tài)監(jiān)測效果，為政府宏觀決策和依法行政提供科學依據(jù)[2]。

4．GIS在城市規(guī)劃中應用發(fā)展

4.1 GIS技術向集成化推進

目前在城市規(guī)劃設計領域，除了利用GIS技術外，還要使用一些其他圖形技術軟件，比如，繪制矢量工程藍圖的CAD軟件、繪制平面效果圖的 PHOTOSHOP軟件、繪制3D模型的3DMAX、 SKETCHUP軟件。加強與這些軟件的兼容和集成可以提高規(guī)劃設計工作的效率，同時可進一步開發(fā)利用好GIS的功能。比如，Google SketchUp軟件與ArcGIS相結合，就可以將SketchUp制作的3D模型導入ArcScene中進行空間分析。CAD軟件與ArcGIS相結合，利用CAD技術輔助繪圖；利用GIS技術進行疊加分析、緩沖分析、門檻分析、專題圖制作，并建立規(guī)劃數(shù)據(jù)庫[3]。RS技術、GPS技術與ArcGIS相結合，可將衛(wèi)星圖片和衛(wèi)星定位坐標作為GIS系統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)[4]。

4.2 GIS技術向時空多維拓展

動態(tài)城市規(guī)劃要求城市規(guī)劃結果不能成為一個不變的藍圖，而是要隨著現(xiàn)狀的改變而不斷進行調(diào)整，以往人們往往忽視時態(tài)信息的存在，使得規(guī)劃基礎資料不完整，降低了城市規(guī)劃的科學性和預見性[5]。同時傳統(tǒng)的二維GIS雖然有強大的分析功能，但損失了空間位置信息，不能完整反映客觀世界[6-7]。要想真實表達處于三維空間中的現(xiàn)實世界，GIS技術需要向時空多維拓展。比如：以三維GIS為技術平臺的地下管線信息系統(tǒng)和以時態(tài)GIS技術為平臺的城市動態(tài)規(guī)劃管理系統(tǒng)實現(xiàn)了GIS技術向時空多維拓展。

4.3 GIS技術與智能技術結合

GIS不僅要處理海量的地理數(shù)據(jù)，還要進行與地理數(shù)據(jù)相關的分析，預測，輔助決策等工作。對于GIS來說，在地理信息的采集、存儲、加工處理、表示等方面功能比較強大，但在進行預測、輔助決策等方面還比較薄弱，而進行預測和輔助決策正是人工智能中重點研究的知識工程、問題求解、推理、決策等核心問題。GIS技術與智能技術結合就是要把專家系統(tǒng)與GIS集成成一個系統(tǒng)，使得這個系統(tǒng)不僅能存儲、管理空間數(shù)據(jù)，還能利用系統(tǒng)中的地理信息進行深加工，智能化地分析與運用數(shù)據(jù)進行推理，強化系統(tǒng)在空間分析、預測預報、決策支持方面的能力。

4.4 GIS技術向開放化推廣

隨著計算機網(wǎng)絡技術、客戶服務器技術、ODBC（Open Database Connectivity）技術、GIS技術等的不斷發(fā)展與成熟．傳統(tǒng)的GIS技術正朝著0PENGIS、COMGIS、WEBGIS方向發(fā)展，特別是OPENGIS的技術與規(guī)范的成熟以及Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)庫軟件的推出，使開發(fā)完全基于關系型數(shù)據(jù)庫一體化存儲空間圖形與屬性數(shù)據(jù)的GIS系統(tǒng)成為可能，并且有效的解決了GIS數(shù)據(jù)庫的共享與并發(fā)操作問題。

4.5 GIS技術向?qū)ｍ椈_發(fā)

信息技術及相關領域技術的迅猛發(fā)展和融合，為地理空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的條件，以新技術新方法構造的先進數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正在或?qū)⒁獮榈乩硇畔?shù)據(jù)庫系統(tǒng)帶來革命性的變化。比如：由專業(yè)地理信息系統(tǒng)和常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)融合形成的業(yè)務化地理信息系統(tǒng)(Office GIS)，地理信息系統(tǒng)和社會科學及WebGIS技術、協(xié)同式空間決策技術、分布式數(shù)據(jù)庫技術、地理信息互操作技術、系統(tǒng)可視化及仿真技術相結合產(chǎn)生了公眾參與地理信息系統(tǒng)即PPGIS (public participatory geographic information system) [8]。

5．結束語

隨著GIS技術的不斷發(fā)展，長期以來城市規(guī)劃主要靠定性分析憑經(jīng)驗處理問題、手段落后的局面將被扭轉(zhuǎn)。城市規(guī)劃學科的現(xiàn)代化程度也將不斷提高，同時隨著科學在發(fā)展、技術在進步、社會在前進，城市規(guī)劃過程中呈現(xiàn)的新問題、新矛盾必將引導GIS進一步發(fā)展完善。

參考文獻

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[6]羅朝海，三維GIS在城市規(guī)劃中基本問題探討，科學決策[J]，2008年第12期

第5篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

［關鍵詞］數(shù)據(jù)挖掘；地理信息系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)挖掘；體系結構

1 SDM技術概述

空間數(shù)據(jù)包括了空間屬性數(shù)據(jù)和非空間屬性數(shù)據(jù),空間屬性描述了空間拓撲關系和方位、距離等關系,空間屬性數(shù)據(jù)按照空間索引結構存儲和查找?？臻g數(shù)據(jù)挖掘(Spatial Data Mining,即 SDM),就是從空間數(shù)據(jù)中提取信息,提取的信息包含了復雜的空間關系,因此空間數(shù)據(jù)挖掘與其他數(shù)據(jù)挖掘方法上有其獨有的特點?？臻g數(shù)據(jù)挖掘需要綜合數(shù)據(jù)挖掘與空間數(shù)據(jù)庫技術。空間數(shù)據(jù)挖掘可用于對空間數(shù)據(jù)的理解,空間關系和空間與非空間數(shù)據(jù)間關系的發(fā)現(xiàn),空間知識庫的構造,空間數(shù)據(jù)庫的重組和空間查詢的優(yōu)化。

2 SDM方法

(1)特征規(guī)則挖掘。知識是具有粒度的,人們希望從大量細節(jié)數(shù)據(jù)中進行總結并上升到較高層次,在這一過程中數(shù)據(jù)挖掘稱為數(shù)據(jù)概括,也稱為特征抽取。數(shù)據(jù)概括就是將數(shù)據(jù)從低層次概念抽象到較高層次,空間數(shù)據(jù)概括的實現(xiàn)方法分為空間數(shù)據(jù)立方體和面向?qū)傩詺w納法兩類。

(2)空間關聯(lián)分析。空間關聯(lián)規(guī)則形如AB［s%,c%］,其中A和B是空間和非空間謂詞的集合,s%表示規(guī)則的支持度,c%表示規(guī)則的可信度。各種各樣的空間謂詞可以用來構成空間關聯(lián)規(guī)則。

(3)空間聚類方法?？臻g數(shù)據(jù)聚類是要在一個較大的多維數(shù)據(jù)集中根據(jù)距離的度量找出簇,或稠密區(qū)域,也就是把空間數(shù)據(jù)庫中的對象分為有意義的子類,使得同一子類內(nèi)部的成員有盡可能多的相同屬性,而不同的子類之間盡可能的不同?？臻g聚類分析是以概念分析為基礎。

(4)空間分類和空間趨勢分析?？臻g分類是指分析空間對象導出與一定空間特征有關的分類模式,如地區(qū)、高速公路或河流的領域?？臻g趨勢分析是根據(jù)空間維找出變化趨勢,研究空間上的非空間與空間數(shù)據(jù)的變化。

(5)統(tǒng)計空間數(shù)據(jù)分析。統(tǒng)計空間數(shù)據(jù)分析一般是首先建立一個數(shù)學模型或統(tǒng)計模型,然后根據(jù)這種模型提取出有關的知識。

(6)歸納方法。歸納方法就是對數(shù)據(jù)進行概括和綜合,歸納出高層次的模式或特征。歸納法一般需要背景知識,常以概念樹的形式給出。在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中,有屬性概念樹和空間關系概念樹兩類。背景知識由用戶提供,在有些情況下也可以作為知識發(fā)現(xiàn)任務的一部分自動獲取。

(7)云理論。云理論是用于處理不確定性的一種新理論,由云模型(cloud model)、不確定性推理(reasoning under uncertainty)和云變換(cloud transform)三大支柱構成。云理論將模糊性和隨機性結合起來,彌補了作為模糊集理論基石的隸屬函數(shù)概念的固有缺陷,為SDM中定量與定性相結合的處理方法奠定了基礎。

3 SDM處理過程

(1)數(shù)據(jù)準備與問題理解。這個階段主要是了解空間數(shù)據(jù)挖掘相關領域的有關情況,熟悉有關的背景知識,弄清楚用戶的需求。此階段是數(shù)據(jù)挖掘的必經(jīng)步驟,往往要花費很多的時間。

(2)數(shù)據(jù)選擇。根據(jù)用戶的要求從空間數(shù)據(jù)庫中提取與空間數(shù)據(jù)挖掘相關的數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒅饕獜倪@些數(shù)據(jù)中進行知識提取。在此過程中,會利用一些數(shù)據(jù)庫操作對數(shù)據(jù)進行處理。

(3)數(shù)據(jù)預處理與數(shù)據(jù)縮減。此階段主要是對數(shù)據(jù)選擇階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行再加工,檢查數(shù)據(jù)的完整性及一致性,對其中的噪音數(shù)據(jù)進行處理,對丟失的數(shù)據(jù)利用統(tǒng)計方法進行填補；然后再對經(jīng)過預處理的數(shù)據(jù),根據(jù)知識發(fā)現(xiàn)的任務對數(shù)據(jù)進行再處理(主要通過投影或數(shù)據(jù)庫中的其他操作減少數(shù)據(jù)量)。

(4)確定空間數(shù)據(jù)挖掘的目標,根據(jù)目標確定數(shù)據(jù)挖掘算法。根據(jù)用戶的要求,確定空間數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)何種類型的知識。在確定了目標之后,有很多的數(shù)據(jù)挖掘算法,但我們需要知道選擇哪種算法和怎樣應用它。算法的選擇直接影響著所挖掘模式的質(zhì)量。選擇采購與供應鏈采購與供應鏈合適的知識發(fā)現(xiàn)算法,包括選取合適的模型和參數(shù),并使得知識發(fā)現(xiàn)算法和整個空間數(shù)據(jù)挖掘的評判標準相一致。

(5)進行空間數(shù)據(jù)挖掘。此階段運用選定的數(shù)據(jù)挖掘算法,從空間數(shù)據(jù)提取出用戶所需要的知識,這些知識可以用一種特定的方式表示或使用一些常用表示方式。在進行空間數(shù)據(jù)挖掘過程中要用一些標準來度量產(chǎn)生的模式,來獲取有意義的模式。由于可預測型模式是預測某一屬性的值,而這個屬性的值又存在于訓練集合中,所以一般來說,通過把預測的值與存在于訓練集合中的那個屬性的實際輸出值相比較,計算模式的誤差程度,從而做出對模式的評估。

(6)模式解釋與知識評價。對發(fā)現(xiàn)的知識進行解釋,在此過程中,為了取得更為有效的知識,可能會返回前面處理步驟中的某些步驟以反復提取,從而取得更為有效的知識。然后將發(fā)現(xiàn)的知識以用戶能了解的方式呈現(xiàn)給用戶。這期間也包含對知識的一致性檢驗,以確信本次發(fā)現(xiàn)的知識不與以前發(fā)現(xiàn)的知識相抵觸。

(7)重新精化數(shù)據(jù)和問題。如果用戶對生成模式的評價是滿意的。那么,就要重新進行新一輪的數(shù)據(jù)挖掘過程。經(jīng)過幾次反復精化之后,如果模式的執(zhí)行情況足夠好,而且得到了用戶的認可,就可以進入到使用結果的階段了。

(8)使用結果。在上述7個階段完成之后,用戶就可以應用挖掘出來的模式或知識了。

4 SDM體系結構

借鑒有關專家提出的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的結構,本文提出了一種空間數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的結構,其系統(tǒng)流程是：用戶提出一些問題,通過用戶接口,數(shù)據(jù)挖掘模塊觸發(fā)數(shù)據(jù)挖掘核心從空間數(shù)據(jù)庫中獲取有價值的知識,把挖掘出來的知識提供給用戶。首先從用戶提出的一些具體要求開始,用戶的要求被發(fā)送給用戶接口。用戶接口接受用戶指定的要求,將其轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫模塊的輸入?yún)?shù)和挖掘核心的輸入?yún)?shù)。用戶接口包括三部分：數(shù)據(jù)定義、挖掘向?qū)Ш湍Ｊ胶Y選。數(shù)據(jù)定義是根據(jù)用戶指令和一些相關的背景知識來進行數(shù)據(jù)定義。挖掘向?qū)墙邮沼脩糁噶?觸發(fā)數(shù)據(jù)挖掘核心模塊。空間數(shù)據(jù)庫和其他數(shù)據(jù)源根據(jù)數(shù)據(jù)定義,來進行數(shù)據(jù)預處理與數(shù)據(jù)縮減,然后抽取出正確可靠的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)挖掘核心包括特征規(guī)則挖掘,空間關聯(lián)規(guī)則,空間分類與空間趨勢分析等。數(shù)據(jù)挖掘核心把抽取到的正確可靠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模式集合,然后進行模式解釋與結果評價。數(shù)據(jù)挖掘是一個反復的過程,過程的終止條件是用戶對挖掘出來的知識滿意,因此用戶對發(fā)現(xiàn)模式的判斷和篩選就是整個系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)。用戶對模式進行判斷和篩選,如果滿意,模式就成為知識,經(jīng)過一些表達處理,添加到知識庫里去。如果不滿意,就要反饋作用于挖掘向?qū)?進而調(diào)整挖掘內(nèi)核的操作,實現(xiàn)挖掘流程的繼續(xù),并逐漸接近用戶的挖掘目標。

第6篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

空間數(shù)據(jù)挖掘技術，又叫做地理知識發(fā)現(xiàn)，它是數(shù)據(jù)挖掘中的一個分支，研究的主要方向是從空間的數(shù)據(jù)中提取到非顯式存在的知識、空間關系以及其他有意義的模式。在我國現(xiàn)有的地理數(shù)據(jù)庫中，還潛藏著許多可供分析和利用的知識，在這些知識中，有一部分屬于表面知識，比如在什么地方是否有河流、道路的寬度等等。這些功能通過地理數(shù)據(jù)庫中的查詢功能就能查出來，但是還有很多深層知識就不是那么好發(fā)現(xiàn)的，它們并不是直接儲存在空間的數(shù)據(jù)庫中，例如空間位置的分布規(guī)律、空間的關聯(lián)性規(guī)則等，這些知識要想被全面掌握就必須要通過運算等方法將其挖掘出來?？臻g數(shù)據(jù)挖掘技術的產(chǎn)生源于數(shù)據(jù)挖掘研究領域的不斷深化以及在地理學的領域中，憑借著衛(wèi)星和遙感技術的廣泛運用，海量的數(shù)據(jù)被收集和儲存在大空間的數(shù)據(jù)中。在現(xiàn)代這個環(huán)境，我們已經(jīng)被各種各樣的信息所淹沒，但實際知識的掌握能力卻遠遠不夠。

2基于空間數(shù)據(jù)挖掘的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的建設

2.1系統(tǒng)模型的設計

空間數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)包含了三種結構體系，第一種是數(shù)據(jù)源，是指利用大空間數(shù)據(jù)庫中所提供給我們的索引來查詢出具體的功能，在具體的操作中可以直接使用到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。第二種是數(shù)據(jù)的挖掘，首要前提是要把原始的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)挖掘算法的專用格式，并刪除其他不相干的數(shù)據(jù)，然后利用這種算法來具體分析提取出來的空間數(shù)據(jù)，最后在挖掘中不斷調(diào)整數(shù)據(jù)的參數(shù)值。最后一種是用戶界面，在這個技術層面中，用戶可以根據(jù)可視化的工具來獲取知識。

2.2空間挖掘關聯(lián)規(guī)則的分析

空間挖掘技術有一項十分重要的元素，就是空間對象的結構以及空間之間的關聯(lián)規(guī)則，想要深入地分析出這些規(guī)則，空間挖掘模型還要設計出一組空間關系。通過設計的空間關系而研究出的空間關聯(lián)規(guī)則是空間挖掘技術中的重要內(nèi)容?？臻g的關聯(lián)規(guī)則包含了不同的空間屬性，如相鄰、共生、包含、覆蓋等關系，同時還表現(xiàn)出了距離上的信息，比如交叉、遠離等。在眾多的應用程序中，我們很難在原始的數(shù)據(jù)中找到一些關聯(lián)規(guī)則，但卻可以在高層次的概念上找到，這也可以提供一些十分重要的知識。因此，在實際的空間數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的建立中，應該時刻注意到要在不同的概念層次中挖掘出空間的關聯(lián)規(guī)則，以及在不同概念的空間里互相轉(zhuǎn)換的功能。

2.3空間數(shù)據(jù)挖掘算法的選擇

就目前的實際情況來看，空間數(shù)據(jù)的挖掘算法主要有三種形式，第一種是分類和預測模型，第二種是集群和單點檢測模型，最后一種是空間關聯(lián)規(guī)則。這三種算法都和煤礦的安全管理中所需要的空間模式息息相關。在這三種算法中，空間關聯(lián)規(guī)則是最為重要的內(nèi)容，它主要是指空間數(shù)據(jù)的價值和每個數(shù)據(jù)項目之間關系的準確描述。這些知識的描述可以顯示特定的參數(shù)和空間位置之間的關系，顯而易見的是，空間關聯(lián)規(guī)則所體現(xiàn)出的空間定位的特性，對于煤礦的安全生產(chǎn)和管理來說，有著多么深遠的意義。在實際情況中，煤礦安全的空間關聯(lián)規(guī)則算法需要用到雙向挖掘，雙向挖掘具體分為了兩個步驟，第一點是根據(jù)統(tǒng)計的結果來得出非空間項目，第二點就是利用空間關聯(lián)的算法來生成規(guī)則。

3結束語

第7篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

【關鍵詞】數(shù)據(jù)三維可視化；三維地質(zhì)建模；表達可視化

1.地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化的概念和屬性

地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化具有科學研究屬性的原因在于，地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)過程都不同程度地存在著結構信息不完全、關系信息不完全、參數(shù)信息不完全和演化信息不完全的情況。通常，在地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)過程分析，地質(zhì)礦產(chǎn)資源評價和開發(fā)利用決策時，對于大量的不確定因素，要依靠技術人員或者領導者本身進行定性理解、定量估算和關系描述，并結合時空數(shù)據(jù)模型和時空分析模型來進行分析、預測、評估和輔助決策。從數(shù)學邏輯的角度看，這是一種半結構化或不良結構化甚至非結構化問題。經(jīng)驗表明，數(shù)據(jù)可視化是描述、表達和理解各種半結構化甚至非結構化問題的關系和模型的最佳方法和手段。這也正是地礦研究與勘查成果總是用圖件形式來表達的原因。而對多維的地質(zhì)時空信息，僅僅有二維圖件是不夠的，需要實現(xiàn)三維建模與分析。地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化的第二個屬性是空間決策支持。之所以如此，是因為地質(zhì)調(diào)查、工程勘查、礦產(chǎn)資源勘探的數(shù)據(jù)處理和應用，最終要提交區(qū)域地質(zhì)結構及其演化、工程地質(zhì)條件和礦產(chǎn)資源可利用性評價成果，為資源的開發(fā)利用和重大工程建設提供多方案比較、選優(yōu)的決策支持，而地質(zhì)與資源信息普遍具有空間信息特征。其決策支持屬于空間決策支持范疇。

2.空間決策支持認知過程可視化的分類

由于地質(zhì)工作性質(zhì)的特殊性，地質(zhì)信息系統(tǒng)可視化的內(nèi)容更為豐富，而形式也更為復雜。一般地說，在地理科技領域，人們主要關心諸如地形地貌、地物景觀等表而現(xiàn)象；而在地質(zhì)科技領域，人們最關心的是地質(zhì)結構和成分的空間分布。因此，在地理信息科技領域，人們多關注“面三維”可視化技術的開發(fā)和應用；而在地質(zhì)信息科技領域，人們多關注“體三維”可視化技術的開發(fā)和應用。從應用的角度看，地質(zhì)空間決策支持認知過程可視化可分為表達可視化、分析可視化、過程可視化、設計可視化和決策可視化5類。表達可視化泛指原始數(shù)據(jù)和計算成果以圖形或圖像的形式在屏幕或其它介質(zhì)上的顯示。分析可視化泛指在可視化環(huán)境中進行的各種地質(zhì)空間決策分析。過程可視化是指在體三維環(huán)境中開展各種可視化的地質(zhì)過程動態(tài)模擬。設計可視化是指在體三維可視化環(huán)境中進行各種地質(zhì)工程設計。決策可視化是指在體三維可視化環(huán)境中進行礦產(chǎn)資源潛力或工程地質(zhì)條件評價，進行各類礦產(chǎn)資源開發(fā)和地質(zhì)工程設計的多方案比較選優(yōu)決策。

3.地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化的關鍵技術

3.1海量三維數(shù)據(jù)體的存儲和快速調(diào)度

海量三維地質(zhì)體數(shù)據(jù)的存儲和快速調(diào)度是實現(xiàn)地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)過程的“5個可視化”的基礎。為了實現(xiàn)分析、設計和決策可視化，地質(zhì)信息系統(tǒng)必須能展現(xiàn)和管理非均質(zhì)和非參數(shù)化的實體，單個地質(zhì)體的幾何數(shù)據(jù)量往往是地表普通建筑物的幾何數(shù)據(jù)量的幾十倍乃至幾十萬倍；外加上相關的屬性數(shù)據(jù)和拓撲關系數(shù)據(jù)，對于大范圍的海量三維地質(zhì)體數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量已遠遠超出現(xiàn)有常規(guī)的三維空間數(shù)據(jù)管理和處理能力。多線程動態(tài)調(diào)度方法、自適應的三維空間數(shù)據(jù)多級緩存方法、基于可視化計算與調(diào)度任務關聯(lián)信息的預調(diào)度機制，以及多級三維空間索引技術的提出，可能能夠推進海量三維地質(zhì)體數(shù)據(jù)有效存儲和管理問題的解決。

3.2三維地質(zhì)體的數(shù)字化的快速建模技術

三維地質(zhì)體的數(shù)字化的快速建模技術是三維地質(zhì)信息系統(tǒng)大規(guī)模推廣使用的前提條件。三維地質(zhì)體的建模速度決定了三維地質(zhì)信息系統(tǒng)的實用性能。最理想的情況是軟件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)足夠復雜地質(zhì)體和地質(zhì)過程的全自動建模，但迄今為止并未完全實現(xiàn)。為了提高三維地質(zhì)信息系統(tǒng)的實用性，必須對三維地質(zhì)體的快速建模方法進行研究，主要包括研究如何提供方便快捷的交互建模工具、研究限定條件下三維地質(zhì)體模型的自動或半自動建模問題等

關鍵技術問題。

3.3三維數(shù)字地質(zhì)體的局部快速動態(tài)更新技術

三維數(shù)字地質(zhì)體的局部快速動態(tài)更新技術，是目前地質(zhì)空間建模研究熱點與難點問題之一。地質(zhì)空間建模按照技術層次分為5個階段，即模型可視化階段、模型度量階段、模型分析階段、模型更新階段和時態(tài)建模階段。前3個階段屬于靜態(tài)建模，后2個階段屬于動態(tài)建模階段。三維靜態(tài)建模方法與動態(tài)建模方法的本質(zhì)區(qū)別在于建立的三維地質(zhì)模型是否可以進行模型的快速更新與重構，地質(zhì)體、地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)過程的勘探研究都是一個漸進的過程，這就要求三維地質(zhì)體模型的建模也是一個增量建模的完善過程，能實現(xiàn)三維地質(zhì)模型的局部快速動態(tài)更新。基于鉆孔的連續(xù)地層序列匹配、基于非共面剖面拓撲推理和基于凸包剪切、限定散點集剖分的動態(tài)重構算法是該領域近期的新研究成果。該方法對于研究區(qū)域地質(zhì)背景有假定前提，還不能適應任意復雜的地質(zhì)環(huán)境。

3.4三維數(shù)字地質(zhì)體的快速矢量剪切技術

在建立了三維數(shù)字地質(zhì)體模型的基礎上，可進行各種挖刻和剪切分析，進而可統(tǒng)計開挖量或分析地質(zhì)結構，為地質(zhì)條件研究、地下工程建設、采礦生產(chǎn)安排提供分析、設計工具。根據(jù)所采用的空間數(shù)據(jù)模型，矢量剪切分析有體剪切技術、空間分區(qū)二叉樹技術、而剪切技術等。它包括規(guī)則的空間線、面、體等之間的矢量剪切，也包括不規(guī)則的空間線、面、體等之間的矢量剪切。例如，復雜的地表面與工程實體之間的矢量剪切分析復雜的地質(zhì)體與工程實體之間的矢量剪切分析。對于具有三維復雜結構的大規(guī)模數(shù)字地質(zhì)體矢量剪切分析，可采用三維空間索引、多級緩存技術和基于BSP的快速面片裁剪算法，對三維索引邊界進行并行快速布爾運算判定，再通過后臺裁剪運算快速重構裁剪后的三維空間實體關系，并提高其準確性、可靠性和效率。

3.5三維數(shù)字地質(zhì)體的多樣化空間分析技術

基于三維數(shù)字地質(zhì)體的真三維空間分析功能，既是地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化軟件區(qū)別于二維軟件和計算機圖形學的主要特征之一，也是評價一個三維地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)功能的主要指標之一。三維空間分析涉及到大量空間數(shù)據(jù)的運算和復雜空間關系的判斷，如何保證針對異構的三維數(shù)字地質(zhì)體空間分析的準確性、效率和可靠性，適應地質(zhì)勘查工作的多主題要求，是地質(zhì)信息技術的共性難點問題。目前，建立有效的、多樣的空間分析方法模型，為地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)提供更多更強大的功能，已成為當前地質(zhì)信息科學領域研究和應用中十分重要的任務。三維數(shù)字地質(zhì)體的空間分析技術通過分析三維地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)空間分析的基木內(nèi)容，抽象出三維空間分析的原子分析算法，如三維相交檢測、布爾運算、點集區(qū)域查詢等，具有普適性、多樣化特征。

4.結論與展望

地質(zhì)空間決策是各級政府和勘探、礦業(yè)、油氣田等管理機構領導的重要工作內(nèi)容，為決策提供技術支持是地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化的重要服務領域。實現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化，不是為了好看而是為了好用。一個優(yōu)秀的地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化軟件，應當能夠?qū)崿F(xiàn)“表達可視化、分析可視化、過程可視化、設計可視化和決策可視化”5個方面的功能。

參考文獻：

第8篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

[關鍵詞] 時空可視化表達 臺風信息系統(tǒng) Flex技術

1 概述

臺風是世界上最嚴重的自然災害之一。在全球的臺風生成區(qū)中，西北太平洋地區(qū)的發(fā)生頻率最高，占全球總數(shù)的1/3以上，同時西北太平洋中的臺風強度也是最強的[1]。福建省所處的地區(qū)臺風災害發(fā)生頻繁,是中國遭受臺風影響最嚴重的省份之一。由于其造成的經(jīng)濟損失劇增，同時對民眾生活也造成一定影響，人們對臺風的關注也越來越多，為了滿足這種需求就需要有一個表現(xiàn)力強，信息表達明確的信息了解渠道。高交互性、富客戶端的基于Flex、WebGIS的臺風災害數(shù)據(jù)的時空可視化表達技術越來越受到人們的關注。通過該技術可以動態(tài)、直觀、多層次地掌握臺風信息，使得臺風信息的表達更加豐富，從而給予人們更多的臺風信息服務。本文以臺風“珍珠”登陸為例，構建基于ArcGIS Server以及Flex的臺風災害數(shù)據(jù)的時空可視化表達的開發(fā)，將臺風從發(fā)生到結束過程中，受影響的各個站點的信息；包括各大新聞頻道的信息、相關政府管理部門的應急措施以及現(xiàn)場情況；按照時間的先后順序進行可視化表達，為用戶提供展現(xiàn)臺風災害信息的時空可視化表達系統(tǒng)。

2 WebGIS與Flex技術研究現(xiàn)狀

2.1 WebGIS研究進展

隨著Internet 技術的發(fā)展，GIS與Internet結合成為必然的趨勢，WebGIS順應而生，WebGIS是在Internet或Intranet環(huán)境下實現(xiàn)對地理信息的獲取、存儲、查詢、分析、顯示和輸出的計算機系統(tǒng)，它是GIS發(fā)展的重要方向[2]。與傳統(tǒng)的Web應用相比，WebGIS的最大特點是在空間框架下實現(xiàn)圖形、圖像數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的動態(tài)鏈接，提供可視化查詢和空間分析的功能[3-4]。但是，WebGIS與傳統(tǒng)的Web應用一樣，具有一定的局限性，體現(xiàn)在：(1)用戶界面圖形顯示和交互能力較弱，不能滿足Web技術不斷發(fā)展下用戶對系統(tǒng)豐富體驗的要求，降低了系統(tǒng)的可用性。(2)沒有充分利用客戶端的處理能力，大多數(shù)用戶請求集中在服務器端處理，加重了服務器的計算負擔，提高了對網(wǎng)絡帶寬的要求。(3)基于HTML靜態(tài)標簽建立，語義性差、可重用性和可擴展性都不強，建立新的應用大多要重新設計和開發(fā)[5]。

2.2 Flex研究進展

由于傳統(tǒng)WebGIS存在以上不足，因此能夠創(chuàng)建高交互性、富客戶端的RIA技術也應用于WebGIS客戶端的生成過程。

RIA(Rich Internet Applications)稱為富互聯(lián)網(wǎng)應用，具有高度互動性、豐富用戶體驗以及功能強大的客戶端[6]。RIA的特點是在客戶端可以進行完整的數(shù)據(jù)處理，與用戶的交互更加友好，更迅速。界面交互并不依賴頁面，消息通過異步請求傳遞，面向用戶界面中的各個小模塊，客戶端的模塊之間關系清晰，處理起來也更靈活。在不會影響到原有應用的前提下,RIA技術對表現(xiàn)層進行了大幅度的增強，更好的提升了界面的友好程度。并減少了用戶與系統(tǒng)的遠程交互頻率，也減少了帶寬需求 。

Flex是Adobe公司推出的RIA解決方案，F(xiàn)lex是一種基于標準編程模型的高效RIA開發(fā)產(chǎn)品集，使用Flex技術開發(fā)部署RIA應用程序非常簡單。由于Flex技術基于MXML標準、CSS標準、XML標準、Action Script 3.0標準，并提供豐富的組件，使得Flex開發(fā)人員只需將注意力集中于業(yè)務邏輯開發(fā)上。Flex編程模型和各個產(chǎn)品構成了完整的RIA開發(fā)平臺，并且擁有完善的文檔和示例，擁有規(guī)模較大的開發(fā)社區(qū)，是目前最成熟和完善的RIA技術[4-5]。

2.3 Flex技術與WebGIS技術結合應用于氣象領域現(xiàn)狀

隨著科學技術的快速發(fā)展，人類獲取臺風數(shù)據(jù)的技術愈加快速、準確，這使得臺風信息內(nèi)容更充實，決策輔助的準確性也大幅度提高。近幾年來，隨著地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)在各領域應用的廣泛和深入，氣象領域的應用也越來越普及，更多氣象工作者開始認識到地理信息系統(tǒng)技術的應用價值，地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，為臺風數(shù)據(jù)的管理提供了技術手段，同時，GIS在氣象領域的應用也為地理信息系統(tǒng)與臺風預報系統(tǒng)的有效結合提供了依據(jù)[7]。

目前，國內(nèi)在將WebGis技術應用于臺風數(shù)據(jù)管理和方面取得了一定成果，如中國中央氣象臺網(wǎng)站、中國香港天文臺網(wǎng)站、福建水利信息網(wǎng)、廣西氣象臺網(wǎng)站、四創(chuàng)公司“風影2005”軟件等。其中中國中央氣象臺網(wǎng)站在2009年將Flex技術引入了臺風的網(wǎng)站建設上來，使用戶能夠更方便，更快捷，更豐富的接觸到臺風信息，同時能夠提供有關信息供相關部門及時的采取相應救助措施[8]。自從該網(wǎng)站運來以來，經(jīng)受了較大的公眾用戶的并發(fā)訪問量，證明了其技術路線的可行性。故本文引入了Flex技術進行基于WebGIS的臺風災害數(shù)據(jù)時空可視化表達的系統(tǒng)開發(fā)中來。

另一方面，從以上網(wǎng)站的運行結果來看，目前大部分臺風網(wǎng)站的臺風數(shù)據(jù)并沒有與時間相聯(lián)系，只是純粹地展現(xiàn)臺風的空間數(shù)據(jù)，而沒有將相關的政府應急，包括各類災害信息融入，在信息的豐富程度上存在不足。因此本文以臺風“珍珠”登陸為例，進行基于ArcGIS Server以及Flex技術的臺風災害信息數(shù)據(jù)的時空可視化表達的開發(fā)，為用戶提供展現(xiàn)臺風災害數(shù)信息的一個應用服務窗口。

3 基于Flex 的臺風災害信息數(shù)據(jù)時空可視化表達系統(tǒng)開發(fā)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)平臺

本系統(tǒng)是以美國ESRI公司的ArcGIS Server以及Macromedia公司的Flex Builder系列軟件作為WebGIS的開發(fā)平臺，以及Microsoft公司的IIS作為網(wǎng)絡服務軟件，運用Flex 技術、技術進行開發(fā)的基于WebGIS的臺風災害數(shù)據(jù)時空可視化表達。

3.2 系統(tǒng)總體結構

本次系統(tǒng)的框架主要分為3層，即表現(xiàn)層、應用層、數(shù)據(jù)層。

表現(xiàn)層。基于瀏覽器的一個富客戶端，為用戶呈現(xiàn)一個豐富的、具有高交互性的可視化界面，以圖文一體化的方式顯示空間和屬性信息，主要包括臺風信息數(shù)據(jù)的獲取、網(wǎng)上距離的量測、多媒體信息的游覽等。

應用層。主要是負責響應Flex富客戶端請求的核心層。它接受來自客戶端的請求，并根據(jù)用戶請求類型做出相應響應。通過.NET應用服務器與ArcGIS Server服務器進行響應空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)請求，對空間數(shù)據(jù)進行分析和控制。

數(shù)據(jù)層。它是系統(tǒng)的底層，負責空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的存取機制，維護各種數(shù)據(jù)之間的關系。具體的框架如圖1所示。

3.3 系統(tǒng)核心功能設計和實現(xiàn)

3.3.1 常規(guī)地圖操作功能

平臺具有對地圖圖層的各種操作功能，如放大、縮小、漫游、全圖顯示、前一視圖、后一視圖、量距、測量面積、屬性信息獲取等功能。當臺風逼近某一城市時，可方便地測量任意兩點和多點之間的距離，根據(jù)當前位置和預報位置，結合移動速度和風圈半徑，為實施防汛預案提供科學依據(jù)。

3.3.2臺風災害信息數(shù)據(jù)聚合獲取

臺風信息數(shù)據(jù)及相關災害信息數(shù)據(jù)的獲取主要通過兩種渠道，一種是直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，另一種實時數(shù)據(jù)，則需要直接連接到遠程相關政府部門信息網(wǎng)站，以信息聚合形式將相應信息按來源分類加以整理，并返回XML格式的文檔，接著由Flex直接獲取XML數(shù)據(jù)，并在瀏覽器端根據(jù)數(shù)據(jù)類型來加以顯示。以臺風信息數(shù)據(jù)為例，主要包括臺風的中心氣壓，經(jīng)緯度信息，最大風速，風力，移動速度信息，方向，以及七級、10級、12級風圈半徑信息等文本信息數(shù)據(jù)。相應災害信息如災害警報，啟動的預案等級等。由于從各相應政府管理部門實時聚合獲取的數(shù)據(jù)中不少有明確時間標識，因此可將此數(shù)據(jù)直接通過時空可視化表達系統(tǒng)按時間來動態(tài)表達。獲取的數(shù)據(jù)中除普通的文本信息數(shù)據(jù)，還可以是圖像數(shù)據(jù)，視頻數(shù)據(jù)，這依據(jù)于相應政府管理部門數(shù)據(jù)源而定。

3.3.3臺風路徑動態(tài)顯示及災害信息可視化表達功能

該可視化表達系統(tǒng)的總體界面框架如圖2所示，界面中間位置為地圖顯示窗口和時間軸控制窗口，中間部分上部為地圖操作工具條，界面框架左上角為時間信息，左下角為類似于福建氣象局、中央氣象局等各類相關政府管理部門的臺風災害信息窗口，右上角為信息控制中心，包括數(shù)據(jù)的導入，動態(tài)播放的控制，右下角為相應多媒體信息的播放。

臺風信息動態(tài)顯示的功能如界面中間部分的地圖內(nèi)容所示，隨著時間的變化，點擊播放時，會進行臺風路徑動態(tài)的播放，同時將不同時刻中各相關政府部門的數(shù)據(jù)及信息在相應的左下角位置進行更新，同時各類帶有時間屬性的圖片、視頻信息也可在右下角的多媒體信息播放窗口進行相應顯示。這樣可以較好地將相應災害事件及政府管理部門應對措施通過時空的概念明確結合在一起，實現(xiàn)災害信息數(shù)據(jù)的時空可視化表達。

如需直接控制播放速度，或快速瀏覽動態(tài)變化結果，則可使用界面中間位置的時間軸控制窗口來靈活拖動，這樣各類相關信息就會自動刷新。

4 結語

本文基于ArcGIS Server、Flex技術，對臺風災害數(shù)據(jù)信息的時空可視化顯示平臺的建設進行了探討，并通過實際WebGis應用信息系統(tǒng)的設計將Flex技術融入到臺風災害相關數(shù)據(jù)信息網(wǎng)站的建設中來。系統(tǒng)開發(fā)結果在臺風災害信息可視化表達方面效果較好，但作為一個GIS應用系統(tǒng)，系統(tǒng)還需要在專業(yè)性和為各部門的服務上加強研究，為Webgis技術應用于相關災害管理和信息上提供有益的經(jīng)驗。

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[6] 劉光,唐大仕.WebGIS開發(fā)――ARCGIS Server與.NET[M].北京:清華大學出版社,2009

第9篇：地理空間數(shù)據(jù)可視化概念范文

關鍵詞：虛擬，WebGIS，網(wǎng)絡虛擬GIS

 

1.引言“數(shù)字校園”是繼“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”后提出的概念，它是一種集數(shù)字化、信息化、可視化等多種技術為一體的計算機管理應用系統(tǒng)，而數(shù)字虛擬校園是其中最重要的部分。

數(shù)字虛擬校園系統(tǒng)不僅能將空間信息和非空間信息集成在統(tǒng)一的信息平臺上進行管理和分析，而且，以地理空間數(shù)據(jù)為基礎，以地理信息系統(tǒng)中的空間分析方法為手段，還可以開發(fā)各種應用模塊，為學校的發(fā)展規(guī)劃、資源優(yōu)化配置、突發(fā)事件的處理等提供決策分析方面的支持。因此，建立一個完整的、系統(tǒng)的校園地理信息系統(tǒng)平臺就更加重要了。論文參考。

校園地理信息系統(tǒng)的建立，提高了數(shù)字校園的集成度，用戶不但可以隨時獲得所需的信息（其中包括基礎設施建設信息和應用系統(tǒng)信息等），而且有效地提高了高校的管理水平，這是手工分散管理所無法比擬的。我們正是充分利用GIS這一科學的工具來實現(xiàn)對高校的科學的、動態(tài)的管理規(guī)劃工作，使用虛擬校園系統(tǒng)管理后，將會方便、快捷的實現(xiàn)對校園的管理。利用WebGIS技術將校園信息到網(wǎng)上，方便了同學、老師及其校外人士對校園信息的查詢。

2.虛擬現(xiàn)實技術地理信息系統(tǒng)（GIS）是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達的地理空間數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)。隨著信息技術的發(fā)展和人們對GIS需求的不斷增加，基于Internet技術的GIS—WebGIS應用而生。WebGIS實際上是在Web上實現(xiàn)GIS的功能，也就是將GIS綜合進Web以進行信息。論文參考。從互聯(lián)網(wǎng)絡的任意一個用戶上使用瀏覽器就可以瀏覽WebGIS站上的空間數(shù)據(jù)、制作專題地圖，進行地理信息的空間分析和空間查詢，從而給Web的信息加上了GIS這一直觀工具，使人們通過Web瀏覽查詢信息更方便，也使GIS通過Web得到了普及。

GIS技術同虛擬現(xiàn)實技術和科學計算可視化的結合，拓展了多維GIS、特別是三維GIS研究的內(nèi)涵，提供了全新的空間數(shù)據(jù)分析模式和新的GIS應用模式。當前國際上把這種結合虛擬現(xiàn)實技術和科學計算可視化而設計的多維GIS稱為虛擬GIS（VirtualGIS，簡稱VGIS）。人們可以充分利用虛擬GIS提供的“逼真”圖形顯示和高級的交互分析手段，充分發(fā)揮人在圖形空間思維能力上的優(yōu)勢，探索數(shù)據(jù)分析，解決地學問題。同時，虛擬GIS拓展了在時間維上的表達能力，結合地學分析模型，虛擬GIS為過去和未來的某一地理場景提供了更為便利的手段，從而為發(fā)展高級的空間決策支持環(huán)境提供了可能。

與網(wǎng)絡相結合是當前虛擬GIS發(fā)展的方向。目前網(wǎng)絡虛擬GIS主要采用兩種架構方式：一種是以網(wǎng)絡GIS為基礎，將虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)同GIS的Client端連接起來，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中提供簡單的空間分析功能或是將GIS的分析結果轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)格式，供虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)觀察；另一種是基于分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中擴展空間數(shù)據(jù)類型的支持能力，提供簡單的空間分析功能。

3網(wǎng)絡虛擬校園GIS的系統(tǒng)設計網(wǎng)絡虛擬校園GIS的構建涉及用戶、應用程序和數(shù)據(jù)三個方面。根據(jù)上述三者之間的相互關系，可設計系統(tǒng)結構；考慮用戶需求，在客戶端，可設計用戶界面和系統(tǒng)功能；根據(jù)系統(tǒng)功能和特征，在服務器端，可設計數(shù)據(jù)庫服務器和應用程序服務器；根據(jù)許昌學院網(wǎng)絡虛擬校園GIS的數(shù)據(jù)維數(shù)、類型、大小和特點，可設計基于VRML的三維地理對象模型和數(shù)據(jù)流，同時還應考慮到系統(tǒng)的維護和網(wǎng)絡的安全性問題。

3.1 系統(tǒng)結構網(wǎng)絡虛擬校園GIS應采用Client/Server結構。在服務器端，包括數(shù)據(jù)庫服務器和應用程序服務器；在客戶端，包括HTML瀏覽器、VRML瀏覽器和應用程序，其中應用程序包括用戶對話交流管理模塊、數(shù)據(jù)量測模塊、二維圖形顯示管理模塊等。

用戶的任務處理，有的在服務器端執(zhí)行，有的在客戶機端執(zhí)行。如果在服務器端，服務器接受請求后，運行服務器端應用程序，待處理完成后，就把結果傳回到客戶端。在客戶機端由應用程序執(zhí)行。用戶對話交流管理模塊用于管理用戶的對話輸入、談話對象實時選擇、三維化身表情動作選擇等?？蛻舳说腍TML瀏覽器，可以采用InternetExplorer；VRML瀏覽器可以采用Cosmo Player。它們均可從因特網(wǎng)上免費下載，從而可以把工作重點放在負責地學數(shù)據(jù)的準備、建模，以及數(shù)據(jù)查詢、分析的應用程序設計上。論文參考?？蛻舳说腣RML瀏覽器與客戶端的應用程序的相互通信與交互，可采用VRML　EAI(ExternalAuthoring Interface) 方式實現(xiàn)。

3.2 數(shù)據(jù)庫服務器和應用程序服務器網(wǎng)絡虛擬校園GIS的服務器端包括數(shù)據(jù)庫服務器和應用程序服務器。而應用程序服務器是網(wǎng)絡虛擬校園GIS的核心部分，包括VRML世界生成服務器、數(shù)據(jù)處理和分析服務器與多用戶管理服務器等。

網(wǎng)絡虛擬校園服務器在接到用戶的請求后，根據(jù)顯示范圍大小，要求的空間分辨率、屬性分辨率，顯示范圍內(nèi)地理目標的選擇等參數(shù)，動態(tài)地與數(shù)據(jù)庫服務器連接，把相應的地理對象數(shù)據(jù)取出并轉(zhuǎn)換成VRML世界模型，供用戶瀏覽與交互。數(shù)據(jù)處理和分析服務器是執(zhí)行地理對象的查詢、增加/刪除/編輯后的地理對象管理和地理空間計算與分析（如最佳路徑分析）等。

3.3 數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡虛擬校園GIS的建立，從數(shù)據(jù)流角度，包括三維源數(shù)據(jù)、三維地理對象和VRML世界三個方面。三維地理數(shù)據(jù)的采集，可以通過野外測量、地形圖數(shù)字化和數(shù)字攝影測量等方法獲取。一般應用CAD和GIS等技術獲取，但用這些系統(tǒng)表達三維源數(shù)據(jù)時，由于主要考慮表達地理景觀的完備性，而對數(shù)據(jù)三維顯示與處理的效果與效率考慮較少，所以較難通過直接轉(zhuǎn)換應用于VRML世界的構建。對于三維地理對象，我們應用面向?qū)ο竽Ｐ偷姆椒?，根?jù)三維源數(shù)據(jù)，建立三維地理對象模型。三維地理對象的建立，必須考慮VRML世界的實時可視與分析，即需考慮觀察者的存在與實時感覺，一般要應用多層次法表達。

3.4系統(tǒng)維護和安全性問題網(wǎng)絡虛擬校園GIS運行在Internet-Web上，可能會出現(xiàn)安全問題，所以必須采取一定的安全措施。防火墻作為對系統(tǒng)的訪問的控制是十分重要的有效方法，訪問控制是由許昌學院網(wǎng)絡虛擬校園GIS系統(tǒng)管理中心統(tǒng)一嚴格管理，屬強制性控制。同時可以建立服務器端的用戶日志記錄，跟蹤用戶對系統(tǒng)的訪問情況；還可以運用信息加密/解密、身份驗證等現(xiàn)代密碼技術，來保障網(wǎng)絡和系統(tǒng)的安全。

4總結與展望

虛擬GIS是在傳統(tǒng)多維GIS系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來的新型的GIS系統(tǒng)，虛擬GIS在擴展GIS應用領域的同時，也給GIS設計帶來了新的問題，特別是網(wǎng)絡虛擬校園GIS的設計更需要研究。本文旨在建立一個網(wǎng)絡虛擬校園GIS的設計方案，所做的工作還是比較初步的，還有許多尚待解決的問題。

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