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內容摘要:本文在新古典理論框架下構建了包含土地要素的經濟增長模型,并根據土地要素類型不同,對經濟增長貢獻不同,將其區分為農業用地和建設用地,證明引入土地要素后仍存在平衡增長路徑,并通過實例分析了土地要素對經濟增長的影響。
關鍵詞:經濟增長 土地要素 理論分析
傳統生產理論認為資本和勞動是經濟增長的核心要素,隨著生產理論的發展和完善,土地要素逐漸被人們所重視,某種程度上來說,一旦將其分離出來,甚至比資本和勞動力更為重要。
理論界也不乏關于土地要素與經濟增長的理論研究。豐雷(2008)梳理了從古典到新古典經濟理論中土地要素的地位,分析了土地要素與經濟增長的關系,在此基礎之上,對索洛模型進行擴展使其包含土地要素,計算出我國土地要素對經濟增長的貢獻是11%。李名峰(2010)建立了VES模型,選取我國二、三產業產值以及建設用地面積作為替代變量,使用嶺回歸分析方法,測算出我國1997-2008年土地要素對經濟增長的貢獻為20%-30%左右。
國外關于土地要素與經濟增長的研究主要集中于建立數理模型描述二者的理論關系。Nicholas(1970)構建了包含土地要素的經濟增長模型,且主要關注土地要素的資產屬性,在選取變量時,使用土地價格變化來代表土地要素投入的變化,深刻的揭示土地要素對經濟增長的推動作用。Rhee(1991)只注重于解釋含有土地要素的經濟模型的動態有效性。
國內關于土地作為生產要素的研究,很少關注于土地要素在長期經濟增長中作用的理論研究,或者只是簡單的應用現有的經濟增長的理論模型,將土地作為要素直接引入進行分析。并且在選取變量上,由于土地資源數據收集較為困難,大多研究僅使用建設用地作為替代變量。任何一種經濟理論都是在特定的歷史及社會背景下孕育而生的,因此,其應用及解釋能力必然會受到社會環境以及歷史環境的制約,立足于西方社會的增長理論的解釋能力總是“有條件的”。所以有必要結合具體情況,建立符合我國國情的理論模型。近年來,我國的房地產業異軍突起,這使我國的城市化進程不同于他國,改變了傳統的經濟發展思路―工業化偏好。因此,相對于農業農地、建設用地對經濟增長的貢獻顯著提高,受到經濟利益的驅動,大量的農業用地被建設用地所侵蝕。有研究認為,近年農業用地向建設用地出現加速轉化的原因是,政府為獲取高額土地出讓金而產生的推動作用。也有學者認為,這種現象與過熱的房地產開發及農村地區快速的工業化轉變有很大關聯。這些關于農業用地向建設用地轉變問題的研究,都做了非常有價值的分析和探討,但總體來看,大都缺乏理論層面的分析研究。 必須認識到,農業用地與建設用地之間還是存在巨大差異的,且有必要在嚴格區分二者的前提下,才能進一步研究土地和中國經濟增長之間的相互依存關系。
新古典框架下土地要素與經濟增長的關系
(一)模型假定
生產函數包含資本、勞動、土地和技術四個要素,其中土地劃分為建設用地和農業用地兩部分,生產函數是規模報酬不變的,土地要素是可變的,且與技術、勞動一樣是外生的。我們使用Y表示總產出,A表示知識投入,L表示勞動投入,R表示土地投入,用B表示農業用地土地的利用效率,則BR表示技術進步的情況下投入R個單位的農業用地相當于沒有技術進步情況下投入BR個單位的農業用地,同理,C表示建設用地土地的利用效率,θ表示土地要素投入中建設用地投入。則生產函數可以表示為:
(1)
式(1)中,t為時間,A(t)表示隨時間的技術進步;α,β,γ和m是常數,分別為資本、勞動和農業用地和建設用地的產出彈性,由于假定生產函數是規模報酬不變的,即α+β+γ+m=1。假定總產出分為兩部分:一部分被家庭儲蓄起來用于投資,一部分用于消費,二者之間分配關系由外生的儲蓄率s決定,0
(二)經濟運行平衡增長路徑
經濟中的有效資本存量為:k(t)=K(t)/(A(t)L(t)),根據鏈式法則:
(2)
只要起始時刻的有效人均資本k0=k(0)>0,那么就有。在k*處,=0,則穩態時則有:
經濟進入平衡增長路徑以后 /k(t)=n+gA,gR=0,由生產函數(1)可知:
(3)
人均產出為=Y(t)/L(t),由式(3)可以得到:
(4)
我們有必要討論θ的取值,θ表示建設用地土地要素投入,則1-θ為土農業用地土地要素投入,根據我國目前建設用地逐步侵占農業用地變動的事實,θ值有上升趨勢,我們嘗試在現有的理論框架下推導證明θ變動的原因。使用(1)式,分別求,,若
(5)
(6)
由于,0
根據該證明結果可以認為,我國存在建設用地侵占農業用地的現象是由于建設用地對經濟增長的貢獻大于農業用地對經濟增長的貢獻,所以二者投入的比例關系會不斷調整,直到為止,由此可見θ的取值,即土地要素在農業用地和建設用地之間的分配比例取決于二者的產出彈性,產出彈性較大的分配的土地要素應較多,對于這一問題我們接下來將做進一步的分析。
土地在經濟增長中的作用分析
(一)土地利用技術增長率對經濟的影響
1.當γ取值很大,m取值很小,不妨設γ=1,m=0時,有:
當gB>n+gA時,有: >gA>0,此時,農業用地利用技術飛速增長,社會中的有效農業用地投入增速飛快,對經濟增長起到強大的推動作用,經濟將保持相當高的長期增長率。
當gB=n+gA時,有: =gA>0,此時,擴展之后的索洛模型與傳統的索洛模型結果相近,由于農業用地利用技術增長率等于技術進步增長率加上勞動增長率,當經濟到達穩定增長狀態時,人均有效土地投入保持不變,即土地要素對經濟增長未產生任何影響,經濟保持平穩增長。
當gB
2.當m取值很大,γ取值很小,不妨設m=1,γ=0時,有:
當gC>n+gA時,有: >gA>0,此時,建設用地利用技術飛速增長,社會中的有效建設用地投入增速飛快,對經濟增長起到強大的推動作用,經濟將保持相當高的長期增長率。
當gC=n+gA時,有: =gA>0,此時,擴展之后的索洛模型與傳統的索洛模型結果相近,由于農業用地利用技術增長率等于技術進步增長率加上勞動增長率,當經濟到達穩定增長狀態時,人均有效土地投入保持不變,即土地要素對經濟增長未產生任何影響,經濟保持平穩增長。
當gC
由上述分析結果可以看出,土地要素是生產的基礎,離開土地要素的支持,不論是農業用地還是建設用地,社會生產效率將降低,經濟增長也將受到制約。當農業用地對經濟增長的貢獻大于建設用地對經濟增長的貢獻時(γ>m),農業用地利用技術對經濟增長的推動作用較大,因此會努力提高農業用地利用技術,或者增加農業用地投入;相反,當建設用地對經濟增長的貢獻大于農業用地對經濟增長的貢獻時(m>γ),建設用地利用技術對經濟增長的推動作用較大,因此會努力提高建設用地利用技術,或者增加建設用地投入。這一結果可以解釋,為什么我國存在建設用地侵占農業用地的情況,正是由于建設用地對經濟增長的貢獻大于農業用地對經濟增長的貢獻,經濟利益所趨的結果。
(二)土地要素對經濟增長影響現象的示例
本文通過模擬經濟運行情況來說明土地要素對經濟增長的影響,并且進一步驗證農業用地和建設用地的產出彈性不同時,提高兩種土地要素的利用技術增長率(提高兩種要素的投入)對經濟增長的促進作用是不同的。假定存在這樣一個經濟體,在這個經濟體中,人口增長率為2%,即n=0.02,知識增長率為5%,即gA=0.05。建設用地的產出彈性較大為0.3,即m=0.3,農業用地的產出彈性較小為0.03,即γ=0.03。假設建設用地和農業用地的利用技術增長率均為1%,即gB=gC=0.01,根據式(4)可以計算出人均產出增長率為3.02%。
第一種情況:當農業用地的利用技術增長率提高至5%,而建設用地的利用技術增長率仍為1%,即gB=0.05,gC=0.01此時,計算人均產出增長率為3.14%。第二種情況:當建設用地的利用技術增長率提高至5%,而農業用地的利用技術增長率仍為1%,即gC=0.05,gB=0.01此時,計算人均產出增長率為4.22%。
從上述經濟體的運行情況來看,當土地利用技術增長率提高時(不論是農業用地還是建設用地),經濟體的人均產出都會增加,但是由于這個經濟體中建設用地的產出彈性大于農業用地的產出彈性,因此當建設用地利用技術增長率提高時,對經濟增長的推動作用是遠大于農業用地的(4.22%>3.13%)。
結論
本文在新古典經濟增長理論的基礎上分析了土地要素與經濟增長的關系,使用了土地利用技術的概念,并將土地要素細分為農業用地和建設用地,并通過實例分析了土地要素對經濟增長的影響。結果顯示,經濟增長的長期增長率與土地利用技術增長率有關,且當建設用地的土地產出彈性大于農業用地的土地產出彈性時,提高建設用地利用技術增長率對經濟增長的推動作用較大。
但是我們不能僅僅只單純的關注經濟利益,土地是財富之母、萬物之源。作為世界人口第一大國來說,農業作為第一產業是其他各行各業的基礎和保證,農業用地尤其是耕地林地等資源是非常稀缺且較為珍貴的,所以農業用地的開發和利用不能單純只考慮經濟效益,而要綜合社會、生態、可持續發展等多方面的因素,對于農業用地和建設用地二者之間相互轉化應持全面、謹慎的態度。因此,就我國政府而言,在指定土地政策的時候,應注重綜合收益最大化,主要包括:保證國家糧食安全、促進經濟增長、維護生態平衡、縮小地區差異、保護生態環境等。因此,為了達到這一目標,必須制定相應的法規、經濟政策,通過這些法規或經濟政策來調節建設用地的收益,平衡建設用地與農業用地之間的收益,從根本上消除農業用地向建設用地轉化的部門和地方經濟利益驅動。
參考文獻:
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關鍵字:地圖制圖學,地理信息,評價模型
中圖分類號: G874 文獻標識碼: A
一、地圖空間信息量的相關研究
地圖空間信息量度量是地圖信息傳輸理論的一個最基礎的問題,定量計算地圖空間信息量一方面可以為地圖設計、地圖分析評價提供依據;另一方面亦為地圖綜合提供選取標準,控制地圖綜合的評價指標。鑒于此,此處緊緊圍繞地圖空間信息量的度量這一基礎研究問題,分別從地圖元素層次和專題地圖層次研究空間信息量度量的方法,并探討地圖空間信息量度量在地圖信息傳輸和制圖綜合中的初步應用。具體地,主要研究內容包括:1.系統地分析了地圖空間信息量度量的當前進展,包括地圖空間信息的分類、度量方法及其應用等方面,詳細分析了現有研究中存在的主要問題。進而,為了建立合理的地圖空間信息量度量模型,分析了不同領域的信息定義,指出了信息產生的本質即多樣性或差異性特征,并結合地圖制圖的特點,系統地闡述了地圖空間信息的定義、分類方法、度量準則以及基于特征的信息量度量的數學模型2.系統地研究了點要素、線要素和面要素的空間信息量度量方法。針對點要素的空間信息量度量,研究提出了一種改進的弧比弦算法,并用來定量描述節點的重要性程度,進而建立了節點的空間信息量度量方法。針對線要素和面要素,提出了基于認知的線、面要素幾何形態分解方法,給出了定量的描述指標。在此基礎上,采用層次策略,分別提出了基于彎曲的線要素空間信息量度量方法和基于凸包的面要素空間信息量度量方法。最后,采用實際的地圖要素數據對所提出的方法進行了實驗驗證和分析,結果表明了所提方法的正確性。3.系統地研究了點狀專題圖、線狀專題圖和面狀專題圖的空間信息量度量方法。采用“專題地圖空間信息的認知空間信息內容構成空間信息內容描述空間信息量的層次度量”的研究思路,重點研究提出了專題圖空間信息的層次分類和描述方法,包括元素層次的結構形態信息、鄰域層次的拓撲鄰接信息和整體層次的空間分布信息,并分別建立了各層次空間信息量的計算模型。最后,采用實際地圖數據對所提出的方法進行了合理性驗證和對比實驗分析,結果表明所提方法的合理性和優越性。
二、地理信息服務方法研究
地理信息服務有效促進了地理信息的共享和功能復用,目前越來越多的企業或組織將自己擁有的地理空間數據和軟件功能開放為地理信息服務供人們享用。然而,隨著網絡上地理信息服務的數量不斷增多,人們獲取滿足需求的地理信息服務變得越來越困難。因此,迫切需要高效的地理信息服務發現方法來幫助人們查找和選擇所需服務。引入信息檢索技術、語義網技術、數據挖掘技術以及多屬性綜合評價技術來研究地理信息服務發現方法,從基于基本描述和簡單語義的地理信息服務發現、基于本體語義和規則支持的地理信息服務發現、基于分類與聚類的地理信息服務發現以及基于QoS的地理信息服務發現四個方面進行了深入研究。在地理信息服務發現的理論和方法上取得了一些成果。主要工作和創新點如下:1.分析了地理信息服務發現的背景、意義以及相關理論和技術基礎。從地理信息系統的服務化轉變、地理信息服務共享中存在的問題出發,對地理信息服務發現的背景進行了分析與思考,在此基礎上進一步指出地理信息服務發現研究的重要意義。確立了網絡服務技術、語義網技術、網絡服務質量評價作為地理信息服務發現三大技術基礎并闡述了相關理論和方法。給出了地理信息服務發現的定義,提出了地理信息服務發現的框架和方法,總結了地理信息服務發現的評價方法。2.現有網絡環境下,基于關鍵字的地理信息服務發現方法無法取得滿意的服務查找效果。針對此問題,論文引入信息檢索技術、WordNet詞匯語義技術進行改進,實現了基于基本描述和簡單語義的地理信息服務發現方法?;诨久枋龅牡乩硇畔⒎掌ヅ浞椒▽⒒诰庉嬀嚯x的服務名稱匹配和基于向量空間的服務描述匹配相結合。然后重點研究了基于簡單語義的地理信息服務匹配方法,該方法通過構造虛擬文檔和引入WordNet詞匯語義實現“操作級”的地理信息服務匹配,且能夠支持詞匯間同義關系、上位關系和下位關系的簡單語義功能。3.研究了基于本體語義和規則支持的地理信息服務發現方法以解決語義環境下的服務發現問題。圍繞該問題,分析了地理信息本體構建的準則、方法與工具、地理信息本體的邏輯構成、地理信息本體的集成方法。然后從數據或信息語義、功能或操作語義、執行語義和服務質量語義四個方面出發,明確了地理信息服務的語義蘊含,并運用OWL-S對地理信息服務進行語義化描述。將加權語義距離和Wu-Palmer法相結合,改進了本體概念語義相似度的計算方法,在此基礎上結合服務接口依賴關系,提出了支持接口多態性的本體語義地理信息服務輸入輸出IO匹配方法,然后進一步研究了規則支持的地理信息服務前提效果PE匹配方法。4.針對數量的增多和種類的繁雜多樣使得地理信息服務變得混亂和無規則而影響服務發現效率的問題,論文提出將分類與聚類應用于地理信息服務發現。為此,分析了地理信息服務分類規范,為地理信息服務機器分類算法的類標選擇奠定基礎,并將樸素貝葉斯分類和k鄰近分類法用于地理信息服務自動分類,實現了相關算法并進行了實驗驗證,闡述了地理信息服務類別匹配的方法。
三、地圖制圖學與地理信息工程學科的發展趨勢和任務
1. 以空間認知為核心的地圖制圖學與地理信息工程學科理論體系將進一步完善和深化
目前, 在地圖空間認知研究方面, 理論體系尚不完善, 空間認知過程研究不夠深入, 用于指導地圖設計和可視化還不夠有力。據此, 今后要重點研究以下問題:
(1) 空間認知理論體系框架;
(2) 空間認知過程、實驗方法與技術;
(3).地圖可視化系統中的地圖關系及表示方法;
2. 基于保質設計的地圖自動制圖綜合及其過程控制的智能化將取得突破性進展, 并進入實用化階段
目前的研究離實際應用還存在不盡如人意的地方: 一是自動綜合模型、算法還不具普適性; 二是自動綜合結果還有不盡如人意的地方。因此, 還必須進行持久深入的研究。今后重點研究的問題應包括:
(1) 幾何信息的尺度依賴與空間認知理論的聯系;
(2) 多尺度空間數據庫的數據模型與數據結構;
(3) 網絡環境下的空間數據多尺度表達與在線式自動綜合理論與方法質量評價;
3. 地理空間信息數據庫向圖形( 矢量數據) 、影像( 柵格數據) 和數字高程模型( 格網數據)的多源數據一體化及完全面向對象發展
根據國內外研究進展, 我國在該領域應重點研究:
(1) 圖形( 矢量數據) 、影像( 柵格數據) 與數字高程模型( 格網數據) 數據融合的理論和方法;
(2) 海量圖形、影像與數字高程模型數據的一體化管理及高效快速索引技術;
(3) 基于圖形、影像與數字高程模型數據一體化的完全面向對象的方法;
參考文獻:
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Abstract: At present Geographic Information System (GIS) for the management and analytical ability of spatial data make it become the important way of tourism management. This paper introduces the main application of GIS in tourism management from three aspects: tourism information management, tourism information analysis and tourism thematic mapping. And this paper proposes the direction of future development research in the end.
關鍵詞:地理信息系統;旅游管理;開發應用
Key words: GIS;tourism management;development and application
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)11-0203-02
0 引言
在當今社會的三大產業中,發展勢頭最快和對經濟增長帶動作用最活躍的要數“服務業”。服務業中的“綠色產業”――旅游業正以其無煙化、效益化的優勢受到國家政府部門的重視,它的繁榮程度是一個國家或者地區發展的主要標志之一[1]。
與旅游業相關的資源調查、配置、推廣等都需要用信息化的手段進行管理與決策。但由于旅游是圍繞旅游地展開的活動,因而與地理構成了緊密的關聯,但傳統基于電子表格的管理方式不能對地理要素進行有效的管理。因此,以地理空間數據庫為基礎,能在計算機軟、硬件支持下對與空間相關數據進行采集、管理、分析的地理信息系統成為了現階段旅游信息化的重要途徑。
1 地理信息系統在旅游管理中的作用
地理信息系統通過標識碼將地理實體的屬性信息和空間信息聯系,從而實現地理現象的空間查詢與分析。將地理信息系統運用于旅游管理中的信息查詢、資源規劃等方面,將促進旅游管理的定量化、科學化、智能化發展。地理信息系統的結構模型如圖1所示。
地理信息系統在旅游管理中的作用,主要可以體現在以下幾個方面:
1.1 旅游信息管理
旅游信息是旅游數據按一定規范及不同應用需求加工后形成的可供旅游群體服務的數據。特點是都與一定地理位置相關,但由于應用需求不同會造成其屬性信息的豐富多樣、結構不一。因而旅游信息的管理會由于使用對象的不同而發生一定的變化。[2]
對于旅游管理運營部門而言,政府或者企業關心的是旅游資源的分布、基礎O施的配套、游客流向等方面,因而采集的旅游資源數據是將各種資源信息按照地理空間實體特征轉換成的不同維度空間實體表達,而將滿足其應用需要的相應信息放入屬性字段內,以方便用戶查詢檢索。張自川等[3]將地理信息系統與全球定位系統相結合,設計開發了能對長春凈月潭旅游度假區游客數量、分布情況實時獲取的游客調查系統。
對于旅游的服務群體而言,游客關心的是出行線路的安排、景區周邊的住宿情況等。通過地理信息系統,用戶可以實時地通過互聯網訪問旅游地理信息系統端口,及時地了解景區的位置、周圍的旅游服務設施,并可根據自身情況通過多條件查詢檢索到令人滿意的出行路線,定制個性化的旅游方案。吳曉佳、李衛紅[4]采用WebGIS技術開發的旅游自助地理信息系統實現了旅游線路查詢、制作專屬旅游計劃等功能。
1.2 旅游信息分析
現階段旅游管理的研究集中于產業政策對旅游影響模型的構建、旅游企業服務創新體制的建立、旅游目的地社區參與性研究以及游客旅游行為驅動機制的探索,四個方面。針對以上內容,傳統基于問卷、訪談的田野調查只能片面地選擇若干因子進行基于某一區域范圍內的研究,且無法對研究結果的可靠性進行有效檢驗,而將地理信息系統引入旅游管理,則可以利用它強大的空間分析功能,從各地理實體的空間分布形態及其屬性信息出發,分析實體的格局模式、相互作用機制及事物的演化過程。
①旅游地發展分析。利用決定旅游地發展的自然、社會因子構建發展模型,定量地了解旅游地發展狀況。再根據區域發展政策、實際公共設施分布對旅游發展規劃方案評估,獲得旅游地發展的趨勢分析結果,對發展方案進行有效、客觀的分析。邱粲等[5]利用山東省1983-2012年的氣象數據,在地理信息系統平臺的幫助下結合數字高程模型對該省的旅游氣候舒適度進行了精細化的評估。菊春燕等[6]利用地理信息技術將分形理論引入到旅游景區的地質災害評價中,得出村鎮分布、居住區、旅游公路、旅游景點及景區道路是影響度較高的因子。
②旅游環境分析。旅游地的水體、植被、地形分布是旅游環境分析的主體因子,利用遙感技術采集最新的地理環境數據,再利用地理信息系統制作環境廊道圖,得到現階段的旅游環境狀況。隨后可通過各種地理空間分析,構建適合的環境廊道,實現對旅游區的合理規劃。柳云龍等[7]通過地理信息系統的統計功能、緩沖區分析和疊置分析技術確定了崇明東平國家森林公園的景區環境廊道并計算了該景區的風景環境容量,為旅游景區的發展規劃和環境保護提供了參考。
③旅游客源分析。旅游開發的目的在于吸引眾多的游客前往旅游地進行旅游消費,然而由于游客的興趣點、收入水平等皆存在差異性,難以客觀、準確地進行旅游客源市場分析。利用地理信息系統可將游客的性別、年齡層次、興趣愛好、收入水平等進行量化后形成屬性數據,通過地理模型的構建,結合地學分析可形成定量的旅游客源屬性分析,為旅游規劃提供科學的依據。梁偉、李君軼[8]利用地理信息系統、Web數據挖掘方法對陜西國內旅游客源市場進行分析,得出甘肅省將在2010年成為陜西省最大的國內旅游客源地,而臨近市場仍然是陜西省的主要客源地的結論。戴學軍[9]則基于地理信息系統技術在旅游需求引力模型的幫助下,通過研究惠州市龍門縣3個時間段內的旅游交通變化得出旅游交通變化是客源市場演化的重要驅動要素,且客源市場的空間擴展方向與交通變化路徑基本一致的結論。
1.3 旅游專題制圖
旅游地圖的構成要素除傳統的地理要素外還要表達與旅游相關的旅游主體、客體、旅游媒體要素[10],如旅游景點、旅游路線等。地理信息系統具有強大的數據編輯、處理功能,可方便地進行地圖要素修改;采用分層、分要素的數據存儲方式,可根據用戶需求進行不同地圖要素的配置,輸出形成各種旅游專題圖,如景點圖、交通圖等;可快捷地進行地圖縮編,控制地圖顯示要素詳細度,制作不同比例尺地圖,滿足不同旅游規劃的要求。
2 地理信息系統在旅游管理中的發展展望
地理信息系統強大的數據管理、空間分析和地圖制作功能決定了其能在旅游管理中發揮重要的作用,使旅游管理向著科學化、智能化的方向發展。根據目前的信息發展情況,對地理信息系統與旅游管理的結合提出以下展望:
第一,結合三維地理信息系統和虛擬現實技術構建三維虛擬地理信息系統。現階段為旅游管理服務的地圖多以二維圖為主,而傳統二維地圖難以給用戶身臨其境的真實感。通過三維地理信息系統表達旅游地理環境則可以給人以真實感,并通過虛擬現實技術將旅游者帶入三維的旅游場景中,使游客或者政府部門工作人員如同置身于真實的旅游情景中。其優勢在于能最大限度地還原旅游規劃設計,能夠在項目實施前完整地了解設計方案的合理性;還可以還原已經不復存在的旅游資源,讓游客“穿越”時間、地域的限制,創造更多的旅游效益。
第二,加大網絡地理信息系統的建設。互聯網普及應用的升級使旅游信息獲取的方式發生了翻天覆地的變化,游客可以通過手機、電腦隨時隨地地獲取與旅游相關的任何信息。尤其是隨著LBS(基于位置的服務)應用服務的深入,游客或者旅游產業從業人員可以通過電信移動運營商的無線電通訊網絡獲取移動終端用戶的位置信息,結合地理信息系統平臺游客可以獲得基于其位置的更為精確的旅游信息服務,而對于旅游產品的經營者則可利用用戶的位置信息進行更為精準的商品營銷信息推送及產品服務來提高游客的滿意度,政府監管部門則可通過LBS獲得實時的旅游動態數據、設計恰當的應急響應方案。
第三,l展多媒體地理信息系統。地理信息系統偏重于對地理數據的分析,而缺乏與圖片、聲音信息的結合,從而導致開發的旅游產品對游客缺乏吸引力。把多媒體技術融入到地理信息系統中,開發出一套結合圖像、音頻、文字和地理數據查詢分析能力的旅游多媒體地理信息系統將有助于提高用戶旅游興趣度、提升用戶體驗,從而更好地發揮地理信息系統在旅游宣傳中的作用。
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Abstract: With the continuous progress of information technology, the level of information technology in China has been further improved, and the scope of use has been continuously expanded, and now it has become a new type of information management. At the same time, the process of urbanization in China is increasing, and the infrastructure construction and planning of the city need more scientific layout, which is of great significance for industrial management and urban development and can enhance the public life experience. Therefore, the construction of digital city becomes very important. In the development of digital city, the processing of geographic information data is very critical and it can provide a more comprehensive data for the construction of digital city. Through the scientific data processing, data security and utilization of data sharing can be achieved, so the city's scientific planning management can be achieved. It can be seen that the digital city construction need the method of geo-information data processing and its correct use to ensure the accuracy of urban basic geographic information processing. This paper mainly focuses on the data processing methods of digital city basic geographic information.
關鍵詞: 數字城市;基礎地理信息;數據處理
Key words: digital city;basic geographic information;data processing
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)15-0059-03
0 引言
社會信息化技術不斷的提升,對地理信息數據的重要性認識也在不斷地增加,城市各個管理部門也在借助信息處理系統加強數據采集的可靠性。數字城市建設是城市信息化水平提升的重要方面,該技術的使用可以將新階段城市建設中信息傳遞不通暢和專業數據缺乏的情況進行全面的整合,在不同的領域間實現資源共享,形成一種新型的更新和服務模式,成為各個地區信息化建設的基礎,提升城市建設的科學化和規范化。數字化城市的建設,是我國城市測繪的重要進步,可以將我國現階段的城市規劃和建設工作進行更加精確的分析,將測繪的重要性全面地提升起來,增加城市規劃的科學性。
1 基礎地理信息數據現狀
城市基礎地理信息數據,是通用性最強,共享需求最大,幾乎為所有與地理信息有關的行業采用,作為統一的空間定位和進行空間分析的基礎地理單元,是城市基礎地理框架的主要內容,同時也是數字城市三維建模的基礎。主要由自然地理信息中的地貌、水系 、植被以及社會地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素構成。另外,還有用于地理信息定位的地理坐標系格網,并且其具體內容也同所采用的地圖比例尺有關,隨著比例尺的增大,基礎地理信息的覆蓋面更加廣泛?;A地理信息的承載形式也是多樣化的,可以是各種類型的數據、衛星像片、航空像片、各種比例尺地圖,甚至聲像資料等等。
1.1 數據標準
標準與規范不統一,地物代碼非國家標準代碼,以舊國標或地方標準居多;數據分層和分類標準不一致,點、線、面數據未分開存儲,大多數只是按要素簡單分類存儲;測繪基準不統一,空間數據分散在各個不同的部門,數據空間參考基準、質量、精度、圖形要素都不一致,多采用地方坐標系統為平面標準,空間數據失去了統一的參考基準,也就無法直接疊加在一起使用,地理空間框架建設工作難以開展。
1.2 數據形態
空間數據涉及到多種比例尺,大部分城市以1:500、
1:2000、1:5000、1:10000系列比例尺覆蓋,覆蓋空間范圍大,數據信息量大。
數據存儲格式不統一,以分幅或文件形式存儲居多,未建空間數據庫,數據格式多為CAD格式。
1.3 數據內容
數字城市基礎地理信息數據包括類要素:測量控制點、水系、居民地及設施、交通、管線、境界與政區、地貌、植被與土質及其名稱等注記信息。
1.4 數據質量
數據采集的手段、技術方法、成圖時間不同,數據標準不一,造成了數據的不一致性,數據質量層次不齊,主要表現在數據要素定性不明確,數據中存在不確定歸屬的地物;存在數據無屬性或數據的屬性是以注記的形式存儲而不是在屬性字段中的情況;部分地物類存在屬性缺失的情況,例如公路、鐵路、河流編碼等重要屬性內容;因數據未建庫或建庫標準不一,存在應以面存在的地物未構面的情況,例如,道路、居民地、水系、植被等;數據連通性差,特別是道路和水系沒有成網,道路、河流遇橋、涵洞、閘和壩等為斷開的狀態;數據中碎片冗余的數據比較多,例如,通過不同軟件數據轉換,小路碎化為一段一段,陡坎碎化出一條條的小齒線等;要素拓撲錯誤多,存在打折、相交、重疊等等基礎圖形錯誤。
1.5 數據現勢性
城市基礎地理信息數據為了滿足城市各部門建設和應用的需要,數據更新頻率比較高,數據的現勢性和豐富度較好,但多數存在局部更新頻率較高,這就帶來了更多不同時間數據接邊的工作。
2 基礎地理信息數據處理
基礎地理信息數據處理技術路線如圖1。
本文側重研究基礎地理信息數據幾大類要素的加工整理。
數據加工整理時按照“先主要地物要素,后次要地物要素;先骨架要素,后局部要素”的順序進行整理。原則上將數據按照“街區” 或者“塊”拼接起來再做DLG整理加工,保證一個工作單元的覆蓋面與信息量。
2.1 道路數據整理
道路數據貫穿全圖,可首先整理道路數據。按照雙線道路、單線道路、道路附屬的順序進行加工整理。
雙線道路,根據數據標準明確必須雙線表示的道路,已經雙線表示的道路也有漏一邊或碎化的情況,對此進行查漏補缺,保證邊線完整,通常根據道路旁地物進行補充,例如房屋邊線、花圃邊線等,原則是保證單獨顯示道路一層數據時,數據要連通。雙線道路的交叉口是加工整理的重點,通常交叉的雙線道路屬性不完全相同,原則上道路交叉口處構面和其連接的較高等級道路一致,道路交叉處不在同一個平面,要求正射投影在上的道路邊線在交叉處相連。雙線道路邊線處理完成后,根據標準生成道路中心線,要求中心線的要素編碼與邊線一致。
單線道路重點是拓撲錯誤檢查,檢查與雙線道路中心線的連通性,檢查并消除懸掛點,檢查并批量消除偽節點,檢查單線道路中是否存在0長度或極短的線段。
道路附屬重點是橋梁的處理,保證路網連通性,道路遇橋梁不斷開。
道路屬性根據圖面上注記信息或者外業調繪資料,進行錯誤地物歸類,補充道路中心線的屬性信息等。
2.2 水系數據整理
水系、道路都是地圖的重要標志要素,水系數據包括面狀水系、線狀水系、水系附屬設施的整理。
水系數據主要包括拓撲錯誤檢查處理、連通性檢查處理和屬性處理。雙線河流、面狀池塘、湖泊水庫需構面,采集水涯線做構面輔助線,圖廓邊線也可做構面輔助線,構面完成后,進行拓撲錯誤檢查,檢查是否有未構面地物、檢查是否有構面錯誤地物。雙線河流必須采集結構線,要求單線河流與雙線河流的結構線必須連接,以保證水網連通。線狀水系重點檢線、偽節點、懸掛點、自相交等,面狀與線狀水系拓撲錯誤檢查處理完成后,根據圖面注記進行水系屬性補充完善。
水系附屬整理,要求水系流向與單線水系方向嚴格一致,且位于單線水系上方;面狀涵洞構面線方向必須一致,通常遵循右手法則;水系面遇附屬設施必須連通。
2.3 居民地數據整理
居民地房屋要以面表示,居民地原始數據殊房屋多存在輔助線來表示房屋特征,例如,簡單房屋斜線、棚房齒線等,首先提取房屋輔助線不作為構面要素,整理所有房屋構面要素線,進行懸掛線、拓撲面、拓撲點的檢查。檢查線打折、自相交,并進行修改,進行重線檢查,刪除重線,檢查并刪除零長度線,進行懸掛點和偽節點檢查并批量處理,拓撲檢查處理后進行構面,通過圖面注記或符號檢查房屋構面的正確性,例如,是否將天井構成房屋面等。
居民地數據與其他地物的拓撲關系也是居民地數據整理的關鍵步驟,其他地物要素不能穿越居民地,例如道路、圍墻、籬笆等,但地下的也就是空間位置不在一個平面的可以穿越,例如,地下涵洞,地下通道等等。
2.4 其他數據整理
其他數據整理概括為點狀地物、線狀地物、面畹匚錆妥⒓塹惱理。
點狀地物最重要的是注意其方向信息及定位點。有方向的點狀地物在數據建庫后方向信息必須在屬性中體現,便于數據建庫后的符號化配圖。點狀地物的定位點必須與圖式符號保持一致,才能保證在數據建庫后的符號化配圖中點狀地物的坐標定位準確無誤。
線狀地物建庫關鍵是采集骨架線,特別是管線層,所以要求原始數據中必須有骨架線,在對原始數據進行整理時,常存在骨架線丟失的現象,首先進行骨架線重構再進行下步操作。線狀地物存在線打折、自相交、懸掛點、偽節點等現象,通過專業軟件檢查處理線拓撲錯誤。線狀地物除自身拓撲錯誤外,更多的是與主要地物要素之間的位置關系是否正確,例如,地類界線是否穿房屋、道路等。有方向的線狀地物通常遵循右手法則,以確保在符號化配圖時正確顯示線狀地物的線型及方向,例如陡坎、有坎池塘等。
面狀地物除道路、水系和居民地外,植被面是面數據中數量最多且與其他要素關聯性最強的要素,在植被面的處理中,最重要的是處理與其他相關要素的關系,同時構面的過程也是碎化的地類界處理、補充地類界和其他地物要素檢查處理的過程,植被面地類編碼以圖面植被符號進行賦值。
注記的整理工作量較大,且手工干預較多。圖面注記要根據注記內容轉入到相應的地物屬性中,其中,轉入點狀地物和線狀地物的屬性中較復雜,例如,控制點的點號與高程值轉入控制點屬性,高程點注記轉入屬性,道路注記轉入道路中心線屬性。注記也存在碎化的現象,必須處理玩碎化注記后才可轉入相應的地物屬性中。
2.5 數據整理建議
分要素數據整理,按照道路居民地水系地貌植被附屬設施及其他要素的順序進行整理;
數據整理內容包括碎化冗余數據處理,圖形錯誤處理,連通性、完整性處理和屬性補錄等;
數據整理建庫過程中實時進行質量監控,保證成果數據質量;
數據盡量按照國家最新標準進行整理建庫,方便后期進行數據管理和各種應用。
3 結束語
總之,在進行數字城市地理空間的構建中,基礎地理信息數據的重要性不言而喻,地理信息資源共享與應用,有效避免了“信息孤島”現象,充分發揮了地理信息在政府宏觀決策、國家應急管理、社會公益服務、產業升拓展、人民生活改善等方面的保障服務作用,隨著信息技術的不斷進步,相信基礎地理信息數據的處理方法會更加準確有效,為數字城市、智慧城市的發展提供更加堅實的數據支撐。
參考文獻:
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關鍵詞:電網規劃; GIS; 版本管理; 規劃平臺; 圖層管理
中圖分類號:G322文獻標識碼: A
1 目前電網規劃的現狀及問題
科學合理地進行電網規劃是確保電力系統安全的依據。隨著科學技術的不斷發展,為了使電力系統獲取較高的社會與經濟效益,將人工智能和 GIS 技術相結合并引入電網規劃管理系統中是電力系統日后不斷前進的方向。目前,我國許多電力公司與調度中心廣泛采用了 GIS 系統,并且還展開了一系列的配電規劃,如對城市和農村的配電規劃、配網自動化,以及負荷預測等。雖然基于 GIS 的電網規劃管理系統在我國高效開展,但電網規劃依然存在某些局限:(1)由于電網規劃人員和維護人員之間缺乏溝通,因此造成在規劃過程忽略了某些實際問題;(2)由于電網管理系統的規劃不僅涉及對自身信息的管理,還涉及對地理信息的勘測,以及圖像處理和數據的統計與分析等等,因此常常使規劃受到限制,影響電網的穩定性和預測的準確性。
2電網規劃平臺的系統需求及特點
本系統為江蘇某電網公司的電網信息管理系統和電網規劃分析工具,旨在提高電網發展規劃的信息化水平和規劃人員的工作效率。根據需求分析,將系統特點概括為以下內容:
(1) 電網規劃是一項有著明顯區域性的問題,需要 GIS 的地理信息支持,系統借助GIS系統直觀圖形化顯示電網信息,瀏覽方便,有仿真效果。
(2) 由于規劃過程可能涉及多個部門,規劃的進展也可能包括分支和循環,系統設計采取相對開放的結構,支持多平臺協同操作,并具有較好的擴展性和兼容性。
(3) 在系統中,無論是 GIS 還是規劃系統,都是數據數據密集型系統,需要科學的數據管理,即系統中的數據管理模塊成為設計重點之一。系統中,對多種類型的數據進行合理分組、索引,以便于查詢和系統調用,系統中的數據包括空間地理信息數據,電網屬性信息,系統控制和管理信息等。對于電網信息數據,需按當前、在建、規劃等不同階段對數據進行分類,以在規劃工作中予以區別,便于查詢、編輯等操作。
(4) 電網規劃是一個持續的過程:需要具有良好的電網信息數據的維護性能,為此,本系統引入圖層數據的版本控制功能,保存規劃過程中的變更信息,在需要的時候回溯到原來的數據。
(5) 系統提供高效、強大的查詢功能,多種形式的查詢方式;簡潔高效錄入功能,支持多種數據錄入方式,包括可視化方式,不同精確度的數據錄入等。
(6) 電網規劃是一個復雜的系統工作,系統提供統計分析功能,即決策支持功能,方便與電網規劃的各種算法結合,輔助規劃及決策。
3 系統功能模塊設計
2.1 系統功能結構設計
從架構角度提供系統開發支持,一般采用層次化的軟件體系結構。分層的體系結構可以避免系統部件的偶合,實現功能的分割與保護,提高系統開發的效率;可以降低系統的復雜性,增強系統的可擴展性、可重構性和可維護性。通過對電網規劃的需求特點的分析,考慮系統的實現環境,本文設計了基于 GIS 的電網規劃系統的分層體系結構。本系統分為用戶層、應用層和數據層 3 層。用戶層的主要功能是為電網規劃用戶提供友好的圖形化界面及權限控制,應用層主要是提供各種應用服務,包括:電網屬性信息與地理信息的查詢和瀏覽、電網信息版本控制、電網圖層管理、電網屬性信息管理、地理信息管理、系統配置管理等,數據層為整個系統提供數據支持,GIS 分布在數據層。系統采用客戶端-服務器架構??蛻舳讼到y使用VisualBasic作為開發工具,基于ESRI公司的地理信息系統組件 MapObject2.0 進行二次開發,地理信息數據庫訪問組件采用 ESRI 公司的 ARC SDE。后臺數據庫軟件采用MicroSoft 公司的 SQL Server。系統的核心功能模塊如圖 1 所示。
2.2 電網要素、屬性和接線圖管理
在 ARC SDE 地理信息數據庫中,支持 3 種類型的地理數據:點要素、線要素、面要素。對于本系統中的電網信息數據,發電廠和變電站由點要素表示,電網線路由線要素表示。在地理信息數據庫中同存儲的還有相關行政區域的地理信息,包括行政區劃、公路、橋梁等諸多相關地理信息數據。系統中設計了對電網要素的屬性信息的管理功能,包括瀏覽、查找、增加、編輯、刪除等操作。電網要數的屬性信息,主要存儲在地理信息數據庫自帶的對象屬性表中。
變電站屬性數據結構:名稱、類型、容量、臺數、位置、資產歸屬等。
線路屬性數據結構:起點、終點、電壓等級、編號、型號、長度、資產歸屬等。
系統中設計了對發電廠和變電站的接線圖管理,包括接線圖瀏覽、配置等功能。由于 ARCSDE支持多種類型的圖層,發電廠和變電站的設備圖和接線圖圖層為CAD格式的圖層,所以將接線圖也存儲在地理信息數據庫中,不用附加多余組件,便于數據管理。為接線圖圖層建立索引表,與電網要素屬性表關聯,每一個電網要素對應一個或多個接線圖圖層。
2.3 電網圖層管理
本模塊是系統的基礎模塊,主要通過圖層數據索引表,管理通過 SDE 存儲的圖層,并通過版本索引機制對地理信息圖層進行版本管理。
在數據庫中,空間地理信息以圖層形式存儲,每一圖層包括一種類型的空間地理數據,可以表示一組相對獨立的地理信息數據。但數據庫中的圖層間并沒有合理的組織結構,在電網規劃過程中,能否將諸多電網信息圖層合理,科學的組織起來,直接影響到此系統的可用性和有效性。在本系統中,圖層分為 3 類,分別為:
(1) 電網信息數據(發電廠、變電站、線路等);
(2) 相關省市的,地理信息數據,如行政區劃、城市道路、城市建筑等;
(3) 變電站及發電廠接線圖信息。
為了更合理高效的組織這些圖層,便于管理,系統設計了如下的圖層管理體系:電網信息數據,分為 5 個類別:運行電網、在建電網、近期規劃電網、中期規劃電網、遠期規劃電網。每一類別里都存儲 3 種類型的電網要素信息:發電廠(以點要素表示)、變電站(以點要素示)、電網線路(以線型要素表示)。并對每個類型,管理其數據的多版本。結構如圖 2 所示。
2.4 電網信息的版本管理
本系統引入了對電網信息的版本控制功能。由于系統是面向規劃,而規劃的過程一般是較長期的,伴隨著頻繁改動。在一般的電網規劃系統中,某一圖層的只保留修改之后的最終數據,然而在規劃過程中,某些中間過程的信息往往也具有重要意義。
本系統提供的圖層版本控制功能,可保留規劃過程中的歷史版本的電網信息,更改后數據不會丟失。
在默認情況下,每一圖層均為只讀。系統提供“檢出”、“提交”、“撤銷檢出”等操作,“檢出”操作將圖層設成可寫狀態,工作人員在圖層的檢出狀態下進行操過,記錄規劃的重要信息?!疤峤弧辈僮鲿⑿薷暮蟮膱D層保存為一個副本,保存到數據庫中,即為該圖層增加一個版本,這樣,并不會讓原有數據丟失。當然在對所做的修改不滿意時,只要使用“撤銷檢出”操作就可以將數據恢復檢出之前的狀態。系統內部在數據庫中建立索引,自動管理圖層的版本,并不需要額外操作,只有在需要時將舊的版本讀出,或恢復到某一舊的版本數據,實現數據的安全管理。電網圖層版本控制流程如圖 3 所示。
2.5 查詢與瀏覽功能設計
2.5.1 瀏覽模塊
系統的瀏覽模塊包括地理信息瀏覽和接線圖瀏覽。地理信息瀏覽:瀏覽數據時,可選擇性將需要的圖層加載到當前系統中,系統具有一般地理信息系統具有的放大、縮小、平鋪、鷹眼等瀏覽功能。還具有查詢電網要素相關屬性及接線圖的功能。
接線圖瀏覽:在電網規劃過程中,相關技術人員除了要查詢瀏覽電網相關地理信息,還能配合參考變電站和發電廠的內部配置情況,如,在系統的地圖瀏覽過程中,鼠標選擇變電站標記時可由選擇菜單打開相關接線圖瀏覽。還可以選擇顯示與當前站點相聯的上級輸電線路和下級輸電線路。
2.5.2 查詢模塊
系統內置了多種查詢檢索的方法進行信息查詢以提高效率和系統的可用性。
圖上屬性查詢:當鼠標點擊地圖上的要素時,彈出窗口顯示選中要素的所有相關屬性。
關鍵字查詢:可通過輸入要素屬性的關鍵字及設定范圍等查詢到相關的電網要素信息,地圖可以自動移動放縮到查詢結果對應的圖形。
條件查詢:通過與、或、非等多維條件的組合查詢不同要素的屬性信息。
空間選擇查詢:通過地圖定位、點、線、多邊形查詢、固定區域選擇等手段,查詢輸電網、變電站和輸電網的信息,并進行相關的統計計算。如在某一區域周圍勾畫多邊形,系統將多邊形內的選中的電網要素信息查詢出,并可根據需要,對要素屬性中的某些字段進行統計。
4 結語
在電網建設的過程中,電網規劃是最主要的環節之一。隨著社會的不斷發展,在新形勢的驅使下,電網規劃與管理出現新的問題和挑戰。總之,在目前新形勢的推動下,電網規劃管理系統的靈活高效應用是電力企業獲取電力市場競爭力的主要方式?;?GIS 的電網規劃管理系統在經過功能和數據等方面的不斷完善后,為電網日后的發展奠定了基礎
參考文獻:
[2]趙連明.基于 GIS 的配電網管理系統拓撲建模與分析研究[D].
武漢理工大學,2009
【關鍵詞】地理信息系統;高中地理;教學觀念;教學方式
地理信息系統是一種多學科交叉的信息系統,可以以圖形化、數字化的方式向用戶提供所收集和處理后的地理要素信息。相較于傳統的地圖顯示模式而言,使用地理信息系統可以更加直觀形象的表達空間分析效能,增強學生對地理教學過程中所涉及的地理要素的識別與記憶能力,激發學生對理論學習的興趣,促進學生地理關聯能力、空間想象能力以及感知能力的培養。在高中地理教學中結合地理信息系統開展教學活動對于改進教學模式、培養學生自主學習、提升教學靈活性具有積極的推動意義。
一、地理信息系統的應用優勢
1.改變學生信息獲取方式,增強學生專業素養
地理信息系統中包含的內容豐富而全面,對實際問題的分析與解決具有十分顯著的應用意義。在高中地理教學中應用地理信息系統輔助教學不僅可以讓學生在學習過程中認識到地理要素之間的關聯,幫助學生應用理論知識解決實際問題,還能夠推動學生形成正確的、客觀的態度和觀念開展地理課程學習,不斷提升學生的信息素養,拓展學生知識的獲取來源和學習能力。
2.促進教師理論知識和教學技能的提升
應用地理信息系統開展教學活動可以將素質教育轉化為具體的實踐活動。教師在應用過程中會不斷的提升自身理論知識儲備,探尋適當的實現方式,以更加生動的方式將自己對地理信息技術的理解和認識傳授給學生。
3.擴散學生的地理學思想
地理具有自身的學科特點和特殊性,即其具有自然學科與人文學科雙重屬性。為向學生展示這些屬性,促進地理學思想的傳承和發展,教師在教學活動中就必須結合現有資源,以最佳的方式向學生傳達。
二、地理信息系統在高中地理教學中的引入方式
高中地理教學的重點在于讓學生對地理事物、現象以及不同地區之間的時間、空間差異性形成一個全面的了解,并在此基礎上構建自主的、系統性的、邏輯性的地理知識體系結構。傳統的教學方式下,教學模式有限,課堂教學不可避免的會降低學生興趣,增大學生的學習難度。而地理信息系統具有豐富的內容和資源、靈活的展現方式,可以有效幫助改善課堂氛圍,激發學生的學習興趣。具體來說,在應用地理信息系統開展高中地理教學時可以從以下三步出發逐漸深入。
1.基于地理信息系統的教學觀念轉變
傳統教學方式下的地理學科教學處于一種簡單的單向流動狀態,學生的個體差異、思維差異以及知識積累差異需要沒有得到足夠的關注。這主要是因為教學活動中的互動性不足所造成的。
將地理信息系統引入到高中地理教學中,為其使用適當的、符合教學需求的教學觀念,既能夠解決傳統教學方式中存在的問題,增強地理學科體系結構內的知識關聯性,還能夠將更加具體實際的地理問題引入到課堂教學中,培養學生應用理論知識解決實際問題的能力。新的教學觀念具體體現為教學與過程整合、師生互動提升、地理人才與地理知識儲備有用等。上述觀念下,教師可以在知識傳授的基礎上應用地理信息系統提升課堂教學靈活性,鼓勵學生從自身情況出發運用所學知識解決實際問題,并參照地理信息系統進行對比分析,進一步拓展學生的知識應用方式和范圍,滿足學生差異化學習需求。
2.基于地理信息系統的教學手段轉變
地理信息系統具有更強大的數據分析、信息處理以及結果顯示等功能,將其作為教輔工具,可以替代傳統高中地理教學中所使用的掛圖、手冊等工具,以更豐富多樣的圖表的方式集成更多地理要素之間的聯系。同時,使用地理信息系統還能夠依照教學需求開展快速繪圖、專題制作、三維顯示等操作內容,為地理教學內容的定量分析提供新的、高效的教學途徑。
3.基于地理信息系統的教學內容引入
考慮到地理教學內容具有非常顯著的時空特性、定量分析特性、空間分布特性等,在應用地理信息系統開展教學時可以事先對教學內容進行總結與歸納,然后再結合具體的教學內容引入地理信息相關技術開展地理問題解決活動。
三、實施策略
首先掌握學生的學習水平和學習能力范圍,圍繞教學材料和相關課題確定軟件應用方式,如等高線教學、剖面圖教學等;其次制定較為具體的時間和流程方案,并依照教學內容設計基于地理信息系統的解決方案;再次要充分調動學生的學習積極性,發揮學生的自主學習精神,讓學生通過實際操作的方式從地理信息系統軟件中獲取關聯教學內容;最后教師要及時總結歸納教學活動中的知識點、并開展針對性的、重點性的教師點評和學生自我評價活動。具體流程圖如圖1所示。
圖1 基于GIS的高中地理教學
參考文獻:
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關鍵詞:1:50000;地形要素數據庫;技術流程;縮編;更新
Abstract: 1:50000 database is the most basic geographic information database update 1:50000 database is the national basic surveying and mapping of key projects during the "Eleventh Five-Year" period. This article describes using the 1:10000 downsizing process and steps to update the database production operations.Key words: 1:50000; terrain elements of the database; technical processes; downsizing; update
中圖分類號:TP392文獻標識碼:A文章編號:
引言
“十五”期間國家測繪局組織建成了國家1:250000、1:50000比例尺基礎地理信息數據庫,并更新了1:1000000萬和1:250000比例尺數據庫,為國民經濟建設和社會發展提供了基礎測繪保障,在促進國家信息化方面發揮了重要作用。其中,1:50000比例尺數據庫是我國最基本的地理信息數據庫,也是應用領域最廣、使用頻率最高的空間信息平臺,是數字中國地理空間框架的重要組成部分。而這個公共信息平臺應該具有較好的現勢性。以滿足“十一五”時期我國建設小康社會對地理信息的迫切需求,保障西部開發、中部崛起、老工業基地建設、社會主義新農村建設和城鎮化發展等國家重大戰略的實施,服務環境治理、資源開發、政府決策、應急反應、電子商務以及人民生活等方面。1:50000數據庫更新對促進國家經濟建設和社會發展具有重要作用。
1.坐標系統
平面坐標系:1980西安坐標系
高程基準:1985國家高程基準
地圖投影:分幅數據采用高斯―克呂格投影,按6°分帶
數據庫數據采用地理坐標系統,坐標單位為度。
分幅編號:按照GB/T13989-92《國家基本比例尺地形圖分幅和編號》執行。空間存儲單元為15′(經差)*10′(緯差)
更新后的 分幅為1980坐標系統標準分幅。
2.技術路線
軟、硬件環境
操作系統:windows2000
數據處理軟件:Autodesk Map 2004用于數據圖層的重組及數據格式轉換。
縮編軟件:Geotool。
入庫軟件:ARCGIS9.2、ARCGIS9.3
硬件: PⅣ2.4GB 微機、內存2GB 、硬盤80GB。
精圖 GenTools 是由武漢大學為國家測繪局開發的專門用于1:50000縮編的軟件。(1萬縮編5萬)其系統配置有屬性碼,字段項對照表配置文件,將1;10000直接轉換為50000所需要的屬性碼和字段項。地名漢字由屬性碼到類型CLASS的轉換,Label點型COVER到注記層的轉換。
3.作業步驟
(采用精圖軟件進行縮編生產步驟:)
(1) 1:10000矢量數據預處理
(2) GPS數據等專業資料的處理
(3) 創建1:10000數據內容與1:50000要素內容對照表
(4) 將1:10000矢量數據導入精圖軟件
(5) 在精圖軟件中創建綜合層
(6) 設置各要素綜合指標參數
(7) 將1:10000分要素綜合選取到1:50000相應要素綜合層
(8) 套合底圖數據,進行各要素的選取檢查
(9) 分要素綜合縮編、屬性錄入、要素更新
(10)協調各要素之間的關系
(11)縮編數據回放檢查、修改
(12)圖幅之間接邊處理
(13)縮編數據導出
(14)元數據填寫
4.所用資料
(1)基礎資料:
1:10000地形圖數據,為遼寧省測繪局生產的基礎測繪成果數據,現勢性2007年。數據格式:DWG
(2)補充資料:
1:50000 DRG數據,國家測繪提供的地形圖掃描數據,縮編過程中可作為地物地貌等要素的選取參考。
1:50000核心地形要素數據(DLG),數據格式(COVERAGE、EOO),是由國家測繪局和總參測繪局合作生產的矢量地形數據,縮編時可作為水系屬性,道路網密度的選取,地名要素的基礎數據。
正射影像數據由遼寧省第二測繪院制作,現勢性為2003年-2004年,用于居民地綜合的參考數據,以及基本資料更新和補充。
車載GPS道路數據,GEODATABASE數據格式,現勢性為2006年2月,來源于國家基礎地理信息中心,該數據可作為道路屬性的參考、補充資料。
各類專業資料或數據來源不同,將其處理與1:50000數據坐標系統一致,以便導入精圖軟件作為參考數據。
(3)作業依據
《國家1:50000數據庫更新工程1:50000地形要素數據規定》(第二版);
《國家1:50000數據庫更新工程1:50000地形要素數據縮編更新技術規定》(試行稿);
《1:250001:500001:100000地形圖圖式》(GB/T 20257.3-2006);
遼寧省1:50000地形數據庫更新技術設計書
5.屬性項名稱及定義要求
結束語
國家測繪局啟動1:50000數據庫更新工程,歷經幾年時間,完成1:50000基礎地理信息數據庫的全面覆蓋與更新。目前,1:50000數據庫有關數據已經提供給城市規劃、國防、教育等部門和上千家單位使用。信息技術為代表的地理信息系統不斷發展壯大, 1:50000數據庫這樣高精度,復蓋廣的地理信息數據庫越來越和我們的生活離不開
參考文獻:國家1:50000數據庫更新工程,1:50000地形要素數據規定
國家測繪局(2007年3月)出版
1:50000地形要素數據縮編更新技術規定(第二版)
國家測繪局(2008年4月)出版
國家1:50000數據庫更新工程工作通訊(總第6期)
國家基礎地理信息中心
關鍵詞:動態分段;地理信息系統;公路數據;里程樁
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)30-6909-03
地理信息系統GIS(Geographic Information System)是結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學,它是一門綜合性學科,對空間地理信息進行分析與處理,用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數據的計算機系統[1]。GIS能夠對各種地理信息進行處理,因此廣泛用于土地、礦產、環境、森林、交通等諸多領域,其中采用GIS技術在交通領域的應用稱為交通地理信息系統(Geographic Information System for Transportation)簡稱GIS-T[2]。
動態分段技術能夠動態的分析、顯示和繪制各種線性道路特征,因而在GIS道路網絡分析中得到充分的應用[3]。在交通地理信息系統中,里程樁定位參照系統的實現是GIS-T在交通運輸中的應用的關鍵[4]。交通網絡中事件的位置和定位通過動態分段技術能夠得到有效的解決[5]。該文針對交通地理信息系統中里程樁的定位在交通地理信息系統中的重要作用以及面對的問題,闡述了動態分段的思想及其特點以及如何針對線性地物實現動態分段的方法,并給出了在交通地理信息系統中里程樁定位開發中的應用[6]。
1 動態分段的思想及其特點
在交通地理信息系統中,道路等線性要素是以弧段的方式存儲在空間數據庫中,并且每個弧段都有相應的屬性信息,方便記錄道路等線性要素的屬性信息。因此在同一位置上的弧段具有同一特征屬性,不在同一位置上的弧段不具有同樣的特征屬性,空間數據庫中的每條弧段與屬性數據庫中存儲的信息是一一對應。因此可以得出,傳統的交通地理信息系統基于弧段形式通過記錄對應弧段的首尾坐標能夠很好的確定道路等靜態特征的線狀地物,使用人員如果想要更新這些靜態的線狀要素必須通過數據管理人員修改和更新數據庫中記錄的弧段信息進行更新,而不能動態的對于這些線狀地物進行更新,因而在1987年美國威斯康星交通廳的戴維·弗萊特提出動態分段思想[7]。它根據特定的度量標準將具有不同屬性信息的道路信息進行劃分,得出不同位置的道路路段,進而利用數據模型和計算方法對現實世界中的靜態的道路線性特征數據進行抽象描述[8]。
動態分段功能不僅能夠描述公路等線性地物與空間屬性數據庫間的關系,而且也能將交通行業中道路線狀要素數據和屬性數據進行雙向的聯動查詢和分析,進而對各種屬性數據庫中的數據進行綜合顯示、處理和分析。因此,動態分段技術在系統里程樁定位開發過程中具有不可忽略的作用。
動態分段具有如下的特點:
1) 動態分段提高線狀地物查詢顯示效率,不用修改每一條公路的弧段數據,直接對一個或者多個公路弧段屬性進行動態查詢顯示。
2) 動態分段可以快速的對于道路等線狀地物進行動態的數字化工作和數據更新,避免了數據冗余和重復的手工數字化工作,大大方便了數據維護人員對于信息的維護。在進行查詢分析的時候,動態分段將不同類別的線狀地物屬性采用圖形化的方式進行動態的分段顯示,放棄了原有的按照屬性數據對線狀地物進行分段顯示方式。
3) 線性要素在空間數據庫中是以弧段的方式進行存儲,因此在同一位置上的弧段具有同一特征屬性,空間數據庫中的每條弧段與屬性數據庫中存儲的信息是一一對應。
4) 動態分段技術可以對交通地理信息系統數據庫中的道路線性數據屬性信息進行快速的查詢和分析。
2 動態分段的實現
傳統的交通地理信息系統一般是將道路等線狀要素以記錄弧段首尾坐標點的方式進行存儲[9]。到目前為止,所采用的分段方法有:變長分段法、動態分段法和等長分段法[10], 等長分段法是空間數據屬性表中一個記錄對應一條特定路段,并且在空間屬性數據庫中將道路分成若干個等長且足夠短的路段,這樣造成路段的數據量非常的大,數據的實時更新和不定期的維護非常的困難[11]。變長分段法是根據存儲在數據庫中的屬性信息進行分類,如果是同一個屬性的路段則歸為一類路段,如果是不同屬性的路段則歸為另外一類,這樣造成了數據非常的混亂并且數據庫中出現大量重疊的數據,沒法進行圖形和數據的相對分析,造成分析出來的結果沒有任何的價值。而動態分段則摒棄了變長分段法和等長分段法的缺點,在不修改地理數據的前提下,將圖形的路段信息和后臺的空間數據庫屬性信息進行一一對應相互關聯[12]。其工作流程圖如圖1所示。
1)動態分段是借助于空間數據庫中點狀信息和線狀信息基礎上實現的,其中點狀信息表中存放點狀地物與點狀屬性信息,在表中輸入點的序號、名稱和里程樁號,如表1所示。線狀信息表中存放一些線狀對象的信息,在表格中輸入路線的序號、名稱、起點里程樁號和終點里程樁號。如表2所示。
2)創建路徑和刻畫路徑M值。路徑其實就是對于現實世界中國道、高速公路、省道、河流等線狀地物之類的任何靜態線性特征要素,它在空間數據庫中具有唯一的標識和同一個空間參考坐標系統。利用ESRI公司的ArcGIS工具可以方便的生成所需的路徑和所需的路徑M值。在路徑創建轉化過程中都有可能不能正確的描述路徑的正確里程值,這樣就需要對路徑中的部分路段進行校準,可以選擇在輸入點之間內插,在輸入點之前外推。在輸入點之后外推,或者這三種方法的任意組合。
3)生成動態分段。路徑事件和地理數據在地圖上都是以數據層方式顯示出來的。地圖上路徑事件是通過事先定義好路段與數據庫表中的關系參數來實現的,動態分割的計算的結果是就是具有分段信息的數據。
3 動態分段的應用
動態分段技術完善了傳統的等長分段發和變長分段法帶來的數據冗余以及重復所帶來的誤差,解決了交通地理信息系統中的線性定位的問題。利用ArcGIS軟件平臺建立動態分段的系統在交通應急系統中取得了良好的效果[12]。可以快速的定位到道路網絡中緊急事件發生的地點,方便指揮決策人員快速的了解緊急事件發生的位置,盡快的通知周邊救援人員,縮短救援的響應時間,從而更好的指導救援工作,降低事故的危害性,進而提高高速公路的管理水平[13,14]。圖2是利用里程樁定位的方法快速的查找出發生緊急事件的地點。
4 結束語
公路里程樁實時的定位與顯示在指揮交通突發事件中具有重要的作用,動態分段技術在交通地理信息系統中的應用,給決策者提供了更準確、直觀的的信息,加快了救援的響應效率,提高了救援成功性。文中所介紹的方法,在實際的軟件開發中具有一定的參考價值。采用動態分段的方法建立公路等線性要素的一維線性參考系統,并將建立好的線性參考系統有效的運用到交通地理信息系統中的開發中去,實現了里程樁定位的功能。給救援的指揮者提供了有效的決策信息。對降低緊急事件所造成的損失具有重大的意義。
參考文獻:
[1] Kang tsung Chang.地理信息系統導論[M].陳健飛,譯.北京:科學出版社,2004.
[2] 肖建軍.交通地理信息系統應用與研究[D].長沙:中南大學,2005.
[3] 馬京輝,趙鴻澤.GIS-T中的公路里程樁定位參照系統[J].山西建筑,2004,5(5):133-134.
[4] 喬彥友,武紅敢.地理信息系統中動態分段技術的研究[J].環境遙感,1995,10(3):211-216.
[5] 王信波.城市多模式交通網絡特征建模及其應用研究[D].杭州:浙江工業大學,2009.
[6] 高勇,劉瑜,鄔倫.網絡分析的動態方法研究與實現[J].地理與地理信息科學,2003(19):46-50.
[7] 傅作良,王立平,朱劍勇.動態分段技術研究及實現[J].計算機世界,1994(4):130-134.
[8] Environmental Systems Research Institute. User’s Guide of Dynamic Segmentation[M]. Redland,CA,1993.
[9] 沈婕.動態分段技術及其在地理信息系統中的應用[J].南京師大學報:自然科學版,2002(4):105-108.
[10] 葛學軍,邱延峻.動態分段技術在路面管理系統中的應用[J].遼寧交通科技,2005(2):63-66.
[11] 邱榕.基于GIS道路預警關鍵技術及其理論研究[J].微計算機信息,2007(23):236-238.
[12] 蔡文國.城市道路路面養護管理系統研究[D].福州:福建農林大學,2010.
關鍵詞:數字城市,基礎地理信息
引言
隨著數字城市的提倡和應用,城市地理空間框架和基礎地理信息數據庫的建設也隨之發展。地理信息系統是以地理空間數據庫為基礎,基于模型,提供多種空間的和動態的地理信息,為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統提供幫助,是一種決策支持系統。數字城市則是基于地理信息系統而應用,給各部門和行業提供地理信息數據,瀏覽和提取地理信息,應用于各項專題中。
基礎地理信息系統的構成
基礎地理信息系統不是簡單的計算機軟硬件系統,而是基礎測繪管理工作的重要內容,必須有相應的行政管理體系與技術標準體系與之配套。因此,基礎地理信息系統主要由計算機硬件及網絡環境、軟件環境、技術標準體系、管理體系、數據庫等構成。
計算機硬件及網絡環境
基礎地理信息系統將以基礎地理信息中心作為網絡中心,其它各測繪院、機關、測繪管理處、質量檢查站等為網絡節點,構成一個c/s網絡結構。硬件以微機為主,網絡中心使用部分服務器及工作站,外圍設備包括繪圖儀、掃描儀、打印機、光盤機、磁帶機、數字化儀等。
軟件環境
應用軟件(數據采集、數據處理軟件、圖形圖像處理等)宜采用成熟的國產化軟件,如武漢測繪科技大學的數字攝影測量系統virtuozo及測量平差軟件包、中國測繪研究院的微機數字攝影測量系統、國產矢量化軟件geoscan、mapvector等;部分應用軟件自己開發,但要避免低水平的重復開發現象。
技術標準體系
系統應具有統一完整的技術體系,如數據采集標準、數據交換標準、數據建庫標準、數據質量檢查與控制標準、數據更新標準、數據使用標準等。技術標準應采用相應的國家標準和行業標準,當沒有國標和行標時,可按國標和行標的建標指導原則建立自己的標準。此外,還應有一批訓練有素的技術干部作為系統的支撐。
管理體系
嚴格地說,基礎地理信息系統是為滿足現代基礎測繪管理需要而建立的一套現代化的測繪管理系統,因此必須根據現代計算機網絡及辦公自動化的特點,建立一套新的管理體系,包括測繪行業管理、生產管理、質量管理、技術管理、成果管理、數據安全管理、數據版權管理等。
二.基礎地理信息數據庫
由于目前地理信息數據庫建設依舊不能完全脫離現有關系型數據庫,故本文結合關系型數據庫oracle,探討了利用地理信息應用軟件arcgis與oracle之間的中問件arcsde進行基礎地理信息數據庫的建設的方法,以便為行業的發展提供參考。
1.基礎地理信息數據庫數據組成
基礎地理信息數據庫的建設包括國家、省區和市縣級,它由地理數據、管理系統和支撐環境組成,當然數據是核心,有5個基本分庫為大地測量數據庫、數字線劃圖數據庫、數字正射影像數據庫、數字高程模型數據庫和數字柵格地圖數據庫;管理系統和支撐環境是數據的存儲、管理和運行維護的軟硬件和網絡條件。
基礎地理信息數據庫的組成,主要包括以下幾種:
1)大地測量數據.
這里大地測量數據包括市級gpsd、e級點和一二級控制點成果。
2)4d產品數據
4d包括數字線劃圖數據、數字正射影像數據、數字高程模型數據、數字柵格地圖數據。
3)其它數據
主要有地形地籍數據、地名數據和元數據等。將上述的數據準備好以后,就可以進入系統進行初始數據采集與系統建庫。對于地形地籍數據,可以采用武漢大學開發的數字測圖軟件sczt采集外業數據,經過檢查合格轉換成南方cass數據,再經過檢查合格后轉出.shp數據,導入cms地籍入庫管理軟件進行屬性填寫、拓撲檢查修改,進行數據入庫管理得到的城市地形地籍數據。
2.arcsde中間件的應用
本次試驗通過arcsde進行存儲數據到關系型數據庫,并進行管理。它是esri公司提供的一個基于關系型數據庫基礎上的地理數據庫服務器,可以提供空間和非空間數據進行高效率操作的數據庫服務,符合基礎地理信息數據庫建設的要求,所以選用它作為中間件。
3.數據庫的建設方案
3.1軟件配置
本次試驗基于oraclel0g、arcsde、arcgis。先安裝oracle,創建數據庫sdeorcl;安裝arcgis,安裝arcsde,postinstallation安裝設置連接數據庫,連接測試數據庫sdeorcl,見圖2。
3.2數據庫的組成與分級
1)組成
基礎地理信息數據是基礎地理信息數據庫的核心,如前文所述,按類型分為大地測量數據、數字線劃圖數據、數字正射影像數據、數字高程模型數據和數字柵格地圖數據5個分庫,分庫又可以根據比例尺和分辨率的變化細分為子庫,子庫又可以根據要素分成若干層。
2)分級
針對本次試驗考慮,市縣級基礎地理信息庫的數據尺度包括1:500,1:1000和1:2000。
3.3數據庫數據圖層結構設計
取地籍調查數據為例,根據相關標準,通過sde建立數據集土地權屬“tdqs”,對照數據庫結構設計,建立要素地類宗地一zd、宗地注記一zdzj、界址線一jzx、界址線注記一jzxzj、界址點一jzd、界址點注記一jzdzj、房屋一fw、房屋注記一fwzj層。其中,宗地一zd層根據宗地屬性結構描述表設置表結構,見表2。
3.4數據的導入