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地理信息數(shù)字化描述方法范文第1篇

關鍵詞：測繪高新技術；地理信息；數(shù)字城市；地理國情監(jiān)測

一、引言。

隨著科學技術的不斷進步，測繪科技也在加速創(chuàng)新。傳統(tǒng)的測繪方式已逐步被測繪高新技術“3S”技術和“4D”產(chǎn)品所取代。傳統(tǒng)的測繪方法：如三角測量、大平板儀測圖、普通航攝儀測圖等已經(jīng)徹底淘汰，而水準測量、光電測距、部分解析法測圖、三角高程測量將作為測繪高新技術的輔助手段繼續(xù)存在。傳統(tǒng)測繪技術形成的成果圖件稱為手測圖，后經(jīng)計算機掃描及矢量化完成的成果不能稱之為數(shù)字化成果，只能稱為半數(shù)字化，其精度不高，更新慢。而用3S技術通過特殊軟件及設備加工處理生產(chǎn)出的4D產(chǎn)品則為真正意義上的數(shù)字化成果。完成這一產(chǎn)品的過程只有現(xiàn)代地理信息技術才能實現(xiàn)。地理信息產(chǎn)業(yè)、國情地理監(jiān)測涵蓋了整個測繪領域和過程。然而，隨著測繪內(nèi)容的越來越豐富，測繪名詞成因需要進一步規(guī)范

二、傳統(tǒng)測繪產(chǎn)業(yè)和測繪高新技術的提法。

有人認為：現(xiàn)在從事的小范圍測繪項目和非數(shù)字城市項目都屬于傳統(tǒng)測繪產(chǎn)業(yè)，這個提法不確切，現(xiàn)在不管大小項目，為客戶提供各種測繪服務都是采用高科技技術手段完成的，不存在傳統(tǒng)不傳統(tǒng)的問題，比如小區(qū)域測圖，控制部分都是由GPS來完成，測圖部分大部分用航片外業(yè)調(diào)繪（航片用遙感技術獲得），內(nèi)業(yè)用配套軟件計算機處理完成，而更小一點范圍測圖使用全站儀外業(yè)采集數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)編輯成圖精度更加可靠。因此就測繪產(chǎn)業(yè)本身來講不存在傳統(tǒng)的，而是測繪方法及手段存在傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)說法。

三、地理信息、地理信息系統(tǒng)、地理信息產(chǎn)業(yè)

1、地理信息(Geographic Information)是指與空間地理分布有關的信息，它表示地表物體和環(huán)境固有的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征，聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖形、圖象等的總稱。地理信息代表三維空間信息。具備區(qū)域性、多維性和動態(tài)性。其動態(tài)性主要用于測繪生產(chǎn)實踐，它表示地理信息的動態(tài)變化特征，即時序特征。可以按照時間尺度將地球信息劃分為超短期的（如臺風、地震）、短期的（如江河洪水、季節(jié)溫度）、中期的（如土地利用、作物估產(chǎn)）、長期的（如數(shù)字城市、水土流失）、超長期的（如地殼變動、氣候變化）等。地理信息常以時間尺度劃分成不同時間段信息，這就要求及時采集和更新地理信息，并根據(jù)多時相區(qū)域性指定特定的區(qū)域得到的數(shù)據(jù)和信息來尋找時間分布規(guī)律，進而對未來作出預測和預報。

2、地理信息系統(tǒng)是在計算機軟硬件支持下，把各種地理信息按照空間分布及屬性，以一定的格式輸入、存儲、檢索、更新、顯示、制圖、綜合分析和應用的技術系統(tǒng)（簡稱GIS）。GIS是一種計算機系統(tǒng)，它具備一般計算機系統(tǒng)所具有的功能，如采集、管理、分析和表達數(shù)據(jù)等功能。其次，GIS處理的數(shù)據(jù)都和地理信息有著直接間接的關系。地理信息是有關地理實體的性質(zhì)、特征、運動狀態(tài)的表征和一切有用的知識，而地理數(shù)據(jù)則是各種地理特征和現(xiàn)象間關系的符號化表示，包括空間位置、屬性特征（簡稱屬性）及時域特征三部分。空間位置數(shù)據(jù)描述地物或現(xiàn)象所在位置；屬性數(shù)據(jù)有時又稱作非空間數(shù)據(jù)，是屬于一定地物或現(xiàn)象、描述其特征的定性或定量指標；時域特征是指地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時刻或時段。由此，可以簡單地定義地理信息系統(tǒng)為用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是有關空間數(shù)據(jù)管理和空間信息分析的計算機系統(tǒng)。依照其應用領域，地理信息系統(tǒng)可分為土地信息系統(tǒng)、資源管理信息系統(tǒng)、地學信息系統(tǒng)等。

3、地理信息產(chǎn)業(yè)，是以現(xiàn)代測繪技術和信息技術為基礎發(fā)展起來的綜合性產(chǎn)業(yè)。既包括 GIS(地理信息系統(tǒng))產(chǎn)業(yè)、衛(wèi)星定位與導航產(chǎn)業(yè)、航空航天遙感產(chǎn)業(yè)，也包括測繪業(yè)和地理信息技術的專業(yè)應用，還包括LBS(基于位置服務)、地理信息服務和各類新興技術及其應用。

開發(fā)地理信息系統(tǒng)都是為完成地理信息產(chǎn)業(yè)服務的，近些年，各行各業(yè)都在開發(fā)地理信息系統(tǒng)，無論哪個行業(yè)開發(fā)都離不開測繪科技，地理信息系統(tǒng)必須有基礎信息平臺，這就是所屬區(qū)域的基礎測繪資料，所以，測繪技術的日新月異，使實現(xiàn)社會信息化變?yōu)榭赡堋?/p>

四、數(shù)字城市。

數(shù)字城市是城市基礎地理空間框架，是數(shù)字化城市管理系統(tǒng)簡稱，是數(shù)字省和國家的重要組成部分，數(shù)字城市以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，運用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙測、仿真-虛擬等技術，對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，即利用信息技術手段把城市的過去、現(xiàn)狀和未來的全部內(nèi)容在網(wǎng)絡上進行數(shù)字化虛擬實現(xiàn)。數(shù)字城市建設成果是用強大的地理信息系統(tǒng)來完成的，是科學技術的綜合體現(xiàn)，數(shù)字城市系統(tǒng)開發(fā)建設為城市管理提供方便快捷服務。

五、地理國情監(jiān)測。

地理國情監(jiān)測是綜合利用全球衛(wèi)星導航定位技術（GNSS）、航空航天遙感技術（RS）、地理信息系統(tǒng)技術（GIS）等現(xiàn)代測繪技術，綜合各時期已有測繪成果檔案，對地形、水系、交通、地表覆蓋等要素進行動態(tài)和定量化、空間化的監(jiān)測，并統(tǒng)計分析其變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、變化趨勢等，形成反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律的監(jiān)測數(shù)據(jù)、地圖圖形和研究報告。地理國情監(jiān)測通過對地理國情進行動態(tài)測繪、統(tǒng)計，從地理的角度來綜合分析和研究國情，為政府、企業(yè)和社會各方面提供真實可靠和準確權威的地理國情信息。推進地理國情監(jiān)測工作，必須建立在豐富翔實的地理信息資源積累基礎之上，不僅需要掌握各時期的歷史檔案數(shù)據(jù)，還要加快地理信息動態(tài)監(jiān)測，及時更新地理信息。做為測繪工作者要肩負起測繪發(fā)展的歷史使命，測繪隊伍要制定人才發(fā)展戰(zhàn)略，加快裝備的現(xiàn)代化。為我國測繪事業(yè)發(fā)展多做貢獻。

地理信息數(shù)字化描述方法范文第2篇

關鍵詞：地形測量 數(shù)字化 測量方法

隨著現(xiàn)代數(shù)字技術與測繪技術的快速發(fā)展,尤其是GPS與全站儀計算機的數(shù)字化地形測量技術與模式的不斷成熟,數(shù)字化地形測量逐步成為了當前地形測量中的主流模式。從近幾年的形勢來看,全數(shù)字化地形測量模式即將替代傳統(tǒng)的大平板儀地形測量方式,逐步成為了地形測量過程中所采用的主要方法。同時,隨著數(shù)字化地形測量方法的采用,對測繪單位的人員、設備和管理方式等都有了更多的要求。在今天的信息經(jīng)濟時代,作為地理信息行業(yè)的測繪行業(yè),在以后的發(fā)展過程中要圍繞著以建立數(shù)字化測量體系為目標,通過逐步的對數(shù)字化測量方式進行改革,最終對數(shù)字城市、數(shù)字區(qū)域以及數(shù)字中國的空間地理信息建設工作起到推進作用。

1、數(shù)字化地形測量的方法

1.1 既有圖紙的數(shù)字化

在需要進行數(shù)字化地形測量的城市或者是地區(qū)由于缺少客觀條件,諸如經(jīng)費、時間等問題時,就可以采用在既有圖紙的基礎上進行數(shù)字化改造。該方法可以對既有的地形圖進行充分的利用,在這個基礎上只需要配備數(shù)字化儀、計算機、繪圖儀以及匹配的數(shù)字化軟件就可以順利的開展工作,并且在較短的時間內(nèi)獲得數(shù)字化地理信息資料。同時,當由于缺乏經(jīng)費或者是其他的問題導致不能采購進行數(shù)字化的設備時,可以讓具有圖紙數(shù)字化的測繪單位代為進行。

1.2 航測數(shù)字成圖

當需要繪制數(shù)字地圖的區(qū)域較大時,或者是條件和設備等比較成熟時,可以采用航空攝影機在空中對地面進行攝影,在外業(yè)進行判讀,在內(nèi)業(yè)再建立地面的具體的精細模型,然后利用繪圖軟件在計算機上建立的模型之上對地形圖進行詳細的測量和繪制,進而得到最終的數(shù)字地形圖。隨著我國測繪技術的不斷發(fā)展,以及數(shù)字測量方式的不斷成熟,航測數(shù)字成圖的方式逐步的在地形測量中推廣開來。

1.3 地面數(shù)字測圖

當測繪區(qū)域沒有大比例尺的地圖,又需要獲得精度較高的大范圍地形圖,且所具有的經(jīng)費較多時,我們可以采用直接的地面數(shù)字測圖的方法。這種方法也被稱為內(nèi)、外業(yè)一體化數(shù)字測圖方式。地面數(shù)字測圖是當前我國各測繪單位采用的主要方法,這主要是由于出于發(fā)展的需要,我們需要獲得絕大部分區(qū)域的數(shù)字地圖。這種方式所得到的數(shù)字地圖具有精度高、且可靠性高等優(yōu)點,加上一定的措施之后,將重要地形物之間的相鄰控制點精度控制在5cm都是可行的。但這將耗費較多的人力、物力和財力等。

在進行地面數(shù)字測圖時,為了保證其精度,通常要求當測站點與碎部點的距離要小于500m,且地物的平面位置誤差絕對值要小于0.15mm。同時,還應該注意,在進行地面數(shù)字測圖時,雖然規(guī)范中對測距的最大長度都有明確規(guī)定,例如,1:500為300m;1:1000為500m等,但是在實際的測繪過程中,可以根據(jù)實際情況予以放寬,從實踐來看并不會影響到測繪的精度。

2、數(shù)字化地形測量過程中常遇到的幾個問題及解決策略

2.1 等高線的處理不恰當

在對地圖進行數(shù)字化處理時,測繪軟件中的等高線通常都是以野外所采集的具體地貌點的高程,然后通過等值的內(nèi)插方法,以基本等高距來插繪出一系列的等值點,然后再將這些點用圓滑的線條連接起來形成等高線。但是,在實際的地形測繪過程中,并非所有地形的地貌點都可以采用等高線內(nèi)插的方式實現(xiàn),也就是說在進行數(shù)字化測繪的過程中,通過軟件建立起來的地形數(shù)字化模型有可能和實際情況不符,導致建立起來的模型失真。因此,在必須要進行人工干預,將軟件自動組網(wǎng)過程中不能進行內(nèi)插的三角邊刪除。而要將這項工作做好,就需要數(shù)字測繪人員的操作技術與經(jīng)驗來進行補充和彌補了。例如,在確定等高線的時候,處于溝、坎中的地貌點就不能通過近似的選在與其坡下面較遠的點來插繪等高線,否則將導致生成的等高線出現(xiàn)懸空。或者是深入地底下等現(xiàn)象,導致得到的局部地形完全出錯的問題。另外,當?shù)雀呔€沒有能夠穿過道路或者是構筑物等時,還需要建立DTM模型,這時我們就需要考慮在繪制好之后對局部進行完善和修補,確保數(shù)字地圖能充分的反映出實際的地形圖。

2.2 數(shù)字化地形圖測量過程中的比例尺問題

傳統(tǒng)的平板測圖由于其所測繪的區(qū)域內(nèi)地形符號的負載以及表現(xiàn)能力等的局限性等問題,不得不采用多個比例尺的方式進行繪制。由于使用各個比例尺所繪制出的地形圖所得到的地理信息的細致程度不一樣,精度更加不同,在進行轉(zhuǎn)換的過程中存在較大的困難。而且,當需要不同比例尺的地形圖時,還經(jīng)常需要重復的進行測繪,這增加了測繪工作的工作量。而數(shù)字化測繪方式雖然也是采用不同的比例尺來繪制地圖,但是它主要是通過對輸出的點狀符號、形狀、大小與間隔寬度等。也就是說為了得到傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖而需要對不同的比例尺進行定義時,除了在細致程度方面需要按照平板測圖的要求進行之外,精度并沒有什么差別,這是數(shù)字化地形圖測量的一個重要差別。

同時,由于數(shù)字化的地形圖中的地物、地形類別等存儲方式實行的是分層存儲,且具有無級縮放顯示的功能,而且還具有良好的可編輯性。這些特征都使得數(shù)字地形圖的對符號負載量的限制等較小,且能夠?qū)λ鶞y繪得到的數(shù)據(jù)進行反復的利用。從本質(zhì)上來講,這就是數(shù)字化地形圖比例尺與傳統(tǒng)測繪方式比例尺的差異所在。

2.3 數(shù)字化地形測繪過程中的誤差問題

雖然在數(shù)字化測繪過程中采用了多種先進的數(shù)字測量儀器和設備,諸如全站儀、電子測繪手簿等工具。這些設備的測距精度高,同時也沒有展點誤差,價值在數(shù)據(jù)的測量、傳輸以及計算等工作都是在計算機參與下進行的,有效的避免了由于認為的參與而導致的誤差,或者是錯誤。但是,在實際測繪的過程中還是存在著諸如:當碎部點已經(jīng)達到圖根點的精度水平時,而描述誤差又太大時,這時描述誤差就是決定質(zhì)量成果的重要因素。例如在對溝邊、塘邊等進行測繪時就存在著這樣的問題,包括立鏡所選擇的位置是否合適等。

這方面的問題主要是要對測繪作業(yè)人員在對地形的表達方式和方法的理解與運用的熟練程度有關。當?shù)匦屋^為復雜,增加記錄難度的同時會導致編輯出現(xiàn)錯誤,導致地物、地形與實際的地形等情況并吻合,對實際的測量結(jié)果產(chǎn)生嚴重影響。所以,在對數(shù)字地形測繪進行最后的處理——成圖后的實地檢查是必要的。在這個過程中可以檢查出編輯和輸入過程中存在的誤差,及時的對數(shù)字地圖進行糾正,提高數(shù)字地圖的精度和質(zhì)量。

參考文獻

[1]陳麗華.數(shù)字化地形測繪中幾個常見問題的探討[J].民營科技,2011-04.

地理信息數(shù)字化描述方法范文第3篇

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；油氣集輸；組件；MapX；空間數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)28-0143-03

The Design and Realization of the Management Systems of the Oil and Gas Gathering and Transferring Process Standardization on the Basis of GIS

WANG Hui,CUI Ping-zheng

(Xinjiang Petroleum Institute,Urumqi 830000,China)

Abstract: In this paper the author introduces the basic conception of the design and realization of the management systems of the oil and gas gathering and transferring process standardization on the basis of GIS (Geographic Information System). It suggests the relevant classes of graphics and images, layer standards and encoding specifications. It, at last, describes the second development of the geographic information system and the management technology of database on the basis of GIS component technology.

Key words: geographic information system;oil and gas gathering and transferring process;component;MapX;spatial database

1 引言

在油田上，每個采油廠都要建立用于生產(chǎn)的油氣集輸系統(tǒng)。油氣集輸系統(tǒng)由設計院進行勘察設計，油建公司進行施工建設，采油廠進行生產(chǎn)管理，這樣設計圖與竣工圖往往并非一致，再加上油氣集輸系統(tǒng)的基礎設施建設時期有早有晚、建設規(guī)模有大有小，再經(jīng)過幾十年的生產(chǎn)運行、滾動開發(fā)及維修、改擴建，使得采油廠油區(qū)地面及埋藏于地下的各類新建、改建、報廢的管線猶如被打破的“蜘蛛網(wǎng)”般錯綜復雜，尤其是建設標準、模式不一致，使得地面集輸系統(tǒng)的管理滯后于原油產(chǎn)量不斷增加的被動局面。還由于各個時期油氣集輸系統(tǒng)建設的基礎資料未能完整的保留存檔，特別隨著油田持續(xù)上產(chǎn)，地面集輸系統(tǒng)的改造逐年加大，而地面集輸系統(tǒng)的管理一直處于隨意散亂的狀態(tài)，為了油田生產(chǎn)發(fā)展的需要，開發(fā)地面集輸標準化管理系統(tǒng)是十分必要的。

對于油氣集輸系統(tǒng)的標準化管理完全可以按照地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System 簡稱GIS）的原理來建立，GIS技術是計算機科學、地理學、工程測量學、工程圖學等多門學科綜合的技術。其核心是計算機科學，基本技術是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析，即GIS是處理地理信息數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機軟件系統(tǒng)[1]。油氣集輸系統(tǒng)采用GIS技術就是充分利用現(xiàn)代化的計算機工具、軟件技術，科學有效地把地面集輸系統(tǒng)中各類圖形、圖幅和圖件以及相應的動靜態(tài)資料用標準的圖元代碼存儲和管理起來，并在圖庫的基礎上，將地面集輸系統(tǒng)的信息資料數(shù)據(jù)與圖形聯(lián)系起來，建立起油氣集輸標準化管理應用系統(tǒng)，在需要時，能隨時進行圖形編輯、修改、查詢、輸出、分析，實現(xiàn)圖形與數(shù)據(jù)的同步操作。本文以青海采油一廠為例，以MapX作為GIS開發(fā)組件，討論油氣集輸標準化管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。

2 系統(tǒng)需求分析與標準化研究

2.1 系統(tǒng)需求

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統(tǒng)主要提供一些地圖化功能、圖形編輯、查詢、統(tǒng)計、地圖的量算、專題圖、地圖的輸出、數(shù)據(jù)和圖件的轉(zhuǎn)換和標準化、圖件的管理與分析等功能。該軟件系統(tǒng)實現(xiàn)的需求目標是：

1）建立油氣集輸標準化系統(tǒng)數(shù)字化實現(xiàn)的規(guī)范標準。

2）依據(jù)建立的標準化體系研究、開發(fā)油氣集輸系統(tǒng)地理信息數(shù)字化平臺。

3）為油氣集輸系統(tǒng)標準化管理提供具體的技術實現(xiàn)途徑和方法，并為今后建立青海油田分公司數(shù)字化油田提供重要參考依據(jù)。

2.2 標準化研究

1）制定圖形預處理及數(shù)字化標準規(guī)范

油氣集輸標準化系統(tǒng)建立的基礎性工作就是對圖元的描述以及圖元信息的入庫。由于不同時期所采用的專業(yè)技術標準、編圖標準以及制圖方法的不同，使不同圖件中相同含義圖元的描述方法和表現(xiàn)形式不盡相同，在圖件數(shù)字化前必須進行規(guī)范化處理。為保證圖件數(shù)字化的質(zhì)量，需要規(guī)范圖件預處理和數(shù)字化工作流程。

2）圖層劃分規(guī)則

圖層的劃分對地面集輸標準化系統(tǒng)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)有很大的影響，圖層劃分不好會直接影響到系統(tǒng)的使用和今后維護和擴展，因此制定了如下圖層劃分規(guī)則：a)具有特定單一的、完整專業(yè)含義的圖件；b)具有固定的相同使用目的、顯示方式及編繪方法；c)對應特定的數(shù)據(jù)來源和相同的安全級別；d)具有相同的圖元組成，至少組成圖元類型是一致的；e)具有相同的屬性信息和查詢方法。根據(jù)這一規(guī)則，基礎圖層中：井、計量站、聯(lián)合站，道路等獨立分層不能放在同一圖層;在專業(yè)管網(wǎng)圖層中，各類管線、管線所屬設施、以及設施的標注分開，不能放在同一圖層，主要要素都必須有相應的標注圖層；聯(lián)合站和計配（量）站等專業(yè)平面圖、工藝流程圖內(nèi)管網(wǎng)也要按不同要素進行分層。

3）圖層的編碼標準

油氣集輸系統(tǒng)中，包括地面集輸管網(wǎng)(包括圖件的參數(shù)數(shù)據(jù))的屬性庫和圖形庫，采用的是MapInfo數(shù)據(jù)庫結(jié)構。屬性庫就是以圖形、圖像屬性碼為主要內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中圖形、圖像、數(shù)據(jù)的高效靈活的檢索與查詢可以方便分析應用。油氣集輸系統(tǒng)中每個圖形要素應該具備基本的屬性：如圖元對象ID、圖元代碼、圖元編號，并建立命名規(guī)則規(guī)范。對于圖形特征屬性建立坐標、投影、單位以及圖形資料格式的規(guī)范。

3 系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)與功能實現(xiàn)

3.1 采用的開發(fā)方式

目前應用型地理信息平臺開發(fā)主要有三種實現(xiàn)方式：

1）獨立開發(fā)

指不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨立設計，然后選用某種程序設計語言，如Visual C++、Delphi等，在一定的操作系統(tǒng)平臺上編程實現(xiàn)。這種方式的好處在于無須依賴任何商業(yè)GIS工具軟件，但開發(fā)成本較高，開發(fā)周期長，穩(wěn)定性和功能上很難于商業(yè)GIS軟件相比。

2）單純二次開發(fā)

指完全借助于GIS工具軟件提供的開發(fā)語言進行應用系統(tǒng)開發(fā)。GIS工具軟件大多提供了可供用戶進行二次開發(fā)的宏語言，如ESRI的ArcView提供了Avenue語言，MapInfo公司研制的MapInfo Professional提供了MapBasic語言等等。用戶可以利用這些宏語言，以原有的GIS工具軟件為開發(fā)平臺，開發(fā)出自己的針對不同應用對象的應用程序。這種方式省時省心，但進行二次開發(fā)的宏語言，作為編程語言往往只能應用于該GIS工具軟件環(huán)境，功能比較弱，可擴展性不是很好，用它們來開發(fā)應用程序往往不能滿足應用的需要。

3）集成二次開發(fā)

集成二次開發(fā)是指利用專業(yè)的GIS工具軟件，如ArcView、MapInfo等，實現(xiàn)GIS的基本功能，以通用軟件開發(fā)工具尤其是可視化開發(fā)工具，如Delphi、Visual C++、Visual Basic、Power Builder等為開發(fā)平臺，進行二者的集成開發(fā)。

集成二次開發(fā)目前主要有兩種方式：

① OLE/DDE

采用OLE Automation技術或利用DDE技術，用軟件開發(fā)工具開發(fā)前臺可執(zhí)行應用程序，以OLE自動化方式或DDE方式啟動GIS工具軟件在后臺執(zhí)行，利用回調(diào)技術動態(tài)獲取其返回信息，實現(xiàn)應用程序中的地理信息處理功能。

② GIS控件

利用GIS工具軟件生產(chǎn)廠家提供的建立在OCX技術基礎上的GIS功能控件，如ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在VB、Delphi等編程工具編制的應用程序中，直接將GIS功能嵌入其中，實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能。

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統(tǒng)的實現(xiàn)選用集成二次開發(fā)方式，采用的是GIS控件MapInfo的MapX作為二次開發(fā)工具，這樣可以極大地增強系統(tǒng)的獨立性和可擴展性，有利于用戶操作使用。

3.2 數(shù)據(jù)庫管理

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統(tǒng)的開發(fā)中，主要涉及到兩個數(shù)據(jù)源：一部分是空間數(shù)據(jù)文件，即MapInfo空間數(shù)據(jù)表；另一部分是非空間屬性數(shù)據(jù)可以采用一般的關系數(shù)據(jù)庫，要實現(xiàn)圖文互動，必須建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)。

3.2.1 外部數(shù)據(jù)源

在MapX 中可以引用多種類型的外部數(shù)據(jù)。

1）地圖數(shù)據(jù)：利用MapInfo創(chuàng)建的MapInfo地圖，可以直接將它們在應用中打開。

2）遠程空間數(shù)據(jù)庫：利用MapX可以訪問保存在Oracle9i及MapInfo SpatialWare中的地圖數(shù)據(jù)。其中，對Oracle9i的支持是MapX 5.0的新特性。通過Oracle9 Call Interface(OCI)，MapX可以將存儲在Oracle9i數(shù)據(jù)庫服務器中的MapInfo空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)同時下載到本地。

3）其它遠程數(shù)據(jù)：MapX支持多種對外遠程數(shù)據(jù)的訪問方式，如ADO、DAO、及RDO等，更可以通過ODBC使用更廣范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。

青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統(tǒng)的開發(fā)中，考慮到系統(tǒng)的擴展性，系統(tǒng)采用ADO連接MapInfo空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)。

3.2.2 數(shù)據(jù)庫設計原則

地理信息系統(tǒng)中涉及的數(shù)據(jù)包括地圖的空間矢量數(shù)據(jù)、工程管理屬性數(shù)據(jù)。為了增強整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的靈活性，采用分開存儲的方法。圖形矢量數(shù)據(jù)以MapInfo標準文件格式存儲在特定目錄下，圖形中每個地物均有其對應的唯一的標識（ID號），系統(tǒng)以此為索引建立該地物的圖形數(shù)據(jù)文件。各地物屬性記錄的關鍵字為圖形文件中該地物的ID號，由此便實現(xiàn)了地圖矢量數(shù)據(jù)與工程管理屬性數(shù)據(jù)的一一對應關系。

在青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統(tǒng)的開發(fā)中，定義了地面集輸系統(tǒng)標準化管理數(shù)據(jù)庫屬性規(guī)范。另外，在數(shù)據(jù)庫結(jié)構設計上考慮今后數(shù)據(jù)庫的擴展性要求，定義圖元代碼、圖元編號等字段，通過這些字段可以比較容易與其它數(shù)據(jù)庫連接，如勘探開發(fā)數(shù)據(jù)庫等。

3.2.3 關聯(lián)屬性的方法

在青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統(tǒng)的開發(fā)中，對于數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)關聯(lián)通過MapX的數(shù)據(jù)綁定技術來解決的，數(shù)據(jù)綁定簡單說就是將外部數(shù)據(jù)引入MapX的過程。數(shù)據(jù)綁定主要有兩個作用：

1）以地圖中的圖形對象來顯示數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)綁定，可以將圖層中的對象作為一個參數(shù)，將自己的數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€數(shù)據(jù)集。這將在地圖中創(chuàng)建一個新的圖層，并且將表中的數(shù)據(jù)以點等圖形對象表示。一旦將數(shù)據(jù)引入地圖，就可以很容易地使用MapX創(chuàng)建應用程序，并實現(xiàn)多種地圖功能，在該軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)中最典型的應用是信息拾取功能。

2）將屬性數(shù)據(jù)綁定到地圖中，并創(chuàng)建專題圖。如果地圖對象中包含相應的屬性信息，也可以使用數(shù)據(jù)集對象將某個屬性字段添加到地圖中，進而就可以按照需要創(chuàng)建相關的專題圖，在該軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)中最典型的應用是井的專題圖。

4 結(jié)束語

本文以青海采油一廠油氣集輸標準化管理系統(tǒng)為例介紹了采用GIS技術實現(xiàn)油氣集輸管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。采用GIS組件技術進行地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)具有開發(fā)周期短、成本低，無需額外的GIS二次開發(fā)語言、可與專業(yè)應用模型無縫集成等優(yōu)點，因此組件地理信息系統(tǒng)已成為當前地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)的主要模式。本文采用的是Delphi環(huán)境下嵌入MapX控件，可實現(xiàn)通用的GIS功能和專業(yè)應用功能，在此基礎上開發(fā)的GIS應用系統(tǒng)可以提供空間分析系統(tǒng)，圖形與屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢，可對任意空間區(qū)域進行查詢分析，在此基礎上做出評價，為油田地面工程建設提供了豐富、準確的數(shù)字化資源，油田地面工程的標準化管理、可持續(xù)性發(fā)展和科學規(guī)劃提供了輔助決策的工具和基礎數(shù)據(jù)。

參考文獻：

[1] 黃杏元.地理信息系統(tǒng)概論[M]. 北京：高等教育出版社,1990.

[2] 宋關福,鐘耳順.組件式地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].中國圖像圖形學報,1998,3(4):313-317.

地理信息數(shù)字化描述方法范文第4篇

【關鍵詞】巖土工程勘察；數(shù)字化；GIS；數(shù)據(jù)庫

0 引言

巖土工程地質(zhì)勘察是工程設計的先決條件，但傳統(tǒng)的巖土工程地質(zhì)勘察資料一般都局限于二維、靜態(tài)的表達，這種表達描述場地地質(zhì)空間構造起伏變化的直觀性差，不能充分揭示場地地質(zhì)空間變化的規(guī)律，難以使人們直接、準確、完整的理解和感受場地土的物理力學性質(zhì)變化情況，也越來越不能滿足巖土工程的空間分析要求，因此不能很好的服務于工程設計。如何突破傳統(tǒng)巖土工程勘察的技術缺陷，如何利用巖土工程勘察資料來推斷場地土的區(qū)域分布規(guī)律，如何利用巖土工程勘察資料來預測場地土的巖土工程性質(zhì)，是巖土工程界一個古老而又有新意的問題。巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化主要解決的是巖土工程勘察中場地方域的數(shù)字化、場地物性指標的數(shù)字化、場地地層的數(shù)字化和巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的設計。本文在分析、總結(jié)前人理論的基礎上，提出了巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化的體系和具體的實現(xiàn)方法。

1 場地方域的數(shù)字化―地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System，簡稱GIS）是一門集計算機科學、信息科學、地理學等多門學科為一體的新興學科，它是在計算機軟件和硬件支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)。一個典型的GIS系統(tǒng)應包括四個基本的組成部分：計算機系統(tǒng)（硬件、軟件）、空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應用人員與組織機構和應用模型。

1.1地理信息系統(tǒng)的功能與應用

作為地理信息自動處理和分析系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)的功能與應用貫穿數(shù)據(jù)采集、分析、決策應用的全部過程，具體可概括為以下幾個方面：

（1）數(shù)據(jù)采集與編輯。即在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將系統(tǒng)外部原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部，主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在內(nèi)容上與空間上的完整性、數(shù)據(jù)值邏輯一致性等。目前可用于地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的方法和技術很多，如跟蹤數(shù)字化、掃描數(shù)字化、遙感等。

（2）數(shù)據(jù)操作。包括數(shù)據(jù)的格式化、轉(zhuǎn)換、概化。數(shù)據(jù)的格式化是指不同數(shù)據(jù)結(jié)構的數(shù)據(jù)間變換；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括格式轉(zhuǎn)換（如矢、柵格式的轉(zhuǎn)換）、數(shù)據(jù)比例尺的變換、投影變換等；數(shù)據(jù)概化包括數(shù)據(jù)平滑、特征集結(jié)等。

（3）數(shù)據(jù)的存儲與組織。這是一個數(shù)據(jù)繼承的過程，也是建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的關鍵步驟，涉及到空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織，其關鍵是如何將二者融合為一體。

（4）查詢、檢索、統(tǒng)計、計算功能。這是地理信息系統(tǒng)應具備的最基本的分析功能。

（5）空間分析功能。這是地理信息系統(tǒng)的核心功能，也是地理信息系統(tǒng)與其它計算機信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。地理信息系統(tǒng)的空間分析可分為三個不同的層次。一是空間檢索，包括從空間位置檢索空間實體及其屬性和從屬性條件集檢索到空間實體。第二是空間拓撲疊加分析，空間拓撲疊加實現(xiàn)了輸入特征的屬性的合并以及特征屬性在空間上的連接。第三是空間模擬分析，包括外部的空間模擬分析 （將地理信息系統(tǒng)作為一個通用的空間數(shù)據(jù)庫，而空間模擬分析功能則借助于其它軟件）、內(nèi)部的空間模擬分析（利用地理信息系統(tǒng)軟件來提供空間分析模塊）和混合型的空間模擬分析（盡可能利用地理信息系統(tǒng)所提供的功能，同時充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)使用者的能動性）。

（6）輸出功能。以報表、圖形、地圖等形式顯示輸出全部或部分數(shù)據(jù)。

1.2 地理信息系統(tǒng)在巖土工程勘察中的應用

巖土工程勘察設計一體化系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)雖屬于兩個不同研究領域，但巖土的工程力學性質(zhì)具有地理信息的屬性，即二者之間存在著一個重要的相似之處，即它們都蘊含著與空間坐標有關的信息。巖土工程勘察設計一體化側(cè)重于在空間信息基礎上進行設計、并對設計結(jié)果做出分析、評價和決策。它離不開全面的空間信息的支持。而地理信息系統(tǒng)側(cè)重于對各種空間信息的采集、管理和分析。如將地理信息系統(tǒng)技術，應用于巖土工程勘察設計，利用GIS強大的數(shù)據(jù)采集、管理能力和空間查詢、空間分析能力，對巖土工程勘察、設計、施工中獲取的大量的、形式多樣的信息進行有效地管理和分析，并為設計方案的生成、分析、評價和決策提供全面的信息支持，將為巖土工程勘察設計走向一體化開辟一條有效途徑。

將地理信息技術用于巖土工程勘察設計，與傳統(tǒng)的巖土工程勘察設計技術相比，具有以下優(yōu)勢：

（1）地理信息系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理能力，使巖土工程勘察數(shù)據(jù)來源更加廣泛，數(shù)據(jù)采集質(zhì)量更高、速度更快。

（2）勘察設計數(shù)據(jù)具有內(nèi)容上的復雜性和形式上的多樣性等特點，傳統(tǒng)的勘察設計系統(tǒng)對其處理顯得無能為力。能夠描述和表達復雜的空間實體且對于圖形、圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)高度集成的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為全面管理勘察設計信息提供了可能，從而為建立完善的專業(yè)設計模型、分析模型、評價和輔助決策模型提供了全面的信息支持。

（3）GIS空間分析功能，如拓撲疊加、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析等，為建立完善的專業(yè)設計、分析、評價、輔助決策模型提供了強有力的分析工具。

（4）GIS強大的可視化操作能力，為巖土工程勘察提供一個可視化操作平臺。

2 場地地層的數(shù)字化―巖土工程建模

所謂模型，就是根據(jù)實物、設計圖、構想，按比例、生態(tài)或主要特征（屬性）做成相似的物體或圖件，用以顯示、展示、揭示一類事物和問題。在巖土工程學科中，巖土工程地質(zhì)模型，就是依據(jù)工程性狀，將重要的巖土工程條件，亦可稱要素，按實際狀態(tài)，簡明醒目地用圖形表示出來，簡言之，即工程與地質(zhì)條件相互依存關系的圖示。這種地質(zhì)與工程結(jié)合形式一一模型，能較好地解決了地質(zhì)與工程的脫節(jié)，便于設計人員充分認識與真正應用好巖土工程工作成果，它深化了巖土工程條件的研究，更抓住了影響工程巖土變形或破壞的關鍵條件，與此同時，還促進地質(zhì)與工程結(jié)合后的巖土變形規(guī)律、效應與法則的理性化，在理論與實用的兩方面均會得到實質(zhì)性的進展。

2.1 巖土工程地質(zhì)模型的特點

（1）確定性

巖土工程地質(zhì)模型的應用特點是針對工程所涉巖土實體，它一般表現(xiàn)為場地

或地基。巖土工程工作者解釋研究的對象是確定的巖體，相應的它的地質(zhì)模型應

具有確定性，不應當只局限在有限個剖面上。

（2）可視性

可以有多種方式對巖土工程地質(zhì)模型進行可視化表述，常見的有以下5種：

①三維景觀方式。它容許人們從不同角度、不同方位、不同距離觀看三維工程地質(zhì)模型的表面。為了增強模型的真實感，還要加上光照、紋理等效果，給人以逼真的感覺。但它還是只能看到模型的表面。

②掀蓋層三維景觀方式。在三維景觀方式的基礎上，想象掀開上覆的蓋層看到下伏工程地質(zhì)界面，其實是第一種方式的變形。

③透視三維景觀方式。假象穿透地質(zhì)體的一些部分，看到內(nèi)部的工程地質(zhì)界面，這也可以看做是掀蓋層三維景觀方式的一種變形。

④切面方式。假象切開工程地質(zhì)模型，看到地質(zhì)模型內(nèi)部的水平或垂直切面上的地質(zhì)構造形態(tài)。由于在二維切面上能方便地進行量算、修改等操作，還可以采用平行切出一系列切片的方式來形象地反映工程地質(zhì)模型的內(nèi)部結(jié)構，因而它是用二維方式來表達三維模型內(nèi)部結(jié)構的一種理想方式，地質(zhì)工作中常用的剖面圖就是這種方式的原形。在三維模型的支持下，用切面方式能產(chǎn)生很好的二維與三維聯(lián)動效果，即在二維剖面上的修改將影響到三維模型的形態(tài)。

⑤投影等值線方式。將工程地質(zhì)界面的等高線或界面交線垂直地投影到水平面上形成等值線圖，地震勘探層位構造圖、礦床標高或厚度等值線圖等就是投影方式的原形。使用者可以根據(jù)工程地質(zhì)界面的等高線圖對工程地質(zhì)界面的空間形態(tài)有著非常好的把握能力，因此，該方法是傳統(tǒng)的用二維方式表達三維模型的重要方式之一。

（3）可修改性

要求工程地質(zhì)模型具有可修改性是基于以下原因。一是由于勘探的實施獲取了新的數(shù)據(jù)資料，需要對己經(jīng)建立的地質(zhì)模型進行細化；二是隨著研究的深入，巖土工程師對地質(zhì)模型有了新的認識，需要修改地質(zhì)模型；三是利用已建立的地質(zhì)模型指導進一步的勘探工作?？尚薷男允谷藗兡軐Φ刭|(zhì)模型進行修改和處理，使設想中的東西變成虛擬現(xiàn)實。

2.2 巖土工程地質(zhì)建模的實現(xiàn)方法

巖土工程地質(zhì)建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法（也叫數(shù)字表面模型）的歷史較早，它的基本內(nèi)容就是通過精確的表示出工程地質(zhì)體的外表面來表示均質(zhì)地質(zhì)體的建模方法。也是目前廣泛使用的建模方法。

表面模型法的數(shù)據(jù)來源是通過測點獲得的一系列離散的測點資料，包括測點的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)。然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果重構地質(zhì)體界面。可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規(guī)則連接起來，構成網(wǎng)狀曲面片，進而確定整個地質(zhì)體的空間屬性。有很多方法用來表示表面，常用的方法主要有數(shù)學模型法和圖示模型法。

（1）圖示模型法

常用的圖示模型法有邊界表示法、規(guī)則格網(wǎng)法、等值線法、不規(guī)則格網(wǎng)法等。

①邊界表示法：通過面、線、點等簡單幾何元素的屬性來表示工程地質(zhì)體的位置、形狀、屬性，這種方法用來表示簡單物體時十分有效。但對于很不規(guī)則的地質(zhì)實體則很不方便，只有再降低精度要求的情況下，才可以使用。

②規(guī)則格網(wǎng)法（Grid ）規(guī)則網(wǎng)格：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等規(guī)則網(wǎng)格。規(guī)則網(wǎng)格將區(qū)域空間切分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個格網(wǎng)單元對應一個數(shù)值。數(shù)學上可以表示為一個矩陣，在計算機實現(xiàn)中則是一個二維數(shù)組。每個格網(wǎng)單元或數(shù)組的一個元素，對應一個屬性值。

③等值線模型：等值線通常被存成一個有序的坐標點對序列，可以認為是一條帶有屬性值的簡單多邊形或多邊形弧段。由于等值線模型只表達了區(qū)域的部分屬性值，往往需要一種插值方法來計算落在等值線外的其它點的屬性值，又因為這些點是落在兩條等值線包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，通常只使用外包的兩條等值線的屬性值進行插值。

④不規(guī)則格網(wǎng)法（TIN ） ： TIN模型根據(jù)區(qū)域內(nèi)有限個點將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)。如果任意點不在頂點上，則該點的數(shù)字屬性值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內(nèi)則用三個頂點的高程）。所以TIN是一個三維空間的分段線性模型，在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。

3 巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的建設

巖土工程勘察數(shù)據(jù)具有多源性和空間性特點，常規(guī)關系數(shù)據(jù)庫技術已不能滿足人們對這些數(shù)據(jù)處理的需要，并且?guī)r土工程勘察數(shù)據(jù)顯著的空間特征和復雜的結(jié)構屬性，使巖土工程勘察成為計算機科學可視化的一個既非常重要又十分復雜的應用領域。如何有效地在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎上利用計算機技術實現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)據(jù)的時空分析、并開展定量結(jié)構刻畫和空間建模，是擺在當今巖土工程勘察工作者面前的一道難題。值得慶幸的是，隨著計算機信息處理技術飛速進步而迅猛發(fā)展起來的地理信息系統(tǒng)（GIS）技術，集計算機科學、地理學、地圖學、計算機圖形學、測繪學、遙感學、環(huán)境科學、空間科學、信息科學、管理科學以及數(shù)據(jù)庫技術于一體，以其對空間地理數(shù)據(jù)強大的儲存查詢和分析處理功能、鮮明地區(qū)別于普通管理信息系統(tǒng)，它將空間數(shù)據(jù)處理、屬性數(shù)據(jù)處理、空間分析與模型分析等技術與計算機技術緊密結(jié)合，展示了極強的空間表現(xiàn)力，它能夠?qū)碗s的地球空間數(shù)據(jù)進行采集、儲存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模，從而為我們開展相關研究提供了一個不可多得的、多學科集成的基礎平臺。因此，建立以處理空間數(shù)據(jù)為特征的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和高效、快捷地巖土工程勘察數(shù)據(jù)進行采集、儲存、分類、檢索查詢、刻畫表述、分析建模等功能的GIS平臺是完全可以實現(xiàn)的。

3.1 基于GIS的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的建設

地理信息系統(tǒng)集數(shù)據(jù)庫、制圖、空間分析功能為一體，它的出現(xiàn)為地質(zhì)領域繁雜的數(shù)據(jù)管理、多源的成果表達形式和空間數(shù)據(jù)分析提供了快速、方便、準確的手段。建立正確有效的信息數(shù)據(jù)庫無疑是地質(zhì)數(shù)據(jù)分析、研究的重要基礎，一個高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將使系統(tǒng)的功能得到最大限度的發(fā)揮。

（1）巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設計

巖土工程勘察信息處理系統(tǒng)是一個信息處理系統(tǒng)，信息或數(shù)據(jù)及其作用在信息或數(shù)據(jù)之上的處理是系統(tǒng)需求分析的主要任務，即要弄清需要有哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間有何聯(lián)系，數(shù)據(jù)本身有何性質(zhì)，數(shù)據(jù)的結(jié)構和應對數(shù)據(jù)進行哪些處理，每個處理有什么邏輯功能。因此，為了把用戶的數(shù)據(jù)要求明確地表達出來，首先在較高的抽象層面上，使用一種面向問題的數(shù)據(jù)模型（概念性數(shù)據(jù)模型），按照用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。

（2）數(shù)據(jù)庫建立實現(xiàn)

巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類：用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)及最終數(shù)據(jù)。

原始數(shù)據(jù)由測點數(shù)據(jù)組成，而測點數(shù)據(jù)又由測點幾何屬性數(shù)據(jù)（位置）和測點信息屬性數(shù)據(jù)（地層厚度、地層頂面標高、含水率、孔隙度、抗壓強度等物性參數(shù)）。

中間數(shù)據(jù)包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進行各種信息查詢操作。

最終數(shù)據(jù)種類繁多，主要是根據(jù)用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料（如單孔柱狀圖、連線剖面圖等）和文檔資料（如地質(zhì)勘察報告等）。由于巖土工程的復雜關系，對于巖土工程的數(shù)據(jù)庫管理必須嚴格遵循時間序列，即遵循原始數(shù)據(jù)―中間數(shù)據(jù)―最終數(shù)據(jù)的關系。

3.2 基于GIS的巖土工程數(shù)據(jù)庫的主要功能

（1）數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸入的時候關鍵是需要注意數(shù)據(jù)有效性檢驗和規(guī)范化處理。確保進庫數(shù)據(jù)滿足實際需要的精度和誤差范圍。

（2）數(shù)據(jù)庫檢索

某一實體的信息包括空間位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分，相應地，數(shù)據(jù)庫檢索就可以依據(jù)實體的空間位置檢索或依據(jù)實體的屬性進行檢索。空間檢索包括 “圖示點檢索”、“圖示矩形檢索”和“區(qū)域檢索”，而“條件檢索”和“交叉條件檢索”則屬于屬性檢索。利用數(shù)據(jù)庫檢索這一功能檢索和提取數(shù)據(jù)中的地質(zhì)信息。

（3）空間分析

空間分析包括以下3個內(nèi)容：

①疊加分析。包括區(qū)對區(qū)疊加分析，區(qū)對線疊加分析，區(qū)對點疊加分析，點對線疊加分析等。

②緩沖區(qū)（Buffer）分析。包括點緩沖區(qū)分析，線緩沖區(qū)分析，區(qū)緩沖區(qū)分析。

③多層立體疊加。

（4）屬性分析

包括為單屬性統(tǒng)計分析、單屬性累計直方圖、單屬性累計頻率直方圖、單屬

性分類統(tǒng)計、單屬性基本初等函數(shù)變換、雙屬性累計直方圖、雙屬性累計頻率直

方圖、雙屬性分類統(tǒng)計、雙屬性四則運算等。

（5）數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)庫中單表、雙表、多表的單項數(shù)據(jù)、雙項數(shù)據(jù)、多項數(shù)據(jù)的單向和多向輸出和多組合輸出。這項功能的完成有賴于上述各項任務的完成程度，其目的是使用數(shù)據(jù)庫中裝載的數(shù)據(jù)來完成某項任務或為某項任務提供數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論與建議

本文主要論述了基于GIS的巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)涉及到的相關理論知識，如地理信息系統(tǒng)理論、地質(zhì)統(tǒng)計學、土性相關距離理論、地質(zhì)建模技術、巖土工程數(shù)據(jù)庫技術等，在此基礎上，對基于GIS的巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)進行了研究，提出以下建議：

1、在巖土工程建模中沒有考慮斷層、透鏡體等地質(zhì)現(xiàn)象的影響，巖土工程

地質(zhì)模型有一定的局限性。為解決此問題，其中重要的環(huán)節(jié)是獲取研究區(qū)域關于

這方面的實際資料，通過知識反饋不斷來修正工程地質(zhì)模型。

2、將研究區(qū)域當成一個統(tǒng)一體來看待的，沒有區(qū)分不同地質(zhì)單元的差別，如河流、湖泊與陸地的差別，這個問題的解決，應當通過劃分區(qū)塊，將不能統(tǒng)一對待的區(qū)域從研究區(qū)剔除出來。但這樣做，會引起另外一個問題，就是研究區(qū)域在平面上就不是連續(xù)的，在插值計算時會有突變現(xiàn)象發(fā)生。對此問題的研究有待加強。

3、在地質(zhì)物理力學性質(zhì)指標的統(tǒng)計計算中是將研究區(qū)域作為一個區(qū)域體來看待的，而實際上往往是一個大區(qū)域在物理力學性質(zhì)指標上可以劃分為幾個小區(qū)域。對此問題的解決首先確定小分區(qū)的邊界，然后對每個小分區(qū)單獨進行統(tǒng)計。

作者簡介：趙斌，男，1982年生，2006年7月畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學水利學院，畢業(yè)后于遼寧省第五地質(zhì)大隊工作，現(xiàn)主要從事巖土勘察工作。

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地理信息數(shù)字化描述方法范文第5篇

關鍵詞：數(shù)字技術;農(nóng)莊改造;生態(tài);效率

數(shù)字技術改造指綜合運用地理信息技術、計算機輔助設計、大數(shù)據(jù)技術和多媒體等技術,對農(nóng)莊的地理空間數(shù)據(jù)進行獲取、分析、處理和輔助決策服務的技術系統(tǒng),實現(xiàn)農(nóng)莊的農(nóng)業(yè)資源、空間資源、生態(tài)環(huán)境、客源管理等的科學化、智能化、智慧化。數(shù)字技術對農(nóng)莊的改造,促使傳統(tǒng)農(nóng)莊規(guī)劃中出現(xiàn)的不科學、不合理、不完善的現(xiàn)象得到解決。本文以福建省南平市博遠農(nóng)莊為例,運用數(shù)字技術進行改造規(guī)劃,探討傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)園區(qū)數(shù)字化改造的理論與方法,以期為該類農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃提供借鑒。

1數(shù)字技術對農(nóng)莊改造的啟示

1.1促進農(nóng)莊規(guī)劃的科學化由于農(nóng)莊改造規(guī)劃設計過程需要大量基礎資料分析整理,所需基礎資料數(shù)據(jù)量大,涵蓋面廣,而傳統(tǒng)農(nóng)莊的基礎數(shù)據(jù)還沒有完全數(shù)字化,數(shù)據(jù)缺乏高效管理,造成許多數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)變動問題,這就在不同程度上對規(guī)劃方案造成了影響,并隨之出現(xiàn)一系列問題,如:景觀營造缺乏對基礎自然資源現(xiàn)狀的充分利用和尊重,破壞農(nóng)業(yè)觀光的本質(zhì);缺乏科學規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展的指導,影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等問題,要解決這些問題,便需要對農(nóng)莊進行科學化的規(guī)劃改造。運用數(shù)字技術對傳統(tǒng)農(nóng)莊進行改造,有利于實現(xiàn)社會、空間、環(huán)境的一體化的規(guī)劃目標,從而促使理論與實踐的有效結(jié)合。例如運用數(shù)字技術之一的地理信息系統(tǒng),在計算機系統(tǒng)支持下,可對農(nóng)莊的地理空間信息進行采集、存貯、查詢、處理、分析與可視化表達。其主要功能是對地理空間數(shù)據(jù)進行科學管理和綜合分析,反映地理對象空間分布特征及其拓撲關系,描述地理信息的動態(tài)演變,時空建模,分析地理系統(tǒng)的演化過程,最終進行科學決策[1]。

1.2促進農(nóng)莊管理的智能化空氣溫濕度、土壤溫濕度、風向、風速、雨量等數(shù)據(jù)都是農(nóng)莊的經(jīng)營管理過程中非常重要的生態(tài)數(shù)據(jù),通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新的數(shù)字技術的支持下,這些數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)椒展芾砥脚_進行分析處理并形成參考信息,農(nóng)莊可據(jù)此對農(nóng)作物及其他相關管理內(nèi)容做出安排。并且農(nóng)莊管理者可在物聯(lián)網(wǎng)終端上瀏覽智能溫室內(nèi)蔬菜的實時生長情況,從而進行精細化種植。通過屏幕便可查看農(nóng)作物的生長環(huán)境,為其量身定做灌溉和營養(yǎng)計劃。依托于云計算等先進的數(shù)字技術,大力推進農(nóng)莊創(chuàng)新,建設適合城市人群需要的特色農(nóng)莊,才能讓人們在繁忙的生活中體驗大自然帶來的清新,享受真正的綠色生活,向往智能化的生活環(huán)境[2],提高城市生活的服務效率[3]。

1.3實現(xiàn)農(nóng)莊服務的智慧化農(nóng)莊服務的智慧化就是通過物聯(lián)網(wǎng)基礎設施、云計算設施、地理空間基礎設施等數(shù)字技術手段,融合社交網(wǎng)絡、APP等終端工具和方法,實現(xiàn)數(shù)字反饋的時效性。農(nóng)莊服務的智慧化可強化客戶關系管理。農(nóng)莊應將與客戶的線上交流活動與線下跟蹤活動相融合,做好線上的客戶意愿咨詢與線下交易的無縫對接,有效提升生態(tài)農(nóng)莊與客戶及潛在客戶間的交流與互動效率。這便要求生態(tài)農(nóng)莊通過微博平臺和微信公眾號等數(shù)字社交網(wǎng)絡平臺來關注客戶的個性化需求、變動趨勢[4]。外地客商也可通過物聯(lián)網(wǎng)終端平臺上瀏覽大棚內(nèi)蔬菜的實時生長情況,農(nóng)作物的生長環(huán)境,真正實現(xiàn)溯源清晰。

2數(shù)字技術在博遠農(nóng)莊改造中的應用

2.1前期資料數(shù)字化收集與處理基礎資料數(shù)字化收集與處理是各類規(guī)劃的基本保障,是景觀規(guī)劃或景觀設計初期的主要任務,所以對博遠農(nóng)莊改造項目規(guī)劃前期的基礎數(shù)據(jù)收集,起到非常重要的作用和功能。數(shù)字化收集與處理主要分為:平面數(shù)字收集與處理即資料收集、數(shù)據(jù)共享與信息交流,空間數(shù)字收集與處理即空間分析與信息提取、景觀處理等方面,下面就針對這點,依例進行簡要的分析和闡述:

2.1.1平面數(shù)字收集與處理數(shù)字技術在農(nóng)莊改造應用的過程中,首先是利用多媒體和網(wǎng)絡技術等方面,將計算機作為主要的媒介,通過對其相關信息和數(shù)據(jù)的收集、規(guī)劃、遠程等方式,有效地實現(xiàn)信息、目錄檢索與查詢、改造信息、方案征集、網(wǎng)絡會議、網(wǎng)上方案評價等方面的功能。同時,在數(shù)字技術應用的過程中,通過利用互聯(lián)網(wǎng)技術中的相關功能,可以有效地實現(xiàn)規(guī)劃信息和數(shù)據(jù)共享功能,從而有效地提升農(nóng)莊改造的工作效率,并且在很大程度上減少了工作量,這對我國城郊農(nóng)莊再建乃至相關園林產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,都具有非常重要的作用和意義。閩北地區(qū)有眾多農(nóng)莊,這些農(nóng)莊往往占地廣、跨地形地貌程度高。南平下轄市邵武市博園農(nóng)莊的土地現(xiàn)狀比較復雜,除農(nóng)場建設用地、交通工程用地外,草地、林地、耕地、滯留用地、灘涂地、水域面積都較大———即使規(guī)劃中最少的交通用地亦有2.43hm2,僅占總面積的1%;此外,整個農(nóng)莊的景觀資源也需要重新分析,譬如山泉水稻田共計121.5hm2,它既包含了水域部分,也包含耕地部分。這些分析很多重疊,將交錯的數(shù)據(jù)整合與再分配是改造過程中第一個棘手的問題。因此,需采用數(shù)字軟件對各項指標進行多維度考量,從而進行權重配比,譬如,交通工程用地需要考慮避讓生態(tài)景觀、連接主要景觀外,并且考慮客源的分布,對南平市及各轄市乃至省外旅客成分進行歷年數(shù)據(jù)比對與預測。當然,這還有待更多的后期驗證,單從目前的農(nóng)莊經(jīng)營效果來看是初步成功的。這些分析中很多如客源分析都是數(shù)據(jù)共享的,通過網(wǎng)上便可查詢,非常便捷。

2.1.2空間數(shù)字收集與處理數(shù)字技術在農(nóng)莊改造應用的過程中,還可利用地理信息系統(tǒng)技術,為工作人員提供相對較好的空間數(shù)據(jù)與相應分析。同時,通過利用地理信息技術對其相關的信息和數(shù)據(jù),進行全面的提取和分析,并且在相應的系統(tǒng)中,構建完善的空間層面的數(shù)據(jù)庫。由此,設計雙方都可以進行全面的提取和查詢,并且對各個數(shù)據(jù)可以進行全面、長期的統(tǒng)計,這樣對工程的操作、編輯、提取及輸出等工作的開展和后期的管控提供了重要且可靠的參考依據(jù)。在博遠農(nóng)莊設計前期,利用地理3S技術對農(nóng)莊原基地的自然條件進行分析,并且運用如ArcGSI提供的坡度、坡向測量算法等對場地進行了虛擬測量,這些都已經(jīng)是常規(guī)的數(shù)字技術手段。這些數(shù)字技術對于地形、地貌復雜的農(nóng)莊,并且往往沒有數(shù)據(jù)記錄史的對象是獲取第一手資料的必經(jīng)之途。甚至一些簡單的測量已經(jīng)可以通過手機軟件協(xié)助完成,非業(yè)內(nèi)人士也完全可以進行測量,數(shù)字化相應帶來的即是大眾設計參與度的巨幅提升[5]。平面數(shù)字與空間數(shù)字的結(jié)合也可應用在如農(nóng)莊工程樣式與材質(zhì)的選定的前期多個方面。利用Au-toCAD3DS、3dsMAX、Quest3D、2Dshaper、SketchUp等軟件,構建相應的三維立體模型。同時,在應用的過程中,主要利用材質(zhì)編輯器的形式,對其樣式及材質(zhì)進行全面的選定,這樣便可在一定程度上增加園林的藝術感;同樣,平面數(shù)字、空間數(shù)字各自內(nèi)部的相互疊加也是不可或缺的。在農(nóng)莊內(nèi)的博物館就采用了參數(shù)化建筑建模,這就是將平面數(shù)字聯(lián)系、集成起來的一種有效方法[6],虛擬現(xiàn)實手段在這些多重數(shù)字的集中處理方面是極為擅長的。

2.2中期效果的虛擬數(shù)字化展示

景觀處理是數(shù)字技術在農(nóng)莊再規(guī)劃中非常重要的作用之一,主要利用網(wǎng)絡信息處理的形式,對農(nóng)莊景觀進行全面的虛擬、描述和處理。整個過程中主要包含有兩種展現(xiàn)形式:靜態(tài)效果展示、動態(tài)效果展示。

2.2.1靜態(tài)效果展示主要是以農(nóng)莊的二維、三維數(shù)字展示、景觀效果展示為主,利用3S技術,可以對莊園內(nèi)的園林資源與旅游資源,進行全面的評價,為其后工程施工與維護的開展提供重要參考依據(jù)。同時,經(jīng)過前期的資料數(shù)字化原始收集與簡單處理對如水的酸堿度、硬度、導電率等自然條件的數(shù)據(jù)收集與處理,對包括農(nóng)莊內(nèi)農(nóng)作物的植物選擇,起到了非常重要的作用,在中期的數(shù)據(jù)使用上非常便捷。農(nóng)莊設計中反復比對果園與農(nóng)田的分割、用數(shù)據(jù)論證設計結(jié)果。同時還要結(jié)合旅游景觀需求,這便是景觀效果展示部分。這一部分主要應用了Photoshop等圖像處理軟件,對景觀效果在數(shù)字與實際的基礎上進行簡單的虛擬展示。因為還有后期實景數(shù)字化,故不贅述。

2.2.2動態(tài)效果展示主要是在時間軸線上利用遙感圖像、地理信息等技術,對農(nóng)莊原生資源的變遷、農(nóng)莊次生綠地的發(fā)展、農(nóng)莊長期建設的情況,實施動態(tài)預測與模擬。以博遠農(nóng)莊為代表的閩北地區(qū)的莊園都背靠大山,有河流穿過,這對農(nóng)莊綠化、生態(tài)保護等各個方面,是非常好的自然優(yōu)勢亦是規(guī)劃挑戰(zhàn)。除此之外,將整個莊園的排水排污系統(tǒng)重新規(guī)劃,利用ArcGsi技術建立水系模型演示污水處理效果,既能保證污水的快速流通,又能保護旅游景觀效果不受太多影響。兩種形式的效果展示是相輔相成的,如涵水條件,它既要考慮靜態(tài)的一些水源特征、儲量,又要考慮月降水量分布、多年年平均降水量等等,這些沒有數(shù)字的支撐很難整合分析,從而準確把握設計的細節(jié)。

2.3后期實景的數(shù)字化采集與管控

2.3.1農(nóng)莊實景的數(shù)字化農(nóng)莊的實景數(shù)字化主要是指:將莊園風景的真實圖像,通過利用圖像化等方式,進行全面的表達。數(shù)字技術在風景園林應用的過程中,主要是利用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術等方面,對其相關的地理信息、資源等方面,進行全面提取。同時,在應用過程中,通過利用可視化、虛擬化等技術形式,對其圖像進行全面的技術化處理,從而在最大程度上展現(xiàn)數(shù)字技術在農(nóng)莊改造中的作用。在動靜效果評估的基礎上,進行實景數(shù)字化,強調(diào)的是整個循環(huán)方法的再驗性,這便是區(qū)別于中期圖像處理的地方。在博遠農(nóng)莊的前、中期景觀數(shù)據(jù)收集、處理中,沒有套用類似農(nóng)莊的效果模板,而是充分利用人工拍攝、航拍圖像的再處理,以此演示設計效果。這樣不僅便于甲方理解設計方案,也讓后期施工中的一些細節(jié)問題再次得到提前校驗。

2.3.2農(nóng)莊工程后期對旅游景觀效果的處理主要通過計算機軟件,承接上述的實景數(shù)字化處理,對其相應的圖像全面過濾,并進行藝術效果分析,主要通過隸屬函數(shù)進行較為客觀的評價。同時,在應用的過程中,通過利用相應的圖像處理技術,將其全面的視圖進行輸出,可以對其各個方面進行全方位調(diào)整,以此提升農(nóng)莊建設和設計的效果。農(nóng)莊的景觀效果往往需要長期經(jīng)營(博遠以一年為近期規(guī)劃,五年為中遠期),這樣的虛擬手段不僅可以更真實地接近實際情況,也是旅游宣傳的一部分。2.3.3農(nóng)莊后期管理的數(shù)字化這一部分雖未徹底完成,但依然對其他項目具有參考意義與啟發(fā),故一并羅列。農(nóng)莊的后期管理除了常規(guī)的旅游、經(jīng)營管理,更要強調(diào)的是不斷監(jiān)控客源地、客流量、農(nóng)莊內(nèi)旅游路線、消費組成等,對相應的農(nóng)莊部分進行調(diào)整;景觀的監(jiān)控則需要一個相對客觀的評價體系,依照不同季節(jié)、時間段進行長期的評估,并加以干預改造。依照前期數(shù)據(jù)收集與處理形成的數(shù)據(jù)庫,在后期可以幫助構建評價體系并做多維參照,這樣構成一個基本的循環(huán)方法論,可以永續(xù)循環(huán)以求動態(tài)的數(shù)字穩(wěn)定、農(nóng)莊興盛[7]。

3小結(jié)

新型的觀光農(nóng)業(yè)園是在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)園基礎上,融農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)和觀光休閑為一體的新型產(chǎn)業(yè)。筆者通過分析數(shù)字技術對于農(nóng)莊改造的啟示,并以南平博遠農(nóng)莊改造為例,闡述數(shù)字技術對其景觀規(guī)劃、設計的數(shù)據(jù)獲取、空間分析、成果表現(xiàn)、決策支持、后期的數(shù)字化管理等方面的運用,以期為該類農(nóng)業(yè)園區(qū)改造提供借鑒。隨著數(shù)字技術的迅猛發(fā)展,虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實也逐步被運用到各類規(guī)劃改造中來,也必將對新型觀光農(nóng)莊的發(fā)展,運營中起到重要作用。

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