GIS数据模型的研究与实践.doc

1、1GIS 数据模型的研究与实践摘要：地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。本文主要介绍 GIS 技术的研究及测绘新技术在工程测量中的实践应用。 关键词：GIS 数据、工程测量、模型研究、实践 一、前言 从上个世纪后期到现在，随着数字化测绘技术的提高，GIS 技术的不断成熟、现代工程测量必将朝着测量数字工程化的方向发展。随着社会科技的发展。人们对信息的需求，越来越精细化，同时对地理信息的需求也越来越要求信息更加具体和细化，因此第三维的高程信息显得越来越重要。信息社会的到来使得人们对信息的广泛性、精确性、实时性以及综合

2、性上的要求都越来越高，地理信息系统在这种背景下产生和发展起来的。 二、GIS 数据模型的发展 GIS（Geographical Information System）地理信息系统，是一门以地理信息为核心，以计算机技术作支持，集空间科学、环境科学、遥感科学、地理学、地图学、信息学管理学于一体建立起来的综合技术与学科。自上个世纪 60 年代兴起以来，得到广泛关注和迅猛发展，目前已成为许多学科领域获取、存储、查询、分析、管理地理空间信息重要工具。GIS 的核心是基于实测数据的数据库，除具有优良的数据库管理功能2外，还具有超强的数字化制图系统，以及通过空间查询和空间分析后的辅助决策功能。2006 年

3、2 月我国 GIS 系统国家基础地理信息系统1：50000 数据库通过验收，这是我国目前比例尺最大精度最高的 GIS 系统，目前该数据库已在国土规划、农林水电、交通国防等部门使用，产生了良好的经济效益和社会效益。 三、GIS 数据模型的定义 GIS 技术主要有三种定义：基于工具箱的定义，认为 GIS 是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；数据库定义，认为 GIS 是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；基于组织机构的定义，认为 GIS 是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织

4、结构，提供解决环境问题的各种决策支持。基于工具箱的定义强调对地理数据的各种操作，基于数据库的定义强调用来处理空间数据的数据组织的差异，而基于组织的定义强调机构和人在处理空间信息上的作用，而不是他们需要的工具的作用。 四、三维 GIS 技术及数据模型的特点 在三维 GIS 技术中，可通过 X、Y、Z 三个坐标轴来定义空间目标，且与二维 GIS 的平面目标有完全不同的区别。三维 GIS 技术在客观世界的表达更能体现出真实感受，以立体造型技术将地理空间现象呈现在客户面前，既能表现空间对象的平面关系，也能描述并表达垂直关系。另外，对空间对象的三维空间分析与操作也是三维 GIS 技术的特有技能，与 CA

5、D 等计算机可视化软件相比，它具备独特的管理对象能力与空间分3析能力。三维空间数据库作为三维 GIS 技术的核心，三维空间分析更具独特能力。与功能的增加相对应的是，三维 GIS 技术的专业理论研究也比二维 GIS 技术更复杂。在三维 GIS 中，空间目标通过 x、Y、z 三个坐标轴来定义，它与二维 GIS 中定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。在目前二维 GIS 中已存在的 0，1，2 维空间要素必须进行三维扩展，在几何表示中增加三维信息，同时增加三维要素来表示体目标。空间目标通过三维坐标定义使得空间关系也不同于二维 GIS，其复杂程度更高。二维 GIS 对于平面空间的有限互斥完整划分是

6、基于面的划分，三维GIS 对于三维空间的有限互斥完整划分则是基于体的划分，因而，通过分析基于（单一）体划分的三维矢量结构 GIS 几何成分之间的拓扑关系，李青元提出五组简化的拓扑关系。三维 GIS 的可视表现也比二维 GIS 复杂得多，以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。 五、GIS 数据模型在工程测量中的应用 1.数据获得 地理数据的测量最基本内容就是屏幕显示地理数据，也就是用户选择视觉变量（色彩、尺寸、纹理）的前提下，实现全要素显示、分区显示、分图层显示等。但是这种表示不同属性地理数据大多以色彩、尺寸及纹理的不同来区分，不能达到形象的效果。因此，数据符号是三维 GIS测量的重要方

7、面，利用工具软件实现强大的地理数据符号化功能，并加以图例说明，这样就可将地理数据活灵活现地搬上屏幕，实现地理数据的可视化。另外，将屏幕地图上标好注记，就能获得简单的电子地图，电子地图是三维 GIS 技术进行工程测量的产品之一。 42.科学计算 将各种各样经过处理的模型进行分级分类数据，并将统计数据以专题图的方式表现出来。例如以不同的色彩或者纹理来显示分类图；以同一个色相中的不同饱和度表现分级图；以直方图、圆饼图等体现统计的数据等。科学的计算可视化数据可充分表达人们对信息的深入理解。 3.查询 主要通过对地理信息语言的查询，能够实现对数据库中内容或相关图标等进行直观化、形象化的操作查询，也就是说

8、查询结果中既包括数据，也包括与之相关的文字、表格及图形。 4.可视化 三维仿真地图主要通过仿真技术，以三维立体形式直观表现空间现象信息，让用户体验到真实环境的感觉。因此，三维 GIS 技术是地理信息可视化的主要潜力产品形式之一。另外，通过多媒体技术和可视化相结合，能有效改善传统的地理信息仅通过文本、表格、图形等方式表达并传输空间信息的单一方法，而是以文本、图像、图形、动画、声音及视频一体化的多媒体空间表现内容，极大丰富了地理信息的可视化形式。5.描述空间分析结果 三维 GIS 技术的空间分析包括网络分析、地形分析、缓冲区分析及叠加分析。通过可视化技术的应用，可以将地理现象的空间分析结果更形象、

9、更直观地表达出来。例如以通视分析方法对地形进行测量，可通过间断或者连续的线段来表示地表中的通视或者不通视。即使时间或者5空间发生了改变，例如在不同时间、不同图幅中任一要素的缓冲区等，都可以通过三维 GIS 技术方式描述。 6.采集地图动画 前面提高的可视化方法是对测量数据的静态表示，地图动画则是一种动态表达形式。地图动画是在传统的二维空间或者三维空间事物的前提下，加上时间维，让有关时间的地图内容等随着动画的改变而改变。地图动画能有效弥补静态地图表现方法的不足，让观察者更自然、更直观地理解时空数据，常用的地图动画表现方式主要有：开窗的放大与缩小、拉缩镜头、闪烁强调、漫游平移及有关运动动画等 结语

10、 综上所述，绘技术在工程测量中的应用正全面地推广和普及开来，而工程本身对工程测量的要求也愈来愈严格，我们应该把握好现代工程测量的发展趋势，接受并运用新技术、新方法来迎接工程测量的新挑战。GIS 测绘技术的提高，GIS 技术的不断成熟、必然促使现代工程测量朝着测量数字工程化的方向发展。大力开展数字化测绘技术的应用与研究将是测绘单位提升自身竞争实力和创造经济效益的首要任务。 参考文献： 1 肖燕 郁惟镛：GIS 中局部放电在线监测研究的现状与展望 ，电气制造 ，2005 年 01 期 2 林其雄 李刚：GIS 状态监测与状态检修初探 ， 高电压技术 ，2002 年 05 期 3 李清泉 李德仁：三维空间数据模型集成的概念框架研究 ，6测绘学报 ，1998 年 04 期 4 张耀东：基于 GIS 的高速公路建设管理信息系统设计与开发 ，中南公路工程 ，2004 年 01 期