GIS在环保中的应用（精选8篇）

GIS在环保中的应用 篇1

GIS在环保中的应用

一、GIS技术及其特点

GIS 系统是在数据库管理系统（DBMS）和计算机辅助设计（CAD）两个比较成熟的软件技术基础上发展起来的，并附加了对空间数据进行管理和分析的特殊功能。GIS以其混合数据结构和独特的地理空间分析功能而别具一格。它所提供的专用函数可用来进行测量、坐标变换、图象生成、属性修改、统计分析、拓扑叠加、网络分析等。许多GIS产品还采用了工业标准的组件对象模型（COM）技术，为用户进行功能和结构定制拓展了空间。GIS技术特点可归纳为：

1.1数据输入

数据输入是把现有资料按照统一的参考坐标系统、统一的编码、统一的标准和结构组织转换为计算机可处理的形式，输入到数据库中的过程。除了在地图上手扶跟踪数字化、图形扫描外，目前GIS的输入越来越多地借助非地图形式，RS（遥感技术）数据和GPS（全球定位系统）数据已成为GIS的重要数据来源。

1.2数据处理

GIS 对空间数据的处理主要包括数据编辑、数据综合、数据变换等，最终形成具有拓扑关系的空间数据库。GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据，如何有效地存储和管理这两类数据是GIS的基本问题。大多数GIS系统采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它们分成若干图层分别存储，把选定的图层叠加在一起就形成了一张满足某些特殊要求的专题地图。

1.3空间分析和统计

空间分析和统计是GIS的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的关系，为用户提供一个解决各类专门问题的工具。这也是GIS得以广泛应用的重要原因之一。GIS的空间分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析。矢量数据空间分析包括：空间数据查询和属性数据分析，缓冲区分析，网络分析等。栅格数据空间分析包括：记录分析、叠加分析、统计分析等。

1.4地图显示与输出

GIS 可将空间地理信息以地图、报表、统计图表等形式显示在屏幕上，利用开窗缩放工具可以对所显示的地图中的任意点和范围进行无级开窗缩放，也可以按照某一比例尺显示，进行分析对比。还可按照用户需要设置制图符号和颜色，根据编辑好的空间数据分层选择，通过逐层叠加形成各种专题图，通过绘图机、打印机等输出。

1.5二次开发和编程

大多数GIS系统都提供二次开发环境，包括提供专用语言的开发环境，用户可在自己编程环境中调用GIS的命令和函数。系统配有专门的控件，供用户的开发语言（C++，VB，VC++，Dephi，…）调用等等。用户可以很方便地编制自己的菜单和程序，生成可视化的用户界面，完成GIS的应用功能的开发。

二、GIS技术在环境保护中的应用

随着我国环境信息化的快速发展和计算机新技术在环境保护领域的广泛应用，环境信息系统在环境保护管理和决策工作中发挥着越来越重要的作用。而地理信息系统技术的出现为环境保护工作迈向信息化、现代化提供了技术支持。

目前，全国27个省级环保局及一百多个城市环保部门都已经使用地理信息系统平台软件和相应的硬件设施，大部分省市已经建立环境基础数据库，在GIS平台上开发了城市环境地理信息系统、重点流域水资源管理、环境污染应急预警预报系统等，取得了显著的成效。下面将结合实例分别阐述GIS技术在环保领域的应用情况。

2.1应用GIS制作环境专题图

环境制图是环境科学研究的基本工具和手段。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用GIS 建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题图，如污染源分布图、大气质量功能区划图等等。GIS的制

图方法比传统的人工绘图方法要灵活得多，在基础电子地图上，通过加入相关的专题数据就可迅速制作出各种高质量的环境专题地图。可以根据实际需要从符号和颜色库中选择图件，使之更好地突出专题效果和特性。

2.2应用GIS建立各种环境地理信息系统

各级环保部门在日常管理业务中，需要采集和处理大量的、种类繁多的环境信息。而这些环境信息85%以上与空间位置有关。GIS的强大功能之一是它的空间数据的采集、编辑、处理功能和对空间数据的管理能力。使用GIS，可以建立各种环境空间数据库。例如：污染源空间信息数据库（包括工业、农业、交通等污染源数量、属性和污染源发生的地域范围）、环境质量信息数据库（包括空气、水、噪声等），GIS能够把各种环境信息与其地理位置结合起来进行综合分析与管理，以实现空间数据的输入、查询、分析、输出和管理的可视化。例如，基于GIS平台，厦门市建立了城市环境空间数据库和污染源监测属性数据库，开发了网络化城市环境质量地理信息系统，该系统涵盖了大气、地表水、声学环境的监测信息，以分布图、专题图、三维模型等形式，生动直观地反映环境质量状况。由于采用了因特网的 GIS开发技术，该系统可以在Internet/Intranet上运行。

.3 GIS应用于环境监测

在环境监测过程中，利用GIS技术可对实时采集的数据进行存储、处理、显示、分析，实现为环境决策提供辅助手段的目的。如广东省以东深流域自然环境地理信息为基础，对东深流域的监测数据进行存储处理，利用GIS技术开发了东深流域水环境管理信息。该系统直观显示和分析东深流域水环境现状、污染源分布、水环境质量评价，追踪污染物来源。可结合数字地图查询历年监测数据及各种统计数据，进行空间分析（如缓冲区查询与分析）、辅助决策（容量计算及污染状况的预测）为流域水环境的科学化管理和决策提供了先进的科学手段。

2.4 GIS应用于自然生态现状分析

在进行自然生态现状分析过程中，利用GIS 可以比较精确地计算水土流失、荒漠化、森林砍伐面积等，客观地评价生态破坏程度和波及的范围，为各级政府进行生态环境综合治理提供科学依据。国家环保总局把GIS技术与遥感技术相结合，对我国西部12省的生态环境现状进行调查，得到了西部地区生态环境的空间分布与空间统计状况、生态环境质量状况和生态环境变化的空间规律特点，为该地区经济的可持续发展与资源环境的可持续利用提供了科学依据。青海省遥感中心将“3S”技术运用到青海湖环湖重点区域调查上，快速查清了该区域土地利用、土地覆盖现状，建立了生态环境数据库和生态环境评价指标体系，为政府规划决策、资源开发、环境保护提供了宝贵资料。

2.5 GIS应用于环境应急预警预报

建立重大环境污染事故区域预警系统，能够对事故风险源的地理位置及其属性、事故敏感区域位置及其属性进行管理，提供污染事故的大气、河流污染扩散的模拟过程和应急方案。例如，大连市的“重大污染事故区域预警系统”把重大污染事故的多种预测模型与GIS技术相结合，当某一风险源发生事故时提供应急措施、报警信息和救援信息，为重大污染事故应急指挥奠定了基础。上海市应用GIS、RS与GPS技术开发了环保应急热线系统，该系统采用GIS技术进行污染源搜索和定位；将GIS与GPS结合起来，用于出警指挥和导航；用RS技术获取地面信息，解决了GIS基础底图动态更新问题。通过“3S”技术的综合应用，更好地发挥了GIS在环保执法和应急事件中的作用。

2.6 GIS应用于环境质量评价和环境影响评价

由于GIS能够集成管理与场地密切相关的环境数据，因而也是综合分析评价的有力工具。环境影响评价是对所有的改、扩、建项目可能产生的环境影响进行预测评价，并提出防止和减缓这种影响的对策与措施。利用GIS的空间分析功能，可以综合性地分析建设项目各种数据，帮助确立环境影响评价模型。由于GIS系统具有层的结构，可将不同的环境影响进行计算并叠加。深圳市环境保护研究所已利

用GIS技术进行编制环境影响评价报告书和制图。

在区域环境质量现状评价工作中，可将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起，利用GIS软件的空间分析模块，对整个区域的环境质量现状进行客观、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布情况。如通过叠加分析，可以提取该区域内大气污染布图、噪声分布图；通过缓冲区分析，可显示污染源影响范围等。

2.7 GIS应用于水环境管理

水环境信息具有明显的空间属性和层次属性，利用GIS可以更加明确地揭示不同区域的水环境状况，反映水体环境质量在空间上的变化趋势。可以更加直观地反映如污染源、排污口、监测断面等环境要素的空间分布。利用GIS还可以进行污染源预测、水质预测、水环境容量计算、污染物削减量的分配等，以表格和图形的方式为水环境管理决策提供多方位、多形式的支持。目前，全国各省环保局正在使用GIS软件进行各省水环境功能区划汇总工作，在此基础上，进一步开发水环境功能区管理信息系统，实现水环境数据查询、水质评价、统计分析、水质预测等功能，将各种水环境信息以可视化的方式表达，对水环境的科学管理将具有非常重要的意义。

地理信息系统近年来发展迅速，尤其是“3S”集成技术的出现，使我国的环境地理信息系统开发与应用迈上新的台阶。随着国家环境地理信息系统的建立和100城市日援项目的实施，GIS技术必将在环境保护领域得到更广泛的应用。

三、GIS技术在环境保护中的优势

城市环境地理信息系统对环境管理中的各种专业实施强有力的分类管理，提供丰富快捷的查询、分析和统计功能，还具备环境监测、环境评价等多种功能。并可打印各个环节产生的数据或图表，从而使管理更加方便。

3.1污染源信息查询。

包括污染源点定位，多媒体介绍，污染源单项查询，污染源图元属性查询，地方数据库查询，污染信息查询，污染区域查询。实现对污染源的单项信息查询（如工业用水、工业废水、工业能耗、工业固废、工业治理设施）。对监测点的各方面（二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、一氧化碳、降尘、降水 P H值）污染信息的查询。查询自定义范围（圆形、矩形、任意多边形）内某一年污染源的污染信息。并提供多种直观输出方式。

3.2污染源历年统计和分析。

包括筛选企业分析、各污染物排序分析、污染源报告分析、污染源缓冲区分析、污染源区域分析、污染源水系分析、大气环保预测、三维地貌显示、等标负荷分析。对各种污染物进行排序分析，能直观反映各企业的排污严重情况。快速统计污染源废水排放量、废气排放量、废水等标污染负荷、废气等标污染负荷。提供点源模式和面源模式两种分析模型。

3.3监测资料分析。

包括污染点位分析、污染等值线分析、大气环境质量状况、污染变化趋势分析、大气质量周报分析、区域噪声地图化分析、道路交通噪声图生成等。系统采用等值线方式分析全区范围的污染情况。提供平面和立体等值线两种分析模式。对大气环境质量按分析四季污染（二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、一氧化碳、降尘、硫酸盐化速率、降水）的变化趋势，并在地图上动态绘制直方图。

3.4图形／数据库编辑。

提供污染源常用的编辑功能。完成编辑污染物基本信息，编辑污染物的图形数据。可以保存污染专题图的点文件。

四、3DGIS的应用

3DGIS 是GIS的一个重要发展趋势，它区别于以往的二维GIS。二维 GIS是始于二十世纪六十年代的机助制图，今天已深入到社会的各行各业中，但是二维GIS存在着自身难以克服的缺限，本质上是

基于抽象符号的系统，不能给人以自然界的本原感受。虽能够表达出表面起伏的地形，但地形下面的信息却不具有，世界的本原是处在三维空间中的，二维GIS将现实世界简化为平面上二维投影的概念模型注定了它在描述三维空间现象上的无能为力。克服这一缺陷迫切需要真正的基于三维空间的GIS的问世。三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，能方便地对空间对象进行三维空间分析和操作。

现阶段采用的环保地理信息系统，在环境质量监测方面，可提供监测点位的显示、点位查询、区域查询、信息查询、全区环境分布、全区或个别点环境平均状况随时间的变化情况等功能。自动生成交通线上的噪声污染图，功能区噪声图等；在评价模型方面，实现了大气环境领域的五种经典空气质量评价模型，准确地对当前大气环境质量及影响进行评价，系统的结果输出直观，并具有统计功能，可存储多次（按用户需求）评价结果供用户参考、比较；在地理数据和专业数据管理方面，可动态建立图形属性库、修改属性域，并对已有属性进行管理、维护操作。通过开放式数据库接口可充分利用环保系统已有的数据库资源，减少了数据的录入量；在污染源管理方面，利用GIS技术把环境污染源应用软件构筑于污染源数据库管理系统和图形库管理系统之上，能综合分析环境情况，实现污染源信息的综合查询；在动态数据成图方面，自动对区域环境状况进行直观表现，提供描绘全场平面，立体等值线图，各种数据可生成饼图、柱状图、线状图等多种表现形式，能动态外挂图、文、声、像等多媒体数据，通过地理数据实现地貌的三维显示。（转载）

GIS 技术在生态环境研究中的应用

摘要 ：GIS是一种功能十分强大的信息处理系统。近年来，GIS 系统得到了广泛的运用，产生了巨大的经济和社会效益。由于传统生态环境研究本身存在着局限，使得GIS在生态环境 研究中的应用凸现出得天独厚的优越性，并在不同的研究方 向都发挥着重要作用。

关键词 ： GIS、地理信息系统、生态环境、应用 １、GIS简介 GIS是英文 Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ 或 Ｅｅｏ－ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ 的缩写，可以简单定义为用于采集、模 拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。一个GIS 系统主要包括①空间数据输入子系统；②数据存 储与检索子系统；③数据分析与信息处理子系统；④数据输出 子系统［２］。功能构成包括：①数据采集、检验、编辑；②数据操 作运算；③数据储存、组织；④数据查询、检索、统计、计算； ⑤数据空间分析；⑥数据实现。

２、GIS 技术应用于生态环境研究的可行性和优越性 GIS以其强大的空间与属性信息一体化管理及空间分析能 力在不同的领域、行业获得了广泛的应用。

随着不断进入科研 和应用领域，GIS技术已具备了在生态环境监测与分析方面作 为主要技术手段的能力。另外，GIS 技术的发展过程本身就 包括其在生态环境科学中应用的不断深入发展，利用

GIS 进 行生态环境分析评价与规划决策等方面已积累了大量的经验，并体现出如下的优越性：①可以充分利用GIS技术实现对生态 环境各要素的综合、动态、实时监测，获取丰富全面的信息； ②利用GIS对生态环境数据处理与空间分析，可以克服分析方 法的不足，实现生态环境信息分析的空间与属性信息一体化 分析与综合处理的功能，还可以实现对生态环境演变的模拟 和预测；③GIS技术对生态环境的监测与分析的效率高、成本 低、精度高、用途广，较传统方法在各方面都有较大的优越性。

３、GIS 技术在生态环境研究中的应用

３．１ 生态环境监测与生态环境演变的动态模拟。生态环 境的演变周期长，一旦失衡，就很难复原，造成的灾害很严重。GIS 技术通过对多源、多时相遥感图像的分析，能对过去历史 过程进行近似的再现与模拟，并对未来的生态环境演变进行模 拟和演示，对预警生态环境灾难的发生具有非常现实的意义。

３．２ 区域生态环境治理。GIS可以将ＲＳ（遥感）与ＧＰＳ（全 球定位系统）获取的数据从定量、动态和机制等方面进行综合 集成，建立具有实时、空间表达详尽等特点的区域生态环境时 空变化模型。通过对遥感图像的分析，了解过去若干年内该区域生态环境的变化过程，并将其与驱动因子联系起来，建立解 释生态环境当前和未来变化的经验性诊断模型，为区域生态 环境治理提供科学的依据。

３．３ 生态环境动态监测。生态环境动态监测具有长期性、实时性、综合性和周期性等特点，需要大范围的、实时监测的 生态环境参数；数据必须具有较高的精度和准确度，并得到有 效的管理和迅速的处理［５］。ＧＰＳ与GIS的结合可构成生态环境 实时数据采集与分析系统。传感器采集到的数据经处理后记 录在文件中，并与ＧＰＳ测定的坐标数据一起输入到GIS数据库 中，利用GIS进行生态环境参数的定量、定性分析及分析预测 生态环境的动态变化。

３．４ 生态环境评价。生态环境的评价、管理是建立在生 态环境监测数据的基础上的。在生态环境数据采样时，首先获 取需采样的生态环境指标的定性信息，然后制定出合理的采 样方案和重点采样区。采样完成后将预处理的信息输入到GIS 中，得到有关生态环境因子的分布图，然后利用GIS进行全区 域生态环境的综合评价，再将评价指标输入到生态环境管理 规划模型中，制定出该区域的生态环境规划策略。

３．５ 生态环境管理与规划。对生态环境要素进行动态监 测，获取生态环境信息。获取的信息输入GIS数据库中，经过 管理和编辑，生成各种统计图象和专业模型以满足实际需要。

３．６ 生物多样性研究。①植被类型调查：植被是其他自然 要素的指示，综合反映所在地的自然和社会条件，其变化信息 在生物多样性变化的研究中具有十分重要的意义。近年来，利 用GIS等空间信息技术进行植被资源进行植被资源的调查逐渐 走向成熟：Ｒｉｎｇｒｏｓｅ应用GIS和ＲＳ 技术进行博茨瓦纳南部 植被变化的研究； Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ 等根据树冠覆盖间隙，利用 GIS 与航空遥感图像进行落叶林地的生态调查；②野生珍稀动 物的调查研究：野生珍稀动物是生物多样性研究和保护的重要 目标。通过对其生境及其栖息地状况（包括地形、土壤、水源、植被覆盖特征、人类活动影响等）的研究与分析，可以间接反 映其生物多样性情况。Ｈｅｒｒ 等［１０］利用GIS 与ＲＳ 技术对鹤的 栖息地进行研究，通过数据层的生成、栖息地描述、分布预 测，建立栖息地模型，实现对研究区鹤的生物多样性信息的调 查；③生物多样性分析与评价：通过GIS，对获取的可靠数据进 行有效管理和共享，进行数据实时更新，及时给出生物多样性 变化数据，为生物多样性保护途径提供可靠的决策支持。

３．７水土保持。GIS 等空间信息技术的发展为现代水土保 持监测的发展提供了技术支持。①水土流失普查：利用ＲＳ

与GIS的集成，对大面积水土流失动态监测，同时利用ＧＰＳ对 水土流失普查中典型样地进行定位；②水土流失数据更新：典 型水土流失更新是利用不同时期遥感影像对比，发现变化靶 标，再利用Ｇ

ＰＳ技术为变化靶标精确定位，再由GIS系统对变 更数据进行编辑处理；③水土流失动态分析：利用GIS的分析功 能提供各级行政、流域单元、各个层面的分类统计资料和有关 属性因子之间的关系，根据需要提供各种专题图、演示图和相 应的文档报表；④水土流失预测预报：利用GIS分析功能，对水 土流失过程进行模拟，建立各种预测预报模型的GIS 系统。

４、总结 GIS

地理信息系统经过近三十多年的发展，在诸多行业 当中已经到达了一个相当重要的地位，特别是在生态环境研 究方面的应用，更是大大提高了在生态环境监测、保护与治理 研究、生态环境分析评价、环境规划决策以及环境管理等方面 的效率，为生态环境研究提供了功能强大的辅助工具和操作平台，开拓出更加广阔的发展空间。

尽管党的十六届五中全会提出新农村建设要发挥国家和 农民两个方面的积极性，但在新农村建设之初，国家的投入致 关重要。长期以来，由于国家的政策偏向城市而导致农村贫 穷，导致城乡巨大差别。现在，要解决城乡矛盾，缩小城乡差 距，关键是政策上的改变，这一点随着社会主义新农村建设的 进行我们看到了党中央的决心。政策出台后，就要进行实际的 投入。首先，生活条件的投入。要改变目前农村村民非常差的 饮水、交通和其它恶劣的生存环境和生存条件。按照科学发展 观以人为本的要求，同样生存在社会主义阳光下的贫困农民 生活基本条件的改善是我们党和政府的首要任务。其次，生产 发展的投入。单是改善村民的基本生活条件，农民的生产条件 没有得到改善，农民的经济收入也不会得到提高，改善的生活 环境又可能恶化。再次，文化教育的投入，逐步提高村民的文 化素质和道德水平。由于我国目前广大农民的认识水平和理 解能力有限，如果没有国家的大力投入很难调动农民进行新 农村建设的积极性。国家投入逐步到位后，农民看到新农村建 设的成果，感到新农村建设的好处后，自发建设社会主义新农 村的积极性就会调动起来。只有国家和农民的两个方面的积 极性调动起来了，新农村建设才大有希望。各级政府对新农村建设的规划是新农村建设重要内容之 一。中央对新农村建设进行总的战略规划，各级地方政府必 须因地制宜，实事求是对各地如何进行新农村建设有步骤规 划具体实施方案。新农村建设没有政府的规划是不行的，靠 农民自身去规划新农村建设是不现实的，也是不可能的。忠 县双桂镇仁和村成为忠县社会主义新农村建设的典型其中有 一条宝贵的经验就是镇、村两级组织对新农村建设的规划力 度较大。仁和村随着村民经济收入的提高，村民有一种想改 善居住环境和集市环境的意愿，镇、村两级组织因势利导，在 石遂路穿越仁和村的一段地势平坦，开阔的公路两旁进行了 规划，凡在这里修建房屋的村民的建房手续由政府统一办理，而且减免许多手续费。再是政府拿出一部分钱来，对在居民 点修建房屋的进行奖励，凡在新居民点修房的每户奖５００元，且从房屋到公路的硬化由政府出面进行。这样，仁和新村经 过４ 年的努力初步形成。现在村民们认识到新村居住的好处 后，不需要政府奖励主动申请要求到新村建房，这样才形成 现在的仁和新村。目前镇村两极组织正在进行规划全村的饮 水工程和天然气工程。由此可以看出政府的规划在新农村建 设过程中的作用。总之，社会主义新农村建设是一项史无前例的伟大工程，它需要全党全国人民解放思想、实事求是、大胆探索，有步 骤、分阶段的走出一条适合各地农村实际的新路，它需要全党 全国人民为之不懈的共同努力与奋斗，这一光辉而又伟大的 历史任务才能完成。

GIS在环保中的应用 篇2

长兴岛位于上海市宝山区东部, 属江口沙洲, 是吴淞口外长江南水道入海口的一个岛屿。全境呈带状, 东西长26.8公里, 南北宽为2~4公里。全岛面积为78平方公里, 滩涂面积8.5平方公里, 海塘岸线全长为60.5公里。长兴岛南岸有深水岸线近20公里, 水深为-12~-16米, 最深处达-22米, 宽度为1000米左右。水情稳定, 没有泥沙淤积。长兴海塘管理的范围为大堤内坡脚至随塘河, 滩涂高程为0.0米以上的范围, 丁坝, 顺坝, 一线水闸, 排涝泵站。

2 GIS的定义及现状

2.1 GIS的定义。

地理信息系统 (Geographical Information System简称GIS) 。它是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术, 是多种学科交叉的产物。具有以下三个方面的特征:具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力, 具有空间性和动态性;以地理研究和地理决策为目的, 以地理模型方法为手段, 具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力, 产生高层次的地理信息;由计算机系统支持进行空间地理数据管理, 并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法, 作用于空间数据, 产生有用信息, 完成人类难以完成的任务;地理信息系统从外部来看, 它表现为计算机软硬件系统;而其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型, 是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。

2.2 GIS的现状。

目前世界上常用的GIS软件已达400多种。它们大小不一, 风格各异。国外较著名的有ARC/INFO, GENAMAP, MGE等;国内较著名的有MAP/GIS, Geostar和CITYSTAR等。虽然GIS起步晚, 但它发展快, 目前已成功地应用到一百多个领域。

上海市长兴岛海塘、滩涂信息管理系统就是利用GIS的开发函数库二次开发出的水利设施管理的专用软件。

3 系统总体设计

3.1 系统管理目标。

上海市长兴岛海塘、滩涂信息管理系统是针对长兴海塘管理所这一基层水利设施管理单位所开发的专用软件。它要求首先实现对该单位空间数据的管理, 包括空间数据查询和属性查询;其次在数据采集中, 尽量使用其原有的数据格式;同时对重要的水利设施和水下地形实现三维显示;同时还要进行风、暴、潮灾后应急响应决策分析, 包括最短路径分析、潮位分析。针对上述一些要求, 采用了目前世界上较为流行的GIS软件如Arcinfo、Mapinfo、Arcview, 这些软件具有多源空间数据无缝集成, 并可方便地嵌入到流行开发程序设计语言中, 可以开发出基于Windows风格的应用软件, 方便用户使用。

3.2 系统的软、硬件组成。

上海市长兴岛海塘、滩涂信息管理系统开发时使用软件有Arcinfo、Mapinfo、Arcview、VB、CAD等;硬件有绘图仪、数字化仪、扫描仪、微型计算机。

3.3 系统的双向查询。

本系统主要提供两种查询方式, 即图形查询属性和属性查询图形。同时对指定的水利工程设施实现快速检索, 使管理单位快速了解设施的管理情况。双向查询主要是依据Mapinfo、Arcview特有的面向对象数据管理方法, 建立图形数据与属性数据之间的联系, 同时利用其数据管理引擎可实现对大量数据库的访问。

3.4 系统数据管理方法。

本系统数据采集上, 使用上海市测绘院提供的1:5000的地形图, 主要是Auto CAD的dwg和dxf数据格式, 数据量巨大, 为了不浪费现有的数据资源及节省开发成本, 采用了Mapinfo通用转换器 (Universal Translator) 可以将dwg和dxf文件格式转换成Mapinfo的TAB或MIF/MID文件格式, 转换效率非常高, 转换后分别建立图形数据库和属性数据库, 形成Mapinfo的图形和属性数据文件格式。

数据管理方法, 采用了目前比较流行的基于Active X的复合文档技术, 实现了双文件管理方法, 这种数据文件管理方法的优点是每个非常大的图形文件只有两个文件, 即图形文件和属性文件, 且方便用户进行目录文件管理并占用较少的硬盘空间。其中属性数据文件格式与Access数据库文件格式完全相同, 可利用Access数据库打开属性数据文件格式, 进行任意属性数据的添加, 并通过相同的系统ID值实现空间数据集与属性数据集的连接和双向查询。

3.5 系统的主要界面。

3.5.1海塘信息。海塘信息的主要内容是显示有关长兴岛海塘的各种信息, 主要包括以下几个方面:a.桩号分布:桩号分布, 将显示上海市长兴岛一线海塘里程桩号的分布情况, 用红色的点表示里程桩, 可以对图层进行放大、缩小、漫游、信息查询以及属性表浏览等操作。属性表的内容包括ID号、与零桩号距离、54坐标、经纬度坐标、上海城建坐标、高程以及与83海塘重合点等属性信息。如果属性表和图层窗口同时打开, 可以进行双向查询。b.护堤工程。护堤工程, 将显示上海市长兴岛一线海塘的维护情况, 用不同的颜色将典型断面分隔开来, 易于辨认。可以对图层进行放大、缩小、漫游、信息查询以及属性表浏览等操作。属性表内容包括ID、起讫桩号、圩名、长度、建造年份、护坡结构形式、坡比、近堤滩地高程、底坎面高程、护坡顶高程、防汛墙高程等属性。如果属性表和图层窗口同时打开, 可以进行双向查询操作。选中某一对象之后, 可以查看实景照片, 断面示意图。海塘绿化。a.海塘绿化, 将显示上海市长兴岛一线海塘的绿化情况, 用绿色表示。可以对图层进行放大、缩小、漫游、信息查询等操作。该图层没有属性表和属性数据, 所有关于绿化的情况都放在绿化示意图上表示。岸线演变。d.岸线演变, 将演示上海市长兴岛一线海塘近半个世纪的演变情况。采用动画播放的形式, 演示长兴岛从一个小沙洲逐渐淤积成一个拥有五万人口的岛屿。可以连续演示岸线的变化情况, 播放过程中可以随时停止或暂停播放。也可以单独选定某个年代的岸线图, 并从当前状态开始演示, 也可以随时关闭图例窗口。演变过程播放到任意状态, 都可以停止下来, 并进行放大、缩小、漫游、信息查询以及属性表浏览。e.岸线使用。岸线使用, 将显示长兴岛一线海塘的管理单位分布情况。图层上用文字标识出各岸段的所属单位。可以对图层进行放大、缩小、漫游、信息查询以及属性表浏览等操作。属性表内容包括ID号、占用单位、长度、起讫桩号等属性, 属性表和图层同时打开时可以进行双向查询操作。3.5.2滩涂信息。滩涂信息的主要内容是显示有关长兴岛滩涂的各种信息, 主要包括以下几个方面:a.保滩工程。保滩工程, 将显示上海市长兴岛保滩工程的建设情况, 主要是丁坝、顺坝的建设情况。图层上用红色将丁坝标出。整个图层可以进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。属性表内容包括ID号、坝名称、桩号、长度、坝根顶高程、坝根基础高程、坝头顶高程、内坡比、外坡比、坝面结构、新建年份、最近维修年份以及现状情况等信息。属性表和图层同时打开的时候可以进行双向查询。造地使用。造地使用, 将显示上海市长兴岛圩区分布的情况, 用不同的颜色将圩区区别开。b.整个图层可以进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。属性表内容包括ID号、圩名、面积、人口和围垦时间等信息。可以了解围垦位置、地点、围垦进展、已成围的面积, 管理单位可根据这些信息, 对围垦作出相应的规划。c.水下地形。水下地形, 将出现对话框:在类型单选框内选择三维模拟图, 再从年份下拉列表中选择年份, 就可以看到相应年份的水下地形三维模拟图;如果选择分色图, 就可以看到相应年份的水下地形分色图层。对分色图层可以进行普通图层的所有操作, 包括放大、缩小、漫游。三维模拟图制作上, 采用Arcview前端数据采集生成的矢量图形数据, 通过设置高程值, 得到三维正射影象图。3.5.3陆域信息。陆域信息的主要功能是显示上海市长兴岛陆地上的地理要素分布情况, 主要包括:a.河流分布。河流分布, 将显示上海市长兴岛上河流的分布情况。可以对图层进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。属性表主要内容包括ID号、河名、长度、河道等级、通航能力等信息。属性表与图层同时打开时可以进行双向查询。b.主要道路分布。主要道路分布, 将显示上海市长兴岛上主要道路的分布情况。可以对图层进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性浏览等操作。属性表内容包括ID号、路名、长度、起讫地点、等级、路基宽度、车道宽度、车道面积、路面结构、人行道面积、桥梁、建成时间、投资以及管 (下转46页) (上接45页) 理单位等信息。属性表与图层窗口同时打开时可以进行双向查询。c.桥梁分布。桥梁分布, 将显示上海市长兴岛上主要桥梁分布的情况。可以对图层进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性浏览等操作。属性表内容包括ID号、名称、宽度、载重能力、所在公路、所在河流等字段。属性表与图层窗口同时打开时可以进行双向查询。d.高压线分布、独立地物、民用建筑。该单项主要显示上海市长兴岛上高压线、独立地物和民用建筑的分布情况。3.5.4水利工程。水利工程主要显示上海市长兴岛的水利设施。主要包括:a.水闸。水闸将显示上海市长兴岛南岸的七座大型水闸的分布情况。水闸用红色的点来表示, 并配有文字表示图层。对整个图层可以进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。属性表内容包括ID号、闸名、闸址、桩号、建成年月、孔径、底板高程、梁底高程、闸顶高程、闸门结构、闸门尺寸、启闭机形式、启闭机台数、启门力和动力等信息。同时打开属性表和图层窗口可以进行双向查询。当选中某一对象后, 可以观看该水闸对象的实景图片。b.涵闸。涵闸, 将显示上海市长兴岛大型涵闸的分布情况。涵闸用红色的点来表示, 并配有文字表示图层。对整个图层可以进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。属性表包括ID、名称、桩号、口径、底标高和闸门启闭形式等信息。同时打开属性表和图层窗口可以进行双向查询。c.排涝泵站。排涝泵站, 将显示上海市长兴岛上各排涝泵站的分布情况。排涝泵站由红色的点来表示, 并配有文字表示图层。对整个图层可以进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。属性表包括ID、名称、桩号、装机容量、口径和台数等字段。同时打开属性表和图层窗口可以进行双向查询。d.节制闸。节制闸, 将显示上海市长兴岛上各节制闸的分布情况。节制闸由红色的点来表示。对整个图层可以进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。属性表包括ID、名称等字段。同时打开属性表和图层窗口可以进行双向查询。灌溉泵站。e.灌溉泵站, 将显示上海市长兴岛上各灌溉泵站的分布情况。灌溉泵站由红色的点来表示。对整个图层可以进行放大、缩小、漫游、信息查询和属性表浏览等操作。3.5.5空间查询。空间查询主要提供对地图图层的一些操作, 主要包括:通用操作-放大、缩小、移动 (漫游) 、信息查询、属性表、选择、显示全图、导航图。3.5.6决策分析。决策分析提供给用户决策支持的功能, 主要包括:最短路径分析、潮位分析。

4 结论

上海市长兴岛海塘、滩涂信息管理系统的开发使长兴岛水利设施及滩涂资源的管理实现了信息化, 地理信息系统在水利设施管理中的应用为上海打造“数字水务”奠定了基础, 虽然取得了一些成绩, 但还有一些不足, 有待进一步改进。

摘要：阐述了GIS的定义及现状, 在长兴海塘管理中的系统解决方案, 软硬件要求。本系统主要实现了传统管理向计算机信息管理的跨越, 如进行空间与属性双向查询, 对指定的防汛大堤、丁坝、顺坝、水闸、涵闸进行属性查询, 利用GIS的空间查询和空间分析功能实现风、暴、潮灾后应急响应决策支持。

关键词：地理信息系统,双向查询,空间分析

参考文献

[1]边馥苓.地理信息系统原理和方法[M].北京:测绘出版社, 1996.

[2]须春美.Mapinfo6.0应用开发指南[M].北京:人民邮电出版社, 2000.

[3]陈颖彪, 赵明媚.2001中国GIS年会论文集成都, 2001, 3.

遗传算法在GIS中的应用 篇3

关键词：GIS技术；遗传算法；地理空间问题

引言

随着GIS应用水平的不断提高，人们逐渐开始关注地理数据的模糊性、不确定性及其分析方法，显然，传统基于确定型数据分析模型已经不能有效地解答这一问题。同时，越来越多的复杂应用问题也对GIS空间分析功能提出了更高的要求。因此，把数学、计算机科学和信息科学领域的智能计算机技术引入地学研究，将模糊数学、神经网络、遗传算法等人工智能技术与GIS相结合，把不确定性的数据处理转换成可靠的、精确的知识和信息分析，把具有高度复杂性的客观世界的本质特征加以抽象和建模，以提高GIS空间数据分析和空间问题模拟的准确度。遗传算法算是其中一种较常用的方法，利用遗传算法模拟或求解地理空间问题可以解决GIS工程中的许多難题，提高GIS对非线性问题的解决能力，可以对多方面地理问题进行优化决策，最终得出较为可靠的结果。遗传算法是实现地理空间问题决策自动化的有力工具。

1.遗传算法介绍

遗传算法是根据达尔文的进化论模仿自然界生物进化得到的一种全局优化方法。与传统的搜索方法不同，遗传 算法是基于自然选择和种群基因的一种随机搜索算法[1]。

遗传算法在实现上有两种方法：一种是种群杂交，即选择一定数量的父代，不管王与后，任何两个个体都可以杂交，任何两个父代X个体杂交后产生一个相对优生的Y个体，第二代的Y个体再如同其父代一样进行杂交，一代一代地遗传下去，直至达到最优解；另一种是一王数后的杂交，在父代个体中，选择一个最优的父个体X，分别与其他的母个体Y杂交，优生子个体Y1，再在Y1中选择一个最优的个体X1作为王，丢弃不良的一个个体后，再新娶一个后Z。新王与后Z再进行杂交，一代一代进行下去，直至产生最优解。这两种方法各有其优缺点，对于选择范围较小的优化问题，种群杂交的收敛速度更快些，而对于选择范围较大的优化问题，一王数后的杂交更有利于人工控制，并且易于收敛[1]。

2.遗传算法在GIS中的应用

2.1并行遗传算法在软件可靠性优化中的应用

对于软件的可靠性优化，也就是在完全固定的资源模式之下，找出一种能够将软件的各方面性能进行更完善分配的对策，从而使得运行的系统有更高的稳定性和可靠度，为企业在生产过程中提供更高的经济利益。而遗传算法在这个过程中，能够很好地将软件运用模拟生物化的方法来进行搜索，从而优化使用方案，在解决这个问题上，遗传算法显示出了自身强大的优势[2]。

并行遗传算法是在传统遗传算法的基础上进行改进以提高其运算速度。一般而言，它通过运用迁移策略和适应度函数可以有效地抑制早熟现象，在接近收敛时能够继续优化，并获得局部最优解。

2.2混合 DNA 遗传算法在实际应急救援路径方案设计中的应用

由于 DNA 计算和遗传算法有着诸多的相似之处，将 DNA 计算引入遗传算法进行改进，提出几种新型的交叉算子和几种新型的变异算子，并通过TSP 问题验证了该算法的有效性。TSP 问题是目前研究最为广泛的组合优化问题之一，其问题复杂性方面属于 NP 难题，对于其近似算法的研究一直是一个世界性的重要课题。遗传算法解答的有效性和全局最优的概率都明显高于早期的启发性算法，因而值得探索和研究，但标准遗传算法存在收敛速度缓慢，容易早熟的问题，针对这一问题，提出了一类新的混合遗传求解该类 NP 问题。仿真结果表明，该算法能够快速收敛到问题的近似最优解，并能很好地维持种群的多样性。因此，该方法对实际应急救援路径方案的设计具有一定的参考价[3]值。

应急物资配送问题的研究是一项复杂的系统工程，通过研究多个配送点和多个需求点之间配送一次即可满足需求的情形，将应急物资指挥中心的物资发放问题转换成为了多旅行商的问题，并应用了混合 DNA 遗传算法和新提出的交叉算子和变异算子，最后通过计算机的 Matlab 软件进行仿真求出应急物资配送的最优解，同时印证本算法的合理性和可行性。但是不考虑道路约束以及应急点的时间限制性等，有待进步加强研究[3]。

2.3基于改进的遗传算法的航空运输系统的设计与实现

研究国内外航空运输业的发展历程，尤其是航空运输系统的发展历程，对主流航空运输系统的设计模式有一定的了解后重点研究配送过程中飞行路线的优化问题。飞行路线的优化是航空运输业最需要解决、优化的问题，为了有效解决飞行路线的优化，使系统适合国内用户使用习惯及行业现状。

对遗传算法进行改进，设计并实现了一个基于 B/S 结构的航空运输系统。该系统包含了前台登录、后台管理、航班信息管理、客户信息管理、发货管理、报表管理等功能。其中发货管理部分将遗传算法应用并实现到本系统上，最终给出一个合理、有效的基于遗传算法的航空运输系统。这样一个系统对于减少企业运营成本、改善经营状况有着很大的帮助[4]。

2.4基于遗传算法的动态路径优化

随着我国社会的不断发展，交通环境不断恶化，这都成为影响社会发展的消极因素。路径优化可以帮助出行者寻找出合适的行驶路径，实现交通流在整个城市路网中各路段上的最优分配，这对于解决城市交通拥挤、提高运行效率和行车安全系数、减少能源消耗以及改善交通环境等来说都具有非常积极的意义。

对路网的建立和动态路径优化算法进行了深入研究，将道路上的实时交通流信息转化为路权，并用改进的遗传算法动态地进行路径优化，建立动态路网模型。改进的遗传算法避免了车辆在行驶中进入拥挤区域，减少了车辆的排队等候时间，提高了路径优化的动态性和实时性[5]。

2.5优化遗传算法的模糊聚类在图像分割算法中的应用

图像分割是需要进度对多种像素进行对比分割，将图形中的像素进行归类分布，采用聚类的方法分析得出图形的分割阈值，这种模糊类聚的计算方法在图形分割中是一种常用的算法。将遗传算法应用到各种图形的分割计算中，对于模糊C均值 （FCM） 迭代计算，运用遗传算法，能够有效的解决这一问题。在一般的图形分割中，运用遗传算法能够提高 FCM 算法的计算速度，图形分割的有效性，但不能有效的对变异率 Pm 和交叉率Pc进行控制，不能够自行调节像素搜索和分割的结果，影响分割的准确性和结果的正确性，需要遗传算法进行优化，改变计算的约束条件，提高算法的准确性[6]。

在图像分割时，采用优化遗传算法，能够有效的对图像分割的约束条件和相关的交叉参数进行设置，通过对对 FCM图像分割算法的分析，最终得出函数的优化条件，说明了遗传算法的模糊聚类在图像分割有效性[6]。

3.总结

通过对遗传算法的研究，发现遗传算法与传统的搜索算法不同，主要表现在以下几个方面：（1）遗传算法作用于一个参数集的编码而不是参数本身，二进制和十进制是两种广泛采用的遗传算法编码方式；（2）遗传算法是一种多解并行搜索机制，使其能以较大的概率找到整体最优解；（3）遗传算法用一个适应度函数来引导搜索，因而能应用到不同的问题中而不要求该问题受到某些特殊约束，入系统的连续性和可微性等；（4）遗传算法使用随即转移规则而不是确定性的转移规则。因此，遗产算法被应用于各行各业，尤其是地理问题的空间分析中，可以解决很多传统算法无法解决的问题。

参考文献

[1] 王平刘湘南黄方. GIS空间分析原理与方法， 科学出版社， 284-323.

[2] 周政. 并行遗传算法在软件可靠性优化中的应用[J]. 华章. 2013（19）： 323.

[3] 闻玉刚. 混合DNA遗传算法及其在组合优化中的应用[D]. 辽宁科技大学， 2013.

[4] 高慶. 基于改进的遗传算法的航空运输系统的设计与实现[D]. 吉林大学， 2013.

[5] 李云. 基于遗传算法的动态路径优化[D]. 太原理工大学， 2013.

GIS在区域规划中的应用初探 篇4

随着我国社会主义市场经济的快速发展,新时期的.区域规划需要加强对区域空间发展的控制和引导,G1S所具有的一系列技术优势,成为辅助区域规划决策的有力工具.本文以多年的实践经验为基础,总结GIS在区域规划中应用的技术流程,指出GIS应用过程中存在的诸多问题,以便能够在GIS应用的实践中引起重视,并逐渐找到解决问题的方法和途径.

作 者：何新东 宋迎昌 王丽明 HE Xin-dong SONG Ying-chang WANG Li-ming 作者单位：何新东,宋迎昌,HE Xin-dong,SONG Ying-chang(中国社会科学院,城市发展与环境研究中心,北京,100073)

王丽明,WANG Li-ming(北京城市学院,北京,100084)

GIS在城市规划编制中的应用 篇5

摘要：科学发展观要求编制城市规划时要进行科学决策，科学决策必须有新的技术方法来支撑。地理信息系统（GIS)技术为现代城市规划编制提供了这样的一个技术平台，利用GIS可以提高城市规划编制的技术含量，使规划方案建立在理性、定性定量分析相结合的基础之上，避免了传统规划编制时单纯依靠定性分析的弊端，从而使城市规划更好地发挥指导城市建设的作用。

关键词： GIS城市规划编制应用

ABSTRACT： The scientific outlook on development requires scientific decision-making in urban planning, which should make use of new technology.Geographic Information System(GIS)can provide such a technology platform for modern urban planning.The use of GIS can improve the technical contents of urban planning.The planning can be built on rational analysis of qualitative and quantitative, in order to avoid the defects of traditional planning which is relied solely on qualitative analysis.Therefore, urban planning can play a better guiding role in urban construction.KEY WORDS ：GIS, urban planning, application

一．GIS与城市规划

GIS的定义是随着其技术的不断进步及应用领域的不断拓宽而不断完善的，目前最为广泛接受的定义为：GIS是“一个收集、储存、分析和传播地球上关于某一地区信息的系统，该系统包括相关的硬件、软件、数据、人员、组织及相应的机构安排”。其中“收集、储存、分析和传播”是一个完整的GIS所必须具备的四大功能，即“输入、存贮、操作和分析、表达输出”。

经过40多年的发展，GIS已经逐渐成为一门相当成熟的技术，在各个领域得到了广泛的应用，目前GIS已经应用到自然资源的管理利用、土地管理、城市规划、军事、交通运输、工业布局、环境保护、人口普査、国家海洋等各个领域中。在城市规划领域，随着经济、社会的发展，世界城市化进程的加快，现代城市规划与传统城市规划已完全不同，它不仅涉及物质目标，还要更多地注重社会目标和生态环境目标，而且规划数据的类型和层次也呈多样化发展，这些都对传统的城市规划提出了严峻的挑战。正是由于现代城市规划面临着更多更复杂的问题，而传统的规划技术方法已不能有效地解决这些问题，因此现代城市规划必须利用先进的科学技术，来适应现代经济社会的要求，以解决更加复杂的城市问题。

由计算机技术与空间数据相结合产生的GIS这一高新技术包含了处理城市地理信息的各种高级功能，它所具有的空间数据管理、地理信息可视化等功能使其成为应用于城市规划领域的强有力支撑工具。尤其是近些年，GIS 更以其强大的地理信息空间分析、空间建模与空间决策支持功能，在城市规划中发挥着越来越重要的作用。GIS的应用可以渗透到城市规划的各个方面，包括从编制到管理，从前期资料收集整理到成果出图，从小范围的详细规划到更大的区域规划，从综合性的总体规划到专业性的专项规划，从项目选址到可持续发展。略制订等方面。而且随着GIS在城市规划领域应用的日益广泛和深入，应用的角度正呈现出多样化的特点，可以说，GIS为城市规划提供了一种崭新的思路和先进的技术方法。

二、GIS在城市规划编制中的应用

1.概述

编制城市规划的目的是为确定城市的规模和发展方向，实现城市经济和社会发展目标，合理利用城市土地，协调城市空间布局等所作的一定期限内的综合部署和具体安排。城市规划编制的对象是城市的物质空间，它要为城市经济产业、政策措施等非物质规划对象提供实体空间，城市规划编制的核心在于科学、合理的进行城市物质空间的规划决策，空间是城市规划编制的“主角”。而GIS具有管理海量空间数据及其属性数据的功能和强大的空间分析功能，空间在GIS中也是核心要素。城市规划编制和GIS的“空间”本质相同，二者在“空间”上具有相互借鉴、吸收、整合、集成的契合点，所以将GIS技术应用到现代城市规划编制中在实践上是必要的，在技术上是可行的。

在城市规划编制中，主要利用了 GIS强大的空间分析功能，而这一点正是CAD技术所欠缺的。如果说CAD技术是城市规划编制中的第一次技术革命，那么GIS技术用于城市规划编制则是第二次技术革命。城市规划编制因为CAD的使用而甩掉了绘图板，进入了数字绘图时代，大幅度地提高了规划编制效率，规划成果表达也更加精美完善。CAD还使规划师从繁重的体力劳动中解脱出来，可以有更多的时间来思考规划方案本身。GIS使城市规划编制在CAD的基础上又向前迈进了一大步，克服了CAD不具有空间分析功能的弱点，使城市规划编制走进了科学理性分析的时代，为规划方案的编制、评价和实施提供了一套完整的数学分析模型和技术方法，由此城市规划编制在技术上又实现了一次进步。

2.应用内容

城市规划编制是一个对城市空间、资源进行布局与配置的过程，在规划编制过程中，信息获取和处理将在很大程度上决定着规划编制成果的质量。以GIS为核心的现代空间信息技术运用于城市规划编制会改变传统规划编制中的空间信息获取和处理的方法，会大幅提高规划编制的工作质量和效率。总结GIS在城市规划编制中的应用，可以归纳为如下三点。

（1）规划数据管理

数据是城市规划的生命，没有数据也就没有真正意义的城市规划。而有了数据若没有高效的管理，那么数据将不会发挥其应有的作用。各种规划编制都是建立在对规划区自然地理环境、社会人文、经济发展状况等诸多要素全面了解的基础之上，相关数据的获取和有效管理是规划编制和决策的前提和基础。在规划编制时，GIS则可以有效地管理各种数据，通过空间数据库的建立，GIS把规划的空间信息和属性信息有机集成起来，既可以存储、输入、更新、显示各种数据，又可以方便规划师随时、准确地调用各种数据。

（2）规划数据分析

规划编制从本质上看是对获取的规划数据进行分析以做出各种决策。传统的CAD技术的缺陷是其不能进行有效的空间分析。GIS的特点就在于其不仅有强大的数据管理功能，更重要的是拥有强大的空间分析功能。GIS的空间分析功能在城市规划编制中的应用主要有城市空间扩展和景观格局分析研究、建设用地适宜性评价、公共设施选址研究、城市交通网络研究等。在这些研究中最常用到的GIS空间分析工具是空间信息的査询和量算、缓冲区分析、叠加分析、网络分析等。已有的应用研究证明在规划编制中，灵活运用GIS技术可以快速精确地完成复杂的空间分析，极大地减轻了工作量，如常规的地形分析、适宜性评价等。这使规划师有更多的时间和精力投入到对规划本身的思考，更全面地把握规划区的现状情况，从而才可能做出更为科学的规划决策，避免了传统规划决策的主观随意性。GIS的空间数据分析技术能够为城市规划编制建立一个科学理性的分析平台，这是GIS对传统城市规划编制最大最重要的贡献，也是GIS在城市规划科学决策中处于核心地位的原因所在。

（3）规划决策分析

有了数据并对数据进行了必要的分析，下一步就是对此做出各种规划决策。近年来，随 着GIS技术的进步，各种规划模型和GIS相结合可以完成复杂的空间决策问题，这些模型有选址模型、区位-配置模型、元胞自动机模型、城市建设用地适宜性评价的多准则决策模型

等。选址模型根据数字高程模型，利用GIS的缓冲区和叠加分析生成选址专题地图以供规划编制决策服务。区位配置模型用来确定各类公共服务设施和基础设施的最佳区位，从而优化某种设施和资源在空间上的配置。LA 模型和GIS相结合是解决这类复杂空间决策问题的有力工具，通过GIS数据处理和调用、模型运算、GIS专题地图显示提供直观和精确的依据，可以将资源配置的最优区位呈现给规划决策者，提高规划编制的科学合理性，有效避免人为主观决策的随意性。近年来CA和GIS的结合越来越紧密，二者结合既增强了 GIS的空间模型运算和分析能力，也使得CA技术在规划编制中的应用更加深入。目前在各种规划编制中应用GIS技术最广泛的则是城市用地的生态适宜性评价模型，这是规划编制的基础性工作。将多准贝决策模型和GIS的基本功能相结合可以使基于GIS的用地评价技术走向深入和完善。传统的土地适宜性评价仅使用GIS的叠功能，没有反映社会、经济、环境等多因素的影响，没有考虑这些因素之间的相对重要程度和轻重缓急。将MCD技术禾口 GIS结合，以GIS作为评价的技术平台可以使城市土地评价不仅在物质形态上可行，而且能满足经济、社会和环境的多方面需要。同时随着三维GIS技术的发展和应用，把规划的理论和模型构筑于三维GIS平台上，可以运用三维GIS技术进行规划编制的仿真模拟。这样不仅可以预测规划状态的变化，而且可以对各种不同的规划方案进行客观评价和选择，从而使规划问题解决得更好。GIS具有很强的二次开发能力，能够在其平台上整合各种规划模型，如空间可达性模型、生态适宜性模型等，并可以把实现规划模型的GIS分析操作工具和规划模型集成起来，由此运用常用的计算机编程语言就可以构建一个基本的基于GIS的规划决策支持系统。这是GIS在城市规划编制中的深入应用阶段，也是GIS在城市规划中的更高级应用。

三、结语

综上，我们可以认为GIS是现代城市规划编制中的又一个有效的技术工具。GIS作为现代空间信息技术的代表，必然能够在现代城市规划编制中发挥强大的决策支持作用，特别是把GIS的空间分析功能应用到规划编制中，可以为确定城市合理的发展规模和空间布局提供科学依据，这必然会大大提高城市规划编制的科学性、合理性、精确性和技术含量。

科学发展观的建立和《城乡规划法》的实施为城市规划提出了新的挑战和机遇，也把城市规划编制推到了 一个特殊的转型期。GIS以其强大的空间分析能力可以为转型期的城市规划编制提供一个全新的技术平台和决策分析工具。但这并不意味着GIS可以取代规划师的作用，没有规划师的专业知识，GIS在城市规划编制中将不能发挥作用。从长远来看，只有把城市规划的专业知识和GIS有机结合起来构建基于知识的GIS系统，才能更加充分发挥GIS在城市规划编制中的应用潜力，实现GIS和城市规划更为紧密的结合，也从而使GIS在城市规划编制中的应用进入更高级的阶段。

参考文献

[1]顾朝林.科学发展观与城市科学学科体系建设[J].规划师，2005，21(2):5-7.[2]宋小冬，叶嘉安.地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用[M].北京：科学出版社，1996.[3]李文实，黄民生，吴健平.基于GIS的区域规划研究[J].世界地理研究，2003，12

GIS在环保中的应用 篇6

数据字典在ArcView GIS中的实现与应用

汪新庆 李伟忠 刘刚

（中国地质大学国土资源信息系统研究所 武汉 430074）

摘  要：数据字典保存了有关数据库结构的重要信息，对于数据库系统的开发、维护有重要的意义。ArcView GIS是一款地理信息系统软件，具有对属性数据的操作功能，本文就数据字典在基于ArcView GIS的地理信息系统开发中的应用进行了探讨，通过数据字典技术管理ArcView中的图层，实现程序代码与数据模型的分离，从而提高程序的适应性。

关键词：数据字典 ArcView GIS   图层

数据字典是数据库系统中用来保存非数据信息的数据库，它承担着管理数据资源、数据标准化等功能，以其重要性被称为“数据库的数据库”[1][2]。ArcView GIS是ESRI（环境系统研究所）开发的桌面地理信息系统软件，采用了一种无拓扑关系的矢量数据格式shapefile，同时具有管理、处理属性数据表的能力[3][4]。

在“计算机辅助区域地质调查实习系统”的开发过程中，我们尝试了将数据字典技术应用到GIS图层的管理中。该系统涉及到地质观察点图层、GPS点图层、地质路线图层、地质界线图层、断层线图层、地质体图层等多类图层，而建立各类图层的关键在于建立图层的属性数据表，传统的编程开发都是将数据与代码紧紧绑在一起，这种方法的缺陷在于程序代码严重依赖数据模型，不利于系统的维护、升级，开发过程中一旦图层的`属性表的结构发生了更改，开发者将不得不更改大量的代码段。

鉴于ArcView GIS中的图层同数据库系统中的数据表存在相似性，在ArcView GIS中可以借鉴数据库系统中的数据字典来管理图层。简单地说，该数据字典主要包括以下几个数据表：

图层编号

图层说明

图层类型

图例文件

001

地质观察点图层

Point

Legend1.avl

002

地质路线图层

PolyLine

Legend2.avl

003

地质体图层

PolyGon

Legend3.avl

……

……

……

……

表1：图层信息表

字段代号

字段名称

字段类型

字段宽度

小数宽度

QDEBGA

地质点编号

CHAR

8

0

QDETYP

地质点类型

CHAR

1

0

PADTHP

地质路线编号

CHAR

6

0

……

……

……

……

……

表2：字段属性表

其中，表1是关于图层信息的数据表，主要保存系统中所存在的各图层的基本信息，其中［图层编号］字段中的值对于各个图层来说是唯一的，此编号由系统开发者编制，而非系统运行过程中随机生成。［图层类型］字段保存了各图层中空间对象的类型，［图例文件］字段中保存了缺省状态下系统为该图层配置的图例文件；表2是字段属性表，描述所有图层的属性表中包含的所有字段的信息，由于不同的图层可能包含同一字段，因此另有专门的数据表在图层与字段间建立链接。表2中各条记录（即各个字段）以”字段代号”相区别；表3表示了图层包含字段的关系。

图层编号

字段代号

001

QDEBGA

001

QDETYP

002

GIS在环境保护中的应用 篇7

GIS(Geographic Information System或Geo-Information system,以下简称GIS),是一项新兴的技术种类,它是伴着遥感技术、信息科学、计算机应用技术以及地理环境科学技术的发展而产生的,它通过对空间相关数据进行一系列的处理后输出至计算机。更准确的说,GIS是一门交叉学科,介于地理环境科学和计算机信息学科之间,在计算机硬件和软件系统的的支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算等处理,分析地理模块,并提供多种地理信息[1]。

1.1 具备各种地理空间信息的处理能力

地理信息只是一堆数字纪录,需要有合适的软件去把它表示出来;与此同时,地理信息数据库的建立,亦有赖合适软件的帮助,把地理数据信息化。GIS可以通过地图扫描形式和非地图扫描形式两种方式输入数据,对输入的数据进行编辑和转换等处理之后形成了一个具有拓扑关系的数据库,然后进一步做栅格数据空间分析和矢量数据空间分析,根据空间信息采用分层技术将其分为若干图层分别储存,再结合指定的图层相互叠加,形成了一张有特定要求的专题地图,最后将空间地理信息以表格、报表或行的地图的形式输出在屏幕上,这样一来我们就可以更直观的做数据进行下一步的处理,如利用开窗缩放工具可以对所显示的地图中的任意点和范围进行无级开窗缩放,进行对比分析,实现图像分类处理。其中栅格数据空间分析包括:叠加分析、记录分析、统计分析等;矢量数据空间分析包括:缓冲区分析、属性数据分析、网络分析和空间数据查询等。

1.2 具备地理空间分析和动态预测的能力

GIS以地理学及环境研究和决策为目的,在计算机系统的支持下进行空间信息数据处理,通过模拟常规分析方法,作用于空间数据,具有空间分析和动态预测的能力,可产生高层次的信息,能精准快速的对复杂环境进行空间定位和分析。GIS的空间分析模块通过将地理信息与各种环境要素的监测数据结合在一起,对特定区域的环境情况进行全方位的分析,以反映出此区域的空间分布情况和受污染的程度。例如,通过对缓冲区分析,可预测污染源影响范围;结合监测数据分析、对污染情况预测,为环境管理提供科学的手段;结合各种评价模型,集成环境决策的信息管理系统,为环境管理决策提供依据,通过对现实的结果相比较,反过来对原有的应用模型加以评价和修正等等。

2 GIS技术在环境保护中优势应用

GIS在环境保护的研究已深入到各方各面的应用,并且已经成功的处理了很多在环境监测问题中出现的大量的复杂的空间数据,提高了环境保护工作的效率和质量。目前使用GIS技术的有工业污染管理、环境污染监测、湿地保护、臭氧层监测、水质监测、环境资源分析、生物资源分析、水污染源分析、空气质量评估和建设许可评估等多个环境保护方面的工作。

2.1 应用GIS建立环境地理信息系统

我们知道,各级环保部门每天都要采集和处理大量的环境信息,这些信息绝大部分与空间位置关联紧密。使用GIS技术可以建立各种环境地理系统库,它对空间数据有极强的管理能力,包括采集空间数据、编辑空间数据和处理数据等等。GIS可以将各种各样的环境信息,如环境质量信息数据库、污染源空间信息数据库等结合其地理位置信息进行处理和分析,再通过可视化的形式实现数据的输入、输出、查询和分析等操作。例如:把GIS技术与水环境功能区划及管理结合起来,可以把大量零散的水环境功能区划数据集中管理,把各项管理信息与相应的空间数据结合起来,不仅可以方便的获取、存贮、管理水环境功能区划的数据信息,而且可以实现对空间数据及信息的组合查询,实现水环境功能区的空间分析及管理,最终实现水环境功能区划及管理的可视化,形象化,动态化,主要技术路线见图1[3]。

通过使用GIS技术可以显示不同区域的水环境情况,反映水环境在地理位置上的变化趋势,特别是洪涝灾害进行监测,对洪涝灾害发展趋势进行预测预报起到非常大的作用。

2.2 GIS应用于环境监测

在环境监测过程中,利用GIS技术对环境决策起到非常大的辅助作用。例如,水污染的监测系统中可以通过设置若干个地方监测子站,每个地方监测子站配备有连续自动检测仪,对水系或区域进行实时监测,再由一个中心站统一控制。如此一来,各个监测子站通过GIS系统将各地方的水质污染调查数据连续自动上传至中心站数据库,中心站通过对数据的处理分析,然后将分析结果及时快速反馈给管理控制端,从而实现对该地区水质污染状况的连续自动监测系统。

在该系统中,中心站是各地方监测子站的数据处理中心及指挥中心,必须配备具有高速度处理器和大容量储存的计算机系统、先进的通讯设备、输入输出设备及数据管理软件,才能有效完成数据流通处理、建立数据库、预警系统和数据打印等任务。除此之外,地方子站还能对水体或区域进行常年的实时的监测,采集各污染物的综合指标以及数据参数等技术数据。

2.3 GIS应用于环境评价

环境影响评价是在决策和开发建设活动中实施可持续发展战略的一种有效手段和方法【2】。目前传统的环境影响评价存在许多弊端:第一,还没有制定正式的统一标准的战略性和区域性环境影响评价的规则,只是根据项目环境影响评价的经验对其进行评价;第二,传统的环境影响评价,没有很好的考虑到环境的影响和其代替方案,忽略了非污染生态影响、积累性影响和战略环境影响所带来的经济评价。此外在评价方面,因为环境影响评价中涉及的环境问题与处理过程都具有复杂性、模糊性、实时性、随机性、空间性和非线性等变化特性,通过传统的方法根本无法理清思路和解决问题,只有研究建立一个系统的专家知识库和多模型机制才是最好的解决方法。

GIS通过强大的数据与图形处理功能,建立和分析地理对象之间的拓扑关系,对环境中的各个影响因素、污染物的数据属性及空间分布情况进行深入的分析研究,达到对项目的环境影响预测评价。另外,结合环境质量模型可以实现集成化,通过可视化的图形界面直截了当的显示空间上污染物的排放预测和扩散规律,很大程度上提高了环境影响评价的精确度和可比性。曾经美国犹他大学环境保护科研团队就利用过GIS技术建立地理空间数据库和水污染路径模型,并成功通过GIS的空间分析能力对该地区进行环境影响评价。

3 GIS的环保中的应用前景

目前,GIS技术在环境保护领域的应用效果还是比较显著的。随着计算机技术和信息技术的不断发展,GIS技术会越来越成熟,其应用领域会不断的扩大。纵观未来,人们最为关注的应用大致有以下几个方面:

1)基于Web上的GIS应用。GIS的快速发展为地理信息带来了重大的变革,但它只局限于局域网内使用,局限性大。而随着网络技术的发展越来越发达,英特尔技术为GIS技术提供了非常有效的信息载体,并在逐渐的完善。

2)智能遥感GIS的应用。在人工智能系统和专家知识库的支持下,可以模拟人脑的思维方式进行推理思考,提供可行性的决策方案,有助于解决一些显示中难以用数学模型或者非结构性的问题。

3)引进面向对象方法。面向对象方法是把面向对象的思维应用在软件开发中的方法,对于GIS的信息数据和图形数据,将两种技术整合起来可以实现三维的景观,在一定程度上实现现实世界和空间的实体,更加直接形象的描述客观世界处在的各种数据。特别是对解决GIS集成后其输出的不确定性问题提供了很大的帮助。

4)集成3S综合系统。3S指的是GIS、RS(遥感)和GPS(全球定位系统),目前3S技术在空间数据管理方面和处理环境可持续发展问题上有强大的功能和突出的表现,渐渐被各行业广泛应用,为环境保护提供了性的检测方法。

5)支持模型驱动决策系统的发展。即便GIS在环境保护中得到了应用,但在模型管理系统中还是处于从属地位,解决环境中结构化程度低的问题相对难度较大。因此,而模型驱动决策系统在进行空间运算和模型建立过程中,可通过不同决策阶段给予不同的支持决策,很大程度上曾加了在环境信息分析评价和预测的准确性,避免了其模型分析功能的不足。

参考文献

[1]阎立,张福炎,丁秋林,等.信息化纵横[M].南京:南京大学出版社,2003.

[2]邬伦,刘瑜.地理信息系统导论[M].北京:北京大学出版社,2OO1.

[3]王晓军,李晓丽,王敏玲.GIS在水环境功能区划及管理中的应用[J].环境研究与监测,2004,17(3):31-33.

GIS系统在农网改造中的应用 篇8

关键词：GIS系统；农网改造；电力基础设施；供电企业；信息采集 文献标识码：A

中图分类号：TM727 文章编号：1009-2374（2015）16-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.073

1 GIS系统简介

1.1 GIS系统

GIS系统是在计算机技术水平不断提升的基础上发展起来的，它的本质是计算机系统中的一种，它可以对地理信息进行收集、存储、管理以及查询等，也可以说它是一种可以对地理信息进行分析并处理的通用地理信息技术。GIS根据地理特征之间的关联，把多个环节中产生的数据以某种联系构建成模型，并对其进行管理或使用。由此可以看出，它为空间辅助决策分析提供了重要的前提条件。因为农网改造自身对地理空间的依赖性比较强，所以将GIS技术应用到农网改造工作中能够完成对农网的实时动态管理工作。

1.2 GIS应用于农网改造的技术优势

GIS的核心理念就是把地表信息根据某种特性作分类整理，再作分层分析与管理。GIS不同于其他的技术，例如CAD等，其优势主要表现在：（1）图形显示输出上的优势。GIS能够向人们展示出质量优等的图形界面，它还能够按照不同属性的资料显示出相应的主题。不仅如此，GIS制图还能够有效解决主题叠合的问题，实现统一坐标下多个主题的叠合；（2）分析、查询功能上的优势。GIS同时具备了处理数据与图形的功能，进一步实现了图形信息的深度应用。而查询统计功能则给电网的有效管理提供了充足的数据信息依据；（3）模型模拟上的优势。GIS可以以多种模型为前提进行地物模拟，并非常直观清晰地展示在面前。

2 GIS系统在农网改造中的应用

农网改造是一项繁琐而艰巨的任务，借助GIS系统的优势可以使农网改造工作更加规范、系统，保障改造后的农网便于管理，满足用户对农网的需求。

2.1 专业地理图形的编辑、查询以及显示

2.1.1 地理位置图的设计管理。农网的面积通常较大，而且设备也比较多，如果仍使用过去的图纸，那么就无法从整体上了解农网的地理分布情况。GIS系统在农网改造中的引入则很好地实现了电网和地理信息的互相对应，从而为电网的规划设计提供了依据。

GIS系统能够显示地理位置图（如送、配电线路图等），不仅如此，图形还能够根据需求进行扩大、缩小以及复印。如需增加或删除部分信息，如公路、河流以及村庄等都可以进行相应的操作来实现图形的增加或删除。在系统图中设计线路，包括线路、变压器等的增加都能够实现，只需找到正确的位置，再通过系统工具直接执行相应的操作即可。

2.1.2 线路平、断面图（条图）的设计管理。通常情况下，相关部门在改造农网中都是借助计算机来获得平、断面图的设计的。工作人员在计算机中输入线路的线型、跨越、杆型、杆号、杆高等的相关数据便可以自动生成线路的平、断面图。在此过程中，所有的数据参数都能自动标注，而且杆高与档距会根据比例分别绘出，其中的跨越物同样也会显示出来。结束输入之后，在送、配线路平面图中的任意点取线路便可以查看计算机根据所输入数据自动生成线路的平、断面图设计图纸。如此一来，设计图纸和线路就会结合为一个整体，工作人员可以根据线路名称查看线路的地理位置以及其他信息。

2.1.3 杆塔组装图设计管理。将所有的杆塔组装图与相关资料都输入到计算机中，工作人员即可随时查看、选取以及打印图纸了。这样一来，农网改造过程中所需的杆塔组装图纸也就得到了。

2.1.4 变电所主接线图的设计管理。现今我国大部分村镇的变电所主接线都会输入到计算机中，这就为绘制、修改以及显示操作提供了极大的便利。在计算机窗口中根据需要放大、缩小或漫游，便可以便捷地实现了农网改造变电所的设计与查询工操作。图形目标确定后，通过GIS系统就可以查询与统计主接线图上不同主变所对应的线路与设备相关数据了。在接线图上选择某一线路的配出线，系统图上就会显示相连的主干线与分支线的地理位置，还可以执行放大或缩小操作。

2.2 配电变压器和计量点的设计管理

GIS系统能够给出配电变压器和计量点改造所需的较为具体、丰富的信息以供指导。在配电线路图中选择变压器，GIS系统就能够显示与修改变压器的具体参数或数据，同时还能够给出和变压器相连的计量表的具体相关数据。

2.3 综合查询统计管理

农网改造工作中需要不断查询与统计各种信息数据，工作量十分庞大，而GIS系统则能够保证设备材料统计结果的高效性、方便性以及准确性。如此一来，相关工作人员就可以留出更多的时间放在采购材料与编制概算、预算等工作内容上了，这无疑能够在很大程度上提升企业的工作效率。查询统计子系统在电力系统中的功能通常是实现送电线路、配电线路以及变电所内相关设备、资料的分类、整理以及查询。分别为：（1）线路耗材的查询统计。按照用户事先指定的线杆范围对线杆中使用到的所有材料数量进行查询与统计。同时，还可以对一条线路进行分段查询统计；（2）线路设备查询。主要是指对配电线路中所有设备的查询，通常有杆基、线杆上的拉线以及线杆之间的导线等；（3）变电所内部设备查询。可根据变电所、主变编号、设备分类、设备类型、配电出线、设备编号范围、出厂日期、安装日期、使用日期、使用年限、产地、设备状态、负责人以及某些设备属性来查询主变编号、设备类型分类统计的各类型设备的数量等内容。

2.4 低压设计系统

低压电网改造工作内容繁多、工作量比较大，因此在农网改造中又开发了低压设计系统。该系统主要包括低压平面图设计与低压预算管理两大内容。其中前者是把绘制出的低压线路平面图通过计算机自动生成统计、汇总设备材料；后者则是事先设定好定额与费率，之后再按照平面图自动统计出设备、材料规格以及相应的数量。这一系统的最突出优势就是能够以村为单位进行汇总，同时还可以以镇为单位进行汇总，更甚以县为单位进行汇总，如此一来就为材料的统计与决算提供了

便利。

2.5 固定资产管理

与其他工作内容相比，固定资产管理的内容要明显更加繁琐与复杂。农网改造完成之后，必须要做好固定资产的统计工作，因为这与整个改造工作质量之间有着直接的关系。GIS系统还拥有固定资产自动统计查询功能，固定资产资料同样也可以在农网改造工作完成后自动生成。

3 结语

作为农村的一项基础建设，农网的稳定运行同人们的生活和工作有着紧密的联系，在人们用电需求不断增大的过程中，提高农网的供电能力显得尤为重要。在农网中充分发挥GIS系统的优势，实现了电网管理的自动化和智能化，先进的信息技术为农网的稳定、持续供电提供了坚实的技术保障，还可以进一步提高电能质量，将优质的服务提供给广大用户。此外还能优化农村的供电环境，改善电力企业的管理水平，为电力企业创造更大的经济效益。

参考文献

[1] 刘春梅，冷春田.地理信息系统在输电管理中的应用[J].黑龙江电力，2008，26（4）.

[2] 翁颖均，朱仲英.地理信息系统技术在电力系统自动化中的应用[J].电力系统自动化，2009，（18）.

[3] 管国斌.对中小城镇GPS控制网中几个问题的探讨[J].浙江测绘，2010，（2）.

[4] 刘琳，张健.高压输电网地理信息管理系统[J].华北电力技术，2008，（12）.

[5] 祝滨，仇晋.基于矢量坐标搜索法的地区电网网络拓扑方法的研究[J].电力自动化设备，2013，（2）.

作者简介：何龙（1982-），男（锡伯族），辽宁辽阳人，辽阳市农村电力服务有限公司技师，研究方向：农网自动化及服务。