网络GIS

网络GIS（共11篇）

网络GIS 篇1

上世纪90年代以来, 互联网的迅速普及, 网络通信的广泛应用, 再加上GIS技术研究越来越深入, 特别是RS与GPS技术及系统的发展, GIS的应用领域也进一步拓宽。随着国内经济发展水平越来越高, 人与人之间的联系越来越密切, 民众对生活质量的要求也在不断提升, 以手机为代表的各类通讯工具的普及推动了通讯行业实现了大跨度发展, 其网络规模也日益发展壮大。当前, 如何进一步优化通讯网络, 增强自身的市场竞争力是摆在各大运营商办公桌上的主要问题。

1 GIS总体概况介绍

GIS即地理信息系统 (Geographic Information System) , 是一个以地理空间数据库为基础, 基于数据库管理系统的分析和管理空间对象的信息系统, 是在地理学、地图学、测量学、以及计算机学科软硬件等多种学科的支持下发展起来的一门学科, 运用系统工程和信息科学的理论, 科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据, 以提供管理、决策等所需信息的具有独立的学科体系的技术系统。

到目前为止该技术已经历了将近四十年的发展, 达到了相当成熟的阶段, 尤其是近年来, GIS强大的地理信息空间分析性能越来越受到各行业及领域的关注。作为一个独立的软件系统, GIS具备以下几项基本功能:数据的输入、编辑、存储与管理, 空间查询与分析, 图形的输出与交互操作。

1) 数据收集和处理。数据录入是GIS基本功能中最关键的一项, 这项工作把世界上地露天、测量、遥感、统计、文字等各类地理空间/非空间数据输入电脑或者转换为电脑可以识别的信号;数据编辑则是以对编辑图形内容及其坐标、数据格式转换、数据压缩等等属性、实体及其相互间数据关系的处理, 这是保证系统数据质量的环节;除了录入和编辑之外, 接下来就是极为重要的数据存储与管理功能, 主要包括数据的存储、检索、查询、修改和更新, 它是GIS系统成功运行的重要保证。系统所涉及的空间数据种类复杂多样、总量还十分巨大, 所以高效的空间数据存储与管理一直是GIS研究人员所追求的重要目标;

2) GIS的核心功能——空间查询与分析。在充分处理数据的基础上, GIS系统还可以对现有空间数据进行统计和分析, 为相关人员提供决策参考的同时还可以实现对方案的有效评估;

3) GIS系统具有完备的图象、图形处理功能, 让用户在实现可视化操作的同时, 还可制作出符合生产单位需求的报表和图形。

2 GIS网格化在通讯优化中的应用准备

基于GIS系统强大常的数据处理、图象分析、空间定位功能, 通讯网络优化过程中应用GIS就成为必然。在通讯网络中, 应用GIS网格技术的前提是要做好相关数据分析与采集准备。

其中, 数据采集对象为话统数据路测数据两种。话统数据包括通讯信号通道的接通率、掉话率、拥塞率、可用率、切换效果报表;还有通讯网络接入性能数据和话统结果报告图, 这些评判通讯网络的各项指标。而路统数据则主要依靠路测设备进行采集:通过对无线通讯网络以及无线通讯资源展开地理普查, 将网络规划与当前现状进行对比, 找出网络通讯盲区和受干扰区。而后对所得数据进一步分析, 最终查出形成故障的原因所在, 从而有针对性地进行处理。

3 GIS网格化在通讯网络中的分析地位

由上图所显示的是通讯网络优化的结构图, 可以看到GIS系统在提取特定地理范围内的信息并对这进行计算之后, 就可以进一步生成覆盖图, 显示出优化分析的各项图像及数值结果。

在GIS的网格背景内, 将采集到的所有数据通过TCM调制之后, 与网格实现关联。再将把所得数据投射到地图上进行绑定, 然后就可以利用GIS系统开始各类信号运行情况的具体分析了。

4 结论

面对当前社会中, 广大通讯用用户对通讯网络质量的要求越来越高, 各大运营商只有在确保各项设备性能的前提下, 不断地加强基础网络的优化和维护, 提升通讯各个环节的服务质量, 最大程度上保证网络的畅通与通讯信号的强劲, 才能不断地吸引更多用户, 实现企业市场竞争力的增强。

摘要：在传统的通讯网络优化工作中, 数据一般情况下会以文本或表格的形式综合展现, 其各类数据之间的关联性差, 缺乏规律性在而且直观性不足, 使该领域的从业人员感到枯燥的同时, 还非常不利于他们工作效率的提高。起源于上世纪六十年代的GIS技术, 经过了发展与推广期, 基于网络的GIS逐渐成熟, 为网络优化分析实现网格化管理提供了可能。本文GIS的相关概况出发, 分析了GIS网格化的特征, 并探讨了GIS应用于通讯网络优化的数据分析地位。

关键词：GIS网络,通讯网络,优化,应用

参考文献

[1]朱立, 夏洪, 钱敏.基于GIS的无线网络覆盖模拟建模[J].东华理工大学学报:自然科学版, 2010, 33 (4) :384-387.

[2]简洪登.网格GIS研究[J].中国科技信息, 2010, 15:107-109.

[3]吴豪.移动通信网络优化新解决方案——基站覆盖延伸系统的原理及应用[J].大众科技, 2005 (6) :48-49.

[4]周承诚.GIS无线网络管理系统的研究与实现[D].上海交通大学, 2007-9-1.

网络GIS 篇2

【中文摘要】在资金融通网络中,各式各样异常资金的流动都会给国家金融机构的信用带来威胁,使得国家财富减少并大量流失,使得社会各种不稳定因素增加、刺激犯罪的产生。为保证国家的经济、社会秩序的稳定,须加强对这些各式各样异常资金的监测与监管,在资金融通网络的资金异常流动监测系统中,面对金融机构上报的数量巨大的大额和可疑支付交易数据,账号之间的关系复杂,无法提高监测和侦破效率;而目前的一些复杂网络可视化软件也不太适应资金融通网络的可视化要求,很难表现资金融通网络中的各种复杂的特征及属性。对资金融通网络中异常资金异常流动的可视化研究是学术界和中国反洗钱监测分析中心一直关心并有待解决的问题。本文的可视化研究是基于MapX组件技术的地理信息系统(GIS)的开发,它有着其它开发方法无可比拟的优势。目前,地理信息系统的应用已经越来越广泛,为各种行业的应用管理与发展起到了决策支持的作用,也使其成为当今地理信息系统开发中的潮流和热点。本文设计了资金异常流动监测的可视化系统,重点研究节点的可视化以及可视化算法,主要内容归纳如下:(1)从可操作性和实用性出发,对资金融通网络中资金异常流动行为进行总结和分析,便于实现计...【英文摘要】Different kinds of abnormal capital flow in financing networks will bring risk to the financial

institutions of each country, which not only makes the national wealth reduce and huge loss, but also makes various social unstable factors and crime rate on the rise.So we must strengthen monitoring and supervision of these various abnormal funds to ensure economic and social order stability of our country.In the abnormal capital flow monitoring system of financing network, it’s out of the question to impro...【关键词】地理信息系统(GIS)资金融通网络 资金异常流动 可视化

【英文关键词】the geographic information system(GIS)Financing network abnormal capital flow visualization 【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发

【目录】资金融通网络中资金异常流动监测系统的可视化研究中文摘要6-813-2513-1516-17

ABSTRACT8-9

第1章 绪论1.1.1 研究背景1.2 相关概念的界定

1.3.1 复杂网络技1.1 研究背景及意义13-161.1.2 研究意义15-161.3 国内外研究状况17-22术研究状况17-1919-20

1.3.2 资金异常流动监测研究状况

20-22

1.4 研究方1.4.2 论文研第2章 论基础与1.3.3 信息可视化研究状况法和研究内容22-24究内容与结构22-24

1.4.1 研究方法22本章小结24-25

关键技术25-35基本术语25-26关键技术介绍27-3127-28C29-3131-34C33-34

2.1 MapX 的介绍25-272.1.1 MapX 中

2.2

2.1.2 MapX 的功能及特点26-27

2.2.1.n et WinForm 应用程序开发技术

2.2.3 2.2.2 地理信息系统（GIS 技术）28-292.3 系统开发环境及开发语言介绍2.3.1 系统开发环境31-33本章小结34-35

35-45

2.3.2 开发语言

第3章 金异常流动监测可视3.1 需求分析35-37

3.1.1 化系统的分析与设计市场需求3535-37

3.1.2 系统的数据库需求分析

3.2 系统中所应3.1.3 系统其它方面的需求用的重要类分析37-4141-43

3.3 可视化系统的总体设计

3.3.2 系统的本章3.3.1 可视化系统结构图41-42可视化流程图42小结43-4545-53

3.3.3 系统功能模块设计42-43

第4章 金异常流动监测系统可视化的初步实现4.1 基于MapX 的可视化算法45-47

4.1.1 箭头

4.2 的可视化算法45-46数据库的设计47-505051-5353-63

4.1.2 可视化算法步骤46-474.3 所有节点无限显示的实现

本章小结4.4 异常节点显示的实现50-51第5章 金异常流动监测系统地域可视化的实现5.1 节点地域分布显示的实现53-54

5.1.1 节点地域的实现步骤54-58

5.2 异常节点的资金链的跟踪显示5.2.1 异常白色区域的智能判断及绘制算法

55-565.2.2 异常节点径向分布算法56-58

5.4 异常节点的导出分析

5.3 异常节点社会关系的分析58-59分析60-61章小结62-6363-695.5 异常节点的查询59-605.6 各种统计图的本

5.7 异常节点的资金存量的分析61-62

第6章 意两节点之间流量算法及其可视化实现

6.1.1 模型

6.2 模6.1 模型提出的背景及划分依据63

6.1.2 模型级别划分的依据636.3 模型的假设

64的提出背景63型的示意图63-64化算法实现64-67

6.4 模型的可视

6.4.2 仿

6.4.1 可视化算法64-65真数据的录入65-66量计算66-6769-75

6.4.3 模型的应用---任意两节点之间流

第7章 例研究69-70

7.2 陈水扁家族

本章小结67-697.1 陈水扁家族洗钱案洗钱案过程中各种关系的研究70-7373

7.3 典型属性的提取7.4 在陈水扁家族洗钱案中暴露出的一些问题及解决的办本章小结74-75参考文献77-79

第8章 论与进一步研究展望附录 行业金融机构反洗钱规定致谢81-82

网络GIS 篇3

但是，与现今广电网络飞快的建设速度相比，广电网络资源的管理基制却还处于滞后的状态，大部份的记录和操作都是由手工完成的。随着网络系统日益复杂化，人工操作在时间及成本上都暴露了极大的劣势。同时，广电也要求对投以大量资金的网络设施进行信息化的可运营管理。此外，由于缺乏系统化、电子数据化的资源记录，网络资源使用率偏低，导致产生了大量不必要的资源浪费。因此，不仅为解决现有的困难，更为满足未来业务运营升级的需要，网络资源管理系统的建立亟待提上日程。

GIS相关定义

地理信息系统：Geographic Information System ，简称 GIS ，它是为特定的应用目标而建立的空间信息系统，是在计算机软件、硬件及网络的支持下，对有关空间资料进行预处理、输入、存贮、查询检索、处理、分析、显示、更新和提供应用的技术系统。

实体：系统能够描述的通信管线的基础设施：机房、分前端机房、配线架、管道、人手井、电杆、光缆配线箱、光站、光缆接线盒、光纤等，我们将这些管线设施统称为实体。

节点：节点是所有定位点（能够用一定的方法测出其大地坐标的通信实体）的总称，如：分前端机房、人手井、ODF架、光站、交接箱等。

关联线：关联线包括管道段、光缆线与普通关联线。

属性：描述实体特征的相关信息。如：人手井编号、人手井名称、井类型等。都是为了描述一个人手井所提供的。

管道段：一般指连通两相邻人手井、管道闸、引上点等管道设施之间的一段管道。

GIS系统现状

1、系统登录

打开IE，输入地址登陆宁波广电资源管理系统：

2、系统界面

2.1主菜单如下图：

在该菜单栏里选择系统提供的各项功能。

2.2快捷工具条

如下图所示：

“工具条”将常用菜单项用快捷按钮表示，这些快捷键功能说明如下：

2.3光缆、电缆列表显示框

在光缆、电缆列表显示框中，分类显示交接箱下的所有光缆、电缆线。在上文提到的导航窗口里选择一个交接箱，鼠标右键点击，在右键菜单里选择光缆、电缆管理。（如下图）

3、系统功能概述

下面概括一下系统的主要功能：

3.1对地图的控制功能

提供对地图的放大、缩小、拖动、复位等功能；

提供设定显示比例的功能；

提供在地图中的实体定位功能，如条件定位，地点定位和坐标定位、GPRS定位等。

3.2查询和统计功能

对实体的属性与图形信息提供多种方式的查询；

提供对电缆（段）路由，光缆（段）路由以及电缆线序路由检索的功能；

提供对交接箱配线路由，吊线路由检索的功能；

能够查询交接箱配线表；

可以查询任意范围内的电（光）缆预留，并能一一定位显示；

可以查询电（光）缆线所经过的所有人手井；

提供直线、折线段长度统计功能；

提供量算两点间距离的功能；

提供计算闭合多边形周长、面积，圆域面积的功能。

3.3通信管线设施的输入编辑

提供对各种通信管线实体的空间位置进行输入、修改、删除的功能；

提供对各种通信管线实体的属性进行输入、修改的功能；

提供对交接设备成端、端子占用、端子跳接编辑的功能；

提供对通信管线实体的增加、修改、删除注记等功能，以方便制图输出。

3.4图纸的编辑与打印

系统能够自动生成全市（区域）管道、光缆分布图；分前端机房等分布图，并提供编辑和打印功能；

系统能够自动生成交接箱分布图、光站分布图，并提供编辑和打印功能；

系统能够自动生成人手井分布图，并提供编辑和打印功能；

系统能够自动生成任意范围内的局部图，并提供编辑和打印功能。

存在的问题

作为一门涉及多学科领域的综合技术，在广电传输网络中应用GIS技术，可以说是在有线电视网络资源管理上一次质的飞跃。但是，要想充分地应用好这项先进的技术，并不是一件容易的事。

首先，要改变的是只重视硬件，忽视软件的观念。如果没有一套较完整的网络资源数据库和相应的管理软件，显然是不合理的。

其次，是组织实施。GIS系统可为数字电视公司的网络运维部门、规划设计部门等多部门服务。同时，为了它的完整性和准确性，也需要这些部门及时地将新的数据信息输入到数据库中。因此，组织一个有效的数据采集系统，是GIS能够正常运作的保证。

如果解决了上述两个问题， GIS在广电传输网络中的应用，不仅会显而易见地提高网络管理水平，还会给提高网络资源的利用率带来乐观的前景。

网络GIS 篇4

配电网故障定位和隔离是配电自动化的关键技术之一, 配电网的故障恢复和设备抢修都是建立在故障准确定位的基础之上。绝大部分均是基于配电自动化获得继电保护动作、开关变位信号、故障信息进行故障定位, 而对于解决不完备信息的故障定位问题相对薄弱。

利用GIS技术的空间分析、网络分析功能实现电力专业分析、高级辅助功能, 这在国内还处于起步阶段。GIS的网络分析功能可以实现网络上溯、下溯追踪分析、公共祖先追踪分析、网络连通性分析等等, 这些都将为故障定位奠定了很好的基础, 对于配电网络保护的加强和提升配电网络的可靠性具有重要意义。

2 配电网络模型

配电网主要包括配电变电站, 配电线路, 开关刀闸及配电变压器设备。断路器环网柜, T接箱和开闭所在线路通断上其实际作用相当于开关, 所以均可由开关代替。

其中, S是变电站, L是线路, 连接所有的电源, 开关和变压器, K表示影响网络通断的开关, 刀闸或熔断器, T为变压器, 并带有各自的用户。

由于保护的需要, 一般采用辐射状供电的开环运行方式, 即配电网具有正常时闭环结构, 开环运行。一个确定的配电网可以将它看作由许多以电源点为根的树组成的森林, 可以将它划为若干个以电源点为根的树状配电子网络, 因此在进行故障定位时仅需考虑故障所涉及到的树状配电子系统, 进而就可以提高定位的推理速度和效率。

3 故障快速定位技术

故障定位有三种方法:利用重合器和分段器进行故障定位;利用馈线终端单元和数据采集与监控系统配合来实现故障定位;利用供电部门的客户服务系统通过用户打故障投诉电话来确定故障点。GIS配电网络故障快速定位技术具有以下特点:

1) 跟开关功能类似的所有设备都称为一个开关接点。

2) 变电站为电源接点, 本系统不考虑变电站内部线路结构。

3) 所有的配变及所代的用户为变压器接点。

4) 接点和因同条线路不同型号形成的分接点 (这两种接点称为结点) 。

图2为基于GIS的配电网络模型的几何网络拓扑图。

注意要点:

1) 几何网络必须建在一个要素数据集里, 建立几何网络之前要先有要素数据集。Geo database中, 建立在要素数据集中的所有要素类具有相同的坐标系统。

2) 参与几何网络的要素类必须是简单要素类, 一个要素类只能参与到一个拓扑关系中去, 这个拓扑关系可以是拓扑, 或是网络, 这样对要素类的限制可以有效地保证数据库数据的一致性。

3) 在Arc Catalog中创建几何网络, 实质上便是指定几何网络参数的过程。比如指定需要创建几何网络的要素集, 选择参与几何网络的要素类, 指定网络名称指定是否创建复杂边线, 设置捕捉容限, 设置权重, 设置连通规则等。

4 GIS配电网络保护系统设计

4.1 系统设计

根据配电企业的业务特点, 将系统划分为以下几大主要功能模块:图形显示, 图形编辑、设备管理、网络分析、辅助决策、用户管理、运行管理、变电运行管理、污秽分析、雷击分析、故障抢修。

根据系统的具体需求, 结合目前主流的技术方向, 系统构架为以空间数据库为核心的C/S加B/S混合构架。

1) 客户端:

在信息整合的基础上, 进行数据的分析和表现:系统设计的客户端由两部分构成, 一个是基于浏览器界面, 另一是基于地图界面客户端软件。

2) 数据库服务器:

使用大型数据库Oracle 10g, 对图形数据和属性数据进行统一管理, 系统管理员对各级人员分配不同的权限, 由数据库服务器统一管理所有的地图数据, 包括基础底图数据, 以及各种专业数据等;相关业务图层根据权限的设定只能由相关人员才能进行编辑和修改等操作, 从而保持数据逻辑上的一致性。

3) WEB服务器:

对内部不同部门人员实现web信息发布。采用IIS作为WEB服务器;业务人员可以通过浏览器向WEB Server发出查询、统计等各种请求, 由应用服务器响应并将结果传给浏览器。

4) B/S结构:

用于信息发布。考虑到除电力系统的直接管理部门之外, 还有其它单位有获取电网信息的需求。鉴于B/S结构在信息发布方面独特的优越性, 如对前端的用户数目没有限制, 不需要其他任何特殊软件, 另外对网络也没有特殊要求。采用B/S方式, 用户数可以任意扩充, 不需要再追加投资, 大大节省成本。

5) C/S结构:

对于频繁的图形操作和数据操作, 通过WEB服务器和应用服务器与数据库服务器之间进行信息传递, 响应速度将会有一定影响。另外, 浏览器端操作的交互性差也将约束一些复杂功能的实现, 因此将C/S结构用于配电系统的直接管理部门。

4.2 提升电力设备可靠性策略

1) 要提高输变电网络质量。在进行设备选型, 工程建设投资时, 对输变电网络终身寿命经济指标进行综合评估, 选择最佳投资方案。

2) 要落实完善防“三误”措施。

3) 确保自动重合闸功能可靠.缩短强送时间。

4) 采用标准化巡视作业卡, 确保巡视到位和质量。

5) 统筹做好输变电网络大修, 技改, 反措, 年检等年度停电需求的平衡, 协调, 减少重复停电。

6) 做好年度, 月度检修计划管理。杜绝非计划临时性检修。

7) 合理安排, 节约计划停电时间全过程管理和控制。

5 结束语

通过以上对配电网络模型和几何拓扑结构的分析及以GIS配电网络故障快速定位技术为基础, 推演了配电网络模型的几何网络的要素数据集, 设计了基于故障快速定位技术的GIS配电网络保护系统, 并依据所得到的实验测试结果, 经过数据拟合进一步提出了基于GIS配电网络保护系统的全面提升电力设备可靠性的工作策略。

参考文献

[1]冈部成光, GIS内金属异物的局部放电特性和诊断技术[J].电气评论B, 1995, 115 (10) :221-227.

网络GIS 篇5

摘要：以南方红壤丘陵区宝洞峪小流域作为实验样区,在地理信息系统技术空间分析和水文分析模块的支持下,采用不同分辨率的DEM为基本信息源,探讨了汇流阈值与汇流网络密度间的.定量关系.研究结果表明:汇流阈值与汇流网络密度呈定量统计关系.经过对所得数据的回归分析.得出了汇流阈值与汇流网络密度的定量回归模型,其中系数6呈较明显的空间分异特征并随着DEM精度的变化而变化.还提出了一种基于栅格个数的汇流网络密度计算方法,通过在实际研究中的应用,表明该方法可以有效地应用到汇流网络结构研究中.Abstract：The Baodongyu catchment in red soil hilly region of Southern China was selected as the study site. Under the support of spatial analysis and hydrological analysis module of ArcGIS, the research discussed the quantitative relationship between conflux threshold value and densities of conflux network using DEM with different resolving power. The result showed that there is a quantitative relationship between conflux threshold value and densities of conflux network, which can be expressed by a formula. And the parameters b presented on a change trend with the precision of DEM. The research put forward a good approach of computing conflux network density based on raster number, which could be effectively used to determine drainage structure.作 者：李忠武 黄金权 李裕元 蔡晓迪 曾光明 LI Zhong-wu HUANG Jin-quan LI Yu-yuan CAI Xiao-di ZENG Guang-ming 作者单位：李忠武,黄金权,蔡晓迪,曾光明,LI Zhong-wu,HUANG Jin-quan,CAI Xiao-di,ZENG Guang-ming(湖南大学,环境科学与工程学院,长沙,410082;湖南大学,环境生物与控制教育部重点实验室,长沙,410082)

李裕元,LI Yu-yuan(中国科学院,亚热带农业生态研究所,长沙,410125)

GIS研发:摆脱项目驱动 篇6

今年以来，地理信息产业在中国的地位快速攀升，先是被写进《政府工作报告》，随后国家测绘局又正式更名为国家测绘地理信息局，地理信息产业已被明确为国家重点发展的产业。GIS作为地理信息产业的核心内容，越来越受到各方的关注，提高中国GIS研发水平也成为业内关注的焦点。

GIS研发势头强劲

6月8日，全球最大的GIS基础平台软件开发商美国Esri在北京宣布，其首个驻外研发中心正式成立，这也是全球GIS厂商中首个在中国成立的研发中心。简单来看，这仅仅是一个国外厂商的个体行为，但从另一个侧面也反映出中国GIS发展的变化：目前GIS市场主要是通过项目驱动，随着应用的普及和深入，技术驱动将取得更多话语权。虽已有超图、中地等本土GIS软件厂商的持续耕耘，但是作为一个在GIS领域有40多年历史、用户遍布全球的公司，Esri在中国建立研发中心是迟早的事。

“不同于其在欧洲和中东的研发机构只开发特定领域的软件产品，我们在中国的研发中心将参与Esri全体系产品的研发工作。”Esri全球业务总监Dave Busser告诉记者，Esri(北京)软件研发中心将偏重于地理信息技术在云计算、移动技术和数据2D/3D影像化方面的开发，是Esri产品研发体系的重要组成部分。

GIS应用从无到有、从少到多、从点到面，GIS技术也相应地传播开来。GIS是一项复杂的应用技术，需要研究和积累经验性知识，如果仅仅依靠项目驱动，则无法更深一步发展。Dave认为：“GIS涉及系统测量、分析和建模等学科，这些都是支撑GIS的一些基础学科，此外，GIS还为我们带来了一些全新的认知世界的角度。人口问题、环境变迁、生物多样化，以及变化多端的全球气候都让GIS技术有了用武之地。”

对于研发中心的定位，Esri(北京)软件研发中心总经理张剑宇表示，不做内部外包,不做测试汉化,不做边角补订编程,不打下手。研发中心于去年年底注册，今年上半年进行基础建设和招聘。

GIS与IT深度融合

GIS的研发需要从实际应用中提炼重点和方向。摆脱了项目驱动的GIS研发更应该关注IT技术的热点，比如云计算、虚拟化等。

Dave Busser有超过26年的IT领域工作经验，他曾担任过盐湖城奥林匹克委员会的首席信息官员，负责一个3亿美元的项目，专门为2002年冬季奥运会提供技术解决方案。Dave于2002年加入Esri公司，进入了GIS领域。对于GIS和IT的融合，Dave有深刻体会：“很多IT系统都开始将GIS纳入作为其基础地理信息平台，帮助IT系统更好地服务于用户。虽然GIS与IT已经在有效结合，但是融合度仍然不够。”

Dave认为，中国用户的需求和国外用户的需求是类似的，只是业务流程不同而已，Esri把研发中心设立在中国，就是为了更好地读懂本地用户，从而让GIS与IT达到更好的融合。Esri还与许多知名IT厂商如微软、IBM等开展合作。

网络GIS 篇7

地理信息系统 (Geographic information systems, GIS) 是利用计算机技术实现地理信息采集、管理、分析和表现地理空间数据的系统, 以实现空间决策支持。地理信息系统简称GIS, 它既是一个技术系统, 也是一门学科。作为一个技术系统, 它的发展经历了实验室GIS、企业化GIS和社会化GIS三个阶段。现在GIS在我国的年产值已达到一千亿元, 并在社会生产和人民生活中发挥着重要作用。与此同时, 作为学科的GIS也发展很快, 特别是GIS专业教育正在快速发展。到目前为止, 我国已有150多所高校设置了GIS专业或方向。2010年暑假, 我们走访了与GIS产业相关的企事业单位, 并调查了毕业生就业状况。通过走访和调查, 我们发现GIS专业毕业生的社会需求较大, 因此一些学科力量较强的高校的GIS专业毕业生就业压力也就较小。但是, 这些企事业单位的负责人也指出GIS专业毕业生普遍存在一些问题, 如创新思维能力不足, 遇事没有自己的见解;缺乏工程意识, 对一套完整的工程体系流程不熟悉, 只能完成代码的编写, 无法进行诸如需求分析之类的工作;团队协作能力欠缺、缺乏吃苦耐劳精神等等。他们建议大学生多关注行业及相关技术的发展现状和前景, 成为具有前瞻性和竞争力的高端人才。

由此可见, 为了培养社会需要的人才, 需要对大学的GIS专业教育进行改革。

二、GIS-PBL系统的设计思想

反思大学GIS专业教育, 我们发现, 现在的教学过程主要是按照学科逻辑由基础学习向专业学习逐段安排的。学生们反映, 在整个教学过程中, 尤其是基础教学阶段对本专业发展现状及前景等信息不了解, 对当前的学习与未来职业生涯发展的关系不清楚。每门课程的学习都是孤立的、分散的, 学生对GIS专业难以形成整体概念;理论课的学习是传统的讲授式, 不能很好地培养学生的自主学习能力、团队合作能力和交流能力;实习是验证性的, 不能很好地训练学生的工程实践能力。笔者认为, 实行项目学习能有效地解决以上问题。项目学习是一套系统的教学方法, 它既是对复杂、真实问题的探究过程, 也是精心设计项目作品、规划和实施项目任务的过程, 通过这个过程, 学生能够掌握所需的知识和技能。在GIS专业教学中, 项目学习能引导学生根据所学知识, 自主选择项目, 进行与GIS产业密切相关的前沿知识、基础理论、基本技能培训和科研训练, 为学生更好地从事GIS产业开发和科研工作打下坚实基础。项目学习一般采用团队学习的方式, 学生可在团队中分工合作, 共同完成一个项目。这种学习模式可以增强学生对专业的理解, 一方面使所学理论知识在实践中得到综合运用, 另一方面也促进学生的理论知识学习, 有效地加强理论和实践的联系。项目学习有多种多样的组织形式。根据GIS专业的特点和GIS行业的资源优势, 可以采取基于网络的项目学习模式。本文探讨了GIS专业基于网络的项目学习系统 (简称GIS-PBL系统) 的设计。设计GIS-PBL系统, 要体现以下三性:

1. 系统性。

目标是行动的指南, 目标明确, 行动就有动力。现在的教学计划基本上仍然是基础课、专业基础课、专业课逐步推进, 在课程中间穿插一些验证性实习, 帮助学生理解理论。这种按学科逻辑设计的教学计划使学生缺乏整体意识, 导致学习理论的盲目性。因此, 在设计教学计划时, 首先要让学生有系统意识, 让他们知道GIS专业的学生毕业以后是做什么工作的, 而要完成这些工作需要哪些知识和能力。这里所说的知识和能力不是泛泛而谈的理论知识、无所依托的创新能力等, 而是具体可用的知识和能解决实际问题的能力。设计项目学习时要让学生接触真实的项目 (或经过教师根据工程实际精心设计的虚拟项目) , 使学生从总体上感受到要完成一个项目需要哪些具体的知识和能力。学生通过做项目, 知道如何构建自己的知识能力系统, 知道自己需要学习哪些理论, 需要训练哪些能力, 这样, 在理论学习、专业实习和社会实践时, 就有系统意识, 目标就比较清晰, 学习就有动力。

2. 合作性。

团队合作精神是各行各业对员工的普遍要求, 对GIS专业领域来说尤为重要。现在的大学生一般都是独生子女, 在以自我为中心的家庭环境中长大, 从小学开始接受的都是竞争式教育, 比较缺乏团队合作精神。而GIS专业是一种应用非常广泛的跨学科专业, 它涉及地理、遥感、测绘、计算机、数学等多个学科, 完成一个GIS项目往往需要有各种专业特长的人相互协作, 共同努力。因此, 设计项目学习时要突出协作精神, 让学生在团队中学习与人交往、与人合作。

3. 设计性。

传统教学强调理论知识的重要性, 认为实践环节是理论的附庸, 其作用仅仅是验证和巩固理论知识。在专业实习中, 学生的任务主要是验证理论, 教师已经设计好实习步骤, 学生不动任何脑筋照着实习指导书一步一地做就可以得到预设的结果了。这种实习枯燥无味, 激不起学生的学习热情。有鉴于此, 在设计项目学习时要突出设计性, 让学生尽早接触项目, 自己查阅文献资料, 自己设计项目解决方案, 并想方设法完成项目。研究表明, 大学生自主学习动机显著高于受控学习动机。因此, 项目式学习方式有利于激发学生的学习热情, 培养学生的自主学习能力和创新能力, 而且在完成项目的过程中会产生理论学习需求, 这也使得理论学习的目标更明确, 学习更有积极性。

三、GIS-PBL系统的构成要素

所谓基于网络的项目学习, 就是利用网络建立教师指导、同学讨论、成果交流、资源获取、教师检查和评价的项目学习系统。学生可以通过这个系统自主学习、相互交流、共同设计, 教师可以通过这个系统检查、指导和评价学生的学习情况。GIS-PBL系统的构成要素是:合作小组、成员、教师、项目和资源。

1. 合作小组。

GIS专业基于网络的项目学习要求若干个学生组成合作小组, 在教师的指导下共同完成项目。

2. 成员。

如前所述, GIS专业是一种应用非常广泛的跨学科专业, 它涉及地理、遥感、测绘、计算、数学等学科, 因此协作小组的成员最好由具备各种不同专业特长和兴趣爱好的学生组成。另外, GIS专业也是一种高度依赖计算机的专业, 计算机是GIS专业项目学习不可缺少的部分。

3. 指导教师。

在项目学习中指导教师的作用非常重要。虽然项目学习强调学生的自主性, 强调以“学”为中心, 但是决不意味着不需要教师。教师的有效指导可以提高学习的效率, 让学生少走弯路。

4. 项目。

在项目学习中, 项目起着非常重要的基础作用。项目的合适程度直接影响项目教学的效果。对不同年级的学生应该设置不同难易程度的项目, 逐步引导学生由易到难、由简单到复杂地完成项目。

5. 环境。

不言而喻, GIS-PBL系统需要有资料系统、软件系统以及硬件系统的支持。

四、GIS-PBL系统的功能集成

GIS-PBL系统需要实现的功能有:项目的领取及上报、工具及数据的下载、学习进程的管理、组内成员交流、教师在线检查指导等等。该系统可供指导教师和学生同时使用。资料显示, 在我国已有学者探讨了基于网络的协作学习系统, 有的已经开发出产品, 如北京师范大学的“协作学习平台”。由于GIS专业的特殊性, GIS-PBL系统的设计在借鉴已有成果的基础上, 需要结合GIS专业的特点设计自己的系统。本研究提出GIS-PBL系统的结构如下图所示:

从这个结构图可以看到, GIS-PBL系统主要分为以下四大模块:

1. 资源模块。

资源模块提供GIS-PBL系统需要用到的地理信息数据、行业操作规范、软件及使用手册等资源。在资源模块中可设计项目库、软件库和资料库等数据库。项目库:包含有可供选择的项目。所有的项目都应在存储入库前由指导教师进行可行性验证, 能保证按照学生的现有能力可以完成, 并能从中学到足够的知识。项目库应具备随机或按条件分发项目的功能;软件库:包含完成项目所需要的GIS平台软件 (如Arc GIS、Super Map、Map GIS等) 、通用开发软件 (如Visual C、Visual Studio、Java等) 、图形编辑软件 (如Auto CAD、Photoshop、Corel DRAW等) 、测绘遥感专业软件 (如南方CASS、ER-DAS等) 等。软件库在云技术支持下直接提供软件给学生在线使用, 或提供下载地址, 由学生自行下载使用;资料库:包含行业的操作规范、软件的使用手册、有关的地理信息数据等完成项目设计所需的资料。同时提供相关专著、期刊以及专利等资料的链接。

2. 操作模块。

该模块提供学生立项、项目设计、编程、分析等操作功能。同时提供指导教师进行源项目设计和审查、巡视等操作。该模块包括立项选择、方案评价、协同设计等子模块。

3. 交流模块。

该模块支持团队成员进行信息交流, 包括文字交流、数据交换, 还可进入会议模式。指导教师也可以进行在线指导。该模块包括信息交流和进程管理等子模块。

4. 评价模块。

该模块中设计有日志保存功能。它可以将操作过程和交流内容自动定时保存, 也可以将项目重要进展进行保存。指导教师可以依据保存的日志进行评分。该模块中包括结果收集和检查指导子模块。

现在的大学教育中也有项目学习内容, 但往往是以第二课堂的形式开展, 只有少数学有余力的学生可以参加。本文提出的项目学习在教学计划内安排, 只要整合所有的实习环节, 适当调整理论课程的安排, 即可使所有学生受益。当然, 本文只是一个初步的设计, 它的实施还需要做大量的工作。

摘要：为了提高GIS专业学生自主学习能力、实践能力、创新能力、团队合作能力以及交流能力, 文章探讨了GIS专业基于网络的项目学习系统。该系统由资源模块、操作模块、交流模块和评价模块组成, 可在网络环境下, 完成GIS专业PBL学习所需的各种功能, 包括项目的领取及上报、工具及数据的下载、学习进程的管理、组内成员交流、教师在线检查指导等。

关键词：地理信息系统 (GIS) ,专业教育,项目学习 (PBL)

参考文献

[1]邬伦, 等.GIS专业本科教学探讨——北京大学教学实例[J].地理信息世界, 2004, (4) .

[2]巴克教育研究所.项目学习教师指南——21世纪的中学教学法[M].北京:教育科学出版社, 2007.

[3]毛晋平, 等.大学生自主-受控学习动机特点及相关因素的调查[J].现代大学教育, 2010, (2) .

网络GIS 篇8

关键词：GIS,输电网络,巡检系统

0 引言

随着我国经济的发展,人们生活水平的提高,用电负荷迅速增长,使得电网规模不断扩大,电网设备的数量和种类急剧增加,分布更加广泛,使输电网络的管理面临着很多新的问题,尤其是给输电线路的日常巡检管理工作带来巨大的挑战。由于输电线路长期暴露在自然环境中,需要对线路及其相关设备进行有效的管理并及时检修,实时掌握线路及设备运行状况,及时发现危及线路安全的隐患,并给出具体检修意见,及时消除隐患,避免危险事故的发生,从而确保输电网络的安全与稳定运行。输电网络的分布具有跨越地区的地形、环境与气候等明显的地理特征,使得输电网络巡检依赖于地理信息,而传统的巡检工作却不能充分利用输电网络的地理信息,使得巡检工作繁重、漏检高,无法实现对其进行有效管理与维护,因此,需要采用新的技术实现对输电网络的高效管理。

随着计算机技术的迅猛发展,地理信息系统(Geographic Information System-GIS)技术应用到输电网络中成为可能。GIS是一门综合性学科,结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学,能够实现地理信息系统的信息获取、存储、检索、数据分析以及空间显示定位等功能功能。GIS技术具有诸多特点,使其已经在不同领域中应用广泛,例如交通、气象、国土、环境等领域,并取得了巨大的经济和社会效益。同样,GIS如果应用在输电网络中,它可以提供输电网络中的输电线路、电力设备设施、电网运行状态、贯穿的山川、地势、水文、地质、资源等各种地理信息,并通过GIS可查询有关数据、图像、地图等可视化内容。输电网络技术人员如果利用GIS技术,将充分挖掘输电网络中变电站、供电线路以及相应电力设施的地理信息,实现对输电线路的运行状态监测、巡检管理工作的定位监测、电力设施的运行管理和维护,尤其能够实现对偏远山区、环境恶劣、无电信网络覆盖地方的输电线路监控,这些都将大大地提高输电网络运行的巡检效果。由此可见,GIS技术对输电网络巡检管理中的作用非常突出。

1 GIS在输电网络中的应用

1.1 设计原则

基于GIS输电网络巡检系统的设计是对传统巡检工作方式的变革,能够有效解决巡检管理工作中存在的问题,并提高工作效率。该系统在建立基于GIS技术的输电网络信息平台基础上,通过移动终端技术,将信息转移到野外现场,在规范化的技术支持下实现现场信息的采集,并建立标准化的输电线路信息数据库。该系统在实际巡检工作中为技术人员提供一系列的查询、状况录入、导航以及监督等功能。该系统需要具有一定的先进性,必须具有先进的硬件构架和科技化的软件平台,能够最大限度的实现系统的先进性。此外,该系统也需要具有一定可靠性,系统中的硬件都采用技术成熟的产品,在多次严格测试下,筛选出使用性较强的产品,并且在实际设计中充分考虑信息的安全性,实现系统的产期稳定性。在设计的过程中还需要根据《输电网络GIS应用技术规范书》等一些相关规定的业务需求,结合实际开发环境进行设计。具体设计原则如下:

(1)系统设计充分参照国际上的规范、标准,支持国内外目前所流行的主流网络体系结构和运行系统,采用国际成熟的模式,借鉴国内其他地理信息系统建设的成功经验,从输电网络巡检实际需求出发进行设计。

(2)系统设计要确保技术的先进性和实用性,具有良好的可扩展性和灵活性,以适应输电网络信息化建设的迅猛发展趋势,满足当前及未来输电网络信息技术应用的需求。

(3)系统设计要遵守实用性原则,GIS系统涉及输电线路所贯穿的区域,涉及电力、国土、交通等相关领域,数据分类繁多,数据量庞大,所以必须综合考虑,让输电技术人员以最为方便的操作获得最为实用的信息。

(4)系统设计需遵守可扩展性原则,数据积累、用户需求、功能完善,以及技术进步都要求系统必须具有扩展的余地。

(5)系统设计需遵守电力系统开放性原则,作为面向输电网络服务的GIS系统,客观上要求它必须具有良好的电网开放性,必须符合相关的电力行业标准,以充分保障系统与其他电力应用系统的无缝集成。

(6)系统设计需遵守安全性原则,安全性原则的目的是保障系统的可靠性,通过输电技术人员用户认证、权限认证、传输加密等安全保障机制,建立完善的安全管理机制,防止数据受到破坏。

1.2 功能分析

系统总体划分为PC端和移动终端两大部分,运行在不同终端上的系统数据通过网络进行交换和共享,地图采用Arc GIS技术在服务器中搭建输电线路所在区域电子地图服务。系统的主要功能模块如下:

(1)用户权限管理模块。权限管理模块为系统全局提供权限的配置与验证服务。本软件系统的权限管理子系统采用标准的RBAC模型(基于角色的访问控制模型Role Based Access Control)进行设计,该模型能够准确的反映用户单位的组织机构结构以及人员、岗位等的配置。

(2)杆塔数据管理模块。杆塔坐标可以批量进行录入,录入到系统里的输电线路杆塔坐标,直观的反映在所选地图上,每个杆塔坐标点都能录入对应的属性信息,包含文字和图像信息,采用树形结构对输电线路杆塔坐标进行管理,坐标数据可按类别选择显示或隐藏。

(3)状态巡检管理模块。系统应具有线路状态巡检管理功能和由线路管理人员在系统上录入该条线路巡检周期,系统根据录入的时间,在地图上采用不同颜色标示出线路巡检状态,如:未巡检、已巡检和超期巡检等。

(4)电子签到模块。当巡检人员携带移动终端到达杆塔一定范围,系统应能自动记录该杆塔已巡检,并在地图上改变线路巡检状态。

(5)地图编辑功能。在地图上应能显示任意位置的地理坐标,应能对任意多点进行距离、方位角、周长、面积的测量。将一条线路的杆塔坐标点用线条连接后,可以绘制成一条线路,每条线路也可以录入对应的属性信息。

(6)定位模块。地图上能显示移动终端持有人所在的地理坐标、海拔高度等参数,同时应具有指南针功能。

(7)巡线轨迹记录。巡检人员可以记录本次巡线轨迹,方便其他巡线人员。巡检人员可以通过导航功能查询被巡检杆塔的公路路径,同时当对设备巡检路径不熟悉的管理人员或检修人员需要到达某一杆塔时,他们可以通过巡检人员以前的巡检轨迹或标注好的巡检小路路径进行导航抵达需要前往的杆塔。

(8)离线数据模块。考虑到有些线路所处地段为无线网络无法覆盖地区,移动终端系统应能支持所选地图区域下载到设备上,供离线使用。

(9)即时通讯模块。巡检人员可以根据工作情况自行建立小组群,在小组群里,可以多人进行文字和视频交流,好友之间可以设置坐标位置共享。

(10)数据交互模块。巡检人员可以通过网络将公共数据库的坐标同步到移动终端上也可以将移动终端上的坐标同步到个人数据库上。

(11)查询统计模块。针对工作需要进行各类数据查询和统计,并生成相应报表。

2 服务实施策略与技术流程

2.1 软件环境

服务器采用Microsoft Windows Server操作系统,安装Oracle数据库管理系统。应用服务器软件组成为Java以及Tomcat,电子地图服务器采用Arc GIS。

2.2 硬件环境

服务器端硬件配置处理器:英特尔8核64位及以上(如:Intel Xeon E5-2690),主频:2900MHz及以上,L3缓存:20MB及以上,内存容量:64GB及以上,硬盘容量:8TB及以上。

2.3 网络部署环境

软件系统采用标准的B/S架构软件网络部署方法。数据库系统及应用服务器部署于服务器端,应用服务器程序负责数据外联,透过由防火墙等安全设施保护的广域网或电力专网内部局域网与用户计算机连接。

2.4 GIS关键技术及其解决方案

根据目前GIS技术现状以及应用系统的需求分析、系统架构和相关规范的要求,系统的技术路线整体上要考虑先进性与成熟性相结合的原则,确保系统运行的实用与易用、安全与可靠,同时还要兼顾输电行业的发展预留相关接口,方便应用系统的扩展。

GIS技术在系统建设中是一个综合的可视化展示平台和空间分析工具,是系统的应用主体。因此,其选型对系统建设成功与否极为关键。经过比较并考虑与现有技术相结合,系统采用ESRI公司的Arc GIS Server产品。Arc GIS软件在全球GIS市场占有最大的份额,特别是推出的以Arc GIS 10.2系列产品代表了GIS技术未来发展方向,该系列产品还能够与其它电网GIS平台进行集成。Arc GIS Server是用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS应用平台,集中的GIS应用能够减少在每台机器上安装和管理桌面应用的费用,且功能强大,为开发人员提供多种接口进行二次开发,方便了基于浏览器和移动设备的GIS应用开发。Arc GIS Server体系结构可以用图1来描述。因此,在本系统的GIS平台选用上,采用Arc GIS Server搭建电子地图服务器,在此基础上进行二次开发,设计符合本项目业务需求的功能。

3 GIS服务安全控制措施

3.1 安全设计方案

GIS应用系统首先必须要保证输电网络的安全,所以系统在设计过程中要根据系统网络结构和应用模式,针对可能存在的安全漏洞和安全需求,在不同层次上提出安全级别要求,并提出相应的解决方案,制定相应的安全策略、编制安全规划,采用合理、先进的技术实施安全工程,加强安全管理,保证软件系统及其牵涉的信息资源的安全性。

3.2 系统安全策略

GIS应用系统一定要正确处理输电网络保密、安全与互联网开放之间的关系;安全技术必须与安全管理结合;一定要分析系统安全的风险,构造系统安全模型,从保护、检测、响应、恢复四个方面建立一套全方位的立体信息保障体系;遵循系统安全性与可用性相容原则,并具有适用性和扩展性。

3.3 系统安全措施

GIS应用系统的安全主要是网络安全和数据安全,系统中包含详细的基础地理数据和杆塔坐标,部分地理信息属于机密数据,在进行平台建设时,需要充分考虑数据的安全性,杜绝各种数据安全隐患。结合当前信息安全技术的发展水平,设计一套科学合理的深层防御安全保障体系,形成有效的安全防护能力、隐患发现能力、应急反应能力和系统恢复能力,从物理、网络、系统、应用和管理等方面保证系统安全、高效、可靠运行,保证信息的机密性、完整性、可用性和操作的不可否认性,避免各种潜在的威胁。

(1)网络环境安全设置。GIS巡检系统及其移动终端用户可以采用VPN/VPDN组建信息专网,用户只有在安全认证通过之后才能得到访问系统网络的权限,从而实现了安全、快速、私密的网络接入和应用,用户数据可以通过安全的隧道在内网和外部用户之间进行传输,保证数据传输的安全可靠。

(2)防火墙设置。防火墙是一种非常有效的网络安全防护工具,用来隔离风险区域与安全区域的连接,仅让安全、核准了的信息进入,最大限度地阻止不希望的、未授权的通信进出被保护的网络。

(3)应用系统安全设置。GIS巡检系统提供的各类应用功能和服务都需要进行用户授权或CA认证。用户只有通过了权限认证,才能访问期望的资源,不允许匿名访问和调用相关功能和服务,这样能够防止功能和服务方式的数据泄密。

(4)管理安全设置。只有技术上的安全措施和建设是不够的,同时要对日常的运行管理进行安全规划,制定安全管理制度,对用户进行操作安全培训。

4 结束语

GIS技术应用于输电网络巡检系统中,是输电网络信息化建设的重要技术手段之一,在输电网络管理中能够发挥重要作用。本文分析GIS技术和输电网络巡检工作的特点,设计基于GIS技术的输电网络巡检系统,对提高巡检效率、提升巡检管理水平、保障输电线路设备安全运行,具有十分重要的意义。

参考文献

[1]莫邦云.输电配网系统中GIS技术的应用剖析[J].通讯世界,2016(3):181-182.

[2]王素珍,夏振华,孙绍凯等.基于GIS技术的高压输电巡检系统研究[J].山东农业大学学报:自然科学版,2015,46(2):238-242.

网络GIS 篇9

实行“大部制”使我国政府职能正在经历巨大的转变,管理体制随时根据需要进行调整,因此,政府部门、岗位、业务的调整是经常发生的事。

这就要求实现电子政务的搭建平台在功能上必须具备对地理空间信息的处理、机构、业务调整的适应能力,而这个适用能力就需要一个快速搭建和灵活配置的基于GIS和工作流技术的集成平台来实现。

1 工作流与工作流管理系统

工作流是针对日常工作中具有结构化或非结构化流程而提出的,目的是通过将工作分解为定义良好的活动、角色和参与者等按照一定的规则和过程来执行这些活动,并且对它们进行监控。一个完整的工作流应包括一组活动及它们的相互工作流引擎示意图顺序关系,还包括过程及活动的启动与终止条件,以及对每个活动的描述,如活动的执行者、相关应用程序、需要的文档等。工作流模型相关的模块包括工作流模板及模板编辑程序、工作流控制与监控组件,工作流应用组件,工作流模板及模板编辑程序和实例数据与工作流相关数据统一存放在关系数据库中,实现一体化管理(图1)。

工作流管理系统(WFMS):一种能定义、创建和管理工作流执行的系统。它可以通过一个或多个工作流引擎来运行,并能解释过程定义、与工作流参与者交互,在需要时还要引用IT工具和应用。

2 GIS网络的工作流理论模型

网络是由若干线性实体(网线)以及这些实体的连接交汇点(结点)互连而成的一个系统,资源是由网络来传输,实体间的联络也经由网络来达成。网线与网线、结点与结点及网线和结点之间的拓扑关系是网络的主要特性,网线两端是结点,结点与一条或多条网线相联系。在GIS网络的空间数据库中,每条网线和每个结点都有其拓扑数据,前者记录着与它相联系的前后结点,后者记录着与它相联系的全部网线。GIS网络数据模型是真实世界中网络系统的抽象表示,具体的如:交通网、通讯网等,这些是日常生活中看得的网络;政务活动的流程化的工作环境也能够构成一个看不见的社会工作网络,从工作流的角度看,它实际就是环境内多个业务工作流的交叉、融合。

网络也是GIS中的一类独特的数据实体,它由不同的线性实体通过结点连接而成。网络分析是依据网络实体之间,线性实体与结点之间、结点与结点之间的连接、连通关系,并通过对网络元素的空间、属性数据,对网络的性能特征进行多方面的分析计算,网络分析中的“连通关系”可以解决工作流的控制问题,“结点”可以解决工作流的角色问题。

在以上分析基础上,得出基于GIS网络的工作流系统理论模型为:网络实体(流程模板),为工作流中的一个过程定义;网络上的结点实体,为工作流的一个活动;网络中结点与结点的连通关系(线实体),为工作流活动之间的条件路由;通过结点与结点间的连接方向,来控制工作流活动的流转方向。

GIS网络的工作流理论模型的本质就是通过引入GIS的处理方式,将工作流与GIS有机结合,将工作流引擎建在GIS界面层,通过GIS网络连接实现,把它变为实际的GIS网络模型,用GIS网络的思想来理解它、实现它,用户的开发应用完全是基于GIS的,有关数据库的支持完全由GIS完成,不必考虑数据库的异构和烦杂的与数据库有关的操作问题,用户只需要专注于了解整个业务逻辑,专心于业务逻辑的分析,将自己的逻辑图通过完全可视化的GIS网络工作环境绘制在计算机上,就可以完成工作流模板的定制,GIS会按照空间拓扑自动进行对控制逻辑的解释。

GIS网络的工作流理论模型通过活动级、工具级和功能级集成完成将GIS实现的图形处理功能作为工作流程中的一个活动,由工作流引擎管理控制,利用组件式GIS开发图形处理工具,供业务活动调用,业务活动由GIS网络工作流引擎统一控制管理;模型在功能上具备GIS的全部功能,功能执行上具有更高的效率。

GIS网络的工作流与一般工作流的不同点主要在于数据(更多的具有地理参照的空间数据)、分析操作(空间敏感的)和空间约束。GIS的夸学科性使得工作流的执行需要频繁的交互,因此,基于GIS网络工作流的交互性也更强。

3 GIS网络的工作流体系结构

GIS网络的工作流体系结构由工作流建模工具模块、工作流引擎模块、组织机构模块、节假日时间管理模块、二次开发接口模块组成(如图2)。

3.1 工作流引擎

工作流引擎是GIS网络工作流管理系统的核心,其功能可归纳为以下几个方面:流程的定义、活动的配置、流程的控制、案件库及案件移交模型的管理。

3.2 流程建模工具

建模利用工作流可视化编辑工具,实现新建流程模板;流程节点的绘制,节点显示信息的配置(名称,颜色,字体,二进制图像等)活动属性的配置(承办信息,权限信息等),节点的移动,删除;流程节点的连接(添加线实体);线实体属性信息(路由条件)的编辑配置;通过”拖拽”实现节点信息共享。

该建模工具可以大大降低流程设计的时间和难度。需求调查人员可以在做需求调查的时候,就将流程画好,通过这个可视化的流程与用户进行交流确认,这样可以提高做需求的速度,同时需求完成的结果可以直接用于开发,如果做需求的人能力很强,可以一边做需求一边搭建系统。工作流可视化编辑工具同时也是系统维护必须的系统管理员工具,当业务有调整或人员有变动,可以直接通过可视化编辑工具进行调整。工作流可视化编辑工具同时也是开发人员进行开发调试必须的工具,它为开发人员提供工作流环境,提高开发效率。

3.3 组织机构模型

工作流组织机构模型的基本概念是:利用抽象的模型或者元素,构造出的一系列关系,用于表达企业组织机构中的实体间的层次和隶属。它通过网络映射关系为企业或机关人员执行工作流提供柔性的组织定义,为过程模型提供“人”的支持。

在GIS网络工作流管理系统中,组织机构模型实体定义如下:

用户:工作流系统的使用者,是一个独立的、具有一定行为能力和技术能力的人的实体。

部门:对应与企业,单位的静态组织划分,由企业,单位的实际部门设置情况来决定,可以是传统的面向职能的,也可以是现在流行的面向过程与客户的。

职务:对应与企业模型中的员工,项目经理,部门经理等,事业单位的科员,处长,局长等。主要用于按职务赋权的活动,如审批,审核等。

功能:用于系统功能的设置和按功能组成团队,工作流活动也可以按功能赋权。

3.4 节假日管理模块

节假日时间管理模块提供了各种时间运算功能,包括正常的时间计算:年、月、日、周,同时还包括:工作日的计算,这是普通的时间函数所没有的,使用它我们可以方便地进行各种时间的运算。例如:如何计算一段时间内的工作日,只需在进行计算的时候,将节假日的信息扣除即可得到。

3.5 二次开发接口模块

工作流管理系统二次开发平台是面向工作流业务系统应用程序开发人员的,同时支持API和组件接口,运用面向对象的方法开发每个功能模块,构筑各个模块的API,然后在API的基础上开发与各个模块相对应的组件,实际上是对API进行组件化封装。这种方案使得组件和API间具有高度的一致性,二者并行不悖。开发应用系统时,可以根据自身情况选择其中一种或多种,应用此开发接口能迅速构建自己的业务应用系统。

4 GIS网络的工作流系统界面及功能介绍

GIS网络的工作流系统实现了基于GIS功能的可视化操作,在可视化的环境下就能完成流程的搭建和流程的功能配置、流程的修改、流程的复用(如图3)。还能实现象空间分析、缓冲分析等GIS功能的搭建(如图4)。该系统实现了应用逻辑和过程逻辑的分离,在可视化的环境下通过修改过程模型而不修改具体功能模块的实现方式来改进系统性能,提高软件的重用率,发挥系统的最大效能。

4.1 丰富的流程模式

工作流引擎提供强大的流程控制能力,可以严格按照业务流程的定义驱动业务流程实例的运行,支持丰富的流程模式,能实现串行、并发、选择分支、汇聚、基于条件规则的路由,也能实现任意节点回退、撤销子流程、嵌套窗口补证等功能。

4.2 完整的流程版本管理

当业务流程发生比较大的变化时,可以通过增加流程版本的方式来调整业务流程,未完结的业务实例仍然按照老的流程流转,新建业务按新流程流转。

4.3 灵活的权限分配

支持按岗位,按职务,按功能的多种赋权方式。

支持角色过滤。角色过滤一般用作公共流程(如“内部公告”),如果公告拟稿(科员办理)要移交到公告审核(科长办理),这时可通过角色过滤来确定具体科室的科长。具体参数为:

深度:根据机构用户组织结构层次进行过滤;

类型:包括:按案件创办人过滤、按当前办理人过滤、按参照活动人办理过滤。

4.4 GIS的功能实现

图形、属性、空间数据等均在GIS网络的工作流管理模块进行管理,如图形的查询分析检索、缓冲区分析、路径分析、地块的面积计算、距离计算、统计报表等。用户根据需要的空间分析操作定制分析流程,如在开始和结束节点中插入数据,编辑修改,统计分析,图形发布等活动构成一个完整的分析流程。

5 结论

GIS网络的工作流技术的应用将改变传统的办公系统的开发模式,业务人员可以方便快捷搭建流程,开发人员在搭建的流程上利用表单和组件技术快速开发,使业务人员和开发人员合为一体,提高了系统开发的效率;为了适应管理体制、机制的变化而引起的业务变化,加快流程处理速度,系统对工作流程具有很好的控制能力,允许用户对系统的工作流程进行灵活方便的设置和权限的灵活分配,设置和分配改变时对应的数据流能自动地适应工作流的变化,从而控制数据在网络上的流动;子流程的使用,能使复杂的流程简化和共用,更有利于流程的整合。GIS网络的工作流系统既实现了业务的可调整和可定制,同时也成功解决了GIS应用系统和办公自动化系统的无缝集成。

摘要：通过对GIS网络数据模型和工作流的研究与分析,提出一个将工作流引擎建立在GIS界面层,实现GIS和工作流集成的工作流管理系统,该系统快速搭建和灵活配置政务系统中的业务流程、机构设置及GIS的信息处理。

关键词：gis网络的工作流,电子政务,GIS

参考文献

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[3]刘彦.基于业务流程的多层国土资源电子政务系统的设计与实现[J].微计算机信息,2006,22(18):199-201.

网络GIS 篇10

江苏有线南京分公司一直以来都很重视网络资源管理 (NRM, Network Resource Management) 系统的建设, 经过几年的建设, 基本完成了NRM系统的建设, 将南京城区范围内的机房、管线、缆线等信息进行了清查入库, 通过以SuperM ap为基础的GIS平台软件, 实现了网络资源基于电子地图的展现和查询, 可以为各类人员提供可靠、完整的网络资源信息, 最终目的是建设一个支撑网络建设、维护、运行和业务的、综合的、标准化的、安全的NRM系统。

随着网络资源数据日益完备, 资源系统作为O域的基础平台, 在网络规划、网络设计、网络运维、支撑客户服务方面发挥越来越重要的作用。为了使系统的应用更加广泛, 在系统建设过程中多种应用终端, 比如超大屏、触摸屏、普通PC屏、移动终端屏等均有涉及, 保证系统延伸到各种场所, 特别是移动终端的应用, 更是将应用延伸到网络现场, 能够为网络的日常检修、故障抢修、维护人员调度等提供技术保障。而之所以能够在不同的终端上进行资源管理系统的应用和展示, 与江苏有线南京分公司采用的C/S+B/S+离线设计+移动终端混合架构模式有关。

1 NRM系统混合架构应用

江苏有线南京分公司NRM系统采用C/S+B/S+离线设计+移动终端混合架构, 在广电行业当前GIS应用领域是一种技术应用的尝试 (图1) 。

目前国内外资源管理系统应用最为成熟和广泛使用的是C/S和B/S架构。

C/S架构系统建立在局域网基础上, 主要特点是网络带宽以及数据的安全保密性有保障。它将图形和属性数据放在服务器数据库中, 应用软件放在客户端, 为用户提供图形用户界面, 分析用户需求, 并把与数据库操作有关的事务提交给服务器端, 整个系统的负担在客户机/服务器间进行适当的分配, 具有强大的数据操纵和事务处理能力, 同时, 与B/S相比, 由于C/S在逻辑结构层上比B/S少, 对于相同的任务, C/S完成的速度总比B/S快, 因此, C/S更利于处理大量数据。

B/S架构是基于Intranet的需求而出现并发展起来的, 它建立在广域网基础之上, 与C/S相比, 最大的好处就是不需要在客户端部署应用系统, 对网络的带宽要求也不高, 在任何地点, 用户通过浏览器就可访问系统。在软件开发层面, 由于B/S采用的是三层或多层架构, 各部分构件有相对独立的功能, 软件有较好的重用性。

在广电领域, 多年来网络改造非常频繁, 即使网络改造阶段性结束, 考虑到网络运行维护时对网络进行优化和切割也会是一种常态, 这就使得NRM系统需要承担大量的数据更新工作, 由于C/S架构的系统处理数据能力更强, 因此目前全国广电行业的NRM系统的主流依然采用C/S架构。

C/S架构的NRM系统对使用人员的计算机操作水平要求较高, 在广电网络公司, 使用者主要是网络规划设计和专职数据管理人员, 很难全公司推广应用, 不能发挥其应有的价值, 为了将NRM系统的应用面扩大, 在建设江苏有线南京分公司NRM系统时, 采用了C/S+B/S+离线设计+移动终端混合架构, 针对不同的使用者、不同的使用终端、不同的使用环境均提供相应的解决方案。C/S主要供网络设计人员和专职数据管理人员在局域网中在线设计和数据维护使用, 是数据更新的主体。离线设计作为一个单机系统能够为设计人员脱离局域网环境后, 提供技术保障, 它可以解决两个实际问题, 一个是在设计任务外包后, 外包单位能够独立使用离线设计系统, 解决设计的标准化、设计成果直接入库、资源数据对外保密性问题;另一个是解决本公司设计人员随时随地需要开展工作的问题。B/S主要为公司决策层、管理层、运维工程师、客服人员、市场营销人员等提供网络资源信息的查询检索、定位、分析等可视化的应用服务, 同时还能为综合网管系统、BOSS、呼叫中心系统、客户关系管理系统等提供相应的接口, 将这些系统的信息与地理位置进行关联, 实现信息的可视化操作。移动终端系统是建立在B/S基础之上, 但是它有独立的界面, 利用无线互联网络, 实现手持终端对系统的访问, 它主要解决运维人员在野外移动状态下使用系统的问题, 通过移动终端系统能够实现导航、数据采集、数据查询检索等功能。

整个系统的功能架构如图2所示。采用C/S+B/S+离线设计+移动终端混合架构能够对网络公司的全员、全使用环境进行覆盖。

2多种类型终端展示应用

2.1 PC终端展示应用

PC终端是NRM系统的主要应用终端, 几乎所有的应用都需要在PC终端上实现。

C/S部分采用.net结合Supermap Objects开发, 定制开发的专用C/S客户端需要进行软件安装, 登陆后才可以进行操作, 主要用于设计人员进行网络工程设计, 专业数据管理人员进行电子地图数据导入导出、各类资源数据维护管理, 这类数据量大, 专业行强, 操作界面复杂。

随着NRM系统的深入应用及基础地理信息平台功能的进一步增强, 慢慢有更多的数据维护功能会转移到B/S架构中来, 因为基于浏览器的应用省去了对专用客户端软件的维护。

2.2触摸屏展示应用

整个触摸屏展示应用系统包括:显示器、触摸屏硬件、硬件接口驱动、触摸屏浏览器及数据接口, 采用C++结合Flash开发, 一般放置在营业厅或者会议室。通过触摸屏这种简单操作方式, 展示系统中网络情况、如地理信息资源、光缆网、管道网、光机覆盖及公司各种资源查询统计, 从整体上直观的了解现有网络资源的部署情况。由于触摸屏硬件购置较早, 因此只支持单点触摸, 随着产品更新换代, 可以支持多点触摸, 会有更好的操作体验。

2.3电视大屏展示应用

采用46英寸×4的电视机窄缝拼接和硬件接口驱动, 配合客服中心的业务应用, 开发了电视机大屏展示系统, 可展示营业厅位置及各类资源的查询, 最重要的是将运维支撑系统中的报修信息展现在大屏上, 让客户人员对发生故障的客户位置一目了然。主要展示内容包括:

1.故障监控:自行设定监控时长和刷新时间间隔, 展示从当前时间点倒推到设定监控时长间的故障位置, 按照刷新时间间隔进行刷新。

2.大面积故障监控:自行设定监控时长和刷新时间间隔, 设定大面积故障的条件, 比如同一光机下 (或者同一放大器下) 几个客户报修, 就视为大面积故障;展示从当前时间点倒推到设定监控时长间的大面积故障位置, 按照刷新时间间隔进行刷新。

3.客户故障信息查询:通过点击故障点位置, 可查询客户的详细信息、路由信息等。

4.大屏故障展示系统, 通过标准数据层支撑来获取运维支撑系统中的报修信息、BOSS系统中的客户信息以及与资源系统中的地址信息进行分析统计展示, 方便客服人员随时了解故障集中区域, 快速判断, 提高运维效率。图3为故障展示界面。

2.4移动终端展示应用

移动终端的目的是便于运维人员在外业工作时, 及时查询网络资源的状况以及现场。移动终端系统拓扑图如图4所示。

移动终端采用服务端和手机端相结合的方式, 为C/S架构, 需要在手机端安装专用的资源管理系统移动客户端, 从服务器端获取所需的地图和业务信息。手机端目前支持Android平台, 基于Restlet进行开发, 支持HTTP协议;服务端的GIS平台采用了SuperM ap的嵌入式GIS平台eS uperM ap 6, 服务器端安装基础地图数据和多元业务数据, 通过WEB方式可发布到外网, 手机端通过移动数据网或者WiF i等方式上网与服务器端进行交互。

移动终端实现的功能包括:

1.系统登录:用户必须以系统中有权限的用户名进行登录才能使用。

2.地图浏览:地图的漫游、放大、缩小等基本操作, 提供类似google手机地图的那种操作。

3.地图导入:地图放在服务器端, 考虑到网络速度、流量等问题, 也可以将地图导入到手机中, 如果服务端的地图更新了, 手机端访问时自动更新。

4.设备搜索:搜索设备等信息进行定位, 可搜索光缆网、电缆网、管道网设备并对其进行高亮。

5.现场信息采集:移动端可在现场采集数据, 如图片、文本信息及对应的地理设备, 上传至服务端;在服务器端可查询移动终端发送过来的现场信息。

6.GPS获取当前位置:在地图上定位用户的当前位置;将用户当前位置在地图上标注出来, 并能随着位置的变化而实时更新。

7.路径引导:根据输入的目的地 (可以为网络中的设备) , 将用户的当前位置与目的地连成直接, 并在地图上显示, 进行实时路径引导。随着移动GIS平台功能的新增, 可以将现有的地形图数据转换成导航图, 这样就可以实现路径导航功能。

图5~图7是移动终端的部分使用界面展示。

3实现多屏终端展示应用的难点和相关技术

3.1多屏终端展示应用的适配方法

同一系统需要在多种类型屏幕上进行展示应用, 主要解决如何适应不同终端屏幕大小的适配问题。

在本系统中, 主要通过两种方式解决:一是通过定制针对性的web发布系统;二是通过特定的客户端软件或者是应用软件, 通过添加配置文件解决。

针对特定的展示应用, 如触摸屏展示系统、客服中心的46英寸×4大屏展示系统, 因屏幕大小相对单一, 均通过单独定制的web发布系统进行应用。

移动终端、PC屏的C/S都是通过特定的客户端软件进行应用展示, 在程序中需要加显示的适配文件, 根据不同屏幕大小的分辨率进行配置, 从而完成屏幕的正常显示。PC系统的B/S终端, 也是在发布程序设计时考虑到屏幕适配, 根据屏幕的大小进行百分比的自适应显示即可。

3.2移动终端应用的难点和技术实现

在多屏终端应用中, 相对开发量大的是移动终端的应用。通过GIS的嵌入式移动终端底层平台开发软件, 可以将资源管理系统的应用移动到野外。

移动终端应用的难点包括:移动终端的响应速度;地方坐标系如何转换为经纬度坐标;如何及时同步中心数据库中的地形信息与移动终端缓存中的信息。

移动终端的响应速度:首先与移动终端的使用无线网络速度有很大关系。其次由于移动终端向服务器端提出的请求数据量较小, 但服务器响应请求并发回的空间数据量较大, 因此需要系统平台提供适用于低性能移动终端的高效数据结构。最后由于移动终端的处理能力相比于服务器处理能力相差较多, 因此尽量将大计算量的功能放置在服务器端, 而移动终端主要完成数据的接收和展示。

一般的移动GIS平台都提供经纬度坐标转换工具, 可直接使用该工具进行地形图的坐标系转换, 但都存在一定的偏移量, 如经过手机GPS定位测试, 可符合实际运维使用需求即可;如实际测试出来误差较大, 就必须通过专业GPS设备进行测量, 计算出偏移量参数进行校准。

由于移动终端应用系统服务器端一个重要功能是将地图数据和资源数据进行分层分片存储, 以便于终端进行调用;一般而言, 按照多个比例进行数据的压缩分片切割, 当资源管理系统数据发生变更时, 需要重新进行分片, 而移动终端如果在这之前已经访问过系统, 并在缓存中存储了该图片, 则无法获取最新的信息, 因此GIS移动平台需要建立机制, 确保当资源数据发生变化时, 移动终端访问系统时必须从服务器重新获取数据而不优先使用缓存中的数据, 确保数据的及时性。

移动终端系统最基础的部分是地图, 地图由不同图层叠加而成、每个图层对应一张数据表, 表中的每条记录对应这个图层上的一个要素, 每个要素有属性信息和几何信息构成;这些地图数据可以是在线访问, 也可以是离线存储在移动端设备上。

4结束语

多屏融合是各类应用发展的趋势, 江苏有线南京分公司的NRM系统在这方面做了尝试性的开发和应用, 使得一套系统, 可通过不同终端进行操作, 通过多种类型屏幕展示应用的开发, 方便了不同人员找到适合自己工作环境的系统应用方式, 给运维工作带来了极大的便利。特别是移动终端系统应用, 极大的方便了外业工作人员对网络状况及客户信息的查询, 同时提供的现场信息采集功能也可及时将外业情况回传至系统端, 提升了运维的质量。

参考文献

[1]戴宁燕基于GIS技术的苏州有线网络资源管理系统的建设与实施[J].广播与电视技术, 2014 (10) :20-25.

网络GIS 篇11

一个完整的三维可视化过程应该如下所示, 包括模型化、映射、交互三个过程。其中模型化过程是将现实世界各种各样的三维可视化对象映射成计算机可接受的数据格式, 从而产生可视化数据对象;映射过程的含义是将模型化后所得到的数据映射成一种易于理解的表示形式, 包括可视化方案的设计, 即需要决定在最后的图像中应该看到什么, 又如何将其表现出来;交互过程就是通过灵活、高效的交互界面使用户高效地与可视化对象打交道, 从不同观察角度和详细程度观察可视化对象。三维场景系统本质上就是这样一个包含模型化、映射、交互三个过程的三维可视化系统。

1.1 三维场景数据建模

构建三维场景模型所需要的数据包括:地物的高度数据, 地物的几何要素数据 (指表示地物的三维几何外形特征的数据) , 地物及地面的影像纹理数据, DEM数据, 其他数据 (如植被、树木等有关数据) 、语义特征及拓扑数据等, 重点是空间对象的几何、纹理数据和DEM数据。

针对三维空间数据模型的研究早已成为3D USGIS研究领域首要解决的问题而展开, 国际国内对三维空间数据模型的研究, 大致可把其归纳为四类: (1) 三维矢量模型, 即基于矢量 (Vector) 或边界面表示的模型。它是用一些基元及其组合来表示三维空间对象, 如格网 (Grid) 、不规则三角网 (TIN) 、边界表示 (BR) 、参数函数、四面体格网 (TEN) 等。 (2) 三维栅格模型, 亦称为体模型。它是基于体元 (Voxel-Volume Element) 表示的数据模型, 如3D栅格 (Array) 、八叉树 (Octree) 、结构性实体几何 (CSG) 。这类模型侧重于3D空间体的表示, 如矿体、水体、建筑物等, 通过对体的描述实现3D空间对象表示。其优点是易于表达三维空间属性的非均衡变化, 便于空间操作和分析, 但占用存储空间较大, 计算速度也较慢。 (3) 混合或集成数据模型。混合数据模型是将两种或两种以上不同的数据模型结合起来, 取长补短, 以满足需要。 (4) 面向对象数据模型。这种模型比上述模型优越, 更符合人们认识事物的思维模式, 还具有存储复杂对象、支持完整性、有较高查询访问能力等优点, 是解决空间数据与属性数据结合、图形与图象数据结合、多媒体信息管理的一种较好的数据模型。

1.2 三维场景模型可视化

目前可基于微机应用的三维图形库有OpenGL、Direct3D、Glide、VRML、Java 3D等。对一般的PC机用户而言, 目前比较合适的底层3D API是OpenGL和Direct3D, 这两种接口都提供高性能的3D图形处理能力, 其特性受到许多硬件的支持, 其本身已经成为PC主流操作系统Windows中的一部分。目前官方公布的OpenGL的最新版本是O p e n G L 1.2, D i r e c t 3 D的最新版本是Direct3D9.0。

无论采用何种三维空间数据模型和建模方法, 若要使用现有的3D API (三维应用程序接口) 进行系统的开发, 则必须将模型数据转换成3D API能直接接受的基本图元形式。在OpenGL和Direct3D中基本的图元形式是面、线、点。实际上各种三维体的绘制是通过对三维体表面或内部的面、线、点的绘制而实现的。

2 三维场景可视化总体结构

2.1 系统总体处理流程

基于GIS的三维场景Web可视化技术主要有底层GIS平台用于支持矢量、栅格形式地理空间数据管理及辅助生成场景模型、模型地理空间定位、模型空间分析等功能。

三维场景中地形、建筑物等实体对象各种纹理的主要来源是航空影像, 但是由于航空影像是从空中向下的中心投影, 因此屋顶纹理一般可在航空影像上提取 (除非被其他高层建筑物所遮挡) , 而墙面有的是在空中可见的, 可在航空影像上提取纹理, 有的则被遮挡, 可补充地面近景摄影影像。场景地形可通过导入DEM数据、GRD数据、高程库数据或者在自定义的范围内建立虚拟场景的基本地形并配以相应的影像图来创建。三维场景中诸如建筑物之类的空间实体模型可通过多种方式创建, 如可通过把2D GIS中的矢量区数据按照设置好的高度进行批量建筑物建模, 并可映射上预设的纹理, 也可通过导入第三方三维模型如*.3ds, *.dxf来建立模型, 还可通过从航空影像提取部分建筑物几何要素来辅助进行建模。此外, 系统还应该考虑诸如树木、花坛、路灯等这一类的特殊实体, 此类实体一般采用电子公告牌的方式进行显示, 对于树这类特殊实体也有采用分形方法进行显示的。

2.2 三维图形引擎框架

三维场景可视化的核心是进行模型的三维显示与交互。为了在模型显示时能支持当今两大主流3 D AP I、O p e n G L和Direct3D, 减轻应用系统开发人员在研究不同三维渲染引擎上所花费的时间、精力提高发效率, 系统应构建一个适合于不同模型显示和交互的三维图形引擎。就特点和性能以及适用性而言OpenGL和Direct3D两种底层三维应用程序接口 (3D API) 可以说各有优劣, 如OpenGL具有很好的跨平台性、与硬件无关性, 而Direct3D提供的立即模式编程却允许应用程序充分利用3D硬件的特性开发出更高性能的3D应用程序, 这种编程模式被许多高性能3D应用程序编制者采用。考虑到目前两种3D API使用的实际情况, 开发可同时支持两种接口的三维应用程序是有必要的。但要开发出性能较好且同时支持这两种3D API的应用程序必须设计出一个性能较好的应用程序系统结构, 面向对象的编程技术可以帮助我们达到这一目的。

整个平台三维图形引擎由三部分组成:OPENGL显示库、Direct3D显示库和三维显示库。其中:OPENGL显示库和Direct3D显示库是独立的两个动态库, 三维显示库是面向开发使用者的VIEW类库, 使用者可以只需设置当前使用的是什么引擎, 而不用关心各引擎使用的具体细节可达到其预期的显示效果。三维显示库的内部对OPENGL图形库和Direct3D图形库采用运行时动态连接的调用方法, 通过获取函数地址来达到调用而不关联的目的。这一三维图形引擎渲染处理功能强大, 方式灵活多样, 提供键盘与鼠标交互、路径漫游、高分辨率场景输出等多种实用功能。这些都使得开发者能将精力专注到实际应用业务上, 极大简化应用系统开发的工作量。

3 三维场景Web发布

近些年来随着网络技术的发展, 提出了基于网络的GIS的要求, 即WebGIS。但是, 目前的WebGIS都只有二维地图的数据管理、查询和显示能力, 缺乏必要的三维信息处理能力。随着互连网技术的飞速发展, 如何利用网络这个巨大的信息传输工具, 使之能更好地处理三维空间地理信息, 已成为3D USGIS研究者所面临的新挑战。构建基于网络的三维场景系统必须考虑WWW环境下的系统通信与运行结构, 三维真实感图形实时计算与显示的数据模型, 适合地理空间数据显示、分析的用户界面, 以及基于Internet系统开发工具如VRML与Java的集成应用、共享对象的管理等。

3.1 网络环境3D API

VRML、Java 3D是两种在Internet上具有交互性的3D API, 但它们的应用都要基于底层3D API如OpenGL和Direct3D的支持。

VRML是一种面向Web的三维造型语言, 为三维数据转换定义了一个标准的文件格式。VRML将3D模型转化为简洁的数学表达式, 因而只需在网上发送转化后的少量数据。而且, 一旦发送出去就不再需要对模型进行下一步发送;在这一过程中, 全部的变化仅仅是在模型中观察者视点的变化。这样, 在网上仅需不断传输观察者的方位, 极大地节省了数据带宽。VRML和设备无关, 它是作为一种描述虚拟境界的语言独立存在。和HTML一样, VRML也是可由浏览器解释的描述语言, 只不过VRML不是描述成一个Page的格式, 而是描述成3D环境和目标的布局。VRML是WWW上描述三维虚拟环境的标准方法, 在基于Web的三维模型发布中得到了广泛应用。

Java 3D是Sun公司在OpenGL及VRML基础上开发出来的一个3D API, 包括了实现交互三维真实感图形的基本类、接口, 由Java 3D包和Java 3D应用包构成。前者由生成图形和交互的核心类组成, 后者主要是提供用户高层应用接口, 如3D文件格式读取、基本形体 (如球、圆锥等) 的生成等。该接口也广泛应用于三维模型Web发布中。

3.2 基于W e b的三维场景可视化体系结构

基于网络的三维场景发布需要解决的核心问题是海量三维场景数据与网络传输速度有限的矛盾, 即实时漫游的数据调度问题。目前已经有许多可视化城市三维场景的应用实例, 如虚拟Paris, Glasgow, New Orleans, Sydney, Toronto等。在比较前人研究成果基础上, 结合自身开发项目, 作者提出了一种分块调度虚拟数据实现网上实时浏览大规模城市三维场景的方案, 这一方案首先需要借助GIS功能将整个场景按与街道、广场以及其他开放式空间相一致的拓扑关系进行分块, 并在漫游时根据当前视点位置实时计算块的可见性, 同时采用一种有效的块调度算法往内存中调度块和淘汰块。另外, 该方案采用LOD技术来提高漫游时的显示速度。

4 结语

本文分析研究了基于GIS支撑下的三维场景Web可视化的关键技术及应用问题。应指出的是3D Web GIS集成了计算机、GIS、CAD、测绘、遥感等很多领域的研究成果, 涉及这些领域的许多方面, 目前有许多理论和技术问题需要解决。

三维场景的深入应用还有许多研究工作要做, 主要表现为:大面积地物群体的高效建模技术;大规模地形场景的实时浏览;高效的地物实体数据模型及数据结构;虚实结合的三维动画技术;地物场景与VR技术的结合, 即虚拟地理信息系统Virtual GIS;基于网络的数字三维场景Web发布技术;三维空间分析的描述及交互式操作;三维表面分析, 三维剖面分析。

参考文献

[1]朱庆, 李德仁, 龚健雅, 等.数码城市GIS的设计与实现[J].武汉大学学报 (信息科学版) , 2001, 26 (1) :8～11.

[2]朱英浩, 张祖勋, 张剑清.基于MapInfo的城市3维可视化GIS[J].测绘通报, 2000, 7:1～3.