GIS的运用（精选11篇）
GIS的运用 篇1
1 GIS技术
随着数字城市建设的深入和智慧城市的提出, GIS技术的发展也日益趋向数据的标准化及多维化、平台的网络化、系统的集成化及智能化、应用的社会化。GIS是利用计算机软硬件技术实现对空间数据的采集、整理、建库及管理应用, 为各级管理部门提供模型参考及决策辅助。在国土资源的勘测、选址中, 由于土地与地籍管理关系到土地的使用性质、坐落以及权利人和地籍划分界限等众多内容的改变, 此时就需要参考和工程相关的材料, 比如比例尺各不相同的地形图、关于土地利用的现状图和规划图以及遥感影像图等。传统的处理方式通常是作业员利用纸质图件作为参考, 经现场外业勘测调查后, 对成果进行手工数据录入更新, 最后利用各类纸质图件及CAD格式图件, 对数据进行对比分析, 此工作效率较低且无法保证数据的精确性。
2 GIS数据库结构的特点
GIS应用系统中的数据库大致是由三种类型的数据组成:一种是基础的空间数据;另一种是关于土地的专题数据, 最后是平时的管理数据。其中基础空间数据主要包含大地测量数据、基础地形数据、4D产品数据、影像数据等;土地专题数据主要包含土地利用总体规划数据、土地利用现状数据、城镇地籍数据、地灾防治数据、矿产资源规划数据等;日常管理数据主要包含建设用地预审数据、农转用项目数据、建设项目供地数据、土地储备数据、土地开发整理复垦项目数据、土地执法监察数据等。
3 GIS数据库的设计
1) 统一坐标系。由于GIS数据库采用的空间坐标系是根据各类不同的数据源而规定的, 在一般情况下往往坐标系的数据不是统一的, 因此在建立数据库之前, 要进行各类数据坐标的转换。在对数据采取应用的时候, 数据存储坐标系形式应采用大地坐标系, 同时也可以根据具体的应用需求, 将投影坐标系统应用于数据的动态投影中。2) 拼接数据。一般数据在入库前比较零散, 因此必须对各类空间数据进行适当的拼接以更好地满足应用需求, 拼接方式可以根据各类数据的具体形式采取不同的拼接方式, 普遍情况下可分图幅方式或按行政区划拼接的方式。3) 对基础底图进行统一。根据实际应用的需求, 在众多基础层可以选择地情况下, 以系列比例尺基础底图为基础层的数据在实际操作中的效果最好。采用这种方式可以方便在统一的底图上进行数据叠加和集成, 提高操作的可行性, 提高效率。4) 对数据存储环境的统一。GIS系统空间数据库是目前比较完善的数据库类型, 主要采用Oracle+Arc GIS Server (原Arc SDE) 管理模式, 方便统一进行管理。5) 数据库的建模。根据实际的应用需求, 为了更方便地提取进入核心数据库的数据内容, 必须时常对各类数据库进行梳理, 在GIS系统空间数据库管理模式下可以利用可视化建模工具, 分别建立各类数据库的可视化要素模型, 最终汇总成核心数据库建设模型。6) 性能优化。为提高数据查询效率, 需要对数据库进行优化, 优化的方式包括内存优化、IO规划及优化、SQL优化以及建立数据库索引等。
4 基于COMGIS的测绘信息系统技术路线
通过对已有的地籍地形测绘信息系统的集成内涵分析, 我们研究了以GIS为核心的整体技术路线, 包括:1) 运用GIS数据存储方式存储地籍地形测绘数据, 做到地籍图形信息以及属性信息的一体化储存;2) 根据组件式GIS平台能够二次开发编辑与绘图的功能, 完成地籍图形的编辑绘制与属性信息的自动录入;3) 通过空间数据库技术使地籍测绘和信息系统的数据自动入库与更新。
5 地形地籍测绘中GIS技术的应用
1) 强大的数据存储功能。为了获取和展现以及贮存规划中的土地及其附着物的位置、权属、数量、等级等各方面的信息, GIS系统空间数据库处理技术能接近完美地对不同土地利用类型、不同格式的数据转化以及不同的比例尺寸的空间数据进行处理, 相对其它应用技术平台能更好的存储、显示、以及更新各种相关数据, 方便数据的审查, 处理, 修改。同时基于GIS的管理系统及其数据库提供强大的管理和存储空间, 可以有效地满足各类信息的录入、更新、编辑、查询、输出等需要, 有效地提高了工作效率, 使劳动成本降低。2) 动态监测土地变化信息。根据实际情况, 地籍信息根据不同的时段会发生改变, 要想实现对复杂的土地信息数据进行分类, 强大的空间逻辑处理能力是必不可少的, 通过历史回溯及空间分析, GIS系统空间数据库管理系统可以对土地信息的变动进行有效地跟踪以及更好地预测, 通过系统的优化性能, 还能有效地展示地籍信息的动态变化过程。3) 三维地籍信息可视化应用。随着科学技术的高度发达, 地籍测绘过程中出现的矛盾日益明显, GIS系统空间数据库管理技术为了满足实际需要, 也逐步向三维GIS技术发展。当前GIS平台结合计算机的快速发展, 已经成为一个比较成熟技术。三维GIS的研究对象是三维空间, 能对与三维对象相关的信息进行建模、展示、操作、管理、分析和决策。通过遥感技术, 全天候的对地观测技术, 可以对地籍信息进行快速、时刻、大面积的的测绘, 大大提高工作效率。三维GIS系统空间数据库处理系统实现从二维到三维的转变, 不单单是丰富了测绘形式, 更重要的是产生很多新的对象类型和空间关系。也可以说三维地籍GIS可视化, 是对二维信息的补充和完善, 使空间数据能够以更加直观的方式展现。4) WEBGIS技术在地形测量成果应用中作用。随着数字城市及物联网的发展, 越来越多的行业部门需要利用地理空间数据作为应用底图, 为各自应用系统提供空间参考和图形辅助。WEBGIS作为一种多用户、高平台的快捷技术现如今正是各部门争相研究与开发利用的宠儿。凭借WEBGIS技术, 把地形测量数据的建库成果通过地理信息公共服务平台以GIS服务的形式发布给各行业应用部门, 既解决了对空间数据的需求和利用问题, 同时也保证了地形地籍数据的保密需求及统一更新发布。
6 结束语
GIS作为一种新生的技术, 为传统的地形地籍测量及变更调查提供了先进的工具和手段。随着智慧城市的发展, 基于位置的服务将会愈发显示出其强大的需求, 传统的地形地籍测量方式, 其成果更新速度已不能满足日益增长的应用需求, 所以, 利用GIS技术辅助地形地籍测量成果的快速运用, 将变得越来越重要, 同时, 基于GIS技术的各行业及专题管理系统的应用, 也将越来越广泛。
摘要：本文通过对地理信息系统 (GIS) 技术及基于GIS的空间数据库特点的分析, 结合近年来地形地籍测绘工作模式的转变, 介绍了GIS技术在地形地籍测绘中的应用及发展趋势。
关键词：地形地籍,GIS技术
参考文献
[1]袁国辉, 杨堂堂.基于GIS的城镇地籍和土地利用设计方案[J].测绘通报, 2002.
[2]郭卫华.地籍, 地形测绘在GIS中的应用[J].科技博览, 2010.
[3]林联盛.地理信息系统的发展及前沿问题[J].江西水利科技, 2000.
GIS的运用 篇2
1GIS软件在全国矿业权实地核查中的作用
按照《全国矿业权实地核查工作指南与技术要求》(修订版)的核查要求:得到矿业权的开拓工程空间分布，获取矿业权人开采活动的2维或3维坐标，并与采矿许可证范围套合，分析核实采矿权人的实际活动范围。核查、解决采矿权交叉、重叠等问题。更新采矿权登记数据。按照《全国矿业权实地核查工作指南与技术要求》(修订版)实施核查，经过“核查准备”“野外实测”“问题处理”“成果综合与验收”四个阶段后，浓缩为如下成果。
1)单个探矿权勘查工程实际材料图(电子版);
2)单个采矿权开拓工程平面图(电子版);
3)矿业权分布图(纸质版和电子版);
4)矿业权和矿产资源分布综合图(纸质版和电子版);
5)更新后的探矿权、采矿权登记数据库;
6)矿业权实地核查工作总结报告(电子版和纸质版)。
本次矿业权核查的最终电子图件采用ARCGISshape，AutoCADdxf格式的文件，出图采用AutoCADdwg格式文件。对于如此重要而繁杂的综合性成果数据，不仅工作量大，内容多，而且技术要求高，单靠过去的人工处理、分析已不现实。而目前流行的GIS软件作为机助类软件可以大大提高矿业权核查的工作效率，形成的图件成果能反映矿业权的综合信息于一图，不仅使图形信息更直观更有参考价值，还提高数据准确度和精确度，GIS软件自身带有的检查功能避免了人工误操作，提高了数据的正确性，统一规范的数据属性，使数据的调用更便捷、更有效。整个矿业权实地核查工作中，从数据的采集，到配准已有地理地质资料的套合信息，到数据分析、入库和调用，每一环节都有GIS软件的参与。GIS软件在全国矿业权实地核查中扮演了重要的角色。
2各GIS软件处理矿业权核查数据特点
全国矿业权实地核查各作业单位来自多个行业，如地勘、土地、测绘等，各单位的专业背景不同，处理数据的方式方法也各不一样;同时，大范围的全国矿业权实地核查为近年来的第一次，开始还没有本次矿业权核查的专用软件。目前矿业权实地核查已进入收尾阶段，本人作为此次矿业权核查的参与和实施者，在此就GIS软件在本次矿业权实地核查应用中的特点和大家一起探讨。本次矿业权核查主要用到的GIS软件有MAPGIS，ARCGIS，AutoCAD，南方CASS，KYQHC，它们在矿业权实地核查数据处理中各有特点。
1)MAPGIS是由武汉中地数码科技有限公司开发的，面向网络超大型分布式地理信息系统基础软件平台，在国土、水利、地质、规划等行业有着广泛的推广与应用。此次矿业权核查使用MAPGIS的优势和劣势如下。优势:①中文视窗界面、操作易上手且软件功能齐全。②用户较多，图形(包括影像)处理功能强大，能满足矿业权核查各环节数据处理的要求。③因国土、地矿部门一直使用MAPGIS，故以往MAP-GIS矿业权资料较多，资料整合利用度高;其缺点是矢量化操作相对烦琐、功能键设置较不合理、拓扑功能不强，数据精度不高。劣势:①没有MAPGIS专用的矿业权核查的符号库和字体，必须定制。②因为MAPGIS和ArcGIS，AutoCAD的`数据格式、数据组织存储方式不同，导致MAPGIS数据转换为ArcGISshape时，属性数据出错或丢失;MAPGIS数据转换为Au-toCADdxf格式时，需要定制各要素之间的对应关系，转换后还需要批量修改，非常烦琐。
2)ARCGIS是美国环境系统研究所(EnvironmentalSystemResearchInstitute，Inc．简称ESRI公司)全面融合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术之后，成功推出的代表GIS最高技术水平的全系列GIS平台软件，是全世界使用最多的商业性GIS软件，在我国各行各业有着广泛的应用。此次矿业权核查使用ArcGIS的优势和劣势如下。优势:①功能强大、应用广泛，表现在制定规则和网络制图、批处理能力强、处理精确度较高、对数据处理可直接在数据表上进行各种操作，适合进行规范化的大量数据处理;②结果就是ArcGIS的Shape文件格式，是矿业权核查指定使用的格式之一;③ArcCatalog提供了强大的数据库功能，可以进行属性数据的各种操作;④Arctoolbox提供了强大的图形分析工具。劣势:①ArcGIS英文操作界面不够友好、对中文文件名不识别、功能键操作不太符合日常软件操作习惯、无明确区分点对象中的属性点和注记、数据在图面直观表示方式较少;②ArcGISshape和AutoCADdxf的存储结构不同，导致shape文件转换为dxf时，需要重新处理操作;③没有ArcGIS专用的矿业权核查的符号库和字体，必须定制。
3)AutoCAD(AutoComputerAidedDesign)是美国Au-todesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于2维绘图、详细绘制、设计文档和基本3维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具，广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空航天、轻工化工等诸多领域。．dwg文件格式成为2维绘图的事实标准格式。．dxf是AutoCAD交换文件格式。此次矿业权核查使用AutoCAD的优势和劣势如下。优势:①用户众多，以往资料很多为Autocaddwg格式，可利用度高;②具有完善的图形绘制功能、强大的图形编辑能力、支持多种平台;③得益于ESRI开发的ArcGISforAutoCAD轻量级应用程序插件，使得在AutoCAD中可以直接对要素实体的属性进行编辑，解决了AutoCAD属性处理能力薄弱的问题;④AutoCADdxf文件格式，是矿业权核查指定使用的格式之一。劣势:①AutoCADdxf格式文件转换为ArcGISshape文件格式时，因为存储结构的不同，转换以后需要重新组织和处理。②没有AutoCAD专用的矿业权核查的符号库，必须定制。
4)南方CASS是南方测绘研发的基于AutoCAD平台技术的GIS前端数据处理系统。已广泛应用于地形图成图、地籍图成图、工程测量应用、空间数据建库等领域，全面面向GIS，近年来已经成为用户量大、升级快、服务较好的主流成图系统。彻底打通数字化成图系统与GIS接口，使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。此次矿业权核查使用南方CASS的优势和劣势如下。优势:①拥有AutoCAD本身的优势;②支持AutoCAD平台的各个版本，针对地形、地籍、土地利用等方面开发了许多新功能;③采用骨架线(+编组)和实体扩展属性来组织实体的技术，既保证了图形编辑的灵活性，又保证了与GIS数据转换的完整性;④拥有多样化的数据检查手段，最大程度保证数据的质量。劣势:①南方CASS在地质、矿产方面使用不广，用户少，减少了核查作业单位的使用;②没有南方CASS专用的矿业权核查的符号库，必须定制。
5)KYQHC(矿业权实地核查空间数据成图和处理软件)是由辽宁省有色地质局一〇八队研发的用于矿业权实地核查工作中空间数据成图和处理的专用软件。因在辽宁省矿业权实地核查中使用效果良好，经国土资源部矿业权实地核查专题工作组推荐后，在全国各地广泛使用。此次矿业权核查使用KYQHC的优势和劣势如下:优势:①在单一的AutoCAD环境下，可完成矿业权实地核查工作中各图形要素的绘制，质量检查后，可以直接输出分类DXF、分要素Shape成果数据文件，大大提高了工作质量和工作效率;②拥有矿业权核查专用符号库。劣势:①KYQHC软件推广时间点稍显落后，已经有部分地方(如江苏省)已经完成了图件的编制;②KYQHC软件研发不够成熟，一方面体现在软件缺陷较多，版本更新不断;另一方面对于全国各地的矿种要素考虑不够全面，有些矿种的图形符号未见;第三就是对于形成的带属性的图形质量检查功能不强，很多错误不能检查出来。
3结束语
GIS的运用 篇3
关键词：气体绝缘组合电器;局部放电;化学检测法;超高频法
中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）35-0015-02
气体绝缘组合电器（Gas insulated Switchgear，简称GIS）作为一种结构紧凑、性能优良的高压电力设备，在电力系统中运用越来越广泛。GIS内部绝缘结构主要为SF6气体绝缘，其在制造时出现的毛刺、安装运输时部件松动或接触不良引起电极电位浮动、运行中绝缘老化、以及各种情况下可能出现金属微粒等各种缺陷，都可能不同程度的导致GIS内部电场发生畸变，使得局部电场加强而产生局部放电（Partial Discharge，简称PD）。PD对绝缘的破坏作用是一个缓慢发展的过程，而且从局部开始，受多种因素影响，对运行中的GIS是一种隐患。由于电力系统中保护措施的日趋完善，各种过电压对设备绝缘的破坏作用相对减小，而运行中的工作电压对绝缘的劣化起着主导作用，PD既是引起绝缘劣化的主要原因，又是表征绝缘状况的特征量。因此，通过对GIS PD进行检测，可以在一定程度发现许多内部存在的缺陷，对保证GIS的安全可靠运行具有重要的现实意义。
1 局部放电检测方法
气体绝缘组合电器的局部放电检测方法主要分为非电检测法和电检测法两大类。
1.1 非电检测法
非电检测法主要包括超声波检测法和化学检测法。当GIS内部存在局部放电时，会生产超声波信号，可通过安装在GIS外壳上的超声波传感器进行检测，这种方法称为超声波检测法。超声波检测法主要优点是定位方便，因其无法进行局部放电量的定量分析，主要作为一种辅助测量方法进行运用;组合电器内部绝缘气体为SF6，SF6为一种非常稳定的惰性气体，绝缘强度高，正常情况下不会发生分解反应，当出现电弧放电等异常情况时，高温电弧能量会使SF6气体发生化学反应，生成SF4、SF3、SF2等硫化物，同时，当SF6气体周围含有微水和氧气时，会生产HF和H2SO3、SO2等化合物。通过采用气体传感器对SF6分解产物进行检测的方法称为化学检测法。通常情况下，SF6在不同的环境下发生的分解产物不同，含量以及产生速率等也有差异，可通过检测SF6气体组分含量与变化趋势来诊断其内部绝缘缺陷的情况。化学检测法优点是准确度和灵敏度高，是目前运用最广泛的局部放电带电检测方法之一。
1.2 电检测法
电测法主要是脉冲电流法和超高频法（Ultrahigh frequency，简称UHF）。脉冲电流法是IEC 60270标准推荐的检测方法，主要用于变压器局部放电定量检测，在GIS局部放电检测中运用较少，其原理是当产生局部放电时，在其耦合回路中会有脉冲电流，通过采用检测阻抗或者罗氏线圈传感器，就会耦合到脉冲电压信号。脉冲电流法检测频率通常在10 MHz以内，相比于超高频法而言，它的主要优点是可以对局部放电进行定量分析。
超高频法是目前运用于GIS局部放电检测最为成熟的一种方法，其检测频率通常为300 MHz～1 GHz，是近年来发展起来的一项新技术，也是运用于GIS局部放电检测最为成熟的一种方法。它是利用装设在GIS内部或外部的天线传感器接收局部放电激发并传播的300～3 000 MHz频段超高频信号进行检测和分析的一种方法。GIS内部腔体可视为一个同轴波导结构，PD激发的超高频信号在内部会以横电波和横磁波的方式在其内部传播，在GIS外部壳体的观察窗以及盆式绝缘子等位置会发生电磁波信号泄露，在这些位置安置UHF传感器可有效的检测到UHF信号。超高频法具有以下特点：
①检测频率高，有有效避开300 MHz以下的干扰信号，其抗电磁干扰能力强;②根据不同位置检测的超高频信号的时间差，可对局部放电发生位置进行定位;③超高频信号的波形特征信息丰富，可根据UHF脉冲的波形特征对典型故障进行诊断;④UHF法与振动检测法相比，检测的局部放电范围更广，需要安装传感器的检测点更少。
2 局部放电检测运用情况
成都供电公司购买了DMS超高频局部放电测试仪和JH 3000-2型SF6电气设备分解产物检测仪将其运用于GIS绝缘状态在线检测。针对18座GIS变电站全部进行了局部放电带电检测，某110 kV变电站为成都第一座GIS变电站，运行时间长，作为了重点检测对象。该站所用GIS组合电器为BBC公司生产。建站初期，大部分气室湿度数据偏大甚至超标，虽然厂家给出保障设备正常运行的保证，鉴于缺乏其他技术支撑，在多次监督试验后，全站不合格气室在2002年3月27日进行处理，然而，处理后SF6湿度很快恢复至原数据高点。至今该站已经运行23 a，承担了成都最繁华商业区的供电任务，SF6湿度测试数据也一直处于高位，但未出现明显增长。
由于此站GIS设备运行年限久且存在微水含量超标，对其进行超高频局部放电及SF6气体分解产物测试非常必要，超高频局部放电检测法和SF6气体分解产物测试法对荔枝巷变电站GIS绝缘状态在线监测的结果，见表1～表3。
从表1和表2可知，该站环境的干扰信号较大，其GIS设备无局部放电信号，绝缘状况良好。从表3可知，所有气室测试结果中未发现SO2+SOF2、H2S气体成分，CO气体含量在6.1～40.2 μL/L之间。结合超高频局部放电及SF6分解产物测试结果可以看出，该站在多年的运行中，未产生局部放电，绝缘气体中未发现绝缘体因放电高温分解的产物，表明该站GIS运行情况良好。
通过对成都供电公司其他17个GIS变电站进行测试，结果也都表明GIS绝缘状态良好。
4 结 语
文章简要介绍了各种用于检测GIS局部放电检测的方法，分析了其优缺点，并采用局部放电超高频检测法和SF6气体分解产物测试法用于成都供电公司GIS变电站绝缘状态测试，测试的结果反映出成都供电公司目前的GIS设备绝缘状态良好。
参考文献：
[1] 黎明，黄维枢.SF6气体及SF6气体绝缘变电站的运行[M].北京：水利电力出版社，1993.
[2] 邱毓昌.GIS装置及其绝缘技术[M].北京：水利电力出版社，1994.
[3] 邱昌容，王乃庆.电工设备局部放电及其测试技术[M].北京：机械工业出版社，1994.
[4] 姚唯建，钟志铿.气体分析法用于六氟化硫电气设备故障的检测[J].广东电力，1994，（2）：21-24.
[5] 李智敏.超高频法检测GIS局部放电的研究[D].西安：西安交通大学，1999.
[6] 邱毓昌.用超高频法对GIS绝缘进行在线监测[J].高压电器，1997，33（4）：36-40.
摘 要：文章阐述了气体绝缘组合电器（GIS）产生局部放电的机理，简要分析了GIS局部放电检测技术，比较了各种检测技术的优缺点，并将超高频法和SF6分解产物法用于成都供电公司GIS设备绝缘状态诊断。
关键词：气体绝缘组合电器;局部放电;化学检测法;超高频法
中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）35-0015-02
气体绝缘组合电器（Gas insulated Switchgear，简称GIS）作为一种结构紧凑、性能优良的高压电力设备，在电力系统中运用越来越广泛。GIS内部绝缘结构主要为SF6气体绝缘，其在制造时出现的毛刺、安装运输时部件松动或接触不良引起电极电位浮动、运行中绝缘老化、以及各种情况下可能出现金属微粒等各种缺陷，都可能不同程度的导致GIS内部电场发生畸变，使得局部电场加强而产生局部放电（Partial Discharge，简称PD）。PD对绝缘的破坏作用是一个缓慢发展的过程，而且从局部开始，受多种因素影响，对运行中的GIS是一种隐患。由于电力系统中保护措施的日趋完善，各种过电压对设备绝缘的破坏作用相对减小，而运行中的工作电压对绝缘的劣化起着主导作用，PD既是引起绝缘劣化的主要原因，又是表征绝缘状况的特征量。因此，通过对GIS PD进行检测，可以在一定程度发现许多内部存在的缺陷，对保证GIS的安全可靠运行具有重要的现实意义。
1 局部放电检测方法
气体绝缘组合电器的局部放电检测方法主要分为非电检测法和电检测法两大类。
1.1 非电检测法
非电检测法主要包括超声波检测法和化学检测法。当GIS内部存在局部放电时，会生产超声波信号，可通过安装在GIS外壳上的超声波传感器进行检测，这种方法称为超声波检测法。超声波检测法主要优点是定位方便，因其无法进行局部放电量的定量分析，主要作为一种辅助测量方法进行运用;组合电器内部绝缘气体为SF6，SF6为一种非常稳定的惰性气体，绝缘强度高，正常情况下不会发生分解反应，当出现电弧放电等异常情况时，高温电弧能量会使SF6气体发生化学反应，生成SF4、SF3、SF2等硫化物，同时，当SF6气体周围含有微水和氧气时，会生产HF和H2SO3、SO2等化合物。通过采用气体传感器对SF6分解产物进行检测的方法称为化学检测法。通常情况下，SF6在不同的环境下发生的分解产物不同，含量以及产生速率等也有差异，可通过检测SF6气体组分含量与变化趋势来诊断其内部绝缘缺陷的情况。化学检测法优点是准确度和灵敏度高，是目前运用最广泛的局部放电带电检测方法之一。
1.2 电检测法
电测法主要是脉冲电流法和超高频法（Ultrahigh frequency，简称UHF）。脉冲电流法是IEC 60270标准推荐的检测方法，主要用于变压器局部放电定量检测，在GIS局部放电检测中运用较少，其原理是当产生局部放电时，在其耦合回路中会有脉冲电流，通过采用检测阻抗或者罗氏线圈传感器，就会耦合到脉冲电压信号。脉冲电流法检测频率通常在10 MHz以内，相比于超高频法而言，它的主要优点是可以对局部放电进行定量分析。
超高频法是目前运用于GIS局部放电检测最为成熟的一种方法，其检测频率通常为300 MHz～1 GHz，是近年来发展起来的一项新技术，也是运用于GIS局部放电检测最为成熟的一种方法。它是利用装设在GIS内部或外部的天线传感器接收局部放电激发并传播的300～3 000 MHz频段超高频信号进行检测和分析的一种方法。GIS内部腔体可视为一个同轴波导结构，PD激发的超高频信号在内部会以横电波和横磁波的方式在其内部传播，在GIS外部壳体的观察窗以及盆式绝缘子等位置会发生电磁波信号泄露，在这些位置安置UHF传感器可有效的检测到UHF信号。超高频法具有以下特点：
①检测频率高，有有效避开300 MHz以下的干扰信号，其抗电磁干扰能力强;②根据不同位置检测的超高频信号的时间差，可对局部放电发生位置进行定位;③超高频信号的波形特征信息丰富，可根据UHF脉冲的波形特征对典型故障进行诊断;④UHF法与振动检测法相比，检测的局部放电范围更广，需要安装传感器的检测点更少。
2 局部放电检测运用情况
成都供电公司购买了DMS超高频局部放电测试仪和JH 3000-2型SF6电气设备分解产物检测仪将其运用于GIS绝缘状态在线检测。针对18座GIS变电站全部进行了局部放电带电检测，某110 kV变电站为成都第一座GIS变电站，运行时间长，作为了重点检测对象。该站所用GIS组合电器为BBC公司生产。建站初期，大部分气室湿度数据偏大甚至超标，虽然厂家给出保障设备正常运行的保证，鉴于缺乏其他技术支撑，在多次监督试验后，全站不合格气室在2002年3月27日进行处理，然而，处理后SF6湿度很快恢复至原数据高点。至今该站已经运行23 a，承担了成都最繁华商业区的供电任务，SF6湿度测试数据也一直处于高位，但未出现明显增长。
由于此站GIS设备运行年限久且存在微水含量超标，对其进行超高频局部放电及SF6气体分解产物测试非常必要，超高频局部放电检测法和SF6气体分解产物测试法对荔枝巷变电站GIS绝缘状态在线监测的结果，见表1～表3。
从表1和表2可知，该站环境的干扰信号较大，其GIS设备无局部放电信号，绝缘状况良好。从表3可知，所有气室测试结果中未发现SO2+SOF2、H2S气体成分，CO气体含量在6.1～40.2 μL/L之间。结合超高频局部放电及SF6分解产物测试结果可以看出，该站在多年的运行中，未产生局部放电，绝缘气体中未发现绝缘体因放电高温分解的产物，表明该站GIS运行情况良好。
通过对成都供电公司其他17个GIS变电站进行测试，结果也都表明GIS绝缘状态良好。
4 结 语
文章简要介绍了各种用于检测GIS局部放电检测的方法，分析了其优缺点，并采用局部放电超高频检测法和SF6气体分解产物测试法用于成都供电公司GIS变电站绝缘状态测试，测试的结果反映出成都供电公司目前的GIS设备绝缘状态良好。
参考文献：
[1] 黎明，黄维枢.SF6气体及SF6气体绝缘变电站的运行[M].北京：水利电力出版社，1993.
[2] 邱毓昌.GIS装置及其绝缘技术[M].北京：水利电力出版社，1994.
[3] 邱昌容，王乃庆.电工设备局部放电及其测试技术[M].北京：机械工业出版社，1994.
[4] 姚唯建，钟志铿.气体分析法用于六氟化硫电气设备故障的检测[J].广东电力，1994，（2）：21-24.
[5] 李智敏.超高频法检测GIS局部放电的研究[D].西安：西安交通大学，1999.
[6] 邱毓昌.用超高频法对GIS绝缘进行在线监测[J].高压电器，1997，33（4）：36-40.
摘 要：文章阐述了气体绝缘组合电器（GIS）产生局部放电的机理，简要分析了GIS局部放电检测技术，比较了各种检测技术的优缺点，并将超高频法和SF6分解产物法用于成都供电公司GIS设备绝缘状态诊断。
关键词：气体绝缘组合电器;局部放电;化学检测法;超高频法
中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）35-0015-02
气体绝缘组合电器（Gas insulated Switchgear，简称GIS）作为一种结构紧凑、性能优良的高压电力设备，在电力系统中运用越来越广泛。GIS内部绝缘结构主要为SF6气体绝缘，其在制造时出现的毛刺、安装运输时部件松动或接触不良引起电极电位浮动、运行中绝缘老化、以及各种情况下可能出现金属微粒等各种缺陷，都可能不同程度的导致GIS内部电场发生畸变，使得局部电场加强而产生局部放电（Partial Discharge，简称PD）。PD对绝缘的破坏作用是一个缓慢发展的过程，而且从局部开始，受多种因素影响，对运行中的GIS是一种隐患。由于电力系统中保护措施的日趋完善，各种过电压对设备绝缘的破坏作用相对减小，而运行中的工作电压对绝缘的劣化起着主导作用，PD既是引起绝缘劣化的主要原因，又是表征绝缘状况的特征量。因此，通过对GIS PD进行检测，可以在一定程度发现许多内部存在的缺陷，对保证GIS的安全可靠运行具有重要的现实意义。
1 局部放电检测方法
气体绝缘组合电器的局部放电检测方法主要分为非电检测法和电检测法两大类。
1.1 非电检测法
非电检测法主要包括超声波检测法和化学检测法。当GIS内部存在局部放电时，会生产超声波信号，可通过安装在GIS外壳上的超声波传感器进行检测，这种方法称为超声波检测法。超声波检测法主要优点是定位方便，因其无法进行局部放电量的定量分析，主要作为一种辅助测量方法进行运用;组合电器内部绝缘气体为SF6，SF6为一种非常稳定的惰性气体，绝缘强度高，正常情况下不会发生分解反应，当出现电弧放电等异常情况时，高温电弧能量会使SF6气体发生化学反应，生成SF4、SF3、SF2等硫化物，同时，当SF6气体周围含有微水和氧气时，会生产HF和H2SO3、SO2等化合物。通过采用气体传感器对SF6分解产物进行检测的方法称为化学检测法。通常情况下，SF6在不同的环境下发生的分解产物不同，含量以及产生速率等也有差异，可通过检测SF6气体组分含量与变化趋势来诊断其内部绝缘缺陷的情况。化学检测法优点是准确度和灵敏度高，是目前运用最广泛的局部放电带电检测方法之一。
1.2 电检测法
电测法主要是脉冲电流法和超高频法（Ultrahigh frequency，简称UHF）。脉冲电流法是IEC 60270标准推荐的检测方法，主要用于变压器局部放电定量检测，在GIS局部放电检测中运用较少，其原理是当产生局部放电时，在其耦合回路中会有脉冲电流，通过采用检测阻抗或者罗氏线圈传感器，就会耦合到脉冲电压信号。脉冲电流法检测频率通常在10 MHz以内，相比于超高频法而言，它的主要优点是可以对局部放电进行定量分析。
超高频法是目前运用于GIS局部放电检测最为成熟的一种方法，其检测频率通常为300 MHz～1 GHz，是近年来发展起来的一项新技术，也是运用于GIS局部放电检测最为成熟的一种方法。它是利用装设在GIS内部或外部的天线传感器接收局部放电激发并传播的300～3 000 MHz频段超高频信号进行检测和分析的一种方法。GIS内部腔体可视为一个同轴波导结构，PD激发的超高频信号在内部会以横电波和横磁波的方式在其内部传播，在GIS外部壳体的观察窗以及盆式绝缘子等位置会发生电磁波信号泄露，在这些位置安置UHF传感器可有效的检测到UHF信号。超高频法具有以下特点：
①检测频率高，有有效避开300 MHz以下的干扰信号，其抗电磁干扰能力强;②根据不同位置检测的超高频信号的时间差，可对局部放电发生位置进行定位;③超高频信号的波形特征信息丰富，可根据UHF脉冲的波形特征对典型故障进行诊断;④UHF法与振动检测法相比，检测的局部放电范围更广，需要安装传感器的检测点更少。
2 局部放电检测运用情况
成都供电公司购买了DMS超高频局部放电测试仪和JH 3000-2型SF6电气设备分解产物检测仪将其运用于GIS绝缘状态在线检测。针对18座GIS变电站全部进行了局部放电带电检测，某110 kV变电站为成都第一座GIS变电站，运行时间长，作为了重点检测对象。该站所用GIS组合电器为BBC公司生产。建站初期，大部分气室湿度数据偏大甚至超标，虽然厂家给出保障设备正常运行的保证，鉴于缺乏其他技术支撑，在多次监督试验后，全站不合格气室在2002年3月27日进行处理，然而，处理后SF6湿度很快恢复至原数据高点。至今该站已经运行23 a，承担了成都最繁华商业区的供电任务，SF6湿度测试数据也一直处于高位，但未出现明显增长。
由于此站GIS设备运行年限久且存在微水含量超标，对其进行超高频局部放电及SF6气体分解产物测试非常必要，超高频局部放电检测法和SF6气体分解产物测试法对荔枝巷变电站GIS绝缘状态在线监测的结果，见表1～表3。
从表1和表2可知，该站环境的干扰信号较大，其GIS设备无局部放电信号，绝缘状况良好。从表3可知，所有气室测试结果中未发现SO2+SOF2、H2S气体成分，CO气体含量在6.1～40.2 μL/L之间。结合超高频局部放电及SF6分解产物测试结果可以看出，该站在多年的运行中，未产生局部放电，绝缘气体中未发现绝缘体因放电高温分解的产物，表明该站GIS运行情况良好。
通过对成都供电公司其他17个GIS变电站进行测试，结果也都表明GIS绝缘状态良好。
4 结 语
文章简要介绍了各种用于检测GIS局部放电检测的方法，分析了其优缺点，并采用局部放电超高频检测法和SF6气体分解产物测试法用于成都供电公司GIS变电站绝缘状态测试，测试的结果反映出成都供电公司目前的GIS设备绝缘状态良好。
参考文献：
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[5] 李智敏.超高频法检测GIS局部放电的研究[D].西安：西安交通大学，1999.
GIS的运用 篇4
一、GIS系统的特点
GIS从上世纪六十年代出现开始, 在近五十年的发展中, 广泛地被应于土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、城市规划、经济建设以及政府的各个职能部门。与传统的地理信息处理方式相比, GIS具有其自身的特点。
1、强调空间实体, 注重空间分析与模拟。
传统的处理方式下, 信息的采集与存储的重要性更受人关注, 而GIS系统, 不仅拥有强大的信息采集与存储能力, 更强调空间实体, 对空间的分析与模拟能力, 是GIS区别于其信息系统的的关键之处。
2、空间数据与属性数据并重。
除G I S外, 其它诸如M I S和Atuto CAD等, 都有所重, 有所偏颇。前者只注重的属性数据, 而后者则在空间数据上投入更多的关注。GIS系统在分析问题时, 不仅仅是重视属性数据, 同样也非常看重空间数据。
二、土地资源评价中GIS的运用
土地资源评价是指为了某一用途, 对某一区域土地质量与土地生产力进行评定的过程, 土地资源评价, 也可以说是土地价值的评定, 是当前土地管理工作的基础。由于自然条件的不同, 土地所表现出来的肥沃程度等自是不同, 人们在使用土地特别是进行管理时, 难免要对土地进行评价, 这其中包括了土地利用类型的选择、土地评价因子的确定以及评价单元的划分和等级计算等, 无论是哪个环节, 由于涉及土地的自然与社会经济等因素, 因此需要进行大量的数据运算, 正因为如此, 拥有强大的信息计算GIS信息系统自然是非常合适的。
1、GIS在土地资源类型选择与评价单元划分中的应用
土地评价, 以土壤的分类为基础, 这是进行土地划分的前提性工作, 是在综合考虑评价区域的自然、社会经济条件的基础上, 选择适当的划分方法进行类型划分。一方面, 通过GIS将土地的空间信息进行现状分析, 如评价区域内土地的地形、地貌等自然地理情况分析;另一方面, 对评价区域内的土地利用现状、评价区域内土地的权属、地价等土地所附有的社会经济情况进行分析。GSI在这一过程中, 运用其图层叠加的功能进行综合, 继而得到总体情况的分析结果。GIS提供多种土地资源类型与评价单元划分的选择性功能, 从而使人们在土地资源评价基础性工作中, 可以免去重复性劳动之苦。
2、GIS在土地资源评价因子上的应用
GIS在土地资源评价因子上的应用主要包括两方面, 一方面是评价因子的确定。评价因子是土地评价的重要单元, 是指在前两项利用类型的确定与土地评价单元划分的基础上, 遵循主导因子、因子稳定性两个重要原则, 针对所需评价的土地得用所的采取的权重法、回归系数法、主成份分析法等方法。具体做法是以GIS所采集到的数据为基础, 运用GIS自身所带的相关分析工具进行分析。GIS系统有强大的运算能力, 通常我们只需要将相关的数据录入, 然后运行其自动运算工具, 即可得到相关结果, 不仅省时省力而且速度非常快。这种强大的功能, 使我们摆脱了传统方法中的大量运算过程, 使评价因子的确定以及相关计算都非常便捷。另一方面, 因子权重的确定也是GIS运用的一个功能。在土地资源评价因子确定后, 各因子的权重的确定表现了评价因子在对土地的影响程度, 通常我们所使用的权重确定方法有特尔斐测定法、层次分析法等。以层次分析为例, 要根据所需解决的问题的特征以及要完成的目标为准则, 将与目标有关的因素, 按照其相互关系与属从关系进行聚集组合, 从而形成一个多目标、多层次的分析模型, 这样的模型, 对于我们评价因子运用以及具体运算带来巨大的方便。GIS系统自身带有一些诸如层次分析法等分析工具, 可以直接套用。
3、GIS在评价单元等级和分析上的应用
评价因子有数值型与语言描述型, 无论是哪种类型的评价因子, 在我们的具体运用中, 都需要通过赋值将其量化后才能真正使用。由于评价因子的不统一, 相互之间不具备可比性, 因此还需要的进行量化处理。这样的一个量化过程, 不仅计算过程繁多, 而且计算量相多大。
三、在土地资源评价中运用GIS的展望
GIS系统在土地资源评价中的广泛运用, 既是土地资源评价工作茧自缚发展的需要, 也是信息技术在应用领域发展的需要。从当前GIS系统在土地资源评价中运用来看, 可以看出, 其在土地资源评价中将发挥更大的作用。
1、GIS信息系统具有极高的效率。
在土地资源评价中省时省力是GIS系统带给我们的直观感受。在土地资源评价这种需要进行大量的数据查询、计算与分析工作中, GIS系统所拥有的这种优势, 无疑是非常具有竞争性的, 它的部分工作自动化的特点, 可以极大地提高土地资源评价效率。
2、GIS信息系统具有极高的准确性。
土地资源评价的大部分工作是重复性较大的工作, 而且手工计算大量数据, 非常容易出错。而GIS信息系统人则主要通过计算机进行计算, 只要输入的数据不出错, 则计算基本不会出错。
四、结束语
GIS信息系统是信息技术发展的产物, GIS信息系统在土地资源评价中的广泛运用, 体现了信息技术的优势, 也反映了我们的土地资源评价工作的发展趋势。在越来越注重效率的今天, 拥有强大计算与分析功能的GIS信息系统将在土地资源评价工作发挥更为重要的作用。
摘要：在信息技术高速发展的时代, 社会生活与工作的方方面面已深深打上了信息技术的烙印。在我们的土地资源评价中, GIS的运用已十分普遍。本文从GIS技术特点出发, 重点探讨GIS在土地资源评价中的运用, 并在基础上, 对未来GIS系统在土地资源评价的运用进行了展望。
关键词：GIS,土地资源评价,运用
参考文献
[1]曹健, 何东坡, 王森岭.GIS技术在道路选线中的应用[J].测绘与空间地理信息, 2005.6
数字制图系统和GIS的比较 篇5
關键词：数字制图系统 GIS 比较
中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0032-01
1 起源
GIS，即地理信息系统，是利用电子计算机处理地理空间信息的高技术，包括对地理空间数据的输入、管理、查询、分析。数字制图是在一定的计算机硬件与软件系统的支持下，实现地理空间数据的获取、变换、存储、管理和图形输出。地理空间信息并非新鲜事物，早在几千年前，人类开始利用地图表示它。汉朝出现了原始地图（长沙马王堆发掘），特别是随着西方资产阶级的兴起以及地理大发现，地图绘制得到了大发展。人类利用地图这种强大的工具，认识、利用、改造着自然。这里我们可以看出，地图作为表现地理现象的模型，具有载负、模拟、传输地理信息的作用。在长期的发展中，基于地图制作产生了地图学，基于地理分析产生了地理学。随着计算机的发展，这两门传统学科与测量学、航空、航天摄影学、数学、计算机图形学等学科结合，衍生出了数字制图系统与GIS。可以说数字制图起源于地图学，而GIS则是地理学延伸。随着生产力的进步，人类对地理信息系统的要求越来越高，而传统地图生产与地理分析则越来越不适应时代的发展，传统地图成图周期长，更新修改困难、现实性不强。而且对于不同的使用者，由于背景不同，对信息的获取程度不一样。即地图使用者不能有效挖掘信息。所以当计算机技术出现后，许多有识之士迅速将它引入到地图绘图与地理分析中，利用计算机强大的数据存储与处理功能，解决传统地图绘制与地理分析中存在的问题。从二者起源背景我们可以看出两者的区别与联系，这由两个系统的基础—— 地图学与地理学间关系可以看出，两者互相促进，缺一不可。
2 组成
GIS由四部分组成，即计算机硬件系统、软件系统、地理数据和用户。
数字制图系统一般包括计算机硬件系统、软件系统、地理数据库以及专业图形输出设备四部分。
对于硬件制图系统要求高一些。特别在出版模块，由于涉及大量图形处理，其要求较高。在软件方面，GIS包括数据输入、数据处理、数据管理、空间分析、应用模型及制图输出。
3 数据的存储与管理。
数字地图是模拟地图在计算机中的变现形式，它主要考虑地形地貌和其他专题要素在地图上的表示，并以数字的形式将地图存储、管理和绘图输出。数字制图系统通常只对地图的图形数据进行表示，较多地考虑各种要素符号的输出效果。故特别注意各种地图符号的形状、大小、色彩以及相互之间的影响。对于地理信息而言，它需要对各种地理现象进行分析。所以要详尽的记录空间物体的定位与属性信息，同时根据原始数据生成拓扑信息。由于地理数据的复杂性，使得用现有的商品化数据库不能进行有效的管理。所以现有地图数据库系统或者对属性数据进行扩充，加入空间数据引擎；或者将空间数据与属性数据分开存储，分别管理。
4 数字地图系统和GIS的现状及发展方向
目前使用的实用化数字地图制图系统中，有两种系统已在测绘部门的所有单位中使用，一种是以MAPCAD为主的地图编图出版系统，另一种是从美国INTERGRAP公司引进的地图生产系统。其中MAPCAD微机编排系统是由中国武汉地质大学开发和研制的。
目前国际上以及我国应有的地理信息系统主要有：MAPINFO、ARCINFO、MGE。我国开发的地理信息系统有MAPGIS、GEOSTAR。
作为地理信息表达与分析的工具，我们可以从地理信息获取与表达方面考虑。从信息表达方式上看，全面而有效地经信息传递给用户，将是这两个系统共同的发展方向。多角度、全方位、准确而及时地获取数据，是系统的另一个发展方向，这来源于数据获取手段的丰富与提高。当前，获取数据主要有以下手段：野外实地测量、地图扫描数字化、航空摄影测量、遥感技术等。
参考文献
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GIS的运用 篇6
土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础, 是不可再生的自然资源。土地的总面积是有限的, 同时, 一定区域内不同利用方式的土地也是有限的。我国是一个农业大国, 人口众多, 土地资源分配不平衡, 山地、丘陵多, 平地较少, 后备耕地资源不足且耕地质量差。20世纪90年代, 我国城市化进程加快, 为了满足城市发展用地的需求, 大量耕地被征用转为建设用地, 致使耕地流失严重, 给我国的粮食安全和土地的可持续利用带来了不利的影响。
土地整理能有效地增加耕地面积和提高耕地质量, 改善农业生产条件, 成为新时期协调人地关系, 缓解人地矛盾, 促进土地利用动态平衡的主要措施, 受到政府的高度重视。土地整理是一项复杂的系统工程, 可分为前期研究阶段、规划设计阶段、施工设计阶段, 以及工程施工阶段。在整个过程中涉及自然、经济、社会等诸多因素, 需要多技术支持。近年来, 国内的一些学者对土地整理及其规划技术进行了大量研究, 改进了传统的整理方法, 促进了土地整理体系的建立和完善。
GIS技术作为计算机空间科学的一个分支, 在计算机技术快速发展的背景下也有了突破性的发展, 其强大的空间分析功能, 空间插值等功能, 在土地评价、土地利用规划、土地分等定级等方面得以广泛的应用。近年来, 众多学者开始研究将GIS技术引入到土地整理过程中, 使土地整理在GIS平台上直接进行, 借助于GIS技术的图形编辑功能和空间分析功能建立虚拟地理环境可视化模型, 使土地平整、农田水利、道路、其他土地整理规划设计直接在可视化模型下进行并取得了良好的效果。
可视化技术作为一门新兴的实用技术, 由于能直观、动态、多角度地表达地学现象, 已在城市设计、水土保持、土地监督、土地整理等领域发挥着日益重要的作用。它不仅可以应用到土地整理的规划设计阶段, 还可以应用到土地整理潜力评价和土地整理效益评价当中。目前已有一部分学者研究将可视化技术运用到这两个方面并且取得了一些成就。本文是关于可视化技术在土地整理运用方面成果的总结。作者希望, 本文不仅为读者提供有关土地整理可视化研究成果的综述, 让读者了解可视化技术在土地整理过程中运用的方法, 还能从中找出可视化技术在土地整理中运用的新方法, 拓宽可视化技术在土地整理中的运用方式。
二、国内外研究概况
(一) 境外研究现状概述
土地整理的概念首先出现于德国巴伐利亚王国的法律中, 德国、法国、前苏联、加拿大沿用至今, 日本称为土地整治 (整备) 、台湾称为土地重划。
各国学者从不同的角度对土地整理做出不同的定义, 同时各国土地整理的任务与研究内容的侧重点也有所区别。德国的土地整理工作在19世纪主要是将分散、零碎的农地集中连片, 改善农业生产和劳动条件;20世纪90年代, 土地整理趋于综合化, 以自然资源和人文景观合理规划协调农业利益与自然保护和景观保护集中于一体。在土地整理可视化技术方面, 由于国外的GIS技术发展较早, 空间分析与图形编辑功能改进较快, 德国在此基础上以GIS为开发平台建立了土地整理信息系统, 将土地整理各种数据、图件和权属状况等资料存储于该系统, 实现了对土地整理数据与图件的可视化查询与编辑、分析等操作。此外, 近年来三维GIS概念的提出, 使可视化技术在土地整理中运用趋于三维图形的显示, 土地整理的各种数据也可以在三维GIS技术的支持下实现3D分析。
(二) 国内研究现状概述
我国是开展土地整理最早的国家之一。我国殷周时期的井田制, 以及后来的屯田制, 北魏时期的均田制可以视为土地整理的雏形。国土资源部将土地整理定义为:按照土地利用总体规划与城市规划所确定的目标和用途, 采取行政、经济、法律、工程技术手段, 对土地利用现状进行综合整治、调整改造, 以提高土地利用率, 改善生产、生活条件与生态的过程。我国的土地整理工作的开展主要集中在农地整理, 解决农业生产中的土地利用问题, 改善农业的用地环境, 从而提高农业用地的利用率、产出率, 维护景观、生态环境的平衡。
目前我国可视化技术在土地整理的运用主要是借助计算机辅助制图 (CAD) 软件实现的, 单体设施施工图主要是与相关行业的专家协同工作绘制的图形。预算则是根据规划和单体设施工程一起计算得到的结果。但是GIS技术的成熟与快速发展及在交通、电力、电信、城市规划等方面的成功运用, 使一些学者开始研究把土地整理建立在GIS平台上实行操作。其中一部分学者把土地整理规划设计的基础数据、规划成果, 通过GIS二次开发建立特定的空间信息系统, 分图层、分区域, 形象地显示地理数据, 并运用空间分析可视化技术, 直观显示分析过程, 为土地整理提供了辅助决策。此外, 国内的一些先进的学者在接触到三维GIS的理念后开始研究土地整理的三维可视化, 通过获取的整理区的地理数据进行3D分析建立整理区数字高程模型, 再在此模型上进行分析整理操作, 最后重建数字高程模型, 显示整理后的土地利用状况。这种技术目前来说在国内应用还较少但却是以后土地整理可视化的发展方向, 并且这种可视化技术能很好地、直观地、动态地、真实地显示整理后的状态, 对土地的整理工作提供了很大的帮助和支持。
三、相关文献回顾
当前可视化技术在土地整理中的应用总体上可以分为两个方面:即土地整理三维可视化和二维可视化显示。其中三维可视化在土地整理中的应用还处于刚刚起步阶段。而二维可视化技术却已经应用在了土地整理潜力评价、土地整理适宜性评价和土地整理规划设计中, 下面就对以上几种可视化技术在土地整理中的应用进行相关回顾。
(一) 土地整理潜力评价可视化
这种整理潜力评价可视化的大致方法为先把土地整理综合潜力分为三步进行。第一是整理区景观改善潜力可视化表达与分析。运用ARCGIS软件的叠加分析将核心景观区、一般景观区、缓冲区需要整理的耕地进行叠加, 用遥感影响分析植被指数, 根据设定的评分标准对各区域耕地进行景观改善评分。第二是耕地提高潜力可视化表达与分析。耕地质量提高评分体系根据实地调查的数据与预期理想粮食产量的差值来评分。运用Field calculate计算各村耕地质量提高潜力分值, 根据评分结果绘制耕地质量提高潜力分析图。第三是耕地面积增加潜力可视化表达与分析。按照耕地的坡度 (<2度, 2-5度, >5度) 分别选取典型样区, 调查耕地中其他农用地之和占耕地面积的比例, 以及整理后其他农用地面积之和占耕地面积之比例, 以耕地面积增加比例为依据设定评分标准, 根据评分结果绘制耕地面积增加潜力分析图。随后整理地块的不同位置, 引进专家决策意见给各评价因子赋予权值, 然后对各评价因子进行加权叠加, 结果为土地整理综合潜力评分, 根据评分结果绘制土地整理综合潜力分析图。最后提取整理区的高程点, 运用ARCGIS中ARCTOOL BOX模块中的3D分析功能, 建立TIN生成整理区DEM, 选择土地利用现状图, 土地整理规划图遥感影像作为纹理, 根据三维显示需要设定颜色。这样土地整理的综合潜力就在三维地形图显示出来了。
(二) 土地整理适应性评价可视化
整理适应性评价化的基本方法是将整理区的的等高线进行栅格化处理, 接着利用ARCGIS对高程点文件进行插值处理, 然后用ACTOOL BOX模块下的3D分析对已经进行过插值过的高程数据进行处理生成整理区的数字高程模型, 这就为土地整理适宜性评价提供了依据。根据整理区的现状, 对整理区进行栅格化处理, 按照一定的标准划分栅格单元, 每个栅格单元作为土地整理潜力评价单元, 接下来根据整理区的具体条件确定整理土地的主导制约因素, 建立适宜性评价因子。对整理区土地利用现状图数字化, 然后对数字化的数据栅格化, 以便于加权评价。在获得各评价因子栅格数据的基础上利用ARCGIS软件根据评价模型对各评价单元进行空间叠加运算。利用ARCGIS重分类功能将土地整理的适宜性分为基本适宜 (>75) 、度适宜 (50-75) 、临界适宜 (25-50) 和不适宜 (<25) , 根据分级标准统计各评价单元土地整理适宜等级, 并生成评价结果图, 这样整理区内不同适宜等级和不适宜的就可以显示出来。
(三) 三维可视化在土地整理规划设计中的应用
这种三维可视化的土地整理规划设计可以模拟出整理规划后的地物场景, 具有较强的立体感、真实感。其主要的方法是提取整理区的高程点, 在ARCGIS的ARCTOOL BOX模块下用3D分析创建TIN生成整理区的数字高程模型, 然后按照田、水、路、林、村分类进行整理规划设计。在农田平整中调用出已经建立好的TIN文件, 以规划后每个田块的ID号作为划分TIN文件的单位, 从数字高程模型中读取待平整田块的高程值, 计算平均高程作为田块的理想高程, 通过ID号检索待平整区域, 以设计田块的高程值对待平整区域的高程点的属性值进行修改, 修改后重建TIN就得到了农田平整后的数字高程模型。道路与沟渠设计的实现, 在ARCTOOL BOX模块下调用整理后的道路和沟渠的线数据, 运用空间分析的功能对线数据进行加宽使其变为面数据, 然后在ARCSCENE中将缓冲区分析后的道路和沟渠数据加载到TIN表面。这时要对道路的基础高程进行选择, 选择TIN作为它的基础高程。然后生成整理后的数字高程模型, 最后调用三维符号库里的符号对重建的数字高程模型表面上的地物进行替换, 这样就形成了整理规划后的三维立体景观图。
四、结论
上述的三部文献都建立了整理区的数字高程模型, 很好地模拟出了整理区的地形状态, 为项目的进行提供了可靠的依据。在第一部文献中, 作者将可视化的技术引入到了土地整理潜力评价当中, 不仅实现了评价过程的可视化, 还实现了评价结果的可视化, 不仅实现了评价结果的二维可视化, 还实现了评价结果的三维可视化, 这种设计方式很好地直观地显示了整理区内整理潜力的高低, 对整理工作具有重要的指导意义。在第二部文献中, 作者将整理区的三维平面图形进行栅格化的处理划分成评价单元, 并且通过实地调查选取了影响项目区整理工作的限制因素和主要的评价因子, 并且通过评价模型对评价因子进行分析, 得出了每个评价单元的适宜程度, 而且通过二维图形显示出来, 这种方法很好地将整理区的适宜程度展现在二维平面图上, 但是没有实现评价结果的三维可视化。因此, 三维可视化技术在土地整理适宜性中的应用是这方面的研究方向。上述的第三个文献中作者打破了传统的利用CAD进行整理设计, 而是运用ARCGIS建立整理区的数字高程模型, 在模型中进行整理设计。特别是在田块整理过程中打破了传统的只能设计田块形状的束缚, 在数字高程模型下进行田块的整理不仅可以整理其形状还可以进行田块平整, 并将结果以三维图形的形式显示出来, 直观动态地看到整理后的田块的形状和高度。此外, 对于道路沟渠的设计, 通过空间分析将其转换成了面状文件并加载到数字高程模型中, 打破了传统中只能用线文件表示沟渠和道路的束缚, 在数字高程模型中很真实地模拟出了道路的路面状况。这些创新的设计都是值得我们学习的地方。数字高程模型的建立可以很直观、动态地模拟出项目区的地形起伏状况, 为整理工作提供了可靠的依据, 上述的三篇文献中也都在项目开始时构建了数字高程模型, 可见三维可视化技术在土地整理方面的应用是今后此方面的研究热点和重点。
参考文献
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GIS的运用 篇7
关键词：GIS,GPS,土地动态监管,系统
土地监管是基本农田保护和建设用地管理的一个重要手段, 随着国家基本农田保护体系的建立, 建设用地批前、批中、批后各个环节制度的落实, 对土地监管模式的研究显得尤为迫切。
土地资源管理包括土地征 (转) 用、地政管理、基本农田保护、土地复垦开发整治、土地规划、土地市场、土地执法等业务, 对土地实现动态监管是一个系统工程。本研究针对传统监管模式下存在的薄弱环节和问题, 执行现有国土资源数据标准, 以国土资源基础数据库为基础, 将多源、多尺度、多类型的国土资源基础数据通过信息技术有效组织起来, 建立多要素、多层次、多维度, 具有时空特征的土地动态监管模式, 通过建立高效的网络化国土资源土地动态监管系统, 规范执法监察业务管理流程, 将违法用地的发现、定性及查处等管理过程融为一体, 利用精确、可靠的GPS手持设备完成违法用地的发现和定性, 实时传输违法用地的信息, 接受社会的广泛监督, 减少人工作业条件下的人为干扰因素, 科学考核执法监察工作, 实现对土地利用的高效监管, 促进土地资源保护和合理利用。
1 系统总体结构
针对传统监管模式下存在的薄弱环节和问题, 执行现有国土资源数据标准, 以国土资源基础数据库为基础, 将多源、多尺度、多类型的国土资源基础数据通过信息技术有效组织起来, 建立多要素、多层次、多维度, 具有时空特征的土地动态监管模式, 从而对国土资源利用情况实现高效监管。
1.1 系统网络拓扑结构
系统采用全B/S架构, 服务端GIS平台采用Arc GIS Server Standard9.3, 嵌入式GIS平台采用Arc Pad7.1, 操作系统采用Windows Mobile 6.1, 组成系统网络拓扑结构 (图1) 。
Arc GIS Server作为一个应用服务器, 包含了一套在企业和Web框架上建设服务端GIS应用的共享GIS软件对象库, 用于构建集中式企业级GIS应用, 提供基于SOAP的Web Services和Web应用。Arc Pad是实现移动GIS和野外计算的解决方案, 运行在手持移动设备上, 具有野外专题数据的获取、采集和分析等功能。
1.2 系统总体架构
在系统总体架构中, 数据库管理系统作为高效的数据库资源管理工具, 负责空间数据与非空间数据的管理, 为上层服务的运行提供数据支持;系统构建平台为系统的运行提供工作流定制、业务授权、角色人员管理等职能, 为系统的运行提供一个业务定制的接口, 在该接口基础上搭建在线分析子系统和执法监管业务子系统;系统运行平台解释构建平台定义的各种业务流程及资源, 解析执行流程定义, 为业务流程审批和权限控制提供支持。移动数据服务模块独立于系统其他模块, 为手持移动设备提供数据和接受设备上传信息服务。
2 数据库设计
2.1 数据构成
数据库中包含了土地空间数据和非空间数据。
(1) 土地空间数据:土地空间数据库包括土地利用现状数据、土地权籍数据、土地转/征用数据、土地供地数据、航空影像数据等国土资源基础数据。
(2) 非空间数据:非空间数据包含了工作流程数据、权限数据、元数据、系统管理数据等, 非空间数据为土地利用动态监管系统各功能模块正常运行和国土资源基础数据正常使用提供保障。
其中执法监察数据为系统需要管理的主要数据, 主要包括:巡查路线信息、巡查信息点信息、执法监察案件信息等。
2.2 逻辑设计
数据库的逻辑设计主要是根据数据的不同应用对数据进行分类组织, 将整个数据库细分为子库、大类、图层/表。
(1) 子库的划分。
国土资源基础数据库中存储的数据主要包括数字线化数据 (DLG) 、正射影像数据 (DOM) 和非空间数据, 其中DLG数据包含了土地利用现状数据、土地权籍数据、土地转/征用数据、土地供地数据等, 非空间数据包含了工作流程数据、权限数据、元数据、系统管理数据等。基础数据库中子库的划分主要依据数据的格式和数据的类型。
(2) DLG数据子库设计。
对于DLG的逻辑子库, 可以先根据国家标准对其进行大类的划分。以地形为例, 可以根据国家标准将数据子库先划分为控制点、居民地、交通、水系等几个大类, 具体到每一个大类再根据实体的类型 (点、线、面) 和实体在数据中的意义 (辅助信息、主要信息) 划分出具体的逻辑层来。
3 土地动态监管系统功能
土地利用动态监管系统由数据在线分析、执法监察业务和移动执法三个子系统组成。数据在线分析负责国土资源基础数据库中的数据发布并进行一系列的在线查询、分析和数据挖掘。执法监管业务负责管理整个执法监管业务, 提供执法监管业务的监控、汇总、分析, 以及案件的办理流程。移动执法利用嵌入式GIS协助土地巡查员实地完成各种违法用地的监管工作, 并采用离线或在线的方式完成与服务端执法监管业务的通讯。
3.1 数据在线分析
数据在线分析由数据同步、地图发布、查询统计、专题图显示和图形分析模块组成。根据建设用地报批、建设供地系统等耕地保护相关业务系统运行结果, 自动同步土地转/征用数据库、建设供地数据库等业务数据库, 建立地政数据在线分析数据库。
3.2 执法监管业务
执法监管业务由手持移动设备管理、土地巡查员管理、巡查任务监控、巡查路线汇总分析和案件办理、查询和统计模块组成。负责管理整个执法监管业务, 提供执法监管业务的监控、汇总和分析。管理每个手持移动设备客户端, 并设置每个客户端相关信息, 手持移动设备包括编号、行政区和设备密钥, 以及巡查人员的相关信息。
3.3 移动执法
移动执法协助土地巡查员实地完成各种违法用地的监管工作。通过手持移动设备中的GPRS连接到Internet, 访问国土资源执法监察管理信息系统, 获取更新数据, 以及将采集的照片和文字等信息上传到移动服务器。同时通过手持移动设备的GPS功能, 可以定位显示当前位置的图形和非空间数据, 以及一定范围内相关土地权属和建设用地等专题数据信息。
4 土地动态监管系统的运用
4.1 土地动态监管的实现
通过手持移动设备中的嵌入式系统, 加载缓存到本地的基础数据, 定位现场位置, 具有浏览、查询和分析功能, 辅助巡查人员完成相关图形数据的查阅, 为土地的执法监察工作提供高效和准确的数据支持。手持移动设备通过GPRS连接县 (市) 移动设备服务器, 实时上传现场设备的地理坐标, 完成对正在执行巡查任务的手持移动设备监控, 最终实现通过对巡查路线和信息的汇总, 统计特定时间段内巡查人员的汇总路线, 并叠加地图显示。在执行土地巡查的过程中, 巡查人员可以采集相关疑似违法用地的图片信息以及相关地块的坐标信息, 在巡查完成后, 上传到县 (市) 移动设备服务器。
4.2 土地动态监管系统的优点
土地动态监管模式极大地降低了土地利用监管的工作强度, 实地调查全过程计算机化、数字化和信息化, 大大压缩了野外数据记录和室内整理时间, 省去了将调查的最终结果数字化输入计算机的烦琐、艰苦的工作, 同时, 提高了调查工作的精度和数据采集的客观性。
与传统土地监管方式相比, 土地动态监管模式的优势有以下几方面。
(1) 科技含量高, 操作简便, 易于学习, 非常适合基层 (乡镇) 土地管理人员使用。土地动态监管模式实现了野外调查手段和方法的简单操作, 只要基层土地管理人员手持移动设备, 在现场调查时即能“走到、看到、测到”。 (2) 调查过程、调查结果全数字化, 工作效率大为提高。与传统监管模式相比, 土地动态监管模式采用了全新的调查手段, 以往皮尺量边距的定位模式变为GPS自动定位, 现场在手持移动设备上采集坐标, 同时也大大提高了数据的采集精度。 (3) 规范土地执法行为。手持移动设备通过GPRS连接移动设备服务器, 实时上传当前设备的地理坐标, 完成对正在执行巡查任务的手持移动设备监控, 最终实现通过对巡查路线和信息的汇总可以统计特定时间段内巡查人员的汇总路线, 并叠加地图显示。从而规范土地巡查人员的巡查路线, 准确地考核巡查人员工作量, 杜绝巡查的盲区。
5 结语
针对违法用地发现和定性过程难、工作方式落后的现状, 本研究建立了高效的土地动态监管模式, 可实现对土地利用的科学监管。通过在线分析、执法监察和移动执法三个子系统将土地监管中的案件发现、定性和办理等过程合为一体, 真正实现了土地监管过程的信息化。
作为金土工程建设的重要环节, 该研究还可在以下几个方面进行拓展和加强。 (1) 实时接收建设用地审批数据。将农用地转用及建设用地审批数据实时传输至手持移动设备, 执法监察人员利用该数据可及时获取相关建设用地审批信息, 为违法用地的查处提供最及时、最准确的执法依据。 (2) 采集返回违法案件当事人的执行情况。对案件当事人接受违法处罚的执行情况进行采集并返回, 为案件执法人员提供案件的全程跟踪管理模式, 强化执法的力度。 (3) 利用多时段影像或矢量对比分析新增建设用地变化。采用不同时期的影像或矢量数据进行对比分析, 提取建设用地的变化信息, 以便对建设用地的变化区域进行重点监察, 提高执法监察管理的有效性。
参考文献
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GIS的运用 篇8
一、平台结构
1、数据结构
公路管理系统的内部最核心的组成部分就是系统的数据库。对于一个基于GIS的管理系统而言, 系统的数据库首先可分为2大部分, 一是空间数据库, 另一个是属性数据库。简单地说, 空间数据库就是由GIS平台所管理的电子地图, 其中主要包括管理系统中各路面的地理位置和其它相关的所有地理信息。属性数据又可分为路面的状态信息和专家知识。路面状态信息主要包括路面外观尺寸、路面的性能状况;专家知识主要通过整理大量的路面设计、施工、养护专家的经验, 总结出科学的评价分析标准, 作为专家知识在系统中对路面的状况进行评价、预测、综合分析, 给出辅助决策建议, 实现对路面养护的科学管理。
2、软件结构
与传统的路面管理系统相比, 本系统是基于地理信息系统依托于i Pad终端的, 其软件结构主要是图形管理和面向对象的功能模块化设计开发。前者主要针对图形将空间数据和属性数据进行同时操作, 实现二者的完美结合, 这比传统的只对属性数据进行操作要复杂的多, 但对用户而言, 却能方便形象化的随时实现人机的交互, 大大减轻使用者的技术要求和工作强度。后者能实现不同功能模块间的相对独立, 而且不同功能模块之间的数据交换均是双向对流的, 这样不同模块之间有机统一, 又相对对立运行。而且面向对象的模块化设计能实现良好的人机交互和系统的可扩展性和兼容性。
二、功能分析
本系统主要由三大功能模块组成:用户体验功能, 基础数据功能, 评价决策功能。
1、用户体验功能
用户体验功能主要是为了提倡以人为本的设计理念, 通过与i Pad终端的进行有效地结合, 同时i Pad终端本身就具有极佳的用户体验感, 系统通过GIS的强大的图形处理和表达、空间模拟和空间决策支持等, 使得单调的数据以更直观的方式表现, 同时达到以下诸多功能, 可以使得操作更人性化, 效率得到极大地提升。
(1) GIS动态示意图
GIS动态示意图主要是在Arc GIS的环境下解决了道路各类信息在电子地图上的直观表达。
(2) 图景播放
图景播放功能主要是以动态图像的形式把整个道路的检测情况清晰的播放出来, 并对有问题区域进行照片示意以及结合图表反映道路的健康状况。
2、基础数据功能
i Pad终端路面信息管理服务平台的基础功能就是系统最基本的围绕数据进行管理, 查询, 导入的功能, 这一类功能是系统所有其余功能的基础支撑, 其实现主要依托于GIS技术, 通过GIS独特的地理空间分析能力、快速的空间定位搜索和复杂的查询功能, 对上传的数据进行及时的管理, 并可便于随时调用。同时本项功能的实施也离不开i Pad终端CPU的强大处理能力。
(1) 数据管理
系统中数据的管理, 主要是通过数学模型, 在i Pad终端强大的处理器作用下, 对从采集端采集到的路面信息进行有效地分类归纳、入库管理, 并通过i Pad终端的无限传输功能进行定期的数据更新。
(2) 检测数据导入及管理
通过特定研发数据接口, 实现大型公路检测设备与路面系统的智能数据通信传输, 从而大大提高了检测数据的录入效率和准确性。
(3) 统计查询
统计查询主要用于对路网的路况现状、道路的检测结果、路面损坏状况及其他一些基本信息进行评价和汇总统计。
3、评价决策功能
系统的决策功能是基于i Pad的强大处理能力以及远程无线接受能力结合数学模型的运用, 通过建立路面评价模型, 分析模型, 决策模型, 来对养护路面进行路面等级评定, 辅助制定养护决策, 主要有以下几方面:
(1) 路面技术状况评价。主要用于对路网的路况现状进行评价和汇总统计, 根据最新的《公路技术状况评定》标准, 结合使用单位辖区内的道路等级和路面类型的分布情况, 提供了破损、平整度、抗滑、车辙深度、结构强度和综合指标共6项指标评价功能;
(2) 路面养护需求分析。在公路养护决策中, 管理人员需要了解在指定的养护标准下未来若干年内路网需要养护的路段及其方式, 同事系统可根据用户设定的参数, 分析一定年限内整个路网的路面养护需求;
(3) 路况预测分析。通过路面性能预测模型是进行路面中长期养护分析和养护规划的基础, 系统采用双参数自跟踪修正模型, 提供未来两年的指标路面状况预测结果, 预测模型参数随着历史检测数据的累积而不断修正, 预测结果会更加的精确;
(4) 公路模型参数管理。其主要功能是负责设置和管理公路养护分析及养护决策中所涉及的各类模型参数和相关标准, 为系统的评价、预测和养护决策提供依据, 模型参数可根据用户需要进行调整。
三、结语
综上所述, 随着i Pad终端的普及尤其是新一代i Pad即将面世, 将路面养护管系统与i Pad终端的结合将使得以往无法实现的诸如无限传输, 长待机, 准智能决策等功能得以实现。而通过引人GIS技术则可以进一步丰富和完善路面管理系统功能, 达到公路养护信息可视化, 公路养护决策科学化和公路养护管理现代化, 己成为路面管理系统发展的必然趋势。通过SQL语句方便地实现从空间信息到属性信息, 或从属性信息到空间信息的各种查询。基于GIS技术的i Pad终端路面养护管理服务平台将使我国的路面养护管理事业必将进入一个崭新的阶段, 必将对今后公路管理人员水平的提高、管理工作的科学化、行业技术的规范化产生巨大的影响与推动作用。
摘要：近年来我国公路建设迅猛发展, 交通量日益攀升, 而对公路的实时路面养护管理问题却凸显严重, 现有路面管理系统已无法满足对我国公路的统一管理, 同时也影响了我国公路事业整体发展和运作。本文在调研和试验的基础上以现有的路面管理系统为基础, 依托GIS技术的快速的空间定位搜索和强大的图形处理及表达等功能结合iPad终端的强大处理能力和远程无限传输功能设计了一套基于GIS技术的iPad终端路面管理服务平台, 以期在一定程度上解决我国公路路面管理中存在的问题。
关键词：GIS技术,iPad终端,公路路面管理系统,路面养护管理服务平台
参考文献
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GIS的运用 篇9
《土地经济学》是一门跨度很大、综合性和实践性很强的学科, 涉及社会科学的诸多领域[1], 是研究人们在经济活动中产生的人与土地的关系及土地利用中人与人的关系的科学。随着我国社会经济的全面发展, 城镇化和工业化大力推进, 土地资源开发利用不断增强、土地资产流转迅速发展, 土地管理事业不断壮大, 《土地经济学》在社会经济发展中扮演着越来越重要的角色。目前, 全国至少有125所高等院校开设《土地经济学》课程, 其中, 南京大学、中国地质大学和华中农业大学都相继在2000年前后建设了《土地经济学》网络教学综合平台, 实现国内高校《土地经济学》交互式网络课程的建立目标, 是信息技术运用于地理教学的必然趋势。《土地经济学》网络课程的主要任务是要求学生能够灵活运用所学的土地管理理论、相关法律法规来分析和解决社会经济活动中出现的土地利用、土地财产和土地资产流转等问题[2,3], 其理论性和研究性更强, 目前《土地经济学》网络课程教学单纯依托基础学科而建立课程内容体系来进行教学的弊端已暴露:因“理论与实践”、“学习与研究”间存在脱节, 致使有些学生对土地经济的新理论、新观点、新技术掌握不足, 缺乏实践能力及理论分析应用能力, 难以直接从事相关方面的工作[4,5]。为了解决这些问题, 使《土地经济学》网络课程教学中学生的兴趣和积极性得到提高, 作者和所在团队成员在长期积累的实践教学中已尝试将GIS技术运用到《土地经济学》网络课程教学中, 极大地提高了学生的兴趣和积极性, 改善了教学效果, 深刻影响到每个学生的专业素质水平的提升。目前, 《土地经济学》网络课程与GIS技术相结合的实践教学体系探索刚刚起步, 因此, 本文在总结GIS技术运用于《土地经济学》网络课程可行性的基础上探讨了GIS技术在《土地经济学》网络课程的内容和具体运用, 以期为完善现代信息化技术与课堂教学有机结合的创新研究与实践, 以及培养懂土地资源利用、土地财产制度、土地资产流转基础知识和具有较强动手实践能力的创新型综合性人才都有重要的理论与实践价值。
二、GIS技术在《土地经济学》网络课程中运用的可行性
GIS技术是20世纪60年代发展起来的一门融计算机技术、测绘学、遥感、应用数学、信息科学和地球科学于一体的综合性的技术系统。这种技术为采集、量测、存储、分析、管理、显示、传播和应用于地理和空间有关的数据提供了十分便捷和有效的手段[6], 在辅助《土地经济学》网络课程教学方面有其他技术方法不可替代的优势, 主要表现在:
1. GIS可视化操作加强《土地经济学》网络教学的直观性。
传统的幻灯片或视频等教学辅助工具对数据的处理只能实现拼图、折线和表格等的对比, 对于理论性较强的《土地经济学》课程来说, 学生较难学, 教学效果不甚理想。而GIS技术可以直接对数据或计算过程中产生的数据及计算结果转换成图形和图像, 进行人机交互处理, 同时, 还可以将复杂的土地经济学原理 (如韦伯的工业区位论、克里斯塔勒的中心地理论) 、土地利用活动在时间和空间上分布演变的规律 (如土地集约利用、地租地价等) , 甚至抽象的概念 (如土地制度及其演变) 用三维仿真、动态模拟、制图渲染等方法方式表现出来, 可实现从直接感官、定量分析和逻辑推理上对课程内容进行模拟, 对各类数据和原理变化进行仿真, 模拟自然和人为过程的演变等, 达到抽象的理论教学所不能实现的教学效果[7]。
2. GIS空间分析加强《土地经济学》网络教学的启发性。
在《土地经济学》网络课程相关的理论或案例教学时, 必须启发学生理解整个研究的过程, 而不是单纯传递研究成果, 要让学生通过逻辑推理理解这个理论或案例, 进而掌握并运用该理论。因此, 这种教学是无法用言语解释或步骤讲解来实现的, 必须运用到GIS技术。GIS技术具有很强的空间分析功能, 如空间叠置分析、缓冲区分析、空间统计分析等, 这些都能够将事物的空间性质直接表现推理出来。
3. GIS技术提高学生《土地经济学》网络课程学习的实践性。
《土地经济学》网路课程最主要的目标就是要学生在具有土地经济学基础知识的前提下, 更应该具有较强的实践动手能力。学生在运用GIS技术输入、处理和分析土地利用数据时, 不仅学习到了知识, 更重要的是提高了搜集土地资源相关问题信息、统计整理和分析问题信息、得出解决方案信息的能力, 能更好地完成《土地经济学》网络课程在培养学生能力方面的目的。
三、GIS技术在《土地经济学》网络课程中的具体运用
《土地经济学》网络课程的建设是以学生为主体, 重视学生能力的培养过程, 本次创新实践实行“拓宽基础, 加强复合, 提高素质, 发展个性”的教育模式, 重点在“课堂学习和课外网上学习检验”两大主要课程模块中运用GIS技术, 充分发挥学生的主观能动性, 提升实践效果的做法, 从而适应新时代和区域社会经济发展的需要。根据课程教学大纲的要求, 按照不同的教学内容, 我们制作相应的演示范例和GIS数据库, 供学生在多媒体课室或者网络课程上学习使用, 运用实践效果提升状况、学生反馈信息和课外网上学习检验都充分证明, GIS技术在《土地经济学》网络课程的学习效果不断得到提升 (见表1) 。
1. 建立课程GIS数据库。
以创新应用为定位, 在土地利用规划设计, 土地集约利用评价、土地分区利用、土地可持续利用、土地市场、地租地价理论及其应用等方面的教学过程中, 针对存在的复杂难以理解的知识点和可能存在的实际问题, 指引学生建立相应的课程GIS数据库, 增强学生应用GIS软件对课程知识的分析解决问题能力和创新能力。例如, 根据2010-2020年县 (区) 级土地利用总体规划编制的技术方法, 将土地利用数据库进行基础处理后, 增加相应地区的人口、经济和社会统计数据, 就可以快速自动计算出该地区相应的土地集约利用指标, 然后根据不同行政区划单元进行空间差异分析与评价, 形成土地利用集约度空间分布等级图, 得到土地利用水平的空间差异, 操作方便, 效果突出。目前, 将土地方面GIS数据库成果应用于《土地经济学》教学实践, 课程内容丰富、教学效果良好, 学生十分满意。
2. 增加演示范例。
本着发挥地理学科空间、信息技术和综合应用等专业优势, 面向社会经济发展对专业人才的需求和要求, 在《土地经济学》课程土地财产制度方面, 依据当前土地征收、土地储备制度等方面的时政热点问题, 在课程中增加土地权属转移及收益分配环节的基于GIS技术的演示范例, 致力于培养学生对课程理论知识的深入理解。例如, 可以利用GIS可视化模块, 收集相应的视频报道资料, 辅以教学课程内容, 采用问答式或者是旁白式点评教学, 既让学生关注到了社会典型案例, 同时又对类似问题能够牢固掌握解决问题的方法与技巧, 还可以将演示范例基础知识应用于科普教育等。
3. 进行课后模拟练习。
以应用型人才综合能力和创新能力培养为目标, 科学构建和优化学生的实践教育体系, 研究如何让学生将所学知识运用到社会的生产生活实践。建立基于GIS技术的课后模拟练习题库, 全过程、全方位的实践教育, 将课堂知识延伸到课后模拟练习实践中, 通过GIS课程作业的模拟练习, 学生能自由发挥、创造性地学习和巩固知识。教师通过网络可以及时掌握学生作业的操作情况, 及时调整教学进度, 部署教学难点与重点, 及时与学生做到互动交流。
遗传算法在GIS中的应用 篇10
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
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GIS的运用 篇11
圭亚那总统巴拉特·贾格迪奥 (Bharrat Jagdeo) 2009年12月在2009联合国气候变化大会上, 阐述了该国的低碳发展战略。他指出, 森林砍伐是造成气候变化的元凶之一。低碳发展战略反对滥伐森林, 但不会影响到整个国家的未来发展, 也不会牺牲圭亚那人民在森林问题上的主权。新兴的碳交易市场为我们提供了独一无二的机会, 通过全球经济的调节机制来保护我们的热带雨林资源。
在圭亚那常驻联合国代表团办公室, 圭亚那总统贾格迪奥会见了ESRI公司总裁杰克·丹杰蒙德 (Jack Dangermond) 。ESRI公司为研究森林对地球的影响, 提供了不可或缺的技术。贾格迪奥总统说, GIS软件、培训和其他能力建设相结合, 将为圭亚那提供科学度量和分析自然资源的有效工具。GIS可以帮助我们制订长远的资源管理决策, 让后代也能从中受益。
ESRI公司对于圭亚那的支持, 源自于我们一直以来都将推动环境和经济的可持续发展当成自身的目标与使命。杰克指出, GIS已经成为研究碳核算新方法的重要组成部分。用以验证碳交换机制可靠性的决策支持系统, 因GIS的加入而更加科学和严密。
挪威政府、世界银行、克林顿气候行动计划和麦肯锡咨询公司等, 也正在与圭亚那一同实施低碳发展战略。对于目前圭亚那利用森林资源进行碳融资, 并以此支付森林保护费用的做法, 挪威是主要的支持国之一。随着市场的不断演进, 该做法可以进行创新性调整, 包括森林碳信用体系的最终制订。圭亚那的低碳发展战略与“联合国降低发展中国家因森林砍伐和退化而产生的温室气体排放计划” (UN-REDD) 相契合, 后者的目的是为了保护发展中国家的热带雨林资源。
GIS是圭亚那监测、报告和核查 (MRV) 系统的核心技术。在该国现有工作成果的基础上, MRV系统将实地观测与卫星影像以及其他地理信息相结合, 遵循政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 的方针, 进行测量、报告和核查。该系统将实现数据共享和跨部门分析。这对有效研究气候变化, 减缓因气候变化带来的影响, 制订适应性规划是至关重要的。这种企业级的模式, 可以向圭亚那的市民、土著社区、投资者、合作伙伴以及国际碳科学界公开土地利用的动态进程和现状。
ESRI公司将继续与新西兰、澳大利亚、加拿大和美国等世界各国合作设计解决方案, 为碳排放与吸收的测量、报告和核查提供科学可靠的方法。使用这些系统, 再结合ESRI公司强大的影像管理、一体化工作流、空间建模和分析功能, 帮助各国通过可靠的数据和科学的论据来制订决策。
参考文献
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[2010]年第2期 (总第59期) 【相对路径】【mm.jpg】