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1、河南理工大学万方科技学院 本科毕业论文 题目：GIS 的数据信息的采集与管理 摘要地理信息系统（GIS）是地理空间数据处理、分析的重要手段和平台。从诞生至今的40多年的时间里，地理信息系统技术的日益革新为众多应用领域创造了丰富的地理空间信息财富，使地理空间数据的存储、检索、制图和显示功能越来越完善。在现代化城市建设中, 已开始广泛应用地理信息系统( GIS) 技术处理空间数据及其有关各种信息的管理模式, 这种高新技术的应用对现代化城市的总体规划、合理布局、综合平衡、科学决策等起着重要作用。随着城市建设的不断发展, 地下空间的工程数量不断增加, 相应的工程分布、工程图纸、工程状况等信息量呈指数增
2、加。 任何数据和信息生产企业重视采用数据文件管理和数据库管理技术。在信息社会，数据和信息的生产和应用，是社会生产的主要方式，数据是社会的主要财富和资源。在信息处理和应用中，如果说计算机网络是数据处理和信息传输的基本载体，那么数据库管理系统，就是数据存储和数据分析和应用不可缺少的手段。关键词：GIS 地理空间数据 数据库管理系统目 录前 言11系统总体设计思想及其实现21.1 系统总体设计思想21.2 系统设计原则21.3 系统的框架体系结构31.4 系统实现的技术结构32工程信息数据的处理与管理42.1 工程信息的数据体系42.2 数据的采集与处理42.3 图形数据的分层管理43系统功能63.
3、1 工程信息管理的功能模块63.2 系统操作功能描述73.2.1 服务器端功能描述( Server)73.2.2 客户端功能描述( Browser)73.3 系统特点83.3.1 USMIS 对数据标准及规范作了有力探讨83.3.2 系统具有开放性83.3.3 系统具有安全性93.4某城市USMIS开发实例的客户端界面演示94研究的理论基础与方法114.1地理信息系统114.2地理信息系统的功能和应用114.3 地理信息系统的发展趋势134.4 设计平台ArcGIS154.4.1 ArcGIS介绍174.4.2 ArcGIS的应用理论基础204.5 地统计分析225传统空间数据的采集245.1
4、数据的采集方法245.2点坐标导入245.2.1 展点245.2.2 画线255.3手工数字化仪输入255.4栅格图像配准矢量化265.5手工绘制276 现今GIS数据采集286.1 AutoCAD环境下数据采集286.1.1 AutoCAD下向GIS数据采集方案设计思路296.1.2 试验及应用结果316.2 航空摄影测量在GIS数据采集中的应用316.2.1 航空摄影测量简介316.2.2 航空摄影测量法采集GIS空间数据326.2.3 航空摄影测量需研究的问题336.3嵌入式GIS的野外数据采集346.3.1 嵌入式GIS研究的意义346.3.2 数据采集的关键技术346.4 移动GIS
5、技术数据采集406.4.1 移动GIS的产生和发展406.4.2 移动GIS的组成406.4.3 移动GIS的特点426.4.4 移动数据采集技术的应用436.5 视频GIS数据采集446.5.1 视频GIS概述446.5.2 视频数据采集方案设计456.5.3 视频数据采集成果及所存在的问题467 总结47致谢49参考文献50前 言 数字地球 、 数字城市 是近几年来地球空间信息科学研究的热点。在现代化城市建设中, 已开始广泛应用地理信息系统( GIS) 技术处理空间数据及其有关各种城市信息的管理模式, 这种高新技术的应用对现代化城市的总体规划、合理布局、综合平衡、科学决策等起着重要作用。随
6、着城市建设的不断发展, 地下空间的工程数量不断增加, 相应的工程分布、工程图纸、工程状况等信息量呈指数增加。信息技术的发展对城市地下空间的规划、建设、管理等提出了更高的要求, 传统的人防管理模式已不适应现代城市建设的需求。做好地下空间工程信息的有效管理, 对地下空间的开发与利用、城市规划、城市建设及城市经济的协调发展等方面有着重要意义。鉴于此, 开发基于GIS 的地下空间信息管理系统(Underground SpaceManagement Information System,USMIS) 是很有必要的。以城市地理信息为基础,运用计算机技术对地下空间信息进行管理, 不仅适应了人防建设科学化、正
7、规化的要求; 同时, 适应了现代高技术战争的要求, 达到快速反应, 符合战时指挥自动化的要求。对于有效抵抗敌战略空袭和远程火力打击, 保存战争潜力等有重要作用。具体系统设计的实现过程，如图0-1所示。 图0-1 系统设计图1系统总体设计思想及其实现1.1 系统总体设计思想系统设计以符合软件规范、有效提高工作效率、界面友好、便于实际运用和操作为指导思想。具体系统的设计, 采用软件工程面向对象的设计思路, 运用原型法, 使软件开发人员与地下空间管理单位人员实现交互 , 一方面保证系统实现过程与实际应用相符; 另一方面使用户参与系统的开发,保证对系统的基本维护能力和深层次的应用。1.2 系统设计原则
8、根据设计思想, 进行系统设计须遵循一定的原则:(1) 针对性: 以提高信息管理效率、信息质量为准则, 为决策者提供及时、准确、有效的信息, 向社会提供需求信息为出发点, 体现实用价值;(2) 规范性: 系统软件的设计应符合编程规范,保证大系统开发中的软件源代码的编程风格的一致性; 便于软件质量的检测, 真正实现科学化;(3) 完备性: 包括数据的完备性和系统功能的完备性, 数据的完备性指数据中存储的图形及属性信息足以满足系统的正常运行和用户日常工作的需要; 系统功能的完备性指根据需求设计各种模块, 充分实现信息的有效管理;(4) 可扩充性: 系统的要素编码、功能和数据库必须根据发展的需要进行扩
9、充, 以保证系统的先进性;(5) 安全性: 信息防护是信息系统的重要课题。该系统通过利用数据访问及数据更新的权限设置等方法, 确保数据安全, 保障系统的信息安全。1.3 系统的框架体系结构 系统设计的基本思想是 以图( 图形、图像) 为基础, 在城市平面图上管理城市地下空间的各种工程信息; 将空间数据与属性数据相结合, 使系统操作更加方便、管理能力增强。系统的总体结构包括空间数据库、属性数据库的建立, 空间数据、属性数据的浏览、输入与输出、双向查询等。系统具备普通MIS( Management Information System) 的基本功能, 与普通MIS 的区别在于对空间数据的管理, 能
10、够进行空间查询和基本的空间分析。系统的总体框架结构，如图1-1所示。 图1-1系统的总体框架结构1.4 系统实现的技术结构系统可以在VC+ + 、VB、我们所设计的某市区的地下空间信息管理系统, 采用Windows 2000 Server 作为服务器平台,FrontPage 2000 作为网页开发平台, JavaScript、ASP 3. 0、CSS 作为动态网页开发技术, SQLServer 2000 作为数据库服务器, MapInfo 等面向对象开发语言为系统的开发平台。USMIS 采用3 层结构, 即前端浏览器、Web 服务器、GIS 应用服务器和数据库服务器，系统技术结构如图1-2所示
11、。 图1-2 系统技术结构2工程信息数据的处理与管理2.1 工程信息的数据体系系统数据包括基础地图数据和地下空间的工程数据等。基础地图数据主要是用于工程分布定位及基本环境背景信息的显示, 包括基本注记、交通设施、绿地、水系、公用设施、行政区划、及相关的社会经济要素等。工程数据包括工程的空间数据和属性数据。空间数据主要是工程的区域分布等; 属性数据有工程建设单位、工程管理单位、工程建筑面积、工程建设时间、工程结构形式、埋深、宽度、高度、工程出入口及进排风口、工程报废时间、报废处理单位及手续情况、工程上部居民情况等。2.2 数据的采集与处理矢量数据标准, 建立矢量地图库。工程属性数据的获取, 可以
12、依靠工程记录档案等多途径获得。根据获得的数据, 以MapX 为嵌入式开发平台, 完成基于图形的各种功能。2.3 图形数据的分层管理对地图数据进行分层管理, 是计算机对图形管理的主要内容。对地形图内容的分层应根据地物要素的数据类型和专题内容, 同时要适合人防办公业务的需求以及图形编辑和图形输出的条件进行分层。用户根据需求, 将不同内容的图层进行组合,即可形成所需的图层。对城市地下空间工程信息的图形管理可以参考以下独立分层的方式进行, 如表1所示。 表1 图层信息分层简表 层名类别说明注记文本用文本辅助说明各类情况, 包括市区名称、街道名、地名、大型建筑物名称、重要经济目标名称、重要标志等。地下工
13、程面包括各类地下工程, 利用工程序号来区别某一具体工程。数据包括工程的长度、面积、组成线和面的点数、最大和最小坐标及中心点坐标等信息。交通设施线、面按照相应标准、等级分颜色表示, 辅助说明位置, 包括铁路、地铁、高速公路、高架桥、主干道、次干道、一般街道等等。公用设施面城市基础建筑、设施等, 包括公用绿地、体育场所、河流、水系、防空警报器的设置等。居民地面各类居民点信息, 包括居民建筑、人口数量信息等。行政区划面境界边线组成各类行政区单元, 包括各城区、街道、社区等各类行政区划的大致位置和范围, 可按区内各下一级分区的大致范围或分区来查询地下空间情况。3系统功能3.1 工程信息管理的功能模块根
14、据用户需求, 在城市地下空间信息管理系统中, 一般要实现的功能模块, 如图3-1所示。图3-1 系统功能模块该功能模块结构, 主要包括数据基础、工程信息管理、辅助决策系统、业务链接、演示系统等。工程信息管理是开发研究解决的关键性问题, 辅助决策是优化思想的体现, 业务链接体现了现代办公一体化的需求, 演示系统是为网络客户、汇报、系统管理等进行的一种表现形式。其次, 对各功能模块进行详细设计, 设计内容包括: 设计模块封面、菜单、子菜单、按钮、工具; 对所实现功能详细设计程序框图, 如数据来源、解决方案、数据输出以及技术难点; 对空间查询、量算分析等专题进行建模, 以及实现的技术思路等。3.2 系统操作功能描述USMIS 系统采用了B/ S ( 浏览器/ 服务器) 模式, 在功能上可分为两大部分, 即客户端信息查询模块及服务器端信息维护和服务模块。3.2.1 服务器端功能描述( Server)(1) 空间信息的管理和维护包括城市图形数据的增加、删除、编辑等功能,呈点、线、面等几何形工程图形的增加、删除、编辑等操作, 地图的放大、缩小、漫游、刷新等操作, 地图的输出等功能。(2) 属性信息和多媒体信息的管理和维护包括图层关联数据库的定义、修改功能, 工程属性数据的录入和编辑功能, 多媒体信息的录入和连接等功能, 属性信息和多媒体信息的输出等功能。3.2.
