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地理信息系统原理与方法范文1
关键词：GIS 实验教学 网络实验平台
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，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、分析、显示和描述的技术系统。[1]
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等多个重要的领域。[2]
为了培养学生对地理信息系统的学习，武汉大学测绘学院开设了地理信息系统实习课程，以期结合地理信息系统理论的学习，让学生能够更好的掌握地理信息系统方面的知识。本文基于我院近年来地理信息系统实验教学工作的实践，对实验教学中GIS课程实验教学方法进行探讨。[3]
一、地理信息系统课程实验教学目标
地理信息系统是一门理论性和实践性都很强的学科，近年来，GIS广泛应用于农林、交通、电力、水利等各个领域，这就要求学生不仅要掌握GIS基本原理与方法，如空间数据、空间分析等概念以及地理空间数据的组织与管理方法，还要能够把GIS的理论知识运用到某个领域中去解决实际的问题，这就需要培养学生理论联系实际的能力、动手能力，所以要更加注重学生实践能力的培养。[4]
地理信息系统课程实验教学的目标是通过实验教学使学生掌握GIS相关软件的使用，掌握GIS基本原理与方法，培养学生利用GIS专业软件及自己动手编程解决实际问题的能力。在实验教学过程中要注重学生GIS相关知识的提高、学生操作技能的培养以及逻辑思维能力、解决问题的能力的培养。结合ArcGIS， Mapinfo等专业GIS软件，利用VBA，C#等语言进行二次开发，培养学生利用GIS工具解决实际问题的能力。[5]
二、地理信息系统课程实验教学中存在的问题
如前所述，实践性强是地理信息系统课程的一个显著特征，因此我院开设了地理信息系统集中实习、GIS课程设计与实习、城市空间信息学课程设计等实践课程，但这些实习课程普遍存在一些问题。
1.实验教学方法有待创新
目前的实验教学模式是以教师为主导，利用多媒体将实习讲解，这种教学模式应用于实验性质的课程具有一定的局限性，由于学生被动的接受教师传递的信息，忽视了学生的认知主体作用，不能快速、有效的进行信息的反馈。 特别对于学生人数较多的实验课程，教师往往不能顾及到每个学生的知识掌握情况，按这样的理论设计的教学过程，不利于学生的全面发展以及对实习内容的掌握。[6]
2.跨学科综合实验安排不足
对于测绘学院测绘工程专业的学生来说，需要掌握的不仅仅是地理信息系统课程的内容，还需要掌握测绘基础知识，GIS、GPS和RS（3S）的综合知识等，但是目前学院只开设了一门综合实习，结合了测绘传统技术方法和GPS、GIS的结合，还缺乏对RS知识的融合掌握，所以亟需各种知识的融合也就是需要开设更多与其他课程相融合的综合性实验教学课程
三、地理信息系统实验教学方法探讨
为了改善GIS实验课程的教学效果，我中心对GIS实验课程进行了一系列改革，具体的措施包括：
1.变被动式教学为交互式教学
实习课程从课堂教学变为任务式的课程。实习课程由任务书，课前预习，答疑，课堂操作，课后练习等5个部分组成。 学生拿到任务书后先预习，自己在网上查资料，自己寻找解决方案，变被动是听课变为主动式学习。集中实习过程中，教师选择典型的问题进行统一解答并且解释一些实验要点，避免学生的认知误区，并且学生在集中实习过程中分组讨论，相互学习共同进步。对于知识掌握较慢的同学，可课后在同学或者老师的帮助下自主练习。
2.实行跨学科综合实习
GIS学科侧重于空间数据管理与分析，他与其他学科如GPS/遥感等学科有紧密的联系。对于测绘工程专业的学生，建立GIS课程与其他课程之间的联系对于学生的培养也是很关键的。
3.网络化教学与资源共享平台
为了更好的帮助学生利用课余时间学习，我们提供了网络化GIS教学与资源共享平台。学生随时随地的学习GIS知识和获取学习相关的教学资源。该平台提供课件，扩展阅读，教学软件包等资源下载， 并且可以观看教学录像，进行在线测试，在线答疑等。该平台作为GIS实习课程的扩展平台，帮助学生把课余时间利用起来，提高学习效果，以及教师与学生之间的交流，并且可以让学生灵活安排时间，构建起全新的地理信息系统网络实验平台能够提高实验教学的质量，达到事半功倍的效果。
四、结语
地理信息系统实验教学是该课程原理教学的一个重要部分，也是培养学生掌握原理并将理论运用到实践中的能力的一个重要步骤。 本文探讨了GIS实习课程中存在的一些问题，并且采取了一系列措施进行改进。通过实习任务模式，综合实习以及网络教学与课堂教学、实验室教学相结合等方法，引导学生自主学习，可以有效的提高教学效果，培养学生解决实际问题的能力、创新能力等。
参考文献
[1]赵春燕，杨志高等.地理信息系统实验教学的改革研究[J].大庆师范学院学报，2007，27（5）：135-137
[2]程先富，吕成文.GIS课程实验教学中培养学生创新能力的探索与实践[J].实验技术与管理，2008，25（6）：16-18.
[3]钟志农，陈浩等.“地理信息系统”课程实验教学方法研究[J].中国科教创新导刊，2013，4：34-37.
[4]尚颖娟.“地理信息系统”课程教学与实践[J].西南师范大学学报（自然科学版），2007，32（5）：171-174.
地理信息系统原理与方法范文2
关键词：基础数据，三维建模，三维地理信息系统
Abstract: In this paper, in order to "Huabei Oilfield 3D geographic information system construction" as an example, describes in detail the overall framework of the construction of three-dimensional geographic information system, introduces the technical route and method for construction of three-dimensional geographic information system, combined with the features of 3D geographic information system, discussed the specific application in the North China Petroleum Pipeline Bureau, hope this project the construction of digital city is to play a guiding role.
Key words: basic data, 3D modeling, 3D Geographic Information System
中图分类号：TN948.61文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
1、引言
随着计算机科学技术的发展，二维地理空间信息已逐渐不能满足城市规划、市政建设、人们出行等等方面的需求。三维地理信息系统建设已成为一种趋势。三维地理信息系统具有如下优势：
（1）空间信息的展示更为直观。三维地理信息系统为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化。
（2）多维度空间分析功能更加强大。如：日照分析、阴影分析、危险域分析等。由于三维数据本身可以降维到二维，因此三维地理信息系统自然也能包容二维地理信息系统的空间分析功能。
2、技术流程
（1）基础数据制作流程：
（2）三维地理信息系统建设流程：
3、三维模型建模
（1）三维建筑建模
利用已完成的本测区真彩色正射影像图、1：500地形图及航测内业采集的轮廓高度作为基础数据，进行建筑物三维建模，建筑物三维建模视建筑物重要性采用等级为精细模型、标准模型和基础模型。对于地标性建筑物用3DMAX和1:500比例尺地形图数据进行精细建模。居住小区、住宅等建筑物采用基础模型，表现建筑物主体形状和特征，装饰性的细节采用纹理贴图表示。厂房等建筑物采用基础模型。模型的高程数据采用航测内业量取的方式获得。
（2）植被模型的建模
草地采用单片面纹理表示，各种树木和灌木等可采用十字片面或多片面表示，正确反映树木的形态分布特征，树木模型的高度与实际高度基本相符。植被与软件通用符号库中的植被模型相同或近似的，采用通用符号表示。行树、景观植物可采用纹理库中的一种或多种，设置一定的高度变化区间，随机生成。植被模型的平面位置与实际大体相符。
（3）交通设施模型的建模
道路的铺装方式及材质特点依据正射影像图确定或实地采集铺面纹理。道路上的各类交通标志如：标志标线、信号灯等，与实地基本保持一致。路灯、信号灯若纹理库中有相同或类似纹理时，使用纹理库中的符号表示，设置合理的高度与间距，保证平面位置和高度的正确。道路依据基础数据中的道路边线生成三维几何面模型，道路纹理采用简单纹理。反映路面的材质和交通标线。人行道的铺装图案、材质及颜色实地采集或采用近似纹理。
（4）三维地形模型
三维地形模型建模采用制作的1：500正射影像（DOM）及数字高程模型（DEM）叠加。
4、三维地理信息系统建设
利用 TerraBuilder 模块生成地形模型文件*.mpt，将3DMAX中导出的*.X文件打包生成带金字塔优化贴图影像的*.XPL文件并在Skyline TerraExplorerPro模块中导入。
系统开发采用C#编程语言，主要利用Skyline提供的各种控件、接口，组织和利用ShapeFiles数据、SQl Server数据库来建立华北油田三维数字管理系统。按照华北石油管理局的要求进行三维地理信息系统开发。
系统功能如下：
（1） 查询
进行图、属互查。按属性信息，鼠标指向的建筑物可以显示名称。根据对象名称进行查找，在对象名称中输入搜索条件，将查找结果列出，单击查找后即可飞行到该对象，并用标记显示，系统可以进行模糊与精确两种类型查找。
（2） 分析
可以实现基于DEM和Model的三维空间距离量算、地表距离量算、面积量算、地表面积量算等分析功能，在满足规划业务需求的同时，也可以用于工程、国土、水利等行业的基本应用。
（3） 统计
可以根据建筑物的建筑年代、层数、所属单位等内容进行统计，统计结果以列表形式输出，并可以导出，导出为Excle表格式。
（4） 输出
系统实现了输出功能，如三维视频或快照输出、漫游视频输出、打印输出等功能。
（5） 浏览
视图：可同时显示其三维建筑、DOM，也可根据需要显示指定的要素；
操作：包括放大、缩小、漫游等操作功能，利用鼠标和键盘实现三维地图平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。
画点、画线、画多边形，建立立体几何物体；
能进行图层编辑，主要包括增删图层、修改图层名称、图层状态编辑、修改图层次序、打开关闭图层等功能。
（7） 宣传展示
可以设置进行自动飞行展示，也可以手动操控展示，如：以第一人称、第三人称视角进行交互控制，并实现在运动过程中对地形和地面建筑物的游览与信息展示。
5、三维地理信息系统的应用
（1）方案对比：
系统具有灵活的更新功能，为城市规划方案审批、方案比较提供直观有利的辅助管理，为领导决策提供科学依据。
（2）阴影分析
浏览不同时段内太阳阴影的变化，为规划提供辅助决策手段。
（3）、挖填方计算
利用三维模型，进行土方量挖填计算。
（4）建筑物属性输入、查询、统计：
建筑物属性可以输入并保存建筑物的各种属性如：名称、层数、建筑年代、所属单位等等。也可以按照建筑年代、所属单位等进行统计，方便管理。
通过建立三维地理信息系统能精确看到三维建筑模型的空间分布，使土地规划审批更加准确科学。
6、结束语
以1：500DOM、DEM、三维精细模型数据、1:500地形图数据以及名称注记等，构建华北油田三维地理信息系统实现了三维地理信息数据交互浏览、查询定位、三维分析、模拟天气设置、动态导入矢量专题数据、二三维联动等功能。规划设计师在进行设计的时候可以利用规划辅助、调整、分析等功能进行方案的设计和比对优化，提高设计质量，缩短设计周期，规划管理者可以直观、快速的进行决策，同时也便于公众参与监督规划为华北油田经济社会发展提供了基础数据及决策依据，有利于提高决策部门行政管理依据，有利于提升各部门服务发展的能力，为华北油田的规划建设做出贡献。
参考文献
[1]赵健.城市建筑物三维地理信息系统建模理论及开发技术研究[D].太原：太原理工大学，2002
[2].数字城市三维可视化技术及应用[D].郑州：信息工程大学，2002
[3]韦春桃.空间三维建模方法研究[D].桂林：桂林工学院，2004
[4]李成名，王继周，马照亭等.数字城市三维地理信息框架原理与方法[M].北京：科学出版社，2008
地理信息系统原理与方法范文3
关键词：地理信息系统；软件设计；教学；资源与环境
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）36-0192-03
教育部于1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》，将原土壤与农业化学、农业环境保护、渔业资源与渔政管理以及农业气象合并为农业资源与环境，属于环境生态类[1，2]。按照专业规范的要求，农业资源与环境专业的业务培养目标是：培养具备农业资源与环境方面的基本理论、基本知识和基本技能，能在农业、土地、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、生态农业、资源遥感与信息技术的教学、科研、管理等工作的高级科学技术人才[3]。随着本科专业目录的调整，农业院校的土壤与农业化学专业更名为农业资源与环境专业，其课程设置和教学计划也有较大的变化。各学校根据自身的实际情况，对有关课程设置的调整变化很大[4]。人类80%的信息都和空间位置有关，因此地理信息系统作为资源调查和评价过程中的重要工具，在资源环境专业中得到了充分的重视，因此越来越多的资源环境专业开设了地理信息系统和地理信息系统设计与开发相关课程。
从20世纪90年代开始，地理信息系统贯穿在数据采集、存储、处理、管理、分析及决策中，为越来越多的领域提供动态模拟、统计分析、预测预报、决策支持等服务[5]。在资源与环境专业的教学过程中以培养学生的GIS软件的应用能力为基础上，更加侧重培养学生的GIS系统的设计与应用开发能力，以提高学生解决不同实际问题的能力[6]。基于此，在本科教学方案中增设“GIS设计与开发”这门课程。目前“GIS设计与开发”作为资源与环境专业一门专业基础课，具有较强实践性、跨学科和领域等特点。针对资源与环境专业发展特点，本文讨论了“GIS设计与开发”课程设置目标的教学内容、教学方式和考核形式及其特殊性，先修课程调整、综合实习内容以及学生综合能力培养上给出教学意见，提高教学质量。
一、教学目标
如何实现专题GIS应用系统，提高GIS应用水平和效益，本课程就是在这样一个环境背景下产生的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业学生的一门应用性很强的课程。该课程是在完成地理信息系统原理、遥感导论、数字图像处理、GPS原理、地图学、C语言、Windows程序设计、数据库原理等基础课程之后，综合GIS、RS和GPS理论与计算机科学理论，以满足特定的应用要求。遵循地理信息标准，运用软件工程思想和方法，结合地理信息自身和相关应用领域的特点，设计和开发具有明确目标的信息系统。学生通过这门课的学习，掌握GIS设计与二次开发的基本原理、方法和工具，使学生具备地理信息系统二次开发的能力，熟悉空间数据库设计的基本原理和方法，了解应用项目开发中组织和管理涉及到的基本概念和策略，提高运用所学知识解决资源与环境专业方面实际问题的水平，为毕业设计和后续其它课程的学习夯实基础。
二、课程特点与基本要求
1.课程特点。（1）“GIS设计与开发”是一门具有学科交叉性特征的课程。该课程本身涉及到地理信息系统原理、地图学、遥感原理、软件工程、数据库原理、Windows程序设计、数学建模等多个学科的内容，具有较为明显的学科交叉性。就资源与环境专业而言，设计与开发更加侧重数据的分析、处理和表达，因此在课程中更加侧重数据的分析和制图表达上，但是对一些基本的功能的要求也必不可少。故此，资源与环境专业在“地理信息软件设计与开发”上应该兼顾所有的基础学科，同时对数学建模相关课程有深入了解。（2）“GIS设计与开发”是一门不断发展的课程。GIS基础软件与应用软件受到计算机软硬件技术的更新而不断发展的，这也对GIS软件设计与开发也提出了更高的要求。在教学中要不断吸收新兴技术，在教学过程中指导学生查阅与GIS软件设计和软件设计有关的新兴资料，把握GIS的前沿动态。在教学过程中，适当的提出问题，调动学生积极查阅图书文献资料，培养学生积极学习态度和自学能力。（3）“GIS设计与开发”是一门实践性很强的课程。要进行GIS软件设计必须在软件设计模式、集成开发环境的运用、软件编码等方面都较好的基础，强调理论和实际应用的结合，根据具体情况解决具体问题。要求将设计与开发的理论与方式用于具体实践工作中。在教学过程中设计了单独的“地理信息软件设计与开发”的实验课程。实验课程采用分解知识点进行训练和综合训练解决实际问题的能力。
2.基本要求。学生较好地掌握地理信息系统项目组织和管理的特殊性和相关理论，学习GIS软件设计的方法，理解其特殊性，为地理信息系统的设计与开发奠定基础。能熟练运用一种程序语言和地理信息系统基础平台进行二次开发。掌握GIS软件的二次开发的基本原理，熟悉组件式GIS软件开发的基本架构，了解目前主流组件库的基本特征，具备开发GIS基本功能的能力。能使用C#和ArcEngine进行GIS组件式二次开发。掌握如何将地理信息系统与应用模型及其他系统集成综合解决和处理问题的基本方法，达到会设计与应用的目的。
三、教学设计
1.参考书选择。由于“地理信息软件设计与开发”这方面的教材比较少。教学过程中涉及到软件设计的基本原理与方法，在教学过程中选择Ian Sommerville编写的《软件工程》部分内容为指定阅读材料；同时考虑到GIS软件设计过程中的共性和特性，理论教学选择吴信才等编写的《地理信息系统设计与实现（第二版）》为参考书；课程是实验采用ArcEngine进行二次开发，因此参考相关的二次开发教材，主要包括ArcEngine开发帮助、类图等。同时给出部分图书清单，要求学生自学完成C#程序设计和设计模式等相关知识。
2.开发环境。学生的先修课程包含C语言、数学建模及Matlab等课程。然而除了个别学生自学了VC程序设计之外，大部分不具备VC的开发能力。如果为了可视化编程选择VC，则在有限的课时内，学生将投入大量精力来学习VC及MFC的基本开发技能。Matlab软件是国际公认的最优秀的科技应用软件。考虑到资源与环境专业背景，Matlab能在GIS开发中能够很好的挖掘和分析资源环境数据。但是考虑到GIS需要管理海量的空间数据，然而常见的空间数据Matlab不能进行直接的支持。因此Matlab不能作为本课程的主要开发环境。结合学生现有的开发基础，以及.NET在界面设计和面向对象的优势，因此本课程选择C#.NET作为高级语言开发环境。Visual Studio作为一个强大的开发环境，直接对C#等.NET原生语言支持。在Visual Studio 2010中对UML进行了支持，能够创建UML类图、活动图、序列图、用例图和组建图。利用对UML的支持，能够很好的支持在课程中的设计和建模。
在二次开发控件主要选择目前主流的ArcEngine提供的基本控件和类库。利用ArcEngine来开发实现GIS相关功能，而其他关于资源与环境的信息挖掘则采用Matlab来实现，并通过Matlab Builder将Matlab代码成为.NET程序集实现Matlab和.NET之间的互操作。
3.教学课程结构。“地理信息系统设计与开发”是我校资源与环境专业一门重要专业基础课。总学时为48，其中理论课程为32学时，实验课程为16学时。考虑到培养学生对GIS的实践能力，理论课程和实验课程比例达到了2：1，课程的教学内容如下表。
全部课程安排了16课时的实验，其中C#开发4个课时，基于UML的GIS系统设计4个课时，最后还有8个课时进行ArcEngine的二次开发内容。每次实验提交实验报告及相关的源代码和对应设计文档，用以检查教学效果，及时调整教学方案。
4.教学方法。“GIS设计与开发”教学主要借助多媒体等现代教学方法，理论教学配合对应内容演示，融合其它课程内容的方式。可以针对不同的教学内容采用不同的教学方式。例如，在讲解GIS软件设计的相关理论基础时，进行启发式教学，鼓励学生提出问题，诱导学生思考并解决问题。互动式教学是课程讲授的一种有效的教学方法，通过师生之间对同一问题的分析，促进对理论理解，对问题的分析方法理解，能营造良好的课堂气氛，提高了教学效果。研究式教学方法也很重要，采用研究的方式与激励学生查阅资料，了解未来的发展方向并阐述观点。
5.考核形式。为了培养学生的创造性思维、动手能力和综合素质，侧重应用开发的角度来对学生进行综合考察。本课程主要采用平时考核、最终试卷考试和实验考查三方面相结合的方式对学生进行考核。由于没有较完整的教材，教学过程中也采用了较多的新兴资料，因此在课程学习过程中要求学生查阅指定内容的文献资料，学生提交相关的读书报告，以此作为平时成绩考核标准之一；平时的出勤率和随堂提问也作为平时成绩一部分。实验课程考核包含实验完成代码、设计文档和实验报告三个部分，能较好提高学生的实践动手能力。考试内容包含了对学生对基本知识掌握程度的考察，还增加系统分析和设计讨论题。该类题目有较大的灵活性，能够考察学生综合素质，同时能体现教学效果。学生最终的成绩由3个部分组成：平时作业和出勤率占30%，实验占30%，期末考试占40%。
四、教学建议
1.调整先修课程。任何一门专业课的开设都建立在先修课程基础之上的。资源与环境专业在先修课程中虽然学习了“地理信息系统”、“遥感导论”、“数学建模”等课程。然而在理论教学课程中发现，学生对GIS的基础知识理解不够深入。如在简介空间查询时，需要先讲解空间拓扑的相关知识，才能进一步简介基于空间的查询方式。其次，学生在实验课程中动手能力表明，通识教育的高级程序语言现在还是侧重基本语法，导致学生的应用开发能力难以满足GIS开发的基本要求。因此，在通识教育过程中改变课程教学侧重点，使之更加符合资源与环境专业的学习，便于后续课程的开展。
2.增加综合实习。“地理信息系统设计与开发”是一门应用和实践较强的课程，同时其中的软件过程管理的内容又过于抽象，学生很难同时掌握基本的开发方法和软件过程管理。因此增加2周（80课时）的课程实习。集中时间让学生完整完成从设计到开发实现的过程，让学生巩固学习的GIS软件的设计方法，理解软件过程管理，同时强化学生的开发能力。在实验课程中学生掌握了基本的设计理论知识和程序开发技能。通过综合实习，能将学过的知识综合起来加以应用，既培养学生的动手能力又加强学生的创新意识。实习将学生分为2个实习目标，每个内容约30人，其中包含5个实习小组，每个小组5～6人，每个小组围绕实习目标完成不同的任务目标，由组长控制整个开发过程协调组员之间工作，在80课时内完成小型的GIS系统的设计与原型系统的开发任务。通过实习使得学生将基本的理论与应用开发联系在一起。
3.培养综合应用能力。本校的资源与环境专业主要研究方向有土地利用规划、流域管理、土壤与环境污染评价、防治与规划，耕地肥力管理、专家系统开发等。学生在毕业后，有很大一部分就转到了相关应用领域工作，把GIS作为处理该领域的一种工具。在先修课程中主要是利用Matlab、SPSS等软件对资源环境信息进行挖掘，同时也采用ArcGIS中的ArcTool工具包进行空间分析。因此在课程培养中需要结合上述的内容，需要培养学生综合统计和空间分析知识来解决实际问题的能力，使得学生能够为今后的工作和继续深造打下坚实的基础。
五、结束语
GIS的发展为资源与环境的飞速发展注入了新鲜的血液，提供了新的契机。在资源与环境专业设置地理信息课程是顺应时展趋势的。“GIS设计与开发”是资源与环境专业的一门重要课程，具有理论抽象和实践较强的特点。因此，要改变传统教学观念，不断改进教学方法，适时的调整和更新教学内容，充分调动学习的主动性，提高学生的综合运用能力，力争培养出具有良好专业基础的地理信息应用人才。
参考文献：
[1]邹长明，于群英，刘正，等.农业资源与环境专业课程体系与教学内容改革初探[J].安徽农学通报，2007，13（023）：150-151.
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[3]田应兵，王文凯.地方高校农业资源与环境专业课程体系与教学内容改革探讨[J].长江大学学报（社会科学版），2008，31（6）：244-244.
[4]孙枢，李晓波.我国资源与环境科学近期发展战略刍议[J].地球科学进展，2001，16（5）：726-733.
[5]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨[J].地理信息世界，2003，1（4）：1-7.
地理信息系统原理与方法范文4
【关键词】地理信息系统；电力设计；应用
前言
现阶段，在电力系统的设计中，应用地理信息系统的情况日益普遍，该系统与电网信息数据有机结合，为电力信息系统奠定了基础，对于电网运行在辅助决策上具有一定的帮助。
1 地理信息系统在电力系统中应用的重要性
地理信息系统（geographic informationsystem ，GIS）在电力系统中的应用也可简单的称之为电力 GIS 系统。这种应用模式主要是将地理信息系统的原理与电力系统中的电力设备、变电站、输电网络、电力终端以及电力生产负荷、管理等核心内容想融合形成的一种对于电力系统进行信息化生产管理的综合性智能化信息系统。该信息系统可以直观的提供电力系统中相应电力设备的运行状态信息、电力技术信息、电力生产和管理信息以及电力传输应用过程中途径的山川、河流、城镇、环境等等一系列的电力系统信息与自然地理环境信息集中于一体，通过查询 GIS 系统相关数据、照片、图像和技术参数等信息就可以实时掌握电力系统运行的状态，在电力系统的维护和管理中有着十分重要的作用。
2 地理信息系统系统在电力系统中应用的特点
地理信息系统在电力系统中的应用，除了使电力系统具备GIS的基本特点之外，还拥有了更多的特点，具体的内容以下几个方面：
（1）由于电力系统的运行参数复杂，信息量庞大，对于实时性和动态变化的监测有着更高的要求，因此，在电力GIS系统中如果要达到对电力系统中的瞬时信息进行实时的收集、传输、分析、响应和处理，就需要系统的存储能力传输速度达到较高的要求，GIS系统的开放性和先进性都能满足这方面的要求，可以使电力系统的应用更加高效和快速。
（2）电力系统中的数据量比较大，对于GIS的稳定性和可靠性要求较高，电力企业在电力系统的搭建和维护过程中通常会使系统具有更好的可维护性，结合GIS系统的开放性特点，可以使电力GIS系统实现数据的单次输入和多次输出，再通过进行层次的保护和数据统一管理的方式，从而确保数据信息的一致性，使系统参数的传递和分析更加精确和可靠。
（3）电力系统的传输距离和范围以及使用终端的复杂程度，对于系统的拓扑分析能力和转换能力要求比较严格，GIS系统自身的单机工作模式已经无法满足电力系统多终端、接口类型复杂、信息覆盖面广泛的要求，充分利用GIS系统在局域网环境下的优势，不仅可以提高电力GIS系统的拓扑能力和转换能力，还能够通过计算机技术进行电力信息数据的整合分析工作，并可以实现资源的网络共享。
3. 地理信息系统在电力设计中的应用
3.1 电力设计中，应用地理信息系统的需求分析
地理信息系统在处理数据、分析网络等方面的能力较强，在电网设计中，通过对地理信息系统合理应用，一来有利于对数据在管理上进行更好的规划设计，二来可优化电力设计工作人员的工作效率、劳动强度等，使电力设计的直观性、交互性更为突出，此外，该系统可有效保障电网设计的安全性、可靠性、合理性、科学性，且符合节能降耗与经济环保的要求。
3.2 电力设计中，应用地理信息系统的目标分析
地理信息系统在电网设计中所设计到的工程数据均保存在系统内，并在地图中以直观的方式表现出来，为变电站的选址设计、线路设计、电网规划设计等提供初步设计以及可行性研究报告等，在对新变电站、新通信线、新线路等进行设计时，通过地理信息系统，可达到充分掌握周边地理环境以及电网情况的目标，有效减少了外出考察工作的次数，使电力设计的更为全面，尽可能减少了修改设计方案的次数。
4. 电力设计中，应用地理信息系统的思路分析
4.1 数据分析
基础的地理数据属于电力设计的前提条件。就数据的采集手段而言，可通过多种途径获得地理数据，例如工程测量方法、激光雷达方法、航测方法、卫星遥感方法等。此外，数据的形式也可以有多种，例如矢量电子地图形式、数字栅格图形式、数字高程模型形式以及数字正射影像形式等。地理数据在更新方面的效率为地理信息系统达到实用的重要因素。电网工程所涉及到的数据有多项，其中包括了设计资料、勘测、骨干电厂信息、变电站、电网中不低于 110KV 的线路等。而电网工程的数据主要是用来对电网的基本属性与地理属性等进行管理。此外，在供电局原工程资料的管理系统处、设计院处等也可获取细节方面的属性资料，例如电源厂站所有设备的相关资料、变电站所有设备的相关资料以及线路各个杆塔的相关资料。
4.2 地理信息系统开发平台型号的选择
地理信息属于地理信息系统的基础所在，对于电力设计而言，地理信息系统所应用的开发平台是否合适将会对项目的结果产生非常关键的影响。由于一个地区的地理数据十分放大，并且设计单位、供电局、电网公司等单位的相关人员在电网规划中均是应用该系统，这一现伏要求了地理信息系统的开发平台在可靠性、运行速度、数据容量等方面均需具备过硬的能力。通过对比发现，在多种地理信息的开发平台中，以 Arc 地理信息系统平台（来自美国的 ESRI公司）最为适合，该开发平台可使多个用户通过网络在平台上实现数据共享。
4.3 地理信息系统大致结构的分析
地理信息系统在基于遥感航测影像以及地形图的情况下，对电网工程中所涉及到的多项数据进行管理及融合，其中包括了设计资料、勘测、骨干电厂信息、变电站、电网中不低于 330KV 的线路等。通过空间数据上的查询功能、分析功能等，从而给予输电网中的设计工作、勘测工作以及规划工作等提供指导，使电网结构最优化。如此一来，不汉可提高已有数据资源的共享程度，且还是外业的工作量实现最小化，有效提升了内部的工作效率。地理信息系统所应用的模式为 C/S 的模式，其中 C 代表的是客户端，S 代表的是服务器，该模式支持局域网的访问。通过标准、统一的数据平台，可达到输变电接人相关专业系统这一目标，并且为处理、分析以及储存地理信息系统中输变电设备相关信息打好了基础。
4.4 地理信息系统地理信息系统中的主要功能分析
4.4.1 电网规划与设计该功能是通过地理信息系统并结合现有的电网信息而实现的，从而在地理信息系统中规划出电网的主框架。
4.4.2 线路规划在地理信息系统中对不低于 110KV 的线路进行初步设计，可掌握线路的多项信息，例如主要跨越物、线路缓冲带、转角坐标以及转角等。
4.4.3 数据管理在对数据的管理上，主要包括了：①导出或导人电网工程的数据；②基础地理数据；③管理元数据；④导出在系统中不同专业初步设计的成果；
4.4.4 变电站选址的规划通过地理信息系统绘制出变电站的站址，并从中获取四周坐标，可根据导出的坐标而计算着变电站在一定高程下的土石方需求量。
5. 应用地理信息系统的关键技术分析
5.1 在开发基础地理数据的维护平台中，结合多种类型（空间参照系具有差异）的数据，进而实现编辑元数据、修改数据、数据配置以及导人（导出）数据的作用。
5.2 在开发元数据的服务系统期间，许多多项性能进行考虑，例如互操作性、专用性、通用性等。并在系统中为用户提供下载元数据、浏览元数据以及查询元数据的功能，通过图形化地图载体，使用户可更为直观的对数据进行处理与操作。
5.3 在线路设计期间，需实时显示线路的缓冲区、坐标以及转角度数等，并预先将输电线在平台管理中设计到保密性问题时，需对权限严格控制。因此需设计相应的审批流程，但审批流程应尽可能简洁，从而便于设计人员的工作。比如：输电线路建模，系统采用坐标录入、手工调整、以及文件导入等多种方式，对线路进行编辑维护。实现在地理图上添加输电杆塔、架空导线，并显示出用户指定的文字标注信息（线路名称、塔号等）。同时提供便捷的工具处理设备的拓扑连接关系及电缆进站。
结束语：
综上所述，经过调查资料显示和实践证明电力 GIS 系统既能够充分发挥 GIS 系统的全部优势，同时还能够结合电力系统的特点和要求，进行整合优化，实现了电力系统控制管理的智能化和人性化，对于实现电力系统的现代化有着十分重要的应用意义。
参考文献：
地理信息系统原理与方法范文5
关键字：城市建设；遥感；一体化；ENVI/IDL；ArcGIS
Abstract: This paper describes the significance of remote sensing and geographic information systems integration and integration of the integrated three levels: management and sharing of data integration, platform integration and system integration development, pointed out that the integration of remote sensing and geographic information systems integration can achieve complementary advantages, to enhance the operability of the geographic information system software, to enhance the work efficiency of the space and image analysis, and effectively save the cost of the system, and proposed management and analysis of spatial data integration platform and emergency relief, remote sensing and geographic information systems integration the construction scheme of the system, it is bound to play an important role in urban management.Key words: urban construction; remote sensing; integration; the ENVI / IDL; the ArcGIS
引言
遥感技术是利用地面物体波谱特性，通过扫描影像识别地面物体的物理属性，具有紫外、可见光、红外、远红外直至微波等遥感工作波段。对这些波段的数据信息，进行图像处理和信息提取，就会获取大量的专业信息，如，对水体、植被、水系、地质、灾害、土地利用、水土流失、海岸侵蚀等，用于对城市建设的资源环境进行规划管理的辅助决策。
地理信息系统是地图学与现代信息技术融合的1门信息技术，地理信息系统是城市建设信息采集、存储、管理、分析、表达的有力工具。城市建设信息量大且繁杂，既有实时数据，又有历史数据；既有环境数据，又有经济数据；既有矢量数据，又有栅格数据。这些数据中80%以上与空间位置相关。地理信息系统可有效地存储和管理这些庞杂的数据[1]。
城市建设中的遥感应用
城市遥感是现阶段遥感技术最具活力的领域之一，也是遥感最具有应用价值的领域之一。其主要表现在：a）城市空间基础数据的获取。采用高分辨率卫星遥感影像，获取信息量极其丰富的数字矢量线划数据、数字栅格数据、数字正射影像数据、数字高程模型，直接用作城市规划的背景图，在其上面叠加地形图、道路红线、地块分界线、重要设施和地名等，它与地形图相比不仅现势性好且更直观；b）城市规划动态监测。采用两期卫星影像，经过几何配准、叠加分析，找出变化目标，再将变化目标同城市总体规划进行比较，用规划管理信息系统提供的基础数据辅助检查，通过现场检查确定变化目标属性，实现城市建设现状的动态监测，为城市总体规划的实施提供保障；c）城市绿化覆盖率计算。采用遥感影像进行城市绿化覆盖率的计算，获取城区内绿化覆盖率、绿化面积和绿化类型分类等信息，建立城市绿化数据库。
由此可见，遥感技术是城市建设中获取信息的重要手段之一，可快速实现城市范围国土资源与生态环境的多层次、全方位综合调查，系统研究城市资源与环境的空间分布规律及其相互联系、相互制约的关系，按不同层次、不同内容编制系列基础图件，客观、真实、系统地反映城市的建设成就和存在问题，为制定城市国民经济和社会发展的中长期规划、国土资源和生态环境的综合整治规划以及城市经济可持续发展规划提供科学依据。
遥感与地理信息系统一体化集成技术
遥感是空间数据采集和分类的有效工具，地理信息系统是管理和分析空间数据的有效工具[2]。遥感影像已成为地理信息系统的主要信息源。作为地理信息系统的核心组成部分，遥感影像是提供及时信息的理想方式。在空间信息的许多行业，离开遥感影像，地理信息系统就是不完整的。另一方面，遥感获取丰富的、海量的空间数据有赖于地理信息系统的有效管理与共享，利用地理信息系统强大的空间分析功能提取更深层次的专题信息，全面提升影像的利用价值。
遥感与地理信息系统一体化集成
遥感影像类似于地理信息系统中的栅格数据，遥感和地理信息系统很容易在数据层次上实现集成[2]。地理信息系统软件没有提供完善的图像处理功能，遥感软件中也缺少空间分析及数据管理工具。遥感和地理信息系统平台一体化集成，可以由3个层次及途径实现。
数据一体化管理与共享
遥感影像和图像分析功能可以作为核心组成部分与地理信息系统实现一体化，首先解决的问题就是遥感与地理信息系统平台之间的数据互操作问题。数据互操作实现有2个途径，a）将遥感数据或者地理信息系统数据都以标准格式保存，2个平台都支持；b）遥感和地理信息系统平台直接支持对方数据格式。很明显后者比前者更加方便。
遥感数据主要格式为栅格，地理信息系统主要由矢量数据格式组成。栅格和矢量一体化管理，需要1种数据模型，同时储存栅格和矢量数据，支持分布式管理。
影像天然地具有企业级应用的潜力，因为它可以实现多个用户在同一幅图上同时进行操作。这对于大型企业级应用更加有利，其中，最主要的优势就是节省成本。我们可以分享同一影像资源，显著地减少成本。而影像由于自身的特点，具有很高的存储要求，尤其是高空间分辨率、多光谱影像。基于Web services的共享方式提供了1种合理的解决方式，它集中利用了计算机资源，可为若干个客户端提供影像共享服务。
平台一体化分析
在遥感软件中进行的图像处理工作流，与地理信息系统软件下的地理信息系统工作流实现无缝链接和交换。比如，在遥感软件中处理的数据通过菜单功能直接传送到地理信息系统软件中，无需中间的保存、打开等步骤；地理信息系统软件中分析的数据，直接导入遥感软件中，且保持同步显示；遥感软件中集成地理信息系统软件的部分组件功能。虽然在2个不同的软件平台下工作，操作感和处理效率类似在1个平台下作业。
系统一体化集成开发
大多数遥感和地理信息系统软件平台都提供了二次开发功能。在进行地理信息系统系统开发时，将专业的影像数据处理和分析工具集成到地理信息系统系统环境中，在同一系统中既能完成遥感数据的专业处理与分析，又能完成地理信息系统空间分析和共享等工作，形成1个遥感与地理信息系统一体化集成系统。要实现一体化集成系统，前提是遥感和地理信息系统软件平台提供的二次开发接口，都能通过程序开发语言调用，并整合在一起。
ENVI/IDL与Arc地理信息系统一体化集成方案
遥感与地理信息系统不仅从数据上，还会从整个软件构架体系上真正实现融合，从而达到优势互补，进一步提升地理信息系统软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。为了适应这种用户需求和技术发展趋势，更好地为用户提供服务，全球最大的地理信息系统技术提供商Esri公司与全球遥感领域的领导者美国ITT VIS公司，建立了全球战略合作伙伴关系，共同开发和建设遥感与地理信息系统一体化平台。
ENVI是采用IDL（交互式数据处理开发语言）开发的、功能强大的、完整的遥感图像处理软件。ArcGIS是全球使用最广的地理信息系统软件。ENVI/IDL与ArcGIS一体化集成解决方案，在真正意义上实现了遥感与地理信息系统一体化集成。
遥感与地理信息系统一体化在城市建设中的应用
遥感与地理信息系统一体化解决了数据、分析与共享三者之间的融合问题，形成完整的空间信息平台。下面介绍2种空间信息一体化平台的构建思路。
空间数据一体化管理与分析平台
平台结构见图1，主要包括3个组成部分：数据处理中心、数据储存和中心和数据分析和应用中心。3个部分都是通过广域网/局域网进行连接[6]。
图 1空间数据一体化管理与分析平台结构图
数据处理中心
数据处理中心依托ENVI遥感图像处理系统，快速对遥感数据进行预处理，完成影像的几何校正、融合、增强等处理流程。
数据储存与中心
数据储存与中心主要完成两部分工作：a）将数据处理中心处理好的遥感数据进行入库管理，并建立必要的元数据信息；b)将遥感数据与共享。
空间数据库模型采用Geodatabase，它是按一定的模型和规则组合起来的存储空间数据和属性数据的容器，实现了多源空间数据的集中和分布式管理。
遥感数据共享是基于ArcGIS Server平台构建。ArcGIS Server 是功能强大的基于服务器的 地理信息系统 产品，用于构建集中管理的、支持多用户的、具备高级地理信息系统功能的企业级地理信息系统应用与服务。它支持OGC标准服务，其中，针对栅格影像数据，可选择WCS服务。其最大的特点是可超过3个波段的多波段影像数据，并保持影像的光谱信息。
数据分析和应用中心
数据分析和应用中心是在遥感/地理信息系统软件的支持下，通过广域网或者局域网从数据储存与中心的空间数据库或者Web Services中获取影像数据，并结合城市建设应用模型，提取相应的专题信息。同时，将获得的专题信息应用于实际生产。
空间数据一体化管理与分析平台实现了统一采集并分发数据，各部门通过网络快速检索、浏览、下载数据，根据所在单位以及处理事务需要对数据进行分析。实现资源的统一调配和快速应用。
应急救灾遥感地理信息系统一体化系统
以水情灾害为例，应急救灾遥感地理信息系统一体化系统的结构见图2。分为4个组成部分：灾情遥感监测平台、数据库系统、遥感信息共享服务平台、平台应用门户[3]。
图2应急救灾遥感地理信息系统一体化系统结构图
灾情遥感监测平台
灾情遥感监测平台依托ENVI/IDL+ArcGIS Engine二次开发功能，构建包括基于遥感的水情监测、基于地理信息系统的损失评估系统和应急决策系统。实现灾害信息的收集、分析以及决策为一体的完整应急救灾信息平台。
ENVI是个非常开放的平台，提供丰富的影像处理函数供外部程序调用。同时，IDL具有很好的扩展性，能很方便地与其他开发环境（VB、VC、.NET、Java等）进行集成开发[4,5]。ArcGIS提供ArcObjects软件组件库，也提供了模块化、可伸缩、跨平台的通用API。
数据库系统
采用空间数据模型，储存遥感影像数据、基础地理数据和社会经济数据，供其他平台使用，是整个系统的“心脏”。
遥感信息共享服务平台
采用B/S平台，快速将数据库系统或者灾情遥感监测平台中的灾情信息到网上。实现快速共享机制。
平台应用门户
平台应用门户是以遥感信息共享服务平台为基础，根据权限和使用对象性质划分为决策领导、救灾人员和普通用户三类用户。用户通过客户端浏览器，如，IE快速浏览灾情信息。
结语
随着空间信息市场的快速发展，遥感与地理信息系统的结合日益紧密。遥感与地理信息系统的一体化集成逐渐成为1种趋势和发展潮流。ENVI/IDL与ArcGIS为遥感和地理信息系统的一体化集成提供了1个最佳的解决方案。基于这个解决方案，将遥感与地理信息系统紧密结合，达到优势互补，进一步提升地理信息系统软件的可操作性，提升空间和影像分析的工作效率，并有效节约系统成本。必将在水利行业中发挥重要的作用。
参考文献：
[1] 邬伦,刘瑜,张晶,等.地理信息系统原理、方法和应用[M].北京:科学出版社,2001.
[2] 彭望琭,遥感概论[M].北京:高等教育出版社,2002.
[3] 丁志雄.基于RS与地理信息系统的洪涝灾害损失评估技术方法研究[D].北京:中国水利水电科学研究院.
[4] ITT Visual Information Solutions.ENVI4.7_User_Guide [D].ITT Visual Information Solutions,2009.
[5] ITT Visual Information Solutions.ENVI Tutorials[D]. ITT Visual Information Solutions,2009.
地理信息系统原理与方法范文6
1.培养目标
浙江农林大学作为一所特色鲜明的地方性高等院校，坚持依靠自身优势和特色，为地方经济建设特别是为浙江农业、农村、农民服务［7］。地理信息系统专业应抓住此发展契机，以面向浙江省“三农”作为发展的着力点与突破口，充分发挥自身专业的独特优势。地理信息系统在数字林业建设中应用广泛，我国林业院校，如北京林业大学、南京林业大学、西北农林科技大学、中南林业科技大学、浙江农林大学、西南林学院等都开设了GIS本科专业，共同的特点就是依托农林等学科的优势，培养具有坚实的计算机科学和地理学的理论基础，掌握地图学与地理信息系统的基本知识、基本理论和基本技能，能在林业、农业、地籍、环境、规划设计、森林工程、防灾减灾等领域从事与地理信息系统开发相关的工作的高级专门人才［4］。因此，毕业的学生应具有较强的工作能力，以适应社会对地理信息系统应用型人才的需求。基本知识和基本技能强、基础扎实、能力强、素质高且具有创新精神和实践能力等方面工作，全面发展与鲜明个性相结合，具有进一步自主学习能力的应用型人才。
2课程设置
地理信息系统是多种学科交叉的产物，如测量学、地图制图学、计算机科学、地理学等，它综合应用这些学科的思想和方法，形成了自己的体系［8］。因此，要求农林院校的学生既要学习这些相关课程具备一定的背景知识打下扎实的理论基础，又要掌握院校特色的农科和林科的行业知识。根据我校“宽口径，厚基础，强实践，重应用”的人才培养基本要求，充分考虑学生就业及以后深造需要，构建了“平台+模块”的“3+1”培养模式。由公共基础平台、学科基础平台、专业平台和方向模块四个层次构成。同时，综合考虑到学校特色及本省就业需求，开设林学林学相关课程，较好地解决了通识教育与专业教育、厚基础与强应用之间的矛盾。毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握数学、地图学、计算机科学、地理信息系统、遥感、全球卫星定位系统的基本理论和基本知识，以及地理信息系统技术开发的基本原理和基本方法;具有将地理信息系统应用于农、林、水、土管、城建、环境等方面的基本能力。与此同时，为了保证学生在四年八个学期内有足够的精力和时间完成学业，课时的安排设计为“钟”型。
3.实践教学与毕业设计
地理信息系统专业是一个应用性、操作性、实践性很强的专业，因此加强GIS实践教学和毕业设计是提高教学质量的一个重要手段。在我校GIS专业课程教学计划中，主要实践性教学环节总计37．5周学时。实践主要包括课程实验、实习、毕业设计三个环节。这三个环节从GIS专业基本技能训练到综合应用，形成实践内容的衔接，由浅至深，贯穿四年的实践教学体系。这些以培养基本技能与方法的课程实验课以林业生产实验、GIS应用开发技术基础实验训练等为主。综合专业实习主要以GIS行业应用软件开发、3S技术应用、野外测绘实习、结合农业院校的特点开展相关森林资源调查等综合性专业实习。重点培养学生的地理信息系统的二次开发能力和实践应用能力以减少与生产单位的差距。
毕业设计是实现地理信息系统专业人才培养目标的最后一个教学环节，也是最重要的一个教学环节。教师设计毕业论文题目，由学生自己设计、自己编程开发，充分发挥主动性、能动性和创造性。同时，与教师科研、相关的GIS公司、林业与土地有关部门的生产科研课题结合，学校与生产单位可以建立长期的合作关系，这样可以提高学生分析问题、解决问题的综合能力，实现产学研相结合，为毕业后较早进入状态奠定基础。
4.学科竞赛
我校采取“走出去、引进来”的办法，开阔学生的视野和思路。积极组织学生参与各种形式的全国性的大学生专业竞赛。积极创造条件，有步骤地缩短与应用生产单位的差距;积极主动与国内外知名世界一流的GIS软件企业、著名的科研院所合作，积极参与他们组织的一年一度的全国大学生GIS软件开发大赛。目前，浙江农林大学地理信息系统专业已参加的比赛活动有中国地理学会和ESRI中国有限公司举办的全国大学生GIS竞赛•ESRI杯、中国科学院地理信息产业发展中心和北京超图公司举办的SuperMap杯全国高校GIS开发大赛，且与北京超图公司成立了联合实验室。同时，成立了以浙江农林大学森林经理学科教师为主指导学生参加各类专业竞赛的指导小组和团队，采用高年级学生和低年级学生组队、生手和新手组队、3人组队的“阶梯层次式”学科竞赛模式，利用暑假期间指导学生主攻全国性的GIS专业竞赛，培养可持续参赛的人才，连续四年取得不菲的成绩。《浙江日报》《中国绿色时报》《浙江教育报》和中国教育电视台等媒体对我校GIS专业学生予以关注和肯定。
