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什么是GIS
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物質(zhì)世界中的任何地物都被牢牢地打上了時空的烙印。人們的生產(chǎn)和生活中百分之八十以上的信息和地理空間位置有關(guān)。地理信息系統(tǒng)（ Geographic Information System, 簡稱 GIS ）作為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，近年來得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。
從技術(shù)和應(yīng)用的角度， GIS 是解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；從學(xué)科的角度， GIS 是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)和計算機科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有獨立的學(xué)科體系； 從功能上， GIS 具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；從系統(tǒng)學(xué)的角度， GIS 具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系統(tǒng)。
簡而言之， GIS 是一個基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS ）的管理空間對象的信息系統(tǒng)，以地理空間數(shù)據(jù)為操作對象是地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。
GIS 的組成部分
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從應(yīng)用的角度，地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法五部分組成。硬件和軟件為地理信息系統(tǒng)建設(shè)提供環(huán)境；數(shù)據(jù)是GIS的重要內(nèi)容；方法為GIS建設(shè)提供解決方案；人員是系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵和能動性因素，直接影響和協(xié)調(diào)其它幾個組成部分。
硬件主要包括計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)輸入，顯示和輸出的外圍設(shè)備等等。
軟件主要包括以下幾類：操作系統(tǒng)軟件 、數(shù)據(jù)庫管理軟件 、系統(tǒng)開發(fā)軟件 、GIS 軟件，等等。 GIS軟件的選型，直接影響其它軟件的選擇，影響系統(tǒng)解決方案，也影響著系統(tǒng)建設(shè)周期和效益。
數(shù)據(jù)是GIS的重要內(nèi)容，也是GIS系統(tǒng)的靈魂和生命。數(shù)據(jù)組織和處理是GIS應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及許多問題：
——應(yīng)該選擇何種（或哪些）比例尺的數(shù)據(jù)？
——已有數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性如何？
——數(shù)據(jù)精度是否能滿足要求？
——數(shù)據(jù)格式是否能被已有的GIS軟件集成？
——應(yīng)采用何種方法進行處理和集成？
——采用何種方法進行數(shù)據(jù)的更新和維護，等等。
方法指系統(tǒng)需要采用何種技術(shù)路線，采用何種解決方案來實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。方法的采用會直接影響系統(tǒng)性能，影響系統(tǒng)的可用性和可維護性。
人是GIS系統(tǒng)的能動部分。人員的技術(shù)水平和組織管理能力是決定系統(tǒng)建設(shè)成敗的重要因素。系統(tǒng)人員按不同分工有項目經(jīng)理、項目開發(fā)人員、項目數(shù)據(jù)人員、系統(tǒng)文檔撰寫和系統(tǒng)測試人員等。各個部分齊心協(xié)力、分工協(xié)作是GIS系統(tǒng)成功建設(shè)的重要保證。
GIS應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)需要從以上五個方面著手。
GIS 的應(yīng)用領(lǐng)域
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地理信息系統(tǒng)在最近的30多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。
以下地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域分別回答了在各自領(lǐng)域內(nèi)的作用
◆ 資源管理 (Resource Management)
主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，解決農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域各種資源(如土地、森林、草場)分布、分級、統(tǒng)計、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。
◆ 資源配置 (Resource Configuration)
在城市中各種公用設(shè)施、救災(zāi)減災(zāi)中物資的分配、全國范圍內(nèi)能源保障、糧食供應(yīng)等到機構(gòu)的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應(yīng)用中的目標(biāo)是保證資源的最合理配置和發(fā)揮最大效益。
◆ 城市規(guī)劃和管理 (Urban Planning and Management)
空間規(guī)劃是GIS的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，城市規(guī)劃和管理是其中的主要內(nèi)容。例如，在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學(xué)校、公共設(shè)施、運動場所、服務(wù)設(shè)施等能夠有最大的服務(wù)面(城市資源配置問題)等。
◆ 土地信息系統(tǒng)和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等許多內(nèi)容，借助GIS技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地完成這些工作。
◆ 生態(tài)、環(huán)境管理與模擬 (Environmental Management and Modeling)
區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評價、環(huán)境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。
◆ 應(yīng)急響應(yīng) (Emergency Response)
解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應(yīng)的運輸和保障設(shè)施的問題。
◆ 地學(xué)研究與應(yīng)用 (Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、經(jīng)濟地理研究、空間決策支持、空間統(tǒng)計分析、制圖等都可以借助地理信息系統(tǒng)工具完成。
◆ 商業(yè)與市場 (Business and Marketing)
商業(yè)設(shè)施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場的分布、待建區(qū)周圍居民區(qū)的分布和人數(shù)，建成之后就可能無法達到預(yù)期的市場和服務(wù)面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區(qū)的人口結(jié)構(gòu)(年 齡構(gòu)成、性別構(gòu)成、文化水平)、消費水平等結(jié)合起來考慮。地理信息系統(tǒng)的空間分析和數(shù)據(jù)庫功能可以解決這些問題。房地產(chǎn)開發(fā)和銷售過程中也可以利用GIS功能進行決策和分析。
◆ 基礎(chǔ)設(shè)施管理 (Facilities Management)
城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè)施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設(shè)施、 電力設(shè)施等)廣泛分布于城市的各個角落、且這些設(shè)施明顯具有地理參照特征的。它們的管理、統(tǒng)計、匯總都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
◆ 選址分析 (Site Selecting Analysis)
根據(jù)區(qū)域地理環(huán)境的特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環(huán)境影響等因素，在區(qū)域范圍內(nèi)選擇最佳位置，是GIS的一個典型應(yīng)用領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了GIS的空間分析功能。
◆ 網(wǎng)絡(luò)分析 (Newwork System Analysis)
建立交通網(wǎng)絡(luò)、地下管線網(wǎng)絡(luò)等的計算機模型，研究交通流量、進行交通規(guī)則、處理地下管線突發(fā)事件(爆管、斷路)等應(yīng)急處理。 警務(wù)和醫(yī)療救護的路徑優(yōu)選、車輛導(dǎo)航等也是GIS網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用的實例。
◆ 可視化應(yīng)用 (Visualization Application)
以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)，建立城市、區(qū)域、或大型建筑工程、著名風(fēng)景名勝區(qū)的三維可視化模型，實現(xiàn)多角度瀏覽，可廣泛應(yīng)用于宣傳、城市和區(qū)域規(guī)劃、大型工程管理和仿真、旅游等領(lǐng)域。
◆ 分布式地理信息應(yīng)用 (Distributed Geographic Information Application)
隨著網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)的發(fā)展，運行于Intranet或Internet環(huán)境下的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用類型，其目標(biāo)是實現(xiàn)地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠程空間導(dǎo)航等。
地理信息系統(tǒng)(GIS)，它與全球定位系統(tǒng)(GPS)及遙感圖象處理系統(tǒng)(RS)合稱為3S技術(shù)，是信息化和數(shù)字化的重要手段，也是目前應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛的技術(shù)之一。
地理信息系統(tǒng)是通過綜合使用數(shù)字化圖像和高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)，使用戶擺脫紙質(zhì)“文字”、“地圖”限制而存儲、應(yīng)用信息的系統(tǒng)?！皵?shù)字地球”是21世紀知識戰(zhàn)略的制高點，是計算機與網(wǎng)絡(luò)、地球信息、遙感遙測、衛(wèi)星定位及仿真虛擬技術(shù)的結(jié)合與深化，這一戰(zhàn)略將支持國家整體的可持續(xù)發(fā)展。地理信息系統(tǒng)作為“數(shù)字地球”的骨架支撐技術(shù)之一，關(guān)系到國民經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和國家安全。
以下簡要介紹地理信息系統(tǒng)的一些主要應(yīng)用方面：
一、測繪與地圖制圖：
地理信息系統(tǒng)技術(shù)源于機助制圖。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)與遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)在測繪界的廣泛應(yīng)用，為測繪與地圖制圖帶來了一場革命性的變化。集中體現(xiàn)在：地圖數(shù)據(jù)獲取與成圖的技術(shù)流程發(fā)生的根本的改變；地圖的成圖周期大大縮短；地圖成圖精度大幅度提高；地圖的品種大大豐富。數(shù)字地圖、網(wǎng)絡(luò)地圖、電子地圖等一批嶄新的地圖形式為廣大用戶帶來了巨大的應(yīng)用便利。測繪與地圖制圖進入了一個嶄新的時代。
二、資源管理：
資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時系統(tǒng)的主要任務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計和覆蓋分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計和進行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。以土地利用類型為例，可以輸出不同土地利用類型的分布和面積，按不同高程帶劃分的土地利用類型，不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀，以及不同時期的土地利用變化等，為資源的合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。再如，美國資源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地GIS。該系統(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等信息，建立了潛在威斯康星地區(qū)的土壤侵蝕模型，據(jù)此，探討了土壤惡化的機理，提出了合理的改良土壤方案，達到對土壤資源保護的目的。
三、城鄉(xiāng)規(guī)劃：
城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點的問題，它涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟、教育、文化和金融等多個地理變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評價、環(huán)境質(zhì)量評價、道路交通規(guī)劃、公共設(shè)施配置，以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的實現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索方法、多種信息的疊加處理和一系列分析軟件(回歸分析、投入產(chǎn)出計算、模糊加權(quán)評價、0-l規(guī)劃模型、系統(tǒng)動力學(xué)模型等)加以保證的。我國大城市數(shù)量居于世界前列，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強城市建設(shè)決策科學(xué)化的要求，利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。例如：北京某測繪部門以北京市大比例尺地形圖為基礎(chǔ)圖形數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上綜合疊加地下及地面的八大類管線(包括上水、污水、電力、通訊、燃氣、工程管線)以及測量控制網(wǎng)，規(guī)劃路等基礎(chǔ)測繪信息，形成一個測繪數(shù)據(jù)的城市地下管線信息系統(tǒng)。從而實現(xiàn)了對地下管線信息的全面的現(xiàn)代化管理。為城市規(guī)劃設(shè)計與管理部門、市政工程設(shè)計與管理部門、城市交通部門與道路建設(shè)部門等提供地下管線及其它測繪部門的查詢服務(wù)。
四、災(zāi)害監(jiān)測：
利用地理信息系統(tǒng)，借助遙感遙測的數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報、洪水災(zāi)情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算，為救災(zāi)搶險和防洪決策提供及時準(zhǔn)確的信息。1994年的美國洛杉機大地震，就是利用ARC／INFO進行災(zāi)后應(yīng)急響應(yīng)決策支持，成為大都市利用GIS技術(shù)建立防震減災(zāi)系統(tǒng)的成功范例。通過對橫濱大地震的震后影響作出評估，建立各類數(shù)字地圖庫，如地質(zhì)、斷層、倒塌建筑等圖庫。把各類圖層進行疊加分析得出對應(yīng)急有價值的信息，該系統(tǒng)的建成使有關(guān)機構(gòu)可以對象神戶一樣的大都市大地震作出快速響應(yīng)，最大程度地減少傷亡和損失。再如，據(jù)我國大興安嶺地區(qū)的研究，通過普查分析森林火災(zāi)實況，統(tǒng)計分析十幾萬個氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降水、溫度等氣象要素、春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等14個因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機信息系統(tǒng)的多因子的綜合指標(biāo)森林火險預(yù)報方法，對預(yù)報火險等級的準(zhǔn)確率可達73%以上。
五、環(huán)境保護：
利用GIS技術(shù)建立城市環(huán)境監(jiān)測、分析及預(yù)報信息系統(tǒng)；為實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與管理的科學(xué)化自動化提供最基本的條件；在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價過程中，利用GIS技術(shù)的輔助，實現(xiàn)對整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進行客觀地、全面地評價，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀態(tài)；在野生動植物保護中的應(yīng)用，世界野生動物基金會采用GIS空間分析功能，幫助世界最大的貓科動物改變它目前瀕于滅種的境地。都取得了很好的應(yīng)用效果。
六、國防：
現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一個基本特點就是"三S"技術(shù)被廣泛地運用到從戰(zhàn)略構(gòu)思到戰(zhàn)術(shù)安排的各個環(huán)節(jié)。它往往在一定程度上決定了戰(zhàn)爭的成敗。如海灣戰(zhàn)爭期間，美國國防制圖局為戰(zhàn)爭的需要在工作站上建立了GIS與遙感的集成系統(tǒng)，它能用自動影像匹配和自動目標(biāo)識別技術(shù)，處理衛(wèi)星和高空偵察機實時獲得的戰(zhàn)場數(shù)字影像，及時地將反映戰(zhàn)場現(xiàn)狀的正射影影像疊加到數(shù)字地圖上，數(shù)據(jù)直接傳送到海灣前線指揮部和五角大樓，為軍事決策提供24小時的實時服務(wù)。
七、宏觀決策支持：
地理信息系統(tǒng)利用擁有的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，為國家宏觀決策提供依據(jù)。例如系統(tǒng)支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。我國在三峽地區(qū)研究中，通過利用地理信息系統(tǒng)和機助制圖的方法，建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠的數(shù)據(jù)。
總之，地理信息系統(tǒng)正越來越成為國民經(jīng)濟各有關(guān)領(lǐng)域必不可少的應(yīng)用工具，相信它的不斷成熟與完善將為社會的進步與發(fā)展作出更大的貢獻。
GIS為各種涉及空間數(shù)據(jù)分析的學(xué)科提供了新的技術(shù)方法，而每個相關(guān)學(xué)科都提供了一些構(gòu)成GIS的技術(shù)與方法。
首先，地圖是記錄地球表面信息的一種形式，從歷史發(fā)展來看，GIS脫胎于地圖，而計算機制圖技術(shù)更是為地圖特征的數(shù)字表示、操作和顯示提供了成套方法，為GIS的圖形輸出設(shè)計等提供了理論支持。同時，地圖還是目前GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，但地圖強調(diào)的是數(shù)據(jù)分析、符號化與顯示，地理信息系統(tǒng)更注重空間分析。
其次，數(shù)據(jù)庫也是GIS的技術(shù)基礎(chǔ)之一。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于存儲、管理和查詢各類數(shù)據(jù)，并盡可能具備一些簡單的統(tǒng)計分析功能，這是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。
第三，遙感作為空間數(shù)據(jù)的采集手段，成為GIS的重要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。遙感（RS）圖像處理系統(tǒng)包含復(fù)雜的解析函數(shù)，并有許多方法用于信息的增強與分類；大地測量為GIS提供了精確定位的控制信息，尤其是全球定位系統(tǒng)（GPS），可快速、廉價地獲取地表特征的數(shù)字位置信息；航空拍攝及其精確測量方法的應(yīng)用使得攝影測量成為GIS主要的地形數(shù)據(jù)來源?？傊b感是GIS的重要數(shù)據(jù)源與更新手段。
第四，計算機科學(xué)的發(fā)展對GIS起著關(guān)鍵性的影響。按照國際通行的定義，GIS軟件的開發(fā)和使用基本屬于計算機應(yīng)用理論與方法在加入空間位置要素后的自然延伸，始于計算機出現(xiàn)不久，在最近10～15年，計算機不僅在容量與速度方面都有了質(zhì)的飛躍，而且隨著多媒體、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、電子技術(shù)等的飛速發(fā)展，GIS的發(fā)展也在突飛猛進（黃杏元，2004a，2004b，2004c）。幾乎每一次計算機技術(shù)的重要進展都帶動地理信息系統(tǒng)技術(shù)的重大進步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡(luò)GIS、三維GIS等技術(shù)，每一步的重要發(fā)展都與計算機信息技術(shù)的進展有關(guān)。計算機輔助設(shè)計提供了數(shù)據(jù)輸入、顯示與表達的軟件與方法；計算機圖形學(xué)是現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，它提供了圖形處理、顯示的軟硬件及其技術(shù)方法；網(wǎng)絡(luò)的普及使地理信息系統(tǒng)已成為許多機構(gòu)必備的工作系統(tǒng)，尤其是政府決策部門在一定程度上由于受地理信息系統(tǒng)影響而改變了現(xiàn)有機構(gòu)的運行方式、設(shè)置與工作計劃等；人工智能的發(fā)展也給地理信息系統(tǒng)的技術(shù)進步帶來了積極的影響（周成虎，1995）。
簡而言之，地理信息系統(tǒng)就是能夠輸入、存儲、管理并處理分析地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。它隨計算機技術(shù)發(fā)展應(yīng)運而生，是信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展到高級階段的產(chǎn)物。
隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對國土管理部門的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)工作要求越來越高，單靠傳統(tǒng)的手工處理方法已不能滿足信息化發(fā)展的需要，MAPGIS是一個集當(dāng)代最先進的圖形、圖像、地質(zhì)、地理、遙感、測繪、人工智能、計算機科學(xué)于一體的大型智能軟件系統(tǒng)，是集數(shù)字制圖、數(shù)據(jù)庫管理及空間分析為一體的空間信息系統(tǒng)，是進行現(xiàn)代化管理與決策的先進工具。新一輪國土資源大調(diào)查之坡耕地調(diào)查與評價項目，是落實西部大開發(fā)戰(zhàn)略，更好地滿足西部大開發(fā)中國土資源規(guī)劃、管理、保護和合理利用的需要而進行的基礎(chǔ)性調(diào)查評價工作，坡耕地調(diào)查與評價項目的完成，無疑為西部大開發(fā)提供了翔實有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。坡耕地調(diào)查評價圖的制作和完成為政府部門的宏觀決策起到了重要作用。
根據(jù)《西部大開發(fā)土地資源調(diào)查與評價實施方案和技術(shù)規(guī)定》和《貴州省土地資源調(diào)查評價項目技術(shù)細則》的要求，坡耕地調(diào)查研究與評價項目縣級成果需提供1∶1萬的標(biāo)準(zhǔn)分幅坡耕地分布評價圖和1∶5萬坡耕地分布評價圖，規(guī)程要求：15～25度宜耕梯田用SA1表示，地類圖斑顏色為深黃色；宜耕坡地用SA2表示，地類圖斑顏色為淺黃色；不宜耕坡地用SN2表示，地類圖斑顏色為淺灰色；大于25度宜耕梯田用RA1表示，地類圖斑顏色為橘黃色；不宜耕梯田用RN1表示，地類圖斑顏色為棕色；不宜耕坡地用RN2表示，地類圖斑顏色為深灰色。如表1所示。
MAPGIS制作坡耕地分布評價圖的流程圖如下：
資料準(zhǔn)備→圖件掃描→掃描糾正→圖形矢量化→拓樸處理→圖幅接邊→空間數(shù)據(jù)→屬性數(shù)據(jù)→掛接→圖形輸出
表1 坡耕地分布評價圖圖例
1 資料準(zhǔn)備
以標(biāo)準(zhǔn)分幅土地利用現(xiàn)狀圖為工作底圖，根據(jù)坡耕地調(diào)查表將坡耕地圖斑目視轉(zhuǎn)繪到底圖上，經(jīng)制圖綜合，編繪出紙質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分幅坡耕地分布評價圖。
2 圖形掃描
將標(biāo)準(zhǔn)分幅坡耕地分布評價草圖掃描進計算機。MAPGIS提供了數(shù)字化輸入，掃描矢量化輸入等方便、快捷、開放的輸入方式。數(shù)字化輸入實現(xiàn)了空間信息從模擬式到數(shù)字式的轉(zhuǎn)換，掃描矢量化輸入是通過掃描儀輸入掃描圖像，然后通過矢量追蹤，確定實體的空間位置，對高質(zhì)量的原始圖件，掃描是一種快捷高效的數(shù)字輸入方法，數(shù)字化輸入方法是通過數(shù)字化儀輸入圖形數(shù)據(jù)，并以矢量方式存貯，采集后數(shù)據(jù)可直接進行編輯和圖形處理；而掃描矢量化通過掃描儀直接掃描原圖，以柵格形式存貯于圖像文件中（如：*.TIF文件），然后經(jīng)過矢量化轉(zhuǎn)換成矢量化數(shù)據(jù)，存入到線文件（*.TL）或點文件（*.WT）中，再進行編輯、輸出，兩種方法，可根據(jù)需要，自行選擇。掃描底圖要求選用變形小，無折痕而且清楚的聚酯薄膜圖，這樣可減少圖紙的系統(tǒng)誤差，提高圖紙的精度。對于圖像底邊和水平方向夾角大于0.5度的圖紙要求重新進行掃描，用PHOTOSHOP軟件將圖旋轉(zhuǎn)為水平。
圖1 掃描位圖界面
3 掃描糾正
所有的圖件掃描后必須經(jīng)過糾正，并對掃描圖形進行檢查，經(jīng)過掃描矢量化的*.TIF文件先進入實用服務(wù)系統(tǒng)的投影變換子系統(tǒng)，輸入圖框左下角的經(jīng)緯度值和圖幅比例尺，生成與圖相連的標(biāo)準(zhǔn)框，此時應(yīng)注意在生成標(biāo)準(zhǔn)圖框之前，應(yīng)先通過“系列標(biāo)準(zhǔn)圖框”菜單下的“圖框橢球參數(shù)”選擇生成圖框所在的大地坐標(biāo)系。若是1954年北京坐標(biāo)系，則選擇克拉索夫斯基橢球；若是1980年西安坐標(biāo)系，則選擇IAG1975年推薦橢球體。缺省條件下是1980年西安坐標(biāo)系。生成標(biāo)準(zhǔn)圖框后，進入模塊里的鑲嵌配準(zhǔn)子系統(tǒng)，目的是用轉(zhuǎn)換后的實地坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)圖框來校正TIF文件，然后轉(zhuǎn)成RBM文件。
圖2 圖形糾正界面
圖3 糾正后的掃描位圖界面
4 圖形矢量化
MAPGIS提供了無條件全自動矢量化和人工導(dǎo)向自動識別跟蹤矢量化即交互式矢量化兩種功能。人工導(dǎo)向自動識別跟蹤矢量化除了能對二值掃描圖矢量化外，還可對灰度掃描圖、彩色掃描圖進行識別跟蹤矢量化，因而，可對復(fù)雜的小比例尺全要素彩色地圖進行有效矢量化，在矢量化過程中，可用F6鍵移動屏幕，F(xiàn)5鍵放大屏幕，F(xiàn)7鍵縮小屏幕，F(xiàn)8鍵加點，F(xiàn)9鍵退點，F(xiàn)11鍵改向，F(xiàn)12鍵抓線頭，這可有效地選取圖形信息，剔除無用噪聲，克服無條件全自動矢量化時的盲目性，大大減少后期圖形編輯整理的工作量，可同時對圖形進行分層處理。對于較清晰圖形信息單一的圖紙可進行快速全自動矢量化。矢量化時，在保證曲線精度的情況下，對坐標(biāo)數(shù)據(jù)點進行自動抽稀，大大減少圖形矢量化的數(shù)據(jù)量，加快了作業(yè)速度。機助制圖的質(zhì)量主要取決于數(shù)字化儀的精度，人工跟蹤精度，輸出設(shè)備的精度，一級數(shù)字化儀和輸出設(shè)備精度都能滿足，而人工跟蹤精度在一定范圍內(nèi)主要靠工作人員的熟練程度和責(zé)任心，所以需認真對待。由于坡耕地分布評價草圖圖件已經(jīng)很陳舊，碎爛，十多年來在此圖上搞變更調(diào)查。一直沒有進行圖件更新，所以干擾因素較大，要想追蹤出較理想的圖，無條件全自動矢量化就顯得力不從心，因此，建議采用人工導(dǎo)向自動識別跟蹤矢量化即交互式矢量化。對于單一封閉的一些圖元，如：居民地等建議采用封閉單元矢量化。矢量化時應(yīng)注意用戶應(yīng)該沿著柵標(biāo)數(shù)據(jù)的中央跟蹤。首先，對線狀要素矢量化，并分層采集，所分層次有水系、道路、行政界線、地類界、權(quán)屬界、詳查數(shù)據(jù)采集的分類和分層編碼可參照歸類《縣（市）級土地利用數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》。在此過程中一定要注意各個圖層的統(tǒng)一，利于以后作業(yè)方便；然后是對點狀要素（零星地物和注記）矢量化，將地名注記，水系注記，道路注記，鄉(xiāng)、村名錄入數(shù)據(jù)庫。對于單一封閉的一些圖元，如居民地號建議用封閉單元矢量化，在矢量化過程中，圖斑應(yīng)首尾相接，甚至可略超過一點，以保證圖形交叉，這為以后的面文件生成奠定了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。
圖4 圖形矢量化界面
輸入計算機后的數(shù)據(jù)及分析統(tǒng)計完成的數(shù)據(jù)在入庫、輸出的過程中要進行數(shù)據(jù)校正編輯，圖形整飾，誤差的消除，坐標(biāo)的變換等，MAPGIS通過圖形編輯子系統(tǒng)及投影變換、誤差校正等系統(tǒng)來完成，圖形編輯子系統(tǒng)，對圖形數(shù)據(jù)庫中的圖形進行編輯、修改、檢索、造區(qū)等，從而使圖形更準(zhǔn)確、更豐富、更美觀。具體操作過程如下：首先是編數(shù)據(jù)字典，不同類型的圖形要素分別放在不同的數(shù)據(jù)層中，然后根據(jù)《縣（市）級級土地利用數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》和《貴州省土地資源調(diào)查評價項目技術(shù)細則》確定各種要素的線型、顏色、符號等，制作出1∶1萬坡耕地分布評價圖的圖例版，最后采用交互式矢量化方法對底圖進行矢量化，一般先矢量化權(quán)屬界線，后矢量化線狀地物，最后是圖斑界線。誤差校正以四個圖廓點為實際校正點，以標(biāo)準(zhǔn)圖框的四個頂點為理論值進行校正。投影變換的目的是將圖形坐標(biāo)轉(zhuǎn)為實地坐標(biāo)。如涉及跨帶問題還需進行換帶處理。
5 拓樸處理
建立拓樸關(guān)系是拓樸處理的核心，系統(tǒng)提供了系列拓樸預(yù)處理功能，如果前期工作做得比較好，后期的許多工作（如弧斷編輯、自動剪斷等）就可以省掉，建立拓樸也得心應(yīng)手，這里應(yīng)注意幾個問題：
（1）數(shù)字化和矢量化時，對結(jié)點處（即幾個弧斷的相交處）應(yīng)多加小心，第一使其斷開，第二是采用抓線頭或節(jié)點平差的功能使其吻合，避免產(chǎn)生較大誤差，使結(jié)點處盡量與實際相符，盡量避免端點回折，也不要產(chǎn)生超過1毫米長短的無用短線段，避免漏跟圖斑線和圖斑線不閉合。
（2）弧段在結(jié)點處最好是斷開的，若沒有斷開，執(zhí)行自動剪斷數(shù)據(jù)功能可將弧斷在結(jié)點處截斷，條件是弧斷必須經(jīng)過結(jié)點周圍的一個較小的領(lǐng)域（即結(jié)點搜索半徑）。這也要求原始數(shù)據(jù)誤差不能太大。
（3）將原始數(shù)據(jù)（即線數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)為弧段數(shù)據(jù)，建立拓樸關(guān)系前，應(yīng)將那些與拓樸無關(guān)的線或弧段刪掉。
（4）盡量避免多條重合弧段產(chǎn)生。數(shù)字化或矢量化得到的原始數(shù)據(jù)都是線數(shù)據(jù)（*.wl），同時，這些數(shù)據(jù)可能存在很多誤差和錯誤，所以在進行拓樸處理前，必須進行拓樸預(yù)處理，也就是糾正線數(shù)據(jù)的誤差和錯誤并將線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為弧段數(shù)據(jù)（*.wp），存入某一文件名下，然后再將其裝入進行拓樸處理，拓樸處理的工作流程為：
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備→自動剪斷線→清除重疊坐標(biāo)及自交線→清除微短線→自動線結(jié)點平差→線轉(zhuǎn)弧段→關(guān)閉線文件或清除工作區(qū)→裝入轉(zhuǎn)換后的弧段文件→拓樸查錯→拓樸重建→弧段轉(zhuǎn)線
圖5 拓樸處理界面
1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：將原始數(shù)據(jù)中那些與區(qū)圖元無關(guān)的線（如鐵路）放到其他層，即將圍成區(qū)域邊界的線提取出來單獨放到一層，并利用“存當(dāng)前層”將該層保存為一個新的線文件，以便進行拓樸處理。
2）自動剪斷線：作業(yè)者在數(shù)字化或矢量化過程中，不可避免會出現(xiàn)一些失誤，在該斷開的地方線沒有斷開，這給圖形造區(qū)帶來很大不便，在造區(qū)過程中，若遇到線在結(jié)點處沒有斷開，則必須剪斷后才能造區(qū)，這顯然很麻煩，MAPGIS系統(tǒng)提供的自動剪斷線功能解決了此問題，“自動剪斷”有端點剪斷和相交剪斷。
3）清除重疊坐標(biāo)及自相交，該功能分為［清除線重疊坐標(biāo)自相交］和［清除弧段重疊坐標(biāo)自相交］，利用該功能可清除線或弧段，以及重疊在一起的多余坐標(biāo)并剪斷自相交的線或弧斷，這些重疊的點可能是作業(yè)的重復(fù)輸入或采集造成的。
4）清除微短線：執(zhí)行前兩個功能后，可能會產(chǎn)生一些無用的短線頭，這些線頭會影響拓樸處理和空間分析。MAPGIS清除微短線功能解決了這個問題，選中該功能，系統(tǒng)彈出最小線長輸入對話框，輸入最小線長值確定，系統(tǒng)就自動刪除工作區(qū)中線長小于該值的線。
5）自動節(jié)點平差：包括線結(jié)點平差和弧段點平差，自動結(jié)點平差時應(yīng)正確設(shè)置“結(jié)點搜索半徑”，半徑過大，會使相鄰結(jié)點疊在一起或造成亂線現(xiàn)象，反之半徑過小，起不到平差作用。
6）線轉(zhuǎn)弧段：將工作區(qū)中的線轉(zhuǎn)換成弧段，并存入文件中。
7）弧段轉(zhuǎn)線：將工作區(qū)中的弧段轉(zhuǎn)成線，并存入文件中。
8）拓樸查錯：這是拓樸處理的關(guān)系步驟，只有數(shù)據(jù)規(guī)范，無錯誤后，才能建立正確的拓樸關(guān)系，由于數(shù)據(jù)輸入過程中難免有許多錯誤，而作業(yè)者往往很難發(fā)現(xiàn)，因此在拓樸重建之前一定要執(zhí)行該功能，查錯容易檢查到重疊坐標(biāo)、懸掛弧段、弧段相交，重疊弧段、結(jié)點不封閉等問題。
①重疊坐標(biāo)。若出現(xiàn)坐標(biāo)重疊現(xiàn)象，執(zhí)行［清除弧段重疊坐標(biāo)］或［清除所有弧段重疊坐標(biāo)］即可；
②懸掛弧段。若出現(xiàn)懸掛弧段，用［刪除弧段］或［刪除所有弧段］功能刪除，若弧段較短，可執(zhí)行［弧段上移點］功能移動超出了的點，若弧段是有用的弧段，則執(zhí)行［弧段結(jié)點平差］；
③弧段相交：若是兩條弧段相交，只要剪斷弧段即可；若弧段自己本身相交，則需執(zhí)行［剪斷自相交弧段］或［剪斷所有自相交弧段］；
④重疊弧段：按鼠標(biāo)右鍵，執(zhí)行［清除重疊弧段］或［清除所有重疊弧段］；
⑤結(jié)點不封閉：利用［結(jié)點平差］或［弧段上移點］功能使其封閉。
9）拓樸重建：數(shù)字化得到了線數(shù)據(jù)，通過［線轉(zhuǎn)弧段］轉(zhuǎn)為弧段數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)仍是一條條孤立的弧段，無拓樸關(guān)系可言。［拓樸重建］就是要建立結(jié)點和弧段間的拓樸關(guān)系以及弧段所構(gòu)成的區(qū)域之間的拓樸關(guān)系，并賦予它們屬性，當(dāng)經(jīng)過系統(tǒng)的［拓樸查錯］后，及時發(fā)現(xiàn)錯誤，即可執(zhí)行該功能。選中該功能，系統(tǒng)自動建立結(jié)點和弧段間的拓樸關(guān)系及弧段所構(gòu)成的區(qū)域之間的拓樸關(guān)系，同時給每個區(qū)域賦予屬性，并自動為區(qū)填顏色。
10）LABEL合并：選中該功能后，用戶輸入LABEL點文件名，待LABEL點文件裝入工作區(qū)后，系統(tǒng)即將面元內(nèi)的點的屬性添加到所在面元屬性中。
投影后的線文件分為三個圖層，即行政界線層、圖斑層、線狀地物層，分別進行拓樸重建，先做出行政界線的權(quán)屬代碼，根據(jù)空間位置賦值給圖斑文件。注意圖斑文件要輸入圖斑號字段，使之與臺賬記錄完全對應(yīng)。
拓樸關(guān)系建好后，在圖形編輯子系統(tǒng)中可修改區(qū)域參數(shù)及屬性，以滿足制圖的需要。
6 屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的掛接
屬性數(shù)據(jù)錄入與空間數(shù)據(jù)矢量化可同時進行，也可通過數(shù)據(jù)庫與圖形空間的數(shù)據(jù)接口進行掛接輸入。
（1）屬性數(shù)據(jù)錄入。在建立了坡耕地圖層空間屬性結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對照坡耕地評價調(diào)查表，逐圖元輸入坡耕地屬性數(shù)據(jù)，形成坡耕地空間數(shù)據(jù)庫。
圖6 建立屬性結(jié)構(gòu)界面
圖7 屬性數(shù)據(jù)錄入界面
圖8 數(shù)據(jù)掛接界面
圖9 標(biāo)準(zhǔn)分幅坡耕地分布評價圖
圖10 坡耕地分布評價縣級成果圖
（2）在FOXPRO，F(xiàn)OXBASE，PB，ORACL等大中型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)平臺建立起坡耕地數(shù)據(jù)庫關(guān)系，再通過空間圖形數(shù)據(jù)庫接口采用條件對應(yīng)關(guān)系進行數(shù)據(jù)掛接。在此過程中，要注意選擇連接條件的唯一性及完整性。
根據(jù)《貴州省土地資源調(diào)查評價項目技術(shù)細則》和《西部大開發(fā)土地資源調(diào)查與評價實施方案和技術(shù)規(guī)定》的要求，進行圖面整飾，圖外修飾，這樣就制作出了1∶1萬標(biāo)準(zhǔn)分幅的坡耕地分布評價圖，1∶5萬縣級坡耕地分布評價圖的制作方法同上。
重慶分公司
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