劉耀林 劉洋 劉敏 蘭澤英
目前累計(jì)服務(wù)客戶(hù)數(shù)千家，積累了豐富的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。以網(wǎng)站設(shè)計(jì)水平和技術(shù)實(shí)力，樹(shù)立企業(yè)形象，為客戶(hù)提供網(wǎng)站制作、網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站策劃、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)、VI設(shè)計(jì)、網(wǎng)站改版、漏洞修補(bǔ)等服務(wù)。創(chuàng)新互聯(lián)建站始終以務(wù)實(shí)、誠(chéng)信為根本，不斷創(chuàng)新和提高建站品質(zhì)，通過(guò)對(duì)領(lǐng)先技術(shù)的掌握、對(duì)創(chuàng)意設(shè)計(jì)的研究、對(duì)客戶(hù)形象的視覺(jué)傳遞、對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)合，為客戶(hù)提供更好的一站式互聯(lián)網(wǎng)解決方案，攜手廣大客戶(hù)，共同發(fā)展進(jìn)步。
（武漢大學(xué)資源環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢，430072）
摘要：通過(guò)對(duì)多媒體技術(shù)和GIS的結(jié)合進(jìn)行簡(jiǎn)介，主要闡述了基于多媒體GIS技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，主要包括數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的組織和管理，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和物理實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：多媒體；GIS；標(biāo)準(zhǔn)樣地
1 引言
1.1 標(biāo)準(zhǔn)地塊概述
標(biāo)準(zhǔn)地塊是指在農(nóng)用地分等定級(jí)對(duì)象所在區(qū)域內(nèi)，在一定的栽培管理技術(shù)條件下，該區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物產(chǎn)量水平最高的若干個(gè)農(nóng)用地分等定級(jí)單元。標(biāo)準(zhǔn)地塊所處位置的氣候、地形、土壤、灌溉排水、土地利用等條件最優(yōu)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件最好。
設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)樣地具有十分重要的作用和意義，是農(nóng)用地分等定級(jí)工作中必不可少的環(huán)節(jié)。通過(guò)設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)樣地可以直觀地獲得農(nóng)用地質(zhì)量等級(jí)信息，并對(duì)農(nóng)用地分等定級(jí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)、控制和校訂；通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地塊的監(jiān)測(cè)與管理，間接地對(duì)農(nóng)用地質(zhì)量等級(jí)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理。
標(biāo)準(zhǔn)地塊分國(guó)家級(jí)、省級(jí)和縣級(jí)分別設(shè)置。標(biāo)準(zhǔn)地塊的設(shè)置遵循3個(gè)原則，即分層設(shè)置原則，生產(chǎn)條件最好的原則，永久性標(biāo)志的原則。
標(biāo)準(zhǔn)樣地信息十分豐富，包括樣地的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)及其多媒體數(shù)據(jù)。其中空間數(shù)據(jù)是指標(biāo)準(zhǔn)樣地的坐標(biāo)及其拓?fù)潢P(guān)系；屬性數(shù)據(jù)主要有樣地編號(hào)、級(jí)別、二級(jí)區(qū)名稱(chēng)、實(shí)地位置、平面坐標(biāo)、規(guī)劃用途、氣候、土壤、地形、農(nóng)田基本建設(shè)情況、產(chǎn)量、土地利用和土地經(jīng)濟(jì)等方面的內(nèi)容；多媒體數(shù)據(jù)則包括了樣地的景觀圖片和剖面圖片，以及介紹當(dāng)?shù)厝宋娘L(fēng)貌、風(fēng)土人情的文檔、音頻、視頻數(shù)據(jù)。
1.2 采用多媒體GIS 技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)樣地信息的必要性
傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)主要研究空間數(shù)據(jù)的管理和分析，這些信息主要是以字母和數(shù)字的形式進(jìn)行表達(dá)，手段單一而呆板。在GIS中采用多媒體數(shù)據(jù)，可將圖形圖像的直觀性、數(shù)字的準(zhǔn)確性、音頻視頻的引導(dǎo)性和親切感相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)用戶(hù)的多種感官，增強(qiáng)GIS的信息處理和傳輸?shù)男Ч?。將空間數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，采用兩者的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理方法，以空間對(duì)象為主框架，將多媒體數(shù)據(jù)附著于對(duì)象上，可以解決多媒體數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)之間的整合關(guān)系。由于標(biāo)準(zhǔn)樣地的數(shù)據(jù)具有多樣性和復(fù)雜性，它不僅包括一般地理目標(biāo)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，還包括了大量與之相關(guān)的多媒體數(shù)據(jù)。為了對(duì)這些龐雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的管理，方便查詢(xún)和實(shí)時(shí)的更新，基于多媒體GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)。
2 多媒體技術(shù)與 GIS 的結(jié)合
多媒體空間數(shù)據(jù)是以數(shù)值、文字、圖形、圖像和聲音等多媒體形式表示的GPS數(shù)據(jù)、RS影像數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、聲音及其他屬性數(shù)據(jù)。
多媒體空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是多媒體GIS的核心，它將多媒體空間數(shù)據(jù)有機(jī)地集成于一體，不僅提供空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與操作，還提供相應(yīng)多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與操作。多媒體空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，采用兩者的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理方法，以空間對(duì)象為主框架，將多媒體數(shù)據(jù)附著于對(duì)象上，解決多媒體數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)之間的無(wú)縫整合關(guān)系，為多媒體地理信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)。
多媒體空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要包括3個(gè)部分：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，多媒體對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的作用分別是管理屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)是用來(lái)管理多媒體數(shù)據(jù)。如圖1所示。
圖1 多媒體空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
3 標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的配置環(huán)境
標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)是2004年國(guó)土資源部試點(diǎn)項(xiàng)目“湖北省農(nóng)用地分等成果匯總”工作的一部分。為了科學(xué)有效地管理省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣地?cái)?shù)據(jù)，并以視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等形式直觀、形象、生動(dòng)地表達(dá)樣地信息，為用戶(hù)提供一個(gè)友好活潑的界面環(huán)境。開(kāi)發(fā)采用當(dāng)前流行的組件式GIS技術(shù)和多媒體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的配置主要有：PC機(jī)，Windows2000 操作系統(tǒng)，VC ＋ ＋ 開(kāi)發(fā)平臺(tái)，MapObjects 控件，Access 數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型
由于大多數(shù)數(shù)據(jù)模型不支持復(fù)雜對(duì)象（影像和聲音），而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持定義復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型具有以下的特點(diǎn)：
（1）多媒體GIS系統(tǒng)中定義的空間信息，如點(diǎn)、線、面和非空間信息，如多媒體數(shù)據(jù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)不再是分散的，而是集成為統(tǒng)一的實(shí)體。
（2）用戶(hù)可以根據(jù)需要定義自身系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，編寫(xiě)相關(guān)的輸入、輸出和執(zhí)行函數(shù)。
（3）具有類(lèi)的繼承性。
因此，標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地塊都是一個(gè)對(duì)象實(shí)體，有一個(gè)唯一的對(duì)象標(biāo)識(shí)并包含有屬性數(shù)據(jù)、空間圖形數(shù)據(jù)、靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)等，如圖2。
圖2 標(biāo)準(zhǔn)樣地對(duì)象模型
定義 1：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地實(shí)體對(duì)象是一個(gè)7元組：［Oid，Aid，Gid，Wid，Pid，Mid，Sid］，其中，Oid為該樣地對(duì)象的對(duì)象標(biāo)識(shí)；Aid是屬性數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)；Gid是空間數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)；Wid是文檔數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)；Pid是靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)；Mid是視頻數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)；Sid是聲音數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。
3.3 標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織和管理
3.3.1 空間屬性數(shù)據(jù)的組織和管理
空間數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的核心，是整個(gè)系統(tǒng)的主體?；究臻g數(shù)據(jù)類(lèi)型有點(diǎn)、線和面。在矢量格式中點(diǎn)目標(biāo)用一個(gè)坐標(biāo)對(duì)（X1，Y1）表示，線目標(biāo)用一串坐標(biāo)對(duì)（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xm，Ym）表示，面目標(biāo)則用首尾相接的一串坐標(biāo)對(duì)（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xn，Yn） （X1，Y1）來(lái)表示。標(biāo)準(zhǔn)樣地的屬性數(shù)據(jù)是指其非空間、非多媒體數(shù)據(jù)，如樣地編號(hào)、級(jí)別、二級(jí)區(qū)名稱(chēng)、實(shí)地位置等，屬性數(shù)據(jù)由多個(gè)屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，如圖3所示。在標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)中，采用MapObjects控件默認(rèn)的shape文件格式來(lái)組織空間數(shù)據(jù)，而屬性數(shù)據(jù)則由shape文件對(duì)應(yīng)的dbf文件來(lái)組織。
圖3 標(biāo)準(zhǔn)樣地的屬性數(shù)據(jù)列表
3.3.2 多媒體數(shù)據(jù)的組織和管理
多媒體數(shù)據(jù)的管理方式一般有兩種。一是采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，把所有的多媒體數(shù)據(jù)以BLOB對(duì)象納入其中進(jìn)行統(tǒng)一的管理。其優(yōu)點(diǎn)是便于數(shù)據(jù)的集中管理，但是數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)顯得過(guò)于龐大，且訪問(wèn)數(shù)據(jù)的速度較慢。二是將多媒體的源數(shù)據(jù)和描述性信息分開(kāi)存放。在硬盤(pán)中，每一個(gè)媒體數(shù)據(jù)以單個(gè)文件的形式存放，并將這些文件存放在一個(gè)特定的目錄下，形成一個(gè)媒體數(shù)據(jù)庫(kù)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的描述性信息如數(shù)據(jù)的編號(hào)、名稱(chēng)、路徑、格式、容量、默認(rèn)表達(dá)方式等。通過(guò)建立空間目標(biāo)與數(shù)據(jù)的描述性信息的聯(lián)系，來(lái)間接訪問(wèn)多媒體數(shù)據(jù)文件，如圖4所示。其缺點(diǎn)一是數(shù)據(jù)的主體信息和描述性信息分開(kāi)存放不便于統(tǒng)一管理，二是需要常用媒體軟件的支持；但是這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)十分簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度較快。本系統(tǒng)將采用第二種方式對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
圖4 多媒體數(shù)據(jù)的管理
3.3.3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩個(gè)部分，即描述性信息數(shù)據(jù)庫(kù)和主體數(shù)據(jù)庫(kù)。前者以Access關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理著圖件數(shù)據(jù)的描述性信息表和多媒體數(shù)據(jù)的信息表。后者又分為空間數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)。其中空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理著所有的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，它是硬盤(pán)中一特定目錄下shape文件、dbf文件及shx文件的集合；而多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)管理著標(biāo)準(zhǔn)樣地的所有多媒體數(shù)據(jù)，它是硬盤(pán)中一特定目錄下各類(lèi)多媒體數(shù)據(jù)文件的集合。系統(tǒng)以描述性信息數(shù)據(jù)庫(kù)為媒介訪問(wèn)主體數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖6中所示。
圖5 圖件數(shù)據(jù)的描述性信息表結(jié)構(gòu)
圖6 多媒體數(shù)據(jù)的描述性信息表結(jié)構(gòu)
3.4 標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)是目標(biāo)管理系統(tǒng)的一種，它是多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)結(jié)合的產(chǎn)物。系統(tǒng)主要對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、底圖數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了管理?；A(chǔ)數(shù)據(jù)主要是道路圖層、水系圖層、注記圖層等輔助性數(shù)據(jù)；底圖數(shù)據(jù)采用了1∶50萬(wàn)的湖北省農(nóng)用地分等單元圖，它是各分等單元（面狀目標(biāo)）空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的集合；標(biāo)準(zhǔn)樣地?cái)?shù)據(jù)則包括了省級(jí)樣地（點(diǎn)狀目標(biāo)）的空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)及其多媒體數(shù)據(jù)。
針對(duì)以上的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主要提供了圖層管理、圖形編輯、統(tǒng)計(jì)分析、目標(biāo)查詢(xún)和多媒體數(shù)據(jù)處理五個(gè)功能模塊。圖層管理模塊是對(duì)基礎(chǔ)圖層、分等單元圖和標(biāo)準(zhǔn)樣地圖層進(jìn)行顯示、添加、刪除和移動(dòng)等操作的方法的集合；圖形編輯模塊則提供了對(duì)點(diǎn)目標(biāo)、線目標(biāo)及面目標(biāo)進(jìn)行編輯的功能；統(tǒng)計(jì)分析模塊主要針對(duì)分等單元圖層數(shù)據(jù)，提供了各縣市各等別面積統(tǒng)計(jì)和各地類(lèi)各等別面積統(tǒng)計(jì)兩個(gè)基本功能；目標(biāo)查詢(xún)模塊和多媒體數(shù)據(jù)處理模塊是系統(tǒng)的核心，其中查詢(xún)模塊提供了空間點(diǎn)擊查詢(xún)、空間分析查詢(xún)和組合條件查詢(xún)3種查詢(xún)方式；而多媒體數(shù)據(jù)處理模塊則用來(lái)存取和表達(dá)多媒體數(shù)據(jù)。運(yùn)用系統(tǒng)提供的查詢(xún)功能和多媒體數(shù)據(jù)處理功能，用戶(hù)可以快速地捕捉標(biāo)準(zhǔn)樣地目標(biāo)并對(duì)其屬性數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的瀏覽。系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)如圖7所示：
圖7 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)
3.5 標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的功能模塊的物理實(shí)現(xiàn)
標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中主要采用了組件式GIS技術(shù)和多媒體技術(shù)。其中組件式GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中所有與空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)有關(guān)的功能，而多媒體技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)則實(shí)現(xiàn)與多媒體數(shù)據(jù)有關(guān)的功能。
MapObjects控件提供CMoMapLayer，CMoPoint，CMoLine，CMoPolygon 等類(lèi)接口中的屬性和方法可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的操作。屬性數(shù)據(jù)的操作則依靠 MO 控件提供的CMoRecordset類(lèi)接口中的屬性和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
多媒體數(shù)據(jù)的表達(dá)則視數(shù)據(jù)的類(lèi)型而定。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣地景觀圖片和土壤剖面圖片數(shù)據(jù)，可以視其為柵格圖層數(shù)據(jù)，采用MO控件提供的CMoImageLayer類(lèi)接口中的屬性和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；樣地文檔數(shù)據(jù)、音頻和視頻數(shù)據(jù)的表達(dá)則分兩步進(jìn)行。先要通過(guò)ADO或DAO提供的數(shù)據(jù)庫(kù)操作函數(shù)訪問(wèn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的多媒體數(shù)據(jù)描述性信息表，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣地對(duì)象實(shí)體的ID號(hào)，在信息表中找到此樣地的多媒體數(shù)據(jù)的描述記錄；然后根據(jù)記錄中路徑字段的信息從多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)中訪問(wèn)其多媒體數(shù)據(jù)文件，最后調(diào)用ShellExecute函數(shù)根據(jù)文件格式激活應(yīng)用程序?qū)Χ嗝襟w數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)，具體過(guò)程如圖8所示。
3.6 標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)的運(yùn)行簡(jiǎn)介
標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)主要是為了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的管理和圖、文、聲、影并茂的展示。為了把多媒體數(shù)據(jù)較好地連接到地理目標(biāo)上，借鑒空間型超級(jí)文本的有關(guān)原理，即地理空間實(shí)體作為信息的結(jié)點(diǎn)，以地理實(shí)體的空間位置作為索引，由這樣的結(jié)點(diǎn)和索引組成鏈表，用戶(hù)可以對(duì)鏈表進(jìn)行瀏覽、查詢(xún)等操作。這種方式比較簡(jiǎn)單方便，但尚不能達(dá)到真正意義上的超文本。
伴隨著啟動(dòng)界面和背景音樂(lè)，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)樣地管理系統(tǒng)。首先在圖層管理器中選擇標(biāo)準(zhǔn)樣地圖層激活并顯示它，運(yùn)用系統(tǒng)查詢(xún)功能模塊提供的其中一種查詢(xún)方式捕捉到目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)地塊。此時(shí)目標(biāo)變成紅色，系統(tǒng)開(kāi)始播放當(dāng)?shù)氐拿窀?，接著屬性信息?duì)話(huà)框出現(xiàn)，可以在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中瀏覽到樣地的所有屬性信息，還可以運(yùn)用對(duì)話(huà)框中的多媒體接口進(jìn)一步欣賞到目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)地塊的景觀圖片和土壤剖面圖片，以及與當(dāng)?shù)仫L(fēng)土人情有關(guān)的文字和視頻信息。本系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)GIS呆板、沉悶的界面環(huán)境，給人耳目一新的感覺(jué)。
圖8 系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)
圖9 標(biāo)準(zhǔn)樣地的剖面圖片和景觀圖片查詢(xún)
圖10 標(biāo)準(zhǔn)樣地的文檔和視頻信息查詢(xún)
參考文獻(xiàn)
黃濤等.地理信息系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)中多媒體的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn).微型電腦應(yīng)用，2000，16 （4）
齊昕等.多媒體技術(shù)在GIS中的若干應(yīng)用研究.微型電腦應(yīng)用，1999，（5）
邱振戈等.多媒體技術(shù)在目標(biāo)信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用.解放軍測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，16 （4）
艾海濱等.多媒體數(shù)據(jù)在地理信息系統(tǒng)中的組織、管理及方法實(shí)現(xiàn)的研究.測(cè)繪通報(bào)，2003，（4）
許云濤等.面向?qū)ο蟮亩嗝襟w空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì).武漢測(cè)繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，24 （3）
根據(jù)GIS地理信息系統(tǒng)編程。
————————————————————————————
GIS == Geographic Information System （地理信息系統(tǒng)）
GIS == Geographic Information Science （地理信息科學(xué)）
GIS == Geographic Information Service （地理信息服務(wù)）
GIS == Geographic Information Software （地理信息軟件）
GIS == Gas Insulated Switchgear （氣體絕緣組合電器設(shè)備）
什么是GIS
物質(zhì)世界中的任何地物都被牢牢地打上了時(shí)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(jiǎn)稱(chēng) 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(lái)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(wèn)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(cè)量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)學(xué)科，具有獨(dú)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(chǔ)、現(xiàn)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(gè)完整的系統(tǒng)。
簡(jiǎn)而言之， GIS 是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（ DBMS ）的管理空間對(duì)象的信息系統(tǒng)，以地理空間數(shù)據(jù)為操作對(duì)象是地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的根本區(qū)別。
詳細(xì)見(jiàn)：
有詳細(xì)說(shuō)明！！
馬澤忠1、2 張孝成1 廖和平3
（1.重慶市土地勘測(cè)規(guī)劃院，重慶，400020；2.中國(guó)人民解放軍重慶后勤工程學(xué)院，重慶，400201；3.西南大學(xué)，重慶，400060）
摘要：本文以南岸區(qū)為例，根據(jù)人口預(yù)測(cè)模型和人均建設(shè)用地指標(biāo)預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)建設(shè)用地需求規(guī)模；通過(guò)指標(biāo)因子網(wǎng)格（Grid）空間模擬，采用綜合指數(shù)法求取網(wǎng)格綜合城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性指數(shù)；以地理事物相近相似原理，以城鎮(zhèn)建設(shè)用地需求規(guī)模為控制，以地理信息系統(tǒng)為支持，通過(guò)網(wǎng)格合并預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模范圍。研究表明，采用基于綜合城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性指數(shù)計(jì)算機(jī)自動(dòng)獲取建設(shè)用地范圍邊界具有較高的科學(xué)性和實(shí)用性，可為土地主管部門(mén)和土地利用總體規(guī)劃建設(shè)用地布局提供決策支持。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)格；適宜性指數(shù)；空間模擬；南岸區(qū)；重慶市
1 研究區(qū)域概況
南岸區(qū)位于重慶市都市圈內(nèi)，地處長(zhǎng)江以南，介于東經(jīng) 106°31′～106°48′、北緯29°27′～29°38′之間，全區(qū)面積261.08km2。2004年全區(qū)總?cè)丝?26787人，其中農(nóng)村人口占22.76%，城鎮(zhèn)人口占77.24 %，人口密度為2020 人/km2。南岸區(qū)地貌屬川東平行嶺谷的一部分，在區(qū)境內(nèi)自西向東有四條背斜和三條向斜，背斜成山，向斜則形成以丘陵為主的谷地，構(gòu)成了本區(qū)低山、丘陵、平壩的地貌組合特征。全區(qū)最高海拔681 m；最低海拔157m，相對(duì)高差524m。2004年末農(nóng)用地總面積15600.19hm2，占全區(qū)土地總面積的59.83%；建設(shè)用地總面積7649.18hm2，占全區(qū)土地總面積的29.33%。其中，城市用地2714.54hm2，占居民點(diǎn)及工礦用地的37.67%；建制鎮(zhèn)用地229.03hm2，占居民點(diǎn)及工礦用地的3.18%；農(nóng)村居民點(diǎn)用地1924.45hm2，占居民點(diǎn)及工礦用地的26.71%；獨(dú)立工礦用地2036.13hm2，占居民點(diǎn)及工礦用地的28.26%；特殊用地301.25hm2，占居民點(diǎn)及工礦用地的4.18%；交通運(yùn)輸用地面積380.59hm2，占建設(shè)用地面積的4.98%；未利用地總面積2826.94hm2，占全區(qū)土地總面積的10.84%。南岸區(qū)2004年土地資源利用結(jié)構(gòu)中，農(nóng)用地、建設(shè)用地和未利用地的比重為59.83∶29.33∶10.84，以農(nóng)用地為主。
2 城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模測(cè)算
城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模的大小應(yīng)與人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)規(guī)模相適應(yīng)，同時(shí)還受土地利用條件、地形地貌等自然條件的限制，因此，預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)用地規(guī)模應(yīng)從實(shí)際出發(fā)、因地制宜、量力而行，規(guī)模適度，不可貪大求全，致使城市無(wú)限制膨脹，造成土地資源的浪費(fèi)?？紤]到區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展受許多非確定因素的影響，預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)發(fā)展空間時(shí)也應(yīng)適當(dāng)超前，留有余地，增強(qiáng)預(yù)測(cè)結(jié)果的可操作性。城鎮(zhèn)建設(shè)用地應(yīng)走內(nèi)涵挖潛和適度外延擴(kuò)大相結(jié)合的集約型道路，必須首先挖掘各種閑置土地和利用不充分、不合理的土地用于城鎮(zhèn)建設(shè)；城鎮(zhèn)空間的擴(kuò)展，盡量少占或不占耕地。
2.1 人口預(yù)測(cè)
人口預(yù)測(cè)的方法一般有指數(shù)增長(zhǎng)法、回歸預(yù)測(cè)法、邏輯斯第函數(shù)預(yù)測(cè)法、人口年齡推算法等，根據(jù)縣級(jí)土地利用總體規(guī)劃規(guī)程，一般采用指數(shù)增長(zhǎng)法進(jìn)行人口預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)公式如下：
P＝P0 （1 ＋K）n ＋nΔP （1）
式中，P為規(guī)劃目標(biāo)年的總?cè)丝跀?shù)；P0 為規(guī)劃基期年的總?cè)丝冢籏為規(guī)劃期人口自然增長(zhǎng)率；n為規(guī)劃年限；ΔP為規(guī)劃期間平均每年人口機(jī)械增長(zhǎng)數(shù)。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，南岸區(qū)歷年人口自然增長(zhǎng)率為1.6‰左右，到2010年，南岸區(qū)的人口增長(zhǎng)速度不會(huì)產(chǎn)生大的波動(dòng)，因此取K＝1.6‰。由于南岸區(qū)社會(huì)發(fā)展迅速，人口機(jī)械增長(zhǎng)速度較大，根據(jù)多種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近年機(jī)械人口增長(zhǎng)速度保持在82093人/年，因此到2010年，南岸區(qū)人口數(shù)量將達(dá)到1024420人。
2.2 城鎮(zhèn)人口預(yù)測(cè)
2004年南岸區(qū)總?cè)丝?26787人，城鎮(zhèn)化率為77.24%，城鎮(zhèn)人口406883人。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，南岸區(qū)城鎮(zhèn)人口的自然增長(zhǎng)率為1.6‰，通過(guò)農(nóng)轉(zhuǎn)非、區(qū)外人口遷入等形式，每年增加城鎮(zhèn)人口 68171 人，依公式（1）計(jì)算 406883×（1 ＋1.6‰）6 ＋6×98171＝819629，預(yù)計(jì)2010城鎮(zhèn)化率將達(dá)到80.00%，通過(guò)歷年城市水平現(xiàn)行模擬預(yù)測(cè)所得到的結(jié)果為80.60%，大致相似，因此本次研究取2010年南岸區(qū)城市化水平為80.00%。
2.3 城鎮(zhèn)建設(shè)用地需求量預(yù)測(cè)
建設(shè)用地需求量的定量預(yù)測(cè)方法通常有趨勢(shì)預(yù)測(cè)法、回歸預(yù)測(cè)法和定額指標(biāo)預(yù)測(cè)法。趨勢(shì)預(yù)測(cè)法是根據(jù)土地的實(shí)際需求量隨時(shí)間的變動(dòng)規(guī)律來(lái)外推今后的土地需求量，通常以時(shí)間t為自變量，土地需求量為因變量建立趨勢(shì)線方程，其一般形式為
。趨勢(shì)線方程通常有直線方程、二次曲線方程和指數(shù)方程?；貧w預(yù)測(cè)法是根據(jù)變量之間的相互關(guān)系，利用其他變量的已知值來(lái)推斷預(yù)測(cè)變量的值，是通過(guò)表明兩個(gè)或幾個(gè)變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式進(jìn)行預(yù)測(cè)的一種方法。因此，應(yīng)用回歸預(yù)測(cè)法同時(shí)需要兩組時(shí)間順序相同、相互關(guān)系密切的時(shí)間序列。定額指標(biāo)法是一種簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)方法，主要是運(yùn)用城市人口預(yù)測(cè)結(jié)果，以部頒人均用地限額為定額指標(biāo)計(jì)算用地需求量。根據(jù)南岸區(qū)建設(shè)的實(shí)際和集約用地要求，在選用指標(biāo)級(jí)別時(shí)，盡量選用較為寬松的人均用地指標(biāo)。
2.3.1 人均城鎮(zhèn)建設(shè)用地指標(biāo)
南岸區(qū)現(xiàn)狀人均城鎮(zhèn)建設(shè)用地指標(biāo)2004年為72.32m2/人，本研究選用城鎮(zhèn)建設(shè)人均用地規(guī)劃指標(biāo)2010年為87m2/人，能夠滿(mǎn)足城鎮(zhèn)發(fā)展需要。
2.3.2 規(guī)劃城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積
819629 人×87 （m2/人）/10000＝7130.77hm2，規(guī)劃新增加城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積 Sc為4186.93hm2。
3 建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍預(yù)測(cè)
城鎮(zhèn)用地總體布局就是在城鎮(zhèn)性質(zhì)、規(guī)模以及規(guī)劃期間主要的建設(shè)項(xiàng)目和有關(guān)總體規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)確定的情況下，在城鎮(zhèn)用地評(píng)價(jià)和選擇的基礎(chǔ)上，對(duì)規(guī)劃期內(nèi)城鎮(zhèn)布局形式和各項(xiàng)建設(shè)統(tǒng)籌安排、合理布局，制定出科學(xué)的用地布局方案。本次研究通過(guò)指標(biāo)因子網(wǎng)格（Grid）空間模擬，采用綜合指數(shù)法求取網(wǎng)格綜合城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性指數(shù)；以地理事物相近相似原理，以城鎮(zhèn)建設(shè)用地需求規(guī)模為控制，以地理信息系統(tǒng)為支持，通過(guò)網(wǎng)格合并預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模范圍。
3.1 建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍影響因素
建設(shè)用地的選擇就是依據(jù)城鎮(zhèn)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果和城鎮(zhèn)用地可持續(xù)利用的要求，合理的確定城鎮(zhèn)的具體位置和建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍。影響建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍的因素多種多樣，主要包括以下幾個(gè)方面。
（1）地貌條件 地貌條件影響城鎮(zhèn)的分布位置、平面結(jié)構(gòu)和空間布局，同時(shí)不同的地貌條件還影響各項(xiàng)建筑物的用地布置和工程設(shè)施的建設(shè)。主要參考指標(biāo)包括地表破碎度、坡度、地貌部位、地貌類(lèi)型等。
（2）地質(zhì)水文條件 由于地質(zhì)構(gòu)造和土層的自然堆積情況不一，因而對(duì)建筑物的承載能力造成差異；不同的水文條件影響城鎮(zhèn)的發(fā)展規(guī)模和安全問(wèn)題。主要參考指標(biāo)為：地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降水、河網(wǎng)密度，河流洪水位等。
（3）社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件 城鎮(zhèn)用地規(guī)模和擴(kuò)展范圍必須從城鎮(zhèn)用地布局現(xiàn)狀出發(fā)，按照國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要、城鎮(zhèn)用地功能組織及城鎮(zhèn)景觀建設(shè)的要求，統(tǒng)籌安排、合理布局。因此影響城鎮(zhèn)建設(shè)用地布局和擴(kuò)展的因素主要包括如下社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件：區(qū)域現(xiàn)狀路網(wǎng)密度、區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)密度、現(xiàn)狀城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模影響度、土地利用類(lèi)型、單位固定資產(chǎn)投資新增建設(shè)用地面積等。
3.2 建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍預(yù)測(cè)方法
建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍預(yù)測(cè)首先將研究區(qū)域在一定尺度下進(jìn)行網(wǎng)格劃分，針對(duì)不同的網(wǎng)格進(jìn)行城鎮(zhèn)用地適宜性評(píng)價(jià)，形成區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果；其次，以新增建設(shè)用地規(guī)模為控制，采用基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)處理技術(shù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)搜索方法獲取城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍。
3.3 建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍預(yù)測(cè)結(jié)果
3.3.1 城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)
應(yīng)用層次分析法和特爾菲法，確定研究區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)和各指標(biāo)權(quán)重，如表1。
表1 城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值
應(yīng)用地理信息用空間數(shù)據(jù)模擬方法，以地面100 m 網(wǎng)格精度將各評(píng)價(jià)指標(biāo)在研究區(qū)域內(nèi)進(jìn)行連續(xù)分布模擬，得到區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化后指標(biāo)數(shù)據(jù)在研究區(qū)域內(nèi)的連續(xù)分布值，如圖1為研究區(qū)內(nèi)地表破碎度模擬。
應(yīng)用綜合指數(shù)法對(duì)研究區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性以地面分辨率為100 m 網(wǎng)格單元進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，每一網(wǎng)格單元適宜性綜合指數(shù)計(jì)算公式為：
圖1 地表破碎度模擬 （圖中值越高，破碎度越大）
土地信息技術(shù)的創(chuàng)新與土地科學(xué)技術(shù)發(fā)展：2006年中國(guó)土地學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集
式中，Pi為第i個(gè)網(wǎng)格單元城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性綜合指數(shù)；Vj 為各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重；X′j為各網(wǎng)格單元評(píng)價(jià) j 項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后分值，m 為指標(biāo)項(xiàng)數(shù)；n 為流域內(nèi)所劃分的網(wǎng)格單元個(gè)數(shù)即CELL 的個(gè)數(shù)。
通過(guò)地理信息系統(tǒng)空間數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到南岸區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性綜合指數(shù)分布圖（圖2）。
圖2 南岸區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地適宜性綜合指數(shù)分布
3.3.2 預(yù)測(cè)結(jié)果
以地理事物相近相似原理為基礎(chǔ)，應(yīng)用VB6集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和ESRI公司的Arc Objects組件系列開(kāi)發(fā)自動(dòng)分區(qū)程序模塊，分區(qū)的計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)流程如圖3。
圖3 確定城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍算法流程圖
（1）確定城鎮(zhèn)建設(shè)用地地塊的最小面積 Smin，凡是小于Smin的地塊應(yīng)當(dāng)被合并。
（2）以評(píng)價(jià)單元為最小的合并對(duì)象，將其合并到鄰域內(nèi)最相似的適宜性類(lèi)型區(qū)，如果鄰域內(nèi)有多個(gè)相似的地塊，則合并到其中面積最大的地塊內(nèi)。
最后將合并對(duì)象以評(píng)價(jià)單元面積的整數(shù)倍進(jìn)行增加，直到城鎮(zhèn)建設(shè)用地最小的地塊面積都不小于Smin時(shí)，且總面積為預(yù)測(cè)需增加的建設(shè)用地時(shí)，中止循環(huán)并輸出區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地分區(qū)圖（圖4）。
由圖可知，南岸區(qū)未來(lái)城市發(fā)展重點(diǎn)在長(zhǎng)生橋鎮(zhèn)，南山和東部區(qū)域應(yīng)作為生態(tài)保護(hù)區(qū)，不適宜城市發(fā)展，這與傳統(tǒng)方法所作的土地利用總體規(guī)劃基本一致。在城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展方向上，本次研究結(jié)果表明，南岸區(qū)主要向北發(fā)展，重點(diǎn)發(fā)展中部，兼顧小城鎮(zhèn)規(guī)模，在發(fā)展茶園新城區(qū)的同時(shí)，必須給各建制鎮(zhèn)預(yù)留城鎮(zhèn)建設(shè)用地指標(biāo)。
圖4 南岸區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍預(yù)測(cè)結(jié)果
4 結(jié)論
通過(guò)研究可得到如下結(jié)論：
（1）應(yīng)用空間數(shù)據(jù)模擬技術(shù)，可以直觀地表達(dá)間斷地理現(xiàn)象的區(qū)域空間分布趨勢(shì)，為數(shù)學(xué)模型分析提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。
（2）采用基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)處理技術(shù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)搜索方法獲取城鎮(zhèn)建設(shè)用地?cái)U(kuò)展范圍，為土地利用規(guī)劃中劃定城鎮(zhèn)建設(shè)用地及其他用地類(lèi)型范圍提供了較為科學(xué)的技術(shù)支撐，使規(guī)劃中建設(shè)用地的布局更科學(xué)、合理。
（3）通過(guò)本項(xiàng)研究，將土地適宜性評(píng)價(jià)和土地利用規(guī)劃有機(jī)地忸結(jié)合起來(lái)，為未來(lái)土地利用規(guī)劃在方法上做了有益的探索。
參考文獻(xiàn)
Martin Ravallion.On the urbanization of poverty.Journal of Development Economics，2002，（68）：435～442
Thomas W.McDade.Defining the“urban”in urbanization and health：a factor analysis approach.SocialScience＆Medicine，2001，（53）：55～70
M.S.de Affonseca.The influence of urbanization on natural radiation levels in anomalous areas.Journal of Environmental Radioactivity，2002，（63）：65～75
Chan Ho Jeong.Effect of land use and urbanization on hydrochemistry and contamination of groundwater from Taejon area.Korea，Journal of Hydrology，2001，（253）：194～210
陳新，楊波.GIS 在港口規(guī)劃建設(shè)管理中的應(yīng)用模型.海洋技術(shù)，2005，24 （4）：98～103
李寧，鄭新奇.耕地資源非農(nóng)轉(zhuǎn)化定量預(yù)測(cè)模型.資源科學(xué)，2005，27 （6）：46～53
周興.AHP 法在廣西生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，20 （3）：8～15
黃旭釗
（地礦部航空物探遙感中心，北京 100083）
地理信息系統(tǒng)（geographic information system；簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）始于50年代；70年代以后，由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，促使GIS朝實(shí)用方面迅速發(fā)展，一些發(fā)達(dá)國(guó)家先后建立了許多專(zhuān)業(yè)性的地理信息系統(tǒng)；80年代是GIS普及和推廣應(yīng)用階段；進(jìn)入90年代，隨著數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及，GIS逐步深入到各行各業(yè)。中國(guó)地理信息系統(tǒng)起步較晚，但發(fā)展很快。在地質(zhì)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，科學(xué)家們創(chuàng)造了多種認(rèn)識(shí)地質(zhì)現(xiàn)象的方法和手段，如地質(zhì)、物探、化探和遙感等。利用GIS技術(shù)，探討這些信息資源的“開(kāi)發(fā)利用”方法，使其發(fā)揮更大的作用，是本文的根本目的。
GIS是一種對(duì)空間信息以數(shù)字形式進(jìn)行采集、編輯、處理、存儲(chǔ)、組織、模擬、分析并表示的計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)，它由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和應(yīng)用四大分量組成，其任務(wù)則包括數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表示四個(gè)方面。它具有如下兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是它不僅可以像傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)那樣管理數(shù)字和屬性信息，而且可以管理圖形信息；二是它可以利用各種空間分析的方法對(duì)多種不同的信息進(jìn)行綜合分析，解決空間實(shí)體之間的相互關(guān)系，對(duì)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)水平的提高，起著積極的作用。
一、軟件介紹
在GIS引進(jìn)推廣過(guò)程中，將MapInfo作為平臺(tái)，開(kāi)發(fā)一套功能較強(qiáng)、適于應(yīng)用目的的中小型GIS軟件，是行之有效的。它的主要功能如下（圖1）。
圖1 該系統(tǒng)的主要功能
（一）強(qiáng)大的地圖輸入、編輯能力
MapInfo對(duì)地圖的輸入提供三種輸入方式。
①可以通過(guò)數(shù)字化儀進(jìn)行地圖的輸入。
②支持光柵圖像的輸入，其格式可以是：BMP,GIF,JPEG,PCX,SPOT（衛(wèi)星航空照片位圖）、TGA,TIFF為后綴的圖形格式。光柵圖像輸入后，用戶(hù)可以用MapInfo提供的強(qiáng)大的作圖工具在其上作圖、編輯，然后存成單獨(dú)的矢量地圖層，也可以把光柵圖像作為底圖顯示。
③MapInfo支持標(biāo)準(zhǔn)的DXF文件的輸入。
（二）地圖與屬性管理
MapInfo以表的形式組織文本或圖形信息。每個(gè)表都有兩個(gè)文件：①文件名.tab，該文件描述表的結(jié)構(gòu)；②文件名.dat或文件名.wks,.dbt,.xls，這些文件包含表數(shù)據(jù)；對(duì)柵格表相應(yīng)的擴(kuò)展名是tif、gif或bmp。如果表里已經(jīng)含有圖形目標(biāo)還將有兩個(gè)相關(guān)文件，文件名.map和文件名.id，前者描述圖形目標(biāo)，后者是連接屬性數(shù)據(jù)和圖形目標(biāo)的交叉參考文件。這樣，就可以在MapInfo內(nèi)生成數(shù)據(jù)庫(kù)文件。
MapInfo采用層的概念組織、管理數(shù)據(jù)，用戶(hù)可根據(jù)自己對(duì)圖幅及相關(guān)內(nèi)容的理解，出于自身的實(shí)際需要，將某一特定的地理單元?jiǎng)澐殖刹煌膶樱詽M(mǎn)足單層或多層疊加瀏覽地理單元的需要。
（三）查詢(xún)統(tǒng)計(jì)與空間分析
查詢(xún)包括空間查詢(xún)和屬性查詢(xún)兩種方式?？臻g查詢(xún)是根據(jù)圖形目標(biāo)查找對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)屬性，屬性查詢(xún)則根據(jù)專(zhuān)業(yè)屬性字段構(gòu)成的數(shù)據(jù)表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，查找對(duì)應(yīng)的空間實(shí)體。該功能能夠?qū)崿F(xiàn)按單一數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)到按多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行復(fù)雜的SQL查詢(xún)，使我們能夠從大量的數(shù)據(jù)中，迅速得到分析所需要的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。
使用GIS很重要的原因之一是要對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行空間分析。MapInfo中的空間分析主要包括緩沖區(qū)分析和疊置分析。緩沖區(qū)分析是地圖窗口中一個(gè)圍繞線目標(biāo)、區(qū)域或點(diǎn)等其它目標(biāo)的區(qū)域，可以用設(shè)置緩沖區(qū)半徑的方法控制緩沖區(qū)的大小。創(chuàng)建完緩沖區(qū)，就能夠在緩沖區(qū)內(nèi)尋找目標(biāo)。疊加分析是將兩個(gè)不同層內(nèi)的多邊形疊加合并的一種空間操作。該操作生成第三層，從而可對(duì)交叉區(qū)域進(jìn)行分析，在MapInfo中該功能需要進(jìn)一步擴(kuò)充和完善。僅僅這些空間分析，不能滿(mǎn)足成礦預(yù)測(cè)的要求，因此將傳統(tǒng)的成礦預(yù)測(cè)方法納入到GIS中是核心任務(wù)。目前常見(jiàn)的建模統(tǒng)計(jì)方法有信息量計(jì)算法、貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)及特征向量法等。它們的基本思路是由已知典型礦床總結(jié)的礦床地質(zhì)標(biāo)志、地球物理標(biāo)志、地球化學(xué)標(biāo)志和遙感影像標(biāo)志構(gòu)成綜合標(biāo)志系列；然后，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在選定的成礦帶中建立找礦模型，再結(jié)合GIS的圖形分析功能，最終形成礦產(chǎn)預(yù)測(cè)圖。
（四）輸出形式
Maplnfo是基于Windows操作系統(tǒng)上的，凡是Windows支持的外設(shè)它都自然支持。
二、地質(zhì)與地球物理、地球化學(xué)概況
研究區(qū)位于四川、陜西、甘肅三省交界地帶，出露地層有元古界、古生界、中生界及新生界。其中寒武—奧陶系太陽(yáng)頂群、泥盆系下吾那組、三疊系是微細(xì)浸染型金礦的重要賦礦層位。
該區(qū)大地構(gòu)造位置屬秦嶺褶皺系西段、松潘甘孜褶皺系的一部分。斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，瑪曲—略陽(yáng)大斷裂帶、尕?！矍煽h大斷裂帶、瑪曲—文縣—勉縣大斷裂帶均由數(shù)條與走向基本平行的主干斷層組成，為多期多次活動(dòng)的大斷裂帶，亦是重要的控礦斷裂[1]（圖2）
圖2 構(gòu)造分區(qū)
Ⅰ—西秦嶺加里東褶皺帶；Ⅱ—西秦嶺華力西褶皺帶；Ⅲ—西秦嶺印支褶皺帶；Ⅳ—松潘甘孜褶皺系；Ⅴ—揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)
巖漿活動(dòng)與內(nèi)生金屬礦關(guān)系密切。在本區(qū)，大中型金礦床在空間分布上常常與巖體有關(guān)，與基巖有關(guān)的金礦床多分布于巖體的外接觸帶上。
由于該區(qū)航磁數(shù)據(jù)和重力數(shù)據(jù)比例尺較小，因此有些局部異常反映不明顯。但該資料對(duì)區(qū)域構(gòu)造輪廓、主要斷裂構(gòu)造反映比較清晰。
研究區(qū)內(nèi)水系沉積物資料表明：①共生元素組合Au—As—Sb-Hg及Au—As—Sb或Au—As—Hg主要和微細(xì)粒金礦生成有關(guān)。②在金的高背景或低背景上的Au、As、Sb、Hg濃集中心有利于形成微細(xì)浸染型金礦。③較好的金礦化區(qū)，化探異常濃集中心面積并不大，背景不高，濃集中心突出，重合性好。
三、基于GIS的成礦預(yù)測(cè)方法
（一）多元地學(xué)數(shù)據(jù)的建立與管理
此次研究共收集了五種來(lái)源的地學(xué)數(shù)據(jù)，它們是地層及構(gòu)造數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)數(shù)據(jù)、航磁數(shù)據(jù)、重力數(shù)據(jù)、化探數(shù)據(jù)。處理流程如圖3所示。
圖3 處理流程
將以上這些圖件通過(guò)掃描儀輸入到計(jì)算機(jī)中，形成.tif柵格影像文件。經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)（一般選擇四個(gè)控制點(diǎn)）形成.tab文件，便可作為柵格影像圖顯示出來(lái)。地質(zhì)影像圖、航磁平面等值線影像圖、礦床分布影像圖通過(guò)屏幕跟蹤實(shí)現(xiàn)矢量化，同時(shí)亦形成.tab文件，一個(gè).tab文件由一個(gè)圖層組成，代表一種專(zhuān)題信息。航磁剖面平面影像圖、布格重力異常影像圖、水系沉積物元素異常影像圖未經(jīng)全部矢量化，只在典型礦床上及其周?chē)鍪噶炕幚?。根?jù)航磁異常和重力異常的基本特征，圈出五條隱伏大斷裂及28處隱伏中酸性巖體。參考地質(zhì)資料，形成斷裂及巖體分布圖。經(jīng)過(guò)矢量化后的圖層，可隨時(shí)進(jìn)行編輯，并可創(chuàng)建相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。
（二）查詢(xún)統(tǒng)計(jì)
根據(jù)地層分布圖，通過(guò)條件查詢(xún)功能檢索賦礦地層：下古生界（Pzl）、上古生界（Pz2）及三疊系（T）（圖4）。從圖中我們可以看到礦床（點(diǎn)）在各地層中的分布情況，還可以進(jìn)一步作統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。
（三）空間分析與成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)
1.斷裂與礦床（點(diǎn)）相關(guān)性分析
圖4 賦礦地層
表1 賦礦地層與礦床（點(diǎn)）統(tǒng)計(jì)
該區(qū)礦床與斷裂關(guān)系甚為密切，因此，研究礦床到線性構(gòu)造的“距離”是十分重要的。為了確定礦床與斷裂構(gòu)造的相關(guān)性，在控礦斷裂周?chē)扛?km設(shè)置一個(gè)通道，共設(shè)置八個(gè)通道。設(shè)置通道的辦法是用緩沖區(qū)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)微細(xì)浸染型金礦而言，分析結(jié)果見(jiàn)表2。從表中可以看出，在距斷裂16km的范圍內(nèi)，集中了71.2%的礦床（點(diǎn)），其中包括了全部的大、中型礦床和77.8%的小型礦床。表中還給出了不同距離區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)礦產(chǎn)地的頻數(shù)（%）。上述分析結(jié)果為確定斷裂影響帶寬度提供了客觀依據(jù)。為此，我們以16km為緩沖區(qū)半徑，做出該類(lèi)型金礦的斷裂影響帶，這是尋找該類(lèi)型金礦的有利地帶。應(yīng)該指出，我們選擇的斷裂帶都是規(guī)模較大的斷裂帶，本身都由數(shù)條主干斷層組成，具有較寬的斷裂破碎帶，當(dāng)我們用線表示它們時(shí)，只反映了它們的中心位置，所以我們做出的斷裂影響帶的寬度較寬（圖5）。
表2 斷裂與礦床（點(diǎn)）“距離”統(tǒng)計(jì)
圖5 斷裂與巖體緩沖區(qū)
2.中酸性巖體與礦化的關(guān)系
已知資料表明，巖漿活動(dòng)與內(nèi)生金屬礦床關(guān)系密切。它不僅對(duì)溶液起加熱和驅(qū)動(dòng)作用，而且可能在成礦作用中帶來(lái)某些組分。該區(qū)與巖體有關(guān)的金屬礦屬中低溫?zé)嵋盒徒鸬V，多分布于巖體外接觸帶附近，一般在距巖體5km的范圍內(nèi)。因此以5km為半徑作緩沖區(qū)（圖5），這亦是成礦的有利地帶。
3.根據(jù)水系沉積物異常圈定成礦有利區(qū)
根據(jù)1:20萬(wàn)水系沉積物異常，將具有Au元素異常濃集中心，或者具有Au元素異常濃集中心、同時(shí)伴生As、Sb、Hg或伴生As、Sb或伴生As、Hg元素異常，重合性好的區(qū)域確定為有利成礦區(qū)；將具有Au元素異常，但濃集中心不明顯，伴生As或Sb元素異常的區(qū)域確定為較有利的成礦區(qū)。
4.疊加分析
（1）斷裂影響帶與巖體影響帶作相加運(yùn)算
斷裂影響帶和巖體影響帶都是形成金礦的有利地帶，為此將斷裂緩沖區(qū)與巖體緩沖區(qū)疊加并取其和，形成斷裂與巖體影響帶疊加圖。
（2）賦礦地層與上述斷裂與巖體疊加影響帶作相交運(yùn)算
賦礦地層是形成金礦的必要條件，斷裂與巖體影響帶，只有在賦礦地層中才是金礦成礦的有利地段。因此將賦礦地層圖與斷裂與巖體影響帶疊加圖再進(jìn)行疊加，取相交部分。
（3）將上述結(jié)果與根據(jù)化探得到的有利成礦區(qū)作相交運(yùn)算
為了更有效、更準(zhǔn)確地得到成礦遠(yuǎn)景區(qū)，我們將上述成礦遠(yuǎn)景區(qū)與根據(jù)化探得到的有利成礦區(qū)作相交運(yùn)算，從而得到如圖6所示的遠(yuǎn)景區(qū)。一級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)即賦礦地層、斷裂影響帶（或巖體影響帶）、化探異常疊加的交集，其中有已知大中小型礦床分布。此次共圈定25處一級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)，其中九處區(qū)域與已知礦床（點(diǎn)）完全吻合；六處區(qū)域包含已知礦床（點(diǎn)），但范圍要大得多；九處區(qū)域是新圈出的區(qū)域。二級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)即賦礦地層與斷裂影響帶（或巖體影響帶）疊加的交集；或者滿(mǎn)足地層及地球化學(xué)找礦標(biāo)志，但不處于構(gòu)造有利部位；部分已知中小型礦床落在該區(qū)域內(nèi)。三級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)即賦礦地層與斷裂影響帶（或巖體影響帶）疊加的交集，該區(qū)域內(nèi)沒(méi)有已知的礦床（點(diǎn)）分布。
圖6 成礦遠(yuǎn)景區(qū)
應(yīng)該指出的是，上面的例子各種信息量是以等權(quán)來(lái)對(duì)待的，若首先應(yīng)用上文提到的數(shù)學(xué)模型確定權(quán)重，再做疊加運(yùn)算，預(yù)測(cè)效果將會(huì)更加準(zhǔn)確。
四、結(jié)論
通過(guò)使用GIS，我們有如下幾點(diǎn)體會(huì)。
①它改變了傳統(tǒng)的手工操作模式，可以很方便地將所需要的信息疊合，并且同時(shí)輸出。
②數(shù)據(jù)庫(kù)具有永久性，可以重復(fù)利用，為以后更新數(shù)據(jù)提供方便，從而減少了重復(fù)勞動(dòng)。
③空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合查詢(xún)，使我們能夠從大量的信息中迅速提取分析所需要的信息。
④MapInfo通過(guò)點(diǎn)、線和多邊形把數(shù)據(jù)和地圖連接在一起，單擊地圖上的任意對(duì)象，便可以同時(shí)看到多個(gè)與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)的所有數(shù)據(jù)。這樣可以幫助我們分析數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)
李文元，等.秦嶺西部微細(xì)浸染金礦成礦條件.中國(guó)金礦主要類(lèi)型找礦方向與找礦方法文集（第二輯），北京：地質(zhì)出版社，1994
A STUDY OF METALLOGENIC PROGNOSTIC TECHNIQUE BASED ON GIS
Huang Xuzhao
（Aerogeophysical Survey and Remote—Sensing Center,Beijing 100083）
Abstract
The geophysical information system（GIS）has greatly raised the multi-purpose utilization level of spatial data for metallogenic prognosis.Its importance is that it plays the role of a bridge which links the traditional manual superimposition technique with the mathematic technique of spatial analysis,thus avoiding many artificial factors imposed on metal-logenic prognosis.Based on evaluation of metallogenic conditions and integrated prognosis for mineral resources in Sichuan-Shaanxi-Gansu triangular area,this paper discusses the application of GIS technique to metallogenic prognosis.
重慶分公司
重慶分公司
