青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应”之课题六.ppt

1、青藏铁路数字化路基与仿真平台开发研究” 之 功能设计,吴立宗、车涛 项目负责人：程国栋 课题负责人：李新,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 二OO二年十二月,数字路基的整体结构,青藏铁路地理信息系统,数字路基,地理信息系统是“数字路基系统”的核心，地理信息系统是其他部分的实现平台，因此在设计时将“数字化路基”的各项功能集中体现在“青藏铁路地理信息系统,青藏铁路地理信息系统整体构架,定制的客户端应用程序是特为青藏铁路研究服务的，通过它能够实现本设计中的所有功能，包括对文本数据的浏览。除此之外，用户还可以选择其他的终端浏览器，但这些浏览器不具备对相关数据进行分析的能力，只能浏览相关的结果。这些浏

2、览器包括Internet Explorer、ArcView、ArcExplorer、ArcReader。如果用户使用ArcGIS Desktop也能实现系统的大部分功能,移动终端,青藏铁路研究很多工作是在野外进行的，为了使地理信息系统能够在户外工作发挥作用，青藏铁路地理信息系统支持移动终端。移动终端以掌上电脑为载体，以Microsoft Windows CE为操作系统，以ArcPad为GIS工具。移动终端可以将服务器上的相关数据下载到本地，就可以带到户外进行工作，并可以与GPS相连接进行野外测量，将测量结果形成新的图层。户外工作完成后，移动终端还可以将工作结果上载到服务器,ArcPad,功能设

3、计的结构,数据输入,数据的查询、分析,数据输出,以GIS为工具，集成和表现青藏铁路研究成果 数据集成 方法、模型集成 以GIS和空间分析为研究手段，分析和解决青藏铁路工程的各种问题,数据采集和数据转换,数据采集 GPS数据和野外观测数据的自动、半自动接受 终端数据输入 数据转换 投影变换和坐标体系转换 矢量数据的转换 图像数据的转换 属性数据的转换,GPS数据和野外观测数据的自动、半自动接受,自动、半自动功能的实现需要设计到3部分内容：数据格式标准、传输手段和更新到数据库的程序接口,数据采集和数据转换,终端数据输入,用户可以将自己的数据以文本形式储存起来，终端应用程序具有读取文本格式，并与已有

4、图层叠加。 此外，客户端应用程序能够打开用户本地的矢量数据和栅格数据，并与系统数据作相关分析,数据采集和数据转换,投影变换和坐标体系转换,当用户提出投影和坐标体系的需求时，终端将这种要求提交给服务器，如果服务器端存在满足要求的数据，则直接提交数据到客户端。如果没有需要的数据，则服务器必须通过投影转换器，将别的投影数据转换为所需要的投影数据，然后返回给终端。坐标体系和单位变换既可以在服务器端进行也可以在客户端进行，在服务器端坐标体系和单位的转变是与投影转换同时进行；在客户端，转换程序需要读取矢量文件的坐标，然后进行转换，在坐标显示区取代原来的坐标,数据采集和数据转换,支持动态投影,其他数据转换,

5、矢量数据的转换 Generate和文本数据的读取、矢量数据向栅格数据的转换、矢量图层存储为图片数据。 图像数据的转换 不带地理坐标（或坐标与本系统坐标不一致）的粗几何纠正 。 属性数据的转换 文本转换为表，不同表数据的转换,数据采集和数据转换,信息查询,非空间属性数据的查询 空间数据查询 地图提示 超级链接 基于属性数据的查询 基于空间数据的查询 基于元数据的查询,查询和分析,非空间属性数据的查询,非空间属性数据查询是基于传统的关系型数据库。 查询方式主要为： 关键词查询：如输入北麓河，查询相关的属性数据和相应的空间要素 限制条件查询：如输入地温-2C，查询满足条件的路段及相应的所有空间要素

6、检索的结果显示： 表，图,查询结果,查询和分析,地图提示和超级连接,地图提示信息来源于属性表中某字段的信息,超级连接可以连接到其他文档，包括文本、图像、网页、多媒体等,查询和分析,坐标查询功能,适用于不同坐标体系：工程坐标、经纬度坐标、大地坐标； 适应于不同的坐标单位：公里、米、平方米、平方公里等,查询和分析,满足一定条件的属性数据查询,通过对属性表中的数据进行条件设置，如数学运算，逻辑运算，可以得到所需要的数据。 如查询面积大于A而小于B的多边形,查询和分析,查找,用户通过输入想要查询的字符串，并选择在地图上特定图层或所有图层中查找，同时还可以选择在所有字段或特定字段中查找。查找完成后，查找

7、窗口将自动移动到所查找的第一个要素处,查询和分析,要素识别,用鼠标点击相应的要素，就能查询到其属性表中的信息,查询和分析,位置选择,l与交叉 l在与一定距离之内 l包含在中 l全包含 l中心落在之内 l与共用线段 l与共用节点 l与完全一致 l被的轮廓穿越,查询和分析,基于元数据的查询,用户通过设置坐标范围（工程坐标或地理坐标）、原图像的格式（遥感、DEM等）、遥感图象的传感器，遥感图像的时间，投影等要素对核心元数据进行检索，得到的查询结果可以显示并能够下载。 对多媒体数据，通过元数据中的描述说明性字段对图像进行检索。制作时间，内容说明（如铁路施工的照片），数据格式（如tif，jpg，avi）

8、等,查询和分析,空间分析,几何量算 点状目标距离 线状目标直线距离、曲线距离、曲率、点到线的距离 面状目标面积、周长 立体目标表面积、体积。 基于属性信息的空间统计分析 简单统计分析 需要扩展的统计分析,查询和分析,简单统计分析,最大值 最小值 标准差 频数 总和 平均值,查询和分析,需要扩展的统计分析,主成分分析法 系统聚类分析 空间自相关分析 回归分析,查询和分析,缓冲区分析,基于点要素的缓冲区分析 基于线要素的缓冲区分析 基于面要素的缓冲区分析,查询和分析,缓冲区分析应用,形成新的多边形要素 如将铁路两侧2公里范围内，面积大于10m2的冻涨丘，形成一张分布图。 邻近查找 查找距离某一地物

9、一定距离范围内的其他要素分布图,查询和分析,叠加分析,矢量叠加 多边形叠加 点与多边形叠加 线与多边形叠加 栅格图层叠加 基于常数对单个图层进行代数运算； 基于数学变换对单个图层进行数学变换（如指数、对数、三角变换等）； 多个图层的代数运算（加、减、乘、除、乘方等）和逻辑运算（与、或、非、异或等,查询和分析,矢量叠加,并集（Union） 将两个多边形中的要素合并起来，生成一个新的多边形，新生成的属性表中将得到原来多边形的全部属性。 交集（Intersect） 将两个图层中的要素和属性组合到第三个图层中，并且第一个图层被第二个图层范围所限制。 叠和（Identity） 输入的第一个图层的要素不会

10、被第二个图层的范围所剪切，即在输出结果中保留了第一个输入图层的全部要素,栅格图层叠加,利用栅格数据结构空间信息隐含属性信息的特点，可以通过数学关系建立不同图层之间的联系。各种空间模型很多都是采用各种方程将不同的图层进行叠加运算，以揭示某种空间现象或空间过程。例如，冻土深度与地温、水分等要素有关，可以将地温、水分作为数据层面输入，通过运算可以得到地温、水分变化后的冻土深度分布图,查询和分析,空间提取,子集提取 剪切 融合,查询和分析,图像压缩或快视图的获取. 采用Mr.SID图像压缩格式能够得到最好的压缩比和最好的视觉效果,空间插值,整体插值方法 边界内插方法 趋势面分析 变换函数插值 局部插值

11、方法 最近邻点法泰森多边形方法 移动平均插值方法距离倒数插值 样条函数插值方法 空间自协方插最佳插值方法克里金插值,查询和分析,三维分析,表面形成及表面分析 地形分析 三维交互式显示 三维飞行和虚拟现实 三维叠加 通视计算、自动生成地形剖面等三维计算功能,查询和分析,基础数据结构和基本功能,GIRD格式,等值线,坡度图,坡向图,山影图,查询和分析,三维图像交互式显示,查询和分析,三维飞行和虚拟现实,三维飞行,虚拟显示,查询和分析,三维叠加,查询和分析,DEM与矢量的叠加,DEM与遥感图像的叠加,透视计算,查询和分析,视线分析,视域分析,二维剖面,查询和分析,显示CAD图层 查询 图例 属性表信

12、息,连续三维剖面的自动形成和查询,查询和分析,三维显示 任意切割 连续三维面,地统计分析,地理统计 预测值：测值标准差，概率图，分位数图，指示器的误差。 连续表面生成 提供把分布式采样点绘制成连续表面图的能力。通过在样本中分析固有的模式，表面生成工具能生成一个表面。 生成子数据集 对输出表面的质量进行估价的最严格的方法是把预测的值和野外测定值进行比较，把最初的数据集分为两部分。一部分用来生成空间结构的模型及生成表面。其他部分用来比较和验证输出表面,查询和分析,系统输出,分析结果储存 将分析的结果以文本、表格、图像格式储存在本地 制图功能 简单制图 复杂制图,数据输出,数值仿真平台系统,为数值仿真平台提供数据 发布数值仿真平台模拟的结果(主要以图表的形式) 将数字仿真平台模拟的结果（数据文件）以地理信息系统的角度加以利