基于GIS的物联网监测信息查询与可视化毕业设计(论文)

1、计算机科学与技术学院毕业设计(论文)论文题目基于gis的物联网监测信息查询与可视化指导教师蒋黎明职 称讲师学生姓名学 号专 业网络工程班 级本10网工01班系 主 任院 长起止时间2013年10月11日至2014年5月23日2014年5月23日目 录摘 要abstract第一章 绪论11.1 课题的研究背景11.2 研究意义21.3 研究现状31.4 本文的工作思路与章节安排4第二章 相关技术介绍62.1 gis技术简介62.2 gis多源数据集成技术72.3 .net技术72.4 arcgis的组件式gis开发82.4.1组件式gis介绍82.4.2 arcgis的介绍92.4.3 数据库技

2、术的介绍10第三章：监测地理空间信息数据库建立与arcgis桌面地图表现123.1 需求分析123.2 监测地理空间信息数据库介绍123.3 系统目标分析123.4 系统结构设计133.5数据库设计143.6 arcgis制图17第四章： 基于gis的数据查询与可视化194.1 主界面模块194.2 数据查询模块204.3 监测过程数据变化统计224.4 监测过程线绘制模块234.5 图像显示模块25第五章： 总结与展望28参考文献29谢 辞30基于gis的物联网监测信息查询与可视化摘要： 环境安全与环境状态实时监测已经成为全社会广泛关注的热点问题。综合采用传感网络与gis技术解决环境监测信息

3、在全局范围内的交流和共享问题，帮助环境安全管理人员监测和预计决策，减少基于不完整的环境状态信息做出错误判断的风险。 传统的环境监测信息系统中的数据管理模式是一种平面结构，不能满足当前环境监测系统中对空间数据的管理需求。地理信息系统（gis）是一种具有对空间数据进行采集等各种简单操作的信息系统，把大量的空间地理信息数据在数据库中实现管理和处理，通过展示其空间特征和数据的属性信息，实现数据信息的可视化。本文综合应用arcgis 9.3、 sql sever 2008与visual studio .net实现针对基于gis的物联网监测地理信息系统空间数据查询与可视化的课题，围绕物联网获得的多源异构数

4、据的空间转换和信息集成后建立的可视化监测系统进行研究，对监测数据进行入库处理；应用数据转化工具把数据和其他格式文件转化成其所需要的栅格数据。实现数据信息的查询、修改与删除等功能，基于带有空间地理坐标的数据文件实现监状态的图形可视化显示；通过研究实验做到对监测变化的远程监控，实现综合有效的利用海量多源异构监测信息数据，增强环境监测数据的有效利用与管理水平。关键词：物联网；空间；数据转换；监测；地理信息系统。things gis-based query and visualization of monitoring informationabstrat: environmental securit

5、y has become a hot issue of public concern . integrated sensor network using gis technology to solve environmental monitoring and information exchange and sharing within the global scope , help the environment and safety management personnel monitoring and decision-making is expected to reduce the r

6、isk of errors of judgment based on incomplete information to make state of the environment .traditional environmental monitoring information system data management model is a planar structure , can not meet the current environmental monitoring system for spatial data management needs . geographic in

7、formation system (gis) is a kind of spatial data collection , and other simple information system , a large amount of data to achieve spatial information management and processing in the database, its spatial characteristics attribute information and data by showing , information data visualization.

8、in this paper, integrated application arcgis 9.3, sql sever 2008 and visual studio. net implementation for networking monitoring gis spatial data query and visualization of gis -based issues , the space around things get a multi-source heterogeneous data integration and information after conversion

9、visual monitoring system established by research , monitoring data warehousing processing ;application data conversion tools , and other data formats into raster data they need . achieve data query, modify and delete functions , geographic coordinates of space -based data file with the state of impl

10、ementation of monitoring graphical visualization display ; through research experiments done to monitor changes in remote monitoring, comprehensive and effective use of multi-source mass differences monitoring information data structures , and enhance the effective use and management of environmenta

11、l monitoring data.keywords: networking , geographic information systems , gis, spatial data conversion.i南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 课题的研究背景 “物联网(internet of things,简称iot)”概念是在“互联网”概念的基础上，将其范围从仅限与用户端使用推广到任何的物品与物品之间的信息交换和进行信息通信。而且是以互联网为基础把感知相关的物品、通信网络知识、对数据的相关计算算法等各信息技术相互结合，获得监测地理区域全面性的感知、传送影像和数据完

12、整性、数据信息管理和处理优化等功能， 物联网这一词汇是在the road ahead由比尔盖茨初步预测。然后逐步完善到了2005的信息社会世界峰会（wsis）时，由itu（international telecommunications union )正式提出物联网的概念。当今世界自物联网概念引入后后就把其当成具有推动新兴战略性产业产生的作用而重点关注。目前，基于物联网架构的监测信息平台已经广泛应用在交通部门、电信部门、医疗夜、农业、环保部门、建筑业、海洋探索中。物联网关联的各“物品”在获得的信息都带有其特有的空间数据属性，依赖于3s中的gis（地理信息系统）进行加载和管理空间监测环境数据。

13、在物联网gis应用的研究越来越多，在采集获得空间地理上的监测站点数据影像信息后，在各信息发送给处理台服务器中怎么管理空间数据和查询显示给各需求用户或异地用户上，针对基于物联网的 gis 的远程空间数据信息的监测系统。基于物联网的监测业务和科学研究主要任务是实现对站点观测到的数据的分析和处理，近十几年来信息事业飞快的发展，新的监测方式层出不穷，信息的类型除了在初有的站点取得的观测数据外，卫星数据、雷达数据、数值预报产品等都成了有意义的信息数据，来得到个现象发生的变化。所以，系统需要的数据是更具有其时间序列与空间位置的综合性数据，既体现了特殊的时空特性，又表现出空间属性、时间属性、自身要素属性达到

14、信息数据共享。gis空间数据整合多源信息数据确定这些信息在gis软件的显示窗口的同步定位。1.2 研究意义物联网在应用上面临一系列的问题，有大量站点所获得的数据处理瓶颈控制、各种类传感器的数据规范性问题、动态数据的处理和预警响应、信息的地理空间化管理等。目前所需要做的就是怎样对较为分散、 发难度大的物联网应用现状改善处理。为相关政府监测预警部门进行决策提示时提供更为科学和准确的技术基础，方便了各部门对基础监测空间地理信息的应用，有利于行业内用户自己建设地理信息专业的应用系统，使基础的监测空间地理数据库的建设有着更广泛深入的研究发展。为政府技术部门提供实现动态更新和规范化的各类资源与地理环境方面

15、的信息资料，实现科学地执行可持续发展战略。因此在物联网监测信息系统里，所监测的站点本身具有不可确定性与复杂性，提示预警的方法的多样性，为建立一个完善的物联网监测信息理论体系，我们需要不断进行探索与研究。在物联网上基于gis的监测信息系统对多源、异构、海量的数据进行了集成整理，提供了一个数据查询、可视化和分析预警的软件平台，实现gis实际应用。因此，在应用gis技术的多源异构的监测信息的集成和可视化的方法研究中，对监测预警业务的实际应用具有重要的意义，分别是以下几： 1、对监测数据的管理上集成多源、异构的站点信息数据,完成监测数据向gis空间数据格式的转换; 2、实现自动生成信息站、雷达、卫星、

16、站点变化预警等常用功能，实现该监测数据业务各功能的相对集成性和信息数据的全面性，避免用户为查看由不同应用软件整理的地理数据信息而带来的操作上的复杂性; 3、采用空间数据库和关系型数据库想互合作来存储多源异构的海量监测信息数据，有利于实现导入数据库了的数据的查询和展示。以gis为核心技术的监测数据表达丰富而且多样，能全面直观地展示监测信息数据特有的时空特性，而且由于其操作界面视图后可进行高精度的可视化表达，在地区或县级应用部门中具有更好的实际意义，有利于监测技术人员对该信息的判断和预报预警决策工作。1.3研究现状 1) 数据的应用现状监测地理信息系统在应用中主要研究于建立空间信息数据模型、统一获

17、得的空间数据格式、传输和远程管理信息空间等方面。在监测信息系统中，如何把海量的信息数据并着其空间特性导入系统数据库进行临时的组织和管理。最先想到的方法就是把相关属性的数据和图形数据全都存储在文件系统中，有相关的地理信息系统软件进行综合的控制管理。由于其实现比较繁琐，开始出现了数据库关系模型，让其信息数据和图形位置坐标数据可以分别控制存放。 地理信息系统软件的数据模型的发展过程：最初出现使用的数据模型即计算机辅助设计模型,是20世纪60年代发展起来的主要应用在制作地图的cad数据模型。对地理空间上的空间实体描述用简单的二进制文件实现，而相关要素颜色描述在地图上标注的类似属性信息另外存放。然后出现

18、推广的是初始源于美国的esri(环境系统研究机构)在1981年推出的gis软件中第一个商用构建的coverage数据模型。最新出现推广的也是以上研究机构在他们最初研发的gis软件完善过程中出现的arclnf08的主要为了面向对象的新型的地理数据模型。 监测信息系统的核心是空间信息数据，通过应用软件管理监测系统空间中所获得的站点监测数据，应用好这类面向对象的地理数据模型，以期搭建一个有着用户需要的基础信息和地理环境的空间概念信息的不同层次的管理数据库来管理空间信息数据。 2) gis在应用中的研究现状随着地理信息系统技术的成熟和发展，很多国家开始通过gis技术来分析预警地质灾害问题，应用于对监测

19、信息数据的各种分析和处理，gis在应用中的步骤可以概括为：为实现多源数据的初步处理完成多源数据的输入与输出出现geodatabase数据模型的建立与应用gis技术结合监测地理信息评价模型进行分析关于gis决策支持的相关系统。我国由于需要而引进学习相关gis的 技术进行灾害的监测预警研究时间较美国等晚一些，但在全国各地理技术部门推广起来非常迅速。随着物联网技术的迅猛发展，各种地理信息系统的实际应用系统逐渐产生完善，并且通过发布了 的各种网络服务，供给不同地理区域的用户共享和操作这些多功能的空间地理数据平台，已成为现在的 gis 技术发展主要应用方向。如以重庆为例的姜云等（1994），借助gis技

20、术在对岩体的变形破坏进行预测预报，通过具体分析城市地质环境对土地利用状况的制约关系来更全面的合理利益土地资源。在灾害预警上向喜琼(2005)利用gis技术深入研究了地质灾害危险性评价理论，提出了基于gis的监测地质灾害的存在的各种风险问题的处理目前应用与实际监测领域gis软件还不是很大众化，主要有以下几种问题：信息数据没有很好的转换成gis空间数据，使gis在监测信息领域的应用不多；由于监测领域的专业性很强，现在所有的gis技术与监测上的结合只是比较表面的，没有于监测应用模型很全面的结合；gis技术本身需要在空间分析和空间数据管理上功能强大，对于大都初学者来说操作复杂，不利用gis技术的普及使

21、用；一套完整的gis商业应用软件出售的价格是昂贵的，监测部门很难大量引进使用。虽然gis技术在现在的监测领域上的应用发展还不是成熟的，但是gis技术所表现出来的对空间信息数据的强大能力让其在各应用领域中有很大的发展空间的。同时在信息数据的空间分析能力与预警的作用越来越重要。1.4 本文的工作思路与章节安排基于gis的c/s架构所用的技术和在.net 平台下以 c sharp 为编程语言的技术支持，通过在 gis技术、arcgis9.3的组件式gis开发平台，来实现本文中异构的监测空间地理数据的基础查询、数据处理与可视化功能的研究实现。首先,对多源海量的监测信息数据格式和特点进行分析,思考怎么能

22、把不同数据格式的站点监测数据统一转换为gis空间数据,为实现监测空间地理数据信息的集成和查询可视化提供了基础数据支持；其次,开始分析和研究不同类型的gis属性数据的各种可视化制图显示方法,实现监测数据的gis平台的可视化表达；然后,分析已有业务的常用监测系统及其功能,结合自身的实际应用需求,全面包含各种属性数据的变化和数据信息的查询、展示,形成一个具有多应用功能相对集成的gis技术监测地理空间信息系统；最后,本研究的系统与其他本类监测系统进行对比,展示的本研究系统的gis技术平台表达的特点和优势。 第一章 ： 绪论阐述论文的各研究背景，总结gis在监测信息研究与应用中的已有研究现状，阐明了监测

23、系统的研究意义，最后简单介绍论文章节安排。 第二章： 相关技术介绍 本章主要介绍了基于gis的c/s构架所用的技术，介绍gis数据转换的技术方法，同时介绍了gis技术、.net技术、arcgis9.3的gis开发平台，为本文中监测地理空间信息异构数据转换、不同属性查询、监测预警可视化技术研究提供技术基础。 第三章：监测地理空间信息数据库建立与arcgis桌面地图表现 本章首先介绍gis数据和gis空间数据的一些基础概念,然后数据库项目的搭建，多源异构数据转换成gis空间数据及应用，还有一些数据的过滤处理技术。对各监测站点在地图上做出基本的地图表现，为可视化管理提供数据基础。 第四章： 基于gi

24、s的数据查询与可视化 通过查询算法对数据进行分析查询，同时可视化中通过过程曲线和各点展开图表现出，输出各变化的表格表示和变化分布图。 第五章： 总结与展望 第二章 相关技术介绍2.1 gis技术简介 gis技术是利用计算机技术按一定规格存储和管理性的把地球的整个或部分区域的地理、资源等要素数据以时空为轴线,再按一定格式进行查询、分析和显示。随着gis技术的不断发展，在gis软件应用上的发展也有了很大的进展，主要研究方向在利用gis软件数据库来处理和管理用户的数据和在已有的gis软件上二次开发到相应领域的软件。gis的主要功能应用是管理和分析空间信息数据，因此主要应用在与空间地理信息有密切关联的

25、各个应用领域。其中主要应用趋势在： (1)移动gis技术，讲的是研究出的能够在移动终端上简单的运行并设计开发的有相应移动桌面gis功能的系统，同时广义上的解释是一种集成实现了gis、gps、移动通信、物联网服务、多媒体技术等的集成型系统；(2) 万维网地理信息系统(web gis)讲的是能够在我们现有的互联网上直接运行操作的gis系统软件，体现的是互联网技术与相关的gis技术相互结合产生的新技术。 (3)component gis 讲的是指在管理地理信息时是通过采用研究开发人员介绍的组件技术方法来进行的软件平台及其应用的系统，是综合了基于面向对象技术和组件式技术的实际应用在了gis软件开发中。

26、所以组件式结合后的软件具有的可编程和可重用性，不仅为应用系统的开发技术人员提供了直接有效的系统维护方法，同时也为gis相关应用平台的最终使用的用户提供有易于操作的二次开发方法。 (4)3s讲的是gps、rs、gis就是全球定位系统、遥感器系统、地理信息系统三者和在一起的统称。而且把已有的3s技术结合再应用于实际的集成显示应用领域中现在已经成为了地球空间信息科学这门学科中我们急需掌握的技术要点。在系统开发应用中，gis系统拥有数据和平台两大支柱，它们是缺一不可的。市场上的很多专用gis平台软件过于昂贵且多不兼容，同时平台搭建和相关操作也相当庞大而复杂，使得普通gis用户难以承担和方便使用，选择使

27、用哪种gis平台软件在整个开发过程中是显得至关重要。目前,在已经开发使用的专有gis平台中，较为常用的有美国环境系统研究所（esri)的arcgis，maplnfo公司所推出的maplnfo professional软件平台，中国地质大学地理类学科研究推出的mapgis，由武汉大学测绘学院技术人员综合开发的geostar以及viewgis地信之窗等。这些平台一般都拥有良好的可扩展性，可以选择的跨平台兼容性，以及自身及其强大的性能，因此在gis开发应用人员里受到极大喜爱。 2.2 gis多源数据集成技术从监测站点得到的监测信息涉及了大量的在一定时间、空间范围内温度变化、湿度变化、监测量变化及与之

28、相关各种格式复杂的信息。同时监测站点所获得的信息有空间地理性的位置坐标属性数据和监测量的观测数据不同时间的变化传输来实现监测到的监测地理信息的不同地理区域性、随时间属性变化性等特性。在通过不同接收系统得到的这些监测信息又有着分布存储方法和格式繁多的特点。所以怎样选择有效地方法把这些信息数据更好的集成是gis软件系统的一个难点。目前，gis软件数据库在多源空间数据的集成可以是由相关的开发商或规定标准组织事先统一公布出大部分常用数据交换的通用格式，然后用户自己通过编写相应的数据转换程序把其他格式的数据转换成用户自己需要使用的的监测信息系统的数据格式。或是指通过建立起开放式地理数据互操作规范(0pe

29、ngis)，然后就能够实现相互操作异构地理信息系统。2.3 .net技术.net技术是微软公司发布的支持xml和web service的平台，是一种程序开发框架，能够开发桌面应用程序、web网页程序,甚至还可以安装程序，具有很好的幵发编辑环境和纠错提示等特点。.net可以用任何编程语言、操作系统、开发平台，通过xmlweb服务实现数据传输和共享,具有稳定性和高性能性。.net应用是釆用.net framework类库来开发并运行在clr中的应用程序，是微软推出的新一代的技术平台，实现敏捷商务构建了互联互通的应用系统，实现基于标准的、联通的、适应性强的、性能优异的系统。当前，c#已经逐渐成为.n

30、et平台下的主流开发语言，借鉴了 delphi的特点，与com组件对象模型可以直接集成，因此，逐渐发展为.net windows网络框架的主要运用者。第三代internet中的.net技术有跨平台、跨语言、安全性高、支持互联网标准和协议等很多优点。c # 是.net 平台下新一代的面向对象编程语言，是 c 语言、c+、java等其他语言的派生语言。c sharp 是由以微软研究员 anders hejlsberg 为首的小团队所开发出来的，anders hejlsberg 是 delphi 和.net 之父，他开发了著名的turbo pascal 语言，是 turbo pascal 编译器的主

31、要作者，并在其基础上将 turbopascal 变成一种面向对象、真正拥有可视化编程环境和卓越的数据库访问特性的应用程序开发语言 delphi。现在 delphi 依然是 borland 公司的拳头和旗帜性产品。2.4 arcgis的组件式gis开发 2.4.1组件式gis介绍 技术员如何应对监测系统在不同的应用时，提供出迎合用户容易理解学习和实现具体功能操作的高效监测地理空间信息系统。地理信息系统从提出后经过不到的改革和完善后，把地理信息系统（gis）的集成方式可以这样分： 1） 独立开发这种开发方式是指应用已有的专业 gis 应用软件，基本按照最初的空间信息数据的采集获取、数据表简单编辑到

32、管理处理入库的步骤，所有应用到的计算方法都由程序员重新编写，然后通过使用我们常用的程序设计语言软件，如java脚本语言的编程语言环境等对系统进行调试运行。但是这种操作起来步骤复杂，过程中有容易出错而且不容易检验，自己需要的成本也挺高，单个用户来完成这个过程太困难，但是综合部门分工操作还是可行的。 2） 单纯二次开发这种开发方式主要基于gis软件公司提供给用户已经在下载安装了的gis软件包自带基础的二次开发工具，在学习软件开发公司的软件介绍里告诉我们不需要再次选择我们常用的程序设计语言软件，如java脚本语言的编程语言环境等对系统进行调试运行。它有自己支持的二次开发宏语言像arcgis的aven

33、ue脚本语言等，用户只要根据自己的应用系统对需要的地理信息操作进行编程然后直接在软件平台进行调试运行。当然就相对于第一种方法操作简单些，没有选择软件应用的困难了，但是其实提供的脚本语言也是比较小范围的，能实现的具体功能也相对专门的程序设计软件少，所以还需要进一步的思考和研究。 3） 集成二次开发这种开发方式在结合前两种的优点直接通过计算机方面需要掌握和使用的工具和下载的gis安装包的相关软件应用相联接集成操作。其中最常见的实现方式是，利用程序员们通用可视化开发工具软件，如visual c+、visual basic、delphi、java等为开发平台，来开发进行系统框架中各功能模块的实现；同时

34、通过调用安装的gis 工具软件中提供的gis 组件库，已经有arcinfo 包的arcobjects、mapinfo 包里面的mapx 等，进行gis 功能的综合实现。综合以上所讲的开发方式的优缺点后，集成二次开发具有自己所需要的特点：通过把gis软件的gis技术能够实现地理空间信息数据的远程监测管理、查询处理预警功能，由于我们常用的其它可视化开发语言本身开发就是直接、快速的进行编程调试的，所以把这两个优点都集合起来的话，在我们应用这些技术进行系统开发效率就有了很高的改善了的，也让我们在看应用可视化gis软件的开发工具开发的应用程序在外面表现出简洁明了，空间信息数据库实现的功能更加完善，开发过

35、程中的安全更高、远程维护也很方便等。2.4.2 arcgis的介绍信息时代我们普遍开始学习使用的计算机技术等也开始向着在监测管理部门上应用地理信息系统方面的深入发展和应用。我们通常结合了许多主流的计算机应用软件和通信应用技术而产生实现新一代地理信息系统平台是arcgis给出的基础框架，这些结合可以为保持系统一直是先进的，不断发展的，根据用户的需求不断变化的，使用户的投资得到更有力的保障。arcgis软件平台中通常会给我们一个具有丰富并多彩多样的图形化的用户界面，但是我们在编辑作图时如果想要把所需要用到的所以工具都在界面上排列显示出来是很难实现的。正是因为这个问题软件开发公司推出结合我们的需求的

36、图形界面客户化和简单的用户管理界面。这样我们就可以把菜单和需要的工具条在图形界面上想怎么排就怎么排，或者用完后选择撤销。同时我们所下载的系统软件包里也有很多用来改动图形界面的执行命令，我们可以根据自己的习惯或要求根据com组件或软件安装自带的编译器建立自己的特色化的图形界面。另外arcgis软件安装后我们发现其还自带了一个基于microsoft access的数据库引擎来实现运行操作时对空间地理数据进行本地管理和存储。arc engine 是一个简单的、独立于应用程序的 arc objects的编程环境，开发技术人员就是通过这个开发环境来实现于建立自定义应用程序的嵌入式 gis 组件的一个完整

37、类库。arc engine 由一个软件开发包和一个可以重新分发的为 arcgis 应用程序提供平台的运行时（runtime）组成。arcgis engine 和 visual studio .net 都安装了之后我们就会发现它们之间集成紧密，arcgis engine 的软件包安装后可以为 visual studio 提供了许多 ide 集成插件，所以在装好所需要的软件后我们开始运行 visual studio.net 的平台时容易进行 arcgis 二次开发。 在实际操作是我们了解到应用软件的开发从实际意义上来说就是在软件安装好后达到基于框架的软件开发过程中通过不断编译和执行来实现软件框架扩

38、展及其实例化。完整的插件式 gis 应用程序框架旨在实现不同的 gis 平台和多元化水平模块的统一的发展，并通过嵌入式系统和结构以及 gis 标准化接口来简化开发过程，这大大提高了开发速度。然而，形成真正意义上的 gis 开发仍然是一个长期努力的过程，长期目标是改变原来的发展过度专业化状态，使之成为一个开发工具，使其成为更受欢迎的应用领域。2.4.3 数据库技术的介绍geodatabase的数据模型让我们在空间数据对象于软件应用的基本描述与逻辑数据模型推测得很是相似。所以在其空间数据库中，不再仅仅像先前我们用传统的gis对空间数据抽象出简单空间要素点、线、面的定义，而且加入了关于应用领域中的对

39、象来描述，如：道路、树木等。同时geodatabase带给我们更有用的好处是不再每次都进行编写程序代码进行操作相关数据对象。大多数的操作行为都有对象值域、子类型、规则等定义好配合arcinfo中提供了的应用框架中各种相应功能来实现完成。geodatabase给我们带来了很多好处，总的来说如下几点：地理空间信息处理的数据库统一性：应用系统中我们把监测获得的需要处理的所有的地理空间信息数据都可以在计算机中同一数据库中进行存放和管理。存储的数据格式的一致性：对于不同监测物件获得的监测信息整理时发现的格式不同意，我们可以通过首先定义好一定的规则和值域等，然后对录入和编辑的大量空间信息数据进行了智能化的

40、合法性校验，尽可能的达到在表格输入时数据显示是相同的。用户对数据描述表现更直观：geodatabase中开发时录入了常用的数据对象的描述如果我们输入的数据对象描述能够基本对应就能够更为接近领域应用上实际的空间要素，所以用户操作时不再仅仅像先前我们用传统的gis对空间数据抽象出简单空间要素定义，应用实际的已经有的对象描述，如：道路、树木、人井等直观表示。空间要素不再独立存在：通过在geodatabase里我们都可以定义对象与其它对象之间把能够关联的都关联。通过建立关系后，我们描述或定义好的一个空间要素，如果进行移动、修改或删除其相关的其它空间要素，这个空间要素也会有一定影响。例如，当我们移动一个

41、车站时，与之相连的道路就可以通过根据已有的对象关系来进行必要的移动，不再需要用户人为控制。可以更好地制图：对空间要素的确绘制方法上可以借助geodatabase数据模型来实现更多的控制。在制图软件arcmap中，就可以直接利用软件自带的智能化的、复杂的制图方法是制图简单化。用户自己操作可通过扩展空间数据对象的编码，来实现高度定制的绘制方法做出自己需要的地图。多个用户并发操作：geodatabase数据模型的访问模式是支持工作流的，多个用户可以同时编辑操作同一区域中的空间要素，然后通过版本管（versioning）来解决可能引起的冲突来确定数据的一致性和安全性。第三章 监测地理空间信息数据库建立

42、与arcgis桌面地图表现3.1 需求分析 我们在通过对建立了核相关物质研究的工厂的周围环境存在辐射水平和环境介质中放射性的部分核素的监测，为了更直观的了解环境辐射水平的变化与放射性核素的累积情况,并结合流出的沉降物物数据监测结果,实现估算核电厂周围公众受到的辐射剂量,验证与评价核相关物质研究的工厂安全运行和排放管理状况,评估核物质研究的工厂放射性物质的意外排放对周围环境的影响,为环保行政主管部门管理决策提供技术支持,为公众提供安全信息。所以设计一个放射性废物监测地理空间数据管理系统，使用户可以仅在一个平台下实现对变形监测过程中的各种信息进行管理，这样既节约时间，又能对监测数据进行各种操作。3

43、.2 监测地理空间信息数据库介绍监测地理空间信息系统主要实现在了对监测地理空间信息数据的管理、分析处理、查询表达等功能上。本监测应用系统主要用到的arcgis软件中安装的desktop软件平台，.net结合arcgis engine技术。数据库为geography database 。这种新的数据模型为了满足用户需求使得数据更加智能化和面向相应的应用领域而实现在它已有的数据中加入需要的应用领域的方法或者行为、关系或规则。地理数据库实际上也可以当成是我们在应用系统时使用和处理所有地理区域上空间信息数据的一个智能化数据库。3.3 系统目标分析 放射性废物监测数据管理系统的开发建设是一项非常复杂的系

44、统工程，研究中必然会遇到各种困难。因此，制定切实可行的系统开发目标，是实现系统总体设计目标的关键。放射性废物监测数据管理系统的目标包括： （1）友好的界面。为了方便用户的操作，所设计出的界面应该简单明了。 （2）各类信息分类管理。能对文件、数据和图像信息进行分类管理和处理，可以针对不同的数据做各种处理。 （3）数据库操作全面。用户不仅能对数据库的结构进行查看和管理，而且能对记录实现查询、修改、录入和删除等操作。 （4）自动生成各类图表图像信息。3.4 系统结构设计 基于物联网监测地理空间信息集成方法显示的地理信息系统是一种具有专题性质的地理信息应用系统，我们实际操作和相应体现的就是是地理信息系

45、统技术在环境监测方面的具体应用。系统在总体上的设计主要依据建立系统的目标来对系统的具体模块和系统的各个组成部分进行划分的。物联网监测信息系统从功能上来说应该有对监测到的站点数据进行管理、分析与查询可视化；系统管理人员需要对监测站点与监测环境周围地形的地图标识有整体的认识；当监测数据分析结束后应该对所得到的监测结果进行可视化管理和需要的成果输出。根据以上分析，本系统设计应该包括数据库管理、地图表现、数据分析查询、图形管理、结果输出五大模块，如下图所示：图 3.1 放射性废物监测系统结构图3.5数据库设计监测信息数据库是本系统的基础和核心，它是通过空间数据库操作来存储原始站点观测数据、处理数据、分

46、析与预测数据，是系统完成通过监测地理空间信息数据进行基础的分析和查询后进行预警预测的基础。在具体的系统设计中，我们尽可能的做到使数据的冗余度达到最小，系统资源需求的减少、资源利用率的提高、用户更加满意。通过利用arcgis软件平台提供的geodatabase空间数据存储器的存储方法，实现对监测数据的更有效的管理。监测信息数据库是由不同的表组成，而各种不同的表之间主要是通过监测站点的点好做关键字来建立相应的关联。主要表格有首期监测站点表、各时期监测站点表、地形数据表、各监测站点的标志状态表、某属性各点的变化表等。表3.1 监测点获得的最初表序号 名称名字 数据类型 字段大小 备注1 object

47、id 自动编号 长整型 geodat abase 自动生成2 id 数字 长整型 监测点点号3 name 文本 255 监测点点名4 time 日期时间 监测点时间5 pointx 数字 单精度 监测点横坐标, 小数位数为46 pointy 数字 单精度 监测点横坐标, 小数位数为47 沉降物 数字 单精度 监测点沉降物的量表3.2 首期监测站点表序号 名称名字 数据类型 字段大小 备注1 objectid 自动编号 长整型 geodat abase 自动生成2 id 数字 长整型 监测点点号3 name 文本 255 监测点点名4 pointx 数字 单精度 监测点横坐标, 小数位数为45

48、pointy 数字 单精度 监测点纵坐标, 小数位数为46 t ime 日期和时间 监测时间7 t ype 数字 整型 监测点的类型8 temp 数字 整型 监测点的温度9 isactive 数字 整型 监测点是否可用10 area-id 数字 字符型 监测点所在区域号11 空气中r 数字 单精度 监测点空气中r含量12 气溶胶 数字 单精度 监测点气溶胶含量13 沉降物 数字 单精度 监测点沉降物的量表 3.4 数据区域表表3.5 沉降物数据表表3.6 空气中r含量数据表 表3.7 气溶胶数据表表3.8 温度数据表3.6 arcgis制图监测站点测得的各种要素信息的实测资料为原始实测值，为了

49、更加直观地显示各监测站点的观测信息，选择使用arcgis软件对获得的数据进行可视化处理后，将各点的监测信息通过平面的形式显示出来。过程是以 excel 文件为原始数据，文件里面主要包含各监测点的点号、测量时间、x 坐标、y 坐标和空气中r含量、气溶胶、沉降物，数据按测量时间进行归类。然后通过数据导入的方式建立.shp 格式的监测点，接着运用空间分析方法对其进行空间分析，最终得出可视化图。具体步骤：1、把获得的监测数据导入到arcgis中：图3.2 数据导入arcgis2、转换生成arcgis操作时所使用的.shp格式文件输出保存： 图 3.3 生成.shp文件3、arcgis中生成监测站点的点

50、位平面图： 图3.4 沉降物数据.shp格式的表格 图 3.5 点位平面图 本章首先介绍gis数据和gis空间数据的一些基础概念,然后数据库项目的搭建，多源异构数据转换成gis空间数据及应用，还有一些数据的过滤处理技术。对各监测站点在地图上做出基本的地图表现，为可视化管理提供数据基础。第四章 基于gis的数据查询与可视化4.1 主界面模块 本文旨在建立一个集变形监测过程中所涉及到的文件、数据、图表图像管理为一体的变形监测数据管理系统，并且对所有操作进行分菜单、分窗口处理，系统主模块和类关系图如图 4-1 所示图4.1 系统主模块示意图4.2 数据库结构管理模块 不同的监测对象所获取的属性和数据

51、信息都不同，因此系统必须具备对数据库的结构查看和结构修改的功能，用户可以根据需要直接在系统中对数据库结构进行查看和修改管理，为变形监测数据管理提供了快捷的方法。图4.2 数据库数据4.3 数据查询模块 数据库的数据量较大，当用户需要对特定点号或日期的数据进行查看时，可以通过此模块来实现，数据查询功能模块主要实现两种查询方式：按监测点点号查询、按监测点测量日期查询。当用户在选择下拉列表中的点号或者日期，进行相应的查询操作后，程序会将检索到的结果显示在“result”数据视图中。其设计界面如图 4-3，4-4所示。/数据查询关键代码private formquery frmquery;public

52、 void threadquery()frmquery = new formquery();frmquery.showdialog();private void 数据查询toolstripmenuitem_click(object sender, eventargs e)thread querythread = new thread(new threadstart(threadquery);querythread.setapartmentstate(apartmentstate.sta);querythread.start(); 图4.3 查询界面 图4.4 查询显示属性界面 4.4 监测过程

53、数据变化统计图4.5 监测点4在不同时间的数据整合 对于传感器的监测数据进行变化分析： 计算其算术均数：直接计算法；频数-加权计算法。 全距：亦称全距（rangc，r），即一组观察值中最大值与最小值之差。rxmaxxmin。全距反映了变异的范围，极差大，变异度大；极差小，变异度小。 对监测点4来说，空气中r含量：算术均为99.09（ncy/h），r=110.1-94.1=16；气溶胶：算术均0.93mbq/m3 ，r=1.62-0.52=1.1；沉降物：算术均0.94bq/m2*d，r=1.64-0.51=1.13温度：算术均22.22c，r=23.6-20.89=2.71。 方差：要克服全距

54、的缺点，必须全面考虑到每个观察值。首先考虑用每一个观察值与均数之差的和即离均差总和来描述。 再考虑用离均差平方和来描述。最终考虑用离均差平方和的均数即方差s2来描述。 s2=(x1-x)2+(x2-x)2+.(xn-x)2/n 标准差=方差的算术平方根 标准差：为了保持与原观察值及其均数的单位一致，将方差开平方，即得标准差，以s表示。标准差直接表示观察值分布的离散程度，间接反映样本的代表性。在观察单位数相同，均数相近条件下，标准差较大，表明观察值的变异程度较大，即观察值围绕均数的分布较离散，因而样本的代表性较差；反之，标准差较小，表明观察值的变异程度较小，观察值围绕均数的分布较密集，样本的代表性好。标准差=方差的算术平方根 变异系数定义:对均数相差较大或性质不同的资料，不能直接用标准差比较变异程度的大小，要用变异系数作比较。 变异系数的计算公式为：变异系数 cv =（ 标准偏差 sd 平均值 mn ） 100%，与标准差一样，变异系数愈大，表明观察值的变异程度愈大，变异系数愈小，表明变异程度愈小。 对监测点