基于GIS的湖南省国土资源遥感综合调查信息系统分析与设计new

1、基于GIS的湖南省国土资源遥感综合调查信息系统分析与设计整理时间 2005-08-31 阅读次数 31509 作者：邓吉秋 ,鲍光淑 文字大小：【大】【中】【小】 摘要:湖南省国土资源遥感综合调查信息系统是一个数据可动态更新的运行系统.分析了该信息系统的数据、系统需求,并对系统数据库、功能、结构、运行模式进行了总体设计.系统由3 个层次组成:底层是专业人员使用的数据编辑、动态更新和空间综合分析系统;上层是供非专业人员使用的集成应用系统;中间层把底层系统所获得的新数据和综合分析的新成果,转为可供上层集成应用系统直接使用的数据库.系统采用ArcGIS 平台结合MS SQL 数据库和可视化编程工具进

2、行组件式开发,系统基本功能包括各种数据的管理、查询、编辑、更新与分析等;系统运行采用基于局域网的集成模式,数据库、数据处理和应用系统相对独立,又能统一集成. 关键词:国土资源;遥感;GIS;系统分析;系统设计 中图分类号:T P319 文献标识码:A 文章编号:1005 9792(2003)02 0192 04 为了合理利用湖南省土地、矿产、水、森林、旅游资源,实现资源持续利用,加强生态建设,加强自然灾害的防御能力,做好洞庭湖的治理工作,可运用空间遥感技术手段1 ,2,对湖南省国土资源现状进行调查,建立了运行性的湖南省国土资源信息系统,以对全省资源、环境进行监测、规划和管理;此外,利用3S(即

3、GIS,地理信息系统;RS,遥感;GPS,全球定位系统)集成技术,建立可运行的“湖南省国土资源遥感综合调查信息系统”,通过该运行系统,使全省国土资源遥感综合调查中以多种数据方式存贮的基础遥感资料、专题解译资料、辅助分析资料以及综合调查资料有机结合、互为补充;实现数据检索查询、更新编辑、快速显示等功能;为湖南省中长期规划、国土综合开发整治规划、地区经济发展规划提供动态监测资料和决策依据3 5 .1 数据和系统需求分析 湖南省国土资源遥感综合调查的主要数据包括:标准数据、1 25 万数字地图、TM 影像数据、各遥感课题的成果数据与报告,所有数据经过扫描、矢量化、除错、补充、加工、投影变换、格式转换

4、、地理配准、重建拓扑、建表入库等数据预处理,可归纳为下述6 种数据类型:a . 矢量数据;b . 可地理配准的栅格数据(TM,DEM 和可定位的照片、插图、附图);c . 普通栅格数据(报告中勿需定位的照片、插图和课题中间性成果附图);d . 二维关系表记录数据(关系数据库记录);e . 文档数据(以Word 格式存储的电子报告、各图件描述文档);f . 多媒体数据(AVI 和MPG 视频文件).1 .1 实现目标 根据系统建设目标和数据分析,系统目标包括:a . 对全省范围内的TM 数据、镶嵌影像等基本影像图件和1 25 万、1 50 万数字地图等基础地理信息进行几何校正、高精度数字镶嵌、地

5、理配准,建立RS 和GIS 一体化空间数据库; b . 在分层的基础上,对基础数据和各课题解译成果(矢量、栅格数据)依分景、分幅、分地区(14 个地级市州)进行管理; c . 洞庭湖区相关数字地图的管理;d . 全省及洞庭湖区相关属性数据的管理; e . 各遥感解译成果的专题分析; f . 实现数据检索查询、更新编辑、综合分析等功能;g .有效集成湖南省国土资源遥感综合调查中以多种数据方式存贮的基础资料、专题解译资料、辅助分析资料以及综合调查资料.1 .2 基本功能需求 根据系统目标和GIS 应用系统特点,系统基本功能包括:a . 图文互查.这是地理信息系统应该提供的最基本的功能.通过图查到对

6、应的属性、图片及文档数据,通过数据库查询结果得到对应的图形及相关文档、属性信息.b . 图层控制.主要控制图层叠加顺序、显示顺序、比例尺控制等.c . 数据的编辑与动态更新.d . 综合分析.2 系统数据库设计 ArcInfo 数据库的属性管理功能比流行的关系型数据库功能弱,故在本系统中采用ArcInfo 管理空间数据及其固有的几何属性数据,并采用关系型数据库管理所有其他属性数据6 . 系统数据库包括3 部分:a . 专题数据库.包括10 个专题数据库,它们分别对应项目的第01 10 课题.b . 综合数据库.是各课题专题数据库的综合,专题数据库存放的是自系统建立以来未经更新的数据,综合数据库

7、存放各种数据的更新结果和空间分析结果数据.c . 公共控制数据库.存放与数据库、应用系统操作和控制有关的数据,是系统的核心.2 .1 系统数据库的设计2 .1 .1 数据表的设计 本系统中各个子课题的数据分数据库存放,数据表与各子系统查询数据相对应;为了便于在系统中实现对数据综合管理,在数据库中建立了所有数据的列表,包括数据名、数据层、所属子系统、类型、查询信息等.2 .1 .2 存储过程设计 对各查询内容进行定制.2 .1 .3 数据库的访问路径设计 采用程序与数据分离的方法,使数据的存储只与系统参数有关,与应用系统无关.空间数据采用图形与属性分离的方法,图形数据采用ArcInfo 的存储方

8、式,属性数据采用关系数据库存储;其他栅格、影像数据采用文件系统存储,由数据库的索引表管理;其他非空间数据的相关属性以及与系统控制有关的数据,直接采用数据库存储.在数据文件存储路径中,每大类数据分4 个目录:Vector,存放矢量数据;Raster,存放栅格、影像数据;Doc,存放各种文档数据;Other,存放非以上3 类的其他数据. 另外,为了保留各课题数据的完整性、原始性,第1 10 专题的数据自系统开始运行起,不再变更.本系统由数据库来记录、管理系统的配置参数、运行参数等,整个系统的运行以数据库为中心.系统的数据库连接参数、系统路径、子系统划分、分幅(分区)划分、数据显示参数等均存放在数据

9、库中,便于系统参数的编辑以及系统的移植.2 .2 数据库实施 数据库的实施主要包括以下工作:用DDL 定义数据库结构、组织数据入库、编制与调试应用程序和数据库试运行.3 系统结构与功能设计3 .1 系统总体结构 作为一个可运行的遥感成果,GIS 应用软件系统体系由3 个层次组成:底层是专业人员掌握使用的数据编辑、动态更新和空间综合分析应用系统;上层是供非专业领导部门直接使用的集成应用系统;中间层则是一套实用程序,它的主要功能是把专业人员操纵底层应用系统所获得的新数据和综合分析新成果,转为可供上层集成应用系统直接使用的数据库(见图1). 本系统具有数据来源多种多样,容量庞大,后台数据处理复杂的特

10、点,在综合比较多种开发方案以后,决定采用流行的GIS 软件二次开发的模式来建设系统.利用软件商提供的地理信息系统开发工具以及WINDOWS 应用编程接口API,结合其他开发工具进行组件式集成开发7 ,系统的开发模式如图2所示.3 .2 系统功能结构体系 本系统的数据获取、数据处理和交互分析功能分别支持具有不同任务的不同用户,这种分层功能概念决定了本系统的体系是基于组件方式的高度综合,地理信息系统为模型生产和操作参数,输入和阐述变量,构造输出模式等提供附加输出选项,但必须将系统充分模块化.图3 为系统功能模块划分示意图.图1 系统总体结构图图2 系统开发模式示意图图3 系统功能结构与模块划分示意

11、图3 .3 系统主要功能 a . 图文互查.以图形查数据,图查到对应的属性数据,在屏幕上选取对象,获得选中对象的信息,并以合适的形式表达给用户;以数据查图形,通过数据库查询结果得到对应的图形及相关信息,将信息分类提供给用户,让用户确定类型及具体的查询条件,然后提供满足条件的信息并将对应的图形定位呈现给用户. b . 图层控制.使众多的图层通过组合及定义相互关系能明确、有序、清晰地表达信息,主要控制图层间的相互关系、顺序以及图层的显示比例尺. c . 子系统控制.对系统界面和各子系统界面进行统一控制和管理.4 系统运行模式设计 系统运行采用基于局域网的集成模式.数据及数据库由集中式的数据端存储,

12、系统的集成应用由专用的应用端完成,系统的更新、维护由专用的处理端维护.数据端、处理端、应用端协调运行于高速的局域网环境,数据端提供数据的访问支持和数据的安全维护;处理端完成数据的输入、输出、编辑、更新、分析等,以及集成系统的数据装配;应用端处理数据的界面化集成,包括显示、图文互查等功能的实现.三者紧密结合,构成一个可动态更新的运行系统(见图4).图4 系统集成运行模式5 结 语 a . 系统所集成的数据包括矢量数据、栅格数据以及相关的表格、文档与多媒体数据. b . 系统目标是实现对所有数据的集成管理,包括显示、查询、编辑、更新与分析. c . 基于图形与属性相分离的原则,图形采用Arcinfo 管理,属性采用关系型数据库管理. d . 基于程序与数据相分离的原则,系统数据端、处理端、应用端协调运行实现系统目标.参考文献:1 宋国耀,肖克炎,朱裕生,等.国土资源信息系统建设现状及对策J.物探化探计算技术,2000,22(4):289 294 .2 黄方红,赵崇广.基于遥感数据源的福建省国土资源信息系统J.福建地质,2000,19(4):209 213 .3 陈 俊,宫 鹏.实用地理信息系统M.北京:科学出版社,1998 .4 郑人杰,殷人昆,陶