分析目前GIS的数据采集新技术 分析目前gis的数据采集新技术有哪些

GIS数据有哪些有哪些采集方式

1、矢量化:纸质地图扫描后,进行配准投影及数字化处理

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2、测量:导出全站仪等测量仪器采集的点数据,进行内业成图处理

3、GPS采集:利用GPS接收机或RTK技术采集的数据,进行内业成图处理

4、遥感影像解译:利用卫星影像,数据预处理,进行影像自动分类识别或人工解译提取信息

5、航测或雷达数据:利用航拍的卫片或利用雷达数据,提取信息

浅谈GIS在测绘工程中的运用?

随着时代的发展,人们对空间的了解越来越深入,与现代空间信息处理技术相关联的GIS不断得到改进和完善。目前,GPS、RS以及因特网技术都被广泛运用于地理信息系统。随着技术的不断进步,GIS的出现与不断发展对于测绘工程而言意义重大,在节约成本的同时提高了测绘的准确度。

1数据采集

GIS的数据采集系统与传统方式存在许多不同。它不再需要对测量目标进行实地测量,利用新技术对于目标的地理信息进行采集,在计算机内建立一个关于地貌与地表物体信息的模型数据库,在将这些数据进行合理的分类管理。通过这样的手段,有两点主要好处:(1)降低了对于人工的依赖,通过计算机可以更加高效的完成任务;(2)较少了外部因素的干扰,提高了测绘的精确性。但是GIS并不是独立运作的,它需要GPS系统进行定位配合,将卫星定位数据传输回系统内部,进行科学处理。并且在GIS平台中,各个平台之间不但自配产设备,且各个平台传感设备之间的数据可以互通,并且是一致的处理平台上进行处理,体现了网络时代的优越性。

2数据转换与处理

GIS的数据转换与处理属于预处理数据,处理方法是借助数据处理软件。GIS的软件可以识别各种类型的数字之间的联系,并实现空间实体的连接。GIS数据处理较为复杂,而最重要的是要确保数据拓扑正确,在此基础上才可以进一步完成对其他向量数据与类向量数据的分析。传统数据转化中,测绘出现的交叉点会存在较小的错位现象,准确性难以保证。此外在测绘地图上如果出现污点,其测绘结果的误差性就更大了。而对于这种情况,GIS可以较好处理,这是基于其的污点自动处理功能,会自动排除干扰因素的影响。在最终由GIS将地理信息数据转化为空间模型,在有技术人员进行分析模拟。

3数据精细测量

在进行实际数据测量时,GIS使用电子设备进行数据自动测绘,技术人员只需要对测绘系统参数设置合理,读数与操作误差可以大致消除。对于测绘精度,主要依赖于卫星定位技术精度,而目前已经达到较高水平,对目前的精度要求可以忽略。并且,通过在测绘点之间设置回路,操作人员设置检测的标准,通过对比分析,在各个测试点回馈的差异数据中进行进一步检测,这使得GIS在现代测绘中得到广泛运用,测绘成果有很强的可信度。

4空间系统分析

GIS系统最为核心的功能是对于空间三维物体的分析。由于环节的复杂性,以及涵盖多种知识、多种学科,它具有很强的技术性,需要专业的操作。其中,需要考虑的学科知识有工程的经济性、物理力学性能考量以及最关键的地理学知识。空间分析是在远程测绘数据的基础上进行科学整合,建立合理完善的空间模型。建立地理信息系统的模型比较复杂,但由于其操作简单,智能化,得到了广泛的认可,GIS在工程中的经济效益和社会效益显著,为工程测绘打下了坚实的基础。

5立体式输出

GIS的一大优势还体现在立体式输出,这就解决了传统测绘工具在对于测绘工作后期的数据处理的巨大工程上。首先GIS有性能良好的内置软件,可以绘制较为精准的前期图纸,而这一步在传统的绘制工程中往往耗时巨大,并且由于数据对比复核的问题,时间消耗还会成倍增加。并且,利用GIS还可以外接一些功能强大的绘制软件,便捷高效的绘制高质量的精准图纸。除了输出较为直观精确的三维地理信息图样之外,还可以利用一些其他外接软件,将输出的数据进行更进一步的处理,在测绘图外还可以生成详细的数据分析报告,对于测绘工作的后期复核分析带来较大的便利。

6虚拟现实应急应用

虚拟现实技术是在3D绘制方法的基础上进行更进一步提高的新型测绘技术,在原有直观视觉模拟的基础上,还加入了对于其他感官体验的模拟,如触觉、听觉等,将测绘点的事物状态直接传输到远程处理平台。这样数据模拟的形式为许多领域的发展带来了新的方向,通过身临其境的感官体验可以实现远程方案的规划,例如对于一些自然灾害的救援计划设置,在以往只能依靠地形图、灾害数据进行方案制定时,难免出现一些未曾考虑的突发状况,但是通过虚拟现实技术,可以更加高效的为人群规划逃生路线,实时观察灾害的变化情况,这对于未来的抢险救灾有着极为重要的意义。此外虚拟现实应急技术与其他技术相结合还可以应用于灾害模拟、科教等等领域,实现更多实用的功能,比如通过集成室内定位系统以及GPS,在虚拟现实场景中将救援人员的定位信息显示出来,以便制定救援方案指挥救援;同时通过物联网中的视频监控,查看实时视频信息,以深入了解现场的实际情况。

7测绘应急数据快速处理技术

测绘应急数据,在得到原始数据后,可以通过一系列加工处理软件,在紧急情况下得出较为准确的三维测绘图像。在这一技术中,遥感影像一体化测图系统以摄影测量技术为基础,从序列影像中,确定物体的大小、形状、位置信息,从而加快对DEM/DOM、全景图、三维模型、点云等的处理;应急快速制图系统在现有的数据成果的基础上,并联合测绘应急过程所获的相关数据,从而加速对关键地物的数据提取,最后通过符号化、地图整饰以及注记得到应急图件。

8结语

地理信息技术作为一种新型自动化测量技术凭借其强大的信息收集以及处理的能力不但满足了测绘的需求,还提高了测量的精准度。由于该系统强大的功能,在测绘工程中已被广泛的运用。随着经济的发展,GIS在测绘工程上的运用势必会越来越广泛。

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GIS技术在国内的研究现状及其发展趋势

0 引言

随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善,GIS(Geographic Information System)技术也日趋成熟,并且逐渐被人们所认识和接受。近年来,GIS被世界各国普遍重视,尤其是“数字地球”概念的提出,使其核心技术GIS更为各国政府所关注。目前,以管理空间数据见长的GIS已经在全球变化与监测、军事、资源管理、城市规划、土地管理、环境研究、农作物估产、灾害预测、交通管理、矿产资源评价、文物保护、湿地制图以及政府部门等许多领域发挥着越来越重要的作用。当前GIS正处于急剧发展和变化之中,研究和总结GIS技术发展,对进一步开展GIS研究工作具有重要的指导意义。因此,本文就目前GIS技术的研究现状及未来发展趋势进行总结和分析。

1 GIS研究现状及其分析

1.1 GIS研究现状

世纪90年代以来,由于计算机技术的不断突破以及其它相关理论和技术的完善,GIS在全球得到了迅速的发展。在海量数据存储、处理、表达、显示及数据共享技术等方面都取得了显著的成效,其概括起来有以下几个方面[1]:①硬件系统采用服务器/客户机结构,初步形成了网络化、分布式、多媒体GIS;②在GIS的设计中,提出了采用“开放的CIS环境”的概念,最终以实现资源共享、数据共享为目标;③高度重视数据标准化与数据质量的问题,并已形成一些较为可行的数据标准;④面向对象的数据库管理系统已经问世,正在发展称之为“对象——关系DBMS(数据库管理系统)”;⑤以CIS为核心的“3S”技术的逐渐成熟,为资源与环境工作提供了空间数据新的工具和方法;⑥新的数学理论和工具采用CIS,使其信息识别功能、空间分析功能得以增强等等。

在GIS技术不断发展下,目前GIS的应用已从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、预测预报,与卫星遥感技术相结合用于全球监测,成为重要的辅助决策工具。据有关部门估计,目前世界上常用的GIS软件己达400多种[2].国外较著名的GIS软件产品有[3]:Auotodesk系列产品、Arc/Info、MapInfo及其构件产品、Intergraph、Microstation等,还有Web环境下矢量地图发布的标准和规范,如XML、GML、SVG等等。我国GIS软件研制起步较晚,比较成熟的测绘软件主要有南方CASS,MapGIS,GeoStar,SuperMap等。尽管现存的GIS软件很多,但对于它的研究应用,归纳概括起来有二种情况:一是利用GIS系统处理用户的数据;二是在GIS的基础上,利用它的开发函数库二次开发用户专用的GIS软件。目前已成功应用包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家,GIS的应用遍及环境保护、灾害预测、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来,随着我国经济建设的迅速发展,加速了GIS应用的进程,在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业等领域发挥r重要的作用,取得了良好的经济效益和社会效益。

1.2 当前GIS发展存在的主要问题

基于以上GIS技术现状研究,本文分析认为GIS技术在模型、数据结构等方面存在着不足,一定程度上制约了GIS技术的发展。

(1)数据结构方面存在的问题

目前通用的GIS主要有矢量、栅格或两者相加的混合系统,即使是混合系统实际上也是将两类数据分开存储,当需要执行不同的任务时采用不同的数据形式。在矢量结构方面,其缺点是处理位置关系(包括相交、通过、包含等)相当费时,且缺乏与DEM和RS直接结合的能力。在栅格结构方面,存在着栅格数据分辨率低,精度差;难以建立地物间的拓扑关系;难以操作单个目标及栅格数据存贮量大等问题[4].

(2)GIS模型存在的问题

传统GIS模型是按照计算机的方法对客观世界地理空间不自然的分割和抽象,使得人们认知地理空间的认知模型与计算机中的数据模型不能形成良好的对应关系,难以表达复杂的地理实体,更难满足客观世界的整体特征要求。在GIS软件开发中,如果语义分割不合理,将难以有效表达地理空间实体间的关系,这就导致较深层次的分析、处理操作难以实现。随着GIS应用需求领域的不断开拓及计算机技术的迅速发展,对空间数据模型和空间数据结构提出了更高的要求,使得传统的地理空间数据模型力不从心,逐渐暴露其弊端。

目前,面向对象的数据模型一定程度上解决了传统GIS数据模型的某些不足,但是OODB(面向对象数据库)目前仍未在市场以及关键任务应用方面被广泛接受,因为OODB作为一个DBS还不太成熟,如缺少完全非过程性的查询语言以及视图、授权、动态模式更新和参数化性能协调等;且OODB与RDB之间缺少应有的兼容性,因而使得大量的已建立起来的庞大的RDB客户不敢轻易地去选择OODB.

(3)其他方面亟待解决的问题

当前,GIS正处在一个大变革时期,GIS的进一步发展还面临不少问题,主要表现在以下几个方面[5]:①GIS设计与实现的方法学问题。在GIS设计与实现过程中缺乏面向对象的认知方法学和面向对象的程序设计方法学的指导,导致GIS软件系统的可靠性和可维护性差;②GIS的功能问题。当前以数据采集、存储、管理和查询检索功能为主的GIS,不能满足社会和区域可持续发展在空间分析、预测预报、决策支持等方面的要求,直接影响到GIS的应用效益和生命力;③三维GIS模型及可视化问题。目前大多数GIS软件的图形显示是基于二维平面的,即使是三维效果显示也是采用DEM的方法来处理表达地形的起伏,涉及到地底下真三维的自然和人工现象显得无能为力。

2 GIS未来发展趋势

2.1数据管理方面

(1)多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达[6]

对于多比例尺数据的显示,将运用影像金字塔技术、细节分层技术和地图综合等技术;而为了实现GIS的动态、实时和三维可视化,出现存储真三维坐标数据的3D GIS和真四维时空GIS,这其中涉及了空间数据的海量存储、时空数据处理与分析以及快速广域三维计算与显示等多项理论与技术[7].

(2)三库一体化的数据结构方向

空间数据库向着真正面向对象的数据模型和图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库三库一体化数据结构的方向发展[8].这种三库一体化的数据结构改变了以图层为处理基础的组织方式,实现了直接面向空间实体的数据组织,使多源空间数据的录入与融合成为了可能,从而为GIS与遥感技术的集成创造了条件。

(3)基于空间数据仓库(Spatial Data warehouse)的海量空间数据管理的研究

空间数据量非常大,而且数据大都分散在政府、私人机构、公司的各个部门,数据的管理与使用就变得非常复杂,但这些空间数据又具有极大的科学价值和经济价值,因此大多数发达国家都比较重视空间数据仓库的建立工作,许多研究机构和政府部门都参与到空间数据仓库建立的研究工作。

(4)利用数据挖掘技术进行知识发现

空间数据挖掘是从空间数据库中抽取隐含的知识、空间关系以及其他非显式的包含在空间数据库中但以别的模式存在的信息供用户使用,这是GIS应用的较高层次。由于目前空间数据的组织与管理仍局限于二维、静态、单时相,且仍以图层为处理基础,因此,当前的GIS软件和空间数据库还不能有效地支持数据挖掘。

2.2技术集成方面

(1)“3S”集成

“3S”是GPS(全球定位系统)、RS(遥感)和GIS的简称,“3S”集成是指将遥感、空间定位系统和地理信息系统这三种对地观测技术有机地集成在一起。地理信息是一种信息流,RS、GPS和GIS中任何一个系统都只侧重于信息流特征中的一个方面,而不能满足准确、全面地描述地理信息流的要求。因此,无论从物质运动形式、地学信息的本质特征还是“3S”各自的技术特征来说,“3S”集成都是科技发展的必然结果。

目前,“3S”集成还仅限于两两结合方式,这是“3S”集成的初级和基础起步阶段,其核心是GIS与RS的结合。这种两两结合虽然优于单一系统,但是仍然存在以下缺陷。将“3S”进行集成从而形成一体化的信息技术体系是非常迫切的。这种集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成,即在硬件方面建立具有同步获取涉谱数据和空间数据的高重复观测能力的平台,而在软件方面使GIS支持数据封装,同时解决图形和图像数据的统一处理问题。

(2)GIS与虚拟现实技术的结合

虚拟现实(Virtual Reality)是一种最有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术,是当代信息技术高速发展和集成的产物。从本质上说,虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口,通过计算机建立一种仿真数字环境,将数据转换成图形、声音和接触感受,利用多种传感设备使用户“投入”到该环境中,用户可以如同在真实世界那样“处理”计算机系统所产生的虚拟物体。将虚拟和重建逼真的、可操作的地理三维实体,GIS用户在客观世界的虚拟环境中能更有效的管理、分析空间实体数据。因此,开发虚拟GIS已成为GIS发展的一大趋势。

(3)分布式技术、万维网与GIS的结合[9]

目前,随着Internet技术的迅猛发展,其应用已经深人到各行各业,作为与我们日常生活息息相关的GIS也不例外,它们的结合产生了web GIS.当前Web GIS系统已经得到迅速的发展,到1999年1月,仅在美国出现的这类系统就有23种之多。又由于客户端可能会采用新的应用协议,因此也被认为是Internet GIS.

计算机网络技术的飞速发展,分布式计算的优势日益凸显,GIS与分布式技术结合也就成为必然,它们的结合即构成了分布式CIS.它就是指利用最先进的分布式计算技术来处理分布在网络上的异构多源的地理信息,集成网络上不同平台上的空间服务,构建一个物理上分布,逻辑上统一的GIS.它与传统GIS最大的区别在于它不是按照系统的应用类别、运行环境划分的,而是按照系统中的数据分布特征和针对其中数据处理的计算特征而分类的。

(4)移动通信技术与CIS的结合发展[10]

WAP/WML技术作为无线互联网领域的一个热点,已经显示了其巨大的应用前景和市场价值。WAP柳ML技术与GIS技术的结合产生了移动GIS(Mobile GIS)应用和无线定位服务LBS(Location一basedServices)。通过WAR/WML技术,移动用户几乎可以在任何地方、时间获得网络提供的各种服务。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里。大多数的分析家都认为,到2010年,无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。

当前用于地理信息交互的语言还不足以完成真正的“设备无关接口”的互操作。各种移动设备对于从地理信息服务器所获得的信息,其表现方式是各不相同的,用户输人方式也不相同。因此,对于不同的移动设备需要一种统一的标记语言。无线定位服务将提供一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进人到主流的IT技术领域里:大多数的分析家都认为,到2010年,无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性所决定。

(5)GIS与决策支持系统(DSS)的集成[11]

决策支持系统(Decision Support System,简称DSS)是以管理学、运筹学、控制论、行为科学和人下智能为基础,运用信息仿真和计算手段为基础,综合利用现有的各种数据库、信息和模型来辅助决策者或决策分析人员解决结构化和半结构化问题,甚至非结构化问题的人机交互系统。

目前,绝大多数的GIS还仅限于图形的分析处理,缺乏对复杂空间问题的决策支持,而目前绝大多数的DSS则无法向决策者提供一个友好的可视化的决策环境。因此,将GIS与DSS相集成,最终形成空间决策支持系统(SDSS),借助GIS强大的空间数据处理分析功能,并在DSS中嵌入空间分析模块,从而辅助决策者求解复杂的空间问题,这是GIS应用向较高层次的发展。其中SDSS中知识的表达、获取和知识推理以及模型库、知识库、数据库三库接口的设计是哑待解决的关键问题。

2.3 发展历程方面

自20世纪60年代世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统(CGIS)问世以来,经过40年的发展,GIS经历了三个阶段的发展。目前,随着第三代互联网的提出与实施,以及计算机技术、数据库技术的飞速发展,GIS即将步入第四代GIS发展阶段。

第四代GIS软件将在数据组织、存储、检索和运算等方面发生革命性的变革。数据组织应该是面向空间实体的,空间位置只是实体众多属性中的一类,它应和其它属性有机地组织在一起并统一存放:“关系”概念和“关系运算”应该加以扩充,应该包括空间关系及其运算;传统的结构化查询语言应该扩充,把空间关系及其查询包括在里面;以倒排表为基础的数据库索引机制应该扩展,建立至少包括拓扑关系在内的新的索引机制;数据存储机制应该适应空间数据提取和计算的要求等。只有实现数据真正的一体化存储和处理,才能自由地、方便地、快速地实现人们所期望的处理功能。在功能上,第四代GIS软件应该具备支持数字地球(区域、城市)的能力,成为OS、DBMS之上的主要应用集成平台,它具有统一的海量存储、查询和分析处理能力、一定的三维和时序处理能力、强大的应用集成能力和灵活的操纵能力,且具有一定的虚拟现实表达。

3 结束语

通过以上对GIS现状及发展趋势的分析,可以看出,GIS作为信息产业的重要组成部分,正以前所未有的速度向前发展。把握当前GIS的技术发展现状及不足,有利于人们预见GIS的发展趋势,站在更高更远的角度去扬长避短,较好地促进GIS技术的快速发展。随着地理信息系统产业的建立和数字化住处产品在全世界的普及,GIS将深人到各行各业以至千家万户,成为人们生产、工作、学习和生活中不可缺少的工具和助手。

当前题目:分析目前GIS的数据采集新技术 分析目前gis的数据采集新技术有哪些
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