地理信息系統是融計算機圖形和數據庫于一體，儲存和處理空間信息的高新技術，它把地理位置和相關屬性有機結合起來，根據實際需要準確真實、圖文并茂地輸出給用戶，滿足社會對空間信息的要求，借助其獨有的空間分析功能和可視化表達，進行各種輔助決策。GIS的上述特點使之成為與傳統方法迥然不同的解決問題的先進手段，作為現代社會必不可少的基礎設施，滲透到生產生活的每一細節。第1頁/共221頁1.1GIS在地方政府部門中的應用GIS是實現政府管理職能的理想選擇GIS軟件是功能強大的建立、編輯地理數據庫，并對其進行空間分析的工具集合。這些工具可以幫助政府部門完成各種工作，包括批示申請、應急反應、設施管理、規劃、制定方針、預算、決策等。GIS技術能夠提高制圖的質量和速度，通過支持各部門的合作，在不增加額外資金的前提下，最大限度地利用現有資源。第2頁/共221頁GIS在政府部門的主要應用自動制圖，包括地塊圖、建立底圖、專題圖，有注記和標符號等功能；施工方面的應用：包括坐標幾何(COGO)和工序處理；空間分析查詢：位置查詢、邏輯查詢、動態分段、地址匹配、地理編碼和路徑選擇；公眾和商業數據柵格圖像支持第3頁/共221頁道路剖面圖第4頁/共221頁道路拓寬工程拆遷分析用戶通過GIS的客戶端軟件，可直接對數據庫進行查詢、顯示、統計、制圖及運行空間分析。第5頁/共221頁土地能力和適用性分析第6頁/共221頁街區信息查詢第7頁/共221頁建筑設計與管理第8頁/共221頁污染物泄漏擴散分析第9頁/共221頁1.2GIS在城市交通規劃和管理中的應用在交通部門，數據源可分為表格數據（路面狀況，事故點）、CAD數據（道路設計）、測量數據、圖像和遙感數據、地表數據（道路高程數據），以及繪制的線圖、掃描文檔、錄像和掃描圖片。利用GIS可對以上所有這些數據進行集成管理。GIS技術促進了交通部門間的相互協調。GIS軟件能評價和管理道路形成的地理網絡活動。第10頁/共221頁最佳路線分析第11頁/共221頁路況及橋梁信息查詢第12頁/共221頁車輛動態監測第13頁/共221頁1.3GIS在城市基礎設施管理中的應用GIS軟件支持完成電力設施管理的各種工作。尤其是GIS的智能網絡分析功能，進行電閘開關、電壓分析、進行回路分析等,網絡模型可以處理從總站、各級站到每一段線路。使用GIS，通過圖形支持、工序處理和流量模型，用戶可以有效地對雨水和污水的排放設施進行維護和分析。第14頁/共221頁電力設施圖形顯示第15頁/共221頁管道工程應關閉閥門計算第16頁/共221頁城市電信系統的綜合管理第17頁/共221頁1.4GIS在社會經濟和人文統計及商業中的應用GIS可對商務活動提供很多幫助，可支持諸如謀略策劃、競爭分析、場點選擇、需求預測、最優分布、路由計劃、市場監控、直銷管理、設施管理和環境一致性。第18頁/共221頁GIS社會統計分析第19頁/共221頁GIS專題統計制圖第20頁/共221頁旅游景點風景顯示及旅游設施查詢第21頁/共221頁麥當勞快餐店選址分析第22頁/共221頁2.GIS技術概述（簡要復習）第23頁/共221頁GIS以其混合數據結構和獨特的地理空間分析功能獨樹一幟，狹義上可通俗地認識GIS：

GIS=CAD+DATABASE+ SPATIALOPERATION第24頁/共221頁2.1GIS的組成（1）計算機硬件平臺（2）GIS專業軟件（3）地理數據（4）GIS人員（5）專業模型第25頁/共221頁2.2GIS的工作原理（1）空間模型。GIS將現實世界抽象為相互聯結不同特征的層面組合（2）地理參考系。（3）矢量和柵格數據結構。第26頁/共221頁構筑在一定投影參考系統上的具有屬性值的空間對象集合第27頁/共221頁2.3GIS的功能（1）數據輸入、預處理。（2）數據管理。（3）空間查詢與分析。（4）可視化表達輸出GIS只有同專業應用領域相結合才能發揮其巨大功用第28頁/共221頁2.4GIS相關技術（1）桌面地圖系統（2）CAD（3）RS&GPS（4）DBMS第29頁/共221頁2.5GIS能解決哪些問題（1）空間數據的可視化管理（2）進行空間查詢和分析（3）提高系統集成能力（4）輔助決策第30頁/共221頁3.GIS系統環境第31頁/共221頁硬件：工作站/服務器外部設備數字化儀掃描儀繪圖儀網絡設備第32頁/共221頁軟件：GIS專業軟件數據庫軟件管理軟件系統軟件第33頁/共221頁第34頁/共221頁4.GIS系統設計第35頁/共221頁關于軟件工程第36頁/共221頁軟件工程框架第37頁/共221頁軟件工程基本原則1）選取適宜的開發模型，可以認識需求易變性，并加以控制，以保證軟件產品滿足用戶的需求；2）采用合適的設計方法，通常要考慮實現軟件的模塊化、抽象與信息隱蔽、局部化、一致性以及適應性等特征第38頁/共221頁3）提供高質量的工程支持，在軟件工程中，軟件工具與環境對軟件過程的支持頗為重要；4）重視開發過程的管理，軟件工程的管理，直接影響可用資源的有效利用、生產滿足目標的軟件產品，提高軟件組織的生產能力等問題第39頁/共221頁需求分析確定為了滿足用戶的需求必須做什么

難點：問題空間的理解

人與人之間的通信

需求的不斷變化

第40頁/共221頁系統設計

需求分析階段的主要任務是確定系統“做什么”，而設計階段則要解決“怎么做”的問題。

通常設計階段又劃分為總體設計和詳細設計，總體設計確定系統的總體結構框架；而詳細設計要具體地描述如何具體地實現系統第41頁/共221頁實現階段

要將設計的結果變換成程序設計語言編寫的程序

要求正確性、可讀性、可移植性、程序效率

第42頁/共221頁確認活動

軟件測試是指按照特定規程，發現軟件錯誤的過程。軟件測試的技術大體上可以分為兩類，即白盒測試技術和黑盒測試技術，前者依據的是程序邏輯結構，后者依據的是軟件行為描述。

第43頁/共221頁軟件維護

改正性維護

適應性維護

完善性維護

預防性維護

第44頁/共221頁開發過程模型

瀑布模型

演化模型

螺旋模型

噴泉模型

第45頁/共221頁第46頁/共221頁第47頁/共221頁GIS軟件工程第48頁/共221頁系統目標系統目標確定是整個工程建設的前提，應根據現實需求，對系統建立的必要性和可能性，從社會因素、技術因素和經濟因素等方面進行充分評估論證，綜合分析用戶實力、系統環境、經費預算以及時間效益，在此基礎上將各種信息資源按照合理的框架組織設計，實施落實，形成有生命力的應用系統實體。第49頁/共221頁4.1系統總體設計 主要側重于：需求與可行性分析總體結構描述軟、硬件選配（包括恰當的GIS軟件）數據來源、規范內容確定應用模型和產品輸出形式設計GIS軟件設計系統維護與評價第50頁/共221頁4.1.1系統需求與可行性分析系統需求：用戶情況系統目的和任務信息容量和類型具體功能的清晰描述（模塊功能、數據結構）用戶界面運行的軟、硬件環境軟件水平和使用周期第51頁/共221頁可行性分析效益分析經費估算進度預測技術水平的支持能力有關部門和用戶的支持程度第52頁/共221頁4.1.2軟件設計結構化的軟件設計方法面向對象的軟件設計方法原型化的設計方法第53頁/共221頁4.1.3算法設計運算速度的限制對軟、硬件環境的依賴性算法復雜度可靠程度和適用性第54頁/共221頁4.2數據結構設計數據結構是地理信息系統的基礎，通常包括邏輯數據結構和物理數據結構第55頁/共221頁4.2.1邏輯數據格式矢量格式柵格結構屬性關系數據結構第56頁/共221頁4.2.2物理存儲結構文件頭結構快速存取單位標示符擴展名第57頁/共221頁4.3空間數據采集系統數據采集系統手工方式手扶跟蹤數字化自動掃描影像處理數據通訊數據采集系統功能設計輸入系統算法設計第58頁/共221頁4.4空間數據庫管理系統圖形圖像操作功能設計屬性數據庫管理方案設計空間信息查詢檢索模塊設計（空間三維顯示模塊設計）第59頁/共221頁4.5專業模型分析處理系統地學模型設計地理信息系統分析模型空間分析函數專業模型庫綜合評價模型第60頁/共221頁4.6空間信息輸出系統屏幕制圖顯示打印制圖輸出系統矢量繪圖輸出系統屬性數據制表輸出第61頁/共221頁4.7用戶界面設計菜單式界面設計命令式界面設計表格式界面設計第62頁/共221頁GIS中的設計模式第63頁/共221頁模式定義隨著面向對象技術的廣泛應用，軟件復用在越來越多的開發過程中被采用。在研究軟件復用的過程中，設計模式(DesignPattern)的概念被提了出來。

所謂設計模式，簡單地理解，是一些設計面向對象的軟件的經驗總結。在軟件開發過程中使用設計模式，可以利用已有的設計經驗，指導軟件復用。

第64頁/共221頁設計模式四個基本部分

1）模式名稱：描述一個設計問題、它的解法和后果；2）問題：告訴什么時候要使用該設計模式，解釋問題及其背景；3）解決方案：描述設計的基本要素、它們的關系、各自的任務以及相互之間的合作；4）后果：描述應用設計模式之后的結果和權衡。

第65頁/共221頁GIS中的模式應用在地理信息系統開發中，經常會遇到本領域的特定的一些問題，并且已經形成了有效的解決方案，對其進行歸納總結，形成相應的設計模式，對于GIS軟件開發，有著重要的意義。下面遵循E.Gamma的格式給出了一個GIS設計模式范例。

第66頁/共221頁實例：FilterandRefine名稱：過濾和精化內容：定義了對一個大數據量的空間數據庫的訪問接口另外的名稱：空間索引和最小外包矩形動機：在空間數據中，一個通常的查詢操作是空間檢索，即根據給定的點或者區域得到相應的地物對象，在這些情形中，系統必須要有快的響應速度。

第67頁/共221頁原始的解決辦法最簡單的解決辦法是依次得到每個地物Ai，并計算Ai和給定的點（或區域）的空間關系，如果符合條件，則返回該地物對象。

第68頁/共221頁缺點首先，它需要對空間數據庫中的所有地物進行比較運算；其次，空間關系的計算需要大量浮點運算，直接進行給定點（或區域）和地物的空間關系，速度會很慢。

第69頁/共221頁解決的途徑

首先，可以計算每個地物的最小外包矩形（MBR-MinimumBoundingRectangle），這樣進行空間關系計算時，可以先通過外包矩形來判斷，可以排除掉根本不可能具有相交或者包含關系的情形，然后再按照常規的算法（如射線算法等等）進行計算。

第70頁/共221頁其次，考慮到采用MBR之后，仍舊要計算每一個地物Ai，當地物數目很多時，依然需要較長的查找時間。解決該問題的一個方案是將數據庫的空間范圍進行分割，一般是劃分成為矩形，然后計算并記錄每個矩形包含或者相交的地物，形成空間索引。在進行空間檢索時，根據給定的點（或區域）得到其對應的索引塊，這樣就可以只判斷與索引塊相關的地物，從而減少了查找時間。

第71頁/共221頁通常前一個操作稱為精化，后一個操作叫做過濾。

下面簡單描述該過程。

第72頁/共221頁第73頁/共221頁第74頁/共221頁每一索引塊都記錄了其相應的地物，形如：

D5

湖北，江西，浙江，臺灣，湖南，廣東，福建

C4

內蒙古，甘肅，陜西，山西，河南，湖北，四川，青海，寧夏而每個地物都記錄其最小外包矩形

第75頁/共221頁當根據給定點P查找包含該點的地物時，首先判斷P位于C4索引塊，這樣就可以只判斷P與C4索引塊對應地物的關系；再由外包矩形，可以得到P只可能在四川省或陜西省內，然后就可以采用傳統的空間關系計算方法，得到確切的結果——四川省。

第76頁/共221頁應用：

過濾和精化可以應用于根據點或者區域對大數據量的空間數據庫的檢索（點，PAM-PointAccessMethod；區域，SAM-SpatialAccessMethod），而空間數據庫由線或多邊形地物組成。

第77頁/共221頁結構：

第78頁/共221頁參與者：

l

FeatureSet:——定義由地理要素組成空間數據庫。l

Feture:——實現了地物對象。l

SpatialIndex:——管理和維護空間索引，可以得到每一索引塊對應的地物，提供過濾功能。l

MBR:——地物的最小外包矩形，通過MBR可以實現精化功能。l

Partition:——對應于空間數據分割后的每一塊矩形區域。

第79頁/共221頁協作：

FeatureSet利用SpatialIndex得到可能符合條件的地物對象集合，然后利用MBR去除絕對不可能滿足條件的地物。對空間數據庫的任何涉及空間坐標的編輯修改都要重新計算MBR和維護空間索引，在要求精度較低的情況下，可以利用最小外包矩形建立空間索引。

第80頁/共221頁后果：

要記錄空間索引和最小外包矩形，采用過濾和精化增加了內存開銷。

索引塊的確定是一個重要的因素，如果太小，會有大量地物跨越多于一個的索引塊，進一步增加了數據量；而如果太大，過濾的效果不會很明顯。

如果地物的空間分布不均勻，一般要采用不均勻的分割策略，如四叉樹等等

為了保證查詢結果的正確性，對地物的每一次編輯修改，都要重新計算其最小外包矩形，并維護空間索引，這需要額外的時間開銷，并增加了程序的復雜度。

第81頁/共221頁變化：

為了提高查找效率，可以建立基于四叉樹、平衡二叉樹等基于樹數據結構的空間索引?？梢允褂米钚⊥獍苯嵌噙呅未孀钚⊥獍匦?，前者更好地逼近幾何實體的形狀，提高了精化的效率，但是需要更多的存儲空間，并且計算直角多邊形運算量較大。

第82頁/共221頁5.一個典型的系統設計實施第83頁/共221頁5.1采用系統結構化分析思想結構化系統分析，就是將系統工程概念應用于地理信息系統設計，自上而下，劃分模塊，逐步求精的系統分析設計方法。在研制地理信息系統的各個階段都要貫穿系統工程的觀點。地理信息系統的開發是一個連續有序、循環往復不斷提高的過程。用結構化方法構筑的地理信息系統，組成清晰，層次分明，便于分工協作，容易調試和修改，是系統研制較為理想的工具。第84頁/共221頁5.2地理信息系統的軟件工程標準數據規范化和標準化。文檔標準。軟件標準。系統運行標準。第85頁/共221頁第86頁/共221頁5.3系統分析系統分析是采用系統工程思想方法，對項目的實際情況進行分析綜合，制定各種可行方案，為系統設計提供依據。需求分析系統結構第87頁/共221頁系統體系結構的詳細設計圖（只包含通用功能）第88頁/共221頁專業應用地理信息系統結構事例第89頁/共221頁專業應用中地理信息系統的結構層次第90頁/共221頁5.4系統設計系統設計的任務是將系統分析階段提出的邏輯模型轉化為相應的物理模型系統設計是地理信息系統整個研制工作的核心，不但要完成邏輯模型所規定的任務，且要使所設計的系統達到最優化。功能設計數據庫設計應用設計第91頁/共221頁第92頁/共221頁5.5系統開發實施系統開發實施是地理信息系統付諸現實的實踐階段，將實現系統設計的物理模型，把系統方案加以具體落實。程序編制與調試數據采集與數據庫建立人員培訓系統測試應用第93頁/共221頁第94頁/共221頁5.6系統維護更新系統糾錯系統軟硬件更新軟件（操作系統、應用程序）的升級系統數據模型運行更新第95頁/共221頁5.7系統評價系統評價是指從技術和經濟兩個方面對所建立的地理信息系統進行考察鑒定。系統效率系統可靠性可擴展性可移植性系統的效益第96頁/共221頁地理信息系統的開發步驟

第97頁/共221頁6.地理信息系統應用實例第98頁/共221頁6.1農業氣候區劃

第99頁/共221頁1.項目背景與需求

中國氣象局提出建設“第三次農業氣候區劃”項目的目的是：采用新技術、新方法、新資料，開發“農業氣候區劃信息系統（Agriculture&ClimateDistributedInformationSystem,簡稱ACDIS）”軟件，建立氣候資源開發利用和保護監測體系，實行資源平面與立體，時間與空間全方位優化配置；發揮區域氣候優勢，趨利避害減輕氣候災害損失，提高資源開發的總體效益。為各級政府分類指導農業生產，農村產業結構調整，退耕還林防止水土流失等提供決策依據，為地方政府服務。第100頁/共221頁2.ACDIS系統結構

農業氣候區劃信息系統（ACDIS）是基于GIS工具平臺，建立起面對專業技術人員的專用工具，適用于農業氣候資源監測評價、氣候資源管理與分析，小網格氣候資源推算與空間查詢、省地縣三級區劃產品制作等。

第101頁/共221頁具體實現了以下功能：1）地理基礎信息管理：管理工作區的基礎地理數據，如行政區劃，水系，交通數據等；2）小網格資源信息管理：管理柵格格式的、與農業氣候區劃有關的信息，包括各種DEM數據；3）小網格資源推算與區劃產品制作；4）農業氣候資源監測與評價；5）農業氣候區劃成果演示。

第102頁/共221頁3.系統工作流程

根據“3S”等新技術在區劃中應用需求，建立了農業氣候區劃工作基本流程（如下圖）：第103頁/共221頁農業氣候區劃工作基本流程圖

第104頁/共221頁4.“3S”在該項目中的應用

“3S”技術在該系統中得到了廣泛的應用，并且有了一定的成果。第105頁/共221頁（1）利用GIS對農業氣候區劃綜合要素空間查詢和管理

ACDIS利用GIS工具提供的基本功能，對其它子系統輸入、處理和生成的氣候資源等數據進行綜合查詢和管理。生成不同查詢條件下的區劃產品，作為區劃專題內容，進而實現對區劃各類產品的矢量圖、柵格圖、DEM、注記和屬性數據進行以地理表達式為條件的邏輯查詢以及不同圖件和屬性數據的綜合查詢、管理，并把查詢結果制圖輸出到繪圖儀或打印機，或保存為其它格式文件。

第106頁/共221頁（2）利用GIS對氣候資源進行小網格推算模式研究

氣候資源小網格推算模式研究是區劃的一項基礎性工作。在收集山區氣候研究成果基礎上，輔助以氣象哨、水文站雨量資料后，通過GIS平臺可快速計算和獲取測點地理參數（高程、坡向、坡度）。采用統計分析方法，根據要素的統計特征值和地理特征將全省劃分若干氣候區，分別建立各區域氣候要素推算統計模式，通過驗證和殘差訂正，應用到氣候資源小網格推算中。

第107頁/共221頁（3）GIS在農業氣候資源分析中的應用

應用GIS來定量采集、管理、分析具有空間特性的氣候資源，建立GIS分析氣候資源的思想、方法、步驟，包括數字高程模型建立、GIS農業氣候資源數據建立、空間分析模型建立、氣候資源分析計算、氣候分區及定量分析等。

第108頁/共221頁（4）利用“3S”提取農業背景信息參與區劃計算

為使農業氣候區劃對農業生產更具有指導作用，將非氣象因子引入到農業氣候區劃中。農業氣候區劃對象中往往對土壤PH值要求很高，根據土壤類型分布可以得出土壤PH值的分布，將其作為區劃的一個關鍵指標，使得區劃更加有實際應用意義。利用GIS將土壤分類圖作為一項數據層參與氣候資源數據層集運算，得出包含土壤類型信息的區劃結果。

第109頁/共221頁（5）利用GIS建立集區劃—資源動態監測—高產栽培技術為一體的信息服務系統

利用GIS工具，開發出基于Web的、對氣候條件敏感的兩系雜交稻制種氣候資源空間配置信息系統，將區劃服務于作物生產基地選擇、關鍵生育期氣象服務、農業生產技術指導等各個方面。

第110頁/共221頁5.相關應用某省在全省優質早稻種植氣候區劃和萬安縣臍橙種植綜合區劃中（下圖），除了應用1∶25萬的地理數據，還結合了TM影像數據，輔助GPS定位抽樣，把早稻、臍橙的可能種植區（農田、荒山荒坡）提取出來，排除了山體、水體、居民點、道路等不能種植臍橙和早稻的區域，把可能種植區與農業氣候區劃圖做邏輯交集運算，得到了全省優質早稻和萬安縣臍橙種植規劃圖。

第111頁/共221頁江西省萬安縣臍橙種植區劃

第112頁/共221頁6.2大氣污染監測管理

第113頁/共221頁1.項目背景隨著經濟的發展，環境污染直接影響了人們的生活質量，環境質量問題也得到了越來越多的重視。

污染環境包括水污染、大氣污染、固體廢棄物污染等，其中就大氣污染而言，城市區域由于受到工業生產、居民生活的影響，成為大氣污染發生的集中區域

通過實驗或計算來建立適合于特定區域的大氣污染物擴散模式以及確定相關參數的計算方法有一定的實際意義第114頁/共221頁2.專業模型的確定（污染模型）城市大氣污染的來源主要包括點狀污染源和線狀污染源，前者主要包括煙囪，后者則指汽車尾氣排放。

而污染的擴散的影響因子，除了排放量、排放物之外，還受到氣象條件、下墊面等因素的影響。

通過大氣動力學的研究，研究者給出了用來描述污染物在大氣中擴散規律的各種解析方程。

第115頁/共221頁3.GIS在防治大氣污染中的應用無論是點源污染，還是線源污染，其空間分布以及屬性可以通過地理信息系統進行管理，而污染擴散的影響因子的空間分布同樣可以作為GIS的空間數據組成部分，所以，基于GIS可以建立大氣污染擴散模型，進而GIS也提供了豐富的功能以表現污染物強度空間分布，可以查詢強度分布狀況，并可以結合其它社會經濟數據，進行更加細致的評價分析。

第116頁/共221頁4.基于GIS的大氣污染擴散模型

1）模擬污染物的空間分布，評價不同區域的環境質量；2）將污染物空間分布與人口密度空間進行復合分析，確定受污染影響的人口數目；3）預測在給定氣象條件下污染物的空間分布；

第117頁/共221頁4）確定不同點源對整個研究區污染總量的貢獻；進而為污染整治，如降低排放量、甚至關閉某些污染源，提供決策依據；5）如果要增加污染點源，可以比較不同的方案（如煙囪的位置，高度等），從中選擇最優方案；6）在城市規劃時，作為確定不同用地（居住、工業、商業等）的分布。

第118頁/共221頁5.系統實際應用包頭市是中國最大的稀土工業基地和著名的鋼鐵機械工業基地之一。包頭市工業能源消耗以燃煤為主，占56%，其次為焦碳和電力，在能源結構中，重中污染能源占70.8%，包頭工業排放的SO2、煙粉塵和氟化物都較大，造成包頭市煤煙型和氟污染的特點。其中21家重點空氣污染源占全市工業排放的95%，85%，96%（分別為SO2、煙粉塵和氟化物）。其中包鋼是最大污染廠家，其SO2、粉塵、氟化物的排放量高居榜首。

第119頁/共221頁包頭是我國大氣污染治理的重點城市，包頭關于大氣污染擴散的研究工作較多。冶金部建筑研究總院1982針對包鋼地區的煙氣綜合治理規劃，利用風洞模擬試驗、現場實驗等提出了“大氣輸送氣候學模式”（ATCM）。1989年包頭市環境監測站，針對包頭新市區大氣擴散模式和SO2容量計算，提出了基于美國EPA的ISC（工業復合源大氣擴散模式）的城市多源高斯模式。這些模式的建立為包頭市的大氣污染治理和管理提供了可靠的依據。

第120頁/共221頁在包頭市的研究工作中，利用1月份平均風速、風向、頻率，并將其換算為風頻表，對包頭市的37個高架點源造成的地面SO2濃度的空間變化進行模擬，結果如下圖所示：第121頁/共221頁包頭市大氣二氧化硫分布圖

第122頁/共221頁模型計算結果分析將模型預測結果圖與包頭市環境監測站繪制的等值線圖相比較。模型在工業區的預測值比較切合實際，在昆都侖區，預測值偏小，原因應該是由于包頭地區在一月份特定風向條件下，工業污染對該區域的影響比較小，相比之下居民取暖燃煤造成的二氧化硫污染就較突出。

第123頁/共221頁由系統進行工廠選點分析擬在青年農場增加一個新的污染源，有三種方案，分別為源強為100000mg/s、煙囪高150米；源強1000000mg/s、煙囪高150米；源強1000000mg/s、煙囪高200米。在一月風向風頻條件下進行預測，將預測結果疊加在原來的污染分布狀況上，結果如下圖：第124頁/共221頁增加不同參數污染源的污染分布圖

第125頁/共221頁結果分析從圖和表可以看出，源強為1000000mg/s的污染源造成的高濃度受害人群數量明顯增加，而源強為100000mg/s的新添污染源造成的高濃度污染受害人群數量變化不大。同時可以看出，增高污染源的高度來降低污染的危害是以低濃度受害人群數量的增加為代價的。從新增污染點源的污染分析來看可以考慮在青年農場位置新建立一個源強為100000mg/s、煙囪高為150米的新點源。

第126頁/共221頁6.3土地管理信息系統第127頁/共221頁1.項目背景深圳市規劃國土局土地管理信息系統是該局城市規劃國土信息系統的一個子系統。土地管理子系統的直接用戶是深圳市規劃國土局地政處，系統所處理的主要事務是用地管理工作，該系統的目標主要是實現城市建設用地的計算機輔助管理，實現土地信息（用地信息和地籍信息）的自動記錄和處理，為土地管理和決策提供準確、及時、全面的信息和決策依據，在局內有關處室實現土地信息的共享，提高規劃國土局土地管理工作效率，促進該局土地管理的規范化和科學化。第128頁/共221頁系統主界面第129頁/共221頁2.系統用戶群規劃國土局由19個處室組成，按其職能可大致分為三類：事務處理部門，主要是處理內外事務，對各處的工作進行協調，保存有關的文件檔案，包括辦公室、人教處、檔案室、綜合計劃處等；城市土地管理部門，主要從事用地管理，包括房地產權登記處、地政臨察大隊等；城市規劃和市政建設管理部門，主要從事城市規劃和市政工程建設的管理，包括規劃處、小區配套辦公室、市政管線處、建筑設計管理處等。它們之間相互聯系、相互協調共同完成城市規劃和城市土地管理的職能。第130頁/共221頁3.用戶需求規劃國土局采用市局、區局和土地管理所三級管理體制，在市局成立規劃國土信息中心統管全局的檔案及各種信息，設立五個分局作為市局派出機構，將市局的大部分業務下放區局，各區的城市規劃和城市規劃業務由各區分局具體負責。第131頁/共221頁市規劃國土局工作流程圖第132頁/共221頁功能要求收文管理用地數據和地籍數據的輸入、存儲、處理和動態更新。查詢檢索功能統計功能劃地功能制圖功能分析功能第133頁/共221頁性能要求系統運行速度應滿足日常辦公的需要系統操作必須簡單實用系統的安全性第134頁/共221頁4.系統總體設計主要包括硬件和軟件的選擇、系統的模塊設計、文件和數據庫設計、接口設計和安全性設計及系統實現計劃等方面的內容。第135頁/共221頁土地管理子系統總體結構圖第136頁/共221頁該系統的總體結構采取在局信息中心建立主系統，管理全市土地信息，分局建立分系統，管理各區土地信息的分布模式。分局分系統與市主系統的數據交換采用批處理的方式通過公用信息網或磁帶傳送。第137頁/共221頁5.系統配置局信息中心服務器：SUNSERVER10002臺；工作站：SUNSPARC204臺，SGIINDIGO24臺；微機：COMPARQ5/13310臺；

CALCOMP數字化儀（A0）2臺；HPDESIGHJET650彩色噴墨繪圖儀一臺；局地政處、分局地政科工作站：SUNSPARC201臺；微機：COMPARQ5/1335臺；CALCOMP數字化儀（A0）1臺；HPDESIGHJET650彩色噴墨繪圖儀1臺；系統軟件：ARC/INFO；PCNFS；PCARC/VIEW；PCARC/CAD；第138頁/共221頁系統硬件分布圖第139頁/共221頁6.系統模塊設計該系統是一個基于信息系統的辦公自動化系統，系統除了應具有一般信息系統的信息輸入、存儲、處理、輸出能力外，更重要的是能夠將其放在具體職能部門的辦公桌上做為處理日常事務的工具供有關工作人員使用，以提高其工作效率，減少工作失誤，促進土地管理工作的科學化和規范化。第140頁/共221頁系統模塊結構圖第141頁/共221頁查詢顯示模塊第142頁/共221頁房地產管理模塊第143頁/共221頁劃地模塊第144頁/共221頁自動制圖模塊第145頁/共221頁6.4城市規劃、建設管理

第146頁/共221頁1.GIS在城市管理中的應用在城市管理中，可以應用GIS的方面非常多，如土地、道路、管網、環境、人口等等諸多要素都可以通過地理信息系統進行管理，并且形成了應用于專門領域的GIS工具，如土地信息系統（LIS-LandInformationSystem）和AM/FM（自動制圖/設施管理，AutomaticMapping/FacilityManagement），前者側重于管理地塊的位置、面積、權屬以及地籍的動態變化；后者則主要對電力、通訊等設施的管理和分析、制圖。

第147頁/共221頁2.系統目標城市建設規劃涉及的因素非常多，開發新城要征用土地，改建舊城要拆遷安置，同時需要基礎設施、公共服務設施的配套。

用GIS對各種信息進行管理，并基于此進行分析和輔助決策，可以有效地防止各種混亂局面的出現

城市在不斷地建設發展，要求應用GIS管理日常城市建設活動，以保證信息的時效性。

第148頁/共221頁3.地圖更新模塊

地籍房產圖修正：地契內容改變，包括地塊邊界的變化以及地塊權屬的變化；在一個大的地塊內再劃分為若干小塊，產生新的土地所有者；公共道路的拓寬或者連通；小地塊合并成為大地塊；其它變化，如道路名稱、地名的改變以及錯誤的糾正。第149頁/共221頁測繪圖修正：

城市建設造成地面重要物體的邊界變化；重新測量，糾正過時的內容；道路打通、拓寬或封死；大的地塊合并或重新劃分；街道名稱改變；地圖上的錯誤糾正。

第150頁/共221頁土地使用圖修正：房屋的拆除和重建；房屋改變用途；地塊邊界改變；地塊重新劃分；地塊兼并；道路變化；道路名稱的修改；地圖錯誤糾正。

第151頁/共221頁4.土地區劃管理

某市的土地區劃圖分為用途圖、范圍圖和高度圖，用途圖用于限制和規定相沖突的土地利用；范圍圖對建筑之間的距離以及建筑后退道路等作出了規定；高度圖則規定了建筑本身的高度、相鄰建筑在高度上的相互關系的限制。采用GIS后，這三種區劃圖分為三個圖層進行管理，并可以疊加在一起顯示，避免各個部門數據不一致的情況。很方便地檢查規劃圖的錯誤，避免法律上的糾紛；也便于稅收部門查詢地產信息，調整對土地所有者的稅收。

第152頁/共221頁5.建筑審批處的內部工作管理

每個建筑物在修建之前，必須經過政府主管部門批準，由于申請非常多，并且需要實地勘察，工作繁重，如何分配并確定每個經辦人員的工作，以充分調動每個人的積極性成為一個難題。

在建立地理信息系統后，修建項目申請卡片被記錄到屬性數據庫中，其中的建筑物地址屬性與地塊空間數據相關聯，這樣可以很方便地將一定時期內所有的修建申請的位置分布顯示在地圖上，提高了工作效率，改善了建筑審批處的內部管理。

第153頁/共221頁利用GIS進行建筑審批工作協調

第154頁/共221頁6.5市政管理信息系統第155頁/共221頁1.系統的總體設計從用戶的業務操作出發，對各種信息加以分析提煉，最終形成功能、性能上的描述，獲得系統的邏輯模型。采用軟件工程生命周期法和結構化分析設計方法，自頂向下、逐層分解，將復雜系統分解成具有獨立意義、能被清楚理解表達的子系統，確定系統結構與組成，以及系統間、系統外部的聯系，面向對象開發各功能模塊。第156頁/共221頁市政管理信息系統總體結構圖第157頁/共221頁2.系統配置系統硬件：服務器：SUNSEVER10001臺；工作站：SUNSPARC204臺；微機：COMPARQ5/13310臺；CALCOMP數字化儀（A0）2臺；HPDESIGHJET650彩色噴墨繪圖儀一臺；第158頁/共221頁系統軟件：ARC/INFOforSUNSOLARIS；PCARCVIEW；PCARCCAD；PCNFS；ORACLE；LOTUSDOMINO；第159頁/共221頁市政管理信息系統硬件配制圖第160頁/共221頁3.在ARC/INFO系統中路網圖形的組織圖形和層次管理第161頁/共221頁第162頁/共221頁管網圖形的層次管理各類圖素分別形成不同的layer,此即ARC/INFO中的coverage。各個分塊圖形的layer分別放在48個子目錄gaij中。有關layer的名稱和含義如下：第163頁/共221頁管網圖層名稱和含義第164頁/共221頁4.系統的接口設計市政管理信息系統為多操作平臺、環境的集成系統，與基礎測繪、規劃、土地等系統間存在密切聯系，主要表現為數據轉換與功能調用，例如UNIX與WINDOWS，ARC/INFO與ORACLE，CAD到ARC/INFO，數據轉換通過系統命令或自行編程實現。功能調用需要設計OLE接口與擴展位，在數據庫管理層定義用戶、數據的視圖與權屬。第165頁/共221頁5.系統的界面設計深圳市政管理信息系統的界面設計，主菜單采用C語言，結合XVIEW并嵌套系統命令完成，各級子菜單通過ARC/INFO之AML實現。具有面向對象面向用戶的特點，強調簡單、友好、實用與高度的交互性，并且多處設置系統監控臺與進程轉路，從而有效防止由于誤操作而導致的死機。第166頁/共221頁6.系統的編程規范統一制定標準化的編程規范，是軟件工程開發的前提，有利于系統修改、擴充、升級以及與其他系統的接口。第167頁/共221頁市路網圖第168頁/共221頁管網查詢顯示第169頁/共221頁路網查詢顯示第170頁/共221頁市管網輸出圖第171頁/共221頁6.6?？诔鞘幸巹澬畔⑾到y第172頁/共221頁1.系統背景長期以來，?？谑幸巹澗謽I務運作方式仍停留在傳統的手工作業，不能滿足現代化城市發展對其業務的需要，特別是在空間信息處理方面，如劃地、調整路網等方面更落后于城市發展，急需建立大型的適合于城市規劃管理部門的空間型信息系統以代替傳統的手工信息處理方法，最終達到提高其運作能力的目的。第173頁/共221頁2.系統目標減少或取代政府各級管理部門低水平、手工、機械的重復勞動；以完善、豐富、強大的數據信息為各級管理人員提供良好的決策基礎和決策環境；為社會、為廣大民眾提供各種咨詢和信息服務；最終實現提高工作效率與工作質量，適應社會經濟與城市建設的迅猛發展。第174頁/共221頁3.系統用戶系統的直接用戶是海口市政府管理部門，在第一期工程中主要以規劃局的市政科、用地科報建科和規劃科為主要用戶。目前海口市許多單位和部門，該系統可為這些部門提供基礎信息、路網信息、規劃信息和用地信息在內的綜合數據庫。第175頁/共221頁4.現行業務分析?？谑幸巹澗值母骺浦g目前的業務管理方式，主要依靠手工作業，信息以硬拷貝圖、文件和資料的形式保存。信息存儲、流通和處理主要以手工方法和定性分析為主，最大弊病是周期長，容易出現錯誤，更不利于信息的綜合分析與提取。第176頁/共221頁總體設計流程圖第177頁/共221頁規劃局業務歸類第178頁/共221頁5.數據分析1：500、1：1000現狀地形圖各類規劃成果數據規劃用地數據建筑報建數據市政道路數據規劃管理輔助信息規劃管理辦公過程中的信息第179頁/共221頁6.功能要求用計算機進行收文管理，記錄每項申請的申請信息和處理信息；在系統運行過程中實現路網的隨時調整和建設用地紅線劃撥；具有多種查詢功能，包括空間查詢、多條件的邏輯查詢，多種統計與分析功能；制圖功能，制作地形圖、用地證附圖、規劃成果圖、報建總平面圖和單體模型圖等第180頁/共221頁7.性能要求系統運行速度應滿足日常辦公需要系統操作必須簡單實用系統的安全性第181頁/共221頁8.系統結構流程圖該系統流程圖反映了規劃局內部各機構的行政關系和業務往來，以數據處理為紐帶總結出規劃局內部的信息運行規律，為系統數據庫、模塊設計提供充分的依據。第182頁/共221頁第183頁/共221頁9.工程內容城市空間定位基礎系統（1：500比例尺）城市規劃系統道路交通系統土地系統綜合管線系統房產系統戶籍人口系統環保環衛系統消防系統第184頁/共221頁10.系統模塊設計系統充分考慮用戶的特點，以簡單和實用為原則，分辦文、查詢、編輯和分析四類模塊。辦文模塊是在微機上用FoxPro實現，它主要包括用戶申請材料檢查接收、申請材料的分類別錄入、申請批復過程的記錄等；第185頁/共221頁11.軟件配置第186頁/共221頁第187頁/共221頁第188頁/共221頁第189頁/共221頁第190頁/共221頁6.7地震災害和損失估計第191頁/共221頁1.GIS和地震災害對地震災害以及地震次生災害的評估對于一個區域的降低危險，資源分配以及緊急響應規劃具有重要的意義，而通過存儲和分析地質構造信息，利用GIS可以預測地震發生的“場景”并估計該區域由于地震引發的潛在損失。此外，GIS也提供了有力的工具使得在地震實際發生時，分析災害嚴重程度的空間分布，幫助政府分配緊急響應資源。

第192頁/共221頁2.評估地震災害步驟1）估計地表震動災害2）估計次生的地震災害

3）估計對于建筑物的損害

4）估計可以用金錢衡量和不可以用金錢衡量的損失

第193頁/共221頁地震損失評估過程

第194頁/共221頁基于GIS的地震損失評估過程（1）

第195頁/共221頁基于GIS的地震損失評估過程（2）

第196頁/共221頁6.8地貌信息系統

第197頁/共221頁1.地貌形態分析用于提取由地表形態反映出來的地貌特征參數，包括DEM以及基于DEM的各種地貌參數：坡度、坡向、起伏度、河網密度、溝谷參數等等。

第198頁/共221頁2.地貌信息復合

包括地貌參數復合模型和地貌信息/專題信息復合模型，前者將各個地貌參數復合，發現其間的規律性，得到綜合的分析結果；后者考慮到地貌格局還受到外動力地質作用的影響，將地貌信息與地質、水文、氣象等信息復合，發現其聯系。

第199頁/共221頁3.地貌區域評價

根據單個或者多個地貌特征的分析，評價地貌環境對農業、建筑、工程、旅游、居住條件的影響以及評價地貌條件對于各種自然災害發生、發展以及防治的影響。

第200頁/共221頁4.地貌成因分析

內動力成因分析模型：內動力是地殼內部能量產生的營力，決定地貌的格局與骨架，可以從幾何效應和力學機制兩個方面進行分析，有限元方法是研究地貌內動力成因機制的有效方法。外動力成因分析模型：外動力是地球表面受太陽能和重力以及生物活動的營力，主要包括重力作用、風力作用、水利作用、溫差作用和生物作用等，影響著地貌的具體形態。

第201頁/共221頁5.地貌預測

可以采用兩種模型進行地貌預測，即理論地貌預測模型和統計地貌預測模型，前者以成因分析為基礎，采用數理模型進行宏觀和