第一篇：交通地理信息系统的发展
交通地理信息系统的发展
08地信
交通地理信息系统GIS-T(GeographylnformationSystem-Transportation)是GIS在勘测设计、规划、管理等交通领域中的具体应用。GIS的基本思想是将地表信息按其特性进行分类，然后进行分层管理和分析。GIS实质上是一种空间数据库管理系统。它除了具有一般数据库系统的功能之外，如数据输入、存储、查询和显示等，还可进行空间查询和空间分析。GIS的发展起始于20世纪60年代。20世纪80年代走向成熟并迅速在各国推广应用。由于GIS的功能和使用特点非常适合交通领域，我国交通部门一直是其应用的重点行业之一。
GIS-T的基本功能包括编辑、制图和显示及测量图层等功能，主要用于对空间和属性数据的输入、存储、编辑，以及制图和空间分析等。编辑功能使用户可以添加和删除点、线、面或改变它们的属性；制图和显示功能可以制作和显示地图，分层输出专题地图，如交通规划图、国道图等，显示地理要素、技术数据，并可放大缩小以显示不同的细节层次。测量功能用于测定地图上线段的长度或指定区域的面积。GIS-T的其他功能包括迭加、动态分段、地形分析、栅格显示和路径优化等。在CIS-T的上述功能中，空间分析功能是地理信息系统软件的核心，迭加分析、地形分析和最短路径优化分析等功能是为空间分析服务的。交通设计部门可以利用GIS-T的等高线、坡度坡向、断面图的数字地形模型的分析功能进行公路测设。
一、交通地理信息系统的历史及现状
从Tomlinson（1967）第一次提出“地理信息系统＂这一概念时起，交通地理信息系统的发展可以追溯到本世纪六十年代。计算机技术的发展，给人们很大的帮助，它使得信息存储和数字计算变得容易。学者们建立起许多不同的数学模型来用计算机表达客观世界。同样，地理学者们也试图用尽量少的数据种类和数据量来表达地理事物，并进行复杂的操作和计算。在60年代，美国人口统计局建立的DIME以及後来的TIGER数据模型中，研究者们就开始采用基於点和线的一维线性网络来表达道路系统。在同那些点线相连的属性表中，记录了点线的各种属性信息（见图1）。这一模式成为一直以来，道路交通系统表达模型的一个主流。这种表达方式也适於进行道路交通系统的路径分析。随著城市的发展，城市道路交通系统变得复杂起来，诸如多车道、单行线、转弯限制、立交桥等的出现。初时，学者们可以通过向属性表中增加新的字段来解决这些新现象。如加入字段－－车道数来表示该路段的车道属性，加入字段－－通行方向来注明该路段是否单行线。在向大众提供即时路况信息方面，一些系统采用传输由闭路电视系统记录的即时交通画面的方式来发布信息。这是一个相对独立的系统，与交通信息系统是不相连的，公众只知道道路交通的大致情形，而无法充分利用所给予的信息。随著情形变得越来越复杂，仅仅对属性表修改已不能满足现代城市交通地理信息系统发展的要求。城市交通地理信息系统的发展面临诸多挑战。
二、交通信息化现状
近年来，部相继颁发了《公路、水路交通信息化“十五”发展规划》、《公路、水路交通信息化工作指导意见》、《交通（公路水路）信息化建设指南》、《中国交通电子政务建设总体方案》等，这些文件在推动交通信息化的进程中发挥了重要作用。在2002年全国交通信息化工作会议上，张部长明确指出：“交通信息化的目的是通过广泛应用现代信息技术，实现交通产业升级，使社会公众享有更多的信息资源，提高科研、生产、和管理的效率和能力，加快推进交通现代化。”2002年全国交通信息化工作会议以后，各省、自治区、直辖市交通厅（局、委）积极贯彻会议精神，并按照张部长在讲话中提出的具体要求，结合本地实际，大力推进信息化工作，使全行业信息化发展速度大大加快，成效显著。主要表现在：
（一）在政务建设方面，信息化方面已经取得明显成效。交通部机关信息化基础设施改造一
期工程已经完成，办公自动化系统已挂网运行两年，取得较好的效果。
大多数省、自治区、直辖市交通厅（局、委）建设了政府机关局域网，开通了办公自动化系统和各类管理应用系统，并相继建立了对外服务网站，基本实现了有关信息网上发布。地区级以下交通主管部门在办公中普遍应用了计算机，部分了实现与上级主管部门的网络联接和利用互联网传递信息。
（二）在公路水路基础设施建设领域，信息化取得重要进展。
在规划、勘察、设计等工作中，许多单位已经利用网络开展联合设计，开始普及应用计算机辅助设计系统（CAD）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、遥感技术（RS）等，基础设施建设前期工作大大加快；
在建设管理方面，高等级公路、大型桥梁建设、深水筑港、深水航道整治已经采用信息化的施工技术，广泛应用了项目管理软件，明显提高里管理水平。在海事基建方面，已建成了17个船舶交通管理中心和42个雷达站，提高了船舶及特殊水域的交通管理水平。
(三)在交通运营管理领域，信息化已有较大突破。
区域性运政管理计算机系统得到普遍应用；路面养护管理与评价系统（CPMS）、桥梁养护与评价系统（CBMS）已在20多个省、自治区、直辖市推广应用；公路GIS系统、公路规费征稽系统等也得到了很好应用；高速公路通信、监控、收费系统成为高速公路运营管理的重要手段，京沈高速公路联网收费系统于去年10月正式启用，广东、浙江、江苏、重庆、山东、山西、辽宁等省也都实现了省内联网收费。
在海事管理系统中，建成了覆盖全国14个直属海事局的水上安全监督信息网，实现了船舶、船员、通航环境管理等水上安全监督管理业务的计算机化，ISM管理信息系统、中国船舶报告系统、船舶检验信息系统等都得到了很好的应用，为保障船舶航行安全发挥了重要的作用。
(四)在运输企业管理方面，信息化建设已呈现良好势头。
电子商务、现代物流理念逐步渗透，计算机联网售票，车站、港口、车辆、船舶的计算机管理系统已经普遍应用，工作效率大大提高。大中型港口和大型航运企业（集团）积极开展企业信息化建设，围绕运营管理、调度指挥、运输过程控制和企业内部事务处理等业务需求，开发了企业内部管理方面的信息系统，并通过国际互联网开展用户服务。港航EDI用户总数已超过1000个，其应用已收到明显的经济和社会效益，成为我国港航运输生产中不可缺少的技术手段。
此外，标准、规范、法规和制度建设都有不同程度的进展。配合应用系统的开发，制定完成了有关信息技术标准和代码。特别应指出的是，随着信息技术的快速发展，交通系统政府网站建设发挥了越来越大的作用。
虽然交通信息化建设已取得显著成绩，但距离交通行业发展的实际需求还有不小的差距。随着我国经济社会的快速发展，交通运输管理和服务水平不高的问题越来越突显。因此，需要将信息技术融入到交通建设与运输管理的全过程，加强决策支持系统建设，加快行政管理科学化步伐，提高政府行政管理水平，为公众提供更多的信息服务，全面提升整个行业的管理水平。面对上述需求，交通信息化任务任重而道远。
三、城市交通地理信息系统发展面临的挑战
(一)、标准化问题
标准问题是信息共享的基础，是生产发展到一定水平之後的需要，其本质是一种管理。交通地理信息系统的标准问题是一项既困难又迫待解决的任务。城市交通地理信息的标准化所面对的对象与其他标准化行为的对象不同，它面对的不是对一个新的对象进行规范，它要面对的是一个充满了历史遗留的城市景观。虽然，我们可以将一个在平原地区新兴起的城市规划成一个结构上非常有条理的城市，如棋盘格一样的道路系统，以顺序数字命名的街道（如中国古代的皇城）。这样的城市道路结构易於用计算机系统表达，便于管理。但大多数的城市历经长时间的发展，拥有一个极为复杂的道路交通网络，以及极具区域特色的道路名称系统。如何用计算机系统中简单、有条理的记录来
表达现实世界中复杂而又纷乱的城市交通信息，一直是地理信息系统专家们契而不舍的追求目标。在现实世界中，人们通过地址来寻找城市中的目标。这种现实世界的定位方式是通过一段文字来表达目标位置的。例如，我们用“香港中环干诺道中1号＂来表示香港富丽华酒店的位置。在地理信息系统中，计算机是无法通过诸如以上文字叙述而直接寻找到目标的位置的。目标的位置是由其所在地的地理空间坐标确定的，如该地的经度和纬度，或是其在规定的大地平面坐标系中的X，Y值。然而，经度纬度或是XY值对於市民来说，只是空洞的数字，没有丝毫意义。虽然，现在市民可以购买全球地理定位系统（GPS）接收仪来轻易地知道自己所在的地理坐标，但那一串数字远不如街名路名门牌号更亲切实在。因此，交通地理信息系统需要一座沟通计算机与用户的桥梁，进行用户的现实世界语言同计算机语言之间的转换。
数据是信息系统的基础，是信息系统得以生存的先决条件。目前交通地理信息系统所使用的数据，并不是专门为考虑交通应用要求而设计的，它们有著各种各样的来源。由於对於交通数据尚未有统一的要求，不同部门生产的交通数据之间差别很大。由於对道路等级的划分没有一致的标准，不同的交通数据生产者对某一道路的级别判断不同；对於应该包括到道路网络中去的最低等级道路各有不同意见；道路网络地理精度各不相同；数据的存储格式也是千差万别。这种种差异导致了不同部门的交通数据之间缺乏一致性，令不同交通信息数据库之间的互操作产生困难，造成不必要的人力和财力上的浪费。由於缺乏标准化规定所造成的交通信息数据库之间的差异是不可忽视的。Dr.Noronha（1999）在他最近的一份研究中指出：利用和照相测量法对不同部门生产的、不同比例尺的数字交通地图进行的调查中，发现不同地图之间存在显著差异（见图2）。他将同一区域由三个不同部门制作的电子交通地图A、C和E，同GPS勘测结果叠加起来，可以发现地图C同GPS勘测结果几乎完全符合，而地图A和E则有不可忽视的位置错误。
(二)、交通地理现象表达所存在的问题
在对地理现象进行抽象表达时，通常采用以下三种数据模型（Goodchild，1992）：对地面某一连续变化现象进行抽象表达的域模型（field models）；对离散点、线、面状事物及其相关属性集合进行抽象表 达的离散实体模型（discrete entity models）；对嵌於地表的线性网络的变化进行抽象表达的网络模型（network models）。由於交通系统自身的特性，几乎所有应用於交通系统的数据模型都没有超出网络模 型和离散实体模型的范围。用许多具有多种属性的线段代表城市道路网，用离散点代表各种道路网中的标识性地物，用线性网络代数对交通网络进行分析，这些方法对现实道路交通系统的计算机表示起到了一定的作用。然而，现实世界中，城市交通系统越来越向复杂的方向发展，多车道、单行线、转弯限制、立交系统等交通特征变得越来越普遍，加上新的越来越复杂交通规则，使得这种简单的线性网络越来越不适合城市交通系统的表达。如何解决这些复杂交通现象的表达问题，是目前城市交通地理系统面临的又一重要问题。对於这些问题，学术界有一些相应的解决方案。然而，这些方案是否能真正解决城市交通系统表达所存在的问题，还有待於进一步考察与研究。多车道
目前，由於所需存储空间少，分析算法简便，大部分交通地理信息系统都采用一维线段来表示道路。然而，这种表达方法越来越显示出不足。道路并不是简单的一维线段，它是有一定宽度的面状实体，是由多个车道组成的系统。由於道路级别不同，车道的数目相差较大，宽度也从10米至100米不等，若均以一维线段表示不是很恰当。而且，在精度较高的地图中，如1：10000幅地图中，路宽为100米的道路在该图上应显示为宽度为1厘米的条带。这时若仍然用一维线段来表示也不合适。一些地理信息系统专家建议将车道数目作为线性网络中一维线段的属性来表示。然而，在现实世界中，车道的情形要复杂得多。在交叉路口，只有部分车道允许转弯，其他车道只能直行；在高速公路系统中，有些车道是通往出口的，其他车道则会继续前行。车道属性表只能记录车道的数目，根本不可能区分不同的车道，分别记录它们的特性。对於现代司机来说，了解每一车道使用的具体指示变得越来越重要了。如，在高速公路系统中，那一条车道是引向公路出口的；是不是在某一车道上的车辆都必须驶离公路；何时转向某一车道通往一特定路口等。在某些道路系统中，基於车道的指示要比基於线段和结点的指示要更有用一些。这表明基於车道水平的表达模型更适於人类行为的体现。另外，进行有效的车道表达所需要的几何细节的精度是相当高的。虽然50米的精度车辆定位的要求，但是对於车道的定位则需要高於5米的精度。这种定位精度已经超出了许多现有网络数据库的精度。如TIGER是由比例尺为1：24000和1：100000的地图混合编制而成的，它们的位置精度分别大致为12米和50米。在GPS系统帮助下取得5米以上的定位精度需要不同技术和高质量的大地测量控制的帮助。）
方向问题
现代交通系统中，交通规则变得越来越复杂。为了便於交通流的畅通运转，对道路中车流的方向作了许多限制，诸如某路口禁止左转，某条道路只能单向行驶，禁止逆行等。这些规定使得交通网络不仅仅是一个简单的连通网，而成为复杂的有向网。在进行路径分析时，就不仅要考虑通过某一路径所需要的代价（如时间、距离），还要考虑路径的通行方向和路径之间的连通性。
要处理这种问题，基础地理数据模型必须扩充新的结构。一些地理专家通过在地理数据结构中添加转向表（turntable）来解决这一问题。转向表将网络中在同一结点相连接的所有线段对（线段已经在网络系统中编号，同样一对线段不同行向按不同记录处理）进行记录，同时记录它们之间的连通性，并建立转向表中线段标识同其在线属性表中记录之间的连接。对於单行线，也可以以转向表的记录来表达出来。我们可以将单行线通行方向线段对记录的通行属性设置为Yes，而对於其逆行方向的线段对记录的属性，我们设置为No，这样就不会出现沿单行线逆行的路径了。表示了转向表对方向限制记录的示意。通过转向表的建立，可以较好地解决交通系统中方向的问题。
道路立交
由於城市发展空间的限制和对便捷快速交通的要求，城市道路交通系统逐渐由二维平面向三维空间发展，道路立体化的发展趋势越来越明显。两条道路立体交叉而互不相通的情况越来越普遍，如何在基於一维线性网络的网络模型中表达道路立交化也是交通信息系统中存在的问题。虽然地理信息系统中三维空间表达技术和虚拟现实技术的发展逐渐成熟，但考虑到三维表达的复杂性和空间分析的难度，在一段时间内许多交通地理信息系统依然要采用一维线性网络来表达道路交通系统。我们想要区分在同一结点相遇并相互连通的线路与在空间中立体交叉的线路，若是在非平面的线性网络中，这种差别比较容易区别的，但是在平面线性网络中，所有交叉的线路（无论是平面相交还是立体交叉）都要在交叉处生成一个结点（见图5）。这时，我们可以利用前面提到的转向表来解决这个问题。通过设置转向表中的连通属性，我们可以限定线路的通行方向只能为直行，不可以转弯。以此来表明两条立交的路线彼此互不连通。
(三)、多种交通方式下实时路径查询
交通地理信息系统的功能不仅仅要为政府和管理者提供信息决策支持、管理规划，为广大市民提供交通信息、出行指导也是它的重要功能之一。乘公共交通系统工具出行的市民则想知道如何乘车才能最快或最经济地到达目的地；自己驾车的市民在出行前都很想知道当时的路面交通状况如何，是否通畅。现代城市交通系统变得越来越发达的同时也变得越来越复杂。一个城市的公共交通系统往往是由多种交通工具构成的，如火车、地下铁路、公共汽车、小型公共汽车、有轨电车、出租车等。这些公共交通工具的服务线路密如蛛网般地分布於城市道路网中，重叠交错，延伸到城市的各个角落。如香港1100平方公里的土地上城市面积不过130平方公里，在遍布市域的1865公里的道路系统中拥有超过100条的公共交通线路，其中包括公共汽车、迷你巴士、九广铁路（KCR）、城市地铁（MTR）和机场快线。现代城市交通系统中，多种交通工具线路混合并存，各种转乘站林立，出行者很容易就会迷失在各种交通工具令人眼花撩乱的指示牌中。这种情况下，人们很难知道如何选择一条“最省时间＂或“最经济＂的出行线路。在多类型交通系统中进行最佳路径选择是交通信息系统进行路径搜寻的一个难点。目前，地理信息系统界的学者在创建适於多种交通类型混合表达的数据库方面所花费的努力很少，但基於多类型交通系统的路径搜寻在提供城市交通信息服务中是十分重要的组成部分（Goodchild，1999）。解决这一挑战，会令众多的城市出行者受益。
第二篇：专题地理信息系统
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专题地理信息系统一、简答题
1、简述GIS常用的分析方法有哪些？（8分）
GIS实现空间分析的基本功能，包括空间的查询与量算，缓冲区分析，叠加分析，路径分析，空间插值，统计分类分析，DEM分析，趋势分析等
2、简述WEBGIS常用的实现技术方法？（8分）常用的WEBGIS实现技术包括：
1）CGI（通用网关接口）方法；CGI是一个用于WEB服务器和客户端浏览器之间的约定标准，允许网页用户通过网页命令来启动一个存在于网页服务器主机上的程序（称为CGI程序）。利用CGI可以生成图像，然后传递到客户端浏览器。
2）插件(Plug-ins)法；浏览器插件是指能够同浏览器交换信息的软件。利用浏览器插件，可以将一部分服务器的功能转移到客户端，此外对于WEBGIS而言，插件处理和传输的地理空间矢量数据的数据量较小，加快了用户操作的反应，减少了网络数据流量和服务器负载。3）Java Applet方法；Java语言是面向对象的编程语言，它最大的优点是跨平台特性。用Java Applet实现WEBGIS，不需要软件安装。4）ActiveX方法:ActiveX是在微软公司OLE技术基础上发展起来的因
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特网新技术，是一个技术标准。基于这个标准开发的构件称ActiveX控件。可以像Java Applet嵌入到HTML文件中。优点是执行速度快，可用多种语言实现。
3、简答GIS开发策略？（6分）
GIS开发策略可以分为可行的和不可行的两种开发策略，不可行的开发策略包括组织机构法、数据库法、想象系统法；可行的开发策略包括“自上而下”方法、“自下而上”方法、综合法和企业系统规划法。
4、简答城市GIS数据库设计的基本要求。（8分）
1）应该对大量的数据体用非兀余结构予以定义，并根据需要使其能同时为不同的用户使用。
2）再插入、修改和删除数据元素时，数据元素的结构、相互关系和从属性应保持不变。
3）应用程序不依赖于数据库中的数据组织方法和存放位置，即数据独立。
4）系统对库中数据的存取进行控制，防止无关用户对数据的非法存取以及有意或无疑的破坏，以保证数据的安全性。
5）系统要保证数据在逻辑意义上的正确性、有效性和兼容性。6）要有一些辅助程序，用于数据库的维护以及经常性的组织和必要时的数据库快速恢复操作。
7）要便于用户对数据进行独立的写入、修改、补充和删除。
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8）要具有不断扩充和更新的能力。
5、简答城市GIS数据库设计的主要内容。（11分）主要包括以下各类内容的分析、选择和决定：
1）数据源分析与选择；2）数据采集方式的确认；3）数据更新的技术方法；4）数据采集前的预处理；5）数据采集技术要求和技术规定；6）数据编辑处理和拓扑关系建立；7）属性项的选择、定义和属性文件的建立，与已有关系数据库的连接；8）数据质量控制和检查验收规定；9）平面坐标的配准、投影参数设置、与国家统一坐标系间的转换；10）数据接边处理；11）其他有关问题，包括数据字典，描述数据库，符号库的设计与建立。
6、简述GIS的硬件构成。（7分）1）计算机（微机、工作站和服务器）； 2）数据存储设备（硬盘、光盘、磁带机等）； 3）输入设备（扫描仪、数字化仪等）；
4）输出设备（普通绘图仪、静电和激光绘图仪、图形显示设备等）； 5）数据采集设备（GPS接收机、平板测图仪等）； 6）网络设备（细缆仙/双绞线、集线器各种专线等）
7、分布式GIS的主要特点有哪些？（8分）主要特点有：
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1）数据分布性，即空间数据可存储在异地； 2）远程操作性，即通过网络处理异地的数据；
3）设备共享性，GIS设备昂贵，实现共享可以降低成本。4）计算快捷性，即可以实现并行计算，加快计算速度。
8、简述建立数字地球的技术方法。（10分）
建立数字地球的技术关键是实现海量数据的获取、存储管理、处理和信息的提取、信息共享以及信息表达。主要技术方法有：
1）数据的采集与融合。卫星遥感是数字地球获取数据的主要手段，对这些数据的自动的、快速的处理以及时、准确的提取信息是实现数字地球信息获取的关键。
2）海量数据的管理。数字地球应用中包含大量多媒体数据，需要在因特网上发布，形成超媒体空间信息系统。分布式数据存储、空间数据仓库、自动制图综合技术都是实现海量数据管理的有效方法。3）分布式计算。地理信息的特征是分布的，并且具有基础性、共享性和综合性，分布式计算可以使地理信息应用于社会各个领域。4）虚拟现实技术。在数字地球中，虚拟现实技术可以真实的表达现实地理区域。
5）元数据。全球范围内对数字地理信息的需求越来越大，为了保证信息不被误用，需要通过元数据对数据进行详细的描述用户利用元数据可以估计数据集的适用性。
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9、简述城市地理数据的分类。（10分）
城市地理数据可概括分为：基础数据和专题数据。根据数据来源可划分为：
1）图形数据，一般通过对地图或其他图像数据数字化而来，多为矢量数据；
2）图像数据，如遥感数据和航片，多为栅格数据；
3）统计资料，由各个部门的调查而来，多为空间定位型关系数据； 4）属性数据，是描述实体的数据，多为数字型和字符型。5）其他数据，如元数据，是描述数据的数据。
10、建立城市GIS的可行性论证主要包括哪些内容。（8分）1）通过初步调查和对本部门业务工作的分析研究，确认实现城市地理信息系统项目的近期和远期应用目标的可行性。
2）论证项目的投资规模，编制预算，并估计实施后带来的经济、社会效益和实施中可能遇到的风险。
3）论证几种可供选择的实施方案，确认技术上的可行性。4）编制项目初步实施计划，确认时间上的可行性。
11、简答数据共享的重要性.（5分）
信息化是促进社会进步的重要手段之一，是社会发展的必然趋势。以计算机技术、通讯技术、网络技术为代表的现代信息技术，使人类对
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信息资源的利用进入了高效化、专业化、多样化和共享化的现代方式。信息时代，信息呈爆炸性增长，在浩瀚的信息资源中，庞大的信息资源和昂贵的信息成本，使得人们无法独立生产所需要的数据，而必须通过共享来获取资源和必要的信息。如何利用、挖掘、共享信息是信息化建设的关键问题之一。
12、简述地理信息的特征。（4分）
地理信息具有空间特征、属性特征以及时域特征，除此之外，还具有区域分布性，信息载体和传播媒介的多样性和多维结构特性。
13、简述GIS具有的特征。（6分）
1）具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；
2）地理空间数据管理由计算机支持，计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法；
3）地理信息系统能以快速、精确、综合的对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态模拟和分析。
14、GIS数据管理方法主要类型有哪些？（6分）
1）对不同的应用模型开发独立的数据管理服务，这是一种基于文件管理的处理方法。
2）在商业化的DBMS基础上开发附加系统，开发一个附加软件用于
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存储和管理空间数据和空间分析，使用DBMS管理属性数据 3）使用现有的DBMS，通常以DBMS为核心，对系统的功能进行必要扩充，空间数据和属性数据在同一个DBMS管理之下。
4）重新设计一个具有空间数据和属性数据管理和分析功能的数据库系统。
15、GIS的主要功能有哪些？（6分）
数据采集；数据编辑；数据存储和管理；制图输出；空间查询和空间分析；数据表达与发布
16、什么是软件维护，软件维护可以分为哪几类？（6分）当软件开发完成并交付用户使用后，就进入运行/维护阶段，在运行/维护阶段仍需要对软件进行修改，称为软件维护；软件维护活动可以分为以下几类：
1）改正性维护；2）适应性维护；3）完善性维护；4）预防性维护。
17.软件开发过程模型有哪些？（4分）
1）瀑布模型；2）演化模型；3）螺旋模型；4）喷泉模型
18、GIS界面设计的要求。（8分）
界面设计要考虑尽可能使用户方便，对用户真正做到“友好”。用户只需利用鼠标在屏幕上进行见到操作，即可执行有关功能或提示有关
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信息，而无需输入任何命令。界面设计要做到各模块之间界面的形式一致，即相同的功能要用相同的图标显示。界面可以分为若干层，从主菜单开始，一层层的调用。界面实际的布局要合适，尽可能加大图形显示窗口，做到美观大方、清晰易读。还应具备帮助功能。
二、论述题
1、论述GIS开发步骤（15分）可以分为四个主要步骤：
1）前期准备：立项、调研、可行性分析、用户需求分析； 2）系统设计：总体设计、标准集的产生、系统详细设计、数据库设计；
3）施工：软件开发、建库、组装、试运行、诊断； 4）运行：系统交付、使用和更新。
2、论述GIS应用的领域和范围。（15分）
由于GIS是用来管理、分析空间数据的信息系统，所以几乎所有的使用空间数据和空间信息的部分都可以应用GIS。由于各个部门的不同，GIS在具体业务系统中所占的比重，应用方式也各异，如： 1）传统制图部门：传统制图技术已经不能满足人们的要求，而GIS能提供很好的解决方案。
2）管理部门：与GIS结合比较紧密的如土地管理、交通、物流运输、精心收集
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医疗卫生领域等部门，以及其它商业部分；
3）辅助决策应用领域：相对松散的有城市规划、环境领域等，其主要特点是将海量的数据进行综合管理和综合分析，以辅助科学的决策。4）大众化服务领域：特别是WebGIS的发展已经让GIS走进了千家万户。
3、信息系统开发及建库需要制定的技术文件一般有哪些？（14分）可行性研究报告、项目开发计划、用户需求分析、数据需求分析、总体控制设计、详细控制设计、数据库设计、用户手册、操作手册、模块开发宗卷、测试计划、测试分析报告、开发进度月报、项目开发总结报告。
4、举例说明专题信息系统应注意哪些问题？（12分）
1）可行性：目标可行性，投资可行性，技术可行性，时间可行性；‘
2）用户需求：因为系统设计的好坏用户说了算； 3）数据的可得性； 4）系统的可扩展性 5）数据和系统的更新。
5、如何锻炼自己，使自己成为一个好的系统分析员？（12分）信息系统分析员是技术和管理之间的桥梁，是领导和员工之间的沟通
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渠道。其是先进技术和先进管理模式的代表者，要善于处理矛盾，因势利导，组织实施。懂管理懂技术。因此系统分析员必须要有深入的专业知识，使用广泛的社会只是，要有计划、协调、组织、控制和监督的工作能力，要有大公无私、廉洁自律、坚持原则、灵活机动、密切联系群众等修养。
所以要成为一个优秀的系统分析员，必须锻炼自己的基本功看、听、说、写。看，要深入了解，就是亲自看。一个有经验的系统分析员，到一个企业从头至尾参观，看企业的厂容，看职工的工作精神和工作秩序，看一些报表，了解一些数据，就可以对企业了解大概。听，是系统分析员知识来源的第二渠道。不是简单的记忆，而是根据说者的态度、说的环境，判断说者的真实含义。说，是系统分析员开展工作的第一重要本领。是系统分析员必须具备的才能，一个好的系统分析员说要有内容，能抓住重点，条理性逻辑性强，而且要有鼓动性、趣味性一时性，还要有很强的反馈能力。写是系统分析员有一种重要的能力。
另外，要有高尚的信息道德，有具有团队协作、忍辱负重的精神。也要乐于助人。
8.论述地理信息系统工程建立的过程 答：据GIS系统建设的时间序列，可以把建设过程分为5个阶段：系统调查、系统分析、系统设计、系统实施、系统维护。1.系统调查
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对现行系统调查是GIS系统工程开发和建设的第一步，主要任务是通过用户调查发现系统存在的问题，完成可行性研究工作，确定建立GIS是否合理，是否可行。
2.系统分析
系统分析是GIS系统开发的关键工作阶段，通过对现行系统的深入分析，获取现行系统的具体逻辑模型，从功能上确定用户的需求，定义新建GIS的逻辑功能，获取GIS的逻辑模型以反映用户的需求。主要任务包括：进行用户需求分析与描述；确定系统的目的、目标及属性；导出待建GIS的逻辑模型；制定设计实施的初步计划。
3.系统设计
按照对建设GIS系统的逻辑功能要求，考虑具体的应用领域和实际条件，进行各种具体设计，确定GIS建设的实施方案。系统设计包括总体设计和详细设计。
a、总体设计
确定GIS系统的总体结构，即GIS各子系统或各模块的划分，以及各组成部分（子系统或模块）之间的相互关系。总体设计的任务主要有：进行各子系统或模块的划分与功能描述；模块或子系统间的接口设计；软硬件配置设计；网络设计；开发策略规定。
b、详细设计
详细设计是在总体设计的基础上进一步深化，主要任务有：模块设计；代码设计；数据库设计；数据获取方案设计；界面设计；输入输出设计；程序模块设计；安全性能设计；实施方案设计。
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4.系统实施
系统实施是GIS系统建设付诸实现的实践阶段，实现系统设计阶段完成的GIS物理模型的建立，把系统设计方案加以具体实施。在这一过程中，需要投入大量的人力物力，占用较长的时间，因此必须根据系统设计说明书的要求组织工作，安排计划，培训人员，开发和实施。此阶段主要任务有：程序编制与调试；数据采集与数据库建立；人员的技术培训以及系统测试。
5.系统维护
GIS系统测试完毕，即可进入正式运行阶段，提供用户使用。在这一阶段，系统工作人员主要任务是对投入运行后的GIS系统进行必要的调整和修改，是系统适应环境和其它因素的各种变化，保证系统正常工作。
9、简述传统GIS的共享方法（12分）
10、你认为如何解决未来空间数据共享的问题（10分）
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第三篇：地理信息系统
地理信息系统专业
专业培养目标：本专业培养在思想道德、业务、文化、身心素质等方面全面发展，适应信息社会和知识经济时代需要，基础扎实、知识宽广、与时俱进、开拓创新的社会主义事业建设者和接班人。培养具有地理信息系统与地图学、遥感技术、空间定位技术、空间数据组织与处理技术的基础理论、基本知识和基本技能，同时掌握计算机软硬件应用、计算机通信、软件开发等计算机科学与技术的基本知识和基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在通信网规划与管理、城市建设、区域规划、资源、环境、交通、人口、住房、土地、基础设施、规划管理和计算机应用等领域从事与地理信息系统有关的研究、开发和管理工作的高级专门人才。
专业培养要求：
本专业学生要求掌握地理信息系统相关基础理论、基本知识和基本技能。 掌握英语、数学和计算机科学与技术等方面的基础理论和基本知识。
学习人文类、经济管理类课程，培养求实创新精神，提高科学素养。
接受应用基础研究和软件技术开发方面的科学思维和科学实验训练。
掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。具有一定的实
验设计、论文撰写，学术交流的能力。
了解GIS领域的理论前沿、应用前景、最新发展动态和产业发展状况。
了解国家科学技术政策、知识产权、可持续发展战略等有关政策和法规。相近专业：地理科学、测绘工程、计算机科学与技术
主要课程：除公共课外，有自然地理学、人文地理学、经济地理学、地图学、遥感技术、地理信息系统原理、空间定位技术、地理信息系统设计与应用、程序设计、数据结构、数据库、计算机图形学、计算机网络、软件工程等。
主要实践性教学环节：上机实习、专业认识实习、金工实习、电装实习、专业实验、课程设计、毕业实习、毕业设计等。其中，主要的专业实验有自然地理学实验、地图学实验、遥感技术实验、数据库实验、地理信息系统实验等
标准学制：四年
授予学位：理学学士
招生类别：理工类
专业优势和特色：以地理信息系统专业为基础，与计算机技术和信息技术紧密结合，充分发挥重庆邮电大学在信息技术学科中的优势，形成学科交叉。培养的学生既有扎实的地理学、地图学等方面的基础知识，又有较好的计算机科学与技术知识，具有较强的地理信息系统软件的应用和开发能力，适应地理信息系统在通信、计算机、企事业信息化、数字城市等领域的应用。
第四篇：地理信息系统应用
地理信息系统应用
目录
第一章：应用现状.................................................................................2 1.1国内应用现状..............................................................................2 1.2湖州应用现状..............................................................................4 第二章：应用领域.................................................................................5 2.1交通领域.....................................................................................5 2.1.1城市交通（道路、轨道等）.............................................5 2.1.2城市地下管道交通.............................................................6 2.2农业领域.....................................................................................7 2.3电力领域.....................................................................................8 2.4视频监控.....................................................................................9 2.5公安警务...................................................................................10 2.6国土资源领域............................................................................13 2.7水利领域...................................................................................14 2.8地质领域...................................................................................15 2.8.1地质找矿预测...................................................................15 2.8.2工程地质...........................................................................15
第一章：应用现状
1.1国内应用现状
地理信息系统在国内虽然起步较晚，发展却极其迅速。一方面由于国家政策的支持。从九五科技攻关计划关于进一步推动地理信息系统应用及其产业化的若干意见到
十五、863提出面向网络的海量大型地理信息系统软件计划、国产 GIS 软件示范应用工程和国家地理信息数据库建设等, 后又在国家十一五规划明确指出: 加强测绘基础设施建设, 丰富和开发利用基础地理信息资源, 发展地理信息产业同时, 为改变传统地理信息分区而治的现状,国家测绘局发起了地理信息公共服务平台的建设,从而实现了国家级、省级、市级三个层次的地理信息共享, 并在此基础上实现了为其它行业提供地理信息的服务。国家大力推动对我国地理信息系统产业的形成和发展起了至关重要的作用；另一方面在全球信息化高潮的推动下，GIS可以说是应时而生，它可以将各种信息源融合，管理海量不同格式数据，并以直观的地图、图像等形式展现在人们面前，支持数据的挖掘、空间分析决策等，现今提出的数字城市—>智慧城市均离不开GIS。
基本应用：
最初的GIS是为解决地学问题而诞生，现今的应用领域已扩展到如资源、环境、国土、、城建、消防、交通、气象、地质、农业、林业、电力及政府办公等众多领域。具体应用可结合当前主流GIS软件功能模块分析如下：
1)地理信息系统在数据管理中的应用：GIS支持多种方式录入各种数据源，以有效的数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种直观的方式如地图、表格、图形等呈现，并且为用户辅助决策。相对于当下的数据库管理系统，GIS对空间数据管理有以下优点：数据呈现方式多元化；可以定义及管理实体类型数据，而非仅仅的文字与数字信息；数据之间关联密切；既有空间数据又有属性数据。
2)GIS的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制图开始的 ,因而
GIS的主要功能之一用于地图制图 ,建立地图数据库。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相比 ,利用 GIS建立起地图数据库 ,可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图 ,而且可以根据用户需要分层输出各种专题 ,如行政区划图、土地利用图、道路交通图等等。更重要的是由于 GIS是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映一种空间关系 ,可以制作多种立体图形 ,而制作立体图形的数据基础就是数字高程模型。
3)GIS的空间查询和空间分析功能的应用：该功能其实为GIS的核心功能，但是恰恰大多软件在该功能领域仍然薄弱。GIS的空间分析功能可为客户提供决策支持，例如在城市规划过程中，对城市中救护车、救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划；如何安排多路警车交通路线，以保证在紧急时刻，在任意地方应至少能有一辆警车在事发后最短时间内赶到出事地点；在环境保护方面 ,对水土流失导致土地资源的破坏进行评价；在区域环境质量现状评价过程中，对整个区域的环境质量进行客观地、全面地评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布状态。具体在下章有所介绍
4)应用 GIS一些二次开发函数库开发出具有特定功能软件系统。当前GIS应用于许多领域的系统框架基本一成不变，许多功能均是利用大多国内外已有软件的内置函数制定，其实这同时也限定了GIS在各个领域的发展，也是为什么GIS的空间分析决策能力一直得不到提升的原因所在。
面临问题：
1)数据共享程度不够。由于各部门或行业地理数据格式、编码原则等不同以及目前我国各部门可以共同使用的基础数据的缺乏,现有的全国性基础地理信息产品比例小、内容不足、商业化程度也低, 不能满足许多专业领域应用的需要, 都导致了各领域大量重复建设, 并由此消耗了巨大的人力、物力与财力。
2)国外产品在国内地理信息市场中仍然占据主要份额。尽管国产 GIS 软件的部分关键技术已经达到甚至超过国际竞争对手, 但整体技术水平还存在一定差距。3)新技术研发力量和投资不足。无线通信、GPS 定位和 GIS 的集成, 将为公众提供最具商业化价值的服务, 大量的无线通信设备作为 GIS 服务的终端, 现有的 GIS 服务器产品面临着并发能力不足的挑战。
4)我国地理信息标准化工作与国外相比还存在着相当差距。如缺乏理论研究、标准的结构化不强、没有适合需要的标准体系表和关系模型、标准立项缺乏协调、标准内容涵盖面不够广、标准本身质量参差不齐、没有一致性测试机制、参与制定标准的人员结构不尽合理、人员知识亟待更新等等。发展趋势：
1)GIS 数据的共享和开放
目前, 我国 GIS 的应用范围主要集中在一些政府部门和科研机构所承担的大型项目中, 社会普及率低, 对整个社会生产力发展的促进作用还不明显。造成这种现象的原因主要是 GIS 数据的保密性不够。数据获取困难是 GIS 技术发展的严重障碍。随着各种测绘技术的不断发展, 数据获取成本已大大降低,提升数据共享和开放, 可以让 GIS 更广泛地应用于国民经济各领域, 提高经济活动效率, 减少 GIS 数据重复建设的成本。GIS 将在各个领域中发挥更强大的功能,，2)网络 GIS(Web GIS)是将 Internet 与 GIS 结合在一起, 使地理信息可以在高速的网络环境中实现漫游和共享, 这将大大开拓 GIS 的应用领域。利用网络发布空间数据, 为用户提供空间数据浏览、查询和分析等功能, 形成一个网络化的地理空间平台, 将是 GIS 系统发展的必然趋势。3)三维 GIS 与虚拟现实技术的结合
三维 GIS 和二维 GIS 相比, 可以帮助人们更加准确真实地认识我们的客观世界。三维 GIS 可以支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库,解决三维空间操作和分析问题, 可以预见, 三维 GIS 的发展将具有非常广阔的前景。4)基于物联网技术与 GIS 的融合
随着各种传感器技术的发展，利用互联网技术、GIS技术将物与物之间联通。实现人与人、人与物、物与物之间的互联互通。
1.2湖州应用现状
湖州市测绘院、地理信息中心已发布湖州市基础地理信息系统、湖州市地下管线管理信息系统、湖州市三维环境信息管理系统；
湖州市气象局已经建立了基于GIS的湖州市地质灾害气象监测预报系统、湖州市台风查询系统，在以往天气雷达站址选择中也应用了GIS相关空间分析技术。
在国家“数字城市”的大力推广下，“数字湖州”地理空间框架的建设项目于2011年已然启动。今年湖州市相关部门对该市的地理信息工作提出三点要求：一是加大了“数字湖州”的应用推广，加强地理市情普查工作力度，全面推进地理市情监测；三要细化、落实市政府各项支持地理信息产业园发展的政策，全力壮大地理信息产业。由此可见，地理信息在湖州处于起步阶段，应用领域尚不够广阔，未来发展前景看好。同时位于湖州市德清县的浙江省地理信息产业园，会进一步促进湖州市地理信息的发展。
第二章：应用领域
2.1交通领域
2.1.1城市交通（道路、轨道等）
GIS在交通领域的应用称为GIS-T即GIS+交通（transportation）交通地理信息系统，目前国内交通管理信息系统主要常用于应急指挥、道路交通规划、综合监控等。实际上交通包含了很多内容，而基本所有内容均可结合GIS技术实现交通信息化。目前主要应用于以下几个方面
1)道路规划设计、建设、维护等：利用GIS技术，建立和维护包含交通空间位置和业务信息的网络数字地图。对修建交通的地区进行分析，提供沿线覆盖范围内的人文、经济、资源、地理指标的统计分析，建立交通沿线的地形、地质、人口、经济、交通等数学模型，形成各类专用专署地图，进而为交通设备部署、沿线经济开发、线路规划等决策提供辅助支持。
2)综合监控与调度指挥：在GIS平台上，实现交通中的各个监控系统的信息整合。如电力监控系统、火灾报警系统、环境与设备监控系统、自动售检票系统、列车自动运行监控系统、闭路电视系统等实时监控系统等。GIS能够显示所有这些监控设备的空间分布属性及其实时监测数据，并能对其进行各类时间、空间统计及趋势分析，以直观的直方图、饼图或趋势曲线图等形式加以表现，对指定监测设备将其在指定时间、区间内的实测数据及其统计分析结果自动生成相关报表，并向有关领导和部门发送。如相关部门已开发的青藏铁路综合监控系统。
3)应急抢险：利用GIS技术，能在最短时间内直观、快速、简便地得到紧急事件发生地点的详尽信息，包括事发地点线路、设备情况、事发地段线路图像资料、救援物质分布情况、应急预案等，并使相关联的信息一体化显示，让领导和技术人员在远离现场的情况下，就能对事发地段的情况一目了然，为应急疏散、抢险救灾赢得时间，为远程指挥提供强大的决策支持。同时系统利用它空间分析的能力，对事故进行仿真、模拟及评估，为事故预防办法的制定和事故总结分析提供辅助支持。
如：及时掌握紧急事件发生位置，安排救援抢险任务；指挥人员及时搜索距离事故现场最近的救援车，安排救援。同时，接到任务的救援人员使用GPS导航设备，迅速抵达救援现场，并上报现场事故情况；辅助生成应急预案，以最快的时间处理紧急事件。4)商业资产管理：不同的交通类型，如轨道交通等运营所带来的巨大客流使得沿线及场站附近各种资源（通讯、广告、商铺、房地产等）的开发成为一种客观需求。改变以往粗放式的管理，进行信息化的精细管理和前台式销售，可以提高轨道交通运营效益，为企业创造丰富的产出。利用gis技术可以对沿途各站的三维环境进行模拟，可以为商业资产的布防和广告咨询的设计提供思路。
2.1.2城市地下管道交通
城市地下管线包括给水、排水、燃气、电信、电力、工业管道等几大类，是城市基础建设的重要组成部分。目前我国大多城市已建立了地下管线地理信息系统，以用于复杂的地下管线信息管理，目前GIS在该领域的应用主要可以解决以下关键问题： 1)数据动态更新
地下管线数据的动态更新主要针对城市地下管线探测和新敷设管线竣工测量的计算机成果提交与入库。更新数据并非替换，GIS可以提供历史数据管理，方便检核任意时期的管线数据。2)管线三维展示
管线的错综复杂，其分布在地下、水下、空中等，二维图无法表现出其各个管线之间关系，有些管线上下起伏，与地面垂直的一段管线在平面图上只能以一个点与相应注记来表示，视觉效果不直观。只有通过三维方式才能够真实反映其空间位置关系。3)数据监理查错
人为的录入海量各种数据源（如基础地形图、管线的属性等），难免会出现一些错误，而这些管线相关空间及属性数据在录入数据库时可以自行检查，譬如：某一区域坐标、高程等必须在当前工作空间内，否则不容许导入数据库。4)管线的自动接边处理
管线数据是需要时常更新，新的测量管线数据入库后，测量的管线存在着外测区数据，这样在导入以后，就有可能出现重点、重线，而在新测量数据的入库过程中也有与当前的管线数据出现重点、重线的情况，或者由于测量的误差，本来相连接的管线没有接上，所以管线的自动接边是实现对管线的重点、重线数据的检查，进行接边处理。5)管线数据的各种查询方式
在实际查询管线过程中，也许我们只知道管线的某一参数，如测量单位名、管线分布于某一道路口等，GIS提供了多种信息查询方式，可以方便快捷的找到所需管线 6)管线数据的统计分析以及输出
GIS中管线数据的统计结合了属性数据和空间数据，实现对当前现有管线的信息统计与分析。在管线的属性编辑过程中，可以选择统计的管线类别，以及包括管线年代、管线的横断面积范围、管线材质、管线权属单位以及所在的道路名称等条件并能以图表的形式打印输出统计结果。
目前国内已完成的交通规划及地理信息系统项目层出不穷。例如黄山市综合交通地理信息系统、黑龙江省综合交通地理信息系统、广东省综合交通地理信息系统、广东省综合交通规划管理系统、新疆自治区综合交通地理信息系统、铁路客流地理信息系统、中国集装箱运输发展规划研究管理信息系统、广东省揭阳市综合交通发展研究、江苏省智能化地理信息系统等，但这些项目主要侧重于信息数据的分析、处理和可视化，用于交通的宏观管理工作。
2.2农业领域
GIS在农业领域的发展近几年非常迅速，以下为GIS目前在农业的主要应用
1)农业的布局划分：GIS可根据区域农业资源特点，在环境调查与监测积累的大量农业环境和资源数据的基础上，进行作物种植的适宜性评价和土壤适宜性等评价，实现农用地分级信息管理，土壤适宜性分析，作物种植分析，农田变更监控、统计、查询等功能，并在此基础上显示与打印输出农业产业布局现状图，农业产业布局规划图。
2)种植业管理：GIS的空间数据管理能力可以实现粮食、棉花、水果、蔬菜、茶叶、等种植业信息的管理。此外还可以实现耕地质量管理，指导科学施肥，监测植物疫情，种植业产品供求信息分析与发布等。如：作物监控与估产：农情及农作物动态监测主要针对社会关心的农田水肥、农业自然灾害、农作物长势等进行实时跟踪，每类监测内容又可以分为若干子项目，可以选择任意监测项目、监测子项目及监测时间、监测区域进行监测。农情动态监测通过预设一个监测项目参数的阈值范围，当特定农田地块的监测项目值处于此范围时，在农田专题图上以特殊颜色显示；同时，还提供了按区域和时间输出动态监测专题报告的功能；病虫草害防治：在植物保护领域，ArcGIS的主要作用包括分析病虫草害发生的空间动态、评估其发生的适宜环境及影响因子，监测、预测病虫害，进行风险分析等。GIS应用于病虫害管理：进行害虫的风险性预测预报。
一、将病虫危害的历史图片数字化，进行叠加分析，得到病虫害发生频率分布图，再把此图与植被类型及生物地理气候图叠加，找出最易暴发成灾的区域和气候，用于将来的暴发预测；
二、进行病虫害空间分布动态监测，用GIS可对同一区域或相邻区域进行害虫空间分布和种群动态监测；
三、进行害虫发生趋势预测，用害虫的历史发生资料在GIS系统上建立回归模型，进行地区性种群发生趋势预测。
3)畜牧业：如动物防疫：动物传染病的监控防治也是目前我国农业生产中急需解决的问题，疫情信息采集、统计、传输、通报以及紧急防治手段需要以先进的信息系统来支撑。作为生物科技信息化领域的一项基础性建设，基于ArcGIS的动物疫情管理信息系统将使各级兽医站及其相关部门、机构互联互通、资源共享，把疫情监测、预警、通报、应急应变信息化工作推上一个新台阶；畜禽养殖管理：准确掌握规模化畜禽养殖场基本情况、地理环境、防疫状况，直观了解畜禽养殖场分布现状、畜牧生产规划和变化趋势，还要实现对畜牧业进行动态管理，对畜禽场与周围生态环境的响进行深度分析，准确反映各畜禽养殖场详细数据以及监控数据。
4)精准农业：利用ArcGIS的高级分析功能进行农作空间分析（:1）作物产量空间分布；（2）土壤养分的空间分布；（3）土壤水分空间分布；（4）土壤微量元素空间分析；（5）作物需求空间分析；（6）环境空间分析；（7）综合分析。分析结果是专家系统的信息源之一，也是专家系统决策结果的空间分布载体，系统必须达到准确可靠，便于农业机械执行。
而实际上GIS与其他如遥感、产量检测器，精准导航（GPS）以及各种传感器的结合应用，近几年在国内有做过几个示范区。这也是近几年“物联网”的一个具体应用。利用各种农业传感器采集农业土壤信息、农作物生长信息等实时传入后台，利用GIS对各种数据实时分析。
2.3电力领域
GIS目前在电力方面的应用主要用于电力的线路布设，电力线路的布设一般依靠电力勘测，电力勘测就是为了在线路设计的端点之间寻找出一条技术上安全可靠，经济上合理最省，环保上达标的线路所进行的勘测活动。在线路的勘测过程中，根据电力系统总体规划设计的要求，结合地方县城规划及建设情况，自然保护区及文物保护情况，军事设施及通信设施的布置情况、林业情况、矿产情况、水文及地质情况、交通及沿线污移情况，统筹兼顾，相互协调，最终确定线路勘测方案。
以上电路线路勘测所需采集的各种地理空间信息与属性信息可以在GIS中宏观的表达出来，该领域的应用基本应用了GIS的数据管理、空间查询以及简单的空间分析功能，线路节点的寻找和GIS中的选址问题相似。
2.4视频监控
监控系统结合GIS几乎可以应用于各行各业，在近些年得到飞速发展，其与GIS结合的有点可提现在以下几个方面：
1)实时监控录像，供用户查看现场情况：
• 摄像机地理信息和周边环境信息、摄像机附近实景图像视频，全面显示摄像机安装的真实位置和安装点周围环境；
• 摄像机运行状态、视频质量，保证监控系统的有效性；
• 摄像机周边资源配置信息，这类信息的覆盖范围很广，包括道路设施、水源布局、重点单位、所属派出所、警用车辆、巡逻人员等，当摄像机监测到紧急状况时，可以在电子地图上点击摄像机标识，调出周边资源配置信息，紧急调度可用人力物力，减少反应时间；
• 摄像机的故障警告信息，当摄像机出现视频画面模糊、信号中断等故障时，系统会在电子地图上以监控点符号闪烁、发出警报声等方式，引起用户的注意。在电子地图上直接点击该设备节点，会以弹出窗口的形式，显示该设备的用途、类型、操作系统、IP地址、当前运行状态、周边维护单位等详细信息，方便用户准确发出指令及时解除故障；
• 摄像机的维修进程和历史记录，用户可全面掌握摄像机的故障状态，合理配备相应资源跟进维护。详细的设备维修日志包括维修日期、维修人员、故障原因、解决方案等，与设备地理空间信息关联显示，为延长设备的使用寿命、提高故障处理能力、增强视频监控系统运行的可持续性，储备充分的信息资源。
2)分析的智能性
基于GIS平台的视频监控系统的摄像机在发生紧急事件时，可以迅速在电子地图上调动事件周边摄像机，并根据其传送的实时图像和定点查询的相关信息，进行智能化分析，自动识别报警、制作事件处理预案、计算最优路径、现场远程指挥、寻找事件规律等，以地理信息为平台，将视频监控系统与多种业务应用结合起来。
3)实现报警联动功能： 当视频监控平台接收到告警情况时，系统除了支持客户端联动，自动切换到告警画面播放该摄像机的实时视频、语音提示可通过拾音器进行语音对讲、放大显示等方式提醒用户外，还支持在电子地图上将该报警监控点图标进行高亮闪烁显示，并及时通知用户处理。在发生紧急事件需要迅速赶至现场处理时，基于GIS平台的视频监控系统可以根据用户输入的起点、终点，进行路径模拟和分析，用图形方式精确而直观地表示出在多种交通状态下，计算出起点到终点的最短路径，以及周围各处理人员到达现场的时间，并在电子地图上显示出车辆行驶轨迹。一旦确定了最佳行动路线，便可将相关信息发送到处理人员的移动导航设备中，以最快速度达到事发现场。如果事发现场有装备的摄像机，指挥人员可在电子地图上进行远程观察和决策，通过对现场情况的把握和周边资源的分析，迅速制作出应急预案，提高事件处理效率。
4)业务的联动性
基于GIS平台的视频监控系统的重要功能还在于，改变了传统视频监控系统的应用个体化状态，以多种信息集成为基础，智能分析为手段，在GIS平台上实现了多种业务的联动，比如追踪引导和定向围捕。追踪引导功能主要是针对大型活动，对活动路线周边的摄像机进行设置，实现追踪和引导功能，当点击摄像机时，在视频窗口同时显示该摄像机前后的视频图像，给安保人员及时提供信息，对突发情况进行快速响应和处理，对路线进行调整，确保活动的安全进行。追踪引导首先需要进行追踪引导设置，对追踪引导序列中的摄像机进行添加和删除操作，并对要显示的前置、后置的通道个数进行设置。当点击加入到追踪引导序列的摄像机时，系统自动进入追踪引导状态，视频窗口自动切换到多窗口画面，显示该摄像机的前置和后置视频图像。定向围捕功能主要是针对警方抓捕罪犯，根据当前罪犯所在位置，GIS平台计算并分析出一定时间内罪犯可能逃窜的区域，并查询出在主要道路上设置卡口的合理位置，在电子地图上进行高亮显示，同时在视频窗口自动切换到多画面，显示案发地点周边的视频图像信息，使决策者及时掌握前方案发地点的实时情况，为领导确定围捕方案提供辅助决策的功能。
目前的视频监控结合GIS已成功试用于平安城市GIS系统、智能交通系统、森林防火系统及其其他行业涉及到监控的应用
2.5公安警务
GIS目前在警务领域得到广泛的应用称为PGIS，目前的PGIS管理系统基本有以下模块： 1)人口管理PGIS应用：基层公安机关可掌握辖区实有人口变动、动态管控违法犯罪高危人员，实现“以图管房、以房管人、人事关联、轨迹追踪”的重要工作平台。
2)案件PGIS应用 ：案（事）件PGIS应用是公安机关掌握案（事）件时空分布规律、犯罪热点及趋势，实现基于时空的案件串并分析、线索排查的重要手段。
3)视频关联PGIS应用：根据视频系统的接口，实现视频监控点定位、视频实时播放、视频历史回放等功能。
4)指挥中心PGIS应用： 指挥中心PGIS应用是指挥中心各类业务信息的空间分析展现平台，应集成视频监控、电话报警、有线无线调度、GPS定位等各种技术，基于PGIS实现接处警、指挥调度、警力部署等辅助决策支持。
5)警卫PGIS应用 ： 警卫PGIS应用，主要实现对警卫线路、现场、住地、预案、任务的基本信息采集和警卫方（预）案制作等功能。
6)
消防PGIS应用：主要实现对119火警及相关消防业务信息进行报警定位、灾害信息确认、方案编制、等级调派、增援出动、协同作战。
7)
技侦PGIS应用 ：主要用于刑事侦查、人员摸排等工作，借助从移动电子运营商取得到基站位置数据，以及侦察对象的手机话单数据，可以进行轨迹分析，居住区域分析，活动区域分析等。
8)
网监管理PGIS应用：主要实现全市网吧定位查询，网吧信息统计分析等。
9)
治安管理PGIS应用：治安管理中的治安巡逻力量、防控手段、重点区域和场所、旅店业、娱乐场所、化学危险品、技防设施等业务信息均可在电子地图上定位展示、查询分析和动态管控等。
10)情报分析PGIS应用 ：情报分析PGIS应用主要实现人员变迁轨迹分析，重点人员轨迹分析，案发摸排分析等。
实际各个系统根据客户需求仅需以上某一应用模块，比如下面为某市的警务管理系统的功能模块： 实时视频监视功能
根据监控点的实际情况，提供全天候及全方位的图像监视功能。根据监控点的现场地理位置和周边的建筑物情况，分别在前端配置室外高速球型摄像机、红外一体化枪式云台摄像机和一体化枪式云台摄像机。全天24小时均可在监控中心、监控室观察到前端现场的实时画面，考虑到夜间光照强度可根据实际需要进行灯光补偿(普通照明或红外)。 GIS设备管理定位
·支持监控设备在地图上的标注;
·支持拖拽放置设备树列表设备与GIS地图相对位置;
·支持经纬度准确定位设备于GIS地图;
·支持基本的电子地图放大、缩小、漫游、测距、地图打印、点选查询属性等。例如，具有权限的操作者能够方便地通过点击摄像点来查询该摄像点的属性，如：摄像点的编号、摄像机的型号、安装的具**置等。监控相关功能：选择地图上有摄像机标志的位置，可以查看该摄像机的属性、播放实时视频等。 GIS轨迹跟踪
支持在GIS地图中录像目标对象移动轨迹复现;在确认跟踪对象，指定时间和区域内的摄像头录像中智能查询跟踪对象出现的录像，显示跟踪对象在摄像头录像中出现的时间段，并根据时间段和摄像头位置在GIS中勾画跟踪对象的逃跑轨迹。最终辅助公安干警定位目标的逃逸路线，做出蹲点、排查决策。 GIS应急现场指挥
在抓捕犯罪嫌疑人和现场应急保障过程中，在确定目标对象移动轨迹前提下，通过GIS系统可预先设控轨迹路线上的监控点位，实现提前布防，提前预判。同时，可有效调动周围警力资源，及时、快速响应。 GIS最优路径选择分析与远程导航
可以在紧急事件发生的第一时间，分析计算出最优路径，以及快速准确地到达案发地点。通过路径分析和模拟，用图形方式精确而直观地表示出在多种交通状态下，多个出警方案到达事故地点的时间。并将最佳路径远程传送至相应巡逻干警或巡逻车的移动导航设备中，指导巡逻警力以指定的路线追踪、包抄、跟踪对象。 视频显示功能
图像能在监视器/显示器上进行固定或时序轮流显示，并能切换、记录、回放、加工、复制、图像混合、画面分割、字幕叠加等处理。派出所能够通过监视器显示出本辖区的图像，通过计算机显示共享的交警图像;分局能够通过监视器选择显示所有图像或通过计算机显示所有的图像;交警能够通过计算机显示派出所图像。 视频控制功能
对于模拟视频，可以通过矩阵键盘来操作前端活动云台的运动方向、摄像机的焦距及景深来达到最佳的监看效果。各单位可以在授权权限内，使用计算机软件选择和控制共享的图像。
控制权限分配功能
监控中心的视频资源管理服务器结合矩阵设置，进行总的权限的分配设置和管理。模拟控制权限优先于网络用户控制权限。在矩阵键盘的操作中，权限按现场控制级别最高。权限优先级高低为，派出所监控室键盘控制为高。 视频存储功能
分局110指挥中心、派出所监控室均配备数字硬盘录像机，全天不间断地记录监控点的图像，保存所有监控点30天内的录像资料，可提供本地和远程网络查询、回放和下载。系统通过数字录像主机或网络可把录像资料备份到光盘等存储设备。 社会图像资源的接入功能
系统能够将社会单位建设的监控图像，有选择地接入到派出所监控室，并且能够通过数字视频进行共享。 监控点信息管理功能
系统能够管理所有监控点信息，实现图像资料的查询和对设备的管理，形成统一网管软件，以拓扑图的方式实时反应在线设备的状态。摄像机信号丢失、硬盘出错、网线中断均可实现设备图标闪烁告警。 视频资源管理功能
系统能够对视频资源进行管理，包括视频资源自动分配、用户访问控制、用户权限优先级控制等功能。
2.6国土资源领域
国土领域的“数字国土”的概念逐步深入人心，土地资源的信息化管理成为必然趋势，地籍管理是土地资源业务的核心。“国土资源信息化”“数字国土”均是与GIS密切相关的热词。地籍管理是国土资源管理的主要核心，这些年在各个城镇建立的地籍信息管理系统均是利用GIS对空间数据以及属性数据的结合管理能力，目前存在的问题便是城市地籍管理与农村地籍管理系统往往为独立的二个系统，二者结合城乡一体化地籍管理系统。GIS在地籍方面可以体现以下优势：以“宗地”为核心地体，实现地籍信息的输入、储存、检索、处理、综合分析、辅助决策以及结果输出的信息管理系统。GIS可以提供以下功能
1)基本的地图功能：提供了双向信息查询检索:通过属性信息查询定位图形，快速实现地籍管理业务对象所在地理位置的定位。也可以从地图中查询地物属性信息，显示用户希望知道的地物信息；距离测量：可以通过鼠标在地图上画线，结束画线得到测量的结果，支持米、公里等单位的换算。面积测量；可以通过鼠标在地图上绘制多边形，结束多边形的绘制后得到测量的结果，支持平方米、平方公里、亩等单位的换算；叠加分析：分析地块与其它地块信息的叠加情况。
2)数据录入：宗地的属性时常发生变化，GIS提供宗地的新属性如归属、范围的录入，并且不会删除历史数据，从而方便客户可以预览地籍数据变化过程，解决纠纷等提供佐证。3)地籍登记:地籍登记分为收件、初审、复审、打证、发件等子模块，地籍登记的业务流程分为土地使用权初始登记、土地使用权变更登记、土地使用权注销登记、土地使用权内控登记、土地使用权解控登记、土地使用权查封登记、土地抵押登记等等。系统采用工作流技术定义各种业务的工作流模板，对工作流实例数据进行操作，对土地登记业务进行流转、监控和查询。工作流监控组件用于对业务完成和未完成状况进行实时的监督，并对未及时处理的业务进行催办。
4)地籍变更：初始地籍建立后，随着社会经济的发展，土地被更细致地划分，建筑物越来越多，用途发生不断地变化，以房地产为主题的经济活动，使地籍变更如房地产的继 承、转让、抵押等更加频繁。
5)土地证管理：该模块主要提供土地证查询和土地权属转移相关证明材料的输出等。
2.7水利领域
1)防汛减灾：灾害工作预测：利用DEM（关于高程的地理坐标）数据结合全国各个地方的雨情及所在地的人文和经济信息等，用于预测洪水的发展趋势，淹没范围以及淹没损失等。这些预测可以很好的为防汛减灾部门物资储备、人员配置以及救灾工作做好提前准备。灾害现场指挥：GIS将各种有关的即时信息，如水利设施位置，灾害地点附近道路分布、人口分布等很直观的表现出来，即时准确的为现场指挥人员辅助决策。灾害评估、灾后重建：利用GIS统计出灾区面积、人口、损失等，为灾后重建、救灾款发放等提供依据，避免盲目性。
2)水资源管理：利用GIS可以对水资源协调社会经济与水资源利用的关系、处理各地区之间用水矛盾、监督限制不合理的开发水资源、破坏水资源行为；指定供水系统和水库的优化调度方案，科学合理分配水资源。如：某一地区水资源不足，农作物需要灌溉，如何合理从其他附近区域水资源引入罐区。
3)水土保持：利用GIS的空间信息管理和分析功能结合遥感影像的周期性、时效性以及视域广特点和水土保持动态监测站等，动态的监测水蚀、风蚀等，提供可靠决策。具体主要体现在GIS的查询功能（可以将水土相关的大量数据以空间数据与属性数据结合在图形中直观展示）、统计分析（利用分析功能可以快速了解水土结构区域分布，为水土保持规划提供决策）、数据编辑（当土地利用状况发生变化，可以直接编辑空间数据反映在图形中）、制图显示与输出（输出所需报表及水土相关专题图等）
4)水利工程规划：水利工程规划如南水北调选线、水库选址规划、库区建设评估和工程施工监测均是GIS的基本空间分析功能。
5)水污染、地下水位监测：水污染类型包括很多种，水体富营养化、泥沙污染、废水污染、地下水污染等。利用GIS的分析功能可以直观的观察水污染的来源，未来可能扩散的范围和路径，为应急指挥提供决策支持。地下水位实时监测对于地震预报等领域具有重要有意义，GIS可以利用对采集的水位数据进行挖掘直观的表现出来，如近半年的水位变化趋势，等值线绘制等。
2.8地质领域
2.8.1地质找矿预测
地质找矿预测往往需要多种数据源如物探数据、化探数据、遥感数据以及基础地质数据，这些数据源的格式多元化，对于其集中管理带来了不便，GIS可以将这些数据源集中在一个平台，对于每一种数据的分析模块添加不同分析方法的功能，如物探数据的反演方法、化探数据的异常下限确定方法、遥感数据的解译，基础地理数据如与成矿有关的重大断裂、地层等。综合这些信息的异常利用GIS的空间叠加、分析功能圈出找矿靶区，达到预测目的。近些年发展起来的三维地质填图也与GIS紧密相关。
2.8.2工程地质
岩土工程与GIS相结合主要体现在以下二个方面: 1)岩土工程前期勘测资料：利用GlS具有较强的空间位置数据储存和管理能力的特点，把勘察资料数值化、数据库化，同时，在工程设计中，利用GIS具有较强的综合分析、评价能力和空间叠置功能，对勘察资料进行分析、评价处理，使之转化为设计者方便使用的数据，直接调用。以实现勘察数据的输出直接为设计的输入。
2)治理设计工作中应用：GIS系统有强大的空间分析能力，可以进行选址、土石方开挖、场地稳定性评价等分析、计算与拓扑判别。其三维场地模型的实现也有助于工程人员对工程场地的更直观认识，并可以通过虚拟场地实现对各种工程方案模拟运作。如滑坡灾害预测：一般与滑坡灾害相关的因素有岩性、地下水等，这些因素在调查时只是反映当时状态，如何利用多时段采集数据分析地下水来源，地表各个岩性层（如残坡积层、松动岩土体、强风化基岩）分布层位、薄弱构造面等。利用GIS对这些地下水、不同岩性等三维动态监测展示分析，为治理方案提供决策支持。
具体应用于岩土领域的系统如上海岩土工程勘察院研发的地铁监护测量系统：地铁监护测量，即针对地铁结构安全量身定制监护地铁隧道各项指标主要包括沉降、收敛变形、平面位移、渗漏水等。以上海已开通运营的500多公里地铁隧道为例，沿线同时处于施工影响期的地铁监护项目超过200个，每天产生的监测数据量巨大。如何从海量的监测数据中判断出隧道的健康状况，确保地铁隧道结构能够长期稳定的服役，对于地铁维保单位是一个巨大的挑战。该系统以地图和卫星影像作为基本载体，为地铁维保单位提供了一个专业的数据发布平台。借助该系统，地铁沿线的高清3D街景让地铁安全保护区巡查的成果跃然于屏幕，网页上轻点鼠标即可控制传感器采集隧道健康状态数据，保护区内的施工项目状态更是随时更新。对于负责隧道结构健康的监护测量工程师而言，系统还可提供详细的隧道健康监测病例——监测数据、现场照片、变形曲线、应对措施等等。一旦隧道监测的指标异常，立马发布警报，叫停影响地铁结构安全的施工行为，采取针对性的修补措施从而保证地铁的正常运营和市民的日常出行。
第五篇：地理信息系统答案
一名词解释.1、地理数据：各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置、属性特征及时态特征三部分。
2、DTM：数字地形模型（Digital Terrain Model），是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间
位置特征和地形属性特征的数字描述。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（Digital Elevation Model），简称DEM。
3、元数据：关于数据的描述性数据信息，它应尽可能多地反映数据集自身的特征规律，以便于用户对数
据集的准确、高效与充分的开发与利用。元数据的内容包括对数据集的描述、对数据质量的描述、对数
据处理信息的说明、对数据转换方法的描述、对数据库的更新、集成等的说明。
二、填空题
1、地理信息数据的主要特征有：地域性、多维性、时序性。
2、空间数据的主要特征有：空间特征、非结构化特征、空间关系特征、分类编码特征、海量数据特征。
3、地理信息系统数据源的类型有：地图资料、影像数据、遥感数据、实测数据、文本资料、统计数据、多媒体数据、其它已有的非系统化的数据。
4、地理信息系统中主要的数据输入方法有：手工键盘输入、手扶跟踪数字化仪输入、扫描数字化仪输入、解析测图法输入、已有数字化形式数据转换。
三、选择题
1.地理信息系统形成于20世纪（B）A．50年代 B．60年代 C.70年代 D.80年代 2．地理信息区别与其他信息的显著标志是是（D）
A．属于属性信息 B．属于共享信息 C．属于社会经济信息 D．属于空间信息
3.对一幅地图而言，要保持同样的精度，栅格数据量要比矢量数据量（A）
A．大 B.小 C.相当 D.无法比较
4.“二值化”是处理何种数据的一个技术步骤：（A）
A． 扫描数据 B．矢量数据 C．关系数据 D．属性数据 5.“3S”技术指的是：
（A）
A．GIS、RS、GPS B．GIS、DSS、GPS C．GIS、GPS、OS D．GIS、DSS、RS 6.地理决策问题属于：（B）
A． 结构化决策 B．半结构化决策 C．非结构化决策 D．以上都不是 7.对数据文件操作，进行数据记录的交换都要经过：（D）
A．软盘 B．用户区 C．GIS软件 D．缓冲区 8.获取栅格数据的方法有：（C）
A．手扶跟踪数字化法 B．屏幕鼠标跟踪数字化法 C．扫描数字化法 D．人工读取坐标法 9.矢量结构的特点是：（A）A． 定位明显、属性隐含 B．定位明显、属性明显 C．定位隐含、属性明显 D．定位隐含、属性隐含
10.下列栅格结构编码方法中，具有可变分辨率和区域性质的是（D）A．直接栅格编码 B．链码
C．游程编码 D．四叉树编码
四、问答题
1、地理信息系统的组成。
一个完整的 GIS 主要由四个部分构成，即计算机硬件系统、计算机软件系统、地理数据（或空间数据）和系统管
理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件），空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决
定系统的工作方式和信息表示方式。（1）计算机硬件系统：是计算机系统中的实际物理装置的总称，是 GIS 的物
理外壳。包括输入/输出设备、中央处理单元、存储器等，向提供信息、保存数据、返回信息给用户。（2）计算
机软件系统：计算机软件系统是指必需的各种程序。对于 GIS 应用而言，通常包括：计算机系统软件、地理信息
系统软件和其他支持软件、应用分析程序。（3）系统开发、管理和使用人员：完善的地理信息系统项目应包括负
责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。地理信
息系统专业人员是地理信息系统应用的关键。（4）空间数据：它是由系统的建立者输入 GIS，是系统程序作用 的对象，是 GIS 所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。主要包括空间位置、空间关系、属性等。
2、矢量数据结构与栅格数据结构的转换算法。对于点状实体，每个实体仅由一个坐标对表示，其矢量结构和栅格结构的相互转换基本上只是坐标精度变换问题。
线实体的矢量结构由一系列坐标对表示，在变为栅格结构时，除把序列中坐标对变为栅格行列坐标外，还需根据
栅格精度要求，在坐标点之间插满一系列栅格点，这可以由两点式直线方程得到。线实体由栅格结构变为矢量结
构与将多边形边界表示为矢量结构相似。（1）矢量向栅格转换，矢量格式向栅格格式转换又称为多边形填充，就是在矢量表示的多边形边界内部的所有栅格点上赋以相应的多边形编码，从而形成栅格数据阵列。（2）栅格
格式向矢量格式的转换，多边形栅格格式向矢量格式转换就是提取以相同的编号的栅格集合表示的多边形区域的
边界和边界的拓扑关系，并表示由多个小直线段组成的矢量格式边界线的过程。
五、分析题
1.为了完成城市道路拓宽改建分析，论述需要那些空间数据，并描述在GIS支持下的分析流程。
利用建立缓冲区、拓扑叠加和特征提取,计算一条道路拓宽改建过程中的拆迁指标。
（1）明确分析的目的和标准，目的是计算由于道路拓宽而需拆迁的建筑物的建筑面积和房产价值，道路拓宽改建 的标准是：a）道路从原有的20m拓宽至60m；b）拓宽道路应尽量保持直线；c）部分位于拆迁区内的10层以上的建 筑不拆除。
（2）准备进行分析的数据，需要涉及两类信息，一类是现状道路图；另一类为分析区域内建筑物分布图及相关信 息。
（3）进行空间操作，首先选择拟拓宽的道路，根据拓宽半径，建立道路的缓冲区。然后将此缓冲区与建筑物层数
据进行拓扑叠加，产生一幅新图，此图包括所有部分或全部位于拓宽区内的建筑物信息。（4）进行统计分析，首先对全部或部分位于拆迁区内的建筑物进行选择，凡部分落入拆迁区且楼层高于10层以上 的建筑物，将其从选择组中去掉，并对道路的拓宽边界进行局部调整。然后对所有需拆迁的建筑物进行拆迁指标计 算。
（5）将分析结果以地图和表格的形式打印输出。
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