一、立项依据
1、国内外本项目领域科技创新进展概况和最新进展趋势
“数字地球”是从高层次系统论和一体化的角度来综合利
用已有的正在进展的理论、技术、数据和能力，从而更广泛、更深入、更经济地为社会提供服务。它的实质是一个含有超大容量的信息系统，并提供治理、查询和分析这些信息的机制。与“数字地球”相适应，数字矿山、数字煤矿的进展战略将是21世纪矿山企业振兴和进展的必由之路。数字煤矿的差不多任务是在煤矿基础信息数据库建立的基础上，充分利用数字采集、知识挖掘、空间分析、虚拟现实、可视化、网络、多媒体及其他新技术，为煤矿资源评估、矿山规划、开拓设计、生产安全和决策治理进行模拟仿真与过程分析提供新的技术平台和强大工具。数字煤矿的最终目标为煤矿的高度信息化、自动化、高效率，乃至遥控采矿和无人采矿。由于煤矿生产作业流程的动态性与复杂性，数字煤矿的建设必将是一个庞大的、复杂的、长期的系统工程。
在国际上，加拿大、芬兰、瑞典等国家，围绕采、掘、运矿山生产流程，在矿山信息网建设、技术信息适时治理、新机械应用与自动操纵等方面制定了长远进展规划。在专业系统应用方面，西方矿业界早在20世纪70年代初就将CAD技术应用于地质、
矿业领域; 80 年代末，随着三维地质建模和可视化理论和技术的进展,推动了矿山计算机辅助地质建模技术，一大批具有三维地质建模功能的地质采矿软件被开发应用。90 年代中后期, 三维地质采矿软件逐渐成为矿山专业软件的主流。国际闻名的地质采矿软件公司相继开发了专业三维软件, 要紧有GOCAD、TerraCube、EarthVision 、SPARC 、Supac 、GeoDepth、GeoCom 、GeoSec 3D、2D&3D Time—Depth Mapper、StratModel、IntegralPlus、MineScape、MineSoft 、Vulcan、DataMine、Medsystem /Mine2、Sight, whittle、ICAMPS和LYNX等。总体来看，国外的地质和采矿类软件均有较好的三维表示能力并各具特色。然而受开采地质条件、生产作业适应、系统自动化程度以及价格等因素的阻碍，国外的地质和采矿类软件在国内并没有得到推广应用。
近年来，随着煤矿经济形式的好转与数字化矿山进展的需要，煤矿数字化和信息化有了长足的进展。许多煤炭企业已将矿山信息化改造和数字煤矿（DM）技术作为科技进展战略中的重中之重，并将宽带网建设、矿山基础信息数字化、煤矿地质测量空间信息系统及其它煤矿生产专用软件的开发作为当前工作的重点。
在煤矿企业应用中，不同的专业部门差不多具有和正在开发相应的专业信息治理系统，并形成了一定的信息化规模。在生产领域开发了煤矿地质测量空间信息治理系统、复杂地质条件综合保障系统、采矿设计系统等；在煤矿安全领域开发了一通三防信息治理系统、安全监测实时预警系统以及井下人员跟踪识不抢救系统等；在治理领域则开发了煤矿ERP系统、设备治理系统等。在数字化矿山信息系统的建设过程中，煤矿地质测量空间信息系统是最基础的一个核心子系统，它是搭建其它专业系统的基础。
其中，煤矿地质测量空间信息系统的进展趋势表现为：
1．1 信息的多源化
从信息猎取的角度,煤矿地质测量空间信息的猎取手段越来越丰富。从以往单一的钻探手段进展为集遥感、数字摄影、GPS (全球定位系统) ,以及三维地震勘探和其他地面物探、矿井物探等手段为一体的立体勘探模式。在数据内容上则以煤矿地质、水文地质、测量、采掘信息为基础,更多地融入地面物探(如地震、瞬变电磁勘探) 、矿井物探(如槽波、坑透、瑞雷波勘探) 、测井及其他地压、瓦斯资料等多源地质信息。在表现形式上,更多地呈现出集图、文、声、像为一体的多媒体特征。计算机信息处理技术作为一种十分经济有效的手段,对这些多源信息进行综合
分析处理具有相当的优越性,要紧表现在以下几个方面:
a.现有资料的整理、归纳,包括各种手段,方法所猎取数据的规范化。
b.现有资料的深层次利用。一是提高资料利用的深度和广度,通过改进现有方法与手段,开发新的方法和手段,提高资料自身
的利用水平,挖掘其潜在的信息资源。二是综合利用,将多源信息组合、叠加以猎取新的信息,通过对比、分析,动态交互不断提高认识水平,从而实现对地质资料认识的由灰变白。
c.信息的可视化。将地质、测量模型和各种分析处理数据直观地展示给现场工作人员,再结合现场经验和实际材料等“软”数据,对地质条件作出客观分析与推断。
1．2 治理的网络化
Internet的出现,给有用化的企业网络系统构建带来了巨大活力。采纳全新的Internet 技术,能够实现信息的完全共享,从而实现企业信息治理的网络化、快速化。信息共享、高效治理是社会所需,企业所需,因此煤炭行业也不例外。煤矿地测工作直接关系到煤矿生产的安全治理。为此,实现地测数据与图形的实时治理与查询,是煤矿企业领导监督治理的重要手段。
一个矿务局(集团公司) 一般包括多个煤矿,由于地域的分
布特征,有相当部分的资料存在共性。目前煤矿所采纳的地测信息系统的数据库大多采纳桌面数据库,而桌面数据库的缺点是资料的独立性太强,共享困难。这就造成了各个煤矿“各自为政”,矿务局的统一治理特不困难;达不到资源共享的目的,同时还增加了冗余数据;信息的传递速度也慢,统计、汇总苦恼,造成大量人力、物力、财力的白费。
采纳客户端/ 服务器(C/S) 与扫瞄器/服务器(B/S) 相结合的二级治理模式,能够专门好的满足局矿两级网络化治理的需要。也确实是讲,针对地测专业的技术人员,他们通过C/S 模式操作基础数据,完成地测部门日常工作对数据的动态修改与维护;而关于矿级或局级的领导,他们通过B/S 模式来访问基础数据库中的数据,查询关怀的信息,指导现场生产。
1．3 决策支持的智能化
开采地质条件与采煤设备的适应性问题,是世界各要紧产煤国家在进展机械化采煤中普遍遇到的问题,与其他采煤方法相比较,综合机械化采煤对地质条件的要求更加苛刻,因此在高产高效矿井的建设中地质保障的任务就更加突出和艰巨。煤矿地质测量资料是煤矿生产最基础的资料,煤矿地质测量常用图件是煤矿生产成果最直观的表现形式;原始资料与成果图件是指导煤矿生
产的基础。通过数据挖掘技术,从煤矿地质测量空间数据库中发掘和提取隐藏在其中的潜在信息或模式,从而为预测和决策行为提供决策支持。矿井构造、煤厚及顶底板变化、瓦斯、涌水、地压等灾难地质条件均严峻阻碍煤矿生产。因此,许多煤矿工作者都在尝试查找相应的模型与决策机制解决这些问题。例如多元逐步判不分析模型、相似类比综合评判模型、灰色关联分析模型在矿井突水水源的快速识不中得到了较好的应用。人工神经网络模拟生物神经网络的结构和功能,由大量类似于神经元的简单处理单元(通常为自适应的) 相互联结成复杂网络,具有较强的非线性影射能力,在矿井构造定量评价、地下水水质评价以及岩溶水水位预报等方面均取得了较好的应用。遗传算法因事实上用、高效,且具较强的适应性而应用于预报地下水位和求解水文地质反演问题。
1．4 系统的集成化
在煤矿企业不同的专业部门差不多具有和正在开发相应的信息治理系统,并形成了一定的信息化规模。如在煤矿采掘领域开发了煤矿地质测量空间信息治理、复杂地质条件综合保障、采矿开采设计等系统;在煤矿安全领域开发了一通三防信息治理、安全监测实时预警以及井下人员跟踪识不抢救等系统; 在生产
治理领域开发了煤矿ERP 系统、设备治理系统等。在数字煤矿的进展进程中,资料的共享,系统的集成是一个必定的进展方向。
信息技术的进展使得当今社会在信息的猎取、存储、分析、处理和公布等方面取得了实质性的进展。数字煤矿的进展战略要求煤矿各生产部门在开发各自专业治理软件的同时,要制定统一的信息化标准体系和相应的共享机制。煤矿地质测量工作在煤矿企业安全生产中的基础地位,决定了进展煤矿地质测量空间信息系统的重要性。地质测量信息采集的多源化、治理的网络化、决策支持的智能化以及与其他专业系统的集成,是煤矿地质测量空间信息系统进展的方向。
西安集灵信息技术有限公司是国内最早从事煤矿地质测量信息系统研发的单位之一,先后经历了AutoCAD 二次开发,Dos 平台下自主平台的煤矿地质信息系统CCAD 的开发,Windows 平台下煤矿地测信息系统CGIS 开发的3 个时期，2003 年推出了最新版的煤矿地质测量信息治理系统CGIS36. 0 ,产品在全国近140余家企业应用，为我国煤矿的信息化建设做出了一定的贡献。此外,国内还有数家单位在从事煤矿地测信息系统的开发与推广工作,如北京龙软公司, 煤炭科学研究总院西安分院,山东科技大学,河南煤田地质局等。
2、项目研究的目的、意义
当今时代,以信息技术为核心的知识经济突飞猛进，信息技术正以其广泛的渗透性和先进性与传统产业相结合。信息化与网络化已成为各行业数字化的重要基础手段,在企业应用中起到十分重要的作用。与现代化技术先进的国家比较,我国煤矿企业信息化基础设施相对落后;煤矿治理过于粗放;煤矿生产各部门的
系统开发相对孤立,没有形成统一的信息化标准体系和共享机制;再加之煤矿生产信息本身的灰色性和动态性,导致了煤矿企业信息化与网络化工作的相对滞后。近年来,我国煤矿数字化和信息化有了长足的进展,信息化已成为改造传统煤矿产业的助力器。
煤矿地质测量工作是煤矿生产最基础和最重要的工作之一，对煤矿的安全生产和煤矿的生产能力具有重要的阻碍。煤矿地质测量资料是一种活跃的、动态变化的、与空间位置紧密相关的信息,而且具有一定的不确定性。随着煤矿生产过程的推进,煤矿地质测量资料的积存逐步丰富,人们对煤矿开采地质条件的认识也由灰变白。因此,采纳人工检索、分析和处理地质测量信息资料,难以满足煤矿现代化生产与技术治理的需要,尤其是为了准确预防和快速处理矿井重大灾难事故,及时提供采矿设计与经营决策
的基础数据,更有必要利用计算机和网络技术,来实现煤矿地质
测量数据的自动化治理,地质测量专业各种基础图件的自动生成,以及对井下突发事件的快速、准确地进行分析与决策,具体表现为以下几个方面：
2.1地测信息是矿井生产、治理的基础信息
煤矿生产所面对的是以煤层为主的巨型复杂系统，生产所涉及的实体对象要紧包括：
①复杂和认知有限的地质体（地层、矿层、地下水分布和各种构造）
②生产巷道系统
③生产和辅助生产系统（运输、通风、电力、机电设备、给排水、安全监控、防避灾、调度）
④与之相关的地面设施和建筑
煤矿地测信息是矿井地质体和开采现状的差不多描述，是人们对矿床自然赋存状态的认知和开采过程的记录，是勘探和生产各时期勘探和地测部的工作成果的积存和进一步工作的基础，地测信息亦是矿山通风、开采、调度、机电、运输、防灾、排水等各项工作的基础数据和消息来源。比如：
通风系统能够看作是巷道系统加风量属性(风量大
小和方向)。
●调度系统能够在三维地层和巷道模型的基础之上加
入采煤机、提升、运输、通风、机电设备的运行情况（实
际仅为一些开关量），即可获得一个形象生动的调度模拟
盘，同时还可不同视角、局部放大的观看。
●三维地层和巷道系统加入的通风、设备、风门、水
闸等数据和属性能够以光照模型的方式显示，再加上分析
和解算软件，这在矿井的正常生产和防灾救灾中必定意义
非凡。
不难看出，地测信息平台的建设是矿井和集团有关日常生产和安全的一项基础性工作，是众多生产和指挥调度系统的基础信息来源。
此外，随着企业中大量MIS系统的应用，许多和资源物理位置有关的资料如：工矿区移动目标的治理、企业通讯专网线路治理、水、煤气、电线网治理、物业治理等，只用传统的MIS系统是专门难和无法进行有效的治理的。为此，引进更先进的治理方法和手段，以地测信息为基础，将GIS系统引进到煤矿企业基础资源和生产信息的治理中来，打造企业地测空间信息平台，建立企业基础资源和生产信息的可视化治理系统就变得十分重要。
地测信息是“数字矿山”的最基础和最重要的组成部分，它是其他MIS系统的有关空间信息的唯一来源。
2.2GIS是直观有效的信息治理工具
图形语言是直观性、无语种的，有些信息是难以用文字和表格表示的。地理信息系统（GIS――Geographic Information System）以图形为差不多的描述语言，是以地理空间信息的采集、处理、分析、规划和利用为要紧研究内容的信息治理系统。它的最大好处确实是它的可视化治理和易操作特性，从这层意义上来讲，GIS又能够称为VIS（Visual Information System）。
世上的万物都占据有自身的地理空间，除一些纯数字的信息外，对任何一个实体的描述均能够用它的空间和非空间属性来表示，即任何一个实体都具其空间坐标、几何空间（几何数据）和其他的特征（属性数据），如：
●一个人现在的位置能够用大地坐标来表示，此人的
外形可用众多的空间离散点组成的拼合曲面表示。此外，
他（她）还有姓名、年龄、肤色、国籍、种族、学历……
●一个机电设备必定是放在地球的某一点上，它有它
的外形，有重量、类型、用途、产地、出厂日期、输入输
出功率、性能参数……
●一段巷道有它的起点和终点，有它的断面形态，有
流经的风量，有开拓的日期、支护的类型……
●即便是像财务数据如此一些纯数字的信息，从大处
着眼亦能够认为是有坐标的，因为它的所有者――企业是
有营业地点或地域的，那个地点它成为企业的属性数据。
类似地，资源量、人口数亦可为某个行政区划地属性数据。
一般的MIS系统展现给用户的操作界面对象是字符和表格，而通过GIS，用户则能够用除字符和表格外的图形甚至是三维图形来表示和操作用户的信息。图形的直观性方便了用户的操作，降低了软件应用的门槛。此外，除了能够表示和处理一般的信息，表示和处理信息的空间几何属性外，它还能够记录信息对象的时空和其他内外部关系并对之进行分析研究。
由于基于GIS建立起来的信息系统能够有更方便的，更直观的应用界面、可表示更多的信息类型，占有更多的信息量，更多的空间分析和处理功能，因此拥有GIS型的信息系统，也就拥有了更加有用，更加有效的，功能更加强大的应用和治理工具。
地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软件系统；而其内涵是计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。它是由计算机系统、
地理信息系统空间分析方法及其若干应用吴静 发表时间：2018-01-16T10:06:49.090Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：吴静 [导读] 摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多 四川省冶金地质勘查局测绘工程大队四川成都 610212 摘要：地理信息系统是一种特殊的具有特定性的空间信息系统，它能够提供地理空间共享以及地图服务，地理信息系统是60年代中期发展起来的，近年来获得了非常迅速的发展，由于其种类、数量非常多，加上发展变化非常快，因此对地理信息系统的定义也非常多，简单来说，地理信息系统就是利用计算机软硬件进行输入、输出及分析的系统，当前它已经在现代经济活动的方方面面得到了应用，人们对地理信息系统的了解也逐渐深入.基于此，本文着重针对有关地理信息系统空间分析的相关问题进行了分析。 关键词：信息系统；空间；分析方法；应用 近年来，计算机技术发展非常迅速，虽然地理信息系统的输入、存储和输出功能进展较快，但是空间分析功能的发展就显得比较落后。而空间分析是建立在空间目标位置和属性表达以及目标间复杂空间关系表达的基础上，若要提高空间分析能力，必须解决空间关系描述与表达，而空间关系的建立也是提高ＧＩＳ效率的一个关键。 1 空间拓扑关系描述 空间拓扑关系描述的是基本的空间目标点、线、面之间的邻接、关联和包含关系。ＧＩＳ传统的基于矢量数据结构的结点－段－边形，用于描述地理实体之间的连通性、邻接性和区域性。这种拓扑关系难以直接描述空间上虽相邻但并不相连的离散地物之间的空间关系。 目前，对于空间实体之间的拓扑关系的描述，主要有基于网络的拓扑模型和基于点集拓扑理论的拓扑模型，前者比后者具有直观、结构清晰、互导性强、便于组织存储等优点。基于点集拓扑的空间拓扑关系描述有三种方法：四元组、九元组和维６４２００８扩展法。基于点集拓扑的空间关系描述框架能够十分有效地描述有公共元素的空间目标间的拓扑关系，甚至能够根据交集的维数更进一步区分成为各种不同的形式，但是基于点集拓扑的空间关系描述框架无法描述分离开的、没有公共元素的目标间的拓扑空间关系，这正是其缺点所在。 2 地理信息系统空间分析方空间位置 2.1叠置分析 叠置分析是通过叠加至少两层地图要素而得到一个新的要素层，其结果是分割原要素并生成新要素，且新要素中包含原要素的全部属性。据此，叠置分析既可生成新的空间关系，还可联系输入数据层的属性并生成新的属性关系。总体而言，叠置分析是按数学模型计算分析新要素的属性，从而解决用户面临的问题。 在城市规划中，建设用地适宜性评价是一种典型的格栅叠置，其通过对用地评定因子图层进行标准化处理、重新分类及加权叠加，从而形成用地适宜性评价结果。对于灾害风险综合评估、城镇发展条件综合评价及生态敏感性综合评价等规划，都可采用多因子叠加分析法来实现叠置分析。在规划中，两期用地的演变亦可进行叠置分析，即：根据土地利用数据，叠置获得两期土地利用的变化图层，用以分析土地利用的变化；根据城市建设用地数据，叠置获得两期建设用地转化的图层，用以辅助规划评估或比选规划方案。此外，还应深入挖掘矢量数据中的叠置分析功能，其中矢量叠置蕴含一种拓扑关系及其包含至少两个矢量图层的并集、交集、属性的空间赋值与关联等功能，如建设量的分区统计便是矢量叠置的具体应用。 2.2相关分析 在同一空间范围内，任一小的空间单元都包含多项属性信息，而相关分析的研究内容是对应位置上的属性信息是否具有相关关系及这一相关关系的表现。在相关分析中，通常包括时间域、空间域，两者关注的焦点分别是不同时期同一属性的观测值、同一时期不同属性的观测值。在规划中，相关分析涉及较多的社会领域、自然领域。例如，犯罪高发地的成因分析研究的是在同一地區，犯罪率与家庭收入、教育水平、失业率、租住比例、新迁入居民比例及单亲家庭比例等属性的相关性。在规划中，还可运用相关分析来分析土地利用演变的驱动力。例如，在某一省域的区县范围内，先空间化处理社会经济统计指标，再从土地利用转化的角度开展主成分分析、相关分析、回归分析及因子分析，从而探明引起这一区域土地利用演变的驱动力。 3 空间拓扑关系的应用 3.1软件平台中的空间拓扑关系建立 软件平台中的空间拓扑关系的建立常为了拓扑检错和拓扑应用。拓扑检错是在建立好拓扑规则后，再打开些拓扑规则，根据错误提示进行修改。拓扑应用主要指的是为了提供空间分析的功能，比如线拓扑生成面、网络分析功能等。在软件平台中，拓扑关系的建立和使用的过程如下：获取图形文件，新建或打开。 对图形文件进行拓扑关系的建立，即根据需求调用特定的模块对其进行处理。 3.2根据所得的拓扑关系进行拓扑检错或拓扑应用 当然，拓扑关系的建立是可以在进行图形绘制的时候进行的，但是由于所需要的拓扑关系待定，就需要考虑所有的拓扑关系，而此时图形还在动态变化当中，因此在每次图形更新的时候都需要对其进行拓扑关系的建立，如此将严重影响图形绘制及拓扑关系的建立的效率。 以使用ＡｒｃＧＩＳ进行最短路径分析为例，其使用的拓扑关系是线文件的网络拓扑关系，这种关系在其它拓扑处理时使用很少，因此如果是在图形绘制时就建立网络拓扑关系，就会造成的时间上的浪费。而ＡｒｃＧＩＳ实行的机制就是首先在ＡｒｃＭａｐ中进行图形的矢量化，而后在ＡｒｃＣａｔａｌｏｇ中建立其网络拓扑关系，最后再在ＡｒｃＭａｐ中进行最短路径分析。这种性质的，值得在软件平台设计时借鉴。 3.3二次开发中的空间拓扑关系建立 空间拓扑关系是ＧＩＳ中空间分析的基础，限制着其在空间分析方面的应用。目前大多数的应用软件都是通过二次开发实现的，这种软件开发的空间分析功能就不仅是建立在其使用平台的基础上，而且还要看其平台所提供的二次开发组件。例如ＥＳＲＩ公司所提供的Ｍ
全空间地理信息系统展望 发表时间：2018-04-03T14:58:41.560Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第31期作者：吴茜邹春梅 [导读] 地理信息系统的应用范围不断拓宽，不仅在灾害与应急中有所应用，在生命健康与卫生管理中也多次出现。 四川省冶金地质勘查局测绘工程大队四川成都 610212 摘要：地理信息系统的应用范围不断拓宽，不仅在灾害与应急中有所应用，在生命健康与卫生管理中也多次出现，经过多年发展已经成为我国信息发展中重要组成部分。可见，地理信息系统具有重要作用。 关键词：全空间；地理信息系统；展望 伴随着科学技术的发展，GIS技术得以快速发展，并在人们的现实生活中发挥着重要作用，全空间地理信息系统也在这种情况下发展起来，并渗透到人们的实际生活中。因此，对于全空间地理信息系统的研究也在不断增多，基于此，有必要对全空间地理信息系统展开研究。 一、全空间地理信息系统之地球与宇宙 在地理信息系统出现的最初阶段，主要在测绘与地理科学中应用，其关注重点是人们生活与工作地表空间，在应用地理信息系统的过程中需要得到信息资源的支持。在国家经济快速发展的今天，地理信息系统的应用范围也在不断扩大，从最开始的测绘与地理科学扩大到现在的环境科学等领域，随着地理地理信息系统在这些领域中的应用，不仅有效增强了空间数据分析与处理能力，还强化了制图效果。以地理信息系统在医学领域中的应用为例，它的应用使得人体健康与生态环境联系在一起，如很多癌症的出现则与环境污染有直接关系，环境受到污染以后，人们的生活环境便发生变化，很多原本对人体有益的物质被污染物扼杀，取而代之的是对人体有害的物质，人类长期生活在这样的环境中身体内部就会生病，再加上得不到及时治疗便会转化为癌症。同样，在犯罪心理学的研究上也应用了大量的地理信息系统，随着地理信息系统在犯罪分析中的应用，相关工作人员可以大致分析出犯罪环境特征，并获得有价值的犯罪时空线索，进而为案件的侦破提供良好意见。由此可见，地理信息系统的应用范围正在不断扩大，已经从地球表面扩大到宇宙，如对于月球的研究就应用了地理信息系统，不仅了解了月球表面所分布的岩石数据，还能够推理出月球的演化情况，这些信息的获得对人类探知月球有着十分重要的意义。 二、从宏观空间到微观空间 现代GIS所应用的范围主要集中于低速运动的宏观空间，基本上服从于牛顿力学规律。但作为一门空间科学，或一种空间思维体系，现代GIS同样可以推广应用到小尺度、甚至是微型空间，如人体空间、体育竞技场空间。当前，地理信息系统与生命科学的交叉融合，使得面向人体管理、生命微循环等现象与问题可以利用GIS来描述、分析和模拟。由此，人体地理信息系统（Human GIS）应该成为发展方向。人体地理信息系统的空间坐标系是由一个主坐标系和若干局部坐标系构成的综合坐标系。在此三维坐标体系下，以人体解剖理论为指导，采用面向对象的方法，将人体分解为若干具有独立功能的机体，每一个功能机体可以进一步分解为若干子部分，从而可以构建一个数字人体；以东方人体经络理论和西方人体微循环理论为指导，构建各功能机体的有机联系，从而建立人体循环系统。在此基础上，可以将日常体检和医疗检查的各种资料集成，形成一个完整的人体健康数据系统，为身体健康诊断和治疗方案的制定等提供较为系统的科学数据支撑。建立每一个人的人体GIS系统，将是一项巨大而长远的任务。足球、篮球、排球等体育竞技场空间是一个在有限时空范畴内人与人高度交互的空间，可以将GIS的空间观点用于描述和模拟这些竞技运动，发展体育竞技GIS系统（Sports GIS），服务于体育训练和体育游戏活动。 三、全空间地理信息系统之室内与室外 在科学技术的带动下，各种各样的网络技术出现在人们生活，随着网络技术的发展，人与人之间的距离被无形缩小。通过研究发现，在地理信息系统的作用下，人们所关注的事物在不断扩大。在建设地理信息系统的应保证将人们每天80%的室内空间作为主要关注点，尤其是在室内空间表达的过程中一定要加大对即将出现问题的关注，以便做好详细且周到的分析，在实际建设中还要注意与室内小巧物品管理机制的联系，并借助该机制顺利与室外相连接。对于室内地理信息系统来说，已经成为现代地理信息系统主要发展方向，只要在必要技术的作用下，基本可以实现全面连接，且实现精密管理。不仅如此，随着室内地理信息系统的应用，还可以将管理空间向水下与地下延伸，这样不仅可以不断提升现代社会安全系数，还能给人们营造良好的生活氛围，让人们更好的享受生活。如为实现安全设计，强化安全保障，商场经常会将每个房间都作为一个管理点，这时就需要应用到地理信息系统，在该系统的作用下，可以有效弥补当下不足，同时也能为做好管理工作奠定基础，这也是避免安全事故发生的有效方式。 四、全空间地理信息系统之小数据与大数据 地理信息系统是一门具有处理与分析相结合的学科。现阶段，大数据时代已经到来，并成为现代科学主要方向，越来越多的人也逐渐加大了对大数据的关注。现代地理信息系统所面临的社会环境正在发生变化，既遇到了机遇也遇到了挑战。通过研究发现，在地理信息系统中最重要的是大数据空间解析，它所关注的是数据中所包含的显性与隐性知识，意在借助多元空间实现表达，并在大数据空间化的作用下完成重构，这样不仅可以更好的完成空间映射，还能很好的完成数据分析。要了解全空间地理信息系统中的小数据与大数据，应从以下几方面入手：第一，从理论分析角度讲，其主要关注点在于分析物理空间与人类空间之间的关系，注重多元空间的表达与规划，在网络技术的影响代，多元化大数据不断出现，并以各种不同的形式展示出来，这样一来就实现了大数据空间协同表达，尤其是可靠性评价逐渐增多。第二，从大数据空间统计分析角度讲，做好大数据区域总量估算采样，实现样本评价已经成为一项十分重要的内容，这时就需要加大对样本规模与质量的关注。如在随机分布与正态分布中，离不开理论推导的应用，在这一内容中经常需要将带有瑕疵的样本应用其中，用于计算均值、方差等，这时就需要对瑕疵样本中的样本量等进行研究，并在以模拟数据为主的内容上构建合适的模型，再在实际时空要素的作用下实现地理数据分布实验。第三，从时空地理数据分析角度讲，主要是为了进一步实现大数据时空关联，强化陆地表层曲面模型建设。对于多元空间体系来说，正确识别其中的关键因子，需要得到地理系统认识体系的支持，在该体系的作用下可以将大数据划分成两个部分，一部分为空间平稳，另一部分为空间非平稳，同时，区域参量空间也会在这种情况下形成。第四，从网络数据分析角度讲，发展大数据的异构在时空轨迹上主要有表达模型与距离测度两种，其中前者可以离散时空轨迹等。总的来说，在研究测度并不相同的情况下，轨迹距离在某种程度上也会出现差异，这时就需要结合实际情况构建合适的模型，并利用人流等进行时空轨迹分析与检验。第五。从大数据
第一章 1.地理信息系统：是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2.地理信息系统的主要组成部分：硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。 3.GIS功能分为以下五个方面： ①数据采集与输入；②数据编辑与更新； ③数据存储与管理；④空间数据分析与处理； ⑤数据与图形的交互显示。 4.21世纪GIS应用新的发展趋势：网络GIS、组件式GIS、虚拟现实GIS、时态GIS、互操作GIS、3S集成。 5.对基于GIS的空间分析的理解不同的角度和层次： ①按空间数据结构类型；②按分析对象的维数； ③按分析的复杂性程度。 第二章 1.ArcGIS的基础模块：ArcMap、ArcCatalog、Geoprocessing。 2.Geoprocessing地理处理框架：具有强大的空间数据处理和分析工具，包括地理处理工具的集合和模型构建器。 第三章 1.空间数据采集：是指将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感图像、文本资料等转成计算机可以识别处理的数字形式。 2.数据组织：就是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程， 3.ArcGIS中主要有Shapefile、Coverage和Geodatabase三种数据组织方式。 4.地理数据库：是按照层次型的数据对象来组织地理数据。 5.要素类：是具有相同几何类型和属性的要素的集合，即同类空间要素的集合。 6.地理数据库建立的一般过程： ①地理数据库设计；②地理数据库建立； ③建立地理数据库的基本组成项；④向地理数据库各项加载数据； ⑤进一步定义地理数据库。 7.地理数据库的基本组成项：对象类、要素类和要素数据集 8.要素类的分类：简单要素类和独立要素类。 9.创建拓扑的优势：
第二章地理信息系统空间数据结构 2.1 地理空间数据及其特征 【学时安排】 1 学时 【目的要求】 1、掌握地理信息系统的数据类型； 2、理解地理信息系统的数据来源； 3、掌握空间数据的特点。 【重点难点】 地理信息系统的数据类型与特征。 【教学方法与手段】 示例式教学方法，多媒体教学手段。 一、GIS空间数据的来源与类型 空间数据是GIS的核心，也有人称它是GIS的血液，因为GIS的操作对象是空间数据，因此设计和使用GIS 的第一步工作就是根据系统的功能，获取所需要的空间数据，并创建空间数据库。 1、地理数据的来源 GIS中的数据来源和数据类型繁多，概括起来主要有以下几种来源： ⑴地图数据。来源于各种类型的普通地图和专题地图，这些地图的内容丰富，图上实体间的空间关系直观，实体的类别或属性清晰，实测地形图还具有很高的精度，是地理信息的主要载体，同时也是地理信息系统最重要的信息源。 ⑵影像数据。主要来源于卫星遥感和航空遥感，包括多平台、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种分辨率的遥感影像数据，构成多源海量数据，也是GIS的最有效的数据源之一。 ⑶地形数据。来源于地形等高线图的数字化，已建立的数字高程模型( DEM和其他实 测的地形数据等。 ⑷属性数据。来源于各类调查报告、实测数据、文献资料、解译信息等。 ⑸元数据。来源于由各类纯数据通过调查、推理、分析和总结得到的有关数据的数据，例如数据来源、数据权属、数据产生的时间、数据精度、数据分辨率、源数据比例尺、数据转换方法等。 2、空间数据的类型 空间数据根据表示对象的不同，又具体分为七种类型(图2-1) ，它们各表示的具体内容 如下： (1) 类型数据。例如考古地点、道路线、土壤类型的分布等。 (2) 面域数据。例如随机多边形的中心点，行政区域界线、行政单元等。 (3) 网络数据。例如道路交点、街道、街区等。 (4) 样本数据。例如气象站、航线、野外样方分布区等。 (5) 曲面数据。例如高程点、等高线、等值区域等。 (6) 文本数据。例如地名、河流名称、区域名称等。 (7) 符号数据。例如点状符号、线状符号、面状符号(晕线) 等。
全空间地理信息系统展望 摘要：地理信息系统的应用范围不断拓宽，不仅在灾害与应急中有所应用，在生命健康与卫生管理中也多次出现，经过多年发展已经成为我国信息发展中重要组成部分。可见，地理信息系统具有重要作用。 关键词：全空间；地理信息系统；展望 伴随着科学技术的发展，GIS技术得以快速发展，并在人们的现实生活中发挥着重要作用，全空间地理信息系统也在这种情况下发展起来，并渗透到人们的实际生活中。因此，对于全空间地理信息系统的研究也在不断增多，基于此，有必要对全空间地理信息系统展开研究。 一、全空间地理信息系统之地球与宇宙 在地理信息系统出现的最初阶段，主要在测绘与地理科学中应用，其关注重点是人们生活与工作地表空间，在应用地理信息系统的过程中需要得到信息资源的支持。在国家经济快速发展的今天，地理信息系统的应用范围也在不断扩大，从最开始的测绘与地理科学扩大到现在的环境科学等领域，随着地理地理信息系统在这些领域中的应用，不仅有效增强了空间数据分析与处理能力，还强化了制图效果。以地理信息系统在医学领域中的应用为例，它的应用使得人体健康与生态环境联系在一起，如很多癌症的出现则与环境污染有直接关系，环境受到污染以后，人们的生活环境便发生变化，很多原本对人体有益的物质被污染物扼杀，取而代之的是对人体有害的物质，人类长期生活在这样的环境中身体内部就会生病，再加上得不到及时治疗便会转化为癌症。同样，在犯罪心理学的研究上也应用了大量的地理信息系统，随着地理信息系统在犯罪分析中的应用，相关工作人员可以大致分析出犯罪环境特征，并获得有价值的犯罪时空线索，进而为案件的侦破提供良好意见。由此可见，地理信息系统的应用范围正在不断扩大，已经从地球表面扩大到宇宙，如对于月球的研究就应用了地理信息系统，不仅了解了月球表面所分布的岩石数据，还能够推理出月球的演化情况，这些信息的获得对人类探知月球有着十分重要的意义。 二、从宏观空间到微观空间 现代GIS所应用的范围主要集中于低速运动的宏观空间，基本上服从于牛顿力学规律。但作为一门空间科学，或一种空间思维体系，现代GIS同样可以推广应用到小尺度、甚至是微型空间，如人体空间、体育竞技场空间。当前，地理信息系统与生命科学的交叉融合，使得面向人体管理、生命微循环等现象与问题可以利用GIS来描述、分析和模拟。由此，人体地理信息系统（Human GIS）应该成为发展方向。人体地理信息系统的空间坐标系是由一个主坐标系和若干局部坐标系构成的综合坐标系。在此三维坐标体系下，以人体解剖理论为指导，采用面向对象的方法，将人体分解为若干具有独立功能的机体，每一个功能机体可以进一步分解为若干子部分，从而可以构建一个数字人体；以东方人体经络理论和西方人体微循环理论为指导，构建各功能机体的有机联系，从而建立人体循环系统。在此基础上，可以将日常体检和医疗检查的各种资料集成，形成一个完整的人体健康数据系统，为身体健康诊断和治疗方案的制定等提供较为系统的科学数据支撑。建立每一个人的人体GIS系统，将是一项巨大而长远的任务。足球、篮球、排球等体育竞技场空间是一个在有限时空范畴内人与人高度交互的空间，可以将GIS的空间观点用于描述和模拟这些竞技运动，发展体育竞技GIS 系统（Sports GIS），服务于体育训练和体育游戏活动。 三、全空间地理信息系统之室内与室外 在科学技术的带动下，各种各样的网络技术出现在人们生活，随着网络技术的发展，人与人之间的距离被无形缩小。通过研究发现，在地理信息系统的作用下，人们所关注的事物在不断扩大。在建设地理信息系统的应保证将人们每天80%的室内空间作为主要关注点，尤其是在室内空间表达的过程中一定要加大对即将出现问题的关注，以便做好详细且周到的分析，在实际建设中还要注意与室内小巧物品管理机制的联系，并借助该机制顺利与室外相连接。对于室内地理信息系统来说，已经成为现代地理信息系统主要发展方向，只要在必要技术的作用下，基本可以实现全面连接，且实现精密管理。不仅如此，随着室内地理信息系统的应用，还可以将管理空间向水下与地下延伸，这样不仅可以不断提升现代社会安全系数，
地理信息系统空间分析功能的应用 摘要：地理信息系统的核心是空间属性数据库，而管理、分析和应用数据库中数据的空间分析功能和应用模型则是发挥数据库作用的关键部分。衡量一个地理信息系统的好坏，不仅决定于其数据库的数据质量、数据量和更新速度，关键要看其空间分析功能是否强大、实用和具有灵活性。本文在简述地理信息系统空间分析方法的基础上，论述地理信息系统空间分析方法的若干应用。 关键词：地理信息系统；空间分析；聚类分析；主成分分析 1前言 地理信息系统是60年代中期开始逐渐发展起来的一门新技术，近十几年发展迅猛。早期地理信息系统开发研制的目的是为了解决自然资源管理和土地规划等方面的问题。随着技术的发展，地理信息系统的应用已逐步超出地学研究范围，但仍然是地学研究中的强大技术手段之一。对于它的认识，也不再局限于认为GIS仅仅是科学研究的工具和手段，而是逐步认识到地理信息系统的理论概念和方法对人们认识现实世界思维方式改变的积极作用。对于它的发展，建立大型综合的空间数据库，引入专家系统和各类应用模型，GIS、RS和GPS即所谓的3S 一体化是它的主要方面。另外，由于GIS技术是以计算机技术为基础的，一些计算机的发展趋势也必将体现在GIS上面，如微机化、网络化、视窗化、标准化等等。 2空间分析方法简介 地理信息系统中的空间分析功能的发展与完善是地理信息系统研究和应用的主要目标。随着地理信息系统在数量、规模、复杂性和应用深度方面的提高，空间分析已成为地理信息系统独立的研究领域，并成为区别于其它类型信息系统的主要标志。 由于地理信息系统的种类很多，因而在功能上特别是空间分析的功能上有差异，但各有所长。有以处理矢量数据为主的，也有处理以栅格数据为主的系统。一般来说，地理信息系统的空间分析功能有以下几个方面：⑴空间特征的几何分析功能；⑵网络分析功能；⑶数字图像的分析功能；⑷地形分析与多元分析。[1] 3 GIS空间分析方法的应用举例 空间分析的应用领域与GIS的应用领域基本上是一致的，已有很多资料对GIS的应用进行了非常详细的介绍，本文在介绍这些具体的应用时更加强调GIS 的空间分析功能。空间分析的具体应用领域包括水污染监测、城市规划与管理、地震灾害和损失估计、洪水灾害分析、矿产资源评价、道路交通管理、地形地貌分析、医疗卫生、军事领域等。 3.1 GIS空间分析在水污染监测中的应用