第8章GIS設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用的知識(shí)

第8章GIS設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用8.1GIS的設(shè)計(jì)開發(fā)簡(jiǎn)介8.1.1工具型GIS和應(yīng)用型GIS8.1.2三種開發(fā)方法簡(jiǎn)介8.2GIS開發(fā)的系統(tǒng)工程方法8.2.1GIS工程的概念8.2.2GIS工程開發(fā)階段劃分及任務(wù)制定8.2.3GIS工程開發(fā)中的組織管理8.3應(yīng)用GIS開發(fā)案例8.3.1福建省生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用研究8.3.2福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜構(gòu)建與應(yīng)用尋找一套高效的科學(xué)方法來進(jìn)行GIS的組織管理，是當(dāng)前GIS設(shè)計(jì)開發(fā)及應(yīng)用迫切需要解決的問題。8.1GIS的設(shè)計(jì)開發(fā)簡(jiǎn)介8.1.1工具型GIS和應(yīng)用型GISGIS作為一個(gè)特殊的軟件領(lǐng)域，其主要特點(diǎn)是海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一體化管理，是能處理、分析地理空間數(shù)據(jù)的一類信息系統(tǒng)。GIS開發(fā)一般具有兩個(gè)方面的含義：（1）從底層開發(fā)一個(gè)通用的工具型GIS。（2）借助通用的GIS開發(fā)平臺(tái)(多為商業(yè)化GIS)進(jìn)行二次開發(fā)，完成專用GIS的開發(fā)任務(wù)；或從底層根據(jù)應(yīng)用目的開發(fā)一個(gè)專用的GIS。在第1章介紹GIS類型時(shí)曾提及GIS按其應(yīng)用的特點(diǎn)，可以劃分為工具型GIS、應(yīng)用型GIS和大眾型GIS。表8.1比較了工具型GIS和應(yīng)用型GIS的要點(diǎn)及主要產(chǎn)品。工具型GIS，就是可以對(duì)各種地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、編輯、顯示、管理、查詢和處理分析，并能用以建立應(yīng)用型GIS的軟件包，例如ArcGIS、Arc/Info、ArcView、GenaMmap、MapIinfo、Idrisi、MapGIS、GeoSstar等商業(yè)軟件。一般具有設(shè)計(jì)先進(jìn)、技術(shù)含量高的地理信息處理平臺(tái)支持，在很大程度上滿足用戶的應(yīng)用要求，但其面向的往往是GIS的理論與技術(shù)，對(duì)用戶的專業(yè)問題針對(duì)性不強(qiáng)，除非對(duì)GIS理論技術(shù)方法熟練掌握的專業(yè)用戶，才能自如地解決自己的專業(yè)應(yīng)用問題，而一般用戶則難以直接使用?？臻g分析方法與應(yīng)用模型是GIS的一個(gè)很重要的組成部分，這一部分的好壞是衡量一個(gè)GIS的功能強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。應(yīng)用型GIS，就是應(yīng)用目的明確，與特定的地理區(qū)域相聯(lián)系。應(yīng)用型GIS一般具有如下特點(diǎn)：區(qū)域性。應(yīng)用型GIS，一般都針對(duì)特定的地理區(qū)域，或者說與特定的地理區(qū)域相聯(lián)系。如“加拿大地理信息系統(tǒng)”、“福建省生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”等。系統(tǒng)名稱前一般都冠以區(qū)域名稱，即指明了系統(tǒng)的區(qū)域性。目的性。應(yīng)用型GIS，一般都具有更為明確的應(yīng)用目的和使用對(duì)象。如：福建省減災(zāi)防災(zāi)綜合信息評(píng)估系統(tǒng)，明確指明其應(yīng)用目的就是為福建減災(zāi)防災(zāi)評(píng)估服務(wù)，它的使用對(duì)象只能是對(duì)福建災(zāi)害的時(shí)空格局、災(zāi)害預(yù)測(cè)及評(píng)估，具有查詢、建模和調(diào)控等功能。核心應(yīng)用模型。應(yīng)用型GIS，特別是專業(yè)性的GIS，一般以一個(gè)或到幾個(gè)核心應(yīng)用分析模型作為系統(tǒng)的核心應(yīng)用模型。這些應(yīng)用模型，有的是GIS常規(guī)的應(yīng)用分析方法或模型——如緩沖分析、鄰域分析、地形分析、疊加分析、最短路徑分析等的簡(jiǎn)單使用或各種組合，但更多的是以這些常規(guī)的應(yīng)用分析方法或模型為基礎(chǔ)，結(jié)合本專業(yè)的新理論和新技術(shù)而建立的專業(yè)應(yīng)用由于模型。如：閩西根溪河流域水土流失綜合整理研究，通過核心模型水土流失與植被的關(guān)系、水土流失與坡度的關(guān)系、水土流失與坡向的關(guān)系、水土流失與降水量的關(guān)系等來揭示閩西根溪河流域水土流失與環(huán)境要素的關(guān)系以及提出根治方案的依據(jù)。專業(yè)用戶界面。應(yīng)用型GIS，一般都結(jié)合專業(yè)的應(yīng)用問題并針對(duì)特定的用戶群體建立完全專業(yè)化和用戶化的系統(tǒng)界面。如構(gòu)建“閩江上游流域生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)”時(shí)，在要求使用緩沖區(qū)分析模型建立河流沿岸一定寬度范圍內(nèi)的植被重點(diǎn)保護(hù)范圍時(shí)，就可能在其相應(yīng)的菜單項(xiàng)中直接使用“確定植被重點(diǎn)保護(hù)區(qū)范圍”的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，而不用“緩沖區(qū)分析”的GIS專業(yè)術(shù)語(yǔ)等。8.1.2三種開發(fā)方法簡(jiǎn)介從軟件編程角度來看，目前GIS平臺(tái)開發(fā)方法主要有3種。方法一，借助于GIS工具軟件（如：Arc/Info、MapInfo、ArcView、MEG等）所提供的開發(fā)語(yǔ)言，進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)與開發(fā)，并利用這些宏語(yǔ)言，以原GIS工具軟件為平臺(tái)開發(fā)出針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的應(yīng)用程序。這種方法對(duì)開發(fā)者來說自主性比較差，對(duì)用戶的多方需求也難以實(shí)現(xiàn)。方法二，是在VB、C或C++等環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)的“獨(dú)立開發(fā)”，不依賴于任何GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果的輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，在一定操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程和調(diào)試，以便實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。此方法對(duì)開發(fā)者來說雖自主性很強(qiáng)，但需要開發(fā)者有較高的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，而且耗時(shí)多。方法三，通過通用軟件開發(fā)工具或是可視化開發(fā)工具(如Delphi、，VisualC++,、VisualBasic,、PowerBuilder等)作為平臺(tái)，進(jìn)行二次集成開發(fā)。常見的也有兩種方式：①采用OLEAutomation技術(shù)或利用DDE技術(shù)，在VB中進(jìn)行軟件集成，來實(shí)現(xiàn)GIS絕大部分功能。如將自己開發(fā)的程序和模型集成到IdrisiGIS中，從而就可建立自己的應(yīng)用系統(tǒng)；②利用GIS組件（如：MapObjects，簡(jiǎn)稱MO），在滿足用戶需求條件下，實(shí)現(xiàn)的GIS各種功能。如“基于MO的福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)系統(tǒng)”，就是基于這種方法（稍后介紹）。二次集成開發(fā)對(duì)實(shí)現(xiàn)GIS功能是一種比較理想的方法。8.2GIS開發(fā)的系統(tǒng)工程方法8.2.1GIS工程的概念運(yùn)用系統(tǒng)工程的原理、方法研究地理信息系統(tǒng)建設(shè)開發(fā)的方法、工具和管理的一門工程技術(shù)稱為“GIS工程”。GIS工程的目標(biāo)在于研究一套科學(xué)的工程方法，并與此相適應(yīng)，發(fā)展一套可行的工具系統(tǒng),解決GIS建設(shè)中的最優(yōu)問題，即解決GIS系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理問題，力求通過最小的投入，最合理地配置資金人力物力而獲得最佳的GIS產(chǎn)品。GIS工程與機(jī)械工程、建筑工程不同,它作為一種軟件產(chǎn)品是抽象的、邏輯性的，而不是實(shí)物性的，對(duì)它的研制和維護(hù)本質(zhì)上是一個(gè)“思考”的過程，很難對(duì)其進(jìn)行控制。8.2.2GIS工程開發(fā)階段劃分及任務(wù)制定1.GIS工程建設(shè)的階段分析：（1）GIS工程的建設(shè)從計(jì)劃立項(xiàng)到產(chǎn)品運(yùn)行涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)，參照其他系統(tǒng)的研制過程，用工程化的方式有效地管理GIS建設(shè)的全過程，可分為六個(gè)階段：可行性研究用戶需求分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行與維護(hù)。（2）六個(gè)階段可看作是GIS工程建設(shè)的生命周期。盡管系統(tǒng)開發(fā)隨應(yīng)用領(lǐng)域和功能要求不同而不同，且具體內(nèi)容也有所差別。（3）開發(fā)的步驟主要有：可行性研究用戶需求分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行與維護(hù)

8.2.3GIS工程開發(fā)中的組織管理1.組織機(jī)構(gòu)GIS工程建設(shè)應(yīng)該成立專門的組織機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的開發(fā)管理工作。組織機(jī)構(gòu)可分為三個(gè)層次：高層是領(lǐng)導(dǎo)小組，中層是總體技術(shù)組，底層是各種工作組。一般地說，底層的各種工作組的設(shè)置應(yīng)考慮系統(tǒng)規(guī)模，從專業(yè)構(gòu)成上應(yīng)有計(jì)算機(jī)軟硬件人員、測(cè)繪專業(yè)尤其是地圖學(xué)專業(yè)的人員以及與系統(tǒng)用戶有關(guān)的專業(yè)人員，如土地管理與城市規(guī)劃專業(yè)的管理人員和規(guī)劃師，所有這些人員都應(yīng)受到GIS原理的基本訓(xùn)練。

2．開發(fā)進(jìn)程管理（1）開發(fā)人員的配置開發(fā)人員是GIS建設(shè)中最活躍的因素，可以將其分為三類：高級(jí)技術(shù)人員（GIS專家或受過GIS基本訓(xùn)練的系統(tǒng)分析員、系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員)一般技術(shù)人員(代碼設(shè)計(jì)員、數(shù)據(jù)錄入員、系統(tǒng)管理員)管理人員(領(lǐng)導(dǎo)決策者、各階段的公關(guān)協(xié)調(diào)人員)。

工程建設(shè)的不同階段對(duì)各類人員的數(shù)量要求是不一樣的，一般地說在系統(tǒng)實(shí)施階段人員需求量大于系統(tǒng)規(guī)劃階段，這也是大多數(shù)城市在建設(shè)GIS時(shí)多采取技術(shù)承包的原因。（2）開發(fā)階段的縱向協(xié)調(diào)GIS工程建設(shè)的生命周期是有序的，前后階段具有銜接性、依賴性，各階段的工作要不時(shí)地反饋協(xié)調(diào)。若在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行物理模型設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典不夠完備，邏輯模型十分模糊，應(yīng)當(dāng)返到分析階段重新進(jìn)行邏輯模型的設(shè)計(jì)。生命周期的劃分是相對(duì)的，系統(tǒng)規(guī)模小時(shí)總體設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)可以合并。而且階段的某些順序可以打破，如數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)工作在建庫(kù)方案制定好之后可以提前進(jìn)行。（3）各子系統(tǒng)開發(fā)的橫向協(xié)調(diào)子系統(tǒng)開發(fā)往往由多個(gè)開發(fā)組并行進(jìn)行?？傮w設(shè)計(jì)中對(duì)子系統(tǒng)間的接口及其他聯(lián)系有明確規(guī)定。在實(shí)際建設(shè)實(shí)施中要作管理上的協(xié)調(diào)，對(duì)共享數(shù)據(jù)格式、傳遞數(shù)據(jù)形式、功能調(diào)用需要各開發(fā)組不時(shí)集中討論協(xié)商。（4）取得用戶的密切配合最好能吸收專業(yè)用戶中熟悉業(yè)務(wù)的專職人員直接參與系統(tǒng)開發(fā)，尤其是在系統(tǒng)建設(shè)前期階段。3.文檔管理整個(gè)GIS工程建設(shè)中要產(chǎn)生多種文檔，包括可行性研究報(bào)告、用戶需求分析報(bào)告、總體設(shè)計(jì)方案、詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書、數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)方案、數(shù)字化方案、操作手冊(cè)、測(cè)試報(bào)告等等。這些文檔是軟件的一個(gè)部分，是開發(fā)人員邏輯設(shè)計(jì)思想的體現(xiàn)，是系統(tǒng)建設(shè)的重要成果，是系統(tǒng)維護(hù)的重要依據(jù)。注意：文檔建設(shè)要與開發(fā)階段相配套，作為階段性成果，一個(gè)階段結(jié)束時(shí)相應(yīng)的文檔也應(yīng)提交出來，并作為下一階段的指導(dǎo)性依據(jù)。用戶需求很重要，否則，系統(tǒng)設(shè)計(jì)就無法開展；沒有詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書，代碼設(shè)計(jì)就無法進(jìn)行。開發(fā)過程中，對(duì)先行成果作了修改，同時(shí)要在文檔中體現(xiàn)，前后階段文檔內(nèi)容要銜接，形成一定體系。很難對(duì)文檔的編制制定統(tǒng)一規(guī)范的格式，但各文檔的內(nèi)容可以規(guī)定。文檔的術(shù)語(yǔ)要符合軟件工程的內(nèi)容要求。在需求分析報(bào)告中運(yùn)用正確表達(dá)的數(shù)據(jù)流程圖，數(shù)據(jù)字典描述工具表達(dá)系統(tǒng)的邏輯模型，比自然語(yǔ)言描述要強(qiáng)得多。比較底層的與GIS開發(fā)平臺(tái)緊密相關(guān)的文檔應(yīng)使用平臺(tái)軟件指令、功能術(shù)語(yǔ)。如選Arc/Info作為開發(fā)平臺(tái)，在數(shù)字化方案、程序設(shè)計(jì)說明書中應(yīng)出現(xiàn)TIC、COVERAGE、LAYER、ROUTE、TIN等術(shù)語(yǔ)?！?.3應(yīng)用GIS開發(fā)案例8.3.1福建省生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用研究1.系統(tǒng)構(gòu)建（1）福建省生態(tài)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及應(yīng)用總體設(shè)計(jì)A．目標(biāo)：構(gòu)建福建省生態(tài)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用系統(tǒng)。B．任務(wù)：室內(nèi)處理數(shù)據(jù)、野外考察、GPS測(cè)量數(shù)據(jù)等，2006年完成。C．軟硬件選擇：配備好奔5臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦若干臺(tái)，在WindowsXP以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持下，基ArcView3.3、ArcGIS9.0、AO、MO、Accesses、Excel、VB、PhotoShop等軟件。D．GIS開發(fā)方法選擇：基于MO的ArcView或基于AO的ArcGIS二次集成開發(fā)。E．代碼設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)編碼：以土地為例，數(shù)據(jù)編碼見表8.4。F．界面設(shè)計(jì)：用面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計(jì)。（2）福建省GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)詳細(xì)設(shè)計(jì)

從系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入、處理和輸出來考慮，數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型分析的具體內(nèi)容包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源分析、數(shù)據(jù)間邏輯關(guān)系分析、系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程關(guān)系分析和生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的圖層關(guān)系分析。①數(shù)據(jù)源的選取和預(yù)處理數(shù)據(jù)源包括地圖數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)和功能，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的原始數(shù)據(jù)。因數(shù)據(jù)的來源不同、格式不一，在將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)之前，需要對(duì)各類數(shù)據(jù)源進(jìn)行預(yù)處理，即對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化處理。例如，生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)中的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)一般由多個(gè)部門多人合作完成，為了便于生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析和保證數(shù)據(jù)的可靠性，建立數(shù)據(jù)庫(kù)之前必須對(duì)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一編碼。對(duì)空間數(shù)據(jù)不一致（如：數(shù)據(jù)源中可能存在同一區(qū)域不同專題數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系不一致、比例尺不一致、數(shù)據(jù)精度不一致、數(shù)據(jù)格式不一致等）要進(jìn)行幾何糾正、標(biāo)準(zhǔn)化處理及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。②數(shù)據(jù)分類和組織在明確了系統(tǒng)的功能要求和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源后，可對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。如對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)分類，要求在內(nèi)容上既能有反映生態(tài)環(huán)境的歷史斷面數(shù)據(jù)，也有反映生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)；從信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理形式來看，這些數(shù)據(jù)可分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。福建生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)分類與組織思路如圖8.1所示。為了進(jìn)一步分類，需要?jiǎng)澐謭D層，在第2章已介紹圖劃分層的方法，本案例福建生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)中對(duì)空間數(shù)據(jù)的部分分層見表8.5。圖8.1生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)分類與組織根據(jù)結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析的思想，可將生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)先分為不同的層次（省、市縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)以及重點(diǎn)區(qū)域），然后明確各層次數(shù)據(jù)的專題信息，并定義各專題信息的層次關(guān)系。這樣將整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分成相對(duì)獨(dú)立的小部分，構(gòu)建邏輯關(guān)系。為在時(shí)空上能相互銜接，還需要建立一個(gè)有效的時(shí)空索引數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流程圖（如圖8.2所示），以便更好地管理生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)。圖8.2構(gòu)建生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)流程圖（3）應(yīng)用模型和方法設(shè)計(jì)常用的應(yīng)用地圖模型在工具性型GIS軟件中已有提供，如疊加模型、鄰域模型、緩沖模型、DEM模型等；區(qū)域性或?qū)ｉT化應(yīng)用模型設(shè)計(jì)，如：閩西根溪河流域地形分析模型等。（4）輸入/輸出設(shè)計(jì)對(duì)預(yù)處理的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、共享以及輸入/輸出設(shè)備的匹配進(jìn)行考慮設(shè)計(jì)。（5）GIS分析和建模功能設(shè)計(jì)理論分析有兩方面，一是GIS提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型與應(yīng)用所設(shè)計(jì)到的專業(yè)數(shù)據(jù)的特征和結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性分析，二是分析方法和應(yīng)用模型與GIS技術(shù)結(jié)合可能性分析?；贛O或AO,應(yīng)用ArcView或ArcGIS進(jìn)行二次開發(fā)。8.3.2福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜構(gòu)建與應(yīng)用以福建生態(tài)環(huán)境信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為依據(jù)，進(jìn)一步構(gòu)建福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)。1.構(gòu)建生態(tài)環(huán)境綜合圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（1）劃分生態(tài)環(huán)境類型基本原則劃分生態(tài)環(huán)境類型的基本原則是：以構(gòu)成生態(tài)環(huán)境的自然要素為主，同時(shí)考慮人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。其中氣候帶是影響福建省生態(tài)環(huán)境的主要宏觀自然因素，作為第一級(jí)（大類）劃分的指標(biāo)，劃分為中亞熱帶生態(tài)環(huán)境、南亞熱帶生態(tài)環(huán)境兩大類，人工建筑生態(tài)環(huán)境也作為一大類；地貌是福建省生態(tài)環(huán)境的主導(dǎo)因素，作為第二級(jí)劃分指標(biāo)，劃分為山地、丘陵、臺(tái)地、山間盆地谷地、濱海平原、濕地等生態(tài)環(huán)境類型；植被、土壤、土地利用等作為第三級(jí)劃分的指標(biāo)，同時(shí)通過植被的覆蓋程度、土壤侵蝕的強(qiáng)度、人工建筑類型、土地利用類型（如水田、旱作、果園茶園等）反映人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。依次原則，福建省生態(tài)環(huán)境類型共劃分了三大類、13個(gè)中類和83個(gè)類型。（2）生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜分類方案生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜研究的首要任務(wù)是按照地表自然界的真實(shí)情況、歷史形成的地域差異，闡明生態(tài)環(huán)境區(qū)域分異的空間格局。生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜的類型反映了這種區(qū)域的差異，而類型的確定要由一系列反映生態(tài)環(huán)境區(qū)域特征的指標(biāo)為依據(jù)。分類體系劃分是否合理和規(guī)范，直接影響到圖譜數(shù)據(jù)的組織以及它們之間的鏈接、傳輸和共享。圖譜分類是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建立數(shù)據(jù)庫(kù)前一項(xiàng)極為重要的工作。兩個(gè)方案?jìng)溥x?！?大類22個(gè)類型”和“7大類49個(gè)類型”（3）生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜是在生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)與綜合系列地圖基礎(chǔ)上，經(jīng)過信息挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、抽象概況、模型分析形成綜合性的圖形譜系，是計(jì)算機(jī)化的地學(xué)圖譜。圖譜應(yīng)能反映福建省生態(tài)環(huán)境的時(shí)空變化規(guī)律。生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)是研究圖譜特性的主要依據(jù)。在福建省生態(tài)環(huán)境類型研究基礎(chǔ)上，根據(jù)生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜的要求，進(jìn)行類型歸并與綜合生成生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜。福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜的數(shù)據(jù)庫(kù)與一般GIS生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)有相同的地方，但也有明顯不同之處，比較見表8.8。表8.8福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)與一般GIS生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)比較生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜不僅是生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)資料，而且以可視化技術(shù)揭示生態(tài)環(huán)境的空間格局與時(shí)空變化規(guī)律，可為生態(tài)環(huán)境規(guī)劃治理與決策咨詢提供深層次的科學(xué)依據(jù)和具體方案。生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)由生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)、文本數(shù)據(jù)庫(kù)、系列地圖圖形數(shù)據(jù)庫(kù)、電子圖集數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)等構(gòu)成。生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)建庫(kù)則采納4大類22種類型。圖譜數(shù)據(jù)組織分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分內(nèi)容，如圖8.3所示。構(gòu)建了福建生態(tài)環(huán)境綜合圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如圖8.4所示。圖8.3福建生態(tài)環(huán)境圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)組織圖8.4福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)圖示.（4）軟件平臺(tái)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能建立一個(gè)良好的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)，使整個(gè)系統(tǒng)能夠迅速、方便、準(zhǔn)確地調(diào)用和管理所需的數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)開發(fā)的必然要求。在考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要求遵循實(shí)用性、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)性以及安全性等原則。利用地學(xué)圖譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較了圖譜與屬性數(shù)據(jù)的雙向檢索與查詢實(shí)現(xiàn)的幾種方法，為了使系統(tǒng)的功能更好地實(shí)現(xiàn)，在原先研究的基礎(chǔ)上，選擇基于VB等環(huán)境下的GIS組件MapObjects模式作為開發(fā)平臺(tái)，建立福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在GIS技術(shù)支持下，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向主要分兩大塊：一是利用MapObjects來顯示圖譜數(shù)據(jù)，并對(duì)圖譜數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢；二是利用ADO組件訪問圖譜數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)，這些元數(shù)據(jù)描述了圖譜數(shù)據(jù)的分類信息以及圖譜特征與指標(biāo)。通過對(duì)元數(shù)據(jù)的查詢可進(jìn)一步細(xì)分查詢類型。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)3大功能，即：數(shù)據(jù)輸入功能、查詢和雙向檢索顯示功能和輸出功能。福建省生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)界面及主要功能顯示如圖8.4所示2.信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)功能信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)可主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：（1）查詢和檢索功能。

例如：若要查詢A4-(105)類型的圖斑特征，只要單點(diǎn)擊該類型，屏幕上就可顯示；要是單點(diǎn)擊圖譜（如圖斑、輪廓），屏幕上也可出現(xiàn)圖譜類型以及顯示該圖斑的一系列定性與定量指標(biāo)（如地形、氣候、植被、土壤、土地利用、生態(tài)環(huán)境類型），圖譜特征與指標(biāo)檢索可見表8.9。系統(tǒng)也支持顯示結(jié)果，可打印輸出。（2）可視化功能。在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)圖形可視化，如在系統(tǒng)支持下可生成“福建生態(tài)環(huán)境信息圖譜類型及界線圖”。信息圖譜模型是強(qiáng)調(diào)用數(shù)字化、系列化的圖形圖像揭示客觀事物和現(xiàn)象空間結(jié)構(gòu)特征與時(shí)空變化規(guī)律的一種方法與手段，它能夠?qū)?fù)雜的本質(zhì)屬性簡(jiǎn)潔、直觀地可視化表達(dá)出來，而且具有圖形多維化、時(shí)空動(dòng)態(tài)化等特點(diǎn)。（3）分析功能。利用生態(tài)環(huán)境信息圖譜譜系疊加在景觀生態(tài)圖或遙感圖像上進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)新知識(shí)和新規(guī)律。通過數(shù)學(xué)模型，信息圖譜有助于模型構(gòu)建者對(duì)空間信息及其過程的理解。（4）決策輔助功能。利用生態(tài)環(huán)境信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)的定量指標(biāo)，建立生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜的數(shù)學(xué)模型，從而進(jìn)一步分析出生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律，為今后生態(tài)環(huán)境治理、保護(hù)、重建的規(guī)劃與建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。開發(fā)和應(yīng)用生態(tài)環(huán)境信息圖譜，不僅要通過圖譜直觀地反映事物和現(xiàn)象分布格局的時(shí)空功能，更重要的是要挖掘圖譜的分析功能和輔助研究功能。這也是生態(tài)環(huán)境信息圖譜研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。（5）其他功能。福建生態(tài)環(huán)境信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)得到GIS集成技術(shù)的支持，得到多學(xué)科研究成果的支持，為推動(dòng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)多學(xué)科滲透和跨學(xué)科的綜合，地學(xué)信息圖譜恰好提供了多學(xué)科知識(shí)融合的技術(shù)平臺(tái)。在GIS集成技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜系統(tǒng)工作流程如圖8.5所示。（1）實(shí)現(xiàn)目標(biāo)以福建某地區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合圖譜為例，基于VB環(huán)境下的GIS組件MapObjects開發(fā)實(shí)現(xiàn)了綜合信息圖譜特征與指標(biāo)檢索表的連接實(shí)現(xiàn)綜合信息圖譜特征與指標(biāo)檢索表的內(nèi)容按編碼與代號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，建立綜合信息圖譜檢索系統(tǒng)。同時(shí)建立同景觀類型名稱索引表的雙向檢索。（2）開發(fā)方法為了能夠建立一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，必須設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的字段除屬性描述指標(biāo)外，再加上代號(hào)、編碼和名稱。自然景觀各要素圖譜的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)與此類似，它們是圖譜信息系統(tǒng)開發(fā)的重要前提。一般編碼規(guī)則見表8.9。景觀帶圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)編碼為7位，編碼的第一位為自然景觀綜合信息圖譜的類型碼，后面6位就是上述的景觀帶的代碼、景觀亞帶的代碼以及景觀類型的代碼。例如長(zhǎng)江中游平原北亞熱帶濕潤(rùn)雙季水稻與常綠果林、經(jīng)濟(jì)林景觀，其代號(hào)為IVA8，即屬于第四類景觀帶，第一類景觀亞帶，第八類景觀類型，因此編碼為1040108。這種組合代號(hào)體現(xiàn)了一定的譜系結(jié)構(gòu)。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)及其查詢系統(tǒng)的建立是在生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜各類型單元的歸并與屬性信息的提煉，定量指標(biāo)確定的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)符合生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜特點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜查詢檢索系統(tǒng)。自然景觀信息圖譜提煉的技術(shù)流程包括圖像掃描、配準(zhǔn)、數(shù)字化、界線的擬定、衛(wèi)星圖像的判讀分析、界線的確定、屬性指標(biāo)體系的建立、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對(duì)自然景觀單要素信息圖譜（地貌圖譜、氣候圖譜、水文圖譜、植被圖譜、土壤圖譜等）的構(gòu)建。福建自然景觀綜合信息圖譜的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)見表8.10。本系統(tǒng)采用Microsoft的Access2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式，空間數(shù)據(jù)為shape格式，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向主要分兩大塊：一是利用MO來顯示圖譜數(shù)據(jù)，并對(duì)圖譜數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢；二是利用ADO組件訪問圖譜數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)，這些元數(shù)據(jù)描述了圖譜數(shù)據(jù)的分類信息以及圖譜特征與指標(biāo)，通過對(duì)元數(shù)據(jù)的查詢可進(jìn)一步細(xì)分查詢類型。建立綜合信息圖譜特征與指標(biāo)檢索表，將綜合信息圖譜特征與指標(biāo)檢索表的內(nèi)容按編碼與代號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，建立綜合信息圖譜檢索系統(tǒng)。同時(shí)建立同景觀類型名稱索引表的雙向檢索。4.實(shí)驗(yàn)區(qū)功能的實(shí)現(xiàn)以福建某區(qū)域生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜為例，在VB、MSAccess2000的環(huán)境中，利用MO開發(fā)生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)信息圖譜圖形與屬性信息的雙向查詢與檢索的功能。由于不同的人考慮的具體指標(biāo)是不同，因此，圖譜的劃分歸并是因人而異的。本案例采用廖克教授劃分的福建生態(tài)環(huán)境信息圖譜類型初步方案為21種，如表8.11。

圖8.7圖譜圖形與屬性信息的查詢與檢索主界面圖8.6數(shù)據(jù)庫(kù)字段的窗口的顯示

按上面的思路，建立的圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)、圖譜查詢與檢索系統(tǒng)，同時(shí)建立了與景觀類型索引表一致的雙向檢索。這種方法能滿足用戶的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)界面，實(shí)現(xiàn)的功能也強(qiáng)?；緮?shù)據(jù)庫(kù)表的字段顯示如表8.12和圖8.6。圖譜圖形與屬性信息的查詢與檢索主界面如圖8.7所示。生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜是按照一定指標(biāo)遞變規(guī)律或分類體系排列的一組能夠反映地學(xué)空間信息規(guī)律的數(shù)字地圖、圖表、曲線或圖像。它是空間時(shí)代與信息社會(huì)的產(chǎn)物，是指區(qū)域自然過程與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的時(shí)態(tài)演進(jìn)與空間分異，既可再現(xiàn)歷史又可虛擬未來，是研究區(qū)域自然環(huán)境與社會(huì)發(fā)展的一種現(xiàn)代化的科學(xué)方法和高新技術(shù)手段。信息圖譜既是表達(dá)地表現(xiàn)象的一種表現(xiàn)形式，又是揭示地表現(xiàn)象的一種分析方法。福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜類型，如圖8.8所示。圖8.8福建生態(tài)環(huán)境綜合信息圖譜類型5.應(yīng)用模型構(gòu)建閩西根溪河流域地表物質(zhì)以花崗巖為主，在地貌上有