地理空间数据可视化概念

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地理空间数据可视化概念范文第1篇

关键词：GIS；广播电视；网络管理

一、概述

GIS是地理信息系统(Geog raphic Information System)的英文缩写，它是一项集计算机科学、地理学、信息学、管理科学等于一体的多学科综合技术，它独具的空间地理信息、图形处理能力，为与空间地理信息有关的领域提供了强有力的支撑，正被广泛用于进行城市规划与建设，通信、电力、交通、人口统计，甚至于军事、商业等领域。

地理信息系统顾名思义是是有关空间数据管理和空间信息分析的计算机系统。在GIS中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少有空间位置参考信息和非位置信息两个部分组成。GIS技术的特点是按一定的空间拓扑关系，以数据库的形式来储存各种空间地理要素及属性数据，以图形方式来描述各种空间地理要素，并利用关系数据库管理系统的成熟技术，将地理属性数据管理和空间数据的拓扑关系相结合，使被描述的事物既直观又生动。GIS在空间拓扑关系上实现了地理的描述性数据和空间数据的有机结合。

广播电视网是一个综合覆盖的概念，它包括由中波、调频广播和电视地而广播与卫星广播组成的无线覆盖网，及有线广播和有线电视广播组成的有线覆盖网，还包括提供、传输信号源的微波、光纤网络，规模庞大，特别在三网融合背景下，全国统一成一张网也只是时间问题。

二、GIS在广电网络规划与管理中的应用

地理信息系统的主要特点是实现了图形与数据的结合，为用户提供了许多用于显示地理空间数据的工具，以可视化的方式提供了一种崭新的决策支持方法。

广播电视覆盖网规划与管理是一项复杂的工作，从台站规划、台址选择到场强预测、覆盖分析、干扰分析、频率指配等一系列覆盖网管理与建设工作，无不涉及到地理空间信息的表达、展示、处理与分析，但是采用人工在纸质地图上绘制的方法进行规划时，缺乏精密性及使用的灵活性。尤其在地形复杂多变的地区，在进行干扰分析、覆盖计算时对台站位置信息的要求很高，往往失之毫厘，谬之千里。利用地理信息系统无缝集成属性数据与空间数据的能力，可将在属性数据库中记录的覆盖网信息准确地描绘在电子地图上，将台站分布信息准确而又直观地反映出来。

通过GIS的支持应实现对广播电视网络规划与管理的以下功能：

1.数据可视化表现，基于空间电子地图的广播电视网络资源的可视化查询和分析功能、可视化用户信息查询与管理功能。

2.空间数据的检索、转换、维护与处理。

3.在网络改造等业务中提供基于地理位置的分析与管理手段，提高在线路改造、故障抢修方面的综合能力。

4.计算机智能辅助设计功能。

5.其他延伸功能。

三、广电GIS系统设计

1.系统目标

紧紧围绕广播电视台网管理与频率规划体系，结合现代高新技术，建立一个方便操作、集成化程度高、具有较高技术水平，既能满足日常信息管理与可视化查询，又能按照特定的要求进行空间分析、模型计算和提供科学决策支持的广播电视台网管理与频率规划地理信息系统。系统软件平台的主要功能包括广播电视的数据传输、数据转换、数据维护与处理、数据管理以及广播电视分析结果的可视化；空间数据检索、数据可视化表现等。

2.系统框架

(1)系统组成：数据库维护与支持系统和业务决策系统

(2)数据存储子系统结构设计。

(3)数据维护子系统结构设计。

(4)业务决策子系统结构设计。

3.数据编码的衔接

广电部门业务管理与决策活动与地理空间的分布相关性非常高，如广播覆盖数据的计算等必须以地理依托才能获得。因此，GIS在广电覆盖网络的应用中，需将广电信息与GIS空间数据进行集成与融合。

用户数据库的建立要统现全局，确保其开放性，兼容性和可操作性，保证今后开发的诸多子系统也可完全与之兼容，首先要保证用户ID的唯一性和统一性，可借鉴和参考国内外广电网络资源管理的各种规范，结合行政区域和信号路由确定用户ID。

系统包含的数据内容不同、类别多样，要利用这些数据，对其进行管理和分析，必须对这些不同类型和形式的数据拟订统一的分类标准和规范，为数据的统一编码，制定统一的数据规范提供依据。基本原则包括：

(1)科学性原则，客观而充分地反映信息系统所研究和描述的对象及其内部各成分之间的相互关系。

(2)现实性原则，充分考虑数据来源、数据可获得性、数据分析运算的方便程度，数据分类的级别数。

(3)继承性原则，应尽量采用标准分类或已经为大多数人接受或经过实践检验合理的分类。

采用地理编码驱动技术进行数据连接：以地理编码系统作为连接空间信息与属性信息、空间信息与业务信息的桥梁，使各种数据进行连接。建立参考系统，对系统的公共数据项进行统一定义、统一编码。建立数据交换、格式标准，实现空间数据与专业数据的动态集成，建立统一的定位基准建立统一的编码体系：按照上述原则，选取行政区划代码作为基本连接项，并以此为基础建立统一的编码体系。编制台站编码和发射机编码，以唯一确定系统内的台站与发射机，并将其作为信息查询检索的关键字。由台站类型、台站所处地域的行政区划代码以及该行政区划内台站序码构成台站编码，发射机编码由台站编码加发射机序码组成。该编码的确定为广播电视信息与的空间数据的融合创造了有利条件。

地理空间数据可视化概念范文第2篇

【关键字】三维GIS；工程测量；应用

近年来，随着我国科学技术的发展和综合国力的提高，人们越来越多地要求从真三维空间来处理问题。目前，三维GIS应用在房产、旅游、安防、城市规划等方面较多一些，但是他们的技术不够成熟，只是针对自己的领域开发的， 没有从理论上加以系统完整的研究。

1.三维GIS的概念

三维GIS从不同的视角出发有着不同的概念。从数据库出发认为GIS是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题。从工具箱角度出发认为GIS是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合。从组织机构出发认为GIS是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决环境问题的各种决策支持。各个定义的侧重点不同，但是都能突出整个三维实体空间的高精度建模和准确的度量分析。

三维GIS借助强大的地理空间数据库，运用地理模型分析，提供了多种信息资源，为地理研究和决策提供了依据。在三维GIS中，空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义，以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系。GIS在处理二维空间的应用较多，但是随着GIS应用的深入，人们越来越多地要求从三维空间来处理问题。经过三维GIS处理后所得到的图形、图像、表格等等，供工作人员参考得出结论的有用数据。三维GIS正常运做需要各种不同的部件组合完成。三维GIS的核心是三维空间数据库。三维GIS可以输入数据，分析数据，输出数据，通过对地理数据的输入、分析，得出供工作人员参考的信息，为合理的利用土地资源、自然资源、环境、运输、城市设施和其它管理的规划与管理提供决策支持。三维GIS记录着整个地球或者部分区域的环境情况和资源的使用情况，可以说是对人类现实居住环境的描述记录。从其深层内涵上来看，三维GIS是一个由计算机程序和地理数据有机组合形成的地理空间信息模型。三维GIS能为管理和决策提供依据。三维GIS还具有对空间对象进行三维空间分析和操作的特有功能，具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析的能力等优点。

2.三维GIS在工程测量的特点

2.1空间可视性

（1）空间地物轮廓特征的可视化。三维GIS是利用数据对现实世界空间关系的模拟，使我们能够比较直观的感受到空间各种事物的状态。它利用现实的尺寸距离按照一定的比例缩放，而且对于现实事物空间的模拟都非常形象、逼真，清楚地反映事物的特征，比较清晰的看到地物的外形轮廓。

（2）地物属性信息的可视化。三维GIS的空间可视化功能还包括对空间分布的地物的属性信息可视化，它是将地理空间信息与对应空间的属性信息相结合的结果。例如，我们可以在地理信息系统中查出某地区的地理概况、人口密度、占地面积、资源使用情况，通过测量相应的尺寸就可以换算为现实的距离，粗略的规划设计施工方案，这样空间地物的属性信息实现了信息可视化，可以更全面的考虑到实际情况，使得定位更加准确。

2.2空间导向性

利用三维GIS不仅可以纵览研究区域的信息，还可以利用其所具有的其他功能带领我们到更有趣、更令我们感兴趣的潜在区域。

三维GIS能够提供给我们比较全面的空间数据，通过各种比例观察地域的全局、局部和细节。在比例变换的过程中，系统就会不停的更新数据。就比如我们在浏览全国地图信息时，只会显示一些大的山脉、河流，省份和地区，重要铁路、公路，在逐渐扩大的过程中，系统会自动更新，逐渐出现稍微小一些的河流、县城、干路等，再放大比比例时，甚至可以具体到村庄的建筑物、公园等，与文明实用的地图差不多。三维GIS的导向功能主要表现在它能通过查询得到我们想要的信息，如果我们在搜索内容里填写药店，它就会在你指定的区域内全部标出，系统的写出有多少家，通过扩大和缩小来观察。

2.3空间思维性

三维GIS不仅储存有各地物的描述信息，而且还储存有地物之间的空间位置关系，这非常便于空间的分析。

三维GIS的空间思维主要表现在，利用三维GIS固有的系统工具对输入的数据信息进行处理，得到直观的数据分析图。三维GIS中积聚许多处理工具，各个工具利用其具有的功能对数据分析，每个工具将结果交由系统处理，得出可视化的分析结果。三维GIS的空间思维功能能够提供给我们空间关系、空间分布模式和空间发展趋势等，这是其他信息系统不能达到的。如城市与区域规划中，对于地理信息系统的使用特别多，是利用其空间思维的典范。

3.三维GIS在工程测量中的应用现状和前景

目前，三维GIS在工程测量中的应用逐渐广泛，标志着工程测量技术的发展方向。它具有精度高、效率高、测试简便等优点，能精确的测量工程数据。遥感技术是地理信息系统的一种技术，它是通过航空或卫星利用可见光、红外、微波等对地形地貌进行摄影成图的技术。三维GIS为国土资源的开发利用和城市规划建设提供了宝贵的信息资料，广泛应用在绘制大比例尺地形图和工程图。三维GIS技术的应用可以有效地避免环境的艰苦恶劣，而且工作效率高，精度高、准确性有保障。利用三维GIS技术，实现了数据采集与图形编辑的同步完成，加之近年来出现了掌上电脑，小巧方便，操作简单，功能齐全，可以与全站仪无线联机，采集数据成图，加快了三维GIS在城市建设的工程测量中的应用步伐。

三维GIS在工程测量上的应用，对工程测量是一次革命性的转变，也是工程测量必然的发展趋势。三维GIS侧重于对数据的读取分析，是目前比较强大的数字地面模型的解析工具。通过对数据库处理分析实现全球变化、环境监测、海洋导航、防灾减灾等领域。

地理空间数据可视化概念范文第3篇

GIS(Geographical Information System，地理信息系统)早已不限于地理学研究和应用的领域，目前已与各行各业和我们的日常生活产生了千丝万缕的联系，更重要的是它的应用领域还在不断扩大，甚至可伸及企业信息化的过程中。

一、GIS及其简史

GIS是计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科的交叉，它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

从表现形式来看，GIS表现为计算机软硬件系统，其核心是管理、计算、分析地理坐标位置信息及相关位置上属性信息的数据库系统。它表达的是空间位置及所有与位置相关的信息，所以，GIS又是地球空间实体的再现和综合，其信息的基本表达形式是各种二维或三维电子地图。因此，GIS也可简单定义为“ 用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统”。

GIS最早起源于20世纪60年代“要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理分析”这样的目的。1963年，加拿大测量学家R.F Tomlinson首先提出了GIS这一术语，并建成世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统CGIS)，用于自然资源的管理和规划。那时的GIS注重于空间数据的地学处理。

20世纪70年代以后，随着计算机软硬件水平的提高，以及政府部门在自然资源管理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求，GIS得到了巩固和发展。

进入20世纪80年代，GIS的应用领域迅速扩大，商业化的软件开始进入市场，其应用从基础信息管理与规划转向空间决策支持分析，地理信息产业的雏形开始形成。

20世纪90年代以后，伴随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，GIS的应用也日趋深化和广泛，在国土资源、农业、气象、环境、城市规划等领域成为常备的工作系统。尤其是1998年前美国副总统戈尔提出“数字地球”的概念以来，GIS在全球得到了空前迅速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。

二、GIS的最新发展

1.日趋与计算机信息技术融合

近年来随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展，GIS技术也得到了迅速的发展和更广泛应用，并日趋与主流IT技术融合，成为信息技术发展的一个新方向。

2.动态、多源、多维化

最新GIS技术将逐渐摆脱先前的主要处理静态的、二维的、数字式的地图技术的约束，而从传统的静态地图、电子地图发展到能对空间信息进行可视化和动态分析、动态模拟，支持动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析、显示多维和多源地理空间数据。

其中，可视化仿真技术，能使人们在三维图形世界中直接对具有形态的信息进行实时交互操作；虚拟现实技术以三维图形为主，结合网络、多媒体、立体视觉、新型传感技术，能创造一个让人身临其境的虚拟的数字地球或数字城市。

先进的对地观测技术、互操作技术、海量数据存储和压缩技术、网络技术、分布式技术、面向对象技术、空间数据仓库、数据挖掘等技术的发展都为GIS的发展和创新创造了新的手段。

3．第4代GIS技术

随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流IT技术的发展，在科技部有关部门的倡导下，目前国内学术界又提出了第4代GIS技术的概念。第4代GIS技术将主要有如下特点。

支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向多维发展，从静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力。

基于网络的分布式数据管理及计算、Web-GIS和B/S体系结构，用户可以实现远程空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理(OLTP)和联机分析(OLAP)管理能力。

面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力，多尺度比例尺数据无缝融合、互动。

三、GIS的应用及趋势

1.GIS的应用范围

人类的信息中有80％与地理位置和空间分布有关，所以GIS具有非常广泛的应用。目前，GIS已经比较成熟地应用于军事、自然资源管理、土地和城市管理、电力、电信、石油和天然气、城市规划、交通运输、环境监测和保护、110和120快速反应系统等。

今后，GIS的应用将在市场分析、企业客户关系管理、银行、保险、人口统计、房地产开发、个人位置服务等领域得到广泛的应用，这些领域将是GIS产业发展的新的增长点。实际上，GIS的应用将加速度地深入人们的工作和生活的各个方面。

由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，GIS在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为IT高科技领域的核心技术。

2.GIS与数字城市

GIS、RS（Remote Sensing，遥感）和GPS（Global Positioning System,全球卫星定位系统）技术构成了空间信息技术的主要部分，即通常所说的3S技术，其中GIS技术是核心技术。

数字城市建设包括4部分内容，即基础设施、电子政务、电子商务及公众信息服务。而GIS应用贯穿上述4个部分和各个层面，从城市基础地理信息数据库到政府空间数据共享、电子商务物流配送以及基于网络的公众地理信息服务，GIS都发挥着不可缺少的作用。

从具体的应用来说，GIS已经广泛应用于构成数字城市的众多行业，如城市规划、城市地下管网、电力、电信、公安、消防、急救等等方面。

地理空间数据可视化概念范文第4篇

关键词：地理信息系统 水利水电工程 仿真 应用

水利水电工程多数较为庞大而复杂。如何采用科学有效的设计方法以提高设计效率，怎样直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程，是提高工程设计和管理现代化水平的关键。因此，寻求新的技术和计算机辅助设计的方法成为必然趋势。GIS是近年来迅速发展起来的一门地学空间数据与计算机相结合的新型空间信息技术，它把现实世界中对象的空间位置和相关属性有机地结合起来，满足用户对空间信息的管理，并借助其特有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策。

一、GIS在水利水电工程建设中的应用综述

将GIS应用于水利水电工程建设，以信息的数字化、直观化、可视化为出发点，可以将复杂施工过程用动画图像形象地描绘出来，为全面、准确、快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具，实现工程信息的高效应用与科学管理，以及设计成果的可视化表达，进而为决策与设计人员提供直观形象的信息支持。这给施工组织设计与决策提供了一个科学简便、形象直观的可视化分析手段，有助于推动水利水电设计工作的智能化、现代化发展，极大地提高工程设计与管理的现代化水平，促进工程设计界的“设计革命”。

1．GIS应用于施工导截流三维动态可视化

采用GIS软件系统与其他平台结合的模式中集成模式与扩展连接模式相结合的方式来开发施工导截流三维动态可视化仿真系统。将水文实时数据库和大坝施工实时数据库等数据库存放在GIS平台的表Table中，通过Windows的DDE技术将数据传递给调洪演算、日径流模拟、导流实时风险率计算等模块，这些模块用VC＋＋、VB等平台开发16，模拟所得数据再传回GIS平台，以图形、报表的形式输出。GIS强大的数据库管理和图形显示输出能力在这种开发模式中得到了充分利用。数据在GIS平台和VC＋＋、VB等平台间简便迅速地传递，保证了系统开发环境的协调统一。

通过系统分解，对各子系统分别进行仿真计算和图形建模，形成初始图形数据库。各子系统的图形在GIS中以主题地图Theme的形式分层存放，图形有其对应的属性Attributesof Table与之对应，图形与属性信息具有一一对应的联系。

GIS中三维可视化过程具体表现为：首先创建和组装三维场景，接着通过三维实体建模创建三维形状。三维实体模型可以直接由其三维形体坐标参数构建，也可由二维形体生成，其高度由形体特征的几何属性提供，或由表面纹理数据提取。三维实体模型再经过纹理、光照、消隐、阴影等计算显示在三维场景中。

借助GIS强大的空间查询能力可以方便地查询任意时刻施工导流面貌及相应信息。具体实现途径是：通过仿真模块得到施工系统各方面的信息，包括主体及挡泄水建筑物几何形体面貌及其属性，各施工单元的开始时间、持续时间、水流几何形状及其属性，由此得到各施工单元任意时刻的面貌，组合起来得到施工导流系统任意时刻的整体面貌，把它贮存在施工图形库中并与其一一对应的属性数据建立联系，通过用户输入的查询时刻，查找该时刻施工图形库对应的记录，激活其所对应的图素，利用GIS的条件查询与图形显示机制，显示出该时刻施工导流场景及导流信息，如图1所示。

2．GIS应用于地下厂房施工动态演示系统

GIS三维空间数据模型主要是表达空间目标的几何信息和属性信息，同时相对独立的表达空间目标的拓扑关系。动态演示是依靠对任意时刻施工面貌的再现实现的。首先运行仿真程序得到确定方案下的洞室施工过程的信息，包括洞室开挖时间参数（持续时间、开始时间、结束时间）、进度参数、强度参数，将这些参数按工序以电子表格的形式输出。GIS读取这些数据并将其转换成相应的数据库。利用其中的时间参数，通过编程生成任一工序任意时刻的面貌Sit（i工序t时刻的面貌），则地下厂房系统任意时刻的整体面貌St＝∑Sit。演示时通过对施工面貌数据库的循环，逐条读取数据库中每条记录的形体数据及其他的相关信息，形体数据以图形的形式显示在三维图上，其他信息以文本的形式显示在信息框中。从地下厂房施工面貌动态演示系统中可以获得以下信息：

1虚拟的工程环境。应用三维动画技术，制作工程的三维模型，在计算机内虚构一个完整的工程布置，从各种各样的视角和路径都能看见。既能在远处观看工程全貌，也能就近了解细部结构。厂房、引水洞、母线洞、尾水管等建筑物结构的相互关系清晰、明了。由于GIS所特有的地形显示功能，使得地下洞室群所处的地形地貌一目了然。

2地下洞室在各个时刻的形象进度。在施工面貌动态演示系统有时间坐标轴，可观察任意时刻的形象进度和对应于该时刻的地下洞室群施工面貌。

3单项洞室开挖过程、工作面数量和开挖程序等信息。

4洞室群施工中各单洞施工的逻辑关系。

5施工期间任一时刻同时施工的活动。

实时演示能够清晰地显示单洞施工、洞群施工等时间、空间上的逻辑关系，帮助设计人员对施工方案的分析、确认。有助于信息沟通，为决策者提供信息服务。

3．GIS应用于混凝土坝施工全过程三维动态演示系统

利用GIS强大的空间信息处理能力来表现混凝土坝的复杂施工过程具有极大优越性。GIS特有的空间数据组织形式能够充分反映混凝土坝施工系统复杂的空间关系和施工过程。在混凝土坝施工全过程三维动态演示系统中，GIS的可视化过程，即实现模拟数据到图像的变换，分为三个子过程：

（1）数据操纵。数据操纵主要完成数据的过滤，是原始数据的加细或增强，并转化为适合后续可视化操作的表示形式。

（2）可视化映射。可视化映射将数据过滤导出的数据转换为抽象可视化对象（AVO），体现为各种可视化技术。GIS的可视化过程是基于信息处理的，模型以信息链的形式表示，并存放在数据库中。

（3）绘制。绘制将AVO转换为可显示的图像。可以利用GIS强大的动画及图形图像处理技术实现模拟数据、仿真过程的可视化表达。

通过建立坐标系，把现实世界的事物在计算机中对应位置重现出来，及建立实体的数字模型，并按照一定方式将实体与其属性一一对应，从而反映实体的静态空间特征。混凝土坝施工系统的三维可视化仿真数学模型的建立分为两个步骤。首先建立数字地形模型。数字地形是整个施工系统布置和活动的场所，是三维图像展示的重要“背景”。通过人工输入或扫描仪、数字化仪等将地形原始数据（等高线）输入到系统，经过数据过滤后转化为三维矢量数据，进一步生成三维地表面模型DTM。利用内插手段，可以生成更高精度的DTM。DTM在经纹理、光照等图先渲染操作，即生成逼真的坝区数字地形模型，然后建立混凝土坝施工系统中建筑物的三维实体模型。GIS中提供了point，line，polygon三种最基本的形（shape），利用它们可以反映任意复杂的对象。GIS的3D模块提供了实现三维图形的拓扑运算、绘制、渲染、纹理和显示的功能。与地形模型不同的是，实体模型尚需反映其属性信息。实体与属性的一一对应可以利用GIS的空间数据组织结构来实现。另外为了体现施工的动态过程，在反映实体的数据结构中还应包括时间特征，以便在三维演示中根据时间顺序调用不同的实体单元组成施工面貌。把工程施工任意时刻的整体面貌储存在图形库中，并与其一一对应的属性数据建立联系，从而在动画演示时，按时间顺序读取图形库中的形体数据及相应的属性信息，不断更新绘图变量和属性变量赋值，并不断刷新屏幕显示。这样高速地显示一系列静止图像，当图像快速连续时，由于视觉的暂留，从而实现了整个混凝土坝施工过程的三维面貌及相应信息的动态显示。同时利用过程信息，生成三维动画，如图2。

4．GIS应用于水利水电工程施工总布置可视化动态演示系统

以GIS软件为平台，建立数字化地形，施工场地布置系统中各系统部件的三维数字化模型。系统部件的数据信息与其他相关信息，通过映射关系联系形成基础数据库，成为系统的底层支持。这样就实现了各系统部件表层的独立性和深层的耦合性。根据不同工程的施工期长短，选择恰当的基本时间步长，再辅以典型时刻面貌，可以使施工生产管理者对工程进展情况有一个全面直观的了解。GIS中信息的可视化组织表现在对系统数据库的操作及管理上。由于GIS特有的混合数据库设计结构，把数据贮存形式分为两个部分：一是图形数据库，它主要是存放各种专题图及组成它们的所有图素。根据需要，可将不同性质的图素放在不同的图层上，以便今后查询或进行图层叠加分析。二是图素的属性数据库，它主要用来存放描述图素的属性数据。空间数据和属性数据通过内部代码和用户标识码作为公共数据项连接起来，使得描述图素的属性数据与其图素建立一一对应的关系。

该系统实现的总体功能概括如下：

（1） 显示枢纽施工总布置三维全景。

（2） 演示枢纽施工全过程三维动态形象，直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系。

（3） 基于三维枢纽布置模型上实现枢纽布置的各种信息可视化查询，包括建筑物设计参数、设计图纸、基础数据、附属物信息、工程施工进度等。

（4） 实现枢纽施工全过程总体施工强度的实时统计及统计结果动态的柱状图显示，包括混凝土浇筑强度、施工机械设备生产率、砂石料等原材料需求量及人力需求量等信息的统计显示。

（5） 实现枢纽工程主要建筑物施工全过程动态演示，包括地下洞室群施工全过程仿真及演示、大坝混凝土浇筑全过程仿真及演示、施工场内交通运输系统仿真与演示等。转贴于 二、讨论与展望

GIS本身在不断发展，它在水利水电工程建设中的应用亦需不断发展。应用的发展不仅要与GIS本身的发展相结合，还要与水利水电工程专业相结合。在水利水电工程未来的建设中，GIS与其他技术的结合将更加紧密，应用更加广泛。

1．三维建模

GIS中三维几何造型技术已很成熟，对于三维地质模型的建立、图形显示目前均有较多研究。但水利水电工程中三维数字地形模型的建立大多只是停留在面模型这一层面上。对诸如坝区地形模型等的地质模型的构造，除层状地层外仍有一定难度。常用模型方法有两种：表面模型和实体模型。两种模型对复杂地质体非均匀性的描述均感不足。GIS用于水利水电工程中地质建模是今后应用研究的主要内容之一。但影响GIS数据质量的因素繁多，存在许多不确定性，把握适度质量有一定难度。若进入数据库的数据质量过高，则造成浪费；反之，质量偏低，则达不到要求。

2．4D GIS

三维GIS目前研究重点集中在三维数据结构的设计、优化与实现技术的运用，三维系统的功能和模块设计等方面。但是，地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性，即时态。随着时间的推移、地理对象的特征会发生变化，而目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件维的处理。实际上许多用户要求都是基于时间特征的，如洪水的最高水位变化等。对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题。故，如何设计并运用4DGIS来描述、处理对象的时态特征也是个重要研究领域。

3．WebGIS

水利水电工程中地理信息和数据的交流范围要求越来越广泛。随着Internet的发展，利用Internet技术在Web上空间数据供用户浏览、使用是GIS发展的必然趋势。网络GIS（WebGIS），以网络浏览器为应用工作平台，使得从WWW的任一个节点，用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据，制作专题图，并进行各种空间检索和空间分析，且能在多个客户端实现原来在本机上才能实现的功能。由于水利工程中地理信息和大量的空间数据都是以文字、数字、图形和影像方式表示的，将它们数字化，便可方便、快速和及时地将地理信息传递到需要的地方，发挥GIS在整个水利水电工程中的应用价值。数据的保密性需加以控制。

4．ComGIS

水利水电工程布置方案的可视化的要求已不局限在单纯的表现上。对于布置方案交互式修改，组件式GIS（ComGIS）也是重要的应用发展趋势之一。

三、结 语

地理空间数据可视化概念范文第5篇

关键词：浅析；数字地图；制图技术

中图分类号：P282 文献标识码：A 文章编号：

地理信息系统(GIS)是一种在特指的范围内的信息体系，它在计算机软件、硬件的支撑下，对所有领域当中的地理展现数据实施采集、存贮、经管、运算、浅析等的科学系统。它经管的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程。计算机技术的发展及其在地图学中的应用对地图制图产生了深刻影响。在应用早期，计算机被作为模仿传统手工生产地图产品的工具。当计算机引入到地图学中后，便彻底改变了人们对地图制图的理解以及实践的方式。同时，由于任何拥有制图软件包和合适硬件的人都能生产地图或类似地图的产品，因而计算机的应用也影响了专业地图工作者对制图原则和地图学理论的重新思考，促使地图学的概念发生了全新的改变，结束了只用纸、薄膜作为地图信息承载的主体。

1.数字地图制图技术的发展

随着 20 世纪计算机技术的兴起并迅速结合到各行各业的实际应用中，催生了许多新的应用技术，数字制图就是其中之一。数字制图使地图学产生了深刻的技术革命，随着全球定位系统、数字摄影测量、遥感等技术的发展，使得人们能够在第一时间获取关于地球表面各种空间信息，解决了地图制图的数据源问题；同时计算机图形学、地图数据库、多媒体等技术的发展，促使数字地图制图技术快速发展，也使得传统的制图技术有了重大的变革；各种通用和专业制图软件的发展也减轻了制图者的工作量；地图的形式越来越多元化，从平面地图发展到三维地图，从静态地图发展到动态地图，从模拟地图发展到数字地图。

2.GIS 数字地图的制图技术

2.1 数字地图与传统纸质地图对比

传统的纸质地图具有以下明显特征：地图的静态不可更改性，地图的二维性，地图的平面性，地图的显著精确性。但是地理空间数据的数字地图和纸质地图受到的限制程度是不一样的。对于GIS制图的基础，地理空间数据比纸质地图有更多的优势，比如放宽假设、限制与约定。三维可视化技术使传统二维的、静态的地图表示向三维的、动态的场景表示方向发展，从而应用地理空间数据建立三维虚拟景观，来反映地表等多变的环境因素，以及社会经济系统，它更可以通过投影，表现地球的球体特性。并且随着数字化输入技术的不断突破，地理空间数据有着纸质地图所不能比拟的高精度。数字地图是一种可提供查询、分析、应用的多元化模式地图，也是一种有着交互技术的新型地图。

2.2 数字地图的可视化

地图可视化被认为是为说明数据质量的一个重要的附件，地图可视化数据有助于地图数据的查询、再表达、多重表达以及有助于可视化地图的动态与灵活多变的表达。通常 GIS 制图与地图制图，特别是传统地图制图的交叉，使 GIS 制图在大多数实际应用中受到了与传统制图相似的束缚，而不能超越这些束缚。因为地图可视化依靠的载体是各种地图符号，由于纸质地图长久以来广泛应用，传统地图对地图符号有着严格的大小、样式、方向、位置等方面的规则，对于符号与符号间的关系也有着精确的规定，这也是为了保证纸质地图的清新易读。而 GIS制图已经突破了纸张范围的限制，从而逐渐淡化地图比例尺的概念，数字地图发展的趋势必将趋向于各个比例尺数据的整合。另外，传统的地图符号，局限于纸质地图的二维点，点、线、面符号都是平面符号，对于已经多维化的数字地图来说，不能满足其可视化的要求。随着计算机三维显示技术的不断发展，地图符号形象化的要求日渐迫切。地图符号的抽象化和形象化这对矛盾在相互对立而又螺旋式上升的发展过程中向三维形象化回归，导致了空间信息三维可视化成为 GIS 数字地图发展的重要特征之一。现在很多 3D 甚至 4DGIS 系统已经已经定制多维地图符号，因为多维地图符号不仅仅反映地物的本质特征和一般属性，更重要的是还能描绘出地物复杂的表面属性信息，所以数字地图可视化的实现，比传统纸质地图更加的直观和实用。

2.3 数字地图的图形输出

虽然数字地图的可视化程度很高，但是依据比例尺的图形输出，今后仍然是 GIS 制图的目的之一。数字化软件的自动化制图技术的不断发展，不仅仅为数字地图的图形输出提供了便捷，也对图形输出的规范以及模式提出了更高的要求。从一些数字地图图形输出的经验看，如果机械地使用制图规则，那么数字地图将不能兼顾数据精度和制图规则。比如传统地图符号的间距规定，规定在符号密集处，相距很近的情况下，允许符号缩小，位移，那么符号所代表的地物也被位移了，对于纸质地图来说，只要在限差内，是被允许的；但对于数字地图来说，这样做就直接地影响了地图的原始精度。可是，从地图图形输出的角度来说，对地图符号不进行综合，移位，是不能保证图面的可读性的。并且数字地图的符号库相对手工配置的符号来说，是绝对规整的，所以地理空间数据符号化之后的关系处理，成为保证数字地图图形输出合理性美观性的障碍之一。此外，GIS 数字地图的图形输出也开始挑战传统地图的文字注记模式，单一的标注模式已经不能符合传统图式要求。一方面，需要人工干预才能输出，之后作为文字格式保存，由于和数据不存在链接关系，当数据更新后，需要再次处理；另一方面，要完全满足地形图图式要求的字向，字隔、字列的规范，很多数字化软件都采用了建数字库，出图数据的分离方式，尽力实现自动化制图，但仍不可避免图形输出前较大的人工干预工作量，且脱离数字化软件后，就不能实现图形输出。所以文字注记的人工干预，以及数据的统一性，也限制了GIS数字地图图形输出快捷方便。

GIS 制图的发展虽然是以传统地图为基础，但已经在色彩以及符号上有了很大的突破，传统地图用色较为素雅，整体色调比较柔和，GIS数字地图大胆实用橙色等鲜亮高对比的颜色来突出道路等地物，使得图面更加富有层次感，地物分类更加突出。GIS 数字地图的图形输出模式已经不局限于单一各种比例尺地形图的输出，随着 GIS 技术在各行各业的广泛应用、4D产品的覆盖范围的扩展，逐渐开始向多样化，多专题模式发展。

2.4 数字地图数据结构和质量

随着数字地图的普及，注重图形可视化以及图形输出的同时，更侧重数据的结构和质量，因为数据的结构和质量，直接关系到可视化结果和图形输出产品的合理，美观，实用等特性。合理的数据结构规划是提高数字地图可视化程度的保证。单纯的追求制图效果，也会影响到数据质量。地图图形输出固然很重要，但是侧重的应该是数据本身的属性。如果没有相应的属性内容，GIS 数字地图可视化和输出功能再完备，也会像是没有内容的空壳，不能完整和正确地反映出地物性质。而现在的数据仅仅有基础测绘数据结构，已不能够满足逐渐发展的GIS制图的要求，如一些空间关系属性，精确的地物三维属性，都将直接影响到 GIS 制图的地表表达力和实用。

3.结束语

如何才能够降低数字地图输出是纸质地图的人工作业，是 GIS 制图科学技术进展当中一定要解决的矛盾。固然，这与确定的 GIS 数字地图标准符号图示及标准出图方式存在非常紧密的联系，之前较为保守的传统地图图示符号将不再满足当下GIS制图的可视化准求，更加科学的标准将对数据生产的指导起到有力的推动作用，从而才能科学完整数据构造，使得GIS数字地图和GIS制图更为便捷的获得发展 。

参考文献:

[1] 地理信息系统，汤国安，赵牡丹著，科学出版社，2010.

[2] GIS设计与实现，李满春著，科学出版社，2008.