利用GIS构建城市地质环境数字平台.pdf
万方数据 7 8 河南职业技术师范学院学报 2 0 0 3 年 1 .2 环境动态监测、灾害的评估、预测与防治 自然灾害的评估与防治.是城市建设的重要上作。例如1 9 8 6 ~1 9 9 6 年,美国利用G 1 s 技术,先后进 行了加利福尼亚、哥伦比亚和克罗拉多等地的地质灾害评价和灾害致损的风险性评估工作。l9 9 0 年起 我国即建立洪水险情预报系统。19 9 1 年江淮特大洪灾和19 9 4 年闽珠、珠江发生的大洪灾,利用太湖流 域G I s 信息系统和土地规划信息序,对灾情进行准确的评估,使洪水损失降到最低限度。 2 城市地质环境数字平台的G I S 技术支持 城市地质环境数字平台,是以G I s 为技术支持,结台当今E 速发展的信息技术。对影响城市地质环 境的相关因素进行分类和综合整理,向社会提供城市地质环境科学依据和决策咨询服务系统。G I s 具有 强大的数据库和空间分析功能,其数据库功能包含r 空间数据、拓扑关系及属性数据库在内的地理数据 库。强大的空间分析功能按空间数据处理方式的不同,可分为栅格数据、二维拓扑矢量数据、三角形不规 则网格等,G 1 s 技术的一个基本要点在于它可以在二维或三维空间内将不同的地理对象相互之间进行 拓扑连接,使得在G I s 数据库中可以分析的不仅是对象本身的地理位置和数据属性,而且足它们之间 的空间关系和连通性,同时为了特定的空间分析目的,还可通过缓冲区操作、多边彤叠加,或与外部分析 模型进行数据交换,生成新的数据库和图形。 2 .1 数据规范化与空间数据库的建立 2 .1 .1 数据原始处理 1 大地坐标配准。将各层数据的空间坐标体系都转成大地坐标系,地图单位为 m ; 2 投影归一化。用G I s 的投影转换功能把各数据层转换成统一的投影方式; 3 遥感影像矢量化; 4 确定统一边界。 2 .1 .2 矢量数据的栅格化处理影响地质环境特性的空间组合特征存在明显的空间差异,往往需要根 据研究区域的大小和基础数据的精度选用标准格网,把所有数据转换成栅格数据。不同性质的数据在栅 格化过程中考虑的问题和处理方法也有较大的差异。对于面状数据,可以直接栅格化;对于等值线数据, 首先转化成T l N 不规则三角网 数据进行内插,得到面状数据,然后再栅格化;而对于点状数据,则应 先进行趋势面或其他插值方法转化为等值线数据,再栅格化。 2 .1 .3 栅格数据的归一化或标准化由于各因素的数量单位存在差异,其数据之间没有可比性。因而 要把所有数据归一化或标准化成统一量纲的可比数据。 2 .1 .4 空间数据库规范化内容详实的空间数据库是城市地质环境数字化平台系统建立和运行的基 础和保证。数据内容应包括气象信息、地理信息、地形她貌、地质与构造、地下水埋深与侵蚀性、岩石土 壤分布及其特性、地质灾害历史数据等地质环境基础数据层,以及对上述基础数据层进行空间叠加、提 取。缓冲区操作等所产生的新的空间特征和新的属性关系。 2 .2 建立协调性评价模型 建立城市地质环境协调性评价模型是数字化平台系统的核心。必须结合地质环境要素的宅问分布 特征和G I s 的空间分析功能.建立城市地质环境协调性评价模型,模型采用栅格数据结构,经栅格单元 格网为单位,首先生成单要素协调性分布层;确定各要索对各种评价目标的权重,计算出各格网的协凋 度,设定分级阚值.得出空间分布形式的协调性评价结果。 2 .2 .1 单指标协调度分布层的生成针对不同评价目标,根据其对各评价指标要素的要求,对因素数据 层进行单要素协调度重分类,得到不同地质环境单要素坍调度空间分布数据层。 2 .2 .2 指标权重的确定在确定评价基本方案及指标体系的基础上,针对指标体系的结构特点,即可选 择或建立协调性评价数学模型。各评价指标权重的确定事关评价的成败。由于所确定的指标体系在结 构l 为一多层次的递阶结构.因而层次分析法是确定评价指标权重的合适方法。层次分析法将复杂的问 题分解成各组成要素,将这些要素按支配关系组成有序的层次递阶结构,通过两两比较的方式确定层次 中各因素的相对重要性。不同的评价目标对地质环境的要求是不同的.表现为其评价指标体系及各指标 要素的权重都不一定相同,因此必须针对各评价目标,采用层次分析法分别建立评价指标的权重。 万方数据 第2 期张先等利用G I s 构建城市地质环境数字平台 7 9 一一一 3城市地质数字平台的应用前景及相关技术的发展趋势 3 .1G I S 系统的发展趋势 3 .1 .1G 1 s 与R s 、G P s 的集成地理信息系统 G 1 s 、遥感系统 R s 和空间定位系统 G P s 集成的“3 s ” 系统中,G P s 是以2 4 颗卫星组成的无线电导航系统,能快速、准确地提供地球空间中任意位置的精确 空间坐标。将G P s 数据、遥感数据和各种有关资料在G I s 巾进行综合处理和分析,便可得到地球空问中 的地理实体全面、准确的动态信息。 3 .1 .2 面向对象技术的应用面向对象技术能较好地弥补一般数据库的不足,为G I s 软件的可靠性、 可扩允性、可维持性等提供有效的手段及途径。例如武汉测绘科技大学G I s 中心开发的G e o s t a r 从系统 设计到实现都采用面向对象技术,使G I s 功能得以完善。 3 .1 .3 ;l s 与专家系统 E s 结合G I s 与E s 的结合能加强 ;I s 系统功能,拓宽G I s 的应用范围,利 用专家知识解决各种复杂问题。 3 .1 .4G I s 的网络化由于G I s 用户通过软盘、磁带、光盘等形式获取的空间数据尚存在周期较长。数 据反映环境变化不及时、质量和进度事先难检查等缺点,因此网络技术的发展为人们提供了解决这些问 题的途径。人们可以利用高速、便捷的网络工具在因特网上浏览极为丰富的各类数据资料,成为G I s 数 据交换的主要媒体。 3 .1 .5G 1 s 与多媒体技术、虚拟现实技术结合 多媒体技术集声音,文字、图形、图像,动画等于体, 通过这些信息载体充分调动用户的各种器官,以最直观的方式表达信息,从而使人们更容易接受信息。 3 .2 地理信息产业相关技术发展趋势 3 .2 .1 空间定位技术的发展趋势空间定位技术主要是指全球定位系统技术的发展。2 0 世纪9 0 年代 以来,甘t 界上利用G P s 使测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间,从静态扩展到动态, 从事后处理扩展到实时定位与导航,从而大大拓宽其应用范围和在地理信息产业中的作用。 3 .2 .2 摄影测量学向全数字化方向发展现今摄影测量学已进人数字摄影测量时代。广义的数字摄影 测量包括硬拷贝机助测图和软拷贝数字测图,而目前更多的是把摄影测量学理解为全数字化摄影测量。 现阶段数字摄影测量系统具有高自动化、高速度和高可靠性等功能。为适应全数字化摄影测量,f 作站的 需要,我国已研制出对成卷航摄软片进行数字化的摄影测量扫描仪,从而解决了扫描影像的超大数据容 量问题。 综上所述,城市地质环境数字平台系统作为社会中一种重要的基础信息,既是社会公益性产品,又 具有重要的市场价值。城市地质环境数字平台系统的构想是“数字地球”、“数字中国”的重要组成部分。 随着地理信息产业建立和数宇化信息产品在全世界的普及,G l s 将深入到各行各业乃至千家万户,成 为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手,它的用途将越来越广,因此,构建城市地质环 境数字平台十分必要。 参考文献 [ 1 ] 徐翠云,地理信息系统应用现状及相关技术发展趋势[ J ] 中国地质,1 9 9 8 ,6 4 l 一4 [ 2 ] 肖克炎.应用G I s 技术研制矿产资源评价系统[ J ] .地球科学一中国地质大学学报,19 9 9 ,2 4 5 ;5 2 s 一5 2 8 . [ 3 ] 唐宾.G I s 支持下的金属矿产成矿预测简介口 .广嘣地质.2 0 0 0 .1 3 1 6 97 1 . [ 4 李忠武.张缸军.G I s 在地质学中的碰用研究现状综述[ j ] .青海地质科技情报,1 9 9 8 , 1 l 一2 . [ 5 ] 李德T .龚建雅.朱欣焰.等.我国地球空问数据框架的设计思想与技术路线[ J ] 武测学报,19 9 8 ,2 3 4 ;2 0 7 ,3 J 3 [ 6 ] 沈芳,黄润秋,苗放.地理信息系统与地质环境评价n ] .地质灾害与环境保护,2 0 0 { ,儿 1 ;6 一l o . [ 7 ] 何延波,杨琨.遥感和地理信息系统在水史模型叶1 的直用[ J ] .地质地球化学,1 9 0 9 ,2 7 2 9 9 一1 0 3 . [ 8 ] 巩慧,赵文占. ;I s 的发展方向[ JJ .世界地质,1 9 9 9 ,j8 I 6 0 一6 3 [ 9 ] 陈军.建设中国N s D I 推动数字地球发展L A ] .中国地理信息系统协会中周G I s 协会1 9 9 9 年论文集[ c ] 北京 中国地理信息系统协会,1 ∞9 .7 】3 . 万方数据