shape转dwg高程属性

shp数据转dwg数据时带属性：

1ArcToolbox中用Convertion tools 实现shp数据到dwg数据的图形数据转换。

2ArcCatalog中新建个人数据库。

3ArcMap 中标注要转出的属性。

4ArcMap 中将标注转注记，保存在建好的数据库中。

5ArcCatalog 中将注记转出到dwg格式。

地理信息系统是一种具有特定服务功能的系统，而数字高程模型只是一种带有数值高度的数据模型，两者根本不是一个东西，或者说地理信息系统可以包含数字高程模型。地理信息系统不一定有高度数据，有可能只有一个经纬度，但是如果地理信息系统里边除了经纬度还有海拔高度，并且可以生成带高度的模型，那么说明该地理信息系统包含数字高程模型。除了这些，地理信息系统还可以支持数据统计和分析，图形处理和其他服务，是一个综合的系统。相比来说，数字高程模型只是用于生成带高度的地形的模型。

两者详细的定义如下，从定义可以看出，一个是完整的服务系统，一个只是简单的数学模型，后者只是从属于前者专为地形服务的模型数据而已：

地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。它可以对空间信息进行分析和处理（简而言之，是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析）。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库 *** 作（例如查询和统计分析等）集成在一起。

数字高程模型（Digital Elevation Model),简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。

土地资源 数字高程模型 坡度 GIS 耕地

1 引 言

查清坡耕地资源状况并进行科学评价，对于促进经济发展，科学制定土地资源开发利用规划及生态退耕规划，具有重要意义。坡耕地是旱粮、经作、果树等的生产基地，在农业生产上举足轻重。由于大多数坡耕地是顺坡开垦，地埂不完善，表土受冲刷，耕层沙化；而且重用轻养，耕作粗放，少施或不施有机肥，以致土壤有机质含量低，氮磷钾养分缺乏，土壤酸度大，耕层浅薄而受旱，造成农作物产量较低。但坡耕地面积大，土层深厚，环境条件优越，水热充足，增产潜力很大。针对存在问题，需要摸清坡耕地的准确数量、分布、权属情况并进行科学评价，然后才能制定相应的对策进行科学改良。

另一方面，人类进入农业文明以来，写下了一部毁林开荒的历史。联合国《2000年全球生态环境展望》指出，人类对林木和耕地的需求，已使全球森林减少了35%，其中30%的森林变成农业用地，难以支撑人类文明的发展。中国也不例外。毁林开荒在中国延续了几千年，“民以食为天”是历代政府制定各种政策的重要基础。从新中国成立到20世纪90年代中期，粮食问题一直困扰着我国的发展，毁林扩张农田的步伐一天也没有停止过。到目前为止，全国25度以上的坡耕地达9100多万亩。包括毁林开荒在内的种种粮食增长措施，使我国用世界上7%的耕地养活了22%的人口。对全人类来说，这是一个了不起的贡献。但是，为此付出的生态代价也是惨重的。由于长江、黄河上中游不合理的耕作方式和毁林开荒，每年输入长江、黄河的泥沙量达20亿吨，其中2/3来自坡耕地。坡耕地开垦造成了水土流失、土地沙漠化，最终使生态环境不断恶化，退耕还林势在必行。从20世纪最后几年开始，随着粮食问题的根本解决，有了更多地关注生态问题的可能性。1999年，党中央、国务院总揽全局，审时度势，抓住有利时机，做出了“以粮食换生态实施退耕还林工程”的重大决策，几千年的毁林开荒的做法将彻底终结。应该说，这是一个伟大的历史转折。

要开发改良坡耕地，要退耕还林，就需要准确掌握坡耕地的分布及坡度级别。目前各地土地管理部门进行坡耕地调查时采用的是初始土地详查时所调查的坡度数据，这些坡度数据是通过人工或半人工的方式得到的，数据的准确性难以全面核实，这样就势必影响到省、市乃至全国汇总数据的准确性。随着计算机数据处理能力的提高，自动测量仪器的广泛使用以及制图技术的发展，使得利用计算机自动准确地提取坡耕地坡度、分布成为可能。在遥感图像正射纠正的过程中要使用到DEM。一般情况下，当纠正完毕之后，DEM数据就闲置起来了，DEM数据是来之不易的数据，价格比较昂贵，应该深入开发提高其利用率，让其发挥更多的作用。本文针对如何利用现有的先进技术，来实现坡耕地自动提取问题进行了探讨。

2 关于数字高程模型DEM

21 数字高程模型概述

20世纪50年代中期，美国麻省理工学院摄影测量实验室主任米勒（CLMiller）提出了一个一般性的概念：数字地面模型（Digital Terrain Models，即DTM）。此后，DTM发展迅速，并在包括GIS在内的许多领域中有着广泛的应用研究。数字高程模型（Digital Elevation Models，即DEM）是DTM的一种特例，两者都是描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。空间分布是由X、Y水平坐标系统或经纬度来描述的。

与DTM不同的是，DEM的地面特征是高程值Z，而不是描述土壤类型、植被类型和土地利用情况等属性值。目前，真三维（3D）GIS还处在研究阶段，DEM仍然是GIS表现3D地形的主要25维手段。GIS中常用的DEM是：基于25维表现形式的规则网格（GRID）和三角网（TIN），以及基于二维平面形式表示的等值线图。GRID是用一组大小相同的网格描述地形表面，它能充分表现高程的细节变化，拓朴关系简单，算法容易实现，某些空间 *** 纵及存储方便；不足的地方是，占用较大的存储空间，不规则的地面特征与规则的数据表示间存在不协调。TIN是用分散的地形点按照一定的规则构成的一系列不相交的三角形组成，它的优点是高效的存储，数据结构简单，与不规则的地面特征和谐一致，可以表示纤细功能特征和叠加任意形状的区域边界，但是TIN的实现比较复杂和困难。GRID常用的生成算法有：反距离权插值（IDW）、双线性插值、趋势面插值、样条插值、多层叠加插值面函数及克里金（Kriging）插值等；TIN生成算法主要有：分割归并法、逐点插入法和逐步生长法。

22 DEM的制作方法

DEM数据一般可向测绘主管部门获取或向其购买。如果获得符合投影规范和比例尺精度的DEM数据，可在GIS软件下按一定范围的Coverage进行裁剪就可以使用。例如可在ARC/INFO软件GRID模块下用GRIDCLIP命令进行。

如果不能获取现成的DEM数据，也可以自己用地形图生成。步骤如下：

（1）纸图地形图数字化及校准，即地形图扫描和几何纠正。

（2）高程信息的提取。包括：①对等高线进行屏幕矢量跟踪；②对等高线标赋高程值；③编辑、检查、拼接以生成拓朴关系。

（3）DEM生成。包括：①将生成的矢量图在ARC/INFO软件中用不规则三角网（TIN）进行内插，以使整个研究区域都含有高程值；②将TIN数据进行采样，转换为GRID数据。

（4）裁剪DEM数据。方法同前。

23 研究项目使用的DEM数据

数据精度是与地图比例尺紧密相连的概念，不同的数据种类必须在一个统一的精度框架下进行集成。矢量数据必须在具体的投影类型和比例尺框架下进行编辑修正和制图综合；DEM数据精度亦是一个与比例尺密切相关的概念。研究表明，用1∶5万地形图生成的DEM数据，在中山地区用25～30米网格可以很好地保留地形信息，高山地区最好用20米网格间距，而低山和平地地区则可以用50米的网格间距。

本研究主要使用了国家测绘局按统一标准生产的1∶5万比例尺DEM数据，其网格间距为25米。实验区为位于河北省北部的隆化县全县，面积为5492平方千米。最低高程为660米，最高为1244米。原始数据格式为Coverage标准格式。经坐标转换统一转换为1980年西安坐标系。图1为实验区内一幅1∶5万比例尺DEM灰度图，图2为经过晕渲处理后的DEM图像。

图1 DEM灰度图

图2 经晕渲处理后的DEM影像

3 坡度信息提取

31 利用DEM进行坡度计算的数学基础

笔者在DEM的基础上演化了坡度和坡向图。坡度是指GRID中像素高程值的变化率，计算结果以度、小数或百分数的形式存放在像素属性中。坡向是指GRID中每个像素面的朝向，范围为0～360度。其中0度代表北，90度代表东等。迄今为止，坡度和坡向的计算方法可归纳为五种：四块法、空间矢量分析法、拟合平面法、拟合曲面法、直接解法。经证明，拟合曲面法是求解坡度的最佳方法。拟合曲面法一般采用二次曲面，即3×3的窗口（图3）：

图3 拟合曲面法二次曲面窗口

每一个点为一个高程点。点G的坡度的求解公式如下：

土地资源监测调查工程论文集[2]

其坡向计算公式为：

土地资源监测调查工程论文集[2]

式中：S为坡度；A为坡向；SWE为东西向（X轴）上的坡度；SSN为南北向（Y轴）上的坡度。X，Y轴上的坡度算法共有四种，其中精度最高、计算效率最高的算法为：

土地资源监测调查工程论文集[2]

公式中ΔG是GRID的网格间距。

32 坡度图的生成

根据上述坡度计算数学模型，利用计算机自动处理生成坡度图。坡度图不应该按随意级别生成，需要在生成坡度之前确定坡度的坡度表达级别，为了和日常工作中经常使用的坡度级别一致（即土地利用现状建库所需要的坡度级别），特制定坡度级别如下：

土地资源监测调查工程论文集[2]

根据此坡度级别，利用GIS软件将DEM的网格信息自动提取出相应的Polygen，每个级别的Polygen由不同的颜色组成，并在Polygen的属性中自动添加坡度级别代码。所生成的坡度图式样如图4所示，不同的颜色代表了不同的坡度。

图4 坡度级别矢量图

33 土地利用图与坡度图的叠加（坡耕地的提取）

经过以上处理之后，虽然整个图幅范围内的所有不同的坡度级别均已表示出来了，但我们并不知道哪里是耕地，哪里是非耕地，因此，需要采用其他技术手段来进行判别。要解决这个问题，一般有两个方法：人工套合法和计算机自动处理法。人工方法已经非常落后，这里不再赘述，下面只探讨自动处理法。

在土地利用数据库建库过程中，各种地类的图斑均已被矢量化，把矢量化的土地利用图经过坐标转换并与DEM坡度图数据配准之后（关于坐标系转换与配准的方法，这里不再赘述，可参考相关资料），利用一般GIS软件均有的空间分析功能，来自动计算各耕地图斑的坡度。空间分析的基本原理如图5所示。

空间分析是一种将两层地图要素叠加产生一个新的要素层的 *** 作，其结果是原来的要素被分割、剪断、套合，然后生成新的要素，新要素综合了原来两层要素所具有的属性。也就是说，空间叠加，不仅产生新的空间特征，还将输入特征的属性联系起来，产生新的属性。空间叠加分为矢量数据和栅格数据两种类型。对于矢量数据，采用矢量叠加方法，该方法对矢量的空间数据进行分割、剪断、套合等 *** 作，对和矢量相关的属性进行连接，叠加结果是新的矢量数据和属性数据。对于栅格数据则采用栅格加权叠加方法，该方法将两个栅格文件的对应元素加权相加，作为叠加结果的对应元素。

图5 空间分析为图斑自动赋坡度值

和矢量相关的属性数据，或者矢量叠加得到的属性连接表，可进一步作属性统计分析，以便得出各种要素之间的定量关系。

在图5中，深色部分为一耕地图斑，空间检索出来该图斑包含有1°、2°、3°三种不同的坡度，软件会自动进行加权取平均，得到最终的坡度（图中大约为21°左右）。

将矢量土地利用现状图的图斑属性字段中增加一“计算机坡度级别”字段（避免与原有的“坡度级别”字段冲突），经过空间分析即可得到每一图斑的坡度级别并自动向该字段赋值。需要说明的是，经过自动赋值后的土地利用现状图，不但实现了给耕地图斑赋值，而且包括林地、居民地、水域等所有图斑均包含了坡度值，这是前所未有的表示方法，为今后的进一步应用奠定了基础。图6为具有坡度级别的土地利用现状图。

图6 具有坡度级别的土地利用现状图

4 计算机自动提取坡度成果与原土地详查中的坡度资料比较

在隆化县土地利用建库完成的基础上，将原来土地详查的耕地坡度级别与DEM自动提取的坡度级别进行了比较。

隆化县经土地更新建库之后，总图斑数量约35237个，其中，按初始详查资料标注有坡度级别的图斑有3934个（数量如此之少，其原因有二：一是由于原始详查资料不完整，或建库矢量化过程中丢漏所造成的；二是只标注了耕地，而其他用地没有表示），我们将全县所有的图斑都进行了计算机自动坡度级别提取，现将这些标注有图斑的坡度级别与计算机自动提取的坡度级别进行比较，其结果如表1。

为了验证表中结果的准确性，本研究在进行土地更新调查的同时，对坡度级别进行了实地抽查，抽查图斑数量在50个左右。结果发现坡度有误差的图斑（相差1个级别的），大部分为2度左右的耕地，2度为1、2坡度级别的分界线，在分界线附近易出现人机误差，属于正常情况。也对有粗差图斑进行了抽查，结果表明计算机的结果是正确的，粗差确属人为因素造成。

从表1中可以看出，在初始详查的过程中，由于当时条件的限制，所估计的坡度值有47%左右是正确的，有47%左右存在着误差（坡度级别相差1个级别），有7%的粗差。从统计数字来看，这些差别是正常的，恰恰反映了当时的处理手段的缺陷。这些缺陷在当时情形下是可以容忍的，也是无奈的，但对于信息化快速发展的今天，则是不可忽视的问题。同时，笔者感觉到现行坡度级别的划分标准偏粗，以1级别为例，坡度为0～2度，实际工作中大家知道，0度的平地和2度的坡地有本质上的区别，把它们划到一个级别之内，势必会影响将来的深入应用。

表1 原有坡度级别与计算机自动提取坡度级别的比较

5 结 语

在目前土地利用数据库建库的过程中，如果继续沿用初始详查中的坡度资料，会带来两个问题：①原始资料的不准确性影响将来的深入应用；②在建库过程中又会丢失一些坡度信息，使得原本不准确的数据更加不准确，而且采用预检、验收等手段很难检查出其中的丢漏与正确性。为此，采用先进的技术手段对坡耕地进行重新评价势在必行。利用DEM数据可以得到很好的坡度提取效果，1∶5万比例尺的DEM是比较合适的品种。

现行的坡度级别分级标准偏粗，可能会给将来的深入应用带来不利影响，建议改进坡度分级标准。在现有条件下，建议在土地利用建库的过程中保留DEM数据，或建立DEM数据库，为将来应用作好准备。

可以通过ArcGIS中的裁剪工具将一个省的高程图扣出一个市，具体步骤如下：

1 打开ArcGIS软件，加载高程图和行政区划数据。

2 在图层列表中双击要裁剪的高程图层，打开“属性”对话框，在“显示”选项卡中记录下图层文件的坐标系统（Projection），确保与行政区划数据相同。

3 在工具栏中找到“裁剪工具”，单击打开，设置输入和输出图层。

4 在“裁剪工具”对话框中，将高程图层作为“输入图层”，将行政区划数据中要裁剪的区域作为“裁剪范围”。

5 单击“裁剪”按钮，等待处理完成。

6 打开输出图层查看裁剪结果，如果有需要，可以进行进一步的编辑和调整。

通过这样的 *** 作，就可以将一个省的高程图扣出一个市。

读新闻

解放军信息工程大学王家耀教授在“数字黄河”工程研讨会上作报告(2003-12-14)

[日期：2004-11-26] 来源：水利信息化中心 作者： [字体：大 中 小]

关于“数字黄河”的若干思考与探索

王家耀（解放军信息工程大学测绘学院）

1．引言

1．1数字地球是人类社会实现可持续发展的一种必然趋势。

人类社会可持续发展的核心是解决人、资源、环境和发展的平衡关系，而这依赖于人类对整个地球及国家的深刻认识，这是制定科学决策以实现可持续发展的基础。

现代科学技术为人类从整体上认识整个地球提供了先进的工具，这就是全球定位系统（GPS等）、卫星遥感（RS）和地理信息系统（GIS）等先进的地球观测技术组成的地球观测系统——全球观测信息网络（EOS-GOIN）。

EOS-GOIN提供了对整个地球系统进行长期的、整体的监测能力，为收集、处理和分析地球系统变化的海量数据提供了工具。

1．2 数字地球是数字化的地球、信息化的地球。其基本特征是：数字化、网络化、可视化、分布式、动态化、智能化。

l社会背景——全球变化与可持续发展的需求

l、技术背景——GIS、GPS和RS技术的发展，国家信息基础设施（NII，1993），国家空间数据基础设施（NSDI，1994），互联网和全球卫星互联网络，技术标准。

1．3 数字黄河是数字地球的重要组成部分。

什么是数字黄河？

l、从哲学上理解，数字黄河是实现现实（物质）黄河在数字网络空间的再现和反映。

——数字黄河再现现实（物质）黄河（模拟和仿真功能）

——数字黄河超越现实黄河（网络化、智能化和虚拟化特点）

——数字黄河可以与物质黄河进行智能化互动

l、从技术上理解，数字黄河是以空间信息为核心的黄河信息系统体系

——空间信息，指与空间位置相关的数据及对应（加载）的社会经济、人文信息

——黄河信息系统体系，指相互联系的大量的黄河信息系统的统一体

l、通俗地理解，数字黄河是一个基于网络环境的黄河信息特别是空间信息服务体系

1．4 数字黄河的目标

、 ——防洪减灾

、 ——生态环境规划

、 ——实现黄河流域的可持续发展

2．、“数字黄河”的框架体系

“数字黄河”是一项长期的战略目标和任务，首先要有一个科学的 、清晰的框架体系（图1）。

3．、“数字黄河”的信息技术系统建设

3．1黄河流域信息基础设施（YRII）

、 黄河干流总长5464公里，流经9个省（区），流域面积达795万平方公里。在这样大的空间要实现数字黄河战略，首先要加强信息基础设施即通信网络建设。

（1）在实现国家宽带光纤网建设的框架下，规划和进行补充网即Internet—web建设

（2）鉴于黄河防洪防凌任务艰巨，规划和进行卫星宽带网Sat—internet—web建设。

（3）利用黄河流域建成的微波通信台站，规划和进行天地一体化的通信网络建设

3．2黄河流域空间数据基础设施（YRSDI）建设

3．2．1空间数据基准和框架建设

我国的现代空间数据基准和框架包括三个方面：

（1）现代大地坐标框架（三维、地心、高精度、动态和实用的大地坐标框架）

——GPS2000网和天文大地网的联合平差

——增加约3000余个GPS点

——GPS永久性跟踪站的数量由目前的25个增加70个左右

在这个基础上，还应在黄河流域沿公路、沿线城镇布设GPS加密网（C、D级），使其点距保持在20-40km左右，这样就可以满足利用GPS采集1：5万或更大比例尺地图矢量数据的需要。

（2）现代高程基准

l、对现行国家高程控制网进行复测（一般15-20年复测一次）

l、用GPS测定海拔高程

（3）现代重力基准

l、国家2000重力基准网（2001年提供）将替代国家85重力基准网

——精度为±03——06m

——分辨率高于30km×30km

l、将GPS测得的大地高转换为正高（海拔高）

3．2．2地理基础空间数据建设——分布式数据库建设

（1）大地测量控制数据库

（2）基础地理数据库

l、数字矢量地图数据库（DLG）

l、数字栅格线划地图数据库（DRG）

l、数字高程模型数据库（DEM）

l、数字正射影像数据库（DOM）

比例尺 ：黄河上游——1：25

黄河中游——1：5万

黄河下游及重要地区——1：1万

（3）专业数据库

（4）元数据库

3．2．3信息共享技术系统和机制建设

（1）连接分布式数据库的网络地理信息技术系统建设

l、WebGIS

l、ComGIS

（2）实现信息共享的数据仓库（DWH）及数据交换中心技术系统建设

（3）实现信息共享的标准、规范建设

l、基础地理信息分类与编码标准

l、基础地理空间数据模型及格式标准

l、基础地理空间数据交换标准

l、元数据标准

3．3黄河流域监测与数据采集体系建设

3．3．1监测体系建设

（1）河岸、库岸及大坝变形（稳定性）监测系统

（2）暴雨及洪水（凌汛）遥感监测系统

（3）生态环境遥感监测系统

3．3．2数据采集体系建设

（1）GPS数据采集

（2）遥感（RS）信息获取与数据采集——全数字摄影测量系统

（3）地图扫描智能数据采集系统

（4）观测台（站）数据搜集系统

4．、“数字黄河”的信息应用服务技术体系建设

建设“数字黄河”的根本目的在于应用，建立“数字黄河”的信息应用服务技术体系关系到“数字黄河”的生存与发展。

4．1黄河流域洪涝灾害预测与对策智能技术系统

（1）暴雨预测与对策系统

结合中长期预报资料，运用多分辨率的近期遥感影象数据和地理信息系统中的数字高程、土地利用、森林和水体分布数据，进行“气象下垫面”分析，对暴雨形成机理及移动规律进行预测。

（2）径流预测与对策系统

根据暴雨预测情况，运用近期的多分辨率遥感影象数据和地理信息系统中的数字地形、地质岩性与构造、土地利用与土地覆盖数据进行“径流下垫面”分析，作出径流预测。

（3）洪水预测与对策系统

利用上游河段的来水量及本河段的数字河道、数字干堤进行仿真和虚拟实验，从而预测全河段的真实水位情况。

（4）凌汛预测与对策系统

结合气温预报情况，利用上游河段的来凌量及本河段的数字河道、数字干堤进行仿真和虚拟实验，从而预测全河段的真实凌汛移动情况。

（5）险情预测与对策系统

根据上述洪水、凌汛预测，利用数字河道、数字干堤和上游来水、来凌量情况及水、凌运动规律进行可能发生“漫堤”险情河段的预报，等等。

（6）灾情预测与对策系统

利用DLG数据、DEM数据、DOM数据和土地利用与土地覆盖数据、社会经济数据，对可能的受灾区进行多种方案的仿真和虚拟，进行评估，力求将损失降低带最低程度。

4．2黄河流域洪水防治与调控系统

黄河中下游的河床由于泥沙堆积而不断提高，成为“地上河”或“悬河”，一旦泛滥，就将形成巨大的灾难。从长远来看，建立洪水防治与调控系统是解决这一问题的科学办法。

（1）黄河流域洪水监测系统

利用洪水期不同时间的高分辨率遥感影象数据、流域各测站的监测数据和GIS中已有的矢量数字地图数据进行叠加分析，获得流域洪水动态信息（相对警戒水位），为调控系统决策提供依据或参考。

（2）黄河流域各水库的洪水调控系统与指挥调度中心

通过网络连接指挥调度中心与流域各水库调控系统，重点是小浪底水库调控系统，因为它具有防洪、防凌、减淤和供水四大功能，各水库调控（闸门开与关）系统向指挥调度中心反馈动态信息，并严格受指挥调度中心指挥，确保流域各河段的安全。

4．3黄河生态环境监测与规划系统

黄河流域的生态环境十分脆弱，从长远来看，生态环境监测与规划是一项“长治久安”的科学措施。

（1）流域水土流失监测系统

利用遥感手段监测流域坡地利用不合理、陡坡开垦、公路修渠造成陡壁秃坡、开矿废土石处理不当、失当等人为因素及暴风雨自然因素造成的水土流失情况，为环境规划提供依据。

（2）流域水质监控系统

利用网络连接流域各水质监测站，并利用不同时间的遥感影像数据对沿黄河一带的工程排污等状况进行监测，为治污决策提供依据。

（3）小流域治理系统

（4）湿地（黄河下游）生态环境监控系统

（5）黄灌区土壤沙化、盐碱化监控系统

（6）流域绿化规划系统

4．4黄河流域可持续发展规划系统

5．、“数字黄河”的关键技术支撑

5．1地理信息系统（GIS）技术

地理信息系统（GIS）是基于计算机技术和网络通信技术的解决与地球空间信息有关的数据获取、存储、传输、分析与应用等问题的空间信息系统。其优势在于它的集地理数据采集、存储、管理、分析、三维可视化显示与输出于一体的数据流程，在于它的空间分析、预测预报和辅助决策的能力。

从20世纪60年代初提出GIS概念、60年代中建立世界上第一个地理信息系统（CGIS）以来的近40年时间里，特别是近10年来，随着计算机技术和网络通信技术的迅速发展，GIS技术发展非常快，应用非常普遍。

（1）计算机作为GIS的主要硬件平台，正以目前流行的32位转向64位体系结构过渡，提供了更大规模的物理寻址空间，数据传输率，磁带或光盘的数据传输速度和硬盘容量得到了很大提高，对GIS技术的发展起到了巨大推动作用。

（2） *** 作系统作为GIS硬件平台与应用软件的接口，已从16位转向32位，并逐步转向64位，在今后很长一段时间内，Windows NT 和Unix仍作为GIS的基本 *** 作系统，Unix仍是许多大型GIS的首选。

（3）地理数据库作为GIS的核心组成部分，开始引入面向对象技术，开发对象——关系数据库，并探索平滑过渡到真正面向对象的数据库。为了支持空间数据的管理，Oracle公司在自己的系统中加入了Spatial ware组件；Informix公司的Universe server，用户只需将自己定义的数据类型做成 Data Blade插件，便可将空间数据无缝地集成在 DBMS中；ESRI、 MapInfo等也都提出了将空间数据集成在关系数据库中的产品。分布式数据库和数据仓库技术开始应用于GIS中。

（4）组件地理信息系统（ComGIS）作为GIS的软件平台，是现代GIS发展的重要趋势，可以跨平台、网络、应用程序运行，能改变目前软件生产开发模式。GIS软件的体系结构正从单机（单用户）版本（单用户数据访问）发展到客户/服务器结构（多用户并发访问），并进一步发展到客户/应用服务器/数据库服务器模式（大量用户的并发访问）；万维网地理信息系统（WebGIS），是在互联网上提供地理信息，让用户通过浏览器获得一个地理信息系统中的数据和功能服务，与其他的GIS用户实现实时通信，是一个新兴的前沿的研究方向，目前已有MapInfo公司的MapInfo Pro Server、Intergraph 公司的GeoMedia WebMap、ESRI 公司的Internet Map Server（IMS）、Autodesk公司的 Map Guide、 Bently公司的 Model Server/Discovery、MapInfo 公司的MapXtreme，国内的如国家遥感应用工程技术中心的地网 Geo Beans、武汉吉奥信息工程技术有限公司的 GeoStar等；3DGIS和4DGIS（时态）及VRGIS（虚拟现实地理信息系统）也取得了进展。

（5）GIS在“数字黄河”中的应用

GIS是“数字黄河”的核心部分。

l、海量数据存储、管理和网上分发

l、空间数据的快速查询与分析

l、空间数据的各种形式的快速清晰显示与控制

l、制图与输出

l、与RS、GPS的集成与应用

5．2遥感（RS）技术

航空特别是航天遥感是空间对地信息获取的最重要、最理想的技术手段。空间对地观测包括光学遥感成像、红外遥感探测、激光遥感、微波遥感等。

（1）空间对地观测的主要特点

地面几何分辨率为01-4000米；探测的光谱波段可从紫外到微波甚至超长波，划分的波段可从1到240个；穿透能力可从若干厘米到数十米甚至可达100米，超长波可达10000米的深度；微波遥感技术具有全天侯的探测能力，不论刮风、下雨、有云，都能对地进行观测；覆盖范围大，重复覆盖周期短，获取信息现势性强。

（2）微小卫星技术的发展将大大促进RS技术的应用

小卫星研制周期短，生产成本低， *** 作使用灵活，应用领域广，采用多个遥感小卫星，提供具有中等分辨率和较短重复观测周期的遥感数据，可以满足对各种地球环境及其变化进行监测的要求。

（3）雷达干涉测量技术——微波遥感技术（SAR）的迅速发展将促进RS技术的应用

最值得注意的是美国的“航天飞机雷达地形测绘使命（SRTM）”计划，它是2000年2月11日发射升空的。它采用雷达干涉测量技术，由雷达两台在相差不大的位置上获取两张影像，从这两张影像的差异可计算出地面高程或高差。其轨道倾斜角为57°，覆盖范围为南纬56°至北纬60°之间的全部地球表面，约占地球陆地面积的80%。采集的数据可用于洪涝灾害、水土保持、重造森林、火山监视、地震研究及冰川运动监测等。

（4）遥感影像处理技术的发展大大推动了遥感技术的应用

遥感影像处理技术是遥感技术应用的关键，遥感影像的智能化理解和识别技术——图像分类技术得到迅速发展，人工神经元网络分类法、模糊分类法、纹理分类法和基于知识的图像分类等都取得了明显进展；遥感影像信息的融合技术，研究不同遥感技术获得的遥感影像的配准、多光谱与SAR图像配准，有利于最佳地获得对地表的认知；遥感影像信息的压缩技术，目前最成功的仍是小波分析压缩方法，对于遥感影像的实际应用具有十分重要的意义；基于遥感影像的三维地学仿真技术（基于分形技术的地景生成技术等），已经取得实用性成果；数字正射影像数据（DOM）与数字高程模型数据（DEM）自动生成技术，已有成熟的软件用于生产；全数字摄影测量系统迅速发展，国内地方和军方都推出了自己的软件，有力地推动了数字线划图（DLG）的生产。

（5）RS在“数字黄河“中的应用

l、黄河流域地理空间基础数据获取——DLG、DOM、DRG、DEM（4“D”产品）

l、黄河流域的洪涝灾害监测、生态环境监测

l、RS数据与GIS数据结合，充分发挥RS数据具有信息丰富、高时效和快重复性的优势及GIS具有高效空间数据管理、灵活的空间数据分析、空间数据定量化程度高的优势。二者结合起来，一方面提高RS信息的定量定性分析水平，另一方面又使GIS数据不断更新，增强动态分析功能。

5．3卫星定位系统（GPS等）技术

目前，以GPS为代表的全新的空间定位方法，已经在越来越多的领域取代传统的空间定位方法。

（1）卫星定位系统由三部分组成

l、空间部分——卫星星座，其作用是实时地向用户传送广播星历的卫星信号

l、地面监控部分——地面支撑系统，其作用是观测卫星、计算其星历、并编辑成电文注入卫星

l、接收机——用于用户定位、导航

（2）目前的卫星定位系统有美国的NAVSTAR/GPS、俄国的GLONASS、欧洲空间局的NAVSAT、国际移动卫星组织的INMARSAT、中国的“北斗一号”双星导航定位系统。这几种定位系统之间在时间系统和基本坐标系统方面存在一定的转换关系。两种定位系统的组合定位，互相配合和补充，可以提高定位的可靠性和精度。例如：目前已有多种能同时组合GPS和GLONASS的接收机投放市场；中国的“北斗一号”也在研究其与GPS的组合运用，同时利用大比例尺数字高程模型来提高其定位精度。

（3）卫星定位系统的特点

l、全天候

l、覆盖范围广（GPS为全球覆盖）

l、三维定速定时高精度（定位）

l、快速省时高效率

l、应用广泛、功能多样

（4）针对美国的SA（选择可用性）和AS（反电子欺骗）政策，提高定位精度的技术发展很快。这就是差分GPS技术（DGPS）和实时动态定位技术（RTK）。

l、DGPS技术——通过两个或更多的GPS接收来实现。分为单站差分、差分链和差分网（广域差分WADGPS）。

l、RTK技术——是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其优势是：测量精度高； *** 作简便，仪器体积小，便于携带；可全天候作业；无需局部控制。

（5）卫星定位技术在“数字黄河”中的应用

l、黄河流域空间参考基准的建立——基本大地控制网的建立

l、黄河流域基础空间数据采集与更新

——利用RTK定位技术进行野外测量。流动站可在参考站10-20km范围内机动灵活地采集数据，不受视距和地形条件限制，大大提高工作效率，RTK技术本身的精度可达到厘米级，碎部点点位数据采集精度优于01m，成图精度高。

——在摄影测量数据采集中的应用。在航摄阶段，利用GPS技术对航摄飞行进行导航定位，可以使航线更准确、航向和旁向重叠技术指标更符合设计要求，提高摄影质量；利用差分GPS技术，精确测定并记录暴光瞬间的航摄仪的姿态，即像主点的三维坐标；在像片连测阶段，进行GPS数据的光束法区域网平差，可大大减少像片连测空中三角测量作业所需的外业工作量，降低外业劳动强度，提高作业效率；在像片调绘阶段，GPS技术可用于快速建立补测所需控制系统或直接进行补测。

——利用车载GPS进行道路测量，更新道路数据。

l、基于“数字黄河”的GPS导航服务——与GPS集成的车载导航服务系统

5．4“3S”集成技术及其在“数字黄河”中的作用

（1）“3S” 集成技术

GIS、RS与GPS是实现“数字黄河”战略中空间信息获取、存储、管理、更新、分析和应用的三大核心支撑技术，它们有着各自独立的、平行的发展和成就。但是，随着“3S” 技术研究和应用的不断深入，大家都认识到单独运用其中的某一种技术往往不能满足综合性工程的需要，不能提供所需的对地观测、存储管理、信息处理、分析模拟的综合能力，这就导致了“3S” 技术的研究和应用向集成化方向发展。

目前，在以下一些方面的研究和应用取得了一定进展：

l、“3S”集成系统的传感器的实时空间定位、系统进行过程中快速测定相关地面目标的方法和实现技术

l、“3S”集成系统中的图形、图像、属性、GPS定位数据采集一体化管理技术

l、“3S”集成系统中的数据传输与交换技术

l、GIS与GPS、GIS与RS、GPS/INS与RS及“3S”整体集成模式与技术

（2）“3S”集成技术在“数字黄河”中的应用

“3S”构成“数字黄河”的神经网络：

l、GIS——神经网络的神经中枢

l、RS——神经网络的传感器

l、GPS——神经网络的定位器

55空间数据仓库技术

空间数据仓库是一个新的概念，从“数字黄河”的长远建设和发展来看，它将显得越来越重要。

（1）空间数据仓库是数据库发展的必然趋势

l、由图形、图像信息到数字信息——图形、图像的模式识别与矢量数据采集系统

l、由数字地图数据到空间数据库——空间数据模型与数据结构

l、由空间数据文件管理到空间数据库管理——空间数据库管理系统

l、由异地、异部门空间数据库到多尺度分布式存储管理——分布式空间数据库

l、由空间数据库到空间数据仓库——空间数据融合、数据挖掘、决策支持

（2）多元空间数据融合

l、多元数据指对地观测数据（GPS定位数据、不同分辨率和不同光谱范围的RS数据）、数字地图数据（不同比例尺）、专题数据等，他们在存储格式、数据语义、数据编码、空间参照系统、数据处理方式、数据质量等的异构性，数据重复、不同时间的历史数据，给数据融合增加了难度。

l、多元数据之间相互叠加——目前使用较普遍的简单数据融合方式

——数字正射影像和数字线划图融合（DOM+DLG）

——数字三维模型和数字纹理图像融合（真实纹理、模拟纹理）

——数字正射影像和数字高程模型图融合（DOM+DEM）

l、不同时间的历史数据的融合——发展变化趋势

——不同时间数字正射影像和数字线划图的融合

——不同时间数字正射影像之间的融合

l、复杂的数据融合——建立融合数据模型，解决深层次的数据挖掘问题

（3）数据挖掘

数据挖掘（Data Mining，简称DM），定义为“从数据库中发现隐含的、先前不知道的、潜在有用的信息”，是在数据库技术、机器学习、人工智能、统计分析、模糊逻辑、人工神经网络和专家系统的基础上发展起来的新概念和新技术，是指从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中提取隐含的、未知的、潜在的、有用的信息和知识的过程。

l、数据挖掘常用技术

——人工神经网络：仿照生理神经网络的非线性预测模型，通过学习进行模式识别

——决策树：代表着决策集的树形结构

——遗传算法：基于进化理论，并采用遗传结合、遗传变异、以及自然选择等设计方法的优化技术

——近邻算法：将数据集合中的每一个记录进行分类的方法

——规则推导：从统计意义上对数据中的“如果——那么”规则进行寻找和推导。

l、空间数据挖掘

——空间数据挖掘（Spatial Data Mining），作为数据挖掘的一个新的研究分支，是指从空间数据库中提取隐含的、用户感兴趣的空间和非空间的模式、规则和知识的过程。

——空间数据挖掘的过程与大多数数据挖掘和知识发现的过程相同，一般可分为：数据选取、数据预处理、数据缩减、数据挖掘、模式解释和知识评估等阶段，如图2所示：

数据选取

数据预处理

数据缩减

数据挖掘

模式解释/知识评估

模式和规则

缩减的数据

预处理的数据

目标数据

空间数据库（信息库）

知识库

图2 空间数据挖掘的一般过程:

——空间数据挖掘的常用方法：空间分析方法（Spatial Analysis）、统计分析方法（Statistical Analysis Approach）、归纳学习方法（Induction Learning）、聚类（Clustering）、分类（Classification）方法、探测性数据分析（Exploratory Data Analysis）、粗集方法（Rough Sets）、云理论（Cloudy Theory）、空间特征（Characterization）和趋势探测（Trend Detection）方法、数字地图图像分析和模式识别（Pattern Recognition）方法、可视化（Visualiazation）方法等等。

6．、“数字黄河”实现的技术谋略

（1）采用层次化设计方法，首先搞好顶层设计，然后逐层分解进行各分系统、子系统设计。

（2）尽可能采用成熟的技术，少量采用经过攻关可以获得突破的技术。

（3）统盘考虑硬件平台、软件平台和 *** 作系统——硬件平台与应用软件接口的选择，保证发挥最佳组合的整体效能。

（4）先抓“示范”工程，然后全面展开。

（5）领导、科研人员、工程技术人员与用户的紧密结合。

基础地理信息，这是百科里面的信息

基础地理信息主要是指通用性最强，共享需求最大，几乎为所有与地理信息有关的行业采用 作为统一的空间定位和进行空间分析的基础地理单元，主要由自然地理信息中的地貌、水系 、植被以及社会地理信息中的居民地、交通、境界、特殊地物、地名等要素构成，另外，还 有用于地理信息定位的地理坐标系格网，并且其具体内容也同所采用的地图比例尺有关，随 着比例尺的增大，基础地理信息的覆盖面应更加广泛。基础地理信息的承载形式也是多样化 的，可以是各种类型的数据、卫星像片、航空像片、各种比例尺地图，甚至声像资料等等。

至于发布系统， 就刨除地理信息来说，发布就是表示思想、观点、文章和意见等东西通过报纸、书刊或者公众演讲等形式(现在扩大到电视、网络等)公诸于众，也包括、文字、动画等数据。

地理信息的发布系统，也是根据不同的应用功能来划分的，比如面向交通的，面向灾害的，面向洪水的，面向土壤的等等，基本的功能当然都有放大、缩小、平移、查询、量算等，比较高级的有缓冲分析、统计分析、叠置、网络分析等。实际上可以参考比如百度地图 google地球 google地图 天地图 ，还有国家水利、土地、矿产等相关单位网站上的关于入长江黄河流量情况、降雨量情况、某区域土地利用变化情况。

是将获得的基础信息到传到网上，供人查询。

对于地理信息发布系统来说，数据是关键，是核心，是血液，没有基础地理信息数据的系统，什么都不是。追问非常感谢你的回答，我也觉得数据特别重要，那么我要做一个城市的地图，特别是矢量地图，对应的点线面的坐标位置等数据信息，应该有一个数据库来存放吧，这个数据库怎么得到啊？这么多数据要自己一个一个输入吗？用什么样的数据库模型比较好啊？

回答对于适量数据，点线面，那是你用GIS软件，比如mapinfo arcgis 等进行矢量的时候自动保存的相应格式数据，你看看你是用什么webgis开发，就转换成相应格式的数据就行了，至于有些附属数据，比如空气污染情况你就需要存放到数据库然后与矢量地图相关联。

追问那些附属数据都应该是通过坐标位置和矢量图关联的吧？我是用flex自己做这个系统，不是2次开发，数据库知识也了解的不多。。。一想这么多数据需要建库就麻烦。。。郁闷啊。。

回答对，地图关键的就是坐标了，大部分都是以这个进行关联的，估计不二次开发，不太容易，你得自己定义地图显示的数据格式，然后看看如何进行数据库关联。

追问那地图坐标怎么定义啊？自己随便建个平面直角系吗？（小幅城市地图）

回答那就是根据你自己获得的坐标数据定了，可以定义已有的入世界坐标系，北京54 西安80，小城市也可以你自己定义自己的坐标系，

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