数字地形资料准备

根据区域地质调查的任务和有关规范的要求,选择和购买合适比例尺的地形数据,如1:25万数字填图需备齐9幅1:10万数字地形图数据及1:25万数字地形图数据,1:5万填图需备齐4幅1:2.5万数字地形图数据及1:5万数字地形图数据。如果没有地形数据,可购买纸介质地形图,通过扫描后用MpaGIS进行矢量化,并赋于等高线属性值(高程值)形成数字地形图。而后对MapGIS形成的点、线、面数据,按照“数字填图系统”的要求进行投影转换形成背景图层,作为数字填图中背景图层所需的数值化地理底图及以后地质图所需的地理底图。

对MapGIS形成的点、线、面数据,按照一定的要求进行投影转换。推荐的1:10万地形数据转换参数:比例尺分母为100000,单位为米,坐标系类型为平面直角坐标系统,投影类型为高斯-克吕格(横切椭圆柱等角)投影,椭球参数为北京54/克拉索夫斯基(1940)椭球。

在安装MapGIS的基础上对数字填图软件(RGMpaGIS)进行安装,并修改系统目录。在硬盘上建立RGMaping目录,将作为背景图层的地理地图直接拷贝到所在图幅目录下,形成图幅地形数据库。

地理信息系统 (GIS, Geographic Information System) 是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西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。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。

我们当今面临世界的最主要的挑战是——人口过多，环境污染，森林破坏，自然疾病等。这些都与地理因素有关。

不论是从事一种新的职业，还是寻找生长香蕉的最合适的土壤，或是为救护车计算最佳的行车路线，这些本地问题也都有地理因素。

地图制作和地理分析已不是新鲜事，但GIS执行这些任务比传统的手工方法更好更快。而且，在GIS技术出现之前，只有很少的人具有利用地理信息来帮助做出决定和解决问题的能力。

今天，GIS 已是一个全球拥有数十万的人员和数十亿美元的产业。GIS已在全世界的中学、学院、大学里被讲授。在每个领域里的专家不断地意识到按地理的观点来思考和工作所带来的优越性。

（二）GIS简介----一个GIS的组成

GIS 由五个主要的元素所构成： 硬件、软件、数据、人员和方法。

硬 件

硬件是GIS所 *** 作的计算机。今天，GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。

软 件

GIS软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有：

输入和处理地理信息的工具

数据库管理系统(DBMS)

支持地理查询、分析和视觉化的工具

容易使用这些工具的图形化界面(GUI)

数 据

一个GIS系统中最重要的部件就是数据了。地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者从商业数据提供者处购买。GIS将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用那些被大多数公司用来组织和保存数据的数据库管理系统，来管理空间数据。

人 员

GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。GIS的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。

方 法

成功的GIS系统，具有好的设计计划和自己的事务规律，这些是规范而且对每一个公司来说具体的 *** 作实践又是独特的。

（三）GIS简介--GIS如何工作

GIS就是用来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题层集合。这个简单却非常有力和通用的概念，对于解决许多真实世界的问题具有无价的作用，这些问题包括：跟踪传输工具、记录计划的详细资料，模拟全球的大气循环等。

地理参考系统

地理信息包含有明确的地理参照系统，例如经度和纬度坐标，或者是国家网格坐标。也可以包含间接的地理参照系统，例如地址、邮政编码、人口普查区名、森林位置识别、路名等。一种叫做地理编码的自动处理系统用来从间接的参照系统，如地址描述，转变成明确的地理参照系统，如多重定位。这些地理参考系统可以使你定位一些特征，例如商业活动、森林位置，也可以定位一些事件，例如地震，用于做地表分析。

矢量和栅格模式

地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式——矢量模式和栅格模式。

在矢量模式中，关于点、线和多边形的信息被编码并以x、y坐标形式储存。一个点特征的定位，例如一个钻孔，可以被一个单一的x、y坐标所描述。线特征，例如公路和河流，可以被存储于一系列的点坐标。多边形特征，例如销售地域或河流聚集区域，可以被存储于一个闭合循环的坐标系。矢量模式非常有利于描述一些离散特征，但对连续变化的特征，例如土壤类型或赶往医院的开销等，就不太有用。

栅格模式发展为连续特征的模式。栅格图象包含有网格单元，有点像扫描的地图或照片。不管是矢量模式还是栅格模式，用来存储地理数据，都有优点和缺陷。现代的GIS都可以处理这两种模式。

（四）GIS简介--GIS 的任务

一般来说，GIS有以下五个过程或任务：

输入

处理

管理

查询和分析

可视化

输入

在地理数据用于GIS之前，数据必须转换成适当的数字格式。从图纸数据转换成计算机文件的过程叫做数字化。对于大型的项目，现代GIS技术可以通过扫描技术来使这个过程全部自动化，对于较小的项目，需要手工数字化（使用数字化桌）。

目前，许多地理数据已经是GIS兼容的数据格式。这些数据可以从数据提供商那里获得并直接装入GIS中。

处理

对于一个特殊的GIS项目来说，有可能需要将数据转换成或处理成某种形式以适应你的系统。例如，地理信息适用于不同的比例尺（街道中心线文件的比例尺也许是1:100,000；人口边界是1:50,000；邮政编码是1:10,000）。在这些信息被集成以前，必须转变成同一比例尺。这可以是为了显示的目的而做的临时变换，也可以是为了分析所做的永久变换。GIS技术提供了许多工具来处理空间数据和去除不必要的数据。

管理

对于小的GIS项目，把地理信息存储成简单的文件就足够了。但是，当数据量很大而且数据用户数很多时，最好使用一个数据库管理系统（DBMS），来帮助存储、组织和管理数据。一个数据库管理系统DBMS就是用来管理一个数据库—一个数据的完整收集——的计算机软件。

有许多不同的DBMS设计，但在GIS中，关系数据库管理系统的设计是最有用的。在关系数据库系统设计中，概念上数据都被存储成一系列的表格。不同表格中的共同字段可以把它们连接起来。这个令人惊讶的简单设计被广泛地应用，主要是由于它的灵活性以及在使用GIS和不使用GIS时，都被广泛地采用。

查询和分析

一旦你拥有一个包含你的地理信息的多功能的GIS系统，你可能开始提出象下面这样的一些简单问题：

这个角落上的这块土地属于谁？

两个地方之间的距离是多少？

工业用地的边界在哪里？

有关分析的问题可能是：

适合于盖新房子的所有地点在哪里？

生长橡树的最好的土壤类型是什么？

如果我要在这里建一条高速公路，它将如何影响交通？

GIS提供简单的鼠标点击查询功能和复杂的分析工具，为管理者和类似的分析家提供及时的信息。当你分析地理数据用于寻找模式和趋势，或提出“如果……怎么样”设想时，GIS技术实际上正在被使用。现代的GIS具有许多有力的分析工具，但是有两个是特别重要的。

1. 接近程度分析

在这片水域周围100米范围内有多少房子？

这家商店附近10公里范围内共有多少消费者？

在这口井周围500米范围内紫花苜蓿这种植物占多大面积？

为了回答这些问题，GIS技术使用一个叫做缓冲的处理方法，来确定特征间的接近关系。

2. 覆盖范围分析

不同数据层的综合方法叫做覆盖。简单的说，它可以是一个可视化 *** 作，但是分析 *** 作需要一个或多个物理连接起来的数据层。覆盖，或空间连接，可以将税收数据与土地、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起。

可视化

对于许多类型的地理 *** 作，最终结果最好是以地图或图形来显示。图件对于存储和传递地理信息是非常有效的。制图者已经生产了上千年的地图，GIS为扩展这种制图艺术和科学提供了崭新的和激动人心的工具。地图显示可以集成在报告、三维观察、照片图象和例如多媒体的其他输出中。

（五）GIS简介--相关技术

GIS与其他几种信息系统密切相关，但由于其处理和分析地理数据的能力使其与它们相区别。尽管没有什么硬性的和快速的规则来给这些信息系统分类，但下面的讨论可以帮助区分GIS和桌面制图、计算机辅助设计CAD、遥感、DBMS、以及GPS技术。

桌面制图

桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。这种系统的主要目的是产生地图：地图就是数据库。大多数桌面制图系统只有及其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力。桌面制图系统在桌面计算机上进行 *** 作，例如PC机，Macintosh以及小型UNIX工作站。

计算机辅助设计CAD

计算机辅助设计(CAD)系统促进了产生建筑物和基本建设的设计和规划。这种设计需要装配固有特征的组件来产生整个结构。这些系统需要一些规则来指明如何装配这些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系统已经扩展可以支持地图设计，但管理和分析大型的地理数据库的工具很有限。

遥感和GPS

遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术，例如，飞机上的照相机，全球定位系统（GPS）接收器，或其他设备。这些传感器以图象的格式收集数据，并为利用、分析和可视化这些图象提供专门的功能。由于它缺乏强大的地理数据管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。

DBMS数据库管理系统

数据库管理系统专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。相对于GIS而言，它们没有分析和可视化的工具。

（六）GIS简介--GIS可以做什么？

进行地理信息查询和分析

GIS搜索数据库并进行地理信息查询的能力，节约了许多公司数以百万计的美元。GIS可以：

缩短回答客户请求的时间

找到适合于开发的土地

在粮食、土壤和天气之间找寻相关关系

电气线路故障定位

房地产经纪人可以用GIS在一定的区域内寻找满足下列条件的所有房屋：瓦盖的屋顶、 五个房间，并可列出它们的所有特点。

查询可以通过增加准则来进一步细化：房价必须每平方英尺少于100美元。还可以列出这些房屋离学校在一定的距离之内。

改进机构集成

许多采用了GIS的机构发现其主要效益之一是改进了它们自己的机构和资源的管理。由于GIS具有将数据集合和地理信息链接起来的能力，促使它们之间共享和交流局部信息。通过产生可共享的数据库，一个部门可从另一个部门的工作中得到好处，这是由于数据只需采集一次，但应用多次。

由于个人和部门之间的通讯在增加，冗余被减少，生产力提高，整体组织效率改进。因此，在一个有效的公司里，用户和基本建设数据库可以集成在一起，这样，当需要进行维护时，受影响的用户会得到计算机发出的信件。

做出好的决定

一个古老的格言“好的信息导致好的决定”，对于GIS和其他信息系统来说都是正确的。然而，一个地理信息系统（GIS），并不是一个自动决策系统，而是一个查询、分析和支持作出决策处理的图件数据工具。GIS技术已经被用于帮助完成一些任务，例如：为计划调查提供信息，帮助解决领土争端，以最小化视觉干扰为原则设置路标。

GIS可以用于帮助一个新房址的选定，以使其受环境影响最小，在低风险区域，离人口聚集地近。可以以地图和附加报告的方式简洁而清晰的提供这个信息，使决策者集中精力于实际的问题，而不是花时间去理解数据。由于GIS结果能够很快地获得，多个假想的结果可以被高效地评价。

制图

图件在GIS中占有重要的一席之地。GIS的制图方法比传统的人工或自动绘图方法要灵活得多。她开始于数据库的创建。已经存在的纸张图件可以进行数字化，并可以把计算机兼容的信息转换到GIS中。以GIS为基础的图形数据库是可以延续的，比例尺也不受限制。图件可以以任何地点为中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所选择的信息。

地图集和地图丛书的特征可以用计算机程序编码，并与最终的数据库产品相比较。在其他GIS中使用的数字化产品还可以来自数据库的简单拷贝。在一个大的组织机构中，地形数据库可以被其他部门用作参考构架。

EGPWS包括了传统GPWS的相关功能，警告方式与传统GPWS几乎一样。EGPWS装入了全球机场位置数据库和地形数据库，并利用飞机位置、无线电高度和飞行轨迹信息来确定潜在的撞地危险。所以至今，全世界已经安装EGPWS设备的飞机没有发生过一起可控撞地（CFIT）事故。

新的EGPWS前视地形警戒功能主要是针对现行的GPWS警告迟缓或不适当的驾驶员反应导致的CFIT事故，同时也提供在着陆形态时“不警告”类型的警戒功能。新的EGPWS功能使用自身的全球机场位置数据库和地形数据库，并且使用飞机位置，气压高度和飞行轨迹信息确定潜在的撞地危险。机场位置数据库包括所有2万余条铺筑面为3500英尺(1067米)或更长的跑道。目前的地形数据库包含全球95%的地形情况，针对每个机场周围的地面区域它可以提供高分辨率的地形数据，对于各机场它能提供低分辨率的地形数据。只有5%的地形数据是不能用的，这5%不能使用地形数据的区域是在南美洲的亚马逊河流域的机场，北非和中非的部分地区以及北格蓝陵岛地区。

联信公司每隔6—12个月更新一次地形数据库，数据库使用光电存储卡(flash memory card)来更新，它不需要从飞机上卸下EGPWS的航线可更换组件(LRU)就可进行。因地形数据库的存在，GPWS的缺陷一和缺陷二迎刃而解，飞机在飞行过程中，增强型近地警告计算机沿着飞机的预定航迹连续搜索数据库，这样可使系统具有虚拟的前视能力。EGPWS 将所探测到的周围环境的数据不断的与现存的数据进行对比，如果EGPWS认为飞机的航迹在某处与地形太近，它会提前发出音频和视频警告信号给飞行员，即使在雨雾等恶劣天气中，EGPWS也能有效控制撞地或撞山的事故的发生。

（1）前视地形警戒功能(Look-ahead Terrain Alerting)

新一代的EGPWS可以向机组提供警戒等级或警告等级信息，提醒机组存在潜在触地危险的时间要比现行GPWS要早得多。警戒信息主要是根据飞机的位置和气压高度信息而得到的。飞行管理系统(FMS)或全球定位系统(GPS)可以向EGPWS提供飞机位置的经纬度。

气压高度是基于平均海平面(QNH)由大气数据计算机(ADC)提供的，EGPWS使用附加的大气数据输入确定飞机的飞行轨迹和定位合适的警戒包线。地形警戒是连续计算飞机前方的地形间隔包线，其垂直方向与飞行轨迹进行比较，横向方向与飞机的地面航迹进行比较。如果这些确定的包丝与地形数据库的数据相冲突，就启动警戒信号。它可以计算两个警戒包线，一个是警戒等级的警告(caution-level alert)，另一个是警告等级的警告(warning-level alert )。前视警戒级的警告大约在距潜在的危险地形40-60秒之前提供警告信息。前视警告级的警告大约在距危险地形20-30秒之前提供触地警告信息。 方式二告警示意图

警戒包线是根据飞机前方的前视距离和飞机下方的高度偏离以及飞机两侧的横向距离而确定的(如图5所示)。前视距离主要随着地速的变化而变化，地速增加警戒距离就增加，以便对所有速度提供大致相等的警戒时间。前视距离主要以沿着飞机飞行的轨迹(爬升，下降或平飞)为基点。一个附加组件可以向上搜寻6°范围以便对非常的地形进行保护。这个附加组件实际的前视距离是正常的两倍。高度偏离范围是飞机下方700英尺(213米)。偏移的目的是为了提供当飞机低于正常的地形间隔时的地形警戒。横侧距离是相对飞机地面航迹每一侧1/8海里(0。23千米)，为了着陆时没有恼人的警戒信息，前视距离和高度偏移随着飞机接近机场而减小。

除了前视警戒包线之外，EGPWS还有一个附加的保护组件—最小地形间隔TCF(Terrain Clearance Floor)。它是针对一旦气压高度表有误差时而起作用的。TCF是一种机场周围的警戒包线，这个包线是依据飞机的无线电高度而确定(如图6)。按照正常的3度下滑轨迹直到跑道上，飞机将保留完美的TCF警戒包线。如果飞机穿越TCF包线，同时也就穿越了以气压高度表为基准的EGPWS的前视警戒包线，因此就启动前视警戒功能。但是如果气压高度有误差，TCF也可以提供基于无线电高度的警戒。，此功能也可以弥补GPWS在反航道进近或下滑道信号失效时不能够提供警告的缺陷。

（2）地形显示功能(Terrain Display)

EGPWS的地形显示功能加强了机组对周围地形的了解并能安全地避免潜在的触地危险。地形显示可以由机组人工选择或者当前视警戒或警告启动时自动显示。地形在EHSI，ND或特定的气象雷达显示器上显示，所有的EGPWS警戒功能可以单独工作也可以与所选择的地形显示一起工作。

地形在显示器上是以星罗棋布的红，琥珀，绿色等光点图形来显示的，同时还以颜色来指示地形高度与飞机高度之间的关系：位于飞机下方2000英尺以外的地形不予显示；飞机下方1000英尺至2000英尺之间的地形显示为浅绿色；飞机下方500英尺至1000英尺之间的地形显示为中等绿色；飞机下方500英尺至飞机上方1000英尺之间的地形显示为中等黄色；飞机上方1000英尺至2000英尺之间的地形显示为深黄色；飞机上方2000英尺以上的地形显示为深红色。

(1)红色光点

红色光点图形指示相当高的地形，这个地形比飞机的现行高度要高2000英尺(610米)。如果在飞机的前方显示这个地形就表明存在潜在的威胁。

(2)琥珀色光点

如果在飞机前方显示琥珀色光点图形也表明存在潜在的威胁。它表明从飞机现行高度以下500英尺(152米)到高于飞机现行高度2000英尺(610米)之间存在地形扩展。

(3)绿色光点

绿色光点图形指示以飞机目前的高度在500英尺(152米)或更高的范围之间有足够的地形间隔。但是这个地形可能很接近，机组应该意识到它的存在。

琥珀色和绿色两种不同光点密度的混合增加了地形显示的效果。

为了减小显示的混乱，任何低于飞机现行高度2000英尺的地形不在显示器上显示，只用黑色背景代替，由于地形的颜色是参照飞机的现行高度而显示的，颜色将随着飞机的爬升或下降而改变，显示色带的转换将依据飞机/地形的关系提前15—30秒显示。

在EGPWS地形数据库不包括的地形或区域用洋红色的光点图形来显示。

EGPWS使用ARING 453气象雷达数据总线将地形数据传送到飞机显示系统。地形和气象雷达数据不能同时在一个显示器上显示，但是机长和副驾驶的地图显示是独立的。所以气象雷达的显示可以选择一个显示器而地形显示则可使用另一个。地形的光点图形显示与气象雷达显示不同以便帮助驾驶员区别。另外，由于地形数据是通过ARING 453气象雷达数据总线传送的，雷达显示优先于地形显示。显示的地形数据随着飞机的运动不断更新(类似于其他导航数据的显示)。

当前视警戒或警告被启动，地形是用整体实心的琥珀色或红色图形来增强显示的。这些整体实心的显示器强调危险地形并且意味着紧急冲突。对于警戒级的警告，飞机前方地形所引起的危险是用整体实心的琥珀色来显示。在警戒级警告之前的红色光点所显示的地形强调地形的足够高度，对于警告级的警告，飞机前方地形所引起的危险是用整体实心的红色来显示。如图8所示。TCF警戒或任何基本的GPWS警戒发生时不会显示地形。

机长和副驾驶可以人工选择地形显示，以便在离场或进近时监视地形。为了确保地形信息可用，当前视警戒发生时，系统会自动显示地形。如果当前视警戒或警告启动后，机长或副驾驶的地图显示没有选择显示地形的话，地形就会自动在两个图显示器上显示。当警戒启动时，如果一个地图上已经显示地形的话，它将不会在另一个地图上自动显示。

（3）地形越障高度下限功能（TCF）

针对于大部份的机场（硬跑道，跑道长1067米以上），EGPWS也会参考比较飞机与跑道相对位置，发现可能存在的危险状况，这个功能称为Terrain Clearance Floor, TCF。