“青藏鐵路工程與多年凍土相互作用及其環(huán)境效應”之課題六(課堂PPT)

1、“青藏鐵路數(shù)字化路基與仿真平臺開發(fā)研究” 之 功能設計,吳立宗、車濤 項目負責人：程國棟 課題負責人：李新,中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 二OO二年十二月,數(shù)字路基的整體結(jié)構,青藏鐵路地理信息系統(tǒng),數(shù)字路基,地理信息系統(tǒng)是“數(shù)字路基系統(tǒng)”的核心，地理信息系統(tǒng)是其他部分的實現(xiàn)平臺，因此在設計時將“數(shù)字化路基”的各項功能集中體現(xiàn)在“青藏鐵路地理信息系統(tǒng)”。,青藏鐵路地理信息系統(tǒng)整體構架,定制的客戶端應用程序是特為青藏鐵路研究服務的，通過它能夠?qū)崿F(xiàn)本設計中的所有功能，包括對文本數(shù)據(jù)的瀏覽。除此之外，用戶還可以選擇其他的終端瀏覽器，但這些瀏覽器不具備對相關數(shù)據(jù)進行分析的能力，只能瀏覽相關的結(jié)果。

2、這些瀏覽器包括Internet Explorer、ArcView、ArcExplorer、ArcReader。如果用戶使用ArcGIS Desktop也能實現(xiàn)系統(tǒng)的大部分功能。,移動終端,青藏鐵路研究很多工作是在野外進行的，為了使地理信息系統(tǒng)能夠在戶外工作發(fā)揮作用，青藏鐵路地理信息系統(tǒng)支持移動終端。移動終端以掌上電腦為載體，以Microsoft Windows CE為操作系統(tǒng)，以ArcPad為GIS工具。移動終端可以將服務器上的相關數(shù)據(jù)下載到本地，就可以帶到戶外進行工作，并可以與GPS相連接進行野外測量，將測量結(jié)果形成新的圖層。戶外工作完成后，移動終端還可以將工作結(jié)果上載到服務器。,ArcPa

3、d,功能設計的結(jié)構,數(shù)據(jù)輸入,數(shù)據(jù)的查詢、分析,數(shù)據(jù)輸出,以GIS為工具，集成和表現(xiàn)青藏鐵路研究成果 數(shù)據(jù)集成 方法、模型集成 以GIS和空間分析為研究手段，分析和解決青藏鐵路工程的各種問題。,數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)采集 GPS數(shù)據(jù)和野外觀測數(shù)據(jù)的自動、半自動接受 終端數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 投影變換和坐標體系轉(zhuǎn)換 矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,GPS數(shù)據(jù)和野外觀測數(shù)據(jù)的自動、半自動接受,自動、半自動功能的實現(xiàn)需要設計到3部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)格式標準、傳輸手段和更新到數(shù)據(jù)庫的程序接口。,數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,終端數(shù)據(jù)輸入,用戶可以將自己的數(shù)據(jù)以文本形式儲存起來，終端應用程序具有讀取文本

4、格式，并與已有圖層疊加。 此外，客戶端應用程序能夠打開用戶本地的矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)，并與系統(tǒng)數(shù)據(jù)作相關分析。,數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,投影變換和坐標體系轉(zhuǎn)換,當用戶提出投影和坐標體系的需求時，終端將這種要求提交給服務器，如果服務器端存在滿足要求的數(shù)據(jù)，則直接提交數(shù)據(jù)到客戶端。如果沒有需要的數(shù)據(jù)，則服務器必須通過投影轉(zhuǎn)換器，將別的投影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所需要的投影數(shù)據(jù)，然后返回給終端。坐標體系和單位變換既可以在服務器端進行也可以在客戶端進行，在服務器端坐標體系和單位的轉(zhuǎn)變是與投影轉(zhuǎn)換同時進行；在客戶端，轉(zhuǎn)換程序需要讀取矢量文件的坐標，然后進行轉(zhuǎn)換，在坐標顯示區(qū)取代原來的坐標。,數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,支持動態(tài)投

5、影,其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 Generate和文本數(shù)據(jù)的讀取、矢量數(shù)據(jù)向柵格數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、矢量圖層存儲為圖片數(shù)據(jù)。 圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 不帶地理坐標（或坐標與本系統(tǒng)坐標不一致）的粗幾何糾正 。 屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 文本轉(zhuǎn)換為表，不同表數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。,數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,信息查詢,非空間屬性數(shù)據(jù)的查詢 空間數(shù)據(jù)查詢 地圖提示 超級鏈接 基于屬性數(shù)據(jù)的查詢 基于空間數(shù)據(jù)的查詢 基于元數(shù)據(jù)的查詢,查詢和分析,非空間屬性數(shù)據(jù)的查詢,非空間屬性數(shù)據(jù)查詢是基于傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)庫。 查詢方式主要為： 關鍵詞查詢：如輸入北麓河，查詢相關的屬性數(shù)據(jù)和相應的空間要素 限制條件查詢：如輸入地溫-2C，查詢滿足條件的路段及

6、相應的所有空間要素 檢索的結(jié)果顯示： 表，圖,查詢結(jié)果,查詢和分析,地圖提示和超級連接,地圖提示信息來源于屬性表中某字段的信息,超級連接可以連接到其他文檔，包括文本、圖像、網(wǎng)頁、多媒體等,查詢和分析,坐標查詢功能,適用于不同坐標體系：工程坐標、經(jīng)緯度坐標、大地坐標； 適應于不同的坐標單位：公里、米、平方米、平方公里等。,查詢和分析,滿足一定條件的屬性數(shù)據(jù)查詢,通過對屬性表中的數(shù)據(jù)進行條件設置，如數(shù)學運算，邏輯運算，可以得到所需要的數(shù)據(jù)。 如查詢面積大于A而小于B的多邊形。,查詢和分析,查找,用戶通過輸入想要查詢的字符串，并選擇在地圖上特定圖層或所有圖層中查找，同時還可以選擇在所有字段或特定字段

7、中查找。查找完成后，查找窗口將自動移動到所查找的第一個要素處。,查詢和分析,要素識別,用鼠標點擊相應的要素，就能查詢到其屬性表中的信息,查詢和分析,位置選擇,l與交叉 l在與一定距離之內(nèi) l包含在中 l全包含 l中心落在之內(nèi) l與共用線段 l與共用節(jié)點 l與完全一致 l被的輪廓穿越,查詢和分析,基于元數(shù)據(jù)的查詢,用戶通過設置坐標范圍（工程坐標或地理坐標）、原圖像的格式（遙感、DEM等）、遙感圖象的傳感器，遙感圖像的時間，投影等要素對核心元數(shù)據(jù)進行檢索，得到的查詢結(jié)果可以顯示并能夠下載。 對多媒體數(shù)據(jù)，通過元數(shù)據(jù)中的描述說明性字段對圖像進行檢索。制作時間，內(nèi)容說明（如鐵路施工的照片），數(shù)據(jù)格式（

8、如tif，jpg，avi）等。,查詢和分析,空間分析,幾何量算 點狀目標距離 線狀目標直線距離、曲線距離、曲率、點到線的距離 面狀目標面積、周長 立體目標表面積、體積。 基于屬性信息的空間統(tǒng)計分析 簡單統(tǒng)計分析 需要擴展的統(tǒng)計分析,查詢和分析,簡單統(tǒng)計分析,最大值 最小值 標準差 頻數(shù) 總和 平均值,查詢和分析,需要擴展的統(tǒng)計分析,主成分分析法 系統(tǒng)聚類分析 空間自相關分析 回歸分析,查詢和分析,緩沖區(qū)分析,基于點要素的緩沖區(qū)分析 基于線要素的緩沖區(qū)分析 基于面要素的緩沖區(qū)分析,查詢和分析,緩沖區(qū)分析應用,形成新的多邊形要素 如將鐵路兩側(cè)2公里范圍內(nèi)，面積大于10m2的凍漲丘，形成一張分布圖。

9、 鄰近查找 查找距離某一地物一定距離范圍內(nèi)的其他要素分布圖,查詢和分析,疊加分析,矢量疊加 多邊形疊加 點與多邊形疊加 線與多邊形疊加 柵格圖層疊加 基于常數(shù)對單個圖層進行代數(shù)運算； 基于數(shù)學變換對單個圖層進行數(shù)學變換（如指數(shù)、對數(shù)、三角變換等）； 多個圖層的代數(shù)運算（加、減、乘、除、乘方等）和邏輯運算（與、或、非、異或等）,查詢和分析,矢量疊加,并集（Union） 將兩個多邊形中的要素合并起來，生成一個新的多邊形，新生成的屬性表中將得到原來多邊形的全部屬性。 交集（Intersect） 將兩個圖層中的要素和屬性組合到第三個圖層中，并且第一個圖層被第二個圖層范圍所限制。 疊和（Identity

10、） 輸入的第一個圖層的要素不會被第二個圖層的范圍所剪切，即在輸出結(jié)果中保留了第一個輸入圖層的全部要素。,柵格圖層疊加,利用柵格數(shù)據(jù)結(jié)構空間信息隱含屬性信息的特點，可以通過數(shù)學關系建立不同圖層之間的聯(lián)系。各種空間模型很多都是采用各種方程將不同的圖層進行疊加運算，以揭示某種空間現(xiàn)象或空間過程。例如，凍土深度與地溫、水分等要素有關，可以將地溫、水分作為數(shù)據(jù)層面輸入，通過運算可以得到地溫、水分變化后的凍土深度分布圖。,查詢和分析,空間提取,子集提取 剪切 融合,查詢和分析,圖像壓縮或快視圖的獲取. 采用Mr.SID圖像壓縮格式能夠得到最好的壓縮比和最好的視覺效果,空間插值,整體插值方法 邊界內(nèi)插方法

11、趨勢面分析 變換函數(shù)插值 局部插值方法 最近鄰點法泰森多邊形方法 移動平均插值方法距離倒數(shù)插值 樣條函數(shù)插值方法 空間自協(xié)方插最佳插值方法克里金插值,查詢和分析,三維分析,表面形成及表面分析 地形分析 三維交互式顯示 三維飛行和虛擬現(xiàn)實 三維疊加 通視計算、自動生成地形剖面等三維計算功能,查詢和分析,基礎數(shù)據(jù)結(jié)構和基本功能,GIRD格式,等值線,坡度圖,坡向圖,山影圖,查詢和分析,三維圖像交互式顯示,查詢和分析,三維飛行和虛擬現(xiàn)實,三維飛行,虛擬顯示,查詢和分析,三維疊加,查詢和分析,DEM與矢量的疊加,DEM與遙感圖像的疊加,透視計算,查詢和分析,視線分析,視域分析,二維剖面,查詢和分析,顯

12、示CAD圖層 查詢 圖例 屬性表信息,連續(xù)三維剖面的自動形成和查詢,查詢和分析,三維顯示 任意切割 連續(xù)三維面,地統(tǒng)計分析,地理統(tǒng)計 預測值：測值標準差，概率圖，分位數(shù)圖，指示器的誤差。 連續(xù)表面生成 提供把分布式采樣點繪制成連續(xù)表面圖的能力。通過在樣本中分析固有的模式，表面生成工具能生成一個表面。 生成子數(shù)據(jù)集 對輸出表面的質(zhì)量進行估價的最嚴格的方法是把預測的值和野外測定值進行比較，把最初的數(shù)據(jù)集分為兩部分。一部分用來生成空間結(jié)構的模型及生成表面。其他部分用來比較和驗證輸出表面。,查詢和分析,系統(tǒng)輸出,分析結(jié)果儲存 將分析的結(jié)果以文本、表格、圖像格式儲存在本地 制圖功能 簡單制圖 復雜制圖,數(shù)據(jù)輸出,數(shù)值仿真平臺系統(tǒng),為數(shù)值仿真平臺提供數(shù)據(jù) 發(fā)布數(shù)值仿真平臺模擬的結(jié)果(主要以圖表的形式) 將數(shù)字仿真平臺模擬的結(jié)果（數(shù)據(jù)文件）以地理信息系統(tǒng)的角度加以利用，與其他模型相耦合。如增加x,y,z值，以三維