地球信息科学学报

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论文

欢迎第21届国际摄影测量与遥感大会在北京召开

本刊编辑部

2008, 10(3): 283-283.

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2008年7月311日,第21届国际摄影测量与遥感大会（ISPRS）,将在北京国际会议中心举行。中国科学界热烈欢迎!新北京热烈欢迎!这次大会将是摄影测量与空间信息领域规模最大的一次行业盛会。预计国内外代表4000余人,大会以“铺就影像信息的丝绸之路”为主题,将广泛地交流最新研究成果,彼此分享成功经验,研讨技术发展方向。大会期间将组织三场特邀报告、110多场分组报告、40多场张贴报告,还有青年夏令营及青年论坛、用户论坛、专题讲座以及技术展览等学术活动。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

中国国家自然地图集——电子地图集的研制

廖克, 齐清文, 池天河

2008, 10(3): 284-290.

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该文包括三部分:(1)中国自然资源与环境空间信息的系统集成与形象显示。"中国国家自然地图集—中国自然资源与环境的形象显示与虚拟》(电子图集)在"中华人民共和国国家自然地图集"的基础上,再度创作,信息重组,并有所创新;(2)体系结构和关键技术:体系结构和技术系统,关键技术问题的解决(开发平台的选择、地理信息的三维数据模型与三维可视化、地理信息的动态数据模型与时态可视化、虚拟地图可视化、多源多类数据的集成);(3)主要创新与特色:独特的交互界面结构,别致的动态交互工具,各种形式的动态地图,丰富的三维地图浏览,生动形象的三维地形虚拟飞行浏览,新颖的多种表达方式的联合,查询检索与地图分析功能。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

风云卫星出色的全方位服务

陈述彭

2008, 10(3): 291-293.

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1前言在总结风云二号A、B星技术的的基础上,加强了卫星可靠性设计与试验,确保风云二号C星在轨稳定可靠运行。风云二号C星与A、B相比,从三通道观测一步实现五通道成像观测,卫星蓄电池从17安时提高到25安时以上;发射卫星的运载火箭由长征三号改为长征三号甲。目前,该星能获取白天可见光云图、昼夜红外云图和水汽云图;收集气象、海洋、水文等地面数据;广播展宽数字图像和低速率信息资料;监测空间环境数据。2风云卫星的系列化与业务化产品风云系列气象卫星已成为世界气象组织全球卫星观测网的重要成员之一,实现了业务化和系列化。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

Landsat遥感影像正规化处理的模型比较研究

徐涵秋

2008, 10(3): 294-301.

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卫星遥感影像在接收的过程中由于受到许多因素的干扰,使影像的质量受到一定程度的影响。而不同时相的影像也会因为成像时光照和大气条件的不同而出现差异。因此,在使用遥感影像之前往往需要进行必要的辐射校正。目前,主要用于辐射校正的两种基于影像的正规化模型分别是Markham和Irish等人提出的校正日照差异的正规化模型(ICM)和美国尤他州立大学遥感和地理信息系统实验室新近提出的日照大气综合校正模型(IACM/IACMt)。本文以三对不同时相的Landsat TM/ETM+影像为例,利用不变特征地物法求出各影像的相对噪音、RMSE和斜率,并用这些指标来对模型进行定量对比和评价。结果表明,当不同时相影像之间的季相、太阳天顶角和大气条件有较大差别时,经过正规化处理的遥感影像的噪音和RMSE比未经正规化处理的影像得以明显降低,且斜率更接近于1,镶嵌接缝淡化,效果更好。但如果遥感影像之间的季相一致、成像时的太阳天顶角接近,且影像晴空无云的话,则经过正规化处理的影像和未经该处理的影像之间的区别并不大。就正规化模型之间的对比而言,当影像无明显的大气影响时,ICM要好于IACM;但当受到明显的大气影响时,带有τ值的IACMt模型更好。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

基于云模型和FCM聚类的遥感图像分割方法

秦昆, 徐敏

2008, 10(3): 302-307.

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模糊C均值算法由于具有良好的聚类性能而被广泛应用于图像分割领域,但聚类中心的初始化问题一直影响着该算法的运行效率。好的初始聚类中心,可以使算法很快收敛于最优解,而不合适的初始聚类中心,不仅需要更多的迭代次数,而且还可能使算法最终收敛于局部最优解。文章结合云模型和FCM(模糊C均值)聚类算法,提出了一种遥感图像分割的新方法。利用云变换解决模糊C均值聚类算法的初始化中心选择问题,可以根据样本特性自动确定聚类中心值及个数,并以较少的迭代次数收敛到全局最优解,提高了模糊C均值遥感图像分割方法的效率,具有较好的稳定性和鲁棒性。文章选取三幅TM遥感图像作为样本,分别利用云模型的FCM方法和传统的FCM方法对样本进行分割实验,实验表明采用云模型的FCM方法不仅能够取得较好的分割效果,而且大大减少了使算法收敛的迭代次数,提高了分割的效率。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

基于Gabor滤波方法的居民地识别分析

汪闽, 蒋圣, 杨晓梅

2008, 10(3): 308-313.

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图像纹理对于高分辨率遥感图像的信息提取与目标识别具有重要意义。针对"北京一号"小卫星全色遥感图像非城市区域居民地块往往呈现出比较明显的方向性纹理的特点,扩充改进Gabor滤波方法进行提取。方法主要利用Gabor滤波器的多尺度、多方向滤波的性质,提取多尺度纹理特征集,并进行特征;而后利用多特征聚类实现图像的初步分割。由于分割是对特征进行聚类完成的,其结果可能存在一个居民地块由若干个相互间存在间隔的子区域组成、存在无用小斑块、居民地内部存在大量小孔洞等缺陷。针对上述不足,利用形态学尺度空间融合方法,对居民地块通过结构元素不断增大的闭运算进行迭代融合,并选择一个具备"最长生存期限"的类别个数作为最佳类数,选择首次出现该类别数的分割结果作为最后的识别结果。对延庆地区的小卫星影像进行了居民地提取,并与共生矩阵纹理分析方法进行了实验对比。结果表明方法是有效的,并在提取精度上具有优势。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

铅污染水稻的冠层高光谱特征研究

任红艳, 庄大方, 潘剑君, 邱冬生

2008, 10(3): 314-319.

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本研究通过铅污染土壤中的水稻盆钵栽培试验,考察了水稻对土壤重金属铅的吸收以及铅对水稻生长的胁迫,并借助地面高光谱辐射仪器获取多个生育期（苗期、分蘖前期、分蘖盛期、拔节期和孕穗期）的水稻冠层高光谱反射数据。在进行光谱测量的同时测定了水稻植株体内的铅含量与冠层叶片叶绿素含量。分析结果表明:铅污染胁迫下水稻冠层叶片叶绿素含量与叶绿素a、b组成变化明显,可见光区间520nm～560nm和630nm～690nm处是铅污染水稻对冠层反射高光谱敏感的特征波段。通过模拟高光谱分辨率遥感传感器MODIS的相应波段（第4通道:545nm～564nm、第1通道附近:620nm～670nm）以及考虑叶绿素的荧光特征（760nm）,本研究分别选择敏感波段中的552nm,672nm与760nm构造了复合归一化污染指数CNDPI（Compos-ite Normalized Difference Pollution Index）,分析发现CNDPI能够明显地区分不同铅污染水平的水稻。在分蘖前期采用适当的冠层光谱反射率形式（敏感波段、CNDPI）可以实现水稻铅污染的遥感监测。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

基于GIS的煤炭资源遥感动态分析——以山西省乡宁县为例

乔玉良, 邬明权, 王栋

2008, 10(3): 320-325.

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本文以多时相TM与ETM影像为数据源,对乡宁县的煤炭资源进行了动态监测。直接采用原数据进行煤矿信息提取精度很低,为此需要进行图像预处理。依据多元数理统计分析,确定了探测煤炭资源的最优波段组合为4,5,3。由于其他地物信息的干扰,此时影像仍不能很好地反映煤矿信息,因此需要对图像进一步做增强处理。通过对图像的主成分变换,有效地消除了山体阴影的影响。在此基础上,对图像进行计算机监督分类,制作了乡宁县煤炭资源分布图。采用这种方法极大地提高了遥感图像的解译精度。利用GIS的叠加和统计分析,获得了矿点的数量。通过实验,证明了基于GIS的煤炭资源遥感动态监测是可行的,而且对于环境保护和规范煤矿开采也具有很好的应用价值。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

海峡两岸城市绿地遥感监测与对比分析

陈志强, 陈健飞

2008, 10(3): 326-331.

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以福州和台北的ASTER和TM遥感影像为数据源,提取两市中心城区绿地信息并计算景观生态指标。对比分析结果表明:1988～2004年期间,两市中心城区面积增加,绿地面积及其所占比例减少,但福州城镇扩张速度和绿地面积所占比例下降幅度远大于台北;两市绿地斑块形状趋向简化,连通性变小,聚集程度降低;与2004年福州相比,2003年台北中心城区绿地的形状更规则,连通性更强,聚集程度较高。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

城镇扩张的多源遥感图像动态监测分析

周小成, 汪小钦, 吴波, 励惠国

2008, 10(3): 332-337.

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遥感动态监测城镇扩展己成为一个重要的研究和应用领域。利用ASTER和TM多源多时相遥感影像和地形数据,以福建省漳州市区为示范区,对城镇建筑用地扩张进行了遥感监测。研究认为,对于ASTER影像,综合利用光谱知识、多时相植被指数、城镇建筑用地的地形分布等建立分类决策规则,可以有效提取城镇建筑用地信息(精度不低于90%);研究提出用较新时相影像获取的城镇建筑用地限定较早时相影像城镇建筑用地提取范围的思路,拓展了TM影像三指数法的应用范围,以此保证了较早时期TM影像城镇信息的有效提取。

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“铺就影像信息的丝绸之路”——ISPRS学术论坛

南京市区土地覆被及生态环境遥感动态监测

孙德勇, 李云梅, 乐成峰, 伍蓝

2008, 10(3): 338-343.

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随着城市的发展,城市的生态环境质量状况越来越引起人们的关注。以南京市区为研究区域,在对2000年TM和2004年的CBERS-2星进行影像特征分析的基础上,提取不同年份的土地覆被信息,进而分析土地覆被和生态环境的动态变化。得出如下结论:2000年土地覆被以居民地、水田和旱地为主,2004年则以居民地、旱地和林地为主,且水田大面积减少,居民地面积增加明显;土地覆被发生变化的部分以水田和旱地为主。从土地覆被类型变化率的角度,水田和公交建设用地变化最快,动态度分别为-8.61和5.17。不同类别之间的转化较为复杂,八大类别之间有20对转换关系(其中裸岩没有参与转换)。两年的生态环境质量值(EV)分别为:0.3871和0.3799,它表明南京市区的生态环境质量下降程度很小;生物丰度指数提高了10.43,说明南京市区生物丰富程度有很大改观;两年的植被覆盖指数相差较大,说明植被覆盖减少显著。

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地球信息综合分析

面向协同式森林灭火决策的领域本体构建及其解析

唐丽玉, 陈崇成, 池子文

2008, 10(3): 344-349.

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森林灭火决策的参与人员可能来自不同的组织、不同领域,他们有不同知识结构、专业背景、学识和各自的经验、偏好,这往往不利于决策过程中的交流、协同进行。本文把本体引入协同式森林灭火决策中,解决决策成员在协作中对他人所述的内容理解一致问题。分析了现有建立领域本体的主要方法,并借鉴软件开发的生命周期理论,提出建立面向森林火灾的领域本体的具体实现方法。以森林灭火决策为应用导向,通过对森林灭火决策的内容分析及与领域专家相互交流,根据领域中概念分类体系和概念的组合结构,从相关领域(林业、气象学、消防工程、地理学)抽象出概念术语集、关系集、函数集、规则集等,建立可共享、理解、重用、互操作的概念模型;利用本体建模工具,建立森林灭火本体库;设计与实现了本体的解析与可视化工具,用户可以交互式的查询术语的概念内涵,利用可视化工具,显示概念之间的关系。研究成果将为学科或领域间的高效协作打下通信与交流的基础,为林业、消防的信息化研究、林火本体服务提供可借鉴的框架和成果,为林火管理和应急指挥决策提供一个语义层级次上的重要途径。

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地球信息综合分析

外商直接投资与经济增长的关系研究——基于分省和分区数据的检验

杨柳勇, 陈立慧, 楼惠新

2008, 10(3): 350-356.

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论文分别以分省和分区（东、中、西部）1992～2004年的面板数据,利用我们修正过的De Mello模型和更为稳健的模型检验方法,研究了我国利用外商直接投资对经济增长的影响作用。研究结果发现,利用分省数据的模型证明了FDI对我国经济增长的正向积极作用,这一点与其他研究结果相同,但是利用分区数据的研究表明,虽然我国西部仍然是FDI作用最弱的区域,但是东部与中部比较,GDP增长率变动对FDI增长率变动的敏感性不明显,有别于中部,这在一定程度上可以说明东部地区存在FDI过密和外商投资产业的过度竞争问题。

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地球信息综合分析

中巴地球资源卫星数据的推广应用

陈述彭

2008, 10(3): 356-356.

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1999年10月14日,中巴地球资源卫星01号升空,2006年中国资源卫星应用中心自主研发的数据处理实验系统投产,迅速提高了数据产品的生产能力和效率。通过对IRMSS图像的去噪声干扰,CCD图像的M IF补偿。在敦煌定标场连续两年开展CBERS-02星CCD与法国SPOT-4 HRVIR1的交叉定标试验,及时将结果上网公布,拓展了数据定量化应用的广度和深度。2007年7月数据产品分发已突破20万景①。在CBERS图像应用中,贵阳市率先应用于1∶10万森林调查,扬州市开展了主要农作物的长势监测,北京市进行了密云水库蓄水面积的变化监测,北京市绿地动态监测等。

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地球信息综合分析

第二次全国农业用地普查表的面积生成差异机制分析

蒋海良

2008, 10(3): 357-362.

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第二次全国农业普查户表、村表与农业用地表的耕地面积差异,主要是由设计普查指标、普查时点、统计口径、登录技术等因素所致。另外,村与村之间界线不清,普查员对三权(所有权、使用权、承包经营权)理解模糊,对农户承包口粮田、种粮大户、户之间土地流转等混淆,以及土地全部征收、土地部分征收、土地未征收、"预征土地"等导致耕地面积的差异。由于城市不断向四周拓展,占用了大量的耕地,土地整理、易地待保、占补平衡进入实质性操作,人们的生存环境受到影响,对耕地面积的差异评估,产生诸多值得深思的问题。

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地球信息综合分析

ArcGIS Server 913带来的新体验

2008, 10(3): 362-362.

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ArcGIS 913中包含的JavaScript APIs使最终用户能够将来自于ArcGIS Server的基于地理信息系统的网络服务与其它的网络内容相结合。该项新功能使得在客户应用中部署ArcGIS Server的数据和服务以及在企业中传递空间分析变得更加轻松自如。ArcGIS 913是首个提供mushup功能的GIS软件。以下是ArcGIS Server913新改进方面和新功能中的一部分内容。新的REST和JavaScript APIS这些API将大大简化用户的开发时间并使用户能够快速和方便地为地理信息系统的Web应用程序提供mashup能力。

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地球信息综合分析

对于线状地理特征空间关系的自然语言理解

许珺

2008, 10(3): 363-369.

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人们通常用定性的词汇描述空间关系,而地理信息系统都采用定量的方法,这就限制了地理信息系统表达地理空间信息的能力。为了建立自然语言表达的空间关系和空间关系计算模型之间的桥梁,开发能更容易被广大的非专业人士使用掌握的自然语言的地理信息系统界面,充分理解自然语言所表达的空间关系和物体是十分必要的。本文通过认知实验的方法研究了英语自然语言对两个线状地物的空间关系的理解,发现地理特征之间的几何关系和拓扑关系是影响人们对空间关系的描述的主要影响因子,并且在不同的情况下,它们的影响程度不同。研究还发现,在有些情况下上下文的语境也对空间关系的描述有一定的影响。

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地球信息综合分析

松嫩平原农牧渔交错区生态敏感性评价研究——以杜尔伯特蒙古族自治县为例

魏文侠, 王衍臻, 陈秀万, 江淼, 李立平

2008, 10(3): 370-376.

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生态敏感性评价对区域生态环境建设治理具有重要实践意义和科学价值。本论文在RS、GIS技术支持下,采用ETM影像、土壤分布特征以及其他相关地理信息,选用土壤类型、植被覆盖程度、土地利用现状等作为生态敏感性评价的主要因子,并利用层次分析法确定评价因子的权重值,建立生态敏感性评价模型,对农牧渔交错区(以杜尔伯特蒙古族自治县为例)进行生态敏感性评价的研究。该文的研究结论是:低度生态敏感区以湿地生态系统和湖泡生态系统为主,包括生态状况维持较好的草原区域,抗自然灾害能力较强;中度生态敏感区以农田、草原复合生态系统为主,具有一定的生态恢复能力,能抵抗适度的人为扰动;高度生态敏感区以沙土农田、沙地草原以及湖泡周围的盐碱地生态系统为主,自我调节能力弱,相对稳定性较差。本文研究表明,利用遥感技术获取影像信息,结合地理信息系统相关空间分析方法进行区域的生态敏感性评价,具有实际可操作性,评价结果合理可靠,可以为区域生态建设提供科学依据。

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地球信息综合分析

基于计算网格的DEM空间分析系统

马维峰, 王晓蕊, 曾忠平, 薛重生

2008, 10(3): 377-381.

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计算网格技术可以解决DEM空间分析中大数据量和高密度计算对计算资源的需求。计算网格平台Alche-mi给出了模型系统的架构设计和层次设计,将系统划分为DEM分析服务器、计算网格节点和空间数据库服务器;通过集中式空间数据库服务器和基于数据分解的方法设计了系统的并行算法。实例结果表明,应用网格技术可以显著提高大计算量DEM模型分析的运算效率,具有重要理论和现实意义。

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地理信息系统分析与应用

Web环境下异构地理分析模型的标准化和形式化研究

杨慧, 盛业华, 温永宁, 胡颖, 王佳, 杨翼

2008, 10(3): 382-389.

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Web环境下分布着大量的地理分析模型资源,但模型的异构性限制了对现有地理分析模型的共享和重用。本文立足于地理分析模型自身研究的需要,论述了标准化和形式化方法在异构地理分析模型共享和重用中的重要意义,分析地理分析模型元数据的研究现状,设计地理分析模型元数据的标准框架,并提出利用XMLSchema技术表达模型元数据标准框架结构的方法,从而实现了语法和结构层次上的标准化。提出知识本体的语义映射模型,即利用本体语言对地理分析模型元数据进行形式化表达,而在语义层次上将各模型元数据进行映射。最后结合地理分析模型共享门户的应用实例,研究了在该门户中实现异构地理分析模型标准化和形式化的体系架构,为Web环境下异构地理分析模型的共享和重用提供新的思路。

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地理信息系统分析与应用

基于GIS和USLE的东圳库区土壤侵蚀量预测研究

傅世锋, 查轩

2008, 10(3): 390-395.

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运用GIS、遥感技术与USLE模型相结合预测东圳库区流域土壤侵蚀量,利用GIS平台建立东圳库区基础地理数据库,以10×10m为栅格单元对库区进行离散化,在GIS空间分析功能支持下,结合USLE土壤侵蚀预测模型,根据合适的USLE因子算法生成栅格图层,通过图层运算,预测了东圳库区土壤侵蚀量,进而标识库区土壤侵蚀严重区域,为库区非点源污染控制及水土流失治理提供定量依据,并通过建立实用的泥沙输移比模型结合水文监测数据,对预测结果进行验证。根据USLE方程,采用改进后的SDR方程,预测的渡里流域年输沙量与流域实际监测得到的年输沙量仅相差14.08%,说明本文采用USLE方程模拟流域土壤侵蚀结果可信,可定量评价、拟定水土保持措施方案。

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地理信息系统分析与应用

基于WebGIS的银行客户服务系统的实现

方利, 钟耳顺, 姚敏

2008, 10(3): 396-400.

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构建基于WebGIS的银行客户服务系统是银行客服部门提供地理位置相关服务的较好模式和应用趋势。本文讨论了一种基于WebGIS技术的银行客户服务系统的体系结构和功能设计,在中国银行华北客户服务中心实现了系统实例。系统开发采用.NET开发环境,WebGIS软件平台选用SuperMap IS.NET;采用SuperMapSDX+空间数据库引擎技术,通过SQL Server一体化管理北京市中国银行网点、公交网络和基础地理信息等空间和属性数据。系统具有地图操作、网点信息维护、全面的信息查询和统计分析功能。系统部署在客服中心的服务器上,客服坐席员通过浏览器访问系统。与传统的坐席员通过记忆和查找纸质地图解答客户提问相比,通过该系统能极大提高坐席员对用户的反应时间和服务质量。同时系统能自动将各类客户查询信息保存到数据库中,并与空间位置关联,对这些信息进行可视化的统计分析,为银行网点分布和选址提供辅助决策。

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地理信息系统分析与应用

放射源监管信息系统的设计与集成

王存美, 冯宾, 陈歆夏, 廉保全, 姚新, 杨文星, 顾伟伟, 邓晓辉, 赵立冬, 王萍

2008, 10(3): 401-407.

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随着市场经济的发展和各个领域的进一步开放,作为一种高新技术产品,放射源已经广泛地应用于工业、农业、医学、资源、环境、军事、科学研究等领域。本研究在分析放射源对各个领域的具体用途和使用特点的基础上,分析了企业和环境监管部门管理的需要。通过对遥感系统(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、数据库、通信、网络技术等综合研究,设计开发了企业版和政府版的放射源监管信息系统,实现对放射源的监控与管理,为放射源监控管理和安全使用提出了一套较为有效的技术解决方案。从而减少由于放射源应用单位的管理能力参差不齐而导致的放射源丢失、被盗等事故,该系统在焦作市环境保护局的应用表明:基于空间信息集成技术的放射源监控信息系统的应用,为国内环境保护部门对放射性环境进行管理提供了较为可靠的技术手段,并发挥了重要的作用,较大程度地提高了放射源监控管理能力。同时,增强了放射源突发事件的应急处理处置能力,在保障社会公共安全和人民健康方面发挥了积极的作用。

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