本文利用格网技术(Fishnet),对龙门山地区"5.12"大地震震后的多期次遥感影像数据及基础地理信息数据进行评价、整合并实现了动态管理,在此基础上得到覆盖整个龙门山构造带的、能够反映不同地物信息的影像群。汶川地震造成了大量山体崩塌、滑坡、泥石流等地震场地灾害,这些灾害体表现为成群、成带分布的特征,并且单一的小灾害体分布面积较小,但总体规模较大,难以从影像上准确无误提取所有单一的灾害体等特点。鉴于上述原因,本文提出以灾害体分布密度,将地震场地灾害分成6个密度等级,并结合格网(Fishnet),通过不同时相、不同数据源的影像之间的对比分析,解决了高起伏度地区影像中阴影区的场地灾害的提取等问题,完成了汶川地震场地灾害监测分析及野外验证,最终得到汶川地震场地灾害分布面积为972.081km²。汶川地震场地灾害的分布平行和垂直于龙门山断裂带均表现出明显的分段和分带特征。平行于龙门山断裂带,地震场地灾害的分布表现出明显的分段特征:西南部灾害体呈连片集中分布,影响范围较宽;中部表现为细脖子化,影响范围较窄;到东北部灾害体表现为以小规模的灾害体散点状分布,但是影响的区域较广。垂直龙门山断裂带方向,地震场地灾害的分布表现为分带特征:汶川地震场地灾害约80%分布在中山带;后山带,地震场地灾害主要沿着汶川-茂汶断裂及部分河流两侧分布于汶川境内;而在前山带,地震场地灾害一部分在绵竹市和安县境内的北部呈现密集分布,另一部分在江油市辖区内多呈散点状分布。

沟域经济是山区发展的新模式,对其空间结构进行研究,可以为山区经济的空间优化和人口、产业布局提供参考,具有理论价值和指导意义。门头沟区位处北京市的山区,其沟域经济发展具有典型性。对此,运用ArcGIS、SPSS软件,采用DEM数据的高程、长度和坡度要素,提取了门头沟区的代表性沟域。在解读门头沟区沟域经济空间结构内涵的基础上,运用空间数据分析方法,获得了沟域经济空间分异的基本特征。通过对沟域的空间概况进行分析,以村庄为单元,对沟域经济的发展现状进行了评价。研究发现,门头沟区沟域经济在空间上具有典型的分异特征,其18条代表性沟域呈现出"一个核心区,多个成长区;一条主轴,多个地方轴,若干节点"的空间结构。沟域经济的发展,在空间上整合了乡村地域空间、耦合了山区交通网络、集聚了乡村大量人口、带动了山区经济发展。这与其自身发展的复杂性、沟域经济发展的系统要素的复杂性及动力机制的综合性密切相关。

以县域为研究对象,从影响生态环境的自然因素、人类干扰因素两个方面出发,确定了包括目标层-准则层-指标层在内的系统化评价指标体系;打破传统的以行政区域为单元分析的模式,通过GIS网格技术和模糊综合评价多属性特征分析,提出了将地理信息系统技术(GIS)和AHP-模糊综合评价模型互相融合,以网格单元进行生态环境脆弱性综合评价的"分解-合成"新的技术方法,采用层次分析法赋予指标权重,建立了改进型的"模糊脆弱度评价模型"。并作了GIS脆弱性等级划分,科学地、定量地反映生态脆弱性的空间分布,有利于对区域生态脆弱性的宏观认识与问题的辨识,丰富了生态脆弱性分析的技术方法。以浑源县为研究对象,应用所建立的模型与采用的技术方法进行验证性分析,其结果与浑源县实际情况吻合较好,表明所建立的模型与技术方法是可行的。

随着人口的不断增加和经济的快速发展,粮食安全问题日益突出,而农业生产潜力可以描述某一地区的粮食生产能力,因此,研究农业生产潜力非常重要,对合理开发农业资源,指导农业生产,具有十分重要的现实意义。本研究在GIS技术、COM组件技术、插件技术等支持下,采用C#开发语言、ArcEngine开发组件、SQL Server数据库软件、ArcSDE空间数据库引擎,在Visual Studio .NET平台下设计、实现了一个集数据库管理、气象插值、农业生产潜力计算、农业生产潜力分析、农业生产潜力模型扩展、图形输出、系统管理于一体的农业生产潜力计算与分析系统。同时构建了一个具有统一坐标系统、数据格式、空间尺度,可以动态更新的农业生产潜力数据库。并以山东省为研究区,计算了山东省的农业生产潜力,分析了计算模型的合理性。系统应用结果表明,该系统可以很好地应用于农业生产潜力计算与分析,以及为农业生产潜力计算提供数据基础,且为农业生产潜力分析提供软件支持。

水汽尽管在大气中的含量很少, 但是其在大气中的变化却十分剧烈。其空间分布极不均匀,时间变化也极其迅速。它不仅是天气、气候变化的主要驱动力,也是灾害性天气形成和演变中的重要因子。鉴于水汽信息在数值模式、气候监测、人工影响天气、空中水资源开发等一系列业务领域中的重要性,建立局地或者区域的GPS监测系统已成为目前迫切需要解决的问题。GPS水汽监测系统由数据服务器、解算服务器及应用服务器3部分组成。首先,其通过数据服务器接收来自GPS卫星所发射的信号,生成相应解算软件所能识别的RENEX格式文件,以及获取自动气象站所测得的温、压、湿等相关气象数据,并将得到的数据保存并传送出去;然后,编写相关解算程序使得解算服务器能定时解算大气延迟量,进而反演出可降水量PWV;最后,利用应用服务器完成与气象应用相关产品的生成和服务任务,从而实现该系统的一体化功能。该系统能定制半小时 一次的解算任务,能较准确反映该时段该区域水汽快速变化的特性。建设该系统的最终目的是希望它能填补GPS反演水汽技术在四川乃至西南地区应用的空白,增强气象部门对中小尺度灾害性天气的预报监测能力,并促进许多与之相关的气象业务化工作的开展。

耦合建模是近年来地学研究使用的重要方法。建模框架是应用较多的一类地学耦合建模环境。由于要求研究者完成耦合模型的程序编码,在一定程度上降低了它的可用性,同时也带给使用者更多的负担。本文以建模框架ESMF作为基础,对构建完全图形化的地学耦合建模环境中的问题和解决方法进行探讨。主要包括:根据确定的耦合模式及其隐含的模型调用和数据依赖关系,建立耦合模型代码的自动生成机制;以模型元数据为基础,提出表达模型变量语义相似性的OCF方法,进而给出校验耦合模型之间的时空一致性和变量匹配与否的方法。根据以上研究,设计图形化的地学耦合建模环境原型系统,并开发测试场景对其进行检验。结果表明,系统能够检测出测试场景中所有的错误耦合操作,而对于正确的耦合行为,耦合模型被顺利地创建并在ESMF中完全运行。

3D GIS是GIS的发展方向,其研究尚处于基础理论阶段,目前,市场上还不存在成熟的真3D GIS。2D、3D结合是实现3D GIS的一条有效途径。服务式2D、3D结合GIS则是在服务式构架下实现2D GIS与三维可视化技术的无缝结合,即由GIS服务器提供传统的2D GIS服务,客户端提供用户界面及2D、3D数据融合渲染等功能。实现服务式2D、3D结合GIS的核心是如何在网络条件下,进行大规模数据传输及客户端2D、3D数据的实时融合渲染。本文针对此核心问题提出了基于C/S框架的2D、3D结合GIS系统构架,其核心包括基于LOD(Level of Detail)模型的客户端渲染构架及基于双缓存机制的数据服务构架。本文基于此系统构架开发了一个原型系统,使用ArcGIS Engine开发了GIS服务端,在World Wind开源软件的基础上,实现了三维客户端。二维GIS服务端为三维客户端提供基本的GIS服务,如查询,缓存区分析等。系统运行结果表明该服务式构架解决了服务式2D、3D结合GIS的关键问题,为进一步构建应用系统奠定了基础。该系统构架亦适用于B/S构架。实践证明在此框架的基础上通过将客户端封装为Web控件可实现基于B/S构架的服务式2D、3D结合。

本文对突发性大气污染事故应急监测系统的总体需求、体系结构、功能模块和关键技术进行了分析。通过分析突发性大气污染事故应急监测工作业务流程,提出系统的建立需在存储和管理多种应急监测相关数据的基础上,并与应急监测业务保持一致。为保证系统的高安全性、实时性与可靠性,采用部署在局域网内的客户机/服务器体系结构。本文详细阐述了系统的基础信息管理、应急监测响应、现场应急监测、事故恢复监测四大功能模块,并分析了系统建设过程中对于多种空间对象的定位与查询、大气污染危险区界定、监测数据的表达与分析这三处包含空间位置信息处理的关键技术。结果表明,相对于传统手段,本文的研究成果有利于应急监测人员快速响应与处理突发性大气污染事故。

对地学数据进行GIS统一管理与检索分析,实现数据的空间化显示和数据挖掘,是数据共享网建设的重要发展方向。本文以地球系统科学数据共享网中的气候-海面变化数据集为例,在气候-海面变化数据模型研究基础上,进行了相关数据库的统一规划、设计与管理;同时基于.NET、ArcIMS开发平台,利用ASP.NET、ADO.NET等工具开发了气候-海面变化数据检索系统,用户可在统一平台下实现基本数据、专题、空间和文献的单一检索或多角度集成检索。此外,通过GIS初步实现了一些数据分析和数据挖掘功能,以及文献空间化及相关地学数据的可视化。本系统初步实现了面向用户服务的统一存储管理、发布、检索与共享,是将科学数据中心由单纯的数据下载中心向数据服务中心转变的一次有益尝试。

以ArcGIS Server为技术支撑,对气象设备监控系统进行了深入研究。以JSF和ArcGIS Server技术为基础,结合WebGIS关键技术,以"中国气象局综合气象观测系统运行监控平台——气象设备运行监控子系统"为研究实例,设计了遵循MVC模式的WebGIS模型,并在模型的基础上实现了系统的研发。系统的主要功能包括:设备运行状态监控、要素填图、极端天气情况监测、超极值数据监控、数据质量评价和信息综合显示等。WebGIS模型将系统的逻辑架构分为四层,即:客户端、Web层、WebGIS应用服务层、数据库层等。其中,Web层主要实现MVC模式中的视图功能。系统的业务逻辑主要通过服务对象调用GIS服务器上的ArcObjects和ArcGIS Server提供的应用程序接口、Web控件等来实现。数据库层通过ArcGIS SDE 和Oracle实现对空间数据的存储与管理。

基于GPS/GIS的车辆监控调度系统可以实时了解车辆的位置、速度、方向等状态信息,为人们提供了一种全新的车辆管理手段。客户端车辆监控GIS系统是车辆监控系统中重要的组成部分,对其进行研究开发具有较强的现实意义与应用价值。针对实际的车辆监控项目的应用需求,本文采用ArcGIS Engine、Oracle数据库和 Visual Basic 6.0等开发工具,利用MapControl、TocControl、ToolbarControl控件、ICommand、ITool、IToolBarDef等接口开发了监控中心客户端软件——车辆监控GIS系统。在开发车辆监控GIS软件的过程中,我们设计了车辆监控GIS系统的技术框架,实现了原型系统和关键功能,建立了数据库。其关键功能包括:长度或面积量算时坐标的动态转换、IFeatureCache接口缓存技术的捕捉、自定义车辆符号的动态显示(符号方向随着车辆运行方向动态变化)、历史轨迹的查询与绘制和车辆最新位置信息提取与定位等。研究结果表明:系统实现方法简单实用,有助于优化系统结构及提高开发效率;系统功能使用方便、快捷,能够满足实际应用的需求,对相关GIS系统的建设具有参考价值。