摘 要
据估算，人类使用的信息中超过80%的数据具有空间特性。有效地开发和利用这些空间性的数据，可以优化配置资源，降低经济运行成本，并规划、监测、改善区域经济和经济环境。地理信息系统可以应用到社会经济数据的管理、分析、描绘，为解决复杂的区域经济问题提供地图表现、区域营销、空间决策支持、空间规划等服务。但从国内当前的应用实际来看，GIS 在经济领域的应用远远落后于在其它领域如城市规划与管理、电力与电信、土地管理、环境保护等。而随着市场经济体制的建立与完善，提高经济分析与经济决策的水平与效率必然要求更新的技术支持，GIS 则有望成为今后在这一领域重要的应用技术，进而形成面向专业应用的决策支持系统。已有专家指出，经济GIS将是GIS今后应用的热点方向之一。
GIS 技术作为一种交互式的、可视化的决策支持工具，在区域经济分析中发挥着重要的作用,特别是应用于地方、区域和全国各级水平的经济发展决策过程。本文基于ArcGIS 全局和局部空间自相关分析，在GIS软件和相关软件的支持下，在分析GIS 应用的优越性的基础上，对其从数据管理与表达、GIS空间分析、GIS模型分析、空间决策支持系统四个层次进行探讨，最后分析GIS在今后经济发展过程中应用的几个关键问题。
关键字:经济GIS;数据管理表达;GIS分析;决策系统
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Abstract
It is estimated that more than 80% information used in daily life is about spatial characteristics. Effective exploiting and using these space data can optimize the allocation of resources, reduce the cost of economic operation, as well as plan, monitor and improve the regional economic structure and environment. GIS can be applied to social and economic data management, analysis, description, and provide services to settlement of complex regional economic problems on maps, regional marketing, spatial decision support, space planning and so on. But from the perspective of practical application, GIS application in the field of economy lags far behind in other areas，such as urban planning and management, land management, environmental protection, electric power and telecommunications, etc. However with the establishment and perfection of market economic system, improving the level of economic analysis and efficiency of economic decision，Constantly updated technical support is inevitably be required. GIS is expected to be the important applied technology in this field, and may become decision support system. Some experts have pointed out that the economic GIS will be one of the future focus directions of GIS application.
as a kind of interactive, visual decision support tools, GIS technology plays an important role in regional economic analysis, especially applied in local, regional and national levels of economic development decision-making. The paper is based on ArcGIS global and local spatial autocorrelation analysis, with the support of GIS software and related software, on the basis of the analysis of the advantages of GIS application, management and expression of the from the data, GIS spatial analysis, GIS model analysis, discusses the four levels of spatial decision support system, finally the article analyses several key problems of GIS in the application of the process of economic development.
key words: the expression of GIS; data management ;GIS analysis; decision support systems
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目 录
摘 要 ..................................................................... I Abstract ................................................................... II 1 绪论 ..................................................................... 1
1.1 引言 ................................................................ 1 1.2 设计论文背景 ........................................................ 1 2 GIS的特点与经济发展的需求分析 ........................................... 2
2.1 GIS的定义及其特点 ................................................... 2 2.2 经济发展需求及经济发展趋势 .......................................... 3 2.3 经济发展引进GIS的必然条件 .......................................... 3 3 GIS在经济领域的应用方法 ................................................. 5
3.1 GIS用于数据管理与表达 ............................................... 5
3.1.1 根据属性选择要素 ............................................... 6 3.1.2 使用空间关系选择地理要素 ....................................... 7 3.2 应用GIS空间分析功能 ................................................ 8
3.2.1 点缓冲在经济案例中的应用 ....................................... 9 3.2.2 线缓冲在经济案例中的应用 ...................................... 11 3.2.3 面缓冲在经济案例中的应用 ...................................... 13 3.3 GIS与专业模型的结合 ................................................ 16
3.3.1 GIS与专业模型的结合过程 ...................................... 16 3.3.2 GIS与危化品扩漏模型的结合 .................................... 17 3.3.3 GIS与大气污染扩散模型的结合 .................................. 18 3.3.4 GIS与交通管制模型的结合 ...................................... 21 3.4 基于GIS的决策支持系统 ............................................. 25
3.4.1 基于GIS的空间决策支持系统 .................................... 25 3.4.2 基于GIS的生态城市规划决策支持系统 ............................ 27
4 GIS与经济分析结合的几个关键问题 ........................................ 30
4.1 GIS数据的共享和开放 ................................................ 30 4.2 GIS数据的安全性 .................................................... 31 4.3 GIS应用平台的个性化发展 ............................................ 31 总 结 ..................................................................... 32 致 谢 ..................................................................... 33 参考文献 ................................................................... 34
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1 绪论
1.1 引言
可以认为世界上超过80%的信息是与其空间位置有关的。不论是选择一种新的职业，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等!这些问题都有地理信息，地理信息既包含有明确的地理参照系统。例如经纬度坐标，或者国家网格坐标，也可以包含间接的地理参照系统!例如地址和邮政编码和路名等。这些地理参考系统可以定位一些事件和特征，例如商业活动布局和森林位置识别等。GIS是一种专为使用空间信息而设计的决策支持系统，它将空间地理信息用地图的形式表现出来！决策者通过操作空间信息并用图形方式显示其结果!为决策提供支持和帮助，譬如它可以将城市道路和人口分布和下水管道以及通信线路的分布等空间信息用地图的形式表现。帮助人们完成各种任务，例如在居民区中找出最好的地点建立企业的分支机构，在一个市场中找出潜在的顾客群，根据销售额确定广告和促销区域等等。
1.2 论文设计背景
GIS应用于经济领域,可以从数据管理与表达、GIS空间分析、GIS模型分析、空间决策支持系统四个层次进行。随着GIS网络化、组件化的发展，网络环境下的商业GIS将为经济领域的分析与决策提供强有力的指导。
从国内当前的应用实际来看，地理信息系统（GIS）在经济领域的应用远远落后于在其它领域(如城市规划与管理、电力与电信、土地管理、环境保护等)的应用。而随着市场经济体制的建立与完善，提高商业分析与经济决策的水平与效率必然要求更新的技术支持，GIS则将成为今后在这一领域重要的应用技术，进而形成面向专业应用的决策支持系统。目前,GIS已广泛应用于农业、地质、土壤、水文、环境、经济以及地理等领域。不少学者先后对GIS的一些基本操作进行了广泛的研究，形成了一些新的分析方法。GIS技术作为一种交互式的、可视化的决策支持工具，在区域经济分析中发挥着重要的作用，特别是应用于地方、区域和全国各级水平的经济发展决策过程。
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2 GIS的特点与经济发展的需求分析
2.1 GIS的定义及其特点
地理信息系统（Geographical Information System,GIS）是一种决策支持系统，它具有信息系统的各种特点。地理信息系统与其它信息系统的主要区别在于其存储和处理的信息是由地理代码，地理位置及与该位置有关的地物属性信息等信息组成。在地理信息系统中，现实世界被表达成一系列的地理要素和地理现象，这些地理特征至少由空间位置参考信息和非位置信息两个组成部分。
地理信息系统是一门多技术交叉的空间信息科学，它依赖于地理学、测绘学、统计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、航天技术、遥感技术和人工智能与专家系统技术的进步与成就。此外地理信息系统又是一门以应用为目的的信息产业，它的应用可深入到各行各业。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。 通过上述的分析和定义可提出GIS的如下基本特点：
(1) GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。
(2) GIS的操作对象是空间数据和属性数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述，这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。
(3) GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和预测。
(4) GIS与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为GIS中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速测仪、GPS全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技术的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为GIS提供丰富和更为实时的信息源，并促使GIS向更高层次发展。地理学是GIS的理论依托。
有的学者断言，―地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手
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段。如果说GIS的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和提高开辟一个崭新的天地‖。GIS被誉为地学的第三代语言——用数字形式来描述空间实体。
2.2 经济发展需求及经济发展趋势
空间是一切经济活动得以展开的载体，经济学分析研究不应当是建立在一个没有空间维度的空中楼阁上。正如几何是数学发展到一定程度后的核心理论，空间的经济分析也必然是经济学进一步发展的核心研究需求。所以空间经济体系的运用和空间分析体系是将来经济发展的必经之路。所以现在经济分析体系必须加强对经济空间结构的划分和分析。
早在1826年杜能的农业圈层布局模型、1933年克里斯泰勒的城市等级结构。以及1967年廖什的市场区位论等就根据当时的社会发展进程，对城市经济空间结构做出规范性解释。随后。由于经济的快速发展，人们很难找出一般性的经济空间结构：城市研究更多地是寻找对经济发展、土地利用、人口增长和公共政策具有重要指示意义的城市中心。以此为目的为相关政策提供指引。如北美的边缘城市和欧洲的多中心城市都是将城市和区域空间发展建立在经济中心的基础上。我国城市处于飞速发展阶段．然而经济要素在城市内部空间发展上并不平衡，比如城市内部功能的过度集中造成交通堵塞、环境污染和居民生活水平下降等。另一方面市场经济又致使地区发展并不完全按照既定的空间结构演化，如住宅和就业的空间错位。城市经济空间结构影响着城市形态和内部格局，对人口、环境和土地利用效率提供重要的指示意义。这在城市经济高水平发展阶段尤为明显。在实证分析上，以往对城市中心的判断多采用产业和地理集中性指标，如区位商、基尼系数等。忽略了经济要素的空间差异及其在空间上的溢出和联动效应。另外，这些指标并不能深人判断城市和区域的内部空间结构。最近20年来，GIS的发展为研究空间结构提供了新的手段。
2.3 经济发展引进GIS的必然条件
从以上归纳可以总结出。所有的经济、管理决策活动都与空间信息密切相关，而且在有关的经济分析如商圈分析、投资环境评价、市场分析、经济流模拟等方面，对空间区位与属性信息的综合分析是其必然要求。传统的面向经济应用的管理信息系统，只能对属性信息进行管理，缺乏空间信息管理与分析功能。GIS技术因其属性信息、空间信息一体化管理与强大的分析功能，在经济领域有着广泛的应用。
将GIS应用于经济领域，具有以下几方面的优势，可以克服传统经济分析、管理与决策中的不足：
（1）通过对空间信息与属性信息的一体化管理与综合分析，将经济、商业信息的区位
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特性纳入研究范畴，弥补传统方法缺乏对空间信息管理与分析能力的不足。
（2）GIS的输出功能、可视化技术可以为商业、经济的可视化与动态模拟提供有效的技术支持，传统的方法提供的往往是文本、表格等结果。而随着科学技术的发展，图形、图像是最直观、最受欢迎的信息表达形式，而这正是GIS的优势所在。
（3）GIS的空间分析功能可以直接用于经济管理活动中，如缓冲区分析用于商圈分析竞争对手分析；叠加分析可用于对经济活动影响因子的综合考虑；而网络分析则可以进行市场配置与优化。
（4）通过GIS与专业模型的结合、GIS二次开发、GIS组件应用等技术，可以建立面向商业与经济领域应用的商业GIS。特别是组件式GIS的发展，将为商业GIS提供良好的基础。
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3 GIS在经济领域的应用方法
GIS应用于经济领域，可以从数据管理与表达、GIS空间分析、GIS模型分析、空间决策支持系统四个层次进行。随着GIS网络化、组件化的发展，网络环境下的GIS将为经济领域的分析与决策提供强有力的指导。
3.1 GIS用于数据管理与表达
应用GIS强大的数据输入、管理与输出功能，特别是利用GIS的多源信息管理、空间与属性双向查询、数据输出与可视化功能，如各种专题图的制作、客户分布图与信息查询等，能够实现空间信息与属性信息的实时连接，从而实现顾及空间信息的商业与经济分析，并通过各种专题图件对相关分析结果进行可视化表达。
查询，通常是通过语句或表达式来定义的，用以在从地图上及数据库中选择要素。 最普通的GIS查询就是确定在指定的位置有什么。在这类查询中，用户知道他感兴趣的要素的位置，但是想进一步了解与之相关的特征。在GIS中，这是很容易实现的，因为地图显示区中的地理要素与它们的属性是(描述性的特征)相互关联的，属性信息是存储在数据库中的。
图3-1 属性查询
在GIS中，如图3-1，你可以在地图上点击一个要素来查看数据库中与之相关联的属性。
另一类型的GIS 查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。在这种情况下，用户知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。
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图3-2 条件查询
如图3-2，假定你想查找人口数大于2000万的内陆国家。你应该使用这个限定条件创建一个查询表达式。一旦GIS找到符合查询限定条件的要素，将会在地图上高亮显示这些要素。
3.1.1 根据属性选择要素
有时，你可能需要显示满足特定条件的哪些要素。在个案例中，我将要选择及定位第10号州际公路。
在属性选择对话框中，你可以构造一个查询条件。通过构造表达式：Select * From Street WHERE ‖STR_NAME‖=‖I 10‖ , 可以从数据库中找出第10号洲际公路。选中的要素将会在属性表及地图中高亮显示。
具体操作如图3-3、图3-4：
图3-3 属性选择
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图3-4 属性选择结果
注意：在地图显示区中属性为―I 10 ‖的第10号洲际公路被高亮显示。选中的这些线段是第10号洲际公路的组成部分。
3.1.2 使用空间关系选择地理要素
现在你将选择处于距10号洲际公路1000米范围内的所有油炸圈饼店，这样如果你开车从帕姆斯普林到洛杉矶，饥肠辘辘时就可以很快找到歇脚的地方，可以美餐一顿。
如图3-5，选中检查框―对要素进行缓冲区操作‖，缓冲距离设为1000 米。
图3-5 位置选择
这时，如图3-6，处于沿10号洲际公路1000米缓冲区范围内的油炸圈饼点就会被高亮显示。
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图3-6 位置选择结果
3.2 应用GIS空间分析功能
空间分析
空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取空间信息或者从现有的数据派生出新的数据，是将空间数据转变为信息的过程。
空间分析是地理信息系统的主要特征。空间分析能力（特别是对空间隐含信息的提取和传输能力）是地理信息系统区别与一般信息系统的主要方面，也是评价一个地理信息系统的主要指标。
应用GIS的空间分析功能解决一些实际问题，如应用缓冲区分析商业区影响区间分析、竞争对象分布统计，应用叠加分析进行多因素综合评价与预测，应用网络分析进行最佳路径分析、商业网点优化布设与选址等。
空间分析步骤
根据要进行的空间分析类型的不同，空间分析的步骤会有所不同。通常，所有的空间分析都涉及以下的基本步骤，具体在某个分析中，可以作相应的变化。
空间分析的基本步骤如图3-7所示：
（1）确定问题并建立分析的目标和要满足的条件 （2）针对空间问题选择合适的分析工具 （3）准备空间操作中要用到的数据。 （4）定制一个分析计划然后执行分析操作。 （5）显示并评价分析结果
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检查结果，修改条件，优化空间分析处理流程 第四步，制定空间分析流程 第二步，选择分析工具 第一步，确定问题 第三步，准备空间数据 第五步，展示并解释分析结果
图3-7 空间分析步骤 空间分析实际上是一个地理建模过程，它涉及：问题的确定、使用哪些空间分析操作、评价数据、以合适的次序执行一系列的空间分析操作、显示及评价分析结果。
本文主要以缓冲区分析实例来说明空间分析。
3.2.1 点缓冲在经济案例中的应用
基于点要素的缓冲区，通常以点为圆心、以一定距离为半径的圆。比如在经济发展中建立经济高发区，就可以采用点缓冲，根据实际情况给定缓冲半径，再根据地形等因素，就可以确定高发区的建立的大概相对位置。再如，城市消防队的驻地的安排，城市农贸市场的选址等，这些问题都可用点缓冲区来解决实现。在点缓冲案例中，本文主要针对水源污染的防治做一举例说明。 （1）污染点缓冲区建立
Point图层面表示了水源（如：水井）的位置分布，要求利用缓冲区分析找出水源污染防治的重点区域。如在图3-8中所显示的黑点。
图3-8 点缓冲区
在本例中认为距各个水井0.1km以内的区域对水质的影响和污染最大，因此，打开―空
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间分析‖工具栏（首先要确保―空间分析‖扩展模块已经加载），执行菜单命令<空间分析><栅格计算器>，将距离≤0.1km以内的区域提取出作为缓冲区进行专项的污染防治（如图3-9所示）。提取结果如图3-10所示：
图3-9 栅格计算器
图3-10 0.1km以内点缓冲区
(2) 受污染地区的分等定级
假定：point图层表示的是几个点状污染源，距污染源的远近不同，受污染的状况也不同，距污染源越近受污染越严重，据此对污染源附近地区进行分等定级。
分别提取（[Dist_of_point]≤0.1）的区域、及（[dist_of_point] >= 0.1 & [dist_of_point] <= 0.15）的区域，分别得到栅格图层：―计算1‖和―计算2‖；
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图3-11 计算1 图3-12 计算2
对栅格图层：―计算2‖进行重分类运算（执行命令<空间分析>－<重分类>命令），使得原来的True（1）值为0，False（0）值为1，得到新的栅格图层：计算3。
将图层―计算‖与―计算3‖相加（执行命令：<空间分析>－<栅格计算器>），得到中间结果：计算4：
执行命令<空间分析>－<重分类>对栅格图层―计算4‖按分等定级的要求进行分类得到结果栅格图层―计算5‖。
（<=0.1的区域污染级别定为1）（=0.1且<=0.15的区域级别定为2）（>0.15的区
域级别定为3）
图3-13 计算3 图3-14 计算5
得到的图3-14，就受污染区域划分为三个不同的等级，这样治理规划比较方便。
3.2.2 线缓冲在经济案例中的应用
基于线要素的缓冲区，通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形。在经济发展中很多方面应用到了线缓冲。比如在建立沿河流分布的经济绿化带时，就可对河堤进行线缓冲分析，然后再根据地形，土壤类型决定种植植物的种类，再如，在大
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型管道铺设测量前，可根据铺设路径进行线缓冲分析，可以明确观察到沿线地物对铺设的影响。在经济案例中线缓冲还有很多方面的应用，本例以创建街道缓冲区来说明线缓冲。
创建街道的线状缓冲区
新建地图文档，加载街道图层和城市地籍图层：
执行菜单命令：<选择>－<通过属性选择> 得到现实图层如图3-15所示
图3-15 高亮现实所选街道
执行―工具‖菜单中的―缓冲区向导‖命令，或点击―缓冲区向导‖图标，打开缓冲区向导对话框：
图3-16缓冲区向导
通过缓冲区向导，建立所选择街道的50米缓冲区（一个多边形图层）
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图3-17缓冲结果
得到沿街道的50米缓冲区
在这个案例中，根据缓冲区分析，可以建立隔音墙，减少噪音污染，再一个也可以根据缓冲区范围，种植城市美化树木，进行汽车尾气吸收。
3.2.3 面缓冲在经济案例中的应用
基于面要素多边形边界的缓冲区，向外或向内扩展一定距离以生成新的多边形。在小范围内，大部分地物都是以面状要素体现的，所以进行面要素缓冲区分析还是很有必要的，在经济发展中，这种面要素缓冲区处理更是十分必要，比如，建立一个大型工厂，先根据面积进行面缓冲区分析，再根据工厂噪音的等级，进行工厂选址。现在通过城市化影响范围进行面缓冲在经济案例中的研究。
城市化的影响范围
假定：图3-18表示的是城市化进程中的一些工业小城镇，还包括一个自然生态保护区。这些小城镇的城市化会对周边地区产生一些扩张影响，但自然生态保护区周围0.05km的范围内不能有污染性的工业，因此其城市化的范围就受到限制。
图3-18 城市保护区分布图
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在ArcMap中，新建地图文档，添加图层：urban。shp、UrbanArea， 对urban图层中的自然保护区图斑（属性Type=‖保护区‖执行[ 对urban图层中的除了自然保护区的所有图斑执行[ 图3-19 保护区缓冲区 图3-20 城市缓冲区 对图19图层执行栅格计算（使用空间分析工具中的栅格计算器），提取<=0.05km的区域，并进行重分类，使得原来的True（1）值为0，False（0）值为1，得到图3-21。 图3-21 0.05km范围保护区缓冲区 对图20进行栅格计算提取<=0.06km的区域，得到图3-22； 14 兰州交通大学毕业设计（论文） 图3-22 0.06km 范围城市缓冲区 将图3-21图层与图3-22图层相乘的栅格计算（使用空间分析工具栏中的栅格计算器，如图3-23），得到城市化范围如图3-24。 图3-23 栅格计算器 图3-24 城市化范围 实验结果如图3-24所示，通过缓冲区分析，可以清楚的观察到城市周边区域的污 染范围，和对保护区的威胁区域。 15 兰州交通大学毕业设计（论文） 3.3 GIS与专业模型的结合 由于GIS的空间分析功能是有限的，而且许多专业领域的应用是复杂的、涉及到不同的操作，而GIS的功能模块只能解决其中的一部分问题，因此，可以将GIS与专业应用模型进行结合，这种结合可以从不同层次上进行。如：农田干旱会在遥感影像上呈现独特的光谱特征从可见光、近红外、热红外和微波波段中提取能够表征农田生态特征的遥感信息，可以根据遥感信息构建基于多维光谱特征空间的农田干旱模型库。而在本文中详细介绍危化品扩漏模型。 3.3.1 GIS与专业模型的结合过程 （1）根据所表达的空间对象的不同对GIS模型进行分类：如表3-1所示： 表3-1 GIS应用模型的分类 模型分类 理论 经验 混合 理论依据 物理或化学机理 启发式或统计关系 用理论原理确定的确定性变量+用经验确定的不确定性变量 应用领域 地表径流模型 适宜性分析模型 资源分配模型 模型 运动方程 统计、回归 运输方程 （2）按照研究对象的瞬时状态和发展过程，分为： 静态、半静态、动态模型， 如表3-2所示： 表3-2 GIS应用模型的分类 模型分类 静态 半静态 动态 应用目的 分析地理现象及要素相互作用的格局 评价应用目标的变化影响 预测研究目标的时间、空间动态演变及趋势 （3）GIS与专业模型的途径 是根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程，然后在GIS操作平台中形成了GIS应用模型，在根据所要解决问题的实际情况，根据实际需求，选择解决的问题领域的专用模型，再将专用模型程序化，直接与GIS链接，就实现了，GIS应用模型与专用模型的链接如图（3-25）。 16 兰州交通大学毕业设计（论文） GIS环境内的模型建造 用宏语言开发所需的空间分析模型 如：ARCINFO 的 AML语言 结合途径GIS外部的模型建造 用其它应用领域的专业开发模型，然后与GIS连接 前两种方法的结合，即既利用GIS提供的分析功能模块，同时根据需要开发其它所需的分析功能。 3.3.2 GIS与危化品扩漏模型的结合 环境专业分析模型是进行环境决策的主要依据，依靠专业模型进行环境信息的动态分析，如环境污染动态发展趋势、减排总量预测、监测区域的盲点分析等。 由于人为事故、交通事故、自然灾害等因素造成的危化品泄漏成为了威胁社会安全的潜在因素。有毒气体外泄后，随大气弥散，中心位置质量浓度最高，向外逐步扩散稀释，下风向形成相应的时空质量浓度分布，通过GIS与本模型结合，自动划分出在不同质量浓度的污染区域，标出事故危害程度。对区域的人口、牲畜及时转移。危化品的时空浓度空间分布与风速、风向、云量、气温、大气垂直稳定度等气象条件密切相关。将本模型所需要的各方面数据进行大气测控等手段取得，然后根据模型理论知识，创建计算机模拟危化品扩漏模型，将各方面数据进行分阶段输入，将各个时间阶段大气数据变化的所得的图层进行有序叠加，然后重叠处理，就可得到，扩散方向和计算浓度信息显示图如图3-27所示！ 风 速 风 向 泄露点高度 温 度 气候数据 地形数据 图3-26 模型结构 危险品泄漏随时间和空间分布的浓度模型为： 17 混合型的模型建造 图3-25 GIS与专业模型的结合途时空浓度分布图 危险品扩 露大气扩 散模型 危险程度划分图 兰州交通大学毕业设计（论文） 以泄漏源为原点，风向为X轴的空间坐标系中一点(x , y , z)。处的质量浓度为： 其中，为源强， v为平均风速， H为泄漏点高度， 为侧风向扩散系数， 为垂 直风向扩散系数； 结合地形数据，以及泄露模型，通过GIS生成处理，可以将浓度信息显示在地图上。如图3-27：这样更直观有效的实现扩漏监控。 图3-27 计算浓度信息显示图 3.3.3 GIS与大气污染扩散模型的结合 下面介绍内蒙古自治区在利用GIS进行大气污染扩散模拟模型中的应用。 包头是中国最大的稀土工业基地和著名的钢铁机械工业基地之一，是门类齐全，体系较为完善的现代化工业城市。工业能源消耗以燃煤为主，占56%，其次为焦碳和电力，在能源结构中，重中污染能源占70.8%，包头工业排放的SO2、烟粉尘和氟化物都较大，造成煤烟型和氟污染的特点。其中21家重点空气污染源占全市工业排放的95%，85%，96%（分别为SO2、烟粉尘和氟化物）。其中包钢是最大污染厂家，其SO2、粉尘、氟化物的排放量高居榜首。 从自然条件上看，地处内陆，属内陆半干旱、中温带大陆性季风气候，全年干燥，无霜期短。年均气温6.5℃，取暖期6个月。由于受地形影响，冬季包头多北风和西北风，夏季多东南风，各月夜间均盛行NWW风。近年来城市建筑的快速发展及自然植被，人工绿化面积的不断扩大，市区平均风速呈逐年下降趋势。2005年年均风速为2.2m/s。一年中， 18 兰州交通大学毕业设计（论文） 春季风速最大，秋季风速最小，冬季风速居中。除七月份主导风向与最大风速风向恰好相反外，常年盛行风向与最大风速风向重合。 逆温层影响着污染物的扩散、稀释，冬季逆温频率很高，夏季逆温频率较低，逆温的强度与厚度，冬季均明显大于夏季。 包头是我国大气污染治理的重点城市，包头关于大气污染扩散的研究工作较多。冶金部建筑研究总院1982针对包钢地区的烟气综合治理规划，利用风洞模拟试验、现场实验等提出了―大气输送气候学模式‖（ATCM）。1989年环境监测站，针对包头新市区大气扩散模式和SO2容量计算，提出了基于美国EPA 的ISC（工业复合源大气扩散模式）的城市多源高斯模式。这些模式的建立为的大气污染治理和管理提供了可靠的依据。 基于GIS建立大气污染扩散模型，可以 1）模拟污染物的空间分布，评价不同区域的环境质量； 2）将污染物空间分布与人口密度空间进行复合分析，确定受污染影响的人口数目； 3）预测在给定气象条件下污染物的空间分布； 4）确定不同点源对整个研究区污染总量的贡献；进而 5）为污染整治，如降低排放量、甚至关闭某些污染源，提供决策依据； 6）如果要增加污染点源，可以比较不同的方案（如烟囱的位置，高度等），从中选择最优方案； 7）在城市规划时，作为确定不同用地（居住、工业、商业等）的分布。 在的研究工作中，利用1月份平均风速、风向、频率，并将其换算为风频表，对37个高架点源造成的地面SO2浓度的空间变化进行模拟，结果如图3-28所示。 图3-28 大气二氧化硫分布图 将模型预测结果图与环境监测站绘制的等值线图在GIS软件支持下相叠加比较。模型 19 兰州交通大学毕业设计（论文） 在工业区的预测值比较切合实际，在昆都仑区，预测值偏小，原因应该是由于包头地区在一月份特定风向条件下，工业污染对该区域的影响比较小，相比之下居民取暖燃煤造成的二氧化硫污染就较突出。总体来看，无论从工业区还是居民区，模型预测的二氧化硫的浓度不存在数量级上的差别。 在大气环境规划中，对规划中欲添加的新污染源需要预测新增污染源造成的污染、对新源的进行合理选址、确定新源的排污量大小以及点源烟囱的高度等。在研究中，拟在青年农场（图上三角点位置）增加一个新的污染源，有三种方案，分别为源强为100000mg/s、烟囱高150米；源强1000000mg/s、烟囱高150米；源强1000000mg/s、烟囱高200米。在一月风向风频条件下进行预测，将预测结果叠加在原来的污染分布状况上，结果如图3-29。 图3-29 增加不同参数污染源的污染分布图 大气污染的受害人群是大气污染管理和控制中最重要的关注对象，结合新市区（青山区和昆都仑区）的人口分布，研究中分析了添加新源前后大气中SO2污染受害人群的变化。研究方法是将模型的预测结果与包含人口数据的行政区划图进行叠加复合分析，获得各个污染区的面积和人口，结果见表3-3。 表3-3 新添加污染源造成的污染人群变化结果表（单位：万人） 浓度单位：mg/m3 新源强：100000mg/s 新源高：150米 新源强：1000000mg/s 新源强：150米 新源强：1000000mg/s 新源强：200米 未添加前大气状况 0.00-0.05 46.05 36.20 41.02 49.83 0.05-0.15 15.33 24.30 20.02 15.61 20 0.15-0.25 2.10 2.73 2.33 2.03 0.25-1.6 0.80 1.04 0.89 0.80 兰州交通大学毕业设计（论文） 从图和表可以看出，源强为1000000mg/s的污染源造成的高浓度受害人群数量明显增加，而源强为100000mg/s的新添污染源造成的高浓度污染受害人群数量变化不大。同时可以看出，增高污染源的高度来降低污染的危害是以低浓度受害人群数量的增加为代价的。从新增污染点源的污染分析来看可以考虑在青年农场位置新建立一个源强为100000mg/s、烟囱高为150米的新点源。 3.3.4 GIS与交通管制模型的结合 近年来,通过科技手段降低道路交通事故率的研究有了长足的进展，其中之一就是将GIS系统应用到道路交通安全管理中。GIS系统是由计算机硬件、软件、地理信息数据组成，并能够有效地获取、存储、更新、操作、分析及显示所需格式地理信息的综合信息系统。GIS系统除了可以满足数据管理的需要，还可以用于路径的选择、对驾驶者提供信息和事故信息的统计分析等。 （1）路廓设计 路廓设计是公路设计中的一个重要环节，是定出公路最终线向的一个步骤。在路廓设计中，要综合分析多种空间数据，包括大比例尺的土地利用图、地形图以及现有的道路网等。 从各方面收集来的资料合并到GIS资料库中，建造约束多边形，确定公路需要避开的区域，通常这些多边形可以分为三级： 1）第一级约束是必须要避开或减至最少； 2）第二级约束是尽量避开或减至最少； 3）第三级约束是可以避开或减至最少。 根据需要可以用权重表示不同的约束等级，并在地图上分别显示，以便设计员在设计路线时尽量绕开这些区域。然后将每条试验性线路输入到GIS中，利用缓冲区分析得到路廓多边形，与约束多边形进行叠加分析，计算路廓与每个多边形相交的总面积，并乘以权重，得到该试验线路的约束影响的加权总面积（Total Impact Weighted Area, TIWA），用于比较这些线路设计。 在计算得到TIWA之后，可以根据DEM进行线向的详细设计，其主要操作是根据DEM得到道路横断面，进而进行填挖方的优化，得到最终的路廓设计结果。 （2）道路管理 道路管理涉及的属性 在公路管理中，通常需要根据其类别、车道数目和路面种类进行分类，其管理的属性包括： 21 兰州交通大学毕业设计（论文） 1）公路属性：路网标识，道路标识，路段标识，参考点等； 2）几何属性：路面宽度，路向，车道数目，坡度等； 3）设施属性：中央隔离带和隔离物，护轨，桥梁，交通标志，路灯，交通量计算仪； 4）公用设施：收费所，交叉口，涵洞，交通管理站等； 5）建筑材料属性：面层，覆盖层，基层，路基； 6）道路使用统计属性：交通量，每天平均流量，事故，车重统计，车类统计，进路要求； 7）验收记录属性：强度，粗糙度，障碍物，路面损坏程度，限速区段，车速调查； 8）合同属性：预算，费用，图则，日期等； 9）维修工程属性：工程类别，预算，费用，数量，日期。 这些属性是通过线性定位方法与路网建立关联，通常线性定位的方法有里程碑法和控制段 法，前者采用路名和公路上的里程点来确定物体的位置；后者则将公路分成相连 表3-4 采用控制段方法记录属性 的、长度不等的控制段，每段有一个编码，并且其属性一致（表3-4）。 控制段 CS1 CS2 CS3 CS4 表层 砾石 沥青 沥青 沥青 车道数目 2 4 2 2 状态 坏 良好 尚好 良好 起点 30.08 30.16 终点 30.16 30.2 （3）动态分段 交通模型的一个特点是，多种线性物体，重叠在同一个路网上，如限速区段，公共交通线路都与路网重叠，这使得GIS在应用于交通时遇到困难，而动态分段（Dynamic Segmentation）方法较好地解决了该问题。 动态分段是在数据库中纪录道路的每种属性的起止点到道路原点的距离，并不是真的将道路切断存储，适合于动态的分析，顾名动态分段。 采用动态分段之后，一个路段（Segment），是路网上两个交点间连线或者弧的一部分，路段的长度用其占连线的比例来表示，具有唯一的标识码。在GIS数据库中，路段是依附于路网数据，本身没有坐标。由于采用动态分段将道路的各种属性以及其分布集中在一个图层中进行管理，采用线性定位方法，因而容易实现各种“点线”以及“线线”的叠加查询分析，形如： 交通流量>800,000 AND 路面状况=“良好” AND 道路分级=“省道” （4）流量和路径分析 22 兰州交通大学毕业设计（论文） 1）道路网络拓扑 一个路网的表现方式可以偏重其“几何性”或者“拓扑性”，在道路设计中，需要用 图3-30 路网的两种表现方式 到其几何表现，而网络分析则着重于拓扑关系（图3-30）。 在交通网络中，大多数线与线之间的交点是具有拓扑性的交点，即在道路的交点处车辆可以转向；但是，由于在GIS中，使用的是平面图形（Planar Graph），而有些道路的关系需要在三维空间中才能够正确表现，如立交桥，实际上道路并不直接相交，但是在平面图形上却表现为一个交点，这需要在应用时进行判定，区分拓扑交点和非拓扑交点，以防止出现错误的网络分析结果。 2）用于道路网络分析的数据结构 进行道路网络分析时，可以只关注其拓扑数据表现，其数据结构和相关算法可以采用已经成熟的“图”数据结构，一种最为简单的实现方式就是“连通矩阵”，记录了结点与结点之间的连接关系（图3-31）。 1 2 3 4 5 图3-31 网络连通矩形 在连通矩阵中，单元格数值为1表示两个结点直接相连，反之表示不直接相连，这样的连通矩阵可以用于进行连通性、可达性分析；矩阵中每个单元格的数值还可以是结点之间的距离，不直接相连的结点间距离可以用无穷大表示，利用该矩阵可以进行最短路径搜寻。在不考虑连线的方向性，即图是无向的，连通矩阵是对称阵，而在城市道路交通中，常常会出现“单行线”的情况，即连线是有方向的，这样矩阵是非对称的。 在城市交通应用中，还会出现“禁止左转”、甚至“禁止右转”的情况，这时，除了连通矩阵之外，还需要记录每个结点——即路口——的连通属性，同样可以用连通矩阵实 23 兰州交通大学毕业设计（论文） 现（图3-32）。 1 起 始道路 图3-32 路口的转向和道路连通矩阵 终止道路 3 2 - 1 1 1 - 0 0 1 - 其中第2，3条道路禁止左转 在实际的网络分析中，需要综合利用结点的连通矩阵和结点上道路的连通矩阵。 （5）流量和网络分析的具体应用和相关模型 流量和网络分析一般较多地应用于城市交通中，为城市交通管理和道路规划提供科学的决策支持，其中，有如下四类主要的模型： 1）“出行产生（Trip Generation）”模型 根据交通分析区（Traffic Analysis Zone,TAZ）的土地利用形态以及其它社会经济数据来估计各个区域所产生和吸引的交通量，例如，居住区会产生出行，而商业区则吸引出行。 如图3-33 图层叠加 2）“出行分布（Trip Distribution）”模型 根据出行产生分析的结果，确定各个区域之间的交通量。 3）“交通工具选择（Mode Choice）”模型 将交通量计算分配到交通工具上，计算车流量。 4）“出行分派（Trip Assignment）”模型 根据交通线路的容量和速度，将车流量分配到各条道路上。 上述的四种模型，包含多种传统GIS工具所不支持的统计分析运算以及具体的经济地理模型，在具体实现时，可以在GIS中运算，将结果输出到其它系统中，进行专业模型计算。 24 兰州交通大学毕业设计（论文） 3.4 基于GIS的决策支持系统 以GIS为基础的空间决策支持系统（SDSS）是GIS应用的最高层次，在这一层次，GIS、专业模型已成为一个有机的整体，共同纳入SDSS的框架之中，实现了多源数据的无缝融合、GIS基本功能与专业分析模型功能的有机结合，GIS与决策支持系统的一体化运行，将服务于不同领域的决策支持，这一应用层次将成为今后发展的方向。 决策支持系统( Decision Support System, DSS)是一种重要的计算机应用系统。 DSS 是以数据库、模型库和知识库为基础，把计算机强大的数据存储、逻辑运算能力和管理人员所独有的实践经验结合在一起，将管理信息系统与运筹学、统计学的数学方法、计算模型和有关专业技术联结在一起，辅助支持相关部门各级管理人员进行决策，是推进管理现代化与决策科学化的有力工具。同时，DSS 也是一个集成的人机系统，它利用计算机硬件、通讯网络和软件资源，通过人工处理、数据库服务和运行控制决策模型，为使用者提供辅助的决策手段。总之，DSS 是能对计划、管理、调度、作战指挥和方案优化等应用问题进行辅助决策的计算机程序系统。 DSS是一个由数据库、模型库和知识库支持的交互式计算机软件系统，其基本结构如 图3-34所示。 随着GIS的逐步发展，基于GIS的决策支持系统也越来越多，但是由于GIS具有超强的空间分析功能，所以在此处就对基于GIS的空间决策支持系统做一阐述，再一方面为实现城市可持续发展的目标，生态城市建设在我国掀起高潮。生态城市规划是进行生态城市建设的首要环节，是一项具有广泛综合性的战略性工作，同时也是一项复杂的系统工程。生态城市规划的形成也是科学决策的过程，正因为其重要性，在此处也将基于GIS的生态城市规划决策支持系统进行简要阐述。 模型库管理系统 模型库 知识库管理系统 知识库 问题处理系统 问题处理集成机部件接口 推理 人机交系统 用户 数据库管理系统 数据库 图3-34 决策支持系统结构3.4.1 基于GIS的空间决策支持系统 （1）GIS与DSS相结合为了使决策者能够有效地利用空间信息，将GIS 与DSS 有机地集成起来，构成空间决策支持系统，即借助GIS对空间数据的输入、编辑、储存、管理、 25 兰州交通大学毕业设计（论文） 查询、分析、模拟和显示等功能，并在DSS中加入空间分析模块，使之能够辅助决策者求解复杂的空间问题。 （2）空间决策支持系统( Spat ial Decision SupportSystem, SDSS) 是由空间决策支持、空间数据库等相互依存、相互作用的若干元素构成，并进行空间数据处理、分析和决策的有机整体。SDSS作为DSS的一个分支，用于帮助决策者解决复杂的空间问题，它提供了一个集成框架，将分析模型，数据管理。图形显示，表单报告，决策者的专家知识有机地集成在一起。为了有效地支持复杂的空间问题的决策，一个SDSS 必须具备以下功能： 1）用于辅助解决半结构、非结构化的问题； 2）有一个功能强大的、易于使用的接口； 3）使用户能够容易地连接数据和模型； 4）通过用模型产生一系列可行的解决方案帮助用户探索解空间； 5）支持各种各样的决策风格，能较好的适应用户的需求； 6）支持迭代、递归地解决问题的过程； 7）提供空间数据的输入、存储、输出； 8）具有空间分析能力。 SDSS的研究方向分成两个分支：基于电子表格( spreadsheet )的SDSS( 现今的电子表格已自带一定的地图制图和显示功能)，以及基于GIS 的空间决策支持系统。经研究比较,由于GIS在地理数据的存储、编辑、显示、管理、查询功能及其与全球定位系统、远程遥感系统结合的学科一体化趋势，文中将研究定位在基于GIS的SDSS，其关系如图3-35所示。关系数据库管理系统RDBMS 存储管理一般意义的数据和GIS所用的空间数据中的属性信息，向SDSS和GIS提供数据信息。GIS 管理图形信息，建立属性信息和图形信息的连接，并提供地理相关信息的可视化编辑显示等功能以支持SDSS提供友好的用户界面和实现相应的空间分析能力。 （3）基于GIS 的空间决策支持系统 空间决策支持系统( SDSS ) 是20世纪80年代后期在地理信息系统和决策支持系统的基础上发展起来的一个新兴科学技术领域。目前，SDSS还没有一个明确统一的定义。空间决策支持系统是能帮助用户用空间数据、应用模型、软件工具和专家知识对一个与空间有关的问题做出决策并选择最好的解决方案的计算机信息系统。简单地讲，SDSS作为DSS 26 SDSS GIS RDBMS 图3-35 GIS与SDSS的关系兰州交通大学毕业设计（论文） 的一个新的研究分支, 是指解决与空间有关问题的决策支持系统。基于GIS 的空间决策支持系统的基本框架如图3-36所示。 地球空间数据获取子系统 仿真与虚拟子系统 多媒体地理空间数据库子系统 国家层 区域层 全球层 空间决策支模型库 知识库 持子系统 支持工具子系统 符号库 制图、显示、与输空间数据查询与分析子系统 图3-36 基于GIS的空间决策支持系统 出子系统 3.4.2 基于GIS的生态城市规划决策支持系统 （1）总体结构设计 运用软件工程原理、面向对象方法和决策支持系统理论，设计基于GIS的生态城市规划决策支持系统，拟采用原型模型，主要考虑到需求无法准确定义和用户需求之间的沟通而采用该模型。 本系统设计的总体思路是综合考虑生态城市建设的社会、经济和自然三个方面，整体规划评价，借助GIS存储和管理庞大纷杂的社会经济等属性数据和地理布局等空间数据，建立基础数据库。基于GIS的索引功能（尤其空间索引）和空间分析功能辅助数据挖掘，将采集到的数据转换为有价值的信息，汇集于数据仓库中，以便模型计算时提取信息。通过模型库中多种模型的设置，定量分析如何在满足相关社会和经济发展规划指标下，能够达到环境保护和资源合理利用的要求，保持自然生态的平衡。为了更好地应对生态城市系统的复杂性和多样性，满足可持续发展的需要，特别设计了知识库，用于获得更高层次的信息，将GIS技术和人工智能相结合训练生态城市知识发现，实现信息到知识的转换以及知识的综合。设计结构见图3-37。 27 兰州交通大学毕业设计（论文） 用户 公众 Web 人机交互界面 可视化 决策规划者 GIS 数据挖掘 数据库 数据仓库信息 模型库 推理机 知识 知识发现 图3-37 总体结构设计图 知识库 1）数据库设计 数据库子系统包括数据库本身及其管理系统，其中数据库包含空间数据库和属性数据库两部分，空间数据库是整个系统的核心。由于数据获取的来源不同，数据结构及规范不同，为保证结果的准确性，必须进行数据的规范化和标准化处理。此外数据库应与模型库相结合，使数据能够直接支持于各种模型。数据库管理系统的设计保证数据的完整性与可扩充性。 2）模型库设计 模型库子系统的功能主要是利用相关的数据信息定量分析，辅助制定生态城市规划决策方案，评价生态城市建设，形成生态城市知识，为可持续发展的城市生态化提供科学决策依据。针对这一特点，相应的设计了以下模块：生态城市评价模块、动态模拟模块、生态城市规划决策及评估模块、生态城市预测模块以及模型库管理模块（如图3-38）。 （2）模型子系统设计 1）生态城市评价模块 该模型用于对不同社会、经济状况和自然禀赋的规划城市或区域进行评价，包括生态环境、区域资源、地质条件等，通过模型中向导式的指标体系确定方法对数据仓库中的信息进行提取、预处理以及定量计算，从而确定生态城市各关键项的现状和未来需满足的要求。 2）生态城市预测模块 28 兰州交通大学毕业设计（论文） 生态城市预测模块包括人口变动分析模型、经济发展预测模型、生态环境承载力估算模型、土地生态功能未来潜力模型等。通过预测未来的发展趋势采取相应的措施，对符合社会、经济、自然和谐发展要求的规划和建设给予支持，对可能在未来造成生态坏境破坏或影响社会经济发展的行为进行抑制乃至禁止。 3）动态模拟模块 基于GIS的生态城市信息动态模拟 分析是对生态城市相关数据较为深层次的处理，是生态城市相关数据演变为生态城市信息乃至生态城市知识的关键步骤。GIS软件通过对多时相、多数据源融合分析，结合该模块对过去的历史过程进行近似的再现与模拟，并对未来的城市发展演变进行模拟和演示。 4）生态城市规划决策及评估模块 规划决策及评估模块的功能是根据生态城市规划的目标和决策过程中人的思维方式调整决策步骤，组织模型数据输入，引导用户实施模型调用，进行生态规划目标的制定，并对各种规划方案进行评估，帮助决策者选择最佳决策。 （3）知识库设计 知识库子系统包括知识库、推理机和解释模型（如图3-39）。通过知识发现技术将数据仓库中提取的信息转换为知识以建立和扩展知识库。知识库中存储了理解、阐释和解决生态城市规划建设所必须的知识，这些知识以事实和规则的形式存放。推理机是一组程序，针对用户的问题，从知识库中的事实和规则出发求解问题的答案，并通过解释模型解释所提出的问题或意见。 数据仓库 知识发现 知识库 人工智能 解释模型 人机交互界面 用户 图3-39 知识库子系 29 模型库管理 生态城市评 模型库 生态模拟 生态城市预测 规划决策及评图3-38 模型库子系统结构图 信 息 知 识 推理机 兰州交通大学毕业设计（论文） 4 GIS与经济分析结合的几个关键问题 随着网络的快速发展，世界进入了信息时代，这个时代的特征：信息经济已成为当今世界经济发展的重要特征之一，信息化程度，已成为衡量一个国家、一个地区的科学技术发展水平的重要标志；在信息时代，信息科学可称为巨型学科，因为它汇集了许多其他学科中的思想和技术。地理信息系统技术，作为信息技术(IT)的重要组成部分，涉及多学科、多种现代技术的综合应用，关系到当今各个领域的全面发展和推广应用。同时，随着技术本身的不断发展和应用的深入，将在国民经济建设中发挥更加重要、更加积极的作用。正确认识GIS技术的发展动向、产业发展、推广应用，具有重要战略意义。现在随着经济的高速发展，对GIS的需求要求不断提升，对GIS数据、软件、网络共享等方面都有更完善的环境要求。 4.1 GIS数据的共享和开放 在中国，数据问题是限制GIS发展的突出问题。GIS的研究对象和基础是数据，离开数据，GIS也就失去了价值。尽管我国GIS取得了辉煌的成就，但从应用来看，GIS的发展规模和普及程度都与发达国家存在着明显的差距。尤其是在民用和经济领域，GIS的应用更为落后。目前，我国GIS的应用范围很窄，大多集中在一些政府部门和科研机构所承担的大型项目中，社会普及率很低，对整个社会生产力发展的促进作用还不明显。这种情况与我国在GIS研究领域所取得的国际地位极不相称。造成这种现象的原因很多，但主要原因是GIS数据的保密性。自20世纪80年代以来，不同层次的政府部门投入了大量资源和技术建立了丰富的GIS数据。但是，出于国防和国家安全考虑，地图的生产、出版、数字化等各个环节都有严格的限制。数据获取困难是GIS技术发展的严重障碍和瓶颈，使我们的国际领先科研成果得不到发挥，更不能为人民生活和经济发展带来好处。现在卫星遥感图像的分辨率日益提高，很多商业公开在全球发行的卫星遥感图像如IKONOS和Quick Bird的精度是0.6米到1米，而一般的GPS的精度也提升至10米，对制作1：5000比例尺数字地图已经绰绰有余。事实上，发达国家采用比较开放的数据政策也是出于这样的考虑。随着各种测绘技术和GPS技术的不断发展，限制地理信息数据的公开使用已经意义不大，这样只会限制科技为群众服务，限制GIS科技对社会经济效益的贡献。不同的应用领域所需的数据精度也不一定需要很高，如旅游和交通导航系统，允许1：5000比例尺和详细度比较低的数据公开即能满足很多用户的要求，可以为整个社会的运行效率带来巨大的益处。提升数据的共享和开放，可以让GIS更广泛地应用于各个领域，更可以提高经济活动的效率，提高竞争力。 30 兰州交通大学毕业设计（论文） 4.2 GIS数据的安全性 随着GIS的快速发展,我们拥有的数据的数量也伴随着GIS应用领域的扩大而大幅增长。但是，投入大部分时间和财力生产出的数据却常流入了不法分子手中，这严重损害了GIS部门的经济利益，侵犯了国家权益，甚至泄露了国家机密，违反了国家保密法规。此外，随着网络GIS的迅猛发展，WebGIS的技术和数据网上交易逐渐增多，有关信息安全知识产权保护等问题也日益凸显出来，如何保护GIS空间数据信息的安全问题早已成为GIS领域关注的焦点。 （1）GIS空间数据版权保护 未来，数字化GIS空间数据可以通过网上直接下载和购买，如何保护这些数字空间数据的版权就成了一个极其关键的问题。这就要求，GIS空间数据的水印技术在地理信息领域必须明确无歧义的实施。 （2）防止非法复制 要实现防止非法拷贝，要么需要国产的防拷贝的GIS软件，要么就得有防拷贝硬件支持。 （3）GIS空间数据认证 认证的目的就是检测对GIS空间数据的修改记录，可用“易损水印”实现空间数据的认证。 （4）签署协议 在一个人或私人公司获取GIS数据时，可以根据法律程序，签署严格的使用协议，用法律手段保护数据安全。 4.3 GIS应用平台的个性化发展 当前的GIS，仅只是―界面友好‖，不是―应用友好‖，只对GIS专业人员而言具有强大的功能，普通的用户却难于了解和掌握它。面向经济发展的地理信息和地理信息技术，对经济的影响是长期性的，对于塑造灵活的、具有竞争能力的经济，在组织生产、营销、决策等方面具有一定的帮助作用；但另一方面，它需要高额资金投入，也要培养相应的专业人材，这些对于发展中国家并不是一件容易的事情。发展中国家的空间数据基础设施，几乎还没有启动，最多处于建设初期，空间信息仓储仍有待建立，更谈不上廉价的地理信息供应和地理技术服务。这些都会阻碍地理信息和地理技术的传播和推广。 31 兰州交通大学毕业设计（论文） 总 结 面向经济发展的地理信息系统仍然是一个比较新的概念，因而在实际应用中，会有很多不能确定的问题。其中两个最重要的问题是空间数据的缺乏和技术推广的困难。地理信息系统与经济(作为一般性的题目)，是复杂的研究课题，本文只是一个初步总结，还有很多课题需要深入地研究。 （1）在技术层次上，需要结合中国的经济和技术现状，积累数字化的地理信息，利用已经存在的数据，逐步建立空间数据基础设施和空间信息仓储，并向社会提供廉价的地理信息和地理信息技术。 （2）在区域经济发展层次上，仔细考虑空间在经济活动中的重要性，将地理信息系统作为区域发展的战略工具和可以降低商业运行(生产、运输、营销和零售)成本的日常工具。从经济学的角度，空间经济只是经济的一个侧面，地理信息和地理信息技术应当和其它经济工具协调使用、相互补充。 但是，在中国目前的现实状况下，如何有效地积累地理空间数据，推广地理信息技术，建设有效的空间信息服务体系，如何将之溶入企业和政府的管理、评估、规划和决策业务中，如何合理使用稀有资源、降低交易成本等，都需要更深入的研究。 32 兰州交通大学毕业设计（论文） 致 谢 时间如梭，转眼毕业在即。回想在大学求学的四年，心中充满无限感激和留恋之情。感谢母校为我们提供的良好学习环境，使我们能够在此专心学习，陶冶情操。四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而对于人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。 我必须感谢我的父母。焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报。您们永远健康快乐是我最大的心愿。作为他们的孩子，我秉承了他们朴实、坚韧的性格，也因此我有足够的信心和能力战胜前进路上的艰难险阻；也因为他们的日夜辛劳，我才有机会如愿完成自己的大学学业，进而取得进一步发展的机会。感谢我的父母无私的付出，让我能顺利的完成学业！ 四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的指导老师，谢谢您段老师！ 从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友！ 感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作！ 33 兰州交通大学毕业设计（论文） 参考文献 [1] 陈军. 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