关键词：测量信息化；工程测量；技术展望
中图分类号：P2文献标识码：A
一、信息化测绘技术体系
1.1从技术角度上，信息化测绘技术是现代测绘科学技术经多学科交叉、融合后发展形成的，它依托数字化测绘体系，实现地理空间信息的快速获取和更新、智能化处理和一体化管理、网络化生产与分发服务，实现地理空间信息资源的融合、增值服务，使测绘信息与技术产品社会化，为社会提供多尺度、多形式的服务，是“后数字化测绘技术”时期的发展走向。面对以TB级计的海量地理信息数据和各行各业的迫切需求，使我们面临着“数据又多又少”的矛盾局面：一方面数据多得无法处理；另一方面用户需要的数据又找不到，无法快速而及时地回答用户问题。因此，对地理空间信息加工与处理提出了自动化、智能化和实时化的要求，这恰恰体现了对数字化的提升，也符合复杂巨系统的格局。
1.2随着全球信息网格（GIG）概念的提出，人们将要面临在下一代3G（greatglobalgrid）互联网上进行网格计算，即不仅可以查询和检索GIS时空数据，而且还要能利用网络上的计算资源进行网格计算。在网格计算环境下，目前的GIS数据面临着空间数据的基准、空间数据的时态、语义描述以及数据存贮格式不一致的4大障碍。因此，建立全球统一的空间信息网格对实现网格计算势在必行。为此，我们提出了从用户需求出发的空间信息多级网格（SIMG）的概念，用带地学编码的粗细网格来统一存贮时空数据。其基本的思想是在地理坐标框架下，根据自然社会发展的不平衡特征将全球分成粗细不等的格网，格网中心点的经纬度坐标和全球地心坐标系坐标作为参照标准，存贮各个格网内的地物及其属性特征，这种存贮方法特别适合于国家社会经济数据空间统计与分析。如果能解决空间信息多级网格与现有不同比例尺空间数据库的相互转换，GIS的应用理论将会上一个新的台阶，空间数据挖掘也可望得到更好的应用，使空间分析和辅助决策支持上一个新台阶，同时也对信息化测绘体系提出了明晰的目标和方向。人类的社会活动和自然界的发展变化都是在时空框架下进行的，地球空间信息是它们的载体和数学基础。在信息时代由于互联网和移动通讯网络的发展加上计算机终端的便携化，使时空信息服务的大众化代表了当前和未来的时代特征，也是空间信息行业能否产业化运转的关键。
二、信息化测绘的任务与特征
信息化测绘是当前测绘事业发展的方向。信息化测绘体系是地理空间信息获取、处理和服务等测绘业务流程信息化的具体体现，主要包括现代化的测绘基准体系、基础地理信息资源体系和地理空间信息的实时化获取体系、自动化处理体系、网络化服务体系等。充分利用现代高新技术，加快建设信息化测绘体系，大力推进测绘信息化进程，是测绘事业适应国家信息化建设的紧迫任务和重要内容，也是实现测绘事业又好又快发展的基本要求和必要途径。信息化测绘体系建设应该包括两大目标：一是要着力发展先进的测绘技术方法，建设现代化的测绘基础设施；二是要着力提升测绘的保障服务能力。这两个目标密切相关。前一个目标是后一个目标的基础和前提，是实现后一个目标的手段和条件；而后一个目标则是前一个目标的出发点和落脚点，是建设信息化测绘体系的终极目标。因此，信息化测绘体系建设的核心是切实提升测绘的保障服务能力。当然，要提升测绘的保障服务能力，必须大力发展测绘技术手段，建立健全相应的政策法规和技术标准。从提升测绘保障服务能力的角度上看，信息化测绘应该具有以下特征：
2.1测绘保障服务的层次有显著提高。在强化测绘的“支撑”作用的同时，大力发展测绘的“提升”作用。
2.2测绘保障服务的模式有显著变化。测绘应该从被动服务、普遍服务转变为主动服务、按需服务。这不仅包括测绘服务和成果的提供模式，也包括测绘成果的应用模式和后续服务模式等。
2.3测绘保障服务的质量有显著改善。测绘产品及服务不仅要优质化，更要增值化。测绘成果的内容、形式和质量应适应应用的需求，特别是成果的现势性应得到明显改观。
2.4测绘保障服务的效果有显著增强。测绘保障服务要适宜、及时和有效，并应以其为其它业务的成功而提供的支持程度作为衡量保障服务效果的基本标准。
三、信息化测绘的若干关键技术
3.1城市地理信息共享标准。由于标准化工作未得到重视的危害有滞后性，往往被忽视，而一旦发现失误再去弥补，代价很大，有些工程需要重来。因此，信息测绘体系建设应十分重视标准先行。城市地理信息共享标准涉及地理模型、数据获取、组织管理、共享服务等方面。主要包括：地理基础框架与地理信息分类标准、数据质量标准和分发服务标准等。
3.2现代化城市测绘基准体系。现代测绘基准体系主要包括：GNSS虚拟参考站技术、坐标系转换技术、厘米级大地水准面精化技术、分米级交通导航技术等。该技术不仅可逐步取代传统的城市测量控制系统，还可以提供实时动态的空位置服务，将带来城市测量的历史性进步。
3.3智能化移动测量技术。移动测量技术是多传感器集成技术、空间同步技术、自动提取技术、移动信息实时传输等技术的总称。目前典型的产品有：基于PDA的野外全息数据采集技术；基于可量测实景影像（DMI）信息提取技术。该技术特别适合专题热点数据采集，有利于实现地理信息服务的大众化、社会化、灵性化与实时化。
3.4无人飞行器航空摄影测量技术。无人飞行器航空摄影测量技术主要包括：长航时无人飞行器技术、传感器姿态控制技术、平流层平台摄影测量技术与应用、航空摄影二维及三维信息的提取技术等。此项技术的应用将改变传统的摄影测量作业方式，大大缩短成图周期、降低测绘成本、提高测绘生产与成果更新的效率，并可为三维仿真提供高分辨率纹理数据。
四、结语
信息化测绘是数字化测绘的延伸和发展，是信息社会测绘生产力发展的必然要求。在信息化条件下，空间数据生产的劳动强度极大降低，技术含量极大提高，应用前景更加广阔。历史将有力证明：建设城市信息化测绘体系是工程测量行业实现可持续发展的必由之路，殷切期待工程测量行业在信息化的浪潮中更加繁荣昌盛。
参考资料
[1]张清浦.关于信息化测绘体系建设目标和任务的探讨[J].地理信息世界.2008年04期
关键词:测绘;信息化;标准化;可视化
地理信息是用来描述现实世界各种目标的空间位置和分布情况的信息,是人类最重要的、基础性的信息资源之一。信息化是充分利用信息技术,开发利用信息资源,促进信息交流和知识共享,提高经济增长质量,推动经济社会发展转型的历史进程。大力发展信息技术,推进信息社会建设,已成为我国经济社会发展新阶段的战略目标。测绘技术在经过漫长的模拟时代后,已经过了数字化改造,在地理信息资源日益丰富的今天,信息化测绘时代正在到来。
信息化测绘要能够对地理信息进行快速获取和更新,以及支持地理空间信息资源的大融合和增值服务,使得三维现实世界能够三维表示,动态的社会得到随时随地的地理空间信息服务。
一、测绘信息化建设的主要任务
新的时代对测绘发展提出了新的要求,测绘的作用对象更广泛,作用空间更大,测绘成果更具多样性,测绘服务的领域更宽阔;信息处理的自动化程度更高,信息更新和传输更迅速,成果应用更便捷;地理信息内容更全面,属性更准确,现势性更强,精度更高。面对新的形势和新的要求,必须加快推进测绘信息化建设,为经济社会发展提供可靠、适用、及时的测绘保障。测绘信息化建设主要包括以下内容:发展现代测绘技术,充分利用现代信息技术,进一步完善数字化测绘技术,形成信息化测绘的技术体系,为测绘信息化建设提供技术支撑;建设地理信息资源,这是测绘信息化建设的主要任务,重点是加快基础地理信息资源建设,为各类信息资源整合和利用提供基础地理信息公共平台;加强地理信息资源开发利用,要大力推进地理信息资源的产业化开发和社会化应用,促进地理信息产业发展;加强测绘与地理信息标准体系建设,为地理信息采集、数据库建设、信息交换与共享、应用服务等提供技术规范和标准支撑;加强法规政策建设,为测绘信息化发展创造良好的环境条件。
二、促进信息化测绘技术发展的措施
测绘成果数字化主要表现为:
测绘成果的信息量更加丰富。除了传统地图上所表示的自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性外,未来的测绘成果还将包含大
量的其他属性信息。
测绘成果的现势性。信息社会具有变化快的特点,因此,测绘成果必须准确反映现势性的地理信息,而数字化将确保这一要求的实现。
测绘产品形式的多样化。在测绘成果数字化的基础上,可以派生出多种多样的测绘产品,如满足各种需要的数字地图、各种地理信息数据产品、各种功能的地理信息系统、决策支持系统等。随着信息技术的飞速发展,Internet网络在全球迅速普及,使得人类社会空间在信息概念上逐步缩小,测绘服务的方式发生了根本性变化。比如测绘成果可分布式地存储在各个地方,通过建立地理信息一站式服务系统,建立集成化的地理信息门户网站,用户只需访问一个网站,通过一个查询界面就可以对分布在各地的地理信息进行检索、访问和浏览,实现任何人都可以在任何地方、任何时候享受地理信息服务。
测绘过程标准化
加强地理信息和地理信息系统建设的标准化工作,是推进地理信息资源有效利用、实现信息化测绘、提供综合地理信息服务的首要任务。它既融入了行政管理,又规划了技术方向,是地理信息基础设施体系建设的重中之重。检讨近年测绘信息化的发展,社会信息化发展的组织建设已引起政府部门的足够重视,但某些主管信息化的部门特别是相关行业的信息主管官员,有测绘背景的极少,使得构建和谐共享框架时,缺少部门协调的主动性。在技术迅猛发展中把握好指导性和强制性标准的制定工作,同时加强对标准的检查力度,使地理信息标准化具有权威性,得到切实有效执行。这要求我们的标准制订工作必须具有前瞻性和实用性,也要求标准制定者既要把握前沿技术,又要具有生产实践经验。
测绘信息服务可视化
地图是人类在认识自然和改造自然的历史长河中形成的最直观的自然重现的技术和方法。由于受传统媒介的限制,一般的地图是在纸张、布匹、塑料等平面上展现,也有通过制作立体沙盘模型来展现,也有通过电子显示的技术来展现。地理空间是动态的三维世界,地图一般都是静态的和平面的,高程信息在制图的过程中已经全部或部分损失。如果能够用真三维的方式再现地理空间世界,这将极大地方便决策支持和各类用户。为此立体化的印刷技术和虚拟现实技术成了地理空间信息可视化的主要技术手段。
立体印刷可以通过柱面透镜印刷技术、偏振光印刷技术和全息印刷技术来实现,也可以通过互补色印刷来实现。更好的办法应该是采用电子方式的立体显示技术来实现,即通过虚拟现实的方法来建立立体显示空间,观察者通过佩带专门的立体眼镜来身临其境地研究问题。随着PC和图形加速卡功能的提升,基于微机的VR环境可以搭建出来。三维地理空间数据可以通过网络提供服务,三维地理空间数据的管理通过企业级数据库来管理,地理空间数据的用户端可以是立体化的。这种立体化的显示技术同样可以用在地理空间数据的快速更新上来。
三、结语
加快信息化建设,努力构建信息化测绘体系,必须转变观念,以战略眼光认识信息化测绘体系建设的意义,以务实的态度处理好长远规划与近期目标的关系,为国民经济和社会发展提供全面的测绘保障和服务。我们相信在不久的将来,人们将能体验到地理空间信息随时伴随着其各项活动,地理空间信息服务无处不在,地理空间信息无时不有。
参考文献:
关键词：现代测绘技术；全球定位系统；遥感；地理信息系统
1引言
以“3S”技术为特征的现代测绘技术已经成为人类研究地球及自然环境、解释某些自然现象、解决人类社会可持续发展等重要工具。现代测绘科学与技术已逐步实现了由传统测绘向数字化测绘的转化和跨越，现在正沿着信息化测绘道路迈进。信息化测绘这一新概念是根据我国现代化测绘的发展趋势和社会需求提出来的，其基本含义是在数字化测绘基础上，通过完全网络化的运行环境，实时有效地向社会各类用户提供地理空间信息综合服务的测绘方式和功能形态。其标志性特征为：体系的功能取向应由测绘产品生产转化为地理空间信息综合服务；体系对地理空间信息的获取和数据库建设将由静态生产转化为动态变化监测和实时更新；数据传输和信息交互的网络支撑运行环境由数字化测绘生产的局域网转化为实时有效的地理空间信息综合服务的广域专网或国际互联网；体系的基础设施（包括测绘基准体系和基础地理空间信息数据库系统等）应由原来的供专业使用升级改造为满足社会公共使用；体系的运行主体应从测绘系统内部封闭式运作扩展为企业、事业单位、政府机构和大众用户开放式协同运作；信息共享中的安全和产权问题应由无序的或不规范的状态走向遵循信息共享的相关法规、标准体系和运行机制。目前在我国对信息化测绘虽然尚未形成一个共识的正式术语定义，但对这个概念的基本内涵和特征还是具有广泛共识的。可以说，信息化测绘使我国测绘事业实现了由传统测绘向数字化测绘转化和跨越之后的又一新的发展阶段。
2GPS（全球定位系统）的发展
GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术，已经成为大地测量的主要技术手段，也是最具潜力的全能型技术。GPS定位技术与常规地面测量定位相比，除具有对观测站选择更灵活、更适应不利条件、全天候连续作业外，还具有比任何地面常规技术提供数量更多、精度更高的数据信息。
GPS测量技术与数据传输技术相结合而构成的实时动态测量技术（RTK），作为GPS测量技术发展中的一个新的突破，在未来的测绘中必将扮演更加重要的角色。RTK测量技术以载波相位观测为根据的实时差分GPS测量技术，它能够实时的提供测点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。
GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术，已经成为大地测量的主要技术手段，也是最具潜力的全能型技术。由于GPS测量不要求点与点之间相互通视，外业不受气象因素太大的影响，且没有必要测定坐标传算点，而且精度容易满足航外要求，所以可以预见，在GPS技术不断发展的情况下，将逐步取代传统的航外测量。
3现代RS（遥感技术）的发展
摄影测量与遥感学作为基于影像的空间信息科学，是地球空间信息学的核心。地球空间信息学是空间数据的采集、量测、分析、存贮、管理、显示和应用的集成科学与技术，属于现代空间信息科学与技术范畴。其发展方向有以下几方面的趋势：
1、构建面向实时服务的广义空间信息网格，借助天、空、地各类传感器，实现全天候、全天时、全方位的全球空间数据获取和在轨数据处理；
2、借助卫星通讯、数据中继网，地面有线与无线计算机通讯网络组成的天地一体化信息网络，实现从传感器到应用服务端的无缝交链；
3、在广义空间信息网格上实现定量化、自动化、智能化和实时化的网格计算，实现从数据到信息和知识的升华；
4、通过广义空间信息网格对各类不同用户提供空间信息灵，将最有用的信息，以最快的速度和最便捷的方式送给最需要的用户。
4GIS（地理信息系统）的发展
4.1GIS网络化
对于GIS的发展，计算机网络技术是起到质变作用的重要技术。万维网的发展给GIS数据在更大范围内的、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。网络浏览器的使用从视觉上给提供和使用地理数据的人们带来了方便。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行搜索，甚至可以直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生新的数据结果，真正地实现“网络就是计算机”这一新的概念模式。
4.2GIS标准化
GIS发展到今天这个规模，能够在各种领域得到使用，使人们不断意识到软件、硬件、数据等要素进行必要的标准化才能实现更有效、更广泛地对GIS的使用。其中内容可能包括GIS的各个组成部分、各个操作过程、各种数据类型、软件硬件系统等。标准化真正实现将使人们能在一个共同理解的基础上共享信息和资源。
4.3GIS一体化
随着Windows操作系统的发展，大量GIS软件可以在微机环境下运行，从而结束了GIS必须在UNIX工作站上运行的历史，使得GIS软、硬件投资大幅度降低。组件式GIS的发展使GIS可与其他IT应用紧密地集成，使得办公自动化与GIS应用一体化集成成为可能。
面向对象技术的应用，改变了GIS的传统设计方法与思想，使GIS系统能够更好地反映现实地理空间各种空间要素及其相互关系。目前，GIS的数据对象，除了具有图形（Geometry）和属性（Attribute），已经开始被赋予行为（Behavior），甚至规则（Rule），为GIS的智能化应用奠定了基础。GIS对象数据模型在
不断的完善和发展，使GIS描述现实地理空间时更加得心应手。采用关系数据库管理空间数据，解决了海量空间数据的管理问题，使GIS系统的C/S结构得以真正地实现，也为B/S结构开发奠定了基础；同时，也为多用户并发操作、历史空间数据的管理提供了解决方案，使空间数据对象可与非空间对象在关系数据库中并存并建立关联，利用SQL进行空间数据与非空间数据的操作。
参考文献
[1]易思蓉.线路工程信息技术.西南交通大学出版社,2007
1空间信息技术与城市开放空间系统
1.1空间信息技术
信息和信息技术对当代的经济、社会、文化、生活等产生了巨大的影响。空间信息技术是20世纪60年代以来逐步发展起来的以获取、管理、分析与地理位置相关的空间信息为主的信息技术的总称。它包括遥感（remotesensing，RS）、地理信息系统（geographyinformationsystem，GIS）、全球定位系统（globalpositioningsystem，GPS）（简称3S技术）等。利用遥感技术可以远距离无接触地快速获取地面各种地物的实时信息；借助地理信息系统技术对整个或部分地球表面与空间有关的数据进行采集、存储、管理、分析、显示和应用；全球定位系统能在任何时刻为全球任何地方的用户提供三维位置、三维运动速度和精确的时间等信息。遥感技术的优势在于它的短周期、视野广阔、信息量丰富及可定时定位观测；地理信息系统的强大之处在于它将空间信息的处理与属性信息完美结合起来，为用户提供了空间检索和分析功能。以“3S”技术为代表的空间信息技术不再局限于数据的采集，而是强调对地球空间数据和信息从采集、处理、量测、分析到管理、存储、显示和的信息流全过程[1]。空间信息技术把整个人类的生活环境作为主要的研究对象，具有信息获取的客观性、信息定位的准确性、信息管理的灵活性、信息分析的空间性、信息表达的直观性等特点[2]。
3S技术集成已成为现代空间信息技术发展的必然趋势。全球定位系统的组合技术系统为遥感对地观测信息提供了准实时或实时的定位信息和地面高程模型，遥感对地观测的海量波普信息为目标识别及科学规律的探测提供了定性或定量数据；遥感、全球定位系统、地理信息系统的集成将使地理信息系统具有获取准确、快速定位的现势遥感信息能力，实现数据库的快速更新和在分析决策模型支持下，快速完成多位、多元复合分析[3]。遥感、全球定位系统和地理信息系统的集成技术将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统，形成快速、高精度的信息处理流程。
在自然、经济、社会中出现更多的是空间数据，空间数据是指与空间位置和空间关系相联系的数据。数据库是20世纪后期迅速发展起来的、应用范围广泛的计算机数据管理技术。地理信息系统数据库是地理信息系统的关键支撑技术，它具有数据量特别大、地理要素的属性数据和空间数据结合紧密、数据应用面广等特点。以地理信息系统数据库为依托，社会、资源、环境、经济等多种信息可以组成更庞大的空间信息数据库。空间信息数据库的主要任务是建立资源、环境、社会、经济等多种信息资料的采集、传输、处理、分析、分发、反馈、决策的网络服务体系，它是信息社会和知识经济时代必不可少的基础设施[4]。很多国家和地区已经建立了自己的空间数据库，但是技术平台的差异导致数据很难实现共享，这在GIS数据库中尤其突出。为了实现GIS数据的共享，有关专家学者提出了建立分布式多空间数据库系统来实现异构空间数据源的互操作，以达到空间信息共享的目的[5]。
1.2城市开放空间与城市开放空间系统
现代城市开放空间系统的建构是在生态概念的思想基础上产生的，是生态规划设计观的表现之一。具有现代意义的城市开放空间概念大约出现于1887年的英国，之后人们出于不同的目的分别从不同的角度对其进行了诠释和应用。城市开放空间是指在一定的城市地域内，具有一定结构和多重功能的存在于城市建筑实体之外的开敞空间体[6]。它包括绿地、河湖水体、待建与非待建的空地、广场、道路及农林地、山地、滩地等空间。它们担负着城市多样的生活、活动、生物的自然消长、隔离避灾、通风导流、表现地景以及限制城市无限蔓延等多种功能，是城市生态与城市生活的多重载体。这就意味着城市开放空间是一个空间体概念、一个载体概念，它具有生态、娱乐、文化、美学等多重目标和功能。开放空间研究与可持续发展的概念相一致[7]。
城市开放空间系统则是具有一定要素构成、结构形态和功能组合的各类开放空间的集合体[6]。系统的构成要素按照基本功能的不同可以分为绿色开放空间系统和灰色开放空间系统两大类。绿色开放空间包括绿地、园林和水体，灰色开放空间包括对外交通空间、对内交通空间、广场、未绿化的闲置空地等。城市开放空间系统与城市的生态系统、经济系统、社会系统相互支撑、相互交叉重叠共同构成城市巨系统。城市开放空间系统具有实用功能、生态功能、文化功能、景观功能和调控功能等，它是城市地域内人与环境协调共处的空间前提，是改善城市结构和功能的空间调节器，也是城市建设体现生态思想、促使城市发展进入可持续状态的重要空间载体[7，8]。
1.3建立城市开放空间信息系统的必要性
城市化浪潮席卷全球，与城市化迅速发展并存的是城市的可持续发展问题，建设生态城市是实现城市可持续发展的重要支撑，城市开放空间系统是城市系统的重要组成部分，又是城市生态与城市生活的重要载体，它与城市建筑空间之间存在耦合互动关系，从而又是城市生态和城市生活的重要反映，通过对城市开放空间系统的研究人们可以对整个城市系统进行明晰的解剖和辨识。同时，城市环境的空间布局是一项刚性很强的战略任务，一旦确立了空间布局的框架并将其落实到用地上，就很难在短时期内将其改变[6]。而作为城市巨系统的重要组成部分，城市开放空间系统内部要素的变化不但会导致城市开放空间系统的变化，而且会导致整个城市巨系统的变化，而系统变化的程度和结果却正是人们想预知的。以飞速发展的计算机技术和空间信息技术为支撑的城市开放空间信息系统，可以获得确定空间区域的实时空间信息数据、实现对区域空间信息数据和属性数据的各种分析、实现对城市开放空间系统的空间模拟和发展模拟等功能，并进一步实现城市开放空间系统的空间布局、社会经济发展对城市生态环境后果的预测与模拟。这样，人们就可以借助城市开放空间信息系统预测城市开放空间设计方案，从而可以实现城市开放空间系统的优化，这对实现城市的可持续发展具有重要意义。
2设计思想、可行性研究与开发流程
2.1设计思想
信息系统设计采用原型法思想。原型法的基本思路是：先确定部分基本要求，设计一个初步的原型，并用较短时间开发出一个实验性的简易原型，投入试运行；根据运行中出现的问题进行修改补充；然后再运行，再修改；如此反复迭代，不断完善原型（本质上称为进化型原型），最终开发成完善的信息系统[9]。
2.2系统开发的可行性研究
在进行信息系统设计之前，首先要进行系统分析，包括任务的提出、初步调研和可行性分析等[10]。城市开放空间信息系统的可行性论证包括4个方面：通过初步调查和对本部门业务工作的分析研究，确认信息系统近期和远期应用目标的可行性；论证项目的投资规模（包括硬件、软件、数据和人力资源的投资），编制预算，并估计实施后带来的经济、社会效益和实施中可能遇到的风险；论证几种可供选择的实施方案，确认技术上的可行性，确定最终方案；编制项目初步实施计划，确认实践上的可行性。
2.3系统开发工作流程
城市开放空间信息系统设计是在可行性研究的基础之上进行的，基本上可分为城市开放空间信息系统总体设计、子系统设计及系统评价等3个方面，在对信息系统各项评价结果基本满意的基础上，可对城市开放空间信息系统的功能模块进行进一步的扩展与优化。具体工作流程如图1。
图1基于原型法的城市开放空间信息系统设计基本流程(略)
Fig.1Stepsofdesignofurbanopenspaceinformationsystemwithprototypemethod
3总体设计
城市开放空间信息系统总体设计为全系统确定了整体框架和结构，它是系统研制工作的核心和系统开发的依据。信息系统总体设计流程如图2。
图2城市开放空间信息系统总体设计流程(略)
Fig.2Stepsofgeneraldesignofurbanopenspaceinformationsystem
3.1用户需求调查分析
用户需求调查分析是对用户现行业务运行管理系统的现状和用户对系统的要求进行详细的调查和分析，是系统设计和开发的准备阶段。用户需求调查分析要弄清楚包括潜在用户在内的所有用户对系统的功能、数据内容、应用范围等方面的要求，并详细考察用户原来的业务范围、工作流程以及部门之间的分工和相互关系等。
转贴于3.2系统逻辑设计
在用户调查分析的基础上，提出系统的逻辑模型，即确定系统的功能。逻辑模型的基本成分是逻辑结构、子系统划分和子系统功能分析。逻辑结构包括硬件、软件、数据库和人员等。硬件主要指信息系统运行的设备环境，包括计算机、输出输入设备以及网络；软件主要包括系统软件和应用软件，系统软件主要指计算机操作系统如WINDOWS系列，UNIX，LINIX等。城市开放空间信息系统的应用软件主要指遥感软件和地理信息系统软件如CAD，ERDAS，GeoWayImageStation，EPSCHECK，ARC＼INFO，MapGIS，SuperMapGIS等。它们可以实现数据采集与输入、数据存贮与管理、数据处理与分析、成果生成与输出等功能。数据库是信息系统的核心部分，主要存贮城市开放空间的各种数据信息、城市的各种相关社会经济信息等。人员包括系统设计开发人员、系统运行和维护管理人员、操作人员和最终用户。城市开放空间信息系统（图3）包括专题信息子系统和应用信息子系统等2个一级子系统。专题信息子系统主要用于某一专题信息的管理和应用，并将获得新的信息数据返回城市开放空间信息数据库，进行必要的信息数据库更新与维护。具体而言，城市开放空间信息系统的专题子系统包括绿色开放空间信息和灰色开放空间信息等2个二级子系统。绿色开放空间信息子系统包括绿地信息、园林信息和水体信息等3个三级子系统；灰色开放空间信息子系统包括对外交通空间信息、对内交通空间信息、广场信息、未绿化的闲置空地信息等4个三级子系统。绿地信息子系统用以处理城市开放空间中与绿地相关的信息数据，它可以实现城市开放空间中绿地的布局分析、规划分析，并可以预测城市绿地布局对城市开放空间系统乃至城市巨系统造成的生态后果，从而为城市开放空间设计乃至城市整体规划中的绿地设计提供有价值的参考；园林信息子系统用以处理与园林相关的信息数据，分析园林规划的各种可能性，进一步分析园林布局变更造成的生态影响，为城市园林设计提供一定参考；水体信息子系统用以分析水体质量及其对开放空间环境质量的影响，并根据现实数据预测未来时段水体环境质量的变化情况及对开放空间环境质量的可能影响，为城市各种水体的管理提供信息和帮助；对外交通空间信息子系统用来进行城市实施对外交通时所需城市内部空间的预测与布局分析，并根据现有的信息数据进一步预测布局的可能后果；对内交通空间信息子系统基于分析现实交通线路状况的基础之上，依据现有的信息数据为未来的对内交通线路布局提供参考方案和相关分析；广场信息子系统用以分析开放空间内广场布局的合理性，进一步提供广场的需求信息，并为开放空间的广场布局提供参考方案；未绿化的闲置空地信息子系统基于各种信息数据分析闲置空地的可能用途。应用信息子系统是在综合各种因素的基础上向用户提供有关城市开放空间系统的查询和运算结果，它将专题信息子系统的运算结果进行进一步的综合、分析，得到城市开放空间中某一个或几个因子布局对于城市开放空间系统的效应，进一步预测其布局改变或者社会经济状况改变对其他因子、城市开放空间系统乃至城市巨系统的影响及其生态响应，以最终满足用户需求；可以将最终查询结果或运算结果输出成图。借助大量分布的城市开放空间信息系统的客户端，公众可以了解自己所在的城市开放空间的各种信息，了解开放空间内正在进行的某一项建设对城市造成的诸多影响，借此也可以提高公众参与城市建设的积极性。
图3城市开放空间信息系统组成(略)
Fig.3Thestructureofurbanopenspaceinformationsystem
3.3数据组织与数据库设计
具体包括数据库实体设计、标准化设计、软硬件配置、系统开发计划、经费预算和组织实施。数据库是城市开放空间信息系统的核心部分，其设计质量的好坏直接影响到系统的应用、维护管理和数据更新。数据库设计的基本要求是：对数据体用非冗余结构定义；在插入、修改和删除冗余数据元素时，数据元素的结构、相互关系和从属性应保持不变；数据独立；保持数据的安全性；系统要保证数据在逻辑意义上的正确性、有效性和兼容性；要有利于数据库维护以及经常性的组织和必要的数据库操作辅助程序；要便于用户对数据的独立写入、修改、补充和删除；要有不断的扩充和更新的能力。城市开放空间信息系统数据库包括社会经济信息数据、空间信息数据、元数据和其他信息数据等。社会经济信息数据主要属于非空间型属性数据，主要包括开放空间所在城市的社会经济文化等信息数据；空间信息数据主要包括城市开放空间地形图、政区图、交通图、各类地物的空间分布图等空间型数据及其附属的属性数据等，也包括经过处理的遥感影像数据。元数据是关于数据的数据，是关于数据的质量、内容、条件和其他特性的数据，其在数据的共享中具有重要作用。所有的数据库都可以归结为地理信息系统基础数据库、元数据库和综合信息数据库。数据的管理模式为GIS管理空间数据、DBMS管理属性数据，并通过关键字段在空间和属性数据间建立关联，这种模式为空间和属性数据的单独处理提供了较大的灵活性，能发挥空间数据和属性数据管理系统各自的优点。
4子系统设计
城市开放空间信息系统详细设计是根据总体设计方案确定目标的阶段开发计划，对子系统进行详细设计，指导子系统的开发[10，11]。子系统设计以对用户需求作进一步的详细调查分析为基础，子系统设计的内容包括：子系统逻辑结构设计、数据库设计、功能模块设计和用户界面设计。
4.1子系统逻辑结构设计
每个子系统的逻辑结构包括硬件、软件、数据库和人员。软硬件应根据子系统的功能和规模并兼顾到与其他子系统的兼容来购买，城市开放空间信息系统的系统软件一般采用WINDOWS系列或者国产的LINIX系统，应用软件主要为ERDAS，ARC／INFO系列，CAD及其MapGIS系列软件；城市开放空间信息系统数据库包括社会经济信息数据、空间信息数据、元数据和其他信息数据等；人员包括子系统开发人员、运行人员、维护管理人员、操作人员和最终用户。
4.2系统数据库设计[12]
主要内容包括数据源的分析与选择；数据采集方式的确定；数据更新的技术方法；数据采集前的预处理；数据采集技术要求和技术规定；数据编辑处理和拓扑关系建立；属性项的选择、定义和属性文件的建立，与已有关系数据库的连接；数据质量控制和检查验收；平面坐标的配准、投影参数设置、与国家统一坐标系间的转换；数据接边问题；其他有关问题等。
4.3系统功能模块设计
系统应具有数据输入、图形或属性信息的查询检索、数据处理与分析、坐标变化和投影转换、图形图表显示或输出以及数据更新等功能，还应针对不同的专题子系统，涉及专题应用和辅助业务管理功能。
4.4系统用户界面设计
用户界面设计应该体现友好、方便、快捷的原则，采用汉化的菜单式用户界面，用户只需进行简单的操作就可以实现相应的功能。具体地，在系统维护管理、操作等的用户界面应该具有用于数据库维护与管理的数据输入与修改模块、数据查询模块、图形查询模块、运算结果的输出包括图形打印模块等，而在面向公众的用户查询界面和前者相比减少了数据库的维护与管理模块，数据的输出模块的功能也相对简单，其他基本相同。
5城市开放空间信息系统评价
城市开放空间信息系统评价是从技术和经济的角度对信息系统进行功能和效益评定，基本做法是将系统的运行和预期目标进行比较，评价主要包括以下项目[11，13]：系统效率评价、系统可靠性评价、系统的可扩展性评价、系统的可移植性评价、系统效益评价等5个方面，信息系统评价可采用定量评价和定性评价相结合的方法进行。
5.1效率评价
信息系统的各种功能指标、技术指标和经济指标均是系统效率的反映。初期的评价主要为城市开放空间信息系统的各项功能是否可以实现，是否可以满足用户的各项需求，所提供数据的质量是否达到了预期的设想；然后根据信息系统设计方案中系统的技术指标和经济指标体系进行城市开放空间信息系统效率的评价。
5.2可靠性评价
可靠性评价主要考察城市开放空间信息系统在运行时的稳定性、系统的数据文件和程序是否妥善保存以及系统是否具备后备开发体系等，并要进一步评价系统运行期间出现事故的可能概率、信息系统出现事故后的自我恢复状况、系统事故恢复后继续运行的稳定性等。此外，还要评价信息系统出现事故后对运算结果的处理状况，特别是对数据库文件的处理结果。
5.3可扩展性评价
城市开放空间信息系统基于原型法的设计思想，系统功能模块的开发是基于由少到多、由简单到复杂的设计思路进行的。首先开发出一个功能简单的信息系统，然后在此基础之上增加其他的功能模块，完善系统的功能。在已有信息系统的基础之上增加其他的功能模块时，不需要进行大的改动或者不影响整个信息系统的结构，不会影响整个系统运行的稳定性，是对城市开放空间新型系统设计的基本要求。
5.4可移植性评价
可移植性是包括城市开放空间信息系统在内的所有信息系统是否具有开放应用价值的关键指标。可移植性要求城市开放空间信息系统不仅能在本机上运行，而且还可以在其他型号的机器上稳定运行。要实现此功能就要求系统的设计必须基于国家标准规范或通行的标准进行，以保证软硬件、数据的匹配和共享，这也是不同城市的开放空间信息系统之间实现连接、数据共享的重要保证。
5.5效益评价
关键词：地理信息技术；教学改革；计算机类专业
随着计算机技术和互联网技术的发展，地理信息技术广泛应用于国土管理[1]、城市规划[2]、灾害评估[3]和公共安全[4]等诸多领域。随着大数据、云计算、物联网、人工智能等信息技术快速发展，地理信息技术和这些新技术融合趋势越来越明显[5]。目前，许多高校开设了地理信息技术相关的专业，如地理信息系统、遥感科学与技术、空间信息与数字技术等，培养相关专门人才，同时，一些其他相关专业，如资源环境与城乡规划管理、环境科学、城市规划，由于行业应用的需要，也开设了地理信息系统等相关课程。地理信息技术作为信息技术的重要分支，计算机类专业的学生有必要深入了解，因此，很有必要在在计算机类专业开设相关课程。
1课程性质及特点
在计算机类专业，地理信息技术一般作为专业方向课或专业选修课开设。通过该课程的学习，学生需掌握地理信息技术的基本原理、基本方法和相关应用，为学生在信息技术中综合集成地理信息技术打下坚实基础。由于课程的特殊性，该课程明显具有以下特点[6]：多学科交叉、实践性强、具有前沿性特征。
1.1多学科交叉
地理信息技术课程以3S为核心，集成了地理学、地图学、测绘学、计算机科学等众多学科的相关理论和技术，是多科学交叉的产物。由于涉及学科领域众多，要求学生必修具有相关学科领域的知识。对于计算机类专业的学生而言，学生仅仅具备了扎实的计算机科学的基础知识，其他学科的基础知识严重不足。这要求教师在教学过程中，需要考虑到学生的实际情况，根据需要适当补充其他相关学科的基础知识。
1.2实践性强
地理信息技术是一门实践性很强的学科，地理信息技术的应用促使技术体系不断完善，进而促进了相关理论体系的形成。同时，新的理论体系进一步促进地理信息技术的发展，并不断扩展应用领域。因此，地理信息技术学科内容包括了基本理论研究、技术方法和技术应用三方面，既是一门基础理论学科，又是一门实践性很强的学科。这就要求教师在教学过程中既要讲解本课程中的基础理论，又要巧妙地将基本理论与实际应用结合起来，这样有利于学生加深对基本理论的理解，提高学生运用地理信息技术解决实际问题的能力。
1.3前沿性
地理信息技术自诞生以来，已经形成完善的理论体系和技术方法，随着新兴IT技术的不断涌现，地理信息技术的发展和更新也日新月异。因此，地理信息技术课程呈现了前沿性的明显特点。
2地理信息技术教学改革
2.1明确教学目标
不同专业的地理信息技术课程由于教学目标的不同，其教学内容和教学方法也完全不一样[7]。对于地理信息技术相关的专业而言，地理信息技术是一门重要的专业基础课，其教学目标是培养地理信息技术专业技术人员，学生需要掌握基本原理、技术方法和典型应用，为后序课程的学习打下坚实的基础。对于其他相关专业而言，地理信息技术的课程的教学目标则是以专业知识为背景，地理信息技术作为一种辅助技术手段更好的解决本行业相关的问题。计算机类专业的培养目标是培养高素质计算机专业人才，地理信息技术的课程教学目标是让学生掌握地理信息技术的基本原理和技术方法，为将来在工作中综合集成地理信息技术打下坚实基础。
2.2改革教学内容体系
根据计算机类专业的人才培养目标以及地理信息技术课程本身的特点，需要对课程教学内容体系进行很好的规划。为了能够与专业更好的紧密结合，在介绍地理信息技术的基本理论和基本原理的同时，特别需要突出空间数据结构、空间数据库和空间分析原理与方法几方面的内容。经过实际的教学探索，该课程的内容主要包括以下四部分：①基础知识，主要包括基本概念、坐标系统和地图投影；②GPS与定位技术，主要包括GPS工作原理和其他定位技术；③地理信息系统（GIS），主要包括空间数据结构、空间数据库、空间分析原理与方法及地图制图；④遥感技术（RS），主要包括遥感基本原理和遥感图像处理。以上教学内容基本覆盖了地理信息技术的主要基础理论和技术方法。
2.3丰富教学方法
为提高教学质量，培养学生的学习兴趣，可以采用问题探究式教学法、对比教学方和项目驱动教学等多种方法相结合。探究式教学是指将探究式方法运用到教学中，在教师的引导与协助下，学生作为教学主体，通过提出问题、搜查资料、形成对问题的解释以及论证解释等探究环节，自主建构知识、获取知识、应用知识的过程，以此来培养学生的探究意识、创新精神和实践能力的研究性活动[8]。例如，在讲解空间数据结构之前，教师给出空间数据例子及特点，让学生根据学过的数据结构，自行总结在能够将空间数据在计算机内组织存放的方法。“对比教学法”是将教材中有一定联系和差异的教学内容放在一起进行对比讨论和分析，找出其中的异同点，将有关的知识和理论迁移到另一对象上[9]。例如在讲解空间数据结构时候，让学生比较矢量结构和栅格结构的优缺点，进而引导学生进一步思考空间数据结构未来的可能发展方向；在讲解空间数据库的时候，让学生将空间数据库和适合存放大量结构化数据的关系数据库进行对比，进而引申出空间数据引擎的概念及作用。项目驱动教学法可以充分调动学生的学习兴趣，提高学生自觉学习的能力[10]。例如将讲解空间分析原理与方法时，要求学生结合所需知识，完成一个典型的“学校选址分析”的实际项目，教师只提供具体问题、基础数据，详细的问题建模、数据处理和结果表达均要求学生自行完成。
【关键词】GIS工程测量定义特点发展
引言：从上个世纪后期到现在，随着数字化测绘技术的提高，GIS技术的不断成熟、现代工程测量必将朝着测量数字工程化的方向发展。随着社会科技的发展。人们对信息的需求，越来越精细化，同时对地理信息的需求也越来越要求信息更加具体和细化，因此第三维的高程信息显得越来越重要。信息社会的到来使得人们对信息的广泛性、精确性、实时性以及综合性上的要求都越来越高，地理信息系统在这种背景下产生和发展起来的。
一、GIS技术的发展
GIS（GeographicalInformationSystem）地理信息系统，是一门以地理信息为核心，以计算机技术作支持，集空间科学、环境科学、遥感科学、地理学、地图学、信息学管理学于一体建立起来的综合技术与学科。自上个世纪60年代兴起以来，得到广泛关注和迅猛发展，目前已成为许多学科领域获取、存储、查询、分析、管理地理空间信息重要工具。GIS的核心是基于实测数据的数据库，除具有优良的数据库管理功能外，还具有超强的数字化制图系统，以及通过空间查询和空间分析后的辅助决策功能。2006年2月我国GIS系统——国家基础地理信息系统1：50000数据库通过验收，这是我国目前比例尺最大精度最高的GIS系统，目前该数据库已在国土规划、农林水电、交通国防等部门使用，产生了良好的经济效益和社会效益。
二、GIS技术的定义
GIS技术主要有三种定义：①基于工具箱的定义，认为GIs是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；②数据库定义，认为GIs是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；③基于组织机构的定义，认为GIs是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决环境问题的各种决策支持。基于工具箱的定义强调对地理数据的各种操作，基于数据库的定义强调用来处理空间数据的数据组织的差异，而基于组织的定义强调机构和人在处理空间信息上的作用，而不是他们需要的工具的作用。
三、三维GIS技术的特点
在三维GIS技术中，可通过X、Y、Z三个坐标轴来定义空间目标，且与二维GIS的平面目标有完全不同的区别。三维GIS技术在客观世界的表达更能体现出真实感受，以立体造型技术将地理空间现象呈现在客户面前，既能表现空间对象的平面关系，也能描述并表达垂直关系。另外，对空间对象的三维空间分析与操作也是三维GIS技术的特有技能，与CAD等计算机可视化软件相比，它具备独特的管理对象能力与空间分析能力。三维空间数据库作为三维GIS技术的核心，三维空间分析更具独特能力。与功能的增加相对应的是，三维GIS技术的专业理论研究也比二维GIS技术更复杂。在三维GIs中，空间目标通过x、Y、z三个坐标轴来定义，它与二维GIS中定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。在目前二维GIs中已存在的0，1，2维空间要素必须进行三维扩展，在几何表示中增加三维信息，同时增加三维要素来表示体目标。空间目标通过三维坐标定义使得空间关系也不同于二维GIS，其复杂程度更高。二维GIs对于平面空间的有限互斥完整划分是基于面的划分，三维GIS对于三维空间的有限互斥完整划分则是基于体的划分，因而，通过分析基于（单一）体划分的三维矢量结构GIs几何成分之间的拓扑关系，李青元提出五组简化的拓扑关系。三维GIS的可视表现也比二维GIS复杂得多，以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。
四、GIS在工程测量中的应用
1.数据获得
地理数据的测量最基本内容就是屏幕显示地理数据，也就是用户选择视觉变量（色彩、尺寸、纹理）的前提下，实现全要素显示、分区显示、分图层显示等。但是这种表示不同属性地理数据大多以色彩、尺寸及纹理的不同来区分，不能达到形象的效果。因此，数据符号是三维GIS测量的重要方面，利用工具软件实现强大的地理数据符号化功能，并加以图例说明，这样就可将地理数据活灵活现地搬上屏幕，实现地理数据的可视化。另外，将屏幕地图上标好注记，就能获得简单的电子地图，电子地图是三维GIS技术进行工程测量的产品之一。
2.科学计算
将各种各样经过处理的模型进行分级分类数据，并将统计数据以专题图的方式表现出来。例如以不同的色彩或者纹理来显示分类图；以同一个色相中的不同饱和度表现分级图；以直方图、圆饼图等体现统计的数据等。科学的计算可视化数据可充分表达人们对信息的深入理解。
3.查询
主要通过对地理信息语言的查询，能够实现对数据库中内容或相关图标等进行直观化、形象化的操作查询，也就是说查询结果中既包括数据，也包括与之相关的文字、表格及图形。
4.可视化
三维仿真地图主要通过仿真技术，以三维立体形式直观表现空间现象信息，让用户体验到真实环境的感觉。因此，三维GIS技术是地理信息可视化的主要潜力产品形式之一。另外，通过多媒体技术和可视化相结合，能有效改善传统的地理信息仅通过文本、表格、图形等方式表达并传输空间信息的单一方法，而是以文本、图像、图形、动画、声音及视频一体化的多媒体空间表现内容，极大丰富了地理信息的可视化形式。
5.描述空间分析结果
三维GIS技术的空间分析包括网络分析、地形分析、缓冲区分析及叠加分析。通过可视化技术的应用，可以将地理现象的空间分析结果更形象、更直观地表达出来。例如以通视分析方法对地形进行测量，可通过间断或者连续的线段来表示地表中的通视或者不通视。即使时间或者空间发生了改变，例如在不同时间、不同图幅中任一要素的缓冲区等，都可以通过三维GIS技术方式描述。
6.采集地图动画
前面提高的可视化方法是对测量数据的静态表示，地图动画则是一种动态表达形式。地图动画是在传统的二维空间或者三维空间事物的前提下，加上时间维，让有关时间的地图内容等随着动画的改变而改变。地图动画能有效弥补静态地图表现方法的不足，让观察者更自然、更直观地理解时空数据，常用的地图动画表现方式主要有：开窗的放大与缩小、拉缩镜头、闪烁强调、漫游平移及有关运动动画等