基于多媒體GIS技術標準樣地管理系統的設計與實現

劉耀林 劉洋 劉敏 蘭澤英

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（武漢大學資源環境科學學院，武漢，430072）

摘要：通過對多媒體技術和GIS的結合進行簡介，主要闡述了基于多媒體GIS技術的標準樣地管理系統的設計與實現，主要包括數據模型設計，數據的組織和管理，系統功能設計和物理實現。

關鍵詞：多媒體；GIS；標準樣地

1 引言

1.1 標準地塊概述

標準地塊是指在農用地分等定級對象所在區域內，在一定的栽培管理技術條件下，該區域內農作物產量水平最高的若干個農用地分等定級單元。標準地塊所處位置的氣候、地形、土壤、灌溉排水、土地利用等條件最優，農業生產條件最好。

設立標準樣地具有十分重要的作用和意義，是農用地分等定級工作中必不可少的環節。通過設立標準樣地可以直觀地獲得農用地質量等級信息，并對農用地分等定級成果進行評價、控制和校訂；通過對標準地塊的監測與管理，間接地對農用地質量等級變化進行動態監測與管理。

標準地塊分國家級、省級和縣級分別設置。標準地塊的設置遵循3個原則，即分層設置原則，生產條件最好的原則，永久性標志的原則。

標準樣地信息十分豐富，包括樣地的空間數據、屬性數據及其多媒體數據。其中空間數據是指標準樣地的坐標及其拓撲關系；屬性數據主要有樣地編號、級別、二級區名稱、實地位置、平面坐標、規劃用途、氣候、土壤、地形、農田基本建設情況、產量、土地利用和土地經濟等方面的內容；多媒體數據則包括了樣地的景觀圖片和剖面圖片，以及介紹當地人文風貌、風土人情的文檔、音頻、視頻數據。

1.2 采用多媒體GIS 技術管理標準樣地信息的必要性

傳統的地理信息系統主要研究空間數據的管理和分析，這些信息主要是以字母和數字的形式進行表達，手段單一而呆板。在GIS中采用多媒體數據，可將圖形圖像的直觀性、數字的準確性、音頻視頻的引導性和親切感相結合，充分調動用戶的多種感官，增強GIS的信息處理和傳輸的效果。將空間數據庫和多媒體數據庫相結合，采用兩者的數據存儲與處理方法，以空間對象為主框架，將多媒體數據附著于對象上，可以解決多媒體數據與空間數據之間的整合關系。由于標準樣地的數據具有多樣性和復雜性，它不僅包括一般地理目標的空間數據和屬性數據，還包括了大量與之相關的多媒體數據。為了對這些龐雜的數據進行高效的管理，方便查詢和實時的更新，基于多媒體GIS技術開發了標準樣地管理系統。

2 多媒體技術與 GIS 的結合

多媒體空間數據是以數值、文字、圖形、圖像和聲音等多媒體形式表示的GPS數據、RS影像數據、GIS數據、視頻數據、聲音及其他屬性數據。

多媒體空間數據庫系統是多媒體GIS的核心，它將多媒體空間數據有機地集成于一體，不僅提供空間數據的存儲與操作，還提供相應多媒體數據的存儲與操作。多媒體空間數據庫結合空間數據庫和多媒體數據庫的特點，采用兩者的數據存儲與處理方法，以空間對象為主框架，將多媒體數據附著于對象上，解決多媒體數據與空間數據之間的無縫整合關系，為多媒體地理信息系統提供數據管理基礎。

多媒體空間數據庫系統主要包括3個部分：關系數據庫，多媒體對象數據庫和空間數據庫。關系數據庫與空間數據庫的作用分別是管理屬性數據和空間數據，多媒體數據庫是用來管理多媒體數據。如圖1所示。

圖1 多媒體空間數據庫系統的結構

3 標準樣地管理系統的設計與實現

3.1 標準樣地管理系統的配置環境

標準樣地管理系統的設計與開發是2004年國土資源部試點項目“湖北省農用地分等成果匯總”工作的一部分。為了科學有效地管理省級標準樣地數據，并以視覺、聽覺等形式直觀、形象、生動地表達樣地信息，為用戶提供一個友好活潑的界面環境。開發采用當前流行的組件式GIS技術和多媒體技術標準樣地管理系統。系統的配置主要有：PC機，Windows2000 操作系統，VC ＋ ＋ 開發平臺，MapObjects 控件，Access 數據庫。

3.2 標準樣地管理系統的數據模型

由于大多數數據模型不支持復雜對象（影像和聲音），而面向對象的數據結構支持定義復雜的數據結構，并且面向對象的數據模型具有以下的特點：

（1）多媒體GIS系統中定義的空間信息，如點、線、面和非空間信息，如多媒體數據，每一個數據不再是分散的，而是集成為統一的實體。

（2）用戶可以根據需要定義自身系統的數據類型，編寫相關的輸入、輸出和執行函數。

（3）具有類的繼承性。

因此，標準樣地管理系統采用了面向對象的技術，每個標準地塊都是一個對象實體，有一個唯一的對象標識并包含有屬性數據、空間圖形數據、靜態圖像數據、視頻數據和聲音數據等，如圖2。

圖2 標準樣地對象模型

定義 1：一個標準樣地實體對象是一個7元組：［Oid，Aid，Gid，Wid，Pid，Mid，Sid］，其中，Oid為該樣地對象的對象標識；Aid是屬性數據標識；Gid是空間數據標識；Wid是文檔數據標識；Pid是靜態圖像數據標識；Mid是視頻數據標識；Sid是聲音數據標識。

3.3 標準樣地管理系統的數據組織和管理

3.3.1 空間屬性數據的組織和管理

空間數據是標準樣地管理系統的核心，是整個系統的主體。基本空間數據類型有點、線和面。在矢量格式中點目標用一個坐標對（X1，Y1）表示，線目標用一串坐標對（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xm，Ym）表示，面目標則用首尾相接的一串坐標對（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xn，Yn） （X1，Y1）來表示。標準樣地的屬性數據是指其非空間、非多媒體數據，如樣地編號、級別、二級區名稱、實地位置等，屬性數據由多個屬性數據項組成，如圖3所示。在標準樣地管理系統中，采用MapObjects控件默認的shape文件格式來組織空間數據，而屬性數據則由shape文件對應的dbf文件來組織。

圖3 標準樣地的屬性數據列表

3.3.2 多媒體數據的組織和管理

多媒體數據的管理方式一般有兩種。一是采用統一的數據庫，把所有的多媒體數據以BLOB對象納入其中進行統一的管理。其優點是便于數據的集中管理，但是數據庫會顯得過于龐大，且訪問數據的速度較慢。二是將多媒體的源數據和描述性信息分開存放。在硬盤中，每一個媒體數據以單個文件的形式存放，并將這些文件存放在一個特定的目錄下，形成一個媒體數據庫。在關系數據庫中儲存數據的描述性信息如數據的編號、名稱、路徑、格式、容量、默認表達方式等。通過建立空間目標與數據的描述性信息的聯系，來間接訪問多媒體數據文件，如圖4所示。其缺點一是數據的主體信息和描述性信息分開存放不便于統一管理，二是需要常用媒體軟件的支持；但是這種方式實現起來十分簡單，響應速度較快。本系統將采用第二種方式對多媒體數據進行管理。

圖4 多媒體數據的管理

3.3.3 系統的數據庫設計

本系統的數據庫分為兩個部分，即描述性信息數據庫和主體數據庫。前者以Access關系數據庫管理著圖件數據的描述性信息表和多媒體數據的信息表。后者又分為空間數據庫和多媒體數據庫。其中空間數據庫管理著所有的空間數據和屬性數據，它是硬盤中一特定目錄下shape文件、dbf文件及shx文件的集合；而多媒體數據庫管理著標準樣地的所有多媒體數據，它是硬盤中一特定目錄下各類多媒體數據文件的集合。系統以描述性信息數據庫為媒介訪問主體數據庫，如圖6中所示。

圖5 圖件數據的描述性信息表結構

圖6 多媒體數據的描述性信息表結構

3.4 標準樣地管理系統的功能模塊設計

標準樣地管理系統是目標管理系統的一種，它是多媒體技術和傳統地理信息系統結合的產物。系統主要對基礎數據、底圖數據和標準樣地數據進行了管理。基礎數據主要是道路圖層、水系圖層、注記圖層等輔助性數據；底圖數據采用了1∶50萬的湖北省農用地分等單元圖，它是各分等單元（面狀目標）空間數據和屬性數據的集合；標準樣地數據則包括了省級樣地（點狀目標）的空間數據，屬性數據及其多媒體數據。

針對以上的數據，系統主要提供了圖層管理、圖形編輯、統計分析、目標查詢和多媒體數據處理五個功能模塊。圖層管理模塊是對基礎圖層、分等單元圖和標準樣地圖層進行顯示、添加、刪除和移動等操作的方法的集合；圖形編輯模塊則提供了對點目標、線目標及面目標進行編輯的功能；統計分析模塊主要針對分等單元圖層數據，提供了各縣市各等別面積統計和各地類各等別面積統計兩個基本功能；目標查詢模塊和多媒體數據處理模塊是系統的核心，其中查詢模塊提供了空間點擊查詢、空間分析查詢和組合條件查詢3種查詢方式；而多媒體數據處理模塊則用來存取和表達多媒體數據。運用系統提供的查詢功能和多媒體數據處理功能，用戶可以快速地捕捉標準樣地目標并對其屬性數據和多媒體數據進行詳細的瀏覽。系統功能模塊設計如圖7所示：

圖7 系統的功能設計

3.5 標準樣地管理系統的功能模塊的物理實現

標準樣地管理系統在實現的過程中主要采用了組件式GIS技術和多媒體技術。其中組件式GIS技術實現系統中所有與空間數據和屬性數據有關的功能，而多媒體技術和數據庫技術則實現與多媒體數據有關的功能。

MapObjects控件提供CMoMapLayer，CMoPoint，CMoLine，CMoPolygon 等類接口中的屬性和方法可以用來實現空間數據的操作。屬性數據的操作則依靠 MO 控件提供的CMoRecordset類接口中的屬性和方法來實現。

多媒體數據的表達則視數據的類型而定。對于標準樣地景觀圖片和土壤剖面圖片數據，可以視其為柵格圖層數據，采用MO控件提供的CMoImageLayer類接口中的屬性和方法來實現；樣地文檔數據、音頻和視頻數據的表達則分兩步進行。先要通過ADO或DAO提供的數據庫操作函數訪問關系數據庫中的多媒體數據描述性信息表，根據標準樣地對象實體的ID號，在信息表中找到此樣地的多媒體數據的描述記錄；然后根據記錄中路徑字段的信息從多媒體數據庫中訪問其多媒體數據文件，最后調用ShellExecute函數根據文件格式激活應用程序對多媒體數據進行表達，具體過程如圖8所示。

3.6 標準樣地管理系統的運行簡介

標準樣地管理系統主要是為了對標準樣地數據進行科學有效的管理和圖、文、聲、影并茂的展示。為了把多媒體數據較好地連接到地理目標上，借鑒空間型超級文本的有關原理，即地理空間實體作為信息的結點，以地理實體的空間位置作為索引，由這樣的結點和索引組成鏈表，用戶可以對鏈表進行瀏覽、查詢等操作。這種方式比較簡單方便，但尚不能達到真正意義上的超文本。

伴隨著啟動界面和背景音樂，進入標準樣地管理系統。首先在圖層管理器中選擇標準樣地圖層激活并顯示它，運用系統查詢功能模塊提供的其中一種查詢方式捕捉到目標標準地塊。此時目標變成紅色，系統開始播放當地的民歌，接著屬性信息對話框出現，可以在出現的對話框中瀏覽到樣地的所有屬性信息，還可以運用對話框中的多媒體接口進一步欣賞到目標標準地塊的景觀圖片和土壤剖面圖片，以及與當地風土人情有關的文字和視頻信息。本系統改變了傳統GIS呆板、沉悶的界面環境，給人耳目一新的感覺。

圖8 系統的物理實現

圖9 標準樣地的剖面圖片和景觀圖片查詢

圖10 標準樣地的文檔和視頻信息查詢

參考文獻

黃濤等.地理信息系統集成開發中多媒體的應用和實現.微型電腦應用，2000，16 （4）

齊昕等.多媒體技術在GIS中的若干應用研究.微型電腦應用，1999，（5）

邱振戈等.多媒體技術在目標信息管理系統中的應用.解放軍測繪學院學報，1999，16 （4）

艾海濱等.多媒體數據在地理信息系統中的組織、管理及方法實現的研究.測繪通報，2003，（4）

許云濤等.面向對象的多媒體空間數據庫系統設計.武漢測繪科技大學學報，1999，24 （3）

網絡資源管理系統(GIS)是什么

網絡資源管理系統(GIS)

有線電視網絡規模發展很快，有線電視管理者往往無法清晰地了解本有線電視臺網絡中所有用戶的

分布情況、所有設備的屬性、安裝情況。根據以往的管理經驗，他們只能從復雜的書面或電子報表數據

中，找出大量的數學數據，實施管理及分析。

易和網絡資源管理系統(GIS)的引入，使這些問題迎刃而解。以MapInfo為后臺運行程序，前端以MapBasic開發的GIS系統，使整個有線電視網的用戶分布情況、設備屬性、地理分布“有機地、可視地”組合為電子地圖,呈現在有線電視管理者眼前。

功能介紹

完全可視化數字地圖,使有線電視網絡一目了然；用戶分布、設備屬性所見即得；Mapinfo圖層技術

，既可劃分不同設備圖層，又能使之有機結合；SQL組合查詢，使得各種根據設備特性進行的查詢工作簡便易行；各類專題地圖使統計查詢完全可視化、圖形化；支持多種方式的地圖打印輸出；DXF格式矢量地圖引入，將使前期數據處理變得非常簡單；與收費管理系統、語音投訴系統緊密結合，可在任意時刻與以上系統交換數據。

　 　用舊電腦輕松架設無線網絡打印服務器

在工作中，單位需要打印的文件還是不少的，可是筆記本電腦連接一個打印機確實不方便，這樣使用筆記本的同事們只有使用閃存將文件拷貝到打印室或辦公室的臺式電腦上去打印了，時間久了文件拷來拷去的確實有些麻煩，于是很多同事想將打印機設置一個共享打印，后來通過單位的無線網絡在自己的電腦上實現共享打印了。

為了方便同事們遠程打印，我在單位中架設了無線網絡打印服務器，這樣同事在任何一臺電腦上都能將需要打印的文件通過打印服務器進行打印，并且我們還可以通過網頁的方式對打印服務器進行遠程管理。

網絡打印與共享打印的區別

早期的共享打印方式是由網絡上的某一臺電腦連接上打印機，并且設置為共享模式，其他電腦要共享這臺打印機，并且通過共享的方式進行連接，這樣才能實現打印共享。如果使用共享打印機的用戶多了，連接打印機的那臺計算機就會難堪重負，管理起來有些麻煩。

網絡打印機是基于Internet的網絡打印，打印機已不再是一個外設，而是作為網絡上的一個節點存在，網絡打印機通過網線插槽直接連接網絡，通過Web的方式進行遠程管理，能夠以網絡的'速度實現高速打印輸出。

打印服務器的架設

網絡打印需要一臺帶有網絡打印服務器的打印機，但是這么一臺打印機的價格不便宜。為了節約成本，充分利用現有的資源，我將單位的一臺舊電腦虛擬成一臺打印服務器，這樣同事們在單位局域網內也可以輕松實現網絡打印了。

首先確保該電腦安裝好Windows Server 2003系統，并能保證正常連接到單位局域網內，隨后將打印機連接到該電腦上，打開“管理您的服務器組件，在“打印機服務器中單擊“添加打印機(圖1)，隨后按照提示來添加我們需要安裝的打印機并安裝好打印機的驅動程序。

隨后在“控制面板→“打印機和傳真對話框中用右鍵單擊該打印機圖標，選擇“屬性命令。在打開的打印機屬性對話框中將該打印機設置為共享模式，并輸入一個共享名稱(圖2)。

隨后我們還需要在同事操作的電腦上安裝好該打印機的驅動程序，安裝時在該電腦上打開網上鄰居，找到安裝好打印機的電腦，此時看到我們安裝好的共享打印機名稱，單擊右鍵，選擇連接，這時系統提示將會在本機上安裝一個打印驅動程序，選“是就可以安裝網絡打印機的驅動了。

GIS系統是指什么？

GIS系統即地理信息系統（GIS ，geographic information system）。

GIS系統是將計算機硬件、軟件、地理數據以及系統管理人員組織而成的對任一形式的地理信息進行高效獲取、存儲、更新、操作、分析及顯示的集成。

擴展資料：

GIS系統應用：

一、環境監測

1、1987年聯合國開始實施一項環境計劃（UNEP），其中包括建立一個龐大的全球環境變化監測系統（GEMS）。

2、全球森林監測和森林生態變化有關項目(1990年對亞馬遜地區原始森林的砍伐狀況進行了調繪、1991年編制了全球熱帶雨林分布圖）。　

3、海岸線及海岸帶資源與環境動態變化的監測。

4．全球性大氣環流形勢和海況預報等。

二、資源調查

1、在資源調查中，提供區域多條件下的資源統計和數據快速再現，為資源的合理利用、開發和科學管理提供依據。 　

2、可應用于不同層次和不同領域的資源調查與管理（例農業資源、林業資源、漁業資源）。

三、監測預測

1．借助于遙感（RS）和航測等數據，利用GIS對森林火災、洪水災情、環境污染等進行監視，例如，1998年長江流域發生特大洪水災害期間，制作洪水淹沒動態變化趨勢影像圖，為管理部門提供了有效的決策依據。

2、利用數字統計方法，通過定量分析進行預測。如加拿大金礦帶的調查，分析不宜再行開采的存在儲量危機的礦山，優選出新的開采礦區，并作出了綜合預測圖。

參考資料：百度百科-GIS系統

GIS是什么樣的一個系統？

一個實用的地理信息系統，要支持對空間數據采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，其基本構成包括以下四個主要部分: 系統硬件、系統軟件、數據庫系統、系統管理和操作人員。這里，計算機系統軟、硬件是其核心部分，空間數據反映 GIS 的地理內容，而管理人員和用戶則決定系統的工作方式和信息表示方式 ( 圖 10-2) 。

圖 10-2 GIS 的組成

1. 系統硬件

GIS 由于其任務的復雜性和特殊性，必須由計算機設備支持。計算機硬件系統是計算機系統中的實際物理裝置的總稱，可以是電子的、電的、磁的、機械的、光的元件或裝置，是 GIS 的物理外殼。GIS 系統的規模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至軟件都與硬件有極大的關系，受硬件指標的支持和制約。構成計算機硬件系統的基本組件包括輸入/輸出設備、中央處理單元 ( CPU) 、存儲器 ( 包括主存儲器、輔助存儲器) 等，這些硬件組件協同工作，向計算機系統提供必要的信息，使其完成任務，并將處理得到的結果或信息提供給用戶，同時保存數據以備現在或將來使用。圖 10-3 為常見的實現輸入/輸出功能的計算機外圍設備。

圖 10-3 GIS 的硬件組成

2. 系統軟件

GIS 軟件是系統的核心，用 于 執 行 GIS功能的各種操作，包括數據輸入、處理、數據庫管理、空間分析和圖形用戶界面等，按照其功能分為 GIS 專業軟件、數據庫軟件和系統管理軟件等，如圖 10-4 所示。

GIS 專業軟件一般指具有豐富功能的通用 GIS 軟件，它包含了處理地理信息的各種高級功能，可作為其他應用系統建設的平臺。代表產品有 Arc/Info，MGE，MapInfo，MapGIS 等。它們一般都包含如下核心模塊:數據輸入與編輯、空間數據管理、數據處理與分析、數據輸出、用戶界面、系統二次開發功能。

圖 10-4 GIS 的軟件層次

數據庫軟件除了在 GIS 專業軟件中用于支持復雜空間數據的管理以外，還包括服務于非空間屬性數據為主的數據庫系統，這類軟件有: Oracle，Sybase，Informix，DB2，SQLserver 等。由于這類數據庫軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發和數據安全保障等功能，目前能在這些現成的關系型商業數據庫中存儲 GIS 的空間數據。

系統管理軟件主要指計算機操作系統，如 Windows XP，Vista，Linux 等，它們關系到GIS 軟件和開發語言使用的有效性，因此也是 GIS 軟硬件環境的重要組成部分。

3. 數據庫系統

數據庫系統是地理信息系統的操作對象與管理內容，它是指以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文經濟景觀的數據。這些數據可以是數字、文字、表格、圖像和圖形等，它們由系統建造者通過數字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機或其他輸入設備輸入到地理信息系統中，其相應的區域信息包括位置信息、屬性信息和空間關系等。

地理信息系統中的數據類型有空間數據和非空間的屬性數據兩大類。

空間數據用來確定圖形和制圖特征的位置，是以地球表面空間位置為參照。根據地理實體的空間圖形表示形式，可將空間數據抽象為點、線、面三類元素。空間數據具體反映了兩方面信息: ①在某個已知坐標系中的位置，也稱幾何坐標，主要用于標識地理景觀在自然界或包含某個區域的地圖的空間位置，如經緯度、平面直角坐標、極坐標等; ②實體間的空間相關性，即拓撲關系 ( Topology) ，用于表示點、線、網、面等實體之間的空間聯系，如邊界線與面實體間的構成關系，面實體與島或內部點的包含關系等。空間拓撲關系對于地理空間數據的編碼、錄入、格式轉換、存儲管理、查詢檢索和模型分析都有重要意義，是地理信息系統的特色之一。

非空間的屬性數據用來反映與幾何位置無關的屬性，即通常所說的非幾何屬性，它是與地理實體相聯系的地理變量或地理意義，一般是經過抽象的概念，通過分類、命名、量算、統計等方法得到。非幾何屬性分為定性和定量兩種，前者包括名稱、類型、特性等，如巖石類型、土壤種類、土地利用、行政區劃等; 后者則包括數量和等級等，如面積、長度、土地等級、人口數量、降雨量、水土流失量等。任何地理實體至少包含一個屬性，而地理信息系統的分析、檢索主要是通過對屬性的操作運算來實現的。

4. 系統管理和操作人員

人是 GIS 中的重要構成因素。GIS 不同于一幅地圖，它是一個動態的地理模型，僅有系統軟硬件和數據還不能構成完整的地理信息系統，需要人進行系統組織、管理、維護和數據更新、系統擴充完善、應用程序開發，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務。對于合格的系統設計、運行和使用來說，地理信息系統專業人員是地理信息系統應用的關鍵，強有力的組織是系統運行的保障。一個周密規劃的地理信息系統項目應包括負責系統設計和執行的項目經理、信息管理的技術人員、系統用戶化的應用工程師，以及最終運行系統的用戶。

網頁題目：gis技術管理系統的簡單介紹
網頁URL：http://vcdvsql.cn/article18/ddojdgp.html

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