马泽忠1、2 张孝成1 廖和平3
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（1.重庆市土地勘测规划院，重庆，400020；2.中国人民解放军重庆后勤工程学院，重庆，400201；3.西南大学，重庆，400060）
摘要：本文以南岸区为例，根据人口预测模型和人均建设用地指标预测城镇建设用地需求规模；通过指标因子网格（Grid）空间模拟，采用综合指数法求取网格综合城镇建设用地适宜性指数；以地理事物相近相似原理，以城镇建设用地需求规模为控制，以地理信息系统为支持，通过网格合并预测城镇建设用地规模范围。研究表明，采用基于综合城镇建设用地适宜性指数计算机自动获取建设用地范围边界具有较高的科学性和实用性，可为土地主管部门和土地利用总体规划建设用地布局提供决策支持。
关键词：网格；适宜性指数；空间模拟；南岸区；重庆市
1 研究区域概况
南岸区位于重庆市都市圈内，地处长江以南，介于东经 106°31′～106°48′、北纬29°27′～29°38′之间，全区面积261.08km2。2004年全区总人口526787人，其中农村人口占22.76%，城镇人口占77.24 %，人口密度为2020 人/km2。南岸区地貌属川东平行岭谷的一部分，在区境内自西向东有四条背斜和三条向斜，背斜成山，向斜则形成以丘陵为主的谷地，构成了本区低山、丘陵、平坝的地貌组合特征。全区最高海拔681 m；最低海拔157m，相对高差524m。2004年末农用地总面积15600.19hm2，占全区土地总面积的59.83%；建设用地总面积7649.18hm2，占全区土地总面积的29.33%。其中，城市用地2714.54hm2，占居民点及工矿用地的37.67%；建制镇用地229.03hm2，占居民点及工矿用地的3.18%；农村居民点用地1924.45hm2，占居民点及工矿用地的26.71%；独立工矿用地2036.13hm2，占居民点及工矿用地的28.26%；特殊用地301.25hm2，占居民点及工矿用地的4.18%；交通运输用地面积380.59hm2，占建设用地面积的4.98%；未利用地总面积2826.94hm2，占全区土地总面积的10.84%。南岸区2004年土地资源利用结构中，农用地、建设用地和未利用地的比重为59.83∶29.33∶10.84，以农用地为主。
2 城镇建设用地规模测算
城镇建设用地规模的大小应与人口规模、产业规模、经济规模相适应，同时还受土地利用条件、地形地貌等自然条件的限制，因此，预测城镇用地规模应从实际出发、因地制宜、量力而行，规模适度，不可贪大求全，致使城市无限制膨胀，造成土地资源的浪费。考虑到区域经济发展受许多非确定因素的影响，预测城镇发展空间时也应适当超前，留有余地，增强预测结果的可操作性。城镇建设用地应走内涵挖潜和适度外延扩大相结合的集约型道路，必须首先挖掘各种闲置土地和利用不充分、不合理的土地用于城镇建设；城镇空间的扩展，尽量少占或不占耕地。
2.1 人口预测
人口预测的方法一般有指数增长法、回归预测法、逻辑斯第函数预测法、人口年龄推算法等，根据县级土地利用总体规划规程，一般采用指数增长法进行人口预测，预测公式如下：
P＝P0 （1 ＋K）n ＋nΔP （1）
式中，P为规划目标年的总人口数；P0 为规划基期年的总人口；K为规划期人口自然增长率；n为规划年限；ΔP为规划期间平均每年人口机械增长数。
根据统计数据，南岸区历年人口自然增长率为1.6‰左右，到2010年，南岸区的人口增长速度不会产生大的波动，因此取K＝1.6‰。由于南岸区社会发展迅速，人口机械增长速度较大，根据多种统计数据，近年机械人口增长速度保持在82093人/年，因此到2010年，南岸区人口数量将达到1024420人。
2.2 城镇人口预测
2004年南岸区总人口526787人，城镇化率为77.24%，城镇人口406883人。根据统计数据，南岸区城镇人口的自然增长率为1.6‰，通过农转非、区外人口迁入等形式，每年增加城镇人口 68171 人，依公式（1）计算 406883×（1 ＋1.6‰）6 ＋6×98171＝819629，预计2010城镇化率将达到80.00%，通过历年城市水平现行模拟预测所得到的结果为80.60%，大致相似，因此本次研究取2010年南岸区城市化水平为80.00%。
2.3 城镇建设用地需求量预测
建设用地需求量的定量预测方法通常有趋势预测法、回归预测法和定额指标预测法。趋势预测法是根据土地的实际需求量随时间的变动规律来外推今后的土地需求量，通常以时间t为自变量，土地需求量为因变量建立趋势线方程，其一般形式为
。趋势线方程通常有直线方程、二次曲线方程和指数方程。回归预测法是根据变量之间的相互关系，利用其他变量的已知值来推断预测变量的值，是通过表明两个或几个变量之间关系的数学方程式进行预测的一种方法。因此，应用回归预测法同时需要两组时间顺序相同、相互关系密切的时间序列。定额指标法是一种简便、准确的预测方法，主要是运用城市人口预测结果，以部颁人均用地限额为定额指标计算用地需求量。根据南岸区建设的实际和集约用地要求，在选用指标级别时，尽量选用较为宽松的人均用地指标。
2.3.1 人均城镇建设用地指标
南岸区现状人均城镇建设用地指标2004年为72.32m2/人，本研究选用城镇建设人均用地规划指标2010年为87m2/人，能够满足城镇发展需要。
2.3.2 规划城镇建设用地面积
819629 人×87 （m2/人）/10000＝7130.77hm2，规划新增加城镇建设用地面积 Sc为4186.93hm2。
3 建设用地扩展范围预测
城镇用地总体布局就是在城镇性质、规模以及规划期间主要的建设项目和有关总体规划的经济技术指标已经确定的情况下，在城镇用地评价和选择的基础上，对规划期内城镇布局形式和各项建设统筹安排、合理布局，制定出科学的用地布局方案。本次研究通过指标因子网格（Grid）空间模拟，采用综合指数法求取网格综合城镇建设用地适宜性指数；以地理事物相近相似原理，以城镇建设用地需求规模为控制，以地理信息系统为支持，通过网格合并预测城镇建设用地规模范围。
3.1 建设用地扩展范围影响因素
建设用地的选择就是依据城镇用地适宜性评价结果和城镇用地可持续利用的要求，合理的确定城镇的具体位置和建设用地扩展范围。影响建设用地扩展范围的因素多种多样，主要包括以下几个方面。
（1）地貌条件 地貌条件影响城镇的分布位置、平面结构和空间布局，同时不同的地貌条件还影响各项建筑物的用地布置和工程设施的建设。主要参考指标包括地表破碎度、坡度、地貌部位、地貌类型等。
（2）地质水文条件 由于地质构造和土层的自然堆积情况不一，因而对建筑物的承载能力造成差异；不同的水文条件影响城镇的发展规模和安全问题。主要参考指标为：地层岩性、地质构造、降水、河网密度，河流洪水位等。
（3）社会经济条件 城镇用地规模和扩展范围必须从城镇用地布局现状出发，按照国民经济和社会发展的需要、城镇用地功能组织及城镇景观建设的要求，统筹安排、合理布局。因此影响城镇建设用地布局和扩展的因素主要包括如下社会经济条件：区域现状路网密度、区域规划路网密度、现状城镇建设用地规模影响度、土地利用类型、单位固定资产投资新增建设用地面积等。
3.2 建设用地扩展范围预测方法
建设用地扩展范围预测首先将研究区域在一定尺度下进行网格划分，针对不同的网格进行城镇用地适宜性评价，形成区域城镇建设用地适宜性评价结果；其次，以新增建设用地规模为控制，采用基于网格数据处理技术的计算机自动搜索方法获取城镇建设用地扩展范围。
3.3 建设用地扩展范围预测结果
3.3.1 城镇建设用地适宜性评价
应用层次分析法和特尔菲法，确定研究区域城镇建设用地适宜性评价指标和各指标权重，如表1。
表1 城镇建设用地适宜性评价指标权重值
应用地理信息用空间数据模拟方法，以地面100 m 网格精度将各评价指标在研究区域内进行连续分布模拟，得到区域标准化后指标数据在研究区域内的连续分布值，如图1为研究区内地表破碎度模拟。
应用综合指数法对研究区域城镇建设用地适宜性以地面分辨率为100 m 网格单元进行综合评价，每一网格单元适宜性综合指数计算公式为：
图1 地表破碎度模拟 （图中值越高，破碎度越大）
土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集
式中，Pi为第i个网格单元城镇建设用地适宜性综合指数；Vj 为各项指标权重；X′j为各网格单元评价 j 项指标标准化后分值，m 为指标项数；n 为流域内所划分的网格单元个数即CELL 的个数。
通过地理信息系统空间数学运算，得到南岸区城镇建设用地适宜性综合指数分布图（图2）。
图2 南岸区城镇建设用地适宜性综合指数分布
3.3.2 预测结果
以地理事物相近相似原理为基础，应用VB6集成开发环境和ESRI公司的Arc Objects组件系列开发自动分区程序模块，分区的计算机编程实现流程如图3。
图3 确定城镇建设用地扩展范围算法流程图
（1）确定城镇建设用地地块的最小面积 Smin，凡是小于Smin的地块应当被合并。
（2）以评价单元为最小的合并对象，将其合并到邻域内最相似的适宜性类型区，如果邻域内有多个相似的地块，则合并到其中面积最大的地块内。
最后将合并对象以评价单元面积的整数倍进行增加，直到城镇建设用地最小的地块面积都不小于Smin时，且总面积为预测需增加的建设用地时，中止循环并输出区域城镇建设用地分区图（图4）。
由图可知，南岸区未来城市发展重点在长生桥镇，南山和东部区域应作为生态保护区，不适宜城市发展，这与传统方法所作的土地利用总体规划基本一致。在城镇建设用地扩展方向上，本次研究结果表明，南岸区主要向北发展，重点发展中部，兼顾小城镇规模，在发展茶园新城区的同时，必须给各建制镇预留城镇建设用地指标。
图4 南岸区城镇建设用地扩展范围预测结果
4 结论
通过研究可得到如下结论：
（1）应用空间数据模拟技术，可以直观地表达间断地理现象的区域空间分布趋势，为数学模型分析提供了可靠的数据支持。
（2）采用基于网格数据处理技术的计算机自动搜索方法获取城镇建设用地扩展范围，为土地利用规划中划定城镇建设用地及其他用地类型范围提供了较为科学的技术支撑，使规划中建设用地的布局更科学、合理。
（3）通过本项研究，将土地适宜性评价和土地利用规划有机地忸结合起来，为未来土地利用规划在方法上做了有益的探索。
参考文献
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GIS是个什么功能来的呢?
什么是GIS.
物质世界中的任何地物都被牢牢地打上了时空的烙印。人们的生产和生活中百分之八十以上的资讯和地理空间位置有关。地理资讯系统（ Geographic Information System, 简称 GIS ）作为获取、处理、管理和分析地理空间资料的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。
从技术和应用的角度， GIS 是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度， GIS 是在地理学、地图学、测量学和电脑科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系； 从功能上， GIS 具有空间资料的获取、储存、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度， GIS 具有一定结构和功能，是一个完整的系统。
简而言之， GIS 是一个基于资料库管理系统（ DBMS ）的管理空间物件的资讯系统，以地理空间资料为操作物件是地理资讯系统与其它资讯系统的根本区别.
GIS 的组成部分
从应用的角度，地理资讯系统由硬体、软体、资料、人员和方法五部分组成。硬体和软体为地理资讯系统建设提供环境；资料是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。
硬体主要包括计算机和网路装置，储存装置，资料输入，显示和输出的外围装置等等。
软体主要包括以下几类：作业系统软体 、资料库管理软体 、系统开发软体 、GIS 软体，等等。 GIS软体的选型，直接影响其它软体的选择，影响系统解决方案，也影响着系统建设周期和效益。
资料是GIS的重要内容，也是GIS系统的灵魂和生命。资料组织和处理是GIS应用系统建设中的关键环节，涉及许多问题：
——应该选择何种（或哪些）比例尺的资料？
——已有资料现势性如何？
——资料精度是否能满足要求？
——资料格式是否能被已有的GIS软体整合？
——应采用何种方法进行处理和整合？
——采用何种方法进行资料的更新和维护，等等。
方法指系统需要采用何种技术路线，采用何种解决方案来实现系统目标。方法的采用会直接影响系统性能，影响系统的可用性和可维护性。
人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。系统人员按不同分工有专案经理、专案开发人员、专案资料人员、系统文件撰写和系统测试人员等。各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。
GIS应用系统建设需要从以上五个方面着手。
GIS 的应用领域
地理资讯系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。
以下地理资讯系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用
◆ 资源管理 (Resource Management)
主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。
◆ 资源配置 (Resource Configuration)
在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。
◆ 城市规划和管理 (Urban Planning and Management)
空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。
◆ 土地资讯系统和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。
◆ 生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling)
区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支援、环境与区域可持续发展的决策支援、环保设施的管理、环境规划等。
◆ 应急响应 (Emergency Response)
解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。
◆ 地学研究与应用 (Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支援、空间统计分析、制图等都可以借助地理资讯系统工具完成。
◆ 商业与市场 (Business and Marketing)
商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理资讯系统的空间分析和资料库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。
◆ 基础设施管理 (Facilities Management)
城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
◆ 选址分析 (Site Selecting Analysis)
根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的空间分析功能。
◆ 网路分析 (Newwork System Analysis)
建立交通网路、地下管线网路等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网路分析应用的例项。
◆ 视觉化应用 (Visualization Application)
以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的三维视觉化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型工程管理和模拟、旅游等领域。
◆ 分散式地理资讯应用 (Distributed Geographic Information Application)
随着网路和Inter技术的发展，运行于Intra或Inter环境下的地理资讯系统应用型别，其目标是实现地理资讯的分散式储存和资讯共享，以及远端空间导航等。
GIS常用软体
国外的：
ArcGIS（包括ArcGIS, MapObjects, ArcIMS、ArcSDE等）
MapInfo
GeoMedia
MGE
SmallWorld
国内的：
Supermap
MapGIS
GeoStar
TopMap
GeoBean
VRMap
MapEngine
电力工业中的GIS
在电力工业中，GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关装置”（Gas Insulated Switchgear)简称GIS，它将一座变电站中除变压器以外的一次装置，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。
GIS全称气体绝缘组合电器装置（Gas Insulated Switchgear），主要把母线、断路器、CT、PT、隔离开关、避雷器都组合在一起。就是我们经常可以看到的开关站，也叫高压配电装置。
高压配电装置的型式有三种：第一种是空气绝缘的常规配电装置，简称AIS。其母线 *** 直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式。葛洲坝电厂采用的即是这种型式。 第二种是混合式配电装置，简称H－GIS。母线采用开敞式，其它均为六氟化硫气体绝缘开关装置。 第三种是六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置。其英文全称GAS—INSTULATED SWITCHGEAR，简称GIS。
GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不小于20年。
SyncML是个什么功能？
通用网路同步化协议SyncML概述
（PDA时代编译 2000/07/31）
SyncML是一种唯一行业通用的移动资料同步化协议，将由SyncML行动（SyncML initiative）发行，是一种开放性协议。SyncML initiative由行业先锋Ericsson, IBM, Lotus, Motorola, Nokia, Palm Inc., Psion, Starfish Sofare初创，Matsushita也与最近加入，使其会员达到9家。另外还有555家支援公司。SyncML initiative的目的就在于，与终端使用者、装置开发商、资料提供商、基础构件开发商、应用软体开发商及服务提供商协同工作，发行SyncML，以真正实现：使用任何终端装置均可随时随地访问任何网路资料。
直到目前，移动资料同步化还是建立在一些互不相同的私有协议上，其中的每种协议只能支援有限种类的装置、系统及资料型别。这些不相容的协议技术，增加了各方面（使用者、生产商、服务提供商、开发商）工作的复杂度。而且这类协议的增加会限制移动装置的使用，会限制资料的访问和发行，还会限制使用者的移动性。但SyncML发行后，情况即将改变。
SyncML可以表示通过任意网路同步化所有装置及应用软体。借助XML，SyncML将成为真正的同步化平台（这一点将会得到证实）。
SyncML的主要目的有两方面：一、可以通过任何移动装置将网路资料同步化。二、移动装置中的资料也可以用任何网路资料同步化。
有了SyncML，网路资料可以通过多种装置同步化，使用者可以使用不同的装置（包括掌上电脑、行动电话、汽车计算机、桌上型电脑）访问和操作同一网路资料。此外，使用者的个人资讯（如电子邮件、通讯录等）能够在使用者的不同装置上同时得到更新，保持一致。例如，使用者在掌上电脑上阅读了一封新收到的邮件，那么在他的桌上型电脑中，也会自动地将这封邮件显示为已读邮件。
有了SyncML，使用者就可以在他的移动装置上更多地使用应用软体和资讯，如果对这些软体和资讯有所更新，可以随时将这些更新同步化给办公室装置或同步化到网路上；另外，例如，当移动装置使用者通过电子邮件收到定单时，就可以立即使用同一移动装置访问公司的存货系统，以确定发货日期。无疑这将更加促进移动装置的流行与普及。
要实现上述目的，SyncML协议应具备这样几种特征：一、对无线和有线网路均有效；二、支援任意网路资料；三、支援多种传输协议；四、能够从多种应用软体入手访问资料；五、解决移动装置资源有限问题；六、建立在现有的Inter和网路技术基础之上；七、协议最基本也要做到，使得所有装置能够达到最普通的同步化要求。
为了SyncML能够被采用，SyncML行动组织将发行：
一个结构性规范；
两种协议指标（SyncML陈述协议及SyncML同步化协议）；
通用传输协议的捆绑物；
通用程式语言介面；
协议的开放性实现样本。
记忆体的e功能是个什么功能？
奇偶效验(ECC)功能是高质量传输资料的一种方式，当接收端发现奇偶效验出错时，可以叫传送端重发资料，保证资料传输的准确性。带奇偶效验的记忆体要多一位储存器，我们通常买的记忆体条是8个晶片，带奇偶效验的是9个，价格高，家用电脑一般不用，在CMOS里关闭即可。
H5云玩功能是个什么功能啊？
H5云玩可以让你不用下载客户端或者是其他外挂，就可以玩你想要玩的各种游戏。像是我现在在用的集游社app，就是采用了H5云玩，在里面收录的游戏都可以直接开启玩，而不用下载客户端。
硬碟S.M.A.R.T.功能是个什么功能？
全称为“Self-Monitoring，Analysis and Rep orting Technology”，即“自我监测、分析及报告技术”。支援S.M.A.R.T技术的硬碟可以通过硬碟上的监测指令和主机上的监测软体对磁头、碟片、马达、电路的执行情况、历史记录及预设的安全值进行分析、比较。当出现安全值范围以外的情况时，就会自动向使用者发出警告。
acrobat 表单是个什么功能
比如你应聘一个工作，别人会有一个线上的PDF 让你填，这就是一个表单，要填进去姓名，。性别 。年龄。工作经历等等一大堆，说白了就是一个固定格式的一个表，然后支援线上分发，然后收集资料。PDF表单最重要的功能，一个是互动，一个是资料收集。
电视的AV输出功能是个什么功能？
电视机的AV输出其含义为“视讯、音讯讯号输出”，作用为：在卡拉OK厅、会议厅等多个电视机要求放同一节目时，一号电视机的AV输出（通过AV线）连线到二号电视机的AV输入，二号电视机的AV输出连线到三号电视机的AV输入，三号电视机的AV输出连线到四号电视机的AV输入、、、、、、，这样，只要大家都处于AV状态，一号电视机播放的节目内容就与其它电视机一样了。
大众车ESP是个什么功能？
ESP是指车身稳定系统，是为了实现车辆稳定不失控，保障车内人员安全，一汽大众的ESP在A级车上就开始装备，拥有9大子功能，有效保证了我们的安全出行
手机中MIDI是个什么功能？
1、具备普通手机的全部功能，能够进行正常的通话，发简讯等手机应用。
2、具备无线接入网际网路的能力，即需要支援GSM网路下的GPRS或者CDMA网路下的CDMA 1X或者3G网路。
3、具备PDA的功能，包括PIM（个人资讯管理），日程记事，任务安排，多媒体应用，浏览网页。
4、具备一个具有开放性的作业系统。
补充：
1、MIDI 通俗点说就是手机上的和弦 *** 。科学的定义是：MIDI(Musical Instrument Digital Interface)电子乐器资料介面，是一种用于电子乐器或装置(计算机)之间进行资料通讯、相互控制及其享音乐信”息的世界标准通讯介面。
2、在高档电子乐器中，它是一个不可缺少的功能介面。进口的电子琴如雅马哈PSR__37、卡西欧CT__640等瑾均具有此项功能。
3、用PC机与具有MIDI介面的电子琴连线后，不仅可以把在电子琴上演奏的乐曲通过MIDI以资料的方式永久储存在计算机的储存装置(如磁碟)中，以后再送回电子琴，随时可以重放；而且计算机还可以对这些音乐资料进行修饰加工，如延迟、添加回声、混响、以及把多次演奏叠加等等，达到意想不到的特殊效果。
4、更诱人的是，通过计算机还可以对多台电子乐器的演奏进行控制，可以“自动演奏”或“无人演奏”，甚至还可以通过键盘指挥一个庞大的“无人乐队”，一个人便能过“指挥家”的瘾。
（一）GIS简介--什么是GIS ？
地理信息系统 (GIS, Geographic Information System) 是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。
我们当今面临世界的最主要的挑战是——人口过多，环境污染，森林破坏，自然疾病等。这些都与地理因素有关。
不论是从事一种新的职业，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，这些本地问题也都有地理因素。
地图制作和地理分析已不是新鲜事，但GIS执行这些任务比传统的手工方法更好更快。而且，在GIS技术出现之前，只有很少的人具有利用地理信息来帮助做出决定和解决问题的能力。
今天，GIS 已是一个全球拥有数十万的人员和数十亿美元的产业。GIS已在全世界的中学、学院、大学里被讲授。在每个领域里的专家不断地意识到按地理的观点来思考和工作所带来的优越性。
（二）GIS简介----一个GIS的组成
GIS 由五个主要的元素所构成： 硬件、软件、数据、人员和方法。
硬 件
硬件是GIS所操作的计算机。今天，GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。
软 件
GIS软件提供所需的存储、分析和显示地理信息的功能和工具。主要的软件部件有：
输入和处理地理信息的工具
数据库管理系统(DBMS)
支持地理查询、分析和视觉化的工具
容易使用这些工具的图形化界面(GUI)
数 据
一个GIS系统中最重要的部件就是数据了。地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者从商业数据提供者处购买。GIS将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用那些被大多数公司用来组织和保存数据的数据库管理系统，来管理空间数据。
人 员
GIS技术如果没有人来管理系统和制定计划应用于实际问题，将没有什么价值。GIS的用户范围包括从设计和维护系统的技术专家，到那些使用该系统并完成他们每天工作的人员。
方 法
成功的GIS系统，具有好的设计计划和自己的事务规律，这些是规范而且对每一个公司来说具体的操作实践又是独特的。
（三）GIS简介--GIS如何工作
GIS就是用来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题层集合。这个简单却非常有力和通用的概念，对于解决许多真实世界的问题具有无价的作用，这些问题包括：跟踪传输工具、记录计划的详细资料，模拟全球的大气循环等。
地理参考系统
地理信息包含有明确的地理参照系统，例如经度和纬度坐标，或者是国家网格坐标。也可以包含间接的地理参照系统，例如地址、邮政编码、人口普查区名、森林位置识别、路名等。一种叫做地理编码的自动处理系统用来从间接的参照系统，如地址描述，转变成明确的地理参照系统，如多重定位。这些地理参考系统可以使你定位一些特征，例如商业活动、森林位置，也可以定位一些事件，例如地震，用于做地表分析。
矢量和栅格模式
地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式——矢量模式和栅格模式。
在矢量模式中，关于点、线和多边形的信息被编码并以x、y坐标形式储存。一个点特征的定位，例如一个钻孔，可以被一个单一的x、y坐标所描述。线特征，例如公路和河流，可以被存储于一系列的点坐标。多边形特征，例如销售地域或河流聚集区域，可以被存储于一个闭合循环的坐标系。矢量模式非常有利于描述一些离散特征，但对连续变化的特征，例如土壤类型或赶往医院的开销等，就不太有用。
栅格模式发展为连续特征的模式。栅格图象包含有网格单元，有点像扫描的地图或照片。不管是矢量模式还是栅格模式，用来存储地理数据，都有优点和缺陷。现代的GIS都可以处理这两种模式。
（四）GIS简介--GIS 的任务
一般来说，GIS有以下五个过程或任务：
输入
处理
管理
查询和分析
可视化
输入
在地理数据用于GIS之前，数据必须转换成适当的数字格式。从图纸数据转换成计算机文件的过程叫做数字化。对于大型的项目，现代GIS技术可以通过扫描技术来使这个过程全部自动化，对于较小的项目，需要手工数字化（使用数字化桌）。
目前，许多地理数据已经是GIS兼容的数据格式。这些数据可以从数据提供商那里获得并直接装入GIS中。
处理
对于一个特殊的GIS项目来说，有可能需要将数据转换成或处理成某种形式以适应你的系统。例如，地理信息适用于不同的比例尺（街道中心线文件的比例尺也许是1:100,000；人口边界是1:50,000；邮政编码是1:10,000）。在这些信息被集成以前，必须转变成同一比例尺。这可以是为了显示的目的而做的临时变换，也可以是为了分析所做的永久变换。GIS技术提供了许多工具来处理空间数据和去除不必要的数据。
管理
对于小的GIS项目，把地理信息存储成简单的文件就足够了。但是，当数据量很大而且数据用户数很多时，最好使用一个数据库管理系统（DBMS），来帮助存储、组织和管理数据。一个数据库管理系统DBMS就是用来管理一个数据库—一个数据的完整收集——的计算机软件。
有许多不同的DBMS设计，但在GIS中，关系数据库管理系统的设计是最有用的。在关系数据库系统设计中，概念上数据都被存储成一系列的表格。不同表格中的共同字段可以把它们连接起来。这个令人惊讶的简单设计被广泛地应用，主要是由于它的灵活性以及在使用GIS和不使用GIS时，都被广泛地采用。
查询和分析
一旦你拥有一个包含你的地理信息的多功能的GIS系统，你可能开始提出象下面这样的一些简单问题：
这个角落上的这块土地属于谁？
两个地方之间的距离是多少？
工业用地的边界在哪里？
有关分析的问题可能是：
适合于盖新房子的所有地点在哪里？
生长橡树的最好的土壤类型是什么？
如果我要在这里建一条高速公路，它将如何影响交通？
GIS提供简单的鼠标点击查询功能和复杂的分析工具，为管理者和类似的分析家提供及时的信息。当你分析地理数据用于寻找模式和趋势，或提出“如果……怎么样”设想时，GIS技术实际上正在被使用。现代的GIS具有许多有力的分析工具，但是有两个是特别重要的。
1. 接近程度分析
在这片水域周围100米范围内有多少房子？
这家商店附近10公里范围内共有多少消费者？
在这口井周围500米范围内紫花苜蓿这种植物占多大面积？
为了回答这些问题，GIS技术使用一个叫做缓冲的处理方法，来确定特征间的接近关系。
2. 覆盖范围分析
不同数据层的综合方法叫做覆盖。简单的说，它可以是一个可视化操作，但是分析操作需要一个或多个物理连接起来的数据层。覆盖，或空间连接，可以将税收数据与土地、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起。
可视化
对于许多类型的地理操作，最终结果最好是以地图或图形来显示。图件对于存储和传递地理信息是非常有效的。制图者已经生产了上千年的地图，GIS为扩展这种制图艺术和科学提供了崭新的和激动人心的工具。地图显示可以集成在报告、三维观察、照片图象和例如多媒体的其他输出中。
（五）GIS简介--相关技术
GIS与其他几种信息系统密切相关，但由于其处理和分析地理数据的能力使其与它们相区别。尽管没有什么硬性的和快速的规则来给这些信息系统分类，但下面的讨论可以帮助区分GIS和桌面制图、计算机辅助设计CAD、遥感、DBMS、以及GPS技术。
桌面制图
桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。这种系统的主要目的是产生地图：地图就是数据库。大多数桌面制图系统只有及其有限的数据管理、空间分析以及个性化能力。桌面制图系统在桌面计算机上进行操作，例如PC机，Macintosh以及小型UNIX工作站。
计算机辅助设计CAD
计算机辅助设计(CAD)系统促进了产生建筑物和基本建设的设计和规划。这种设计需要装配固有特征的组件来产生整个结构。这些系统需要一些规则来指明如何装配这些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系统已经扩展可以支持地图设计，但管理和分析大型的地理数据库的工具很有限。
遥感和GPS
遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术，例如，飞机上的照相机，全球定位系统（GPS）接收器，或其他设备。这些传感器以图象的格式收集数据，并为利用、分析和可视化这些图象提供专门的功能。由于它缺乏强大的地理数据管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。
DBMS数据库管理系统
数据库管理系统专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。相对于GIS而言，它们没有分析和可视化的工具。
（六）GIS简介--GIS可以做什么？
进行地理信息查询和分析
GIS搜索数据库并进行地理信息查询的能力，节约了许多公司数以百万计的美元。GIS可以：
缩短回答客户请求的时间
找到适合于开发的土地
在粮食、土壤和天气之间找寻相关关系
电气线路故障定位
房地产经纪人可以用GIS在一定的区域内寻找满足下列条件的所有房屋：瓦盖的屋顶、 五个房间，并可列出它们的所有特点。
查询可以通过增加准则来进一步细化：房价必须每平方英尺少于100美元。还可以列出这些房屋离学校在一定的距离之内。
改进机构集成
许多采用了GIS的机构发现其主要效益之一是改进了它们自己的机构和资源的管理。由于GIS具有将数据集合和地理信息链接起来的能力，促使它们之间共享和交流局部信息。通过产生可共享的数据库，一个部门可从另一个部门的工作中得到好处，这是由于数据只需采集一次，但应用多次。
由于个人和部门之间的通讯在增加，冗余被减少，生产力提高，整体组织效率改进。因此，在一个有效的公司里，用户和基本建设数据库可以集成在一起，这样，当需要进行维护时，受影响的用户会得到计算机发出的信件。
做出好的决定
一个古老的格言“好的信息导致好的决定”，对于GIS和其他信息系统来说都是正确的。然而，一个地理信息系统（GIS），并不是一个自动决策系统，而是一个查询、分析和支持作出决策处理的图件数据工具。GIS技术已经被用于帮助完成一些任务，例如：为计划调查提供信息，帮助解决领土争端，以最小化视觉干扰为原则设置路标。
GIS可以用于帮助一个新房址的选定，以使其受环境影响最小，在低风险区域，离人口聚集地近。可以以地图和附加报告的方式简洁而清晰的提供这个信息，使决策者集中精力于实际的问题，而不是花时间去理解数据。由于GIS结果能够很快地获得，多个假想的结果可以被高效地评价。
制图
图件在GIS中占有重要的一席之地。GIS的制图方法比传统的人工或自动绘图方法要灵活得多。她开始于数据库的创建。已经存在的纸张图件可以进行数字化，并可以把计算机兼容的信息转换到GIS中。以GIS为基础的图形数据库是可以延续的，比例尺也不受限制。图件可以以任何地点为中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所选择的信息。
地图集和地图丛书的特征可以用计算机程序编码，并与最终的数据库产品相比较。在其他GIS中使用的数字化产品还可以来自数据库的简单拷贝。在一个大的组织机构中，地形数据库可以被其他部门用作参考构架。
本期五分钟学GIS我们来介绍倾斜摄影技术。
什么是倾斜摄影技术
倾斜摄影技术是通过在飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个侧视等不同角度采集影像。我们可以将它理解为一项进化了的摄影测量技术，它比传统的摄影测量多了四个倾斜拍摄角度，从而能够获取到更加丰富的侧面纹理等信息。
倾斜影像的采集
倾斜影像的采集主要分为两个过程，首先是设备准备，其次是设计航线和实拍。
设备准备： 倾斜影像采集的设备包括航空器和倾斜相机。航空器可以是有人飞机或无人机，有人飞机多用于特大面积倾斜摄影，如国产的运十二、运五，中等规模作业可用无人直升机，如七维航测无人直升机，小范围作业可用多旋翼无人机，如红鹏无人机、大疆无人机等。倾斜相机方面，大多数倾斜相机采用下视、前视、后视、左视和右视五个镜头来获取地物倾斜影像，比较常见的如徕卡RCD30倾斜相机、四维远见SWDC-5倾斜相机、红鹏微型倾斜相机等。
设计航线和实拍： 倾斜摄影的航线设计采用专用航线设计软件进行设计，其相对航高、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系。设备组装就绪并规划好路线后，实施航拍，得到具有一定重叠度的多角度影像，倾斜影像采集部分就完成了。
倾斜模型生产
倾斜摄影获取的倾斜影像经过影像加工处理后可以进行模型生成。建模技术主要分为三类，他们分别是：
第一类倾斜摄影 + 机载激光扫描建模 ，即由倾斜摄影提供模型纹理、由机载雷达构建模型骨架，再通过适度的人工干预生产出倾斜摄影模型，常见输出的格式有.obj、.max等，目前具备这种建模工艺的数据厂商有：武汉华正、东方道迩及中科遥感等。
第二类倾斜摄影 + 人工干预建模 ，也是对倾斜摄影数据进行自动化建模，再通过修饰软件进行人工修饰。修饰的细节包括：模型的骨架变形、建筑物底部纹理的遮挡等。修饰后的模型成果不破坏自动化模型成果的结构。目前具有这种工艺的软件有天际航的DP-Modeler等。
第三类倾斜摄影自动化建模 ，只通过倾斜摄影获取的多视角影像来生产模型，即Mesh（三角网）模型。目前市场上的自动化建模软件包括街景工厂、Smart3DCapture、Altizure、PhotoScan、Pix4D、无限界等。这种模型输出的常见格式有osgb、dae、obj、s3c（Smart3D私有格式）、3mx(轻量级的开放格式)等。自动化建模的过程可以简单描述为：先经过几何校正、联合平差等一系列复杂的运算得到带有高程的稠密的点云数据，抽稀，然后构建一张连续的TIN三角网，最后把拍摄的高分影像贴到三角网上，最终得到倾斜摄影模型，如下图。
倾斜摄影建模技术有哪些优势？
传统三维建模通常使用3ds Max、AutoCAD等建模软件，基于影像数据、CAD平面图或者拍摄图片估算建筑物轮廓与高度等信息进行人工建模。这种方式制作出的模型数据外观表达美观，局部细节变形率低，但精度较低，纹理与实际效果偏差较大，并且生产过程需要大量的人工参与，制作周期较长。倾斜摄影技术通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证，并且有效提升模型的生产效率，采用人工建模方式一两年才能完成的一个中小城市建模工作，通过倾斜摄影建模方式只需要三至五个月时间即可完成，大大降低了三维模型数据采集的经济代价和时间代价。
倾斜摄影模型与
倾斜摄影模型作为三维GIS数据的重要来源之一，越来越多地应用到三维GIS项目中。在智慧城市的管理体系、旅游、景区等行业应用中，倾斜摄影模型能让用户从多个角度观察地物，更加真实地反映地物的实际情况，弥补基于二维地图及传统虚拟三维模型应用的不足。
倾斜摄影模型通过单体化操作，可以实现与其他传统三维模型数据同样的GIS应用，如模拟建筑物拆除，满足规划行业应用；对建筑物进行高度、长度、面积、角度、坡度等的量测，应用于水利、能源开采等管理系统；在三维场景中能看到房屋侧面的紧急出口，倾斜模型上任意点之间可以进行准确量算，比如计算通视距离、设计制高点和狙击方案等，这些事发地周围的详细信息，在应急行动中关乎人员及财产的安全，有时甚至能起到决定性作用。
最后，我们以倾斜摄影模型应用案例来结束本期的内容，在我国地理信息产业今后的发展中，倾斜摄影技术无疑将扮演更加重要的角色！
