【正文】 地理信息系統(tǒng)建設(shè)方案 地理信息系統(tǒng)概述信息系統(tǒng)是具有采集、管理、分析和表達(dá)數(shù)據(jù)能力的系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)時(shí)代，信息系統(tǒng)部分或全部由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持，并由硬件、軟件、數(shù)據(jù)和用戶四大要素組成。智能化的系統(tǒng)還應(yīng)包括知識(shí)。其系統(tǒng)的概念模型可由下圖描述。根據(jù)工作側(cè)重點(diǎn)的不同，信息系統(tǒng)分為事務(wù)處理系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)兩大類。用 戶計(jì)算機(jī)軟件知 識(shí)數(shù) 據(jù)計(jì)算機(jī)硬件 信息系統(tǒng)概述模型目前，我國(guó)許多城市智慧城市建設(shè)中已采用了地理信息系統(tǒng)，雖然在一定程度上發(fā)揮著重要作用，但由于沒有全面考慮，無法形成各系統(tǒng)得聯(lián)動(dòng)，致使系統(tǒng)無法發(fā)揮其應(yīng)有的巨大潛力和威力，而且數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)，造成人力和財(cái)力的浪費(fèi)。因此建設(shè)二三維相結(jié)合智慧城市地理信息系統(tǒng)，以充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)的作用，必然會(huì)政府機(jī)構(gòu)、各行各業(yè)和市民提供更加準(zhǔn)確基于位置的信息服務(wù)。 地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想地理信息系統(tǒng)依托系統(tǒng)特點(diǎn)，緊緊圍繞智慧城市的業(yè)務(wù)流程，建立一個(gè)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、語音系統(tǒng)平臺(tái)、通信網(wǎng)絡(luò)以及圖象處理接口的綜合信息系統(tǒng)，并綜合GPS/GIS/GPRS應(yīng)用、三維仿真技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理等高新技術(shù)，采用集中管理、分散控制的體系結(jié)構(gòu)，建立一個(gè)準(zhǔn)確、高效、全面、規(guī)范的地理信息系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)管理與空間信息管理融為一體，多層次、多方位直觀地顯示相關(guān)數(shù)據(jù)、圖形等信息，提供各種警務(wù)工作元素在空間的分布狀況和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，分析其內(nèi)在聯(lián)系，做到資源的合理配置和調(diào)度，提高各業(yè)務(wù)部門的快速響應(yīng)能力和協(xié)同處理能力，并利用輔助分析和決策功能，從宏觀上提高警務(wù)工作的科學(xué)化、規(guī)范化、合理化。第一章 關(guān)鍵技術(shù) GIS技術(shù) 基本概念地理信息系統(tǒng)，英語名Geographic Information System，縮寫為GIS，它是一種能把圖形管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，對(duì)各種空間信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分析和可視化表達(dá)的信息處理與管理系統(tǒng)。 GIS提供的信息產(chǎn)品不僅僅是簡(jiǎn)單的文字和數(shù)據(jù)，而且還有一幅幅空間圖形或圖象。大到地球、國(guó)家、省市，小到村鎮(zhèn)、街道乃至地面上的一個(gè)點(diǎn)位，GIS都能以直觀、 方便、互動(dòng)的可視化方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速查詢、計(jì)算、分析和輔助決策。GIS技術(shù)是構(gòu)建數(shù)字地球、數(shù)字中國(guó)、數(shù)字城市的核心技術(shù)。 軟件構(gòu)成主要由系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件等）、數(shù)據(jù)庫軟件（如Oracal、Sybase、SQL Server等）、GIS軟件平臺(tái)（如Arc/Info、MapInfo等）、應(yīng)用軟件（GIS 二次開發(fā)軟件、GIS組件庫等）組成。： GIS層次結(jié)構(gòu)圖 主要功能地理信息系統(tǒng)是典型的GIS應(yīng)用軟件，它對(duì)GIS功能的要求是：1. 地圖顯示圖形放大、縮小與快速拖拽漫游。制圖概括功能，圖形放大與縮小時(shí)，隨著圖形縮放比例的不同，顯示不同詳細(xì)程度的地圖內(nèi)容，避免屏幕顯示過密不利觀察，使屏幕承載度趨于合理。動(dòng)態(tài)漫游功能，當(dāng)指定被跟蹤目標(biāo)時(shí)，無論被跟蹤目標(biāo)如何移動(dòng)，均應(yīng)保持被跟蹤目標(biāo)處于跟蹤窗口的中央。索引圖功能，當(dāng)主窗口顯示放大的局部圖形時(shí)，可另開一個(gè)小窗口顯示全境，并可通過該窗口控制主窗口的顯示內(nèi)容。根據(jù)當(dāng)前窗口地圖的放縮情況動(dòng)態(tài)顯示比例尺大小。圖層可見性控制與圖層顯示優(yōu)先性控制功能。智能化動(dòng)態(tài)注記功能，其中包括：流動(dòng)注記功能（街道、河流等線形地物注記，隨線形地物當(dāng)前顯示部分流動(dòng)，始終完整的顯示在當(dāng)前窗口內(nèi)）；長(zhǎng)注記名自動(dòng)換行顯示（對(duì)單字節(jié)與雙字節(jié)均可）。車輛定位顯示功能，能將接收的GPS信號(hào)處理，并在地圖上顯示車輛及其軌跡。圖素位置顯示功能，當(dāng)輸入（或從菜單中點(diǎn)取）圖素（如街道和門牌號(hào)碼、目標(biāo)名稱和唯一標(biāo)志等）后，可將指定圖素的位置在當(dāng)前地圖顯示窗口的中央標(biāo)志出來。2. 屬性管理在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)跟電子地圖上各種圖素關(guān)聯(lián)的文字、圖片以及錄音、錄像等多媒體信息，可以進(jìn)行由圖形到屬性和由屬性到圖形的互查，也可以直接對(duì)屬性表進(jìn)行各種查詢和檢索。3. 空間分析距離測(cè)量功能，能測(cè)量地圖上兩點(diǎn)間距離，測(cè)量道路長(zhǎng)度，測(cè)量路線長(zhǎng)度等。緩沖區(qū)分析，能確定某一事件的影響范圍。最佳路徑分析，根據(jù)道路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系，按照距離最短、時(shí)間最短等準(zhǔn)則確定最佳路徑。到達(dá)分析，根據(jù)道路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系確定在某一時(shí)間范圍內(nèi)能夠到達(dá)的區(qū)域。4. 地圖編輯5. 制圖輸出 三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)上世紀(jì)末以來，信息技術(shù)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，特別從國(guó)家建設(shè)部主持的“城市規(guī)劃、建設(shè)、管理與服務(wù)的數(shù)字化工程”出臺(tái)后，更是呈現(xiàn)如火如荼的發(fā)展局面。虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality－VR)，也稱為靈境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界(Virtual World)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬世界是全體虛擬環(huán)境(Virtual Environment)的全體，虛擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的，通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真（Interactive Vision Simulation），因而一個(gè)身臨其境的虛擬環(huán)境系統(tǒng)是由包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理與模式識(shí)別、智能接口技術(shù)、多傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等不同功能、不同層次的具有相當(dāng)規(guī)模的子系統(tǒng)所構(gòu)成的大型綜合集成環(huán)境。所以，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，在軍事、醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、藝術(shù)、娛樂等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。正是由于對(duì)身臨其境的真實(shí)感和對(duì)超越現(xiàn)實(shí)的虛擬性的追求，以及建立個(gè)人能夠沉浸其中、超越其上、進(jìn)出自如、交互作用的多維信息系統(tǒng)推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在警用指揮的發(fā)展與應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已顯示出一定的實(shí)用性，而且技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景十分廣闊，就目前來說，在城市規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）沉浸、交互式的虛擬環(huán)境帶給人們更加真實(shí)的空間感知虛擬現(xiàn)實(shí)與目前普及的CAD、GIS、三維動(dòng)畫等技術(shù)不同，使用者與計(jì)算機(jī)通過自然的交互方式，完全沉浸在計(jì)算機(jī)所營(yíng)造的三維虛擬環(huán)境中，人們戴上特殊的人機(jī)接口設(shè)備（如頭盔式顯示器）后將感覺自己真的置身于虛擬的城市環(huán)境中并可以按照自己的意愿漫游到任意地點(diǎn)。這種真實(shí)的空間感知是任何一種傳統(tǒng)技術(shù)手段無法達(dá)到的，也正是這種真實(shí)的空間感知，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在改善設(shè)計(jì)、評(píng)審設(shè)計(jì)方案及展示設(shè)計(jì)方案中具有巨大的應(yīng)用潛力。（2）即再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)城市又超越其上虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造出的虛擬城市，是物質(zhì)城市在數(shù)字化空間的再現(xiàn)和反映?，F(xiàn)實(shí)城市，是物質(zhì)城市在現(xiàn)階段的表現(xiàn)形式，虛擬城市再現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)城市，具有全面模擬和仿真現(xiàn)實(shí)城市的特征，同時(shí)又超越現(xiàn)實(shí)城市，具有智能化和虛擬化的特征。在一個(gè)虛擬城市中，我們不僅可以看到城市的現(xiàn)狀，還可以看到城市的過去與未來甚至城市發(fā)展過程的全貌。通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)我們可以統(tǒng)一管理空間信息與屬性信息，實(shí)現(xiàn)一定程度的智能化。 定位及監(jiān)控導(dǎo)航技術(shù) 定位技術(shù)的發(fā)展⑴全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS是一個(gè)全球無線電定位導(dǎo)航系統(tǒng)，它由圍繞地球的24顆衛(wèi)星和地面基站構(gòu)成，利用這些衛(wèi)星作為參考點(diǎn)，GPS可以在幾十米到幾厘米的精度上，滿足地球上任意點(diǎn)的定位要求?？梢约傻礁鞣N智能終端中的定位功能模塊有自主式GPS芯片、無線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位芯片、里程表和電子羅盤模塊、導(dǎo)航模塊類型。自主式GPS芯片能夠獨(dú)立完成定位解算，近幾年來GPS產(chǎn)品的應(yīng)用市場(chǎng)迅速擴(kuò)展，傳統(tǒng)的GPS產(chǎn)品供應(yīng)商相繼推出體積小、功耗低的GPS芯片外，如Surf和Trimble，一些IT大公司也利用其在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)推出了在靈敏度方面有很大技術(shù)改進(jìn)的GPS芯片，如日本的Sony和Epson，美國(guó)的IBM和瑞士Leica合作開發(fā)的產(chǎn)品。⑵無線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位（AGPS）無線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位技術(shù)通過將GPS定位終端的射頻和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）部分分開，利用無線網(wǎng)絡(luò)基站上的定位服務(wù)器和專用的差分站輔助來進(jìn)行信號(hào)解調(diào)和定位運(yùn)算，這項(xiàng)技術(shù)的采用使定位芯片僅僅實(shí)現(xiàn)射頻功能，從而使成本降低到10美元以下，同時(shí)芯片功耗很低，最重要的是可以使靈敏度大大提高，可基本實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)的定位。美國(guó)QUALCOMM Incorporated (NASDAQ: QCOM)的下屬公司 SnapTrack開發(fā)了這項(xiàng)專利技術(shù)，QUALCOMM推出了嵌有這種定位芯片的GPSOne手機(jī)。目前中國(guó)聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以支持GPSOne手機(jī)。基準(zhǔn)接受儀（差分站）定位服務(wù)器地形數(shù)據(jù)庫手持終端輔助數(shù)據(jù)偽距測(cè)量50bps星圖和差分修正數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)終端位置 無線網(wǎng)輔助GPS定位原理結(jié)構(gòu)圖Fig. Principle structure of wireless network assisting GPS location⑶無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)定位服務(wù)是在無線狀態(tài)下基于通信位置的定位服務(wù)。開通這項(xiàng)服務(wù)，手機(jī)用戶可以方便地獲知自己目前所處的準(zhǔn)確位置，并用手機(jī)查詢或收取他附近各種場(chǎng)所的資訊；手機(jī)定位服務(wù)的巨大魅力正是在于能在正確的時(shí)間，正確的地點(diǎn)把正確的信息發(fā)送給正確的人。同時(shí)它還可以對(duì)手機(jī)用戶進(jìn)行定位，并對(duì)手機(jī)用戶的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和跟蹤，使所有被控對(duì)象都顯示在監(jiān)控中心的電子地圖上，一目了然。因此手機(jī)定位服務(wù)在無線移動(dòng)的領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用前景。無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)包括起始蜂窩(COO)，到達(dá)角度(AOA)、到達(dá)時(shí)間(TOA)、達(dá)到時(shí)間差(TDOA)和增強(qiáng)的觀測(cè)時(shí)間差(EOTD)方法，也包括這些方法的組合運(yùn)用，如TDOA/AOA，還包括蜂窩廣播技術(shù)，即將信息或服務(wù)以廣播方式傳達(dá)到處于同一地理區(qū)域的用戶的方法。cell of origin (COO)Angle of Arrival(AOA)Time Of Arrival (TOA)Time Difference of Arrival(TDOA)Enhanced Observed Time Differential (EOTD) 幾種常用的無線通信網(wǎng)絡(luò)定位方式原理示意圖Fig. Several kinds of way monly used for location with wireless munication networks①COO技術(shù)COO是最簡(jiǎn)單的一種定位方法，通過識(shí)別出手持終端信號(hào)是在無線通信網(wǎng)絡(luò)的哪一個(gè)蜂窩中發(fā)出的，從而定出手持終端所在區(qū)域。②AOA技術(shù)計(jì)算信號(hào)從手持終端到達(dá)兩個(gè)以上蜂窩基站的角度，通過方向線交會(huì)的辦法就可以定出手持終端的位置。通過信號(hào)在蜂窩基站的定標(biāo)的天線陣列的各單元上的相位差就可以計(jì)算出信號(hào)到達(dá)的角度。③TOA技術(shù)計(jì)算信號(hào)從手持終端到達(dá)三個(gè)以上蜂窩終端的傳輸時(shí)間，以蜂窩基站為圓心、以通過傳輸時(shí)間乘以光速計(jì)算出來的終端到終端的距離為半徑畫圓，三個(gè)圓弧的交叉部分就是手持終端所在位置。④TDOA技術(shù)計(jì)算信號(hào)從手持終端到達(dá)三個(gè)以上蜂窩基站的時(shí)間