基于GIS的高速公路养护管理信息系统的设计与开发

China is experiencing a rapid development of highway ever since 1990s. By the end of 2004, the total length of the highway summed up to 33 thousand kilometers, ranking 2n in the world. After the open of highway, the accumulation of time and traffic causes the decrease of its capability. To ensure its good quality, security and operation functions, we should take some reasonable measures to maintain it periodically. At present, a big problem is that the traditional maintain measures can no longer meet the increasing requirements. Due to the characters of highway, the relationship of various maintenance data and geographic positions is even closer than any others. If we wan to improve the quality and efficiency of the maintenance work, particularly when there is need for decision-making, a great number of data that is related to geographic positions are absolutely necessary. Evidently, Geographical Information System (GIS) has incomparably advantages in dealing with these spatial information. As a result, a management system for highway maintenance work based on GIS became inevitable for the development of the maintenance of highway. The purpose of this paper is to establish a management system for highway maintenance work base on Geographical Information System (GIS), Global Positioning System (GPS) and spatial database, to manage all kinds of problems encountered in the work, and to provide support on information and methods. My study mainly includes: (1) Analysis on the current status of the maintenance and management work; overview on the history of domestic and international highway maintenance management systems; identifying the necessity and importance for establishing a management system for highway maintenance work based on GIS. (2) Based on the requirement analysis, I proposed a general design for this management system, and discussed the objective, design principles, framework, systematical structure and function design. (3) Outdoor data collection is not only a prime way to understand the current situation of the road, but also an important method for data update after the system is put into use. This paper also intends to establish a set of plan to collect data efficiently and precisely which is based on GIS and GPS technologies. (4) The maintenance management database is a supporting platform for various maintenance decision-makings. Such decisions need the support of a great amount of data, which would cause other problems, such as the diversity of the data source, difference of data formats. This paper also discussed how to deal with these problems and establish such a database. (5) To propose an approach to assess the condition of pavement, based on GIS and related maintenance models. Among all the maintenance models, the two for assessing and forecasting pavement condition are the most important and mature. This paper also analyzed these two models and introduced them in terms of the integration of models. (6) This paper took the Guangshen Highway for example, explaining how to realize a GIS for management of highway maintenance work.

GIS支持下的农业土地资源评价研究—以贵阳市区为例

本文基于土地质量评价的“压力－状态－响应”（PSR）模型，选取土壤重金属污染作为评价的一个压力为指标，应用GIS对贵阳市区农业土地资源进行了综合质量评价。定量评价的结果表明，区域农业土地资源中大部分土地资源重较好，但旱地和水田共有17．11km^2的重金属重度污染区，这部分耕地已不适宜种植农作物，同时，适合人类耕作的高质量耕地由于土壤重金属污染减少了近1／3，说明贵阳市区进行土壤重金属污染防治具有重要的意义。

基于RS和GIS的喀斯特石漠化驱动机制分析——以广西都安瑶族自治县为例

喀斯特石漠化( Karst Rocky Desertification , KRD) 是指喀斯特区地表出现类似荒漠景观的土地退化过程。采用RS 和GIS 技术,对都安喀斯特石漠化程度分级状况与驱动因素进行全面调查,建立全县1∶1 0 万喀斯特石漠化数据库。利用相关分析、因子分析和回归分析等方法,分析导致石漠化的影响因子,即喀斯特石漠化的重要驱动力,建立了喀斯特石漠化动力指数模型,算出了各因子对石漠化的贡献值,指出石漠化产生的主导原因是不合理的人为活动。所建的动力指数模型输出结果与遥感调查有相对一致性,表明石漠化动力指数能较好地反映该地区石漠化过程,可为喀斯特石漠化治理提供理论依据。

基于GIS与RS的喀斯特石漠化与土壤类型的空间相关性分析——以广西都瑶族自治县为例

依托GIS与RS技术，以广西省都安瑶族自治县为研究载体，采用TM影像为背景资料．辅以地形图、土地利用图、地质图、土壤图以及GPS实测数据库等相关资料综合分析，建立石漠化分级的遥感影像解译指标体系，生成都安县石漠化分级分布图和数字化土壤类型图；运用GIS空间分析功能．定量探讨不同级别石漠化与土壤类型之间的空间相互关系。

基于GIS技术的广西喀斯特生态环境脆弱性综合评价

广西是一个喀斯特特别发育的地区, 水土流失严重, 生态环境脆弱。本文兼顾多方面的原因, 建立了脆弱生态环境指标体系, 确定了脆弱生态环境定量评价的工作流程, 包括数据库的建立、脆弱生态评价单元、评价指标及权重和评价方法的确定, 借助地理信息系统(GIS) 强大的输入、空间分析及制图功能, 采用综合评价与聚类方法,对广西喀斯特脆弱生态环境进行了评价和分区, 为生态环境建设提供科学依据。

基于GIS的乌江流域地表径流模拟研究

基于GIS 平台,建立了数字乌江流域。在此基础上,选择5 个典型子流域,利用流域1956～2000 年降雨和水文资料及流域2000 年土地利用数据,分别计算5 个子流域的年均降雨量、年均地表径流量和土地利用百分比;用多元回归分析工具建立流域年均地表径流量与年均降雨量和土地利用百分比之间的关系式,得到不同土地利用方式下的降雨径流模型;通过实测资料对模型进行验证的结果表明,模型模拟精度较高,相对误差在7 %以内。

基于GIS和DEM的乌江流域地表水文模拟

基于GIS和DEM的流域地表水文模拟可为分布式水文模型提供下垫面数据输入.本文采用内嵌于ArcGIS的地表水文分析工具Arc Hydro Tools,结合ArcGIS及其扩展模块Spatial Analyst,以贵州省内乌江流域为例,进行了流域水文模拟分析.运用Arc Hydro Tools进行地表水文模拟分析,主要包括以下4个流程:DEM的预处理、水流方向的确定、汇流栅格图的生成、自动提取河网和子流域边界.试验结果表明,提取河网的空间分布接近实际分布情况,数字流域界线的确定与水文部门基本相符.

基于GIS 的乌江流域（ 贵州境内）非点源污染评价

　　水是人类生存不可或缺的资源，水环境污染问题愈来愈受到人们的重视。随着对点源污染控制能力的提高，非点源污染问题成为当前研究中的热点，而对非点源污染进行定量化研究的最直接、最有效的途径就是建立模拟模型。基于此热点问题，本文选择乌江流域（贵州境内）作为研究区，在ArcGIS 平台上建立了一个简单、快速评价流域非点源污染的方法，它考虑流域的空间异质性，且只需很少的参数。该方法用一个分辨率较高的栅格数字高程模型（DEM）将整个流域划分成100 m×100 m 的格网，计算每个栅格里产生的地表径流量和非点源污染负荷。通过模拟流域地表水流，追踪每个栅格中的水流流向，模拟非点源污染物在流域河网中的运动过程。该方法能计算一个区域水文系统年均非点源污染物的负荷，并能估算出由非点源污染在河网中产生的各污染物浓度值。 　　通过本项研究，能识别出流域内非点源污染严重区域，还可以快速模拟土地利用变化对流域非点源污染的影响，从而为流域今后的规划和综合治理提供科学依据。通过系统的研究，本文主要研究成果如下： 　　1. 建立了乌江流域（贵州境内）非点源污染数据库（空间数据库和属性数据库），这不仅有力地支撑了研究区非点源污染评价研究，同时对于在研究区开展其它方面的研究也是一个有力的支撑。 　　2. 基于Arc Hydro Tools 和DEM 自动提取的流域河网与1:25 万数字水系相比较，两者在总体上吻合较好，特别是两者的主干河道基本重合，这正是在DEM基于GIS 的乌江流域（ 贵州境内） 非点源污染评价预处理中用AGREE 算法将主干河网与DEM 融合的效果；但也有少部分地区（地形平坦处，地形坡度≤3°或受人类活动影响较大的区域）两者存在较大差异，如将红枫湖、百花水库等湖泊水库区描述成河道了，在东干渠和西干渠处，由于人工河渠改变了水流的自然方向，使得提取河网与实际河网差别很大。 　　3. 以流域内的5 个水文站为子流域出口，分别描绘相应子流域，比较自动提取流域面积与实际量测结果，结果表明自动提取的子流域面积与实际量测子流域面积非常接近，相对误差在9％以内，能达到1:25 万数据的精度要求。 　　4. 以流域内5 个子流域的地表径流量，降雨量和土地利用百分比为输入参数，利用多元回归分析工具建立流域降雨径流模型，结果表明模拟相对误差在7%以内，证明所建降雨径流模型能满足模拟需要，模拟精度较高。 　　5. 流域出口处的年均非点源总氮（TN）和总磷（TP）输出通量分别为40309 ton 和2607 ton。从流域内各大支流控制的子流域来看，野济河流域由于其中的耕地面积大（占流域面积的51.21％），以3.03％的流域面积分别贡献了4.08％和3.95％的非点源总氮（TN）和总磷（TP）负荷；而湘江流域，由于其中的林地面积占主导地位（占流域面积的68.94％），以8.45％的流域面积只分别输出了6.40％和6.06％的非点源总氮（TN）和总磷（TP）负荷。因此，对非点源污染的控制要从耕地和草地着手，需要优先治理的流域为野济河流域、三岔河流域、猫跳河流域、偏岩河流域、乌江下干流流域。 　　6. 模拟的非点源总氮（TN）和总磷（TP）浓度值在流域上游明显大于下游。比较水质监测点浓度值与对应的模拟浓度值，可以发现在贵阳站和湘江站的观测值大大超过模拟值：贵阳站的总氮（TN）浓度观测值为9.37 mg/l，模拟值为2.94mg/l，总磷（TP）浓度观测值为0.68 mg/l，模拟值为0.19 mg/l；湘江站的总氮（TN）浓度观测值为5.77 mg/l，模拟值为1.98 mg/l，总磷（TP）浓度观测值为0.27 mg/l，模拟值为0.13 mg/l。另外在思南站的总磷（TP）的观测值也大大超过模拟值，观测值为0.44 mg/l，模拟值为0.14 mg/l。观测值与模拟值之间这种巨大的差异可能暗示在这两处存在明显的总氮（TN）点源污染。而贵阳站和湘江站刚好分别位于贵阳市和遵义市市区的下游，贵阳市和遵义市是流域内最大的两个工业城市。对于观测值小于模拟值的情况，主要有两种可能的原因：①某种土地利用类型的EMC 平均值赋得过高了，或②非点源污染物在随水流运动过程中损失了一部分，如沉淀或分解等。

基于GIS的空间数据可视化方法及其在地球化学中的应用

昂贵的GIS软件、空间数据缺乏与GIS操作复杂妨碍地球科学家进行空间数据表示。本文提出了解决这一问题的技术方法：分布式数据共享使集中式的空间数据得到最大利用，以容易获得数据；将面向应用的GIS功能从其它功能中分离开来，以移动代码的方式为用户提供分布式空间信息可视化服务，减少软件费用；在移动代码中，组合复杂的制图操作，提供制图工具，使操作简单化。

基于遥感和GIS的巢湖流域生态系统健康评价

该文以巢湖流域为研究对象,以生态系统健康理论为基础,将流域生态系统的结构和功能结合起来,通过遥感和地理信息系统(GIS)技术获取生态环境变化信息,监测和评价小流域单元的健康状况,分析人类活动对生态系统结构和功能变化的影响,为巢湖流域的生态管理和政策制定提供指导.论文的主要内容包括:1、从生态系统研究的发展入手,对生态系统健康研究的发展、评价指标、度量、研究尺度、评价单元选择进行了概括,提出生态系统健康评价应以结构和功能评价为基础、把人类作为生态系统的一部分,对生态系统进行动态监测.2、以压力-状态-反映指标为概念框架,设计了巢湖流域生态系统健康评价指标体系;3、利用RS和GIS技术获取巢湖流域内各个小流域的生态系统数据,解决了小流域人口和社会经济数据获取难的问题;4、基于GIS技术,对流域生态系统健康评价状况进行定量评价,在此基础上,采用典型相关分析方法,分析了人类社会经济活动变化与生态系统健康状况变化的关系;分析了小流域NDVI多年月变化与生态系统健康状况的关系.

地理信息系统（GIS）在汞生物地球化学研究中的应用——贵州省汞地球化学数据库的建立及贵阳市土壤年释汞通量的估算

汞污染是全球性的环境问题.从20世纪50年代日本水俣湾汞中毒事件,到最近十年来,在北美及欧洲偏远地区的湖泊中发现鱼体汞含量超标,汞污染的研究一直受到人们的重视,是世界环境污染研究的热点之一.随着对全球汞生物地球化学循环研究工作的不断加深,对其的研究难度逐渐增加,以往单一的研究方法已难见成效.越来越多的研究者认识到,只有将地学领域中采用不同研究方法(地质、地球物理和地球化学等方法)所得到的信息,进行综合分析研究,才能更清楚的了解全球汞的生物地球化学循环.近年来计算机技术的发展,特别是GIS技术的出现,使得这一设想成为现实.地理信息系统(GIS),在一个灵活的空间数据管理环境中,将从不同方面采集、存储和分析的数据提供给用户.用户利用GIS数据中的各种相关的空间或非空间信息,进行各种综合分析研究,从而对全球汞的生物地球化学循环提出新的认识和作出科学的论断.该文偿试将地理信息系统应用在汞的生物地球化学循环研究中.论文的主要内容包括以下两部分:1)地理信息系统的核心是空间数据库,该文建立了贵州省汞地球化学数据库.应用ArcGIS中的MapObjects控件和VB技术相结合开发的贵州省汞地球化学数据库,既能充分发挥管理的优势,又能快速产生友好用户界面,具有快捷、方便、高效等特点.该数据库为贵州省汞地球化学循环研究提供了空间数据管理功能,不仅可以存储大量的空间数据和属性数据,还可以进行空间数据输入、浏览、查询、删除和输出及属性表数据的查询、分析和输出.贵州省汞地球化学数据库为政府决策部门提供了环境监测数据和决策支持系统,也有利于世界范围内汞地球化学研究数据的交流.2)应用贵州省汞地球化学数据库中的贵阳市土壤汞含量数据图,结合贵阳市土壤一大气汞交换通量数据,用多元回归的方法对贵阳市土壤向大气年排汞量进行了估算,结果为:年释汞通量为652Kg,变化范围为463~919Kgyear<'-1>.单位面积的平均释汞量为193~382gKm<'-2>year<'-1>.对比全球背景值,贵阳市土壤年释汞通量的预测值总体偏高,主要是贵阳市的亚热带气候和土壤汞含量偏高的影响.与贵阳市燃煤年排汞量相比,贵阳市土壤释汞通量为0.652tyear<'-1>,仅为目前燃煤排汞量的1/3.说明贵阳市大气汞的来源还是以人为污染为主,但被污染的土壤对大气汞也有不可忽视的贡献.

RS和GIS技术在岩溶山区城市动态研究中的应用－以贵阳市为例

本文以岩溶山区贵阳市为研究对象，利用多时相TM遥感数据及相关资料，结合地理信息系统技术，对贵阳市资源环境进行了初步调查与研究。论文研究内容主要包括三个部分：（1）遥感图象予处理（2）遥感图象分类（3）试验区空间数据库的建立与初步应用。通过本论文的研究，得到以下几点认识和成果：a）在岩溶山区城市能利用TM数据城市环境调查与动态研究。b）探索了一个适合于岩溶山区城市TM遥感土地分类的最佳波段组合。c）通过对TM数据土地分类结果分析。认为试验区土地利用结构不合理。d）制作了试验区一系列不同时相的遥感专题数据图件。通过这些专题图件可以得到试验区的资源环境现状及其变化趋势。e）建立了试验区实间数据库。

遥感（RS）和地理信息系统（GIS）在水文模型中的应用－以普定后寨河流域为例

本文探讨了遥感（RS）和地理信息系统（GIS）在岩溶地区水文模型中的应用情况，并结合中国－比利时政府间国际合作项目“遥感和水文模式技术在岩溶地区土地和水资源管理的应用“部分研究内容，成功地将RS，GIS应用到岩溶地区的水文模型研究中去，并到得了一系列十分有意义的成果。这是首次在国内开展这类工作，在国外将RS，GIS应用到岩溶地区的水文模型研究工作也十分鲜见，固而说论文获取的成果对岩溶地区的科研工作具有重要意义。对生产管理工作也是如此。