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刘耀林 刘洋 刘敏 兰泽英
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（武汉大学资源环境科学学院，武汉，430072）
摘要：通过对多媒体技术和GIS的结合进行简介，主要阐述了基于多媒体GIS技术的标准样地管理系统的设计与实现，主要包括数据模型设计，数据的组织和管理，系统功能设计和物理实现。
关键词：多媒体；GIS；标准样地
1 引言
1.1 标准地块概述
标准地块是指在农用地分等定级对象所在区域内，在一定的栽培管理技术条件下，该区域内农作物产量水平最高的若干个农用地分等定级单元。标准地块所处位置的气候、地形、土壤、灌溉排水、土地利用等条件最优，农业生产条件最好。
设立标准样地具有十分重要的作用和意义，是农用地分等定级工作中必不可少的环节。通过设立标准样地可以直观地获得农用地质量等级信息，并对农用地分等定级成果进行评价、控制和校订；通过对标准地块的监测与管理，间接地对农用地质量等级变化进行动态监测与管理。
标准地块分国家级、省级和县级分别设置。标准地块的设置遵循3个原则，即分层设置原则，生产条件最好的原则，永久性标志的原则。
标准样地信息十分丰富，包括样地的空间数据、属性数据及其多媒体数据。其中空间数据是指标准样地的坐标及其拓扑关系；属性数据主要有样地编号、级别、二级区名称、实地位置、平面坐标、规划用途、气候、土壤、地形、农田基本建设情况、产量、土地利用和土地经济等方面的内容；多媒体数据则包括了样地的景观图片和剖面图片，以及介绍当地人文风貌、风土人情的文档、音频、视频数据。
1.2 采用多媒体GIS 技术管理标准样地信息的必要性
传统的地理信息系统主要研究空间数据的管理和分析，这些信息主要是以字母和数字的形式进行表达，手段单一而呆板。在GIS中采用多媒体数据，可将图形图像的直观性、数字的准确性、音频视频的引导性和亲切感相结合，充分调动用户的多种感官，增强GIS的信息处理和传输的效果。将空间数据库和多媒体数据库相结合，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，可以解决多媒体数据与空间数据之间的整合关系。由于标准样地的数据具有多样性和复杂性，它不仅包括一般地理目标的空间数据和属性数据，还包括了大量与之相关的多媒体数据。为了对这些庞杂的数据进行高效的管理，方便查询和实时的更新，基于多媒体GIS技术开发了标准样地管理系统。
2 多媒体技术与 GIS 的结合
多媒体空间数据是以数值、文字、图形、图像和声音等多媒体形式表示的GPS数据、RS影像数据、GIS数据、视频数据、声音及其他属性数据。
多媒体空间数据库系统是多媒体GIS的核心，它将多媒体空间数据有机地集成于一体，不仅提供空间数据的存储与操作，还提供相应多媒体数据的存储与操作。多媒体空间数据库结合空间数据库和多媒体数据库的特点，采用两者的数据存储与处理方法，以空间对象为主框架，将多媒体数据附着于对象上，解决多媒体数据与空间数据之间的无缝整合关系，为多媒体地理信息系统提供数据管理基础。
多媒体空间数据库系统主要包括3个部分：关系数据库，多媒体对象数据库和空间数据库。关系数据库与空间数据库的作用分别是管理属性数据和空间数据，多媒体数据库是用来管理多媒体数据。如图1所示。
图1 多媒体空间数据库系统的结构
3 标准样地管理系统的设计与实现
3.1 标准样地管理系统的配置环境
标准样地管理系统的设计与开发是2004年国土资源部试点项目“湖北省农用地分等成果汇总”工作的一部分。为了科学有效地管理省级标准样地数据，并以视觉、听觉等形式直观、形象、生动地表达样地信息，为用户提供一个友好活泼的界面环境。开发采用当前流行的组件式GIS技术和多媒体技术标准样地管理系统。系统的配置主要有：PC机，Windows2000 操作系统，VC ＋ ＋ 开发平台，MapObjects 控件，Access 数据库。
3.2 标准样地管理系统的数据模型
由于大多数数据模型不支持复杂对象（影像和声音），而面向对象的数据结构支持定义复杂的数据结构，并且面向对象的数据模型具有以下的特点：
（1）多媒体GIS系统中定义的空间信息，如点、线、面和非空间信息，如多媒体数据，每一个数据不再是分散的，而是集成为统一的实体。
（2）用户可以根据需要定义自身系统的数据类型，编写相关的输入、输出和执行函数。
（3）具有类的继承性。
因此，标准样地管理系统采用了面向对象的技术，每个标准地块都是一个对象实体，有一个唯一的对象标识并包含有属性数据、空间图形数据、静态图像数据、视频数据和声音数据等，如图2。
图2 标准样地对象模型
定义 1：一个标准样地实体对象是一个7元组：［Oid，Aid，Gid，Wid，Pid，Mid，Sid］，其中，Oid为该样地对象的对象标识；Aid是属性数据标识；Gid是空间数据标识；Wid是文档数据标识；Pid是静态图像数据标识；Mid是视频数据标识；Sid是声音数据标识。
3.3 标准样地管理系统的数据组织和管理
3.3.1 空间属性数据的组织和管理
空间数据是标准样地管理系统的核心，是整个系统的主体。基本空间数据类型有点、线和面。在矢量格式中点目标用一个坐标对（X1，Y1）表示，线目标用一串坐标对（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xm，Ym）表示，面目标则用首尾相接的一串坐标对（X1，Y1） （X2，Y2）……（Xn，Yn） （X1，Y1）来表示。标准样地的属性数据是指其非空间、非多媒体数据，如样地编号、级别、二级区名称、实地位置等，属性数据由多个属性数据项组成，如图3所示。在标准样地管理系统中，采用MapObjects控件默认的shape文件格式来组织空间数据，而属性数据则由shape文件对应的dbf文件来组织。
图3 标准样地的属性数据列表
3.3.2 多媒体数据的组织和管理
多媒体数据的管理方式一般有两种。一是采用统一的数据库，把所有的多媒体数据以BLOB对象纳入其中进行统一的管理。其优点是便于数据的集中管理，但是数据库会显得过于庞大，且访问数据的速度较慢。二是将多媒体的源数据和描述性信息分开存放。在硬盘中，每一个媒体数据以单个文件的形式存放，并将这些文件存放在一个特定的目录下，形成一个媒体数据库。在关系数据库中储存数据的描述性信息如数据的编号、名称、路径、格式、容量、默认表达方式等。通过建立空间目标与数据的描述性信息的联系，来间接访问多媒体数据文件，如图4所示。其缺点一是数据的主体信息和描述性信息分开存放不便于统一管理，二是需要常用媒体软件的支持；但是这种方式实现起来十分简单，响应速度较快。本系统将采用第二种方式对多媒体数据进行管理。
图4 多媒体数据的管理
3.3.3 系统的数据库设计
本系统的数据库分为两个部分，即描述性信息数据库和主体数据库。前者以Access关系数据库管理着图件数据的描述性信息表和多媒体数据的信息表。后者又分为空间数据库和多媒体数据库。其中空间数据库管理着所有的空间数据和属性数据，它是硬盘中一特定目录下shape文件、dbf文件及shx文件的集合；而多媒体数据库管理着标准样地的所有多媒体数据，它是硬盘中一特定目录下各类多媒体数据文件的集合。系统以描述性信息数据库为媒介访问主体数据库，如图6中所示。
图5 图件数据的描述性信息表结构
图6 多媒体数据的描述性信息表结构
3.4 标准样地管理系统的功能模块设计
标准样地管理系统是目标管理系统的一种，它是多媒体技术和传统地理信息系统结合的产物。系统主要对基础数据、底图数据和标准样地数据进行了管理。基础数据主要是道路图层、水系图层、注记图层等辅助性数据；底图数据采用了1∶50万的湖北省农用地分等单元图，它是各分等单元（面状目标）空间数据和属性数据的集合；标准样地数据则包括了省级样地（点状目标）的空间数据，属性数据及其多媒体数据。
针对以上的数据，系统主要提供了图层管理、图形编辑、统计分析、目标查询和多媒体数据处理五个功能模块。图层管理模块是对基础图层、分等单元图和标准样地图层进行显示、添加、删除和移动等操作的方法的集合；图形编辑模块则提供了对点目标、线目标及面目标进行编辑的功能；统计分析模块主要针对分等单元图层数据，提供了各县市各等别面积统计和各地类各等别面积统计两个基本功能；目标查询模块和多媒体数据处理模块是系统的核心，其中查询模块提供了空间点击查询、空间分析查询和组合条件查询3种查询方式；而多媒体数据处理模块则用来存取和表达多媒体数据。运用系统提供的查询功能和多媒体数据处理功能，用户可以快速地捕捉标准样地目标并对其属性数据和多媒体数据进行详细的浏览。系统功能模块设计如图7所示：
图7 系统的功能设计
3.5 标准样地管理系统的功能模块的物理实现
标准样地管理系统在实现的过程中主要采用了组件式GIS技术和多媒体技术。其中组件式GIS技术实现系统中所有与空间数据和属性数据有关的功能，而多媒体技术和数据库技术则实现与多媒体数据有关的功能。
MapObjects控件提供CMoMapLayer，CMoPoint，CMoLine，CMoPolygon 等类接口中的属性和方法可以用来实现空间数据的操作。属性数据的操作则依靠 MO 控件提供的CMoRecordset类接口中的属性和方法来实现。
多媒体数据的表达则视数据的类型而定。对于标准样地景观图片和土壤剖面图片数据，可以视其为栅格图层数据，采用MO控件提供的CMoImageLayer类接口中的属性和方法来实现；样地文档数据、音频和视频数据的表达则分两步进行。先要通过ADO或DAO提供的数据库操作函数访问关系数据库中的多媒体数据描述性信息表，根据标准样地对象实体的ID号，在信息表中找到此样地的多媒体数据的描述记录；然后根据记录中路径字段的信息从多媒体数据库中访问其多媒体数据文件，最后调用ShellExecute函数根据文件格式激活应用程序对多媒体数据进行表达，具体过程如图8所示。
3.6 标准样地管理系统的运行简介
标准样地管理系统主要是为了对标准样地数据进行科学有效的管理和图、文、声、影并茂的展示。为了把多媒体数据较好地连接到地理目标上，借鉴空间型超级文本的有关原理，即地理空间实体作为信息的结点，以地理实体的空间位置作为索引，由这样的结点和索引组成链表，用户可以对链表进行浏览、查询等操作。这种方式比较简单方便，但尚不能达到真正意义上的超文本。
伴随着启动界面和背景音乐，进入标准样地管理系统。首先在图层管理器中选择标准样地图层激活并显示它，运用系统查询功能模块提供的其中一种查询方式捕捉到目标标准地块。此时目标变成红色，系统开始播放当地的民歌，接着属性信息对话框出现，可以在出现的对话框中浏览到样地的所有属性信息，还可以运用对话框中的多媒体接口进一步欣赏到目标标准地块的景观图片和土壤剖面图片，以及与当地风土人情有关的文字和视频信息。本系统改变了传统GIS呆板、沉闷的界面环境，给人耳目一新的感觉。
图8 系统的物理实现
图9 标准样地的剖面图片和景观图片查询
图10 标准样地的文档和视频信息查询
参考文献
黄涛等.地理信息系统集成开发中多媒体的应用和实现.微型电脑应用，2000，16 （4）
齐昕等.多媒体技术在GIS中的若干应用研究.微型电脑应用，1999，（5）
邱振戈等.多媒体技术在目标信息管理系统中的应用.解放军测绘学院学报，1999，16 （4）
艾海滨等.多媒体数据在地理信息系统中的组织、管理及方法实现的研究.测绘通报，2003，（4）
许云涛等.面向对象的多媒体空间数据库系统设计.武汉测绘科技大学学报，1999，24 （3）
网络资源管理系统(GIS)
有线电视网络规模发展很快，有线电视管理者往往无法清晰地了解本有线电视台网络中所有用户的
分布情况、所有设备的属性、安装情况。根据以往的管理经验，他们只能从复杂的书面或电子报表数据
中，找出大量的数学数据，实施管理及分析。
易和网络资源管理系统(GIS)的引入，使这些问题迎刃而解。以MapInfo为后台运行程序，前端以MapBasic开发的GIS系统，使整个有线电视网的用户分布情况、设备属性、地理分布“有机地、可视地”组合为电子地图,呈现在有线电视管理者眼前。
功能介绍
完全可视化数字地图,使有线电视网络一目了然；用户分布、设备属性所见即得；Mapinfo图层技术
，既可划分不同设备图层，又能使之有机结合；SQL组合查询，使得各种根据设备特性进行的查询工作简便易行；各类专题地图使统计查询完全可视化、图形化；支持多种方式的地图打印输出；DXF格式矢量地图引入，将使前期数据处理变得非常简单；与收费管理系统、语音投诉系统紧密结合，可在任意时刻与以上系统交换数据。
用旧电脑轻松架设无线网络打印服务器
在工作中，单位需要打印的文件还是不少的，可是笔记本电脑连接一个打印机确实不方便，这样使用笔记本的同事们只有使用闪存将文件拷贝到打印室或办公室的台式电脑上去打印了，时间久了文件拷来拷去的确实有些麻烦，于是很多同事想将打印机设置一个共享打印，后来通过单位的无线网络在自己的电脑上实现共享打印了。
为了方便同事们远程打印，我在单位中架设了无线网络打印服务器，这样同事在任何一台电脑上都能将需要打印的文件通过打印服务器进行打印，并且我们还可以通过网页的方式对打印服务器进行远程管理。
网络打印与共享打印的区别
早期的共享打印方式是由网络上的某一台电脑连接上打印机，并且设置为共享模式，其他电脑要共享这台打印机，并且通过共享的方式进行连接，这样才能实现打印共享。如果使用共享打印机的用户多了，连接打印机的那台计算机就会难堪重负，管理起来有些麻烦。
网络打印机是基于Internet的网络打印，打印机已不再是一个外设，而是作为网络上的一个节点存在，网络打印机通过网线插槽直接连接网络，通过Web的方式进行远程管理，能够以网络的'速度实现高速打印输出。
打印服务器的架设
网络打印需要一台带有网络打印服务器的打印机，但是这么一台打印机的价格不便宜。为了节约成本，充分利用现有的资源，我将单位的一台旧电脑虚拟成一台打印服务器，这样同事们在单位局域网内也可以轻松实现网络打印了。
首先确保该电脑安装好Windows Server 2003系统，并能保证正常连接到单位局域网内，随后将打印机连接到该电脑上，打开“管理您的服务器组件，在“打印机服务器中单击“添加打印机(图1)，随后按照提示来添加我们需要安装的打印机并安装好打印机的驱动程序。
随后在“控制面板→“打印机和传真对话框中用右键单击该打印机图标，选择“属性命令。在打开的打印机属性对话框中将该打印机设置为共享模式，并输入一个共享名称(图2)。
随后我们还需要在同事操作的电脑上安装好该打印机的驱动程序，安装时在该电脑上打开网上邻居，找到安装好打印机的电脑，此时看到我们安装好的共享打印机名称，单击右键，选择连接，这时系统提示将会在本机上安装一个打印驱动程序，选“是就可以安装网络打印机的驱动了。
GIS系统即地理信息系统（GIS ，geographic information system）。
GIS系统是将计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成。
扩展资料：
GIS系统应用：
一、环境监测
1、1987年联合国开始实施一项环境计划（UNEP），其中包括建立一个庞大的全球环境变化监测系统（GEMS）。
2、全球森林监测和森林生态变化有关项目(1990年对亚马逊地区原始森林的砍伐状况进行了调绘、1991年编制了全球热带雨林分布图）。
3、海岸线及海岸带资源与环境动态变化的监测。
4．全球性大气环流形势和海况预报等。
二、资源调查
1、在资源调查中，提供区域多条件下的资源统计和数据快速再现，为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据。
2、可应用于不同层次和不同领域的资源调查与管理（例农业资源、林业资源、渔业资源）。
三、监测预测
1．借助于遥感（RS）和航测等数据，利用GIS对森林火灾、洪水灾情、环境污染等进行监视，例如，1998年长江流域发生特大洪水灾害期间，制作洪水淹没动态变化趋势影像图，为管理部门提供了有效的决策依据。
2、利用数字统计方法，通过定量分析进行预测。如加拿大金矿带的调查，分析不宜再行开采的存在储量危机的矿山，优选出新的开采矿区，并作出了综合预测图。
参考资料：百度百科-GIS系统
一个实用的地理信息系统，要支持对空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本构成包括以下四个主要部分: 系统硬件、系统软件、数据库系统、系统管理和操作人员。这里，计算机系统软、硬件是其核心部分，空间数据反映 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式 ( 图 10-2) 。
图 10-2 GIS 的组成
1. 系统硬件
GIS 由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是 GIS 的物理外壳。GIS 系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持和制约。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元 ( CPU) 、存储器 ( 包括主存储器、辅助存储器) 等，这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务，并将处理得到的结果或信息提供给用户，同时保存数据以备现在或将来使用。图 10-3 为常见的实现输入/输出功能的计算机外围设备。
图 10-3 GIS 的硬件组成
2. 系统软件
GIS 软件是系统的核心，用 于 执 行 GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等，按照其功能分为 GIS 专业软件、数据库软件和系统管理软件等，如图 10-4 所示。
GIS 专业软件一般指具有丰富功能的通用 GIS 软件，它包含了处理地理信息的各种高级功能，可作为其他应用系统建设的平台。代表产品有 Arc/Info，MGE，MapInfo，MapGIS 等。它们一般都包含如下核心模块:数据输入与编辑、空间数据管理、数据处理与分析、数据输出、用户界面、系统二次开发功能。
图 10-4 GIS 的软件层次
数据库软件除了在 GIS 专业软件中用于支持复杂空间数据的管理以外，还包括服务于非空间属性数据为主的数据库系统，这类软件有: Oracle，Sybase，Informix，DB2，SQLserver 等。由于这类数据库软件具有快速检索、满足多用户并发和数据安全保障等功能，目前能在这些现成的关系型商业数据库中存储 GIS 的空间数据。
系统管理软件主要指计算机操作系统，如 Windows XP，Vista，Linux 等，它们关系到GIS 软件和开发语言使用的有效性，因此也是 GIS 软硬件环境的重要组成部分。
3. 数据库系统
数据库系统是地理信息系统的操作对象与管理内容，它是指以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文经济景观的数据。这些数据可以是数字、文字、表格、图像和图形等，它们由系统建造者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他输入设备输入到地理信息系统中，其相应的区域信息包括位置信息、属性信息和空间关系等。
地理信息系统中的数据类型有空间数据和非空间的属性数据两大类。
空间数据用来确定图形和制图特征的位置，是以地球表面空间位置为参照。根据地理实体的空间图形表示形式，可将空间数据抽象为点、线、面三类元素。空间数据具体反映了两方面信息: ①在某个已知坐标系中的位置，也称几何坐标，主要用于标识地理景观在自然界或包含某个区域的地图的空间位置，如经纬度、平面直角坐标、极坐标等; ②实体间的空间相关性，即拓扑关系 ( Topology) ，用于表示点、线、网、面等实体之间的空间联系，如边界线与面实体间的构成关系，面实体与岛或内部点的包含关系等。空间拓扑关系对于地理空间数据的编码、录入、格式转换、存储管理、查询检索和模型分析都有重要意义，是地理信息系统的特色之一。
非空间的属性数据用来反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般是经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。非几何属性分为定性和定量两种，前者包括名称、类型、特性等，如岩石类型、土壤种类、土地利用、行政区划等; 后者则包括数量和等级等，如面积、长度、土地等级、人口数量、降雨量、水土流失量等。任何地理实体至少包含一个属性，而地理信息系统的分析、检索主要是通过对属性的操作运算来实现的。
4. 系统管理和操作人员
人是 GIS 中的重要构成因素。GIS 不同于一幅地图，它是一个动态的地理模型，仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，强有力的组织是系统运行的保障。一个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、信息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师，以及最终运行系统的用户。
