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中国1951-2010 年自然灾害发生次数与温度变化的关系分析#范碧航1,2，李宁1,2，郭立1,2*基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20100003110019）；IRG 2010-2011 国际合作项目（2010DFB20880）；国家重大科学研究计划（2012CB955402）作者简介：范碧航，（1987-），女，硕士研究生，主要从事自然灾害研究。通信联系人：李宁，（1958-），女，教授，主要从事自然灾害研究. E-mail: 5 （1. 地表过程与资源生态国家重点实验室（北京师范大学），北京 100875；2. 民政部/教育部减灾与应急管理研究院，北京 100875）摘要：本研究以中国19512010 年的地面温度资料及自然灾害统计数据为基础，利用Morlet小波分析的方法，得出11a 的温度序列周期，并分析中国19512010 年内自然灾害发生次数变化与温度变化的关系。将各周期内温度的变化分为冷期和暖期，利用弧弹性系数的原理10 分析自然灾害发生次数对冷暖期温度变化的敏感程度。研究结果表明在全球变暖及自然灾害频发的背景下，年发生自然灾害的次数变化（增加）对温度降低的敏感程度要明显高于其对温度升高的敏感程度。关键词：自然地理学；全球变暖；自然灾害；Morlet 小波分析；弧弹性系数中图分类号：P95415Relationship between the Number of Natural Disasters andClimate Change from 1950 to 2010 in ChinaFAN Bihang1,2, LI Ning1,2, GUO Li1,2(1. State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology(Beijing Normal20 University), Beijing 100875;2. Academy of Disaster Reduction and Emergency Management,Ministry of Civil Affairs &Ministry of Education, Beijing 100875)Abstract: Based on Chinese temperature and natural disasters statistical data from 1951 to 2010,the study concluded a 11a cycle of temperature by using the Morlet wavelet analysis method. It25 analysed the relationship between the number of natural disasters and climate change in China anddivided each cycle into rise period and drop period. The study also analysed the sensitive degreeof the number of natural disasters to the change of different temperature periods, with the principleof Arc elasticity coefficient. The result of the study shows that in the background of globalwarming and the natural disasters occurred frequently, the change of natural disaster frequency per30 year is more sensitive to the decrease of temperature than to the increase of temperature.Keywords: physical geography; global warming; natural disasters; Morlet wavelet analysis;Arelasticity coefficient0 引言35 全球变化与自然灾害的发生是当今研究的两大热点问题，其中以全球变暖为代表的气候变化则是全球变化的重要标志。科学界认为1全球变暖已经成为不争的事实，并给人类及其生存环境带来了深远的影响。目前，不少研究认为在全球变暖的趋势下，自然灾害的发生愈发频繁，如施雅风2认为自然灾害的频繁发生直接或间接地受到全球变暖的影响，陈泮勤3认为气候变化与自然灾害的发生在一定程度上具有相关性，而全球变暖尤为突出。40 Robert4认为全球变化还将继续，而这潜在的增加了包括高温热浪、洪水、干旱等在内的自然灾害发生的频率和次数。Science5中指出，全球变暖的影响将会更加严重，未来数十年中即使是最温和的气候变化，也将使由自然灾害而导致的人类死亡和社会危害不断加重。- 2 -中国科技论文在线从总体的研究结果上看，在长时间尺度上的全球变暖所带来的温度变化及自然灾害发生的次数的确均呈现上升趋势。但在全球变暖背景下的温度周期性振荡中，处于温度上升时期45 和下降时期的自然灾害发生次数有着怎样的变化特点，在不同周期内温度与自然灾害发生次数之间有着怎样的关系，自然灾害发生次数的变化对哪一温度变化阶段的反应更加敏感，上述这些问题对分析气候变化与自然灾害的关系，有效进行自然灾害管理有着重要的意义。因此本文采用Morlet 小波分析法对中国59 年的温度序列及自然灾害发生次数进行分析，利用弧弹性系数表示自然灾害发生次数与温度变化之间的关系，希望揭示出自然灾害发生次数对50 不同温度变化阶段反应的敏感性。1 资料来源及整体趋势分析1.1 资料来源地面温度资料来自于中国气象局国家气象中心的中国19512010 年年平均温度。自然灾害统计资料来自于CRED 国际灾难数据库（http:/www.emdat.be/），其中包括中国195155 2010 年所发生的自然灾害事件，包括洪水、干旱、地震、病虫害、极端温度事件等。1.2 整体趋势分析对中国 19512010 年的年平均温度进行5 年滑动平均（5-YMA）处理，同时统计中国19512010 年每年发生的自然灾害的次数（图1）。温度曲线（黄色）显示，从19512010 年，5-YMA 温度从8.18 C 到9.80 C 呈现出60 波动式递增的趋势。每年发生的自然灾害次数（柱状图）表明，在1980 年以前，每年发生的自然灾害次数均在5 次以下，这可能是由1980 年以前自然灾害统计资料不健全所造成。而1980 年后，每年发生的自然灾害次数出现大幅度增加的同时，也呈现出波动式上升趋势，2006 年达到峰值，当年共发生自然灾害36 次。65 图1 中国19552010年5-YMA温度及年发生自然灾害次数Fig. 1 5-YMA temperature and the number of natural disasters every yearfrom 1955-2010 in China同时考虑温度和自然灾害次数我们看到，从19512010 年，温度上升的同时，发生的70 自然灾害的次数也呈上升趋势。而在19512010 近60 年的年平均温度变化中，处于温度下降期的年数有25 年，占总年数的42.4%。因此在年平均温度与年发生自然灾害次数逐年上升的大趋势下，自然灾害发生次数分别在温度上升期与温度下降期的变化规律，以及自然灾害发生次数对不同时期温度变化的敏感程度则成为本研究关注的焦点。- 3 -中国科技论文在线2 周期分析75 为了分析在温度上升期和下降期内自然灾害次数的变化特征，需分离平均温度的上升期和下降期，为此本研究采用小波分析的方法对19512010 年年平均温度序列进行周期的划分，由此分离各周期内的温度上升期和下降期。2.1 小波分析小波分析（Wavelet Analysis）是20 世纪80 年代初才开始发展起来的一种时域-频域分80 析的数学方法，通过分析出时间序列周期变化的局部特征，从而更清楚的看到各周期随时间的变化情况6。近年来小波分析广泛应用于气候变化的多时间尺度结构和突变特征等方面的研究，并取得了一定的效果5-8。其基本原理是小波变换。小波变换实际上是一个一维信号在时间和频率两个方向展开，这样就可以对气候系统的时频结构做细致的分析，提取有价值的信息。任意函数的对称小波变换是将该函数与平滑函85 数进行卷积运算，然后对时间求二阶导数。函数二阶导数的过零点在数学中是拐点，而在气候上可以作为可能的突变点，利用这一特性，可以对气候资料序列进行分析，找出气候变化不同层次的突变点的位置，分析气候变化不同层次的冷暖和干湿结构9，计算方法详见10-11。2.2 周期结果分析采用 Morlet 小波对中国19512010 年5-YMA 温度进行一维连续小波变换，尺度选取90 为1:50。由Morlet 小波连续变换分析图（图2(a)）可见，分别存在一个1015 年左右的年际尺度周期以及一个2530 年左右的年际尺度周期。对Morlet 小波变换的小波系数进行小波方差分析（图2(b)），看出在以11a、30a 及47a 为中心的周期附近的扰动能量最强，振荡最厉害，说明分别存在以11a、30a 及47a 为中心的年代际周期。由于只有当周期小于所选样本量的1/2 时，才能保证所选样本内至少存在2 个周期，以便于进行对比分析。本研究95 样本量为59 年，因此所提取出的3 个周期中，11a 最符合周期分析的条件，故选择11a 为中国19512010 年5-YMA 温度的周期。图 2 Morlet 小波连续变换分析(a)和方差分析(b)Fig. 2 The Morlet continuous wavelet transform analysis (a) variances analysis(b)1003 年平均温度与自然灾害发生次数的关系3.1 温度上升期和下降期的样本提取将 19512010 年的中国每年发生的自然灾害次数做5-YMA 处理，按11a 的周期将59年的时间序列划分成5 段（表1），并将各周期内的温度划分为上升期和下降期。对比不同105 周期中温度的变化与灾害发生次数的变化（图3），其中红色表示温度（或自然灾害发生次- 4 -中国科技论文在线数）在该周期为呈上升趋势，绿色则代表下降趋势，现将对其分别进行分析。表1 以11a 周期划分中国19512010 年温度序列统计表Table 1 TAB of Chinese temperature sequence from 1951-2010 divided by 11a cycle周期温度上升期（年） 温度下降期（年）19551965 年 19551963 （8） 19631965 （3）19661976 年 19711975 （4） 19661971、19751976 （7）19771987 年 19771982 （5） 19821987 （6）19881998 年 19881991、19961998 （5） 19911996 （6）19992010 年 19992002、20042010 （8） 20022004 （3）110 注：括号内为温度上升或下降期的年数3.2 不同周期内自然灾害发生次数与温度变化的关系在 19551965 年间（图3a），1963 年前温度从8.18 C 上升到8.6 C，到1965 年下降到8.57 C。而在此期间自然灾害次数至1958 年从1 次上升到2 次，至1964 年下降到0.4115 次，最终在1965 年达到0.6 次。因此在这一周期内，随着温度的上升，自然灾害发生的次数先增后减，而当温度缓慢下降时，自然灾害发生的次数发生了由减到增的变化。在 19661976 年间（图3b），从19661971 年，温度由8.52 C 下降到8.24 C，至1975 年升高到8.60 C，而后下降。而在此周期内发生自然灾害的次数前三年没有发生变化，于1970 年上升至1 次，1975 年下降至0.4 次，而后呈上升趋势。因此在这一周期内，温度120 上升时自然灾害发生的次数是减少的，而当温度下降时，自然灾害发生的次数主要呈上升趋势。在 19771987 年间（图3c），至1982 年，温度上升至8.70 C，至1987 年又降至8.55 C。而在这一周期内，自然灾害发生的次数由1977 年的0.8 次增加到1987 年的11.2 次。因此在这一周期内，无论温度呈现上升还是下降趋势，自然灾害发生的次数均是增加的。125 在 19881998 年间（图3d），至1991年，温度上升至9.02 C，在19911996 年间，小幅下降至8.93 C，而于1998 年上升至9.27 C。而在这一周期内，自然灾害发生的次数由1988 年的13 次，增加到1998 年18.4 次。因此在这一周期内无论温度呈现上升还是下降趋势，自然灾害发生的次均是增加的。在 19992010 年间（图3e），至2002 年，温度上升至9.61 C，而后与2004 年下降130 至9.48 C，至2010 年上升至9.80 C。杂在这一周期内，自然灾害发生的次数，与2006年增加至30 次，至2010 年降低至27.4 次。因此在这一周期内，温度呈上升趋势时自然灾害发生的次数有增有减，而当温度呈下降趋势时，自然灾害发生的次数反而增加。总之，在上述5 个周期内，随着温度的上升或下降，自然灾害发生的次数时增时减，并不能直观的看出自然灾害发生次数与温度变化之间存在明显的相关规律。- 5 -中国科技论文在线135图3 各周期内温度变化与自然灾害发生的次数关系对比Fig. 3 The relationship between the climate change and the number of natural disasters in each cycle3.3 冷期和暖期内的关系140 将各个周期内温度呈上升和下降趋势的时段分别作为暖期和冷期，借鉴经济学中弹性系数的思路对冷暖期内自然灾害发生的次数对温度变化的敏感程度进行对比。3.3.1 弹性系数经济学中用（弧）弹性系数衡量一个经济变量的增长幅度对另一个经济变量增长幅度的依存关系。弹性，即某个变量对另一个变量的反应程度，而衡量弹性的最佳指标是变量变化145 的相对值（百分比）。经济学中常用弹性系数（E）来衡量两个经济变量之间的弹性：E= Y = Y Y = Y XX X X X Y 的百分比的百分比当需要衡量需求曲线上两点之间的一段弧的平均弹性时，则需要计算弧弹性系数（ d E ）：2 12 12 12 122dX -X X + XE =Y -Y Y + Y（ ）（ ）（ ）（ ）由弧弹性系数的计算公式可知，当衡量不同环境下某一变量Y 对另一变量X 变化的反应程度时， d E 与变量Y 对变量X 变化的反应程度呈反比，即d 150 E 越小，变量Y 对变量X变化的反应程度越明显剧烈。3.3.2 暖期内的关系分析暖期内温度变化与自然灾害发生次数变化之间的弧弹性系数（图4）。可以清楚的- 6 -中国科技论文在线看出19552010 年共有7 个暖期，以1975 年为界，1975 年以前，弧弹性系数为负值，说155 明随着温度的升高，自然灾害发生的次数在减少，1975 年以后，弧弹性系数为正值，说明随着温度的升高，自然灾害发生的次数在增加。而在19552010 年的7 个暖期中，温度升降与自然灾害发生的次数增减的平均弧弹性系数dr E 为10.85%，即自然灾害发生的次数随着温度的升高而增加。160 图4 暖期温度变化与自然灾害发生的次数的弧弹性系数Fig. 4 The Arc elasticity coefficient of the climate change and the number of natural disastersin rise periods3.3.3 冷期内的关系165 同样，提取5 个周期内的冷期，分析冷期内温度变化与自然灾害发生次数变化之间弧弹性系数（图5）。可以看出，在19552010 年间，共有6 个冷期，1965 年以前及19911996年间，弧弹性系数为正值，说明在这2 段冷期内，随着温度的下降，自然灾害发生的次数在减少。而在其余4 段冷期内，弧弹性系数为负值，说明随着温度的降低自然灾害发生的次数是在在增加的。在19552010 年的6 个冷期内，温度升降与自然灾害发生的次数增减的平均弧弹性系数dd 170 E 为-0.32%，即自然灾害发生的次数随温度的降低而增加。图 5 冷期温度变化与自然灾害发生的次数的弧弹性系数Fig. 5 The Arc elasticity coefficient of the climate change and the number of natural disasters in drop periods- 7 -中国科技论文在线175 3.3.4 冷期与暖期对自然灾害发生次数增加的对比分析由上述结果可知，无论是在冷期还是暖期，自然灾害发生的次数均在增加，因此对5个周期内冷暖期的弧弹性系数的绝对值进行分析（图6），可以看出暖期内温度的弧弹性系数的绝对值分布在020%，最大值高达34.79%，而冷期内温度的弧弹性系数的绝对值主要集中在5%以下，最大值仅为16.50%。由弧弹性系数的性质可知，在冷期内，自然灾害发生180 的次数对温度变化的反应程度更为明显和剧烈。由于dr E=10.85%， dd E=0.32%，故dr E dd E，前者几乎是后者的3500 倍，也就是说若温度升高或降低相同度数时，温度下降时自然灾害发生次数变化（增加）的程度要大于温度上升时自然灾害发生次数变化（增加）的程度。185 图6 冷暖期弧弹性系数绝对值对比Fig. 6 The relationship of the Arc elasticity coefficient absolute value betweenrise periods and drop periods4 结论190 本研究利用小波分析及构建弧弹性系数等方法对中国19512010 年平均温度序列及年自然灾害发生次数序列间的相互关系进行分析。主要结论如下：1、从19512010 年，中国年平均温度整体上呈波动式上升趋势，59 年共升高了1.62 C，在此期间，随着温度的波动式升高，每年发生的自然灾害次数也出现大幅度增加。2、各个周期内，温度升高或降低时，年发生自然灾害的次数表现出不同程度上增加、195 减少或不变的趋势，自然灾害发生的次数与温度变化之间没有明显的相关性规律3、从各周期中冷暖期内自然灾害发生次数与温度升降变化的弧弹性系数可以发现，在19512010 年间，a）无论冷期还是暖期，每年发生自然灾害的次数均呈增加趋势；b）整体上每年发生自然灾害的次数变化（增加）对温度降低的敏感程度要明显于其对温度升高的敏感程度；c）温度升高或降低相同度数时，温度下降时每年发生自然灾害的次数变化（增200 加）程度要明显于温度上升时每年发生自然灾害的次数变化（增加）程度。参考文献 (References)1 Union of Concerned scientists. Scientific consensus on global warmingOL. 2009-5-21./ssi/climate-change/scientific-consensus-on html205 2 施雅风. 全球变暖影响下中国自然灾害的发展趋势J. 自然灾害学报，1996,5（2）：102-116- 8 -中国科技论文在线3 陈泮勤. 气候变化与自然灾害J. 自然灾害学报，1996,5（2）：11-174 Robert O.Schnerder. Climate change:an emergency management perspectiveJ. Disaster Prevention andManagement,2011,20(1):53-625 Global Warming Is Changing the World. Science(J),2007,316:188-1906 李汇军，孔玉寿. 应用连续小波变换提取对210 流云团J. 解放军理工大学学报，2005,6（2）：181-1847 魏凤英. 现代气候统计诊断预测技术M. 北京：气象出版社，1999.8 孙燕，张秀丽，唐红升等. 和田河流域1954-2007 年气温及降水气候特征分析J. 沙漠与绿洲，2009,3（4）：26-299 周晓兰，邓自旺. 小波分析在大气科学中的应用方法简介J. 陕西气象，1996，（3）：7-8215 10 Grossmann A,Morlet J. decomposition of Hardy function into square integrable wavelets of constant shapeJ.SIAM J Math Anal, 1984,15(4):723-73611 Grossmann A,Morlet J,Paul T. Transtorms associated to square integrable group representations 1:generalresultsJ.J Math Phys,1985,26:2473-2479广州大学地理科学学院毕业论文 基于GIS技术的广州大学城共享资源可视化平台03地理信息系统赖权有指导老师：陈颖彪摘要 广州大学城的建设对于广东省实现教育的跨越式发展具有重要的现实意义。本项研究以广州大学城为例，完成对大学城空间信息资源的需求分析，建立大学城基础地理信息数据库，基于ComGIS和WebGIS技术实现对空间数据的系统集成和网上发布，实现对相关空间信息节点的查询及空间定位分析；并以地理空间数据和属性为建模基础，实现基于GIS相关模型的表达。通过本项目的实施，将有利于提高广州大学城的空间信息化水平。目前国内有关大学城公共信息资源的可视化平台还较为少见，因此本项研究具有一定的创新性和实践意义。关键词 广州大学城，ComGIS，WebGIS，共享资源，可视化第 1 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文Guangzhou University Citys shared resouces visualizaton platform base on GIS technologyABSTRACT The construction of Guangzhou University City is of great practical significance to realize the steped development for Guangdong education.This paper is based on the example of Guangzhou University City and realizes the following functions:analysing the demand of spacial information resources of Guangzhou University City,building the fundamental GIS database,system combined and issuance on internet for spacial data based on ComGIS and WebGIS technology arc also included.The system in queries the correlative spacial information node and analyses the spacial position.It also functions to realize correlative model-expressed and model based on the geographical spacial data and features. The level of spatial information about GuangZhou University City will be enhanced by putting this project in practice. Nowadays, there is few visualized platform about public information resources of university city, so this paper is of some creation and practical significance.KEY WORDS Guangzhou University City, ComGIS，WebGIS，shared resources, visualizaton第 2 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文目录1.前言.51. 1研究目的与意义.51.2研究的主要内容.52.GIS技术研究方法.72.1组件式GIS概述.72.1.1组件GIS发展趋势.82.1.2组件GIS的特点.92.1.3主要的GIS组件产品.102.1.4 SuperMapObjects组件.102.2 WebGIS技术.112.2.1 WebGIS简介.112.2.2 WebGIS的特点.112.2.3 WebGIS主要实现模式.122.2.4主要WebGIS产品比较.132.2.5 SuperMapIS.NET介绍.143.系统分析.153.1可行性分析.153.2系统功能需求分析.163.2.1地图显示和操作.163.2.2信息查询和统计.163.2.3空间分析.183.2.4数据更新和维护.193.3数据库需求分析.193.3.1系统数据库组成.193.3.2数据库系统需求.203.4系统运行需求.214.系统总体设计.214.1系统设计目标.21第 3 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文4.2系统设计原则.224.3系统整体架构设计.234.4 C/S系统功能设计.254.5 B/S系统功能设计.285.空间数据处理及实现方法.295.1数据来源和分类.295.2空间数据库.295.3非空间数据库.335.4公交数据模型.345.5数据入库.356.系统功能及技术实现.356.1 基于C/S系统的技术实现.356.1.1系统主界面.366.1.2浏览工具.366.1.3查询统计.376.1.4空间分析.406.1.5三维浏览.426.1.6数据维护.436.2 基于B/S系统的技术实现.436.2.1系统主界面.436.2.2地图操作.446.2.3查询定位.446.2.4公交分析.457.结语.46致 谢.47参考文献.48第 4 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文1.前言1. 1研究目的与意义广州大学城位于广州市番禺区新造镇的小谷围岛及南岸地区，总规划面积43平方公里，规划总人口为35-40万人1。它的建设是广东省委、省政府及广州市委、市政府为了更好地迎接知识经济时代的挑战在新的国家和城市分工体系中谋求更大的发展空间，于2000年8月做出的一项宏伟决策，2004年9月第一批学生入驻大学城，并于2005年9月全面启用了广州大学城新校区，这对于广东省实现教育的跨越式发展具有重要的现实意义，成为广东高等教育发展史上的里程碑。随着大学城的建设完善和功能的初步实现，各种教学资源、辅助设施的不断完善，急需各种空间信息资源要素的空间表达，以方便大学城内学生、教师及相关人员的各种空间信息资源的查询、检索、分析，对于方便大学城各种资源的整合，提高大学城的信息化管理水平有着重要的促进作用。目前国内有关大学城公共信息资源的可视化平台还所见不多，本系统开发完成对大学城空间信息资源的需求分析，建立大学城基础地理信息数据库（包括空间数据库、影像数据库），实现对相关空间信息节点的查询及空间定位分析；并以地理空间数据、人口和社会经济数据为建模基础，实现基于GIS模型的表达（如最佳路径分析、Buffer分析、人口统计模型分析等）。目前国内在应用GIS技术进行大学城空间信息资源可视化表达的理论分析、评价模型还较为少见，因此本系统研究具有一定的创新性和实践意义，并且通过本系统的实施，可全面提升广州大学城的空间信息化水平，为大学城的教学、科研、学生生活提供信息化技术支撑环境同时也可为大学城的相关决策部门提供技术分析手段和决策依据。1.2研究的主要内容随着GIS技术与RS、GPS技术的融合和空间信息处理技术的发展与广泛应用，空间数据的可视化以及基于可视化技术的空间分析、空间数据挖掘和知识发现已经发展成为空间信息处理的重要手段和关键技术。可视化技术的使用有利于更加全面和准确地了解空间信息、分析空间规律，甚至可以为空间信息领域的生产及第 5 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文宏观规划进行辅助决策。在本项研究中，将利用大学城高分辨率卫星遥感数据和大学城基础地理空间数据，基于组件GIS技术，开发可视化大学城空间信息资源查询平台，并实现空间查询、属性查询、数据库更新、及GIS的模型的相关分析。在具体的技术路线上，首先，基于影像数据建立投影坐标系统，采用的数据是2005年10月获得的大学城Quickbird高分辨率卫星遥感影像数据，采用的软件系统为ArcGIS和SuperMap软件产品，并基于矢量化方法进行屏幕交互式矢量化，同时对空间数据进行分类编码，建立GIS空间数据库；其次基于组件GIS和WEB GIS技术实现对空间数据的系统集成和网上发布，第三，研究分析相关GIS模型，实现基于GIS技术的查询和空间分析方法。最后，图文相结合，得出我们研究所要的结果。本文先描述了实现大学城共享资源可视化平台相关的GIS技术理论，然后结合广州大学城的实际需求开展系统需求分析、系统详细设计等，并基于VB+SO开发了广州大学城共享资源可视化平台系统，系统实现了共享资源的可查询操作、空间定位、校园三维显示、空间数据和属性数据的更新等，并基于IS.NET开发了广州大学城电子地图，相信该系统的实现必将为广州大学城教学、科研、学生生活等提供极大的帮助。系统的研究框架如图1-1所示。第 6 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文图1-1 系统研究框架图2.GIS技术研究方法2.1组件式GIS概述随着GIS 理论与应用的逐渐成熟，组件式技术为GIS 软件的发展注入新的活基础地理数据获取地图矢量化数据初步处理数据编辑处理系统分析系统设计其他共享数据收集系统集成数据检测入库系统开发准备数据需求说明设计说明编码共享平台查询系统电子地图系统程序系统系统测试可视化平台系统运行维护第 7 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文力。本节主要讲述GIS 软件的组件化发展趋势、组件式GIS 的特点及相关组件GIS产品的比较，接着简单介绍本系统开发采用的GIS组件：SuperMap Objects，为本系统的实现做好技术上的准备。2.1.1组件GIS发展趋势地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一门综合性的技术，是一种对空间数据进行采集、存储、更新、分析、输出等处理的工具，软件是其核心内容之一。为了更好地理解组件式以及组件式GIS 的特点，有必要简单回顾一下GIS 软件技术体系的发展历史。GIS 软件技术体系主要指GIS 软件的组织方式，依赖于一定的软件技术基础，决定了GIS 软件的应用方式、集成效率等许多方面的特点。从发展历程看，GIS 软件技术体系可以划分为六个阶段（图2-1），即：GIS 模块、集成式GIS、模块化GIS、核心式GIS、组件式GIS 和万维网GIS2。集成式GIS模块化GIS核心式GIS组件式GISWEBGISGIS模块图2-1软件技术体系的发展GIS 软件技术的发展经历了从简单到复杂、从单一功能到多功能的逐渐成熟完善的发展过程。 传统GIS 大多是基于十多年前甚至更早的技术体系设计和开发的，在很大程度上限制了GIS 软件的进一步发展和应用。计算机技术和全球信息技术的飞速发展，特别是面向对象(Object-Oriented)、可视化程序设计、组件式软件(Components Software)、分布式计算(Distributed Computing)、多媒体(Multimedia)和Internet/Intranet 等技术的不断出现和广泛应用，对GIS 提出了新的技术要求， GIS 软件发展到一个全新的阶段，出现了组件GIS（Components GIS，简称ComGIS）和万维网GIS（简称WebGIS）3。组件式GIS 不是一种小技术在GIS 软件开发中的应用，而是一种全新的GIS第 8 页 共 48 页广州大学地理科学学院毕业论文软件技术体系。不仅仅是GIS，组件式软件技术给整个软件产业带来了一场技术革命3。2.1.2组件GIS的特点所谓组件式GIS，是指基于组件对象平台，以一组具有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件提供的GIS。这种组件称为GIS 组件，GIS 组件之间以及GIS 组件与其他组件之间可以通过标准的通信接口实现交互，这种交互甚至可以跨计算机实现2。组件GIS与其它软件间通过标准的接口通信，并且这种通信是可以跨地域的。它是GIS技术发展的潮流之一，避免了传统GIS软件开发所面临的困难，极大地方便了系统的开发与集成。与传统GIS技术相比，具有明显的优势和特点5-6。1小巧灵活、成本低廉传统GIS结构复杂封闭，为了满足人们的需要，往往是大而全，系统交互性差，开发难度大，维护困难，很能满足人们的需求。组件GIS开辟了一种新的GIS应用模式，在这种模式下，各个GIS组件完成一定的GIS功能，用户根据实际应用需求选择自己所需要的GIS组件，既增加了系统的灵活性，也大大降低了用户的经济负担，并且能以灵活的方式与数据库系统连接。组件GIS在保证GIS功能的前提下，系统小巧灵活，与传统GIS相比，其成本低廉。用户能以较好的性价比获得满足自己需要的GIS应用系统。2开放性、便于二次开发组件GIS不需要专门的GIS开发语言，只要按照其接口规范调用GIS功能，任何一种开发工具均可以完成应用系统的开发与集成，从而减轻了GIS软件开发者的负担。目前，Visual Studio系列、Delphi. C+ Builder, PowerBuilder以及.NET等都可用来作为GIS的开发工具，GIS开发者可以自由选用他们最熟悉的开发工具，减少了开发者的学习负担，并且开发难度也大大降低。3易于集成，便于扩展GIS组件可以方便地嵌入通用的开发环境中与其它组件集成在一起，形