基于WalkGIS的区县级人口地理信息统计分析的研究和实现硕士学位论文.docx

硕 士 学 位 论 文基于WalkGIS的区县级人口地理信息统计分析的研究和实现The Research and Implementation of the Statistical analysis of demographic information at district level base on WalkGIS 指导教师姓名： 教授专业名称：模式识别与智能系统论文提交日期： 2011 年 5 月论文答辩日期： 2011 年 月学位授予日期： 2011 年 月答辩委员会主席： 评 阅 人： 厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和厦门大学研究生学术活动规范（试行）。另外，该学位论文为（ ）论文（组）的研究成果，获得（ ）论文（组）经费或实验室的资助，在（ ）实验室完成。（请在以上括号内填写论文或论文组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。） 声明人（签名）：年 月 日厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据中华人民共和国学位条例暂行实施办法等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文（包括纸质版和电子版），允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：（ ）1.经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于 年 月 日解密，解密后适用上述授权。（ ）2.不保密，适用上述授权。（请在以上相应括号内打“”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。）声明人（签名）： 年 月 日3摘要人口地理信息系统既可以为上级管理部门提供统计信息资料，又可以科学地分析本地社会经济和生产生活的运行状况。它为监管监测、宏观调控提供科学支持和智力支撑，并为公民提供可信的参考信息，为政府的宏观调控提供更多的理论支持和参考依据。在国民经济生活中，地理信息系统的作用已经日益巨大。而区县级人口地理信息系统更是在各级地理信息系统框架中，起到承上启下的作用。目前，国内已建成的人口地理信息系统大部分是运用国外GIS搭建而成。本文所采用的WalkGIS平台，是浙江大学数维公司开发的新一代地理信息系统平台，拥有技术上和成本上的优势，也弥补了国内GIS软件系统缺少在人口地理信息系统开发上应用的不足。本文首先介绍了国内外知名的GIS软件平台和WalkGIS平台的相关原理，然后对人口地理信息数据挖掘的一些关键技术如空间自相关模型和人口迁移重力模型进行了研究。论文详细讲述了如何利用Visual Studio 2008和WalkXB二次开发组件进行人口地理信息系统的构建，并以海盐县人口地理信息统计分析系统为平台，针对海盐县9个乡镇、107个自然村的具体情况进行了分析，并测算了海盐县的人口迁移重力模型。对海盐县未来人口的经济和人口的发展走势进行了分析和预测。关键词：GIS；人口地理信息系统；空间数据挖掘AbstractThe population geographic information system not only can provide statistical information for upper management, but also do the scientific analysis of production and life of the local socio-economic and operating conditions. It can provide scientific support and intelligence support for regulatory monitoring and macro-control, and to provide citizens with reliable reference information, and provide more theoretical support and reference to the governments macro-control. In the national economy, the role of geographic information systems has become increasingly large.At present, China has built most of the population is to use geographic information system GIS structures from abroad. WalkGIS platform used in this paper is the product of the Walkinfo Company, have the technical and cost advantages, and also makes up for the lack of domestic GIS software system development in the population on the application of geographical information system deficiencies.This article first introduces the domestic and foreign well-known platform for GIS software platform and the relevant principles of WalkGIS，and then do some studies on a number of key data mining techniques of the population geographic information system，such as spatial autocorrelation model and gravity model for migration studies. Paper describes in detail how to use Visual Studio 2008 and the secondary development of componentsWalkXB Geographic Information System for the population, and using statistical analysis of the Haiyan County Population Geographic Information System as a platform, to analyzed Haiyan 9 towns, 107 villages in the specific circumstances. And measured the gravity model of population migration in Hainan County. Predicted Haiyan future population of the economic and demographic development trends.Keywords: GIS; Population Geographic Information System; Spatial Data Mining目录摘要IAbstractIII目录VTable of ContentsIX第一章 绪论11.1 论文研究背景11.1.1 人口地理系统的发展现状11.1.2 人口地理信息系统发展存在的问题21.2 论文研究的目标和意义21.3 论文主要创新点3第二章 GIS工具软件介绍42.1 ESRI产品系列42.2 Mapinfo产品系列62.3 MapGIS产品系列82.4 GeoStar产品系列9第三章 WalkGIS平台简介113.1 OpenGIS简介123.2 基于OpenGIS的WalkGIS系统133.3 WalkGIS的特点153.4 基于WalkXB的二次开发15第四章 人口模型关键技术研究174.1 空间自相关模型174.1.1 全局空间自相关模型174.1.2 局部空间自相关模型194.2 人口重心194.3 经济重心204.4 人口重力迁移模型214.4.1 重力模型214.4.2 重力模型的改进21第五章 系统设计235.1 数据库设计235.1.1 空间地理数据库235.1.2 属性信息数据库235.1.3 运用ADO.NET技术进行数据库的访问255.2 系统设计255.2.1 系统界面255.2.2 工具栏265.2.3 快捷操作栏265.2.4 地图图层可视控件275.2.5 状态栏285.2.6 数据的输入295.2.7 多条件查询305.2.8 数据操作菜单315.2.9 GIS分析专题325.2.10 数据分析专题355.2.11 统计图专题36第六章 系统应用实例386.1 海盐县的人口情况386.2 建立海盐县人口迁移重力模型396.2.1 人口重心的迁移396.2.2 经济重心的迁移406.2.3 对人口重力模型系数的测算416.3 海盐县人口经济空间关联模式分析446.3.1 全局自相关指数分析446.3.2 局部自相关分析47第七章 总结与展望527.1 工作总结527.2 研究工作展望52参考文献54致谢57Table of ContentsChapter 1 INTRODUCTION11.1 Background of Papers11.1.1System Development of Population Geography11.1.2 Geographic Information System population problems in the development21.2 The objectives and significance of thesis research21.3 The main innovation3Chapter 2Introduces of GIS software tools42.1 ESRI Products42.2 Mapinfo Products62.3 MapGISProducts82.4 GeoStarProducts9Chapter 3About WalkGIS Platform113.1 OpenGIS Introduction123.2 System based on OpenGIS the WalkGIS133.3 WalkGIS features153.4 The second development on WalkGIS15Chapter 4 Key Technology of the population model system174.1The model of spatial autocorrelation174.1.1 Global spatial autocorrelation model174.1.2 Model of local spatial autocorrelation194.2 gravity center of Population194.3 gravity center of Economic204.4 Gravity model of population migration214.4.1 Gravity Model214.4.2 Gravity Model Improvement21Chapter 5System Design235.1 Database Design235.1.1 Spatial Database235.1.2 Property Information Database235.1.3 The use of ADO.NET database access technology255.2 System Design255.2.1 System Interface255.2.2 Toolbar265.2.3 Shortcut Bar265.2.4 Map layer visibility controls275.2.5 Status Bar285.2.6 Data input295.2.7 Multi-criteria query305.2.8 Data Manipulation menu315.2.9 GIS analysis of project325.2.10 Thematic data analysis355.2.11 Statistics Topics36Chapter 6 System Application386.1 Haiyans demographic situation386.2Gravity model of migration to establish Haiyan396.2.1 Migration of the population center of gravity396.2.2 Migration Economic Center406.2.3 Gravity model coefficients on the population estimates416.3 Haiyan association patterns of population, economic space446.3.1 Index of Global Autocorrelation446.3.2 Partial autocorrelation analysis47Chapter 7Summary and Outlook527.1 Work Summary527.2 Prospect research52References54第一章 绪论第一章 绪论1.1 论文研究背景1.1.1 人口地理系统的发展现状随着我国社会主义市场经济的发展和人们思想观念的不断改变，政府的职能不断地完善，政府信息公开化成为了一个趋势，人民群众也越来越多地参与到政府制定相关政策的过程中，这些都要求数据进入一个“信息化、公开化的时代”。统计信息资料是社会化、信息化的产品，而统计工作也不再是一项政府的行为。随着“小政府，大社会”的观念逐渐深入人心，政府的工作方式、管理体制和基本职能将渐渐改变，统计工作也将需要做进一步调整和完善，向着更加科学、有效、公正、公开的方向发展。而统计和GIS相结合已经成为市政工作的一个新趋势。GIS是计算机和空间数据分析法作用于许多相关学科后发展起来的一门新兴边缘学科。它涉及测绘科学、地籍摄影、测量学和土地管理学、地形制图和专题制图、市政工程、土地学、土壤科学、环境科学、城市规划、公用事业网和图像分析等方面1。经过几十年的发展，GIS的广泛使用和普及已经成为新世纪的一个重要特征，GIS行业已经成为一个拥有全球数十万从业人员和数十亿美元的产业。目前已经有很多成熟的相关产品，如ESRI公司的ArcGIS系列产品。而中国的GIS行业虽然在近十年才开始自主产业的发展，但也有了长足的进步。GIS和人口统计、人口户籍管理相关联是近几年来统计事业发展的一个新思路，而且有了很多成功的案例。GIS具有直观化、空间化、时间化的优势，现代人口统计有着多地点、多时间、多维度的特性，GIS和数据库统计的结合能够完美地解决这一问题，而GIS特有的展示功能，更是为现代人口统计的三维化提供了平台。在人口地理信息系统中，区县级人口地理信息系统还只是起步阶段，但是它的作用却是非常重要。区县级人口地理信息系统起着承上接下的关键作用，既可以按照为上级管理部门提供统计信息资料，又可以科学地分析本地社会经济和生产生活的运行状况，为监管监测、宏观调控提供科学支持和智力支撑，并为全民提供可信的参考信息，为政府的宏观调控提供更多的理论支持和参考依据，而统计的结果将更多地主导地方经济的运行。这时，统计工作就显得尤为重要，成了政府的触手来把握经济运行、社会发展的脉搏。因此，可以形象地称区县域的统计工作是“小区域，大统计”2。1.1.2 人口地理信息系统发展存在的问题虽然人口地理信息系统在经过几年的发展后已经取得了长足的进步，不少成熟的产品也相继问世，数据库的构建也越发科学。但是，目前已存的区县人口地理信息系统仍存在不少的缺陷，具体表现在以下几个方面：一、统计数据规格不统一，相互之间不能兼容。目前各地统计部门的统计数据处理软件门类众多、运行平台各异、存贮格式多样。存储的数据库也有各种版本，有的使用Access，有的使用FoxPro，还有的使用SQL这样的大型数据库，相互之间不兼容，数据无法共享；有的部门使用上级统计部门下发的系统，有的部门使用自主开发的系统，各系统相对独立；而采用的开发插件也各自不同，相互之间图层的转换也存在着很大的困难。二、统计业务涉及到各行各业，指标体系各自不同。在各种人口地理信息系统中，各个部门由于各自统计的需要，构建了不同的指标体系，得出的结果也代表着各自的意义。在区县级人口地理信息系统中，统计的结果，往往要为省级、国家级的人口地理信息系统提供数据支持，但是由于指标体系之间的不同，统计的结果在不同级别的系统中，往往不能共享.三、统计方法简单，缺乏深层次的数据挖掘。在已存的人口地理信息系统中，往往只满足于对表层数据进行粗浅的统计和展示，缺少对专业统计数据进行深层次分析、综合、提炼、挖掘和展现的工具，很难对丰富的统计资源进行二次开发和利用，辅助决策的有效信息更少。对地理数据的利用也往往不够，没有很好地运用空间数据挖掘的优势。四、开发工具多是国外产品，缺少拥有自主产权的产品。目前人口地理信息系统的开发多数依赖于国外的产品，这样的系统往往成本昂贵。1.2 论文研究的目标和意义论文研究的目标在于构建面向统计领域的决策支持系统，将系统构建、数据挖掘和地理信息系统等关键技术进行整合，以政府统计数据为依据，运用各种算法对相关数据进行分析，为相关部门的决策提供依据。海盐县人口地理信息统计分析系统是由厦门大学人口资源环境与地理绪论信息系统研究中心与浙江大学万维软件公司合作而成，所开发的工具WalkGIS具有自主知识产权，并运用了最新的人口和空间分析方法，对海盐县的人口、地理、经济数据进行了统计和分析，是一套面向我国区县级人口地理信息统计应用的软件系统。本系统利用数据挖掘技术及GIS系统开发技术，整合统计年报数据以及人口普查、经济普查和土地调查数据等区县级统计信息资源，形成统计数据库，并针对区县级统计的数据集中存储、指标管理、查询和报表、统计分析、数据挖掘及可视化展示等需求提供一个综合应用软件平台。1.3 论文主要创新点一、自主研发，技术融合。本系统是自主研发的区县级人口地理信息统计分析系统，融合了人口分析、数据挖掘和地理信息系统开发技术；研发目标是建立一个对人口和社会经济统计数据、地理空间数据的智能化查询和数据分析的平台；有着比一般社会经济地理信息系统强大的数据分析功能；也有比一般的统计专业软件更加丰富的空间数据可视化展示手段；更有空间分析功能，为专业统计数据的整合和分析增加了时间和空间两个维度。可以说它吸取了几种软件系统的优势，却保持了小而精的特点。二、运用国产自主开发工具，拥有自主知识产权。本系统所用的GIS开发工具采用浙江大学万维软件公司的WalkGIS二次开发工具，拥有自主知识产权。WalkGIS具有运行速度快、开发成本地、功能齐全、操作简单的特点，因此开发的地理信息系统也具有相应的优点，而且本系统的关键模块可以移植，可以在其他系统中嵌套，拥有灵活多变的优势。三、提供丰富的分析方法，前瞻性好。在数据分析上，充分考虑到空间经济学和人口学等学科发展对统计业务带来前瞻性需求。提供了经典的统计分析方法、最新的人口学分析方法、区域经济分析方和先进的数据挖掘算法，满足不同用户的分析需求。56第二章 GIS工具软件介绍第二章 GIS工具软件介绍2.1 ESRI产品系列ESRI公司，是目前世界上GIS行业中规模最大、产品总类最为齐全的企业（Environmental Systems Research InstituteInc.）。它于1969 年成立于美国加利福尼亚州的Redlands市。在全球有超过2000个领域开发商、咨询服务商、增值代理以及数据提供商。ESRI的产品中，最主要、知名度最大的是运行于UNIX/Windows NT平台上的ArcGIS系列产品。ArcGIS系列产品可分为三个独立的软件产品：ArcView，ArcEditor，和ArcInfo。这三种产品依次分成三个等级，拥有从低到高的产品功能。ArcGIS系列产品的结构可见图2-1所示图2-1 ArcGIS产品基本构架（1）ArcView产品：ArcView是ESRI公司于1992年推出的一款产品，它操作简单，功能却十分丰富，提供了复杂的制图、数据使用、分析，以及简单的数据编辑和空间处理工具。它具有建立有助于用户观察数据的格局、趋势及异常的地图；整合诸如CAD图、航空相片、人口统计数据、网络数据及数据库等多种数据；创建和编辑地理及相关属性数据；分析地理数据等功能。（2）ArcEditor产品：除了包括了ArcView中的所有功能之外，还包括了对Shapefile和geodatabase的高级编辑功能。（3）ArcInfo产品：ArcInfo是一个全功能的旗舰式GIS桌面产品。它扩展了ArcView和ArcEditor的高级空间处理功能，将各种扩展组件融合其中，可以进行各种复杂的空间分析功能，还包括传统的ArcInfoWorkstation应用程序（Arc，ArcPlot，ArcEdit，AML等）。在ArcInfo产品中，拥有两个最主要的应用程序：ArcMap和ArcCatalog。ArcMap是一个图像编辑器，可以进行具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑，是ArcGISDesktop中一个复杂的制作地图的应用程序。它还提供了功能丰富的扩展工具可对地图进行复杂的空间分析功能；ArcCatalog是ArcGIS的数据库管理器。它的应用模块帮助你组织和管理你所有的GIS信息，比如地图，数据集，模型，元数据，服务等。它拥有以下功能：记录、查看和管理元数据；定义、输入和输出geodatabase结构和设计；在局域网和广域网上搜索和查找的GIS数据；管理ArcGISServer等。ArcInfo系统界面图如图2-2所示：图2-2 ArcInfo系统界面ESRI公司还为二次开发工作者提供了强大的开发二次组件ArcEngine，ArcEngine是一个创建定制的GIS桌面应用程序的开发产品。它拥有前任产品MO、AO所无法比拟的功能，包括构建ArcGIS产品ArcView，ArcEditor，ArcInfo和ArcGISServer的所有核心组件。使用ArcEngine可以创建独立界面版本的应用程序，或者对现有的应用程序进行扩展，为GIS和非GIS用户提供专门的空间解决方案。ArcEngine提供了可用于ActiveX、.NET和Java的开发者控件，以简化应用程序的开发。同时它还提供丰富的开发者资源，包括对象模型、工具集、范例和文档，为二次开发者提供了极大的方便。2.2 Mapinfo产品系列MapInfo公司于1986年成立于美国特洛伊(Troy)市，成立以来，该公司一直致力于提供先进的数据可视化、信息地图化技术。MapInfoProfessional是其最为成熟、最为成名的产品。MapInfoProfessional是个功能强大，操作简便的基于Windows平台的地图化的解决方案，它具有图形的输入与编辑、图形的查询与显示、数据库操作、空间分析和图形的输出等基本操作。它支持多种本地或者远程数据库，较好地实现了数据可视化，生成各种专题地图。其复杂而详细的数据分析能力可帮助用户从地理的角度更好地理解各种信息；可以增强报表和数据表现能力，此外还能够进行一些空间查询和空间分析运算，如缓冲区等等，并通过动态图层支持GPS数据。MapInfo Professional用户界面如图2-3所示图2-3 MapInfo Professional用户界面MapInfo Professional为进行复杂的商业地图化、数据可视化和GIS功能提供一整套功能强大的工具。通过MapInfo Professional，可实现连数据库的连接，可以对本地以及远端的服务器进行访问。MapInfo Professional支持Oracle8i完全读/写，支持Office各种版本的数据库读写，并可通过OCI对Oracle8i及通过ODBC对其它数据源的实时访问。MapInfo为二次开发工作者提供了一个功能强大的二次组件MapX。它是一个基于ActiveX(OCX)技术的可编程控件。通过它，工程人员可实现了大多数MapInfo Professional的功能。MapX为开发人员提供了一个快速、易用、功能强大的地图化组件。可在VB，Delphi，PowerBuilder，VC等可视化开发环境中进行嵌套，通过设置属性或调用方法或相应事件，即可实现数据可视化，专题分析，地理查询，地理编码等丰富的地图信息系统功能。MapX结合C+开发的界面如图2-4所示。图2-4 MapX结合C+开发的界面2.3 MapGIS产品系列MapGIS（图A2-5）是中国地质大学开发的地理信息系统软件，其功能模块包括：数据输入模块、数据处理模块、数据输出模块、数据转换模块、数据库管理模块、空间分析模块、图像处理模块、电子沙盘系统模块、数字高程模型模块。MapGIS提供了各种的空间数据输入手段，包括数字化仪输入，扫描矢量化输入以及GPS输入；并可以对点、线、多边形等多种矢量数据进行处理，包括修改编辑、错误检查、投影变换等功能；可以将编排好的图形显示到屏幕或者输出到指定设备上，也可以生成PostScript或EPS文件；提供了MapGIS与其它系统之间数据转换的功能，实现了对空间和属性数据库管理和维护；提供了包括DTM分析、空间叠加分析、网络分析等一系列空间分析功能；同时，MapGIS的图像配准镶嵌以及处理分析模块配合电子沙盘系统可以实时生成地形三维曲面，并可通过数字高程系统，根据离散高程点或者等高线插值生成网格化的DEM，并进行相应的分析，如剖面分析、遮蔽角计算等等。MapGIS是目前国内各行业中运用时间最长，运用范围最广泛的地理信息系统之一。目前，MapGIS已在测绘、规划、国土、电力、国防、园林、房产、水利、市政、公安、国家各级土地规划部门等领域得到广泛应用。MapGIS的操作界面如图2-5所示：图2-5 MapGIS的操作界面2.4 GeoStar产品系列CeoStar（吉奥之星）是武汉测绘科技大学开发的、面向大型数据管理的地理信息系统软件，是吉奥之星系列软件的核心，可以针对矢量、影像、数字高程模型等空间数据的建库、管理、应用和维护其功能，其功能模块包括：GeoStar模块、GeoGrid模块、GeoTIN模块、GeoImager模块、GeoImageDB模块、GeoImageDB模块、GeoSurf模块、GeoScan模块。CeoStar产品系可实现空间数据管理、数据采集、图形编辑、空间查询分析、专题制图和符号设计、元数据管理等、数字地形模型和数字正射影像的处理、利用离散高程点建立TIN，进而插值得到DEM，并进行相关分析运算和三维曲面生成、进行遥感图像的处理和影像制图、建立多尺度的遥感影像数据库系统、利用Java实现的因特网空间信息发布系统、图像扫描矢量化模块，支持符号识别等功能。GeoStar是一个基于组件开发，支持多种数据库引擎的大型桌面GIS软件系统，目前已在在测绘、规划、国土、电力、国防、园林、房产、水利、市政、公安等领域得到广泛应用。GeoStar用户界面如图2-6所示图2-6 GeoStar用户界面第三章 WalkGIS平台简介第三章 WalkGIS平台简介WalkGIS平台是浙大数维公司开发的新一代地理信息系统平台，集测绘、CAD、GIS、图文办公于一体，可进行空间数据库的创建、数据入库与维护，可视化、制图、查询、统计、应用建模和数据交换等功能，具有面向对象和图属一体化的特性。以该软件为平台，浙大数维公司开发出了用于城市规划，数字化测绘、数字房产、土地数据资料采集、互联网数据发布等一系列应用系统。WalkGIS基于OpenGIS规则，拥有完全自主版权、符合中国国情。在解决国内基础地形数据难入国外平台、二次开发难以进行底层控制、国外平台难以表象国内地形图和国内用户难以维护国外平台等方面问题，具有突出的优势，曾先后承担了国家863计划、星火计划、国家科技支撑计划、南极考察、国务院二次土地调查、科技部国产地理信息系统平台等重大项目。同时，其作为国内多所重点大学的GIS教学软件平台和国内多家甲级测绘院的生产平台，被广泛应用于地理信息相关行业。WalkGIS平台的工作方式如图3-1所示：图3-1 WalkGIS平台的工作方式3.1 OpenGIS简介开放式地理信息系统（OpenGIS）是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口所建立起来的地理信息系统。它不仅使数据能在系统间流动，还能在应用系统内流动。OpenGIS的出现是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性，以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。OpenGIS规范是由开放地理信息系统协会（Open GIS Consortium，简称OGC）制定的一系列开放标准和接口。OGC 由商业部门、政府机构、用户以及数据提供商等多个领域的成员组成，以获取地理信息处理市场最大的互操作。OGC 的目的是通过信息基础设施，把地理空间数据资源集成到主流的计算技术中，促进可互操作的商业地理信息处理软件的广泛应用。OpenGIS 规范提供了地理信息及处理标准，按照该规范开发的各个系统之间可以自由地交换地理信息和处理功能。为此，OpenGIS要具有下列特点4：一、互操作性：不同地理信息系统软件之间连接、信息交换没有障碍。二、可扩展性：硬件方面可在不同软件、不同档次的计算机上运行，软件方面增加新的地学空间数据和地学数据处理功能。三、技术公开性：开放思想主要是对用户公开，公开源代码及规范说明是重要的途径之一。四、可移植性：独立于软件、硬件及网络环境，不需修改便可在不同的计算机上运行。除此之外，还有诸如兼容性、可实现性、协同性等特点。OGC 促进了 GIS 的互操作。它通过规范，改变了地理数据及其服务的处理方式，统一了GIS行业的标准，并通过互操作的开放式系统将它们集成，并把这种规范融入到更宽的技术领域和更大的市场中，使它成为全球信息基础机构不可分离的一部分。通过这种规范，使得GIS可以在Internet 环境下，通过分布式平台从异构信息中直接获取信息。OGC 促进了地理数据提供者、厂商和服务商之间的联合，推动了全球范围内的标准化进程，拓宽了地理数据服务市场。OpenGIS技术将使GIS始终处于一种有组织、开放式的状态，真正成为服务于整个社会的产业以及实现地理信息的全球范围内的共享与互操作，是未来网络环境下GIS技术发展的必然趋势。作为一种基于计算机的应用工具，GIS把地图的视觉和空间地理分析功能与数据库功能集成在一起，提供了一种对空间数据进行分析、综合和查询的智能化手段。当前计算机技术的发展使 GIS 的发展主要呈以上几种趋势外，GIS 软件与建筑及规划设计 CAD、办公自动化、统计分析等软件系统的集成等都是 GIS研究与发展的热点。上述这些 GIS 的发展趋势并不是孤立的，而是相互影响、相互促进，它涉及多学科的相互渗透、相互支撑。其作用就是促进地理信息产业的建设与发展，更好地为人类了解和保护人类赖以生存的环境服务。面对今天的计算机技术的快速发展，面对 GIS 充满生机与活力的前景，我们应该进一步面向世界、抓住机遇、探索规律、创造性地促进 GIS 技术与产业的发展。可以预见，随着计算机技术的发展，信息高速公路的建成，一个以地理信息系统为平台，以信息高速公路为纽带的“数字地球”，必将为人类信息交流与共享提供一种全新的方式2。GIS 模块在系统中应当是相对独立，又相互关联的。独立在于 GIS 模块的工作不依赖与数据仓库和分析系统，可以单独进行地图信息浏览和查询，这是作为公众服务系统的必备需求；关联在于 GIS 即可以作为统计查询的输入条件，根据地理信息进行查询，又可以作为数据可视化的重要手段，为分析结果提供一个空间展示平台，如制作聚类图、密度图及各种统计专题图等。3.2 基于OpenGIS的WalkGIS系统基于OpenGIS标准，自主研发的全数据库WalkGIS平台，通过了科技部和国土资源部的软件平台测评和推荐；创新的GIS数据增量变更机制完成了最小的数据增量，清晰、简便、安全的变更流程，以及一键式的历史回溯，获得科技部“863”高科技研究发展计划成果；独创的新一代模板控制技术是以工业上的“六个西格玛”标准来控制GIS数据在建库和变更过程的数据质量，多次获得“全国优秀GIS工程”金银奖。WalkGIS系统完全采用商用关系型数据库作为数据载体，承载空间数据和属性数据为一体，实现了空间数据与业务系统无缝衔接，为巨型业务系统的空间数据挖掘、采集和更新提供了坚实基础，包括实用工具和便易的二次开发手段。等同于Oracle和Sql Server2008，WalkGIS在数据库中增加了符合国际开放空间信息协会（OGC）标准的Geometry数据类型（OGC的WKB-Well Known Binary结构），为此WalkGIS提供了标准查询语言扩展WalkSQL，提供了二次开发组件WalkXb和C+二次开发包WalkLt，并在2008年首次提供了脚本语言WalkScript。基于特定系统的脚本语言是一种边解释边执行的语言，为各层次用户提供了简练的专业领域技术和清晰的应用接口。解释性语言在普通计算时效率要远低于编程语言，如用WalkScript计算圆周率到300位有效数字比c语言要慢10倍左右。但在许多GIS计算和图形处理上，因可借助系统内部函数、数据结构和数据存储等，WalkScript的代码量则远少于编程语言的代码量，而运行效率相当。WalkGIS是一个拥有自主产权的国产GIS平台，经近十年的开发和应用，技术优势凸显，承担了国家863计划、星火计划、南极考察、国务院二次土地调查、科技部国产地理信息系统平台等重大项目，是国内多所重点大学的GIS教学软件平台，是众多中国甲级测绘院的生产平台，广泛应用于国土、房地产和规划等地理信息相关行业。多行业多层次的应用需求促使WalkGIS平台提供更为丰富更系统性的二次开发接口和工具。WalkScript显现了Walk的一些优势技术，如图形符号化、几何计算和拓扑关系、图属一体化和WalkSQL等。与ArcView的Avenue、MapInfo的MapBasic语言不同，WalkScript类似于c/c+/java语言，更为简练，结构清晰，是基于GIS数据特点的图属一体化开发语言。WalkScript 是在Walk平台基础上构建起的一个Walk语言解释器。该解释器依附于Walk软件产品，可以在Walk产品环境（除了WalkXB及WalkLt）中运行，但不能脱离主体软件单独使用。通过Script技术，可以为用户二次开发提供接口；方便用户利用WalkScript语言进行二次开发，也能更深层次地理解Walk产品的基本功能与实现过程。相关的术语和定义如下：1）工作空间（Wks）所有对象的组织者，任何Walk数据对象都由此获得入口并进行操作。2）数据库(WalkDb)所有对象与数据进行有效组织管理的一种数据组织形式与管理工具。3）SQL(WalkSQL)实现数据库表中数据的查询与存储功能。4）层(Layer)按照专题要求组织起来的数据集合，一般具有相同的属性结构。5）地物(Feature)现实世界中地理事物的抽象与概括。6）标注(Annotation)用于对地物等对象进行信息传达与特征描述。7）样式(Style)通常包含地物的符号化信息，如线型、线宽、颜色、面填充色等。8）文字(Text)用于表述对象性质的文本信息。9）网格(Cells)层中按照规程设定的连续无边界的格子，一般代表一幅图并设为图廓大小。10）地物几何(Geometry)用于区分描述层中地物的几何特征，包括地物中的点、地物几何中的多边形及地物几何中的部分等内容5。3.3 WalkGIS的特点对 GIS数据进行采集加工、建库管理以及系统应用的一系列解决方案，以最廉价的方式，搭建完成适用国土资源的信息系统；面向对象，体系结构图属一体化，图形数据和属性数据统一在数据库同一张表的同一条记录中；拥有便捷的CAD图形操作，强大、灵活的属性录入，保障了GIS数据库的高质量，能灵活定制属性，支持一对一、一对多关联的方式；支持几何属性和拓扑属性（点、线、面关系）等，拓扑关系严格、高效的数据质量检查和半自动化的错误批量修正；全坐标系统的GIS建库解决方案，海量空间数据存储，ISO标准的WalkSQL管理维护；符号体系支持多GIS平台的建库、出图一体化，能满足“一套数据，多种用途”；具有开放的程序接口，而且在数据接口方面，与国内外主流的GIS和CAD平台能实现无损转换。3.4 基于WalkXB的二次开发WalkXB是浙大数维公司用C+编写的独立于平台的OCX格式的软件组件集，它提供了支持桌面系统瘦客户端和肥客户端应用以及服务器开发的三种模式。并为二次开发工作者提供了各种接口可供C、 VB、C#等各种开发语言使用，可供用户进行可视二次开发，并实现了多源数据的管理和查询，使用户可以方便地构造应用。通过WalkXB二次开发组件，客户可以在开发的主程序中添加相应控件，然后就可实行快捷而方便的开发，如图3-2所示。图3-2 在主程序中添加WalkXB控件第四章 人口模型关键技术研究第四章 人口模型关键技术研究4.1 空间自相关模型空间统计分析主要用于空间数据的分类和综合评价，其核心是认识与地理位置相关的数据间的空间依赖、空间关联或空间自相关，通过空间位置建立数据间的统计关系，空间自相关分析是空间统计分析的重要内容之一，是GIS研究领域中的重要研究方法，基于地理空间的现象或属性特征值在空间分布上都有一定的规律，存在某种空间关联关系3。空间自相关分析可以很好地揭示各现象在地域分布上的空间关联。在国外，空间自相关分析方法已广泛地应用于流行病学、区域经济等领域；国内有学者运用空间自相关分析方法探索与地理空间有关的自然现象及社会经济现象6。空间自相关的第一出发点是基于地理学的第一定律，即空间上分布的事物是相互联系的，但距离越近的事物之间的联系大于远距离事物之间的联系影响作用，其概念包括空间对象的属性取值以及其空间分布模式。空间位置的分析是空间统计学的主要问题，对空间自相关性的估计是空间数据分析的基本问题。空间自相关有许多的定义，但都认为空间自相关是同时考虑数据的属性和空间位置两种信息，主要想法在于空间中邻近的资料通常比相离较远的资料具有较高的相似性。其应用的范围包罗万象，包括地质、生态、经济学、人口学、环境监测、流行病、及影像处理等。在人口学，特别是在大城市中心城区中，我们使用它可以较好地评价人口分布的合理性。Morans 检验和Gearys C检验是用来检验空间变量与相邻空间上该变量之间的关系，是变量间相互依赖水平的尺度，反映了空间分布的聚焦特征。4.1.1 全局空间自相关模型设有n 个空间单元，xi代表在第I个空间单元的属性值，是xi的平均值。空间变量是一空间单元内的直接观察值或样本统计量，但要求变量的分布满足正态性假设。W是空间权重（邻接）矩阵，本文中定义7： （4-1）若第i与第j空间单元相邻若第i与第j空间单元不相邻若i=j=Morans 检验和Gea