利用GIS和VR技术对土方量计算系统设计

第一章绪论

1.1研究背景
1.1.1研究的必要性
我国是人口大国，虽然有着地缘广大、资源丰富的先天优势，但是由于多种原因造成了资源匹配不均衡和人多地少的困境，它始终牵洋着国民经济发展和人民生活水平提高的步伐。随着我国人门不断增长，土地资源円益稀缺，相应的人均耕地占有水平不断下降，相关指标甚至淑临国际警戒线。联合国粮农组织规定人均耕地警戒线约为0.8亩，而根据2007年土地利用变更调查结果，我国人均耕地只有1.39亩，不到世界平均水平的40%。由于经济建设的需要和一些人为因素，我国土地管理历史上缺乏统-的国土规划编制以及相关法律法规的不完善不健全，多年来一些粗放落后不合理的土地开发利用模式给土地资源造成了难以修复的后果。
在实践中，一种单纯以土地换发展的低效经济增长模式即“唯GDP论”大行其道，滥占耕地、违规招商、无视环保等过度扩张行为屡见不鲜，我们不得不正视过度开发的严重后果。土地资源是不可再生资源，浪费土地就是透支未来。土地市场与资本、技术、劳动力等其他要素市场相比，最显著的K别就是增值快，这是现代化进程中的客观事实。由于各方利益分配不均造成的闲置地多年来未得到有效清理，造成了大规模的资源浪费。有数据表明，我国的GDP增长率每增长1个百分点，占用的农用地就达到30力亩，这一数字十分可观，是円本的8倍，证明土地资源浪费问题亟须解决。随着人类对可持续发展观的深入认识，对在资源利用中存在的过度开发和严重浪费等现象的深刻醒悟，我国经济社会发展方式山粗放型向集约型转变成为必然趋势。主席反复强调：“十分珍惜和合理利用每一寸土地，促进经济社会发展与土地资源利用相协调” ，这句话意义深刻。
土地的承载力是有限的，如何把华夏祖先流传下來的优势资源持续性地传承给我们的子孙后代，是我们这-代人面临的挑战，当前工作的紧迫性对节约集约用地机制提出了更高的要求。通过科技创新，一方而降低能耗，一方面提高能效，达到循环回收、综合利用，以缓解资源约束，优化和改善资源利用结构，增强资源有效供应和高效利用能力，是建设资源节约型、环境友好型社会的发展模式。《天津市城市总体规划》（2005年-2020年）明确了天津市的定位、规模与空间发展形态，提出了各类设施的建设目标。随着天津市社会经济的快速发展和城市的快速变迁，城市中新建、改建、迁建等工程项目不断增加，土地整理工作作为建设工程前期基础工作，对于有效整合和管理城市有限的土地资源有着指导性和先驱性作用
1.1.2科技手段引入
土地整理是土地管理的发展方向信总化、数字化和网络化是当前各行业发展的主要趋势，国家也出台了相关政策來鼓励各部门进行信息产业化。21世纪经济和社会发展的重要驱动力之一就是信息技术，而电子信息产业作为国民经济的支柱产业，越发具备基础性、战略性和先导性。
尤其是近年来，空问信息技术在计算机技术和通讯技术的发展带动下，作为主流的IT技术相融合，实现了卓越、迅猛的突破和更广泛的应用，成为信息产业-个薪新的增长点，“数字城市”的帷幕由此展幵。作为缓解人地盾和实现土地资源可持续利用的重要手段，丰富的实际工作成果再加上近年來其在理论和实践方面的长足进展，土地整理在政府决策部门和国土管理部门中备受关注。从2001年家大规模开展土地整理以来，国家不断扩大土地整理的投入，而且全国用于土地整理的投资每年都在增加，科技手段的引入占据了项目投资的一大部分，这充分体现了国家对土地整理的重视。土地整理行业对空间信息技术有着典型的需求。在土地整理项目中涉及海量空间信息的采集、储存、管理、分析和应用。
如整理区域地形浏览、地形分析、整理潜力分析、适货性评价、规划图的编制、工程量计算和拟制成本预算等。随着土地整理的实践需求增加，有助于提高效率的技术手段还需丰富和完善。通过借鉴国际资源管理先进经验，结合我国基本国情，转变固有的资源管理观念，采用可持续发展理念贯彻落实科学发展观精神，在继续完善制度建设保障的同时，将科技创新不断引入到土地管理中来，将土地管理系统中各个部门的数据信息分类汇总，形成一个整体系统的平台，必将对构建节约集约用地机制起到事半功倍的效果。业内拥有勘测、测绘、遥感、卫星等诸多现代化充分调动发挥各方优势将使地管理和利用的现代化水平明显提高，由地理信息系统、遥感和卫里定位系统技术构成的“3S”技术己经广泛地应用到土地管理领域中來，将科技手段引入土地整理以提高整体工作效率和水平是土地管理的发展方向。

    1.2 研究意义 ....................10-12
    1.3 本文研究的内容 ....................12-13
    1.4 研究方法和技术路线 ....................13-16
    1.5 论文的结构 ....................16
    1.6 本文的特色及创新之处 ....................16-18
第二章 研究现状 ....................18-26
    2.1 研究动态 ....................18-19
    2.2 课题研究现状 ....................19-23
    2.3 研究综述 ....................23-26
第三章 GIS、VR及相关技术概述 ....................26-37
    3.1 GIS概述 ....................26-27
    3.2 VR概述 ....................27-29
    3.3 ArcGlS软件介绍 ....................29-31
    3.4 VegaPrime软件介绍 ....................31-32
    3.5 机载激光雷达技术概述 ....................32-33
    3.6 数字高程模型概述 ....................33-34
    3.7 数字正射影像图概述 ....................34-35
    3.8 系统集成概述 ....................35-37
第四章 土方量平衡计算系统构建 ....................37-67
    4.1 技术能力分析 ....................37-38
    4.2 土方量计算概述 ....................38-40
    4.3 研究任务和目标 ....................40-41
    4.4 系统总体框架设计 ....................41-43
    4.5 系统技术体系设计 ....................43-44
    4.6 研究设计原则 ....................4-46
    4.7 项目研究与建设过程 ....................46-47
    4.8 系统功能介绍 ....................47-54
    4.9 系统运行环境 ....................54
    4.10 系统功能实现 ....................54-67
第五章 土方量平衡计算系统在解放南路土地整理项目中的应用 ........67-78
    5.1 宗地概况 ....................67-68
    5.2 地块开发的必要性 ....................68-69
    5.3 土地整理项目概述 ....................69-70
    5.4 土地平整工程概述 ....................70-71
    5.5 系统应用 ....................71-78

结论

本研究从GIS和VR的发展现状和现有研究成果入手，融合计算机编程技术、机载激光雷达技术、三维可视化技术、数据库技术等先进技术，以地理空间数据为基础，在充分分析土地整理的行业标准、技术流程、数特点、业务状况和用户需求等因素后，结合各项技术的现状和特点，论证了系统集成的可行性，利用GIS和VR技术及其他多项技术，对土方量平衡计算系统进行了研究、设计和幵发，提出了一些可行的设计方法，可以提供给其他系统研建工作以借鉴和参考。通过对土方量平衡计算系统的研究和建设，得到了以K的研究结论：
(1)以ArcGIS系列软件（ArcEngine斤发和ArcScene模块）作为基础、卜台，结合VS2005丌发出集二维地形图浏览与三维地形浏览、分析和汁算于一体的：、三维联动的土方量平衡计算系统，实现了对二维场景和三维场景的放人、缩小、漫游、按比例缩放、三维漫游等浏览功能，和针对维视图的场景飞行等功能，使项目工作人员可对项目地块进行：观的浏览和分析；按照该域内的规划设计标高，实现了统计与汁算地平整所需要的土方请斤挖工程量的功能，系统运行稳定、反应速度快、视角直观、方便可行。
(2)选择幵发应用软件的技术路线足利用功能部件结构进行系统设计，即在幵发过程中采用部件式开发策略和部件对象模型技术。