GIS發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

10/16地理信息系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)呈現(xiàn)狀和趨勢(shì)地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem，GIS)是能夠收集、治理、查詢、分析、操作以及表現(xiàn)與地理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，能夠?yàn)榉治?、決策供給重要的支持平臺(tái)。它廣泛地應(yīng)用于地學(xué)、資源治理、土地規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、電力行業(yè)、交通治理、城市規(guī)劃、科研、教育和國(guó)防等領(lǐng)域，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前，隨著信息技術(shù)的進(jìn)展以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，地理信息系統(tǒng)技術(shù)GIS是“關(guān)系到國(guó)家安全的戰(zhàn)略性技術(shù)”，因此開發(fā)擁有GISGIS中的前沿關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)我國(guó)GIS的進(jìn)展和應(yīng)用有著格外重要的意義。本報(bào)告介紹和分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外GIS相關(guān)技術(shù)的進(jìn)呈現(xiàn)狀和趨勢(shì)，爭(zhēng)論了我國(guó)進(jìn)展地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)實(shí)行的對(duì)策以及本主題的相關(guān)工作部署。一、地理信息系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)呈現(xiàn)狀和趨勢(shì)地理信息系統(tǒng)技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它的進(jìn)展是與地理學(xué)、地圖學(xué)、攝影測(cè)量學(xué)、遙感技術(shù)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)科學(xué)、信息技術(shù)等有關(guān)學(xué)科的進(jìn)展分不開的。GIS的進(jìn)展可分為四個(gè)階段：第一個(gè)階段是初始進(jìn)展階段，2060GIS系統(tǒng)由加拿R.F.Tomlison提出并建立，主要用于自然資源的治理和規(guī)劃；其次個(gè)階段是進(jìn)展穩(wěn)固階段，2070年月由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的飛速進(jìn)展，尤其是大GIS朝有用的方向進(jìn)展，不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)在世界各地紛紛付諸研制，如美國(guó)、英GIS的爭(zhēng)論都投入了大量的人力、物力和財(cái)力；第三個(gè)階段是推廣應(yīng)用階段，2080年月，GIS逐步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面推廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，并與衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合，開頭應(yīng)用于全球性GIS軟件，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，等；第四個(gè)階段是蓬勃進(jìn)展階段，20世紀(jì)90年月，隨著地理信息產(chǎn)品的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及，GIS成為確定性的產(chǎn)業(yè)，并漸漸滲透到各行各業(yè)，成為人們生活、學(xué)習(xí)和工作不行缺少的工具和助手。地理信息系統(tǒng)的研制與應(yīng)用在我國(guó)起步較晚，雖然歷史較短，但進(jìn)展勢(shì)頭GIS19701980年，為預(yù)備階段，主要經(jīng)受了提出建議、組建隊(duì)伍、培訓(xùn)人才、組織個(gè)別試驗(yàn)爭(zhēng)論等階GIS的研制和應(yīng)用做了技術(shù)和理論上的預(yù)備。其次19811985年，為起步階段，完成了技術(shù)引進(jìn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)論、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié)，GIS1986年到現(xiàn)在，為GIS的爭(zhēng)論和應(yīng)用進(jìn)入有組織、有打算、有目標(biāo)的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機(jī)構(gòu)、爭(zhēng)論中心和試驗(yàn)室。GIS爭(zhēng)論逐步與國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生活需求相結(jié)合，并取得了重要進(jìn)展和實(shí)際應(yīng)用效益。主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：制定了國(guó)家地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，解決信息共享和系統(tǒng)兼容問(wèn)題，為全國(guó)地理信息系統(tǒng)的建立做預(yù)備。GIS進(jìn)展快速。在引進(jìn)的根底上擴(kuò)大和研制了一批軟件。開頭出版有關(guān)地理信息系統(tǒng)理論、技術(shù)和應(yīng)用等方面的書籍，設(shè)立了地理信息系統(tǒng)專業(yè)，培育了大批人才，并樂(lè)觀開展國(guó)際合作，參與全球性地理信息系統(tǒng)的爭(zhēng)論和試驗(yàn)。在科技部等國(guó)家有關(guān)部門的大力組織和支持下，國(guó)產(chǎn)GISGIS高技術(shù)企業(yè)，開發(fā)出了GISMapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROWGIS軟件以較高的GIS軟件對(duì)我國(guó)市場(chǎng)的壟斷，有力促進(jìn)了我國(guó)地理信息系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)展。近年來(lái)，GIS技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用面從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測(cè)繪、環(huán)境保護(hù)、電力、電信、減災(zāi)防災(zāi)等領(lǐng)域滲透到礦產(chǎn)資源調(diào)查、海洋資源調(diào)查與治理等各方面，取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟(jì)GIS嵌入到電子政務(wù)系統(tǒng)中。GIS技術(shù)得到了迅猛的進(jìn)展。GIS系統(tǒng)正朝著專業(yè)或大型化、社會(huì)化方向不斷進(jìn)展著?！按笮突北磉_(dá)在系統(tǒng)和數(shù)據(jù)規(guī)模兩個(gè)方面；“社會(huì)化”GIS要面對(duì)整個(gè)社會(huì)，滿足社會(huì)各界對(duì)有關(guān)地理信息的需求，簡(jiǎn)言之就是“開放數(shù)據(jù)”、“簡(jiǎn)化操作”，“面對(duì)效勞”，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)乃至系統(tǒng)之間的完全共享和互動(dòng)。下面我們從地理信息系統(tǒng)技術(shù)角GIS的相關(guān)技術(shù)及其進(jìn)展趨勢(shì)。空間信息的獵取、處理與交換GIS的血液，構(gòu)建和維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)是一項(xiàng)簡(jiǎn)潔、工作量巨大的工程，它包括：數(shù)據(jù)的獵取、校驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)造化處理、數(shù)據(jù)維護(hù)等過(guò)程。GIS處理的數(shù)據(jù)對(duì)象是空間對(duì)象，有很強(qiáng)的時(shí)空特性，獵取數(shù)據(jù)的手段及數(shù)據(jù)的形式也簡(jiǎn)潔多樣。獵取數(shù)據(jù)的根本方式有：野外全站儀平板測(cè)量、GPS測(cè)量、室內(nèi)地圖掃描數(shù)字化、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量、從遙感影像進(jìn)展目標(biāo)測(cè)量和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。目前，這些獵取技術(shù)已根本成熟。同時(shí)，空間數(shù)據(jù)也具有很強(qiáng)的時(shí)效性，不同的空間數(shù)據(jù)必需進(jìn)展周期不等的數(shù)據(jù)更維護(hù)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、準(zhǔn)時(shí)、完整是實(shí)現(xiàn)GIS應(yīng)用系統(tǒng)價(jià)值的前提根底?？臻g數(shù)據(jù)維護(hù)往往涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數(shù)據(jù)格式和多種數(shù)據(jù)類型的大量數(shù)據(jù)，供給有效的空間數(shù)據(jù)編輯更手段是當(dāng)前亟待解決的一個(gè)重要課題?；谏鲜鲂畔C取技術(shù)，在過(guò)去的二十年間，國(guó)家有關(guān)部委和行業(yè)部門已1100多個(gè)大、中型數(shù)據(jù)庫(kù)以及大量的各類數(shù)字化地理根底圖、專題圖、城市地籍圖等。國(guó)家測(cè)繪局已經(jīng)完l：100萬(wàn)、1：25萬(wàn)根底地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及全國(guó)七大江河數(shù)字地形模型的建設(shè)，并啟動(dòng)了全國(guó)l：51：1萬(wàn)根底地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建GISGIS數(shù)據(jù)。但由于地理信息系統(tǒng)軟件大多承受不同的空間數(shù)據(jù)模型，以及它們?cè)诘乩韺?shí)體上的生疏差異，使得所積存的數(shù)據(jù)難以轉(zhuǎn)換和共享〔即使能夠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，也會(huì)產(chǎn)生信息的喪失〕，從而形成一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)孤島。制訂數(shù)據(jù)交換的格式標(biāo)準(zhǔn)已成為大家的共識(shí)。目前一些國(guó)家和組織已經(jīng)在進(jìn)展這方面的工作，并定義了一些數(shù)據(jù)交換標(biāo)SDTS，OpenGISGML，另外一些公認(rèn)的數(shù)據(jù)格式如DXF，MIF文件格式等正漸漸成為數(shù)據(jù)交換的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也在“九五”期間制定了地球空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)。但是由于目前人們對(duì)空間信息生疏和爭(zhēng)論成果的制約，還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)模型，因此建立有用的數(shù)據(jù)交換格式和信息標(biāo)準(zhǔn)將是一個(gè)長(zhǎng)期、簡(jiǎn)潔過(guò)程?？臻g數(shù)據(jù)的治理空間數(shù)據(jù)的治理涉及到二個(gè)方面的內(nèi)容：空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)庫(kù)?？臻g數(shù)據(jù)模型刻畫了現(xiàn)實(shí)世界中空間實(shí)體及其相互間的聯(lián)系，它為空間數(shù)據(jù)的組織和空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)供給了根本的方法。因此，空間數(shù)據(jù)模型的爭(zhēng)論GISGIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個(gè)，即基于對(duì)象(要素)(Feature)的模型、場(chǎng)(Field)模型以及網(wǎng)絡(luò)(Network)GIS根底軟件平臺(tái)的研制和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)始終沿用這三種空間數(shù)據(jù)模型，但這些模型在空間實(shí)體間的相互關(guān)系及其時(shí)空變化的描述與表達(dá)、數(shù)據(jù)組織、空間分析等方面均有較大的局限性，難以滿足GIS根底軟件平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)展的要求。主要表現(xiàn)為：僅能表達(dá)空間點(diǎn)、線、面目標(biāo)間極為有限的簡(jiǎn)潔拓?fù)潢P(guān)系，且這些拓?fù)潢P(guān)系的生成與維護(hù)耗時(shí)費(fèi)力；難以有效地表達(dá)現(xiàn)實(shí)三維空間實(shí)體及其相互關(guān)系；適于記錄和表達(dá)某一時(shí)刻空間實(shí)體性狀及相互間關(guān)系靜態(tài)分布，難以有效地描述和表達(dá)空間實(shí)體及其相互間關(guān)系的時(shí)空變化；沒(méi)有考慮異地、異構(gòu)、異質(zhì)空間數(shù)據(jù)的互操作和分布式“對(duì)象”處理等問(wèn)題。針對(duì)上述缺乏，時(shí)空數(shù)據(jù)模型、三維數(shù)據(jù)模型、分布式空間數(shù)據(jù)治理、GISCASEGIS空間數(shù)據(jù)模型爭(zhēng)論的學(xué)術(shù)前沿。鑒于現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象眾多，空間關(guān)系簡(jiǎn)潔，需要大量的數(shù)據(jù)來(lái)描述它們的關(guān)系，因此，我們必需對(duì)這些簡(jiǎn)潔的數(shù)據(jù)進(jìn)展有效的治理。地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)治理方式大體上可以分為以下幾類：基于文件系統(tǒng)的方式：這種方式直接承受文件系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)和治理空間數(shù)據(jù)，系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)潔，便于GISGIS對(duì)空間數(shù)據(jù)治理的需求?；谖募到y(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)的混合組織治理方式：這種方式基于傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)地理空間對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)，而GIS系統(tǒng)均承受此種方式。這GIS數(shù)據(jù)的處理效率較高，但它在數(shù)據(jù)的全都性維護(hù)、并發(fā)把握以及海量空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)治理等方面力氣較弱。擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的組織治理方式：這種方式將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之上建立一層空間數(shù)據(jù)庫(kù)功能擴(kuò)展模塊〔通常被稱為空間數(shù)據(jù)引擎〕來(lái)GIS軟件都承受這種方式同時(shí)治理圖ARC/INFO、GEOMEDIAMAPGIS、GEOSTAR、SUPERMAP等。這種方法可以利用成熟的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)便利地實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)的全都性維護(hù)、并發(fā)把握、屬性數(shù)據(jù)的索引等。固然，數(shù)據(jù)庫(kù)本身并不直接支持對(duì)空間對(duì)象的操作和治理，而是通過(guò)空間數(shù)據(jù)引擎來(lái)實(shí)現(xiàn)?；诳臻g數(shù)據(jù)庫(kù)的組織治理方式：基于空間數(shù)據(jù)模型，直接構(gòu)建用來(lái)存儲(chǔ)和治理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)治理數(shù)據(jù)。它包含結(jié)合幾何和屬性信息的框架，供給并支持空間數(shù)據(jù)的類型、查詢語(yǔ)言和接口、高效的空間索引和空間聯(lián)合等?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)直接支持空間對(duì)象的存儲(chǔ)和治理，為空間數(shù)據(jù)供給了高效的查詢和檢索機(jī)制，是GIS數(shù)據(jù)治理技術(shù)爭(zhēng)論的熱點(diǎn)。目前空間數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)主要有兩種方式：面對(duì)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)方式和對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)方式。前者將對(duì)象的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)以及操作封裝在一起，由對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一治理，并支持對(duì)象的嵌套、信息的繼承和聚攏，這是一種格外適合空間數(shù)據(jù)治理的方式。但目前該技術(shù)尚不成熟，特別是查詢優(yōu)化較為困難。對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是目前空間數(shù)據(jù)庫(kù)的主要技術(shù)，它綜合了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和面對(duì)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)，能夠直接支持簡(jiǎn)潔對(duì)象的存儲(chǔ)和治理。GIS軟件直接在對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中定義空間數(shù)據(jù)類型、空間操作、空間索引等，可便利地完成空間數(shù)據(jù)治理的多用戶并發(fā)、安全、全都性/完整性、事務(wù)治理、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)、空間數(shù)據(jù)無(wú)縫治理等操GIS數(shù)據(jù)的治理是實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的一種較為抱負(fù)的方式。當(dāng)前，一些數(shù)據(jù)庫(kù)廠商都推出了空間數(shù)據(jù)治理的專用模DataBladeModule，IBMDB2SpatialExtender和OracleOracleSpatialGIS軟件開發(fā)帶來(lái)了極大的便利。在傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)治理模式中，由于文件系統(tǒng)治理海量數(shù)據(jù)的力氣較弱，因此在空間數(shù)據(jù)的組織上，在水平方向上承受圖幅的方式，在垂直方向上承受圖層的方式。這種組織方式主要存在以下缺乏：需要進(jìn)展圖幅的拼接，效率較低；一個(gè)空間對(duì)象可能存儲(chǔ)在多個(gè)圖層上，造成數(shù)據(jù)的冗余和難于維護(hù)數(shù)據(jù)的全都性。承受空間數(shù)據(jù)庫(kù)的方式可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中直接存儲(chǔ)整個(gè)地圖，能便利地實(shí)現(xiàn)空間對(duì)象的查詢和抽取。當(dāng)前一些GIS系統(tǒng)中已經(jīng)開頭使用要素類來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空間對(duì)象的組織，如ArcGIS的GeoDatabase等，這種方式依據(jù)實(shí)體類來(lái)組織空間對(duì)象，符合空間對(duì)象治理的本質(zhì)，一個(gè)空間對(duì)象可以被多個(gè)圖層或視圖引用，機(jī)制較為靈敏，解決了傳統(tǒng)方式中的空間對(duì)象的全都性問(wèn)題?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)的另二個(gè)重要局部是空間索引和空間查詢語(yǔ)言。由于空間對(duì)象是二維或更高維的數(shù)據(jù)對(duì)象，因此當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)所使用的一維B樹、B+樹并不適合空間對(duì)象的索引?？臻g索引有多種方式，其數(shù)據(jù)治理的效率和檢索速度各不一樣。當(dāng)前比較常用的索引有四叉樹和R樹。在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中一般使用兩步查詢機(jī)制，首先使用索引查詢出候選對(duì)象集，然后再承受準(zhǔn)確的幾何計(jì)算，在候選對(duì)象集中求出準(zhǔn)確解。當(dāng)前一些數(shù)據(jù)庫(kù)的空間擴(kuò)展模塊中就使用這種模式，并分別供給了四叉樹或R樹索引。供給空間查詢語(yǔ)言是空間數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)重要特征，當(dāng)前的空間數(shù)據(jù)庫(kù)中一般使用關(guān)系數(shù)據(jù)中的“select-from-where”模式來(lái)構(gòu)SQL語(yǔ)言，使其支持空間對(duì)象類型、空間關(guān)系和空間操作。SQL3多媒體標(biāo)準(zhǔn)(SQL3/MM)SpatialOpenGISforSQL實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)都定義了一系列的空間數(shù)據(jù)類型、空間關(guān)系和空間操作，為空間查詢語(yǔ)言的設(shè)計(jì)和開發(fā)供給了一個(gè)框架。GIS軟件體系構(gòu)造與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)地理信息系統(tǒng)與軟件技術(shù)是密不行分的。特別是隨著面對(duì)對(duì)象、組件技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展，GIS軟件的體系構(gòu)造消滅了極大的變化，消滅了很多開發(fā)地理信息系統(tǒng)的技術(shù)，如組件技術(shù)、中間件技術(shù)和分布對(duì)象技術(shù)等。組件是建立在面對(duì)對(duì)象開發(fā)之上的，它為用戶供給多個(gè)接口，接口封裝了組件供給的效勞，隱蔽了實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的可見性。由于組件表示一個(gè)或多個(gè)較細(xì)粒度類的規(guī)律集合，封裝了一系列的效勞，因此組件供給了更高級(jí)別的重用性，GIS是面對(duì)對(duì)象技術(shù)和組件式軟GISGIS應(yīng)用供給了全的開發(fā)工具。GIS組件封裝了一系列空間信息處理相關(guān)的操作，并向用戶供給了標(biāo)準(zhǔn)的接口。GIS組件中相應(yīng)的GISGISGIS具有易于實(shí)現(xiàn)與其它信息系統(tǒng)的無(wú)縫集成、跨語(yǔ)言使用、易于推廣、本錢低、擴(kuò)展性GISGIS系統(tǒng)軟件開發(fā)的主流技術(shù)。OMGCORBA，MicrosoftCOM/DCOMJAVABeansGIS產(chǎn)品主要基于Intergraph的GeoMedia，ESRI的MapObjects，MapXMapEngine、SuperMap等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展和廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式經(jīng)受了主機(jī)模式、單機(jī)桌面應(yīng)用模式和多層企業(yè)應(yīng)用模式三個(gè)階段。相應(yīng)地，應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)也經(jīng)受Client/Server體系構(gòu)造到三層(多層)Client/Server體系GISClient/Server體系構(gòu)造。這種體系構(gòu)造用戶界面層和業(yè)務(wù)規(guī)律層沒(méi)有分開，都位于客戶端，而數(shù)據(jù)效勞層位于效勞器端，由于應(yīng)用主要都集中在客戶端，每個(gè)客戶端都要進(jìn)展安裝配置，當(dāng)用戶數(shù)量多、分布廣時(shí)就會(huì)給安裝、維護(hù)帶來(lái)相當(dāng)大的困難，擴(kuò)展性不好。此外每個(gè)用戶與中心數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器相連時(shí)都要保存一個(gè)對(duì)話，當(dāng)很多客戶同時(shí)使用一樣資源時(shí)，簡(jiǎn)潔產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)堵塞。為了抑制兩層Client/Server構(gòu)造的Client/Server模型。三層客戶/效勞器構(gòu)造構(gòu)建了一種分割式的應(yīng)用程序，系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)展分割后，劃分成不同的規(guī)律組件，即用戶效勞Client/Server構(gòu)造相比，三層Client/Server構(gòu)造有很多優(yōu)越性，如減輕了客戶機(jī)的負(fù)擔(dān)，假設(shè)要增加效勞則只需在中間層添加代碼，這使得維護(hù)升級(jí)變得更加便利，系統(tǒng)擴(kuò)展性也更好。因Client/ServerGIS應(yīng)用開發(fā)的主流模式。GIS應(yīng)用由局域網(wǎng)進(jìn)展到廣域網(wǎng)，特別是涉及到多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、多平臺(tái)、多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異構(gòu)環(huán)境，傳統(tǒng)的將用戶界面和業(yè)務(wù)規(guī)律、數(shù)據(jù)源以及通訊協(xié)議綁定在一起的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方式不再適合。而中間件技術(shù)的消滅，為異構(gòu)GIS應(yīng)用的開發(fā)供給了解決方案。中間件是位于操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件之間的通用效勞，它的主要作用是用來(lái)屏蔽網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)的差異性和操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異構(gòu)性，支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)軟件，使應(yīng)用軟件相對(duì)獨(dú)立于計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)，為大型分布式應(yīng)用搭起了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)大型應(yīng)用軟件系統(tǒng)的集成。中間件具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)不同硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用互操作。在具體實(shí)現(xiàn)上，中間API定義的分布式軟件治理框架，具有強(qiáng)大的通信力氣和良好的可擴(kuò)展性。廣義上說(shuō)，ESRISDE可以看作是地理信息的一個(gè)中間件，它屏蔽了底層不同空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及不同空間數(shù)據(jù)格式的差異，為用戶供給了統(tǒng)一的操作和治理空間信息的接口。承受中間件技術(shù)，為異構(gòu)環(huán)境下的GISGIS重大行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的意義。目前，中間件技術(shù)尚處于進(jìn)展階段，承受中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)通用的GIS應(yīng)用還需要一段很長(zhǎng)的路要走。分布式對(duì)象技術(shù)是當(dāng)今分布計(jì)算技術(shù)的主流方向，它能在分布式環(huán)境下跨平臺(tái)、跨語(yǔ)言地實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算，并使得用戶在使用對(duì)象時(shí)可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)上任意有用的對(duì)象而不必知道該對(duì)象所處的位置。承受分布式對(duì)象技術(shù)開發(fā)GIS應(yīng)用符合地理信息分布的特點(diǎn)，客戶可以透亮地訪問(wèn)遠(yuǎn)程的GIS組件效勞。這種方式適合于空間信息效勞的實(shí)現(xiàn)，可用于解決在分布式環(huán)境下的地理信息的互操作(包括數(shù)據(jù)和功能兩方面)。當(dāng)前，基于對(duì)象的分布式計(jì)算的代表性技術(shù)是OMGCORBA、MicrosoftDCOMJavaJ2EE。與此同時(shí)，為滿足分布協(xié)同工作的Agent技術(shù)被引入到分布式計(jì)算環(huán)境中，對(duì)基于Client/Server構(gòu)造的傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)產(chǎn)生了極大的沖擊，分布式系統(tǒng)正朝著分散Agent的自主性、交互性、反響性和主動(dòng)性等特征極大簡(jiǎn)化了分布協(xié)同問(wèn)題的簡(jiǎn)潔性，因此將AgentGIS領(lǐng)域，將極大降低分布式地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性和建設(shè)難度，并有效地解決網(wǎng)絡(luò)GIS應(yīng)用領(lǐng)域中的協(xié)作問(wèn)題，同時(shí)也可以改善分布AgentGIS的集成，是GIS技術(shù)進(jìn)展的又一個(gè)重要爭(zhēng)論方向?？臻g信息的共享和互操作信息共享已經(jīng)成為現(xiàn)代信息社會(huì)進(jìn)展的一個(gè)重要標(biāo)志，而地理信息系統(tǒng)互操作的產(chǎn)生則是信息共享的必定產(chǎn)物，地理信息系統(tǒng)的互操作將成為21世紀(jì)地理信息系統(tǒng)爭(zhēng)論領(lǐng)域的一個(gè)重要組成局部?；ゲ僮餍詮?qiáng)調(diào)將具有不同數(shù)據(jù)構(gòu)造和數(shù)據(jù)格式的軟件系統(tǒng)集成在一起共同工作。實(shí)際上，地理信息系統(tǒng)互操作在不同的狀況下具有不同的側(cè)重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)軟件功能塊之間相互調(diào)用的時(shí)候就稱為軟件的互操作；強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)集之間相互透亮地訪問(wèn)的時(shí)候則稱為數(shù)據(jù)的互操作；強(qiáng)調(diào)信息的共享，在確定語(yǔ)義約束下的互操作則稱為語(yǔ)義的互操作等等。一般地，地理信息系統(tǒng)互操作是指不同應(yīng)用(包括軟件硬件)之間能夠動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地相互調(diào)用，并在不同數(shù)據(jù)集之間有一個(gè)穩(wěn)定的接口。在國(guó)際上，空間信息系統(tǒng)互操作爭(zhēng)論經(jīng)受了從數(shù)據(jù)互操作到中間件、分布式對(duì)象和效勞，再到應(yīng)用系統(tǒng)乃至高層的信息群互操作的進(jìn)展歷程。主要的互操作方式有以下幾種：直接轉(zhuǎn)換方式、承受公共交換格式方式、公共訪問(wèn)接口方式。這些方式都需要對(duì)數(shù)據(jù)的具體格式有具體的了解，隨著數(shù)據(jù)格式越來(lái)越簡(jiǎn)潔，運(yùn)用面對(duì)對(duì)象的方法來(lái)解決互操作問(wèn)題漸漸成為的爭(zhēng)論方向。訪問(wèn)接口是指系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境和其它系統(tǒng)所供給的訪問(wèn)其內(nèi)部數(shù)據(jù)的操作接口。該接口可以通過(guò)懇求/應(yīng)答方式來(lái)承受或者供給數(shù)據(jù)，因此互操作的程度可通過(guò)接口功能的大小來(lái)表達(dá)，而與數(shù)據(jù)的內(nèi)部構(gòu)造無(wú)關(guān)。數(shù)據(jù)供給者通常會(huì)APIAPI來(lái)訪問(wèn)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)。API能夠?qū)?shù)據(jù)構(gòu)造的簡(jiǎn)潔性或者操作的簡(jiǎn)潔性掩藏起來(lái)，并且能夠通過(guò)編程API與數(shù)據(jù)效勞器結(jié)合在一起，形成一個(gè)功能更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)效勞器來(lái)響API對(duì)具體應(yīng)用環(huán)境的依靠，用戶、數(shù)據(jù)供給者和系統(tǒng)開發(fā)者迫切需要建立一個(gè)在業(yè)界廣泛而通用的接口，這個(gè)需求和思路OGC的產(chǎn)生。OGCOpenGIS標(biāo)準(zhǔn)的方式來(lái)建立廣泛的接口。OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)關(guān)于對(duì)地理數(shù)據(jù)和地理處理資源進(jìn)展分布式訪問(wèn)的軟件框架標(biāo)準(zhǔn)，它為全部的軟件開發(fā)者供給了一個(gè)具體的公共準(zhǔn)則，以便開發(fā)的軟件能夠到達(dá)對(duì)地理數(shù)據(jù)和地理處理資源進(jìn)展互操作的目的。OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)是指OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)全都的中間件、組件和具有處理各種類型地理數(shù)據(jù)的應(yīng)用件，使系統(tǒng)用戶能共享巨大網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)空間上的數(shù)據(jù)。OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)直接涉及訪問(wèn)和使用不同類型的地理數(shù)據(jù)，它包括三個(gè)根本方面：獲得在各種平臺(tái)之間的連接，獲得對(duì)地理數(shù)據(jù)和對(duì)地理數(shù)據(jù)處理的效勞，獲得對(duì)地理數(shù)據(jù)的正確理解。GIS相關(guān)爭(zhēng)論單位和企業(yè)紛紛參與OGCOpenGIS標(biāo)準(zhǔn)的制訂，并著手實(shí)現(xiàn)和完善各種標(biāo)準(zhǔn)和接口，以滿足信息共享的需求?？臻g信息的網(wǎng)絡(luò)公布與效勞GIS技術(shù)相比：WebGISB/S構(gòu)造的信息系統(tǒng)類似，一般承受由數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用WebWebGIS系統(tǒng)具有空間數(shù)據(jù)量大和空間處理簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，因此產(chǎn)生了計(jì)算模式的概念。WebGISGIS功能在客戶端和效勞器端的安排，WebGIS計(jì)WebGIS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。WebGIS的計(jì)算模式主要包括以下三種：胖客戶模式、瘦客戶模式和混合模式。一般地，前者適合于客戶端處理力氣較強(qiáng)，用戶需要對(duì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程進(jìn)展把握的環(huán)境；瘦客戶模式則適用于廣域GIS分析功能較高要求的應(yīng)用；而混合模式結(jié)合了胖客戶模式和瘦客戶模式的優(yōu)點(diǎn)。與前二種方式不同，它既不是把全部的空間處理功能模塊和數(shù)據(jù)下載到本地，再在客戶端進(jìn)展全部的空間操作；也不是把全部的空間處理Web應(yīng)用的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的狀況，在客戶端和效勞器端進(jìn)展空間處理功能的安排。這三種計(jì)算WebGIS應(yīng)用需求的系統(tǒng)開發(fā)計(jì)算模式。但與其它的信息系統(tǒng)一樣，不存在一種萬(wàn)能的計(jì)算模式，因此需要依據(jù)具體的應(yīng)用需求和運(yùn)行環(huán)境，對(duì)計(jì)算模式進(jìn)展選擇，以使開發(fā)的WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)能最大可能地滿足應(yīng)用的需求。WebGIS的實(shí)現(xiàn)包括客戶端實(shí)現(xiàn)和效勞器端實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面。效勞器端的實(shí)現(xiàn)技術(shù)包括：、ServerAPI、ASP、JSP(Servlet)WebGIS應(yīng)用主要就是承受這些技術(shù)?？蛻舳说膶?shí)現(xiàn)技術(shù)主要有：JavaApplet、ActiveXPlug-in，當(dāng)前這些技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)胖客戶模式的WebGIS應(yīng)用。除了上述實(shí)現(xiàn)方式外，系統(tǒng)還需考慮空間信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，即懇求/響Web應(yīng)用中，用戶通過(guò)掃瞄器從WebHTMLWebHTML頁(yè)面中獵取相應(yīng)的信息HTML頁(yè)面中的表單元素來(lái)提交懇求，掃瞄器和效勞器之間通過(guò)超文本傳輸協(xié)議()HTML語(yǔ)言和掃瞄器的限制，以及空間操作的簡(jiǎn)潔性，承受表單的形式不能構(gòu)建簡(jiǎn)潔的空間操作懇求?；谶@種WebGISJavaAppletActiveX擴(kuò)大掃瞄器的功能，并為用戶供給了相應(yīng)的工具來(lái)構(gòu)建簡(jiǎn)潔的懇求，通過(guò)內(nèi)部制訂的協(xié)議來(lái)在客戶端和效勞器端傳輸懇求和響應(yīng)。這種方式高效，但比較封閉，不能滿足互操作的需求，并且需要承受特地的端口來(lái)實(shí)XMLSOAP技術(shù)的進(jìn)展，為協(xié)議的制訂供給了解決方案。XML(eXtensibleMarkupLanguage,可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)是一種用于描述其它語(yǔ)言的元語(yǔ)言，即用來(lái)定義其它與特定領(lǐng)域有關(guān)的、語(yǔ)義的、SOAP〔SimpleObjectAccessProtocol，簡(jiǎn)潔對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議〕XML的應(yīng)用程序間數(shù)據(jù)通信的機(jī)制?？偟膩?lái)說(shuō)，XMLWebGIS中懇求/響應(yīng)協(xié)議的制訂。目前爭(zhēng)論者已經(jīng)在這個(gè)ESRIArcIMS3.0XML技術(shù)制訂了懇求/ArcXML。另外，OpenGISXML來(lái)描述懇求與響應(yīng)。至今還沒(méi)有基于網(wǎng)絡(luò)的空間矢量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式一般是各GIS廠商自定義的格式，這就造成客戶端的功能模塊只處理特定的數(shù)據(jù)格式，通用SVGWebCGM這兩種矢量圖形W3C的標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以下載通用的插件，在掃瞄器中顯示和操作SVGWebCGM則重于描述圖形，主要不是針對(duì)地理空間信息，XML的進(jìn)展，OpenGIS聯(lián)盟GML，GMLOpenGISXML對(duì)地理信息(包括地理特征的幾何和屬性信息)進(jìn)展編碼的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于傳輸、交換和存儲(chǔ)GML作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目臻g矢量數(shù)據(jù)格式，已經(jīng)逐步被承受。但目GML還不夠完善，如它還不支持拓?fù)錁?gòu)造的描述；缺乏可視化的描述，須轉(zhuǎn)SVGGML的解析工具；GML是基于文本的，因此讀取和處理都比較簡(jiǎn)潔，通用性較強(qiáng)，但與二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式相比，效率較低，因此只適合在網(wǎng)絡(luò)上傳輸較小的空間信息，對(duì)于傳輸大數(shù)據(jù)量的空間信息，則必需進(jìn)展壓GML的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，GML這種基于標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)格式，照舊不失為一種較好的空間數(shù)據(jù)傳輸格式。隨著Web應(yīng)用范圍的擴(kuò)CGIWebWeb效勞器端Web效勞器最初的設(shè)計(jì)目的并不包括對(duì)大規(guī)模、高性能和高牢靠性的大型應(yīng)用的支持。應(yīng)用程序效勞器(ApplicationServer)的產(chǎn)生正是為了突破這一瓶頸。應(yīng)用程序效勞器完全不同于WebWeb應(yīng)用而設(shè)計(jì)的全的運(yùn)行環(huán)境，該環(huán)境能供給很高的牢靠性和強(qiáng)健的程序規(guī)律處理力氣，能輕松地為成千GIS組件加載到應(yīng)用效勞器，可以開發(fā)GISGIS技術(shù)與應(yīng)用效勞器的集成，對(duì)開發(fā)大型空間信息應(yīng)用系統(tǒng)具有重要的意義。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)系統(tǒng)可以Web效勞器和多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器組成，應(yīng)用程序代碼可以分布在多個(gè)應(yīng)用程序效勞器上。當(dāng)前應(yīng)用程序效勞器大都承受諸如COM、CORWebWebWeb公布、查找和調(diào)用的自包含、自描述的模塊化應(yīng)用。Web效勞執(zhí)行從簡(jiǎn)潔的懇求到簡(jiǎn)潔的業(yè)務(wù)流程的Web效勞被部署后，其它應(yīng)用(Web應(yīng)用)就可以覺察和WebGIS技術(shù)的主要目的是為了能夠在網(wǎng)絡(luò)上公布空間數(shù)據(jù)以及和這些空間數(shù)據(jù)相關(guān)的一些操作，主要通過(guò)掃瞄器直接效勞于最終用GIS應(yīng)用，它們都建立在簡(jiǎn)潔、動(dòng)態(tài)變化的分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下、各種應(yīng)用都構(gòu)建在更為開放的分布式環(huán)境之中，而且各種不同應(yīng)WebGIS技術(shù)就暴露出了它的缺乏，主要緣由是：數(shù)據(jù)與功能的相對(duì)綁定；系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，缺乏良好的互操作性；系統(tǒng)內(nèi)部耦合度較強(qiáng)，應(yīng)用模式不夠靈敏，難以靈敏地為需求不同的應(yīng)用供給不同粒度WebServices概念的消滅，特別OGCWebWeb的空間信息公布引入了一個(gè)更高的層次。OGCWeb效勞中制訂的一系列標(biāo)準(zhǔn)，可以真正地實(shí)現(xiàn)地理信息的互操作，并且可以利用松耦合的模式來(lái)使用和擴(kuò)展各種數(shù)據(jù)和效勞資源，動(dòng)態(tài)的綁WebServicesWebGIS的范WebServices才剛剛起步，但它有格外好的進(jìn)展前景。1.6其它GISGIS技GIS的計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作技術(shù)等等。這GIS系統(tǒng)的應(yīng)用深度和廣度?？傊珿IS的進(jìn)展離不開信息技術(shù)，特別是軟件技術(shù)的進(jìn)展，與其它信息系統(tǒng)相比，GIS系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)潔，數(shù)據(jù)量大，對(duì)空間特性要求比較高，因此它的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，既要充分借鑒信息技術(shù)各個(gè)分支的最成果，又要考慮GIS的特別性，設(shè)計(jì)出良好的技術(shù)路線。二、存在的問(wèn)題與對(duì)策加快制訂基于互操作的相關(guān)空間信息標(biāo)準(zhǔn)GIS數(shù)據(jù)積存，分散在各個(gè)部門和行業(yè)中，由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，這些數(shù)據(jù)難以共享利用，導(dǎo)致了嚴(yán)峻的重復(fù)投資和信息資源鋪張。制訂空間信息的標(biāo)準(zhǔn)已成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。空間信息的共享和互操作是今后地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)展的一個(gè)主流方向，而互操作的實(shí)現(xiàn)就依靠于相關(guān)空間信息標(biāo)準(zhǔn)的制訂。依據(jù)空間信息互操作的需求和國(guó)外空間信息標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)論的進(jìn)展?fàn)顩r。我國(guó)的空間信息標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)論和制訂需包括三個(gè)方面。第一個(gè)方面包括空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)、空間數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)、空間數(shù)據(jù)可視化符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)局部的標(biāo)準(zhǔn)的制訂