第6章-地理信息門(mén)戶

WebGIS原理與應(yīng)用朱進(jìn)蘇州科技大學(xué)環(huán)境學(xué)院2024年5月30日第6章地理信息門(mén)戶2024/5/30slide2內(nèi)容6.1概念與應(yīng)用6.2功能和架構(gòu)6.3挑戰(zhàn)與展望2024/5/30slide3學(xué)習(xí)目標(biāo)了解2024/5/30slide46.1概念與應(yīng)用2024/5/30slide5概念與應(yīng)用需求隨著獲取的空間數(shù)據(jù)越來(lái)越多,人們對(duì)地理信息的共享需求也越來(lái)越強(qiáng)從國(guó)家層面上重視地理信息門(mén)戶的建設(shè),把它作為國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施(spatialdatainfrastructure,SDI)的重要組成部分.2024/5/30slide6概念與應(yīng)用重要意義地理信息門(mén)戶網(wǎng)站本身就是一種WebGIS應(yīng)用能夠?yàn)閃ebGIS的應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)和服務(wù)資源，推進(jìn)WebGIS的發(fā)展2024/5/30slide7概念與應(yīng)用概念門(mén)戶（Portal）來(lái)源于拉丁語(yǔ)，指入門(mén)或者大門(mén)。門(mén)戶網(wǎng)站（WebPortal），也稱為搜索引擎，是萬(wàn)維網(wǎng)上信息的入口，它們能幫助用戶在互聯(lián)網(wǎng)上海量的信息中搜索到自己需要的信息。Ex：谷歌、微軟必應(yīng)、雅虎、百度等2024/5/30slide8概念與應(yīng)用概念地理信息門(mén)戶網(wǎng)站（GeoPortal），是一種幫助人們查找和發(fā)現(xiàn)地理空間信息的網(wǎng)站。提供者發(fā)布地理元數(shù)據(jù)，用戶到地理信息門(mén)戶網(wǎng)站中進(jìn)行搜索，通過(guò)在線下載、連接Web服務(wù)或聯(lián)系數(shù)據(jù)提供者等方法，得到自己需要的地理信息。2024/5/30slide9概念與應(yīng)用概念2024/5/30slide10空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施概念政府部門(mén)缺乏信息共享的機(jī)制和動(dòng)力，不能夠或不愿意共享他們的數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（SDI）是獲取、處理、分發(fā)和促進(jìn)地理空間數(shù)據(jù)使用的技術(shù)、政策、標(biāo)準(zhǔn)和必要的人力資源基礎(chǔ)，目標(biāo)之一是最大化各個(gè)單位所擁有的地理空間信息。2024/5/30slide11空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施地理信息門(mén)戶GeoPortal以促進(jìn)合作和實(shí)現(xiàn)共享為目的，是SDI的一個(gè)重要組成部分GeoPortal是數(shù)據(jù)提供者和使用者之間的中介，是SDI中最顯眼的部分，因而被稱為SDI的“門(mén)面”2024/5/30slide12空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀國(guó)際：全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)會(huì)（GSDIA）和對(duì)地觀測(cè)組織（GEO）等國(guó)際組織，在努力推進(jìn)全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展。美國(guó)：于1990年設(shè)立了聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)（FGDC），包括美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）和其他與地理信息有關(guān)的主要聯(lián)邦部門(mén)FGDC的目標(biāo)：協(xié)同和促進(jìn)全國(guó)空間數(shù)據(jù)的采集、利用、共享和傳播2024/5/30slide13美國(guó)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施歷史90年代中期，F(xiàn)GDC和USGS主持建立了NGDC，曾是美國(guó)一個(gè)主要的地理信息門(mén)戶2003年，美國(guó)地理信息一站式門(mén)戶（GeospatialOne-Stop,GOS;）取代NGDC2009年，美國(guó)建立了“D”，檢索功能調(diào)用了GOS的數(shù)據(jù)庫(kù)及其元數(shù)據(jù)接口服務(wù)；2011年，與GOS整合，還建立了許多專(zhuān)題的和地區(qū)性的地理信息門(mén)戶2024/5/30slide14美國(guó)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施歷史2000年，ESRI公司推出地理網(wǎng)絡(luò)（GeographyNetwork）2003年，ESRI公司推出GeoportalServer近年來(lái)推出的ArcGISOnline云GIS門(mén)戶網(wǎng)站ArcGIS.com還推出了ArcGISPortal（PortalforArcGIS）門(mén)戶網(wǎng)站產(chǎn)品2024/5/30slide15美國(guó)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施https:///geospatial/2024/5/30slide16美國(guó)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施/home/2024/5/30slide17中國(guó)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施歷史國(guó)家地理空間信息協(xié)調(diào)委員會(huì)（NGICC）和國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心在領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)SDI的發(fā)展科技部2003年建立國(guó)際科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)，地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)是其中科學(xué)數(shù)據(jù)共享領(lǐng)域的一個(gè)代表性平臺(tái)2024/5/30slide18中國(guó)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施http:///2024/5/30slide19中國(guó)的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施國(guó)家自然資源和地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)http:///index.html2024/5/30slide206.2功能和架構(gòu)2024/5/30slide21功能和架構(gòu)簡(jiǎn)介以EsriGeoportalServer和ArcGISPortal為例介紹GeoportalGeoportalServer是個(gè)免費(fèi)的開(kāi)源軟件，用戶主要是政府部門(mén)/software/arcgis/geoportal/2024/5/30slide22功能和架構(gòu)簡(jiǎn)介ArcGISPortal起源于ArcGISOnline(ArcGIS.com)云GIS的元數(shù)據(jù)目錄管理系統(tǒng)2024/5/30slide23ArcGISPortal2024/5/30slide24ArcGISPortal2024/5/30slide25ArcGISPortal2024/5/30slide26ArcGISPortal2024/5/30slide27ArcGISPortal2024/5/30slide28ArcGISPortal2024/5/30slide29ArcGISPortal2024/5/30slide30ArcGISPortal2024/5/30slide31ArcGISPortal2024/5/30slide32ArcGISPortal2024/5/30slide33ArcGISPortal2024/5/30slide34ArcGISPortal2024/5/30slide35ArcGISPortal2024/5/30slide36ArcGISPortal2024/5/30slide37功能和架構(gòu)功能早期的地理信息門(mén)戶主要是為了共享和下載數(shù)據(jù)目前，Web服務(wù)成為地理信息共享的一種重要方式，支持地理Web服務(wù)的查詢和使用也成為地理信息門(mén)戶的一個(gè)重要發(fā)展方向2024/5/30slide38功能和架構(gòu)Web服務(wù)作為共享方式的優(yōu)點(diǎn)使用者，直接使用服務(wù)而不用購(gòu)買(mǎi)軟件，更為方便和容易發(fā)布者可以控制Web服務(wù)的訪問(wèn)權(quán)限和使用量，能較好地保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)可以實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)的發(fā)布數(shù)據(jù)，時(shí)效性較好2024/5/30slide39功能和架構(gòu)三類(lèi)角色2024/5/30slide40功能和架構(gòu)發(fā)布者功能創(chuàng)建帳戶創(chuàng)建元數(shù)據(jù)發(fā)布元數(shù)據(jù)管理元數(shù)據(jù)保護(hù)元數(shù)據(jù)其它功能：注冊(cè)等2024/5/30slide41功能和架構(gòu)管理者功能管理帳戶管理元數(shù)據(jù)用戶（信息使用者）功能創(chuàng)建帳戶查詢?cè)獢?shù)據(jù)閱讀元數(shù)據(jù)下載數(shù)據(jù)2024/5/30slide42功能和架構(gòu)其它功能提供編程接口，以便開(kāi)發(fā)者對(duì)其進(jìn)行定制或配置，以滿足不同用戶單位的具體需求2024/5/30slide43元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和元數(shù)據(jù)2.0地理空間元數(shù)據(jù)包含內(nèi)容數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)：數(shù)據(jù)的標(biāo)題、引文、摘要、目的和關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量：數(shù)據(jù)的定位精度、數(shù)據(jù)完整性和一致性空間參考：坐標(biāo)系和空間范圍時(shí)間信息：數(shù)據(jù)采集的時(shí)間、數(shù)據(jù)內(nèi)容的有效時(shí)間范圍分發(fā)信息：分發(fā)者聯(lián)系信息、如何獲得數(shù)據(jù)的信息2024/5/30slide44元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和元數(shù)據(jù)2.0地理空間元數(shù)據(jù)的作用數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：搜索元數(shù)據(jù)目錄數(shù)據(jù)評(píng)估：與具體應(yīng)用是否相符？數(shù)據(jù)利用：文件大小、數(shù)據(jù)格式、web服務(wù)類(lèi)型等用戶和數(shù)據(jù)發(fā)布者之間的簡(jiǎn)單協(xié)定：在元數(shù)據(jù)中標(biāo)明使用限制，如web服務(wù)每天接受的限量等2024/5/30slide45元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和元數(shù)據(jù)2.0概念地理空間元數(shù)據(jù)是描述地理空間數(shù)據(jù)、Web服務(wù)或其他地理空間資源的信息地理空間元數(shù)據(jù)描述地理空間數(shù)據(jù)或其他類(lèi)型資源的“何人、何時(shí)、何地、做什么、為什么”等信息對(duì)象級(jí)元數(shù)據(jù)能夠描述一個(gè)單一的數(shù)據(jù)實(shí)體、而集合級(jí)元數(shù)據(jù)能夠描述一系列的實(shí)體組合2024/5/30slide46元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和元數(shù)據(jù)2.0空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)都柏林核心元數(shù)據(jù)（DublinCore）：描述多領(lǐng)域信息資源的簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)，由于其元素有限，需要擴(kuò)展已支持地理信息FGDC數(shù)字地理空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)（CSDGM，簡(jiǎn)稱FGDC元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)）：1992年發(fā)布，有7個(gè)主要部分，現(xiàn)在已轉(zhuǎn)向ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO地理元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2024/5/30slide47元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和元數(shù)據(jù)2.0空間元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)2024/5/30slide48元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和元數(shù)據(jù)2.0元數(shù)據(jù)2.0地理元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜，需要填寫(xiě)60多項(xiàng)以上才能符合FGDC和ISO的最低標(biāo)準(zhǔn)在Web2.0時(shí)代，Goodchild（2008）提出了“地理元數(shù)據(jù)2.0”的概念，其以用戶為中心，以簡(jiǎn)單實(shí)用為主要目標(biāo)，標(biāo)簽tag和用戶評(píng)論comment代表了其發(fā)展方向2024/5/30slide49元數(shù)據(jù)2.02024/5/30slide50分布式與集中式元數(shù)據(jù)目錄架構(gòu)分布式（Distributed）數(shù)據(jù)目錄大型地理信息門(mén)戶網(wǎng)站，如國(guó)家或區(qū)域級(jí)的，通常涉及很多分中心，如下級(jí)單位或合作伙伴的門(mén)戶網(wǎng)站。分布式搜索，分別搜索多個(gè)分目錄以得到完整的結(jié)果。2024/5/30slide51分布式與集中式元數(shù)據(jù)目錄架構(gòu)分布式（Distributed）數(shù)據(jù)目錄90年代美國(guó)的國(guó)家地理空間數(shù)據(jù)交換倉(cāng)庫(kù)(NGDC

)，有幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)到NGDC服務(wù)器中，用戶一次選擇一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)，在這些節(jié)點(diǎn)上分別查詢，然后在NGDC服務(wù)器上合并后展示給用戶2024/5/30slide52分布式與集中式元數(shù)據(jù)目錄架構(gòu)分布式數(shù)據(jù)目錄的局限難以進(jìn)行全局搜索：沒(méi)有被選中的節(jié)點(diǎn)可能也有所需數(shù)據(jù)性能限制：木桶效應(yīng)-需要等待最慢的節(jié)點(diǎn)難以對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一的排序：不同的節(jié)點(diǎn)有不同的匹配和排序算法，難以保持排序指標(biāo)的一致性對(duì)數(shù)據(jù)提供者要求高：節(jié)點(diǎn)需專(zhuān)業(yè)人員管理2024/5/30slide53分布式與集中式元數(shù)據(jù)目錄架構(gòu)集中式數(shù)據(jù)目錄總門(mén)戶網(wǎng)站采用自動(dòng)收割(類(lèi)似搜索殷勤的網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng))的方式,按照適合的時(shí)間頻率,把分中心的元數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)到總中心.用戶在總中心的目錄數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索,而不是在每個(gè)分中心的目錄中索索2024/5/30slide54集中式元數(shù)據(jù)目錄2024/5/30slide55分布式與集中式元數(shù)據(jù)目錄架構(gòu)集中式數(shù)據(jù)目錄的優(yōu)勢(shì)便于全局搜索:不需要舍棄部分節(jié)點(diǎn)便于對(duì)結(jié)果統(tǒng)一排序高性能:不需要等待分中心完成查詢對(duì)數(shù)據(jù)提供者的要求較低:不需要其有自己的地理信息門(mén)戶,元數(shù)據(jù)可放在一個(gè)Web上的文件夾,就可以被收割2024/5/30slide56分布式與集中式元數(shù)據(jù)目錄架構(gòu)集中式數(shù)據(jù)目錄美國(guó)地理信息一站式門(mén)戶是一個(gè)集中式目錄的代表包含上百個(gè)節(jié)點(diǎn):美國(guó)人口普查局、地質(zhì)調(diào)查局等其基于ArcGISGeoportalServer，允許發(fā)布者注冊(cè)他的分中心，并自動(dòng)、定期地連接到這些分中心的服務(wù)器來(lái)采集元數(shù)據(jù)2024/5/30slide57分布式與集中式元數(shù)據(jù)目錄架構(gòu)集中式數(shù)據(jù)目錄2024/5/30slide58地理信息門(mén)戶的類(lèi)型按級(jí)別部門(mén)的、地方的、國(guó)家的按主題綜合性的、專(zhuān)業(yè)性的按格式偏重在線下載的、偏重Web服務(wù)的2024/5/30slide59案例介紹-EsriGeoportalServerGeoportal開(kāi)源用戶主要是政府部門(mén)被美國(guó)地理信息一站式門(mén)戶和歐洲地理信息門(mén)戶等項(xiàng)目所采用2024/5/30slide60案例介紹-EsriGeoportalServer特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)規(guī)范：支持都柏林核心，F(xiàn)GDC，ISO等標(biāo)準(zhǔn)，還包括OGC多種Web服務(wù)便于實(shí)現(xiàn)“一站式”門(mén)戶，支持分布式和集中式目錄，發(fā)布者可以注冊(cè)自己的分中心，指定收割頻率等2024/5/30slide61案例介紹-ArcGISPortal2024/5/30slide626.3挑戰(zhàn)與展望2024/5/30slide63應(yīng)用美國(guó)2005年，美國(guó)卡特里娜颶風(fēng)時(shí)，美國(guó)地理信息一站式門(mén)戶快速建立了一個(gè)颶風(fēng)的虛擬社區(qū)，發(fā)布和整理了許多關(guān)鍵信息，包括墨西哥海灣沿岸一帶的數(shù)據(jù)、地圖服務(wù)和在線地圖應(yīng)用中國(guó)地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)對(duì)青海-西藏鐵路的設(shè)計(jì)和建造、2008年汶川地震的緊急救援和北京奧運(yùn)會(huì)的環(huán)境保護(hù)等項(xiàng)目都提供了大量的數(shù)據(jù)支持2024/5/30slide64挑戰(zhàn)元數(shù)據(jù)的復(fù)雜性標(biāo)準(zhǔn)化組織需要指定簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)軟件廠商需提供更自動(dòng)化的工具來(lái)創(chuàng)建元數(shù)據(jù)采用“元數(shù)據(jù)2.0”標(biāo)準(zhǔn)2024/5/30slide65挑戰(zhàn)與搜索引擎的結(jié)合搜索引擎網(wǎng)站比地理信息門(mén)戶有更大的用戶群地理信息門(mén)戶需要與搜索引擎結(jié)合，把元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為HTML，讓網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)來(lái)索引這些HTML，讓更大的用戶群能查找到需要的信息2024/5/30slide66挑戰(zhàn)語(yǔ)義查詢(SemanticQuery)當(dāng)前的地理信息門(mén)戶一般不能充分利用關(guān)鍵詞的含義及其上下文(Context)信息，不能解決自然語(yǔ)言的模糊性。當(dāng)前的搜索主要依靠字符串匹配，缺少語(yǔ)義支持讓用戶可能錯(cuò)過(guò)需要的信息搜索“河”時(shí)，可能還想搜索消息、湖泊等。語(yǔ)義查詢針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，基于詞語(yǔ)的含義2024/5/30slide67挑戰(zhàn)語(yǔ)義查詢(SemanticQuery)采用Web本體語(yǔ)言(WebOntologyLanguage,OWL)https:///wiki/Web_Ontology_Language本體論(Ontology)是一個(gè)范疇內(nèi)的概念體系以及概念間的相互關(guān)系的正式描述，OWL是本體論的一種描述語(yǔ)言。2024/5/30slide68挑戰(zhàn)語(yǔ)義查詢(SemanticQuery)OWL定義了術(shù)語(yǔ)間的關(guān)系2024/5/30slide69挑戰(zhàn)語(yǔ)義查詢(SemanticQuery)一般先搜索OWL，找到與用戶關(guān)鍵詞相關(guān)的術(shù)語(yǔ)，然后利用這些詞來(lái)查詢地理信息門(mén)戶目錄，還不是真正意義上的術(shù)語(yǔ)查詢。2024/5/30slide70谷歌的知識(shí)圖譜(KnowledgeGraph)可以將搜索結(jié)果進(jìn)行知識(shí)系統(tǒng)化，任何一個(gè)關(guān)鍵詞都能獲得完整的知識(shí)體系。比如搜索“Amazon”（亞馬遜河），一般的搜索結(jié)果會(huì)給出和Amazon最相關(guān)的信息。比如Amazon網(wǎng)站，因?yàn)榫W(wǎng)上關(guān)于它的信息最多，但Amazon并不僅僅是一個(gè)網(wǎng)站，它還是全球流量最大的Amazon河流。如果在追溯歷史，它可能還是希臘女戰(zhàn)士一族的代稱。而這些結(jié)果未來(lái)都會(huì)在Google搜索的“知識(shí)圖譜”中展現(xiàn)出來(lái)。2024/5/30slide71谷歌的知識(shí)圖譜(KnowledgeGraph)找到正確的結(jié)果。由于一個(gè)關(guān)鍵詞可能代表多重含義，所以知識(shí)圖譜會(huì)將最全面的信息展現(xiàn)出來(lái)，讓用戶找到自己最想要的那種含義。2024/5/30slide72谷歌的知識(shí)圖譜(KnowledgeGraph)搜索“tajmahal”（泰姬陵）會(huì)呈現(xiàn)泰姬陵在地圖上的位置、來(lái)自維基百科的文字簡(jiǎn)介、建筑相關(guān)信息表（高度、開(kāi)放時(shí)間、設(shè)計(jì)師等）。頁(yè)面下方還有與tajmahal同名的人物、賭場(chǎng)結(jié)果。2024/5/30slide73谷歌的知識(shí)圖譜(KnowledgeGraph)知識(shí)圖譜的信息搜集工作始于2010年收購(gòu)Metaweb。Metaweb專(zhuān)注于將不同文字表述與同一個(gè)實(shí)體連接起來(lái)，并探索這些實(shí)體的屬性（例如明星的年齡）以及彼此之間的聯(lián)系，最終提供一種新的搜索形式。Metaweb的索引、搜索方法在處理諸如“身高小于160cm的女星”搜索時(shí)更高效。2024/5/30slide74WolframAlpha/2024/5/30slide75WolframAlpha創(chuàng)始人StephenWolframhttp:///blog/2011/07/stephen_wolfram.html現(xiàn)年56歲的StephenWolfram是一名具有傳奇色彩的科學(xué)家、軟件設(shè)計(jì)師和創(chuàng)業(yè)者——他15歲時(shí)發(fā)表了自己的第一篇物理學(xué)論文，20歲時(shí)獲得加州理工學(xué)院（CaliforniaInstituteofTechnology）的博士學(xué)位，22歲時(shí)則被授予了美國(guó)跨領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)之一的麥克阿瑟獎(jiǎng)（MacArthurprize）2024/5/30slide76WolframAlpha創(chuàng)始人StephenWolfram2024/5/30slide77WolframAlpha你是天文愛(ài)好者？想知道國(guó)際空間站此刻運(yùn)行到了哪里？2024/5/30slide78WolframAlpha還在用紙和筆進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算嗎？WolframAlpha的數(shù)學(xué)、物理學(xué)運(yùn)算能力足以讓學(xué)生拋棄任何一款TI計(jì)算器。2024/5/30slide79WolframAlpha當(dāng)你望著窗外，猶豫著今天出門(mén)到底要不要擦防曬霜的時(shí)候，WolframAlpha已經(jīng)自動(dòng)根據(jù)你的IP地址抓取到了你所在區(qū)域的實(shí)時(shí)UV指數(shù)。2024/5/30slide80WolframAlpha為蘋(píng)果公司的Siri提供服務(wù)“現(xiàn)在離圣誕節(jié)還有幾天？”“讓我查查……稍等……我為你找到了答案?！币魂嚲o張的云計(jì)算過(guò)后，Scott得到了他想要的答案：“82天，也就是2個(gè)月又21天，也就是11周零5天，也就