GIS技術的發(fā)展現狀和趨勢.ppt

1、GIS技術的發(fā)展現狀和趨勢,2004年,GIS發(fā)展與學科的關系,地理信息系統(tǒng)技術是一門綜合性的技術，它的發(fā)展是與以下學科的發(fā)展分不開的： 地理學 地圖學 攝影測量學 遙感技術 數學和統(tǒng)計科學 信息技術,GIS發(fā)展的四個階段,初始發(fā)展階段，20世紀60年代 世界上第一個GIS系統(tǒng)由加拿大測量學家 R. F. Tomlison提出并建立，主要用于自然資源的管理和規(guī)劃 發(fā)展鞏固階段，20世紀70年代 由于計算機硬件和軟件技術的飛速發(fā)展，尤其是大容量存儲設備的使用，促進了GIS朝實用的方向發(fā)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、英國、德國、瑞典和日本等

2、國對GIS的研究都投入了大量的人力、物力和財力,GIS發(fā)展的四個階段,推廣應用階段，20世紀80年代 GIS逐步走向成熟，并在全世界范圍內全面推廣，應用領域不斷擴大，并與衛(wèi)星遙感技術結合，開始應用于全球性的問題，這個階段涌現出一大批GIS軟件，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，MAPINFO，ERDAS，MicroStation等 蓬勃發(fā)展階段，20世紀90年代 隨著地理信息產品的建立和數字化信息產品在全世界的普及，GIS成為確定性的產業(yè)，并逐漸滲透到各行各業(yè)，成為人們生活、學習和工作不可缺少的工具和助手,我國GIS發(fā)展的三個階段,從1970年到1980年，為準備階段 主要經歷了

3、提出倡議、組建隊伍、培訓人才、組織個別實驗研究等階段 機械制圖和遙感應用，為GIS的研制和應用做了技術和理論上的準備,我國GIS發(fā)展的三個階段,從1981年到1985年，為起步階段 完成了技術引進、數據規(guī)范和標準的研究、空間數據庫的建立、數據處理和分析算法及應用軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié)，對GIS進行了理論探索和區(qū)域性的實驗研究,我國GIS發(fā)展的三個階段,從1986年到現在，為初步發(fā)展階段 我國GIS的研究和應用進入有組織、有計劃、有目標的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機構、研究中心和實驗室 GIS研究逐步與國民經濟建設和社會生活需求相結合，并取得了重要進展和實際應用效益,我國GIS發(fā)展所表現

4、的四個方面,制定了國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范，解決信息共享和系統(tǒng)兼容問題，為全國地理信息系統(tǒng)的建立做準備 應用型GIS發(fā)展迅速 應用面從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測繪、環(huán)境保護、電力、電信、減災防災等領域滲透到礦產資源調查、海洋資源調查與管理等各方面，取得了豐碩的成果和巨大的經濟效益 當前，國家有關部門正逐步將GIS嵌入到電子政務系統(tǒng)中,我國GIS發(fā)展所表現的四個方面,在引進的基礎上擴充和研制了一批軟件 在科技部等國家有關部門的大力組織和支持下，國產GIS基礎軟件開發(fā)工作取得了重要進展，出現了一批GIS高技術企業(yè)，開發(fā)出了較為成熟的國產GIS軟件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、S

5、uperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的產業(yè)規(guī)模 這些國產GIS軟件以較高的性價比，打破了國外GIS軟件對我國市場的壟斷，有力促進了我國地理信息系統(tǒng)技術的發(fā)展 開始出版有關地理信息系統(tǒng)理論、技術和應用等方面的書籍，設立了地理信息系統(tǒng)專業(yè)，培養(yǎng)了大批人才，并積極開展國際合作，參與全球性地理信息系統(tǒng)的討論和實驗,GIS發(fā)展方向,GIS系統(tǒng)正朝著專業(yè)或大型化、社會化方向不斷發(fā)展著 大型化體現在系統(tǒng)和數據規(guī)模兩個方面 社會化要求GIS要面向整個社會，滿足社會各界對有關地理信息的需求 簡言之就是“開放數據”、“簡化操作”，“面向服務” 通過網絡實現從數據乃至系統(tǒng)之間的完全共享和互動

6、,GIS相關技術及其發(fā)展趨勢,空間信息的獲取、處理與交換 空間數據的管理 GIS軟件體系結構與應用系統(tǒng)開發(fā) 空間信息的共享和互操作 空間信息的網絡發(fā)布與服務 其他,空間信息的獲取、處理與交換,地理空間數據是GIS的血液，構建和維護空間數據庫是一項復雜、工作量巨大的工程，它包括以下一些過程： 數據的獲取 校驗和規(guī)范化 結構化處理 數據維護 空間數據具有很強的時效性，不同的空間數據必須進行周期不等的數據更新維護 空間數據庫中數據的準確、及時、完整是實現GIS應用系統(tǒng)價值的前提基礎 空間數據維護往往涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數據格式和多種數據類型的大量數據，提供有效的空間數據編輯更新手段是當前亟待解決

7、的一個重要課題,獲取數據,獲取數據的基本方式有： 野外全站儀平板測量 GPS測量 室內地圖掃描數字化 數字攝影測量 從遙感影像進行目標測量 數據轉換等,我國數據建設情況,在過去的二十年間，國家有關部委和行業(yè)部門已經積累了大量原始數字化數據和相應資料： 建立了1100多個大、中型數據庫 大量的各類數字化地理基礎圖、專題圖、城市地籍圖 完成了全國1:100萬、 1:25萬基礎地理空間數據庫 完成了全國七大江河數字地形模型的建設 啟動了全國l:5萬，部分省份1:1萬基礎地理空間數據庫的建設 這些基礎數據有力促進了GIS技術的廣泛應用，進而產生了大量的GIS數據,數據的規(guī)范化和標準化,由于地理信息系統(tǒng)

8、軟件大多采用不同的空間數據模型，以及它們在地理實體上的認識差異，使得所積累的數據難以轉換和共享（即使能夠數據轉換，也會產生信息的丟失），從而形成一個個新的數據孤島 制訂數據交換的格式標準已成為大家的共識 目前一些國家和組織已經在進行這方面的工作，并定義了一些數據交換標準，如SDTS，OpenGIS聯盟制訂的GML，另外一些公認的數據格式如DXF，Shapefile和MIF文件格式等正逐漸成為數據交換的事實標準 我國也在“九五”期間制定了地球空間數據轉換標準 但由于目前人們對空間信息認識和研究成果的制約，還沒有一個統(tǒng)一的地理數據模型，因此建立實用的數據交換格式和信息標準將是一個長期、復雜過程,G

9、IS相關技術及其發(fā)展趨勢,空間信息的獲取、處理與交換 空間數據的管理 GIS軟件體系結構與應用系統(tǒng)開發(fā) 空間信息的共享和互操作 空間信息的網絡發(fā)布與服務 其他,空間數據的管理,牽涉到兩個方面： 空間數據模型 空間數據庫,空間數據模型,空間數據模型刻畫了現實世界中空間實體及其相互間的聯系，它為空間數據的組織和空間數據庫的設計提供了基本的方法 空間數據模型的研究對設計空間數據庫和發(fā)展新一代GIS系統(tǒng)起著舉足輕重的作用 目前在GIS基礎軟件平臺的研制和應用系統(tǒng)的設計開發(fā)中一直沿用的與空間信息有關的信息模型 基于對象(要素, Feature)的模型 場(Field)模型 網絡(Network)模型,空

10、間數據模型,這三種空間數據模型在以下幾方面具有局限性： 僅能表達空間點、線、面目標間極為有限的簡單拓撲關系，且這些拓撲關系的生成與維護耗時費力 難以有效地表達現實三維空間實體及其相互關系 適于記錄和表達某一時刻空間實體性狀及相互間關系靜態(tài)分布，難以有效地描述和表達空間實體及其相互間關系的時空變化 沒有考慮異地、異構、異質空間數據的互操作和分布式對象處理等問題,新的GIS空間數據模型研究,時空數據模型 三維數據模型 分布式空間數據管理 GIS設計的CASE工具等,GIS的空間數據管理方式,基于文件系統(tǒng)的方式 直接采用文件系統(tǒng)來存儲和管理空間數據，系統(tǒng)結構簡單，便于操作，但提供的功能非常有限 適合

11、小型GIS系統(tǒng)，難以滿足當前GIS對空間數據管理的需求 基于文件系統(tǒng)與數據庫的混合組織管理方式 基于傳統(tǒng)的關系數據庫系統(tǒng)來存儲地理空間對象的屬性數據，而以文件方式來存儲空間數據 目前大多數桌面GIS系統(tǒng)均采用此種方式 對于特定文件格式GIS數據的處理效率較高 但在數據的一致性維護、并發(fā)控制以及海量空間數據的存儲管理等方面能力較弱,GIS的空間數據管理方式,擴展關系數據庫的組織管理方式 將空間數據和屬性數據都存儲于關系型數據庫中，通過在關系型數據庫之上建立一層空間數據庫功能擴展模塊（通常被稱為空間數據引擎）來實現對空間數據的組織管理 目前主流的GIS軟件如國外的ArcGIS、GeoMedia，國

12、內的MapGIS、GeoStar、SuperMap等，都采用這種方式同時管理圖形和屬性數據 可以利用成熟的關系型數據庫技術來方便地實現GIS數據的一致性維護、并發(fā)控制、屬性數據的索引等 數據庫本身并不直接支持對空間對象的操作和管理，而是通過空間數據引擎來實現,GIS的空間數據管理方式,基于空間數據庫的組織管理方式 基于空間數據模型，直接構建用來存儲和管理空間數據和屬性數據的空間數據庫系統(tǒng)來管理數據 它包含結合幾何和屬性信息的框架，提供并支持空間數據的類型、查詢語言和接口、高效的空間索引和空間聯合等 空間數據庫直接支持空間對象的存儲和管理，為空間數據提供了高效的查詢和檢索機制，是目前GIS數據管

13、理技術研究的熱點,GIS的空間數據管理方式,基于空間數據庫的組織管理方式 目前空間數據庫的實現主要有兩種方式： 面向對象數據庫方式 將對象的空間數據和非空間數據以及操作封裝在一起，由對象數據庫統(tǒng)一管理，并支持對象的嵌套、信息的繼承和聚集 這是一種非常適合空間數據管理的方式 但目前該技術尚不成熟，特別是查詢優(yōu)化較為困難 對象關系型數據庫方式 是目前空間數據庫的主要技術，它綜合了關系數據庫和面向對象數據庫的優(yōu)點，能夠直接支持復雜對象的存儲和管理 GIS軟件直接在對象關系數據庫中定義空間數據類型、空間操作、空間索引等，可方便地完成空間數據管理的多用戶并發(fā)、安全、一致性/完整性、事務管理、數據庫恢復、

14、空間數據無縫管理等操作 采用對象關系型數據庫實現對GIS數據的管理是實現空間數據庫的一種較為理想的方式,GIS的空間數據管理方式,基于空間數據庫的組織管理方式 當前，一些數據庫廠商都推出了空間數據管理的專用模塊，盡管其功能有待進一步完善，但已給GIS軟件開發(fā)帶來了極大的方便，如： IBM Informix 的 Spatial DataBlade Module IBM DB2 的 Spatial Extender Oracle 的 Oracle Spatial等,空間數據庫,在傳統(tǒng)的空間數據管理模式中，由于文件系統(tǒng)管理海量數據的能力較弱，因此在空間數據的組織上，在水平方向上采用圖幅的方式，在垂直

15、方向上采用圖層的方式 這種組織方式主要存在以下不足： 需要進行圖幅的拼接，效率較低 一個空間對象可能存儲在多個圖層上，造成數據的冗余和難于維護數據的一致性,空間數據庫,采用空間數據庫的方式可以在數據庫中直接存儲整個地圖，能方便地實現空間對象的查詢和抽取 當前一些GIS系統(tǒng)中已經開始使用要素類來實現對空間對象的組織，如ArcGIS的GeoDatabase等，這種方式按照實體類來組織空間對象，符合空間對象管理的本質 一個空間對象可以被多個圖層或視圖引用，機制較為靈活，解決了傳統(tǒng)方式中的空間對象的一致性問題,空間數據庫,空間數據庫的另二個重要部分是空間索引和空間查詢語言 空間索引 由于空間對象是二維

16、或更高維的數據對象，因此當前數據庫所使用的一維B樹、B+樹并不適合空間對象的索引 空間索引有多種方式，其數據管理的效率和檢索速度各不相同 在空間數據庫中一般使用兩步查詢機制，首先使用索引查詢出候選對象集，然后再采用精確的幾何計算，在候選對象集中求出精確解 當前一些數據庫的空間擴展模塊中就使用這種模式，并分別提供了四叉樹或R樹索引,空間數據庫,空間數據庫的另二個重要部分是空間索引和空間查詢語言 空間查詢語言 提供空間查詢語言是空間數據庫的一個重要特征，當前的空間數據庫中一般使用關系數據中的“select-from-where”模式來構建查詢，通過擴充SQL語言，使其支持空間對象類型、空間關系和空

17、間操作 特別是SQL3 多媒體規(guī)范(SQL3/MM)中的Spatial 部分和OpenGIS for SQL實現規(guī)范都定義了一系列的空間數據類型、空間關系和空間操作，為空間查詢語言的設計和開發(fā)提供了一個框架,GIS相關技術及其發(fā)展趨勢,空間信息的獲取、處理與交換 空間數據的管理 GIS軟件體系結構與應用系統(tǒng)開發(fā) 空間信息的共享和互操作 空間信息的網絡發(fā)布與服務 其他,GIS軟件體系結構與應用系統(tǒng)開發(fā),GIS軟件的體系結構與新技術 組件技術 中間件技術 分布對象技術,組件技術,組件是建立在面向對象開發(fā)之上的： 為用戶提供多個接口，接口封裝了組件提供的服務，隱藏了實現細節(jié)的可見性 組件表示一個或多

18、個較細粒度類的邏輯集合，封裝了一系列的服務，因此組件提供了更高級別的重用性，從而極大提高了應用系統(tǒng)的開發(fā)效率,組件技術,組件式GIS是面向對象技術和組件式軟件在GIS軟件開發(fā)中的應用，為新一代GIS應用提供了全新的開發(fā)工具 GIS組件封裝了一系列空間信息處理相關的操作，并向用戶提供了標準的接口 用戶可以使用通用的程序開發(fā)語言，通過接口調用GIS組件中相應的空間操作功能，實現GIS應用系統(tǒng)的開發(fā),組件技術,組件GIS特點： 易于實現與其他信息系統(tǒng)的無縫集成 跨語言使用 易于推廣、成本低、擴展性強 開發(fā)效率高,組件技術,目前存在著多種組件技術標準 OMG的CORBA Microsoft的COM/D

19、COM JAVA的Beans,組件技術,商用的組件式GIS產品主要基于Microsoft的COM/DCOM Intergraph的GeoMedia ESRI的MapObjects MapInfo的MapX MapEngine SuperMap,中間件技術,中間件是位于操作系統(tǒng)和應用軟件之間的通用服務，它的主要作用是用來屏蔽網絡硬件平臺的差異性和操作系統(tǒng)與網絡協議的異構性，支持應用軟件開發(fā)和運行的系統(tǒng)軟件，使應用軟件相對獨立于計算機硬件和操作系統(tǒng)平臺，為大型分布式應用搭起了一個標準的平臺，以實現大型應用軟件系統(tǒng)的集成 中間件具有標準的程序接口和協議，可以實現不同硬件和操作系統(tǒng)平臺上的數據共享和應

20、用互操作,中間件技術,中間件是一個用API定義的分布式軟件管理框架，具有強大的通信能力和良好的可擴展性 例如：ESRI的空間數據庫引擎SDE可以看作是地理信息的一個中間件，它屏蔽了底層不同空間數據庫以及不同空間數據格式的差異，為用戶提供了統(tǒng)一的操作和管理空間信息的接口 采用中間件技術，為異構環(huán)境下的GIS應用的開發(fā)提供了一個解決方案，對當前GIS重大行業(yè)應用系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的意義,分布式對象技術,是當今分布計算技術的主流方向，它能在分布式環(huán)境下跨平臺、跨語言地實現分布式計算，并使得用戶在使用對象時可以訪問網絡上任意有用的對象而不必知道該對象所處的位置 采用分布式對象技術開發(fā)GIS應用符合地理

21、信息分布的特點，客戶可以透明地訪問遠程的GIS組件服務,分布式對象技術,這種方式適合于空間信息服務的實現，可用于解決在分布式環(huán)境下的地理信息的互操作(包括數據和功能兩方面 基于對象的分布式計算的代表性技術是OMG的CORBA、Microsoft的DCOM和Java的J2EE 為滿足分布協同工作的應用需求，人工智能領域中的Agent技術被引入到分布式計算環(huán)境中，對基于Client/Server結構的傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)產生了極大的沖擊，分布式系統(tǒng)正朝著分散對等的協同計算的理想模式發(fā)展,分布式對象技術,注意到Agent的自主性、交互性、反應性和主動性等特征極大簡化了分布協同問題的復雜性，因此將Agent

22、技術引入GIS領域，將極大降低分布式地理信息系統(tǒng)的復雜性和建設難度，并有效地解決網絡地理空間信息服務功能以及GIS應用領域中的協作問題，同時也可以改善分布式地理信息系統(tǒng)的服務能力和服務效率 研究Agent技術與GIS的集成，是GIS技術發(fā)展的又一個重要研究方向,GIS相關技術及其發(fā)展趨勢,空間信息的獲取、處理與交換 空間數據的管理 GIS軟件體系結構與應用系統(tǒng)開發(fā) 空間信息的共享和互操作 空間信息的網絡發(fā)布與服務 其他,空間信息的共享和互操作,信息共享已經成為現代信息社會發(fā)展的一個重要標志，而地理信息系統(tǒng)互操作的產生則是信息共享的必然產物，地理信息系統(tǒng)的互操作將成為21世紀地理信息系統(tǒng)研究領域

23、的一個重要組成部分 互操作性強調將具有不同數據結構和數據格式的軟件系統(tǒng)集成在一起共同工作,空間信息的共享和互操作,地理信息系統(tǒng)互操作在不同的情況下具有不同的側重點： 強調軟件功能塊之間相互調用的時候就稱為軟件的互操作 強調數據集之間相互透明地訪問的時候則稱為數據的互操作 強調信息的共享，在一定語義約束下的互操作則稱為語義的互操作等 一般地，地理信息系統(tǒng)互操作是指不同應用(包括軟件硬件)之間能夠動態(tài)實時地相互調用，并在不同數據集之間有一個穩(wěn)定的接口,空間信息的共享和互操作,在國際上，空間信息系統(tǒng)互操作研究經歷了從數據互操作到中間件、分布式對象和服務，再到應用系統(tǒng)乃至高層的信息群互操作的發(fā)展歷程

24、主要的互操作方式有以下幾種： 直接轉換方式 采用公共交換格式方式 公共訪問接口方式 這些方式都需要對數據的具體格式有詳細了解 隨著數據格式越來越復雜，運用面向對象的方法來解決互操作問題逐漸成為新的研究方向,空間信息的共享和互操作,訪問接口是指系統(tǒng)對外界環(huán)境和其他系統(tǒng)所提供的訪問其內部數據的操作接口 該接口可以通過請求/應答方式來接受或者提供數據，因此互操作的程度可通過接口功能的大小來體現，而與數據的內部結構無關 數據提供者通常會隨著數據提供相應的API，數據使用者可以通過這些API來訪問系統(tǒng)內部的數據,空間信息的共享和互操作,API能夠將數據結構的復雜性或者操作的復雜性掩藏起來，并且能夠通過編

25、程將這些API與數據服務器結合在一起，形成一個功能更加強大的數據服務器來響應外界的數據服務請求 為了減少API對具體應用環(huán)境的依賴，用戶、數據提供者和系統(tǒng)開發(fā)者迫切需要建立一個在業(yè)界廣泛而通用的接口，這個需求和思路導致了OGC的產生,空間信息的共享和互操作,OGC通過制定OpenGIS規(guī)范的方式來建立廣泛的接口 OpenGIS規(guī)范是一個關于對地理數據和地理處理資源進行分布式訪問的軟件框架規(guī)范，它為所有的軟件開發(fā)者提供了一個詳細的公共準則，以便開發(fā)的軟件能夠達到對地理數據和地理處理資源進行互操作的目的,空間信息的共享和互操作,OpenGIS規(guī)范的任務是指導開發(fā)者開發(fā)與OpenGIS規(guī)范一致的中間

26、件、組件和具有處理各種類型地理數據的應用件，使系統(tǒng)用戶能共享巨大網絡數據空間上的數據 OpenGIS規(guī)范直接涉及訪問和使用不同類型的地理數據，它包括三個基本方面： 獲得在各種平臺之間的連接 獲得對地理數據和對地理數據處理的服務 獲得對地理數據的正確理解,GIS相關技術及其發(fā)展趨勢,空間信息的獲取、處理與交換 空間數據的管理 GIS軟件體系結構與應用系統(tǒng)開發(fā) 空間信息的共享和互操作 空間信息的網絡發(fā)布與服務 其他,空間信息的網絡發(fā)布與服務,WebGIS是GIS技術與Web技術集成的產物，它繼承了GIS的部分功能，側重于地理信息與空間處理的共享，是一個基于Web計算平臺實現地理信息處理與地理信息分

27、布的網絡化軟件系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的GIS技術相比： 它具有訪問范圍廣、平臺獨立、大規(guī)模降低系統(tǒng)成本和維護、升級方便等特點 在運行環(huán)境上，WebGIS基于Web計算平臺，運行于Internet多用戶并發(fā)訪問的分布式環(huán)境 在技術上，WebGIS是GIS發(fā)展與組件技術、互操作技術、分布式技術的集成,空間信息的網絡發(fā)布與服務,隨著地理信息互操作和Web服務技術的發(fā)展，WebGIS技術已經從初始的在Web上簡單地發(fā)布地理信息轉換成為實現地理信息互操作和地理信息Web服務的關鍵技術 由于WebGIS技術的重要性，人們越來越關注WebGIS的研究、開發(fā)和應用，目前已有推出了大量的的WebGIS產品，如： ESRI

28、 的 ArcIMS MapInfo 的 MapXtreme Autodesk 的 MapGuide Intergraph 的 GeoMedia Web Map GeoStar 的 GeoSurf GeoBeans 等,空間信息的網絡發(fā)布與服務,目前的WebGIS產品大都是基于傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)軟件，利用CGI和Server API構造，一般需在后臺運行一個或多個GIS應用程序 這種模式只解決了在Web上發(fā)布空間信息的問題，并沒有針對Web應用環(huán)境進行重新設計和優(yōu)化，因此在功能和效能上不能滿足人們的需求 當前WebGIS技術還處于初級階段，它的研究應結合GIS技術和分布式計算技術，從體系結構、空間

29、數據管理、分布式計算模式、互操作和數據傳輸協議等多個方面進行,空間信息的網絡發(fā)布與服務,WebGIS與其他采用B/S結構的信息系統(tǒng)類似，一般采用由數據庫、應用服務器和客戶端組成的三層體系結構，客戶端一般為Web瀏覽器 但WebGIS系統(tǒng)具有空間數據量大和空間處理復雜的特點，因此產生了計算模式的概念 WebGIS的計算模式主要是指GIS功能在客戶端和服務器端的分配，WebGIS計算模式的選擇決定了整個WebGIS系統(tǒng)的實現,空間信息的網絡發(fā)布與服務,WebGIS的計算模式主要包括以下三種： 胖客戶模式適合于客戶端處理能力較強，用戶需要對數據處理過程進行控制的環(huán)境 瘦客戶模式適用于廣域網環(huán)境或對G

30、IS分析功能較高要求的應用 混合模式既不是把全部的空間處理功能模塊和數據下載到本地，再在客戶端進行所有的空間操作；也不是把全部的空間處理功能放置在服務器端，在服務器進行所有的空間操作；而是根據Web應用的特點和網絡的狀況，在客戶端和服務器端進行空間處理功能的分配 混合模式是一種符合WebGIS應用需求的系統(tǒng)開發(fā)計算模式 需要根據具體的應用需求和運行環(huán)境，對計算模式進行選擇，以使開發(fā)的WebGIS應用系統(tǒng)能最大可能地滿足應用的需求,空間信息的網絡發(fā)布與服務,WebGIS的實現包括客戶端實現和服務器端實現兩個方面 服務器端的實現技術包括： CGI Server API ASP JSP (Servl

31、et)等 當前瘦客戶模式的WebGIS應用主要就是采用這些技術 客戶端的實現技術主要有： Java Applet ActiveX和Plug-in 當前這些技術主要用于實現胖客戶模式的WebGIS應用,空間信息的網絡傳輸協議,空間信息的網絡傳輸協議： 請求/響應協議 網絡空間數據傳輸格式,空間信息的網絡傳輸協議,請求/響應協議： 在傳統(tǒng)的Web應用中，用戶通過瀏覽器從Web站點中的HTML頁面或Web應用動態(tài)生成的HTML頁面中獲取相應的信息。用戶通過HTML頁面中的表單元素來提交請求，瀏覽器和服務器之間通過超文本傳輸協議(HTTP)來發(fā)送請求和信息。由于HTML語言和瀏覽器的限制，以及空間操作

32、的復雜性，采用表單的形式不能構建復雜的空間操作請求?；谶@種形式的WebGIS應用滿足不了用戶的需求。 目前的解決方法是，通過Java Applet或ActiveX擴充瀏覽器的功能，并為用戶提供了相應的工具來構建復雜的請求，通過內部制訂的協議來在客戶端和服務器端傳輸請求和響應。這種方式高效，但比較封閉，不能滿足互操作的需求，并且需要采用專門的端口來實現，這種方式容易受到防火墻的阻隔。,空間信息的網絡傳輸協議,請求/響應協議： 隨著XML和SOAP技術的發(fā)展，為協議的制訂提供了解決方案，XML非常適合于WebGIS中請求/響應協議的制訂。 XML (eXtensible Markup Langu

33、age,可擴展標記語言)是一種用于描述其他語言的元語言，即用來定義其他與特定領域有關的、語義的、結構化的標記語言的句法語言 SOAP（Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協議）則提供了一種基于XML的應用程序間數據通信的機制 目前研究者已經在這個方面進行了大量的工作： 如：ESRI的ArcIMS 3.0中就已經采用XML技術制訂了請求/響應協議ArcXML OpenGIS聯盟發(fā)布的一系列空間信息服務實現規(guī)范中，亦采用XML來描述請求與響應,空間信息的網絡傳輸協議,網絡空間數據傳輸格式： 至今還沒有基于網絡的空間矢量數據標準，傳輸的數據格式一般是各GIS廠商自

34、定義的格式，這就造成客戶端的功能模塊只處理特定的數據格式，通用性不強，并且也不符合用戶操作的要求 當前SVG和WebCGM這兩種矢量圖形格式已經成為W3C的標準，用戶可以下載通用的插件，在瀏覽器中顯示和操作矢量圖形，但SVG和WebCGM側重于描述圖形，主要不是針對地理空間信息，不能完全描述空間信息內容,空間信息的網絡傳輸協議,網絡空間數據傳輸格式： 隨著下一代網絡語言XML的發(fā)展，OpenGIS聯盟制定了地理標記語言GML，GML基于OpenGIS抽象規(guī)范，使用XML對地理信息(包括地理特征的幾何和屬性信息)進行編碼的規(guī)范，主要用于傳輸、交換和存儲地理信息 把GML作為網絡傳輸的空間矢量數據

35、格式，已經逐步被采納,空間信息的網絡傳輸協議,網絡空間數據傳輸格式： 但目前GML還不夠完善，如： 它還不支持拓撲結構的描述 缺乏可視化的描述，須轉換為SVG或重新開發(fā)GML的解析工具 GML是基于文本的，因此讀取和處理都比較簡單，通用性較強，但與二進制數據格式相比，效率較低，因此只適合在網絡上傳輸較小的空間信息，對于傳輸大數據量的空間信息，則必須進行壓縮，但目前還沒有制訂GML的壓縮標準 盡管如此，GML這種基于標準的空間數據格式，仍然不失為一種較好的空間數據傳輸格式,空間信息的網絡傳輸協議,Web應用程序服務器： 隨著Web應用范圍的擴大，傳統(tǒng)的基于CGI方式的Web應用已不能滿足需求，人

36、們需要Web服務器端提供更為復雜的和更為靈活的應用開發(fā)支持 Web服務器最初的設計目的并不包括對大規(guī)模、高性能和高可靠性的大型應用的支持，應用程序服務器(Application Server)的產生正是為了突破這一瓶頸,空間信息的網絡傳輸協議,Web應用程序服務器： 應用程序服務器完全不同于Web服務器，是專門為基于大負荷高端處理的Web應用而設計的全新的運行環(huán)境，該環(huán)境能提供很高的可靠性和健壯的程序邏輯處理能力，能輕松地為成千上萬甚至上百萬用戶提供服務 通過把GIS組件加載到應用服務器，可以開發(fā)出高性能、高可靠性的大型GIS應用,空間信息的網絡傳輸協議,Web應用程序服務器： 研究GIS技術

37、與應用服務器的集成，對開發(fā)大型空間信息應用系統(tǒng)具有重要的意義 在實際應用中，一個系統(tǒng)可以由多個應用程序服務器、多個Web服務器和多個數據庫服務器組成，應用程序代碼可以分布在多個應用程序服務器上 當前應用程序服務器大都采用諸如COM、CORBA、Enterprise JavaBeans(EJB)和Java Servlets等標準化技術，并出現了許多應用服務器產品，如Iplanet，Webspare, OAS, WebLogic等,空間信息的網絡發(fā)布與服務,Web服務是新一代的Web應用，是可以通過Web發(fā)布、查找和調用的自包含、自描述的模塊化應用 Web服務執(zhí)行從簡單的請求到復雜的業(yè)務流程的任何

38、功能。一旦Web服務被部署后，其他應用(和其他Web應用)就可以發(fā)現和調用已部署的服務,空間信息的網絡發(fā)布與服務,傳統(tǒng)WebGIS技術的主要目的是為了能夠在網絡上發(fā)布空間數據以及和這些空間數據相關的一些操作，主要通過瀏覽器直接服務于最終用戶 對于數字城市等復雜GIS應用，它們都建立在復雜、動態(tài)變化的分布式網絡環(huán)境下、各種應用都構建在更為開放的分布式環(huán)境之中，而且各種不同應用對于地理信息功能的需求也千差萬別，這時傳統(tǒng)的WebGIS技術就暴露出了它的不足,空間信息的網絡發(fā)布與服務,WebGIS主要問題是： 數據與功能的相對綁定 系統(tǒng)相對獨立，缺乏良好的互操作性 系統(tǒng)內部耦合度較強，應用模式不夠靈活

39、，難以靈活地為需求不同的應用提供不同粒度和不同功能組合的地理信息服務 隨著空間信息Web Services概念的出現，特別是OGC提出的基于互操作的Web服務和相關規(guī)范的制訂，把基于Web的空間信息發(fā)布引入了一個更高的層次,空間信息的網絡發(fā)布與服務,利用OGC Web服務中制訂的一系列標準，可以真正地實現地理信息的互操作，并且可以利用松耦合的模式來使用和擴展各種數據和服務資源，動態(tài)的綁定不同的服務來完成特定的功能 空間Web Services擴展了WebGIS的范疇，雖然它才剛剛起步，但有非常好的發(fā)展前景,GIS相關技術及其發(fā)展趨勢,空間信息的獲取、處理與交換 空間數據的管理 GIS軟件體系結

40、構與應用系統(tǒng)開發(fā) 空間信息的共享和互操作 空間信息的網絡發(fā)布與服務 其他,其他相關技術,其他與GIS相關的前沿技術： 三維GIS技術 空間信息的數據挖掘技術 基于GIS的計算機支持協同工作技術等,小結,GIS的發(fā)展離不開信息技術，特別是軟件技術的發(fā)展 與其他信息系統(tǒng)相比，GIS系統(tǒng)結構復雜，數據量大，對空間特性要求比較高 因此GIS的設計和實現，既要充分借鑒信息技術各個分支的最新成果，又要考慮GIS的特殊性，設計出良好的技術路線,存在的問題和對策,加快制訂基于互操作的相關空間信息標準 加強GIS軟件體系結構的研究，大力發(fā)展大型GIS基礎軟件產品 加強“3S”集成技術的研究 加強相關產業(yè)和部門協作，加大在國產GIS軟件產品基礎上開展行業(yè)應用示范的力度，扶持國產GIS軟件平臺,存在的問題和對策,針對目前在數據采集、加工、分發(fā)和共享過程中存在的縫隙，強調GIS應用與任務工作流及管理機制的有機結合 鼓勵聯合或合作，壯大國產GIS軟件企業(yè)的實力，加速GIS技術的發(fā)展 強調學科交叉，加強前沿技術的研究，培養(yǎng)一支高水平、有市場競爭能力的研發(fā)隊伍,關于制訂基于互操作的相關空間信息標準,目前，我國已有大量的GIS數據積累，分散在各個部門和行業(yè)中，由于缺乏標準和規(guī)范，這些數據難以共享利用，導致了嚴重的重復投資和信息資源浪費。制訂空間信息的標準已成