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GIS发展简史、存在问题、发展动态以及未来展望

[ 来源:Internet | 时间:2005年08月04日 | 收藏本文 ] 【

GIS发展简史

地理信息系统萌芽于20世纪60年代。1962年,加拿大的Roger F. Tomlinson提出利用数字计算机处理和分析大量的土地利用地图数据,并建议加拿大土地调查局建立加拿大地理信息系统(CGIS),以实现专题地图的叠加、面积量算、自然资源的管理和规划等;与此同时,美国的Duane F. Marble在美国西北大学研究利用数字计算机研制数据处理软件系统,以支持大规模城市交通研究,并提出建立地理信息系统的思想。在这一时期,针对GIS一些具体功能的软件技术有了较大进展,主要表面在[3]:(1)栅格-矢量转换技术、自动拓扑编码以及多边形中拓扑误差检测等得到发展;(2)具有属性数据的单张或部分图幅可以与其它图幅或部分在图边自动拼接;(3)采用命令语言建立空间数据管理系统,可以实现属性再分类、分解线段、合并多边形、改变比例尺、量测面积、按属性搜索、输出表格和报告以及多边形叠加处理等。这一时期的软件主要是针对当时的主机和外设开发的,算法较粗糙,图形功能较为有限。

20世纪70年代是地理信息系统走向实用的发展期。这一时期由于计算机硬件和软件技术的发展,特别是硬盘的使用,为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展增强了人机对话和高质量图形显示功能,促使GIS朝着实用方向发展。美国、加拿大、英国、西德、瑞典和日本等国对GIS的研究均投入了大量人力、物力和财力。到1972年CGIS全面投入运行与使用,成为世界上第一个运行型的地理信息系统;在此期间美国地质调查局发展了50多个地理信息系统,用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息;1974年日本国土地理院开始建立数字国土信息系统,存储、处理和检索测量数据、航空像片信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息;瑞典在中央、区域和城市三级建立了许多信息系统,如土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等。但由于当时的GIS系统多数运行在小型机上,涉及的计算机软硬件、外部设备及GIS软件本身的价格都相当昂贵,限制了GIS的应用范围。

这一时期地图数字化输入技术有了一定的进展,采用人机对话交互方式,提高了工作效率,同时扫描输入技术系统也开始出现。图形功能扩展不大,数据管理能力也较差。

20世纪80年代是GIS的推广应用阶段,由于计算机技术的飞速发展,在性能大幅度提高的同时,价格迅速下降,特别是图形工作站和个人计算机的性价比大为提高,使GIS的应用领域与范围不断扩大。GIS技术在以下几个方面有了很大的突破[3]:(1)栅格扫描输入处理方面,大大提高了数据输入的效率;(2)数据存储与运算方面,GIS处理的数据量与复杂程度大为提高,遥感影像的自动校正、实体识别、影像增强和专家系统分析软件也明显增加;(3)数据输出方面,GIS软件支持多种形式的图形输出;(4)在地理信息管理方面,适合GIS空间关系表达和分析的空间数据库管理系统也有了很大的发展。在这一时期,GIS与卫星遥感技术相结合,开始用于全球性问题的研究,如全球变化和全球监测、全球沙漠化、全球可居住区评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料等;从土地利用、城市规划等宏观管理应用,深入到各个领域解决工程问题,如环境与资源评价、工程选址、设施管理、紧急事件响应等。在这一时期,出现了一大批代表性的GIS软件,如ARC/INFO、GENAMAP、SPANS、MapInfo、ERDAS、Microstation等。

20世纪90年代至今为GIS的社会化阶段,随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及,GIS成为了一个产业,投入使用的GIS系统,每2~3年就翻一番,GIS市场的增长也很快。目前,GIS的应用在走向区域化和全球化的同时,己渗透到各行各业,涉及千家万户,成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。与此同时,GIS也从单机、二维、封闭向开放、网络(包括Web GIS)、多维的方向发展。

由于网络技术以及面向对象软件方法论和支撑技术的成熟,为GIS注入了新的活力,同时大量的应用要求促使GIS软件技术的快速发展,开始具备作为应用集成平台的能力。这一时期的GIS具有以下特点[4]:(1)仍然以图层为处理的基础,新的处理模式正在酝酿与探索之中;(2)引入了Internet技术,开始向以数据为中心的方向过渡,实现了较低层次的(浏览型或简单查询型)的B/S结构;(3)开放程度大幅度增加,组件化技术已成为GIS的一个主要方向,实现了跨平台运行。(4)逐渐重视元数据问题,空间数据共享、服务共享和GIS系统互连技术不断发展;(5)实现了空间数据与属性数据的一体化存储和初步一体化查询,提高了空间数据的操纵能力;(6)应用领域迅速扩大,应用深度不断提高,开始具有初步的分析决策能力。

我国地理信息系统方面的工作始于20世纪80年代初。地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划的开始,地理信息系统研究作为政府行为,正式列入国家科技攻关计划,开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。1994年中国GIS协会在北京成立,标志中国GIS行业已形成一定规模。九五期间,国家将地理信息系统的研究应用作为重中之重的项目予以支持,1996年,为支持国产GIS软件的发展,原国家科委开始组织软件评测,并组织应用示范工程。这一系列的举措极大的促进了国产GIS软件的发展与GIS的应用。1998年,国产软件打破国外软件的垄断,在国内市场的占有率达25%。地理信息系统在资源调查、评价、管理和监测,在城市的管理、规划和市政工程、行政管理与空间决策、灾害的评估与预测、地籍管理及土地利用,在交通、农业、公安等诸多领域得到了广泛的应用。

5、GIS技术体系的发展

GIS软件技术体系主要指GIS软件的组织方式,依赖于一定的软件技术基础,决定了GIS 软件的应用方式、集成效率等许多方面的特点。从发展历程看,GIS软件技术体系可以划分为六个阶段[5],即:GIS模块、集成式GIS、模块化GIS、核心式GIS、组件式GIS和WebGIS。

(1) GIS模块:在GIS发展的早期阶段,由于受到技术的限制,GIS软件只是满足于某些功能要求的一些模块,没有形成完整的系统,各个模块之间不具备协同工作的能力。这一阶段可以称为GIS模块(GIS Modules)阶段。

(2) 集成式GIS:随着理论和技术的发展,各种GIS模块走向集成,逐步形成大型的GIS软件包(GIS Package),称为集成式GIS(Integrated GIS),如ESRI的Arc/Info、Genasys的GenaMap等均为集成式GIS的典型代表。集成式GIS是GIS发展的一个重要里程碑,其优点在于其集成了GIS的各项功能,形成独立完整的系统;而其缺点在于系统过于复杂、庞大,从而导致成本高,也难于与其它应用系统集成。

(3) 模块化GIS:另一类为模块化GIS(Modular GIS),代表软件为Intergraph的MGE。模块化GIS的基本思想是把GIS按照功能划分为一系列模块,运行于统一的基础环境之上(如MicroStation)。尽管许多集成式GIS软件也可以划分为几个模块,但模块化GIS软件的模块被有目的地划分得更细。模块化GIS具有较大的工程针对性,便于开发和应用,用户可以根据需求选择所需模块。但无论是集成式GIS或是模块化GIS,都很难与管理信息系统(MIS)以及专业应用模型一起集成高效、无缝的GIS应用。

(4)核心式GIS:为解决集成式GIS与模块化GIS的缺点,提出了核心式GIS(Core GIS)概念。核心式GIS被设计为操作系统的扩展。Windows系列操作系统上的核心式GIS提供了一系列动态链接库(DLL),开发GIS应用系统时可以采用现有的高级编程语言,通过应用程序接口(API)访问内核所提供的GIS功能。除了一些基本的动态链接库以外,实现各种功能的动态链接库可以被拆卸和重组,它提供了动态链接库一级的更底层的组件化方式,给用户提供较大的灵活性。对数据库管理要求较高的用户甚至可以选择MIS开发工具来构造GIS应用,为GIS与MIS的无缝集成提供了全新的解决思路。但是,由于核心式GIS提供的组件过于底层,给应用开发者带来一定难度,一般用户难以掌握,也不适应可视化程序设计的潮流。目前还没有成熟的核心式GIS商业软件。组件式GIS和WebGIS在以后的章节详细论述。

6、GIS发展趋势

6.1GIS中存在的问题

GIS自20世纪60年代初诞生以来,经过三十多年的发展,在20世纪90年代初基本上完成了数据结构、算法和应用模型的理论研究和技术开发。同时在国际上也出现了一批商业化的GIS产品和专业化公司,其中具有代表性的有ARC/INFO、MapInfo、Genamap、Simens SiCAD和InterGraph MGE等。这期间GIS研究的典型特点是面向数据结构、算法和功能。在数据结构方面,根据领域的不同,分别采取矢量和栅格结构;在数据存储方面,大多数系统采用存储属性的关系数据库和空间数据文件相结合的方式。

这期间GIS领域绝大部分系统采用矢量地图,面向专业应用,尤其是资源、环境和规划等复杂问题。几乎所有的系统都存在着以下的问题:

(1) 现有的GIS软件都是以图层为基础组织数据,由于不能实现跨图幅计算,多图幅运算必须将涉及的图幅拼接成一个新的图层才能进行[4];

(2) 目前GIS空间数据模型及其操作的设计都是面向2维结构,实际上并没有3维处理能力。实际处理3维问题时是通过属性数据中定义附加数据项或采用3维实体表面造型的方法解决,如DEM,处理的能力较为有限;

(3) 由于GIS延续了地图处理的模式,具能处理单时相的空间数据,对于涉及探索动态的变化趋势等分析决策事务显得无能为力;

(4) GIS只能进行单一比例尺空间数据的处理,不同尺度的空间数据之间基本上没有互动关系;

(5) GIS软件之间由于不同的文化背景、领域背景和技术背景,形成了自己的数据模型的功能组织结构,基本上是以各自的系统为中心,不同的系统各自封闭,从数据到服务都无法共享,更不用说不同系统的互操作(Interoperability)了;

(6) 大部分GIS软件对影像处理较弱,空间实体的识别和处理能力差,影像数据在GIS中基本上只能起到表面覆盖和场景渲染的作用,不能形成一体化的处理能力;

(7) 由于对空间实体之间的关系缺乏完整的描述框架,GIS软件在事务处理时基本上采用图层的办法,难以组织有效的原子事务和嵌套事务机制;

(8) 缺乏灵活、方便的二次开发手段。几乎所有的系统都有自己专门的开发环境和开发语言,只有经过专门培训的人才能进行二次开发,这在很大程度上限制了GIS的应用范围,阻碍了非专业化领域GIS应用;

(9) 对空间数据的管理意识淡薄,缺乏有效的数据管理机制,进入90年代才开始重视空间元数据的研究,但具有完善的空间元数据管理系统的商品化GIS至今还没有诞生。

6.2 GIS发展动态

GIS作为计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科综合的一种边缘性学科,其发展与其它学科的发展特别是计算机技术的发展密切相关。近年来GIS技术发展迅速,其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对GIS不断提高的要求。另一方面,计算机科学及网络技术的飞速发展为GIS提供了先进的工具和手段,许多计算机领域的新技术,如Internet技术、面向对象的数据库技术、三维技术、图像处理和人工智能技术都可直接应用到GIS中。

6.2.1GIS的数据结构与数据模型

6.2.1.1矢量--栅格一体化数据结构

传统GIS的数据结构主要有两种类型:基于矢量的数据结构和基于栅格的数据结构。矢量数据具有精度高、容易表达拓扑关系、数据存储量少等优点,但它不能直接与遥感、摄影测量和扫描得到的栅格数据交互使用;而栅格数据结构简单,空间叠加与空间分析易于进行,速度快,但是精度低,数据量大,难以建立拓扑结构,所以研究一种既有矢量特点又有栅格优势的数据结构成为必然趋势。这种数据结构把属性数据和矢量、栅格数据存放在一个数据库中,可以有效地解决信息来源多样,数据类型各不相同带来的一系列问题。

6.2.1.2三维、四维数据结构

通常GIS主要研究地理表面要素的空间分布,属于2维GIS,其中3维数据的处理通常是将高程值作为一个属性常数[6]。这种2维的数据结构难以真正表达3维空间数据及随时间变化的空间数据,与真三维表示和分析还有很大差距。如一些地质断层,在一个固定位置会有不同的高层值,而且会随时间变化。这种地质构造只能由真3维数据结构表示,显示和描述物体的3维几何特征和属性值。

真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库,解决了三维空间操作和分析问题。主要研究的方向包括[7]:(1) 三维数据结构的研究,主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化;(2) 三维数据的生成和管理;(3) 空间数据的三维显示,主要包括三维的数据操作,表面处理,栅格图像、全息图像显示,层次处理等。

空间和时间是许多实时世界现象的两个重要方面,在GIS研究中具有重要的意义。在GIS应用中,不仅需要地理事物现状分布和数据构成,还需要研究对象在不同时期的演变过程和变化特征,用于进行动态分析和预测研究,如森林退化、土地利用、土壤侵蚀等,必须解决数据的快速更新、多时相数据的对比分析等一系列与时间坐标有关的4维GIS的问题,研究与之相应的时空4维GIS数据结构,时空数据处理与分析机制。

6.2.1.3关系模型、面向对象模型和关系—对象模型

传统GIS的数据管理一般是采用空间数据与属性数据分开管理,即空间数据以专门的文件方式存储,属性数据则存储在关系数据库管理系统中(RDBMS),空间数据与属性数据建立一种映射关系,使之相互关联。但是这种存储方式具有以下缺点:(1) 不利于数据的统一管理,容易破坏数据的一致性;(2) 限制了GIS的互操作性和开放性;(3) 不利于数据共享和并行处理,不支持C/S结构。随着数据的应用的日益发展,关系数据库也表现出以下缺陷:(1) 难以表示和处理复杂对象;(2) 不支持用户自定义的数据类型;(3) 不支持对象封装。所以用关系数据库难以有效地管理GIS的空间数据。

随着面向对象技术与数据技术的发展,出现了面向对象数据模型和面向对象数据库(OODB),面向对象技术对数据具有分类、概括、联合和聚集的功能,而且具有继承(Inherit)和重载(Overload)能力。更适合定义复杂的地理实体和对复杂对象的直接操作,因此面向对象数据模型成为较为理想的统一管理GIS空间数据的有效模型。由于面向对象数据库技术还不成熟,如缺少完全非过程性的查询语言以及视图、授权、动态模式更新和参数化性能协调等。与关系数据缺少兼容性,使得大量使用关系数据的客户不会选择OODB。而结合关系型数据库与面向对象型数据库,开发关系—对象数据库(Relational-object Database)管理GIS数据是GIS数据管理的重要研究方向。这种方法较传统GIS有下列优点:(1) 所有的地物以对象形式封装,而不是以复杂的关系形式存储,使系统组织结构良好、清晰;(2) 以对象为基础,消除了分层的概念;(3) 面向对象的分类结构和组装结构使GIS可以直接定义和处理复杂的地物类型;(4) 根据面向对象late_binding(后编译)的思想,用户可以在现有抽象数据类型和空间操作箱上定义自己所需的数据类型和空间操作方法,增强系统的开发性和可扩充性。

6.2.2系统结构

对GIS软件影响最为深刻的技术是分布式对象组件模型。国际对象管理组织(OMG)和Microsoft公司分别提出了自己的分布式对象组件模型规范CORBA和DCOM。已经有一些软件厂商可以提供OCX或ActiveX形式的组件化GIS。由于目前分布式对象技术还不很完善,对于异构平台、分布式协同计算等方面的支持还存在缺陷。近几年发展起来的Agent技术正好可以弥补这方面的不足,所以基于Agent的GIS目前也是前沿课题。目前分布式对象组件技术,如支持DCOM、CORBA等规范的对象组件都支持各种流行的可视化程序设计环境(VPE:Visual Programming Environment),如Visual Basic、Visual FoxPro、PowerBuilder、Visual C++、Delphi等,因而只要熟悉其中任何一种开发环境的人,都可以很快胜任GIS应用系统开发,降低了开发成本,提高了开发质量和开发效率。

6.2.3基于数据库技术的海量空间数据管理

GIS技术的瓶颈之一就是如何解决海量空间数据管理问题。对于一个区域的GIS系统,其数据量极其巨大,一般达到GB的数据量级。和传统的基于档的管理方式相比,利用面向对象的大型数据库技术能够有效地解决这一问题。

在面向对象的空间数据库中,海量地图数据的使用变得更加简单,只需建立单一图层,不必再进行分幅处理。如果用户原来的数据源是分幅的,可将其全部存储到一个图层中,数据库将自动对其进行拼接和索引处理,可形成一个完整的图层。应用时,在客户端只需极少量的编程(实际上只是指定数据源),就可实现对数据库里数据的动态显示。数据库会根据当前地图客户端的显示视野,自动将此范围内的图形检索出来,送到客户端显示。因此,即使在服务器端的数据是GB级的,在服务器端的数据量却仅是几十到上百K的数量级,大大减轻了客户端系统的配置需求,并减轻了网络流量,可通过一般的网络(甚至远程)客户端进行访问。

利用数据库,可建立一种真正的Client/Server结构的空间信息系统,不仅解决了海量数据的存储和管理等问题,也解决了多用户编辑、数据完整性和数据安全机制等许多问题,给GIS的应用带来更广阔的前景。

6.2.4 GIS与Internet/Intranet的结合与应用

计算机网络技术的最新发展推动着当代GIS技术的快速更新和发展,使得在因特网上实现GIS应用日益引起人们的关注,建立万维网GIS(WWWGIS或WebGIS)是近年来GIS研究领域的一个热门话题。WebGIS或互联网地理信息系统(Internet GIS)是当前GIS的一个重要发展方向。

目前,WebGIS在Internet/Intranet上的应用为典型的三层结构。三层结构包括客户机、应用服务器、Web服务器、数据库服务器。这种方式又称瘦客户机系统。瘦客户机系统是指在客户机端没有或者有很少的应用代码。随着Internet技术以及Java、ActiveX技术的出现,瘦客户机系统成为主要的发展趋势。客户机负责数据结果的显示,用户请求的提交。地图应用服务器和Web服务器负责响应和处理用户的请求。而数据库服务器负责数据的管理工作。所有的地图数据和应用程序都放在服务器端,客户端只是提出请求,所有的响应都在服务器端完成,只需在服务器端进行系统维护即可,客户端无须任何维护,大大降低了系统的工作量。

现在,WebGIS得到越来越广泛的应用。概括起来,其应用方向分为两大类,(1) 基于Internet的公共信息在线服务,为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购物等与空间信息有关的信息服务。在国内外的站点上已有了成功的应用,如MapQuest (http://www.mapquest.com/)和图行天下(http://www.go2map.com.cn/)。 这些站点提供大量的与空间位置有关的各种生活类信息服务。(2) 基于Intranet的企业内部业务管理,如帮助企业进行设备管理、线路管理以及安全监控管理等等。随着企业Intranet应用的深入和发展,基于Intranet的WebGIS应用会有越来越大的市场,这无疑是未来的发展方向。

6.2.5高分辨率遥感与GIS结合

现在,高分辨率的遥感影像己逐渐应用到商业领域当中,最高精度可以达到一米左右。高分辨率遥感影像意味着人们在数据采集和数据更新上的一场革命。在传统的地图数据采集过程中,人们是采用手工作业方式,这要耗费大量的人力和物力。而且数据更新的日期很长。利用卫星拍摄的高分辨率的遥感影像,人们可以迅速得到几个月前甚至几天前的最新更新资料,成本更低,资料更真实准确。高分辨率的遥感影像在商业领域有很多应用,如国土资源统计,灾害评估,自然环境监测、城建规划等各个领域。

以GIS为核心的3S(RS、GIS、GPS)集成,使得人们能够实时地采集数据、处理信息、更新数据以及分析数据。GIS已发展成为具有多媒体网络、虚拟现实技术以及数据可视化的强大空间数据综合处理技术系统。遥感是实时获取和动态处理空间信息,对地观测和分析的先进技术系统,是为GIS提供准确可靠信息源和实时更新数据的重要保证。全球定位系统(GPS),主要是为遥感实时数据定位,提供空间坐标,以建立事实数据库。故可作为数据的空间坐标定位,并能进行数据实时更新。

上述系统各自独立,又可平行运行。它们之间的集成,不仅实现了互补,而且产生了强大的边缘效应,将极大地增强以GIS为核心的综合体系的功能。

6.2.6无线通讯与GIS的结合

无线通讯改变了人们的生活和工作方式。随着无线通讯技术的发展,特别是Web技术的应用,使无线通信技术与GIS技术以及lnternet技术的结合成为可能,形成一种新的技术----无线定位技术(WireLess Location Technology)。因此也衍生一种新的服务,即无线定位服务(WireLess Location Service)。无线定位技术的应用非常广泛。利用这种技术,人们用手机就可以查询到自己所在的位置。再利用GIS的空间查询分析功能,查到自己所关心的信息。

据专家估计,通过手机无线上网、无线数据传输将是下一个热潮。 GIS与无线通讯的结合,使得GIS借助于无线通讯等技术手段更加深入地融入到日常生活当中。带来更大的市场,提供了前所未有的机遇

6.2.7GIS与专家系统、神经网络结合

GIS与专家系统的结合称为专家GIS或基于知识的GIS或智能GIS,是基于知识的专家系统(Knowledge-Based Expert System, KBES)在GIS中的应用。目前GIS的应用主要还是停留在建立数据库、数据库查询、空间叠加分析、缓冲区分析和成果输出显示上,缺乏知识处理和进行启发式推理的能力,还无法为解决空间复杂问题如城市规划与管理、交通运输管理、生态环境管理等提供足够的决策支持,因为这些问题的解决过程需要大量的人为经验和专家知识。因此,GIS与专家系统(Expert System)相结合是解决一些空间复杂问题的重要途径。目前这方面的研究已得到初步应用,如Gennert M.A开发了一种原型网络专家GIS,用于土地资源管理。该系统从各种文献资源中提取有关规则组成知识库建立专家系统,由GIS完成定位分析工作,由专家系统来评价。Lam David等将专家系统、神经网络与GIS结合建立了用于环境管理的决策支持系统[9]。Sarrsus, Wayne A. 等研究了基于知识的GIS用于铁路与高速公路交叉口的安全管理与分析问题[10]。

6.2.8 GIS与虚拟现实技术的结合

虚拟现实(Virtual Reality) 也称为虚拟环境(Virtual Environment),是指运用计算机技术生成逼真的、具有视觉、听觉、触觉效果的可交互、动态世界,人们可对该虚拟世界中的虚拟实体进行操纵和考察[11]。虚拟现实是通过计算机系统建立的一种仿真数字环境,通过计算机将数据转换成图像、声音和触摸感受,从而为人们提供一个逼真的仿真环境,用户通过人的自然技能如头的运动、手势及其它人体动作与环境进行沟通。此处,借助于交互式计算机软件或一些3维传感器设备如数据手套、立体显示器等,用户还可以计算机产生的虚拟物体。

虚拟现实技术与GIS结合形成了GIS一个新的研究领域,即VR-GIS。VR-GIS运用虚拟现实建模语言(VRML)技术,可以在PC机上运行,使用费用较低,具有三维立体、动态、声响而没有触觉和嗅觉,只是通过大脑联想,还没有实现真正的虚拟,是一种准虚拟技术,实际上是介于虚拟现实与计算机仿真技术之间的一种过渡技术。

6.2.9开放式GIS

开放式地理信息系统(Open GIS)是指在计算机和通信环境下,根据行业标准和接口(Interface)建立起来的地理信息系统[12]。它不仅使数据能在应用系统内流动,还能在系统间流动。Open GIS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

为了研究和开发Open GIS技术,1996年在美国成立的开放地理信息联合会主要研究和建立了开放式地理数据交互操作规程(OGIS,Open Geodata Interoperable Specification)。OGIS是为了寻找一种方式,将地理信息系统技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。基于OGIS规范制订的开放系统模型是一种软件工程和系统设计方法,这种方法应用于GIS领域,侧重于改变当前GIS模型中特定的应用系统及其功能与它内部数据模型及数据格式紧密捆绑的现状。当然,OGIS只是对Open GIS定义了抽象的互操作规程,具体如何实现,还需采用分布式对象的技术,通过Acrobat、OLE、ActiveX、Java等语言实现。

Open GIS技术将使GIS始终处于一种组织、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。

6.2.10空间元数据库研究

空间数据的复杂性决定了GIS的空间数据库远比普通的关系数据库复杂,对数据管理的要求也更高,仅靠简单的数据字典无法胜任空间数据管理的要求。另外由于缺乏规范的元数据和元数据管理系统对数据的版本、粒度、精度、质量等进行描述,因而无法实现智能化的空间数据交换、共享、互操作和网络数据的搜索与导航。

在上述问题中,已经有解决方案的是组件化GIS和WebGIS。但目前的组件化GIS绝大部分都只能支持DCOM,只适用于Microsoft Windows系列环境,而且也主要是解决了系统构造手段,即二次开发的问题,距离真正的分布式计算还有很大距离;WebGIS主要采用基于DCOM的GIS插件(Plug-Ins),在HTML中使用VB script编程,而且只能支持Microsoft IE浏览器。

 

参考文献:

[1] Maguire D J. An Overview and Definition of GIS, Geographic Information System. London: Longman Inc, 1991:9-19

[2] Environmental Systems Research Institute, Inc. Understanding GIS –The ARC/INFO Method. Redlands California, UAS: 1995.

[3]邬伦,刘瑜,张晶等.地理信息系统—原理,方法和应用.北京:科学出版社.2001: 22-26.

[4]方裕,周成虎,景贵飞等.第四代GIS软件研究.中国图像图形学报.2001, Vol.6(A), No.9: 817-823.

[5] 宋关福. 组件式地理信息系统研究.中科院博士学位论文.1998年6月.

[6]李云芝,秦大国. 当前GIS发展趋势的几个关键问题.系统工程与电子技术.1999, Vol. 21, No.12: 95-97.

[7]吴信才. 地理信息系统的基本技术与发展动态.地球科学.1998, Vol.23, No.4: 7-33.

[8]Gennert M.A, Hachem N.I., etal. Distributing Computing among GIS Servers. In: Severth International Conference on Parrallel and Distributed Computing Systems, 1999.

[9] Lam David. Hybrid Expert System and Neural Network Application to Environment Modelling: GIS Applications in the RAISON System. In: Proceedings of the HydroGIS ’96 Conference.

[10] Sarasua, Wayne A. Knowledge-Based Geographic Information System for Safety Analysis at Rail-Highway Grade Crossings. In: Transportation Research Record, 2001.

[11]承继成,林军,周成虎等.数字地球导论.科学出版社. 2000: 170-177.

[12]韩海洋,龚健雅.开放地理信息系统的内涵与地理信息互操作性的实现.测绘通报, 1999, (6): 22-25.

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