第十二章GIS发展趋势

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1、地理信息系统（第十二章 地理信息息系统发趋势）主讲：郑贵洲 Email: Tel：027-62912260 主页:http:/ PPT版权所有,仅提供学习参考，所有内容禁止在教 学、会议、汇报等场合相互拷贝和使用。GIS经历了从项目GIS、部门GIS、企业GIS、社会 GIS的演变过程，其系统集成也相应的经历了从模 块式GIS、核心式GIS、组件式GIS、分布式GIS (C/ S)、智能化GIS (WebGIS)、虚拟实现GIS的变 化过程。可以看出，GIS始终是向更高性能、更低 成本、更具开放性和灵活性的方向发展的。随着 面向对象理和方法的成熟，虚拟现实技术的逐步 完善，网络化和智能化体系的

2、普及，基于 Internet和Intranet的WebGIS系统集成策略将是 21世纪GIS系统的主流技术。目前GIS总体上呈现 出网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多 维性等发展趋势。 12.1GIS软件的体系发展模块式模块式GISGIS包式包式GISGIS核心式核心式GISGIS组件式组件式GISGIS网络化网络化GISGISModuleModulePackage GIS Package GIS Core GISCore GISCom GISCom GISWeb GISWeb GIS嵌入式嵌入式GISGISEmbedded GISEmbedded GIS传统传统 GISGIS新一代新一

3、代 GISGIS12.1.1GIS软件体系发展组件化GIS 模块集成式 GIS模块化 GIS组件式 GIS1.由分到合 2.由合到分 无法集成很难集成同构集成异构集成12.1.2. GIS软件体系发展网络化单机GIS局域网GISWebGIS Internet GIS12.1.3GIS软件体系现状多样化专业化：三维GIS大众化：健康GIS微型化：嵌入式GISGIS运行ArcPAD的掌上电脑，操作系统：Windows CE ArcPad 6.0 软件 12.2组件式GIS(COMGIS)组件式GIS(Components GIS，简称 ComGIS)是面向对象技术和组件式软件技术在GIS 软件开发

4、中的应用。ComGIS 的基本思想是把GIS 的各大功能模块划分为几个组件，每个GIS 组件完 成不同的功能,具有标准通信接口, 允许跨语言应用 。可以直接嵌入到通用的软件开发平台(如Delphi、 VC+、VB、Power Builder 等。各个GIS 组件 之间以及GIS 组件与其它非GIS 组件之间，都可以 方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成 最终的GIS基础平台以及应用系统。组件式GIS 代 表着当今GIS发展的潮流。使用ComGIS 进行二次 开发可以实现高效、无缝的系统集成并且具有良好 的扩展性。1.CORBA体系结构公共对象请求代理结构（common object r

5、equest broker architecture，CORBA）是对象 管理组织（object management group，OMG ）定义的一个开放的面向对象的分布式结构体系的 规范。其主要目的是解决异构的分布式计算问题， 以便能够将现有的硬件和软件与新的桌面环境进行 集成，最终解决互操作性的问题。 2.部件对象模型COM技术部件对象模型COM（Component Object Model）技术为组件式GIS(Components GIS， 简称ComGIS)的实现奠定了基础。COM是各种软 件部件和应用程序之交互的一种标准。 3.ActiveX/OLE技术基于分布式COM的Activ

6、eX是一套可使软件部件在网 络环境进行互操作而不管该部件是用何种编程语言创建的 构件技术。ActiveX 技术是由Microsoft的OLE技术发展 而来的. OLE构造于COM体系结构之上, 它使得开发人员 不必了解COM内部机制就能够建立软件组件(ActiveX 软 件)。 4.JavaBeans微软推出MTS（后来的COM+）技术后，Sun公司 推出了Enterprise JavaBeans（EJB）。JavaBeans是 一个可重复使用、可移植的、与平台无关的Java组件模型 ，它通过内部的接口访问，而不是通IDL语言实现。 1.3DGIS的特征 (1)2.5 D 现有GIS软件包中最

7、普遍的进行三维显 示的方法z 值(通常为高程)被记录为每一个数据 点(x,y)的属性值, z=f(x,y);z 值可以用一个透视图来形成三维的样 子(外貌)不是真三维表示, 因为高程不是一个独 立的变量对于任何一个面, 在一个给定的位置系 统只能接受一个 z 值12.3 三维GIS2.5 D 表示(Representations):一种很好的方式显示地形和其它连续面 (用DEMs or TINs )从任一视点计算透视图 可以用颜色叠加其它的层在面上;True 3-D以在三维空间(x,y,z)的位置为参 照的结构来存储数据z不是一个属性, 而是点的位置的一 个要素，v=f(x,y,z)数据可以被

8、记录在有相同的x和y坐 标值的几个点; 空间目标通过X、Y、Z来定义，增加三维要素来表示体目 标，三维GIS以立体造型技术对客观世界进行表达，给人 以更真实的感受。 对于三维空间的有限-互斥-完整划分是基于体的划分，三 维空间实体的拓扑关系更复杂。 与CAD及各种科学计算可视化软件相比，它具有独特的管 理复杂空间对象能力及空间分析的能力；对空间对象进行 三维空间分析和操作是三维GIS特有的功能。 三维GIS的可视表现更复杂，有专门的三维可视化理论和 算法系统；三维GIS的理论研究和系统建设工作比二维GIS 更困难、更复杂。2.3DGIS的功能要求三维GIS 必须解决一些传统问题：不确定性；误差

9、定 位和消除；处理数据模型的不连续；处理时态数据；处理 在不同数据结构中的不同类型和不同比例尺数据。因此， 三维GIS除具备二维GIS的传统功能以外,还应该具有如下特 有的功能: 包容一维、二维对象 可视化2.5维、三维对象 三维空间DBMS管理 三维空间分析处理 受益于现代数据获取方法的进展 受益于现代大数据量处理技术的发展3.3DGIS的应用在现实空间中位置是用X,Y,Z坐标表示，加上一个描 述物质属性的值F就形成了一个遍布在我们周围空间信息 随着F值代表的不同属性在空间上三维GIS可以分为地 上、地面、地下的应用地上：如对大气系统的研究，即对降水，台风等大 气运动的研究地面：如与数字地面

10、模型（DTM）相关的一切应用研 究、三维数码景观系统等地下：如面向地质方面的应用，比如石油、矿产地 质勘探，城市三维地质等三维地理信息系统三维地理信息系统三维城市模型三维城市模型三维空间信息系统三维空间信息系统三维景观模型三维景观模型三维虚拟地理信息系统三维虚拟地理信息系统三维数字城市三维数字城市三维地球科学信息系统三维地球科学信息系统三维城市地图三维城市地图三维景观重构三维景观重构三维城市地理信息系统三维城市地理信息系统 云水等值面，地面和200mb高度风场，海平面气压地上NO.1地面NO.1地面NO.2地面NO.3地面NO.4地面NO.5三维地质建模（3D Geoscience Model

11、ing），就是运 用计算机技术，在三维环境下，将空间信息管理、地质解 译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形 可视化等工具结合起来，并用于地质分析的技术。三维维地质质建模的优优越性： 逼真的三维动态显维动态显 示效果，使不熟悉地质结质结 构和构 造复杂杂性的人对对地质质空间间关系有一个十分直观观的认识认识 。 强有力的可视视化功能，可提高对难对难 以想象的复杂杂地 质质条件的理解和判别别，为为勘察、试验试验 工作提供验证验证 和 解释释。 强有力的数据统计和空间变化交互式分析工具，使地 质分析功能加强，灵活性提高 地下NO.1地下NO.2地下NO.3地面、地下NO.112.4嵌入式

12、GIS 嵌入式系统（Embedded System）的含义在于结 合微处理器和微控制器的系统电路与其专属的软件，来 达到系统操作效率的最高比。 嵌入式地理信息系统（Embedded GIS）是集成 GIS功能的嵌入式系统产品，是系统设计和开发层次上的 应用，是一种软硬件混合的系统。简单的讲，嵌入式GIS 即为在诸如手机、PDA、掌上电脑等嵌入式设备上实现 通用GIS功能的GIS系统。 Windows CE：为有限资源的平台设计的多线程、多任 务的嵌入式操作系统，可用于移动设备、信息设备、仪器等多 个领域。“和欣”：北京科泰世纪公司开发的“和欣”是目前国内唯 一面向构件技术的32位嵌入式实时操作

13、系统，其技术水平在 世界上处于领先地位，其定位是高档嵌入式信息系统，支持 32位地址空间、虚拟存储管理、多进程以及动态库（DLL）加 载。此外还有3COM公司的PalmOS、Symbian公司的EPOC 和嵌入式Linux操作系统等。 已经有两家国外公司开发出了基于PDA和 Windows CE操作系统的嵌入式GIS软件,美国ESRI公 司推出了ARCPAD，英国Pocket System Ltd公司推 出了Pocket GIS。北京超图地理信息技术有限公司的 eSuperMap。武汉中地信息工程有限公司也于2002 年推出了的MAPGIS_Embedded.12.5 网格GISIan Fos

14、ter 给网格下的定义是：“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将 高速互联网、高性能计算机、 大型数据库、传感器 、远程设备等融为一体，为科技人员和普通老百姓 提供更多的资源、功能和交互性。”Ian Foster在网格的剖析这篇论文中把网格 进一步描述为在动态变化的多个虚拟机构间共享资 源和协同解决问题。Virtual, Distributed Computing Platforms网格地理信息系统(GridGIS)是指实现广域网络环 境中空间信息共享和协同服务的分布式GIS软件平台和技 术体系（方金云，2003）。将地理上分布、系统异构的 各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地

15、 理信息系统、虚拟现实系统等，通过高速互连网络连接 并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的 超级处理环境就是网格GIS。 1.XML (eXtensible Markup Language)是一种简单灵活的语言，提供了比HTML更为广泛的方法 来描述文档内容，XML能让各行各业自行定义如HTML般的标 签，方便资料存取，处理，交换。 2.GMLOpenGIS 联盟（Open GIS Consortium, Inc.）于2000 年5月发表一种名位地理标记语言Geography Markup Language (GML)的文件标记语言，其目的在叙述说明地理信 息，可以方便的呈现空间信息

16、的结构及内容，并能挂历式空 间资讯的交换与管理。3Web Services技术Web Services是一种新出现的分布式计算技术， 它致力于提供简单的，基于Internet的标准，比如 XML，以解决异构的分布式计算问题。 web Service是一个可以由其它的应用程序通过 Internet调用的软件组件，提供一种网络服务。WebService具备平台独立、用户透明和轻松穿越防火 墙等优点，是实现异构系统互操作的理想计算模型。 4.中间件技术 所谓中间件是它是处于操作系统和应用程序之 间的软件。独立于计算机硬件以及操作系统的开发 和运行环境。可以形象地把中间件可以定义为：平 台+通信。 其首要任务是实现应用于平台无关的互操作。 根据实现的功能和服务的不