第九讲地理信息系统网络与数据共享

地理信息系统信息共享程承旗北京大学遥感所网络 GIS技术构成l 计算机网络技术l 数据共享技术l Web-GIS技术空间信息共享的原因及重要性l 为什么说空间信息共享有意义，最简单的原因就是：我们共有一个地球。l 空间信息共享主要涉及空间信息的获取、空间信息框架、空间信息的集成、融合以及互操作等。地理信息系统互操作及OpenGIS规范l GIS互操作的定义：l “互操作地理信息处理 ”（ Interoperable geoprocessing）：l （ 1） 自由地交换有关地球的信息，即所有关于地表上的、空中的、地球表面以下的对象和现象的信息；l （ 2）通过网络协作运行能够操作这些信息的软件。概括为自由交换地理空间信息以及协作运行地理空间信息处理的软件。l 所谓互操作，就是指异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，但它们可以相互通信和协作，以完成某一特定任务。这些实体包括应用程序、对象、系统运行环境等。地理信息的认知表示l 空间区域框架只有一个，但其上的各种自然、社会、经济和人类思维信息是无穷的。思维模式是无穷的，建模方式也是无穷的。GIS系统间的互操作可以概括为4种情况：l （ 1） 相同领域采用相同的 GIS软件，但是对地理信息的数据定义用不同句法，不同的分类等级，包括不同的数据项及其编码。可以通过制定行业内的标准加以解决。l （ 2） 相同领域采用不同的 GIS软件。采用的不同的空间数据结构，需要制定空间数据转换标准。l （ 3） 不同领域采用相同的 GIS软件。通过建立基础空间信息框架，对各领域共用的基础信息的给予永久标识代码，在此基础上建立各专业领域信息，在集成中语义上的互操作。l （ 4） 不同的领域要用不同的 GIS软件，需要数据转换和语义上的转换。l 目前， OGC协会正在制定 OpenGIS规范，以实现不同的 GIS软件间的互操作。如果成功，则以上的第二种和第四种情况中的互操作问题将部分地得到解决，但仍然存在学科数据标准、共享的空间信息框架和语义上的互操作等问题。OpenGIS规范l OpenGIS是指开放的地学数据互操作规范（Open Geo-data Interoperability Specification OGIS） 的最高层次，一般称为 OpenGIS规范。l OpenGIS规范是由开放地理信息系统协会（OpenGIS Consortium， 简称 OGC）， OGC由商业部门、政府机构、用户以及数据提供商组成。OGC是根据以下需要建立的l （ 1） 用户需要把不同存储环境中的地理信息集成在一起，然而它们的格式和数据结构的不兼容性阻碍了互操作的发展。l （ 2） 大型机构需要在不改变其数据模式的情况下，改善访问私有和公有地理数据源方式。l （ 3） 销售商和代理机构需要一种统一的标准化方法，以规范信息获取系统中的地理处理需求。l （ 4） 产业部门希望将地理数据和地理处理资源纳入国家和企业信息基础设施之中，以便它们能够和其他网络数据和处理资源一样很容易地被使用。l （ 5） 用户希望在集成其他新的地理处理功能和地理数据资源时，能够保护其原有数据和地理处理系统。OGC的任务l （ 1） 无障碍地访问地理信息资源；l （ 2） 无障碍地访问地理信息处理资源；l （ 3） 把先进的信息技术结合到地理信息科学中；l （ 4） 通过技术协作，支持国家或全球空间数据基础设施的建立；l （ 5） 进行地理数据、地理信息处理功能的市场开发。l OpenGIS项目开始于 1993年， OGC于 1994年 8月便宜宣告成立，以作为一个专门发展该规范的机构。l OGC用 “OpenGIS”作为其产品的商标， 100多个机构的代表组成。GOC属于免税机构。开放地理数据模型（ OGM）l OpenGIS规范的开放地理数据模型（ OGM） 包含一个众所周知的类型和结构集合，这些类型和结构被确定为接口的方式。l OGM提供了一种描述几何特征和属性的唯一可行的统一的方法，该方法是实现不同系统间通信接口的关键。l 开放式地理数据模型 (如图示 )，是 “通用的 ”地理数据模型，支持互操作接口定义。它提供了一个公共空间语言，是一个数学地、概念地以数字化形式表现地物和地球现象的公共的手段。 OpenGIS规范的混合语，是建立在公共地理数据类型词典的基础上的，依照所有编程语言中的基础数据类型来定义。如果没有公共类型的词典，我们将无法解决互操作问题。在 OGC中， “开放式地理数据模型 ”指的是这个公共地理数据类型的词典。OGC的技术开发过程l 最早的非常有效的接口是不同 GIS系统间基本的 “简单对象 ”模式的接口系统，请求一旦被批准，该成员拥有的技术规范便成为标准，与此同时， OGC的一致性测试项目将为该产品发放 “OpenGIS标准标签 ”，以确保该软件与其他拥有该标签的软件可以共享，上述工作被称为 “核心技术 ”。GIS互操作的实现l 构件技术用于实现互操作，用新的互操作构件代替部分传统的 GIS。 新的构件能逐渐替代旧的孤立的系统，并改进新的客户端、新的服务体系结构和新的服务器功能。经过一步一步统一的过程， OpenGIS规范将被实现。l 1997年 GIS/LIS展览会（美国）上首次展出了基于 OpenGIS规范的产品，这个示范产品能在 Inetrnet/Intranet环境下，实现来自 BENTLEY、 ESRI（美国环境系统研究所）、 INTEGRAPH、 ORACLE等不同地学处理系统之间数据获取的互操作。OpenGIS Simple Features Specification For SQL/ODBC l OpenGIS Simple Features Specification For SQL/ODBC（ Revision 1.0） 发布于1998年 3月 13日。规程在 OpenGIS抽象规范的 OGM基础上，设计了一套标准SQL体系，通过调用 ODBC API以支持对简单地物空间几何特征集的存贮，获取，查询和更新。l 规程建立在关系数据库技术基础上。在概念设计阶段， SQL规程设想利用带有空间几何特征的字段来存贮简单地物空间几何特征集，每一个地物对应表中的一行 (Row)。 而地物的非空间几何属性则与标准 ODBC/SQL为研究对象。在关系数据库中，简单地物空间几何特征集概念化地存贮在带有空间几何 (geometric)值字段的表中。每个特征将作为表中的一行 (row)。 特征的非空间几何属性利用标准 ODBC/SQL92所定义的数据类型相匹配。我们把含有空间几何特征字段 (geometric column)的表叫做特征表 (Feature table)。 特征表可以包含多个空间几何特征字段。特征表的实现可以采用两种 SQL环境，包括 SQL92环境和支持空间几何类型扩展字段的 SQL92环境。Geometry Object ModellGeometry Object Model(GOM)是 OpenGIS Simple Features Specification的 数据模型基础 ，它 是 OpenGIS抽象规范的 OGM的具体实现。1、 INTERGRAPH与 SICAD Ceomaties的互操作l OGC的两个主要成员 INTERGRAPH-Eurpoe和SICAD-Geomatics首次通过 OGIS接口实现了在Intranet上的互操作，基于 OGIS， 不同的前端GIS客户、 GeoMedia（ INTERGRAPH） 和SpatialDesktop（ SICAD） 可以通过 Internet在线地访问存放在新版 SICAD GeoDataServer上可互操作的地学数据资源，这一访问过程不需要传统的地理数据转换器。1、 ESRI及其合作伙伴l ESRI的开放式软件体系结构支持以下几方面：l （ 1） 基于 SDE/CAD客户端的 CAD和 GIS数据的集成；l （ 2） GPS、 图像处理和多媒体技术的集成；l （ 3） 开放式软件开发，如 RDBMS、 扩充的关系DBMS、 OODBMS和通用服务器。l 表的上半部分是 OpenGIS规范在各种平台上实现的软件厂商，这些平台包括 SQL、 OLE/COM， CORBA，Internet， 下半部分是 ESRI在 SQL， OLE/COM，CORBA， Internet平台上的具体产品）3、 SMALL WORLDl SMALL WORLD也是 OGC的成员之一，它主要致力于面向对象的 GIS开发，如Spatial Object Controller（ SOC） 和Virtual Database Interface（ VDB）。4、 AUTODESKl AUTODESK CAD/GIS产品家族已实现了AutoCAD-MAP（ CAD和 GIS数据的集成）、 Autodesk-World（ GIS功能和Windows环境的集成环境），以及Autodesk-MapGuide（ 地理数据在Intranet/Internet上的发布系统）。5、 DISGIS项目：分布式 GIS模型方法和框架l 由挪威测会局等单位完成，时间从 1996年 5月到 1997年 5月。主要为分布式系统，特别是开放式分布 GIS提供模型、工具和框架，并将这些模型、工具和框架应用到具体的事例中，来证明其有效性和实用性。基于 OpenGIS的开放式 GIS软件l 完全开发出适用于商业 GIS的开放式 GIS软件还需进一步努力。 OGC制定了未来几年的工作计划。完成最基本的构件定义后，将着重考虑如在线地理数据的检索服务等更复杂的面向 21世纪信息社会的服务功能。其中包括：l （ 1） 地理空间特征的抽象和概括；l （ 2） 地理空间信息的获取、注释和抽取；l （ 3） 地理空间坐标转换；l （ 4） 地理空间分析、注册、形式化表达；l （ 5