ch8GIS发展与展望--新书.ppt

Ch8GIS发展前沿与展望8.1GIS的学科展望8.1.1GIS理论研究中亟待解决的问题GIS设计与实现的方法学问题GIS的功能问题多媒体GIS的管理和操作问题GIS中地理信息的深加工问题空间信息可视化技术和虚拟现实技术（VR）,8.1.2GIS软件发展的热点GIS中面向对象技术的应用时空系统地理信息系统建模三维GIS研究网络GIS组件GIS,8.1.3应用地理信息系统发展趋势与展望GIS网络化GIS标准化GIS集成化GIS智能化数据商业化GIS产业化系统专门化GIS企业化GIS全球化GIS大众化与社会化,8.1.421世纪GIS技术发展的特点Spatialdatabaseswillbeobject-orientedandunifiedwithDLG,DOQandDEM;Representationofspatialdatawillbemulti-scaling,multi-dimensionalanddynamicbyusing3Dvisualiza-tionandvisualrealitymethodsSpatialdataminingandknowledgediscoverywillbethoroughlystudiedandusedforimprovingintelligentlevelofGISspatialanalysisandDSS,8.1.421世纪GIS技术发展的特点MLS/LBStechniquesthroughWeb-WAPserverswillpromoteGIStobegeo-informationserviceforanybodyandanythingatanyplaceandanytime.InthiscasefederaldatabasesandinteroperabilitywillbesolvedinnearfutureResearchongeographicinformationsciencewillbuilditstheoreticalframeworkinthe21stcentury李德仁，武汉大学学报（信息科学版）2003（2）,8.1.5第四代GIS（方裕）一、第三代GIS一般认为第三代GIS软件技术从90年代中期开始。当代GIS软件普遍存在着许多不足、问题：以图层为基础的处理模式，大范围跨图幅处理能力弱；基本是二维空间数据组织和管理，难以处理三维问题。静态、单时相的空间数据组织和管理，限制了动态分析决策空间数据尺度割裂，单一比例尺数据处理基本上以系统为中心，不同系统、软件之间壁垒分明，难以实现数据共享、交互对影像数据管理和处理能力弱，难以适应遥感技术迅速发展的形势空间事务处理、组织能力弱,二、第四代GIS软件的目标目前是第四代GIS软件研究的准备和发展时期，其基本目标是：具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成为面向空间实体（OS）及DBMS之上的主要应用集成平台，实现由2D处理向3D、4D处理的转变；由面向地图处理向面向客观空间实体及其时空关系处理的转变；由以系统为中心向以数据为中心、实现空间数据共享与服务的转变；由管理型向分析决策型的转变。,8.2网络GIS8.2.1网络地理信息系统简介网络地理信息系统是地理信息系统从单机及主从式计算机上转移到网络环境下的地理信息系统的泛称，它强调的是地理信息系统的工作环境。,它的基本思想是在互联网上提供地理信息，让用户通过浏览器浏览和获得一个GIS中的数据和功能服务。,北京市公安局宣武分局警用地理信息系统,一、网络GIS的组合方式,二、网络GIS的运行机制从用户来看，网络GIS的功能主要表现在空间信息的游览和查询上，包括：空间图形的放大、缩小、漫游，空间信息和属性信息的双向查询，空间对象集合方式的查询，以及各种模式的分类和分级分析等。从网络GIS的运行看，服务器端通过一个互连网地址构造Web服务器，组织放在网络上的数据和信息资源，并通过URL地址对各部分进行链接。用户在网络上访问时，先键入URL地址，由网络游览器建立与被访问服务器的连接。网络连通后，客户通过游览器进行访问与操作，实现应用目的。,8.2.2WebGIS-万维网地理信息系统一、GIS从因特网的发展受到的影响GIS研究者应用新闻组或者电子邮件进行GIS技术问题的探讨通过网络远程教育实现GIS教育GIS软件下载空间数据发布和下载计算机网络信息空间（CyberSpace）,二、WebGIS简介WebGIS就是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。万维网GIS是在Internet或Intranet网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析、显示与应用空间地理信息的计算机信息系统。国际上通称WebGIS，因为大多数客户端应用了WWW协议。WebGIS的应用空间数据发布空间查询检索空间模型服务Web资源的组织,三、WebGIS实现技术（一）CGI（CommonGatewayInterface）方法通用网关接口（二）服务器应用程序接口（ServerAPI）方法（三）插件(Plug-ins)方法（四）JavaApplet方法（五）COM与ActiveX方法,以下为主要WebGIS产品的WWW地址:MapInfoProserver,8.3GIS的标准化与OpenGIS8.3.1数据共享数据接口数据字典系统：地理数据字典系统影响数据共享的因素技术因素人为因素,8.3.2地理信息系统的标准化与规范化一、地理信息系统标准化的意义和作用促进空间数据的使用与交换促进地理信息共享促进GIS产业化、社会化与大众化,二、地理信息系统标准化的内容地理信息的内容和层次地理信息的分类和编码地理信息的记录格式与转换地理信息规范及标准的制定,三、地理数据标准化和规范化统一的数据采集原则统一的空间定位框架统一的数据分类标准统一的数据编码系统统一的数据记录格式统一的测试标准,8.3.3ISO/TC211地理信息国际标准化由地理信息/地球信息科学（Geographicinformation/Geomatics）专业委员会于1994年3月成立，其目的是为了促进全球地理信息资源的开发、利用与共享，即制定ISO/TC211地理信息/地球信息科学标准，它是对与地球上位置直接或间接有关的物体或现象信息的结构化标准。包括五个组：框架和参考模型（美国）地理空间数据模型和算子（澳大利亚）地理空间数据管理（英国）地理空间数据服务（挪威）专用标准（加拿大）,8.3.4开放的地理数据互操作规范（OGIS）OGIS:OpenGeodataInteroperationSpecification由OGC(OpenGISConsortium)提出主要定义了以下三个规范开放的地理数据模型OpenGIS服务信息团体模型OGIS的核心在于标准,8.3.5地理信息系统的互操作地理信息系统各系统之间数据共享的途径主要包括数据交换和地理信息系统的互操作一、空间数据转换直接转换-相关表直接转换-转换器基于空间数据转换标准的转换,二、地理信息系统互操作及其层次GIS互操作的概念：GIS互操作是指明不同应用（包括软、硬件）之间能动态地相互调用，并且不同数据集之间有一个稳定的接口。GIS互操作在强调软件功能块之间相互调用时称为软件的互操作；强调数据集之间相互透明访问时称为数据的互操作；强调信息共享，在一定语义约束下的互操作称为语义的互操作。,GIS互操作的层次网络层硬件层软件层数据库层地理信息系统层应用层企业层,8.3.6开放式地理信息系统（OpenGIS）一、概念OpenGIS是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）所建立起来的地理信息系统，其中可以实现不同地理空间数据之间、数据处理功能之间的相互操作以及不同系统或不同部门之间资源的共享OpenGIS的核心是标准,二、OpenGIS的特点互操作性可扩展性技术公开性可移植性兼容性可实现性协同性,三、OpenGIS实现技术面向对象技术，分布计算技术开放式数据库互连（ODBC）分布式对象技术,8.4组件式GIS（ComGIS）8.4.1ComGIS兴起的背景传统GIS软件开发效率低，周期长，适应性差；传统GIS软件价格贵，用户不易掌握及二次开发；OLE（ObjectLinking&Embedding/ActiveX）与平台无关的组件间的接口语言IDL（InterfaceDifineLanguage）以及COM(ComponentObjectModel)组件式对象模型等理论和方法、工具的出现，为ComGIS的发展奠定了理论和技术方法的基础。,8.4.2ComGIS的实现方法通过属性、方法和事件进行交互，方便使用和二次开发。属性（properties）：描述控件或对象的性质（attributes）的数据，表明控件所具有的特征方法（methods）：控件或对象的动作（actions），通常对应于某些函数（functions）事件(events)：对象的响应（responses），当用户对控件进行某种动作时，控制可向容器发送相关的事件。各构件与数据库之间可通过ODBC（OpenDatabaseConnectivity）进行交互,ComGIS的主要构件：图形编辑构件点、线、面数据增、删、修改、开窗、缩放、漫游等空间数据采集构件跟踪数字化，扫描数字化输入等空间数据更新构件图形、图像数据输入、叠加、更新空间数据处理构件空间数据查询、分析构件查询、网络、空间分析、缓冲区分析、叠置分析，地形分析等DTM生成和三维地形制作构件地图编制与输出构件地理空间数据交换构件与其它GIS软件交换数据,8.4.3ComGIS的特点或优点采用基础组件高级通用组件专业性组件的构建方式，便于用户选择，价格便宜无须专门的GIS开发语言，二次开发简捷GIS功能强大，便于扩充有利于GIS技术的大众化、社会化,8.5数字地球与GIS8.5.1数字地球基础通俗地说，就是用数字的方法将地球及其上的活动、地球和区域环境的时空变化信息装入巨大容量和高速的电脑中，实现在网络上的流通、观察，为人类的工作、学习、生活、娱乐和可持续发展服务。或形象地称“地球的虚拟对照体”、“信息化的地球”。较严格地说，是对真实地球及相关现象统一性的数字化重现与认识，也就是把有关地球的海量的、多分辨率的、三维的、动态的数据按地理坐标集成起来，用数字化的方法来定量描述。,数字地球的应用按应用的区域大小来说：（1）全球性应用：全球变化研究、温室效应、海气交换（2）区域性应用：数字中国、西部大开发的规划实施、数字江苏（3）城市应用：都市空间信息基础设施建设、数字北京、数字徐州,数字地球的应用按“点、线、面”的方式来说明：（1）点应用：数字城市、数字小区（2）线应用：沿着流域或产业带展开，数字长江，数字交通，杭州湾跨海大桥工程规划、选址（3）区域应用：一个省、国家甚至一个洲，数字海洋,按应用的领域不同有：（1）数字城市、数字政府（一般以地级市以上为基础）（2）数字农业、精细农业（PrecisionFarming，InchFarming）、数字林业，从耕作、种植到管理、监控、收获（3）数字海洋：（4）全球贸易、电子商务（5）数字学校、远程教育、虚拟实习（6）数字图书馆、虚拟博物馆、电子美术馆（7）国家安全、数字战场（8）数字化世界，影响人们的日常生活、比特世界（9）数字灾害（10）数字滑坡,数字地球的关键技术：（1）计算科学、计算模型、计算能力、计算方法（2）海量存储、检索技术；（3）宽带网络；（4）GIS、互操作技术、元数据；（5）遥感技术；（6）GPS技术（7）虚拟现实技术；（8）标准、规范、政策、法规；（9）组织管理、运作模式。,8.5.2GIS在数字地球实现中的地位与作用信息组织与管理的基础数字地球的核心是能管理海量、三维、多分辨率数据的地理信息系统在GIS的基础上实现数字地球数字地球=GIS+虚拟现实+信息技术+地球系统,8.6移动GIS李德仁等，论空间信息与移动通信的集成应用，武汉大学学报（信息科学版），2002（1）彭虎，移动GIS：挑战和局限，遥感信息,2001（4）,8.7多维动态GIS一、真三维GIS三维GIS的主要特点在于：空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴定义，空间关系基于体进行划分，复杂性明显；可更真实地表达客观世界；可进行三维空间分析和操作。,三维GIS除了具备二维GIS的传统功能外，至少还应该具有如下功能：（1）包容一维、二维对象；（2）可视化2.5维、三维对象；（3）三维空间DBMS管理；（4）三维空间分析；（5）海量数据获取与处理；（6）易于扩展的接口。,开发与建立三维GIS的主要困难在于：三维数据的实时、廉价获取；海量数据的存储及快速处理；完整的三维空间数据模型与数据结构；三维空间分析能力与分析方法的开发与建立。,二、时态GIS（TGIS）三、时空GIS（多维动态GIS：DMGIS）,8.83S技术集成（RS+GIS+GPS）一、“3S”技术集成参考1李德仁，遥感学报，1997（1）2李德仁等，空间信息系统的集成与实现，武汉大学出版社，20003李德仁，数字地球与3S技术地球空间信息学,三个互补的系统，在集成系统中：GPS用于实时快速定位RS用于实时或准实时地获取目标及其环境的信息，及时对GIS进行数据更新GIS对多源时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。,3S集成的关键问题：3S集成系统的时空定