（人文地理学专业论文）地理信息交换共享系统研究与开发——以静安区地理信息交换共享系统为例.pdf

摘要 摘要 2 1 世纪是一一个信息化时代。为提高信息化水平，不少国家和地区都在进行 “数字城市”建设。在“数字城市”建设过程中，各条线部门建设的系统间存在 数据来源和数据模型等的差异，相互协作的可能性小，形成“信息孤岛”现象。 因此在“数字城市”建设中起核心作用的城市地理信息系统面临着对不同来源不 同数据组织形式的地理信息进行有效管理和综合应用的难点。因此城市地理信息 系统建设中的地理信息交换共享是当今地理信息系统应用研究中的热点问题。地 理信息交换共享已经成为现代信息社会发展的一个重要标志，必将成为2 1 世纪 地理信息系统研究领域的一个重要组成部分。 论文以课题“静安区地理信息交换共享系统开发”为实例支撑，对地理信息 交换共享系统建设的理论与技术基础、关键技术和地理信息交换共享系统的功能 模块、系统架构、系统的具体开发进行了全面的研究，并将系统进行了具体应用。 论文共分七章。第一章是“绪论”。阐述了当前城市地理信息系统发展面临 的挑战：阐述了进行地理信息交换共享研究的意义；论述了国内外对地理信息交 换共享方面的研究状况。第二章是“地理信息交换共享系统建设的理论与技术基 础”。阐述了地理信息交换共享中的影响因素、标准化、技术支撑体系和相关政 策。第三章是“地理信息交换共享系统建设的关键技术”。阐述了构建系统的关 键技术，主要包括网络地理信息系统( w e bg i s ) 技术、空间数据组织与管理技 术、网络服务( w e bs e r v i c e ) 技术和组件( c o m p o n e n t ) 技术等。第四章是“地 理信息交换共享系统设计”。阐述了系统设计的目标和功能：通过对比分析j 2 e e 体系结构和n e t 体系结构，设计了基于j 2 e e 体系结构的系统架构。第五章是“地 理信息交换共享系统开发”。本章主要进行系统功能模块的具体开发，包括基于 数据库连接池的地图注册服务模块开发、基于j s p s m a r t u p l o a d 包的地图上传服 务模块开发、地图入库服务模块开发、基于网络地图服务( i m s ) 的地图发布服 务模块和订阅下载服务模块开发。第六章是“地理信息交换共享系统应用静 安区地理信息交换共享系统”。描述了系统在静安区综合平台上具体运行情况。 第七章是“结论与展望”。对研究工作进行了总结，阐述了论文取得的研究成果， 并提出了今后进一步研究的方向。 论文有以下研究成果：结合网络地理信息系统( w e bg i s ) 、空间数据组 织与管理、网络服务( w e bs e r v i c e ) 、组件( c o m p o n e n t ) 技术与j 2 e e 体系结构 设计了地理信息交换共享系统架构；研究设计了基本元数据标准表：从技术 的角度，采用数据库连接池技术解决了已有数据库操纵方法的不足，对网络环境 下地理信息上传、入库和下载等技术提出了切实可行的解决思路和方法。 关键词：地理信息；交换共享；j 2 e e ；空间数据组织与管理；网络服务；组件 a b s t r a c t a b s t r a c t t h e21s t c e n t u r y i sah i g h l yi n f o r m a t i o n a le r ai no r d e rt o i m p r o v e t h e i n f o r m a t i o n a ll e v e l ，an u m b e ro fc o u n t r i e sa n dd i s t r i c t sa r ec o n s t r u c t i n g “d i g i t a lc i t y ”， i nt h ep r o c e s so fc o n s t r n c t i n g d i g i t a lc i t y ”，t h e r ea r ea l lk i n d so fd i f f e r e n td a t a r e s o u r c e sa n dd i f f e r e n td a t am o d e l sw h i c he v e r yd e p a r t m e n tm u s tb ef a c ew i t h a l o n g w i t ht h es l i mp o s s i b i l i t yo fc o o p e r a t i o n ，t h ep h e n o m e n o no f “i n f o r m a t i o ni s o l a t e d i s l a n d ”h a sb e e ne m e r g e d a st h ec e n t r a lp a r to f d i g i t a lc i t y ”，u r b a ng e o g r a p h i c l n f o m a a t i o ns y s t e m ( u g i s ) c o n f r o n t st h ed i f f i c u l t yo f m a n a g i n gb o t hd i f f e r e n td a t a r e s o u r c e sa n dd i f f e r e n td a t am o d e l s s ot h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n d s h a r ei nt h ec o n s t r u c t i n go fu r b a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e mi st h ef o c u so ft h e c u r r e n t g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e ma p p l i c a t i o n r e s e a r c h a r e a g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n ds h a r ea r ea ni m p o r t a n ts y m b o lo ft h em o d e r ni n f o r m a t i o n s o c i e t y , a n dw i l lb e c o m e a ni m p o r t a n tr e s e a r c hd i r e c t i o na b o u tg i si r i2 1 s tc e n t u r y b a s e do nac a s es t u d yo f “j i n g a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n ds h a r e s y s t e m ”，t h ep a p e r i sm a i n l yo nt h ec o m p r e h e n s i v e s t u d yo f f o u n d a t i o no ft h e o r ya n d t e c h n o l o g y , k e yt e c h n i q u e s ，f u n c t i o nm o d e l ，s y s t e m c o n s t r u c t i o na n d s y s t e m d e v e l o p m e n t n o w t h es y s t e mh a sr u ni nt h ei n f o r m a t i o nc e n t e ro f j i n g a nd i s t r i c t t h et h e s i st o t a l l yi sd i v i d e di n t os e v e nc h a p t e r s c h a p t e r1i s i n t r o d u c t i o n i t f i r s t l yi n t r o d u c e st h ec h a l l e n g eo fu r b a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，a n dt h e n p r e s e n t st h es i g n i f i c a n c eo fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n ds h a r e i nt h ee n do f c h a p t e r , t h ea u t h o ra n a l y z e s t h e a p p l i c a t i o n s t a t u so f g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g e a n ds h a r ew i t ht h ep e r s p e c t i v ei nn a t i o na n d a b r o a d c h a p t e r 2i s t h ef o u n d a t i o no f t h e o r ya n dt e c h n o l o g yi nc o n s t r u c t i n gg e o g r a p h yi n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n ds h a r e s y s t e m ”i nt h i sc h a p t e r , t h ea u t h o re x p a t i a t e st h ei n f l u e n c ef a c t o r s ，s t a n d a r d i z a t i o n ， t e c h n o l o g ys u p p o r ts y s t e ma n dc o r r e l a t i v ep o l i c yi ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns h a r e c h a p t e r3i s k e yt e c h n i q u e so fc o n s t r u c t i n gg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n d s h a r es y s t e m ”i tm a i n l yi n t r o d u c e st h ek e yt e c h n i q u e sl i k ew e b g i s ，s p a t i a ld a t a o r g a n i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t ，w e bs e r v i c e ，c o m p o n e n ta n d s oo n c h a p t e r4i s t h e d e s i g no fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n ds h a r es y s t e m i tf i r s t l yi n t r o d u c e s g o a l sa n df i m c t i o n so f t h es y s t e m ，a n dt h e na n a l y z e st h es t r u c t u r eo f j 2 e e ( j a v a2 p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) a n dt h es t r u c t u r eo f n e t i nt h ee n do ft h i sc h a p t e r , t h e a u t h o rd e s i g n saf l a m eo fs y s t e mb a s e do nj 2 e e c h a p t e r5i s t h e d e v e l o p m e n to f g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n ds h a r e s y s t e m ”i t m a i n l y i n t r o d u c e st h e d e v e l o p m e n to ff u n c t i o nm o d e l s ，l i k e t h e d e v e l o p m e n to fr e g i s t e r i n gb a s e do n a b s t r a c t d a t a b a s ec o n n e c t i o n ，t h ed e v e l o p m e n to fu p l o a d i n gb a s e do nj s p s m a r t u p l o a d ，t h e d e v e l o p m e n t o f s p a t i a ld a t as t o r i n gi n t od a t a b a s e ，a n dt h ed e v e l o p m e n t o fs p a t i a ld a t a a n dm e t a d a t ad i s p l a ya n dd o w n l o a d i n gb a s e do ni n t e r n e tm a ps e r v i c e ( i m s ) c h a p t e r 6i s “t h ea p p l i c a t i o no fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n ds h a r es y s t e m j i n g a l l g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne x c h a n g ea n d s h a r es y s t e m ”i tm a i n l yd e s c r i b e st h er u n n i n g c o n d i t i o no fs y s t e mo ng i sp l a t f o r mi nt h ei n f o r m a t i o nc e n t e ro fj i n g a nd i s t r i c t c h a p t e r7 i s “c o n c l u s i o na n d e x p e c t a t i o n ”i tf i r s t l yc o n c l u d e s t h ew h o l er e s e a r c h ，a n d t h e nd e s c r i b e st h ep r o d u c t i o n ，i nt h ee n do f t h i sc h a p t e r , t h ea u t h o rb r i n g sf o r w a r dt h e l u t h e rr e s e a r c hd i r e c t i o na tn e x ts t e p a c h i e v e m e n t si nt h ep a p e ra r es u m m a r i z e da sf o l l o w i n g ： d e s i g n st h ef l a m eo f g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n e x c h a n g e a n ds h a r e s y s t e m b a s e do n m a n y a d v a n c e d i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , s u c ha sw e bg i s ，s p a t i a ld a t ao r g a n i z i n ga n dm a n a g e m e n t ， w e bs e r v i c ea n dc o m p o n e n tw i t hj 2 e e d e s i g n sat a b l eo fe s s e n t i a lm e t a d a t a s t a n d a r db a s e do nr e s e a r c h i n g ，p u t sf o r w a r dt h et e c h n i q u eo fd a t a b a s ec o n n e c t i o ni n o r d e rt or e s o l v et h es h o r t a g eo f p r i m a r yd a t a b a s el i n km e t h o d p a r t i c u l a r l yt h ea u t h o r s t u d i e ss o m eo fk e yt e c h n i q u e si ng i s ，s u c ha sg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nu p l o a d ，s p a t i a l d a t as t o r ei n t o d a t a b a s e ，s p a t i a l d a t aa n dm e t a d a t ad o w n l o a da n d m a n y o t h e r t e c h n i q u e s k e y w o r d s ：g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n ；d a t ae x c h a n g ea n ds h a r e ；j 2 e e ；s p a t i a ld a t a o r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n t ；w e bs e r v i c e ；c o m p o n e n t i i 学位论文答辩委员会成员名单 李连伟硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 束炯教授华东师范大学主席 曾刚教授华东师范大学 吴健平教授华东师范大学 王远飞副教授华东师范大学 益建芳副教授华东师范大学 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包合其他个人已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 学位论文使用授权声明 日期：彬j j 名 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定 靴敞储戤：鳓导师辩：微 第一章绪论 第一章绪论 1 1 城市地理信息系统发展面临的挑战 随着计算机技术和信息技术的迅速发展，信息化已经成为不可阻挡的潮流。 信息的获取、传递、存储、加工和利用水平在一定程度上影响着一个国家、一个 行业、一个单位的信息化水平。为了提高信息化水平，不少国家或地区都在进 行“数字城市”建设。“数字城市”又叫信息城市( i n f o r m a t i o nc i t y ) ，或叫信息 港( i n f o r m a t i o np o a ) ，还有称为智能城市( i n t e l l i g e n c ec i t y ) 等1 孙，是城市的基 础设施、功能机制进行自动采集、动态检测管理和辅助决策服务的技术系统f 3 】 4 1 ， 不是一个孤立的系统，而是一个系统工程。我国召开首届国际“数字地球”大会 之后，“数字城市”就已成为我国各主要地、市进入2 1 世纪进行现代城市生活建 设的一项重要标志p j 。 城市地理信息系统( u g i s ：u r b a ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是“数字 城市”的核心【6 ) ，是地理信息技术( 包括地理信息系统g i s 、遥感r s 、全球定 位系统g p s ，通称3 s 技术) 及其他相关信息技术在城市政府、企业的管理与决 策及市民社会生活中的应用【7 】。 作为空间数据的有效管理工具，地理信息系统目前逐步成为空间信息管理与 应用的主要平台【s j 。由于信息技术的发展，在空间数据获取手段上已经有了很大 的进步，这些不同手段获取的不同来源、不同形式的空间数据的管理成为当前一 个研究热点。因此在“数字城市”建设中起核心作用的城市地理信息系统也面临 着对不同来源不同数据组织形式的空间信息进行有效管理和综合应用的难点。 随着城市地理信息系统应用的不断发展，各个部门已建成的地理信息系统存 在着很大的差异性，主要表现为数据来源的差异性、数据模型的差异性和支持软 件平台的差异性，各系统间进行协作的可能性不大。为了消除不同系统之间的“信 息孤岛”现象，各部门存在着将本部门的专业系统与城市地理信息系统相结合的 问题，不同部门之间的数据协作也变得闩益重要。 因此城市地理信息系统发展面临的挑战不是技术问题，而是空间数据及其共 享问题。空间数据的形式、内容、现时性及空间数据的共享问题是制约当前城 市地理信息系统发展的最大问题归】，地理信息交换共享也是实现全球、地区、国 家或区域信息化的基本前提。地理信息交换共享已经成为现代信息社会发展的一 个重要标志，必将成为2 l 世纪地理信息系统研究领域的一个重要组成部分。 第一章绪论 1 2 地理信息交换共享的研究意义 地理信息交换共享是指国家依据一定的政策、法律和标准规范，实现地理信 息的流通与共用。对地理信息交换共享概念有广义和狭义的理解，广义上的地理 信息交换共享是指通过包括口头、纸质、网络等一切载体在内的地理信息交换共 享；狭义的地理信息交换共享是指网络技术条件下的地理信息交换共享【1 0 1 。在 现在技术发展背景下谈论的地理信息交换共享，实际上是地理数据信息的网络共 享，在通常情况下可称为g i s 数据共享。 地理信息交换共享问题已成为城市地理信息系统建设中所面临的一个挑战 问题。地理信息交换共享系统平台在城市地理信息系统综合平台建设框架体系中 处于核心地位，是“数字城市”建设过程中一个非常重要的制约因素。 地理信息交换共享的研究意义主要表现在以下几个方面： 促进地理信息及时更新，提高其时效性【1 1 】：各部门通过地理信息交换共享 机制，向空间数据需求部门提供本部门信息并获取其他空间数据生产部门信息， 实现部门间的地理信息共享，以促使地理信息及时更新，表现出很好的空间数据 时效性，避免了空间数据更新滞后的问题。 避免地理信息重复采集，节约建设成本：由于地理信息可以重复使用而不 消耗、不排他，因此地理信息交换共享可以形成行业间、部门问、企业问信息的 共享和使用，可防止各单位的地理信息各自为阵的现象，防止地理信息的重复采 集和资源浪费，减少数据重复采集带来的高额成本。此外，对于如火由、地震、 台风和洪水等只有在自然灾害发生时才能采集的信息只能够通过交换共享形式 才能获取，否则即使投入巨大的成本也无济于事。 有助于建立地理信息共享数据库：通过地理信息交换共享，在“数字城市” 建设过程中有助于建立地理信息共享数据库，建立可供各专业部门进行数据交换 和共享的服务平台，促进行业间、部门间、企业问共享数据库的建立，实现各部 门相关数据库的共享。 完善地理信息交换共享标准：在进行地理信息交换共享研究过程中，可制 定试行数据共享标准，并通过实际建设对试行标准进行验证，可促进共享数据标 准的完善，推动地理信息交换共享标准化建设。 便于地理信息的组织管理和协调：地理信息交换共享的实现可使相关负责 部门对所管辖范围内的所有相关地理信息有所了解，便于进行数据规划。合理调 度、规划应用信息资源，可消除“信息孤岛”现象，充分发挥各部门相应地理信 息在决策中的作用。 促进政府决策的民主化和科学化：地理信息共享，特别是网络地理信息共 享能够提供丰富的地理信息源，在有限的时间内可以对各种决策方案进行分析对 2 第一章绪论 比，以最优的决策模式提供给决策者面前，为决策的民主化和科学化提供一种现 代化的决策手段，从根本上改变以往的决策方式1 0 】。 1 3 国内外地理信息交换共享相关研究进展 1 3 1 国内外地理信息交换共享标准、政策法规研究 地理信息交换共享对经济建设和社会发展都发挥直接而巨大的作用，因此国 际上对地理信息交换共享的研究十分重视。随地理信息系统和遥感( r s ) 技术 的出现并由于地学领域长周期、大尺度、广范围和多学科交叉等特点，在地学领 域产生了大量的数据，为了解决地区问、国家间、洲际乃至全球的地理信息交换 共享需求，国际上建立了一些组织以实现地理信息的交换共享，例如1 9 5 7 年成 立了世界数据中心( w d c w o r l d d a t ac e n t e r ) 、1 9 7 2 年成立了全球环境监测系 统( g e m s g l o b a le n v i r o n m e n tm o n i t o r i n gs y s t e m ) 、1 9 8 5 年建立了全球资源信 息数据库( g r i d - - g l o b a lr e s o u r c ei n f o r m a t i o nd a t a b a s e ) 、1 9 9 6 年美日提出了全 球测图计划i l2 j 等。随技术和交换共享方式的改变，在进行交换共享过程中需要 对元数据、空间数据交换、系统互操作、语义一致性、空间定位参照系等进行标 准建设，于是在国际上出现了一些组织机构进行标准制定，其中以1 9 9 4 年3 月 成立的国际标准化组织地理与地球信息标准化技术委员会i s o ( i n t e r n a t i o n a l o r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n - - 国际标准化组织) t c 2 1 1 最具代表性，该技术 委员会的工作范围主要是数字地理信息标准化l l 。为了规范地理信息系统互操 作方法、模式与协议，1 9 9 6 年在美国成立了开放式地理信息系统联盟( o g c o p e n g i sc o n s o r t i u m ) ，现有几十个国家的2 0 0 多个成员，开放式地理信息系统 联盟主要研究和建立了开放式地理信息系统互操作规范( o g i s o p e ng e o d a t a i n t e r o p e r a b i l i t ys p e c i f i c a t i o n ) 【1 3 】。 为促进地理信息交换共享，各国家还进行了共享政策的制定和共享立法的探 索。对于共享政策，各国根据不同的国情都有不同的规定，例如共享过程中信息 定价方面，美国联邦政府提倡无偿使用，英国则实行有偿使用，而澳大利亚则主 张服务有偿而成本无偿的政策；国际上也在进行共享立法方面的探索，例如1 9 9 4 年美国总统克林顿颁布了“国家空间数据基础设施”总统行政令，1 9 9 5 年俄罗 斯前总统叶利钦颁发了俄罗斯联邦的关于信息、信息化和信息保护法令等【l 4 1 。 我国自2 0 世纪7 0 年代以来开始进行地理信息系统的研究和应用时就已注意 到国际上地理信息交换共享的经验教训| ，逐步认识到地理信息交换共享标准和立 法研究的重要性。1 9 8 3 年国家正式开展我国地理信息规范标准和共享研究，并 于1 9 8 4 年出版了资源与环境信息系统国家规范与标准研究报告，该报告为我 第一章绪论 国地理信息标准化和共享问题做了导向，产生了深远的影响。在我国的“七五” 期间，将“资源与环境信息系统国家规范标准研究”列入了国家科技攻关项目进 行研究。在“八五”期间，对于标准化的认识有了很大的进步，并制定了批国 家和部门的地理信息标准，出版了城市地理信息系统标准化指南。“九五”期 间在交换共享政策和立法方面进行了研究并取得了一定成果，初步解决了地理信 息在网上共享的技术关键问题，并于1 9 9 7 年1 2 月成立了全国地理信息标准化委 员会，于2 0 0 0 年4 月成立了国家地理空间协调委员会，为地理信息交换共享环 境从组织上和管理上提供了保证。 1 3 2 国内外地理信息交换共享模式研究 各国在进行地理信息交换共享标准、政策和法规方面建设的同时，在实际应 用中对于交换共享模式也在进行不断的探索。地理空间数据不用于一般的事务管 理的数据，一般的事务数据或者说属性数据仅有几种固定的数据模型，而且一般 关系数据库管理系统直接提供读写数据的函数，数据的转换问题比较简单。但是 由于对空间现象的理解不同，对空间对象的定义、表达、存储方式亦不相同，因 此，相对于一般属性数据而言，空间数据共享异常复杂【l5 】【i “。目前存在四种地 理信息交换共享模式：外部数据交换、直接数据访问、数据互操作和地理信息交 换共享系统1 1 7 j 。 外部数据交换模式是指数据格式经过专门的数据转换程序转换后复制到当 前系统的数据库中，存在相关信息丢失、要充分理解转换前后的数据格式、工作 量大等缺点。直接数据访问模式是指把一个g i s 系统的内部数据文件直接转换 成另一个g i s 系统的内部文件，这种模式要求g i s 数据结构完全公开化、g i s 软件随数据格式的变化进行不断升级等缺点。数据互操作模式是指在异构数据库 和分布式计算的情况下，g i s 用户在互相理解的基础上，能透明的获取所需的信 息，使数据客户能够读取任意数据服务器提供的空间数据，但是也存在一定的局 限性：不能够实现每种格式的宿主软件都按照统一的规范实现数据访问接口； 用户必须拥有两个g i s 软件并同时运行，才能够完成数据互操作过程；目 前还没有商业化g i s 软件完全支持该规范。所以最好的共享模式就是建立一个 共享系统，使各系统用户通过该交换共享系统进行各专业地理信息及相关元数据 信息的交换进而达到地理信息的共享。 1 3 3 国内外地理信息交换共享系统平台研究 各国在进行相关标准和相关理论探讨的基础上也在进行共享系统的建设，如 美国建立的数据交换中心可供美国联邦、州、地方进行网络数据共享，其 4 第一章绪论 w w w g e o d a t a g o v 门户站点使得各个级别的政府机构和公众更加容易和快捷而花 费更少的获取地理信息【l ，南极公约围、澳大利亚、德国、芬兰、马来西亚、 荷兰、瑞典等国家都建立了本国的空间数据交换中心。臼前日本国土地理院也进 行了数据交换网网关建设i 2 。 我国也在进行相关系统平台的建设。国家测绘局自2 0 世纪8 0 年代以来一直 十分重视国家基础地理信息系统的研究、设计和开发，迄今，己先后建成国家基 础地理信息系统全国l ：4 0 0 万、1 ：1 0 0 万、1 ：2 5 万数据库1 2 “，并建立了测绘科学 数据共享服务网。2 0 0 4 年中国地球系统科学数据共享服务网建成开通，同年1 月召开了地球系统科学数据共享网数据资源研讨会。 我国各城市也在进行地理信息交换与共享方面的建设，北京市测绘规划院于 2 0 世纪9 0 年代初期开始筹建了北京市城市基础地理空间信息平台，上海、香港、 j 。西、福建和湖北等地也在进行相关平台的建设。地理信息交换共享的实现是一 项复杂和庞大的系统工程，目前在共享方面还存在着地理信息的利用率低、部门 间信息共享难以实现等问题。 1 4 本文研究的主要内容 本文通过对地理信息交换共享模式方面的相关研究，提出了通过建立地理信 息交换共享系统的方式进行地理信息交换共享的思路。根据地理信息交换共享系 统建设的理论与技术基础和关键技术进行了系统目标、系统功能和系统架构设 计，并进行了系统功能模块的具体实现，最后将所开发的地理信息交换共享系统 在静安区综合平台进行了实际应用。本论文的框架如图1 1 所示。 图1 1 论文框架图 第一章绪论 第一章：绪论。论述了当前城市地理信息系统发展面临的挑战是地理信息的 交换共享问题，指出进行地理信息交换共享建设有利于提高地理信息的时效性、 节约地理信息采集成本、有助于建立地理信息共享数据库、便于地理信息的组织 管理和协调等意义，并介绍了地理信息交换共享建设的国内外相关研究进展。 第二章：地理信息交换共享系统建设的理论与技术基础。论述了地理信息交 换共享中的影响因素、标准化、技术支撑体系和相关政策。 第三章：地理信息交换共享系统建设的关键技术。主要对在迸行地理信息交 换共享系统建设过程中所需的关键技术进行了简单的论述，具体所需的关键技术 包括：网络地理信息系统( w e bg i s ) 、空间数据组织与管理、网络服务( w e b s e r v i c e ) 和组件( c o m p o n e n t ) 技术。 第四章：地理信息交换共享系统设计。对地理信息交换共享系统进行了系统 目标、系统功能和系统架构的设计。在进行系统架构设计时，通过j 2 e e 和n e t 体系结构的分析比较，最终设计了基于j 2 e e 体系结构的系统总体架构。 第五章：地理信息交换共享系统开发。根据系统目标和功能设计，本章主要 进行了系统功能模块的具体开发实现。地图注册服务模块采用数据库连接池技术 进行数据库的网络操作；通过j s p s m a r t u p l o a d 包进行地图上传服务模块开发实 现；地图入库服务模块主要是针对空间数据库网络操作进行开发实现：通过网络 地图服务i m s 进行地图发布服务模块和订阅下载服务模块开发实现。 第六章：地理信息交换共享系统应用静安区地理信息交换共享系统。静 安区在信息化建设过程中，为了满足各部门之间数据交换共享的需求，将所开发 的地理信息交换共享系统在其综合平台上进行了实际应用，以供各系统用户进行 地理信息交换共享。 第七章：结论与展望。包括论文总体结论、主要研究成果以及对未来工作的 展望。 6 第二章地理信息交换共享系统建设的理论与技术基础 第二章地理信息交换共享系统建设的理论与技术基础 2 1 地理信息交换共享中的影响因素 地理信息交换共享能否成功受多种因素影响，主要表现为以下三大因素，即 社会因素、技术因素和安全因素。 ( 1 ) 社会因素 社会因素对地理信息交换共享的影响是多方面的，但主要表现为两个方面： 一是地理信息对社会经济发展的贡献以及社会对地理信息的管理政策。地理信息 对社会经济发展的贡献增大必然导致社会对地理信息需求量的增加，进而促使政 府增加对地理信息的规划力度和对地理信息采集、处理工作的支持力度。这一类 因素决定了地理信息的丰富程度，是地理信息交换共享的前提，决定了社会对地 理信息效益的认识程度和对地理信息交换共享的重视程度；二是参与地理信息交 换共享的机构性质。这一类因素决定了对使用某种地理信息的需求程度，从而影 响了地理信息的交换共享。例如按照政府赋予的职责可将机构分为政府部门、非 赢利公共服务部门和以赢利为目的的单位三类。职责不同决定了在社会机构地理 信息交换共享中的角色不同，也影响了对地理信息的需求不同。 ( 2 ) 技术因素 制约地理信息交换共享的技术因素主要包括三个方面：一是地理信息采集、 处理技术。地理信息采集、处理技术能力决定了参与地理信息交换共享的信息种 类，数字化技术发达的机构有能力提供数字化的地理信息参与信息的交换共享， 而技术条件比较弱的机构只能够以模拟产品参与信息的交换共享；二是地理信息 用户的技术支撑能力。应用部门的数字化技术水平很高时能促进数字化地理信息 的交换共享，反之则阻碍信息的交换共享。这一类因素对交换共享的地理信息种 类具有决定性的作用，为促进地理信息的交换共享应大力提高应用部门的数字化 水平：三是地理信息的传输、交换技术支撑能力。主要是指交换机制和网络水平， 地理信息的交换机制和网络水平较高的部门能促进信息的交换共享水平。 ( 3 ) 安全因素 地理信息交换共享中的安全因素主要包括两个方面：一是国家安全。所谓国 家安全主要是指涉及地理信息保密等方面的法律、法规，通过制定相应的法律、 法规保护地理信息，防止信息的泄密：二是信息安全。信息安全主要是指涉及地 理信息的存储管理安全和传输安全。存储安全要求地理信息管理设施防止盗窃、 防止自然灾害等，并在网络环境下要防止病毒和黑客的攻击。传输安全主要是指 在信息的传输过程中防止地理信息的泄密和被修改等。 第二章地理信息交换共享系统建设的理论与技术基础 2 2 地理信息交换共享中的标准化 地理信息交换共享中由于标准的缺乏在实践中带来了很多的问题，主要表现 为【2 2 】：语义共享问题：数据质量不稳定：数据库设计不规范：数据档 案不完整；数据格式不一致；数据的可视化问题：缺乏g i s 软件产品及 数据产品测评规范。 地理信息交换共享有三个基本要求，即正确的向用户提供信息，用户无歧义、 无错误的接受并正确使用及要保障数据供需双方的权力不受侵害。在该过程中， 标准的作用是最基本的，也是最重要的，可保证地理信息交换共享的安全性及方 便灵活的使用地理信息方面发挥独到的作用。其标准主要表现为以下几个方面： ( 1 ) 数据参考系统标准 地理信息总是定位于一定的空间时间参考系统中，作为定位基础的空间时 间参考系统的统一、完整、严格的定义是保证地理信息交换共享的前提。 ( 2 ) 技术标准体系 纯粹的g i s 技术发展，如果没有标准化的支持是不可能社会化的，同时标 准也只有在使用过程中才能体现其价值。g i s 技术标准体系在地理信息交换共享 中的影响方式主要表现为直接和间接两种方式。一方面，g i s 标准化促使地理信 息的获取处理以及输出在一种可预见的方式下进行，保证了交换共享的地理信息 在质量方面的可靠性；另一方面，类似于地理信息交换共享标准则直接服务于地 理信息的交换共享。 ( 3 ) 地理信息的互操作性 地理信息的互操作主要表现为两个方面。一是在不同g i s 数据库系统之间 数据的自由操作与传输；二是不同的用户以同样的方式使用同一数据集，保证不 会导致错误的结论。实现地理信息交换共享最重要的是利用标准的界面技术完整 的表达数据集的语义信息以及数据转换技术，解决这两个问题也就大部分解决了 地理信息交换共享中的问题。 “) 应用标准 表2 - 1 地理信息应用及其支持标准。3 1 地理信息应用支持标准 数据交换与集成数据交换标准 空间数据组织数据库模型标准 数据显示图式、符号标准 数据查询数据库标准及网络标准 数据产品维护数据库标准 数据网络网络标准 8 第二章地理信息变换共享系统建设的理论与技术基础 地理信息的应用标准主要表现为信息产品标准和信息交换标准。信息交换标 准标准问题不再多肓，作为产品，要求地理信息的独立性、安全性以及外包装涉 及三类标准：标准的数据格式、标准的概念模型和标准的外包装。 2 3 技术支撑体系 构建地理信息交换共享的技术支撑体系时，不但能满足地理信息交换、分发、 服务的需要，而且还必须考虑地理信息的更新需要和支持应用的技术装备。该技 术支撑体系主要有以下五部分组成。 ( 1 ) 地理信息获取处理技术体系 根据地理信息具有的特有特征，地理信息获取处理技术体系包括卫星、航空 和地面三个层次。利用卫星获取地理信息的主要技术是遥感和卫星定位，其体系 可分为三部分：一是搭载在卫星平台上的对地观测系统；二是遥感数据接收系统， 由分布于不同区域的地面接收站组成：三是遥感数据处理系统，将来自于不同地 面接收站的遥感数据进行处理，供用户使用，相互间通过网络连接。随技术发展， 遥感数据已成为地理信息获取的主要来源。遥感数据处理技术也在进行发展，主 要表现为遥感影像分类技术的发展和g i s 与遥感集成的发展。目前，遥感影像 分类法研究的重点正从标准统计算法转向人工神经网络( a n n ) 、模糊集理论、 基于知识的推理技术和规则推理技术等方面1 2 “。有两个因素促进了未来g i s 与 r s 间的集成：第一个因素是高分辨率卫星获取的数据越来越多，而未来几年内 将发射的高分辨率商业卫星也将生产很多适合于大比例尺制图应用的数据，而大 比例尺制图过程中通常会使用g i s ，这会引发与传统航测制图市场间的竞争；第 二个因素是需要发展新的数据处理技术来处理上述高分辨率卫星影像数据，以最 大限度地从中提取有用信息。 ( 2 ) 地理信息存储技术体系 地理信息的存储在g i s 建设中处于非常重要的地位，最初地理信息的存储 采用数据库和文件管理混合的方式进行，随技术的发展逐步转向数据库系统进行 存储。利用关系数据库技术管理地理信息有两种途径：是将所有的信息都放进 关系数据库中：一是将空间数据从非空间数据中分离出来，放进关系数据库中。 使用一体化管理可以通过d b m s 对所有数据进行统一管理，能保证数据信息的 完整性、现势性以及安全性。数据库技术己发展到面向对象技术，数据库管理系 统也已发展到面向对象的数据库管理系统。现在已创建了很多针对地理信息管理 的面向对象方法，一些全新的g i s 已出现了一段时问，提供了对面向对象编程 语言的支持，同时也出现了面向对象的g 1 s 软件，所以地理信息存储技术也必 将向面向对象技术发展。 9 第二章地理信息交换共享系统建设的理论与技术基础 ( 3 ) 地理信息交换技术体系 地理信息交换技术体系只有在网络环境下才有建立的必要和可能。在网络环 境下，为了提高效率必须通过