11+资源环境信息系统（GIS07）.ppt

2020 3 14 1 2 1环境GIS设计的目标和任务2 2环境GIS总体框架设计2 3环境GIS数据库设计2 4环境GIS开发技术路线2 5环境GIS工程开发与实现2 6环境GIS软件结构体系2 7环境GIS的集成2 8环境GIS实用技术 第二章环境GIS设计与开发 2020 3 14 2 2 6环境GIS软件结构体系 软件体系结构的三要素程序构件 模块 的层次结构构件之间交互的方式数据的结构 2020 3 14 3 在软件体系结构设计中的性质结构体系结构设计定义系统的构件 构件打包的方式和相互交互的方式附属的功能体系结构设计描述设计出的体系结构如何实现功能 性能 可靠性 安全性 适应性 以及其它的系统需求 可复用体系结构设计应描述为一种可复用的模式 能复用已有构造块 并可供以后类似系统族的设计使用 2 6环境GIS软件结构体系 2020 3 14 4 1952年 MIT 美国麻省理工学院 在Whirlwind系统上使用了符号地址 开始使用汇编语言编写程序 这是最早的软件抽象 1957年IBM公司完成的Fortran Formulatranslation 语言 这是一种用于科学计算的程序设计语言 IBM公司在IBM704机上开发了用Fortran编写的监控程序系统 是操作系统的雏形 也是最早的对硬件的软件抽象 1975年 DeRemer和Kron发明了MIL ModuleInterconnectionLanguages模块互连语言 MIL提供了描述模块之间的相互关系以及模块如何调用的静态方法 1985年 Microsoft公司开始研究开发用于微型计算机的Windows操作系统 软件体系结构的提出与发展 2020 3 14 5 从1995年推出的Windows系列成为独立的操作系统 发布了最流行的应用程序开发框架 Framework MFC 使Windows应用程序的结构标准化 成为新一代开发应用软件的工具 20世纪90年代 人们逐渐认识到软件体系结构的重要性 软件工程师在描述和理解软件系统是逐渐谈论到软件的体系结构 20世纪90年代中期 一些统称为ADL ArchitectureDescriptionLanguages体系结构描述语言 的工具被提出 它是一种相对较新的技术 目前尚未有成功的商业应用案例 OMG ObjectManagementGroup对象管理组织 发布的UML UnifiedModelingLanguage统一建模语言 是标准化的面向对象分析与设计的表示法 作为一种图形化的语言 它包括一组图表 用于需求采集的用例图和活动图 用于设计的类图和对象图 用于配置的包图和子系统图等等 软件体系结构的提出与发展 2020 3 14 6 2 6环境GIS软件结构体系 集中式分布式 2020 3 14 7 一个主机带多个终端的多用户结构数据库系统 包括应用程序 DBMS 数据 都集中存放在主机上 所有的计算任务和数据管理任务都集中在主机上 终端只是主机输入 输出设备的延长 各个用户通过主机的终端并发地存取数据库 共享数据资源 集中式 2020 3 14 8 优点易于管理 控制与维护缺点当终端用户数目增加到一定程度后 主机的任务会过分繁重 成为瓶颈 从而使系统性能下降 系统的可靠性依赖主机 当主机出现故障时 整个系统都不能使用 集中式的优缺点 2020 3 14 9 数据库中的数据在逻辑上是一个整体 但物理地分布在计算机网络的不同结点上 网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库中的数据 执行局部应用 同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据 执行全局应用 分布式 2020 3 14 10 优点适应了地理上分散的公司 团体和组织对于数据库应用的需求 缺点数据的分布存放给数据的处理 管理与维护带来困难 当用户需要经常访问远程数据时 系统效率会明显地受到网络传输的制约 2020 3 14 11 分布式 客户端 服务器 C S 两层结构客户机 服务器 C S 和浏览器 服务器 B S 三层结构网络中某个 些 结点上的计算机专门用于执行DBMS功能 称为数据库服务器 简称服务器 其他结点上的计算机安装DBMS的外围应用开发工具 用户的应用系统 称为客户机 2020 3 14 12 分布式系统模型 表明各种数据和处理如何分布到各个处理器上 有一组功能各自独立的服务器 为其他子系统提供服务 如打印服务器 文件服务器 编译服务器等 有一组客户机 他们调用服务器提供的服务 也可能存在客户机可并发执行的客户机程序 有一个网络 使得客户机能够访问服务器 在多用户超文本系统中存在若干服务器 它们管理和显示不同媒体的数据 客户机 服务器模型 2020 3 14 13 客户机 服务器 C S 模式的结构 2020 3 14 14 用户 应用逻辑 数据库服务器 通讯协议和SQL语言 客户端 服务器 C S 环境GIS模型 2020 3 14 15 客户端 服务器 C S 两层结构优点 充分利用客户端的性能 使计算能力大大提高 在客户端和服务器两端是易于扩充的 是目前主流的网络计算模式 2020 3 14 16 一般C S模式下GIS访问数据库的框架 客户端 数据库 数据库 数据库 数据库 服务器 2020 3 14 17 基于环境空间数据库的C S结构 客户端 服务器 2020 3 14 18 三层C S结构环境GIS 应用程序 远程调用 数据库 存储调用 数据库驱动 应用程序 数据库驱动 自定义协议 存储过程 SQL语言 客户机 应用服务器 数据库服务器 2020 3 14 19 三层C S结构环境GIS的特点 用户界面与应用服务器位于不同的平台上 用户可以共享应用服务器 用户可以共享应用逻辑 培训方便且开发成本低 系统层次清晰 2020 3 14 20 2 1环境GIS设计的目标和任务2 2环境GIS总体框架设计2 3环境GIS数据库设计2 4环境GIS开发技术路线2 5环境GIS工程开发与实现2 6环境GIS软件结构体系2 7环境GIS的集成2 8环境GIS实用技术 第二章环境GIS设计与开发 2020 3 14 21 2 7环境GIS的集成 GIS集成在技术上分为几种形式 同一GIS软件系统不同模块之间或不同系统之间采用Import Export的文本文件交换形式 大型GIS软件提供二次开发语言 构成软件开发平台 采用应用程序接口 API 的形式进行集成 对象连接与嵌入 OLE 的自动化功能提供对象的互操作功能 2020 3 14 22 2 7环境GIS的集成 对象 关系数据库技术 ORDBMS 将空间数据作为一种数据类型直接集成进入数据库系统 OpenGIS组织采用COBRA标准 发布了其简单特征规范作为开发GIS的基础 这是GIS软件开发和互操作发展的重要方向之一 2020 3 14 23 2 7环境GIS的集成 GIS集成中存在的问题 GIS集成需要一种分布式空间数据管理和分析模型的相互通信机制 需要一种有效的地理数据管理的机制 并提供数据融合的能力 不同模型之间有复杂的内在联系 模型的组织与管理是需要解决的一个重要问题 2020 3 14 24 2 1环境GIS设计的目标和任务2 2环境GIS总体框架设计2 3环境GIS数据库设计2 4环境GIS开发技术路线2 5环境GIS工程开发与实现2 6环境GIS软件结构体系2 7环境GIS的集成2 8环境GIS实用技术 第二章环境GIS设计与开发 2020 3 14 25 组件技术应用Web技术应用 分布式组件技术应用 中间件技术应用 远程过程调用技术联机分析处理技术代理技术应用网络安全技术应用 2 8环境GIS实用技术 2020 3 14 26 组件技术COM ComponentObjectModel 组件对象模型 为GIS的实现提供了一种高效的实现手段 它是微软定义的一套接口规范 COM与C 的区别 COM在目标代码级支持面向对象 C 是在源代码级支持面向对象 2020 3 14 27 按组件存在的位置分为三类 进程内 DLL 本地 同一计算机上不同进程中的EXE 远程内 不同计算机中的DLL或EXE 2020 3 14 28 组件技术组件技术使近二十年来兴起的面向对象技术进入到成熟的实用化阶段 在组件技术的概念模式下 软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合 其中每个对象都会提供特定的服务 发出特定的消息 并且以标准形式公布出来 以便其他对象了解和调用 组件间的接口通过一种与平台无关的语言IDL InterfaceDefineLanguage 来定义 而且是二进制兼容的 使用者可以直接调用执行模块来获得对象提供的服务 早期的类库 提供的是原代码级的重用 只适用于比较小规模的开发形式 而组件则封装得更加彻底 更易于使用 并且不限于C 之类的语言 可以在各种开发语言和开发环境中使用 2020 3 14 29 组件技术组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一 为了适应这种技术潮流 GIS软件象其他软件一样 已经或正在发生着革命性的变化 即由过去厂家提供了全部系统或者具有二次开发功能的软件 过渡到提供组件由用户自己再开发的方向上来 无疑 组件式GIS技术将给整个GIS技术体系和应用模式带来巨大影响 基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件 每个控件完成不同的功能 各个GIS控件之间 以及GIS控件与其它非GIS控件之间 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应用 控件如同一堆各式各样的积木 他们分别实现不同的功能 包括GIS和非GIS功能 根据需要把实现各种功能的 积木 搭建起来 就构成应用系统 小巧灵活 价格便宜无须专门GIS开发语言 直接嵌入MIS开发工具强大的GIS功能开发简捷更加大众化 组件式GIS系统的特点 1 小巧灵活 价格便宜由于传统GIS结构的封闭性 往往使得软件本身变得越来越庞大 不同系统的交互性差 系统的开发难度大 在组件模型下 各组件都集中地实现与自己最紧密相关的系统功能 用户可以根据实际需要选择所需控件 最大限度地降低了用户的经济负担 组件化的GIS平台集中提供空间数据管理能力 并且能以灵活的方式与数据库系统连接 在保证功能的前提下 系统表现得小巧灵活 而其价格仅是传统GIS开发工具的十分之一 甚至更少 这样 用户便能以较好的性能价格比获得或开发GIS应用系统 2 无须专门GIS开发语言 直接嵌入MIS开发工具 传统GIS往往具有独立的二次开发语言 对用户和应用开发者而言存在学习上的负担 而且使用系统所提供的二次开发语言 开发往往受到限制 难以处理复杂问题 而组件式GIS建立在严格的标准之上 不需要额外的GIS二次开发语言 只需实现GIS的基本功能函数 按照Microsoft的ActiveX控件标准开发接口 这有利于减轻GIS软件开发者的负担 而且增强了GIS软件的可扩展性 GIS应用开发者 不必掌握额外的GIS开发语言 只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境 以及GIS各个控件的属性 方法和事件 就可以完成应用系统的开发和集成 目前 可供选择的开发环境很多 如VisualC VisualBasic VisualFoxPro BorlandC Delphi C Builder以及PowerBuilder等都可直接成为GIS或GMIS的优秀开发工具 它们各自的优点都能够得到充分发挥 这与传统GIS专门性开发环境相比 是一种质的飞跃 3 强大的GIS功能新的GIS组件都是基于32位系统平台的 采用InProc直接调用形式 所以无论是管理大数据的能力还是处理速度方面均不比传统GIS软件逊色 小小的GIS组件完全能提供拼接 裁剪 叠合 缓冲区等空间处理能力和丰富的空间查询与分析能力 4 开发简捷由于GIS组件可以直接嵌入MIS开发工具中 对于广大开发人员来讲 就可以自由选用他们熟悉的开发工具 而且 GIS组件提供的API形式非常接近MIS工具的模式 开发人员可以像管理数据库表一样熟练地管理地图等空间数据 无须对开发人员进行特殊的培训 在GIS或GMIS的开发过程中 开发人员的素质与熟练程度是十分重要的因素 这将使大量的MIS开发人员能够较快地过渡到GIS或GMIS的开发工作中 从而大大加速GIS的发展 5 更加大众化组件式技术已经成为业界标准 用户可以象使用其他ActiveX控件一样使用GIS控件 使非专业的普通用户也能够开发和集成GIS应用系统 推动了GIS大众化进程 组件式GIS的出现使GIS不仅是专家们的专业分析工具 同时也成为普通用户对地理相关数据进行管理的的可视化工具 2020 3 14 36 据微软统计 1999年下半年COM应用在超过1 5亿个系统中 1998年 全球基于COM技术开发的第三方组件价值6 7亿美元 这一领域的年增长率65 目前约达到300亿美元 GIS组件的构成 空间数据获取 坐标转换 图形编辑 数据存储 数据查询 数据分析 制图表示 GIS软件模型包含功能单元 可以想象要把这些所有的功能放在一个控件中几乎是不可能的 即使实现也会带来系统效率上的低下 一般可以认为GIS构件的设计主要遵循应用领域地需求 例如ESRI地MapObjects就是以空间数据访问 查询 制图为主要目标的GIS构件 2020 3 14 39 MapObjects功能 利用MapObjects 开发人员可以实现如下的GIS功能 显示具有多个图层的地图地图的放大 缩小和漫游增加点 线 圆和多边形等各种图形增加文本显示特征的属性利用图形选择特征利用邻近分析选择特征 2020 3 14 40 利用SQL表达式选择特征选择特征的统计查询和更新选择特征的属性数据各种专题制图按字段的高程或测量值显示按字段值对特征进行标号显示遥感图像 2020 3 14 41 实时或时间序列数据的动态显示地理编码利用特征的测量值显示点和线事件地图坐标转换地图的空间操作地图的旋转 应用及评价软件的构件化已成为软件技术发展的潮流 基于DCOM的ActiveX构件实现 已成为软件工业的一种标准 伴随着未来其它非Windows平台对ActiveX的支持 ActiveX构件化的GIS软件系统将对GIS的体系结构和GIS将来的应用前景产生深远影响 虽然采用GIS构件在开发上有许多优势 但是不可避免的也存在一些功能上的欠缺和技术上的不成熟 主要包括以下几个方面 与专业的GIS客户端软件相比 采用构件技术不可避免的带来效率上的相对低下 这在访问超大空间数据 如大数据量的遥感图象 的时候表现得尤为明显 支持的空间数据量有限 支持的功能有限 由于是构件 只覆盖了GIS系统的部分功能 于是对于特殊领域 它就显得无能为力 2020 3 14 43 Web技术应用 网络为环境GIS发展提供了一种新的机遇 改变了GIS数据信息的获取 传输 发布 共享 应用和服务等过程和形式 WebGIS是GIS软件发展的必然趋势 一个完整的We