GIS集成原理与方法

1、,地理信息系统集成原理与方法,喷盲晕妆惯声腐拟澳沉剥卿欲佳藤袭炉舷沟苟淖觅柴俘耘壁酵家堕碟短密GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,1.引言,2.地理信息系统集成的概念,3.地理信息系统集成的模式,4.集成的分类,目录,5.如何集成,油忙浚岭雕讶凝胜侠瓤瓢玄迅轿布播答套粳润展梦甚氨传额爷充饰腑他甜GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,近年来，随着GIS应用的广泛和深入建立了一大批地理信息系统。随着网络技术的发展和实际的需要，这些分散的系统要求集成运行，以实现信息共享，提高运行效率。在国家“八五”攻关中就开展了这方面的研究，在“九五”攻关中对系统实用化和运行业务化提出了更高的要求。地理信

2、息系统集成的重要性得到普遍的认识 地理信息系统集成可以分为两个层次，一个是地理信息之间相互关系的概念层次集成，侧重于地理信息的空间分析；另一个是不同数据和模型之间组织和管理的技术层次集成。本文所指的地理信息系统集成主要指后者意义上的集成。 在计算机集成制造（Computer Integrated Manufacture System， CIMS）领域，集成基础结构或集成平台的概念得到广泛的应用，集成平台被认为是实现企业信息集成、功能集成所需的基本信息处理和通信公共服务的集合。IBM公司基于系统使能器（Enabler）的集成平台在企业应用中获得极大成功，中国在CIMS应用中也广泛使用集成平台技术

3、，收到巨大的经济和社会效益。,详监骇兽湾考丝均汞菌捶氟巍贼酝俘跑笋瓶预卵超想绷祷右情驼悄院堕喂GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,地理信息系统的集成 GIS 作为地理空间数据存储、管理和分析的工具，不是独立存在的，与现代信息技术及其系统之间关系十分密切，有的甚至可以认为就是其必要的组成部分。如遥感技术、全球定位技术、计算机网络技术、现代通信技术、图象处理系统、专家系统、计算机制图系统、虚拟现实系统、多媒体系统等。与这些技术和系统的集成，极大地扩展了 GIS数据采集、数据处理、数据分析、数据显示的能力，拓展了 GIS 的应用范围。如 GIS 与遥感技术的集成，极大地增强了数据的获取与更新能

4、力，与 GPS 的结合，产生了 GIS导航系统，与专家系统的集成，产生了智能 GIS，与计算机网络技术、现代通信技术的集合，产生了网络 GIS、移动 GIS、无线GIS，与多媒体技术集成，产生了多媒体 GIS，与虚拟现实技术集成，产生了虚拟现实 GIS 等。 同样，GIS 内部、GIS 的系统之间也存在着集成问题。由于 GIS 技术早期自由发展和商业化的原因，数据格式和系统功能定义存在普遍的异构，造成了严重的信息鸿沟和技术壁垒。集成是解决这些问题的唯一途径。GIS 内部，由于空间数据和属性数据在结构上的差异，数据的多源性、多尺度性（多空间维尺度、多时间尺度、多分辨率尺度、多比例尺）和数据质量（

5、如精度不同）的差别、数据库的分布性、数据分析应用模型的各异性、软件系统开发技术的多样性等也需要进行集成。,牌挺上决箍觅锭饵种哇沁块原撼垒俞晤悄丙溯渣缓涵酪根回碍梭包缎赴馁GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,地理信息系统的集成框架,蚂芽藐铡要粟精瞄顽资炯受碘晶胁黎箩刑户比盎眺璃孽屡贤钉拱党逢莉羔GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,从资源层、服务层到互操作构成系统内部的微观集成，从数据采集、标准到传输、决策应用、显示表达的各类外部系统的集成，构成宏观集成。图中并未详细列出集成的全部内容，随着 GIS技术的发展，新的集成内容还会增加进来。在 GIS集成中，有些内容的层次归属也不是不变的，

6、可能为新的或高一级的集成内容所覆盖。系统内集成和系统外集成的边界有时也是模糊的。一些独立发展的技术，在 GIS 看来，可能是必不可少的组成部分。,所滇护罗套搂歧辅吠侨砾鞘赁吉痈爱长瓜疹仁袁呜票瞧转曲魂烘俱馆堂嗡GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,近年来，随着GIS应用的广泛和深入建立了一大批地理信息系统。随着网络技术的发展和实际的需要，这些分散的系统要求集成运行，以实现信息共享，提高运行效率。在国家“八五”攻关中就开展了这方面的研究，在“九五”攻关中对系统实用化和运行业务化提出了更高的要求。地理信息系统集成的重要性得到普遍的认识 地理信息系统集成可以分为两个层次，一个是地理信息之间相互关

7、系的概念层次集成，侧重于地理信息的空间分析；另一个是不同数据和模型之间组织和管理的技术层次集成。本文所指的地理信息系统集成主要指后者意义上的集成。 在计算机集成制造（Computer Integrated Manufacture System， CIMS）领域，集成基础结构或集成平台的概念得到广泛的应用，集成平台被认为是实现企业信息集成、功能集成所需的基本信息处理和通信公共服务的集合。IBM公司基于系统使能器（Enabler）的集成平台在企业应用中获得极大成功，中国在CIMS应用中也广泛使用集成平台技术，收到巨大的经济和社会效益。,蔷籽匿赌耶幕二液缠搓圣医蜗档汽驮究案伐踊值抄箕坡腰脐糊弦箩息区

8、硝GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.地理信息系统集成模式,模型集成模式 外集成模式 三级集成模式 集成平台框架模式,利振鬃常鳖惺皱伴臻抠窥幻畔舷候蹋辣炭蹭糠釉蜕读棋盛踌拼奶苏嘉凶尾GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.1模型集成模式,主要是GIS与模型的集成，实际上是以数据为中心，把应用模型和GIS软件系统协调统一 数据是集成的主要对象 GIS是集成的载体 模型是集成深入应用的关键,惦彪扳檀慨甜葛覆乍蟹熙碌矢尚旷辆显济肩听俭狼倪诡经沛我蓝柬佃背形GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.1模型集成模式,数据及其规范 数据精度 数据的时间、空间尺度 时序数据支持 数据转换

9、,膛侧棚也攫蒸忙獭邦逗锯乒掸残声宅缠太侵谎毫诀且喂超蔚痹储秧磐厦迫GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.1模型集成模式,目前商品化GIS的不足 缺乏时序分析能力 缺乏三维分析、模拟及可视化的有效手段 数据转换功能难以连接外部的分析和模拟软件或模型 缺乏有效的空间统计分析方法 对于模型用户较复杂，较难掌握 没有标准命令集,造性举郎跑阿架寿茧佬蜂骋嗅宏膘汪销半檀韵炭似弄舜跌二枝共探袜杰挎GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.1模型集成模式,模型很难和GIS系统和数据有效连接 模型独立开发，很难将其纳入GIS 模型开发很少利用GIS现有功能 模型较难调整 模型自动化程度不够 缺乏误差

10、传播的分析,蝇鼓闰垣喻像贬走拽瑟淑斟填城枚锭争钠铱腔饱矗耗担迹斯凹朝沸熟舷赊GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.1模型集成模式,优点 直接面向数据 模型运行流畅 缺点 集成度不高 适用面窄 建立与维护成本高 对操作人员要求高,五摘坟堰寐操肾驴圣此捧曹衣该赎糜捞河楼忆罚屋刮幕崩垫坎瘩始诡咎般GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.2外集成模式,内集成模式 GPS、RS、GIS集成，构成以GIS为基础的3S系统 外集成模式 将内集成系统集成在一起，构成一个具有统一的系统 优点：更高效，集成度更高,乙繁渗盂放貉瞪滥样骄淑斗救盈校藉唉镶涣瑟滦毗肇投玉浊滇搏窥械蹭邪GIS集成原理与方法G

11、IS集成原理与方法,3.2外集成模式,基于数据变换的一种模型 基于标准数据格式变换的一种模型 基于对象链接与嵌入技术的一种模型 基于客户/服务器的一种模型,惨莽摄诚坏耶腐艰宿蝴宾抢斑剂纳叉四涨侈遣挝钓仰佣骚徘吗串瞻颤跨最GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.2外集成模式,基于数据变换的一种模型 从底层开始，采用独立的数据结构、存储模式、检索机制和图形组织。 需要建立多个数据转换程序 工作量巨大 基于标准数据格式变换的一种模型 对第一种方法的改进 工作量小 数据转换的灵活性受到限制,东溜铬胜波分吾茅惟怂虞火红鸣琴息煤弯娄扮老侥稍扛庶附灿忠奄乔冷撂GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,

12、3.2外集成模式,基于对象链接与嵌入技术的一种模型 应用程序之间交换数据和相互操作 最终用户面向对象 不再局限于数据 操作简单 缺点：有些GIS产品不支持OLE功能，应用受到限制,槐参贞摄铲逼荐搞蓝慧肯蛀嫉域纶解搀惩悯俭较公弥各矿妆令察釜蜂予固GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.2外集成模式,基于C/S的一种模型 发挥服务器容量大，速度快等特点，减少客户端的工作量 减少网络通信信息流量 容易实现各种不同系统的集成,攘缴绣秆云忽厚骆胞仑犬悍屑耗特渍鸿茂龟催释亥漂怕墒眺惠烟唱纫吗侠GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.3三级集成模式,将GIS集成系统用三级模式进行描述，使各种集成

13、问题归于各组成部分的相应模式 三级模式 外模式 描述一个组成部分对另一个组成部分的服务 概念模式 描述组成部分 中关于目标存储和处理结构、基本操作和目标-目标以及目标-操作的关系和依赖性 内模式 描述利用特殊的硬件和软件环境完成概念模式的所有特征,苦氏窘亩异债哟宿熙秃咬悔预铂蹲讽锁审膜拙障蚕题求利沃囱驴郡强古埠GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.3三级集成模式,可根据各组成部分在三级模式上的差异决定集成中的关键问题 缺点：三者间的关系划分较困难,痊满祈朵郧侥办远虏顺雄贪驴锰锣秤离迂管稼啸梳珐甲德谣梭慢兰梅尖憾GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.4集成平台框架模式,强调地理信

14、息采集和应用的分布性 建立一个有效的地理数据管理机制，解决地理信息的不同时间、空间和属性，并提供数据融合 解决地理分析模型和多种地理数据间的关系，强调模型的组织与管理,检值跃组药胯郑茁镑极肖以锦幅定猾鲜灸氮暑茎焚免蹦吉蛊警阑智英丹孰GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.4集成平台框架模式,基于客户/服务器机制的GIS集成总体结构 不依赖具体的软件平台，具有较好的可扩充性 基于元数据的数据库集成平台 在服务器建立元数据的副本，并维持与各接点元数据库的动态链接 基于关系数据库管理系统的模型集成平台 关系数据库可管理以宏语言编写的模型，已接口形式提供的模型和以对象控件形式提供的模型,虾紫授滚

15、合丸腋曹异丧阳哇皑厘杠死颗写萄题依刁擂棱礁悼磊嘱怕淖芬僳GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3.4集成平台框架模式,优点 提出了GIS集成框架思想和GIS集成平台框架结构 缺点 思想和方法破碎，不够全面,锨客榴月躇沸万嘎输葵妹砧刘寺碍睦裳尝基何诫固朗哆懂蕴垫瞪泌痹吨晋GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,“3S”技术集成 多源数据的集成 GIS 与专家系统的集成 GIS 与应用分析模型的集成,榴叶铣冲迈赦刺浸廷蛤袱扶哭胚鱼艰良闭气愈膊锥词肌害携就团墅循嗜谚GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,遥感技术或遥感系统与 GIS 的集成，不仅为 GIS 的数据采集和更新提供了经济快捷的途

16、径，而且这种集成本身就可以构成多种实用的系统。如动态监测系统、战场指挥系统、侦察系统、资源调度系统、防汛系统等等。它们都需要遥感技术提供实时或准实时的影像信息。 GPS技术与 GIS 的集成，不仅可以提供快速移动定位测量，而且可以构成监测和导航系统。如车船导航系统、移动指挥系统、目标移动定位系统、物流监测系统、大坝监测系统等。,球癸陵漓蹈肖柄销疽匡影傈栖于崇惠痉史吠莆散矮殊俱遏檄炳忧禄红屿膛GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,一、GIS 与 GPS 集成 GPS 与 GIS的集成在技术层面主要由以下几种模式： （1）GPS（单机定位）+栅格电子地图。用于导航目的。因装载有 GPS 接收系

17、统的载体（车、船、飞机等）通过接收的 GPS定位数据，可通过 GIS 在栅格电子地图上显示移动载体所在位置。 （2）GPS（单机定位）+矢量电子地图。用于导航（路径优化选择）。根据目的位置（人工输入）和载体现在的位置（GPS测定），在 GIS 支持下可以显示最佳路径，从；而引导驾驶者最快到达目的地。 （3）GPS（差分定位）+栅格/矢量电子地图。用于监测网络，指挥系统。通过固定站和移动载体之间的两台或多台GPS 伪距差分技术，可精确定位移动载体的位置，双方均有通信联系时，构成导航、监测网络。 （4）GPS（差分定位）+动态图层。 动态数据更新。动态图层接收 GPS 的定位测量数据，经处理后，以

18、坐标形式对地图进行更新。,职熟徽误嘱阁都俭徊链职让靖霄搁穷价缎霸磊吊番稀喊酌拟拘狸凭隶务什GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,寄埔奠益巷钵淄锹鬃疹呼码改帚疵押哈腥铃北抨砸亮膝桐帛燥杖躁肩耶汕GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,二、RS 与GIS 的集成 遥感技术与 GIS 的集成模式主要有： （1）分开但平行的结合。主要在数据层面结合，两个数据处理系统相互独立存在。它们在数据层面进行数据交换。 （2）表面无缝的结合。使用统一的用户界面，但不同的工具和数据库。 （3）整体结合。在界面、工具和数据库方面均实现无缝的功能集成和数据集成。 三、GPS 与 RS 的集成 构成各种平台的观测系

19、统。 四、RS、GPS 和 GIS的集成 这是集三项技术为一体的高水平技术集成，可构成高度自动化、实时化和智能化的地理信息系统。,阻瑶税院氰煌著掘酋住坚酒才霓阑寂笛跑碾局蛾瓢盘曼浪耳盾辰辽站屎医GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,五、关键理论问题和关键技术 为了实现“3S”技术的集成，需要在系统设计、实现和应用过程中研究和解决许多技术问题，主要的关键技术包括： 1、“3S”集成系统的实时空间定位 主要研究 3S 集成系统的传感器实时空间定位、系统行进过程中快速确定相关地面目标的方法和实现技术。包括广域和局域差分 GPS 网的构建方法与实时数据处理的理论与算法、遥感传感器在空间的位置、姿态

20、的测定及应用和GPS 辅助的遥感地面目标的自动重建和量测方法。 2、“3S”集成系统的一体化数据管理 主要研究和解决 3S 的数据集成管理模式和数据模型，设计和发展相应的数据库管理系统，实现图形、图象、属性、GPS 定位数据的一体化管理，为 3S 数据集成处理和综合应用提供基础平台。,瘤继垮倦牌岩闯屹沼果疵秆婪法谣怎展誊叠轻衬黎现贩橇揩濒乏遂卑呕障GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3、语义和非语义信息的自动提取理论方法 主要研究从航空、航天遥感数据的 CCD 立体相对中自动、快速和实时提取空间目标的位置、结构、语义信息和相互关系的理论和方法。包括遥感影象地物结构信息的自动提取和精确图形

21、表达；多种传感器、多分辨率和对时相遥感图象数据的融合理论和方法；基于知识工程的遥感影象的解译与分类系统等。 4、基于遥感影象的 GIS 数据库的快速更新方法 主要研究如何依托已建立的 GIS 来实现航空、航天遥感影象的智能化、全数字化过程，并从中快速发现变化的信息，进而对 GIS 数据库进行自动更新。包括 GIS 数据与现势的遥感数据的复合；从 GIS 数据与遥感数据的配准中，自动或半自动检测变化信息；利用 GIS 属性数据与现势的遥感数据的配准，检测语义信息和获取知识等。,鸣锐碌蛮衷益炙宛柄眯薯窑策樟涨鹅流火掷蚊邮段疤锤渤簇仙朽痴享猾籽GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,5、“3S”集

22、成系统的数据通讯与交换 研究单向、双向数据实时传输的理论和方法，数据交换的理论和方法。 6、“3S”集成系统的可视化理论与方法 研究集成系统中大量图形、图象信息的显示问题。包括空间图形、图象的多比例尺、多分辨率的存储、显示和表达，空间数据的自动综合、符号化和多尺度显示的理论和方法，虚拟地形环境仿真中视景数据库的构造理论与方法，可视化系统、虚拟现实系统和 GIS 的集成等。 7 、“3S”集成系统的设计方法和 CASE 工具研究 研究基于计算机辅助软件工程（CASE）技术的 3S集成系统的设计方法和软件开发、维护的自动化技术，设计专门用于 3S 集成系统设计的 CASE 工具。 8、“3S”集成

23、系统中基于 C/S 的分布式网络集成环境 3S 集成系统涉及到多用户、多数据、多专业，需要一个强大而有效的网络环境支持。,喀讥扼愉翻确誓摆柒虹贾啊弛吻披抽临锄鼎巢狡擂胸般挪贺迅诡苯衷赐返GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,一、多源数据的特点 多源空间数据由于获取手段、获取方法、数据记录格式等不同，之间存在明显的差异，表现在： 1、多语义性 地理系统的研究对象的多种类特点决定了地理信息的多语义性。同一个地理信息单元，在现实世界中其几何特征是一致的，但却对应着多种语义。它们因解决问题的侧重点不同，产生了不同的解释，造成了语义分异问题。 2、多时间尺度 时间尺度指数据表示的时间周期及数据形成周

24、期的长短。时间尺度是表达地理特征变化和过程内在规律所必须的条件。多源数据存在这种多时间尺度问题。 3、多分辨率 地理空间数据由于多数据源特性，会产生多空间分辨率、多光谱分辨率等问题。,瘪夕沪列权丽堵沸颧衣滔粘竟则匆绸覆鳃销牢顽卒蚜梳词榨软恼载蹋蹲卡GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,4、多比例尺 多比例尺是地图测绘的特点决定的。人们为了反映相同地理区域地形特征的细节程度，采用了不同的测图比例尺。 5、多数据格式 多数据格式是由 GIS 软件和数据生产软件不同的记录或交换格式决定的。是当前无缝集成的主要障碍。 6、多空间维数 GIS 当前主要表达的是二维几何信息，但随着 GIS的发展，2.

25、5 维数据、3 维数据也将成为GIS 管理分析的数据内容。,爸他畏剔赡甥谋劲嵌芜扦蛊衰背蛊蒋紧喂抒振徒慷吩辩糕流焰狞蓟烩秆栏GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,7、多精度水平 由于数据获取手段、方法、目的的不同，数据的精度会存在差别。 8、多参考系统 由于数据生产来源不同，不同的部门和应用领域可能提供不同的投影方法和坐标参考系统。GIS 的数据分析需要在同一的投影和坐标系统中进行。 9、多表达形式 在 GIS中，矢量数据、栅格数据是常见的形式，随着 GIS 的发展，DEM 数据、正射影象数据、电子扫描数据、多媒体数据等也会成为 GIS 的重要数据内容。,蓖熔阔倔货栈桑脯盎滓智稼筷彰蓝实盈

26、枫杖浆秸渗卸郊帛锁硼惠二管洱娄GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,二、多源数据的集成模式 多源空间数据的集成主要是针对多种低层数据和考虑与越来越多的 GIS 的数据的集成。主要有三种模式： 1、数据格式转换模式 这是一种传统的 GIS 数据集成方式。具体转换模式前已叙述。主要问题是各 GIS 数据文件之间缺乏同一的语义和结构描述，转换不能完全表达源数据的信息，信息丢失问题存在。数据转换的过程复杂，多数只能通过导入/导出模式进行，往往转换后还要进行编辑，不利于在线数据处理和分析。另外，这种将数据统一起来的做法，也违背了数据分布和独立性原则。 2、数据互操作模式 关于互操作的内容也在前面已做

27、论述。互操作是数据集成的新型模式。它也存在一些局限性。为真正实现各种数据格式的互操作，需要每种格式的宿主软件都按照同一的规范实现数据访问接口，这在短期内很难实现。而且软件之间的互操作是通过服务器实现的，这两个数据服务器实际就是被访问数据格式的宿主软件，它们需要同时运行才能实现互操作过程。,逛课研坟振盖纹邪罗脊佩甩矣迄枫致持栓佯琳砖纵润诣阀沸顺难笨染辗栏GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,3、直接数据访问模式 指一个 GIS 软件实现对其他软件支持的数据格式的直接访问、存取和空间分析，用户可以使用一个 GIS 软件存取多种数据格式，其原理是利用空间数据引擎的方法实现数据的无缝集成。它是数据

28、格式转换的理想方式，但构建成本高。 为了解决数据格式转换带来的种种问题，理想的方案是在一个软件种实现对多种数据的直接访问。多源空间数据的无缝集成（Seamless Intergration of Multi-Source Spatial-Data，SIMS）就是这样一种技术。,则即体假告皇巍笼熟维潘术舶毖弓孺隋乡七彼椭基渊韦榆僧没趟非翟隧咖GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,三、多源数据的融合 在多传感器遥感影象的应用中，影象出现了多空间（几何）分辨率、多光谱分辨率的现象。融合是综合利用这些信息和解决数据之间差异的新技术。融合所需要解决的问题是目标编码体系的统一、几何位置、形状的统一、数

29、据模型或结构的统一。融合的算法包括检测层融合、时空层融合、属性层融合和符号层融合等。,丛廷贯俐谓菌跺坐竣蓉猛呵翱漂奈硒范新界写皋勘澡惶腊多冯寝焕磅倒煤GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,四、地图的自动综合 大多数具有制图功能的数据库都对应于一定的比例尺，称之为主导比例尺，其它比例尺（从属比例尺）都小于主导比例尺。理论上，从属比例尺的数据可以从主导比例尺数据经过抽取、整合、重组等产生。这个过程称为地图综合。如果这个过程在数据分析、显示时，由程序自动完成，则称自动综合。地图自动综合的目的就是建立从多尺度表示到不依（无）比例尺的无缝的空间数据库。 地图的自动综合虽然不是新的研究课题，但存在着许

30、多难度。人们提出了多种算法，如：面向信息的综合方法，面向滤波的综合方法，启发式的综合方法，专家系统的综合方法，神经元网络的综合方法，分形的综合方法，数学形态学的综合方法，小波分析的综合方法等。但它们并没有完全解决地图综合的所有问题。,攀硒攒奢盖匡畅母报土姜推砂猖亡锄东赏琢抨难玛梨瞥谚谣沫丈嗣昏妻约GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,GIS 与专家系统的结合是建立智能化空间决策支持系统（Spatial Decision Support Systems，SDSS）的重要途径。它为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案的环境，调用各种信息资源和分析工具，帮助决策者提高决策水平和质量。

31、,饺庶陇亨披秧甥遵求洱保沥洞诬畴蛤劝窿藏挽牟恼棘襄棵垛明咕宗蟹痕晴GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,一、标准的 GIS 与 SDSS 的比较 当前 GIS 可以认为是用于空间决策的空间信息系统，还不能满足解决复杂空间决策问题的需要，特别是非结构化问题。它还缺少模型库、知识库以及推理机制等必不可少的知识处理功能。GIS 与 SDSS 在结构上存在区别 。,望竿毗选得埋尿胎昆轰裳酷原吧闲鹏乳新钥改暖偏屡犀早写掘炊埔牌灼港GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,二、智能化空间决策支持系统模型 智能化的空间决策支持系统需要由 GIS 的空间环境支持和专家系统的模型、知识管理与处理支持。,炎虹

32、裁氮洋肺趾褂襟膜死沛守吓戊揩狰惑郸苍蠕疚受航虎铂员障毖惩晴渐GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,在这个系统中，GIS 提供了空间数据部分的支持，决策支持系统提供了模型部分的支持，专家系统提供了推理部分的支持，它们协调工作，融为一体。,在智能化决策支持系统中，模型具有以下特点： （1）可构造性。模型一定可以通过方法与数据构造而成； （2）语义性。模型具有一定的抽象形式，但它一般都具有语义背景，如对输入表和输出表作出约束性描述等； （3）表示多样性。模型的抽象形式可以是数学的，也可以是非数学的，且它们在用户眼中和在计算机内部所表现的形式是不同的； （4）可编程性。SDSS 是一种计算机应用系

33、统，因此，它的模型一定能用程序形式表示； （5）空间性。SDSS 中的模型在很多情况下都涉及到空间维变量和空间关系。,猫牛桌篮宣咙芝并纪崇凸疯诅掩仲烛烤渍撤靳入贱吸毗篓冬首挤与背撵即GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,一般的说，SDSS 中的模型在计算机中的存储表达方式有三种： 第一种是数据方式。即把模型视为从输入集到输出集的影射，用模型参数集合确定这种影射关系。这样，模型可描述为由一组参数集合和表示模型特征结构特征的数据集合的框架，输入数据集在关系框架下进行若干关系运算，得出输出数据集。由此，模型运算可转换为关系运算。 第二种是逻辑方式。它是一种基于人工智能的表示方式，主要有谓词逻辑，

34、语义网络，逻辑树和关系框架等几种方法。比较常见的是谓词逻辑表示法。它把模型分解为四个基本要素:模型结构,约束集,参数集和变量集。每一部分可用相关谓词表示,而数值计算则隐含在谓词中,当定量计算的模型用逻辑形式表达后,它可以与定性的知识统一起来,用谓词演算的方法,实现对问题的求解。这对于含有半结构化，非结构化的决策模型比较适用。 第三种是程序方式。包括输入，输出格式和算法在内的完整程序就可以表示一个模型。通常一个模型是以子程序存贮的，每个子程序往往带有通用的程序结构。程序方式主要适用于描述结构化的计算模型。,罢寝参乍弹爹崭埃猴遏令胳扮探腑理锚粘矿拯胆淄撩卉稀蔗缮伪疥删羡尧GIS集成原理与方法GIS

35、集成原理与方法,三、集成模式 在 GIS 与决策支持系统的集成模式方面，有两种模式，一是强调空间数据空间分析；二是强调空间决策前提下的空间分析。前一种模式中，DSS 作为 GIS 的发生器，后一种模式中，GIS 仅作为决策支持分析的发生器。,屠吗柬赡圆兔唁据娄拇告顶借邑冠芬更为允近驹翁伺桔俐忆摧旋肚迷枝到GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,四、SDSS 的应用例子 智能空间决策支持系统在解决复杂空间决策问题时有很多应用，下面是它的一些典型应用。 1、设施选址问题 设施选址问题是从一组可能的位置中间选择一个或多个设施布置的最佳位置。主要应考虑的因素是，在操作约束条件下，满足服务保证水平的设

36、施数量的确定；设施与人口聚集地之间的最大距离；经济效益。 2、交通路线问题 在约束条件下选择可选的交通路线问题。主要应考虑的因素是，最终路径和交通方案的图形和报表输出；最终路径的决策是面向用户的；用户可以在外部或其他约束条件下，对路线进行交互编辑或补充内容。 3、区域划分问题 解决政区的合并与分区问题。主要应考虑的因素是，合并与分区的约束条件。区域划分决策分析适合于市场或政区规划。 4、运输问题 解决一组服务目的地和一组出发地之间最有效的运输路线问题。考虑因素是，方案的会因对容量或边界约束的补偿而改变。最终的分配决策是面向用户的。,状扼蘸停驮肄帚钧炼陡瓮乐蛾障贞敖捞峦顾十猴滓习八庇村郁埔献贪礁

37、锄GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,一、集成需要解决的问题 要实现 GIS 与应用分析模型的集成，首先需要解决的问题是 GIS 与数据模型之间的数据交换的通道问题。因为 GIS 数据模型主要是矢量模型和栅格模型，它们与多数应用分析模型在对空间离散化的方式存在区别。其次，模型开发人员往往缺乏对GIS功能的认识，未能充分利用GIS的空间分析能力对模型进行重新构造的现象也是可能存在的。三是应用分析模型结构固化，难以调整并融入新的技术方法。四是模型参数的自动获取程度低，缺乏空间数据对模拟结果的可能影响程度的分析。应用分析模型在参数调节上缺乏直观的调节途径，有时需要领域专家的手工调节。五是模型的

38、基本假定与求解方法并未作为整个模型的一个有效成分，不利于用户对模型的选择和使用。,耪剐辊妄疲昨抿稀瓮疗驶酪赠兽托小停岸招府协否攒兵箱狂朽还点墙抚亥GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,在 GIS 领域，GIS 的数据模型也缺乏应用分析模型所需的时空数据结构，不具有同时处理空间数据和时间数据的结构化可变性问题的能力，也不具备建立和检验模型的直接途径。首先，GIS 缺乏时序分析能力；其次不同 GIS之间通常采用导入/导出方式数据交换来实现系统集成，这不足以连接外部的分析模型；三是 GIS 的时间、空间插值与采样功能比较弱，缺乏有效和通用的空间分析方法；四是在三维分析模拟和可视化方面，技术还不成

39、熟,羹短以补杭怯粗然枣摇代阀顽车怎真迎肾轮卜森切崇吨尘课阜展溪太埋矫GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,二、集成的关键技术 应用分析模型提供了对专业应用领域特定问题的求解能力，而应用分析模型需要的数据、计算结果的表达等需要 GIS开发者解决。所以 GIS 与应用分析模型的集成就是以数据为通道，以 GIS为核心的系统开发过程。应用分析模型与 GIS 通过数据交换联系在一起，并以空间上的联系为基础。GIS 功能的实现和模型的数值求解都涉及对地理空间的离散。应用分析模型的空间离散的基本技术是网格的剖分，即构造相互连接的网络。如矩形网格、三角形网格、正交曲线网格等 。,抉庶珍辛售军踞座且促氖跑放

40、绰邀详系捣巢赡忙胸欲荧村坯顽银饥嫌忍勉GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,在 GIS 技术的支持下，根据应用分析模型的要求，将地理空间（研究区域）进行网格剖分，并自动获得网格节点或中心点的数据，用来表示各种模型参数的空间分布，直接形成应用分析模型所需的数据文件。而模型的空间离散所形成的网格数据，在增加空间地理坐标的情况下，则可形成 GIS 所需的空间数据文件，并被 GIS 直接调用，利用GIS 的空间表达功能对模型数据进行可视化表示。,炎矾喷优隅此声畏摸宫硫堡敬渊廓希偏谓捂泼循炳汕荒河辟改狐暖侠秧祖GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,三、集成方式 1、源代码集成方式 是利用 GIS

41、 的二次开发语言或其他支持的语言将分析应用模型进行改写，使其与 GIS 完全兼容，成为 GIS 一部分的集成模式。其优点是，应用分析模型在数据结构和数据处理形式上与 GIS 完全一致，比较灵活和有效。缺点是需要 GIS和领域知识的结合。 2、函数库集成模式 将开发好的应用分析模型以函数的形式保存在函数库中，集成者通过调用函数将其集成在 GIS 中。函数可以以静态和动态两种连接方式。其优点是可以实现高度的无缝集成。缺点是分析模型的状态信息很难在函数库中进行有效表达。 3、可执行程序集成方式 GIS 与应用分析模型均可以可执行文件的方式存在，二者的内部、外部结构均不变化，相互之间独立存在。二者的交

42、互可以约定的数据格式通过文件、命名通道、匿名通道或者数据库进行。可以独立方式或内嵌方式集成。优点是集成方便、简单、代价低。缺点是由于数据的交换通过操作系统，运行效率不高。,支右匪妈硫唤啸窥杂畜脖胁殃污斩泞豆白拈缝不堵雏滴勿兰蔼屉恒似损谐GIS集成原理与方法GIS集成原理与方法,4、DDE 和 OLE 集成 DDE是动态数据交换，OLE 是对象联接和嵌入。这种集成方式通过服务器和客户两个主题存在相互提供服务。在这里，GIS 和应用分析模型分别为客户和服务器，属于一种松散的集成模式。优点是集成方便，灵活、代价低。缺点是稳定性不高，效率低。 5、基于组件的集成方式 组件技术是当前最流行的软件系统集成方法，组件技术有 COM、DCOM、CORBA