第13讲GIS发展.ppt

1、地理信息系统原理,第九讲 GIS发展,主要内容,2,地理信息可视化,对地形的表达,这是古今中外都感兴趣的问题，经久不衰，活跃于技术和艺术两个领域，创新不断。,达 芬奇 1503 绘制的托斯卡纳（意大利中部）地图,分析,管理,采集,空间信息可视化,(x1,y1) (x2 ,y2),计算机技术的迅猛发展，使人类产生与获取数据的能力成数量级增加，需要有新技术来帮助理解这些海量数据,定义可视化背景,空间信息,转换,图形图像,定义空间信息可视化,空间信息可视化：运用地图学、计算机图形学和图像处理技术，将地学信息输入、处理、查询、分析以及预测的数据及结果采用图形符号、图形、图像，并结合图表、文字、表格、视

2、频等可视化形式显示并进行交互处理的理论、方法和技术,空间信息输出方式和类型,输出方式,屏幕显示 矢量绘图 打印输出,地理信息系统产品输出类型,地图,地图是空间实体的符号化模型，是地理信息系统产品的主要表现形式， 根据地理实体的空间形态，常用的地图种类有点位符号图、线状符号图、面状符号图、等值线图、三维立体图、晕渲图等。,地图：是空间信息可视化的最主要形式，也是最古老的形式，是地理学的第二语言,专题地图,普通地图,地图,地理信息系统产品输出类型,图像,图像也是空间实体的一种模型，它不采用符号化的方法，而是采用人的直观视觉变量表示各空间位置实体的质量特征。它一般将空间范围划分为规则的单元，然后再根

3、据几何规则确定的图像平面的相应位置，用直观视觉变量表示该单元的特征。,正射影像地图,DEM+DOM+DLG,4D 产品,DEM、DOM、DLG、DRG,虚拟现实设备： 遥控手柄 感应头盔 数据手套 操纵杆 三维立体显示器三维鼠标 数据衣 立体声耳机 ,虚拟现实,虚拟战场,虚拟城市,虚拟地球,地理空间数据可视化最有发展前景的新领域，数字化的最终结果就是虚拟化。,虚拟现实,主要内容,2,地理信息可视化,“当GIS遇到网络”,数据采集与更新方式发生了变化,海量空间数据压缩与传输控制 空间信息网络的资源共享 卫星传感器组网与全球信息网络的集成 空间信息加密与网络安全技术,数据通讯技术,数据管理与共享方

4、式发生了变化,城市地理 信息共享交换平台,环保 GIS,旅游 GIS,安监 GIS,建设 GIS,农林 GIS,卫生 GIS, GIS,免费使用基础地理空间数据,免费使用数据库平台,免费使用GIS基础平台,免费使用硬件服务器资源,免费使用网络资源,从单纯的集中式应用发展到以网络为基础， 提供丰富数据和功能为主的分布式服务形式,工作模式发生了变化,分析计算模式发生了变化,基于主机的 GIS,桌面GIS,Web GIS （C/S，B/S）,分布式 GIS,开放式 GIS,Web Service Grid Service,Web GIS （C/S与B/S集成）,启示： 共享和开放是GIS技术发展的必

5、然趋势,地理信息系统体系与结构发生了变化,（据王家耀院士，2008）,启示： 组件化 标准化封装,地理信息系统开发模式的变化,（据王家耀院士，2008）,国际通信海底光缆全球分布图,国际互联网流量全球分布图,Google Earth,增值服务,Microsoft从Live Search到Virtual Earth 3D,Yahoo Local,灵图 ,搜狗 ,网络地理信息系统,1、广义网络地理信息系统 （1）定义：广义的网络GIS包含了以各种网络协议和不同分布式软件体系构建起来的GIS应用。广义网络GIS概念框架并非是“理想模式”，很多GIS平台厂商在其GIS软件平台的开发与部署过程中也是按照

6、这种模式生产自己的软件，以适应不同网络模式下的需求,市民,联动中心,应急响应单元,移动救援终端,监控记录,广义网络地理信息系统的应用,网络地理信息系统,狭义网络地理信息系统 （1）在一定时期内特定形式的计算机网络和分布式对象技术的融合所形成的GIS系统便是狭义性的网络GIS。 （2）几种网络地理信息系统都因其网络结构形式和分布式对象技术的不同而在体系结构、数据存储与访问方法、数据组织与存储策略等方面存在较大差异 基于C/S的网络地理信息系统 基于B/S的网络地理信息系统 基于空间Web服务的网络地理信息系统 基于网格的网络地理信息系统 ,网络地理信息系统,2、基于C/S的网络地理信息系统 （1

7、） 定义：C/S（Client/Server，简称C/S）是一种分布式系统结构，它基于简单的请求/应答协议，在C/S模式下，服务器只集中管理数据，而计算任务分散在客户机上，客户机和服务器之间通过网络协议来进行通讯。基于C/S的网络地理信息系统是构建于部门局域网络之上 （2）表现：界面一般为自己打造，企业逻辑多放在客户端，数据处理交由服务器，分布式计算技术这一般采用COM,DCOM,COM+,MTS的Windows DNA架构或Java的J2EE （3）优势：分工明确，高效、安全 （4）缺陷：网络传输问题，胖客户端，胖服务器,网络地理信息系统,基于B/S的网络地理信息系统 （1） 定义： Web

8、GIS，即互联网地理信息系统，以互联网为环境，以Web页面作为GIS软件的用户界面，把Internet和GIS技术结合在一起，为各种地理信息应用提供GIS功能。与传统GIS相比，具有B/S体系结构的网络GIS使原来基于单机或局域网的GIS扩展到整个因特网，使得地学数据和地学模型有可能在全球范围内共享。,客户端,服务器端数据库服务器,应用服务器,局域网,客户端,浏览器,服务器端数据库服务器,Internet服务器,Internet,浏览器,应用服务器 (Web GIS服务器),1,2,3,4,从C/S体系到B/S体系,12.3 网络地理信息系统,基于B/S的网络地理信息系统 （2）表现：界面一般

9、为浏览器，企业逻辑和数据处理交多放在服务器端，客户端则一般承担显示的任务，分布式计算技术这一般采用Http,XML等技术 （3）优势： WebGIS开发和应用管理成本低，使用简单；能实现真正的信息共享；平台具有很强的独立性；良好的可扩展性；更广泛的访问范围；平衡高效的计算负载等诸多优点,网络地理信息系统,2、基于W/S的网络地理信息系统 （1）定义：基于Web Service的网络地理信息系统是将地理信息技术和Web Service分布式计算技术相结合的产物，将地理信息系统架构在Web Service上可以轻松实现地理信息互操作，实现透明的数据和功能跨平台无缝访问。目前，OGC成立了专门研究如

10、何利用Web服务及其相关技术解决地理信息领域互操作问题的研究项目即OGC Web服务启动项目（OGC Web Services Initiative） （2）以Web Service为基础，适合于各种网络环境，能通过防火墙 （3）三种角色：服务提供者，服务请求者，服务注册库 （4）三种操作：发布操作，查找操作，绑定操作 （5）三种协议：SOAP,UDDI,WSDL,网络服务（Web Service）的概念,网络服务是一个相对较新的概念，已经被作为面向服务系统体系（Service Oriented Architecture ， SOA ）的主要技术之一，这是因为Web Service为Inter

11、net上异构信息的共享和异构系统的集成提供了一个分布式计算方法。网络服务规范完全独立于编程语言、操作系统和硬件环境，使服务提供者和使用者之间保持松散耦合的关系。,Web Service的实现技术,网络服务（Web service）是建立在HTTP分布式平台之上的，遵循特定的网络定义，以发送消息的方式传递数据。Web service技术是基于可扩展标记语言XML、简单要素访问协议SOAP、服务描述语言WSDL和统一描述发现和集成UDDI等技术的。,WSDL,UDDI,SOAP,Web Service的实现步骤,基本组件： GIS数据；Web service；UDDI注册中心； 客户端及SOAP

12、和WSDL协议等。 基本步骤： （1）注册在UDDI注册中心注册 （2）查找在注册中心查找满足客户端需要的Web service （3）绑定服务根据注册中心返回的WSDL文档描述Web service地址绑定服务 （4）客户端调用服务,Web Service,目录服务,数据服务,操作服务,UDDI注册中心,客户端,应用系统,浏览器,注册WSDL文档,WSDL文档,查找,,服务 地址,WSDL 文档,绑定,SOAP 请求,SOAP 响应,调用,基于WebService技术的数据共享与互操作框架,ISO和OGC等标准化组织依据Web service、地理信息共享

13、和互操作特性，制定了有关标准和规范，定义了统一的地理信息服务接口。很多GIS厂商设计了基于Web service的网络GIS平台，并在此基础上基于OGC规范开发了地理信息服务组件，如WMS和WFS等服务组件，可以为用户提供地理要素矢量数据和影像数据。这些地理信息服务组件还可以被其它系统及组件直接调用以实现系统之间的数据共享和互操作。,地理信息网络数据服务规范,地理信息网络数据服务，是通过网络提供的存储、管理、传输和操作地理数据的服务。它定义了数据服务的标准接口，服务开发者根据接口标准，基于某个平台实现数据服务。 Web 地图服务规范（Web Map Service, WMS） Web 覆盖服务规范（Web Coverage Service, WCS） Web 要素服务规范（Web Feature Service, WFS） .,该规范对客户端中地图的请求以及服务器的服务描述加以标准化,同时定义了3个操作:,Web地图服务（Web Mapping Service）,GetCapabilities(必须):获得服务服务描述元数据,这些元数据必须是用户或者服务管理者可以识别的,描述其服务内容和可接受的参数。 GetMap(必须):获得地图相关的操作。当用户请求GetMap操作时,客户端可以指定不同的图层来表示,并且对每一图层指定显示的样式,空间参考系,指