Chapter5 地理信息工程与标准化

GIS硬件配置计算机数据输入设备数据输出设备存贮设备如P166图5.1GIS软件配置ByGIS数据流程图（如P168图5.2）1）OS2）数据输入软件（矢量化、栅格扫描）3）数据查询（图形和属性查询）和分析软件（数据预处理和信息分析）4）图像处理软件5）网络管理软件6）信息输出软件GIS人员配置1）GIS系统项目经理/技术组2）数据库经理3）数字化操作员5）系统操作员6）应用分析软件经理7）程序编写员如P171图5.3GIS软硬件配置举例（ESRIArc/Info）ESRI产品定位及其相互关系▪数据量、用户数、网络环境、投资规模、GIS定位系统性能和投资的权衡▪没有万全的方案▪根据自身实际，找到投资与性能的平衡点GIS软硬件配置举例（ESRIArc/Info）硬件/网络平台的选择1)性能基准线——选择硬件平台时，确定某一机型及其配置，作为系统性能估计的基准。该基准随硬件水平提高而提高，内外存储器交换为零—最佳。2）GIS数据服务器配置▪支持并发▪并发客户数=2*相对性能▪相对性能=本机SPEC指标/性能基准线SPEC指标GIS软硬件配置举例（ESRIArc/Info）硬件/网络平台的选择3）网络配置▪保证提供足够的带宽▪通信环境可有各种网络部件（Router、Bridge、M、HUB、Switch等）和通信技术（100BaseT、10BaseT、FDDI等）建立▪尽量将空间数据放在GIS应用服务器上，减少网络传输量，从而显著改善应用性能GIS工程成功的关键1）具有远见2）具有长期规划（10年）3）具有决策者的有效支持4）具有系统分析方法5）具有专业知识6）广泛吸取用户意见C/S、B/S；分布式网络设计考虑因素地址的物理分布现有通讯设备用户对系统功能的特殊要求数据库容量不同地址使用数据和数据更新的频率及其量的大小安全性要求硬件和未升级需要数据拥有权和系统管理的组织因素其他计算机网络系统连接方式星状（Star）——树形网络（星状变种）▪优点：集中，C和S通过中继器及通讯线路单线联系，一个C出现故障不会影响全局▪缺点：网络扩大受限于中继器，中继器故障会影响到整个网络环状（Ring）▪优点：接口简单，增减C便捷，易实现广播式发送▪缺点：可靠性差计算机网络系统连接方式总线（LinearorBus）▪局域网常用方式▪优点：费用低、易扩大▪缺点：不易维护，故障不易排除▪还有网格状（所有C互联，昂贵、复杂）和无线（不受线路限制，昂贵、安全和可靠性差）两种方式网络GIS的组合方式1）全集中式：所有功能集中在S提供，C只负责执行用户界面2）数据集中式：数据管理由S提供，C提供应用功能（一般有GIS专业软件）3）功能集中式：S提供应用功能，C负责数据管理4）全分布式：无C、S之分5）函数库服务器：把函数库存储在S上，根据用户要求动态合成应用软件在C上运行网络GIS的概念设计要点1）对用户的应用意图有充分的了解2）掌握计算机软硬件件和计算机通讯的基本概念知识3）了解已经存在的并可能影响设计的地址条件（现有系统和通讯设施）4）对于有可能影响系统设计的计算机技术及其发展的现有状况应用充分认识网络GIS的概念设计设计原则1）对GIS网络配置中的软硬件的功能和作用给予说明2）对设备和应用之间的关系进行描述3）有利于系统功能重申、修改，有利于系统价值的估算4）对系统能够在新的应用、新的用户和扩展数据库方面给予描述网络GIS的概念设计设计示例（系统和组织类型、地址分布、数据传输、升级可能性）1）8种2）图5.15-5.22研究内容1)与GIS软件工具开发有关的各种标准化活动▪软件工程、软件评测….2)与GIS数据库建设有关的活动，包括各种操作规程的制定、文本编写、数据库安全等方面的标准实践3)与GIS数据共享有关的标准化工作，包括数据重复使用、数据交换、网络安全等方面的界面、技术标准，如数据模型标准、数据质量评定标准、元数据标准意义与作用直接作用：保证GIS及其应用的规范化发展，指导GIS相关的实践活动，拓展GIS的应用领域，实现GIS的社会及经济价值1）促进空间数据的使用与交换2）促进地理数据信息共享意义与作用1）促进空间数据的使用与交换▪数据质量：a、数字化水平参差不齐b、对地理属性特征的识别；需制定一系列的操作规程▪数据库设计：针对数据模型设计、数据库结构和功能设计以及数据建库的工艺流程设计可能出现的问题（如P188表5.5）制定标准▪数据档案：对GIS元数据的研究及标准化制定▪数据格式：通用数据格式意义与作用1）促进空间数据的使用与交换▪数据的可视化：与标准的地图符号体系类似，制定一套标准的GIS用于显示地理数据的符号库，包括图形符号、文字符号、图片符号和声音符号。▪数据产品的测评：针对GIS数据产品的质量、等级、性能意义与作用2）促进地理信息共享▪地理信息共享——地理信息的社会化应用，就是地理信息开发部门、用户和经销部门以一种规范化、稳定、合理的关系共同使用地理信息及相关服务机制。▪现代地理信息共享方式：模拟产品、数据产品和网络传输（未来）▪地理信息的共享不只是空间数据的共享，空间数据和非空间数据的集成共享也是主要的内容，其有更大的社会意义意义与作用2）促进地理信息共享▪共享的三个基本要求a、正确的向用户提供信息；b、用户无歧义、无错误的接收并正确使用信息c、保障数据供需双方的权利不受侵害▪共享技术涉及四方面：a、面向地理系统过程语义的数据共享概念模型的建立b、地理数据的技术标准c、数据库安全技术d、数据的互操作性意义与作用2）促进地理信息共享▪面向地理系统过程语义的数据共享概念模型的建立▪模拟地理系统的思想成了一种标准（点、线、面等几何特征）▪基于地理系统过程思想的概念模型很少出现▪实际的数据共享是一种在语义层次上的数据共享▪此概念模型包含的约定法则：a、地理实体集合属性的标准定义和表达b、地理属性数据的标准定义和表达c、元数据定义和表达意义与作用2）促进地理信息共享▪地理数据的技术标准▪此标准为地理数据集提供诸如空间坐标系、空间关系表达等标准，它从技术上消除数据产品之间在数据存贮和处理方法的不一致性，使数据生产者和用户之间的数据流畅通。▪GIS人机界面的标准化：a、现有的IT标准界面b、以表达数据集的语义作为作为用户界面标准——两种策略i）建立标准的数据字典ii）建立标准的特征登记意义与作用2）促进地理信息共享▪数据安全技术▪数据的完整性约束▪保护数据库免受非授权的泄露、更改或破坏▪防止计算机病毒▪数据的互操作性▪不同GIS数据库管理系统间数据的自由传输▪不同的用户可以自由操作使用同一数据集，并且保证不会导致错误的结论具体内容地理信息的内容和层次地理信息的分类与编码地理信息的记录格式与转换地理信息规范及标准的制定具体内容——地理信息的内容与层次地理知识、地理信息、地理数据▪地理数据地理信息（地理知识的一种）地理信息的构成与信息结构▪地理信息[地理实体描述信息（空间属性信息、地理关系信息、地理属性信息）、元数据信息（数据质量信息、机构信息、获取时间）]具体内容——地理信息的分类与编码分类1）对地理信息的分类一般采用线分类法（树）2）通过分类分级，共同描述了地物之间的分类关系、隶属关系和等级关系3）六大分类体系：地貌、水文、植被、土壤、气候、人文具体内容——地理信息的分类与编码编码1）多种类型：顺序码、数字化字母顺序码、层次码等，我国主要采用层次码（按照分类对象的从属和层次关系）2）要坚持系统性、准一性、可行性、简单性、一致性、稳定性、可操作性、适应性和标准化的原则，统一安排编码结构和码位；要简明、可扩充、并便于计算机处理具体内容——地理信息的记录格式与转换通用数据交换格式交换需要考虑的问题：1）不同空间数据模型下空间目标的记录完整性和转换完整性2）各种参考信息的记录及转换格式3）数据显示信息4）属性数据的标准定义及值域的记录与转换5）地理实体的定义与转换6）元数据的记录格式及转换数据的媒体记录格式（数据在外存储器上的存放格式）具体内容——地理信息规范及标准的制定遵从中国《标准化法》和《标准化法实施条例》等法律法规1）制定地理信息技术标准的主要对象（软件工具、数据、系统开发、其他）2）制定地理信息标准的一般要求3）编制标准体系表ISO/TC211国际标准化活动TC211——地理信息/地球信息专业技术委员会，旨在针对直接或间接与地球上空间位置相关的目标或现象的地理信息制定一套标准，以便确定地理信息数据管理、采集、处理、分析、查询、表示，以及在不同用户、不同系统、不同地方之间转换的方法、工艺和服务。下设五个工作组：1）框架和参考模型（WG1、USA）；2）地理空间数据模型和算子（WG2、Australia）；3）地理空间数据管理（WG3，UK）；4）地理空间数据服务（WG4，Norway）；5）专用标准（WG5，Canada）