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第八部分GIS的发展章节安排7.1数字城市7.2数字流域7.3分布式GIS7.4三S集成7.1数字城市定义：综合运用GIS、GPS、RS、宽带多媒体网络及虚拟仿真技术，对城市基础设施功能机制进行动态监测管理以及辅助决策的技术体系。主要功能：数字化优化决策支持可视化表现数字城市示意图定义1是综合运用地理信息系统、遥感、遥测、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对城市的基础设施功能机制进行自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的系统。在城市规划建设与运营管理及城市生产与生活中：利用数字化信息处理和网络通信技术；将城市的各种数字信息资源加以整合并充分利用；使城市规划者和管理者在有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境中进行规划、决策和管理。数字城市定义2“数字城市”在广义上指城市信息化。数字城市将通过建设宽带多媒体信息网络、地理信息系统等基础设施平台，整合城市信息资源、建立电子政务、电子商务、劳动社会保险等信息化社区，逐步实现城市国民经济和社会的信息化，使城市在信息化时代的竞争中立于不败之地。数字城市定义3“数字城市”就是综合运用地理信息系统、数据管理系统、网络、多媒体等技术；以城市空间数据库和城市基础数据的数据为基础；以电信网、有线电视网、城域网为骨架；以政府、企业、公众数字应用系统和数字小区为终端；包括城市任何元素相应坐标、时间和对象属性的五维数字虚拟系统。数字城市定义4“数字城市”从信息社会发展的角度来看是一种新的社会系统；通过它人们能够实现自由创造、共享信息和知识；相对于目前的大规模生产和消费系统而言，“数字城市”实际上是一种数字革命：城市资源社会资源基础设施人文经济提高城市管理效率、节约资源、保护环境和城市可持续发展提供决策支持。数字城市数字城市的框架数据支持层数据管理与数据服务层系统应用层数字城市的结构体系数字城市的基础数据库数据组织的结构7.2数字流域获取数据的手段：全数字摄影测量遥测遥感（RS）地理信息系统（GIS）全球定位系统（GPS）计算机网络现代通信处理的过程对流域及其相关地区的自然经济社会构建一体化的数字模型集成平台和虚拟现实环境，实现真实、准确、实时搜集并分析流域变化信息，快速、高效地处理大量的历史数据和实时动态监测数据。最终目标结合现代水文分析计算和预测模型来进行科学的分析和处理；对流域治理开发和管理的各项方案进行模拟、分析和研究；在可视化的条件下提供决策支持，提高流域水文分析的时效性和准确性，增强决策的科学性和预见性。高速数据存储与传输网络基础数据监测数据地形数据影像数据高程数据水文数据GPS监测数据RS监测数据水文自动观测数据基础数据库专业数据库政务数据库动态监测数据库模型管理系统空间信息基础模型防汛减灾模型水量调度模型水资源保护模型水土保持模型工程建设与管理模型公用模型模型驱动系统数据输入接口系统模型输出接口系统三维虚拟环境防汛减灾水量调度水土保持工程管理水资源保护综合决策会商数据资源层模型服务层应用系统层并行计算环境数字流域的框架结构数字流域的主要任务对流域各类模型进行必要的集成和管理，使这些原本独立计算运行的模型，在整体上形成一个整体，能实现从整体上对流域的全局问题进行模拟、演进和决策分析；对流域基础地理信息建立无缝分层的分布式数据库，支持河网计算网格单元模型参数的自动获取；采用现代遥感技术，快速获取流域实时监测数据，提供模型计算需要的实时、准实时监测信息；建立模型管理和模型调度、检索系统，提供模型访问的计算机软件接口；建立快速的计算机网络系统和海量数据存储管理系统，提供高速并行计算环境，为大型模型计算提供技术支撑；建立虚拟现实与仿真系统，为模型计算过程和计算结果提供显示环境。数字流域建设的研究内容基础数据的组织管理和监测信息的快速提取响应系统模型服务系统三维虚拟现实与仿真环境高速存储和网络传输系统高速并行计算环境的计算机系统7.3分布式GIS分布式地理信息：在互联网上以多种形式分布式发布地理信息。分布式地理信息系统：指在计算机网络环境下，以分布式计算的理论技术和计算机网络技术为应用指导，用来设计地理信息系统中的时空数据采集、存储、管理、分析、表现等运算的理论计算模型。1、分布式的表现数据的分布：具有分布式的特点；应用功能：不同的人需要的功能不一样；外设的共享：可以通过分布式系统实现共享；并行计算：可以通过并行计算用普通计算机完成复杂计算。2、分布式和集中式的区别子系统A中心系统子系统C子系统B子系统D子系统A中心系统子系统C子系统B子系统D集中式系统分布式系统优点缺点1、分析和输出功能可在子系统，提供GIS用户之间快速和清楚的通信渠道2、公共资源安装在中心系统，便于提供集中维护和提供综合目的处理与分析任务3、专业资源安装在子系统，便于对专业资源进行权威维护和提供专业应用处理和分析4、管理与维护责任分明1、低专业技术水平人员会对数据的一致性、准确性、精度等质量产生影响2、需要对用户进行培训，但会受到一些新技术的限制3、领域专业技术人员需要情愿进行某些改变4、由于数据库的分布性，标准必须统一5、用户对数据库的要求会超越系统兼容性6、系统之间的数据库的参照系统显得更重要7、硬件设备投资会增加8、系统结构会随功能部门变化而变化分布式的特点集中式的特点优点缺点1、由高水平的专业技术人员对数据的一致性、准确性、精度等进行维护2、不需要培训领域技术人员3、数据的所有权和维护责任清楚4、从外部机构获取数据，数据的坐标系统的使用是清楚的。1、分析和输出由远离领域应用部门的中心系统完成2、领域部门的分析与数据处理的任务需预先向中心系统预约3、分布式GIS的体系结构数据服务层应用接口层应用层用户界面层任务请求过程任务响应过程传输层分布式结构4、分布式系统的网络结构中继器中继器网络服务器外设小型机图形工作站外设小型机微机微机分布式与集中式的混合结构微机微机主机1服务器主机2工作站终端终端终端终端4、分布式系统的网络结构5、分布式GIS的计算模式客户/服务器模式（Client/Server,C/S）浏览器/服务器模式（Browser/(Web)Server,B/S)混合计算模式①C/S计算模式服务器1服务器2服务器3图形工作站小型机微机1微机nC/S计算模式结构的分类数据库服务器客户机数据库服务器数据库服务器应用服务器应用服务器客户机客户机两层结构三层结构混合结构数据库服务器客户机数据库服务器数据库服务器应用服务器应用服务器客户机客户机两层结构三层结构混合结构C/S的资源配置模式数据管理应用处理数据管理数据管理数据管理数据管理应用处理应用处理应用处理应用处理人机界面数据管理人机界面人机界面人机界面人机界面人机界面应用处理客户机服务器分布式显示远程显示分布式应用处理远程数据管理分布式数据管理数据管理数据管理应用处理应用处理数据管理数据管理数据管理数据管理数据管理数据管理数据管理数据管理应用处理应用处理应用处理应用处理应用处理应用处理人机界面人机界面数据管理人机界面人机界面人机界面人机界面人机界面人机界面人机界面人机界面人机界面人机界面应用处理客户机服务器分布式显示远程显示分布式应用处理远程数据管理分布式数据管理②B/S计算模式WEB服务器浏览器两层结构WEB服务器浏览器WEB服务器浏览器两层结构数据库服务器WEB服务器浏览器三层结构数据库服务器WEB服务器浏览器数据库服务器WEB服务器浏览器三层结构数据库服务器应用服务器浏览器WEB服务器四层结构数据库服务器应用服务器浏览器WEB服务器数据库服务器应用服务器浏览器WEB服务器四层结构混合结构数据库服务器应用服务器浏览器WEB服务器C/S客户机混合结构数据库服务器应用服务器浏览器WEB服务器C/S客户机③混合计算模式网络服务器WEB服务器1通信服务器防火墙1调制解调器数据库服务器应用服务器WEB服务器2防火墙2E-mail服务器域名服务器C/S客户机1C/S客户机n浏览器1浏览器m非WEB用户WEB用户外部Internet用户6、分布式GIS的计算技术DCOM（分布式组件对象模型）CORBA（公用对象请求代理结构）EJB（EnterpriseJavaBeans）①DCOM（分布式组件对象模型）COM（组件对象模型）：用户将组件连接到运行在同一台计算机或运行在另一台计算机上的服务。其局限性之一是对各种操作系统应用请求的接口必须通过硬连接接入到应用中。DCOM基于ActiveX技术COM技术的延续增加了远程调用COM部件的功能。DCOM支持现有的TCP/IP、HTTP网络协议，对JAVA语言兼容。同时微软公司也授权在UNIX、SOLARIS等操作系统上使用这种技术。DCOM的特点每个程序模块无须存储在各客户端，且无须下载本程序在客户端运行，只要在服务器内存放一份DCOM部件，不同地方的用户可通过网络来访问这一部件。使用DCOM构成的大型应用程序，可以把处理相同任务的部分分割出来，组成一个专门的软件模块完成，其他程序或部件只需对其调用，即可获得所需信息。不同进程的DCOM结构ClientComponent同一进程中的COM组件（直接调用，无需中介组件）ClientCOMRun-timeCOMRun-timecomponentSecurityproviderDECRPCLPCSecurityproviderDECRPCLPC不同进程中的COM组件（不能直接调用该进程，按OS规定进行）DCOM的结构不同机器中的DCOMDCOM的结构ClientCOMRun-timeCOMRun-timecomponentSecurityproviderDECRPCProtocolstackSecurityproviderDECRPCProtocolstackDCOMnetwork-Protocol不同机器上的COM组件，通过网络协议代替本地进程之间的通讯②CORBA（公用对象请求代理结构）CORBA是OMG提出的对象分布计算规范；CORBA规定了对象请求代理机制，已成为事实上的企业分布计算和集成框架开发和应用标准。CORBA的组成对象请示代理（ORB-ObjectRequestBroker）：使对象在分布式环境透明地收发请求和响应，是构造分布式对象应用，及其对象在不同层次的异构环境下互操作的基础；对象服务（OS-ObjectServices）：为使用和实现对象而提供的基础服务集合。通用设施（CE-CommonFacilities）：为许多应用提供的的共享服务的集合。应用对象（AO-ApplicationObjects）：相当于传统的应用。CORBA的工作模式CORBA的特点引入中间件（MidWare）作为事务代理，完成客户机（Client）向服务对象方（Server）提出的业务请求(引入中间件概念后分布计算模式。实现客户与服务对象的完全分开，客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位置(参见图20-13所示的CORBA系统体系结构图);提供软总线机制，使得在任何环境下、采用任何语言开发的软件只要符合接口规范的定义，均能够集成到分布式系统中；CORBA规范软件系统采用面向对象的软件实现方法开发应用系统，实现对象内部细节的完整封装，保留对象方法的对外接口定义。CORBA体系结构客户主机Web浏览器Applet服务器主机ORB客户对象HTTPDaemonORBDaemonWeb服务器ORB驱动的应用server基于ORB的函数调用和返回值CORBA客户主机Web浏览器Applet服务器主机ORB客户对象HTTPDaemonORBDaemonWeb服务器ORB驱动的应用server基于ORB的函数调用和返回值CORBA图20-14CORBA的组件调用过程CORBA软件产品对象软总线应用系统应用框架应用组件Agent环境Agent环境功能服务组件元数据管理组件数据服务组件元数据库空间数据库基本对象特定的GISAgent数据分布式管理数据一致形维护数据安全管理访问控制数据交换数据导航缓存管理数据迁移管理数据代理服务管理系统维护应用框架应用组件Age