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Ch8GIS发展前沿与展望8.1GIS的学科展望8.1.1GIS理论研究中亟待解决的问题•GIS设计与实现的方法学问题•GIS的功能问题•多媒体GIS的管理和操作问题•GIS中地理信息的深加工问题•空间信息可视化技术和虚拟现实技术（VR）8.1.2GIS软件发展的热点•GIS中面向对象技术的应用•时空系统•地理信息系统建模•三维GIS研究•网络GIS•组件GIS8.1.3应用地理信息系统发展趋势与展望•GIS网络化•GIS标准化•GIS集成化•GIS智能化•数据商业化•GIS产业化•系统专门化•GIS企业化•GIS全球化•GIS大众化与社会化8.1.421世纪GIS技术发展的特点•Spatialdatabaseswillbeobject-orientedandunifiedwithDLG,DOQandDEM;•Representationofspatialdatawillbemulti-scaling,multi-dimensionalanddynamicbyusing3Dvisualiza-tionandvisualrealitymethods•SpatialdataminingandknowledgediscoverywillbethoroughlystudiedandusedforimprovingintelligentlevelofGISspatialanalysisandDSS8.1.421世纪GIS技术发展的特点•MLS/LBStechniquesthroughWeb-WAPserverswillpromoteGIStobegeo-informationserviceforanybodyandanythingatanyplaceandanytime.Inthiscasefederaldatabasesandinteroperabilitywillbesolvedinnearfuture•Researchongeographicinformationsciencewillbuilditstheoreticalframeworkinthe21stcentury李德仁，武汉大学学报（信息科学版）2003（2）8.1.5第四代GIS（方裕）一、第三代GIS一般认为第三代GIS软件技术从90年代中期开始。当代GIS软件普遍存在着许多不足、问题：①以图层为基础的处理模式，大范围跨图幅处理能力弱；②基本是二维空间数据组织和管理，难以处理三维问题。③静态、单时相的空间数据组织和管理，限制了动态分析决策④空间数据尺度割裂，单一比例尺数据处理⑤基本上以系统为中心，不同系统、软件之间壁垒分明，难以实现数据共享、交互⑥对影像数据管理和处理能力弱，难以适应遥感技术迅速发展的形势⑦空间事务处理、组织能力弱二、第四代GIS软件的目标目前是第四代GIS软件研究的准备和发展时期，其基本目标是：①具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成为面向空间实体（OS）及DBMS之上的主要应用集成平台，实现由2D处理向3D、4D处理的转变；②由面向地图处理向面向客观空间实体及其时空关系处理的转变；③由以系统为中心向以数据为中心、实现空间数据共享与服务的转变；④由管理型向分析决策型的转变。用户界面可视化与虚拟现实表达应用模型定义接口元数据与服务规范管理应用开发工具与功能接口空间数据计算与传输中间件分析、处理功能部件空间数据模型与组织增量存储操作系统、数据库管理系统及其他系统软件硬件系统与网络接口8.2网络GIS8.2.1网络地理信息系统简介网络地理信息系统是地理信息系统从单机及主从式计算机上转移到网络环境下的地理信息系统的泛称，它强调的是地理信息系统的工作环境。它的基本思想是在互联网上提供地理信息，让用户通过浏览器浏览和获得一个GIS中的数据和功能服务。北京市公安局宣武分局警用地理信息系统一、网络GIS的组合方式组合方式数据应用功能全集中式中央服务器中央服务器数据集中式中央服务器客户端功能集中式客户端中央服务器全分布式客户端客户端函数库分布式客户端或服务器中央服务器存储，客户端动态连接执行二、网络GIS的运行机制从用户来看，网络GIS的功能主要表现在空间信息的游览和查询上，包括：空间图形的放大、缩小、漫游，空间信息和属性信息的双向查询，空间对象集合方式的查询，以及各种模式的分类和分级分析等。从网络GIS的运行看，服务器端通过一个互连网地址构造Web服务器，组织放在网络上的数据和信息资源，并通过URL地址对各部分进行链接。用户在网络上访问时，先键入URL地址，由网络游览器建立与被访问服务器的连接。网络连通后，客户通过游览器进行访问与操作，实现应用目的。8.2.2WebGIS----万维网地理信息系统一、GIS从因特网的发展受到的影响•GIS研究者应用新闻组或者电子邮件进行GIS技术问题的探讨•通过网络远程教育实现GIS教育•GIS软件下载•空间数据发布和下载•计算机网络信息空间（CyberSpace）二、WebGIS简介WebGIS就是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。万维网GIS是在Internet或Intranet网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析、显示与应用空间地理信息的计算机信息系统。国际上通称WebGIS，因为大多数客户端应用了协议。WebGIS的应用•空间数据发布•空间查询检索•空间模型服务•Web资源的组织三、WebGIS实现技术（一）CGI（CommonGatewayInterface）方法通用网关接口（二）服务器应用程序接口（ServerAPI）方法（三）插件(Plug-ins)方法（四）JavaApplet方法（五）COM与ActiveX方法以下为主要WebGIS产品的地址:MapInfoProserver://的InternetMapServer(IMS)forArcView&Mapobjects://://——面向网络服务的新一代WebGIS开发平台是新一代网络地理信息系统开发平台，它基于Microsoft.NET技术和SuperMapObjects组件技术开发，设计全新的面向服务的技术体系结构，提供更灵活的二次开发方式和更强的并发访问能力。SuperMapIS.NET5采用面向Internet的分布式计算技术，支持跨区域、跨网络的复杂大型网络应用系统集成，提供可伸缩、多种层次的WebGIS解决方案，全面满足网络GIS应用系统建设的需要。8.3GIS的标准化与OpenGIS8.3.1数据共享•数据接口•数据字典系统：地理数据字典系统影响数据共享的因素技术因素人为因素8.3.2地理信息系统的标准化与规范化一、地理信息系统标准化的意义和作用•促进空间数据的使用与交换•促进地理信息共享•促进GIS产业化、社会化与大众化二、地理信息系统标准化的内容•地理信息的内容和层次•地理信息的分类和编码•地理信息的记录格式与转换•地理信息规范及标准的制定三、地理数据标准化和规范化•统一的数据采集原则•统一的空间定位框架•统一的数据分类标准•统一的数据编码系统•统一的数据记录格式•统一的测试标准8.3.3ISO/TC211地理信息国际标准化由地理信息/地球信息科学（Geographicinformation/Geomatics）专业委员会于1994年3月成立，其目的是为了促进全球地理信息资源的开发、利用与共享，即制定ISO/TC211地理信息/地球信息科学标准，它是对与地球上位置直接或间接有关的物体或现象信息的结构化标准。包括五个组：•框架和参考模型（美国）•地理空间数据模型和算子（澳大利亚）•地理空间数据管理（英国）•地理空间数据服务（挪威）•专用标准（加拿大）8.3.4开放的地理数据互操作规范（OGIS）OGIS:OpenGeodataInteroperationSpecification由OGC(OpenGISConsortium)提出主要定义了以下三个规范•开放的地理数据模型•OpenGIS服务•信息团体模型OGIS的核心在于标准8.3.5地理信息系统的互操作地理信息系统各系统之间数据共享的途径主要包括数据交换和地理信息系统的互操作一、空间数据转换•直接转换----相关表•直接转换----转换器•基于空间数据转换标准的转换二、地理信息系统互操作及其层次GIS互操作的概念：GIS互操作是指明不同应用（包括软、硬件）之间能动态地相互调用，并且不同数据集之间有一个稳定的接口。GIS互操作在强调软件功能块之间相互调用时称为软件的互操作；强调数据集之间相互透明访问时称为数据的互操作；强调信息共享，在一定语义约束下的互操作称为语义的互操作。层次结构支持企业信息立法，政策，规范，标准应用语义标准，语义数据模型，规程数据地理信息系统DBMS，标准，规程数据库技术软件和网络协议规程，协议，标准硬件和网络标准等GIS互操作的层次•网络层•硬件层•软件层•数据库层•地理信息系统层•应用层•企业层8.3.6开放式地理信息系统（OpenGIS）一、概念OpenGIS是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）所建立起来的地理信息系统，其中可以实现不同地理空间数据之间、数据处理功能之间的相互操作以及不同系统或不同部门之间资源的共享OpenGIS的核心是标准二、OpenGIS的特点•互操作性•可扩展性•技术公开性•可移植性•兼容性•可实现性•协同性三、OpenGIS实现技术•面向对象技术，分布计算技术•开放式数据库互连（ODBC）•分布式对象技术8.4组件式GIS（ComGIS）8.4.1ComGIS兴起的背景①传统GIS软件开发效率低，周期长，适应性差；②传统GIS软件价格贵，用户不易掌握及二次开发；③OLE（ObjectLinking&Embedding/ActiveX）与平台无关的组件间的接口语言IDL（InterfaceDifineLanguage）以及COM(ComponentObjectModel)组件式对象模型等理论和方法、工具的出现，为ComGIS的发展奠定了理论和技术方法的基础。8.4.2ComGIS的实现方法通过属性、方法和事件进行交互，方便使用和二次开发。属性（properties）：描述控件或对象的性质（attributes）的数据，表明控件所具有的特征方法（methods）：控件或对象的动作（actions），通常对应于某些函数（functions）事件(events)：对象的响应（responses），当用户对控件进行某种动作时，控制可向容器发送相关的事件。各构件与数据库之间可通过ODBC（OpenDatabaseConnectivity）进行交互ComGIS的主要构件：①图形编辑构件——点、线、面数据增、删、修改、开窗、缩放、漫游等②空间数据采集构件——跟踪数字化，扫描数字化输入等③空间数据更新构件——图形、图像数据输入、叠加、更新④空间数据处理构件⑤空间数据查询、分析构件——查询、网络、空间分析、缓冲区分析、叠置分析，地形分析等⑥DTM生成和三维地形制作构件⑦地图编制与输出构件⑧地理空间数据交换构件——与其它GIS软件交换数据8.4.3ComGIS的特点或优点①采用基础组件——高级通用组件——专业性组件的构建方式，便于用户选择，价格便宜②无须专门的GIS开发语言，二次开发简捷③GIS功能强大，便于扩充④有利于GIS技术的大众化、社会化8.5数字地球与GIS8.5.1数字地球基