网络地理信息系统原理及技术

网络地理信息系统原理与技术主讲：王明军武汉大学资源与环境科学学院----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院2课程要点教材《网络地理信息系统原理与技术》，孟令奎、史文中、张鹏林，科学出版社，2005.3参考数目《WEBGIS原理及其应用》，刘南、刘仁义，科学出版社，2003----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院3课程要点（Cont.）课程重点内容网络GIS基本原理网络GIS数据存储WebGIS原理与实现移动GIS网格GIS网络GIS工程技术与工程管理常用网络GIS软件介绍----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院4Chap1概述学习目标与要求了解GIS的基本发展过程掌握GIS的基本功能与组成部分了解GIS的主要应用领域了解GIS网络化的基本要求与目标学习重点深刻理解GIS的空间查询与分析功能网络GIS相关技术的融合与技术的改造----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院5Chap1概述(Cont.)地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)是一种采集、传输、存储、管理、处理、分析、表达和使用地理空间数据的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理空间数据的通用技术。它集计算机软硬件、地理空间数据和最终用户等几个部分于一体，借助其独有的空间分析功能，准确、真实、图文并茂地输出用户感兴趣的信息。----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院6Chap1概述(Cont.)1、GIS的发展60年代是GIS的开拓期;70年代是GIS的稳步发展期;80年代是GIS的应用推广期;90年代为GIS的用户期;21世纪以来,计算机技术/通信技术/网络技术结合,GIS运用更加广泛。----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院7Chap1概述(Cont.)2、GIS的功能与特点GIS的基本功能数据输入数据编辑数据存储与管理空间查询与空间分析图形输出与交互操作----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院8Chap1概述(Cont.)GIS的功能与特点GIS的基本特点空间数据组成特有的空间分析能力强大的图形处理和表达能力辅助决策支持----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院9Chap1概述(Cont.)3、GIS的主要运用领域数字城市数字流域物流管理位置服务----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院10Chap1概述(Cont.)4、GIS的网络化网络化GIS(简称网络GIS)是以网络为平台的GIS。网络GIS是指在网络环境下为各种地理信息科学的应用提供GIS的基本功能(如分析工具、制图功能)、分布式计算和空间数据管理的空间信息管理系统。本质上它是一个基于网络的分布式空间信息管理与服务系统，能实现空间数据管理、分布式协同作业、网上发布、地理信息应用服务等多种功能。----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院11Chap1概述(Cont.)GIS网络化的优点：拓展了GIS的应用领域及服务范围为用户提供透明的操作方式降低用户购买GIS软件系统成本时效性强----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院12Chap1概述(Cont.)网络GlS相关技术海量空间数据存储与管理技术计算机网络技术无线通信与移动定位技术高性能并行计算技术----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院13Chap1概述(Cont.)学习目标与要求了解GIS的基本发展过程掌握GIS的基本功能与组成部分了解GIS的主要应用领域了解GIS网络化的基本要求与目标学习重点深刻理解GIS的空间查询与分析功能网络GIS相关技术的融合与技术的改造----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院14Chap2计算机网络基础学习目标与要求了解计算机网络基本概念与功能了解计算机网络的组成与分类方法解计算机网络基本通信技术掌握高速计算机信息网络技术体系构成与原理学习重点计算机网络的基本原理广域网数据交换技术----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院15Chap2计算机网络基础(Cont.)1、计算机网络的形成和发展发展阶段以主机为中心的联机终端系统以通信子网为中心的主机互联开放式标准化网络网络协议的标准化进程20世纪70年代20世纪80年代----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院16Chap2计算机网络基础(Cont.)2、计算机网络的基本概念与功能计算机网络概念由物理上独立的计算机设备通过通信子网连接起来,在遵循共同协议基础上实现信息共享的计算机系统计算机网络的功能数据通信资源共享提高系统的可靠性和可用性促进分布式数据处理和分布式数据库的发展----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院17Chap2计算机网络基础(Cont.)3、计算机网络的组成与分类计算机网络的组成计算机/操作系统/传输介质连接设备(中继器/集线器/交换器/路由器等)计算机网络的分类按分布距离(局域网/城域网/广域网/Internet)按交换方式(电路交换/报文交换/分组交换)按拓扑结构(总线型网络/星型网络/环型网络)按服务性质(工作组网络/部门级别网络/企业级网络)----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院18Chap2计算机网络基础(Cont.)4、数据通信技术数据通信的基本概念信息/数据/信号(信道概念)通信与通信系统通信方式(串行与并行/单工、半双工与全双工)基带传输与频带传输信号的带宽----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院19Chap2计算机网络基础(Cont.)数据编码与调制模拟数据编码调幅编码法调频编码法调相编码法数字数据编码不归零码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码模拟数据的数字信号编码采样---量化---编码----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院20Chap2计算机网络基础(Cont.)传输介质及其特性传输介质的类型同轴电缆/双绞线/光纤/无线传输媒介常用传输介质特性双绞线（屏蔽双绞线/非屏蔽双绞线）同轴电缆光纤（单模光纤/多模光纤）无线通信----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院21Chap2计算机网络基础(Cont.)多路复用技术频分多路复用（FDM）时分多路复用（TDM）波分多路复用（WDM）码分多路复用（CDMA）----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院22Chap2计算机网络基础(Cont.)广域网数据交换技术电路交换通过网络中的节点在信源和信宿两站之间建立一条专用通信线路。--电话报文交换网络中间节点具有存储能力的计算机设备承担，用户信息可以暂时保存在中间交换节点上。分组交换数据被划分成具有上限的固定长度单元传输，接收方收到数据后，按照原来顺序组织，从而减少信道占用时间的通信方式----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院23Chap2计算机网络基础(Cont.)5、无线网络技术无线网络分类无线广域网无线局域网无线局域网与有线局域网区别移动性/传输介质/拓扑结构/可靠性处理无线局域网组成无线网络接口卡/接入点/站点/传输介质/基本服务组等无线个人局域网----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院24Chap2计算机网络基础(Cont.)学习目标与要求了解计算机网络基本概念与功能了解计算机网络的组成与分类方法解计算机网络基本通信技术掌握高速计算机信息网络技术体系构成与原理学习重点计算机网络的基本原理广域网数据交换技术----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院25Chap3网络GIS基本原理学习目标与要求了解网络GIS的基本特点掌握网络GIS的基本体系结构掌握网络GIS数据的组织与管理并与传统GIS进行对比掌握网络GIS数据共享的方式掌握网络GIS的多服务器技术了解网络GIS的安全机制处理技术学习重点网络GIS的基本体系结构网络GIS数据组织与共享方式网络GIS的安全机制----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院26Chap3网络GIS基本原理(Cont.)1、网络GIS概述传统GIS的不足数据的互操作性差GIS数据共享能力弱数据冗余严重GIS的分析能力有限成本高昂----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院27Chap3网络GIS基本原理(Cont.)网络GIS的特点大规模降低成本，前面取代GIS桌面系统使企业的事务与GIS专业有机结合网络GIS的WebGIS采用浏览器实现GIS表达，简单易用，降低操作难度GIS处理能力大为提高网络GIS是一个动态系统，可提供个性化服务跨平台性好互操作能力强可快速实现大范围GIS数据分发----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院28Chap3网络GIS基本原理(Cont.)2、网络GIS体系结构两层体系结构基于客户机的网络GIS体系结构基于服务器端的网络GIS体系结构----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院29Chap3网络GIS基本原理(Cont.)三层及多层体系结构三层体系结构突破了客户/服务器两层模式的限制，将各种逻辑分布在三层机构中实现，这样便可以将业务逻辑/表示逻辑/数据逻辑分开，从而减轻客户机和服务器的压力，较好地平衡负载，并且形成了新的计算模式—浏览器/服务器模式（B/S）----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院30Chap3网络GIS基本原理(Cont.)3、网络GIS数据组织与管理网络GIS数据组织策略基于分层的数据组织策略地图集—地图—图层—目标基于特征的数据组织点/线/面/体----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院31Chap3网络GIS基本原理(Cont.)网络GIS数据管理概述空间数据管理技术的发展过程文件形式阶段数据库管理阶段空间数据库管理阶段网络GIS空间数据管理发展面向对象数据库管理系统分布式数据库管理系统与并行数据库管理系统----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院32Chap3网络GIS基本原理(Cont.)空间数据库技术概述空间数据建模基于场模型—大气模拟/火灾与洪水模拟/温度与土壤变化基于对象模型—离散的点对象/线对象/面对象等空间数据库内容地形要素矢量数据（数字线划图，DLG）数字正射影像图（DOM）数字高程模型（DEM）数字栅格地图（DRG）空间元数据----WangMingjun----武汉大学资源与环境科学学院33Chap3网络GIS基本原理(Cont.)对象-关系型空间数据管理技术面向对象数据库管理系统OODBMS适用于空间数据库中复杂地物数据建模，但由于以下原因并未在空寂三年数据库中得到广泛应用OODBMS不支持混合数据模型关系数据库发展的SQL语言的广泛使用，使得OODBMS推广具有一定难度许多大型GIS厂商没有将OODBMS作为空间数据建库与管理的方案对象-关系型数据库管理系统在关系数据库中增加新的数据类型，支持可变长数据存储将复杂数据类型作为对象放入数据库，并提供索引机制--如ESRI的ArcSDE，MapInfo的SpatialWare等----WangMingjun----武汉大学资源与环