第13讲GIS发展

地理信息系统原理第九讲GIS发展主要内容地理信息传输2地理信息可视化31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321610131619222426252320211817141512117895450分析处理管理采集空间信息可视化(x1,y1)(x2,y2)……给数据以形象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人在日常生活中所接受的信息75%以上来自视觉，而承载信息量最大的视觉材料是图像和图形如何将现实世界的各种信息转化为图形图像的形式，从而更加有效的发挥人的视觉作用?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+DLG4D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。虚拟现实主要内容地理信息传输2地理信息可视化31“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领域专家系统设计人员城市规划师环境评估师宽带IP网络工作模式发生了变化InternetorIntranet分析计算模式发生了变化基于主机的GIS桌面GISWebGIS（C/S，B/S）分布式GIS开放式GISWebServiceGridServiceWebGIS（C/S与B/S集成）启示：共享和开放是GIS技术发展的必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）集成式GIS模块式GIS组件式GISWebService封装组件GridService封装组件GIS功能包启示：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GoogleEarth增值服务Microsoft从LiveSearch到VirtualEarth3DYahooLocal灵图、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这种模式生产自己的软件，以适应不同网络模式下的需求1.电话报警求助市民联动中心指挥与调度应急指挥监督中心应急指挥中心市属应急联动部门报警终止警情判别重报/误报2.接警报警辨识系统3.报警辨别4.处警地图预案5.指挥调度应急响应单元移动救援终端监控记录7.定期审核地图定位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）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WindowsDNA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：WebGIS，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(WebGIS服务器)1234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•互操作能力•公共标准•服务能力网络地理信息系统2、基于W/S的网络地理信息系统（1）定义：基于WebService的网络地理信息系统是将地理信息技术和WebService分布式计算技术相结合的产物，将地理信息系统架构在WebService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OGCWeb服务启动项目（OGCWebServicesInitiative）（2）以WebService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（WebService）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（ServiceOrientedArchitecture，SOA）的主要技术之一，这是因为WebService为Internet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。WebService的实现技术网络服务（Webservice）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。Webservice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。ServiceProviderServiceRegistryServiceRequestor发现WSDLUDDISOAPWebService的实现步骤基本组件：GIS数据；Webservice；UDDI注册中心；客户端及SOAP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Webservice（3）绑定服务——根据注册中心返回的WSDL文档描述Webservice地址绑定服务（4）客户端调用服务WebService目录服务数据服务操作服务SOAP消息SOAP消息数据OraclePostgreSQLShapeFileUDDI注册中心客户端应用系统浏览器①注册WSDL文档WSDL文档②查找http:/文档③绑定SOAP请求SOAP响应④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Webservice、地理信息共享和互操作特性，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Webservice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（WebMapService,WMS）Web覆盖服务规范（WebCoverageService,WCS）Web要素服务规范（WebFeatureService,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（WebMappingService）1)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。2)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,指定输出的格式,输出图像的大小,以及背景颜色,是否透明等。3)GetFeatureInfo(可选):对地图特定的特征的信息请求。用户发送地图服务请求,请求的方式可以通过在URL中添加请求的类型参数来实现。WebBrowserViewerClientMapServerMapServerMapServerMapServerinternetWebMapServersWebMappingwithWMS美国的一站式空间信息服务门户－GOSESRI的空间信息服务门户－GeographyNetworkP2P与GIS?云计算与GIS?物联网与GIS?VGI?......GIS发展动态