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    网络GIS的学习及思考

    2014-10-24 10:23:22来源: 百度文库作者
    聊聊

    摘要

    通过网络GIS这门课程的学习?#28304;?#31687;报告作为该学期的课程总结和心得本篇报告主要包括两个方面网络GIS的学习部分和网络GIS的思考部分学习部分主要包括了网络GIS的八个模块网络GIS的基本概念产生及影响基本特征基础技术体系架构客户端实现技术服务端实现技术和发展趋势

    网络GISGIS发展过程中某一时段的GIS产品与应用形式?#37096;?#20197;是所有GIS体系下的统称网络GIS能够实现空间数据管理分布式协同作业网络发布和地理信息应用服务等多种功能网络GIS也具有传统GIS所无可比拟的优势大大拓宽了GIS应用的领域也带动了新兴GIS产业的发展渗透到国民经济的各个部门影响和改变着我们的生产生活和工作方式创造了可观的?#32856;?#21644;经济效益

    一网络GIS的概念

          网络GIS是利用网络技术扩展和完善地理信息系统的一项新技术它是网络技术应用于GIS开发的产物是一种基于网络的OPENGIS网络GIS完全改变了空间数据的共享模式它借助于HTTP协议采用了基于C/S机制不同部门可作为serve端发布和储存信息数据每个GIS用户作为一个client通过互联网与serve交换信息具有较强的用户交互能力可?#28304;?#36755;并在浏览器上显示多媒体数据GIS中的信息主要是需要以图形或图像方式表现的空间数据用户通过交互操作对空间数据进行查询检索和分析以便进一步与网上其他非GIS信息进行无缝连接和集成

          网络GIS有广义和狭义之分狭义网络GIS是基于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

    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

     

    二网络和GIS的结合对GIS的影响

    随着网络的发展网络与GIS的结合成为一种趋势网络具有?#35797;?#20849;享功能信息的快速转输和集中处理功能均衡负荷及分布处理功能综合信息服务功能 提高系统可靠性 

    GIS的三大特性第一具有采集管理分析和输出多种地理信息的能力具有空间性和动态性第二由计算机系统支持进行空间地理数据管理并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法作用于空间数据产生有用信息完成人类难以完成的任务第三计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征因而使得地理信息系统能以快速精确综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析

    网络与GIS的结合使得GIS具有明显的优点大大降低了GIS的成本GIS应用更加广泛使GIS与企业相结合更好地为企业服务网络GIS中的WEB GIS采用网页操作取代了传统GIS操作使得操作更加简单GIS处理能力提高互操作能力强

    同时网络GIS也有其缺点网络带宽的限制复杂地理信息的查询处理和分析图形信息的表达困难

    三网络GIS的基本特征

           GIS技术网络化特点一方面GIS技术发展大致经历了三个主要阶段专业式GIS,桌面GIS到网络GIS另一方面GIS技术网络化还表现为GIS的数据模型数据组织与存储模式的网络化ERSI公司的geodatabase数据模式是个典型的网络化GIS数据模型oraclesdo数据模型arcsde的连续数据模型

           GIS应用网络化特点首先数据共享的网络化特点尤其是网络化的数据库其次GIS应用协同网络化特点也非常突出

           GIS具有更广泛的应用领域和访问范围真正的信息共享屏蔽了软硬件差异用户对GIS数据或功能的访问通过普通的WEB浏览器或专用的客户端程序进行用户不需要关心服务器的具体实现细节还可以在本机或某个服务器上进行分布式组件的动态组合和空间数据的协同处理与分析实现远程异构数据的共享

           系统成本降低普通GIS在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS软件而用户使用的经常只是一些最基本的功能造成极大浪费网络GIS是利用个性化的终端进行信息发布其软件成本与全套专业GIS相比明显要节约很多同时维护费用也大大降低

    ?#27169;?#32593;络GIS的基础技术

     海量空间数据存储于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技术

     移动设?#23500;?#21462;地理数据的方式有两种一种为预先把地理数据放入移动设备服务能力有限另一种移动设备通过HTTPWAP等应用协议向WEB服务器发出数据请求然后从服务器上获取信息并在移动设备上以图形文字多媒体等方式表现给用户

     移动定位网络GIS和无线通信技术的结合给人们带来的最大最直接的好处就是移动定位服务即为用户提供随时随地的位置信息服务目前主流的移动定位技术有两种GPS定位GPS定位卫星的信号传给GPS信号接收机经误差处理将位置信息传给连接设备经由连接设备将位置信息显示于移动终端设备基于手机基站的位置信息服务通过手机向基站发送信号寻找附近的3个基站基站再将信号传给数据处理中心由数据处理中心解算移动用户当前位置并将结果发回手机

     并行计算技术并行计算通常是指将一个计算任务分成彼此相关性较小的多个子任务并运行于多个计算机之上通常图像各部分的相关性小没?#26032;?#36753;上的因果关系因此在空间信息处理中尤其是海?#35838;?#26143;遥感数据的处理上很多情况可用并行处理方法目?#26696;?#24615;能并行计算的计算平台有两种实现方式分别是大型机和巨型机分布式计算机系统分布式计算机系统是指多个分散的相对独立的计算机经网络连接而成的多计算机系?#24120;?#20854;中各个单元相互协同又高度自治

    五网络GIS的体系架构及其应用模型

     网络GIS体?#21040;?#26500;包括集中式体?#21040;?#26500;两层体?#21040;?#26500;三层及多层体?#21040;?#26500;网络计算模式从早期的单一计算模式的发展到后来的客户/服务器计算模式乃?#20004;?#22825;的浏览器/服务器计算器模式两层体?#21040;?#26500;把网络GIS分成客户机和服务器两个部分它们之间通过网络在一定的协议支持下实?#20013;?#24687;的交互形成客户服务器计算模式共同协调处理一个应用问题

     客户机和服务器并非专指两台计算机而是根据它们所承担的工作来加以区分的客户机的服务器是相互独立相互?#26469;?#30456;互需要的客户机通常是?#24615;?#26368;终用户使用的应用软件系统的单台或多台设备而服务器的功能则由一组协作的过程或数据库及其管理系统所构成为客户机提供服务其硬件组成往往是一些性能较高的服务器或工作站

     三层体?#21040;?#26500;突破了客户服务器两层模式的限制将各种逻辑分别分布在三层结构中?#35789;?#29616;这样便可以将业务逻辑表示逻辑分开从而减轻客户机和数据服务器的压力较好地平衡负载并且形成了一?#20013;?#30340;计算模式浏览器服务器模式另外将用于图形显示的表示逻辑与GIS的处理逻辑分开可以使GIS的处理逻辑为所有用户共享从根本上克服两层结果的缺陷

    六网络GIS的客户端实现技术及其优缺点

      客户端WEB GIS允许GIS数据和GIS计算能在用户本地计算机的浏览器上运行GIS数据和计算开始都驻留在服务器上用户可?#28304;?#26381;务器请求这些数据和计算接到服务器请求后服务器把数据个计算传给客户在其本地计算机上进行处理客户端应用包括3种主要技术方案GIS插件Helper程序GIS Activex控件和GIS JavaApplets

      GIS插件Helper程序是工作在浏览器上用于处理GIS数据和地图的插件程序它们从服务器下载到用户的本地计算机上安?#26114;?#22312;浏览器上运行GIS插件处理嵌在HIML中的GIS数据而这些特殊的GIS数据HTML标志性语言不能识别

      GIS插件是安装在客户端用来扩展浏览器功能的小应用程序它的作用就是为浏览器提供新的无缝的GIS数据支持使浏览器更方便的处理数据

      GISHelper程序是相对于GIS插件来讲比较大的应用程序是安装在用户本地计算机上的GIS软件

      GIS Activex控件是用Mcrosoftactivex技术创建的GIS控件这些GIS控件是用于扩展HTML的功能以便使浏览器能处理GIS地图和数据

      服务器端应用的WEB GIS就是在服务器端执行GIS计算并把执行的结果转换为HIML格式返回客户端GIS数据和计算部署在服务器上对客户请求的响应只是在服务器端进行GIS计算然后将结果形成为新的中间GIS数据?#27492;透?#23458;户成为GIS数据迁移服务器端应用包括3种主要技术方案桌面系统扩展基于activex组件的GIS服务器和基于javaGIS服务器

    七网络GIS的服务器端实现技术及其优缺点

       服务器端应用的WebGIS就是在服务器执行GIS计算并把执行的结果转换为HTML格式一般是GIF/JPEG图像返回客户端GIS数据和GIS计算部署在服务器上对客户请求的响应只是在服务器端进行GIS计算然后将结果形成为新的中间GIS数据返?#36879;?#23458;户成为GIS数据迁移服务器端应用包括3种主要技术方案GIS桌面系统扩展基于ActiveX组件的GIS服务器和基于JavaGIS服务器

        GIS桌面系统扩展GIS桌面系统为基础的WebGIS服务器的结构如图所示顶层是Internet技术其中的主要技术包括TCP/IPHTTP底层为GIS服务器其核心是已经成熟的GIS桌面系?#24120;?#20013;间层是应用服务器它是Web服务器和GIS服务器间的桥梁GIS服务器中的监控调度程序负责调度维护和管理GIS桌面系统运行实例完成GIS数据处理和GIS计算功能这种类型的系?#24120;?#25152;有的GIS计算全部在服务器端完全客户端只要是标准的Web浏览器即可是典型的客户机/“服务器模式由于GIS服务器的核心是成熟的GIS地图桌面系?#24120;?#22240;此可以利用以前的开发成果和GIS数据  它的缺点第一就是对于每个客户机的请求都要启动一个新的完整的GIS桌面系统实例进程这不但浪费服务器的系统?#35797;?#20063;?#29616;?#24433;响性能虽然通过GIS服务代理可以缓解问题的?#29616;?#24615;但无法从根本上解决问题第二就是系统和客户的交互性非常差因此像区域/多边形选择图形要素为样简单的地理操作都不可能实现从而影响系统的使用性

    基于activex组件的GIS服务器

    组件GIS服务器是在服务器端采用ActiveX组件技术实现的GIS服务器其核心是GIS ActiveX组件

    ActiveX组件封装其内部实现细节并提供符合标准的操纵接口是一个完成独立功能的程序模块一般情况下组件按?#23637;?#33021;可以分为3个层次
    GIS
    功能组件GIS组件地图显示组件空间分析组件等
    管理组件提供对整个应用的管理功能包括有GIS服务代理组件系统性能监测和负载平衡组件安全管理组件等
    用户组件负责用户交互响应用户操作清求功能系统可以根据需要对这些构成组件剪裁或增加以满足应用需求
    另外就是用户组件可?#28304;?#26381;务器端下载到客户端通过DCOM/ActiveX直接和服务器的GIS组件通信完成GIS功能这种方案的好处在于它可以实现可伸缩的应用系?#24120;?#38477;低系统的成本提高系统的性能由于组件遵循相同的ActiveX标准因此组件间可以实现无缝的连接提高系统的稳定性客户/“服务器模式使任何浏览器用户都可以访问GIS服务器的地理信息另外系统开发可以采用任何支持ActiveX标准的工具例如FrontPageInterDevASP结合起来使开发变得非常容易?#27604;?#36825;种方案只有Windows平台上实现由于目前Windows平台占有80%的市场所以这个缺点是微不足道的这类产品的代表有ESRIMapObjects Internet
    l ServerMapIfoMapXtreme

    基于javaGIS服务器

    Java 集安全健?#22330;?#36328;平台高性能于一身是面向 Internet 编程的理想选择Java Applet 首先存放在服务器端它是编译好的.class 字节代码文件不能独立运行只有通过浏览器或 Java AppletViewer 运行服务器端使用特殊的 HTML标记<APPLET></APPLET>.class 文件嵌入在 HTML 中当客户端向服务器请求页面时Applet 随着 HTML 一起被下载到客户端的浏览器浏览器经过识别启动 Java 虚拟机运行 Applet完成数据的动态操作Java Applet 的使用大大加强了客户端系统的功能性用户可以完成复杂的鼠标键盘操作对于数据的可视化处理能满足 Web GIS 的需求另外它也避免了安全性兼容性和可维护性等方面的顾虑

    目前利用 Java 开发 Web GIS 系统的方法有两种一是仅客户端部分采用 Java 技术的 Web GIS 系?#24120;?#26381;务器端在现有系统代码基础上用制定 GIS 空间数据传输协议以及和 Java 程序交互的功能模块实现这是目前绝大多数 Web GIS 系统采用的方法它的特点是系统开发简单易行可?#28304;?#22823;缩短系统开发周期同时又能保证开发的系统有较强的制图和地理空间分析能力并能在一定程度上实现跨平台应用如 ESRI 公司的 Internet Map ServerGeoSystemsGlobalCorp Map Quest 等第二种方法是客户端和服务器端都基于 Java WebGIS也就是纯 Java 系统的 Web GIS这种开发方式可以最大限度地发挥 Java 技术的优势尤其是可以充分利用 Java 在服务器端和客户?#23435;?#26500;建分布式网络应用提供的支持技术

    八网络GIS的发展趋势

           如果说20世纪90年代是计算机的天下那么21世?#32479;?#29978;至更长的时间无疑将是网络的世界?#37096;?#20197;说网络改变?#23435;?#20204;的世界网络已不仅仅是一种单纯的技术手段它已演变成为一种经济方式——网络经济

        伴随着InternetIntranet的飞速发展GIS的平台已经逐步转向了网络网络GIS的好处是不言而喻的由于地理信息和大量空间数据都是 以文字数字图形和影像方式表示的将它们数字化输入计算机便可方便快速和及时地将地理信息传送到需要的地方去以发挥地理信息在国民经?#23186;?#35774; 国防建设中的作用GIS工作者则需研制一个万维网上的GISGIS浏览器使亿万网民可以随时根据需要来查询GIS

    总之随着计算机软硬件特别是网络技术的飞速发展GIS正在经历一场变革三维GIS使GIS技术更加现实化更能真实地再现客观世界时态GIS使 GIS技术更加实用化更能辅助决策支持网络GIS使GIS技术更加广泛化更能快捷迅速地提供更多的服务为了满足用户对GIS功能日益增长的需求 三维GIS时态GIS和网络GIS在未?#35789;?#24180;内都将是GIS技术的研究热点和发展趋势

    目前地理信息系统的应用领域越来越广泛据统计已接近60 个计算机技术的迅速发展使得GIS发生了新的变化GIS正朝着一个可运行的分布式的开放的网络化的全球GIS发展在未来几十年内GIS将 向着数据标准化数据多维化系统集成化系统智能化平台网络化和应用社会化数字地球的方向发展其中三维GIS时态GIS和网络GIS已经成为 GIS发展的趋势和研究热点

    三维GIS

        随着GIS技术的发展二维GIS已经无法满足用户的需求用户需要更为直观真实的三维GIS来作为交互式查询和分析的媒介三维GISGIS的一个 重要发展方向也是GIS研究的热点之一其研究范围涉及数据库计算机图形学虚拟现实等多门科学领域目前国内外许多学者对三维GIS的三维结构 三维建模以及单一领域的应用提出了许多方法和技术手段现有的三维GIS中系统功能在三维场景可视化实时漫游等方面取得了较好的成果但查询分析功能 比较弱然而恰恰是这一功能在三维GIS的实现和应用中具有十分重要的地位它使三维GIS具有辅助决策支持能力然而三维查询分析的实现却非常困难三 维GIS在数据的采集管理分析显示和系统设计等方面要比二维GIS复杂得多并不是简单地增加Z坐标的问题尽管?#34892;?span lang="EN-US">GIS软件采用建立数字高程模 型的方法来处理和表达地形的起伏但涉及地下和地上的三维的自然和人工景观就无能为力只能将其投影到地表再进行处理这种方式实际上仍是以二维的形式 来处理数据试图用二维系统来描述三维空间的方法必然存在不能精确地?#20174;场?#20998;析和显示三维信息的问题

        目前三维G1S的研究重点集中在三维数据结构如数字表面模型断面柱?#35789;?#20307;等的设计优化与实现以及可视化技术的运用三维系统的功能和模块设计等方面

    时态GIS

        传统的GIS处理的是无时间概念的数据只能是现实世界在某个时刻的快照它把时间当作一个辅助因素当被描述的对象随时间变化比较缓慢且变化的历史过程无关紧要时可以用数据更新的方式来处理时间变化的影响然而GIS 所描述的现实世界是随时间连续变化的随着GIS应用领域的不断扩大在如下应用中时间维必须作为与空间等量的因素加入到GIS中来

    九网络GIS的思考

        作为地理信息系统的一门专业课网络GIS与其它专业课有相同点也有不同点而我从这门课学到的更多的是从宏观上思考问题解决问题更重要的是与人生哲学相结合以及对人生的?#24418;R?#20219;何一个问题都不只是一个单纯的问题我们可?#28304;?#20854;他角度去侧面?#21019;?#23427;道德经?#25285;?#36947;可道非常道名可名非常名意思是圣人之道是可以行走的却不是平常人所走的道路名是可以求得的却不是平常人所?#38750;?#30340;名

    参考文献

    吴信才地理信息系统原理与方法?#26412;?#30005;子工业出版社2002.

    胡鹏黄杏元华一新.地理信息系统教程武?#28023;何?#27721;大学出版社2002.

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