試論GIS中多媒體信息存儲(chǔ)和管理方式的研究

1、試論GIS中多媒體信息存儲(chǔ)和管 理方式的研究 論文摘要：多媒體信息可以使GIS能更加直 觀和形象地表達(dá)地理信息，增強(qiáng) GIS的表現(xiàn)力。 在GIS中充分發(fā)揮多媒體信息的優(yōu)勢(shì)，需要建 立一種有效的多媒體信息存儲(chǔ)和管理方法。為 此，對(duì)文件系統(tǒng)、多媒體屬性庫、多媒體數(shù)據(jù)庫 等常見的多媒體信息存儲(chǔ)管理方式進(jìn)行了對(duì)比 研究，分析了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為 GIS系統(tǒng) 中存儲(chǔ)和管理多媒體信息提供參考。 0引言 當(dāng)今，地理信息系統(tǒng)（GisS）技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用 到軍事、旅游、國土、水利、電力、環(huán)保、交通、 農(nóng)業(yè)、林業(yè)、石油、航空、應(yīng)急服務(wù)等各個(gè)行業(yè)， 成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要因素。數(shù)據(jù)是 GIS的 核心部分，GIs都

2、是圍繞數(shù)據(jù)的采集、加工、存 儲(chǔ)、分析和表現(xiàn)展開的。GIS的數(shù)據(jù)來源非常廣 泛，如制圖數(shù)據(jù)、工程測(cè)量、GPS數(shù)據(jù)、調(diào)查 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展， 數(shù)據(jù)已從以前單純的文字、數(shù)字?jǐn)U展到圖像、視 頻等多種類型的數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也變 得非常廣泛，例如：實(shí)物照片、視頻音頻資料、 航空照片、遙感圖像等”各種多媒體數(shù)據(jù)。這些 多媒體數(shù)據(jù)使GIS能更加直觀和形象地表達(dá)地 理信息，增強(qiáng)了地理信息系統(tǒng)的表現(xiàn)力，使得G IS的表現(xiàn)形式更豐富、靈活、友好，用戶更容 易理解。而如何將眾多復(fù)雜的多媒體數(shù)據(jù)按照 G IS的要求組織起來并加以管理，是一個(gè)迫切需 要解決的問題。 1多媒體信息 1.1多媒

3、體數(shù)據(jù)類型 多媒體數(shù)據(jù)的類型主要包括文本、圖形圖像、 聲音、動(dòng)畫、視頻等121。多媒體信息對(duì)描述現(xiàn) 實(shí)世界有著重要的作用，它能表達(dá)諸如情感、思 維、想象等抽象概念，可以把抽象的、難以理解 的內(nèi)容形象化，變得生動(dòng)有趣。 GIS中的多媒體信息能夠生動(dòng)形象地表現(xiàn)地 理空間對(duì)象，使用者不需要專業(yè)方面的知識(shí)就可 以很容易獲得GIS所表達(dá)的信息，這使GIS的 應(yīng)用范圍得以大大擴(kuò)展。例如在旅游地理信息系 統(tǒng)中，在旅游景點(diǎn)介紹中加入圖片、視頻等多媒 體信息，游客不僅可以獲得旅游景點(diǎn)的地理空間 信息，而且可以瀏覽到該景點(diǎn)的圖片、視頻、音 頻等信息，得到一種身臨其境的感覺。 1.2 GIS中多媒體信息的特點(diǎn) (1

4、)數(shù)據(jù)類型多 多媒體信息內(nèi)容涉及面廣，類型多樣。多媒 體數(shù)據(jù)包括圖形、圖像、聲音、文本和動(dòng)畫等。 即使同屬于圖像一類的數(shù)據(jù)，也還有黑白、彩色、 高低分辨率之分。多媒體信息與圖形和屬性數(shù)據(jù) 相比，更難組織和管理。 (2 )操作復(fù)親 圖片、聲音和視頻文件的編輯、修改、檢索 等操作均比文本文件困難。如果將多媒體數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，需要定義特殊的數(shù)據(jù)類型。多媒 體信息的讀寫操作相對(duì)復(fù)雜。 (3)數(shù)據(jù)量大 多媒體文件的信息量大，數(shù)據(jù)量也大，特別 是視頻文件，一般都幾十兆、幾百兆。圖像、聲 頻和視頻對(duì)象一般需要大的存儲(chǔ)容量。 (4)數(shù)據(jù)流的連續(xù)記錄和檢索 多媒體數(shù)據(jù)，無論是聲音數(shù)據(jù)還是視頻數(shù)據(jù)， 都要求

5、連續(xù)記錄存儲(chǔ))和播放(檢索)，否則將導(dǎo) 致嚴(yán)重失真，大大影響效果。 2 GIS中多媒體信息的存儲(chǔ)管理方式 2.1文件存儲(chǔ)管理方式 文件存儲(chǔ)管理方式是將多媒體信息以文件 的形式存儲(chǔ)，存放到指定的文件夾中，并通過文 件系統(tǒng)來管理。在這種管理方式中，每個(gè)空間對(duì) 象都有惟一標(biāo)識(shí)號(hào)，通過標(biāo)識(shí)號(hào)實(shí)現(xiàn)空間對(duì)象與 屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。在屬性表添加相應(yīng)字段存儲(chǔ)多 媒體信息，就可將空間對(duì)象與多媒體信息聯(lián)系起 來，以支持空間對(duì)象和多媒體屬性數(shù)據(jù)的鏈接。 當(dāng)前主流的GIS應(yīng)用平臺(tái)，如ArcView 3.x , ArcMap , Mapinfo , MapGIS 等支持的熱連 接(HotLink)功能就是采用了這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

6、，即 多媒體文件超鏈接。當(dāng)需要瀏覽多媒體信息時(shí)， 應(yīng)用程序只需要讀取對(duì)應(yīng)的多媒體文件的路徑， 按照存儲(chǔ)路徑找到多媒體文件，然后使用內(nèi)置功 能或者外掛程序即可。 由于多媒體信息包括多種與常規(guī)數(shù)據(jù)類型很 不相同的數(shù)據(jù)類型，因此要求文件系統(tǒng)能夠支持 多種文件組織、支持多種記錄形式以及能夠擴(kuò)展 更長的文件長度和記錄長度。文件存儲(chǔ)管理方式 的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活、操作方便簡單、易于實(shí)現(xiàn)， 特別適合于管理單一和數(shù)量不大的多媒體信息， 只需在數(shù)據(jù)庫的對(duì)應(yīng)記錄中增加一個(gè)屬性來存 儲(chǔ)多媒體文件的存儲(chǔ)路徑即可；并且應(yīng)用程序代 碼的編寫也較為容易。缺點(diǎn)是多媒體數(shù)據(jù)不便于 管理，系統(tǒng)不便于移植。如果多媒體文件的存儲(chǔ) 位置發(fā)

7、生了變化，就需要修改對(duì)應(yīng)記錄中存儲(chǔ)路 徑字段的值，否則可能導(dǎo)致應(yīng)用程序出錯(cuò)。當(dāng)多 媒體數(shù)據(jù)文件的數(shù)量和種類相當(dāng)多時(shí)， 則會(huì)極大 地降低文件系統(tǒng)的效率，GIS系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì) 非常慢。 22多媒體屬性庫存儲(chǔ)管理方式 多媒體屬性庫存儲(chǔ)管理方式將多媒體信息存儲(chǔ) 到媒體服務(wù)器進(jìn)行管理。媒體服務(wù)器是一個(gè)類似 網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器的共享存儲(chǔ)設(shè)施，具有傳送多媒 體數(shù)據(jù)的附加性能。應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)接收多媒 體數(shù)據(jù)文件的請(qǐng)求，媒體服務(wù)器會(huì)打開多媒體數(shù) 據(jù)文件，以同樣方式傳送多媒體內(nèi)容。多媒體信 息存儲(chǔ)在指定的媒體服務(wù)器上。將多媒體數(shù)據(jù)的 資源號(hào)(可以理解為IP地址)作為空間對(duì)象的屬 性，存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)集的屬性列上，這

8、樣可以達(dá) 到將空間數(shù)據(jù)和多媒體屬性數(shù)據(jù)鏈接的目的。當(dāng) 需要瀏覽多媒體信息時(shí)，應(yīng)用程序只需要在空間 對(duì)象的屬性字段上提取其對(duì)應(yīng)的多媒體文件資 源號(hào)，按照資源號(hào)到媒體庫中打開對(duì)應(yīng)的多媒體 文件，從而實(shí)現(xiàn)多媒體信息的瀏覽。 文件的網(wǎng)絡(luò)傳輸要用到媒體流服務(wù)。Window s媒體流服務(wù)器采用流媒體服務(wù)的方式來傳輸數(shù) 據(jù)。通常格式的文件必須完全下載到本地硬盤 后，才能夠正常打開和運(yùn)行，而流媒體格式文件 只需先下載一部分在本地，然后可以一邊下載一 邊播放。流傳輸?shù)姆绞奖苊饬擞脩舯仨毜却麄€(gè) 文件全部從Inter net上下載才能觀看的缺點(diǎn)，即 實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸和實(shí)時(shí)播放。實(shí)現(xiàn)流傳輸有兩種 方式:實(shí)時(shí)流傳輸和順

9、序流傳輸。一般來說，使 用流式傳輸媒體服務(wù)器，或應(yīng)用如 RTSP ( Rea I TimeStreaming Protocol)的實(shí)時(shí)協(xié)議，即為實(shí) 時(shí)流式傳輸；使用HTTP服務(wù)器，文件即通過順 序流傳輸。多媒體屬性庫存儲(chǔ)管理方式利用了傳 統(tǒng)文件系統(tǒng)自身的特性，系統(tǒng)開發(fā)比較簡單。多 媒體文件存儲(chǔ)在媒體服務(wù)器上，通過流媒體服務(wù) 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，有利于系統(tǒng)的移植，也利于 GI S空間信息、多媒體屬性信息的分開應(yīng)用。當(dāng)然, 媒體流服務(wù)的搭建比較繁瑣，具有一定的難度。 2.3多媒體數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)管理方式 多媒體數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)管理方式將多媒體數(shù)據(jù)集 成到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中進(jìn)行管理。多媒體信息數(shù)據(jù)以 二進(jìn)制的方式存放到數(shù)據(jù)

10、庫中，通過目標(biāo)關(guān)鍵字 與空間對(duì)象關(guān)聯(lián)。目前主流的 GIS應(yīng)用平臺(tái)也 支持相應(yīng)的解決方案，如SuperMap的SDX+引 擎、ArcGIS的SDE引擎，都是基于關(guān)系型數(shù)據(jù) 庫(如Oracle , SQLServer)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的，可 以在其建立的GIS專題屬性表中直接建立用來 存放多媒體信息的字段(如Oracle中用BLOB類 型的字段，SQL Server的Image類型的字段)， 然后將多媒體信息流化存儲(chǔ)到該類型字段中。用 戶播放時(shí)，首先將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀出，然后寫 入文件，再提交其他控件或者第三方 API播放。 多媒體數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)管理方式將多媒體數(shù)據(jù)和 空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，管理較容易。數(shù)據(jù)庫

11、把多媒 體數(shù)據(jù)作為它的一個(gè)屬性來存儲(chǔ)，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 量很大的多媒體信息。由于這種方式是將多媒體 信息流化存儲(chǔ)，應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和代碼編寫較為 復(fù)雜，讀寫操作相對(duì)繁瑣，同時(shí)不便于空間數(shù)據(jù) 和多媒體數(shù)據(jù)分開應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)多媒體信息數(shù) 據(jù)量很大的時(shí)候，應(yīng)用程序從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù) 需要花很長時(shí)間。 3應(yīng)用實(shí)例 多媒體信息存儲(chǔ)和管理的三種方式各有特點(diǎn)： 第一種實(shí)現(xiàn)簡單，但不便于管理；第二種應(yīng)用靈 活，但媒體流服務(wù)的搭建繁瑣；第三種便于管理， 容易實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)情況選擇合適的 存儲(chǔ)和管理方式。筆者選用了第三種方案，基于 GIS二次開發(fā)組件和C#編程語言，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn) 了一個(gè)多媒體GIS應(yīng)用系統(tǒng)。 該

12、系統(tǒng)采用C/S模式架構(gòu)，后臺(tái)應(yīng)用Super Map的SDX十創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)庫，用SQL Serve r 2000數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)并管理多媒體數(shù)據(jù)（圖1），多 媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)采用分離組織方法進(jìn)行存 儲(chǔ)。其連接的實(shí)現(xiàn)方法是將大量的屬性數(shù)據(jù)和多 媒體數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，空間數(shù)據(jù)和這些數(shù)據(jù)之 間通過惟一標(biāo)識(shí)碼來連接。 數(shù)據(jù)庫中圖片和視頻、音頻等都設(shè)為image 數(shù)據(jù)類型，多媒體信息以二進(jìn)制流的形式存儲(chǔ)到 數(shù)據(jù)庫中。多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)基本思路是，將圖 片、音頻等轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制字節(jié)數(shù)組，然后將二進(jìn) 制字節(jié)數(shù)組存放到數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)過程。多媒體 數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)操作相反，用戶點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)景點(diǎn) 后，系統(tǒng)通過惟一標(biāo)識(shí)碼到多媒體數(shù)據(jù)庫中查詢 到對(duì)應(yīng)記錄，然后將二進(jìn)制字節(jié)數(shù)組讀取出來， 轉(zhuǎn)換成多媒體文件，從而實(shí)現(xiàn)多媒體信息顯示。 圖2所示為本系統(tǒng)的信息播放視圖。當(dāng)多媒 體信息量較多時(shí)，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中讀取多媒體信 息所花費(fèi)的時(shí)間較長，用戶需等待多媒體信息讀 取完成后才能瀏覽。要解決此問題，可以分段讀 取數(shù)據(jù)，讀取一部分?jǐn)?shù)據(jù)就開始加載顯示， 在用 戶瀏覽的同時(shí)系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中讀取剩余部分?jǐn)?shù) 據(jù)并加載，從而實(shí)現(xiàn)多媒體信息的高效檢索和連 續(xù)播放，提高GIS系統(tǒng)的效率。 4結(jié)束語 多媒體信息與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合，為 GI