WEBGIS的發(fā)展趨勢(shì)

1、WEBGIS的發(fā)展趨勢(shì) 1.地理標(biāo)記語(yǔ)言GML-網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開(kāi)放的空間數(shù)據(jù)交換格式空間數(shù)據(jù)具有多源性、多語(yǔ)義性、多時(shí)空性、多尺度和獲取數(shù)據(jù)手段的復(fù)雜性等特點(diǎn)，這就決定了空間數(shù)據(jù)表達(dá)的復(fù)雜性。尤其是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何對(duì)空間數(shù)據(jù)采用規(guī)范化的編碼使得分布在網(wǎng)絡(luò)下的所有用戶都可以無(wú)縫地獲取、訪問(wèn)、瀏覽空間數(shù)據(jù)還存在著很大的技術(shù)問(wèn)題。由于空間數(shù)據(jù)格式的不同，給信息共享和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)帶來(lái)了極大的不便，解決多源數(shù)據(jù)的訪問(wèn)近年來(lái)一直是WebGIS，當(dāng)然也是地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中需要解決的重要問(wèn)題。其中，OGC是為了發(fā)展開(kāi)放式地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范而成立的一個(gè)非盈利組織。它制定了一套空間數(shù)據(jù)表達(dá)及操作模型，并鼓勵(lì)軟件開(kāi)發(fā)商和

2、系統(tǒng)集成者采用OGC的標(biāo)準(zhǔn)，以最大限度地共享資源及信息交互。 2.開(kāi)放式地理信息系統(tǒng)WebGIS的發(fā)展現(xiàn)狀及用戶對(duì)WebGIS的要求，越來(lái)越表明WebGIS要想有廣泛的發(fā)展和應(yīng)用必須走開(kāi)放的道路。開(kāi)放是信息交流的趨勢(shì)，傳統(tǒng)GIS的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，而Web的本質(zhì)特征就是其開(kāi)放性，因此WebGIS的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備開(kāi)放、互操作、可升級(jí)、可擴(kuò)展性。它囊括了網(wǎng)絡(luò)、通信、面向?qū)ο?、?shù)據(jù)庫(kù)、分布式計(jì)算等眾多技術(shù)，并隨著這些技術(shù)的進(jìn)步而改變。開(kāi)放的WebGIS的首先應(yīng)該包括數(shù)據(jù)的開(kāi)放，即分布在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息能共享，GML的出現(xiàn)已經(jīng)提供了一個(gè)很好的解決方案。另外，還應(yīng)該包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)的開(kāi)放，即不同的地理信

3、息系統(tǒng)軟件之間具有良好的互操作性。對(duì)WebGIS所提出的這些要求正是Open GIS聯(lián)盟（OGC）所成立的目的。與傳統(tǒng)的GIS相比，OGIS建立起通用的技術(shù)基礎(chǔ)以進(jìn)行開(kāi)放式的地理信息處理。其特點(diǎn)是：a.互操作性：不同地理信息系統(tǒng)軟件之間連接、信息交換沒(méi)有障礙。b.可擴(kuò)展性：硬件方面，可在不同軟件、不同檔次的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，其性能和硬件平臺(tái)的性能成正比；軟件方面增加新的地學(xué)空間數(shù)據(jù)和地學(xué)數(shù)據(jù)處理功能。c.技術(shù)公開(kāi)性：開(kāi)放的思想主要是對(duì)用戶公開(kāi)，公開(kāi)源代碼及規(guī)范說(shuō)明是重要的途徑之一。d.可移植性：獨(dú)立于軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不需修改便可在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。除此之外，還有諸如兼容性、可實(shí)現(xiàn)性、協(xié)同性

4、等特點(diǎn)。Open GIS的這些規(guī)范對(duì)WebGIS的發(fā)展及空間數(shù)據(jù)共享、互操作有很好的促進(jìn)作用，許多廠商已經(jīng)開(kāi)始推出支持OGC規(guī)范的WebGIS的產(chǎn)品。要使WebGIS真正符合Open GIS的規(guī)程，則不僅需要OGC努力，更需要眾多GIS軟件廠商放棄部分利益、通力合作。當(dāng)然這是一個(gè)艱難的過(guò)程，但WebGIS遵循OGC的規(guī)范，是WebGIS發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。 3.一體化的空間數(shù)據(jù)管理與分析GIS的數(shù)據(jù)一般分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩類，在通常的GIS系統(tǒng)中對(duì)于空間數(shù)據(jù)的管理可以分為以下幾種類型：由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(RDBMS)管理屬性數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)，由空間數(shù)據(jù)管理軟件包進(jìn)行空間操作。地理

5、空間數(shù)據(jù)文件和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間以指針或關(guān)鍵字建立聯(lián)系；對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善，使其統(tǒng)一管理屬性數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)；在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中引入面向?qū)ο蠹夹g(shù)，建立對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(ORDB)或純對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)(OODB)，對(duì)象與底層表示分離，空間屬性與非空間屬性定位平等，實(shí)現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化管理。在上述三種類型里，第一種把屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分開(kāi)管理，不能保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性，不適宜進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分布式處理。第二種雖然實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理，其在處理地理數(shù)據(jù)生成空間拓?fù)潢P(guān)系、進(jìn)行空間分析方面存在缺陷。第三種既實(shí)現(xiàn)了一體化管理，同時(shí)以面向?qū)ο蠹夹g(shù)處理地理空間數(shù)據(jù)，提高了地理空間數(shù)據(jù)運(yùn)算效率，是目前WebGIS的

6、較為理想的數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)。目前，GIS技術(shù)的瓶頸之一就是如何解決海量空間數(shù)據(jù)管理問(wèn)題。對(duì)于一個(gè)中等城市級(jí)的GIS系統(tǒng)來(lái)講，其數(shù)據(jù)量是極其巨大的，一般可以達(dá)到TB級(jí)數(shù)據(jù)量。傳統(tǒng)的基于文件的管理已無(wú)法適應(yīng)這一需要，利用面向?qū)ο蟮拇笮蛿?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是目前能夠有效地解決這一問(wèn)題的較好途徑。另外，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)地理數(shù)據(jù)的操作和分析是WebGIS今后發(fā)展的重要方向之一。目前，桌面GIS中可以提供對(duì)數(shù)據(jù)的非常復(fù)雜的操作，包括對(duì)圖形數(shù)據(jù)(點(diǎn)、線、面)和屬性數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等基本操作。另外，GIS的空間分析，是GIS得以廣泛應(yīng)用的重要原因之一。通過(guò)GIS提供的空間分析功能，用戶可以從已知的地理數(shù)據(jù)中得出隱含的

7、重要結(jié)論，這對(duì)于許多應(yīng)用領(lǐng)域是至關(guān)重要的。但是，目前在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)數(shù)據(jù)的這些操作還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，主要還是對(duì)于數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽。值得注意的是，在目前很多大型的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中都加入了對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，如Oracle Spatial、Informix、IBM DB2等等，從而使得海量地圖、影像數(shù)據(jù)的使用和管理變得更加簡(jiǎn)單：只需建立單一圖層，不必再進(jìn)行分幅處理。如果用戶原來(lái)的數(shù)據(jù)源是分幅的，可將其全部存儲(chǔ)到一個(gè)圖層中，數(shù)據(jù)庫(kù)將自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行拼接和索引處理，可形成一個(gè)完整的圖層。應(yīng)用時(shí)，在客戶端只需極少量的編程(實(shí)際上只是指定數(shù)據(jù)源)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)里數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)根據(jù)當(dāng)前地圖客戶端的顯示視野

8、，自動(dòng)將此范圍內(nèi)的圖形檢索出來(lái)，送到客戶端顯示。更為重要的是在這些支持空間數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)內(nèi)嵌了對(duì)空間數(shù)據(jù)分析功能，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端對(duì)空間數(shù)據(jù)直接進(jìn)行分析，然后將結(jié)果提交前臺(tái)客戶端。用戶可以通過(guò)擴(kuò)展的SQL查詢語(yǔ)句來(lái)獲取所需要的信息，客戶端負(fù)責(zé)的僅僅只是數(shù)據(jù)的顯示而已。因此，利用這種支持空間數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)庫(kù)，可建立一種真正的Client/Server結(jié)構(gòu)的空間信息系統(tǒng)，不僅解決了海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理等問(wèn)題，也解決了多用戶編輯、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)安全機(jī)制等許多問(wèn)題，給GIS的應(yīng)用帶來(lái)更廣闊的前景。 4.基于分布式計(jì)算的WebGIS分布式計(jì)算目前的實(shí)現(xiàn)是客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算，它是實(shí)

9、現(xiàn)完全的分布式計(jì)算的一個(gè)中間步驟。完全的分布式計(jì)算是一個(gè)非集中的，對(duì)等的（peer-to-peer）的協(xié)同計(jì)算。是下一個(gè)世紀(jì)的理想計(jì)算模式。目前分布式計(jì)算主要采用的技術(shù)有面向?qū)ο蟮臉?gòu)件技術(shù)、以文檔為中心的軟件體系結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、以及終端的用戶編程。與面向?qū)ο蟮募夹g(shù)相結(jié)合的分布式對(duì)象計(jì)算技術(shù)成為分布式計(jì)算的主流。其技術(shù)特點(diǎn)是：a.主要解決分布異構(gòu)環(huán)境下的互操作問(wèn)題。b.將客戶機(jī)/服務(wù)器模式與面向?qū)ο蠹夹g(shù)結(jié)合在一起。c.提供面向?qū)ο蟮腁PI。d.建立集成框架或軟件總線。e.實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的部件化開(kāi)發(fā)。分布式WebGIS應(yīng)用從簡(jiǎn)單的已繪制好的地圖在Web瀏覽器上顯示，到基于Internet的GIS功能綜合

10、，遠(yuǎn)程的GIS用戶可以共享普通的GIS數(shù)據(jù)，并與其他的GIS用戶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。發(fā)展分布式Internet GIS應(yīng)用技術(shù)，集中體現(xiàn)在服務(wù)器、客戶機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊3個(gè)方面。服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序；客戶機(jī)使用數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序；網(wǎng)絡(luò)通訊控制服務(wù)器與客戶機(jī)之間的信息流。在集中式空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，從數(shù)據(jù)采集到納入數(shù)據(jù)庫(kù)，受時(shí)間和空間的限制，給數(shù)據(jù)的更新和信息的實(shí)時(shí)發(fā)布帶來(lái)障礙，往往提供給用戶的信息已失去了現(xiàn)勢(shì)性，不能作為有效的判斷和決策的依據(jù)。而分布式Internet GIS的興起，改變了這一傳統(tǒng)模式，使數(shù)據(jù)的獲取與更新可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，合理劃分了空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門(mén)與終端用戶之間的相互利益。 5.網(wǎng)絡(luò)虛擬地理環(huán)境

11、目前的GIS大多提供了一些較為簡(jiǎn)單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距.真正的三維GIS必須支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了三維空間操作和分析問(wèn)題。主要研究的方向包括：(1)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究，主要包括數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)狀態(tài)的表示和數(shù)據(jù)的可視化；(2)三維數(shù)據(jù)的生成和管理；(3)地理數(shù)據(jù)的三維顯示，主要包括三維數(shù)據(jù)的操作，表面處理，柵格圖像、全息圖像顯示，層次處理等。地理虛擬建模語(yǔ)言（GeoVRML）是由Web3D聯(lián)盟下屬的一個(gè)官方工作組所制定的一種地理虛擬建模語(yǔ)言，它是用虛擬建模語(yǔ)言（VRML）為基礎(chǔ)來(lái)描述地理空間數(shù)據(jù)。其目的是讓用戶通

12、過(guò)一個(gè)在Web瀏覽器安裝的標(biāo)準(zhǔn)的VRML插件來(lái)瀏覽地理參考數(shù)據(jù)、地圖、和三維地形模型。它的出現(xiàn)將為在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)虛擬地理環(huán)境提供一個(gè)良好的數(shù)據(jù)規(guī)范平臺(tái)，將大大促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)虛擬地理環(huán)境的應(yīng)用。目前，負(fù)責(zé)制定GeoVRML規(guī)范的工作組已經(jīng)頒布了GeoVRML1.0規(guī)范推薦草案，通過(guò)對(duì)VRML的大量新的擴(kuò)展來(lái)支持三維GIS應(yīng)用。國(guó)外基于GeoVRML進(jìn)行地理建模的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)目前還鮮見(jiàn)。 6.移動(dòng)通信技術(shù)擴(kuò)展GIS應(yīng)用通過(guò)WAP/WML技術(shù)，移動(dòng)用戶近乎可以在任何地方、時(shí)間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。另外，他們所在的位置可以被跟蹤，因此，可以提供與用戶所在位置相關(guān)的信息。與用戶登記的資料結(jié)合，可以給在復(fù)

13、雜環(huán)境中（在外地某城市、在建筑物中）的用戶提供指諸如交通導(dǎo)航的服務(wù)等等。與移動(dòng)設(shè)備相關(guān)的服務(wù)經(jīng)常需要將移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前位置與GIS服務(wù)器進(jìn)行交互。這種交互是需要實(shí)時(shí)的，否則移動(dòng)設(shè)備就已經(jīng)移動(dòng)到很遠(yuǎn)的位置，而得到的卻是初始時(shí)的位置輸入后的結(jié)果。在WAP中，一個(gè)移動(dòng)設(shè)備與GIS服務(wù)器的交互分為2步：首先，移動(dòng)設(shè)備與WAP網(wǎng)關(guān)（9.6kbps）進(jìn)行通訊，然后通過(guò)HTTP協(xié)議向網(wǎng)絡(luò)上的任何服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。在有限的通訊速率所限和最有效的通訊協(xié)議（HTTP）的情況下，任何雙向?qū)崟r(shí)的傳送都是不可能。目前，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（UMTS）提供了約2兆的帶寬條件來(lái)更好的實(shí)現(xiàn)該服務(wù)。當(dāng)前用于地理信息交互的語(yǔ)言還不足以完成

14、真正的設(shè)備無(wú)關(guān)接口的互操作。各種移動(dòng)設(shè)備對(duì)于從GI（地理信息）服務(wù)器所獲得的信息的表現(xiàn)方式是各不相同的，對(duì)于用戶輸入方式也不相同（例如，電話撥號(hào)，鍵盤(pán)輸入，手寫(xiě)輸入，語(yǔ)音輸入）因此，對(duì)于不同的移動(dòng)設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標(biāo)記語(yǔ)言。WML，由于某些局限并不是最好的答案。通用的XML或者由其派生的一種語(yǔ)言將成為各種GI移動(dòng)設(shè)備的統(tǒng)一語(yǔ)言。據(jù)估計(jì)，無(wú)線定位產(chǎn)品和服務(wù)（LBS）的市場(chǎng)在未來(lái)的五年內(nèi)將比傳統(tǒng)的GIS市場(chǎng)價(jià)值大10倍，達(dá)到100億美元。該市場(chǎng)主要包括三個(gè)領(lǐng)域：a.定位需求：通過(guò)服務(wù)器來(lái)確定移動(dòng)端設(shè)備的位置。該功能將成為移動(dòng)電話服務(wù)的一部分。b.定位感知：客戶端設(shè)備能夠感知其位置所在，并根據(jù)其位置

15、來(lái)獲取相應(yīng)的服務(wù)。c.個(gè)性服務(wù)：網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)供應(yīng)商將客戶需求和其位置在任何時(shí)間提供個(gè)性化服務(wù)。無(wú)線定位服務(wù)將提供了一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)入到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都表明，到2010年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)性（mobility）所決定。 7.3G時(shí)代的氣象服務(wù)方式設(shè)想采用基于GPRS和Intemet的氣象通信系統(tǒng)，所利用的技術(shù)和組網(wǎng)方案都是較先進(jìn)的。對(duì)于各地市氣象部門(mén)進(jìn)行區(qū)域氣象站組網(wǎng)有很好的借鑒和推廣作用。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，3G技術(shù)在各行業(yè)的推廣應(yīng)用，會(huì)有更加靈活、穩(wěn)定的無(wú)線組網(wǎng)方式在區(qū)域氣象站組網(wǎng)通訊中得到應(yīng)用。由

16、于3G的正式運(yùn)營(yíng)還處于計(jì)劃和推進(jìn)階段，今后究竟能向移動(dòng)通信用戶提供什么種類服務(wù)尚在規(guī)劃中，但根據(jù)已有試驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn)，3G對(duì)未來(lái)人們的生活和工作中獲取信息和利用信息將產(chǎn)生重大的影響。對(duì)于3G的氣象服務(wù)將進(jìn)人與現(xiàn)在傳統(tǒng)的服務(wù)方式很不相同的階段。也可以說(shuō)，進(jìn)入新型氣象服務(wù)階段。這種服務(wù)方式與目前的比較有如下特點(diǎn)：(1)氣象信息表達(dá)以圖形、圖像(包括視頻、音頻)方式為主，力求生動(dòng)、簡(jiǎn)明和動(dòng)態(tài)，以符合頁(yè)面較小的手機(jī)或PDA等需求；(2)預(yù)報(bào)或信息產(chǎn)品將結(jié)合用戶個(gè)性化需求，在人口網(wǎng)站中所建立的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)必須結(jié)構(gòu)靈活、檢索存取迅捷，時(shí)效極高，否則很難滿足大量用戶訪問(wèn)需要；(3)氣象服務(wù)單位的作用定位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容提供者(ICP)或網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心(IDC)。與移動(dòng)通