南師GIS考博整理

1、瓦片地圖Google Maps之前，各種網(wǎng)絡(luò)地圖在技術(shù)上采用傳統(tǒng)WebGIS 的方式，使用Java Applet、SVG、動態(tài)生成地圖圖片，客戶每產(chǎn)生一次新的地圖請求，服務(wù)器再重新生成地圖圖片發(fā)送至客戶端。自從Google Map推出Tile Map Image（瓦片式地圖）方式提供的地圖位置服務(wù)之后，國內(nèi)的go2map、mapabc、mapbar等專業(yè)地圖搜索公司紛紛仿效，相繼推出了基于地圖瓦片金字塔模型的位置搜索新模式服務(wù)?；诘貓D瓦片服務(wù)框架區(qū)別于傳統(tǒng)WebGIS主要體現(xiàn)在兩點： (1) 金字塔模型瓦片地圖庫 傳統(tǒng)的WebGIS是實時請求地圖服務(wù)器傳輸?shù)貓D的，反應(yīng)了地圖的現(xiàn)時性；而基于地

2、圖瓦片服務(wù)框架首先預(yù)生成規(guī)矩的瓦片地圖存儲于硬盤目錄下，地圖以鏈接 圖片的方式快速定制。例如在Google地圖中，地圖數(shù)據(jù)由大量的正方形圖片組成。共有23級縮放比例，每個地圖圖片都有坐標值，由X和Y值構(gòu)成。比例因 子zoom取值范圍是(022)。操作地圖滑竿顯示更大比例尺地圖時，圖片的數(shù)量發(fā)生裂變。兩種模式在請求及響應(yīng)的速度方面有明顯的差異，基于地圖瓦片 服務(wù)框架的響應(yīng)速度要快于傳統(tǒng)的WebGIS，同時對地圖服務(wù)器的負載也相應(yīng)小一些。 (2) 地圖服務(wù)(接口)由專業(yè)化向平民化、互聯(lián)網(wǎng)各種技術(shù)的集聚 在構(gòu)建好瓦片地圖圖片庫之后，基于地圖瓦片服務(wù)框架可以脫離GIS平臺，通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(如搜索

3、引擎、Ajax、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等)實現(xiàn)空間位置服務(wù)； 傳統(tǒng)WebGIS的每一項功能服務(wù)都是通過GIS平臺運算實現(xiàn)的。兩種模式各有優(yōu)劣，基于地圖瓦片服務(wù)框架在實現(xiàn)復(fù)雜分析(如緩沖區(qū)分析、路徑分析)時有 一定難度(可借助GIS平臺的支持，也可重寫算法)，傳統(tǒng)WebGIS消耗資源(網(wǎng)絡(luò)負載、服務(wù)器負載)相對比較大。地理數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式、數(shù)據(jù)互操作模式、直接數(shù)據(jù)訪問模式、開放式數(shù)據(jù)庫互接模式。數(shù)據(jù)互操作模式是OpenGIS consortium(OGC)制定的規(guī)范，指在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和分布計算的情況下GIS用戶在相互理解的基礎(chǔ)上，能透明地獲取所需的信息。數(shù)據(jù)互操作為多源數(shù)據(jù)集成提供了嶄新的思路和規(guī)范。

4、直接數(shù)據(jù)訪問指在一個GIS軟件中實現(xiàn)對其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問，用戶可以使用單個GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式。直接數(shù)據(jù)訪問提供了一種更為經(jīng)濟實用的多源數(shù)據(jù)集成模式。開放式數(shù)據(jù)庫互接模式：盡管各個數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式不同但幾乎每個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都支持開放式數(shù)據(jù)庫互接（ODBC）都按照ODBC的要求提供接口一致的驅(qū)動程序。采用面向?qū)ο蟮乃悸罚x一個包含純虛函數(shù)、不可實例化的抽象基類，這個基類應(yīng)具備GIS空間數(shù)據(jù)讀寫的基本接口。在定義好面向抽象GIS數(shù)據(jù)格式的抽象基類和統(tǒng)一接口的基礎(chǔ)上由各GIS軟件廠商完成存取自己格式數(shù)據(jù)的子類的動態(tài)連接庫。GIS功能共享使 GIS逐漸由以前封閉、 緊耦合的、 面

5、向單用戶的系統(tǒng)向開放、 松耦合、 分布式的地理信息服務(wù)發(fā)展。地理信息服務(wù)是W eb環(huán)境下一組與地理信息相關(guān)的軟件功能實體,通過接口暴露封裝的功能,它是W eb Ser v ices技術(shù)在地理信息領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的成果,主要包括 G I S數(shù)據(jù)服務(wù)和 G I S功能服務(wù)。分布式 G IS功能服務(wù)共享, 就是要求在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下, 基于不同操作系統(tǒng)和不同平臺開發(fā)部署的分布的GIS功能服務(wù)能夠進行集成和共享, 并為其它領(lǐng)域的專業(yè)開發(fā)與應(yīng)用提供便捷的、 開放的功能服務(wù)。因此,分布式 G I S功能服務(wù)共享架構(gòu)體系必須達到異構(gòu)、 開放、 按需動態(tài)集成共享的要求。天地圖與Google地球，優(yōu)缺點天地圖：天地圖容納

6、了覆蓋了全球范圍1：1000000矢量數(shù)據(jù)和500米分辨率衛(wèi)星遙感影像，覆蓋全國范圍的1：25萬公眾版地圖數(shù)據(jù)，導(dǎo)航電子地圖數(shù)據(jù)還有15米分辨率的衛(wèi)星遙感影像以及2.5米分辨率的衛(wèi)星遙感影像，覆蓋全國300多個地級以及地級以上城市0.6米分辨率的衛(wèi)星遙感影像等地理信息數(shù)據(jù)，是目前中國區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)資源最全的地理信息服務(wù)網(wǎng)站。再強調(diào)一點，區(qū)別于普通的地圖網(wǎng)站，天地圖做到了以門戶網(wǎng)站和服務(wù)接口兩種形式為用戶提供服務(wù)。區(qū)別于普通地圖網(wǎng)站，“天地圖”是以門戶網(wǎng)站和服務(wù)接口兩種形式提供服務(wù)。普通公眾接入互聯(lián)網(wǎng)就可以方便地實現(xiàn)各種地理信息數(shù)據(jù)的二維、三維瀏覽，進行地名搜索定位、距離和面積量算、興趣點標注、屏幕

7、截圖打印等操作。而導(dǎo)航、餐飲、賓館酒店等商業(yè)地圖網(wǎng)站經(jīng)過授權(quán)后，可以自由調(diào)用相關(guān)地理信息服務(wù)資源，進行專題信息加載、增值服務(wù)功能開發(fā)，從而大大節(jié)省地理信息采集更新維護所需的成本啊。 缺點：暫時只支持IE7以上的瀏覽器，其它瀏覽器在訪問具體地點是可能導(dǎo)致網(wǎng)頁無法正常顯示。速度慢、誤差大、缺少查詢功能、智能化程度低、安全性不高。Google地球：Google EARTH的衛(wèi)星影像，并非單一數(shù)據(jù)來源，而是衛(wèi)星影像與航拍的數(shù)據(jù)整合。其衛(wèi)星影像部分來自于美國DigitalGlobe公司的QuickBird（捷鳥）商業(yè)衛(wèi)星與EarthSat公，美國公司，影像來源于陸地衛(wèi)星LANDSAT-7衛(wèi)星居多），航拍

8、部分的來源有BlueSky公司（英國公司，以航拍、GIS/GPS相關(guān)業(yè)務(wù)為主）、Sanborn公司（美國公DigitalGlobe公司的QuickBird（捷鳥）、美國IKONOS及法國SPOT5。其中SPOT5可以提供解析度為2.5米的影像、IKONOS可提供1米左右的影像、而捷鳥就能夠提供最高為0.61米的高精度影像，是全球商用的最高水平。谷歌地球可讓您前往世界上任何地方，以查看衛(wèi)星圖像，地圖，地形， 3D建筑物，來自外層空間的星系的峽谷海洋。 您可以探索豐富的地理內(nèi)容，保存您的參觀場所和與其他人分享。全球各地的歷史影像、海底和海平面數(shù)據(jù)、具有音頻和視頻錄制功能的簡化游覽功能。GIS在物聯(lián)

9、網(wǎng)中的地位作用（1、導(dǎo)航；2、監(jiān)控，危險品或客貨運車輛監(jiān)控；3、GP（空間分析），服務(wù)區(qū)分析、路徑分析場站與車輛配置等；4、營運過程的直觀、良好的展示和應(yīng)急支持）1、GIS技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供基礎(chǔ)地理信息平臺物聯(lián)網(wǎng)的核心思想是通過感知設(shè)備對感知對象進行識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。 在這種需求下，物聯(lián)網(wǎng)天生就需要一種統(tǒng)一的能進行空間定位、空間分析的可視化地理信息平臺。物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)期間，可以利用地理信息平臺的空間分析能力進行傳感器布設(shè)的選址，從而達到終端布設(shè)的科學(xué)性、合理性；物聯(lián)網(wǎng)建成后，可以通過地理信息平臺把所有的物聯(lián)對象都落到統(tǒng)一的空間平臺上，從而可以直觀、生動、快速地對物聯(lián)對象進行定位、追蹤、查

10、找和控制。2、GPS為物聯(lián)網(wǎng)提供空間定位支持定位技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一,可以幫助人和機器來發(fā)現(xiàn)目標，從而實現(xiàn)目標的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。 而作為GIS空間定位技術(shù)中GPS技術(shù)則可以滿足全球級、區(qū)域級、國家級的位置服務(wù)要求，對于定位精度更高的要求，可以選擇精度更好、更穩(wěn)定的CORS技術(shù)，這種定位技術(shù)可以為物聯(lián)網(wǎng)提供精度達厘米級的動態(tài)實時定位服務(wù)。3、三維GIS技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供真實的虛擬展示平臺三維GIS技術(shù)作為GIS與VR相結(jié)合的技術(shù)可為用戶提供一個集視覺、聽覺、觸覺等為一體的真實的三維虛擬環(huán)境,用戶可以借助特定的裝備以自然方式在遠程獲得與現(xiàn)場等同的感受、經(jīng)歷及體驗。利用物聯(lián)網(wǎng)前端傳

11、感器傳回來的各種信息可以對被感知的對象進行虛擬重建、再現(xiàn)，從而可以建立具有真三維景觀描述的、可實時交互的、能進行空間分析和查詢的應(yīng)用系統(tǒng)，將使物聯(lián)網(wǎng)的感知、顯示能力發(fā)生革命性的變化。4、移動GIS為物聯(lián)網(wǎng)提供移動計算平臺移動GIS是一個集GIS、GPS、移動通信（GSM/GPRS/CDMA）三大技術(shù)于一體的系統(tǒng)。移動GIS的出現(xiàn),不但使GIS的應(yīng)用環(huán)境發(fā)生了極大的變化和改善,大大增強了野外數(shù)據(jù)使用的移動性。移動GIS為物聯(lián)網(wǎng)提供了天然的移動計算平臺,將物聯(lián)網(wǎng)的前端感知與移動GIS結(jié)合,可以幫助用戶準確地定位、追蹤對象,并提供一系列的模擬決策,最終完美地完成人機交互。數(shù)字地球與智慧地球的數(shù)字地球

12、：美國前副總統(tǒng)阿爾 戈爾在 1998 年提出數(shù)字地球時 ,就勾勒出一個誘人的虛擬地球景象 ,使真實地球作為一個虛擬地球進入了互聯(lián)網(wǎng)。數(shù)字地球是一個無縫的覆蓋全球的地球信息模型 ,它把分散在地球各地的從各種不同渠道獲取到的信息按地球的地理坐標組織起來 ,既能體現(xiàn)出地球上各種信息 (自然的、 人文的、 社會的)的內(nèi)在有機聯(lián)系 ,又便于按地理坐標進行檢索和利用。其核心思想是用數(shù)字化手段整體性地解決地球問題,并最大限度地利用信息資源。數(shù)字地球?qū)崿F(xiàn)了從二維到三維的跨越；數(shù)字地球?qū)崿F(xiàn)了對地球多分辨率和多時態(tài)的觀測與分析；數(shù)字地球?qū)崿F(xiàn)了基于圖形和基于空天地一體化實景影像的可視化和可量測；數(shù)字地球?qū)崿F(xiàn)了基于

13、Web Service 的空間信息共享與智能服務(wù)；數(shù)字地球通過興趣點實現(xiàn)了與非空間信息的關(guān)聯(lián) ,以服務(wù)全民。智慧地球：把數(shù)字地球與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來所形成的 “智慧地球”。IBM 首席執(zhí)行官彭明盛首次提出 “智慧地球” ( smart Eart h)這一概念。這一理念的主要內(nèi)容是把新一代的 IT 技術(shù)充分運用到各行各業(yè)中 ,即要把傳感器裝備到人們生活中的各種物體當中 ,并且連接起來 ,形成 “物聯(lián)網(wǎng)” ,并通過超級計算機和云計算將 “物聯(lián)網(wǎng)” 整合起來 ,實現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)字地球與人類社會和物理系統(tǒng)的整合。在此基礎(chǔ)上 ,人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活 ,從而達到 “智慧” 狀態(tài)。特征：“智慧

14、地球” 包含物聯(lián)網(wǎng)；“智慧地球” 面向應(yīng)用和服務(wù)；智慧地球與物理世界融為一體；智慧地球能實現(xiàn)自主組網(wǎng)、 自維護。云技術(shù)對GIS發(fā)展云計算對GIS軟件有三方面要求，即支持虛擬化的Service GIS平臺、跨平臺的GIS技術(shù)和二三維一體化的GIS技術(shù)。1. 支持虛擬化的Service GIS平臺要做云計算，GIS的服務(wù)器軟件必須支持虛擬化，這是首要的前提。Service GIS是支持云計算的另一個前提。Service GIS是基于面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA）的全功能GIS服務(wù)平臺軟件，建設(shè)云時，最好選擇Service GIS，而不要選擇Web GIS，更不要選擇瓦片結(jié)構(gòu)的圖片服務(wù)器，因為后者缺乏后

15、續(xù)的功能擴展能力。2. 跨平臺的GIS技術(shù)跨平臺是應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展變化所帶來的新的要求?？蛻舳擞嬎銠C基本是Windows一統(tǒng)天下的局面；而服務(wù)器端操作系統(tǒng)則是Windows、Unix、Linux三分天下的格局。這使得GIS軟件的跨平臺特性就變成了必然要求。在云計算領(lǐng)域，有更多的云計算技術(shù)和平臺是基于非Windows的，比如IBM的云計算平臺、紅帽的云計算平臺、谷歌的云都是Unix或Linux。因此，所選GIS平臺軟件必須是能夠支持多種操作系統(tǒng)的，這樣才可以在云計算建設(shè)中有更多優(yōu)秀的技術(shù)和平臺可供選擇。3. 二三維一體化的GIS技術(shù)如果前兩個是GIS云計算的必須要求，那這第三個要求就是有了更好的

16、要求，二三維一體化的GIS技術(shù)讓云會更加精彩。使用二維GIS搭建云，可能是朵不夠精彩的云；使用三維可視化軟件搭建云，則缺乏高端分析功能，可能是朵下不了雨的、中看不中用的云；而用二維GIS平臺加三維可視化軟件混搭云，則是權(quán)宜之計的云。（云GIS，就是將云計算的各種特征用于支撐地理空間信息的各要素，包括建模、存儲、處理等等，從而改變用戶傳統(tǒng)的GIS應(yīng)用方法和建設(shè)模式，以一種更加友好的方式，高效率、低成本的使用地理信息資源。）GIS發(fā)展歷程a、20世紀60年代（起步階段，計算機水平落后，制約GIS發(fā)展，軟件多為GIS具體應(yīng)用）；b、70年代（鞏固發(fā)展，人機圖形交互技術(shù)得到較好發(fā)展，磁盤的出現(xiàn)為地理數(shù)

17、據(jù)的錄入、存貯提供了很好的條件）；c、80年代（大力發(fā)展，微型計算機和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，使GIS傳輸效率得到提高，GIS應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴大，許多專業(yè)型公司出現(xiàn)）；d、90年代以后普及發(fā)展（GIS得到廣泛應(yīng)用，走向GIS服務(wù)的趨勢） 。發(fā)展趨勢包括：網(wǎng)絡(luò)GIS、互操作GIS、地理信息共享與標準化、時態(tài)GIS，3S集成、虛擬GIS、移動GIS、數(shù)字地球和網(wǎng)格GIS等內(nèi)容。隨著空間理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS從技術(shù)上將向更具有互操作性和更加開放化、網(wǎng)絡(luò)化、分布化、移動化、可視化的方向發(fā)展， 從應(yīng)用上將向著更高層次的數(shù)字地球、地球信息科學(xué)及大眾化的方向發(fā)展。該時期GIS的發(fā)展呈現(xiàn)以下特點：多源數(shù)據(jù)信息共享

18、；數(shù)據(jù)實現(xiàn)跨平臺操作；平衡計算負載和網(wǎng)絡(luò)流量負載；操作及管理簡單化；應(yīng)用普及化、大眾化。這個時期GIS發(fā)展的標志性技術(shù)主要有：數(shù)字地球、網(wǎng)格GIS（GridGIS）、虛擬現(xiàn)實GIS（virtualrealityGIS，VRGIS）、移動GIS、）WebGIS。網(wǎng)格（grid）被稱為第三代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，它是把整個互聯(lián)網(wǎng)整合成一臺巨大的超級計算機，實現(xiàn)各種資源的全面共享。網(wǎng)格計算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)把地理上分布的各種計算機、計算機集群、存儲系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等集成在一起。基于網(wǎng)格計算的GIS平臺，能夠分布式、 協(xié)作化和智能化地處理地理信息，特別適合用于解決涉及大量空間分析的問題，其最大目標是實現(xiàn)

19、空間信息的網(wǎng)格化。隨著應(yīng)用的深入，網(wǎng)格計算必將會應(yīng)用到GIS中，并和計算資源、空間地理數(shù)據(jù)和通信等集成，構(gòu)成一個較完整的空間信息服務(wù)系統(tǒng)。VRGIS是目前GIS發(fā)展的一個前沿。VRGIS就是GIS與虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的結(jié)合，涉及三維圖形技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、人工智能等領(lǐng)域。VRGIS是一種最有效的模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術(shù)，主要通過虛擬建模語言（virtualrealitymodellanguage，VRML）把GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到VR中，為人們提供一個逼真的模擬環(huán)境。GIS與VR技術(shù)結(jié)合，將虛擬環(huán)境帶入GIS使其更加完善。移動gis：隨著手機、掌上電腦、PDA等

20、移動通信終端的發(fā)展和普及，無線應(yīng)用協(xié)議WAP和無線定位技術(shù)WLT作為無線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點、已經(jīng)顯示出巨大的應(yīng)用前景和市場價值。無線通信技術(shù)、移動定位技術(shù)和WebGIS的結(jié)合形成了移動GIS（MobileGIS）和無線定位服務(wù)（wirelesslocationservice） 。一方面，它可以使GIS用戶隨時、方便、雙向互動地獲取網(wǎng)絡(luò)提供的各種地理信息服務(wù)；另一方面，它也可以使地理信息隨時、隨地、為任何人、任何事進行服務(wù)，如個人位置信息服務(wù)、車輛導(dǎo)航定位與跟蹤、個人安全與緊急救助等。這些服務(wù)與人們的日常生活息息相關(guān)，隨著它們的日漸普及，GIS的功能和應(yīng)用將得到大大的拓展和延伸，GIS也將真正

21、走向大眾化和社會化。WebGIS即通常所說的萬維網(wǎng) GIS，是以網(wǎng)絡(luò)為中心的 GIS，它使用 Internet 環(huán)境，為各種GIS應(yīng)用提供 GIS 功能和空間數(shù)據(jù)獲取能力。它是 GIS 技術(shù)和 WWW技術(shù)的有機結(jié)合，是Interne環(huán)境下的一種傳輸、 存儲、 分析、 顯示與應(yīng)用地理空間信息的計算機系統(tǒng)。 從 WWW的任意一個節(jié)點，Internet用戶可以瀏覽 WebGIS站點中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS 進入千家萬戶。GIS發(fā)展存在的主要問題(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面存在的問題 目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統(tǒng)，即使是混合系統(tǒng)實際上也是將兩

22、類數(shù)據(jù)分開存儲，當需要執(zhí)行不同的任務(wù)時采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結(jié)構(gòu)方面，其缺點是處理位置關(guān)系（包括相交、通過、包含等）相當費時，且缺乏與DEM和RS直接結(jié)合的能力。在柵格結(jié)構(gòu)方面，存在著柵格數(shù)據(jù)分辨率低，精度差；難以建立地物間的拓撲關(guān)系；難以操作單個目標及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問題4。 (2)GIS模型存在的問題 傳統(tǒng)GIS模型是按照計算機的方法對客觀世界地理空間不自然的分割和抽象，使得人們認知地理空間的認知模型與計算機中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對應(yīng)關(guān)系，難以表達復(fù)雜的地理實體，更難滿足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開發(fā)中，如果語義分割不合理，將難以有效表達地理空間實體間的關(guān)系，這就導(dǎo)致較

23、深層次的分析、處理操作難以實現(xiàn)。隨著GIS應(yīng)用需求領(lǐng)域的不斷開拓及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，對空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，使得傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)模型力不從心，逐漸暴露其弊端。 目前，面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型一定程度上解決了傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的某些不足，但是OODB（面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫）目前仍未在市場以及關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用方面被廣泛接受，因為OODB作為一個DBS還不太成熟，如缺少完全非過程性的查詢語言以及視圖、授權(quán)、動態(tài)模式更新和參數(shù)化性能協(xié)調(diào)等；且OODB與RDB之間缺少應(yīng)有的兼容性，因而使得大量的已建立起來的龐大的RDB客戶不敢輕易地去選擇OODB。 (3)其他方面亟待解決的問題 當前，GIS

24、正處在一個大變革時期，GIS的進一步發(fā)展還面臨不少問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面5：GIS設(shè)計與實現(xiàn)的方法學(xué)問題。在GIS設(shè)計與實現(xiàn)過程中缺乏面向?qū)ο蟮恼J知方法學(xué)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法學(xué)的指導(dǎo)，導(dǎo)致GIS軟件系統(tǒng)的可靠性和可維護性差；GIS的功能問題。當前以數(shù)據(jù)采集、存儲、管理和查詢檢索功能為主的GIS,不能滿足社會和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預(yù)測預(yù)報、決策支持等方面的要求，直接影響到GIS的應(yīng)用效益和生命力；三維GIS模型及可視化問題。目前大多數(shù)GIS軟件的圖形顯示是基于二維平面的，即使是三維效果顯示也是采用DEM的方法來處理表達地形的起伏，涉及到地底下真三維的自然和人工現(xiàn)象顯得無能為力。G

25、IS未來發(fā)展趨勢 2.1數(shù)據(jù)管理方面 (1)多比例尺、多尺度和多維空間數(shù)據(jù)的表達6 對于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示，將運用影像金字塔技術(shù)、細節(jié)分層技術(shù)和地圖綜合等技術(shù)；而為了實現(xiàn)GIS的動態(tài)、實時和三維可視化，出現(xiàn)存儲真三維坐標數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時空GIS,這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲、時空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速廣域三維計算與顯示等多項理論與技術(shù)7。 (2)三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方向 空間數(shù)據(jù)庫向著真正面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網(wǎng)庫三庫一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展8。這種三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變了以圖層為處理基礎(chǔ)的組織方式，實現(xiàn)了直接面向空間實體的數(shù)據(jù)組織，使多源空間數(shù)據(jù)

26、的錄入與融合成為了可能，從而為GIS與遙感技術(shù)的集成創(chuàng)造了條件。 (3)基于空間數(shù)據(jù)倉庫（Spatial Data warehouse）的海量空間數(shù)據(jù)管理的研究 空間數(shù)據(jù)量非常大，而且數(shù)據(jù)大都分散在政府、私人機構(gòu)、公司的各個部門，數(shù)據(jù)的管理與使用就變得非常復(fù)雜，但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學(xué)價值和經(jīng)濟價值，因此大多數(shù)發(fā)達國家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉庫的建立工作，許多研究機構(gòu)和政府部門都參與到空間數(shù)據(jù)倉庫建立的研究工作。 (4)利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進行知識發(fā)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫中抽取隱含的知識、空間關(guān)系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫中但以別的模式存在的信息供用戶使用，這是GIS應(yīng)用的較高層次。

27、由于目前空間數(shù)據(jù)的組織與管理仍局限于二維、靜態(tài)、單時相，且仍以圖層為處理基礎(chǔ)，因此，當前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫還不能有效地支持數(shù)據(jù)挖掘。（5）時態(tài)GIS（TGIS）時態(tài)GIS人們都在一定的空間和時間環(huán)境中生存并從事各種社會活動。從信息系統(tǒng)尤其是GIS的實用角度出發(fā),時間可以看成是一條沒有端點、向過去和將來無限延伸的線軸,它是現(xiàn)實世界的第四維。時間和空間不可分割地聯(lián)系在一起,跟蹤和分析空間信息隨時間的變化,應(yīng)當是GIS的一個合理目標。這樣的GIS就被稱為時態(tài)GIS(TemporalGIS)。記錄歷史數(shù)據(jù)有時候是非常重要的。筆者有過為解決法律糾紛查閱歷史性地形圖判斷某處在某個時候是否存在深坑的經(jīng)

28、歷。在GIS中也要經(jīng)常查詢歷史,最明顯的例子就是宗地,一塊宗地可能經(jīng)過許多次的買賣或變化。在土地糾紛中,人們需要詳細的歷史記錄作為法律依據(jù)。GIS在環(huán)境應(yīng)用中,也經(jīng)常需要用到多時態(tài)的信息對環(huán)境進行綜合評價。所以,研究GIS的時態(tài)問題則成為當今GIS領(lǐng)域的一個重要方向。TGIS不僅應(yīng)包括回顧過去的歷史數(shù)據(jù),還應(yīng)包括展望未來的規(guī)劃數(shù)據(jù)。時態(tài)GIS的組織核心是時空數(shù)據(jù)庫,其概念基礎(chǔ)則是時空數(shù)據(jù)模型。時空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)以不同類型的時空過程和應(yīng)用目的作為出發(fā)點。雖然人們已分別在時態(tài)數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫研究方面取得很大進展,但是時態(tài)+空間時空,兩者難以簡單地組合起來,這導(dǎo)致了時態(tài)GIS研究與應(yīng)用的困難。作

29、為一種系統(tǒng)方法,時態(tài)GIS的研究和應(yīng)用還有很長的路要走。 2.2技術(shù)集成方面 (1)“3S”集成 “3S”是GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感）和GIS的簡稱，“3S”集成是指將遙感、空間定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)這三種對地觀測技術(shù)有機地集成在一起。地理信息是一種信息流，RS、GPS和GIS中任何一個系統(tǒng)都只側(cè)重于信息流特征中的一個方面，而不能滿足準確、全面地描述地理信息流的要求。因此，無論從物質(zhì)運動形式、地學(xué)信息的本質(zhì)特征還是“3S”各自的技術(shù)特征來說，“3S”集成都是科技發(fā)展的必然結(jié)果。 目前，“3S”集成還僅限于兩兩結(jié)合方式，這是“3S”集成的初級和基礎(chǔ)起步階段，其核心是GIS與RS的結(jié)合。

30、這種兩兩結(jié)合雖然優(yōu)于單一系統(tǒng)，但是仍然存在以下缺陷。將“3S”進行集成從而形成一體化的信息技術(shù)體系是非常迫切的。這種集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成，即在硬件方面建立具有同步獲取涉譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的高重復(fù)觀測能力的平臺，而在軟件方面使GIS支持數(shù)據(jù)封裝，同時解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問題。 (2)GIS與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合 虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術(shù)，是當代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。從本質(zhì)上說，虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口，通過計算機建立一種仿真數(shù)字環(huán)境，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形、聲音和接觸感受，

31、利用多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，用戶可以如同在真實世界那樣“處理”計算機系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。將虛擬和重建逼真的、可操作的地理三維實體，GIS用戶在客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理、分析空間實體數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢。 (3)分布式技術(shù)、萬維網(wǎng)與GIS的結(jié)合9 目前，隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)深人到各行各業(yè)，作為與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的GIS也不例外，它們的結(jié)合產(chǎn)生了web GIS。當前Web GIS系統(tǒng)已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，到1999年1月，僅在美國出現(xiàn)的這類系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶端可能會采用新的應(yīng)用協(xié)議，因此也被認為是In

32、ternet GIS。 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式計算的優(yōu)勢日益凸顯，GIS與分布式技術(shù)結(jié)合也就成為必然，它們的結(jié)合即構(gòu)成了分布式CIS。它就是指利用最先進的分布式計算技術(shù)來處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息，集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個物理上分布，邏輯上統(tǒng)一的GIS。它與傳統(tǒng)GIS最大的區(qū)別在于它不是按照系統(tǒng)的應(yīng)用類別、運行環(huán)境劃分的，而是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布特征和針對其中數(shù)據(jù)處理的計算特征而分類的。 (4)移動通信技術(shù)與CIS的結(jié)合發(fā)展10 WAP/WML技術(shù)作為無線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個熱點，已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場價值。WAP柳ML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動

33、GIS(Mobile GIS）應(yīng)用和無線定位服務(wù)LBS(Location一basedServices）。通過WAR/WML技術(shù)，移動用戶幾乎可以在任何地方、時間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。無線定位服務(wù)將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都認為，到2010年，無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。 當前用于地理信息交互的語言還不足以完成真正的“設(shè)備無關(guān)接口”的互操作。各種移動設(shè)備對于從地理信息服務(wù)器所獲得的信息，其表現(xiàn)方式是各不相同的，用戶輸人方式也不相同。因此，對于不同的移動設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標記語言。無線定位服務(wù)

34、將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里：大多數(shù)的分析家都認為，到2010年，無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。 (5)GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成11 決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡稱DSS）是以管理學(xué)、運籌學(xué)、控制論、行為科學(xué)和人下智能為基礎(chǔ)，運用信息仿真和計算手段為基礎(chǔ)，綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫、信息和模型來輔助決策者或決策分析人員解決結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化問題，甚至非結(jié)構(gòu)化問題的人機交互系統(tǒng)。 目前，絕大多數(shù)的GIS還僅限于圖形的分析處理，缺乏對復(fù)雜空間問題的決策支持，而目前絕大多數(shù)

35、的DSS則無法向決策者提供一個友好的可視化的決策環(huán)境。因此，將GIS與DSS相集成，最終形成空間決策支持系統(tǒng)（SDSS)，借助GIS強大的空間數(shù)據(jù)處理分析功能，并在DSS中嵌入空間分析模塊，從而輔助決策者求解復(fù)雜的空間問題，這是GIS應(yīng)用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識的表達、獲取和知識推理以及模型庫、知識庫、數(shù)據(jù)庫三庫接口的設(shè)計是啞待解決的關(guān)鍵問題。地理信息系統(tǒng)與其他相關(guān)學(xué)科系統(tǒng)間的關(guān)系（1）GIS與 地圖學(xué)GIS 是以地圖數(shù)據(jù)庫（主要來自地圖）為基礎(chǔ)，其最終產(chǎn)品之一也是地圖，因此它與地圖有著極密切的關(guān)系。GIS 是地圖學(xué)理論、方法與功能的延伸， GIS與地圖學(xué)一脈相承，它們都是空間信息

36、處理的學(xué)科，地圖學(xué)強調(diào)圖形信息傳輸，而GIS 則強調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分析，地圖學(xué)與GIS之間的聯(lián)系是通過地圖可視化工具與他們的潛力來增強GIS 的數(shù)據(jù)綜合和分析能力。（2）GIS與一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫GIS 離不開數(shù)據(jù)庫技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要通過屬性來管理和檢索，但一般沒有空間概念，GIS 恩能夠處理空間數(shù)據(jù)。（3）GIS 與計算機地圖制圖計算機地圖制圖技術(shù)的發(fā)展對GIS的產(chǎn)生起了有力的促進作用，GIS的出現(xiàn)又反過來為地圖制圖提供了現(xiàn)代化的先進技術(shù)手段。數(shù)字地圖是GIS的數(shù)據(jù)源，也是GIS的表達形式，計算機地圖制圖是GIS的重要組成部分。（4）GIS 與計算機輔助制圖（CAD）GIS 處理的多為自然目標

37、，CAD處理的多為規(guī)則幾何圖形及其組合。GIS的屬性庫內(nèi)容結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強大，圖形屬性的相互作用十分頻繁，且多具有專業(yè)化特征。 GIS可應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？試結(jié)合你的專業(yè)論述GlS的應(yīng)用和發(fā)展前景。（1）在市政工作中的決策支持城市發(fā)展的宏觀決策中 宏觀經(jīng)濟社會信息統(tǒng)計公共安全、道路建設(shè)、稅收管理、財政、工商行政、建筑物審批、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、土地管理、礦業(yè)、國土綠化、醫(yī)療衛(wèi)、人民防空、防震減災(zāi)（2）在社會公共事業(yè)中城市供水、公共交通、鐵路、郵電通訊、電力供應(yīng)、煤氣燃氣供應(yīng)（3）在第三產(chǎn)業(yè)中物業(yè)估價、房地產(chǎn)管理、中介服務(wù)、廣告宣傳、金融保險、商業(yè)服務(wù)（4）在軍事中作戰(zhàn)指揮、后方管理你對GIS社會化的

38、發(fā)展趨勢是怎么理解的？GIS的社會化有一些的同義語，如“全球化”、“大眾化”等等，他們實際上描述了GIS社會化的不同側(cè)面。 “大眾化”是社會化的主要方面， 它是指GIS 技術(shù)已經(jīng)融入到人們的日常生活中，遷移默化的改變著生活的方式：將地圖存儲在計算機中，使以往利用地圖提供的定位、定向、導(dǎo)航功能可以通過GIS實現(xiàn)，而3S集成技術(shù)，可以使定位導(dǎo)航功能更加自動化和準確。利用GIS 可以將信息按照其空間坐標組織起來，進行查詢檢索，進而可以分析其空間分布特點，進行決策支持。汽車導(dǎo)航、野外探險和旅游、銀行信用卡管理、商家經(jīng)營分析、保險賠償分析等等，人們生活的各個方面，GIS 都可以在其發(fā)揮作用?！皵?shù)字地球“

39、是GIS 應(yīng)用的極致，也是GIS社會化的頂點。公眾在日常生活中使用著地理信息系統(tǒng)，可是他不需要了解任何GIS 的知識。GIS 應(yīng)用和其他應(yīng)用緊密結(jié)合在一起，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中不可分離的一部分，正如一些學(xué)者所預(yù)測的“GIS 發(fā)展的將來就是沒有GIS。”從應(yīng)用角度來看，GIS 的社會化意味著每一個人都可以方便的使用GIS功能，而從應(yīng)用開發(fā)角度來看 ，GIS 社會化的標志是GIS產(chǎn)業(yè)的形成與分化，形成專門的數(shù)據(jù)生產(chǎn)廠商，GIS平臺/構(gòu)件開發(fā)商，GIS集成商，GIS 服務(wù)提供商以及GIS 工程監(jiān)理等等；相關(guān)GIS 技術(shù)標準的確立，對于GIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。4D產(chǎn)品 指數(shù)字線化圖（DLG

40、）、數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字柵格圖（DRG）。 數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel簡稱DEM）是在高斯投影平而上規(guī)則格網(wǎng)點平面坐標（x，y）及其高程（z）的數(shù)據(jù)集。DEM 的水平間隔可隨地貌類型不同而改變。根據(jù)不同的高程精度，可分為不同等級產(chǎn)品。 數(shù)字正射影像圖（DigitalOrthophotoMap 簡稱 DOM）是利用數(shù)字高程模型對掃描處理的數(shù)字化的航空相片/遙感相片（單色/彩色），經(jīng)逐象元進行糾正，再按影像鑲嵌，根據(jù)圖幅范圍剪裁生成的影像數(shù)據(jù)。一般帶有公里格網(wǎng)、圖廓內(nèi)/外整飾和注記的平面圖。 數(shù)字線劃地圖（DigitalLineGra

41、phic簡稱DLG）是現(xiàn)有地形圖上基礎(chǔ)地理要素的矢量數(shù)據(jù)集，且保存要素間空間關(guān)系和相關(guān)的屬性信息。 數(shù)字柵格地圖（DigitalRasterGraphic 簡稱 DRG）是紙質(zhì)地形圖的數(shù)字化產(chǎn)品。每幅圖經(jīng)掃描、糾正、圖幅處理及數(shù)據(jù)壓縮處理后，形成在內(nèi)容、幾何精度和色彩上與地形圖保持一致的柵格文件。LBS 1）移動位置服務(wù)（簡稱 LBS），是利用一定的技術(shù)手段通過移動網(wǎng)絡(luò)獲取移動終端用戶的位置信息（經(jīng)緯度坐標），在電子地圖平臺的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)。它是移動互聯(lián)網(wǎng)和定位服務(wù)的融合業(yè)務(wù)。 2）是指通過移動終端和移動網(wǎng)絡(luò)的配合，確定移動用戶的實際地理位置，從而提供用戶所需要的與位

42、置相關(guān)的服務(wù)信息，是利用用戶位置信息進行增值服務(wù)的一種移動通信與導(dǎo)航融合的服務(wù)形式。嵌人式GIS是GIS 與嵌人式設(shè)備集成的產(chǎn)物，它以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適用應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的微型專用計算機系統(tǒng)。地圖投影：按照一定的數(shù)學(xué)法則，將地球橢球面上的經(jīng)緯網(wǎng)轉(zhuǎn)換到平面上，建立地面點位的地理坐標與地圖上相對應(yīng)的平面直角坐標之間一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。由于地球是曲面，因而圖紙上的地圖投影必然有長度、面積、角度等變形。我們常根據(jù)不同投影的變形規(guī)律，采用一定的數(shù)學(xué)法則，來計算出變形的大小，以減小投影誤差。常見的地圖投影有高斯-克呂格投影、UTM投影等。GI

43、S數(shù)據(jù)模型1、拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)模型拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)模型以拓撲關(guān)系為基礎(chǔ)組織和存儲各個幾何要素，其特點是以點、線、面間的拓撲連接關(guān)系為中心，它們的坐標存貯具有依賴關(guān)系。該模型的主要優(yōu)點是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊，拓撲關(guān)系明晰，系統(tǒng)中預(yù)先存儲的拓撲關(guān)系可以有效提高系統(tǒng)在拓撲查詢和網(wǎng)絡(luò)分析方面的效率，但也有不足：對單個地理實體的操作效率不高。由于拓撲數(shù)據(jù)模型面向的是整個空間區(qū)域，強調(diào)的是各幾何要素之間的連接關(guān)系，在另一方面對具有完整、獨立意義的地理實體作為個體存在的事實沒有足夠的重視，因此增加、刪除、修改某一地理實體時，將會牽涉到一系列文件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫表格，這樣不僅使程序管理工作變得復(fù)雜，而且會降低系統(tǒng)的執(zhí)行效率。難以

44、表達復(fù)雜的地理實體。由于拓撲關(guān)系組織的要求，一個完整的簡單實體在拓撲關(guān)系模型中有時需要被分解為多個幾何要素（比如一條公路本是一個完整的實體，但為了記錄其拓撲鄰接信息，只有對其在與其它公路實體鄰接的地方進行分段，這樣一個完整的實體就被分成多個幾何要素。所有的實體都進行如此處理，所以我們說拓撲數(shù)據(jù)模型是面向整個區(qū)域、面向不被分割的幾何要素的，而不是面向用戶眼中的地理實體）。復(fù)雜地理實體由多個簡單實體組合而成，自然也常常被分解，拓撲數(shù)據(jù)模型的整體組織特性注定了它不可能有效地表達這一由多個獨立實體構(gòu)成的有機集合體。難以實現(xiàn)快速查詢和復(fù)雜的空間分析。由于在拓撲數(shù)據(jù)模型中，地理實體被分解為點、線、面基本幾

45、何要素存儲在不同的文件和關(guān)系表中，因而凡涉及到獨立地理實體的操作、查詢和分析都將花費較多的CPU時間，在大區(qū)域的復(fù)雜空間分析方面表現(xiàn)尤為明顯。局部更新困難，系統(tǒng)難于維護與擴充。由于地理空間的數(shù)據(jù)組織和存儲是以基本幾何要素（點、弧段和多邊形）為單元進行的，系統(tǒng)中存儲的復(fù)雜拓撲關(guān)系是GIS工作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，當局部一些實體發(fā)生變動時，整層拓撲關(guān)系將不得不隨之重建，這樣的系統(tǒng)牽一發(fā)而動全身，在維護和擴充方面需要更多的精力，并且容易出錯。值得說明的是，拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)模型也能以面向?qū)ο蟮姆绞綄崿F(xiàn)，但此時面向的對象是不被其它要素從中間分割的幾何要素，往往是一個獨立地理實體的一部分，而不是一個完整的、獨立的地理實

46、體。這一點是拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)模型與下一節(jié)面向?qū)嶓w數(shù)據(jù)模型本質(zhì)不同的重要表現(xiàn)之一。2、面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型里稱為“面向?qū)嶓w”，是為了強調(diào)這種數(shù)據(jù)模型是以單個空間地理實體為數(shù)據(jù)組織和存儲的基本單位的。與上述拓撲模型相反，該模型以獨立、完整、具有地理意義的實體為基本單位對地理空間進行表達。在具體組織和存儲時，可將實體的坐標數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)（如建立了部分拓撲，拓撲關(guān)系也放在表中保存）分別存放在文件系統(tǒng)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，也可以將二者統(tǒng)一存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中（可以將坐標數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)放在同一個表中，也可以將二者分成兩個表，ESRI公司SDE的存貯模式是分成四個表格，它還增加了一個Layers表和一個空間索引表。Lay

47、ers表位于服務(wù)器端，用于層的管理和維護；空間索引表（服務(wù)器端）采用網(wǎng)格索引，用于實體的快速搜索）。面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型在具體實現(xiàn)時采用的是完全面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法，每個對象（獨立的地理實體）不僅具有自己獨立的屬性（含坐標數(shù)據(jù)），而且具有自己的行為（操作），能夠自己完成一些操作。雖然面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型在內(nèi)部組織上可以按照拓撲關(guān)系進行，但是作者這里所說的模型強調(diào)對象的坐標存貯之間（尤其是面與線的坐標存貯）不具有依賴關(guān)系，這是它與拓撲關(guān)系模型的本質(zhì)不同點。該模型能夠很好地克服拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)模型的幾個缺點，具有實體管理、修改方便，查詢檢索、空間分析容易的優(yōu)點，更重要的是它能夠方便地構(gòu)造用戶需要的任何復(fù)

48、雜地理實體，而且這種模式符合人們看待客觀世界的思維習慣，便于用戶理解和接受。同時，面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型自然地具有系統(tǒng)維護和擴充方便的優(yōu)點。這種模型是當今流行GIS軟件采用的最新數(shù)據(jù)模型，但也有一些缺點：拓撲關(guān)系需臨時構(gòu)建。由于面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型是以地理實體為中心的，并未以拓撲關(guān)系為基礎(chǔ)組織、存儲地理實體，表達地理空間，因此拓撲關(guān)系并不是一開始就存在，而是在需要時才臨時導(dǎo)出各種拓撲關(guān)系，這需要消耗一定的系統(tǒng)資源。也許有觀點認為，以實體為單位組織數(shù)據(jù)時，也可以將拓撲關(guān)系一開始就保存在實體的屬性表中，拓撲關(guān)系并不一定是臨時構(gòu)建出來的。但仔細分析便可發(fā)現(xiàn)，這種方案對由多個幾何要素組成的實體（如一條組成要

49、素不同的河流）不可行，因為拓撲關(guān)系不能有效準確地記錄。實際上這種方案只對由一個幾何要素組成的實體適用，但其本質(zhì)上仍是拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)模型，其缺點表征與上面2.1節(jié)描述的完全相同，因而不是真正的面向?qū)嶓w數(shù)據(jù)模型。動態(tài)分段、網(wǎng)絡(luò)分析效率降低。在結(jié)點-弧段-多邊形拓撲關(guān)系鏈中，顯式的拓撲表有四個：結(jié)點-弧段表，弧段-結(jié)點表，弧段-多邊形表和多邊形-弧段表。有了這四個關(guān)系表，我們就能直接查找任意結(jié)點、弧段和多邊形的拓撲屬性，便于進行動態(tài)分段和網(wǎng)絡(luò)分析等其它與拓撲關(guān)系有關(guān)的拓撲分析，基于拓撲數(shù)據(jù)模型的GIS可以很方便地做到這一點。但由于將四個拓撲表全部存貯會使系統(tǒng)的空間開銷成倍增大，因此一些軟件只存貯其中2

50、個（如早期的System 9版本）或?qū)⒒《谓Y(jié)點、弧段多邊形表合二為一（Arc/Info 8.0以前版本），被隱含的表可由顯示存在的表導(dǎo)出。即便這樣，基于拓撲數(shù)據(jù)模型的GIS在涉及拓撲關(guān)系的查詢和分析上仍然有較高的效率，而面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型由于要根據(jù)需要臨時構(gòu)建拓撲關(guān)系，自然會使拓撲查詢和分析的效率降低。當然構(gòu)建好的拓撲關(guān)系可存放起來，供以后使用。實體間的公共點和公共邊重復(fù)存貯。由于面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型是以地理實體為基本單位進行數(shù)據(jù)組織和空間表達的，對每一個地理實體都進行完整存貯（存貯到點一級），在存貯坐標時是各對象獨立存貯，不再依賴其它對象，那么就必然會導(dǎo)致實體間共有的公共點和公共邊重復(fù)存貯。難

51、以將管理、分析和處理定位到幾何要素一級。幾何要素是指點、弧段和多邊形等簡單圖形，有時構(gòu)成同一實體的各個幾何要素之屬性差別較大（例如組成一塊宗地的各邊之面積不一樣，某一交通閉合環(huán)路的組成道路類型不一樣等），需要在地理實體的下一級-幾何要素一級上進行處理，拓撲數(shù)據(jù)模型可以直接進行處理，而面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型則需要首先對相關(guān)地理實體進行定位、分解，因而降低系統(tǒng)在這方面的性能。從本質(zhì)上分析，我們不難得到，由于該種模型認為組成同一實體的幾何要素之屬性相同，因而忽略了幾何要素間的屬性差異，從而導(dǎo)致在系統(tǒng)存貯和處理機制上難以定位到幾何要素一級。難以實現(xiàn)跨圖層的拓撲查詢和分析。如果這個問題放在拓撲關(guān)系模型中，則

52、比較容易解決，因為各個要素的鄰接要素已事先存在，不僅已經(jīng)是分層的，而且具有實際的地理屬性，因此只要順藤摸瓜查找鄰接要素并取得其地理屬性即可。但對于面向?qū)嶓w的數(shù)據(jù)模型，則不能有效地解決，因為臨時生成拓撲關(guān)系時其中的幾何要素一般屬于同一層，不可能自動生成跨圖層的地理屬性，必須做進一步的處理方才有可能解決。顯然，這種方法的效率不高。地理信息系統(tǒng)發(fā)展的理念與技術(shù)創(chuàng)新地理信息共享的經(jīng)濟法則、地理信息共享的心理學(xué)法則、地理信息資源的安全監(jiān)控。地理信息系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)：1、統(tǒng)一時空數(shù)據(jù)模型OGC制定了相應(yīng)的簡單要素模型，通過對地理要素實體的標準描述，消除不同GIS對空間實體的描述差別。同時，國際標準化組織

53、發(fā)布的“綜合環(huán)境數(shù)據(jù)表示與交換規(guī)范SEDRIS”也旨在解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)表達與集成問題。構(gòu)建基于Clifford的時空數(shù)據(jù)模型。多維統(tǒng)一Clifford代數(shù)，是描述和計算幾何問題的代數(shù)語言，其特點在于引入Clifford幾何積，實現(xiàn)了矢量和標量的統(tǒng)一表達，并可對幾何體、幾何關(guān)系和幾何變換進行不依賴于坐標的表達和計算。Clifford代數(shù)被用于對相對論時空的一體化和規(guī)則化描述，在人工智能、機器證明、信號處理、計算機視覺等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。2、地理信息系統(tǒng)加速器瓦片方法提升了地理信息共享的效率和范圍，也成為目前共享應(yīng)用的主流支撐技術(shù)。但是瓦片技術(shù)在GIS專業(yè)分析、專題制圖、功能

54、共享和開發(fā)高端GIS應(yīng)用等方面有很大的局限。對此，OGC提出相關(guān)服務(wù)規(guī)范，如WMS、WFS，但服務(wù)的執(zhí)行效率、能力和質(zhì)量仍存在很大問題。針對這個，提出了GIS加速器的技術(shù)：客戶端視口和屏幕參數(shù)獲?。黄聊恍畔⒘坑嬎悖ㄆ聊蝗萘?、對象遮擋）；視覺無損的要素化簡（空間關(guān)系保持）；增量計算（無控制信息）；增量提?。辉隽總鬏?；增量插入。GIS加速器可極大地提高了對空間數(shù)據(jù)管理、處理、表達、分析、傳輸效率。具有當前圖形圖象瀏覽系統(tǒng)所不具備的空間分析能力，又具有比現(xiàn)有GIS基礎(chǔ)軟件高出百倍以上的運行效率。3、地圖符號轉(zhuǎn)換與互操作GIS符號存在的問題：現(xiàn)行的GIS地圖符號沒有行為與狀態(tài)特征、現(xiàn)行的GIS地圖符號

55、沒有三維符號；GIS符號共享的障礙：地圖符號數(shù)據(jù)格式的差異、地圖符號設(shè)計方式的差異、地圖符號化接口的差異；GIS符號共享的現(xiàn)狀：不同的GIS不同的符號庫，做符號對應(yīng)表、國際標準STL。TrueType符號庫、圖元符號庫、CAD圖塊符號庫、程序法符號庫等雖對符號的構(gòu)建都有較好的應(yīng)用，但它們存在的缺點也使得符號的使用未能發(fā)揮出更好的效率。對此，我們構(gòu)建出了跨媒體地圖符號數(shù)據(jù)模型：它可以實現(xiàn)地圖符號多平臺顯示、地圖符號顏色的色域很好、地圖符號多介質(zhì)輸出、符號繪制效率優(yōu)于Windows GDI，具有很大的研究前景。幾點結(jié)論：1、地理信息系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)進入以應(yīng)用為主的產(chǎn)業(yè)化時期，但是面對社會化的需求，尚

56、有很多的問題；2、未來基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)將以充足為常態(tài)，遵循長尾理論，逆80/20法則，追求多產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售的“長尾”。3、根據(jù)現(xiàn)有基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀，首先需要測繪部門將基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)共享出去，并要求相關(guān)部門將部門權(quán)威的幾何與屬性的權(quán)威數(shù)據(jù)共享回來，形成圖形、圖象與屬性一體化的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。在信息共享的過程中實現(xiàn)多贏。4、地理數(shù)據(jù)的安全問題不僅需要從版權(quán)標記的生成、嵌入、認證等方面考慮，而且需要立足地理數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)數(shù)據(jù)使用的監(jiān)控；5、地理信息產(chǎn)權(quán)的保護需要發(fā)展零水印技術(shù)，發(fā)展基于移動智能和病毒技術(shù)的地理數(shù)據(jù)使用的監(jiān)控技術(shù)。6、發(fā)展時空統(tǒng)一的新型數(shù)據(jù)模型，基于Clifford代數(shù)的GIS數(shù)據(jù)

57、模型；發(fā)展GIS加速器，解決數(shù)據(jù)傳輸效率、渲染效率、空間分析效率問題；發(fā)展統(tǒng)一的地圖符號系統(tǒng)，設(shè)計一個地圖符號編輯器，建成一套地圖符號庫系統(tǒng)，采用跨平臺渲染技術(shù)，實現(xiàn)地圖符號的共享。地理編碼技術(shù)廣義地理編碼：地理對象空間位置標識、計算和處理的過程。狹義的地理編碼：即地址匹配（Address Matching），指建立地理位置坐標與給定地名地址一致性的過程，這里的地址已較為明確的指代為街道地址、行政區(qū)域等，其地理對象也明確為地理實體。地理對象：地理實體、地理要素類、地理區(qū)域和范圍等。地理編碼技術(shù)：編碼、解析、地址匹配?；诘乩砀窬W(wǎng)的地理編碼：地理格網(wǎng)是按一定的數(shù)學(xué)規(guī)則對地球表面進行分割, 形成彼

58、此鄰接 又不交叉的多個多邊形, 并賦予標識符( 即地理編碼)。采用地理對象與地址通過格網(wǎng)建立相對關(guān)聯(lián)的方法, 建立地理對象的地址屬性。實質(zhì)是對地理對象的二維地理位置編碼和解碼。優(yōu)點：定位精度可控制；缺點：難以建立地理對象之間的空間拓撲關(guān)系，需要建立一整套嚴密的格網(wǎng)系統(tǒng)?；诘乩韺嶓w的地理編碼：采用地理實體與地址建立直接關(guān)聯(lián)的方法，建立地理實體的地址屬性。優(yōu)點:易于被大家接受，符合人們慣用的思維方式；缺點:在于中文地址本身的不規(guī)范性和重復(fù)性，使得這種編碼方式存在技術(shù)上的難點。DEM應(yīng)用進展及高保真DEM應(yīng)用進展：基于DEM 的大地構(gòu)造演變、基于DEM的山地小氣候模擬、基于DEM的流域匯流模擬、不同年代城市三維變化、水下DEM構(gòu)建、基于DEM 的可視域分析?；贒EM的地形模式識別：我們從遙感技術(shù)的基本原理可知，任何物質(zhì)的光譜可以用來識別該物質(zhì)的類型