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1、第九章 GIS新技术,本章复习题,3S 集成WebGIS组件式GIS数字地球,9-1 3S 集成,1.1 3S集成（3S Integration）1.1.1 3S集成概念 GPS是空间实体快速、精密定位的现代化工具；GIS是空间信息集成、分析、处理的有力武器；RS是空间信息覆盖面最大最迅速的采集手段。三者的结合简称3S集成。,1.1.2 3S 相互作用3S结合应用，三者相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架。RS和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位GIS进行相应的空间分析，综合集成RS和GPS提供的海量数据,1.1.3 3S集成应用领域,车辆导航与监控 海洋资源开发利用 精细农业
2、 土地利用 全球变化,1.2 GIS与RS结合1.2.1 GIS与遥感结合的必要性 GIS是分析、处理和显示空间数据的系统，而遥感影像则是空间数据的一种形式，类似于GIS中的栅格数据。因此，GIS和RS很容易在数据的功能上进行集成。,GIS与遥感结合的必要性（1）遥感是GIS重要的数据源，有效的数据更新手段 遥感手段能够迅速、准确、综合性地大范围地采集环境和资料数据 遥感数据具有多光谱和动态多时相特点为GIS数据更新提供了全方位的手段和动态数据源,GIS与遥感结合的必要性（2）GIS可为遥感分析提供有用的辅助信息和手段 有助于提高遥感数据自动分类的精度 为遥感应用分析提供一个良好的环境有助于提
3、高遥感信息识别的精度和效率,1.2.2 GIS与遥感结合的途径发展一个能综合处理矢量和栅格数据的矢栅一体的GIS 通过国际标准的空间数据交换格式作中间媒介、相互转换 通过GIS与遥感系统间建立接口，实现格式转换与数据传送,1.3 GIS与GPS结合1.3.1 GIS与GPS集成的系统结构模型 GIS与GPS的集成主要是利用GPS的实时空间定位数据以及GIS的地图数据和空间分析技术，来实现不同的具体应用目标：定位：测量：记录GPS测量轨迹，通过GIS计算距离、面积等 监控与导航：车辆、船只、飞机等移动物体的动态监控、调度与导航,1.3.2 GIS与GPS结合的形式（1）单台移动式 在用户设备上直
4、接配备GIS工具软件，把接收机天线接收的定位数字信号直接馈入GIS系统，由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数字地图匹配，这样即可全世界实时显示接收机天线位置,1.3.2 GIS与GPS结合的形式（2）集中监控式 控制中心：由大屏幕计算机、无线电台、通讯适配器、电源和天线系统组成，并配备GIS。基站：由电台、通讯适配器、电源和天线系统组成。移动站（即车载系统）：由电台、天线、通讯适配器和GPS接收机组成。,（3）例子中国大通公司的汽车自动导航系统主要部件：,1 当前位置计算功能,系统功能,系统功能,2 地图画面显示功能,系统功能,3 最佳路线制定功能,4 检索功能,系统功能,5 语音提示
5、功能,系统功能,大量的应用由传统的Client/Server（客户机/服务器）方式向 Brower/Server（浏览器/服务器）方式转移计算、存储、网络技术等信息技术的发展为信息共享创造了条件，GIS作为直接反映信息的最佳方式之一，无疑将成为利用信息技术共享信息的最佳途径之一，所以WebGIS也就应运而生。,9-2 WebGIS,2.1 WebGIS概念 WebGIS是地理信息系统在WEB上的实现，是利用网络和WEB技术对传统单机上的地理信息系统的改造和实现。基于Web的GIS不需要购买GIS软件WebGIS=GIS+Web GIS Software,2.2 WebGIS的组成,客户端：浏览
6、器服务器端：Web服务器、Map服务器、GIS服务器和空间数据库,WebGIS的组成,2.3 WebGIS产品,国外WebGIS产品：MapInfo公司的MapInfo ProServer 和MapXtreme Intergraph公司的GeoMedia Web MapESRI的Internet Map Server(IMS)for ArcView&MapObjectsAutodesk的MapGuideBently的ModelServer/Discovery等等,国内WebGIS产品,2.4 建立WebGIS的基本要求,WebGIS应当是开放的WebGIS能在Internet环境下运行WebG
7、IS必须支持数据分布和计算分布WebGIS能在网络上直接查询和存取数据,WebGIS能够共享多种来源、多级尺度、存放在不同地点的地理数据，能够和其他应用软件集成，并通过Java、.Net等技术跨平台协作运行,2.5 WebGIS的特点优点,更广泛的访问范围应用面广降低系统成本现势性强平台独立性应用简单,2.5 WebGIS的特点不足,网络带宽限制(WebGIS最大的问题就是数据传输量)复杂地理信息的查询、分析和处理图形信息的表达困难总结：带宽问题，功能问题、可视化问题等,2.6 WebGIS系统应用,WebGIS能做什么(功能)？,WebGlS继承了大部分或者全部传统GIS软件所具有的功能；W
8、ebGIS侧重于空间数据和服务的共享。从Internet的任意节点，用户都可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图、进行各种空间信息检索和空间分析；从应用趋势上看，WebGIS从在Internet上简单地发布地理信息发展到实现地理信息互操作和地理信息Web服务；发展现状和趋势是越来越多的GIS应用架构在Web上。,全球,吉林省遥感影像,吉林省吉林地区遥感影像,中国,吉林省,吉林省白城地区,北京环境评估与景点浏览,上海市重大工程项目监理,监视监控（防汛指挥）,3.1 组件式GIS（ComGIS）的概念所谓组件式GIS，是指基于组件对象平台，以一组具有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组
9、件形式提供的GIS,9-3 组件式GIS,ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其它非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。控件如同一堆各式各样的积木，他们分别实现不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成应用系统。,3.2 ComGIS的特点1、高效无缝的系统集成一个系统的建立往往需要对GIS数据、基本空间处理功能与各种应用模型进行集成。而系统集成方案在很大程度上决定了系统的适用性和效率，不同的应用领域、不同的应用开发者
10、所采用的系统集成方案往往不同。,模式一：在GIS基础软件与应用分析模型之间，通过文件存取方式建立数据交换通道。在这种集成方式中，GIS与应用分析模型通过中间文件格式交换数据（图），不适合于大量而频繁地交换数据的情况，而且GIS基础软件与应用分析模型相互独立，系统整合性差。,模式二：直接使用GIS软件提供的二次开发语言编制应用分析模型（图）。解决了模式一的缺陷，但是GIS所提供的二次开发语言大都不能与C、C+、FORTRAN等专业程序设计语言相比，难以开发复杂的应用模型。,模式三：利用专业程序设计语言开发应用模型，并直接访问GIS软件的内部数据结构（图）。应用模型开发者可以根据自己的意愿选择使用
11、何种高级语言开发复杂的应用模型，但是直接访问GIS软件数据结构增加了应用开发的难度。,模式四：通过动态数据交换(DDE)建立GIS与应用模型之间的快速通信（图）。这是在DDE技术发展起来以后，对第一种集成方式的改进，可以避免频繁的文件数据交换所带来的效率降低的毛病，也避免了从GIS外部直接访问GIS数据结构的代价。但是，GIS与应用模型仍然是分离的，这种拼接是“有缝”的。,不论采用以上何种系统集成模式，传统的GIS软件在系统集成上都存在缺陷。ComGIS提供了解决以上问题的理想方案。ComGIS不依赖于某一种开发语言，可以嵌入通用的开发环境(如：Visual Basic和Delphi)中实现G
12、IS功能，专业模型则可以使用这些通用开发环境来实现，也可以插入其它的专业性模型分析控件。因此，使用ComGIS可以实现高效、无缝的系统集成,3.2 ComGIS的特点2、无须专门GIS开发语言传统GIS往往具有独立的二次开发语言，如Arc/Info的AML、MGE的MDL、MapInfo的MapBasic等。对GIS基础软件开发者而言，设计一套二次开发语言是不小的负担，同时二次开发语言对用户和应用开发者而言也存在学习上的负担。ComGIS则不需要额外的GIS二次开发语言，只需实现GIS的基本功能函数，按照Microsoft的ActiveX控件标准开发接口。这有利于减轻GIS软件开发者的负担，而
13、且增强了GIS软件的可扩展性。GIS应用开发者，不必掌握额外的GIS开发语言，只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境，以及ComGIS各个控件的属性、方法和事件，就可以完成应用系统的开发和集成。,3.2 ComGIS的特点3、大众化的GIS组件式技术已经成为业界标准，用户可以象使用其他ActiveX控件一样使用ComGIS控件，使非专业的普通用户也能够开发和集成GIS应用系统，推动了GIS大众化进程。ComGIS 的出现使GIS不仅是专家们的专业分析工具，同时也成为普通用户对地理相关数据进行管理的可视化工具。,3.2 ComGIS的特点4、成本低由于传统GIS结构的封闭性，往往使得软
14、件本身变得越来越庞大，不同系统的交互性差，系统的开发难度大。ComGIS提供实现空间数据的采集、存储、管理、分析和模拟等功能，至于其他非GIS功能(如关系数据库管理、统计图表制作等）,则可以使用专业厂商提供的专门组件，有利于降低GIS软件开发成本。另一方面，ComGIS本身又可以划分为多个控件，分别完成不同功能。用户可以根据实际需要选择所需控件，最大限度地降低了用户的经济负担。,3.3 ComGIS的设计与开发 设计ComGIS，需要根据功能划分为多个控件。划分控件需要根据不同的数据结构和系统模型进行具体分析，要考虑以下几个方面的问题：控件间差别最大、控件内差别最小；纯设计用模块与将随集成系统
15、发布的模块分开，例如地图符号编辑、线型编辑器应与空间查询分析等模块分开；相同显示窗口的模块尽可能设计在同一个控件里；处理相同数据文件的模块尽可能设计在同一个控件里；剔除空间查询分析控件中不必要的内容，减少Internet下载的数据量。,考虑到以上因素，ComGIS可以划分为数据采集与编辑控件、图像处理控件、三维控件、数据转换控件、地图符号编辑/线性编辑控件、空间查询分析控件等。其中一些无须进行二次开发的模块不一定以组件方式提供，比如数据采集、数据转换、符号编辑/线型编辑等模块可以用独立运行程序方式提供，数据转换模块还可以编译成动态连接库。,传统GIS软件与用户或者二次开发者之间的交互，一般通过
16、菜单或工具条按钮、命令以及二次开发语言进行。ComGIS与用户和客户程序之间则主要通过属性、方法和事件交互,属性（Properties）指描述控件或对象性质（Attributes）的数据，如：BackColor(地图背景颜色)等。方法（Methods）指对象的动作（Actions），如：Show(显示)、Open（打开）、Close（关闭）等。事件（Events）指对象的响应（Responses）。比如用鼠标在地图窗口内单击并选择了一个地图要素，控件产生选中事件（如ItemPicked）通知客户程序有地图要素被选中，并传回描述选中对象的个数、所属图层等等信息的参数。,3.4 我国ComGIS
17、性能与可靠性有较大提高充分利用现有的开发人员开发周期缩短可扩展性增强降低系统建设成本,4.1 数字地球的基本概念（Digital Earth）数字地球是指以地球作为对象的、以地理坐标为依据，具有多分辨率、海量的和多种数据融合的，并可用多媒体和虚拟技术进行多维(立体的和动态的)表达的，具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化特征的技术系统,9-4 数字地球,“数字地球”（The Digital Earth）最早提出于1997年下半年。1998年1月31日，美国副总统戈尔（AL GORE）在美国加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球：21世纪认识地球的方式（The Digital Earth:U
18、nderstanding our planet in the 21 st Century）”的讲演。正式提出数字地球的概念。戈尔指出：“数字地球”，即一种可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的和三维的地球的表示。,数字地球的特点“数字地球”的数据具有无边无缝的分布式数据层结构，包括多源多比例尺多分辨率的、历史和现时的、矢量和栅格格式的数据“数字地球”具有一种可以迅速充实的、联网的地理数据库，以及多种可以融合并显示多源数据的机制“数字地球”以图像、图形、图表、文本报告这几种形式分别提供免费或收费的全球范围的数据、信息、知识方面的服务“数字地球”中的数据和信息同时也按普通、限制、保密等不同保密等级组织
19、起来的。不同的用户对不同的数据和信息具有不同的使用权限用户可以以多种方式从“数字地球”中获取信息,4.2 数字地球的基本框架4.2.1 数字地球的特征和性质数字地球的学科性质：是由地球系统科学与信息科学技术高度综合的学科，是位于两者之间的边缘学科。数字地球的研究对象：是与地球有关的信息理论、信息技术及信息应用模型 数字地球的研究方法：侧重运用现代信息技术，包括遥感、遥测、数据库和信息系统、宽带网及仿真与虚拟技术的综合，包括信息化的全部过程,数字地球的特色：为地球科学的知识创新与理论深化研究开创了实践条件，为信息技术的研究和开发提供科学试验基地 数字地球的服务对象：为全球、全国、城市、区域、资源
20、、环境、社会、经济续发展、科技与教育、行政及管理等开展全面性的服务,4.2.2 数字地球的基本框架 数字地球作为一门新的学科分支，它由三部分组成：基础理论、技术体系和应用领域。,4.3 数字地球的技术基础4.3.1 数字地球的主要技术 信息高速公路和计算机宽带高速网 高分辨率卫星影像 空间信息技术与空间数据基础设施 大容量数据存贮及元数据 科学计算 可视化和虚拟现实技术,4.3.2 数字地球中的“三S”技术(1)空间定位(GPS)技术(2)航空航天遥感(RS)技术(3)地理信息系统(GIS)技术(4)“三S”集成技术,4.4 数字地球的应用 在当前以工农业经济为主体的经济建设中具有的重大作用已
21、初见端倪农作物监测、农作物估产、农作物面积估算、土地覆盖物的识别和评价、土地和地籍管理、水资源管理、环境监测、资源合理利用、数字天气预报、灾害监测与评估、灾害模拟和预报、渔场预报、智能交通管理、跟踪污染和疾病的传播区域、商业选址、市场调查、移动通讯、民用工程、城市管道管理、在线政府公共信息服务等等 在未来以知识经济为主体的经济建设中具有重大的作用,数字地球对全球变化与社会可持续发展的作用数字地球对社会经济和生活的影响数字地球与精细农业数字地球与智能化交通数字地球与Cybercity数字地球为专家服务数字地球与现代化战争,复习题,GIS与遥感结合的途径?WEBGIS的概念?WebGIS的优点？组件式GIS的概念？组件式GIS有哪些特点？数字地球的概念？列举数字地球的应用？,
