地理信息系统8 GIS发展热点与未来趋势
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Web GIS是建立在Web技术上的一种特殊环境下的地理信息系统，利 用Web技术来扩展和完整GIS的一项新技术。 Web GIS的应用分为： 1）空间数据发布， 2）空间查询检索 3）空间模型服务， 4）Web资源组织
GIS的未来趋势－分布式GIS
GIS标准的演化
Web Services 提供了一种新的多系 统集成的互操作方式
GIS的未来趋势－分布式GIS
WebGIS实现技术
第一种：利用WWW服务器端的功能来实现
服务器
请求 回答
客户端
1）CGI方式(通用网关接口,Common Gateway Interface) ---瘦客户端
html 如MapInfo ProServer，ESRI的Internet Map Server.
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
元数据
描述其它元素的文档——帮助用户组织、发现和获取共享 地理知识的文档目录。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
这五个元素，与完整的GIS软件一起构成了建立智 能化地理信息系统的基石。
智能化GIS使得封装数字化的地理知识成为可能。 这 些 元 素 也 为 应 用 GIS 战 胜 诸 多 挑 战 提 供 了 基 础
三、例子
以遥感图像与原始数据，应用GIS提供的分析功能，对深圳市城市用地空 间分布进行了定量的描述和分析，给出了它的形态、结构，找出了深圳市用 地扩展规律性。
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
一、GIS与GPS集成的系统结构模型
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
除了GIS发布和数据共享之外，用户还可以通过 Internet来编辑、应用和管理地理知识。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
智能化GIS
“ GIS 正在从数据库方法向知识方法演变。”－－ ESRI 总裁 Jack Dangermond ， 2003 年 7 月。
历史上，人们通常用抽象化的方式来表达和共享知 识。这些抽象化的方式，汇总了大量知识，用于表 达人类的经验和理解。
一、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。
二、3S 相互作用 “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，以从RS和GPS提供的海量数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之 成为决策的科学依据。
在数字计算时代，我们已 经开始获取我们所知的任 何事物并通过网络（互联 网）进行共享。这些知识 很快被数字化。同时GIS 正在不断发展，帮助人们 更好地在各个层面上理解、 表达、管理和沟通整个地 球，并使之成为一个系统。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
关于世界的一些概念，地理学提供了一种传统 的重要框架和语言进行组织和交流。而GIS则 是一种相对较新的机制，它将地理知识划分为 五个主要元素：
WebGIS其本质与一般的地理信息系统没有区别，具有数据采集、 存储、处理、分析、和输出等基本功能，只是运行环境不同。 3、WebGIS与一般GIS相比特点 1）基于C/S模式 2）信息传输是全球性的 3）是一分布式系统，用户、服务器可分布在不同地点和计算机平台上。
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
2）基站，由电台、通讯适配器、电源 和天线系统组成。 3）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。
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
三、例子
1、黄冈地区运金车GPS实时监控系统 系统影响因素、需解决的关键问题，系统的网络结构和系统主要功能、主
要技术指标。 2、中国大通公司的汽车自动导航系统（图片摘自该网站） 1）主要部件：
GIS
定点查
几何配准、
询专题
辅助分类
信息 提供或更 提供或更 等
新空间定 新区域信
GPS 几何位校正、训练息区选择及分类验证等RS
提供定位遥感信息查询
第八章 GIS发展热点 §8-2 GIS 与 RS 结合
一、GIS与遥感结合的必要性
两者操作对象都是空间实体，相互联系支持、补充关系，两者的结合，是技 术上的必须。 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，同时， 遥感数据具有多光谱和的动态多时相特点，它为GIS数据更新提供了全方位 的手段和动态数据源。
第二种：用客户端浏览器的扩展技术来实现。
1）插件（Plus_in）---胖客户端
客户端
下载插件 矢量数据
服务器
优点：数据量小，加速用户操作的反映速度，减少网络流量和服务器 负担。 缺点：插件需先下载安装，才能使用，造成不便。 如AutoDesk公司的MapGuide。
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
2）系统功能4 检索功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能5 语音提示功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能6 娱乐功能
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
Web原理 Web结构为浏览器/服务器,其原理就是用浏览器下载服务器
在过去的几年里，GIS门户已经被用于许多机构， 提供对分布信息的集中式访问。随着时间的推移， GIS门户将会有助于分布式GIS数据管理和使用。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
独立GIS系统将会基于网络以一种松散耦合的方式 相互连接。
Internet很快将成为统一访问地理知识的框架。 这些地理知识依然由许多独立的GIS结点创建、维
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能1 当前位置计算功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能2 地图画面显示功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能3 最佳路线制定功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
是一种分布式系统，C/S模型基于简单的请求/应答协议， 即客户端向服务器提出信息处理的请求，服务器针对请求完 成处理，并将结果作为响应返回客户端。
数据服务器
请求 服务器 回答
客户端1
应用服务器
客户端2
2、GIS与分布式
由于GIS固有特点，使得运行于网络上的分布式系统特别适合于构造较大规 模的GIS应用，其表现为： 1） 数据的分布 2) 应用功能的分布 3）外设共享 4）并行计算
答，把GIS数据以某种浏览器能识别的形式反馈回去，实现浏览器对远 程地理信息的访问。
客户端 浏览器
请求 回答
Web 服务器
GIS软件
建 立
GIS数据 库
联
系
第八章 GIS未来趋势
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS将不断的发展和变化。它的发展不仅基于 一系列基本的GIS的特性，而且还依赖于计算 机和Internet技术的不断发展。下面是一些重 要的影响因素：
护和发布。 在过去的十年里，这个远景曾被作为国家或全球空
间基础设施（SDI）详细描述过。 实施这个远景的技术正在成熟。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS系统具有固有的分布式的特性。用户相互依靠 彼此的信息共享和使用。
分布式GIS的内涵远不只是分布式的GIS数据库和数 据复制，而是所有GIS任务的分布式协作。
地图和全球可视化
提供一种交互式视角展现地理信息。用于回答问题， 表达结果以及作为真实工作的操作台。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
地理数据集
基于文件和数据库的地理信息——要素、网络、拓扑、地 表、测量和属性。
空间处理和工作流模型
用于自动化和重复性任务的空间处理过程的集合。
数据模型
地理数据集的模式、行为和完整性规则。
这些抽象化的结果－－如：文字、象形文字、语言、 数学、音乐，以及艺术品、绘画、肖像、地图等－ －被用来一代一代地进行文化和文明的记录与交流。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
人类通过抽象化的方式 表达和交流人们对地球 以及整个环境的理解。 地理为关于“位置”的 抽象和表达提供了一种 通用的框架。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS已经从数据库和数据共享的方式发展成为一种 知识方法。
基于GIS数据集，GIS用户的工作还要涉及到地图和 全球视图，空间处理和工作流模型以及多领域的 GIS数据库模型（数据模型）。所有这些都可以通 过元数据管理发布和共享地理知识。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS系统越来越相互关联，地理知识正在网络上共 享。用户可以在系统间共享和复制更新，Internet GIS将会更加成熟和被广泛使用。日益增强的分布 式GIS的功能将被看作是一个完整的GIS平台的重要 组成部分。
今天，大家已经达成共识，地理信息系统中使用的 数据和属性来源于多种组织机构。
每个GIS组织开发自己地理信息系统中信息内容的 一部分，但不是全部，至少一些层来自于组织的外 部。
1、分布式系统和C/S模型 1）分布式系统（Distributed System）定义： 一组独立计算机的集合，但从用户的角度来看，如同一台计 算机。 2）C/S模型（Client/Server，客户机/服务器）
图片 摘自 张超
2、GIS可为遥感分析提供有用的辅助信息和 手段
GIS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，从而大 大提高遥感信息识别的精度和效率。
第八章 GIS发展热点
二、GIS与遥பைடு நூலகம்结合的途径
§8-2 GIS 与 RS 结合
(a) 发展一个能综合处理矢量和栅格数据的矢栅一体的GIS (b) 通过国际标准的空间数据交换格式作中间媒介、相互转换 (c) 通过GIS与遥感系统间建立接口，实现格式转换与数据传送
第八章 GIS发展热点与未来趋势
第八章 GIS 发展热点
1、面向对象技术与GIS的结合 2、GIS与GPS、RS的进一步集成， 3、真三维GIS和时空GIS 4、GIS应用模型的发展 5、Internet与GIS的结合（Web GIS,组件GIS， OpenGIS)
第八章 GIS发展热点
§8-1 3S 集成
2）Jave Applet
Java程序有两种：一种Java应用程序，可以独立运行； 另一种称为Jave Applet，只能嵌入到HTML中，被浏览器解释执 行。
客户端 简单请求
Web页面 Java Applet
服务器 复杂请求
与插件相比的优点：
a. 运行时， Jave Applet从服务器下载，不需要进行软件安装； b. 可以实现Applet与服务器程序的直接连接，从而使数据处理操作既可以在 服务器上现实，又可以在客户现实，以实现两段负载的平衡。
（例如，效率的提高，智能的有见地的决策，有科 学依据的规划，资源计算、评估和交流等）。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS 将地理信息抽象 为五种元素用于表达 地理知识。这些元素 与高级软件一起组成 了构建智能化 GIS 的 基石
GIS的未来趋势－分布式GIS
分布式GIS
长期以来，GIS用户在数据共享和使用上依靠相互 协作。
第八章 GIS发展热点
3）Active X方法
§8-4 Web GIS
客户端
Web页面
服务器
Active X控件
特点：Active X可用各种语言实现，软件开发效率高。 缺点：只能在MS_Windows平台上运行，安全性较差。 如MapObject(ESRI)，MapInfo的Map X。
Web-GIS基本框架： 当WWW服务器与GIS软件或GIS数据建立联系后，能对浏览器做出应
二、GIS与GPS结合的形式
1．单台移动式 在用户设备上直接配备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；
2．集中监控式 当定位精度要求高，移动区域广，需要集中显示流动目标的运行状况时，便需 要采取本方式。 1）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。
Web GIS是建立在Web技术上的一种特殊环境下的地理信息系统，利 用Web技术来扩展和完整GIS的一项新技术。 Web GIS的应用分为： 1）空间数据发布， 2）空间查询检索 3）空间模型服务， 4）Web资源组织
GIS的未来趋势－分布式GIS
GIS标准的演化
Web Services 提供了一种新的多系 统集成的互操作方式
GIS的未来趋势－分布式GIS
WebGIS实现技术
第一种：利用WWW服务器端的功能来实现
服务器
请求 回答
客户端
1）CGI方式(通用网关接口,Common Gateway Interface) ---瘦客户端
html 如MapInfo ProServer，ESRI的Internet Map Server.
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
元数据
描述其它元素的文档——帮助用户组织、发现和获取共享 地理知识的文档目录。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
这五个元素，与完整的GIS软件一起构成了建立智 能化地理信息系统的基石。
智能化GIS使得封装数字化的地理知识成为可能。 这 些 元 素 也 为 应 用 GIS 战 胜 诸 多 挑 战 提 供 了 基 础
三、例子
以遥感图像与原始数据，应用GIS提供的分析功能，对深圳市城市用地空 间分布进行了定量的描述和分析，给出了它的形态、结构，找出了深圳市用 地扩展规律性。
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
一、GIS与GPS集成的系统结构模型
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
除了GIS发布和数据共享之外，用户还可以通过 Internet来编辑、应用和管理地理知识。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
智能化GIS
“ GIS 正在从数据库方法向知识方法演变。”－－ ESRI 总裁 Jack Dangermond ， 2003 年 7 月。
历史上，人们通常用抽象化的方式来表达和共享知 识。这些抽象化的方式，汇总了大量知识，用于表 达人类的经验和理解。
一、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。
二、3S 相互作用 “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，以从RS和GPS提供的海量数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之 成为决策的科学依据。
在数字计算时代，我们已 经开始获取我们所知的任 何事物并通过网络（互联 网）进行共享。这些知识 很快被数字化。同时GIS 正在不断发展，帮助人们 更好地在各个层面上理解、 表达、管理和沟通整个地 球，并使之成为一个系统。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
关于世界的一些概念，地理学提供了一种传统 的重要框架和语言进行组织和交流。而GIS则 是一种相对较新的机制，它将地理知识划分为 五个主要元素：
WebGIS其本质与一般的地理信息系统没有区别，具有数据采集、 存储、处理、分析、和输出等基本功能，只是运行环境不同。 3、WebGIS与一般GIS相比特点 1）基于C/S模式 2）信息传输是全球性的 3）是一分布式系统，用户、服务器可分布在不同地点和计算机平台上。
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
2）基站，由电台、通讯适配器、电源 和天线系统组成。 3）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。
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
三、例子
1、黄冈地区运金车GPS实时监控系统 系统影响因素、需解决的关键问题，系统的网络结构和系统主要功能、主
要技术指标。 2、中国大通公司的汽车自动导航系统（图片摘自该网站） 1）主要部件：
GIS
定点查
几何配准、
询专题
辅助分类
信息 提供或更 提供或更 等
新空间定 新区域信
GPS 几何位校正、训练息区选择及分类验证等RS
提供定位遥感信息查询
第八章 GIS发展热点 §8-2 GIS 与 RS 结合
一、GIS与遥感结合的必要性
两者操作对象都是空间实体，相互联系支持、补充关系，两者的结合，是技 术上的必须。 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，同时， 遥感数据具有多光谱和的动态多时相特点，它为GIS数据更新提供了全方位 的手段和动态数据源。
第二种：用客户端浏览器的扩展技术来实现。
1）插件（Plus_in）---胖客户端
客户端
下载插件 矢量数据
服务器
优点：数据量小，加速用户操作的反映速度，减少网络流量和服务器 负担。 缺点：插件需先下载安装，才能使用，造成不便。 如AutoDesk公司的MapGuide。
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
2）系统功能4 检索功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能5 语音提示功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能6 娱乐功能
第八章 GIS发展热点
§8-4 Web GIS
Web原理 Web结构为浏览器/服务器,其原理就是用浏览器下载服务器
在过去的几年里，GIS门户已经被用于许多机构， 提供对分布信息的集中式访问。随着时间的推移， GIS门户将会有助于分布式GIS数据管理和使用。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
独立GIS系统将会基于网络以一种松散耦合的方式 相互连接。
Internet很快将成为统一访问地理知识的框架。 这些地理知识依然由许多独立的GIS结点创建、维
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能1 当前位置计算功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能2 地图画面显示功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
2）系统功能3 最佳路线制定功能
第八章 GIS发展热点 §8-3 GIS与GPS 结合
是一种分布式系统，C/S模型基于简单的请求/应答协议， 即客户端向服务器提出信息处理的请求，服务器针对请求完 成处理，并将结果作为响应返回客户端。
数据服务器
请求 服务器 回答
客户端1
应用服务器
客户端2
2、GIS与分布式
由于GIS固有特点，使得运行于网络上的分布式系统特别适合于构造较大规 模的GIS应用，其表现为： 1） 数据的分布 2) 应用功能的分布 3）外设共享 4）并行计算
答，把GIS数据以某种浏览器能识别的形式反馈回去，实现浏览器对远 程地理信息的访问。
客户端 浏览器
请求 回答
Web 服务器
GIS软件
建 立
GIS数据 库
联
系
第八章 GIS未来趋势
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS将不断的发展和变化。它的发展不仅基于 一系列基本的GIS的特性，而且还依赖于计算 机和Internet技术的不断发展。下面是一些重 要的影响因素：
护和发布。 在过去的十年里，这个远景曾被作为国家或全球空
间基础设施（SDI）详细描述过。 实施这个远景的技术正在成熟。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS系统具有固有的分布式的特性。用户相互依靠 彼此的信息共享和使用。
分布式GIS的内涵远不只是分布式的GIS数据库和数 据复制，而是所有GIS任务的分布式协作。
地图和全球可视化
提供一种交互式视角展现地理信息。用于回答问题， 表达结果以及作为真实工作的操作台。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
地理数据集
基于文件和数据库的地理信息——要素、网络、拓扑、地 表、测量和属性。
空间处理和工作流模型
用于自动化和重复性任务的空间处理过程的集合。
数据模型
地理数据集的模式、行为和完整性规则。
这些抽象化的结果－－如：文字、象形文字、语言、 数学、音乐，以及艺术品、绘画、肖像、地图等－ －被用来一代一代地进行文化和文明的记录与交流。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
人类通过抽象化的方式 表达和交流人们对地球 以及整个环境的理解。 地理为关于“位置”的 抽象和表达提供了一种 通用的框架。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS已经从数据库和数据共享的方式发展成为一种 知识方法。
基于GIS数据集，GIS用户的工作还要涉及到地图和 全球视图，空间处理和工作流模型以及多领域的 GIS数据库模型（数据模型）。所有这些都可以通 过元数据管理发布和共享地理知识。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS系统越来越相互关联，地理知识正在网络上共 享。用户可以在系统间共享和复制更新，Internet GIS将会更加成熟和被广泛使用。日益增强的分布 式GIS的功能将被看作是一个完整的GIS平台的重要 组成部分。
今天，大家已经达成共识，地理信息系统中使用的 数据和属性来源于多种组织机构。
每个GIS组织开发自己地理信息系统中信息内容的 一部分，但不是全部，至少一些层来自于组织的外 部。
1、分布式系统和C/S模型 1）分布式系统（Distributed System）定义： 一组独立计算机的集合，但从用户的角度来看，如同一台计 算机。 2）C/S模型（Client/Server，客户机/服务器）
图片 摘自 张超
2、GIS可为遥感分析提供有用的辅助信息和 手段
GIS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，从而大 大提高遥感信息识别的精度和效率。
第八章 GIS发展热点
二、GIS与遥பைடு நூலகம்结合的途径
§8-2 GIS 与 RS 结合
(a) 发展一个能综合处理矢量和栅格数据的矢栅一体的GIS (b) 通过国际标准的空间数据交换格式作中间媒介、相互转换 (c) 通过GIS与遥感系统间建立接口，实现格式转换与数据传送
第八章 GIS发展热点与未来趋势
第八章 GIS 发展热点
1、面向对象技术与GIS的结合 2、GIS与GPS、RS的进一步集成， 3、真三维GIS和时空GIS 4、GIS应用模型的发展 5、Internet与GIS的结合（Web GIS,组件GIS， OpenGIS)
第八章 GIS发展热点
§8-1 3S 集成
2）Jave Applet
Java程序有两种：一种Java应用程序，可以独立运行； 另一种称为Jave Applet，只能嵌入到HTML中，被浏览器解释执 行。
客户端 简单请求
Web页面 Java Applet
服务器 复杂请求
与插件相比的优点：
a. 运行时， Jave Applet从服务器下载，不需要进行软件安装； b. 可以实现Applet与服务器程序的直接连接，从而使数据处理操作既可以在 服务器上现实，又可以在客户现实，以实现两段负载的平衡。
（例如，效率的提高，智能的有见地的决策，有科 学依据的规划，资源计算、评估和交流等）。
GIS的未来趋势 －智能化GIS
GIS 将地理信息抽象 为五种元素用于表达 地理知识。这些元素 与高级软件一起组成 了构建智能化 GIS 的 基石
GIS的未来趋势－分布式GIS
分布式GIS
长期以来，GIS用户在数据共享和使用上依靠相互 协作。
第八章 GIS发展热点
3）Active X方法
§8-4 Web GIS
客户端
Web页面
服务器
Active X控件
特点：Active X可用各种语言实现，软件开发效率高。 缺点：只能在MS_Windows平台上运行，安全性较差。 如MapObject(ESRI)，MapInfo的Map X。
Web-GIS基本框架： 当WWW服务器与GIS软件或GIS数据建立联系后，能对浏览器做出应
二、GIS与GPS结合的形式
1．单台移动式 在用户设备上直接配备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；
2．集中监控式 当定位精度要求高，移动区域广，需要集中显示流动目标的运行状况时，便需 要采取本方式。 1）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。