GIS大作业

开放式地理信息系统简介及技术实现

摘要本文对开放式地理信息系统的基本概念、主要特点做了论述。并对开放式地理信息系统所基于的标准进行了阐述，对其实现技术做了简要的介绍，最后对开放式地理信息系统进行了展望

关键字OpenGIS 面向对象技术分布式技术计算机

引言

自从1962年加拿大人Roger Tomlinson首先提出地理信息系统的概念, 并

领导建立了国际上第一个具有实用价值的地理信息系统加拿大地理信息系统

( Canada Geographic Information System , 简称“CGIS”)以来,GIS 技术在取得巨大发展的同时,其缺陷也越来越明显。突出表现在,传统的GIS是封闭、孤立的系统,没有统一的标准,各自采用不同的数据格式、数据存贮和数据处理方法, GIS 应用系统的开发基于具体的、相互独立和封闭的平台,并且在数据语义表达上往往存在不可调和的矛盾,从而无法直接进行应用系统之间的数据共享。随着现代科学技术的发展,特别是计算机硬软件技术的迅速发展,大量信息产生并通

过计算机进行处理,因此如何集成地理数据,并且使数据能在不同的系统下相互

可操作就变得非常重要。特别是随着计算机网络的发展和Internet网的出现及普及,越来越多的信息在不同软件系统中处理,在网络上发布。如何使不同的GIS 用户在异构分布数据库中获取所需的信息尤为重要。信息共享的重要性越来越被人们所重视。为了能使不同的GIS软件之间具有良好的互操作性,以及在异构分布数据库中共享信息,避免重复的数据输入处理, 开放式地理信息系统(OpenGIS) 便由此产生了。

一、开放式地理信息系统（Open GIS）

开放式地理信息系统(OpenGIS)是指在计算机和通信环境下,根据行业标准

和接口(interface)所建立起来的地理信息系统。一般说来,接口是一组语义相关的成员函数,并且同函数的实体相分离。在这个系统中,不同厂商的GIS软件以及异构分布数据库能相互通过接口交换数据,并将它们结合在一个集成式的操作环境中。因此,在开放式地理信息系统环境中,能实现地理空间数据和地理数据处理功能的相互操作以及不同系统或不同部门之间资源的共享。真正的OpenGIS能在

不同软件商品之间以及异构分布数据库之间,通过实时动态机制将不同的GIS系统,特别是数据存贮结构不同的GIS系统连接起来。在OpenGIS中,其核心是标准,这个标准必须与其他各类标准相兼容,但又必须独立于这些标准。只有在共同的标准和接口下才能实现信息共享及相互操作。

OpenGIS具有以下特点:

(1) 互操作性: 不同GIS软件之间方便地连接,信息交换没有障碍；

(2) 可扩展性: 硬件方面,可在不同软件,不同档次的计算机上运行,其性能和硬件平台的性能成正比；软件方面,增加了新的地学空间数据和地学数据处理功能。

(3) 技术公开性: 对用户公开的,公开源代码及规范说明是重要的途径之一；

(4) 可移植性: OpenGIS独立于软件、硬件及网络环境,因此,它不需修改便可在不同的计算机上运行；

(5) 兼容性: OpenGIS通过无缝集成技术保护用户在原有数据和软件的投资,并且能将现有的技术和已有的地学处理软件、数据以及相关信息技术都熔于其中,同时对用户是透明的,应用程序稍加修改便能在不同的平台上运行；

(6) 可实现性: 随着操作系统、通讯技术以及面向对象方法技术在分布处理系统中的应用,使OpenGIS能够实现。这是OpenGIS最重要的目标；

(7) 协同性: 能尽可能和其它处理以及信息技术标准共享；

二、开放式地理信息系统所基于的标准

1. OGIS 简介

为了研究和开发开放式地理信息系统技术,1996年在美国成立了开放地理信息联合会(OGC-OpenGIS Consortium) ,现有十几个国家100多个成员。包括软

件技术公司、硬件技术公司、政府机构、大学及重点实验室、企业集成系统、销售商、图像信息产品制造商等。OGC主要研究和建立了开放式地理数据交互操作规程(OGIS-Open Geodata Interoperability Specification)。OGIS是为了寻找一种方式将GIS技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。换句话说,它主要是在传统GIS软件以及未来的高带宽的异构地学处理环境中架起一座桥梁。OGIS的主要目标是使用户能开发出基于分布计算技术的、标准化的公共接口,将地理空间数据和地理处理资源完全集成到主流计算中,并实现交互式的、商品化的地理数据处理和地理数据分析的软件系统,并使之在全球信息基础设施上得到广泛的应用。具体而言,它是为了给应用开

发者提供OGIS的规程模型及实现规程的技术手段,并通过体系结构,为应用开发

者提供建立基于OGIS的地理数据处理的开发工具、中间件、软件构件、已有的工具和数据库封装的方法,使得用户在一种分布及协作的方式下能方便地获得地理数据及地理数据处理服务,以及其它地理应用,完成具体的应用任务。

OGIS具有下列特点:

①它是一种统一的规程,使用户和开发者能进行互操作；

②它能克服繁锁的批处理以及导入/导出障碍,在分布操作系统异构数据库环境

下获取数据及数据处理功能资源；

③由于OGIS独立于具体的平台,因此OGIS只能是抽象层的概念描述,而不是具体的实现；

OGIS具有下列应用:

①它能为应用开发者提供标准,开发出满足用户需求并能相互操作的软件,将空间和非空间的数据及对这些数据的处理无逢地集成在一起,满足用户的要求；②它能在不同平台上传送数据及处理功能。在开放平台下,它能使信息管理者很好地管理信息,为用户服务,并能将资源充分地提供给用户;对用户而言,它能使用户实时获取大量的数据,并利用地理信息进行更多地应用,同时在一个简单的应用环境和连续的工作流中使用户使用不同类型和格式的地理数据,而不需考虑这些类型和格式的具体细节；

2. OGIS框架

OGIS类似于API(提供统一的接口) ,但它和API又有区别:

API通常需要在一个特定的操作系统和程序语言环境下才能使用,而OGIS中的规程是在更高一级上的抽象,它独立于具体的分布平台、操作系统及程序设计语言,使软件开发者建立的地学应用软件能在当今任何DCPS(分布计算平台)下相互可操作。具体说,OGIS框架主要由三部分组成:开放的地理数据模型(Open Geodata Model)，OGIS服务模型(Open Services Model)以及信息群模型(InformationCommunities Model)。

①开放的地理数据模型(OGM)

a: 对现实世界的抽象方法OGIS中,将现实世界中所有地理元素抽象为实体和现象,其中实体是指可识别的、离散的对象,具有已确定的边界和空间范围。如,建筑物、河流等。而现象是指连续的空间,它没有明确的范围和边界,如温度, 只有和某一固定点或某一时间段相联系而获得的值才有意义。

b: 基本对象

和现实世界的抽象对应,在OGIS中的基本对象是特征(Feature)和层(Coverage)。特征是对现实世界中实体的抽象或描述。它具有空间域、时间域