地理信息科学定义精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇地理信息科学定义范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

[关键词] 地理信息系统；集成二次开发；基础开发

1、地理信息系统内涵

地理信息系统，是20世纪60年代创立并发展起来的新兴技术，英文全称为为Geographical Information System，简称GIS，地理信息系统融合多种学科，包括地图学、遥感学、测绘学、空间科学、环境学、信息科学、管理科学、计算机科学等，是现代用来分析和处理海量地理数据的重要技术手段，不同的应用领域对地理信息系统有不同的定义，有的侧重GIS的技术内涵进行定义，有的偏重GIS的应用功能进行定位。比如有的把它定义为对空间数据进行采集、存贮、提取、分析以及显示的工具，有的定义为协助发展和规划，进而做出决定的工具，无论侧重哪个方面，GIS都是利用现代科技手段获取地球信息，利用数学方法完成信息之间的转换、预测、验证。这一过程的核心是计算机技术，数据库、地图可视化和空间分析是基本技术，地球系统内的信息流组成其主要研究内容，主要研究和服务对象是资源环境。地理信息系统与其他信息系统相比，它的显著优势是具有处理空间分布数据的能力。通过有效结合属性数据和空间数据，再利用计算机技术进行分析、处理，最后用图表或曲线形式反映出来，为社会服务。

2、地理信息系统应用开发的方式

地理信息系统的开发方式包括基础开发、借助GIS工具进行二次开发和集成二次开发，在基础开发过程中，开发者不依赖GIS软件，而是利用程序设计语言采集、处理、分析空间数据信息，采用相关算法进行独立设计。这种开发方式可以大大节省成本，但是设计复杂需要大量人力物力，并且功能无法与商业化GIS软件相比。借助GIS工具进行二次开发，当前大多数软件商都向开发者推荐利用GIS软件开发宏语言，用户利用宏语言能够非常方便地进行二次应用，但是这种开发方法的宏语言非常有限。集成二次开发是利用专业的GIS工具软件，实现GIS的基本功能，利用可视化开发工具作为开发平台，进行二者的集成开发。目前主要有OLE/DOE技术和GIS组件技术。

3、地理信息系统应用现状

3.1应用于矿产资源调查、预测。近年来，随着地理信息系统的不断发展，越来越多地被应用到矿产资源的调查、评价与预测中，这种应用在地理信息系统产生初期就受到国内外找矿工作者的关注。在矿产勘查阶段使用该技术，能够帮助找矿工作者准确快速判断地形，了解地貌露头岩组合特性，以及地下构造形态、断层走向等信息，工作者可以通过掌握这些信息，绘制出常规测绘无法达到地区的地形图，如沙漠、高原、戈壁等，对找矿工作者有很大帮助。

3.2应用在城市规划和管理领域。城市规划和管理涉及的要素非常广泛，包括人口、交通、环境、资源、金融、经济等等，GIS数据库管理可以把这些信息全部纳入城市系统，然后进行城市多目标的开发规划。近年来，GIS技术在我国取得了非常显著的成果。北京、上海、天津，深圳等发达城市已将建立了相当完善的GIS管理系统，还有一批城市如海口、洛阳等地正在积极筹备建设城市GIS系统，GIS系统的建设大大提高了城市的管理水平，促进了城市飞速向前发展。

3.3应用在水文和水利领域。GIS技术可以用来研究河流治理、水污染以及洪水安全保障等方面的问题。GIS技术有着传统方法无法企及的优越性，不仅速度快而且信息量庞大，并可实现思维的可视化，通过对水情、水库、雨量信息的掌握，可以高效解决水文模型研究中一直存在的数量不足、信息量单一的问题，大大丰富了水文地质的研究领域，提高了水文模型研究的精度。我国的黄土高原小流域动态监测系统研究、黄河三角洲洪水灾情分析系统研究、黄土高原三川河流区域治理与开发信息系统研究等在这方面的应用研究比较突出。

3.4在人们生活中的应用。近年来，GSM移动通信技术取得了飞速发展，使得GIS的应用范围扩展到人们的生活中，集成GIS、GPS、GSM技术已经在车辆安全防范系统和调度系统内得到应用。有效地帮助人们反劫防盗，为医疗救护提供有效引导，举个医疗救护方面的实例，当患者向急救中心寻求救助时，监控中心可以通过GIS电子地图查找患者的具置，同时搜索最近的急救车进行救援，大大提高了救援效率，为患者争取了宝贵的时间，当患者进入救护车后，监控中心利用双向通话功能，对救护车上的施救医生进行指导，通过GIS的最优路径功能，指引救护车用最快速度到达医院。患者、家属、医生之间也可以通过GIS，并有效结合GPS、GSM无线通信和网络，可以建立全方位的沟通体系，帮助患者进行及时、有效的治疗。如果在车辆移动目标、重点保护单位、家居等安装GPS、GSM无线通信设备，那么无论我们在哪里在干什么事情，都可以通过由GIS、GPS、互联网等无线通信技术组成的综合服务系统中获得帮助和商务服务，使我们真正处于全方位、立体的数字化生活中。

本文主要介绍了地理信息系统在不同领域的应用现状，地理信息系统的发展速度非常快，应用范围越来越广泛，并且随着第三产业的发展，地理信息系统的发展空间将进一步扩展，不仅为人们提供功能更加丰富的服务平台，并且极大地促进我国的经济发展。

参考文献：

[1]张金区.轻量级网络地理信息系统研究与应用[D].北京：中国科学院博士后研究报告，2012.

[2]陈述彭.地球信息科学[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]黄杏元.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2001.

篇(2)

关键词：移动地理信息系统；嵌入式系统；GIS；GPS

中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：

地理信息系统学科是一门结合地理信息科学和计算机科学的交叉型学科。近年来随着社会需求的不断增加，该学科发展迅速，在我们生产生活的各个方面都发挥了巨大的作用。地理信息系统(GIS Geographic Information System)结合计算机、信息科学和地理科学的最新成就，在计算机软件和硬件快速发展的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理、综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供规划、管理、决策和研究所需的信息。本文主要研究移动地理信息系统中的硬件系统和开发环境，内容包括：嵌入式硬件终端、嵌入式操作系统、系统构架和移动GIS开发平台。

1嵌入式系统

1.1嵌入式系统的定义

根据IEEE(国际电机工程师协会)的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。该定义主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。

目前国内一个被普遍认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

这个定义上，可从几方面来理解嵌入式系统：

(1)嵌入式系统是和具体的应用紧密结合的，根据具体的应用选择不同的嵌入式系统组合，以达到最佳的应用效果，把系统各个部分的作用发挥到最大限度。这一点正是嵌入式系统的意义所在。

(2)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，一个嵌入式系统如果要在激烈的竞争中立于不败之地，必须有一个正确的定位。比如着重发展图形界面和多任务管理或是高实时性和高可靠性等独有的特征。

(3)嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，提供满足应用系统的所需要的独特的应用环境。如果能建立相对通用的软硬件基础平台，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。但是由于需求的多样性，满足所有应用的平台是不存在的，目前的嵌入式系统的核心往往是一个只有很小的微内核，大部分功能需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减，但是由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。这就大大的提高了平台的适应性和开发的效率。

嵌入式系统应具有的特点是：高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时性，这就要求嵌入式操作系统具有实时处理能力；嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的更新换代也是与具体产品同步进行的；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，比较核心的代码一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。

1.2嵌入式操作系统

嵌入式操作系统EOS(Embedded Operating System)是一种用途广泛的系统软件，负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度操作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

目前市场上最常见的嵌入式操作系统有Microsoft公司的 WindowSCE、3Com公司下属子公司的 PalmOS、开放源代码的Linux嵌入式系统三种。

2分布式地理信息系统

到目前为止比较常用的GIS解决方案是将所需的各部分集中在一起，例如用户的桌面系统，仍然是利用GIS解决实际问题的主要有效方法。但是随着人们需求的变化，用户要求更灵活的使用GIS处理遇到的多种问题，随着网络和硬件设备的快速发展，分布式GIS应运而生，可以很好的满足用户的需求。

2.1分布式GIS的特点

分布式GIS有四个重要位置：

(1)用户位置和界面，在这个界面上，用户可以得到并使用由GIS产生的信息用U表示。

(2)用户访问的数据的位置，用D表示。按传统的方法，数据先要传到用户的计算机上，然后才能被使用，但是，通过分布式GIS，用户可以直接从远端数据库和存储设备中访问数据。

(3)存储数据的位置，用P表示。

(4)GIS项目关注区域位置或者目标的位置，用S表示。所有的GIS项目都要对区域进行研究，需要获取研究区域的数据，并利用GIS处理这些数据。

在传统的GIS中，U、D、P三个位置是相同的，因为数据及其处理过程都是在用户桌面上完成的。对象可能位于世界上的任何位置，这主要取决于具体的项目。但是分布式GIS中D和P并不需要和U相同，并且用户可能位于对象区域S内，能够现场观测目标对象。

分布式GIS的关键是互操作标准和规范，它包括：对GIS数据库中各原型要素(点、线、面等)的相关术语标准化；用于处理地理要素，并使地理数据具有开放式交互格式的地理标识语言，它是XML的一种；并使用户从远程自动获取数据的网络服务规范。

2.2分布式GIS的体系结构

分布式GIS客户端通过TCP/IP连接可将数据从服务器下载到客户端，完成地图的编辑、导航、查询等处理。客户端具体实现这种体系结构时可以采用不同的实现策略。客户端主要有胖客户和瘦客户两种类型。

3 GPS定位

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。全球定位系统是一种结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星进行测时和测距。全球卫星定位系统(简称GPS)是美国从本世纪70年代开始研制，历时20余年，耗资200亿美元，于1994年全面建成。具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明，全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点，成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科，取得了好的经济效益和社会效益。

3.1GPS系统组成

GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。

(1)GPS工作卫星及其星座

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面间相距60度。每个轨道平面内各颗卫星间的升交角距相差90度，一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。在用GPS信号导航定位时，为了了解观测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段称为“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。

GPS卫星的核心部件是高精度的时钟、导航电文存储器、双频发射和接收机以及微处理器。而对于GPS定位成功的关键在于高稳定的频率标准。这种高频率标准由高精度的时钟提供。时钟由地面站校验，其钟差、钟速连同其它信息由地面站注入卫星后，再转发给用户设备。

(2)地面监控系统

对于导航定位来说，GPS卫星是一动态己知点。卫星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否工作正常，以及卫星是否一直沿着预定的轨道运行，都要由地面设备进行检测和控制。地面系统的另一个重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS系统时间。

(3)GPS信号接收机

GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截至角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行交换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机的传播时间，解译出GPS卫星所发出的导航电文，实时的计算出测量站的三维位置。

3.2坐标系统

在卫星定位中，需要研究建立卫星在其轨道上运动的坐标系，并寻求卫星运动的坐标系与地面点所在的坐标系间的转换。卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系，一般取地球质心为坐标系的原点。根据坐标轴指向的不同，有两类坐标系，天球坐标系和地球坐标系。地球坐标系随同地球自转，可看作是固定在地球上的坐标系，便于描述地面观测站的空间位置；天球坐标系与地球自转无关，便于描述人造地球卫星的位置。

4 MapXMobile

MapXMobile是专门为开发移动地理信息系统而设计的一种工具，它提供了简单高效的方法，将地图绘制功能嵌入到手持设备中。 MapXMobile是一组动态链接库(DLL)，通过使用嵌入式VB或VC一开发环境，它能够迅速地与用户程序相结合。例如，MapPXMobile向应用程序添加强大的地图绘制功能，可以将数据显示为点、饼状图或柱状图；通过使用特定的半径、矩形或特定点的属性来组织数据、执行搜索或选择地图图元，以充分发挥其空间分析功能。

4.1 MapXMobile的主要功能

MapXMobile的主要功能包括：

(l)使用MapXMobile控件。

地理数据将以直观的形式表达给用户，通过创建或编辑地图图元，在地图上显示分析结果。

(2)绘制专题地图。

专题地图是用来分析和表现数据的很有用的方法，它将数据与地图上的每个图元相关联，然后使用颜色编码(或其它样式)来展示数据。通过专题地图的绘制，可以使用颜色编码、点的密度、单独值、分级符号、饼状图或柱状图来表现地理信息数据。

(3)逐层细化地图制作。

通过简单的点击即可查看详细数据。

(4)数据绑定。

地图和属性数据可以来自在其中嵌入了MapXMobile的容器，MapXMobile还提供了来自各种ODBC数据源或DAO数据源(例如 MS Access)的数据，以及若干不同类型的数据源的绑定。

(5)注释。

提供标注，以突出显示特定数据，并通过添加文本、符号和标签来使地图便于查询和理解。

(6)图层化绘制地图。

通过显示和控制地图图层，用户可以自由地设置图层的显示范围，使其只在地图的预设级别内显示，还可以使用和创建无缝的地图图层以及动态图层、用户图层等。

4.2数据组织形式

MapXMobile将其所有基础信息都以MapInfo表(Table)的形式组织起来。每张表都是一组MapInfo文件，用来在地图上创建一个图层。

所有的MapInfo表都包含一下文件：

.tab：描述MapInfo表的结构，是主要体现数据文件格式的文本文件。

.dat：(.mdb、.aid或.dbf)描述表格数据。

.map：描述图形对象(如果该表没有任何地图对象，则该文件将不存在)。

.id：将数据与对象相链接，交叉引用(如果该表没有任何地图对象，则该文件将不存在)。

.ind：索引文件。通过索引文件，可以使用Find对象搜索地图元素。

GeoSet是由同一地理区域标准MapInfo格式地图文件 (.tab)组成的数据集，因袭命名为GeoSet。GeoSet可以避免在每次使用地图处理多个图层时，分别打开和显示这些图层所造成的时间消耗。GeoSet的扩展名为.gst，.gst是包含有若干元数据关键字的文本文件，决定 MapXMobile显示哪些表以及如何显示。

在打开一个GeoSet时，将自动以默认方式显示并打开在该GeoSet中包含的所有文件，并返回所有的地图图层和设置。开发人员可以更改该默认显示设置以满足自身的要求。GeoSet的设置包括投影方式、自动标注、缩放图层以及在打开表时的可见性。

参考文献：

[1]余明，艾廷华.地理信息系统导论[M].北京:清华人学出版社，2009

篇(3)

【 关键词 】 地理信息科学；数字地球；云计算；空间计算；时空；高性能计算；地理信息网络基础设施

1 引言

“唯一不变的是变化本身”——肯尼迪。在全球化和人类活动地域扩张的21世纪，理解变化变得越来越重要（Brenner 1999； NRC 2009b）。这些变化在一定的空间范围内发生，这个范围可以小到个人或周围的小空间，也可以大到整个地球（Brenner 1999）。我们用时空维度来更好地记录空间的相关变化（Goodchild 1992）。为了理解、保护和改善我们的生活环境，人类已经积累了约十万年或更长时间发生的变化的宝贵记录。这些记录通过各种传感技术获得，这些传感技术包括我们人类的视觉、触觉和感觉，以及最近发展的卫星、天文望远镜、原位传感器和传感器网（Montgomery and Mundt， 2010）。传感技术的进步极大地提高了记录的精度和时空范围。总的来说，我们已经积累了EB级的记录数据，而且这些数据集每天以PB级的速度在增加（Hey， Tansley and Tolle 2009）。

云计算的出现为解决地理科学的挑战，即能够灵活访问广泛集中的、实体化的以及负担得起的计算机资源，带来了可能的解决方案（Cui et al.， 2010； Huang et al.， 2010）。21世纪的地理空间科学与所描述的密集问题可以受益于最新的云计算框架，并充分利用时空原理以优化云计算。要抓住云计算和地理空间科学之间的内在关系，我们引入了空间云计算：a）解决地理空间科学中的4个密集问题；b）促进实施和优化云计算汇集、弹性、按需以及其他特点。

2 空间云计算（Spatial Cloud Computing （SCC））

云计算正在成为下一代的计算平台，政府机构正在促进它的使用以降低启动、维护和能源消耗成本（Buyya et al.， 2009； Marston et al. 2011）。结合地理空间科学，几个试验性的云计算项目正在诸如FGDC、 NOAA和 NASA等联邦机构内实施。商业机构，如微软、亚马逊和ESRI正在调研如何在云计算环境中操作地理空间应用，了解如何最好地适应这个新的计算模式。早期的调研发现云计算不仅能够帮助地理空间科学，而且能够采用时空原理进行优化以最好地使用分布式计算资源（Yang et al.， 2011）。地理空间科学问题具有强时空约束和原则，能够通过系统地考虑通用时空规则来获得最好的答案（De Smith 2007； Goodchild 1990； Goodchild et al.， 2007； Yang et al.， 2011b）：1）物理现象是连续的，数据表示在时空上是离散的；2）物理现象在空间、时间和时空关系上是异构的；3）物理现象在局部地理域上是半自治的，并且能够被分割和合并；4）地理空间科学和应用问题包括数据存储、计算/处理资源、物理现象和用户的时空位置；上述四种位置的相互作用随空间分布强度愈发复杂；5）时空现象越接近越相关（Tobler' first law of geography）。

一个支持地理空间科学的云计算平台应该利用上述时空原则和限制，以便以一种时空形式更好地优化与使用云计算，而不是设置限制条件和重新设计应用架构（Calstroka and Waston 2010）。

时空云计算涉及地理空间科学驱动的计算规范，通过将分布式计算环境应用于地理空间和其他科学发现，其能够被时空原则所优化。

空间云计算框架包括物理计算基础设施、分布在多个区域的计算资源，和用来管理为终端用户提供服务的资源的空间云计算虚拟服务器。

空间云计算可以用一个架构来表示，这个架构包含物理计算基础设施、分布在多个区域的计算资源，以及一个管理为终端用户提供服务的资源的空间云计算虚拟服务器。

空间云计算环境的核心组件主要通过结合时空原则的SCCM来支持地理空间科学，以寻求计算资源的优化。基于传统空间云计算平台和核心GIS功能是能够实现的，例如动态重投影和空间分析。本地用户和系统管理员通过SCCM管理接口，能够直接访问私有云服务器，云用户能够通过空间云门户访问云服务。还需要进一步研究IaaS、PaaS、SaaS和DaaS环境在云计算与地理信息科学两方面可用的一致性。在下一节中，我们使用四种有代表性的应用来说明四种密集的问题。

3 空间云计算应用

为说明云计算如何能潜在解决四个密集问题，我们选择了四个科学和应用场景来分析这些问题、时空原则和潜在空间云计算解决方案间的内在联系。

3.1 数据密集型

地理空间科学中的数据密集型问题至少可以总结为三个方面：1）利用专门的投影和地理坐标系统，多维地理空间数据在二维以上空间表示；2）诸如卫星观测、照相获取、或者模型模拟，会收集或产生海量多维数据；3）数据的全球分布。许多数据密集型的应用访问和数据整合，因此，大数据可能在快速计算机网络中传输，或者通过组合技术实现最小传输。

为解决这些数据密集型问题，我们开发了一种DaaS——分布式的目录和基于空间云计算的门户，来发现、访问、使用地理空间数据。这个DaaS基于Microsoft Azure， Amazon EC2和 NASA 的地理空间社区的云服务上正在进行开发与测试。

空间云计算可考虑拥有和使用数据、服务、计算和终端用户的位置、能力、容量和质量等信息并予以优化，当然是在计算、地理空间科学和应用使用时空原则的情况下。

3.2 计算密集型

计算机密集型是地理空间科学需要解决的另外一个问题。在地理科学元素中，在信息/知识的数据挖掘、参数提取和现象模拟应用中计算密集型问题愈发突出。这些问题包括：1）地理空间科学在建模和分析方面天然是耗费计算资源的；2）参数提出需要运行复杂的地球物理算法，以从海量观测数据中获取现象值（Phenomena Values），这个复杂的算法运算使得参数提取更具有计算密集型特征；3）当考虑到地球系统的所有动态参数时，模拟地理空间现象是非常复杂的。周期性的现象模拟密集计算的不断循环，高性能计算机常用来提升此类计算速度。更重要的是，现象处理的时空原则可用来优化分布式计算单元的组织，以实现时空科学模拟和预测（Govett et al.， 2010； Yang et al.， 2011）。这些原则对于实现数据挖掘、参数提取、现象模拟的云计算来优化计算资源也是很关键的（Ramakrishnan et al. 2011； Zhang et al. 2011），主要通过：1）利用动态需求和能力，为计算工作选择最匹配的计算单元；2）并行化操作单元以降低这个处理时间或提高整个系统的可操作性，3）利用更加匹配的工作、计算应用以及存储与网络状态，优化整个云操作性。由于科学算法的多样性和动态性，最好的实现平台是PaaS和IaaS。

3.3 并发访问密集

互联网的发展和“在任何地点、任何时间将正确信息提供给任何人”的理念，使得基于位置的地理空间服务流行开来（Jensen 2009），并允许数以千万计的用户并发访问系统（Blower 2010）。例如，Google Earth通过其SaaS支持数百万互联网用户并发访问。这些并发密集型访问在某一时间（例如2011年3月日本海啸和地震期间）非常密集，而在另外时间则很少。为更好地满足这些并发访问，空间云计算需要弹性调用更多的来自不同区域的服务进程来应对访问峰值。

实验证明计算进程越多，性能越高。弹性自动提供和释放计算资源允许我们共享其他无并发访问峰值的应用的计算资源，以应对当前的并发访问峰值。

3.4 时空密集型

为更好地理解过去和预测未来，一些被收集的地理空间数据是基于时间序列的，将已有的观测数据进行时间序列的重建工作也已实施。时空密集型的重要性体现在时空索引（Theodoridis and Nascimento， 2000； Wang et al.， 2009）、时空数据建模方法（Monmonier， 1990， Stroud et al.， 2001）、地球科学现象关联分析（Kumar 2007）、飓风模拟（Theodoridis et al.， 1999）以及计算机网络技术（在传输负载与拓扑复杂性上飞速发展）（Donner et al.， 2009）之上，面临着的挑战也来自于这些。

针对数据采集，不同的路径传感器、照相机以及公众探测技术用来获取实时的交通状态信息（Goodchild 2007）。已存在的路径连接和节点也被添加进来作为基础数据。模型模拟在高性能计算环境中进行。不像静态路径规划可利用Dijkstra算法实现，近实时的路径规划则不能如此（Cao 2007），我们不得不针对每一个路径规划请求进行准实时的计算。此复杂性给计算和地理科学带来很大的挑战。由于路径规划请求的动态特点，我们不能为应对最大量的用户而去维持最大的计算能力，通常我们不需要全部的计算能力。云计算提供的弹性与按需特征能够用来解决这个问题，PaaS最适合这种应用。

4 机遇与挑战

这篇论文罗列了21世纪地理空间科学面临的诸多巨大挑战：数据、计算、并发和时空分析密集特征。我们论证采用空间特征的云计算的最新进展能够为解决这些巨大挑战提供潜在的解决方案。

时空云计算的成功依赖许多因素，例如时空云计算在能够采纳云解决方案的地理空间科学家中的推广，在能够采纳时空原则进行设计、建设和部署云平台的计算科学家与工程师中推广。我们列举了几个方面，包括：

4.1 时空原则挖掘和提取

地理空间现象在时间和空间上不断变化，利用四维或更多维去表示或描述其演变是可能的。我们已建立了欧几里德和其他空间去描述这些现象。由于现象的复杂性和多维的庞大，我们力图简化维度，引入现象的特征或模板去帮助更好地在理论和计算环境中表示，使得其具有可计算性。

在地理空间科学中，由于人类活动的扩展和全球化，一些表示方法需要重新定义。例如，我们需要整合陆地区域、海洋和大气进程以更好地理解气候变化。另一方面，我们需要更好地描述地理空间现象如何影响我们的生活。这些时空关系帮助我们形成更好的时空原则，开发多维状态下的时空案例。横向应用需要多领域的不同背景的科学家进行合作。社会上，跨领域和地域的处于分散状态的科学家合作是一个巨大挑战。

4.2 重要的数字地球与复杂的时空科学及应用

Digital Earth要求将我们星球的数字信息进行整合，并开发出地理空间问题的解决方案。理解可预知的模式并提供特定环境下的解决方案，这是非常必要的。解决这些问题不仅为人们提供需求便利，而且从长远看能够改善人们的生活质量。

为此，需要研究：a）辨明具有较大影响的基础性的应用，以及需要的计算支持；b）结合可获取的分布式计算能力，分析应用中的四个密集型问题；c）通过考虑云计算能力和时空需求，扩展或指定数学和概念模型到计算机模型，以实现应用的可计算性；d）为决策者和其他最终用户解决或提出问题；e）通过改进传感器技术、数据处理算法、数据结构和模型模拟以改善应用；f）总结经验教训，优化通用云计算技术。

4.3 支持空间云计算（SCC）特征

空间云计算严重依赖计算基础设施的状态，除了工程研究和计算基础设施特征的可用外，网络、CPU、RAM、硬盘、软件许可和其他资源的使用/状态，对于优化使用时空原则的云计算环境也是重要的。

在调研面向解决四种密集型地理空间问题的云计算特征工作中，需要进行扩展研究以更好地理解计算基础设施和应用的时空特性，应用和计算资源的优化调度也是关键的（Mustafa Rafique et al. 2011）。

4.4 安全

云计算公司通常会使用授权和认证技术来保护用户隐私，云服务提供商确保其基础设施安全并拥有可行的保护用户数据与应用的解决方案是必须的。美国联邦首席信息官（The US Federal CIO）正努力合并安全访问与授权成为统一功能，这计划为三个步骤（FEDRAMP 2011）：a）安全需求底线；b）持续监控；c）潜在访问与授权。

（注：本文译自《国际数字地球学报》International Journal on Digital Earth）

译者简介：

翟永（1969-），男，硕士，高级工程师；研究方向：计算机网络、服务器和空间数据库系统集成以及安全保密技术。

刘津（1989-），女，学士，助理工程师；研究方向：空间数据库管理和地理信息管理系统集成。

篇(4)

关键词：地理信息系统技术； 城市规划；应用

Abstract: With the rapid development of the modern society, the geographic information system technology has been enhanced in all aspects application, this paper focuses on the geographic information system main functions and discusses the application of the geographic information system in the city planning.

Keywords: geographic information system; city planning; application

中图分类号：C931.6 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

城市规划是指导城市建设，是城市建设和管理的依据，在城市发展建设过程中起到十分重要的作用。地理信息系统结合了地理空间分析技术和计算机信息技术并引起各行业广泛关注。

1. 地理信息系统概念

GIS即地理信息系统（Geographic Information System），地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。地理信息系统成为了获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具和手段，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。

2．地理信息系统的主要功能

数据采集与编辑功能是指各实体要素对应代码坐标输入计算机当中。

属性数据比较规范，所以许多地理信息系统都采用关系数据库管理系统管理。除文件管理功能外，属性数据库管理模块的主要功能之一是用户定义各类地物的属性数据结构。

2.3制图功能

GIS的核心是一个地理数据库。建立GIS首先是将地面上的实体图形数据和描述它的属性数据输出到数据库中并能编制用户所需要的各种图件。

2.4空间数据库的管理

有效数据采集和编辑后，形成了地理数据集。对此可以利用数据库管理系统来进行管理。

2.5空间分析功能

通过空间查询与空间分析得出决策结论，是GIS的出发点和归宿。典型的空间分析有：

2.5.1拓扑和叠加

通过特征叠加实现检索、图形剪裁、模型分析等功能。将存在共同特点的多边形要素的数据文件进行叠置，根据多边形边界的交点来建立具有多重属性特征的统计分析。

2.5.2缓冲区分析

缓冲区分析是根据点、线、面的实体，自动创建其周围一定宽度范围的缓冲区多边形，它是GIS重要的和基本的空间分析功能之一。

2.5.3 空间集合分析

是按照两个逻辑子集给定的条件来进行逻辑运算。

2.5.4地学分析

地理信息系统还提供一些专业性较强的应用分析模块可以应用于不同领域，根据每一模块的特点来进行分析。

2.6数字高程模型的建立

数字高程模型有三种主要的形式，包括格网DEM、不规则三角网（TIN），以及由两者混合组成的DEM。

3地理信息系统在城市规划中的主要应用

3.1资源管理及配置 (Resource Management Configuration)

主要应用的领域包括农业、林业、矿藏等领域，解决各种资源分布、分级、统计、制图等问题。 解决更重能源及资源上的配置，保证资源合理和发挥最大效益。

3.2城市规划和管理 (Urban Planning and Management)

空间规划是地理信息系统重要应用领域之一，利用地理信息系统来对城市规划和管理具有深远意义。主要是解决城市资源配置等诸多问题。

3.3应急响应 (Emergency Response)

在发生重大灾害时，可以解决例如如何安排最佳的人员撤离路线、并配备相应的运输和保障设施等问题。

3.4地学研究与应用 (Application in GeoScience)

对地形地貌分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间数据统计分析、制图显示等都可以借助地理信息系统工具完成。

3.4商业与市场 (Business and Marketing)

商业设施的建立充分考虑其市场潜力及诸多商业问题，地理信息系统的空间分析和数据库功能可以有效解决这些问题。

3.5分布式地理信息应用 (Distributed Geographic Information Application)

机遇网络时代的地理信息系统可以通过网络来实现地理信息的分布式存储和真正意义上的信息资源共享。

3.6城市规划管理(Urban Planning and Management)

利用地理信息系统技术进行城市规划建设的辅助设计、进行城市管理的辅助决策、规划控制等工作。

3.7国土及地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)

GIS利用现有的遥感数据，可以有效的对土地利用动态变化进行分析评估研究，包括土地和地籍管理涉及土地使用性质的改变、地籍权属关系变化、地块轮廓的变化、等许多内容，都可以通过GIS来高效、高质量地完成这些工作。

3.8生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling)

实现对区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环境保护等设施的管理、环境规划等。

3.9基础设施管理 (Facilities Management)

城市的地上地下基础设施（电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等）广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征，无论是进行管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以很大程度的提高工作效率。

3.10选址分析 (Site Selecting Analysis)

不同的区域地理环境有所不同，可以根据不同的特点，综合考虑资源配置、市场的发展潜力、交通是否便利的条件、地貌地形特征、环境影响等因素，在一定的区域范围内选择最佳位置，这也是GIS的一个典型应用领域，充分体现了GIS的对空间的分析功能。

3.11网络分析 (Network System Analysis)

通过建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，使用GIS来研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件的应急处理。

3.12可视化应用 (Visualization Application)

以数字地形模型为基础，可以建立一定区域区域等三维可视化模型，实现多角度浏览。

结束语

GIS系统以处理和分析空间数据功能，为城市的规划提供了准确的依据，并演绎出丰富多彩的系统应用冠能，满足用户的广泛需求。

参考文献：

[1]宋小冬.叶嘉安.地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用.北京：科学出版社.1995

[2]龚健雅.地理信息系统基础.北京：科学出版社.2001

[3]黄杏元.马劲松.地理信息系统概论(修订版) .北京：高等教育出版社.2001

篇(5)

关键词：国土资源；GIS系统；服务平台

空间地理类信息是国土资源信息社会化服务的重要组成部分，GIS信息服务具有超强的空间数据的管理能力，因此，备受业界重视。长期积累的大量空间数据资料和数字化成果，急需要通过国土资源门户提供服务。然而，传统的GIS应用系统建设投入大，适应性小，所以各个应用系统独立建设，分散开发，没有统一标准。为了实现对GIS类应用快速搭建、简单维护、高度可扩展的“一站式”GIS信息托管和信息，必须构建标准规范、集中统一的国土资源GIS服务云平台，进而实现信息服务和信息共享。

1 GIS系统简介

地理信息系统是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来的一个学科。地理信息系统是将计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成。

2 总体架构

2.1 平台架构

2.1.1 服务支撑层

本层实体为MapGISIGSS平台提供的各种基础服务。服务主要分为符合OGC标准的Web服务、遵循MapGIS产品标准的Web服务、聚合第三方的服务。

2.1.2 订制服务层

本层服务基于服务支撑层上各类细粒度的服务接口，面向应用，提供目录服务、元数据服务、地图服务、要素等服务，并根据不同的客户端技术提供包括Flex，Silverlight，Ajax三种前端SDK，向用户提供一套更为简易的开发方案。

2.1.3 应用层

本层在再订制服务层提供的粗粒度服务接口的基础上，利用三类二次开发包：Flex，Silverlight，Ajax提供覆盖绝大部分GIS服务需求的应用示例模块。经过简单的配置即可在线生成自定义的应用，快速集成到业务系统中，也可供用户下载借鉴，通过定制修改后使用。

2.2 应用模式

GIS统一服务平台是国土资源部门户信息服务平台总体框架的一个组成部分，支持门户GIS应用的快速搭建和数据支撑，不仅大大降低了开发门槛，同时也能有效保证原有系统和数据的安全性。

3 系统功能设计

3.1 空间信息服务系统

该系统是整个GIS统一服务平台的核心部分，负责管理一组服务和应用示例供开发人员查阅和下载示例源码。包括OGC标准的地理服务、MapGIS提供的扩展服务，以及地图显示、定位、专题图等相关示例。

3.1.1 基础服务

基础服务是平台可向外界提供的最基本的功能单元。平台所提供的基础服务除了有符合OGC规范的标准服务外，同时还提供MapGIS自行扩展的元数据、空间分析等系列服务。基础服务提供给用户最大的开发自由度。

3.1.2 SDK开发方式

在基础服务之上，平台针对不同的客户端技术，提供了包括Flex，Silverlight，Ajax三种SDK涵盖了主流的客户端开发技术。

3.1.3 可配置的在线应用模块

可配置的在线应用模块的突出特点是用户通过在线的支配界面就能生成自定义的底图，无需开发。具体的工作过程是该模块在所提供的应用示例基础上，抽象出业务应用的基础需求，然后定义底图、业务图层列表和各种功能选件的配置接口。

3.2 运维管理系统

运维管理系统监控并通过访问控制所托管的服务，系统监控和管理工作通过一套支持无状态的授权认证和加密机制，不用通过身份识别的会话机制，避免了假冒身份的现象出现。

3.2.1 应用注册管理

应用注册管理模块的注册内容有每个应用的名称、所在服务器的IP地址等基本信息，注册完成后管理模块分配给每个注册者一个独立无二的应用标识（AppID）以及密钥（AppKey）。

3.2.2 服务运行管理

对自有服务、第三方服务的运行状态进行监控和测试，服务管理可以启动和停止服务。对于第三方服务，系统利用服务访问的方式进行处理。

3.3 数据管理系统

数据管理系统主要包括数据处理和数据目录管理两项功能。所谓数据处理是指对多元异构的空间数据进行规范和转化，目的是使其数据规格符合共享平台要求。后的数据，经由内部接口，传递到空间信息服务系统，系统对数据目录和数据元数据进行管理。

4 接口设计

空间信息服务系统中提供的外部接口主要包括WebService空间服务以及拓展的高级接口应用等。系统内部间通过数据管理系统将空间数据处理并到IGServer服务器中，应用示例调用服务接口获取IGServer服务器中的数据。

5 技术要点

5.1 仓库式服务共享技术

通过统一的规范和权限规定来实现服务的共享，实现一平台多应用，可拓展易维护的搭建系统。开发时采用统一的规范与接口更容易进行管理。用户在使用拓展开发的应用系统时系统能保证对服务的访问进行粒子级的监控。

5.2 GISServer技术

基于WebGIS技术，实现坐标标注、图层叠加、通用等功能；提供多源异构数据无缝访问机制；支持空间数据、多种数据库管理系统和GML标准；提供空间信息服务共享环境；实现空间数据的分布式计算和协同服务。

5.3 WebService技术

采用WebService技术实现SOA。使用SOAP，WSDL，UDDI等标准协议，实现地理服务功能封装、统一数据接口。并通过标准XML/SOAP，REST协议实现服务间的相互调用和消息传递。服务间的访问满足松耦合要求；基于XML，JSON的消息传递满足异构系统通讯要求；规范和定义符合OGC标准的Web服务接口，满足异构平台空间数据集成的需求。

6 应用实践

全球地质矿产信息系统图库应用基于统一的GIS服务平台提供的标准WebService及API接口实现了快速搭建和开发。底图采用天地图，可切换天地图服务的基础地图与遥感影像图。应用系统并叠加了矢量图，切片数据。

结束语

综上所述，国土资源统一GIS服务平台能够屏蔽不同计算机、网络和存储设备的异构性，提供统一高效的运行环境。通过与云计算机技术和地理信息的结合，建立了关于地理信息数据、资源服务和资源管理的体系框架。为了防止分散独立和重复建立的现象，国土资源GIS统一服务平台面向终端用户提供了访问标准结构，支持各类国土资源GIS类应用系统的开发，有利于国土资源信息化建设。

篇(6)

[关键词]地理信息系统；城市规划；应用

中图分类号：TU984；P208 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0325-01

一、地理信息系统概念

GIS即地理信息系统（Geographic Information System），地理信息系统简称GIS，又被称为资源与环境信息系统或地学信息系统，是一种在计算机软硬件系统的支持下，对部分或整个地球表层（包括大气层）空间中有关地理分布的数据进行采集、分析、显示、运算、管理、储存和描述的技术系统。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。地理信息系统成为了获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具和手段，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。

城市地理信息系统是地理信息技术及其他相关信息技术在城市的管理与决策及市民社会生活中的应用系统，是随着信息社会发展的客观需要兴起的。城市地理信息系统由五大要素构成：数据、软硬件和网络、规范标准、技术队伍以及组织管理，其中数据是最重要的，它是建立城市地理信息系统的基础，数据可概括为基础数据和专题数据两类。地理信息系统发展到现在地理信息系统已经具备了数据输入、数据的存储与管理、数据传输与表达、图文编辑、空间分析与查询、构建空间模型等多种功能。

二、地理信息系统的基本特征

不同学科和不同的应用领域对GIS的理解和定义不尽相同。美国联邦数字地图协调委员会（FICCDS）对GIS的定义是：“GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统具有支持空间数据的获取、管理、分析、建模和显示的功能，并可解决复杂的规划和管理问题。”不难看出，GIS具有以下特征：？

（1）GIS是计算机化的技术系统，它由良好的硬件环境、多功能的软件模块、描述地理实体的空间数据和良好的用户界面所组成，具有结构、功能和应用效益高度统一的特征。

（2）GIS的处理对象主要是附有地理坐标的空间数据，也就是指点、线、面或三维要素等地理实体的地理坐标及相关的属性数据和拓扑数据。这正是地理信息系统与其它统计信息系统的根本区别。

（3）GIS的核心在于它的数据综合、地理模型和空间分析能力，在于它集空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示于一体的数据流程。根据数据的来源不同，城市地理信息系统的数据分为空间数据和非空间数据，空间数据主要描述事物的空间位置，以及它和其它要素在几何上的关系（即拓扑关系），主要有矢量和栅格两种数据形式。非空间数据主要是描述事物属性的属性数据，主要以数据库或文本形式存在。空间数据和属性数据是不可分割的，用来描述复杂的空间关系和地理关联。GIS通过地理编码驱动技术解决空间数据与属性数据的连接问题。GIS中的各种数据主要以“层”来分别存贮和组织，根据使用方便来组成“层”或者根据数据代表的专题性质来组成“层”。按“层”组织的数据，有利于信息查询检索和分析叠加。

三、地理信息系统（GIS）在城市规划中的功能

数据库管理可视化，空间分析和空间建模是GIS在规划中应用的主要功能。城市规划的功能可以划分成一般管理阶段、发展控制、规划制定和战略规划等几类。前两者是相关的日常的规划活动，后两者则是规划发展的趋势所在。规划目标的确定；规划方案的提出；规划方案的选择；规划方案的实现；规划方案的评价，城市规划的不同功能和阶段，分别使用不同的GIS功能。

数据管理可视化和空间分析常用于城市规划的常规工作中。空间建模用于战略规划中。一般管理多用于数据管理和可视化功能。最后，发展控制规划更多地使用GIS的可视化和空间分析功能。

3.1 数据管理和可视化。

对空间属性数据进行管理，并以不同载体表达是GIS最常用的功能。近年来，建德市规划部门以建德市统计部门提供的社会、经济数据，结合郊区的经济发展空间状态进行分析，对近年来的人口、土地、产业特征进行归纳总结，得出以下结论：

1）建德郊区大部分劳动力不从事农业，城市化进程不断扩大，郊区逐步向城区过渡。。

2）乡镇工业水平不断提高，但地均产出率低，土地消耗大。

3）耕地面积不断减少，企业不断发展同土地供应不足形成瓶颈。

4）城区规模不断扩大，人口逐步增加，但建德城区城市化程度不够高。

3.2 空间分析和空间建模。

近年来，随着土地制度的改革、土地的级差效益成为房地产开发的主要动力，更加有效地开发好、管理好各种用地，特别是商业用地成为规划管理部门一个重要工作，所以，可以通过纸上的规划方案，建立空间建模、空间叠合和属性数据库集成，（如计算机电子沙盘等形式或者是三维动态演示）对各个规划方案进行空间分析和评价，从而得到最优效果。

四、地理信息系统在城市规划中的应用

4.1 GIS为城市规划提供直观和理性的工具

在地理信息系统的结构中，我们可以看出它包含有基本比例尺的地形图、各种正射影像图和航空照片、卫星照片，以及各种文本资料、图片资料、声频信息、统计数据等社会信息。通过各种资料的分层叠加，城市规划设计人员对各种客观实际信息，以及对各模型模拟产生的预测数据一目了然，能较好的做到科学高效的规划设计。常用的CAD软件往往是图形能力强而相对属性数据的管理能力较弱，所以CAD一般只能作为绘图软件。而GIS由于其对空间数据和属性数据的分析能力，弥补了原来城市规划纯图形或纯文字的缺陷，使得空间数据的图形表现和属性数据的空间分析有了很大的提高，为城市规划提供了一个直观和理性的工具。

4.2 GIS对规划数据的存储与管理

GIS不同于一般的数据库，它具有数据量特别大，空间数据与属性数据之间不可分割的联系，数据应用面广等特点。GIS的数据库能做到数据集中管理，数据冗余度小，数据与应用程序相互独立，使得规划数据得到很好的存储及管理。随着计算机技术和地理信息技术的发展，我们可以利用计算机具有高速运算和极强的逻辑判断功能以及较为详实的数据资料，应用GIS技术在较短时间内提供多方案比选，增加了规划设计方案的合理性和科学性；自动生成各种规划用图、表格和报告，利用数据库易于更新、修改等优点，还可以实现对城市规划的动态监控和动态设计管理。

4.3 GIS在规划决策中的作用

篇(7)

关键词:WebGIS;ArcIMS;HTML;Viewer;JavaScript

中图分类号:F592文献标志码:A文章编号:1673-291X(2009)23-0066-03

1引言

地理信息系统(Geographic Information System,即GIS)是介于信息科学、计算机科学、现代地理、测绘学、遥感学、空间科学、环境科学和管理科学之间的一门新兴的边缘科学。WebGIS是基于Internet平台,客户端应用软件采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统,是GIS与国际互联网的有机结合,是GIS在广域网环境下的一种应用,最终目标是实现空间信息的网络化[1]。

随着人们生活水平的提高,旅游业相应地得到迅速的发展,已成为世界上最大的产业,旅游业在我国也已成为第三产业的支柱。而与旅游产业相关的交通信息也在旅游产业火爆发展的过程中扮演着及其重要的角色,普通的交通旅游地图已远不能满足游客多层次的信息服务需要,所以,建立交通旅游WEB信息系统的必要性日趋明显。本系统采用了ArcIMS作为WebGIS系统的开发平台,用户只需使用浏览器即可浏览安阳市电子地图、查看各旅游景点的详细介绍、对旅游电子地图进行商场、酒店、旅游景点、银行网点等实用信息的查询等。

2WebGIS实现原理

WebGIS的实现要靠服务器端和客户端的共同协助来完成,目前服务器端和客户端都有多种实现模式,如图1,每种实现模式都有或多或少某些问题,在实际应用中要根据实际需要选择相应的实现模式。

1.实现地理信息在网上浏览的主要问题在于,目前浏览器本身不支持矢量图形,而GIS离不开图形,故要实现WebGIS 就需要提供一种方法,使浏览器能支持矢量图形。WebGIS的实现策略包括服务器端策略、客户端策略两个方面[2]。

服务器端策略,网络用户端只是发出请求和浏览结果,所有的GIS 操作都交由GIS服务器一端处理,并由服务器一端将计算结果以 WWW 可以识别的格式传送到客户端。实现技术包括CGI、Server API、 Servlet等,当前瘦客户模式的WebGIS应用主要就是采用这些技术。客户端策略,部分简单的 GIS 操作也在网络用户端完成。实现技术主要有Java Applet、ActiveX和Plug-in,当前这些技术主要用于实现客户模式的WebGIS应用。

本次系统使用的ArcIMS平台软件,实现模式可以使用服务器端和客户端两种策略,服务器端属于Servler实现技术,客户端属于Java Applet实现技术。安阳市交通旅游系统使用的是基于服务器端策略的Servlet技术。

3开发软件ArcIMS

ArcIMS是美国ESRI 公司推出的基于互联网进行空间信息展示、分析处理、分发共享的支持跨平台应用的GIS 产品。它被广泛地用于向大量的网络用户网络GIS地图、数据和元数据。ArcIMS支持多种模式开发,客户端策略需要自动下载Java Applet控件,网络传输的是矢量数据流。服务器端策略网络传输的图形格式为JPEG/GIF(栅格图)、png等。

ArcIMS是一个多层的体系结构,它是运行在一个分布式的环境中,由许多软硬件组合而成的复杂体系。各个不同层之间通过ArcXML进行通信[3]。ESRI公司把它按照MVC模型划分为3层,如图2:

表现层主要是指ArcIMS浏览器。事务逻辑层由Web服务器、ArcIMS应用服务器和ArcIMS应用服务器连接器组成。数据存储层是指ArcIMS空间服务器和数据源。

ArcIMS 支持HTML Viewer 和Java Viewer。在ArcIMS 软件包中包含三种Viewers:HTML Viewer、可定制的Java Viewer和标准的Java Viewer。其中HTML Viewer主要用于瘦客户模式,是本次开发使用的客户端方式。

HTML Viewer 由HTML、DHTML 和javascript 实现。在HTMLViewer 里同时只能支持一个影像服务地图。当客户端使用图形工具后,HTML Viewer 生成一个请求并通过Servlet Connector将请求发送到ArcIMS 的空间服务器端。当响应返回时,客户端解析响应结果并完成显示操作。与HTML Viewer 相比,Java Viewer 属于胖客户端,可以同时支Image 和Feature MapService。它支持矢量数据流和更丰富的客户端的功能,并且多个地图服务的数据可以与本地数据一起显示在一个Java Viewer 里。

4ArcIMS内部通讯语言ArcXML简介

ArcXML是ArcIMS 版本的扩展标记语言(XML)。ArcXML 文件的结构与HTML页面类似,但HTML 主要用于描述页面整体布局和显示结构,而ArcXML 更注重结构化的描述内容。它的主要功能是设置地图服务内容,并且在客户、中间层和服务器之间处理请求和应答。实际上,ArcIMS 站点各部分之间的通讯都是通过ArcXML 格式进行的[4]。

ArcXML的标记和属性用于描述下列结构:

(1)地图服务(MapService)的配置文件。这些文件描述地图如何显示,包括图层清单及图层的显示符号等内容。

(2)请求。请求可以在一个已经存在的地图服务配置文件上设置一个过滤器,指定地图上的哪一部分及相关的数据将会被处理。

(3)应答。应答向客户端返回信息。

(4)ArcXML 设置地图服务内容,并且在客户、中间层和服务器之间处理请求和应答。

5安阳市交通旅游WebGIS系统实现

5.1系统功能

安阳市交通旅游WebGIS系统的主要功能如图3:

普通地图工具主要提供了放大、缩小、全图、上一视图、漫游、距离量算、清除等工具。普通查询工具主要包括点图查询、矩形查询、多边形查询、SQL查询和属性查询。空间分析工具主要是缓冲区分析和周边查询。旅游交通专题查询主要涉及安阳市旅游等方面的相关信息的查询显示,包括市区餐饮店、宾馆、商场、银行、医院、旅游景点、市政机关、加油站、以及市区的招聘信息、房产信息等。系统的界面如图4所示,缓冲区分析如图5所示,专题信息显示如下页图6所示。

5.2创建WebGIS站点及开发

ArcIMS 管理器包括三个独立的功能部件:Author、Administrator和Designer[5]。Author允许用户定义地图应用的内容,包括添加数据、设置地图属性,产生一个在线地图作为地图服务。地图服务允许地图配置文件的内容在Internet 上,并且设置Web 站点的功能框架。Author 输出一个地图配置文件,选择安阳市各个图层创建AXL文件。Administrator 根据Author创建的AXL文件建立地图服务,同时控制台控制Web 地图站点的操作。管理工具允许用户管理地图服务、服务器和文件夹。在ArcIMS中,站点管理的目的是管理IMS 系统的所有部件,支持在Internet 上进行地图和实现GIS 功能。根据Author 定义的数据和Administrator创建的地图服务,Designer 生成用户可以浏览的Web 服务,最后创建一个自己命名的WebGIS站点。

上述只是建立了系统的雏形,还需要对界面和功能进行定制和开发,主要使用JavaScript脚本语言进行开发,修改网站文件中的ArcIMSparam.js文件中的JavaScript函数和一系列html网页文件是主要方法,而要想添加功能需要编写相应的JavaScript函数。

六、结语

本文讲述了WebGIS的实现方式和ArcIMS的体系结构,说明了安阳市交通旅游WEBGIS系统功能和实现工作,该系统将为安阳市的市民和广大的游客带来一定的方便,为相关部门的数字化、信息化管理和建设提供了支持。

参考文献:

[1]张正兰,刘耀东,张明.基ArcIMS的WebGIS系统开发[J].河海大学学报:自然科学版,2004,(1):113-116.

[2]马林兵,张新长,伍少坤.WebGIS原理与方法教程[M].北京:科学出版社,2006.

[3]刘南,刘仁义.Web GIS原理及其应用地理信息系统教学丛书[M].北京:科学出版社,2002.