GIS 技术的发展现状和趋势

GISGIS 技术的发展现状和趋势技术的发展现状和趋势成都理工大学苗放成都理工大学苗放

20042004 年年

成都理工大学成都理工大学

GISGIS 发展与学科的关系发展与学科的关系地理信息系统技术是一门综合性的技术，地理信息系统技术是一门综合性的技术，它的发展是与以下学科的发展分不开的：它的发展是与以下学科的发展分不开的：

地理学地理学地图学地图学摄影测量学摄影测量学遥感技术遥感技术数学和统计科学数学和统计科学信息技术信息技术


GISGIS 发展的四个阶段发展的四个阶段1.1. 初始发展阶段，初始发展阶段， 2020 世纪世纪 6060 年代年代

世界上第一个世界上第一个 GISGIS 系统由加拿大测量学家系统由加拿大测量学家 R. F. ToR. F. Tomlisonmlison 提出并建立，主要用于自然资源的管理和提出并建立，主要用于自然资源的管理和规划规划

2.2. 发展巩固阶段，发展巩固阶段， 2020 世纪世纪 7070 年代年代由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存储设备的使用，促进了大容量存储设备的使用，促进了 GISGIS 朝实用的方朝实用的方向发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具向发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统在世界各地纷纷付诸研制，特色的地理信息系统在世界各地纷纷付诸研制，如美国、英国、德国、瑞典和日本等国对如美国、英国、德国、瑞典和日本等国对 GISGIS 的的研究都投入了大量的人力、物力和财力研究都投入了大量的人力、物力和财力


GISGIS 发展的四个阶段发展的四个阶段3.3. 推广应用阶段，推广应用阶段， 2020 世纪世纪 8080 年代年代

GISGIS 逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广，逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题，这个阶段涌现出一大批始应用于全球性的问题，这个阶段涌现出一大批GISGIS 软件，如软件，如 ARC/INFOARC/INFO ，， GENAMAPGENAMAP ，， SPANSSPANS ，，MAPINFOMAPINFO ，， ERDASERDAS ，， MicroStationMicroStation 等等

4.4. 蓬勃发展阶段，蓬勃发展阶段， 2020 世纪世纪 9090 年代年代随着地理信息产品的建立和数字化信息产品在全随着地理信息产品的建立和数字化信息产品在全世界的普及，世界的普及， GISGIS 成为确定性的产业，并逐渐渗成为确定性的产业，并逐渐渗透到各行各业，成为人们生活、学习和工作不可透到各行各业，成为人们生活、学习和工作不可缺少的工具和助手缺少的工具和助手


我国我国 GISGIS 发展的三个阶段发展的三个阶段1.1. 从从 19701970 年到年到 19801980 年，为准备阶段年，为准备阶段

主要经历了提出倡议、组建队伍、培训人主要经历了提出倡议、组建队伍、培训人才、组织个别实验研究等阶段才、组织个别实验研究等阶段机械制图和遥感应用，为机械制图和遥感应用，为 GISGIS 的研制和应的研制和应用做了技术和理论上的准备用做了技术和理论上的准备


我国我国 GISGIS 发展的三个阶段发展的三个阶段2.2. 从从 19811981 年到年到 19851985 年，为起步阶段年，为起步阶段

完成了技术引进、数据规范和标准的研究、完成了技术引进、数据规范和标准的研究、空间数据库的建立、数据处理和分析算法空间数据库的建立、数据处理和分析算法及应用软件的开发等环节，对及应用软件的开发等环节，对 GISGIS 进行了进行了理论探索和区域性的实验研究理论探索和区域性的实验研究


我国我国 GISGIS 发展的三个阶段发展的三个阶段3.3. 从从 19861986 年到现在，为初步发展阶段年到现在，为初步发展阶段

我国我国 GISGIS 的研究和应用进入有组织、有计的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室不同规模的组织机构、研究中心和实验室 GISGIS 研究逐步与国民经济建设和社会生活研究逐步与国民经济建设和社会生活需求相结合，并取得了重要进展和实际应需求相结合，并取得了重要进展和实际应用效益用效益


我国我国 GISGIS 发展所表现的四个方面发展所表现的四个方面1.1. 制定了国家地理信息系统规范，解决信制定了国家地理信息系统规范，解决信息共享和系统兼容问题，为全国地理信息共享和系统兼容问题，为全国地理信息系统的建立做准备息系统的建立做准备2.2. 应用型应用型 GISGIS 发展迅速发展迅速

应用面从传统的城市规划、土地利用、测应用面从传统的城市规划、土地利用、测绘、环境保护、电力、电信、减灾防灾等绘、环境保护、电力、电信、减灾防灾等领域渗透到矿产资源调查、海洋资源调查领域渗透到矿产资源调查、海洋资源调查与管理等各方面，取得了丰硕的成果和巨与管理等各方面，取得了丰硕的成果和巨大的经济效益大的经济效益当前，国家有关部门正逐步将当前，国家有关部门正逐步将 GISGIS 嵌入到嵌入到电子政务系统中电子政务系统中


我国我国 GISGIS 发展所表现的四个方面发展所表现的四个方面3.3. 在引进的基础上扩充和研制了一批软件在引进的基础上扩充和研制了一批软件

在科技部等国家有关部门的大力组织和支持下，在科技部等国家有关部门的大力组织和支持下，国产国产 GISGIS 基础软件开发工作取得了重要进展，出基础软件开发工作取得了重要进展，出现了一批现了一批 GISGIS 高技术企业，开发出了较为成熟的高技术企业，开发出了较为成熟的国产国产 GISGIS 软件，如软件，如 MapGISMapGIS 、、 GeoStarGeoStar 、、 CityStarCityStar 、、SuperMapSuperMap 、、 MapEngineMapEngine 、、 GROWGROW 等，并形成了等，并形成了一定的产业规模一定的产业规模

这些国产这些国产 GISGIS 软件以较高的性价比，打破了国外软件以较高的性价比，打破了国外GISGIS 软件对我国市场的垄断，有力促进了我国地理软件对我国市场的垄断，有力促进了我国地理信息系统技术的发展信息系统技术的发展

4.4. 开始出版有关地理信息系统理论、技术和应开始出版有关地理信息系统理论、技术和应用等方面的书籍，设立了地理信息系统专业，用等方面的书籍，设立了地理信息系统专业，培养了大批人才，并积极开展国际合作，参培养了大批人才，并积极开展国际合作，参与全球性地理信息系统的讨论和实验与全球性地理信息系统的讨论和实验


GISGIS 发展方向发展方向 GISGIS 系统正朝着专业或大型化、社会化系统正朝着专业或大型化、社会化方向不断发展着方向不断发展着

大型化——体现在系统和数据规模两个方面大型化——体现在系统和数据规模两个方面社会化——要求社会化——要求 GISGIS 要面向整个社会，满足要面向整个社会，满足社会各界对有关地理信息的需求社会各界对有关地理信息的需求

简言之就是“开放数据”、“简化操作”，“面简言之就是“开放数据”、“简化操作”，“面向服务”向服务”通过网络实现从数据乃至系统之间的完全共享和通过网络实现从数据乃至系统之间的完全共享和互动互动


GISGIS 相关技术及其发展趋势相关技术及其发展趋势空间信息的获取、处理与交换空间信息的获取、处理与交换空间数据的管理空间数据的管理 GISGIS 软件体系结构与应用系统开发软件体系结构与应用系统开发空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务其他其他


空间信息的获取、处理与交换空间信息的获取、处理与交换地理空间数据是地理空间数据是 GISGIS 的血液，构建和维护空的血液，构建和维护空间数据库是一项复杂、工作量巨大的工程，间数据库是一项复杂、工作量巨大的工程，它包括以下一些过程：它包括以下一些过程：

数据的获取数据的获取校验和规范化校验和规范化结构化处理结构化处理数据维护数据维护

1.1. 空间数据具有很强的时效性，不同的空间数据必须进行空间数据具有很强的时效性，不同的空间数据必须进行周期不等的数据更新维护周期不等的数据更新维护2.2. 空间数据库中数据的准确、及时、完整是实现空间数据库中数据的准确、及时、完整是实现 GISGIS 应用应用系统价值的前提基础系统价值的前提基础3.3. 空间数据维护往往涉及跨部门、跨行业的多种数据格式空间数据维护往往涉及跨部门、跨行业的多种数据格式和多种数据类型的大量数据，提供有效的空间数据编辑和多种数据类型的大量数据，提供有效的空间数据编辑更新手段是当前亟待解决的一个重要课题更新手段是当前亟待解决的一个重要课题


获取数据获取数据获取数据的基本方式有：获取数据的基本方式有：

野外全站仪平板测量野外全站仪平板测量 GPSGPS 测量测量室内地图扫描数字化室内地图扫描数字化数字摄影测量数字摄影测量从遥感影像进行目标测量从遥感影像进行目标测量数据转换等数据转换等


我国数据建设情况我国数据建设情况在过去的二十年间，国家有关部委和行业部门在过去的二十年间，国家有关部委和行业部门已经积累了大量原始数字化数据和相应资料：已经积累了大量原始数字化数据和相应资料：

建立了建立了 11001100多个大、中型数据库多个大、中型数据库大量的各类数字化地理基础图、专题图、城市地籍大量的各类数字化地理基础图、专题图、城市地籍图图完成了全国完成了全国 1:1001:100万、万、 1:251:25 万基础地理空间数据库万基础地理空间数据库完成了全国七大江河数字地形模型的建设完成了全国七大江河数字地形模型的建设启动了全国启动了全国 l:5l:5 万，部分省份万，部分省份 1:11:1 万基础地理空间数万基础地理空间数据库的建设据库的建设

这些基础数据有力促进了这些基础数据有力促进了 GISGIS 技术的广泛应用，技术的广泛应用，进而产生了大量的进而产生了大量的 GISGIS 数据数据


数据的规范化和标准化数据的规范化和标准化由于地理信息系统软件大多采用不同的空间数据模型，由于地理信息系统软件大多采用不同的空间数据模型，以及它们在地理实体上的认识差异，使得所积累的数据以及它们在地理实体上的认识差异，使得所积累的数据难以转换和共享（即使能够数据转换，也会产生信息的难以转换和共享（即使能够数据转换，也会产生信息的丢失），从而形成一个个新的数据孤岛丢失），从而形成一个个新的数据孤岛制订数据交换的格式标准已成为大家的共识制订数据交换的格式标准已成为大家的共识目前一些国家和组织已经在进行这方面的工作，并定义目前一些国家和组织已经在进行这方面的工作，并定义了一些数据交换标准，如了一些数据交换标准，如 SDTSSDTS ，， OpenGISOpenGIS 联盟制订联盟制订的的 GMLGML ，另外一些公认的数据格式如，另外一些公认的数据格式如 DXFDXF ，， ShapefilShapefil

ee 和和 MIFMIF文件格式等正逐渐成为数据交换的事实标准文件格式等正逐渐成为数据交换的事实标准我国也在“九五”期间制定了地球空间数据转换标准我国也在“九五”期间制定了地球空间数据转换标准但由于目前人们对空间信息认识和研究成果的制约，还但由于目前人们对空间信息认识和研究成果的制约，还没有一个统一的地理数据模型，因此建立实用的数据交没有一个统一的地理数据模型，因此建立实用的数据交换格式和信息标准将是一个长期、复杂过程换格式和信息标准将是一个长期、复杂过程




空间数据的管理空间数据的管理牵涉到两个方面：牵涉到两个方面：

空间数据模型空间数据模型空间数据库空间数据库


空间数据模型空间数据模型空间数据模型刻画了现实世界中空间实体及其空间数据模型刻画了现实世界中空间实体及其相互间的联系，它为空间数据的组织和空间数相互间的联系，它为空间数据的组织和空间数据库的设计提供了基本的方法据库的设计提供了基本的方法空间数据模型的研究对设计空间数据库和发展空间数据模型的研究对设计空间数据库和发展新一代新一代 GISGIS 系统起着举足轻重的作用系统起着举足轻重的作用目前在目前在 GISGIS 基础软件平台的研制和应用系统的基础软件平台的研制和应用系统的设计开发中一直沿用的与空间信息有关的信息设计开发中一直沿用的与空间信息有关的信息模型模型

基于对象基于对象 (( 要素要素 , Feature), Feature) 的模型的模型场场 (Field)(Field) 模型模型网络网络 (Network)(Network) 模型模型


空间数据模型空间数据模型这三种空间数据模型在以下几方面具有局限性：这三种空间数据模型在以下几方面具有局限性：

仅能表达空间点、线、面目标间极为有限的简单拓仅能表达空间点、线、面目标间极为有限的简单拓扑关系，且这些拓扑关系的生成与维护耗时费力扑关系，且这些拓扑关系的生成与维护耗时费力难以有效地表达现实三维空间实体及其相互关系难以有效地表达现实三维空间实体及其相互关系适于记录和表达某一时刻空间实体性状及相互间关适于记录和表达某一时刻空间实体性状及相互间关系静态分布，难以有效地描述和表达空间实体及其系静态分布，难以有效地描述和表达空间实体及其相互间关系的时空变化相互间关系的时空变化没有考虑异地、异构、异质空间数据的互操作和分没有考虑异地、异构、异质空间数据的互操作和分布式对象处理等问题布式对象处理等问题


新的新的 GISGIS 空间数据模型研究空间数据模型研究时空数据模型时空数据模型三维数据模型三维数据模型分布式空间数据管理分布式空间数据管理 GISGIS 设计的设计的 CASECASE 工具等工具等


GISGIS 的空间数据管理方式的空间数据管理方式基于文件系统的方式基于文件系统的方式

直接采用文件系统来存储和管理空间数据，系统结直接采用文件系统来存储和管理空间数据，系统结构简单，便于操作，但提供的功能非常有限构简单，便于操作，但提供的功能非常有限适合小型适合小型 GISGIS 系统，难以满足当前系统，难以满足当前 GISGIS 对空间数据对空间数据管理的需求管理的需求

基于文件系统与数据库的混合组织管理方式基于文件系统与数据库的混合组织管理方式基于传统的关系数据库系统来存储地理空间对象的基于传统的关系数据库系统来存储地理空间对象的属性数据，而以文件方式来存储空间数据属性数据，而以文件方式来存储空间数据目前大多数桌面目前大多数桌面 GISGIS 系统均采用此种方式系统均采用此种方式对于特定文件格式对于特定文件格式 GISGIS 数据的处理效率较高数据的处理效率较高但在数据的一致性维护、并发控制以及海量空间数但在数据的一致性维护、并发控制以及海量空间数据的存储管理等方面能力较弱据的存储管理等方面能力较弱


GISGIS 的空间数据管理方式的空间数据管理方式扩展关系数据库的组织管理方式扩展关系数据库的组织管理方式

将空间数据和属性数据都存储于关系型数据库中，通将空间数据和属性数据都存储于关系型数据库中，通过在关系型数据库之上建立一层空间数据库功能扩展过在关系型数据库之上建立一层空间数据库功能扩展模块（通常被称为空间数据引擎）来实现对空间数据模块（通常被称为空间数据引擎）来实现对空间数据的组织管理的组织管理目前主流的目前主流的 GISGIS 软件如国外的软件如国外的 ArcGISArcGIS 、、 GeoMediaGeoMedia ，，国内的国内的 MapGISMapGIS 、、 GeoStarGeoStar 、、 SuperMapSuperMap 等，都采用这等，都采用这种方式同时管理图形和属性数据种方式同时管理图形和属性数据可以利用成熟的关系型数据库技术来方便地实现可以利用成熟的关系型数据库技术来方便地实现 GISGIS数据的一致性维护、并发控制、属性数据的索引等数据的一致性维护、并发控制、属性数据的索引等数据库本身并不直接支持对空间对象的操作和管理，数据库本身并不直接支持对空间对象的操作和管理，而是通过空间数据引擎来实现而是通过空间数据引擎来实现


GISGIS 的空间数据管理方式的空间数据管理方式基于空间数据库的组织管理方式基于空间数据库的组织管理方式

基于空间数据模型，直接构建用来存储和管基于空间数据模型，直接构建用来存储和管理空间数据和属性数据的空间数据库系统来理空间数据和属性数据的空间数据库系统来管理数据管理数据它包含结合几何和属性信息的框架，提供并它包含结合几何和属性信息的框架，提供并支持空间数据的类型、查询语言和接口、高支持空间数据的类型、查询语言和接口、高效的空间索引和空间联合等效的空间索引和空间联合等空间数据库直接支持空间对象的存储和管理，空间数据库直接支持空间对象的存储和管理，为空间数据提供了高效的查询和检索机制，为空间数据提供了高效的查询和检索机制，是目前是目前 GISGIS 数据管理技术研究的热点数据管理技术研究的热点



目前空间数据库的实现主要有两种方式：目前空间数据库的实现主要有两种方式：面向对象数据库方式面向对象数据库方式

• 将对象的空间数据和非空间数据以及操作封装在一起，由对将对象的空间数据和非空间数据以及操作封装在一起，由对象数据库统一管理，并支持对象的嵌套、信息的继承和聚集象数据库统一管理，并支持对象的嵌套、信息的继承和聚集• 这是一种非常适合空间数据管理的方式这是一种非常适合空间数据管理的方式• 但目前该技术尚不成熟，特别是查询优化较为困难但目前该技术尚不成熟，特别是查询优化较为困难

对象关系型数据库方式对象关系型数据库方式• 是目前空间数据库的主要技术，它综合了关系数据库和面向是目前空间数据库的主要技术，它综合了关系数据库和面向对象数据库的优点，能够直接支持复杂对象的存储和管理对象数据库的优点，能够直接支持复杂对象的存储和管理• GISGIS 软件直接在对象关系数据库中定义空间数据类型、空间软件直接在对象关系数据库中定义空间数据类型、空间操作、空间索引等，可方便地完成空间数据管理的多用户并操作、空间索引等，可方便地完成空间数据管理的多用户并发、安全、一致性发、安全、一致性 // 完整性、事务管理、数据库恢复、空间完整性、事务管理、数据库恢复、空间数据无缝管理等操作数据无缝管理等操作• 采用对象关系型数据库实现对采用对象关系型数据库实现对 GISGIS 数据的管理是实现空间数数据的管理是实现空间数据库的一种较为理想的方式据库的一种较为理想的方式



当前，一些数据库厂商都推出了空间当前，一些数据库厂商都推出了空间数据管理的专用模块，尽管其功能有数据管理的专用模块，尽管其功能有待进一步完善，但已给待进一步完善，但已给 GISGIS 软件开发软件开发带来了极大的方便，如：带来了极大的方便，如：IBM Informix IBM Informix 的的 Spatial DataBlade ModulSpatial DataBlade Modul

eeIBM DB2 IBM DB2 的的 Spatial ExtenderSpatial ExtenderOracle Oracle 的的 Oracle SpatialOracle Spatial 等等


空间数据库空间数据库在传统的空间数据管理模式中，由于文在传统的空间数据管理模式中，由于文件系统管理海量数据的能力较弱，因此件系统管理海量数据的能力较弱，因此在空间数据的组织上，在水平方向上采在空间数据的组织上，在水平方向上采用图幅的方式，在垂直方向上采用图层用图幅的方式，在垂直方向上采用图层的方式的方式

这种组织方式主要存在以下不足：这种组织方式主要存在以下不足：需要进行图幅的拼接，效率较低需要进行图幅的拼接，效率较低一个空间对象可能存储在多个图层上，造成数据一个空间对象可能存储在多个图层上，造成数据的冗余和难于维护数据的一致性的冗余和难于维护数据的一致性


空间数据库空间数据库采用空间数据库的方式可以在数据库中采用空间数据库的方式可以在数据库中直接存储整个地图，能方便地实现空间直接存储整个地图，能方便地实现空间对象的查询和抽取对象的查询和抽取

当前一些当前一些 GISGIS 系统中已经开始使用要素类来系统中已经开始使用要素类来实现对空间对象的组织，如实现对空间对象的组织，如 ArcGISArcGIS 的的 GeoDGeoDatabaseatabase 等，这种方式按照实体类来组织空间等，这种方式按照实体类来组织空间对象，符合空间对象管理的本质对象，符合空间对象管理的本质

一个空间对象可以被多个图层或视图引用，一个空间对象可以被多个图层或视图引用，机制较为灵活，解决了传统方式中的空间对机制较为灵活，解决了传统方式中的空间对象的一致性问题象的一致性问题


空间数据库空间数据库空间数据库的另二个重要部分是空间索引和空空间数据库的另二个重要部分是空间索引和空间查询语言间查询语言

空间索引空间索引由于空间对象是二维或更高维的数据对象，因此当前数据由于空间对象是二维或更高维的数据对象，因此当前数据库所使用的一维库所使用的一维 BB树、树、 B+B+ 树并不适合空间对象的索引树并不适合空间对象的索引空间索引有多种方式，其数据管理的效率和检索速度各不空间索引有多种方式，其数据管理的效率和检索速度各不相同相同在空间数据库中一般使用两步查询机制，首先使用索引查在空间数据库中一般使用两步查询机制，首先使用索引查询出候选对象集，然后再采用精确的几何计算，在候选对询出候选对象集，然后再采用精确的几何计算，在候选对象集中求出精确解象集中求出精确解当前一些数据库的空间扩展模块中就使用这种模式，并分当前一些数据库的空间扩展模块中就使用这种模式，并分别提供了四叉树或别提供了四叉树或 RR树索引树索引


空间数据库空间数据库空间数据库的另二个重要部分是空间索空间数据库的另二个重要部分是空间索引和空间查询语言引和空间查询语言

空间查询语言空间查询语言提供空间查询语言是空间数据库的一个重要特征，提供空间查询语言是空间数据库的一个重要特征，当前的空间数据库中一般使用关系数据中的“当前的空间数据库中一般使用关系数据中的“ sese

lect-from-where”lect-from-where” 模式来构建查询，通过扩充模式来构建查询，通过扩充 SQSQLL 语言，使其支持空间对象类型、空间关系和空语言，使其支持空间对象类型、空间关系和空间操作间操作

特别是特别是 SQL3 SQL3 多媒体规范多媒体规范 (SQL3/MM)(SQL3/MM) 中的中的 SpatiSpatial al 部分和部分和 OpenGIS for SQLOpenGIS for SQL 实现规范都定义了一实现规范都定义了一系列的空间数据类型、空间关系和空间操作，为系列的空间数据类型、空间关系和空间操作，为空间查询语言的设计和开发提供了一个框架空间查询语言的设计和开发提供了一个框架




GISGIS 软件体系结构与应用系统开发软件体系结构与应用系统开发 GISGIS 软件的体系结构与新技术软件的体系结构与新技术

组件技术组件技术中间件技术中间件技术分布对象技术分布对象技术


组件技术组件技术组件是建立在面向对象开发之上的：组件是建立在面向对象开发之上的：

为用户提供多个接口，接口封装了组件提供为用户提供多个接口，接口封装了组件提供的服务，隐藏了实现细节的可见性的服务，隐藏了实现细节的可见性组件表示一个或多个较细粒度类的逻辑集合，组件表示一个或多个较细粒度类的逻辑集合，封装了一系列的服务，因此组件提供了更高封装了一系列的服务，因此组件提供了更高级别的重用性，从而极大提高了应用系统的级别的重用性，从而极大提高了应用系统的开发效率开发效率


组件技术组件技术组件式组件式 GISGIS 是面向对象技术和组件式软是面向对象技术和组件式软件在件在 GISGIS 软件开发中的应用，为新一代软件开发中的应用，为新一代

GISGIS 应用提供了全新的开发工具应用提供了全新的开发工具 GISGIS 组件封装了一系列空间信息处理相关的组件封装了一系列空间信息处理相关的操作，并向用户提供了标准的接口操作，并向用户提供了标准的接口用户可以使用通用的程序开发语言，通过接用户可以使用通用的程序开发语言，通过接口调用口调用 GISGIS 组件中相应的空间操作功能，实组件中相应的空间操作功能，实现现 GISGIS 应用系统的开发应用系统的开发


组件技术组件技术组件组件 GISGIS 特点：特点：

易于实现与其他信息系统的无缝集成易于实现与其他信息系统的无缝集成跨语言使用跨语言使用易于推广、成本低、扩展性强易于推广、成本低、扩展性强开发效率高开发效率高


组件技术组件技术目前存在着多种组件技术标准目前存在着多种组件技术标准

OMGOMG 的的 CORBACORBA MicrosoftMicrosoft 的的 COM/DCOMCOM/DCOM JAVAJAVA 的的 BeansBeans


组件技术组件技术商用的组件式商用的组件式 GISGIS 产品主要基于产品主要基于 MicrosoMicroso

ftft 的的 COM/DCOMCOM/DCOM IntergraphIntergraph 的的 GeoMediaGeoMedia ESRIESRI 的的 MapObjectsMapObjects MapInfoMapInfo 的的 MapXMapX MapEngineMapEngine SuperMapSuperMap


中间件技术中间件技术中间件是位于操作系统和应用软件之间的通用中间件是位于操作系统和应用软件之间的通用服务，它的主要作用是用来屏蔽网络硬件平台服务，它的主要作用是用来屏蔽网络硬件平台的差异性和操作系统与网络协议的异构性，支的差异性和操作系统与网络协议的异构性，支持应用软件开发和运行的系统软件，使应用软持应用软件开发和运行的系统软件，使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统平台，为件相对独立于计算机硬件和操作系统平台，为大型分布式应用搭起了一个标准的平台，以实大型分布式应用搭起了一个标准的平台，以实现大型应用软件系统的集成现大型应用软件系统的集成中间件具有标准的程序接口和协议，可以实现中间件具有标准的程序接口和协议，可以实现不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用不同硬件和操作系统平台上的数据共享和应用互操作互操作


中间件技术中间件技术中间件是一个用中间件是一个用 APIAPI 定义的分布式软件管理框定义的分布式软件管理框架，具有强大的通信能力和良好的可扩展性架，具有强大的通信能力和良好的可扩展性例如：例如： ESRIESRI 的空间数据库引擎的空间数据库引擎 SDESDE 可以看作可以看作是地理信息的一个中间件，它屏蔽了底层不同是地理信息的一个中间件，它屏蔽了底层不同空间数据库以及不同空间数据格式的差异，为空间数据库以及不同空间数据格式的差异，为用户提供了统一的操作和管理空间信息的接口用户提供了统一的操作和管理空间信息的接口采用中间件技术，为异构环境下的采用中间件技术，为异构环境下的 GISGIS 应用的应用的开发提供了一个解决方案，对当前开发提供了一个解决方案，对当前 GISGIS 重大行重大行业应用系统的开发具有重要的意义业应用系统的开发具有重要的意义


分布式对象技术分布式对象技术是当今分布计算技术的主流方向，它能是当今分布计算技术的主流方向，它能在分布式环境下跨平台、跨语言地实现在分布式环境下跨平台、跨语言地实现分布式计算，并使得用户在使用对象时分布式计算，并使得用户在使用对象时可以访问网络上任意有用的对象而不必可以访问网络上任意有用的对象而不必知道该对象所处的位置知道该对象所处的位置采用分布式对象技术开发采用分布式对象技术开发 GISGIS 应用符合应用符合地理信息分布的特点，客户可以透明地地理信息分布的特点，客户可以透明地访问远程的访问远程的 GISGIS 组件服务组件服务


分布式对象技术分布式对象技术这种方式适合于空间信息服务的实现，可用于这种方式适合于空间信息服务的实现，可用于解决在分布式环境下的地理信息的互操作解决在分布式环境下的地理信息的互操作 (( 包包括数据和功能两方面括数据和功能两方面基于对象的分布式计算的代表性技术是基于对象的分布式计算的代表性技术是 OMGOMG的的 CORBACORBA 、、 MicrosoftMicrosoft 的的 DCOMDCOM 和和 JavaJava 的的 J2J2

EEEE 为满足分布协同工作的应用需求，人工智能领为满足分布协同工作的应用需求，人工智能领域中的域中的 AgentAgent 技术被引入到分布式计算环境中，技术被引入到分布式计算环境中，对基于对基于 Client/ServerClient/Server 结构的传统分布式系统产结构的传统分布式系统产生了极大的冲击，分布式系统正朝着分散对等生了极大的冲击，分布式系统正朝着分散对等的协同计算的理想模式发展的协同计算的理想模式发展


分布式对象技术分布式对象技术注意到注意到 AgentAgent 的自主性、交互性、反应性的自主性、交互性、反应性和主动性等特征极大简化了分布协同问题和主动性等特征极大简化了分布协同问题的复杂性，因此将的复杂性，因此将 AgentAgent 技术引入技术引入 GISGIS 领领域，将极大降低分布式地理信息系统的复域，将极大降低分布式地理信息系统的复杂性和建设难度，并有效地解决网络地理杂性和建设难度，并有效地解决网络地理空间信息服务功能以及空间信息服务功能以及 GISGIS 应用领域中应用领域中的协作问题，同时也可以改善分布式地理的协作问题，同时也可以改善分布式地理信息系统的服务能力和服务效率信息系统的服务能力和服务效率研究研究 AgentAgent 技术与技术与 GISGIS 的集成，是的集成，是 GISGIS技术发展的又一个重要研究方向技术发展的又一个重要研究方向




空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作信息共享已经成为现代信息社会发展的信息共享已经成为现代信息社会发展的一个重要标志，而地理信息系统互操作一个重要标志，而地理信息系统互操作的产生则是信息共享的必然产物，地理的产生则是信息共享的必然产物，地理信息系统的互操作将成为信息系统的互操作将成为 2121 世纪地理信世纪地理信息系统研究领域的一个重要组成部分息系统研究领域的一个重要组成部分互操作性强调将具有不同数据结构和数互操作性强调将具有不同数据结构和数据格式的软件系统集成在一起共同工作据格式的软件系统集成在一起共同工作


空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作地理信息系统互操作在不同的情况下具有不同地理信息系统互操作在不同的情况下具有不同的侧重点：的侧重点：

强调软件功能块之间相互调用的时候就称为软件的强调软件功能块之间相互调用的时候就称为软件的互操作互操作强调数据集之间相互透明地访问的时候则称为数据强调数据集之间相互透明地访问的时候则称为数据的互操作的互操作强调信息的共享，在一定语义约束下的互操作则称强调信息的共享，在一定语义约束下的互操作则称为语义的互操作等为语义的互操作等

一般地，地理信息系统互操作是指不同应用一般地，地理信息系统互操作是指不同应用((包括软件硬件包括软件硬件 ))之间能够动态实时地相互调用，之间能够动态实时地相互调用，并在不同数据集之间有一个稳定的接口并在不同数据集之间有一个稳定的接口


空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作在国际上，空间信息系统互操作研究经历了从数在国际上，空间信息系统互操作研究经历了从数据互操作到中间件、分布式对象和服务，再到应据互操作到中间件、分布式对象和服务，再到应用系统乃至高层的信息群互操作的发展历程用系统乃至高层的信息群互操作的发展历程主要的互操作方式有以下几种：主要的互操作方式有以下几种：

直接转换方式直接转换方式采用公共交换格式方式采用公共交换格式方式公共访问接口方式公共访问接口方式

这些方式都需要对数据的具体格式有详细了解这些方式都需要对数据的具体格式有详细了解随着数据格式越来越复杂，运用面向对象的方法随着数据格式越来越复杂，运用面向对象的方法来解决互操作问题逐渐成为新的研究方向来解决互操作问题逐渐成为新的研究方向


空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作访问接口是指系统对外界环境和其他系访问接口是指系统对外界环境和其他系统所提供的访问其内部数据的操作接口统所提供的访问其内部数据的操作接口该接口可以通过请求该接口可以通过请求 // 应答方式来接受或应答方式来接受或者提供数据，因此互操作的程度可通过者提供数据，因此互操作的程度可通过接口功能的大小来体现，而与数据的内接口功能的大小来体现，而与数据的内部结构无关部结构无关数据提供者通常会随着数据提供相应的数据提供者通常会随着数据提供相应的

APIAPI ，数据使用者可以通过这些，数据使用者可以通过这些 APIAPI 来来访问系统内部的数据访问系统内部的数据


空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作 APIAPI 能够将数据结构的复杂性或者操作能够将数据结构的复杂性或者操作的复杂性掩藏起来，并且能够通过编程的复杂性掩藏起来，并且能够通过编程将这些将这些 APIAPI 与数据服务器结合在一起，与数据服务器结合在一起，形成一个功能更加强大的数据服务器来形成一个功能更加强大的数据服务器来响应外界的数据服务请求响应外界的数据服务请求为了减少为了减少 APIAPI 对具体应用环境的依赖，对具体应用环境的依赖，用户、数据提供者和系统开发者迫切需用户、数据提供者和系统开发者迫切需要建立一个在业界广泛而通用的接口，要建立一个在业界广泛而通用的接口，这个需求和思路导致了这个需求和思路导致了 OGCOGC 的产生的产生


空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作 OGCOGC 通过制定通过制定 OpenGISOpenGIS 规范的方式来建规范的方式来建立广泛的接口立广泛的接口 OpenGISOpenGIS 规范是一个关于对地理数据和规范是一个关于对地理数据和地理处理资源进行分布式访问的软件框地理处理资源进行分布式访问的软件框架规范，它为所有的软件开发者提供了架规范，它为所有的软件开发者提供了一个详细的公共准则，以便开发的软件一个详细的公共准则，以便开发的软件能够达到对地理数据和地理处理资源进能够达到对地理数据和地理处理资源进行互操作的目的行互操作的目的


空间信息的共享和互操作空间信息的共享和互操作 OpenGISOpenGIS 规范的任务是指导开发者开发规范的任务是指导开发者开发与与 OpenGISOpenGIS 规范一致的中间件、组件和规范一致的中间件、组件和具有处理各种类型地理数据的应用件，具有处理各种类型地理数据的应用件，使系统用户能共享巨大网络数据空间上使系统用户能共享巨大网络数据空间上的数据的数据 OpenGISOpenGIS 规范直接涉及访问和使用不同规范直接涉及访问和使用不同类型的地理数据，它包括三个基本方面：类型的地理数据，它包括三个基本方面：

获得在各种平台之间的连接获得在各种平台之间的连接获得对地理数据和对地理数据处理的服务获得对地理数据和对地理数据处理的服务获得对地理数据的正确理解获得对地理数据的正确理解




空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务 WebGISWebGIS 是是 GISGIS 技术与技术与 WebWeb 技术集成的产物，技术集成的产物，它继承了它继承了 GISGIS 的部分功能，侧重于地理信息与的部分功能，侧重于地理信息与空间处理的共享，是一个基于空间处理的共享，是一个基于 WebWeb 计算平台实计算平台实现地理信息处理与地理信息分布的网络化软件现地理信息处理与地理信息分布的网络化软件系统系统与传统的与传统的 GISGIS 技术相比：技术相比：

它具有访问范围广、平台独立、大规模降低系统成它具有访问范围广、平台独立、大规模降低系统成本和维护、升级方便等特点本和维护、升级方便等特点在运行环境上，在运行环境上， WebGISWebGIS 基于基于 WebWeb 计算平台，运行计算平台，运行于于 InternetInternet 多用户并发访问的分布式环境多用户并发访问的分布式环境在技术上，在技术上， WebGISWebGIS 是是 GISGIS 发展与组件技术、互操发展与组件技术、互操作技术、分布式技术的集成作技术、分布式技术的集成


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务随着地理信息互操作和随着地理信息互操作和 WebWeb 服务技术的发展，服务技术的发展，

WebGISWebGIS 技术已经从初始的在技术已经从初始的在 WebWeb 上简单地发上简单地发布地理信息转换成为实现地理信息互操作和地布地理信息转换成为实现地理信息互操作和地理信息理信息 WebWeb 服务的关键技术服务的关键技术由于由于 WebGISWebGIS 技术的重要性，人们越来越关注技术的重要性，人们越来越关注

WebGISWebGIS 的研究、开发和应用，目前已有推出的研究、开发和应用，目前已有推出了大量的的了大量的的 WebGISWebGIS 产品，如：产品，如： ESRI ESRI 的的 ArcIMSArcIMS MapInfo MapInfo 的的 MapXtremeMapXtreme Autodesk Autodesk 的的 MapGuideMapGuide Intergraph Intergraph 的的 GeoMedia Web MapGeoMedia Web Map GeoStar GeoStar 的的 GeoSurfGeoSurf GeoBeans GeoBeans 等等


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务目前的目前的 WebGISWebGIS 产品大都是基于传统的产品大都是基于传统的 GISGIS 系系统软件，利用统软件，利用 CGICGI 和和 Server APIServer API 构造，一般需构造，一般需在后台运行一个或多个在后台运行一个或多个 GISGIS 应用程序应用程序这种模式只解决了在这种模式只解决了在 WebWeb 上发布空间信息的问上发布空间信息的问题，并没有针对题，并没有针对 WebWeb 应用环境进行重新设计和应用环境进行重新设计和优化，因此在功能和效能上不能满足人们的需优化，因此在功能和效能上不能满足人们的需求求当前当前 WebGISWebGIS 技术还处于初级阶段，它的研究技术还处于初级阶段，它的研究应结合应结合 GISGIS 技术和分布式计算技术，从体系结技术和分布式计算技术，从体系结构、空间数据管理、分布式计算模式、互操作构、空间数据管理、分布式计算模式、互操作和数据传输协议等多个方面进行和数据传输协议等多个方面进行


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务 WebGISWebGIS 与其他采用与其他采用 B/SB/S 结构的信息系统类似，结构的信息系统类似，一般采用由数据库、应用服务器和客户端组成一般采用由数据库、应用服务器和客户端组成的三层体系结构，客户端一般为的三层体系结构，客户端一般为 WebWeb浏览器浏览器但但 WebGISWebGIS 系统具有空间数据量大和空间处理系统具有空间数据量大和空间处理复杂的特点，因此产生了计算模式的概念复杂的特点，因此产生了计算模式的概念 WebGISWebGIS 的计算模式主要是指的计算模式主要是指 GISGIS 功能在客户功能在客户端和服务器端的分配，端和服务器端的分配， WebGISWebGIS 计算模式的选计算模式的选择决定了整个择决定了整个 WebGISWebGIS 系统的实现系统的实现


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务 WebGISWebGIS 的计算模式主要包括以下三种：的计算模式主要包括以下三种：

胖客户模式——适合于客户端处理能力较强，用户需要对数胖客户模式——适合于客户端处理能力较强，用户需要对数据处理过程进行控制的环境据处理过程进行控制的环境瘦客户模式——适用于广域网环境或对瘦客户模式——适用于广域网环境或对 GISGIS 分析功能较高要分析功能较高要求的应用求的应用混合模式——既不是把全部的空间处理功能模块和数据下载混合模式——既不是把全部的空间处理功能模块和数据下载到本地，再在客户端进行所有的空间操作；也不是把全部的到本地，再在客户端进行所有的空间操作；也不是把全部的空间处理功能放置在服务器端，在服务器进行所有的空间操空间处理功能放置在服务器端，在服务器进行所有的空间操作；而是根据作；而是根据 WebWeb 应用的特点和网络的状况，在客户端和服应用的特点和网络的状况，在客户端和服务器端进行空间处理功能的分配务器端进行空间处理功能的分配

混合模式是一种符合混合模式是一种符合 WebGISWebGIS 应用需求的系统开发计应用需求的系统开发计算模式算模式需要根据具体的应用需求和运行环境，对计算模式进需要根据具体的应用需求和运行环境，对计算模式进行选择，以使开发的行选择，以使开发的 WebGISWebGIS 应用系统能最大可能地应用系统能最大可能地满足应用的需求满足应用的需求


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务 WebGISWebGIS 的实现包括客户端实现和服务器端实的实现包括客户端实现和服务器端实现两个方面现两个方面

服务器端的实现技术包括：服务器端的实现技术包括： CGICGI Server APIServer API ASPASP JSP (Servlet)JSP (Servlet) 等等当前瘦客户模式的当前瘦客户模式的 WebGISWebGIS 应用主要就是采用这些技术应用主要就是采用这些技术

客户端的实现技术主要有：客户端的实现技术主要有： Java AppletJava Applet ActiveXActiveX 和和 Plug-inPlug-in 当前这些技术主要用于实现胖客户模式的当前这些技术主要用于实现胖客户模式的 WebGISWebGIS 应用应用


空间信息的网络传输协议空间信息的网络传输协议空间信息的网络传输协议：空间信息的网络传输协议：

请求请求 //响应协议响应协议网络空间数据传输格式网络空间数据传输格式


空间信息的网络传输协议空间信息的网络传输协议请求请求 //响应协议：响应协议：

在传统的在传统的 WebWeb 应用中，用户通过浏览器从应用中，用户通过浏览器从 WebWeb 站站点中的点中的 HTMLHTML 页面或页面或 WebWeb 应用动态生成的应用动态生成的 HTMLHTML页面中获取相应的信息。用户通过页面中获取相应的信息。用户通过 HTMLHTML 页面中的页面中的表单元素来提交请求，浏览器和服务器之间通过超表单元素来提交请求，浏览器和服务器之间通过超文本传输协议文本传输协议 (HTTP)(HTTP) 来发送请求和信息。由于来发送请求和信息。由于 HTHTMLML 语言和浏览器的限制，以及空间操作的复杂性，语言和浏览器的限制，以及空间操作的复杂性，采用表单的形式不能构建复杂的空间操作请求。基采用表单的形式不能构建复杂的空间操作请求。基于这种形式的于这种形式的 WebGISWebGIS 应用满足不了用户的需求。应用满足不了用户的需求。

目前的解决方法是，通过目前的解决方法是，通过 Java AppletJava Applet 或或 ActiveXActiveX 扩扩充浏览器的功能，并为用户提供了相应的工具来构充浏览器的功能，并为用户提供了相应的工具来构建复杂的请求，通过内部制订的协议来在客户端和建复杂的请求，通过内部制订的协议来在客户端和服务器端传输请求和响应。这种方式高效，但比较服务器端传输请求和响应。这种方式高效，但比较封闭，不能满足互操作的需求，并且需要采用专门封闭，不能满足互操作的需求，并且需要采用专门的端口来实现，这种方式容易受到防火墙的阻隔。的端口来实现，这种方式容易受到防火墙的阻隔。


空间信息的网络传输协议空间信息的网络传输协议请求请求 //响应协议：响应协议：

随着随着 XMLXML 和和 SOAPSOAP 技术的发展，为协议的制订提技术的发展，为协议的制订提供了解决方案，供了解决方案， XMLXML 非常适合于非常适合于 WebGISWebGIS 中请求中请求 //响应协议的制订。响应协议的制订。 XML (eXtensible Markup Language,XML (eXtensible Markup Language, 可扩展标记语言可扩展标记语言 )) 是一是一种用于描述其他语言的元语言，即用来定义其他与特定领种用于描述其他语言的元语言，即用来定义其他与特定领域有关的、语义的、结构化的标记语言的句法语言域有关的、语义的、结构化的标记语言的句法语言 SOAPSOAP （（ Simple Object Access ProtocolSimple Object Access Protocol ，简单对象访问协，简单对象访问协议）则提供了一种基于议）则提供了一种基于 XMLXML 的应用程序间数据通信的机的应用程序间数据通信的机制制

目前研究者已经在这个方面进行了大量的工作：目前研究者已经在这个方面进行了大量的工作：如：如： ESRIESRI 的的 ArcIMS 3.0ArcIMS 3.0 中就已经采用中就已经采用 XMLXML 技术制订了技术制订了请求请求 //响应协议响应协议 ArcXMLArcXML OpenGISOpenGIS 联盟发布的一系列空间信息服务实现规范中，亦联盟发布的一系列空间信息服务实现规范中，亦采用采用 XMLXML 来描述请求与响应来描述请求与响应


空间信息的网络传输协议空间信息的网络传输协议网络空间数据传输格式：网络空间数据传输格式：

至今还没有基于网络的空间矢量数据标准，至今还没有基于网络的空间矢量数据标准，传输的数据格式一般是各传输的数据格式一般是各 GISGIS 厂商自定义的厂商自定义的格式，这就造成客户端的功能模块只处理特格式，这就造成客户端的功能模块只处理特定的数据格式，通用性不强，并且也不符合定的数据格式，通用性不强，并且也不符合用户操作的要求用户操作的要求当前当前 SVGSVG 和和 WebCGMWebCGM 这两种矢量图形格式这两种矢量图形格式已经成为已经成为 W3CW3C 的标准，用户可以下载通用的标准，用户可以下载通用的插件，在浏览器中显示和操作矢量图形，的插件，在浏览器中显示和操作矢量图形，但但 SVGSVG 和和 WebCGMWebCGM 侧重于描述图形，主要侧重于描述图形，主要不是针对地理空间信息，不能完全描述空间不是针对地理空间信息，不能完全描述空间信息内容信息内容



随着下一代网络语言随着下一代网络语言 XMLXML 的发展，的发展， OpenGIOpenGISS 联盟制定了地理标记语言联盟制定了地理标记语言 GMLGML ，， GMLGML 基基于于 OpenGISOpenGIS 抽象规范，使用抽象规范，使用 XMLXML 对地理信对地理信息息 (( 包括地理特征的几何和属性信息包括地理特征的几何和属性信息 )) 进行进行编码的规范，主要用于传输、交换和存储地编码的规范，主要用于传输、交换和存储地理信息理信息

把把 GMLGML 作为网络传输的空间矢量数据格式，作为网络传输的空间矢量数据格式，已经逐步被采纳已经逐步被采纳



但目前但目前 GMLGML还不够完善，如：还不够完善，如：它还不支持拓扑结构的描述它还不支持拓扑结构的描述缺乏可视化的描述，须转换为缺乏可视化的描述，须转换为 SVGSVG或重新开发或重新开发 GMLGML 的的解析工具解析工具 GMLGML 是基于文本的，因此读取和处理都比较简单，通是基于文本的，因此读取和处理都比较简单，通用性较强，但与二进制数据格式相比，效率较低，因此用性较强，但与二进制数据格式相比，效率较低，因此只适合在网络上传输较小的空间信息，对于传输大数据只适合在网络上传输较小的空间信息，对于传输大数据量的空间信息，则必须进行压缩，但目前还没有制订量的空间信息，则必须进行压缩，但目前还没有制订 GG

MLML 的压缩标准的压缩标准尽管如此，尽管如此， GMLGML 这种基于标准的空间数据这种基于标准的空间数据格式，仍然不失为一种较好的空间数据传输格式，仍然不失为一种较好的空间数据传输格式格式


空间信息的网络传输协议空间信息的网络传输协议 WebWeb 应用程序服务器：应用程序服务器：

随着随着 WebWeb 应用范围的扩大，传统的基于应用范围的扩大，传统的基于 CGCGII 方式的方式的 WebWeb 应用已不能满足需求，人们需应用已不能满足需求，人们需要要 WebWeb 服务器端提供更为复杂的和更为灵服务器端提供更为复杂的和更为灵活的应用开发支持活的应用开发支持

WebWeb 服务器最初的设计目的并不包括对大规服务器最初的设计目的并不包括对大规模、高性能和高可靠性的大型应用的支持，模、高性能和高可靠性的大型应用的支持，应用程序服务器应用程序服务器 (Application Server)(Application Server) 的产生的产生正是为了突破这一瓶颈正是为了突破这一瓶颈



应用程序服务器完全不同于应用程序服务器完全不同于 WebWeb 服务器，服务器，是专门为基于大负荷高端处理的是专门为基于大负荷高端处理的 WebWeb 应用应用而设计的全新的运行环境，该环境能提供很而设计的全新的运行环境，该环境能提供很高的可靠性和健壮的程序逻辑处理能力，能高的可靠性和健壮的程序逻辑处理能力，能轻松地为成千上万甚至上百万用户提供服务轻松地为成千上万甚至上百万用户提供服务通过把通过把 GISGIS 组件加载到应用服务器，可以开组件加载到应用服务器，可以开发出高性能、高可靠性的大型发出高性能、高可靠性的大型 GISGIS 应用应用



研究研究 GISGIS 技术与应用服务器的集成，对开发大型空技术与应用服务器的集成，对开发大型空间信息应用系统具有重要的意义间信息应用系统具有重要的意义在实际应用中，一个系统可以由多个应用程序服务在实际应用中，一个系统可以由多个应用程序服务器、多个器、多个 WebWeb 服务器和多个数据库服务器组成，应服务器和多个数据库服务器组成，应用程序代码可以分布在多个应用程序服务器上用程序代码可以分布在多个应用程序服务器上当前应用程序服务器大都采用诸如当前应用程序服务器大都采用诸如 COMCOM 、、 CORBACORBA 、、

Enterprise JavaBeans(EJB)Enterprise JavaBeans(EJB) 和和 Java ServletsJava Servlets 等标准化等标准化技术，并出现了许多应用服务器产品，如技术，并出现了许多应用服务器产品，如 IplanetIplanet ，，Webspare, OAS, WebLogicWebspare, OAS, WebLogic 等等


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务 WebWeb 服务是新一代的服务是新一代的 WebWeb 应用，是可以应用，是可以通过通过 WebWeb 发布、查找和调用的自包含、发布、查找和调用的自包含、自描述的模块化应用自描述的模块化应用 WebWeb 服务执行从简单的请求到复杂的业服务执行从简单的请求到复杂的业务流程的任何功能。一旦务流程的任何功能。一旦 WebWeb 服务被部服务被部署后，其他应用署后，其他应用 (( 和其他和其他 WebWeb 应用应用 )) 就就可以发现和调用已部署的服务可以发现和调用已部署的服务


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务传统传统 WebGISWebGIS 技术的主要目的是为了能够技术的主要目的是为了能够在网络上发布空间数据以及和这些空间数在网络上发布空间数据以及和这些空间数据相关的一些操作，主要通过浏览器直接据相关的一些操作，主要通过浏览器直接服务于最终用户服务于最终用户对于数字城市等复杂对于数字城市等复杂 GISGIS 应用，它们都应用，它们都建立在复杂、动态变化的分布式网络环境建立在复杂、动态变化的分布式网络环境下、各种应用都构建在更为开放的分布式下、各种应用都构建在更为开放的分布式环境之中，而且各种不同应用对于地理信环境之中，而且各种不同应用对于地理信息功能的需求也千差万别，这时传统的息功能的需求也千差万别，这时传统的

WebGISWebGIS 技术就暴露出了它的不足技术就暴露出了它的不足


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务 WebGISWebGIS 主要问题是：主要问题是：

数据与功能的相对绑定数据与功能的相对绑定系统相对独立，缺乏良好的互操作性系统相对独立，缺乏良好的互操作性系统内部耦合度较强，应用模式不够灵活，系统内部耦合度较强，应用模式不够灵活，难以灵活地为需求不同的应用提供不同粒度难以灵活地为需求不同的应用提供不同粒度和不同功能组合的地理信息服务和不同功能组合的地理信息服务

随着空间信息随着空间信息 Web ServicesWeb Services 概念的出现，概念的出现，特别是特别是 OGCOGC 提出的基于互操作的提出的基于互操作的 WebWeb服务和相关规范的制订，把基于服务和相关规范的制订，把基于 WebWeb 的的空间信息发布引入了一个更高的层次空间信息发布引入了一个更高的层次


空间信息的网络发布与服务空间信息的网络发布与服务利用利用 OGC WebOGC Web 服务中制订的一系列标准，服务中制订的一系列标准，可以真正地实现地理信息的互操作，并可以真正地实现地理信息的互操作，并且可以利用松耦合的模式来使用和扩展且可以利用松耦合的模式来使用和扩展各种数据和服务资源，动态的绑定不同各种数据和服务资源，动态的绑定不同的服务来完成特定的功能的服务来完成特定的功能空间空间 Web ServicesWeb Services 扩展了扩展了 WebGISWebGIS 的范的范畴，虽然它才刚刚起步，但有非常好的畴，虽然它才刚刚起步，但有非常好的发展前景发展前景




其他相关技术其他相关技术其他与其他与 GISGIS 相关的前沿技术：相关的前沿技术：

三维三维 GISGIS 技术技术空间信息的数据挖掘技术空间信息的数据挖掘技术基于基于 GISGIS 的计算机支持协同工作技术等的计算机支持协同工作技术等


小结小结 GISGIS 的发展离不开信息技术，特别是软的发展离不开信息技术，特别是软件技术的发展件技术的发展与其他信息系统相比，与其他信息系统相比， GISGIS 系统结构复系统结构复杂，数据量大，对空间特性要求比较高杂，数据量大，对空间特性要求比较高因此因此 GISGIS 的设计和实现，既要充分借鉴的设计和实现，既要充分借鉴信息技术各个分支的最新成果，又要考信息技术各个分支的最新成果，又要考虑虑 GISGIS 的特殊性，设计出良好的技术路的特殊性，设计出良好的技术路线线


存在的问题和对策存在的问题和对策加快制订基于互操作的相关空间信息标加快制订基于互操作的相关空间信息标准准加强加强 GISGIS 软件体系结构的研究，大力发软件体系结构的研究，大力发展大型展大型 GISGIS 基础软件产品基础软件产品加强“加强“ 3S”3S” 集成技术的研究集成技术的研究加强相关产业和部门协作，加大在国产加强相关产业和部门协作，加大在国产

GISGIS 软件产品基础上开展行业应用示范软件产品基础上开展行业应用示范的力度，扶持国产的力度，扶持国产 GISGIS 软件平台软件平台


存在的问题和对策存在的问题和对策针对目前在数据采集、加工、分发和共针对目前在数据采集、加工、分发和共享过程中存在的缝隙，强调享过程中存在的缝隙，强调 GISGIS 应用与应用与任务工作流及管理机制的有机结合任务工作流及管理机制的有机结合鼓励联合或合作，壮大国产鼓励联合或合作，壮大国产 GISGIS 软件企软件企业的实力，加速业的实力，加速 GISGIS 技术的发展技术的发展强调学科交叉，加强前沿技术的研究，强调学科交叉，加强前沿技术的研究，培养一支高水平、有市场竞争能力的研培养一支高水平、有市场竞争能力的研发队伍发队伍


关于制订基于互操作的相关空间信息标准关于制订基于互操作的相关空间信息标准目前，我国已有大量的目前，我国已有大量的 GISGIS 数据积累，数据积累，分散在各个部门和行业中，由于缺乏标分散在各个部门和行业中，由于缺乏标准和规范，这些数据难以共享利用，导准和规范，这些数据难以共享利用，导致了严重的重复投资和信息资源浪费。致了严重的重复投资和信息资源浪费。制订空间信息的标准已成为解决问题的制订空间信息的标准已成为解决问题的关键。关键。空间信息的共享和互操作是今后地理信空间信息的共享和互操作是今后地理信息系统技术发展的一个主流方向，而互息系统技术发展的一个主流方向，而互操作的实现就依赖于相关空间信息标准操作的实现就依赖于相关空间信息标准的制订。的制订。


关于制订基于互操作的相关空间信息标准关于制订基于互操作的相关空间信息标准根据空间信息互操作的需求和国外空间信息标准研究的发展状况，根据空间信息互操作的需求和国外空间信息标准研究的发展状况，我国的空间信息标准的研究和制订需包括三个方面：我国的空间信息标准的研究和制订需包括三个方面：

第一个方面包括空间数据转换标准、空间数据编码标准、空间数据第一个方面包括空间数据转换标准、空间数据编码标准、空间数据可视化符号标准。这个部分的标准的制订，主要是为了解决空间数可视化符号标准。这个部分的标准的制订，主要是为了解决空间数据的共享。据的共享。第二个方面包括空间操作接口规范和空间信息服务实现规范。这个第二个方面包括空间操作接口规范和空间信息服务实现规范。这个部分的标准的制订，主要是解决空间互操作的更高层次—空间操作部分的标准的制订，主要是解决空间互操作的更高层次—空间操作功能的互操作。功能的互操作。第三个方面主要是元数据标准。元数据标准的制订主要是实现空间第三个方面主要是元数据标准。元数据标准的制订主要是实现空间信息的分发，它是空间信息互操作的基础。元数据又包括两个方面：信息的分发，它是空间信息互操作的基础。元数据又包括两个方面：

描述空间数据的元数据——当前国内外已经进行了大量的研究，并制订描述空间数据的元数据——当前国内外已经进行了大量的研究，并制订了一系列的标准。了一系列的标准。描述空间操作的元数据——是当前乃至以后的一个研究重点，它的制订描述空间操作的元数据——是当前乃至以后的一个研究重点，它的制订是与空间操作接口规范和空间信息服务规范制订和发展相关的。是与空间操作接口规范和空间信息服务规范制订和发展相关的。

空间信息标准制订的基础是空间模型的统一。空间信息标准制订的基础是空间模型的统一。


关于发展大型关于发展大型 GISGIS 基础软件产品基础软件产品尽管我国在中小型尽管我国在中小型 GISGIS 基础软件前端平台总体技术方基础软件前端平台总体技术方面有应用特色，但在软件的易用性和稳定性方面，特面有应用特色，但在软件的易用性和稳定性方面，特别在管理大数据量的能力方面有差距，系统的安全性别在管理大数据量的能力方面有差距，系统的安全性级别也较低。另外，由于企业规模小，以工程开发为级别也较低。另外，由于企业规模小，以工程开发为主，但大型工程整体解决能力较弱，难以沉淀出大型主，但大型工程整体解决能力较弱，难以沉淀出大型的的 GISGIS 应用软件产品。应用软件产品。面对面对 GISGIS 应用的大型化和社会化发展需求，加强前沿应用的大型化和社会化发展需求，加强前沿技术的研究，突破以网络应用为核心的技术的研究，突破以网络应用为核心的 GISGIS 共性关键共性关键技术（如网络通讯、海量数据管理、分布处理等），技术（如网络通讯、海量数据管理、分布处理等），借助各种先进的软件开发技术（如组件、中间件技术借助各种先进的软件开发技术（如组件、中间件技术等）和规范，开发高性能的、易用的新一代等）和规范，开发高性能的、易用的新一代 GISGIS 基础基础软件及其相关应用服务系统，提高我国软件及其相关应用服务系统，提高我国 GISGIS 的技术水的技术水平与市场竞争能力。平与市场竞争能力。


关于加强“关于加强“ 3S”3S”集成技术的研究集成技术的研究虽然虽然 GISGIS 在理论和应用技术上有了很大在理论和应用技术上有了很大的发展，但单靠传统的发展，但单靠传统 GISGIS 的使用还不能的使用还不能满足目前社会对信息快速、准确更新的满足目前社会对信息快速、准确更新的要求。要求。与与 GISGIS 独立、平行发展的全球定位系统独立、平行发展的全球定位系统

(GPS)(GPS) 和遥感和遥感 (RS)(RS) 则为则为 GISGIS 适应社会发适应社会发展的需求提供了可能性。展的需求提供了可能性。


关于加强“关于加强“ 3S”3S”集成技术的研究集成技术的研究目前，国际上“目前，国际上“ 3S”3S” 的研究和应用向集成化的的研究和应用向集成化的方向发展：方向发展：

GPSGPS 主要被用于实时、快速地提供目标，包括各类主要被用于实时、快速地提供目标，包括各类传感器和运载平台的空间位置传感器和运载平台的空间位置 RSRS 用于实时地提供目标及其环境的语义或非语义信用于实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对息，发现地球表面上的各种变化，及时地对 GISGIS 进进行数据更新行数据更新 GISGIS 则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集则是对多种来源的时空数据进行综合处理、集成管理和动态存储，作为新的集成系统的基础平台，成管理和动态存储，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识并为智能化数据采集提供地学知识


关于扶持国产关于扶持国产 GISGIS 软件平台软件平台目前，我国的目前，我国的 GISGIS 产业水平，总体要落产业水平，总体要落后于国外。因此，在一段时间内，需要后于国外。因此，在一段时间内，需要对国产对国产 GISGIS 软件进行扶持。软件进行扶持。

一方面要加大投入，促进国产一方面要加大投入，促进国产 GISGIS 软件的发软件的发展，以提高市场竞争力展，以提高市场竞争力另一方面要在政策上予以倾斜，鼓励另一方面要在政策上予以倾斜，鼓励 GISGIS 应应用采用国产用采用国产 GISGIS平台平台


关于扶持国产关于扶持国产 GISGIS 软件平台软件平台 GISGIS 系统作为一个信息系统，它与其它系统作为一个信息系统，它与其它信息技术是密切相关的。因此，我国的信息技术是密切相关的。因此，我国的

GISGIS 厂商应该与其它的国产软件厂商，厂商应该与其它的国产软件厂商，如数据库、操作系统、应用服务器等软如数据库、操作系统、应用服务器等软件厂商加强合作，以促进我国软件行业件厂商加强合作，以促进我国软件行业的总体发展。的总体发展。同时，软件企业应瞄准国家重大行业需同时，软件企业应瞄准国家重大行业需求，与应用部门联合求，与应用部门联合 , , 重点解决重点解决 GISGIS 应应用与服务的关键技术，推动用与服务的关键技术，推动 GISGIS 产业的产业的发展。发展。

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GIS 技术的发展现状和趋势