地理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)研究

1、地理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)框架構(gòu)造研究【摘 要】 提出了基于客戶/效勞器構(gòu)造的信息系統(tǒng)集成平臺(tái)總體構(gòu)造，討論了基于元數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)以建立上分布而上集中的分布式地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，提出了應(yīng)用符合3NF范式的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)展模型的形式，在此根底上討論了地理信息系統(tǒng)可視化建模工具?！娟P(guān)鍵詞】 地理信息系統(tǒng) 集成平臺(tái)框架構(gòu)造 GIS數(shù)據(jù)集成平臺(tái) GIS模型集成平臺(tái) 可視化建模工具1 引 言 地理信息系統(tǒng)集成可以分為兩個(gè)層次，一個(gè)是地理信息之間互相關(guān)系的概念層次集成，側(cè)重于地理信息的空間分析；另一個(gè)是不同數(shù)據(jù)和模型之間組織和管理的技術(shù)層次集成。本文所指的地理信息系統(tǒng)集成主要指后者意義上的集成。在

2、集成制造Computer Integrated Manufacture System， CIMS領(lǐng)域，集成根底構(gòu)造或集成平臺(tái)的概念得到廣泛的應(yīng)用，集成平臺(tái)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成、功能集成所需的根本信息處理和效勞的集合5。IBM公司基于系統(tǒng)使能器Enabler的集成平臺(tái)在企業(yè)應(yīng)用中獲得極大成功6，中國(guó)在CIMS應(yīng)用中也廣泛使用集成平臺(tái)技術(shù)7，收到宏大的和效益。文獻(xiàn)8中作者闡述了地理信息系統(tǒng)集成的概念、內(nèi)涵和必要性，地理信息系統(tǒng)集成平臺(tái)的功能和特點(diǎn)。本文借鑒CIMS的經(jīng)歷，結(jié)合信息技術(shù)的新開(kāi)展，提出了基于客戶/效勞器的地理信息系統(tǒng)集成總體構(gòu)造，基于元數(shù)據(jù)的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)和基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

3、的地理信息系統(tǒng)模型集成平臺(tái)和可視化構(gòu)模工具方法。2 地理信息系統(tǒng)集成分析回憶地理信息系統(tǒng)的開(kāi)展過(guò)程，可以看出地理信息系統(tǒng)的集成在技術(shù)上可以分為如下幾種形式：1 同一GIS軟件系統(tǒng)不同模塊之間或不同系統(tǒng)之間采用Import/Export的文本文件交換形式。這是最簡(jiǎn)單也是效率最低的一種方式，它適用于任意系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和模型集成。2 大型商業(yè)GIS軟件如ARC/INFO具有一致的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)構(gòu)造，提供二次開(kāi)發(fā)，構(gòu)成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。不同模塊之間可以采用二進(jìn)制進(jìn)展數(shù)據(jù)交換如Arcedit和Arcplot，具有親密關(guān)系的不同GIS軟件系統(tǒng)之間也可以采用這種方式如ARC/INFO和ERDAS。在這種形式下用

4、戶除了在操作系統(tǒng)的根底上開(kāi)發(fā)應(yīng)用模型被宿主系統(tǒng)調(diào)用外，其它所有的操作只能建立在這個(gè)商業(yè)軟件平臺(tái)根底上，不同的商業(yè)軟件平臺(tái)一般無(wú)法直接進(jìn)展數(shù)據(jù)共享和功能互補(bǔ)。3 采用應(yīng)用程序接口API的形式進(jìn)展集成。如ARC/INFO提供RPC接口實(shí)現(xiàn)客戶端與效勞器端的通訊，提供ARC/INFO與ARCVIEW的集成。同時(shí)用戶可以遵循RPC標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)應(yīng)用模塊以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。ESRI提出的分布式計(jì)算Distributed Computation Environment也是基于API的思想。4 對(duì)象連接與嵌入OLE的自動(dòng)化功能Automation提供了對(duì)象之間的互操作功能，一些最近開(kāi)發(fā)的商業(yè)GIS軟件如Mapinfo

5、公司的MaplnfoProfessional和Golden Soft公司開(kāi)發(fā)的Surfer，都提供OLE Automation，用戶可以將該軟件作為一個(gè)對(duì)象嵌入自己的系統(tǒng)。5 最近開(kāi)展起來(lái)的對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)ORDBMS將空間數(shù)據(jù)作為一種數(shù)據(jù)類(lèi)型直接集成進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，用戶可以在這種平臺(tái)上直接收理矢量空間數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)和普通關(guān)系數(shù)據(jù)，可以利用這種數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的API開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)。6 OPENGIS組織采用COBRA標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了其簡(jiǎn)單特征標(biāo)準(zhǔn)Simple Features Specification1.0版本作為開(kāi)放地理信息系統(tǒng)的根底，這無(wú)疑是地理信息系統(tǒng)軟件向開(kāi)放和互操作開(kāi)展的重要方向

6、之一，但這種方式需要從底層重新開(kāi)發(fā)GIS軟件，在短期內(nèi)很難直接應(yīng)用于工程理論。在以上地理信息系統(tǒng)集成的各種形式中，都存在如下的問(wèn)題需要解決。2 地理信息涉及不同的時(shí)間、空間和屬性，需要有一種有效的地理數(shù)據(jù)管理的機(jī)制，并提供數(shù)據(jù)交融的才能。3 地理分析模型與多種地理數(shù)據(jù)發(fā)生聯(lián)絡(luò)，不同模型之間有復(fù)雜的串并聯(lián)關(guān)系，模型的組織與管理是需要解決的另一個(gè)重要問(wèn)題?；谝陨系姆治?，本文提出了基于客戶/效勞器機(jī)制的地理信息系統(tǒng)集成總體構(gòu)造，基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)和基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的模型集成平臺(tái)，以及在系統(tǒng)總體構(gòu)造和數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)、模型集成平臺(tái)的根底上進(jìn)展可視化建模以輔助空間決策的方法和技術(shù)。3 基于

7、客戶/效勞器的地理信息系統(tǒng)集成總體構(gòu)造近年來(lái)，客戶/效勞器Client/Sever，C/S體系構(gòu)造在分布式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。盡管這種形式至今還沒(méi)有一個(gè)完好的權(quán)威性定義，但人們對(duì)這個(gè)概念的根本看法是一致的。在C/S構(gòu)造下，一個(gè)或更多個(gè)客戶機(jī)和一個(gè)或更多個(gè)效勞器，以及下層的硬件網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和支撐平臺(tái)進(jìn)程間通信系統(tǒng)，共同組成一個(gè)支持分布式計(jì)算、分析和表示的系統(tǒng)，在該形式下，應(yīng)用分為前端的客戶部分和后端的效勞器部分?？蛻舴桨l(fā)出懇求，網(wǎng)絡(luò)通信效勞系統(tǒng)將懇求的內(nèi)容傳到效勞器，效勞器根據(jù)懇求完成預(yù)定的操作，然后把結(jié)果送回客戶。 當(dāng)客戶端有特殊的顯示、制圖要求時(shí)，模型集成平臺(tái)效勞器將負(fù)責(zé)根據(jù)用戶的要求

8、調(diào)用其它效勞器來(lái)實(shí)現(xiàn)；假設(shè)客戶端要求將模型運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，模型集成平臺(tái)將向數(shù)據(jù)集成平臺(tái)效勞器發(fā)出懇求，完成在數(shù)據(jù)庫(kù)中的注冊(cè)。數(shù)據(jù)集成平臺(tái)效勞器除了接收模型集成平臺(tái)發(fā)出的懇求外，還可以直接響應(yīng)按照時(shí)間、空間和屬性信息數(shù)據(jù)查詢的要求，在空間框架的根底上實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的交融，數(shù)據(jù)集成平臺(tái)的功能也是調(diào)用RS、GIS、RDBMS效勞器的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。模型與數(shù)據(jù)庫(kù)之間、模型與模型之間即可以采用IMPORT/EXPORT的文件交換形式如ARC/INFO的E00格式等，也為將來(lái)全部過(guò)渡到API的內(nèi)存交換形式如DLL，OLE，ActiveX，COBRA等提供可能。這種設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)只考慮軟件的功能而不會(huì)過(guò)分

9、依賴(lài)于詳細(xì)的軟件平臺(tái)，因此系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)大性，無(wú)論采用商業(yè)軟件還是采用國(guó)產(chǎn)軟件，只要具有該項(xiàng)功能可以作為效勞器，效勞器軟件類(lèi)型的變化都不會(huì)影響系統(tǒng) 構(gòu)造，便于將來(lái)采用國(guó)產(chǎn)軟件和系統(tǒng)的晉級(jí)換代。4 基于元數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)的目的在于形成上分布而上集中的整體數(shù)據(jù)視圖。實(shí)現(xiàn)方式可以采用基于元數(shù)據(jù)的方式，也可以采用基于空間開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接Spatial Open Database Connectivity， S-ODBC的構(gòu)造化查詢Structure Query Language， SQL和動(dòng)態(tài)連接庫(kù)Dynamic Link Library， DLL方式，以及基于面

10、向?qū)ο蟮姆绞?，如分布式?duì)象模型Distributed Common Object Model， DCOM和公共對(duì)象懇求代理構(gòu)造Common Object Request Broker Architecture等方式8。由于大型業(yè)務(wù)化運(yùn)行的地理信息系統(tǒng)大都建立在商業(yè)軟件的根底上，很少全部從底層開(kāi)發(fā)，而目前絕大部分商業(yè)軟件都不支持這些軟件協(xié)議機(jī)制。從實(shí)用角度出發(fā)，基于元數(shù)據(jù)的集成平臺(tái)是一種行之有效的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成形式。美國(guó)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)Federal Geographical Data Committee， FGDC制訂了分布式地理信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在地理信息標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化方面做了大量的工作。但是，一方面該標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于煩瑣，在實(shí)際應(yīng)用中很難對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的每一項(xiàng)都有明確的表達(dá)，另一方面該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)集而對(duì)動(dòng)態(tài)交互式應(yīng)用如多源數(shù)據(jù)交融等考慮缺乏。因此本文設(shè)想，針對(duì)地理信息的特點(diǎn)，抽取FGDC的關(guān)鍵內(nèi)容，對(duì)每一個(gè)詳細(xì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的元數(shù)據(jù)記錄，將每一個(gè)分布式數(shù)據(jù)