淺論GIS中多媒體信息存儲(chǔ)和管理方式的研究

1、淺論GIS中多媒體信息存儲(chǔ)和管理方式的研究論文關(guān)鍵詞:多媒體信息GIS存儲(chǔ)管理論文摘要:多媒體信息可以使GIS能更加直觀和形象地表達(dá)地理信息，增強(qiáng)GIS的表現(xiàn)力。在GIS中充分發(fā)揮多媒體信息的優(yōu)勢(shì)，需要建立一種有效的多媒體信息存儲(chǔ)和管理方法。為此，對(duì)文件系統(tǒng)、多媒體屬性庫(kù)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)等常見(jiàn)的多媒體信息存儲(chǔ)管理方式進(jìn)行了對(duì)比研究，分析了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為GIS系統(tǒng)中存儲(chǔ)和管理多媒體信息提供參考。0引言    當(dāng)今，地理信息系統(tǒng)(GisS)技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用到軍事、旅游、國(guó)土、水利、電力、環(huán)保、交通、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、石油、航空、應(yīng)急服務(wù)等各個(gè)行業(yè)，成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要

2、因素。數(shù)據(jù)是GIS的核心部分，GIs都是圍繞數(shù)據(jù)的采集、加工、存儲(chǔ)、分析和表現(xiàn)展開(kāi)的。GIS的數(shù)據(jù)來(lái)源非常廣泛，如制圖數(shù)據(jù)、工程測(cè)量、GPS數(shù)據(jù)、調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)已從以前單純的文字、數(shù)字?jǐn)U展到圖像、視頻等多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也變得非常廣泛，例如:實(shí)物照片、視頻音頻資料、航空照片、遙感圖像等”各種多媒體數(shù)據(jù)。這些多媒體數(shù)據(jù)使GIS能更加直觀和形象地表達(dá)地理信息，增強(qiáng)了地理信息系統(tǒng)的表現(xiàn)力，使得GIS的表現(xiàn)形式更豐富、靈活、友好，用戶(hù)更容易理解。而如何將眾多復(fù)雜的多媒體數(shù)據(jù)按照GIS的要求組織起來(lái)并加以管理，是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。1多媒體信息1.

3、1多媒體數(shù)據(jù)類(lèi)型    多媒體數(shù)據(jù)的類(lèi)型主要包括文本、圖形圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)、視頻等121。多媒體信息對(duì)描述現(xiàn)實(shí)世界有著重要的作用，它能表達(dá)諸如情感、思維、想象等抽象概念，可以把抽象的、難以理解的內(nèi)容形象化，變得生動(dòng)有趣。    GIS中的多媒體信息能夠生動(dòng)形象地表現(xiàn)地理空間對(duì)象，使用者不需要專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)就可以很容易獲得GIS所表達(dá)的信息，這使GIS的應(yīng)用范圍得以大大擴(kuò)展。例如在旅游地理信息系統(tǒng)中，在旅游景點(diǎn)介紹中加入圖片、視頻等多媒體信息，游客不僅可以獲得旅游景點(diǎn)的地理空間信息，而且可以瀏覽到該景點(diǎn)的圖片、視頻、音頻等信息，得到一種

4、身臨其境的感覺(jué)。1.2 GIS中多媒體信息的特點(diǎn)    (1)數(shù)據(jù)類(lèi)型多    多媒體信息內(nèi)容涉及面廣，類(lèi)型多樣。多媒體數(shù)據(jù)包括圖形、圖像、聲音、文本和動(dòng)畫(huà)等。即使同屬于圖像一類(lèi)的數(shù)據(jù)，也還有黑白、彩色、高低分辨率之分。多媒體信息與圖形和屬性數(shù)據(jù)相比，更難組織和管理。    (2)操作復(fù)親    圖片、聲音和視頻文件的編輯、修改、檢索等操作均比文本文件困難。如果將多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，需要定義特殊的數(shù)據(jù)類(lèi)型。多媒體信息的讀寫(xiě)操作相對(duì)復(fù)雜。   

5、; (3)數(shù)據(jù)量大    多媒體文件的信息量大，數(shù)據(jù)量也大，特別是視頻文件，一般都幾十兆、幾百兆。圖像、聲頻和視頻對(duì)象一般需要大的存儲(chǔ)容量。    (4) 數(shù)據(jù)流的連續(xù)記錄和檢索    多媒體數(shù)據(jù)，無(wú)論是聲音數(shù)據(jù)還是視頻數(shù)據(jù)，都要求連續(xù)記錄存儲(chǔ))和播放(檢索)，否則將導(dǎo)致嚴(yán)重失真，大大影響效果。2  GIS中多媒體信息的存儲(chǔ)管理方式2.1文件存儲(chǔ)管理方式文件存儲(chǔ)管理方式是將多媒體信息以文件的形式存儲(chǔ)，存放到指定的文件夾中，并通過(guò)文件系統(tǒng)來(lái)管理。在這種管理方式中，每個(gè)空間對(duì)象都有惟一標(biāo)識(shí)號(hào)，通過(guò)標(biāo)

6、識(shí)號(hào)實(shí)現(xiàn)空間對(duì)象與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。在屬性表添加相應(yīng)字段存儲(chǔ)多媒體信息，就可將空間對(duì)象與多媒體信息聯(lián)系起來(lái)，以支持空間對(duì)象和多媒體屬性數(shù)據(jù)的鏈接。當(dāng)前主流的GIS應(yīng)用平臺(tái)，如ArcView 3.x , ArcMap , MapInfo , MapGIS等支持的熱連接(HotLink)功能就是采用了這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，即多媒體文件超鏈接。當(dāng)需要瀏覽多媒體信息時(shí)，應(yīng)用程序只需要讀取對(duì)應(yīng)的多媒體文件的路徑，按照存儲(chǔ)路徑找到多媒體文件，然后使用內(nèi)置功能或者外掛程序即可。    由于多媒體信息包括多種與常規(guī)數(shù)據(jù)類(lèi)型很不相同的數(shù)據(jù)類(lèi)型，因此要求文件系統(tǒng)能夠支持多種文件組織、支持多種記

7、錄形式以及能夠擴(kuò)展更長(zhǎng)的文件長(zhǎng)度和記錄長(zhǎng)度。文件存儲(chǔ)管理方式的優(yōu)點(diǎn)是比較靈活、操作方便簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，特別適合于管理單一和數(shù)量不大的多媒體信息，只需在數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)應(yīng)記錄中增加一個(gè)屬性來(lái)存儲(chǔ)多媒體文件的存儲(chǔ)路徑即可;并且應(yīng)用程序代碼的編寫(xiě)也較為容易。缺點(diǎn)是多媒體數(shù)據(jù)不便于管理，系統(tǒng)不便于移植。如果多媒體文件的存儲(chǔ)位置發(fā)生了變化，就需要修改對(duì)應(yīng)記錄中存儲(chǔ)路徑字段的值，否則可能導(dǎo)致應(yīng)用程序出錯(cuò)。當(dāng)多媒體數(shù)據(jù)文件的數(shù)量和種類(lèi)相當(dāng)多時(shí)，則會(huì)極大地降低文件系統(tǒng)的效率，GIS系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì)非常慢。2.2多媒體屬性庫(kù)存儲(chǔ)管理方式    多媒體屬性庫(kù)存儲(chǔ)管理方式將多媒體信息存儲(chǔ)到媒

8、體服務(wù)器進(jìn)行管理。媒體服務(wù)器是一個(gè)類(lèi)似網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器的共享存儲(chǔ)設(shè)施，具有傳送多媒體數(shù)據(jù)的附加性能。應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)接收多媒體數(shù)據(jù)文件的請(qǐng)求，媒體服務(wù)器會(huì)打開(kāi)多媒體數(shù)據(jù)文件，以同樣方式傳送多媒體內(nèi)容。多媒體信息存儲(chǔ)在指定的媒體服務(wù)器上。將多媒體數(shù)據(jù)的資源號(hào)(可以理解為IP地址)作為空間對(duì)象的屬性，存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)集的屬性列上，這樣可以達(dá)到將空間數(shù)據(jù)和多媒體屬性數(shù)據(jù)鏈接的目的。當(dāng)需要瀏覽多媒體信息時(shí)，應(yīng)用程序只需要在空間對(duì)象的屬性字段上提取其對(duì)應(yīng)的多媒體文件資源號(hào)，按照資源號(hào)到媒體庫(kù)中打開(kāi)對(duì)應(yīng)的多媒體文件，從而實(shí)現(xiàn)多媒體信息的瀏覽。文件的網(wǎng)絡(luò)傳輸要用到媒體流服務(wù)。Windows媒體流服務(wù)器采用流媒體

9、服務(wù)的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。通常格式的文件必須完全下載到本地硬盤(pán)后，才能夠正常打開(kāi)和運(yùn)行，而流媒體格式文件只需先下載一部分在本地，然后可以一邊下載一邊播放。流傳輸?shù)姆绞奖苊饬擞脩?hù)必須等待整個(gè)文件全部從Internet上下載才能觀看的缺點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸和實(shí)時(shí)播放。實(shí)現(xiàn)流傳輸有兩種方式:實(shí)時(shí)流傳輸和順序流傳輸。一般來(lái)說(shuō)，使用流式傳輸媒體服務(wù)器，或應(yīng)用如RTSP ( Real TimeStreaming  Protocol)的實(shí)時(shí)協(xié)議，即為實(shí)時(shí)流式傳輸;使用HTTP服務(wù)器，文件即通過(guò)順序流傳輸。多媒體屬性庫(kù)存儲(chǔ)管理方式利用了傳統(tǒng)文件系統(tǒng)自身的特性，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)比較簡(jiǎn)單。多媒體文件存儲(chǔ)在媒體服務(wù)器

10、上，通過(guò)流媒體服務(wù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，有利于系統(tǒng)的移植，也利于GIS空間信息、多媒體屬性信息的分開(kāi)應(yīng)用。當(dāng)然，媒體流服務(wù)的搭建比較繁瑣，具有一定的難度。2.3多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)管理方式    多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)管理方式將多媒體數(shù)據(jù)集成到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中進(jìn)行管理。多媒體信息數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的方式存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)目標(biāo)關(guān)鍵字與空間對(duì)象關(guān)聯(lián)。目前主流的GIS應(yīng)用平臺(tái)也支持相應(yīng)的解決方案，如SuperMap的SDX+引擎、ArcGIS的SDE引擎，都是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(如Oracle , SQLServer)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的，可以在其建立的GIS專(zhuān)題屬性表中直接建立用來(lái)存放多媒體信息的字段

11、(如Oracle中用BLOB類(lèi)型的字段，SQL Server的Image類(lèi)型的字段)，然后將多媒體信息流化存儲(chǔ)到該類(lèi)型字段中。用戶(hù)播放時(shí)，首先將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀出，然后寫(xiě)入文件，再提交其他控件或者第三方API播放。    多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)管理方式將多媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，管理較容易。數(shù)據(jù)庫(kù)把多媒體數(shù)據(jù)作為它的一個(gè)屬性來(lái)存儲(chǔ)，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量很大的多媒體信息。由于這種方式是將多媒體信息流化存儲(chǔ)，應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和代碼編寫(xiě)較為復(fù)雜，讀寫(xiě)操作相對(duì)繁瑣，同時(shí)不便于空間數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)分開(kāi)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)多媒體信息數(shù)據(jù)量很大的時(shí)候，應(yīng)用程序從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)需要花很長(zhǎng)時(shí)間。

12、3應(yīng)用實(shí)例    多媒體信息存儲(chǔ)和管理的三種方式各有特點(diǎn):第一種實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但不便于管理;第二種應(yīng)用靈活，但媒體流服務(wù)的搭建繁瑣;第三種便于管理，容易實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)情況選擇合適的存儲(chǔ)和管理方式。筆者選用了第三種方案，基于GIS二次開(kāi)發(fā)組件和C#編程語(yǔ)言，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)多媒體GIS應(yīng)用系統(tǒng)。    該系統(tǒng)采用C/S模式架構(gòu)，后臺(tái)應(yīng)用SuperMap的SDX十創(chuàng)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)，用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)并管理多媒體數(shù)據(jù)(圖1)，多媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)采用分離組織方法進(jìn)行存儲(chǔ)。其連接的實(shí)現(xiàn)方法是將大量的屬性數(shù)據(jù)和多媒體

13、數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，空間數(shù)據(jù)和這些數(shù)據(jù)之間通過(guò)惟一標(biāo)識(shí)碼來(lái)連接。    數(shù)據(jù)庫(kù)中圖片和視頻、音頻等都設(shè)為image數(shù)據(jù)類(lèi)型，多媒體信息以二進(jìn)制流的形式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)基本思路是，將圖片、音頻等轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制字節(jié)數(shù)組，然后將二進(jìn)制字節(jié)數(shù)組存放到數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)過(guò)程。多媒體數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)操作相反，用戶(hù)點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)景點(diǎn)后，系統(tǒng)通過(guò)惟一標(biāo)識(shí)碼到多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)到對(duì)應(yīng)記錄，然后將二進(jìn)制字節(jié)數(shù)組讀取出來(lái)，轉(zhuǎn)換成多媒體文件，從而實(shí)現(xiàn)多媒體信息顯示。    圖2所示為本系統(tǒng)的信息播放視圖。當(dāng)多媒體信息量較多時(shí)，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取多媒體信息所花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，用戶(hù)需等待多媒體信息讀取完成后才能瀏覽。要解決此問(wèn)題，可以分段讀取數(shù)據(jù)，讀取一部分?jǐn)?shù)據(jù)就開(kāi)始加載顯示，在用戶(hù)瀏覽的同時(shí)系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取剩余部分?jǐn)?shù)據(jù)并加載，從而實(shí)現(xiàn)多媒體信息的高效檢索和連續(xù)播放，提高GIS系統(tǒng)的效率。4結(jié)束語(yǔ)