九章節(jié)GIS新技術(shù)與數(shù)字地球簡(jiǎn)介34頁(yè)P(yáng)PT課件

1、第九章 GIS新技術(shù)與數(shù)字地球簡(jiǎn)介 4代GIS技術(shù) 隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的提高以及面向?qū)ο?、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)挖掘等主流IT技術(shù)的發(fā)展，在科技部有關(guān)部門(mén)的倡導(dǎo)下，目前國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界又提出了第4代GIS技術(shù)的概念。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮4代GIS技術(shù)第4代GIS技術(shù)主要有如下特點(diǎn):1、支持“數(shù)字地球”或“數(shù)字城市”概念的實(shí)現(xiàn)，從二維向多維發(fā)展，從靜態(tài)數(shù)據(jù)處理向動(dòng)態(tài)發(fā)展，具有時(shí)序數(shù)據(jù)處理能力。2、基于網(wǎng)絡(luò)的分布式數(shù)據(jù)管理及計(jì)算、Web-GIS和B/S體系結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程空間數(shù)據(jù)調(diào)用、檢索、查詢(xún)、分析，具有聯(lián)機(jī)事務(wù)管理(OLTP)和聯(lián)機(jī)分析(OLAP)管理能力。3、面向空間實(shí)體及其相互關(guān)系的數(shù)據(jù)組

2、織和融合，具有矢量和遙感影像數(shù)據(jù)互動(dòng)等多源數(shù)據(jù)的裝載與融合能力，多尺度比例尺數(shù)據(jù)無(wú)縫融合、互動(dòng)。西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮4代GIS技術(shù)4、具有統(tǒng)一的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)和分析處理能力、基于空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和強(qiáng)大的模型支持能力。5、具有與其他計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的整體集成能力。例如與MIS、ERP、OA等各種企業(yè)信息化系統(tǒng)的無(wú)縫集成；微型、嵌入式GIS與各種掌上終端設(shè)備集成，如PDA、手機(jī)、GPS接收設(shè)備等。6、具有虛擬現(xiàn)實(shí)表達(dá)及自適應(yīng)可視化能力，針對(duì)不同的用戶(hù)出現(xiàn)不同的用戶(hù)界面及地圖和虛擬現(xiàn)實(shí)效果。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮網(wǎng)絡(luò)GIS（WebGIS） 萬(wàn)維網(wǎng)(World Wide Web

3、簡(jiǎn)記為WWW，也稱(chēng)Web)實(shí)現(xiàn)于1990年的Next計(jì)算機(jī)上。1992年CERN(歐洲粒子研究中心)公開(kāi)發(fā)表了萬(wàn)維網(wǎng)，至1994年萬(wàn)維網(wǎng)己成為訪問(wèn)因特網(wǎng)資源的最好手段。我國(guó)在1994年春開(kāi)始在Internet上建立萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)器。瀏覽萬(wàn)維網(wǎng)資源的著名瀏覽器有美國(guó)網(wǎng)景(Netscape)公司的Navigation和微軟公司的Explorer。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮WebGIS的網(wǎng)絡(luò)模式 GIS(地理信息系統(tǒng))建設(shè)首先是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)GIS項(xiàng)目中處于至關(guān)重要的地位。GIS應(yīng)用與常規(guī)事務(wù)處理有很大不同，突出表現(xiàn)在巨大的數(shù)據(jù)量、復(fù)雜的處理方式、空間的分布性，以及對(duì)安全容錯(cuò)機(jī)制的要求上 ，

4、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足： 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮WebGIS的網(wǎng)絡(luò)模式網(wǎng)絡(luò)性能高，傳輸速率快 GIS處理對(duì)象以圖形圖像為主，數(shù)據(jù)量大，非常規(guī)類(lèi)型。當(dāng)用戶(hù)較多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸繁重，容易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，因而要求有足夠帶寬和靈活的傳送技術(shù)。 Client/Server、Intranet結(jié)構(gòu) 分布式數(shù)據(jù)處理GIS系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)組合的群體，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將地理上分散、具有自治功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息交換、資源共享和協(xié)同工作。支持空間分布性、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理、多用戶(hù)并發(fā)操作，是GIS網(wǎng)絡(luò)基本特征。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮WebGIS的網(wǎng)絡(luò)模式數(shù)據(jù)的同步傳輸 多媒體數(shù)據(jù)同步傳輸GIS處理越來(lái)越多地涉及聲

5、音、動(dòng)畫(huà)、影視等多媒體數(shù)據(jù)，因此需要實(shí)現(xiàn)時(shí)間敏感數(shù)據(jù)的同步傳輸。 安全機(jī)制 圖形修改、拓?fù)潢P(guān)系建立等空間操作的復(fù)雜性，長(zhǎng)型事務(wù)處理都要求獨(dú)占主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)必須對(duì)此提供足夠的支持，而且一旦操作失敗，應(yīng)具備容錯(cuò)和恢復(fù)等安全機(jī)制。 多平臺(tái)多協(xié)議多設(shè)備必須同時(shí)支持UNIX、NT、Windows等操作系統(tǒng)及Web/Browser應(yīng)用；設(shè)備選擇涉及掃描儀、繪圖儀、數(shù)字化儀、磁盤(pán)陣列、集線器、交換機(jī)、路由器、遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器等各個(gè)方面； 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮WebGIS的網(wǎng)絡(luò)模式四個(gè)GIS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的模式：小型快速共享局域網(wǎng)中型交換式局域網(wǎng)大型ATM企業(yè)園區(qū)網(wǎng)大型千兆以太企業(yè)廣域網(wǎng) 萬(wàn)維網(wǎng)瀏覽器

6、Internet客戶(hù)層Web服務(wù)器空間數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)超文本文件中間層服務(wù)器層應(yīng)用程序西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮WebGIS特點(diǎn)更廣泛的訪問(wèn)范圍。方便了GIS的數(shù)據(jù)管理，使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實(shí)現(xiàn)。 平臺(tái)獨(dú)立性。 操作時(shí)，與服務(wù)器類(lèi)型和操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)，與GIS軟件無(wú)關(guān)。大規(guī)模降低系統(tǒng)成本和減少重復(fù)勞動(dòng)?？蛻?hù)端不需要配備昂貴的專(zhuān)業(yè)GIS軟件 ，數(shù)據(jù)得到共享。操作簡(jiǎn)單。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮組件式GIS （ComGIS） GIS技術(shù)的發(fā)展，在軟件模式上經(jīng)歷了功能模塊、包式軟件、核心式軟件，從而發(fā)展到ComGIS和WebGIS的過(guò)程。 組件式軟件是新一代GIS的重要基礎(chǔ),

7、ComGIS是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件在GIS軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。 COM是組件式對(duì)象模型(Component Object Model)的英文縮寫(xiě)，是OLE(Object Linking & Embedding)和ActiveX共同的基礎(chǔ)。COM不是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，而是一種二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)。COM所建立的是一個(gè)軟件模塊與另一個(gè)軟件模塊之間的鏈接，當(dāng)這種鏈接建立之后，模塊之間就可以通過(guò)稱(chēng)之為“接口”的機(jī)制來(lái)進(jìn)行通信 。西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮組件式GIS （ComGIS） ActiveX是一套基于COM的可以使軟件組件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行互操作而不管該組件是用何種語(yǔ)言創(chuàng)建的技術(shù)。作為Active

8、X技術(shù)的重要內(nèi)容，ActiveX 控件是一種可編程、可重用的基于COM的對(duì)象。ActiveX控件通過(guò)屬性、事件、方法等接口與應(yīng)用程序進(jìn)行交互。ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其它非GIS控件之間，可以方便地通過(guò)可視化的軟件開(kāi)發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的GIS應(yīng)用。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮ComGIS特點(diǎn)高效無(wú)縫的系統(tǒng)集成 無(wú)須專(zhuān)門(mén)GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 大眾化的GIS成本低傳統(tǒng)GIS軟件與用戶(hù)或者二次開(kāi)發(fā)者之間的交互，一般通過(guò)菜單或工具條按鈕、命令以及二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行。ComGIS與用戶(hù)和客戶(hù)程序之間則主要

9、通過(guò)屬性、方法和事件交互。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球 數(shù)字地球這一科學(xué)暢想是由美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)柼岢龅?。他?019年1月3日在美國(guó)加利福尼亞科學(xué)中心發(fā)表了數(shù)字地球：認(rèn)識(shí)21世紀(jì)的星球的方式的講演。他認(rèn)為，應(yīng)構(gòu)建一個(gè)數(shù)字地球，為信息高速公路提供一種重要的信息“貨源”。 數(shù)字地球并非一個(gè)孤立的科技項(xiàng)目或技術(shù)目標(biāo)，而是一項(xiàng)整體性的、導(dǎo)向性的戰(zhàn)略思想 。西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球 美國(guó)提出數(shù)字地球這一戰(zhàn)略構(gòu)想，有深刻的政治和經(jīng)濟(jì)目的： 一是刺激其國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。二是美國(guó)全球戰(zhàn)略的延續(xù)和發(fā)展。 三是美國(guó)信息高速公路和國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的自然延伸。美國(guó)

10、總統(tǒng)克林頓1993年2月簽署法令，決定建設(shè)全美的信息高速公路。1994年4月又簽署了“有關(guān)建立國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施”的12906號(hào)行政命令，要求美國(guó)測(cè)繪部門(mén)和有關(guān)機(jī)構(gòu)提供（地球）空間數(shù)據(jù)框架，包括大地測(cè)量控制、數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、道路交通、水系、行政境界、地籍等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，同時(shí)建立空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理機(jī)構(gòu)與機(jī)制，制定空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)體系。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球“數(shù)字地球”是信息技術(shù)發(fā)展與建設(shè)到一定階段而提出來(lái)的前瞻性的信息化概念，它涉及到的大部分理論、技術(shù)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用都與現(xiàn)有的直接相關(guān)，更為重要的是，“數(shù)字地球”與現(xiàn)有的相關(guān)工作的根本區(qū)別在于，它是從更

11、高的層次、系統(tǒng)論和一體化的角度來(lái)組合和應(yīng)用已有和正在發(fā)展的理論、技術(shù)、數(shù)據(jù)和能力（含人員、軟件、硬件），從而更廣泛地、更深入地、更有效地、更經(jīng)濟(jì)地為社會(huì)提供服務(wù)。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球的基礎(chǔ)框架 數(shù)字地球的基礎(chǔ)理論數(shù)字地球的技術(shù)體系數(shù)字地球的應(yīng)用領(lǐng)域西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球的基礎(chǔ)框架“數(shù)字地球”的基礎(chǔ)框架，它包括下列工作： 1建立2維與3維間的投影關(guān)系，這是數(shù)字地球的骨架； 2在現(xiàn)有各種比例尺地形圖的基礎(chǔ)上，用遙感影像加速更新、建立數(shù)字地球的數(shù)據(jù)基底； 3研究真3維GIS（地理信息系統(tǒng)）的構(gòu)建方法，以便容納和操作海量的真3維數(shù)據(jù)； 4制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)多部門(mén)數(shù)據(jù)

12、采集和共享。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球基礎(chǔ)理論 地球系統(tǒng)的信息理論地球系統(tǒng)的系統(tǒng)理論地球系統(tǒng)的非線性與復(fù)雜性特征 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球的技術(shù)體系基礎(chǔ)設(shè)施國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NII）國(guó)家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)（EOS）全球觀測(cè)信息網(wǎng)絡(luò)（GOIN）METADATA標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、法規(guī)系統(tǒng)安全 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球的技術(shù)體系數(shù)字地球的主要關(guān)鍵技術(shù)：高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的快速獲取技術(shù)空間高精度實(shí)時(shí)定位技術(shù)海量數(shù)據(jù)的快速處理與存儲(chǔ)技術(shù) 高速計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 超媒體與分布式空間信息系統(tǒng)技術(shù) 地理信息的分布式計(jì)算 地球數(shù)據(jù)的無(wú)級(jí)比例尺信息綜合技

13、術(shù) 空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) 空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模型與數(shù)據(jù)挖掘理論研究 多種數(shù)據(jù)的融合技術(shù) 數(shù)字地球的仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字地球的應(yīng)用 數(shù)字地球與數(shù)字城市數(shù)字地球與數(shù)字江河數(shù)字地球與數(shù)字農(nóng)業(yè)數(shù)字地球與數(shù)字交通數(shù)字地球與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮數(shù)字城市 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地球空間信息科學(xué) 空間定位技術(shù)、航空和航天遙感、地理信息系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及其相互間的滲透，逐漸形成了以地球空間信息系統(tǒng)為核心的集成化技術(shù)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)本世紀(jì)末二三十年的飛速發(fā)展，這些現(xiàn)代空間信息技術(shù)的綜合發(fā)展及其應(yīng)用的日益深入和廣泛，促成了“地球空間信息科學(xué)Geomatics”

14、的產(chǎn)生。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地球空間信息科學(xué)作為一門(mén)新興的交叉學(xué)科，人們對(duì)其的認(rèn)識(shí)又有多重含義，并出現(xiàn)了許多相類(lèi)似但又不相同的科學(xué)名詞，如地球信息科學(xué)(Geo-Information Science) 、地球信息機(jī)理(Geo-Informatics)、圖像測(cè)量學(xué)(Iconicmetry)、圖像信息(Iconic-Informatics)、地理信息科學(xué)(Geographic Information Science)、地球信息科學(xué)(Geo-Information Science)等。這些新的科學(xué)名詞的出現(xiàn)，都與現(xiàn)代信息技術(shù)，如遙感、數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)等的發(fā)展密切相關(guān)。 西北大學(xué)

15、城市與資源學(xué)系 謝元禮地球空間信息科學(xué)法國(guó)大地測(cè)量與攝影測(cè)量學(xué)者Bernard Dubussion于1975年首先將地球信息技術(shù)(法文名為Geomatique)用于科學(xué)文獻(xiàn)。 定義為：研究空間信息的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、信息的獲取、分類(lèi)與合格化以及存貯、處理、描繪、傳播和確保其優(yōu)化使用的基礎(chǔ)設(shè)施科學(xué)技術(shù) 。王之卓教授從學(xué)科發(fā)展的高度提出使用圖像信息學(xué)(Iconic Informatics)來(lái)概括目前所有與測(cè)繪有關(guān)的一些學(xué)科，如攝影測(cè)量、地圖制圖、遙感技術(shù)等，并認(rèn)為地球信息機(jī)理(Geo-Informatics)所概括內(nèi)容比圖像信息學(xué)更廣 。加拿大的拉瓦爾(Laval)大學(xué)、卡爾加里(Calgary)大學(xué)將

16、其與測(cè)繪有關(guān)的系名改為地球信息技術(shù)工程學(xué)系；同時(shí)加拿大礦產(chǎn)資源能源部的測(cè)繪局也于1994年6月改名為加拿大地球信息技術(shù)工程署(Geomatics Canada)。荷蘭國(guó)際航測(cè)與地學(xué)院(ITC)于1989年成立了地球信息專(zhuān)業(yè)，包括航天航空數(shù)據(jù)獲取與攝影測(cè)量、數(shù)字遙感、地圖制圖和數(shù)據(jù)庫(kù)與計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)等部分。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地球空間信息科學(xué)地球空間信息科學(xué)是地球科學(xué)的個(gè)前沿領(lǐng)域，以技術(shù)為代表，包括通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的新興學(xué)科，是地球信息科學(xué)的重要組成部分，是數(shù)字地球的基礎(chǔ)。 地球空間信息科學(xué)不僅包含現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)的所有內(nèi)容，而且不局限于測(cè)繪學(xué)科，體現(xiàn)了多學(xué)科的滲透與綜合，特別強(qiáng)調(diào)計(jì)

17、算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。地球空間信息科學(xué)不局限于數(shù)據(jù)的采集，而是強(qiáng)調(diào)對(duì)地球空間數(shù)據(jù)和信息采集，處理，量測(cè)，分析，管理，存儲(chǔ)，顯示和發(fā)布的信息流全過(guò)程。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地球空間信息科學(xué)研究?jī)?nèi)容地球信息機(jī)理 地理信息的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、分類(lèi)與表達(dá)； 地球圈層間信息傳輸機(jī)制、物理過(guò)程及其增益與衰減以及信息流的形成機(jī)理； 地球信息的空間認(rèn)知及其不確定性與可預(yù)見(jiàn)性； 地球信息模擬物質(zhì)流、能量流和人流相互作用關(guān)系的時(shí)空轉(zhuǎn)換特征； 地球信息獲取與處理的應(yīng)用基礎(chǔ)理論等。 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝元禮地球空間信息科學(xué)研究?jī)?nèi)容地球信息技術(shù) 地球數(shù)據(jù)獲取技術(shù)地球信息模擬分析技術(shù)地球信息傳播技術(shù)地球信息科學(xué)的方法論 地球信息科學(xué)的應(yīng)用 西北大學(xué)城市與資源學(xué)系 謝