第十講網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)管理

第十講網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)管理第一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一主要內(nèi)容1網(wǎng)絡(luò)GIS構(gòu)造模型2分布式地理信息共享形式3分布式空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)4網(wǎng)絡(luò)GIS中地理空間元數(shù)據(jù)管理第二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)是在Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的一種兼容存儲(chǔ)、處理、分析和顯示應(yīng)用地理信息的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。國(guó)際學(xué)術(shù)界稱之為WebGIS，這主要是由于大多數(shù)的客戶端應(yīng)用采用了WWW協(xié)議。它的基本思想就是在互聯(lián)網(wǎng)上提供地理信息，讓用戶通過瀏覽器和獲得一個(gè)地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和功能服務(wù)。的地理信息系統(tǒng)相比，WebGIS具有以下4個(gè)特點(diǎn)：第三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（1）更廣泛的客戶訪問范圍：客戶可以同時(shí)訪問多個(gè)位于不同地方的服務(wù)器上上的最新數(shù)據(jù)，而這一Internet所特有的優(yōu)勢(shì)大大擴(kuò)展了GIS的數(shù)據(jù)管理能力，增強(qiáng)了對(duì)空間數(shù)據(jù)管理的時(shí)效性。（2）客戶端平臺(tái)獨(dú)立性：無論客戶端是何種操作系統(tǒng)，只要支持通用的Web瀏覽器，用戶就可以訪問WebGIS數(shù)據(jù)。第四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（3）更簡(jiǎn)單的操作：要推廣GIS，使GIS系統(tǒng)為廣大的普通用戶所接受，而不是僅僅局限于少數(shù)受過專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)用戶，就要降低對(duì)系統(tǒng)的操作難度。通用的WebGIS瀏覽器無疑是降低操作復(fù)雜度的最好選擇。（4）平衡高效的計(jì)算負(fù)載：傳統(tǒng)的GIS大都使用文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)的處理方式，其處理能力完全依賴于客戶端，效率較低。而當(dāng)今一些高級(jí)的WebGIS能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將復(fù)雜的處理交由服務(wù)器執(zhí)行，而對(duì)簡(jiǎn)單的操作則由客戶端直接完成。這種計(jì)算模式能靈活地在服務(wù)器端和客戶端之間合理分配處理任務(wù)，提高網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源的利用效率。第五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一1網(wǎng)絡(luò)GIS構(gòu)造模型1.1WebGIS的B/S3層結(jié)構(gòu)1.2基于中間件的B/S多層結(jié)構(gòu)1.3WebGIS的互操作模型

第六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一1.1WebGIS的B/S3層結(jié)構(gòu)常見的WebGIS的結(jié)構(gòu)體系是由數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器和客戶端組成的3層結(jié)構(gòu)體系（見下圖）。

WebGIS服務(wù)器

GIS應(yīng)用服務(wù)器

WebGIS計(jì)算模型

WWW服務(wù)器地理數(shù)據(jù)庫(kù)瀏覽器1瀏覽器n第七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一它把數(shù)據(jù)庫(kù)和地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用邏輯分開，相對(duì)于最初的兩層結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)的改變對(duì)應(yīng)用的影響減少了。通過HTTP協(xié)議，客戶向Web服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)服務(wù)，服務(wù)器返回HTML方式書寫的服務(wù)頁面。按照瀏覽器和服務(wù)器端功能的多少，結(jié)構(gòu)體系可以劃分為胖客戶器/瘦服務(wù)器和瘦客戶器/胖服務(wù)器兩種。但隨著應(yīng)用的復(fù)雜度增加，客戶對(duì)應(yīng)用服務(wù)器的訪問頻率增加，單一服務(wù)器和復(fù)雜的應(yīng)用程序無法快速處理大量的地理信息系統(tǒng)服務(wù)需求。中間件技術(shù)的出現(xiàn)改進(jìn)了傳統(tǒng)模式的B/S體系。第八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一1.2基于中間件的B/S多層結(jié)構(gòu)如果WebGIS應(yīng)用是建立在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)上，那么為了增強(qiáng)服務(wù)器的處理能力和速度，服務(wù)器端的GIS應(yīng)用也要求是分布式的。中間件技術(shù)是解決這一難題的有效途徑。圖1-2是一個(gè)基于中間件技術(shù)的WebGIS系統(tǒng)模型，用戶的請(qǐng)求由中間件處理。GIS應(yīng)用服務(wù)器不是一個(gè)進(jìn)程，而是有多個(gè)中間件組成的分布式的多個(gè)進(jìn)程。中間件相互調(diào)用，一個(gè)進(jìn)程是另外進(jìn)程的客戶的同時(shí)又是別的進(jìn)程的服務(wù)，調(diào)用關(guān)系比較復(fù)雜。進(jìn)程所訪問的地理數(shù)據(jù)庫(kù)也不再是單個(gè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可能是一個(gè)分布式的異質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。第九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一

相互調(diào)用的GIS多層中間件

請(qǐng)求客戶端瀏覽器圖基于中間件的WebGISB/S體系

GIS應(yīng)用中間件

GIS應(yīng)用中間件

GIS應(yīng)用中間件

應(yīng)答GIS數(shù)據(jù)庫(kù)1GIS數(shù)據(jù)庫(kù)2GIS數(shù)據(jù)庫(kù)n第十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一目前分布式計(jì)算的中間件技術(shù)主要有CORBA，DCOM和EJB等。其中，CORBA體系是最有前途的一種，它實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)平臺(tái)的互操作；與此對(duì)應(yīng)的是，DCOM模型一統(tǒng)Window平臺(tái)，已經(jīng)成為Windows平臺(tái)的市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)；而SUN公司大力提倡的EJB體系，也在逐漸的發(fā)展。

第十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一1.3WebGIS的互操作模型目前已投入使用的基礎(chǔ)GIS和應(yīng)用GIS多是基于具體的、相互獨(dú)立和封閉的平臺(tái)上開發(fā)出來的，它們沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各自采用不同的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理方法，從而無法直接進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，大量信息產(chǎn)生并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，因此，如何讓不同的系統(tǒng)能共享地理數(shù)據(jù)，即使數(shù)據(jù)能在不同的系統(tǒng)下相互操作顯得非常重要。第十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一為了能使不同的GIS軟件之間具有良好的互操作性，以及在異構(gòu)分布數(shù)據(jù)庫(kù)中共享信息，避免重復(fù)的數(shù)據(jù)輸入和處理，由此便產(chǎn)生了開放式地理信息系統(tǒng)（OpenGIS）。（一）開放式地理信息系統(tǒng)（OGIS）及其特點(diǎn)第十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一OGIS是由美國(guó)開放地理信息聯(lián)合會(huì)（OGC－OpenGISConsortium）制定的開放地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范的簡(jiǎn)稱。按照定義，OGIS為軟件開發(fā)者提供了一個(gè)接口框架，用戶可以在一個(gè)開放信息技術(shù)環(huán)境中通過一致的計(jì)算接口訪問和處理不同來源的地理數(shù)據(jù)。第十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一為了實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用程序間可互操作地理數(shù)據(jù)，OGIS為這些數(shù)據(jù)規(guī)定了各種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)類型和在這些標(biāo)準(zhǔn)類型上所實(shí)施的操作，以及如何將這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型組織成應(yīng)用程序之間交互的地理數(shù)據(jù)；它還規(guī)定了共享地理數(shù)據(jù)操作的規(guī)范，應(yīng)用程序可以通過這些規(guī)范，得知提供地理操作的服務(wù)及如何請(qǐng)求這些服務(wù)；或者從服務(wù)提供者的角度來看，得知一個(gè)請(qǐng)求是數(shù)據(jù)請(qǐng)求還是服務(wù)請(qǐng)求。第十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一OGIS的這些規(guī)范是建立在現(xiàn)有的和將要成為標(biāo)準(zhǔn)的分布計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)之上的，如下圖所示。因此，它并不涉及如何將不同運(yùn)行環(huán)境中的應(yīng)用程序連接起來相互通訊的問題。為了利用以往的地理數(shù)據(jù)，保護(hù)原有投資，以及保證將來方便地引入新的管理、操縱地理數(shù)據(jù)的方法，OGIS規(guī)范也不定義如何存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)和處理地理數(shù)據(jù)的方法。第十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一GIS應(yīng)用軟件

開發(fā)能力

界面規(guī)范

功能接口

數(shù)據(jù)模型

OGIS規(guī)范和協(xié)議

分布計(jì)算特性

操作系統(tǒng)/軟件環(huán)境

硬件環(huán)境

圖GIS開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖應(yīng)用層

平臺(tái)層

OGIS層

環(huán)境層

第十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一應(yīng)用程序之間真正意義上的地理數(shù)據(jù)共享或者互操作，不僅在于雙方能理解相同的數(shù)據(jù)格式，更重要的是對(duì)這些地理數(shù)據(jù)中所包含的應(yīng)用意義也有一個(gè)共同的理解，這種語義上的一致是由互操作地理數(shù)據(jù)的應(yīng)用團(tuán)體雙方達(dá)成的。而OGIS則為這種一致的達(dá)成提供了語義表達(dá)與轉(zhuǎn)換機(jī)制。OGIS將使用或生產(chǎn)不同應(yīng)用意義地理數(shù)據(jù)的團(tuán)體或應(yīng)用程序劃分為不同的信息團(tuán)體，地理數(shù)據(jù)中保存的描述應(yīng)用語義的數(shù)據(jù)將由這些信息團(tuán)體來處理和轉(zhuǎn)換。第十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一基于OGIS的應(yīng)用程序或軟件組件具有如下特點(diǎn)：1.互操作性O(shè)GIS提供地理數(shù)據(jù)和地理操作的標(biāo)準(zhǔn)接口，這些接口支持孤立系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，以完成應(yīng)用程序之間的地理數(shù)據(jù)訪問和交換；分布式的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的地理操作和分布式對(duì)等實(shí)體的地理操作。2．支持信息團(tuán)體性具有不同的應(yīng)用背景的用戶可以方便地交換地理數(shù)據(jù)而不會(huì)造成語義的誤解和損失。3．普適性通過OGIS定義的標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議，所有的應(yīng)用程序，無論是屬于哪個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，都可以方便地處理地理數(shù)據(jù)。4．兼容性由于OGIS并不定義地理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式和處理方法，因此基于OGIS的應(yīng)用程序?qū)⒛軌蚺c舊有的地理數(shù)據(jù)保持兼容。第十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5．可移植性O(shè)GIS獨(dú)立于軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因此，它不需修改便可在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。6．可擴(kuò)展性硬件方面，可在不同軟件、不同檔次的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，其性能和硬件平臺(tái)的性能成正比；軟件方面，可以隨著新的地理數(shù)據(jù)類型和處理方法的發(fā)展而發(fā)展，它具有容納新的地理數(shù)據(jù)處理技術(shù)和新的分布計(jì)算平臺(tái)技術(shù)的能力。7．可伸縮性基于OGIS的應(yīng)用程序通常由相對(duì)獨(dú)立的軟件組件構(gòu)成，這些組件可以為各種計(jì)算環(huán)境重新配置，而不必考慮數(shù)據(jù)量的大小。第二十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（二）OGIS的組成部分OGIS軟件框架主要由3部分組成：統(tǒng)一的開放式地理數(shù)據(jù)模型；統(tǒng)一的地理操作服務(wù)模型和實(shí)現(xiàn)團(tuán)體間的地理數(shù)據(jù)和操作資源共享的信息團(tuán)體模型。OGIS提供了一個(gè)與程序設(shè)計(jì)語言、硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境無關(guān)的開放的地理數(shù)據(jù)模型（OpenGeodataModel,OGM）。在OGM中，現(xiàn)實(shí)世界的地理事件分為兩類：實(shí)體（Entities）－占據(jù)一定空間范圍的可區(qū)分的對(duì)象，例如：建筑物、河流、田地、觀測(cè)站等；現(xiàn)象（Phenomena）－在空間中連續(xù)變化，但又不占據(jù)特定的空間，現(xiàn)象的值或描述只有相對(duì)于空間中的某一點(diǎn)才有意義，例如：溫度、人口密度等。

第二十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一和現(xiàn)實(shí)世界的抽象對(duì)應(yīng)，在OGIS中的基本對(duì)象是要素（Feature）和覆蓋（coverage）。要素是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的抽象或描述。它可以代表任何存在于時(shí)間和空間中的事物。要素通常分組來管理，稱為要素集。覆蓋是時(shí)間/空間范圍中的一個(gè)地點(diǎn)到一個(gè)值（可以是任何類型）的關(guān)聯(lián)。覆蓋是時(shí)間/空間域到屬性域的函數(shù)。覆蓋通常用來表示現(xiàn)象?，F(xiàn)實(shí)世界、抽象模型和OGM之間具有如下圖所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第二十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一

現(xiàn)實(shí)世界抽象模型OGM

離散的對(duì)象實(shí)體要素連續(xù)的對(duì)象現(xiàn)象覆蓋地點(diǎn)、時(shí)間位置幾何體現(xiàn)實(shí)世界、抽象模型和OGM的對(duì)應(yīng)關(guān)系第二十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2.信息團(tuán)體模型所謂信息團(tuán)體指的是這樣一個(gè)人群，他們?cè)谔囟ǖ臅r(shí)間內(nèi)使用相同的數(shù)字化地理信息系統(tǒng)術(shù)語和相同的空間要素定義，即是說他們?cè)诘乩沓橄?、要素表示和元?shù)據(jù)方面有著相同的看法和約定。信息團(tuán)體模型主要任務(wù)是解決具有統(tǒng)一的OGM及語義描述機(jī)制的一個(gè)信息部門內(nèi)部以及具有不同OGM及語義描述的信息部門之間的數(shù)據(jù)共享問題。

第二十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3.OGIS服務(wù)模型OGIS服務(wù)模型是定義地學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)的對(duì)象模型，由一組相互可操作的軟件構(gòu)件集組成，為對(duì)要素的訪問提供對(duì)象管理、獲取、操作、交換等服務(wù)設(shè)施。具體地說，它有以下幾方面的功能：1)提供了一種方法，通過它能從OGM的數(shù)據(jù)類型構(gòu)成具體的數(shù)據(jù)模型，查詢數(shù)據(jù)以及將可共享的數(shù)據(jù)編制成目錄。2)提供了一種機(jī)制，通過它能定義和建立信息團(tuán)體以及建立它們之間的聯(lián)系。3)提供了一種手段，使得能對(duì)OGM定義的數(shù)據(jù)類型，用戶定義數(shù)據(jù)類型以及其它的功能進(jìn)行操作。第二十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2分布式地理信息共享形式2.1原始數(shù)據(jù)下載2.2靜態(tài)地圖顯示2.3元數(shù)據(jù)搜索2.4動(dòng)態(tài)地圖顯示2.5數(shù)據(jù)預(yù)處理2.6基于Web的GIS查詢和分析2.7能響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的GIS軟件

第二十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由若干個(gè)站點(diǎn)集合而成，這些站點(diǎn)又稱為節(jié)點(diǎn)，它們通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)獨(dú)立的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它們都擁有各自的數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的管理系統(tǒng)及分析工具。整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)在物理上存儲(chǔ)于不同的設(shè)備上，而在邏輯上則是一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。在應(yīng)用時(shí)，用戶可以不考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的具體物理位置，就象對(duì)集中式數(shù)據(jù)庫(kù)一樣來訪問分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)有如下特點(diǎn)：1）在分布是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)里不強(qiáng)調(diào)集中控制概念，它具有一個(gè)以全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理員為基礎(chǔ)的分層控制結(jié)構(gòu)，但是每個(gè)局部數(shù)據(jù)庫(kù)管理員都具有高度的自主權(quán)。

第二十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一（2）數(shù)據(jù)獨(dú)立性，在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)獨(dú)立性包括兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性與數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性，其含義是用戶應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)無關(guān)。（3）適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)冗余，與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不同，數(shù)據(jù)冗余在分布式系統(tǒng)中被看作是所需要的特性。分布式地理信息服務(wù)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜分為七種類型第二十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一1原始數(shù)據(jù)下載服務(wù)器用于傳輸文件，數(shù)據(jù)集直接來自GIS，雖然通常直接被打包（如ARC/INFO輸出文件）或重新格式化（如重構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)傳輸格式，如SDTS和DIGEST）。然后數(shù)據(jù)集置于便于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈募到y(tǒng)，通常是FTP或Web（HTTP）服務(wù)器。

第二十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2靜態(tài)地圖顯示地圖圖像文件一旦創(chuàng)建，就如其它形式的圖形圖像一樣在Web上分布，在用戶瀏覽器端作為HTML文檔或按圖像本身顯示。Web服務(wù)器端和瀏覽器端都沒有地理數(shù)據(jù)的計(jì)算處理。該方法雖然技術(shù)簡(jiǎn)單，但可能回?fù)碛凶顝V泛的用戶，因?yàn)閷?duì)瀏覽器和用戶要求最少。第三十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3元數(shù)據(jù)搜索元數(shù)據(jù)搜索從根本上是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢應(yīng)用，具備簡(jiǎn)單的空間查詢能力。元數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)組成，這些元數(shù)據(jù)是對(duì)某一個(gè)部門的地理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化的描述。該類站點(diǎn)的最著名的例子就是美國(guó)國(guó)家地學(xué)空間數(shù)據(jù)交換站點(diǎn)（NGDC-http:/）。該服務(wù)實(shí)際上提供了一個(gè)能訪問分布于世界各地的元數(shù)據(jù)庫(kù)的中央搜索界面。第三十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4動(dòng)態(tài)地圖顯示地圖不是靜態(tài)的，而是根據(jù)用戶選擇的參數(shù)，如比例尺、位置和專題即興繪制。地圖要么通過DGI網(wǎng)關(guān)程序由標(biāo)準(zhǔn)GIS系統(tǒng)（如Mapinfo,Arcinfo）傳輸，要么由地圖發(fā)生器產(chǎn)生，該發(fā)生器是一個(gè)為動(dòng)態(tài)制圖特別編寫的程序。任一方式中，地圖均可以從一個(gè)站點(diǎn)或多個(gè)空間數(shù)據(jù)集繪制。該類站點(diǎn)大多采用“輕客戶端”策略。該方案對(duì)用戶無特別GIS專業(yè)要求，只要會(huì)用Internet就可。它具有交互性，但占用大量帶寬，服務(wù)器因可能不得不同時(shí)為不同客戶產(chǎn)生好幾幅地圖而負(fù)載過大。第三十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5數(shù)據(jù)預(yù)處理這項(xiàng)服務(wù)適于擁有自己的GIS的用戶。許多底端GIS軟件，如Mapinfo，缺乏諸如格式轉(zhuǎn)換、投影變換等空間數(shù)據(jù)預(yù)處理能力。數(shù)據(jù)預(yù)處理器可輔之以這些功能。這種應(yīng)用的目的是增強(qiáng)原始數(shù)據(jù)下載服務(wù)。數(shù)據(jù)傳輸之前作一些初步處理。最有用的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)集重格式化，以符合客戶端GIS軟件本地格式；投影方式和坐標(biāo)系統(tǒng)變換，以與用戶自己的數(shù)據(jù)相匹配。第三十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一6基于Web的GIS查詢和分析客戶端可以完成GIS所有的功能。如屬性查詢、緩沖區(qū)分析、迭加分析、分類、地圖顯示，甚至數(shù)據(jù)編輯?？梢酝耆刂颇男┎僮骺傻?，哪些數(shù)據(jù)集可視。這一類服務(wù)要求作編程工作，因?yàn)橛脩舨恢苯釉L問服務(wù)器方的GIS。這意味著，必須為用戶想訪問的具體操作定制界面。這包括：創(chuàng)建腳本，以處理這些請(qǐng)求和輸出結(jié)果。目前大多數(shù)這樣的服務(wù)采用重服務(wù)器策略，因很難在客戶端編程定制強(qiáng)大的GIS功能。第三十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一7能響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的GIS軟件能響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的GIS軟件是OpenGISConsortium（OGC）的主要目標(biāo)之一。OGC的使命就是增強(qiáng)異構(gòu)GIS平臺(tái)間互操作的能力。OGC所展望的、處于一個(gè)分布式計(jì)算環(huán)境中的GIS，包含分布于Internet上的、能彼此交流和共享數(shù)據(jù)的GIS客戶。這些能響應(yīng)Internet的GIS客戶端至少具備三個(gè)主要能力。1．遠(yuǎn)程文件訪問分布式地理信息服務(wù)的第一種類型（原始數(shù)據(jù)下載）要求用戶在使用數(shù)據(jù)前先將數(shù)據(jù)集下載到磁盤。相反，網(wǎng)絡(luò)通軟件能如同讀取本地?cái)?shù)據(jù)集一樣容易地讀取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。第三十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2．各種數(shù)據(jù)格式理解因數(shù)據(jù)可能來自各種不同的計(jì)算機(jī)及軟件，網(wǎng)絡(luò)通GIS程序必須能讀取許多以不同格式存貯的數(shù)據(jù)。一些GIS軟件，如ESRI的Arcview正在努力實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。這也是OGC的使命之一：OGC旨在增加異構(gòu)GIS平臺(tái)互操作的能力。3．實(shí)時(shí)投影轉(zhuǎn)換和空間位置匹配實(shí)時(shí)投影變換和位置匹配能讓用戶比較和復(fù)合不同來源的、具有不同投影方式和坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集。大多普遍GIS軟件具備投影變換方式和坐標(biāo)系統(tǒng)功能，但通常是將一個(gè)文件轉(zhuǎn)換成與新投影方式對(duì)應(yīng)的另一個(gè)文件。能響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的GIS卻能即時(shí)完成投影，即繪制空間點(diǎn)的同時(shí)作變換操作，而不改變?cè)嘉募?。第三十六頁，共五十九頁，編輯?023年，星期一3分布式空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)在分布式空間數(shù)據(jù)管理上，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)提供了基礎(chǔ)，它可以將異地配置的若干空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)站點(diǎn)連接起來，實(shí)現(xiàn)不同站點(diǎn)之間空間數(shù)據(jù)庫(kù)的透明連接。為了實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)由集中式存儲(chǔ)管理向分布式存儲(chǔ)管理的變化，就要解決一系列的技術(shù)問題，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多源數(shù)據(jù)綜合管理技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、空間數(shù)據(jù)搜索引擎技術(shù)、系統(tǒng)安全技術(shù)等。第三十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)3.2管理空間元數(shù)據(jù)及其管理3.3數(shù)據(jù)冗余與一致性3.4數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)3.5空間數(shù)據(jù)搜索引擎技術(shù)3.6數(shù)據(jù)無縫連接技術(shù)3.7數(shù)據(jù)快速更新技術(shù)3.8數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)技術(shù)3.9數(shù)據(jù)傳輸隊(duì)列技術(shù)3.10系統(tǒng)安全技術(shù)

第三十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)良好的通信機(jī)制是實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。目前的一些開發(fā)工具提供了直接訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的能力，但大部分都沒有提供直接的消息傳遞機(jī)制。而作為分布式系統(tǒng)，直接的消息傳遞機(jī)制是系統(tǒng)通信的重要組成部分。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中的消息傳遞機(jī)制是通過使用Windowssocket消息驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的。一般使用“可定制用戶對(duì)象”在客戶機(jī)和服務(wù)器之間通過函數(shù)傳遞信息。第三十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一2管理空間元數(shù)據(jù)及其管理空間元數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)了系統(tǒng)中全部空間數(shù)據(jù)庫(kù)的某些標(biāo)準(zhǔn)屬性，以便進(jìn)行總控管理。在中心服務(wù)器上存儲(chǔ)著一個(gè)總的空間元數(shù)據(jù)庫(kù)，而在各個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上又各自有一個(gè)較小的空間元數(shù)據(jù)庫(kù)，它描述了本站點(diǎn)上所有空間數(shù)據(jù)庫(kù)的情況，所有分站點(diǎn)上空間元數(shù)據(jù)的總和應(yīng)當(dāng)?shù)扔谥行姆?wù)器上總的空間元數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，空間元數(shù)據(jù)庫(kù)的管理還包括空間元數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、空間元數(shù)據(jù)內(nèi)容的輸入，空間元數(shù)據(jù)的查詢與發(fā)布等基本功能。第四十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一3數(shù)據(jù)冗余與一致性為保證系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全，在系統(tǒng)發(fā)生局部故障仍能保持對(duì)發(fā)生故障部分的數(shù)據(jù)的正常訪問，系統(tǒng)在其他節(jié)點(diǎn)保留該部分?jǐn)?shù)據(jù)的副本，這也就帶來了數(shù)據(jù)的冗余及一致性問題。用戶對(duì)若干數(shù)據(jù)副本中的任一個(gè)的修改必須同時(shí)反映到所有副本中去，否則系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不一致將會(huì)帶來系統(tǒng)的混亂。第四十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)在分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，空間數(shù)據(jù)分布于各個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器上。在應(yīng)用這些數(shù)據(jù)時(shí)，一般由客戶端向中心服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，中心服務(wù)器在接受請(qǐng)求后，調(diào)用總的空間元數(shù)據(jù)庫(kù)，確定存儲(chǔ)所需數(shù)據(jù)的服務(wù)器，然后向具體的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，由相應(yīng)數(shù)據(jù)服務(wù)器上的服務(wù)程序從有關(guān)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中生成所需要的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果傳回中心服務(wù)器，進(jìn)而傳回客戶端。第四十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一5空間數(shù)據(jù)搜索引擎技術(shù)空間數(shù)據(jù)搜索本身就是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，由于空間特征的語義表達(dá)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而地理特征之間的關(guān)系運(yùn)算量也非常大，因而搜索的效率也就比較低。在分布式存儲(chǔ)的情況下，數(shù)據(jù)的總量急劇上升，且在搜索時(shí)要大量涉及客戶端與服務(wù)器端、服務(wù)器端相互之間的協(xié)調(diào)問題，因而問題更為突出，必須根據(jù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的框架對(duì)空間搜索算法進(jìn)行優(yōu)化，以滿足空間數(shù)據(jù)庫(kù)搜索的需要。第四十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)搜索的不同之處在于調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)量。一般來說，每次數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求的命令都是發(fā)到一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，由該服務(wù)器上的服務(wù)程序?qū)⑺枰臄?shù)據(jù)生成并傳回，雖然不同的命令所發(fā)往的數(shù)據(jù)服務(wù)器可能不同。對(duì)于空間數(shù)據(jù)搜索來說，每次搜索都要在所有數(shù)據(jù)服務(wù)器站點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行，即命令要發(fā)到所有的數(shù)據(jù)服務(wù)器上，并由各自服務(wù)器上的服務(wù)程序完成對(duì)站點(diǎn)上數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索，所有這些搜索結(jié)果再傳回中心服務(wù)器并進(jìn)行綜合，最后將綜合的結(jié)果傳回客戶端。第四十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一6數(shù)據(jù)無縫連接技術(shù)空間數(shù)據(jù)的格式有多種多樣，如不同的傳感器所獲取的遙感圖象格式各不相同，不同地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建立者所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)各有特點(diǎn)，而不同站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)用途及格式也不同，所有這些數(shù)據(jù)都應(yīng)成為整個(gè)分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)的組成部分，這就要解決它們之間的無縫連接問題。第四十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一7數(shù)據(jù)快速更新技術(shù)分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新體現(xiàn)在多個(gè)方面，必須分別制定合理的更新方法。例如，可以有新的空間數(shù)據(jù)站點(diǎn)加入進(jìn)來，從而擴(kuò)大了數(shù)據(jù)庫(kù)的范圍，這時(shí)要將新站點(diǎn)注冊(cè)到中心服務(wù)器，并用其空間元數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容來補(bǔ)充中心服務(wù)器中的元數(shù)據(jù)庫(kù)；有的數(shù)據(jù)站點(diǎn)根據(jù)形式的變化而必須退出分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)，這時(shí)要在中心服務(wù)器上注銷相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，并在總的元數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除有關(guān)元數(shù)據(jù)；在某個(gè)數(shù)據(jù)站點(diǎn)內(nèi)部，隨著時(shí)間的變化，可能生成了新的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，這時(shí)要將新數(shù)據(jù)庫(kù)的空間元數(shù)據(jù)發(fā)送到中心服務(wù)器，以便及時(shí)更新總的空間元數(shù)據(jù)庫(kù)；在很多情況下，數(shù)據(jù)站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫(kù)個(gè)數(shù)及名稱都沒有發(fā)生變化，而某些數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容卻發(fā)生了變化，這時(shí)只要像集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的更新那樣更新相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)即可。第四十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一由于各個(gè)站點(diǎn)上空間數(shù)據(jù)庫(kù)的更新是各自獨(dú)立完成的，而很多情況下它們要引致對(duì)中心服務(wù)器上元數(shù)據(jù)庫(kù)的更新，這就存在并發(fā)控制問題，可以通過在架構(gòu)程序的內(nèi)部設(shè)置命令來更新隊(duì)列，從而使得總元數(shù)據(jù)庫(kù)的更新依命令接收時(shí)間次序進(jìn)行。第四十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一8數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)技術(shù)在某些特定條件下，有的數(shù)據(jù)服務(wù)器可能會(huì)與中心服務(wù)器聯(lián)系中斷，但卻與另一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器聯(lián)系暢通，即可以通過該服務(wù)器中轉(zhuǎn)，因此必須存在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，這可以通過數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的架構(gòu)程序來完成。源服務(wù)器上的架構(gòu)程序負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)，而目標(biāo)服務(wù)器上的架構(gòu)程序則負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，并將它發(fā)往中心服務(wù)器。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)的最初命令仍是由中心服務(wù)器發(fā)出，中心服務(wù)器在需要某個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)而又不能與其連通時(shí)，就會(huì)將命令發(fā)向另一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，由該服務(wù)器向要連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令，如果仍不通，中心服務(wù)器就會(huì)重新選擇一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，直到能夠中轉(zhuǎn)為止。數(shù)據(jù)服務(wù)器在收到中轉(zhuǎn)過來的命令以后，就會(huì)根據(jù)要求將數(shù)據(jù)發(fā)出。第四十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一9數(shù)據(jù)傳輸隊(duì)列技術(shù)在分式空間數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用流程中，經(jīng)常要將數(shù)據(jù)同時(shí)請(qǐng)求發(fā)到各個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器，有些還是通過中轉(zhuǎn)而發(fā)，這樣就會(huì)同時(shí)有大量數(shù)據(jù)往中心服務(wù)器傳輸，因此在中心服務(wù)器必須有一個(gè)接收分時(shí)控制程序，以保證數(shù)據(jù)接收的正常運(yùn)行。從每臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器來看，它可能接收了多條數(shù)據(jù)請(qǐng)求，要與中心服務(wù)器及其他數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此必須有一個(gè)隊(duì)列管理程序來控制所有數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的執(zhí)行。第四十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一10系統(tǒng)安全技術(shù)系統(tǒng)的安全性，即保證系統(tǒng)在局部故障條件下能持續(xù)運(yùn)行并且系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)無丟失現(xiàn)象，它是設(shè)計(jì)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所必須考慮的問題之一。在系統(tǒng)運(yùn)行的任一時(shí)刻，都由中心服務(wù)器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，包括系統(tǒng)空間元數(shù)據(jù)的維護(hù)、安全權(quán)限管理等。同時(shí)，在中心服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)中的任何一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器都有可能被提升為中心服務(wù)器，這就需要將所有空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的元數(shù)據(jù)庫(kù)傳輸?shù)叫碌闹行姆?wù)器，并由該服務(wù)器對(duì)它進(jìn)行管理和維護(hù)。為了保證分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全性，可以采取系統(tǒng)登錄檢測(cè)、系統(tǒng)操作權(quán)限的控制、存取控制、使用日志、權(quán)限分級(jí)等技術(shù)。第五十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4網(wǎng)絡(luò)GIS中地理空間元數(shù)據(jù)管理隨著地理空間數(shù)據(jù)集的數(shù)量、復(fù)雜性和多樣性的增加，一個(gè)適應(yīng)該數(shù)據(jù)集共享的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范和管理系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生，這就是Metadata網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，它也是網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）必不可少的一部分，通過它可以了解WebGIS系統(tǒng)所提供地理空間數(shù)據(jù)的情況，如：有什么數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)質(zhì)量如何？數(shù)據(jù)有哪些格式？以什么方式在哪兒可以得到數(shù)據(jù)？等等和數(shù)據(jù)有關(guān)的信息。通過這些信息可以實(shí)現(xiàn)不同部門、不同專業(yè)領(lǐng)域的地理空間數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享，從而可避免因地理空間數(shù)據(jù)的重復(fù)收集、錄入和處理而導(dǎo)致的大量時(shí)間、資金、人力和物力的浪費(fèi)。第五十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4.1Metedata的定義及其作用4.2Metedata的分類4.3Metedata的內(nèi)容4.4Metedata網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的功能

第五十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期一4.1Metedata的定義及其作用空間元數(shù)據(jù)是“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，它在地