GIS技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用
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隨著我國環(huán)境信息化的快速發(fā)展和計算機新技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,環(huán)境信息系統(tǒng)在環(huán)境保護管理和決策工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。而地理信息系統(tǒng)技術(shù)的出現(xiàn)為環(huán)境保護工作邁向信息化、現(xiàn)代化提供了技術(shù)支持。
目前,全國27個省級環(huán)保局及一百多個城市環(huán)保部門都已購置了ESRI公司的ARCGIS、ARCVIEW地理信息系統(tǒng)平臺軟件和相應(yīng)的硬件設(shè)施,大部分省市已經(jīng)建立環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,在GIS平臺上開發(fā)了城市環(huán)境地理信息系統(tǒng)、重點流域水資源管理、環(huán)境污染應(yīng)急預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)等,取得了顯著的成效。
2.1應(yīng)用GIS制作環(huán)境專題圖
環(huán)境制圖是環(huán)境科學(xué)研究的基本工具和手段。與傳統(tǒng)的、周期長、更新慢的手工制圖方式相比,利用GIS建立起地圖數(shù)據(jù)庫,可以達到一次投入、多次產(chǎn)出的效果。它不僅可以用戶輸出全要素地形圖,而且可以根據(jù)用戶需要分層輸出各種專題圖,如污染源分布圖、大氣質(zhì)量功能區(qū)劃圖等等。GIS的制圖方法比傳統(tǒng)的人工繪圖方法要靈活得多,在基礎(chǔ)電子地圖上,通過加入相關(guān)的專題數(shù)據(jù)就可迅速制作出各種高質(zhì)量的環(huán)境專題地圖??梢愿鶕?jù)實際需要從符號和顏色庫中選擇圖件,使之更好地突出專題效果和特性。
2.2應(yīng)用GIS建立各種環(huán)境地理信息系統(tǒng)
各級環(huán)保部門在日常管理業(yè)務(wù)中,需要采集和處理大量的、種類繁多的環(huán)境信息。而這些環(huán)境信息85%以上與空間位置有關(guān)。GIS的強大功能之一是它的空間數(shù)據(jù)的采集、編輯、處理功能和對空間數(shù)據(jù)的管理能力。使用GIS,可以建立各種環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫。例如:污染源空間信息數(shù)據(jù)庫(包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等污染源數(shù)量、屬性和污染源發(fā)生的地域范圍)、環(huán)境質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫(包括空氣、水、噪聲等),GIS能夠把各種環(huán)境信息與其地理位置結(jié)合起來進行綜合分析與管理,以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的輸入、查詢、分析、輸出和管理的可視化。例如,基于GIS平臺,廈門市建立了城市環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫和污染源監(jiān)測屬性數(shù)據(jù)庫,開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)化城市環(huán)境質(zhì)量地理信息系統(tǒng),該系統(tǒng)涵蓋了大氣、地表水、聲學(xué)環(huán)境的監(jiān)測信息,以分布圖、專題圖、三維模型等形式,生動直觀地反映環(huán)境質(zhì)量狀況。由于采用了因特網(wǎng)的GIS開發(fā)技術(shù),該系統(tǒng)可以在Internet/Intranet上運行。
2.3 GIS應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測
在環(huán)境監(jiān)測過程中,利用GIS技術(shù)可對實時采集的數(shù)據(jù)進行存儲、處理、顯示、分析,實現(xiàn)為環(huán)境決策提供輔助手段的目的。如廣東省以東深流域自然環(huán)境地理信息為基礎(chǔ),對東深流域的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲處理,利用GIS技術(shù)開發(fā)了東深流域水環(huán)境管理信息。該系統(tǒng)直觀顯示和分析東深流域水環(huán)境現(xiàn)狀、污染源分布、水環(huán)境質(zhì)量評價,追蹤污染物來源??山Y(jié)合數(shù)字地圖查詢歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)及各種統(tǒng)計數(shù)據(jù),進行空間分析(如緩沖區(qū)查詢與分析)、輔助決策(容量計算及污染狀況的預(yù)測)為流域水環(huán)境的科學(xué)化管理和決策提供了先進的科學(xué)手段。
2.4 GIS應(yīng)用于自然生態(tài)現(xiàn)狀分析
在進行自然生態(tài)現(xiàn)狀分析過程中,利用GIS可以比較精確地計算水土流失、荒漠化、森林砍伐面積等,客觀地評價生態(tài)破壞程度和波及的范圍,為各級政府進行生態(tài)環(huán)境綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。國家環(huán)??偩职袵IS技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合,對我國西部12省的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進行調(diào)查,得到了西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境的空間分布與空間統(tǒng)計狀況、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況和生態(tài)環(huán)境變化的空間規(guī)律特點,為該地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展與資源環(huán)境的可持續(xù)利用提供了科學(xué)依據(jù)。青海省遙感中心將“3S”技術(shù)運用到青海湖環(huán)湖重點區(qū)域調(diào)查上,快速查清了該區(qū)域土地利用、土地覆蓋現(xiàn)狀,建立了生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫和生態(tài)環(huán)境評價指標體系,為政府規(guī)劃決策、資源開發(fā)、環(huán)境保護提供了寶貴資料。
2.5 GIS應(yīng)用于環(huán)境應(yīng)急預(yù)警預(yù)報
建立重大環(huán)境污染事故區(qū)域預(yù)警系統(tǒng),能夠?qū)κ鹿曙L(fēng)險源的地理位置及其屬性、事故敏感區(qū)域位置及其屬性進行管理,提供污染事故的大氣、河流污染擴散的模擬過程和應(yīng)急方案。例如,大連市的“重大污染事故區(qū)域預(yù)警系統(tǒng)”把重大污染事故的多種預(yù)測模型與GIS技術(shù)相結(jié)合,當(dāng)某一風(fēng)險源發(fā)生事故時提供應(yīng)急措施、報警信息和救援信息,為重大污染事故應(yīng)急指揮奠定了基礎(chǔ)。上海市應(yīng)用GIS、RS與GPS技術(shù)開發(fā)了環(huán)保應(yīng)急熱線系統(tǒng),該系統(tǒng)采用GIS技術(shù)進行污染源搜索和定位;將GIS與GPS結(jié)合起來,用于出警指揮和導(dǎo)航;用RS技術(shù)獲取地面信息,解決了GIS基礎(chǔ)底圖動態(tài)更新問題。通過“3S”技術(shù)的綜合應(yīng)用,更好地發(fā)揮了GIS在環(huán)保執(zhí)法和應(yīng)急事件中的作用。
2.6 GIS應(yīng)用于環(huán)境質(zhì)量評價和環(huán)境影響評價
由于GIS能夠集成管理與場地密切相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù),因而也是綜合分析評價的有力工具。環(huán)境影響評價是對所有的改、擴、建項目可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進行預(yù)測評價,并提出防止和減緩這種影響的對策與措施。利用GIS的空間分析功能,可以綜合性地分析建設(shè)項目各種數(shù)據(jù),幫助確立環(huán)境影響評價模型。由于GIS系統(tǒng)具有層的結(jié)構(gòu),可將不同的環(huán)境影響進行計算并疊加。深圳市環(huán)境保護研究所已利用GIS技術(shù)進行編制環(huán)境影響評價報告書和制圖。
在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價工作中,可將地理信息與大氣、土壤、水、噪聲等環(huán)境要素的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合在一起,利用GIS軟件的空間分析模塊,對整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進行客觀、全面的評價,以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布情況。如通過疊加分析,可以提取該區(qū)域內(nèi)大氣污染布圖、噪聲分布圖;通過緩沖區(qū)分析,可顯示污染源影響范圍等。
2.7 GIS應(yīng)用于水環(huán)境管理
水環(huán)境信息具有明顯的空間屬性和層次屬性,利用GIS可以更加明確地揭示不同區(qū)域的水環(huán)境狀況,反映水體環(huán)境質(zhì)量在空間上的變化趨勢??梢愿又庇^地反映如污染源、排污口、監(jiān)測斷面等環(huán)境要素的空間分布。利用GIS還可以進行污染源預(yù)測、水質(zhì)預(yù)測、水環(huán)境容量計算、污染物削減量的分配等,以表格和圖形的方式為水環(huán)境管理決策提供多方位、多形式的支持。目前,全國各省環(huán)保局正在使用GIS軟件進行各省水環(huán)境功能區(qū)劃匯總工作,在此基礎(chǔ)上,進一步開發(fā)水環(huán)境功能區(qū)管理信息系統(tǒng),實現(xiàn)水環(huán)境數(shù)據(jù)查詢、水質(zhì)評價、統(tǒng)計分析、水質(zhì)預(yù)測等功能,將各種水環(huán)境信息以可視化的方式表達,對水環(huán)境的科學(xué)管理將具有非常重要的意義。
1.用面向?qū)ο蟮姆椒ǚ治鯡SRI幾何對象之間的關(guān)系;
聯(lián)系(association)便描述了類之間的關(guān)聯(lián)。在兩端的類中可以定義多重性( Multiplicity)關(guān)聯(lián)。多重性關(guān)聯(lián)就是限制對象類與其它對象關(guān)聯(lián)的數(shù)目關(guān)系。
類繼承(type inheritance)定義了專門的類,它們擁有超類的屬性和方法,并且同時也有自身的屬性和方法。
實例化(Instantiation)指定一個類的對象有這樣的方法,它能夠創(chuàng)建另外一個類的對象。
聚合(Aggregation)是一種不對稱的關(guān)聯(lián)方式,在這種方式下一個類的對象被認為是一個“整體”,而另一個類的對象被認為是“部件”。
組成(Composition)是一種更為強壯的聚合方式,此種方式下,“整體”對象控制著“部分”對象的生存時間。
2.空間查詢和拓撲規(guī)則之間關(guān)系;
空間查詢是基于合適的拓撲規(guī)則上進行的,而拓撲規(guī)則體現(xiàn)了空間查詢的實用性與合理性
3.結(jié)合實驗結(jié)果,簡述AO中的接口編程方法。
抽象類:不能創(chuàng)建或?qū)嵗?,從來沒有一個抽象類的實例
用于定義子類的公共接口,子類繼承其定義的接口。
OMD符號為:二維的內(nèi)部有陰影的矩形。
實例化類:不能創(chuàng)建,從別的對象獲得實例。
OMD符號為:3D矩形內(nèi)部沒有陰影。
可創(chuàng)建的類:用New關(guān)鍵字創(chuàng)建對象或者從別的對象獲得運行實例。
OMD符號為:帶陰影的3D矩形符號。
面向接口的編程是面向?qū)ο蟮木?,通過定義接口(比如IWorkspaceFactory),有許多類實現(xiàn)該接口,達到一種封裝的效果。可以通過類工廠創(chuàng)建不同類的對象。即可以通過接口實現(xiàn)對類的訪問。
0 引言
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展、空間技術(shù)的日新月異及計算機圖形學(xué)理論的日漸完善,GIS(Geographic Information System)技術(shù)也日趨成熟,并且逐漸被人們所認識和接受。近年來,GIS被世界各國普遍重視,尤其是“數(shù)字地球”概念的提出,使其核心技術(shù)GIS更為各國政府所關(guān)注。目前,以管理空間數(shù)據(jù)見長的GIS已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、環(huán)境研究、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)測、交通管理、礦產(chǎn)資源評價、文物保護、濕地制圖以及政府部門等許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。當(dāng)前GIS正處于急劇發(fā)展和變化之中,研究和總結(jié)GIS技術(shù)發(fā)展,對進一步開展GIS研究工作具有重要的指導(dǎo)意義。因此,本文就目前GIS技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行總結(jié)和分析。
1 GIS研究現(xiàn)狀及其分析
1.1 GIS研究現(xiàn)狀
世紀90年代以來,由于計算機技術(shù)的不斷突破以及其它相關(guān)理論和技術(shù)的完善,GIS在全球得到了迅速的發(fā)展。在海量數(shù)據(jù)存儲、處理、表達、顯示及數(shù)據(jù)共享技術(shù)等方面都取得了顯著的成效,其概括起來有以下幾個方面[1]:①硬件系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機結(jié)構(gòu),初步形成了網(wǎng)絡(luò)化、分布式、多媒體GIS;②在GIS的設(shè)計中,提出了采用“開放的CIS環(huán)境”的概念,最終以實現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)共享為目標;③高度重視數(shù)據(jù)標準化與數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題,并已形成一些較為可行的數(shù)據(jù)標準;④面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)問世,正在發(fā)展稱之為“對象——關(guān)系DBMS(數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))”;⑤以CIS為核心的“3S”技術(shù)的逐漸成熟,為資源與環(huán)境工作提供了空間數(shù)據(jù)新的工具和方法;⑥新的數(shù)學(xué)理論和工具采用CIS,使其信息識別功能、空間分析功能得以增強等等。
在GIS技術(shù)不斷發(fā)展下,目前GIS的應(yīng)用已從基礎(chǔ)信息管理與規(guī)劃轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的區(qū)域開發(fā)、預(yù)測預(yù)報,與衛(wèi)星遙感技術(shù)相結(jié)合用于全球監(jiān)測,成為重要的輔助決策工具。據(jù)有關(guān)部門估計,目前世界上常用的GIS軟件己達400多種[2].國外較著名的GIS軟件產(chǎn)品有[3]:Auotodesk系列產(chǎn)品、Arc/Info、MapInfo及其構(gòu)件產(chǎn)品、Intergraph、Microstation等,還有Web環(huán)境下矢量地圖發(fā)布的標準和規(guī)范,如XML、GML、SVG等等。我國GIS軟件研制起步較晚,比較成熟的測繪軟件主要有南方CASS,MapGIS,GeoStar,SuperMap等。盡管現(xiàn)存的GIS軟件很多,但對于它的研究應(yīng)用,歸納概括起來有二種情況:一是利用GIS系統(tǒng)處理用戶的數(shù)據(jù);二是在GIS的基礎(chǔ)上,利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)用戶專用的GIS軟件。目前已成功應(yīng)用包括資源管理、自動制圖、設(shè)施管理、城市和區(qū)域規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領(lǐng)域。在美國及發(fā)達國家,GIS的應(yīng)用遍及環(huán)境保護、災(zāi)害預(yù)測、城市規(guī)劃建設(shè)、政府管理等眾多領(lǐng)域。近年來,隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展,加速了GIS應(yīng)用的進程,在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮r重要的作用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
1.2 當(dāng)前GIS發(fā)展存在的主要問題
基于以上GIS技術(shù)現(xiàn)狀研究,本文分析認為GIS技術(shù)在模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方面存在著不足,一定程度上制約了GIS技術(shù)的發(fā)展。
(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面存在的問題
目前通用的GIS主要有矢量、柵格或兩者相加的混合系統(tǒng),即使是混合系統(tǒng)實際上也是將兩類數(shù)據(jù)分開存儲,當(dāng)需要執(zhí)行不同的任務(wù)時采用不同的數(shù)據(jù)形式。在矢量結(jié)構(gòu)方面,其缺點是處理位置關(guān)系(包括相交、通過、包含等)相當(dāng)費時,且缺乏與DEM和RS直接結(jié)合的能力。在柵格結(jié)構(gòu)方面,存在著柵格數(shù)據(jù)分辨率低,精度差;難以建立地物間的拓撲關(guān)系;難以操作單個目標及柵格數(shù)據(jù)存貯量大等問題[4].
(2)GIS模型存在的問題
傳統(tǒng)GIS模型是按照計算機的方法對客觀世界地理空間不自然的分割和抽象,使得人們認知地理空間的認知模型與計算機中的數(shù)據(jù)模型不能形成良好的對應(yīng)關(guān)系,難以表達復(fù)雜的地理實體,更難滿足客觀世界的整體特征要求。在GIS軟件開發(fā)中,如果語義分割不合理,將難以有效表達地理空間實體間的關(guān)系,這就導(dǎo)致較深層次的分析、處理操作難以實現(xiàn)。隨著GIS應(yīng)用需求領(lǐng)域的不斷開拓及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,對空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求,使得傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)模型力不從心,逐漸暴露其弊端。
目前,面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型一定程度上解決了傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)模型的某些不足,但是OODB(面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫)目前仍未在市場以及關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用方面被廣泛接受,因為OODB作為一個DBS還不太成熟,如缺少完全非過程性的查詢語言以及視圖、授權(quán)、動態(tài)模式更新和參數(shù)化性能協(xié)調(diào)等;且OODB與RDB之間缺少應(yīng)有的兼容性,因而使得大量的已建立起來的龐大的RDB客戶不敢輕易地去選擇OODB.
(3)其他方面亟待解決的問題
當(dāng)前,GIS正處在一個大變革時期,GIS的進一步發(fā)展還面臨不少問題,主要表現(xiàn)在以下幾個方面[5]:①GIS設(shè)計與實現(xiàn)的方法學(xué)問題。在GIS設(shè)計與實現(xiàn)過程中缺乏面向?qū)ο蟮恼J知方法學(xué)和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法學(xué)的指導(dǎo),導(dǎo)致GIS軟件系統(tǒng)的可靠性和可維護性差;②GIS的功能問題。當(dāng)前以數(shù)據(jù)采集、存儲、管理和查詢檢索功能為主的GIS,不能滿足社會和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展在空間分析、預(yù)測預(yù)報、決策支持等方面的要求,直接影響到GIS的應(yīng)用效益和生命力;③三維GIS模型及可視化問題。目前大多數(shù)GIS軟件的圖形顯示是基于二維平面的,即使是三維效果顯示也是采用DEM的方法來處理表達地形的起伏,涉及到地底下真三維的自然和人工現(xiàn)象顯得無能為力。
2 GIS未來發(fā)展趨勢
2.1數(shù)據(jù)管理方面
(1)多比例尺、多尺度和多維空間數(shù)據(jù)的表達[6]
對于多比例尺數(shù)據(jù)的顯示,將運用影像金字塔技術(shù)、細節(jié)分層技術(shù)和地圖綜合等技術(shù);而為了實現(xiàn)GIS的動態(tài)、實時和三維可視化,出現(xiàn)存儲真三維坐標數(shù)據(jù)的3D GIS和真四維時空GIS,這其中涉及了空間數(shù)據(jù)的海量存儲、時空數(shù)據(jù)處理與分析以及快速廣域三維計算與顯示等多項理論與技術(shù)[7].
(2)三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方向
空間數(shù)據(jù)庫向著真正面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網(wǎng)庫三庫一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展[8].這種三庫一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改變了以圖層為處理基礎(chǔ)的組織方式,實現(xiàn)了直接面向空間實體的數(shù)據(jù)組織,使多源空間數(shù)據(jù)的錄入與融合成為了可能,從而為GIS與遙感技術(shù)的集成創(chuàng)造了條件。
(3)基于空間數(shù)據(jù)倉庫(Spatial Data warehouse)的海量空間數(shù)據(jù)管理的研究
空間數(shù)據(jù)量非常大,而且數(shù)據(jù)大都分散在政府、私人機構(gòu)、公司的各個部門,數(shù)據(jù)的管理與使用就變得非常復(fù)雜,但這些空間數(shù)據(jù)又具有極大的科學(xué)價值和經(jīng)濟價值,因此大多數(shù)發(fā)達國家都比較重視空間數(shù)據(jù)倉庫的建立工作,許多研究機構(gòu)和政府部門都參與到空間數(shù)據(jù)倉庫建立的研究工作。
(4)利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進行知識發(fā)現(xiàn)
空間數(shù)據(jù)挖掘是從空間數(shù)據(jù)庫中抽取隱含的知識、空間關(guān)系以及其他非顯式的包含在空間數(shù)據(jù)庫中但以別的模式存在的信息供用戶使用,這是GIS應(yīng)用的較高層次。由于目前空間數(shù)據(jù)的組織與管理仍局限于二維、靜態(tài)、單時相,且仍以圖層為處理基礎(chǔ),因此,當(dāng)前的GIS軟件和空間數(shù)據(jù)庫還不能有效地支持數(shù)據(jù)挖掘。
2.2技術(shù)集成方面
(1)“3S”集成
“3S”是GPS(全球定位系統(tǒng))、RS(遙感)和GIS的簡稱,“3S”集成是指將遙感、空間定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)這三種對地觀測技術(shù)有機地集成在一起。地理信息是一種信息流,RS、GPS和GIS中任何一個系統(tǒng)都只側(cè)重于信息流特征中的一個方面,而不能滿足準確、全面地描述地理信息流的要求。因此,無論從物質(zhì)運動形式、地學(xué)信息的本質(zhì)特征還是“3S”各自的技術(shù)特征來說,“3S”集成都是科技發(fā)展的必然結(jié)果。
目前,“3S”集成還僅限于兩兩結(jié)合方式,這是“3S”集成的初級和基礎(chǔ)起步階段,其核心是GIS與RS的結(jié)合。這種兩兩結(jié)合雖然優(yōu)于單一系統(tǒng),但是仍然存在以下缺陷。將“3S”進行集成從而形成一體化的信息技術(shù)體系是非常迫切的。這種集成包括空基“3S”集成和地基“3S”集成,即在硬件方面建立具有同步獲取涉譜數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的高重復(fù)觀測能力的平臺,而在軟件方面使GIS支持數(shù)據(jù)封裝,同時解決圖形和圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理問題。
(2)GIS與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合
虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)是一種最有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術(shù),是當(dāng)代信息技術(shù)高速發(fā)展和集成的產(chǎn)物。從本質(zhì)上說,虛擬現(xiàn)實就是一種先進的計算機用戶接口,通過計算機建立一種仿真數(shù)字環(huán)境,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形、聲音和接觸感受,利用多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中,用戶可以如同在真實世界那樣“處理”計算機系統(tǒng)所產(chǎn)生的虛擬物體。將虛擬和重建逼真的、可操作的地理三維實體,GIS用戶在客觀世界的虛擬環(huán)境中能更有效的管理、分析空間實體數(shù)據(jù)。因此,開發(fā)虛擬GIS已成為GIS發(fā)展的一大趨勢。
(3)分布式技術(shù)、萬維網(wǎng)與GIS的結(jié)合[9]
目前,隨著Internet技術(shù)的迅猛發(fā)展,其應(yīng)用已經(jīng)深人到各行各業(yè),作為與我們?nèi)粘I钕⑾⑾嚓P(guān)的GIS也不例外,它們的結(jié)合產(chǎn)生了web GIS.當(dāng)前Web GIS系統(tǒng)已經(jīng)得到迅速的發(fā)展,到1999年1月,僅在美國出現(xiàn)的這類系統(tǒng)就有23種之多。又由于客戶端可能會采用新的應(yīng)用協(xié)議,因此也被認為是Internet GIS.
計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,分布式計算的優(yōu)勢日益凸顯,GIS與分布式技術(shù)結(jié)合也就成為必然,它們的結(jié)合即構(gòu)成了分布式CIS.它就是指利用最先進的分布式計算技術(shù)來處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息,集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺上的空間服務(wù),構(gòu)建一個物理上分布,邏輯上統(tǒng)一的GIS.它與傳統(tǒng)GIS最大的區(qū)別在于它不是按照系統(tǒng)的應(yīng)用類別、運行環(huán)境劃分的,而是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布特征和針對其中數(shù)據(jù)處理的計算特征而分類的。
(4)移動通信技術(shù)與CIS的結(jié)合發(fā)展[10]
WAP/WML技術(shù)作為無線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個熱點,已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場價值。WAP柳ML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了移動GIS(Mobile GIS)應(yīng)用和無線定位服務(wù)LBS(Location一basedServices)。通過WAR/WML技術(shù),移動用戶幾乎可以在任何地方、時間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。無線定位服務(wù)將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都認為,到2010年,無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。
當(dāng)前用于地理信息交互的語言還不足以完成真正的“設(shè)備無關(guān)接口”的互操作。各種移動設(shè)備對于從地理信息服務(wù)器所獲得的信息,其表現(xiàn)方式是各不相同的,用戶輸人方式也不相同。因此,對于不同的移動設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標記語言。無線定位服務(wù)將提供一個機會使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進人到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里:大多數(shù)的分析家都認為,到2010年,無線網(wǎng)絡(luò)將成為全球數(shù)據(jù)傳送的主要途徑。GIS的未來將會由其機動性所決定。
(5)GIS與決策支持系統(tǒng)(DSS)的集成[11]
決策支持系統(tǒng)(Decision Support System,簡稱DSS)是以管理學(xué)、運籌學(xué)、控制論、行為科學(xué)和人下智能為基礎(chǔ),運用信息仿真和計算手段為基礎(chǔ),綜合利用現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫、信息和模型來輔助決策者或決策分析人員解決結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化問題,甚至非結(jié)構(gòu)化問題的人機交互系統(tǒng)。
目前,絕大多數(shù)的GIS還僅限于圖形的分析處理,缺乏對復(fù)雜空間問題的決策支持,而目前絕大多數(shù)的DSS則無法向決策者提供一個友好的可視化的決策環(huán)境。因此,將GIS與DSS相集成,最終形成空間決策支持系統(tǒng)(SDSS),借助GIS強大的空間數(shù)據(jù)處理分析功能,并在DSS中嵌入空間分析模塊,從而輔助決策者求解復(fù)雜的空間問題,這是GIS應(yīng)用向較高層次的發(fā)展。其中SDSS中知識的表達、獲取和知識推理以及模型庫、知識庫、數(shù)據(jù)庫三庫接口的設(shè)計是啞待解決的關(guān)鍵問題。
2.3 發(fā)展歷程方面
自20世紀60年代世界上第一個GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS)問世以來,經(jīng)過40年的發(fā)展,GIS經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展。目前,隨著第三代互聯(lián)網(wǎng)的提出與實施,以及計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的飛速發(fā)展,GIS即將步入第四代GIS發(fā)展階段。
第四代GIS軟件將在數(shù)據(jù)組織、存儲、檢索和運算等方面發(fā)生革命性的變革。數(shù)據(jù)組織應(yīng)該是面向空間實體的,空間位置只是實體眾多屬性中的一類,它應(yīng)和其它屬性有機地組織在一起并統(tǒng)一存放:“關(guān)系”概念和“關(guān)系運算”應(yīng)該加以擴充,應(yīng)該包括空間關(guān)系及其運算;傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化查詢語言應(yīng)該擴充,把空間關(guān)系及其查詢包括在里面;以倒排表為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫索引機制應(yīng)該擴展,建立至少包括拓撲關(guān)系在內(nèi)的新的索引機制;數(shù)據(jù)存儲機制應(yīng)該適應(yīng)空間數(shù)據(jù)提取和計算的要求等。只有實現(xiàn)數(shù)據(jù)真正的一體化存儲和處理,才能自由地、方便地、快速地實現(xiàn)人們所期望的處理功能。在功能上,第四代GIS軟件應(yīng)該具備支持數(shù)字地球(區(qū)域、城市)的能力,成為OS、DBMS之上的主要應(yīng)用集成平臺,它具有統(tǒng)一的海量存儲、查詢和分析處理能力、一定的三維和時序處理能力、強大的應(yīng)用集成能力和靈活的操縱能力,且具有一定的虛擬現(xiàn)實表達。
3 結(jié)束語
通過以上對GIS現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的分析,可以看出,GIS作為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,正以前所未有的速度向前發(fā)展。把握當(dāng)前GIS的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及不足,有利于人們預(yù)見GIS的發(fā)展趨勢,站在更高更遠的角度去揚長避短,較好地促進GIS技術(shù)的快速發(fā)展。隨著地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化住處產(chǎn)品在全世界的普及,GIS將深人到各行各業(yè)以至千家萬戶,成為人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)和生活中不可缺少的工具和助手。
在GTC 2020『GIS基礎(chǔ)軟件新技術(shù)論壇』上,超圖研究院副院長胡中南作《云原生GIS及Web端技術(shù)新進展》報告,他首先系統(tǒng)講解了云原生GIS技術(shù)的三大新進展:微服務(wù)更微、可擴展,容器化部署更全、更易用,自動化編排適配更多平臺等,介紹了這些技術(shù)如何支撐云南地質(zhì)大數(shù)據(jù)等系統(tǒng)實現(xiàn)高可用、高并發(fā)、高彈性“三高”價值;也系統(tǒng)闡述了Web端GIS技術(shù)從基礎(chǔ)庫、組件庫、模板庫到WebApps的多層次結(jié)構(gòu)及相關(guān)新進展,讓GIS前端應(yīng)用開發(fā)定制更快速便捷。
本文將分為云原生GIS(點擊左側(cè)藍色文字可直接查看)與Web端GIS兩大部分,現(xiàn)分享Web端GIS技術(shù)部分資料如下:
演講PPT
上半部分主要講云原生GIS技術(shù)如何助力GIS系統(tǒng)快速部署與運維。
接下來我為大家介紹Web端GIS技術(shù)。
以前大家可能認為SuperMap的Web端就是一個SuperMap iClient JavaScript,僅僅是將Leaflet等開源技術(shù)做一些封裝集成、改進,和SuperMap服務(wù)器產(chǎn)品的REST API做了對接,其實這只是我們Web端技術(shù)棧的組成之一,也即圖上所示的基礎(chǔ)的iClient Libraries類庫(L1)。
我們在上面還提供了iClient Components,就是所謂的WebGIS組件庫(L2),適配了Vue框架和React框架。在這之上我們面向行業(yè)應(yīng)用共性,基于組件庫進一步封裝,提供了Web模板庫iClient Templates(L3),只需將數(shù)據(jù)、LOGO和圖片等進行簡單修改,就可以快速上線。我們還提供了可構(gòu)建、可定制、可擴展的Web Apps,如MapDashboard和WebSite UI(L4),以及更偏向使用的一些Web Apps,用做制圖、分析等(L5)。
由此可見,SuperMap GIS的Web端包括這五個層次的內(nèi)容,已經(jīng)不僅僅是SuperMap iClient JavaScript單個產(chǎn)品。
在SuperMap iClient JavaScript層面,我們也有新的增強與改進。
SuperMap iClient JavaScript 2020模塊圖。Web Libraries和 Web Components都有一些增強,新增加了Web Templates。
在此,我重點介紹一下組件和模板的新特性和新技術(shù):組件技術(shù)就是把Libararies類庫做進一步的封裝,更少的代碼做更快的開發(fā),比如可以一行代碼加一個Web Map組件,里面填一個服務(wù)地址和地圖資源ID,就可以出一個地圖了。歡迎大家在超圖軟件官網(wǎng)查看范例。
這是2019年我們提供的技術(shù)。今年我們新增了多款Vue組件,包括時間軸、卷簾地圖等。地圖、圖表等都有新的增強和改進。
今年我們新增了多款Vue組件,包括時間軸、卷簾地圖等。地圖、圖表等組件都有新的增強和改進。
這是我們做的全球新冠疫情圖范例。使用組件技術(shù)做了封裝,用戶不用一行一行寫代碼,操作更方便、開發(fā)更快捷。
新的Web模板技術(shù),可以讓應(yīng)用開發(fā)更便捷。直接提供多種行業(yè)應(yīng)用模板,用戶只需修改LOGO、配色,或刪除不用的地方即可。
再上面就是大屏,可快速開發(fā)建站。
No Code無代碼開發(fā),可以快速建站,包括SuperMap iPortal門戶首頁、地圖大屏App等,都可以進行拖拉式操作,不需要寫代碼就可以完成可視化定制。門戶首頁可以拖出來,Web應(yīng)用可以用大屏拖出來。
地圖大屏也做了一些增強。
以前做了大屏只能看,不能互動,不能點,點了以后也不能操作?,F(xiàn)在能看、能點、能互動。有了交互更好用。
包括,我們對布局也做了優(yōu)化,移動端可以自己修改布局。
包括超寬屏終端都可以適配,這是一個項目的照片。
另外一個定制就是SuperMap iPortal站點定制和擴展增強。
從首頁到登錄頁、管理頁甚至各個Web Apps都支持定制和擴展。
從而實現(xiàn)No Code的可視化定制,同時做了一些新的組件和能力增強。
可以用這個特性快速搭建一個新的首頁,從上面的菜單、左上角的LOGO,包括Banner、橫幅各種內(nèi)容都支持修改、增加和刪除。甚至用戶不懂開發(fā)都可以直接進行操作。此外,該布局是自適應(yīng)的,在手機上同樣可以觀看。
這是2019年已有功能,今年我們做了新的增強。另外就是全代碼定制。
你可以基于自己的技術(shù)直接寫一個首頁。不管是我們提供的組件,還是你自己寫的組件,或是第三方組件都可以拿來使用。
包括我們的登錄頁和資源管理頁都可以進行修改和定制。
此外,大屏本身也是可以擴展的。
包括數(shù)據(jù)上圖。
數(shù)據(jù)洞察,都是可以修改和定制的。
可以加自己的圖表、UI。
前面所提到的是定制開發(fā),再上層就是直接使用的WebApp。
如果大家感興趣,可以去我們官網(wǎng):,或GTC網(wǎng)站:來觀看新特性。
數(shù)據(jù)上圖,制圖能力更豐富。
可以在線打印Web地圖。
簡單回顧一下,我們講到的兩大部分技術(shù):一個是云原生GIS技術(shù),讓GIS后臺服務(wù)管理運維更高效,另一個是Web端GIS技術(shù),讓GIS前端應(yīng)用開發(fā)定制更快速。一個是高效,一個是快速。
總的報告可以用兩個圖連起來,第一就是K8s部署結(jié)構(gòu)圖,通過它可以把云原生GIS技術(shù)一覽無余,包括SuperMap iServer、SuperMap iPortal、SuperMap iManager之間的關(guān)系、用了什么技術(shù)等都可以看到。
第二張圖如上所示,我們在Web端的整體技術(shù)層次都可以看到,從SuperMap iClient Libraries類庫,到組件、模板,到大屏、Site UI定制、擴展,以及WebApps等等。
以上就是我的報告,謝謝大家。
網(wǎng)站欄目:gis應(yīng)用開發(fā)技術(shù)報告 gis開發(fā)的應(yīng)用
標題鏈接:http://chinadenli.net/article28/dogsccp.html
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