WebGIS的主要發(fā)展趨勢(shì)及前沿應(yīng)用[從論文中整理而得] ——嘿友，沒(méi)有陌生人的交友空間
| WebGIS的主要發(fā)展趨勢(shì)及前沿應(yīng)用[從論文中整理而得] ( 發(fā)表時(shí)間:2004-9-3 17:12:52 ) | |
WebGIS的主要發(fā)展趨勢(shì)及前沿應(yīng)用
地理信息系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展，已經(jīng)逐步進(jìn)入了計(jì)算機(jī)技術(shù)主流，從而能夠在更廣泛的領(lǐng)域?yàn)楦嗟挠脩籼峁┛臻g信息服務(wù)。WebGIS新的發(fā)展趨勢(shì)是GIS技術(shù)和Internet技術(shù)新的發(fā)展方向的體現(xiàn)，因而分析總結(jié)的WebGIS新的發(fā)展趨勢(shì)具有重要意義。
1、 地理標(biāo)記語(yǔ)言-網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開(kāi)放的空間數(shù)據(jù)交換格式
空間數(shù)據(jù)具有多源性、多語(yǔ)義性、多時(shí)空性、多尺度和獲取數(shù)據(jù)手段的復(fù)雜性等特點(diǎn)，這就決定了空間數(shù)據(jù)表達(dá)的復(fù)雜性。尤其是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何對(duì)空間數(shù)據(jù)采用規(guī)范化的編碼使得分布在網(wǎng)絡(luò)下的所有用戶都可以無(wú)縫地獲取、訪問(wèn)、瀏覽空間數(shù)據(jù)還存在著很大的技術(shù)問(wèn)題。
超文本鏈接標(biāo)示語(yǔ)言（HTML）是目前Web上通用的標(biāo)記語(yǔ)言。但是標(biāo)準(zhǔn)HTML語(yǔ)言在可擴(kuò)展性、結(jié)構(gòu)和有效性等方面存在嚴(yán)重不足。HTML語(yǔ)言對(duì)復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)的描述也僅僅局限于文本，對(duì)于圖形數(shù)據(jù)就無(wú)能為力了。
為解決上述問(wèn)題，1998年2月10日，W3C組織正式批準(zhǔn)公布了應(yīng)用于Web上的語(yǔ)言“可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語(yǔ)言（Extensible Markup Language）XML。它是一種元語(yǔ)言，是用來(lái)定義其他語(yǔ)言的語(yǔ)言。XML語(yǔ)言可以讓信息提供者根據(jù)需要，自行定義標(biāo)記及屬性名，也可以包含描述法，從而使XML文件的結(jié)構(gòu)可以復(fù)雜到任意程度。XML是基于文本編碼的，具有跨平臺(tái)、開(kāi)放性、可擴(kuò)展性、高度結(jié)構(gòu)化等特點(diǎn)。
目前，還缺乏能夠廣泛采用的對(duì)空間對(duì)象統(tǒng)一的描述方法，從而使得不同國(guó)家、組織機(jī)構(gòu)、部門采用不同的數(shù)據(jù)模型描述空間對(duì)象如：COGIF, MDIFF, SAIF, DLG, SDTS等等。從80年代開(kāi)始，世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)、加拿大、歐共體國(guó)家及聯(lián)合國(guó)等已開(kāi)始了空間信息編碼標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的研究工作。目前從事空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究的機(jī)構(gòu)主要有：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的TC211小組；歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織CEN／TC287；美國(guó)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)FGDC；Open GIS聯(lián)盟（OGC）等。
由于空間數(shù)據(jù)格式的不同，給信息共享和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)帶來(lái)了極大的不便，解決多源數(shù)據(jù)的訪問(wèn)近年來(lái)一直是WebGIS，當(dāng)然也是地理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中需要解決的重要問(wèn)題。其中，OGC是為了發(fā)展開(kāi)放式地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范而成立的一個(gè)非盈利組織。它制定了一套空間數(shù)據(jù)表達(dá)及操作模型，并鼓勵(lì)軟件開(kāi)發(fā)商和系統(tǒng)集成者采用OGC的標(biāo)準(zhǔn)，以最大限度地共享資源及信息交互。
地理標(biāo)記語(yǔ)言（Geography Markup Language）GML是由Open GIS聯(lián)盟制定的基于XML的對(duì)地理信息（包括地理特征的幾何和屬性）的傳輸和存儲(chǔ)的編碼規(guī)范[1]。2000年4月正式推出GML1.0版本，2001年2月推出GML2.0版本規(guī)范。
GML是一個(gè)簡(jiǎn)單的基于文本的地理特征編碼標(biāo)準(zhǔn)。GML是基于OGC創(chuàng)建的公共地理模型（OGC抽象規(guī)范）基礎(chǔ)上的，已經(jīng)被大多數(shù)的GIS開(kāi)發(fā)商所接受并得到進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。
正如XML語(yǔ)言將Web頁(yè)面的內(nèi)容及其表現(xiàn)分離一樣， GML也將在地理信息世界中將內(nèi)容及其表現(xiàn)形式分離開(kāi)來(lái)，GML所關(guān)注的是地理數(shù)據(jù)內(nèi)容的表現(xiàn)。它用地理特征(Features)來(lái)描述世界。本質(zhì)上講特征只是一系列的屬性和幾何體。屬性有其名稱、類型、屬性值的描述。幾何體（Geometries）是由基本的幾何建模體如：點(diǎn)、線、曲線、面、多邊形等所組成。GML已經(jīng)可以對(duì)很復(fù)雜的地理實(shí)體進(jìn)行編碼[2]。
XML已經(jīng)在許多領(lǐng)域顯示了它的應(yīng)用潛力，除了GML之外，一些基于XML的描述矢量圖形元素的規(guī)范已經(jīng)制定出來(lái)，包括SVG（可伸縮的矢量圖形）、VML（矢量標(biāo)記語(yǔ)言）、X3D（擴(kuò)展的3D建模語(yǔ)言，具有XML的語(yǔ)法和VRML的行為），這些規(guī)范在很多地方與GML相似，但是它們有著不同的目標(biāo)。每一種都有自己不同的幾何描述的方法。它們側(cè)重于圖形的表現(xiàn)，因此，包括屬性、顏色、線型等元素。要瀏覽這些格式的數(shù)據(jù)文件，必須要有合適的圖形瀏覽工具。
預(yù)計(jì)，隨著越來(lái)越多的組織機(jī)構(gòu)和軟件開(kāi)發(fā)商使用XML 作為空間數(shù)據(jù)表達(dá)、傳輸、存儲(chǔ)的規(guī)范，空間數(shù)據(jù)編碼的統(tǒng)一以及數(shù)據(jù)互操作和共享將最終成為現(xiàn)實(shí)，從而真正實(shí)現(xiàn)開(kāi)放的空間信息訪問(wèn)。
2、開(kāi)放式地理信息系統(tǒng)
WebGIS的發(fā)展現(xiàn)狀及用戶對(duì)WebGIS的要求，越來(lái)越表明WebGIS要想有廣泛的發(fā)展和應(yīng)用必須走開(kāi)放的道路。開(kāi)放是信息交流的趨勢(shì)，傳統(tǒng)GIS的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，而Web的本質(zhì)特征就是其開(kāi)放性，因此WebGIS的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備開(kāi)放、互操作、可升級(jí)、可擴(kuò)展性。它囊括了網(wǎng)絡(luò)、通信、面向?qū)ο蟆?shù)據(jù)庫(kù)、分布式計(jì)算等眾多技術(shù)，并隨著這些技術(shù)的進(jìn)步而改變。開(kāi)放的WebGIS的首先應(yīng)該包括數(shù)據(jù)的開(kāi)放，即分布在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息能共享，GML的出現(xiàn)已經(jīng)提供了一個(gè)很好的解決方案。另外，還應(yīng)該包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)的開(kāi)放，即不同的地理信息系統(tǒng)軟件之間具有良好的互操作性。對(duì)WebGIS所提出的這些要求正是Open GIS聯(lián)盟（OGC）所成立的目的。實(shí)際上Open GIS是隨著GIS隨著C/S、Internet的出現(xiàn)和發(fā)展的必然產(chǎn)物。
Open GIS聯(lián)盟（OGC）是一個(gè)由一些政府機(jī)構(gòu)、研究組織、軟件開(kāi)發(fā)商成立的，為了發(fā)展開(kāi)放式地理數(shù)據(jù)規(guī)范、研究地學(xué)空間信息標(biāo)準(zhǔn)化以及處理方法的一個(gè)非盈利組織。它多年來(lái)致力于開(kāi)放的地理信息規(guī)范的研究并且制定了一套空間數(shù)據(jù)表達(dá)的規(guī)范化模型。它鼓勵(lì)軟件開(kāi)發(fā)商和系統(tǒng)集成者堅(jiān)持OGC的標(biāo)準(zhǔn)，逐步地開(kāi)發(fā)出一系列符合規(guī)范的工具、數(shù)據(jù)庫(kù)及其他空間數(shù)據(jù)互操作的產(chǎn)品，以最大限度地共享資源及信息交互。Open GIS的目標(biāo)是使得一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者能夠從網(wǎng)上透明地獲取任何空間數(shù)據(jù)和任何空間數(shù)據(jù)處理功能或方法，而不管它的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)模型[3][6]。
Open GIS是通過(guò)OGC制定的一系列開(kāi)放式地理空間數(shù)據(jù)互操作規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它提供了地理數(shù)據(jù)和地理操作的交互性和開(kāi)放性的軟件開(kāi)發(fā)規(guī)范。為軟件開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)框架，使他們能夠開(kāi)發(fā)一些讓他們的用戶方便地訪問(wèn)和處理各種來(lái)源的地理數(shù)據(jù)的軟件。
與傳統(tǒng)的GIS相比，OGIS建立起通用的技術(shù)基礎(chǔ)以進(jìn)行開(kāi)放式的地理信息處理。其特點(diǎn)是[4]：
•互操作性：不同地理信息系統(tǒng)軟件之間連接、信息交換沒(méi)有障礙。
•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；軟件方面增加新的地學(xué)空間數(shù)據(jù)和地學(xué)數(shù)據(jù)處理功能。
•技術(shù)公開(kāi)性：開(kāi)放的思想主要是對(duì)用戶公開(kāi)，公開(kāi)源代碼及規(guī)范說(shuō)明是重要的途徑之一。
•可移植性：獨(dú)立于軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不需修改便可在不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
除此之外，還有諸如兼容性、可實(shí)現(xiàn)性、協(xié)同性等特點(diǎn)。
Open GIS的這些規(guī)范對(duì)WebGIS的發(fā)展及空間數(shù)據(jù)共享、互操作有很好的促進(jìn)作用，許多廠商已經(jīng)開(kāi)始推出支持OGC規(guī)范的WebGIS的產(chǎn)品。要使WebGIS真正符合Open GIS的規(guī)程，則不僅需要OGC努力，更需要眾多GIS軟件廠商放棄部分利益、通力合作。當(dāng)然這是一個(gè)艱難的過(guò)程，但WebGIS遵循OGC的規(guī)范，是WebGIS發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。
3、 一體化的空間數(shù)據(jù)管理與分析
GIS的數(shù)據(jù)一般分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩類，在通常的GIS系統(tǒng)中對(duì)于空間數(shù)據(jù)的管理可以分為以下幾種類型：
•由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(RDBMS)管理屬性數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)，由空間數(shù)據(jù)管理軟件包進(jìn)行空間操作。地理空間數(shù)據(jù)文件和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間以指針或關(guān)鍵字建立聯(lián)系。
•對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善，使其統(tǒng)一管理屬性數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)。
•在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中引入面向?qū)ο蠹夹g(shù)，建立對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(ORDB)或純對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)(OODB)，對(duì)象與底層表示分離，空間屬性與非空間屬性定位平等，實(shí)現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化管理。
在上述三種類型里，第一種把屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分開(kāi)管理，不能保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性，不適宜進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分布式處理。第二種雖然實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一管理，其在處理地理數(shù)據(jù)生成空間拓?fù)潢P(guān)系、進(jìn)行空間分析方面存在缺陷。第三種既實(shí)現(xiàn)了一體化管理，同時(shí)以面向?qū)ο蠹夹g(shù)處理地理空間數(shù)據(jù)，提高了地理空間數(shù)據(jù)運(yùn)算效率，是目前WebGIS的較為理想的數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)。
目前，GIS技術(shù)的瓶頸之一就是如何解決海量空間數(shù)據(jù)管理問(wèn)題。對(duì)于一個(gè)中等城市級(jí)的GIS系統(tǒng)來(lái)講，其數(shù)據(jù)量是極其巨大的，一般可以達(dá)到TB級(jí)數(shù)據(jù)量。傳統(tǒng)的基于文件的管理已無(wú)法適應(yīng)這一需要，利用面向?qū)ο蟮拇笮蛿?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是目前能夠有效地解決這一問(wèn)題的較好途徑。
另外，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)地理數(shù)據(jù)的操作和分析是WebGIS今后發(fā)展的重要方向之一。目前，桌面GIS中可以提供對(duì)數(shù)據(jù)的非常復(fù)雜的操作，包括對(duì)圖形數(shù)據(jù)(點(diǎn)、線、面)和屬性數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等基本操作。另外，GIS的空間分析，是GIS得以廣泛應(yīng)用的重要原因之一。通過(guò)GIS提供的空間分析功能，用戶可以從已知的地理數(shù)據(jù)中得出隱含的重要結(jié)論，這對(duì)于許多應(yīng)用領(lǐng)域是至關(guān)重要的。但是，目前在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)數(shù)據(jù)的這些操作還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，主要還是對(duì)于數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽。
值得注意的是，在目前很多大型的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中都加入了對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，如Oracle Spatial、Informix、IBM DB2等等，從而使得海量地圖、影像數(shù)據(jù)的使用和管理變得更加簡(jiǎn)單：只需建立單一圖層，不必再進(jìn)行分幅處理。如果用戶原來(lái)的數(shù)據(jù)源是分幅的，可將其全部存儲(chǔ)到一個(gè)圖層中，數(shù)據(jù)庫(kù)將自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行拼接和索引處理，可形成一個(gè)完整的圖層。應(yīng)用時(shí)，在客戶端只需極少量的編程(實(shí)際上只是指定數(shù)據(jù)源)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)里數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)根據(jù)當(dāng)前地圖客戶端的顯示視野，自動(dòng)將此范圍內(nèi)的圖形檢索出來(lái)，送到客戶端顯示。
更為重要的是在這些支持空間數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)內(nèi)嵌了對(duì)空間數(shù)據(jù)分析功能，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端對(duì)空間數(shù)據(jù)直接進(jìn)行分析，然后將結(jié)果提交前臺(tái)客戶端。用戶可以通過(guò)擴(kuò)展的SQL查詢語(yǔ)句來(lái)獲取所需要的信息，客戶端負(fù)責(zé)的僅僅只是數(shù)據(jù)的顯示而已。
因此，利用這種支持空間數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)庫(kù)，可建立一種真正的Client/Server結(jié)構(gòu)的空間信息系統(tǒng)，不僅解決了海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理等問(wèn)題，也解決了多用戶編輯、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)安全機(jī)制等許多問(wèn)題，給GIS的應(yīng)用帶來(lái)更廣闊的前景。
4、基于分布式計(jì)算的WebGIS
地球信息的特征是分布的，并具有基礎(chǔ)性、共享性和綜合性。目前出現(xiàn)的分布式計(jì)算技術(shù)可使地理信息的計(jì)算應(yīng)用于社會(huì)各領(lǐng)域，成為信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容。數(shù)字化技術(shù)正飛速轉(zhuǎn)向分布式計(jì)算模式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容能被存儲(chǔ)和維護(hù)在不同的地點(diǎn)，而遠(yuǎn)程用戶則能夠方便地并可應(yīng)用網(wǎng)上特殊的處理方法對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。同樣，決策者也能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合作，或是通過(guò)因特網(wǎng)（Internet）傳送大量文件。最近幾年來(lái)在計(jì)算機(jī)硬件、軟件和的寬帶通訊技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)能夠提供這些服務(wù)。
GIS在計(jì)算結(jié)構(gòu)上已經(jīng)發(fā)生了幾種變化，從較早的框架系統(tǒng)使用電話線和終端迅速地?cái)U(kuò)展到遙遠(yuǎn)的地方。70年代晚期的小型機(jī)被工作站和為了數(shù)據(jù)交換而不斷聯(lián)網(wǎng)的個(gè)人電腦所代替。80年代PC機(jī)和工作站的興起，使得曾經(jīng)是IBM主機(jī)執(zhí)行的功能由PC機(jī)和工作站取代。計(jì)算模式的主流從主機(jī)轉(zhuǎn)移到桌面。進(jìn)入90年代，出現(xiàn)了客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算，使得主機(jī)和PC機(jī)達(dá)到某種平衡。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，分布式計(jì)算正在成為新的計(jì)算模式。
分布式計(jì)算目前的實(shí)現(xiàn)是客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算，它是實(shí)現(xiàn)完全的分布式計(jì)算的一個(gè)中間步驟。完全的分布式計(jì)算是一個(gè)非集中的，對(duì)等的（peer-to-peer）的協(xié)同計(jì)算。是下一個(gè)世紀(jì)的理想計(jì)算模式。目前分布式計(jì)算主要采用的技術(shù)有面向?qū)ο蟮臉?gòu)件技術(shù)、以文檔為中心的軟件體系結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、以及終端的用戶編程。與面向?qū)ο蟮募夹g(shù)相結(jié)合的分布式對(duì)象計(jì)算技術(shù)成為分布式計(jì)算的主流。其技術(shù)特點(diǎn)是：
•主要解決分布異構(gòu)環(huán)境下的互操作問(wèn)題。
•將客戶機(jī)/服務(wù)器模式與面向?qū)ο蠹夹g(shù)結(jié)合在一起。
•提供面向?qū)ο蟮腁PI
•建立集成框架或軟件總線。
•實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的部件化開(kāi)發(fā)。
目前分布式計(jì)算平臺(tái)采用的體系結(jié)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)有對(duì)象管理組織（OMG）的共同對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)（CORBA），微軟（Microsoft）的分布式部件對(duì)象模型（DCOM）和分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（DNA）；分布式計(jì)算環(huán)境（DCE），以及SUN的JAVA。CORBA是世界著名組織對(duì)象管理集團(tuán)的共同對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)，己得到IBM，SUN等在內(nèi)的700余家軟硬件廠商的支持。
由于地理信息本質(zhì)上是分布的，而用戶又需要對(duì)分布的地理信息完成瀏覽、查詢、分析等操作，這就要求WebGIS需要解決如何實(shí)現(xiàn)地理信息客觀上分布與實(shí)際操作、應(yīng)用中集中的問(wèn)題。具體地說(shuō)，在WebGIS的服務(wù)器端，不同地域、不同行業(yè)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門對(duì)應(yīng)專門的數(shù)據(jù)服務(wù)器。通過(guò)對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)整個(gè)WebGIS數(shù)據(jù)的更新與共享。從這方面說(shuō)，地理信息必須是分布式存儲(chǔ)的。而在用戶端，通過(guò)圖形界面完成對(duì)遠(yuǎn)程分布式地理數(shù)據(jù)的獲取、顯示、分析操作。必須認(rèn)識(shí)到，WebGIS的數(shù)據(jù)共享、分析與處理不僅僅是用戶端對(duì)單個(gè)圖幅或單一數(shù)據(jù)源的操作，而是來(lái)自分布式數(shù)據(jù)源的地理信息在用戶端幾何、拓?fù)渑c屬性的統(tǒng)一。從這方面說(shuō)，分布式地理信息的處理又是集中統(tǒng)一的。因此，分布式WebGIS的產(chǎn)生和發(fā)展是地理信息獲取和處理的必然結(jié)果。
分布式WebGIS應(yīng)用從簡(jiǎn)單的已繪制好的地圖在Web瀏覽器上顯示，到基于Internet的GIS功能綜合，遠(yuǎn)程的GIS用戶可以共享普通的GIS數(shù)據(jù)，并與其他的GIS用戶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。發(fā)展分布式Internet GIS應(yīng)用技術(shù)，集中體現(xiàn)在服務(wù)器、客戶機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊3個(gè)方面。服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序；客戶機(jī)使用數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序；網(wǎng)絡(luò)通訊控制服務(wù)器與客戶機(jī)之間的信息流[5]。
在集中式空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，從數(shù)據(jù)采集到納入數(shù)據(jù)庫(kù)，受時(shí)間和空間的限制，給數(shù)據(jù)的更新和信息的實(shí)時(shí)發(fā)布帶來(lái)障礙，往往提供給用戶的信息已失去了現(xiàn)勢(shì)性，不能作為有效的判斷和決策的依據(jù)。而分布式Internet GIS的興起，改變了這一傳統(tǒng)模式，使數(shù)據(jù)的獲取與更新可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，合理劃分了空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門與終端用戶之間的相互利益。
5、 網(wǎng)絡(luò)虛擬地理環(huán)境
三維/虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在成為下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技術(shù)熱點(diǎn)，盡管在線三維還沒(méi)有取得成功，但它對(duì)未來(lái)的影響已基本定型。隨著Internet的飛速發(fā)展及三維技術(shù)的日益成熟，人們已經(jīng)不滿足Web頁(yè)上二維空間的交互特性，而希望將WWW變成一個(gè)立體空間。
所謂“虛擬地理環(huán)境”，是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)生成一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)或嗅覺(jué)等感覺(jué)世界，讓用戶可以從自己的視點(diǎn)出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對(duì)這一生成的虛擬世界客體進(jìn)行瀏覽和交互考察。這一定義強(qiáng)調(diào)的是：逼真的感覺(jué)、自然的交互、個(gè)人的視點(diǎn)及迅速的響應(yīng)。
VR技術(shù)提供的可視化，不只是一般幾何型體的空間顯示，而且也可對(duì)地理信息、噪聲、溫變、力變、磨損、振動(dòng)等予以可視化，還可以把人的創(chuàng)新思維表述為可視化的虛擬實(shí)體，促進(jìn)人的創(chuàng)造靈感進(jìn)一步升華。
在地理信息系統(tǒng)中，結(jié)合三維可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality)，完全再現(xiàn)地理環(huán)境的真實(shí)情況，把所有管理對(duì)象都置于一個(gè)真實(shí)的三維世界里，真正做到了管理意義上的"所見(jiàn)即所得"。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用將使工程人員能通過(guò)全球網(wǎng)或局域網(wǎng)按協(xié)作方式進(jìn)行三維模型的設(shè)計(jì)、交流和發(fā)布，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率并削減成本。
網(wǎng)絡(luò)三維GIS的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越多。目前的GIS大多提供了一些較為簡(jiǎn)單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距.真正的三維GIS必須支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)，解決了三維空間操作和分析問(wèn)題。主要研究的方向包括：(1)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究，主要包括數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)狀態(tài)的表示和數(shù)據(jù)的可視化；(2)三維數(shù)據(jù)的生成和管理；(3)地理數(shù)據(jù)的三維顯示，主要包括三維數(shù)據(jù)的操作，表面處理，柵格圖像、全息圖像顯示，層次處理等。
地理虛擬建模語(yǔ)言（GeoVRML）是由Web3D聯(lián)盟下屬的一個(gè)官方工作組所制定的一種地理虛擬建模語(yǔ)言，它是用虛擬建模語(yǔ)言（VRML）為基礎(chǔ)來(lái)描述地理空間數(shù)據(jù)。其目的是讓用戶通過(guò)一個(gè)在Web瀏覽器安裝的標(biāo)準(zhǔn)的VRML插件來(lái)瀏覽地理參考數(shù)據(jù)、地圖、和三維地形模型。它的出現(xiàn)將為在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)虛擬地理環(huán)境提供一個(gè)良好的數(shù)據(jù)規(guī)范平臺(tái)，將大大促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)虛擬地理環(huán)境的應(yīng)用[7]。
目前，負(fù)責(zé)制定GeoVRML規(guī)范的工作組已經(jīng)頒布了GeoVRML1.0規(guī)范推薦草案，通過(guò)對(duì)VRML的大量新的擴(kuò)展來(lái)支持三維GIS應(yīng)用。國(guó)外基于GeoVRML進(jìn)行地理建模的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)目前還鮮見(jiàn)。
6、移動(dòng)通信技術(shù)擴(kuò)展GIS應(yīng)用
WAP/WML技術(shù)作為無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，已經(jīng)顯示了其巨大的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。目前，已經(jīng)可以將天氣預(yù)報(bào)、匯率、股票價(jià)格、標(biāo)題新聞等信息提供給移動(dòng)用戶。WAP/WML技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合出現(xiàn)了移動(dòng)GIS（Mobile GIS）應(yīng)用和無(wú)線定位服務(wù)服務(wù)（LBS，Location-based Services）。
通過(guò)WAP/WML技術(shù)，移動(dòng)用戶近乎可以在任何地方、時(shí)間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。另外，他們所在的位置可以被跟蹤，因此，可以提供與用戶所在位置相關(guān)的信息。與用戶登記的資料結(jié)合，可以給在復(fù)雜環(huán)境中（在外地某城市、在建筑物中）的用戶提供指諸如交通導(dǎo)航的服務(wù)等等。與移動(dòng)設(shè)備相關(guān)的服務(wù)經(jīng)常需要將移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前位置與GIS服務(wù)器進(jìn)行交互。這種交互是需要實(shí)時(shí)的，否則移動(dòng)設(shè)備就已經(jīng)移動(dòng)到很遠(yuǎn)的位置，而得到的卻是初始時(shí)的位置輸入后的結(jié)果。在WAP中，一個(gè)移動(dòng)設(shè)備與GIS服務(wù)器的交互分為2步：首先，移動(dòng)設(shè)備與WAP網(wǎng)關(guān)（9.6kbps）進(jìn)行通訊，然后通過(guò)HTTP協(xié)議向網(wǎng)絡(luò)上的任何服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。在有限的通訊速率所限和最有效的通訊協(xié)議（HTTP）的情況下，任何雙向?qū)崟r(shí)的傳送都是不可能。目前，通用移動(dòng)通信系統(tǒng)（UMTS）提供了約2兆的帶寬條件來(lái)更好的實(shí)現(xiàn)該服務(wù)。
當(dāng)前用于地理信息交互的語(yǔ)言還不足以完成真正的“設(shè)備無(wú)關(guān)接口”的互操作。各種移動(dòng)設(shè)備對(duì)于從GI（地理信息）服務(wù)器所獲得的信息的表現(xiàn)方式是各不相同的，對(duì)于用戶輸入方式也不相同（例如，電話撥號(hào)，鍵盤輸入，手寫輸入，語(yǔ)音輸入）因此，對(duì)于不同的移動(dòng)設(shè)備需要一種統(tǒng)一的標(biāo)記語(yǔ)言。WML，由于某些局限并不是最好的答案。通用的XML或者由其派生的一種語(yǔ)言將成為各種GI移動(dòng)設(shè)備的統(tǒng)一語(yǔ)言[8]。
據(jù)估計(jì)，無(wú)線定位產(chǎn)品和服務(wù)（LBS）的市場(chǎng)在未來(lái)的五年內(nèi)將比傳統(tǒng)的GIS市場(chǎng)價(jià)值大10倍，達(dá)到100億美元。該市場(chǎng)主要包括三個(gè)領(lǐng)域[9]：
•定位需求：通過(guò)服務(wù)器來(lái)確定移動(dòng)端設(shè)備的位置。該功能將成為移動(dòng)電話服務(wù)的一部分。
•定位感知：客戶端設(shè)備能夠感知其位置所在，并根據(jù)其位置來(lái)獲取相應(yīng)的服務(wù)。
•個(gè)性服務(wù)：網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)供應(yīng)商將客戶需求和其位置在任何時(shí)間提供個(gè)性化服務(wù)。
無(wú)線定位服務(wù)將提供了一個(gè)機(jī)會(huì)使GIS突破其傳統(tǒng)行業(yè)的角色而進(jìn)入到主流的IT技術(shù)領(lǐng)域里。大多數(shù)的分析家都表明，到2010年，無(wú)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(lái)將會(huì)由其機(jī)動(dòng)性（mobility）所決定。
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