webgis地理信息系統可行性研究報告-文庫吧

【正文】 國對GIS的研究起步較晚，但是近二十年來，在各級政府和有關人士的大力呼吁和促動下，我國的地理信息系統事業突飛猛進，成績巨大。我國GIS的發展也可以劃分為四個階段。（1）起步階段（1978——1980年） 主要行動在于概念引入和知識傳播，以及關于遙感分析、制圖和數字地面模型的試驗研究。（2）準備階段（1980——1985年） 主要在理論體系的建立，軟、硬件的引進，相應規范的研究，局部系統或試驗系統的開發上取得進步，為GIS的全面發展奠定基礎。（3）加速發展階段（1986——1995年） GIS作為一個全國性的研究與應用領域，進行了有計劃、有目標、有組織的科學試驗與工程建設，取得一定的社會經濟效益。主要表現在： a）GIS教育與知識傳播的熱浪此起彼伏，GIS成為空間相關領域的熱門話題； b）GIS建設引起各級政府高度重視，其發展機制由學術推動演變為政府推動； c）部分城市和沿海地區GIS建設率先進入實施階段，并取得階段性成果； d）出現商品化的國產GIS軟件、硬件品牌；出現專門的GIS的管理中心、研究機構與公司；出現專門的GIS協會，涌現一批GIS專門人才；出現專門的刊物與展示會；初步形成全國性的GIS市場； e）在應用模式、行業模式和管理方面作了有益的探索。（4）地理信息產業化階段（1995——現在） 目前，我國GIS的發展正處于向產業化階段過渡的轉折點。能否借助國際大氣候的東風，倚重國內經濟高速發展的大好形勢，搭乘全球信息高速公路的快車，實現地理信息產業化和國民經濟信息化，這是國內地理信息界人士面臨的嚴重挑戰和千載難逢的機遇。而在這一過程中，一方面需要探索建立一套政府宏觀調控與市場機制相結合的地理信息產業模式，另一方面，則要充分總結和借鑒國內外地理信息系統項目建設的經驗和教訓，建立起行之有效的地理信息系統工程學的理論、方法與管理模式，推動地理信息系統在社會主義各項事業中更加深入和廣泛的應用。 WebGIS技術先進性，對相關領域技術進步的推動作用 WebGIS技術先進性（1）開放GIS的研究 開放GIS研究的目的是保證用戶可以存取廣泛分布在網絡上的GIS數據和處理單元，而不考慮數據和處理的源地和規格。一個由用戶和開發商組成的聯盟(OGIS)已經成立并開始為GIS的互操作與數據共享制訂標準。（2）關系數據庫(RDBMS)和GIS的結合 利用RDBMS存儲GIS數據，并通過RDBMS存取和操縱這些數據。新的RDBMS也將支持新的對象關系模型(ORACLE)，從而可以更好地支持空間數據類型。（3）GIS構件(Component)的開發 原來的巨型GIS系統現在正迅速走向構件化，分解為基本的GIS構件。標準的包裝技術(Wrapper)已經出現，從而使GIS應用的開發者可以利用這些元件快速地組裝GIS應用軟件。（4）互聯網(Internet)，尤其是萬維網(WWW)，已經成為GIS的新的操作平臺 GIS在互聯網上的應用目前主要集中在空間數據的發放，地址的查詢和地圖的顯示，并開始出現更為復雜的GIS應用。將來會允許對專家功能系統的存取。 信息技術(IT)對GIS的影響 最近15年里，工業界和應用部門在設計開發和維護大型的GIS軟件和應用系統時發生了很大的變化。最初，我們使用的是大型的基于主機系統(例如VAX11系列)的GIS軟件和應用。這些系統都包含有各自獨特的顯示單元，功能模塊和數據存取單元。它們基本上是不能與其他系統共享數據的。為了使不同系統的用戶能夠存取相同的數據，通常的做法是在不同的系統里存儲同樣數據的多個備份。這種巨無霸系統只能是低效和高代價的。在信息技術的其他領域，它很快就讓位于關系數據庫技術和客戶服務器模型的系統。這樣的客戶服務器系統通過利用網絡、個人計算機、圖形用戶界面和關系數據庫把集中式的巨無霸系統分解為較小的單元，從而簡化了復雜的信息系統的開發與管理。然而在GIS領域，這種轉變在最近幾年才發生。這和GIS最初局限于制圖和地學應用有關。直到最近幾年，由于GIS的應用已經遠遠超出了純粹的地學范疇，市場的擴大促使信息工業的積極介入，并主導了GIS在技術上的發展方向。 新的客戶服務器系統把GIS應用分解為兩個部分：客戶單元和服務器單元。客戶單元包括應用的表達單元(圖形用戶接口)和部分功能單元(分析，轉換，制圖等等)。服務器單元是GIS的功能單元(分析，轉換，制圖等等)的組合。數據存取單元可以放在客戶端或者服務器端。這僅僅取決于實現的策略。從現有的客戶服務器模式的GIS系統來看，通常是服務器端只包括數據的存取單元，而所有的功能單元和GUI都放在客戶端；或者把部分分析功能放在服務器端(例如Esri，Bentley，Mapinfo等的相關產品)。具體而言，這種模式實際上是利用了中間件技術，使GIS作為關系數據庫(RDBMS)的前端應用，其間的聯結部分就是數據存取單元。 顯然，這樣的客戶服務器解決方案只是簡單地把原來的巨無霸系統變成了兩個仍然巨大的系統。系統的建立管理和維護以及應用擴展仍然是一件艱難的事情。我們還必須一遍又一遍地重復編寫已有的功能，代碼的再利用是件很困難的事。通常這意味著代碼的拷貝、修改和再開發。因此，一部分代碼的改變可能會影響到整個系統相關代碼的修改。 第二次轉變是從經典的客戶服務器計算模型轉變到以構件開發為基礎的分布式計算模型(Componentbased Distributed Computing Model)，信息工業用了很長的時間完成這種轉變(這個過程仍然還在繼續)，而GIS這一次卻緊緊地跟上了信息產業的腳步。新的模型把現在仍然龐大的兩段式客戶服務器GIS分解成可自我管理的構件(或稱對象)。這些構件之間可以跨網絡和跨操作系統進行互操作(雖然目前還未見到這樣的GIS構件出現，但已經有很多基于單一的操作系統平臺的GIS構件出現在市場)。應用開發人員可以很容易地通過對這些構件的組裝去發展新的應用和軟件。這種轉變和互聯網的快速擴張和普及密切相關，互聯網提供了分布式軟件構件的應用市場。 互聯網上的GIS的構件模型 GIS第二次技術上的轉變的核心是構件化(Componentization)，即把已有的GIS分解為可互操作的自我管理的構件。它們建立在分布式的對象結構基礎之上，應用了最新的分布式技術(例如OMG的CORBA和Microsoft的OLE/COM，以及SUN的Java技術)。然而，基于構件技術的GIS設計和傳統的巨無霸式系統或兩段式客戶服務器系統設計有不同的方法和模式，其基本的框架結構也有差異。例如，傳統的GIS模型包括十個功能單元：獲取，轉換，驗證和編輯，存儲，重購，綜合，變換，查詢，分析及表現，然而，由于存儲和查詢部分現在已納入RDBMS，因此，在一個以萬維網為平臺的分布式GIS中基本的框架結構和傳統是有區別的。 WebGIS目前進展情況完成基礎技術實驗室改、擴建, 硬件和實驗室裝修, 實驗室軟件和硬件購買,軟件測試環境的搭建, 項目運作、后勤支援。在江西電信機房設置了進行軟件研發與測試的專用服務器，業已形成北京、廣州、某三地跨越地域限制的不間斷信息傳遞、交流、研發、測試和協作的工作格局。完成包含地理信息系統基礎平臺、地理信息圖庫、地理信息數據交換引擎、地理信息關系數據庫、地理信息展示組件等部分系統的研發和系統測試。167。第二章 WebGIS技術方案 WebGIS基礎平臺功能設計 編輯專題 專題也叫地圖，是具有特定意義的圖層的組合，編輯專題（地圖）具有如下功能： （1）左邊顯示專題所包含的圖層列表，右邊是整體地圖的顯示； （2）可以在專題中添加或刪除圖層； （3）可以調整顯示順序；專題區 （4）可以添加一個新的專題； （5）可以修改專題的屬性信息。 圖層的顯示與隱藏 通過操作左邊圖層列表的顯示屬性方框，可以選擇查看或隱藏不同的圖層， 從而可以通過不同的組合方式（顯示或隱藏圖層）實現不同的圖層疊加效果。 地圖瀏覽操作 使用顯示工具條可以對地圖進行放大、縮小、顯示全圖、狀態前進、狀態后退、書簽管理、顯示網格、顯示注記、要素的Info信息等操作。 圖層屬性表（1）查看圖層的屬性表，可以對查看的要素進行過濾；（2）設置屬性表的結構，對屬性表字段進行增加、刪除；（3）對記錄進行增刪操作； （4）可方便直接的修改屬性值。屬性表 圖層的屬性 查看圖層的屬性。包括對圖層定義查詢過濾條件，定義圖層的選擇方式，設置圖層數據來源、定義圖層的Info字段、設置圖層之間的關聯，以及管理圖層的標簽注記。 專題的屬性 專題屬性對話框，包括對專題坐標系統的管理，修改專題圖層的外包矩形，對圖框顯示效果的修改、與圖幅相關的設置、對線是格網的控制。 坐標系統 坐標系統用于修改、轉換專題圖層地理數據的坐標系（包括投影坐標系和地理坐標系）。 查詢系統 通過定義對Info信息的查詢SQL語句，完成對圖層要素的過濾查詢，實現檢索給定屬性條件的空間要素。 如查找“面積大于500畝”的“鹽堿地”， 在背景的地圖上將高亮顯示面積大于500畝的煙堿地， 使用比較方便。 空間運算 對不同圖層進行的疊加分析，分析結果以新的圖層顯示。包括點在線上、點在線外、點在面上、點在面外、線線相交、線面相交等空間疊加的所有運算。 線圖層轉換網絡圖層 把線圖層轉換為網絡圖層，可以對線圖層進行網絡分析。 網絡分析——最短路徑 網絡分析包括：路徑分析、游歷、流量分析、追蹤。最短路徑分析是在網絡圖層種選擇兩個不同的節點，通過分析查找出經過節點的最短的路線。 緩沖分析 緩沖區分析（buffer）是根據指定的距離在點、線和多邊形實體周圍自動建立一定寬度的區域范圍的分析方法。它生成以給定地物（點， 線，面）為中心，不超過給定距離所形成面對象。 例如，在環境治理中，常在污染的河流周圍劃出一定寬度的范圍表示受到污染的區域；又如在飛機場，常根據健康需要在周圍劃分出一定范圍的區域作為非居住區，等等。 根據緩沖對象的幾何形態又可劃分為點、線和多邊形實體的緩沖區分析。WebGIS 具備全部的分析功能，除了為單個對象建立緩沖區分析外，還為一組對象進行緩沖區分析生成一個或多個緩沖區。緩沖分析生成結果如下： 新圖層的編輯 首先可以新建各種圖層(如點圖層，線圖層, 面圖層等 ), 可以在選中圖層上做一系列操作, 如在點圖層上新建點實體, 在線圖層上做各種相關操作, 如添加/刪除控制點, 裁減線段, 以及旋轉,鏡象等操作, 對于面圖層可以創建帶內環的面對象以及切割旋轉等操作。 編輯工具 編輯工具主要包括: （1）線編輯工具, 包括各種線相關操作,具體見下圖。 （2）繪圖工具，包括創建圖元 ( 點，先，面 )，旋轉， 鏡像圖元等操作。 （3）視圖工具，包括放大，縮小，調整視圖， 以及書簽 。 坐標編輯 鼠標右鍵點擊選中圖元， 在彈出選中控制點坐標選項，然后可以看見一個彈出對話框，在對話框左側動態記錄了選中圖元的控制點坐標，同時提供了一個可以靜態修改控制點坐標的方法，即選種左邊的一個坐標， 在右側輸入新的坐標，按修改即可保存設置。 三維瀏覽 提供各種不同的視角對地圖進行觀測，通過貼圖紋理可以真實的再現真實的場景， 可以制作地物模型，根據地物模型坐標進行地物查詢，同時可以方便的通過定義路徑在三維地圖上空進行游覽，瀏覽結果可以存為圖象也可錄制為AVI。 下面圖形分別為自然地物景觀和香港一角，其中的樓房為建模生成。 三維模擬 第一副圖為某城市發生9級地震（紅點為震中），第二副圖為地震過程中房屋正在倒塌情況。 WebGIS技術關鍵點及創新點，項目完成時達到的技術水平 WebGIS技術關鍵點我們提出的新一代WebGIS技術框架——面向服務的網絡地理信息平臺框架，基于Web Service技術（如圖）。 在新的框架中，軟件以服務的方式提供使用，服務即是軟件，軟件即是服務。面向服務的網絡地理信息平臺框架是一個動態性的、分布式和面向服務的系統框架。組件是整個架構的核心，它們使用和提供各種可以被發現的服務。每個組件是可管理的、可重用功能的邏輯單元。 架構的核心被劃分成六個主要的服務類別：基于專業GIS組件的地圖服務和空間分析服務，網絡通訊服務，系統配置服務，容器服務/應用服務，群集服務，Web服務、可視化網絡控件服務，遠程管理服務。 在新一代WebGIS的技術框架中： （1）專業GIS組件、地圖服務/空間分析引擎組件、網絡通訊組件，作為整個框架的基石，為網絡地理信息服務器提供了分布式計算能力和基于地圖運算的地圖服務/空間分析引擎能力，地理信息服務器是框架的核心和樞紐，根據請求負責地圖服務/空間分析引擎的調度。GIS Web Service組件，GIS Web Controls控件以及其他實用Web應用程序依賴于地理信息服務器提供的服務，是和用戶交互的UI界面和編程接口，是二次開發的基礎。 （2）地圖服務/空間分析引擎是基于契約設計的引擎顆粒級別的組件，它對GIS組件進行了功能封裝和重組，是網絡應用程序的可重用高級組件，具有元數據描述信息，可以實現靈活配置和動態加載。 （3） Remoting技術構建，可以支持Tcp協議和Http協議，實現Web服務器和專業應用服務器之間的消息交換，簡單的遠程調用機制、可序列化的遠程對象簡化了分布式計算模式，克服了DCOM、CORBA復雜的調用機制。 （4）地理信息服務器是地圖服務/空間分析引擎組件和網絡通訊組件的宿主，同時它發布了地圖服務，空間分析服務和遠程管理服務等Remoting遠程對象。 （5）集群服務在一組計算機上運行