第6講網絡GIS的數據管理

1、王方雄王方雄School of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University 網絡網絡GIS導論導論（Introduction to Web Geographical Information System）第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理2主要內容主要內容教材：教材：顏輝武，吳濤，王方雄顏輝武，吳濤，王方雄. 網絡地理信息系統(tǒng)網絡地理信息系統(tǒng)，北京：測繪出版社，北京：測繪出版社n第第1講講 網絡網絡GIS概述概述n第第2講講 網絡基礎網絡基礎（Internet/WWW） n第第3講講 網絡網絡GIS的體系

2、結構的體系結構 n第第4講講 網絡網絡GIS的實現(xiàn)技術的實現(xiàn)技術n第第5講講 網絡網絡GIS的可視化技術的可視化技術n第第6講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理n第第7講講 移動移動GISn第第8講講 GIServicen第第9講講 網絡網絡GIS的主流平臺的主流平臺第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理46.1 空間數據的管理模式空間數據的管理模式6.2 空間數據庫的內容空間數據庫的內容6.3 分布式空間數據庫分布式空間數據庫6.4 空間數據倉庫空間數據倉庫 6.5 空間數據共享與互操作空間數據共享與互操作第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理56.1.1 文件文件-關系

3、數據庫管理模式關系數據庫管理模式6.1.2 全關系型數據庫管理模式全關系型數據庫管理模式6.1.3 對象對象-關系數據庫管理模式關系數據庫管理模式6.1.4 面向對象數據庫管理模式面向對象數據庫管理模式6.1 空間數據的管理模式空間數據的管理模式空間數據在計算機文件系統(tǒng)或數據庫系統(tǒng)中的空間數據在計算機文件系統(tǒng)或數據庫系統(tǒng)中的存儲存儲、訪問、查詢和訪問、查詢和維護維護，包括：文件系統(tǒng)的數據管理，數據庫系統(tǒng)的數據管理。，包括：文件系統(tǒng)的數據管理，數據庫系統(tǒng)的數據管理。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理66.1.1 文件文件-關系數據庫管理模式關系數據庫管理模式用文件系統(tǒng)管理幾何圖形數據

4、，用用文件系統(tǒng)管理幾何圖形數據，用RDBMS管理屬性數據，幾何圖形數據和屬性數據之管理屬性數據，幾何圖形數據和屬性數據之間通過對象標識或內部連接碼（間通過對象標識或內部連接碼（OID）進行）進行連接。兩者獨立地組織、管理和檢索。連接。兩者獨立地組織、管理和檢索。GIS 通過通過DBMS提供的高級語言接口提供的高級語言接口(C/Java等等) 、或、或ODBC操縱屬性數據，操縱屬性數據，查詢屬性數據庫，在一個查詢屬性數據庫，在一個GUI界面下處界面下處理圖形和屬性數據。理圖形和屬性數據。 圖形用戶界面圖形用戶界面CC/Java/ODBC圖形處理圖形處理RDBMS圖形數據文件圖形數據文件屬性數據庫

5、屬性數據庫缺點：缺點：該模式中，文件管理系統(tǒng)的功能較弱，特別是該模式中，文件管理系統(tǒng)的功能較弱，特別是在數據的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制在數據的安全性、一致性、完整性、并發(fā)控制以及數據損壞后的數據恢復方面缺少基本的功以及數據損壞后的數據恢復方面缺少基本的功能。多用戶操作的并發(fā)控制比商用數據庫管理能。多用戶操作的并發(fā)控制比商用數據庫管理系統(tǒng)遜色得多。系統(tǒng)遜色得多。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理76.1.2 全關系型數據庫管理模式全關系型數據庫管理模式圖形和屬性數據都用圖形和屬性數據都用RDBMS來管理，由來管理，由GIS軟件商在標準軟件商在標準RDBMS頂層開發(fā)一個能管理空

6、頂層開發(fā)一個能管理空間數據的功能模塊。間數據的功能模塊。代表性軟件：代表性軟件：System 9、GeoView GISGIS應用應用擴展擴展DBMS以管以管理空間數據理空間數據商用商用DBMS空間和屬性空間和屬性數據庫數據庫用用RDBMS管理圖形數據的兩種模式：管理圖形數據的兩種模式：模式模式1：圖形數據按關系模型組織。由于涉及一圖形數據按關系模型組織。由于涉及一系列關系連接運算，相當費時。系列關系連接運算，相當費時。 模式模式2：將圖形數據的變長部分處理成二進制將圖形數據的變長部分處理成二進制Block字段。即字段。即: 將坐標數據當作一個將坐標數據當作一個Block由由RDBMS進行存儲

7、與管理，省去大量關系連接操進行存儲與管理，省去大量關系連接操作，但作，但Block的讀寫效率比定長的屬性字段慢得的讀寫效率比定長的屬性字段慢得多，特別涉及對象的嵌套時，更慢。多，特別涉及對象的嵌套時，更慢。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理86.1.3 對象對象-關系數據庫管理模式關系數據庫管理模式 DBMS軟件商或軟件商或GIS軟件商基于面向對象技術軟件商基于面向對象技術在在RDBMS中進行擴展，使之能直接存儲和管中進行擴展，使之能直接存儲和管理非結構化的空間數據，如理非結構化的空間數據，如Oracle Spatial、ESRI的的ArcSDE、MapInfo的的SpatialW

8、are都定都定義了操縱點、線、面等空間對象的義了操縱點、線、面等空間對象的API。主要。主要解決空間數據的變長記錄的管理，效率比全關解決空間數據的變長記錄的管理，效率比全關系型二進制系型二進制Block的管理高得多。的管理高得多。缺缺 點：點：但仍沒有解決對象的嵌套問題，空間數據結構但仍沒有解決對象的嵌套問題，空間數據結構不能由用戶定義，用戶不能根據不能由用戶定義，用戶不能根據GIS要求再定要求再定義，使用上受一定限制。義，使用上受一定限制。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理96.1.4 面向對象數據庫管理模式面向對象數據庫管理模式面向對象數據庫管理系統(tǒng)面向對象數據庫管理系統(tǒng)數據庫

9、管理系統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)面向對象的系統(tǒng)面向對象的系統(tǒng)永久性、外存管理、數據永久性、外存管理、數據共享（并發(fā)）、數據可靠共享（并發(fā)）、數據可靠性（事務管理和恢復）、性（事務管理和恢復）、即席查詢工具和模式修改即席查詢工具和模式修改類類/ /類型、封裝性類型、封裝性/ /數據抽象、數據抽象、繼承性、多態(tài)性繼承性、多態(tài)性/ /滯后聯(lián)編、滯后聯(lián)編、計算完備性、對象標識、復計算完備性、對象標識、復雜對象和可擴充性雜對象和可擴充性 當前已推出了幾個當前已推出了幾個OODBMS（如（如O2），也出現(xiàn)了基于），也出現(xiàn)了基于OODBMS的的GIS（GDE），但由于），但由于OODBMS價格昂貴、技術也不成熟，目前

10、在價格昂貴、技術也不成熟，目前在GIS領領域不太通用。域不太通用。對象對象-關系關系DBMS是空間數據管理的主流模式是空間數據管理的主流模式。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理106.2 空間數據庫的內容空間數據庫的內容第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理11l 數字線劃圖（數字線劃圖（Digital Line Graphs，DLG）是將空間地物直接抽象為點、線、面的實體，用坐標描述它的位置和形狀。它是現(xiàn)是將空間地物直接抽象為點、線、面的實體，用坐標描述它的位置和形狀。它是現(xiàn)有地形圖要素的矢量數據集，保存各要素間的空間關系和相關的屬性信息，全面地有地形圖要素的矢量數據集，

11、保存各要素間的空間關系和相關的屬性信息，全面地描述地表、地上和地下目標。描述地表、地上和地下目標。l 數字高程模型（數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）DEM是區(qū)域地面高程的數字表示，是建立在地圖投影平面上的規(guī)則格網點的平面坐是區(qū)域地面高程的數字表示，是建立在地圖投影平面上的規(guī)則格網點的平面坐標（標（x, y）及其高程（）及其高程（z）的數據集，是地理信息系統(tǒng)進行空間分析的核心數據。）的數據集，是地理信息系統(tǒng)進行空間分析的核心數據。 l 數字正射影像圖（數字正射影像圖（Digital Orthophoto Map，DOM）DOM是利用數字高程模型對經掃描處理的

12、數字化的航空相片或遙感圖像（單色或彩是利用數字高程模型對經掃描處理的數字化的航空相片或遙感圖像（單色或彩色），經逐個像元糾正，再進行影像鑲嵌，根據圖幅范圍剪裁生成的影像數據，一色），經逐個像元糾正，再進行影像鑲嵌，根據圖幅范圍剪裁生成的影像數據，一般帶有公里格網、圖廓整飾和注記。數字正射影像生產周期較短，信息豐富、直觀，般帶有公里格網、圖廓整飾和注記。數字正射影像生產周期較短，信息豐富、直觀，具有良好的可判讀性和可測量性。具有良好的可判讀性和可測量性。 l 數字柵格圖（數字柵格圖（Digital Raster Graphics，DRG）DRG是現(xiàn)有紙質地形圖經計算機處理后得到的柵格數據文件。紙

13、質地形圖掃描后經是現(xiàn)有紙質地形圖經計算機處理后得到的柵格數據文件。紙質地形圖掃描后經集合糾正（彩色地圖還須經彩色校正），并進行內容更新和數據壓縮處理得到數字集合糾正（彩色地圖還須經彩色校正），并進行內容更新和數據壓縮處理得到數字柵格地圖。數字柵格地圖保持了模擬地形圖全部內容和幾何精度，生產快捷并且成柵格地圖。數字柵格地圖保持了模擬地形圖全部內容和幾何精度，生產快捷并且成本較低。本較低。 第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理12DLGDEMDEM DOMDLG第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理13l 地理元數據（地理元數據（Spatial Metadata）地理元數據是關于

14、空間數據和相關信息資源的描述信息。它通過對空間數據的內容、地理元數據是關于空間數據和相關信息資源的描述信息。它通過對空間數據的內容、質量、條件、位置和其他特征進行描述和說明，幫助和促進人們有效的定位、評價、質量、條件、位置和其他特征進行描述和說明，幫助和促進人們有效的定位、評價、獲取和使用地理相關數據。由于網絡發(fā)展，元數據已經由一種數據描述與索引的方法獲取和使用地理相關數據。由于網絡發(fā)展，元數據已經由一種數據描述與索引的方法擴展到包括數據發(fā)現(xiàn)、數據轉換、數據管理和數據使用的整個網絡信息過程中不可缺擴展到包括數據發(fā)現(xiàn)、數據轉換、數據管理和數據使用的整個網絡信息過程中不可缺少的強有力的工具和方法之

15、一。少的強有力的工具和方法之一。l 專題數據（專題數據（Thematic Data）專題數據可能是土地利用數據、地籍數據、規(guī)劃管理數據、道路紅線數據、文物保護專題數據可能是土地利用數據、地籍數據、規(guī)劃管理數據、道路紅線數據、文物保護數據、農業(yè)數據和水利數據等。它們的形式不外乎是矢量形式或者柵格形式，所以可數據、農業(yè)數據和水利數據等。它們的形式不外乎是矢量形式或者柵格形式，所以可采用矢量數據結構或柵格數據結構，并對其進行管理。采用矢量數據結構或柵格數據結構，并對其進行管理。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理146.3 分布式空間數據庫分布式空間數據庫分布式空間數據庫（分布式空間數據庫

16、（DSDB）的采用）的采用C/S結構，參與構成的空間數據庫管理系統(tǒng)結構，參與構成的空間數據庫管理系統(tǒng)是完全獨立自治的，各自管理自己的空是完全獨立自治的，各自管理自己的空間數據庫。間數據庫。 DSDBMS是在這些獨立的空間數據庫管是在這些獨立的空間數據庫管理系統(tǒng)之上運行的一層軟件，提交和控理系統(tǒng)之上運行的一層軟件，提交和控制涉及不止一個成員空間數據庫的查詢制涉及不止一個成員空間數據庫的查詢和事務。和事務。 它它不對成員空間數據系統(tǒng)作出不對成員空間數據系統(tǒng)作出任何改動，全局用戶可以透明地訪問分任何改動，全局用戶可以透明地訪問分布、異構的空間數據源。布、異構的空間數據源。 DSDBMS是一個完全獨立

17、的應用，它的是一個完全獨立的應用，它的作用就如同一個虛擬的數據庫，向全局作用就如同一個虛擬的數據庫，向全局用戶提供全局數據。用戶提供全局數據。 6.3.1 體系結構體系結構DSDBMS不同節(jié)點上的空間數據庫系統(tǒng)具有獨立性、自治性和分布透明性。系統(tǒng)屏蔽了各種空間數不同節(jié)點上的空間數據庫系統(tǒng)具有獨立性、自治性和分布透明性。系統(tǒng)屏蔽了各種空間數據庫在邏輯上和物理上的差異，用戶對任何空間數據庫的操作都如同在本地執(zhí)行，不必關心其數據據庫在邏輯上和物理上的差異，用戶對任何空間數據庫的操作都如同在本地執(zhí)行，不必關心其數據模型與物理位置等細節(jié)。模型與物理位置等細節(jié)。 第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據

18、管理156.3.2 集成模型集成模型DSDB的目標：將兩個或多個已經存在的空間數據庫集成起來，實現(xiàn)數據共的目標：將兩個或多個已經存在的空間數據庫集成起來，實現(xiàn)數據共享。也就是將兩個或多個物理上分布、異構的空間數據庫，在邏輯上集成為享。也就是將兩個或多個物理上分布、異構的空間數據庫，在邏輯上集成為一個虛擬的空間數據庫。一個虛擬的空間數據庫。DSDB一般不存儲數據，而是將用戶的查詢翻譯成一個或多個對成員空間數一般不存儲數據，而是將用戶的查詢翻譯成一個或多個對成員空間數據庫的查詢，然后將那些參與數據庫對用戶查詢的回答進行綜合處理，最后據庫的查詢，然后將那些參與數據庫對用戶查詢的回答進行綜合處理，最后

19、把結果返回給用戶。把結果返回給用戶。選擇成熟的選擇成熟的DBMS商業(yè)產品進行二次商業(yè)產品進行二次開發(fā)開發(fā)第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理16l 數據發(fā)現(xiàn)層數據發(fā)現(xiàn)層定義空間數據在網絡環(huán)境的位置、內容、獲取方式、使用方式；定義空間數據在網絡環(huán)境的位置、內容、獲取方式、使用方式；l 數據透明訪問層數據透明訪問層定義模式翻譯功能，即將異構的空間數據模型和空間查詢語言映射為統(tǒng)一的空間定義模式翻譯功能，即將異構的空間數據模型和空間查詢語言映射為統(tǒng)一的空間數據模型和統(tǒng)一的空間查詢語言；數據模型和統(tǒng)一的空間查詢語言；l 目錄服務層目錄服務層數據目錄是分布式空間數據庫系統(tǒng)的信息中心，它存放著全局

20、系統(tǒng)所集成的全部數據目錄是分布式空間數據庫系統(tǒng)的信息中心，它存放著全局系統(tǒng)所集成的全部空間數據的描述以及其他用于控制和管理的所有信息。目錄服務包括數據目錄的建立、空間數據的描述以及其他用于控制和管理的所有信息。目錄服務包括數據目錄的建立、更新、檢索等。目錄服務由目錄服務器實現(xiàn)；更新、檢索等。目錄服務由目錄服務器實現(xiàn)；l 數據集成層數據集成層將各個分離的數據重構，使物理上分布的數將各個分離的數據重構，使物理上分布的數據在邏輯上集成為一個整體，實現(xiàn)對分布空據在邏輯上集成為一個整體，實現(xiàn)對分布空間數據的透明訪問；間數據的透明訪問；l 用戶訪問層用戶訪問層提供統(tǒng)一的空間數據訪問方式，全局用戶可提供統(tǒng)一

21、的空間數據訪問方式，全局用戶可以使用單一的空間數據模型和單一的空間查以使用單一的空間數據模型和單一的空間查詢方式透明地訪問空間數據。詢方式透明地訪問空間數據。 第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理176.4 空間數據倉庫空間數據倉庫數據倉庫（數據倉庫（Data Warehouse）：一個面向主題的、集成的、隨時間變化的和：一個面向主題的、集成的、隨時間變化的和非易失性數據的集合，用于支持管理層的決策過程。非易失性數據的集合，用于支持管理層的決策過程。 空間數據倉庫（空間數據倉庫（Spatial Data Warehouse）：是：是GIS技術與數據倉庫技術相結技術與數據倉庫技術相結合

22、的產物，是指支持管理和決策過程的、面向主題的、集成的、隨時間而變合的產物，是指支持管理和決策過程的、面向主題的、集成的、隨時間而變的、持久的和具有空間坐標的地理數據的集合。的、持久的和具有空間坐標的地理數據的集合。空間數據倉庫進行數據和信息訪問的分析手段不僅需要一般的空間數據倉庫進行數據和信息訪問的分析手段不僅需要一般的GIS查詢和分查詢和分析工具，還包括查詢工具、驗證工具、多維分析、聯(lián)機分析與處理和數據挖析工具，還包括查詢工具、驗證工具、多維分析、聯(lián)機分析與處理和數據挖掘技術等。掘技術等?？臻g數據倉庫以多維方式來組織數據和顯示數據，為決策支持系統(tǒng)提供支持?？臻g數據倉庫以多維方式來組織數據和顯

23、示數據，為決策支持系統(tǒng)提供支持。用戶通過應用系統(tǒng)的統(tǒng)一界面訪問多個基礎數據庫最終獲取單個或集成的數用戶通過應用系統(tǒng)的統(tǒng)一界面訪問多個基礎數據庫最終獲取單個或集成的數字產品。字產品?？臻g數據倉庫在原有的數據倉庫的基礎上，引入空間維特征和空間信息分析空間數據倉庫在原有的數據倉庫的基礎上，引入空間維特征和空間信息分析處理功能，根據不同的主題從不同處理功能，根據不同的主題從不同GIS應用系統(tǒng)中截取從瞬態(tài)到區(qū)段直到全應用系統(tǒng)中截取從瞬態(tài)到區(qū)段直到全球系統(tǒng)的不同規(guī)模時空尺度上的信息，從而為地學研究以及有關環(huán)境資源政球系統(tǒng)的不同規(guī)模時空尺度上的信息，從而為地學研究以及有關環(huán)境資源政策提供最好的信息服務，也為

24、用戶提供了一個綜合的決策支持環(huán)境。策提供最好的信息服務，也為用戶提供了一個綜合的決策支持環(huán)境。 第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理186.4.1 體系結構體系結構空間數據庫空間數據庫面向應用面向應用進行數據組織；進行數據組織；空間數據倉庫空間數據倉庫面向主面向主題進行數據組織。題進行數據組織。主題主題是一個在較高層是一個在較高層次上將空間數據進行次上將空間數據進行綜合與歸類的標準，綜合與歸類的標準，并對這些數據加以抽并對這些數據加以抽象地分析利用，每一象地分析利用，每一個主題基本對應于一個主題基本對應于一個宏觀的分析領域。個宏觀的分析領域。 第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數

25、據管理196.4.2 空間數據分布策略空間數據分布策略集中式分布策略集中式分布策略所有的數據都集中存儲在一個數據中心，所有訪問請求都需要數據中心進行處理。缺點是數據中心所有的數據都集中存儲在一個數據中心，所有訪問請求都需要數據中心進行處理。缺點是數據中心負載嚴重。通常應用于客戶端相對較少的情況。負載嚴重。通常應用于客戶端相對較少的情況。分布式分布策略分布式分布策略數據存在于不同地理位置，通常有多個不同的數據中心，當本地的數據中心無法滿足本地客戶端的數據存在于不同地理位置，通常有多個不同的數據中心，當本地的數據中心無法滿足本地客戶端的需求時，會向別的數據中心發(fā)出請求，然后將得到的結果返回給客戶端

26、。缺點是無法保證較高的實需求時，會向別的數據中心發(fā)出請求，然后將得到的結果返回給客戶端。缺點是無法保證較高的實時性。時性。分布式重復策略分布式重復策略集中式策略和分布式策略的一種綜合。這種策略的網絡結構與分布式策略相同，但是本地數據中心集中式策略和分布式策略的一種綜合。這種策略的網絡結構與分布式策略相同，但是本地數據中心處理方式與集中式策略類似，從而保證了較高的實時性。處理方式與集中式策略類似，從而保證了較高的實時性。 第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理20GIS互操作層次互操作層次資源發(fā)現(xiàn)層資源發(fā)現(xiàn)層：采用元數據及目錄服務解決資源（數據、軟件等）的描述、注冊、發(fā)現(xiàn)等問題；：采用元

27、數據及目錄服務解決資源（數據、軟件等）的描述、注冊、發(fā)現(xiàn)等問題；資源轉換層資源轉換層：通過轉換標準和開放模型等方法實現(xiàn)資源轉換。：通過轉換標準和開放模型等方法實現(xiàn)資源轉換。應用服務層應用服務層：采用分布式計算技術實現(xiàn)不同部門和信息界之間交互空間信息的處理和分析功能；：采用分布式計算技術實現(xiàn)不同部門和信息界之間交互空間信息的處理和分析功能；語義層語義層：提供不同信息界面的語義交換，通過各個信息界的行業(yè)信息標準、對應規(guī)則、共同的：提供不同信息界面的語義交換，通過各個信息界的行業(yè)信息標準、對應規(guī)則、共同的 基礎地理信息理論來實現(xiàn)語義互操作；基礎地理信息理論來實現(xiàn)語義互操作； 機構層機構層：指不同的部

28、門機構之間進行互操作的政策。：指不同的部門機構之間進行互操作的政策。 6.5 空間數據共享與互操作空間數據共享與互操作第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理216.5 空間數據互操作空間數據互操作l 異構性異構性異構性是指存儲和管理空間數據的系統(tǒng)可以是文件系統(tǒng)或數據庫系統(tǒng)。硬件體系不同、操異構性是指存儲和管理空間數據的系統(tǒng)可以是文件系統(tǒng)或數據庫系統(tǒng)。硬件體系不同、操作系統(tǒng)各異、數據庫系統(tǒng)等的差異，導致網絡作系統(tǒng)各異、數據庫系統(tǒng)等的差異，導致網絡GIS數據的異構性。數據的異構性。l 分布性分布性網絡環(huán)境下，空間數據分散存儲在各個結點，沒有一個資源的擁有者會擁有地球上全部的網絡環(huán)境下，空間

29、數據分散存儲在各個結點，沒有一個資源的擁有者會擁有地球上全部的海量空間數據。海量空間數據。l 時態(tài)性時態(tài)性空間數據是與實踐緊密相關的信息資源，空間數據會隨著時間的演化而改變，所以空間數空間數據是與實踐緊密相關的信息資源，空間數據會隨著時間的演化而改變，所以空間數據是時態(tài)數據；據是時態(tài)數據；l 多源性多源性空間數據來源是多種多樣的，有不同遙感平臺不同傳感器采集的不同分辨率的遙感圖像數空間數據來源是多種多樣的，有不同遙感平臺不同傳感器采集的不同分辨率的遙感圖像數據，有地圖掃描矢量化數據，有野外利用各種測量儀器直接測繪數據；據，有地圖掃描矢量化數據，有野外利用各種測量儀器直接測繪數據；l 海量性海量

30、性空間數據每天都在以空間數據每天都在以TB級的速度增長，分布式空間數據管理系統(tǒng)需要提供分布式協(xié)同計算級的速度增長，分布式空間數據管理系統(tǒng)需要提供分布式協(xié)同計算的能力以滿足海量空間數據處理的需求；的能力以滿足海量空間數據處理的需求；l 格式多樣性格式多樣性數據生產者手中的空間數據存儲格式五花八門，有上百種不同的格式數據生產者手中的空間數據存儲格式五花八門，有上百種不同的格式.網絡網絡GIS的數據特點的數據特點第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理226.5.1 空間數據互操作的關鍵問題空間數據互操作的關鍵問題l 可達性（可達性（Accessibility）網絡環(huán)境下，用戶能發(fā)現(xiàn)空間數據的

31、前提是要有數據提供者發(fā)布其空間數據。網絡環(huán)境下，用戶能發(fā)現(xiàn)空間數據的前提是要有數據提供者發(fā)布其空間數據。而發(fā)現(xiàn)與發(fā)布的內容就是空間數據的描述性信息而發(fā)現(xiàn)與發(fā)布的內容就是空間數據的描述性信息空間元數據。空間元數據目空間元數據?？臻g元數據目錄服務提供了發(fā)布、發(fā)現(xiàn)空間數據的良好機制，可以有效地解決空間數據的可達錄服務提供了發(fā)布、發(fā)現(xiàn)空間數據的良好機制，可以有效地解決空間數據的可達性問題?？臻g元數據目錄服務是一個空間元數據目錄系統(tǒng)，是用戶（數據請求者）性問題?？臻g元數據目錄服務是一個空間元數據目錄系統(tǒng)，是用戶（數據請求者）和數據提供者之間的中介。和數據提供者之間的中介。l 可用性可用性（Availab

32、ility）用戶通過空間元數據目錄服務發(fā)現(xiàn)空間數據后，就面臨著評估具體的空間數據用戶通過空間元數據目錄服務發(fā)現(xiàn)空間數據后，就面臨著評估具體的空間數據在數據質量、分辨率、數據格式等方面能否滿足應用需求的問題。評估的依據就在數據質量、分辨率、數據格式等方面能否滿足應用需求的問題。評估的依據就是空間元數據，因此，空間數據的可用性問題的解決取決于空間元數據目錄服務是空間元數據，因此，空間數據的可用性問題的解決取決于空間元數據目錄服務所采用的空間元數據標準。所采用的空間元數據標準。l 可可得性得性（Attainability）網絡環(huán)境中空間數據的存儲分布性與存儲格式的多樣性，使得空間數據的訪問網絡環(huán)境中

33、空間數據的存儲分布性與存儲格式的多樣性，使得空間數據的訪問還面臨著數據格式的轉換與數據集成的問題。分布式空間數據的訪問與集成是真還面臨著數據格式的轉換與數據集成的問題。分布式空間數據的訪問與集成是真正發(fā)生數據互操作的地方。正發(fā)生數據互操作的地方。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理236.5.2 空間數據互操作框架空間數據互操作框架四種角色：四種角色：四種交互：四種交互：三種構件：三種構件：第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理24l 用戶用戶用戶（即空間數據請求者）通過空間元數據目錄服務查詢并發(fā)現(xiàn)所需的空間數據的數據提供者以用戶（即空間數據請求者）通過空間元數據目錄服務查詢

34、并發(fā)現(xiàn)所需的空間數據的數據提供者以及可訪問該空間數據的服務提供者（如果空間元數據提供了服務提供者的信息），當然，用戶也及可訪問該空間數據的服務提供者（如果空間元數據提供了服務提供者的信息），當然，用戶也可以從其它途徑發(fā)現(xiàn)可訪問該空間數據的服務提供者。然后，用戶通過服務提供者提供的可以從其它途徑發(fā)現(xiàn)可訪問該空間數據的服務提供者。然后，用戶通過服務提供者提供的網格數據服務去訪問數據提供者所提供的空間數據。網格數據服務去訪問數據提供者所提供的空間數據。l 數據提供者數據提供者數據提供者是一個可通過網絡尋址的數據宿主，如空間數據庫管理系統(tǒng)，它接受和執(zhí)行來自（服數據提供者是一個可通過網絡尋址的數據宿主，

35、如空間數據庫管理系統(tǒng)，它接受和執(zhí)行來自（服務提供者的）數據服務的訪問與查詢。它將自己的空間數據發(fā)布到空間元數據目錄服務（發(fā)布的務提供者的）數據服務的訪問與查詢。它將自己的空間數據發(fā)布到空間元數據目錄服務（發(fā)布的內容就是空間元數據），以便用戶去發(fā)現(xiàn)和訪問。同時，空間元數據的維護與更新也由數據提供內容就是空間元數據），以便用戶去發(fā)現(xiàn)和訪問。同時，空間元數據的維護與更新也由數據提供者負責。者負責。l 服務提供者服務提供者服務提供者是一個可通過網絡尋址的服務宿主，它接受和執(zhí)行來自用戶的請求，并提供數據服務服務提供者是一個可通過網絡尋址的服務宿主，它接受和執(zhí)行來自用戶的請求，并提供數據服務去訪問數據提供

36、者所提供的空間數據。去訪問數據提供者所提供的空間數據。l 空間元數據目錄服務空間元數據目錄服務空間元數據目錄服務一個空間元數據目錄系統(tǒng)，它是空間數據發(fā)現(xiàn)與發(fā)布的支持者，是數據提供空間元數據目錄服務一個空間元數據目錄系統(tǒng)，它是空間數據發(fā)現(xiàn)與發(fā)布的支持者，是數據提供者發(fā)布的空間元數據的注冊庫。空間元數據目錄服務實際上是空間數據的注冊交換中心，扮演著者發(fā)布的空間元數據的注冊庫?？臻g元數據目錄服務實際上是空間數據的注冊交換中心，扮演著用戶和數據提供者之間的數據中介角色。用戶和數據提供者之間的數據中介角色。6.5.2 空間數據互操作框架空間數據互操作框架用戶（即空間數據請求者）通過空間元數據目錄服務查詢

37、并發(fā)現(xiàn)所用戶（即空間數據請求者）通過空間元數據目錄服務查詢并發(fā)現(xiàn)所需的空間數據的數據提供者以及可訪問該空間數據的服務提供者需的空間數據的數據提供者以及可訪問該空間數據的服務提供者（如果空間元數據提供了服務提供者的信息），當然，用戶也可以（如果空間元數據提供了服務提供者的信息），當然，用戶也可以從其它途徑發(fā)現(xiàn)可訪問該空間數據的服務提供者。然后，用戶通過從其它途徑發(fā)現(xiàn)可訪問該空間數據的服務提供者。然后，用戶通過服務提供者提供的網格數據服務去訪問數據提供者所提供的空間數服務提供者提供的網格數據服務去訪問數據提供者所提供的空間數據。據。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理256.5.3 空間

38、數據互操作方法空間數據互操作方法1. 基于直接數據訪問的空間數據互操作方法基于直接數據訪問的空間數據互操作方法直接數據訪問是指在一個直接數據訪問是指在一個GISystem中實現(xiàn)對其他軟件的數據格式的直接訪問，用戶中實現(xiàn)對其他軟件的數據格式的直接訪問，用戶可以使用單個可以使用單個GISystem存取多種數據格式。直接數據訪問不僅避免了繁瑣的數據轉存取多種數據格式。直接數據訪問不僅避免了繁瑣的數據轉換，而且在一個換，而且在一個GISystem中訪問某種軟件的數據格式不再要求用戶擁有該數據格式中訪問某種軟件的數據格式不再要求用戶擁有該數據格式的宿主軟件，更不需要該軟件運行。直接數據訪問提供了一種更為

39、經濟實用的多源的宿主軟件，更不需要該軟件運行。直接數據訪問提供了一種更為經濟實用的多源數據共享模式。數據共享模式。第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理26該方法該方法建立在充分了解要訪問的數據格式的基礎之上，如果被訪問的數據格式不建立在充分了解要訪問的數據格式的基礎之上，如果被訪問的數據格式不公開，就得破譯該數據格式，還要保證破譯完全正確，這樣才能真正實現(xiàn)對該數公開，就得破譯該數據格式，還要保證破譯完全正確，這樣才能真正實現(xiàn)對該數據格式的數據互操作。如果宿主軟件的數據格式發(fā)生變化，集成該數據格式的據格式的數據互操作。如果宿主軟件的數據格式發(fā)生變化，集成該數據格式的GISystem不得

40、不重新研究該宿主軟件數據格式，提供升級版本。然而，宿主軟件不得不重新研究該宿主軟件數據格式，提供升級版本。然而，宿主軟件的數據格式發(fā)生變化時往往不對外聲明，這會導致其他的數據格式發(fā)生變化時往往不對外聲明，這會導致其他GISystem對于這種數據格對于這種數據格式的空間數據處理必定存在滯后性。式的空間數據處理必定存在滯后性。如果要達到每個如果要達到每個GISystem都能與其它都能與其它GISystem的空間數據庫或空間數據文件進的空間數據庫或空間數據文件進行互操作的目的，需要為每個行互操作的目的，需要為每個GISystem開發(fā)讀寫不同空間數據庫和空間數據文件開發(fā)讀寫不同空間數據庫和空間數據文件

41、的接口函數，軟件開發(fā)的工作量將很大。的接口函數，軟件開發(fā)的工作量將很大。很顯然，這種數據互操作方法難以適用于分布動態(tài)的網絡環(huán)境。很顯然，這種數據互操作方法難以適用于分布動態(tài)的網絡環(huán)境。1. 基于直接數據訪問的空間數據互操作方法基于直接數據訪問的空間數據互操作方法第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理272. 基于公共接口的空間數據互操作方法基于公共接口的空間數據互操作方法通過通過OGC制定的統(tǒng)一接口規(guī)范，不同的制定的統(tǒng)一接口規(guī)范，不同的GISystem軟件之間可以直接訪問彼此的空間數軟件之間可以直接訪問彼此的空間數據，有兩種可能的實現(xiàn)方式：一種是據，有兩種可能的實現(xiàn)方式：一種是GISy

42、stem的數據操縱接口直接采用公共接口函數的數據操縱接口直接采用公共接口函數（如（如GISystem 2和和GISystem 3）；另一種是當）；另一種是當GISystem已經定義了私有接口函數時，已經定義了私有接口函數時，為了實現(xiàn)數據互操作的目的，將私有接口函數包裝為公共接口函數（如為了實現(xiàn)數據互操作的目的，將私有接口函數包裝為公共接口函數（如GISystem 1和和GISystem 4）。公共接口函數的接口是二進制的，效率高，但安全性差，實現(xiàn)困難。）。公共接口函數的接口是二進制的，效率高，但安全性差，實現(xiàn)困難。采用采用DCOM、CORBA或或J2EE等中間件技術，基于公共接口函數可以實現(xiàn)基

43、于等中間件技術，基于公共接口函數可以實現(xiàn)基于Intranet的數據互操作，可以采用三層或多層客戶的數據互操作，可以采用三層或多層客戶/服務器結構，實現(xiàn)方法與前面類似，服務器結構，實現(xiàn)方法與前面類似，只需增加一個中間件。只需增加一個中間件。 基于基于COM/CORBA/SQL簡單要素實現(xiàn)規(guī)范簡單要素實現(xiàn)規(guī)范第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理28由由OGC制定的制定的COM/CORBA/SQL簡單要素實現(xiàn)規(guī)范是基于公共接口的數據互簡單要素實現(xiàn)規(guī)范是基于公共接口的數據互操作方法實現(xiàn)的基礎，但這些規(guī)范的推廣應用并不太理想，即使參加了規(guī)范的操作方法實現(xiàn)的基礎，但這些規(guī)范的推廣應用并不太理想，

44、即使參加了規(guī)范的討論與制定的討論與制定的GIS軟件商，真正實現(xiàn)這些規(guī)范的也并不多，主要原因在于：軟件商，真正實現(xiàn)這些規(guī)范的也并不多，主要原因在于： （1）接口規(guī)范不太成熟，應用起來有些困難；）接口規(guī)范不太成熟，應用起來有些困難；（2）這種提供公共接口的方法需要每個）這種提供公共接口的方法需要每個GIS軟件商包裝一個接口程序，通常還軟件商包裝一個接口程序，通常還要將它提供給其他要將它提供給其他GIS軟件商，使它嵌入到另一個軟件商，使它嵌入到另一個GISystem軟件中，這樣不僅軟件中，這樣不僅影響了某些影響了某些GIS軟件商的利益，而且接口之間出現(xiàn)問題時，難以分清責任；軟件商的利益，而且接口之間

45、出現(xiàn)問題時，難以分清責任；（3）這種基于二進制接口的組件存在部署復雜，不能穿過防火墻，不適合分布）這種基于二進制接口的組件存在部署復雜，不能穿過防火墻，不適合分布式異構網絡等缺點，難以實現(xiàn)基于式異構網絡等缺點，難以實現(xiàn)基于Internet的數據互操作，往往只用于部門級的的數據互操作，往往只用于部門級的局域網中。局域網中。2. 基于公共接口的空間數據互操作方法基于公共接口的空間數據互操作方法第第5講講 網絡網絡GIS的數據管理的數據管理293. 基于基于GML的空間數據互操作方法的空間數據互操作方法XML和和Web服務技術正成為構建異構、跨平臺軟件系統(tǒng)的主流技術，服務技術正成為構建異構、跨平臺軟件系統(tǒng)的主流技術，OGC與與ISO/TC211協(xié)調推出了基于協(xié)調推出了基于XML和和Web服務技術的一系列實現(xiàn)規(guī)范，包括網絡地圖服務技術的一系列實現(xiàn)規(guī)范，包括網絡地圖服務服務WMS、網絡要素服務、網絡要素服務WFS、網絡覆蓋服務、網絡覆蓋服務WCS等空間數據服務規(guī)范以及用于等空間數據服務規(guī)范以及用于空間數據存儲與傳輸的地理標記語言（空間數據存儲與傳輸的地理標記語言（GML）等。）等?；诨贕ML的數據互操作有兩種實現(xiàn)形式：一種是將一個空間數據集全部轉換為的數據互操作有兩種實現(xiàn)形式：一