空間信息系統(tǒng)原理09-2

空間信息共享與互操作

空間信息共享與互操作一、GIS互操作概念與范疇二、互操作的語義表達(dá)三、GIS互操作的實(shí)現(xiàn)及其現(xiàn)狀GIS互操作概念與范疇

GIS互操作發(fā)展互操作概念GIS互操作的層次結(jié)構(gòu)GIS互操作的基本組成GIS互操作發(fā)展（一）

從70年代到80年代早期，大多數(shù)GIS應(yīng)用被認(rèn)為是信息孤島.空間數(shù)據(jù)被收集、數(shù)字化，并存儲在不同的數(shù)據(jù)庫中，它們是數(shù)據(jù)數(shù)字化獲取、存儲、分析和顯示的自我包含的獨(dú)立系統(tǒng)。這些系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、概念模型、軟硬件環(huán)境等方面原因,它們的兼容性較差。信息技術(shù)的改進(jìn)以及GIS用戶日益要求克服數(shù)據(jù)獲取的瓶頸和費(fèi)用問題，導(dǎo)致用戶要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與互操作。GIS互操作發(fā)展（二）

GIS互操作是在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和分布計(jì)算的情況下出現(xiàn)的。要達(dá)到互操作，對系統(tǒng)而言,系統(tǒng)能彼此更安全地獲取和處理對方的信息;對用戶而言,用戶能方便地查詢到所需的信息,并能方便地使用各種不同類型和格式的數(shù)據(jù);對信息管理者來說,他們能很好地管理信息,為用戶服務(wù),并將資源充分地提供給用戶?；ゲ僮鞲拍睿ㄒ唬┰凇队?jì)算機(jī)辭典》中,將互操作性定義為兩個或多個系統(tǒng)交換信息并相互使用已交換信息的能力,指一個系統(tǒng)接收和處理另一系統(tǒng)發(fā)送信息的能力,反映該系統(tǒng)是否易于與另一軟件系統(tǒng)快速接口。UCGIS(1996)則認(rèn)為互操作通常指自底向上將已有系統(tǒng)和應(yīng)用集成在一起,它不是簡單集成而是系統(tǒng)地組合,并需要多種DBMS和應(yīng)用程序的支撐。ISO/TC211認(rèn)為：若兩個實(shí)體X和Y能相互操作,則X和Y對處理請求Ri具有共同理解,并且如果X向Y提出處理請求Ri,Y能對Ri作出正確反應(yīng),并將結(jié)果Si返回給X。互操作概念（二）

由以上定義可知：互操作強(qiáng)調(diào)將具有不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式的軟件系統(tǒng)集成在一起共同工作。實(shí)際上,GIS互操作在不同的情況下具有不同的側(cè)重點(diǎn),強(qiáng)調(diào)軟件功能塊之間相互調(diào)用時稱為軟件的互操作;強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)集之間相互透明的訪問時稱為數(shù)據(jù)的互操作;強(qiáng)調(diào)信息的共享,在一定語義約束下的互操作,稱為語義的互操作等等。一般地說，GIS互操作是指不同應(yīng)用(包括軟、硬件)之間能動態(tài)地相互調(diào)用,并且不同數(shù)據(jù)集之間有一個穩(wěn)定的接口。GIS互操作的層次結(jié)構(gòu)

Y.A.Bishr將GIS互操作分為6個層次:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、文件系統(tǒng)、遠(yuǎn)程過程調(diào)用、查詢和獲取數(shù)據(jù)、GIS以及信息群。Buehler將GIS互操作分為8個層次:網(wǎng)絡(luò)、分布計(jì)算環(huán)境、數(shù)據(jù)存儲、中間件、工具、應(yīng)用、企業(yè)和信息群。兩種劃分盡管具有不同的層次,但本質(zhì)上是相似的,都可以將它們歸納到技術(shù)、應(yīng)用和企業(yè)這三個不同的層次上。GIS互操作的層次結(jié)構(gòu)

從應(yīng)用的角度應(yīng)強(qiáng)調(diào)在語義層次上的GIS互操作,為突出互操作中語義的重要性,在上述3個層次的基礎(chǔ)上將互操作進(jìn)一步分為技術(shù)、數(shù)據(jù)、語義和企業(yè)4個層次(如表1)。GIS互操作的層次結(jié)構(gòu)表中網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件是指從技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)GIS互操作,它包括:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、文件系統(tǒng)傳輸、遠(yuǎn)程過程調(diào)用、分布計(jì)算平臺、軟件規(guī)程等,它們的正確配置是實(shí)現(xiàn)GIS互操作的基礎(chǔ).數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)上的互操作,但是真正的信息互操作不僅僅應(yīng)該是數(shù)據(jù)互操作,更應(yīng)該是語義及含義上的互操作,客戶對數(shù)據(jù)和處理資源的訪問是實(shí)時的,并且所獲得的結(jié)果是可以預(yù)測的。企業(yè)層是GIS中最高層次的互操作,實(shí)際上也就是我們通常所稱的信息共享。它包括企業(yè)之間和信息部門之間的互操作,涉及政策、法規(guī)、經(jīng)濟(jì)等因素.

GIS互操作的基本組成一個GIS互操作事務(wù)完成的基本過程是:(1)在共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(例如TCP/IP)及分布計(jì)算平臺上,系統(tǒng)A向系統(tǒng)B發(fā)出請求q,請求q的結(jié)構(gòu)要滿足規(guī)程S的要求;(2)系統(tǒng)B處理該請求;(3)在共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及分布計(jì)算平臺上,系統(tǒng)B將處理結(jié)果r返回給系統(tǒng)A,r的結(jié)構(gòu)也必須符合規(guī)程S的要求。

GIS互操作的基本組成從上圖可看出，決定一個互操作事務(wù)成功和失敗的關(guān)鍵是在結(jié)構(gòu)和語義上連接兩個系統(tǒng)的規(guī)程，規(guī)程保證了發(fā)出的請求Q和返回的結(jié)果S能被雙方理解。在GIS互操作中，規(guī)程決定了互操作系統(tǒng)之間的通信協(xié)議，從一定意義上講，規(guī)程是GIS系統(tǒng)之間互連的協(xié)議。二、互操作的語義表達(dá)

GIS技術(shù)下的地理信息共享表現(xiàn)為GIS數(shù)據(jù)共享,在研究GIS數(shù)據(jù)共享時,是以最終實(shí)現(xiàn)地理信息共享為目的的。為達(dá)到這一目的,首先必須解決數(shù)據(jù)本身的共享問題,再次要解決數(shù)據(jù)所表達(dá)的語義的共享問題,其中包括從數(shù)據(jù)中讀取語義的過程,即語義翻譯,以及所讀取的語義與應(yīng)用目的之間的融合過程(主要是要解決語義沖突問題),即語義融合。為了實(shí)現(xiàn)GIS語義共享,除要采用一定的技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本身的共享外,還必須選擇合適的空間概念及其邏輯表達(dá)方法實(shí)現(xiàn)語義的共享?；ゲ僮鞯恼Z義表達(dá)GIS語義共享的實(shí)質(zhì)GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑GIS語義共享的實(shí)質(zhì)

GIS數(shù)據(jù)共享與GIS語義共享

“語義共享”一詞來源于數(shù)據(jù)共享。根據(jù)中國計(jì)算機(jī)學(xué)會1998年編的《英漢計(jì)算機(jī)辭典》(修訂本),數(shù)據(jù)共享是指多個用戶或者多臺計(jì)算機(jī)共用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)集。實(shí)現(xiàn)共享的方法:一是通過將數(shù)據(jù)集從一臺計(jì)算機(jī)物理地傳送到另一臺計(jì)算機(jī)的方式;二是通過兩臺或者兩臺以上的計(jì)算機(jī)之間相互通信或通過存儲數(shù)據(jù)集的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的通信實(shí)現(xiàn)。語義共享一詞更加強(qiáng)調(diào)在數(shù)據(jù)共享中對語義的處理,保持?jǐn)?shù)據(jù)共享過程中語義的穩(wěn)定性。

GIS語義共享的實(shí)質(zhì)

圖中給出了如何以GIS數(shù)據(jù)共享為手段,實(shí)現(xiàn)地理信息共享?？梢钥闯?無論是技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)還是政策法規(guī),只是為GIS數(shù)據(jù)共享創(chuàng)造了一個外部環(huán)境,保證GIS數(shù)據(jù)的共享。要達(dá)到共享GIS數(shù)據(jù)含義,從而實(shí)現(xiàn)地理信息共享,還必須研究GIS數(shù)據(jù)共享傳輸?shù)乩硇畔⒌臋C(jī)理。GIS語義共享的實(shí)質(zhì)

要明確GIS數(shù)據(jù)共享過程其傳遞地理信息的機(jī)理,關(guān)鍵要弄清兩個問題.1.GIS數(shù)據(jù)所表達(dá)的地理意義到底是什么.2.GIS數(shù)據(jù)描述這一地理意義的方式。前者涉及地理學(xué)理論問題,后者涉及語義學(xué)理論。GIS語義共享的實(shí)質(zhì)

從地理學(xué)的角度看,一個GIS系統(tǒng)實(shí)際上是某一真實(shí)地理系統(tǒng)的描述模型,是關(guān)于這一地理系統(tǒng)信息的數(shù)字化表達(dá)。用戶使用GIS系統(tǒng)來處理問題,首先要能夠從這一GIS系統(tǒng)中獲得正確的信息。下圖：GIS系統(tǒng)S是關(guān)于某地理系統(tǒng)R的GIS系統(tǒng),由A負(fù)責(zé)開發(fā),它將被B使用。A在開發(fā)S時基于對R的一定的理解或觀點(diǎn)(叫做地理認(rèn)知),這一地理認(rèn)知是由A對地理系統(tǒng)R的具體認(rèn)知方式所決定的,因此S所反映的是A關(guān)于地理系統(tǒng)R的認(rèn)知。

GIS系統(tǒng)S

系統(tǒng)開發(fā)者A系統(tǒng)使用者BGIS語義共享的實(shí)質(zhì)

B使用S的過程是通過解讀S中的數(shù)據(jù)(包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu))以求獲得A關(guān)于R的認(rèn)知(即空間概念)從而獲得關(guān)于R的信息。由于A在設(shè)計(jì)S時基于A對R的理解,如果要使B能正確的運(yùn)用S,必須要求B也能理解并能正確運(yùn)用A的認(rèn)知結(jié)果,即A所運(yùn)用的空間概念。所以,要求一般GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要以被大家都認(rèn)可的空間概念作為基礎(chǔ)。GIS語義共享的實(shí)質(zhì)

空間概念一般可以分為三類:1.第一類我們稱為原子空間概念,包括點(diǎn)、線、面等空間目標(biāo),描述地理事物的空間分布特征和位置特征2.第二類我們稱為地理概念,是對地理事物進(jìn)行客觀描述的空間概念,例如橋、森林、丘陵等3.第三類我們稱為應(yīng)用性地理概念,是具有很強(qiáng)應(yīng)用色彩的地理概念,例如資源、環(huán)境等。根據(jù)研究,滿足GIS語義共享的空間概念是第二種空間概念,即地理概念。

GIS語義共享的實(shí)質(zhì)

從語義學(xué)的角度觀察,GIS系統(tǒng)為一符號系統(tǒng).由兩部分構(gòu)成。一是數(shù)據(jù)(符號)本身和決定數(shù)據(jù)(符號)排列組合順序從而表達(dá)一定含義的語法規(guī)則,即形式系統(tǒng),構(gòu)成GIS系統(tǒng)的本體。二是數(shù)據(jù)和形式系統(tǒng)所表達(dá)出來的含義,即語義,包括兩種:第一種是GIS系統(tǒng)之形式系統(tǒng)所表達(dá)出來的語義,一般表現(xiàn)為系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)所蘊(yùn)含的語義;第二種是數(shù)據(jù)單元所表達(dá)出來的語義,例如在一定分類體系基礎(chǔ)上通過編碼形成的數(shù)據(jù)所表達(dá)出來的分類含義。兩種語義合起來,構(gòu)成我們前面提到的空間概念。所以,所謂語義,主要是指空間概念。GIS語義共享的實(shí)質(zhì)

GIS技術(shù)支持下的地理信息共享過程要解決兩個問題,首先,要通過一定的技術(shù)手段能夠共享符號本身,這一過程為實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)共享的過程,主要解決如何獲取數(shù)據(jù)的問題。然后要解決語義的共享問題,也就是空間概念的共享。關(guān)于空間概念的共享至少要解決以下三個問題,第一,數(shù)據(jù)在不同部門(單位、個人)的傳輸過程中如何保證數(shù)據(jù)所表達(dá)的語義的正確傳輸;第二,用戶如何從所獲得的數(shù)據(jù)中正確地解讀出數(shù)據(jù)的含義(即語義);第三,不同部門、單位、個人所持有的空間概念之間的相互融合,即解決語義沖突問題。數(shù)據(jù)的共享和語義的共享兩者合起來,叫做GIS語義共享?？梢?GIS語義共享在本質(zhì)上由兩大要素組成,一是符號本身的共享;二是符號含義(即空間概念)的共享。由于空間概念由符號描述,所以,在GIS語義共享研究中,不但要研究數(shù)據(jù)共享的技術(shù),例如,數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換,更要研究共享GIS數(shù)據(jù)的個人、部門或者單位之間的在空間概念上的一致性和對空間概念的邏輯描述方式上的一致性問題。

GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

實(shí)現(xiàn)GIS語義共享的途徑必須至少要解決數(shù)據(jù)共享、空間概念一致性和空間概念描述方式一致性等三個問題。將這三個問題轉(zhuǎn)換一下,實(shí)現(xiàn)語義共享的途徑必須要完成三個任務(wù),第一,建立滿足語義共享要求的空間概念;第二,建立滿足語義共享要求的描述系統(tǒng),即形式化方法;第三,研究提出滿足語義共享要求的技術(shù)方法。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

建立滿足語義共享要求的空間概念

在GIS數(shù)據(jù)共享研究中,之所以要重視對語義的處理,是因?yàn)閭鹘y(tǒng)GIS對空間概念的定義方式不完善而引起的。一個空間概念一般包含對空間和非空間兩種屬性的定義,傳統(tǒng)GIS在表達(dá)一個空間概念時,一般采用不同的方法分別表達(dá)空間屬性和非空間屬性,割裂了空間概念的完整性。

GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

建立滿足語義共享要求的空間概念

表達(dá)空間概念中的非空間屬性一般通過分類體系基礎(chǔ)上的編碼實(shí)現(xiàn),并且這種分類體系與具體的應(yīng)用具有千絲萬縷的聯(lián)系。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

建立滿足語義共享要求的空間概念

上圖中：A是運(yùn)輸部門所采用的分類體系對某一條河流的定義,用8種屬性界定了這一條河流,其中,橢圓形所代表的屬性是這一條河流的固有屬性,三角形所代表的屬性是與這條河流作為河運(yùn)航道所具有的應(yīng)用屬性。同理,B是水利部門所采用的分類體系對同一條河流的定義,也用8種屬性定義,其中,橢圓形所代表的屬性是這一條河流的固有屬性,菱形是這一條河流在水利管理上的應(yīng)用屬性。很顯然,A與B的交集是與具體應(yīng)用無關(guān)的集合,意味著這一交集與部門、單位或者個人的地理認(rèn)知觀點(diǎn)無關(guān),將它定義為地理要素,可以作為實(shí)現(xiàn)不同部門、單位和個人之間語義共享的基本概念。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

建立滿足語義共享要求的描述系統(tǒng),即形式化方法

不同GIS對空間概念的邏輯描述方式不一致,這一現(xiàn)象又叫做GIS的異構(gòu)性。Goodchild認(rèn)為,GIS異構(gòu)性是指不同GIS系統(tǒng)采用了“來自于不同GIS軟件”的不同概念模型。市場上幾乎所有的GIS軟件工具都存在因開發(fā)商不同而帶來的對數(shù)據(jù)的管理方式、結(jié)構(gòu)化等方面的不同。在提出了一套合適的空間概念后,下一步的任務(wù)就是要解決不同軟件工具之間的異構(gòu)性問題,要在不同GIS系統(tǒng)之間搭起語義共享的橋梁。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

建立滿足語義共享要求的描述系統(tǒng),即形式化方法

李建中、王珊認(rèn)為,可以將一般數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)流程分為兩個階段,第一個階段從現(xiàn)實(shí)世界出發(fā)建立高級數(shù)據(jù)模型,進(jìn)而定義概念數(shù)據(jù)庫模式,設(shè)計(jì)過程與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)無關(guān);第二個階段包括從邏輯設(shè)計(jì)到存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容,這一過程與所選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有密切的關(guān)系。因此,解決異構(gòu)性問題,應(yīng)當(dāng)在第一個階段中找突破口。設(shè)計(jì)一種高級數(shù)據(jù)模型,同時保持從第一個階段到第二個階段的穩(wěn)定的、不隨具體DBMS而變的映射關(guān)系。語義數(shù)據(jù)模型具有比現(xiàn)有GIS系統(tǒng)更高的抽象層次,能夠屏蔽掉不同GIS系統(tǒng)對空間概念的描述差異,同時又具有語義抽象能力,適合于描述面向地理要素空間概念的需要。

GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

建立滿足語義共享要求的描述系統(tǒng),即形式化方法

所設(shè)計(jì)的GIS語義數(shù)據(jù)模型不但要能在一定的工具支持下自動生成概念模式,從而可以通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)GIS語義共享,而且,能夠自動生成元數(shù)據(jù),以便能在網(wǎng)絡(luò)上通過元數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)GIS語義共享。有關(guān)GIS語義數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)仍然是一個亟待解決的問題。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)途徑

GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)技術(shù)討論

實(shí)現(xiàn)真正的語義共享，一般地，可以具有三種技術(shù)方法,一是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法,二是數(shù)據(jù)集成;三是基于元數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的GIS互操作技術(shù)。由于語義數(shù)據(jù)模型直接產(chǎn)生概念模式,通過概念模式的集成可以實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的集成,故這里重點(diǎn)討論數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和GIS互操作兩種技術(shù)方法。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)技術(shù)討論

數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)總結(jié)為三種:1.數(shù)據(jù)文件單個紀(jì)錄之間的直接轉(zhuǎn)換2.利用轉(zhuǎn)換器的直接轉(zhuǎn)換3.基于空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。從語義共享的角度觀察,通過轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式實(shí)現(xiàn)語義共享,實(shí)際上就是通過轉(zhuǎn)換GIS的語法結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)傳輸GIS空間概念的目的。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)技術(shù)討論

數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)

在上述三種方法中,直接轉(zhuǎn)換的方法沒有考慮對語義的處理,因此基本失去語義共享的意義;基于空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,由于采用了中間數(shù)據(jù)模型,使在數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換過程中有了語義保證,但是仍然不能保證在轉(zhuǎn)換過程中語義上的正確性。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)技術(shù)討論

數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)

數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換過程是以數(shù)據(jù)單元作為基本單位的,在轉(zhuǎn)換過程中,只處理各數(shù)據(jù)單元在整個存儲結(jié)構(gòu)中的排列組合順序,不涉及數(shù)據(jù)單元內(nèi)部。因此,這一轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換了作為數(shù)據(jù)組織形式基礎(chǔ)的形式系統(tǒng),數(shù)據(jù)單元賴以形成的地理信息分類體系沒有自動轉(zhuǎn)換。所以數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)不是將原始GIS所表達(dá)的空間概念作為整體進(jìn)行處理的,而是將系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)所表達(dá)的空間概念和地理信息分類編碼所形成的空間概念分別進(jìn)行處理,割裂了空間概念的完整性,影響了共享過程中的語義完整性。同時,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法沒有考慮到GIS系統(tǒng)開發(fā)者和GIS用戶在地理認(rèn)知方面的差異,而正是由于地理認(rèn)知差異的存在,即使通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法真正將原始GIS的空間概念傳輸?shù)接脩?用戶也由于不能正確的理解這一空間概念而給數(shù)據(jù)的正確使用帶來困難。

GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)技術(shù)討論

基于系統(tǒng)集成技術(shù)和元數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)GIS語義共享

部門之間GIS語義共享的問題,在很大程度上是由于不同部門的應(yīng)用觀點(diǎn)(即地理認(rèn)知)不同所致.GIS語義共享要解決兩類問題,(1)對于同一客觀地理實(shí)體,例如,“流域”,各部門是否采用了相同的命名、編碼、屬性及屬性名稱加以描述,如圖,地理實(shí)體E是否具有標(biāo)準(zhǔn)的名稱,標(biāo)準(zhǔn)的編碼和標(biāo)準(zhǔn)的屬性列表,即地理實(shí)體是否具有標(biāo)準(zhǔn)的概念模式;(2)同一地理實(shí)體在不同部門所具有的相同的應(yīng)用屬性在各部門是否具有相同的定義,圖中,A1、A2、A3是E的三種應(yīng)用屬性,A1和A2由應(yīng)用部門1定義,A2和A3由應(yīng)用部門2定義,應(yīng)用部門1和2對應(yīng)用屬性A2是否具有相同的名稱和定義。GIS語義共享的實(shí)現(xiàn)技術(shù)討論

基于系統(tǒng)集成技術(shù)和元數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)GIS語義共享

為了解決這兩個問題,建立地理實(shí)體E的標(biāo)準(zhǔn)的概念模式作為全局概念模式,各部門在這個公共基礎(chǔ)平臺上集成各自的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。為了解決第二個問題,必須采用元數(shù)據(jù)技術(shù),利用人工智能的方法消除部門之間的語義沖突現(xiàn)象。三、GIS互操作的實(shí)現(xiàn)及其現(xiàn)狀

地理數(shù)據(jù)和地學(xué)處理互操作的實(shí)現(xiàn)

GIS互操作實(shí)現(xiàn)實(shí)例互操作研究現(xiàn)狀GIS互操作的實(shí)現(xiàn)及其現(xiàn)狀

地理數(shù)據(jù)和地學(xué)處理互操作的實(shí)現(xiàn)

在選擇互操作實(shí)現(xiàn)方法時，所要掌握的一個原則是所有涉及到地理數(shù)據(jù)和處理的機(jī)構(gòu)必須能持久地維護(hù)和更新它們各自所擁有的GIS技術(shù)，并能不斷使這些技術(shù)增值。這意味著在選擇實(shí)現(xiàn)方法時必須對下列問題作出評估：地理數(shù)據(jù)的可用性和兼容性；所使用的地學(xué)空間信息處理系統(tǒng)的功能和可互操作性；承擔(dān)地學(xué)服務(wù)機(jī)構(gòu)的靈活性和創(chuàng)新性。

GIS互操作的實(shí)現(xiàn)及其現(xiàn)狀

地理數(shù)據(jù)和地學(xué)處理互操作的實(shí)現(xiàn)

構(gòu)件技術(shù)被用于互操作的實(shí)現(xiàn)。用新的互操作構(gòu)件代替部分傳統(tǒng)的GIS。通過這種方法，新的構(gòu)件能逐漸替代舊的孤立的系統(tǒng)，并改進(jìn)新的客戶端、新的服務(wù)體系結(jié)構(gòu)和新的服務(wù)器功能。經(jīng)過一步一步一致的過程，將實(shí)現(xiàn)OpenGIS（是一互操作性GIS的空間信息標(biāo)準(zhǔn)）的實(shí)施規(guī)程，從而能設(shè)計(jì)出關(guān)于開放式地學(xué)空間信息處理系統(tǒng)的綜合軟件體系結(jié)構(gòu)。GIS互操作的實(shí)現(xiàn)及其現(xiàn)狀

地理數(shù)據(jù)和地學(xué)處理互操作的實(shí)現(xiàn)

在1997年GIS/LIS展覽會（美國）上首次展出了基于OpenGIS規(guī)程的產(chǎn)品。這個產(chǎn)品能在INTERNET/INTRANET環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)來自BENTLEY,ESRI（美國環(huán)境系統(tǒng)研究所）,INTERGRAPH,ORACLE等不同地學(xué)空間信息處理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)獲取的互操作.GIS互操作實(shí)現(xiàn)實(shí)例

INTERGRAPH/SICADGeomatics

OGC(OpenGIS協(xié)會)的兩個主要成員INTERGRAPHEuropeandSICADGeomatics共同首次通過OGIS接口實(shí)現(xiàn)了在INTRANET上的互操作。基于OGIS，不同的前端GIS客戶，GeoMedia(INTERGRAPH)和SpatialDesktop(SICAD)可以通過INTRANET在線地訪問存放在新版SICADGeoDataServer上可互操作的地學(xué)空間信息，這一訪問過程不需要傳統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。

GeoMedia(INTERGRAPH)采用OLE/COM和OGIS/SFS(簡單規(guī)程)實(shí)現(xiàn)開放的地理數(shù)據(jù)接口，采用標(biāo)準(zhǔn)的方法和ORACLE和MSACCESS屬性數(shù)據(jù)庫相連。SpatialDesktop'98(SICAD)將OGIS/SFS和SQL/ODBC的標(biāo)準(zhǔn)接口相結(jié)合。這種互操作技術(shù)能直接通過網(wǎng)絡(luò)獲取有用的地理數(shù)據(jù)，并在不同的系統(tǒng)之間獲取可互操作的地學(xué)空間信息處理資源，從而使機(jī)構(gòu)在異構(gòu)計(jì)算平臺和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對地學(xué)空間信息的處理和應(yīng)用具有極大的靈活性。GIS互操作實(shí)現(xiàn)實(shí)例

ESRI及其合作伙伴ESRI在開放式系統(tǒng)以及互操作性方面作出了許多貢獻(xiàn)。根據(jù)它的開發(fā)策略，ESRI提出了開放式系統(tǒng)技術(shù)，如：開放式平臺、開放式數(shù)據(jù)內(nèi)部交換、開放式開發(fā)環(huán)境、開放式數(shù)據(jù)庫、開放式應(yīng)用接口和開放式分析工具等。ESRI的開放式軟件體系結(jié)構(gòu)支持以下幾方面：基于SDE/CAD客戶端的CAD和GIS數(shù)據(jù)的集成；GPS,圖象處理和多媒體技術(shù)的集成；開放式軟件開發(fā)，如：面向?qū)ο蠹夹g(shù)，動態(tài)構(gòu)造，分布式和系統(tǒng)獨(dú)立性；數(shù)據(jù)庫技術(shù)，如：RDBMS，擴(kuò)充的關(guān)系DBMS,OODBMS和通用服務(wù)器。ESRI是唯一一個采用OLE/COM,CORBA和SQL實(shí)現(xiàn)OGIS的簡單要素規(guī)程的機(jī)構(gòu)。基于客戶／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的ESRI產(chǎn)品和軟件開發(fā)正從空間地理數(shù)據(jù)處理走向功能更強(qiáng)大的地學(xué)空間信息處理互操作，即通過INTRANET/INTERNET進(jìn)行地理數(shù)據(jù)及其處理資源的共享。GIS互操作實(shí)現(xiàn)實(shí)例

ESRI及其合作伙伴空間數(shù)據(jù)引擎(SDE)是管理地理數(shù)據(jù)的一個解決途徑。它能支持包括Oracle,Microsoft,IBM,Informix和Sybase等在內(nèi)的幾乎所有主要數(shù)據(jù)庫廠商的DBMS產(chǎn)品。1998年ESRI發(fā)布新的SDE產(chǎn)品，它是和IBM合作，將SDE“空間擴(kuò)充”到IBM的UniversalDatabase和DataJoiner產(chǎn)品。采用Informix動態(tài)服務(wù)器的的SDE使用InformixUniversalDataOption來提供SQLAPI；并將SDE和Oracle的SpatialCartridge(ODC)集成。CAD和GIS的集成以及它們之間互操作的數(shù)據(jù)共享將由ESRI新的SDE/CAD客戶端來實(shí)現(xiàn)。GIS互操作實(shí)現(xiàn)實(shí)例

SMALLWORLD

SMALLWORLD也是OGC的成員之一，它主要致力于面向?qū)ο蟮腉IS開發(fā)，如：SpatialObjectController(SOC)andVirtualDatabaseInterface(VDB)。SMALLWORLD發(fā)展了所謂的基于Windows和基于Unix的標(biāo)準(zhǔn)接口的“獨(dú)立于傳輸?shù)目蛻簦?wù)器體系結(jié)構(gòu)”(TICS)。SMALLWORLD將進(jìn)一步采用OLE/COM來實(shí)現(xiàn)符合OGIS規(guī)程的互操作接口以及基于OGIS/CORBA的分布式平臺.

GIS互操作實(shí)現(xiàn)實(shí)例

AUTODESK&Partners

AUTODESKCAD/GIS產(chǎn)品家族已實(shí)現(xiàn)了:AutoCADMAP(CAD和GIS數(shù)據(jù)的集成),AutodeskWorld(GIS功能和Windows環(huán)境的集成environment)以及AutodeskMapGuide(地理數(shù)據(jù)在INTRANET/INTERNET的發(fā)布系統(tǒng))。然而，目前，Autodesk仍需依賴于專門的轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)CAD數(shù)據(jù)和GIS之間的互操作。互操作研究現(xiàn)狀

GIS互操作的重要性被越來越清醒地認(rèn)識到，對GIS互操作的研究已不僅僅限于OGC成員機(jī)構(gòu)內(nèi)部，下面是國際上的一些關(guān)于互操作的研究項(xiàng)目?；ゲ僮餮芯繝顩r

GIPSIE項(xiàng)目

為了推動OpenGIS在歐洲的應(yīng)用以及鼓勵歐洲各國及企業(yè)參與OpenGIS的制定和國際標(biāo)準(zhǔn)化的工作，從而增強(qiáng)歐洲GIS軟件產(chǎn)品在國際上的競爭力以及擴(kuò)大歐洲GIS的市場，由歐洲聯(lián)盟（ECDG-III）資助建立了GIPSIE項(xiàng)目(GISInteroperabilityProjectStimulatingtheIndustryinEurope)。GIPSIE項(xiàng)目開始于1998年6月，于2000年6月結(jié)束。它是由維也納科技大學(xué)地理系（A.Frank教授）和德國Munster大學(xué)地理系（W.Kuhn教授）負(fù)責(zé)，由INTERGRAPH,LASER-SCANandSICAD-GEOMATICS公司以及OGC等參加，其主要目標(biāo)是：(1)建立歐洲聯(lián)盟范圍內(nèi)的OpenGIS興趣小組來協(xié)調(diào)歐洲聯(lián)盟內(nèi)GIS企業(yè)的工作，并開辟和OGC交流的渠道。(2)將OGIS引入到傳統(tǒng)的GIS應(yīng)用領(lǐng)域，如：災(zāi)害，制圖等。(3)為歐聯(lián)盟的IT企業(yè)，特別是規(guī)模較小的GIS公司和機(jī)構(gòu)提供詳細(xì)的OGIS規(guī)程和實(shí)現(xiàn)過程。

互操作研究狀況

Varenius項(xiàng)目

Varenius項(xiàng)目是由美國國家地理信息和分析中心（NCGIA）主持、國家科學(xué)基金會資助的項(xiàng)目，它是為了促進(jìn)地理信息科學(xué)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。其中有一項(xiàng)是關(guān)于GIS互操作的子項(xiàng)目。該項(xiàng)目的短期目標(biāo)是在技術(shù)上采用構(gòu)件的思想實(shí)現(xiàn)GIS的互操作，中長期目標(biāo)的重點(diǎn)是在語義上，它強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一的詞匯以及語義的互操作?；ゲ僮餮芯繝顩r

DISGIS項(xiàng)目：分布式GIS模型方法和框架

本項(xiàng)目是由挪威測繪局等單位完成，時間從1996年5月到1997年5月。主要為分布式系統(tǒng)，特別是開放式分布GIS提供模型、工具和框架，并將這些模型、工具和框架應(yīng)用到具體的事例中，來證明其有效性和實(shí)用性。這些工具和方法能減少地理數(shù)據(jù)管理的費(fèi)用，提高面向地學(xué)數(shù)據(jù)的GIS企業(yè)的投資回報(bào)率，從而進(jìn)一步提高地學(xué)數(shù)據(jù)的收集和建庫的積極性。它采用的主要方法是將開放式分布處理的標(biāo)準(zhǔn)和分布式對象技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，并運(yùn)用到分布式GIS應(yīng)用領(lǐng)域中，它強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)開發(fā)的整個生命周期，開放式分布平臺（ODP）方法和工具，從而實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行的分布系統(tǒng)中從模型到實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化?；ゲ僮餮芯繝顩r

完全開發(fā)出適用于商業(yè)GIS的開放式GIS軟件還需進(jìn)一步努力。OGC制定了未來幾年的工作計(jì)劃（表）。顯然，完成最基本的構(gòu)件定義后，將著重考慮如在線地理數(shù)據(jù)的檢索服務(wù)等更復(fù)雜的面向21世紀(jì)信息社會的服務(wù)功能。其中包括：地理空間特征的抽象和概括；地理空間信息獲取、注釋和抽取；地理空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；地理空間分析、注冊、形式化表達(dá)；影象理解，綜合、制圖等。

OGC制定了未來幾年的工作計(jì)劃

表OGC的技術(shù)議程

實(shí)現(xiàn)時間OGC的技術(shù)日程1997年特征幾何體空間參考系統(tǒng)特征對象特征子類