GIS集成原理與方法

地理信息系統(tǒng)集成原理與方法整理課件1.引言2.地理信息系統(tǒng)集成的概念3.地理信息系統(tǒng)集成的模式4.集成的分類(lèi)目錄5.如何集成整理課件1.引言近年來(lái)，隨著GIS應(yīng)用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)展和實(shí)際的需要，這些分散的系統(tǒng)要求集成運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)信息共享，提高運(yùn)行效率。在國(guó)家“八五〞攻關(guān)中就開(kāi)展了這方面的研究，在“九五〞攻關(guān)中對(duì)系統(tǒng)實(shí)用化和運(yùn)行業(yè)務(wù)化提出了更高的要求。地理信息系統(tǒng)集成的重要性得到普遍的認(rèn)識(shí)地理信息系統(tǒng)集成可以分為兩個(gè)層次，一個(gè)是地理信息之間相互關(guān)系的概念層次集成，側(cè)重于地理信息的空間分析；另一個(gè)是不同數(shù)據(jù)和模型之間組織和管理的技術(shù)層次集成。本文所指的地理信息系統(tǒng)集成主要指后者意義上的集成。在計(jì)算機(jī)集成制造〔ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS〕領(lǐng)域，集成根底結(jié)構(gòu)或集成平臺(tái)的概念得到廣泛的應(yīng)用，集成平臺(tái)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成、功能集成所需的根本信息處理和通信公共效勞的集合。IBM公司基于系統(tǒng)使能器〔Enabler〕的集成平臺(tái)在企業(yè)應(yīng)用中獲得極大成功，中國(guó)在CIMS應(yīng)用中也廣泛使用集成平臺(tái)技術(shù)，收到巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。整理課件2.地理信息系統(tǒng)集成的概念地理信息系統(tǒng)的集成 GIS作為地理空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和分析的工具，不是獨(dú)立存在的，與現(xiàn)代信息技術(shù)及其系統(tǒng)之間關(guān)系十分密切，有的甚至可以認(rèn)為就是其必要的組成局部。如遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、圖象處理系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)制圖系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)等。與這些技術(shù)和系統(tǒng)的集成，極大地?cái)U(kuò)展了GIS數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示的能力，拓展了GIS的應(yīng)用范圍。如GIS與遙感技術(shù)的集成，極大地增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的獲取與更新能力，與GPS的結(jié)合，產(chǎn)生了GIS導(dǎo)航系統(tǒng)，與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成，產(chǎn)生了智能GIS，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)的集合，產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)GIS、移動(dòng)GIS、無(wú)線GIS，與多媒體技術(shù)集成，產(chǎn)生了多媒體GIS，與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成，產(chǎn)生了虛擬現(xiàn)實(shí)GIS等。 同樣，GIS內(nèi)部、GIS的系統(tǒng)之間也存在著集成問(wèn)題。由于GIS技術(shù)早期自由開(kāi)展和商業(yè)化的原因，數(shù)據(jù)格式和系統(tǒng)功能定義存在普遍的異構(gòu)，造成了嚴(yán)重的信息鴻溝和技術(shù)壁壘。集成是解決這些問(wèn)題的唯一途徑。GIS內(nèi)部，由于空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)上的差異，數(shù)據(jù)的多源性、多尺度性〔多空間維尺度、多時(shí)間尺度、多分辨率尺度、多比例尺〕和數(shù)據(jù)質(zhì)量〔如精度不同〕的差異、數(shù)據(jù)庫(kù)的分布性、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用模型的各異性、軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)的多樣性等也需要進(jìn)行集成。整理課件2.地理信息系統(tǒng)集成的概念地理信息系統(tǒng)的集成框架整理課件2.地理信息系統(tǒng)集成的概念從資源層、效勞層到互操作構(gòu)成系統(tǒng)內(nèi)部的微觀集成，從數(shù)據(jù)采集、標(biāo)準(zhǔn)到傳輸、決策應(yīng)用、顯示表達(dá)的各類(lèi)外部系統(tǒng)的集成，構(gòu)成宏觀集成。圖中并未詳細(xì)列出集成的全部?jī)?nèi)容，隨著GIS技術(shù)的開(kāi)展，新的集成內(nèi)容還會(huì)增加進(jìn)來(lái)。在GIS集成中，有些內(nèi)容的層次歸屬也不是不變的，可能為新的或高一級(jí)的集成內(nèi)容所覆蓋。系統(tǒng)內(nèi)集成和系統(tǒng)外集成的邊界有時(shí)也是模糊的。一些獨(dú)立開(kāi)展的技術(shù)，在GIS看來(lái)，可能是必不可少的組成局部。整理課件2.地理信息系統(tǒng)集成的概念近年來(lái)，隨著GIS應(yīng)用的廣泛和深入建立了一大批地理信息系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開(kāi)展和實(shí)際的需要，這些分散的系統(tǒng)要求集成運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)信息共享，提高運(yùn)行效率。在國(guó)家“八五〞攻關(guān)中就開(kāi)展了這方面的研究，在“九五〞攻關(guān)中對(duì)系統(tǒng)實(shí)用化和運(yùn)行業(yè)務(wù)化提出了更高的要求。地理信息系統(tǒng)集成的重要性得到普遍的認(rèn)識(shí)地理信息系統(tǒng)集成可以分為兩個(gè)層次，一個(gè)是地理信息之間相互關(guān)系的概念層次集成，側(cè)重于地理信息的空間分析；另一個(gè)是不同數(shù)據(jù)和模型之間組織和管理的技術(shù)層次集成。本文所指的地理信息系統(tǒng)集成主要指后者意義上的集成。在計(jì)算機(jī)集成制造〔ComputerIntegratedManufactureSystem，CIMS〕領(lǐng)域，集成根底結(jié)構(gòu)或集成平臺(tái)的概念得到廣泛的應(yīng)用，集成平臺(tái)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息集成、功能集成所需的根本信息處理和通信公共效勞的集合。IBM公司基于系統(tǒng)使能器〔Enabler〕的集成平臺(tái)在企業(yè)應(yīng)用中獲得極大成功，中國(guó)在CIMS應(yīng)用中也廣泛使用集成平臺(tái)技術(shù)，收到巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。整理課件

3.地理信息系統(tǒng)集成模式

模型集成模式外集成模式三級(jí)集成模式集成平臺(tái)框架模式整理課件

3.1模型集成模式主要是GIS與模型的集成，實(shí)際上是以數(shù)據(jù)為中心，把應(yīng)用模型和GIS軟件系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一數(shù)據(jù)是集成的主要對(duì)象GIS是集成的載體模型是集成深入應(yīng)用的關(guān)鍵整理課件

3.1模型集成模式數(shù)據(jù)及其標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)精度數(shù)據(jù)的時(shí)間、空間尺度時(shí)序數(shù)據(jù)支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整理課件

3.1模型集成模式目前商品化GIS的缺乏缺乏時(shí)序分析能力缺乏三維分析、模擬及可視化的有效手段數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能難以連接外部的分析和模擬軟件或模型缺乏有效的空間統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)于模型用戶較復(fù)雜，較難掌握沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)命令集整理課件

3.1模型集成模式模型很難和GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)有效連接模型獨(dú)立開(kāi)發(fā)，很難將其納入GIS模型開(kāi)發(fā)很少利用GIS現(xiàn)有功能模型較難調(diào)整模型自動(dòng)化程度不夠缺乏誤差傳播的分析整理課件

3.1模型集成模式優(yōu)點(diǎn)直接面向數(shù)據(jù)模型運(yùn)行流暢缺點(diǎn)集成度不高適用面窄建立與維護(hù)本錢(qián)高對(duì)操作人員要求高整理課件

3.2外集成模式內(nèi)集成模式 GPS、RS、GIS集成，構(gòu)成以GIS為根底的3S系統(tǒng)外集成模式將內(nèi)集成系統(tǒng)集成在一起，構(gòu)成一個(gè)具有統(tǒng)一的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：更高效，集成度更高整理課件

3.2外集成模式基于數(shù)據(jù)變換的一種模型基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式變換的一種模型基于對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù)的一種模型基于客戶/效勞器的一種模型整理課件

3.2外集成模式基于數(shù)據(jù)變換的一種模型從底層開(kāi)始，采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)模式、檢索機(jī)制和圖形組織。需要建立多個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序工作量巨大基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式變換的一種模型對(duì)第一種方法的改進(jìn)工作量小數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的靈活性受到限制整理課件

3.2外集成模式基于對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù)的一種模型應(yīng)用程序之間交換數(shù)據(jù)和相互操作最終用戶面向?qū)ο蟛辉倬窒抻跀?shù)據(jù)操作簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：有些GIS產(chǎn)品不支持OLE功能，應(yīng)用受到限制整理課件

3.2外集成模式基于C/S的一種模型發(fā)揮效勞器容量大，速度快等特點(diǎn)，減少客戶端的工作量減少網(wǎng)絡(luò)通信信息流量容易實(shí)現(xiàn)各種不同系統(tǒng)的集成整理課件

3.3三級(jí)集成模式將GIS集成系統(tǒng)用三級(jí)模式進(jìn)行描述，使各種集成問(wèn)題歸于各組成局部的相應(yīng)模式三級(jí)模式外模式描述一個(gè)組成局部對(duì)另一個(gè)組成局部的效勞概念模式 描述組成局部中關(guān)于目標(biāo)存儲(chǔ)和處理結(jié)構(gòu)、根本操作和目標(biāo) -目標(biāo)以及目標(biāo)-操作的關(guān)系和依賴(lài)性內(nèi)模式描述利用特殊的硬件和軟件環(huán)境完成概念模式的所有特征整理課件

3.3三級(jí)集成模式可根據(jù)各組成局部在三級(jí)模式上的差異決定集成中的關(guān)鍵問(wèn)題缺點(diǎn)：三者間的關(guān)系劃分較困難整理課件

3.4集成平臺(tái)框架模式強(qiáng)調(diào)地理信息采集和應(yīng)用的分布性建立一個(gè)有效的地理數(shù)據(jù)管理機(jī)制，解決地理信息的不同時(shí)間、空間和屬性，并提供數(shù)據(jù)融合解決地理分析模型和多種地理數(shù)據(jù)間的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)模型的組織與管理整理課件

3.4集成平臺(tái)框架模式基于客戶/效勞器機(jī)制的GIS集成總體結(jié)構(gòu)不依賴(lài)具體的軟件平臺(tái)，具有較好的可擴(kuò)充性基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)集成平臺(tái)在效勞器建立元數(shù)據(jù)的副本，并維持與各接點(diǎn)元數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)鏈接基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的模型集成平臺(tái)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可管理以宏語(yǔ)言編寫(xiě)的模型，已接口形式提供的模型和以對(duì)象控件形式提供的模型整理課件

3.4集成平臺(tái)框架模式優(yōu)點(diǎn)

提出了GIS集成框架思想和GIS集成平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)

思想和方法破碎，不夠全面整理課件4.集成的分類(lèi)“3S〞技術(shù)集成多源數(shù)據(jù)的集成GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成GIS與應(yīng)用分析模型的集成整理課件4.1“3S〞技術(shù)集成遙感技術(shù)或遙感系統(tǒng)與GIS的集成，不僅為GIS的數(shù)據(jù)采集和更新提供了經(jīng)濟(jì)快捷的途徑，而且這種集本錢(qián)身就可以構(gòu)成多種實(shí)用的系統(tǒng)。如動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)、偵察系統(tǒng)、資源調(diào)度系統(tǒng)、防汛系統(tǒng)等等。它們都需要遙感技術(shù)提供實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的影像信息。GPS技術(shù)與GIS的集成，不僅可以提供快速移動(dòng)定位測(cè)量，而且可以構(gòu)成監(jiān)測(cè)和導(dǎo)航系統(tǒng)。如車(chē)船導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)指揮系統(tǒng)、目標(biāo)移動(dòng)定位系統(tǒng)、物流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。整理課件4.1“3S〞技術(shù)集成一、GIS與GPS集成 GPS與GIS的集成在技術(shù)層面主要由以下幾種模式：〔1〕GPS〔單機(jī)定位〕+柵格電子地圖。用于導(dǎo)航目的。因裝載有GPS接收系統(tǒng)的載體〔車(chē)、船、飛機(jī)等〕通過(guò)接收的GPS定位數(shù)據(jù)，可通過(guò)GIS在柵格電子地圖上顯示移動(dòng)載體所在位置。〔2〕GPS〔單機(jī)定位〕+矢量電子地圖。用于導(dǎo)航〔路徑優(yōu)化選擇〕。根據(jù)目的位置〔人工輸入〕和載表達(dá)在的位置〔GPS測(cè)定〕，在GIS支持下可以顯示最正確路徑，從；而引導(dǎo)駕駛者最快到達(dá)目的地?！?〕GPS〔差分定位〕+柵格/矢量電子地圖。用于監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，指揮系統(tǒng)。通過(guò)固定站和移動(dòng)載體之間的兩臺(tái)或多臺(tái)GPS偽距差分技術(shù)，可精確定位移動(dòng)載體的位置，雙方均有通信聯(lián)系時(shí)，構(gòu)成導(dǎo)航、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)?！?〕GPS〔差分定位〕+動(dòng)態(tài)圖層。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新。動(dòng)態(tài)圖層接收GPS的定位測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，以坐標(biāo)形式對(duì)地圖進(jìn)行更新。整理課件4.1“3S〞技術(shù)集成整理課件4.1“3S〞技術(shù)集成二、RS與GIS的集成 遙感技術(shù)與GIS的集成模式主要有：〔1〕分開(kāi)但平行的結(jié)合。主要在數(shù)據(jù)層面結(jié)合，兩個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相互獨(dú)立存在。它們?cè)跀?shù)據(jù)層面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?！?〕外表無(wú)縫的結(jié)合。使用統(tǒng)一的用戶界面，但不同的工具和數(shù)據(jù)庫(kù)?！?〕整體結(jié)合。在界面、工具和數(shù)據(jù)庫(kù)方面均實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的功能集成和數(shù)據(jù)集成。三、GPS與RS的集成 構(gòu)成各種平臺(tái)的觀測(cè)系統(tǒng)。四、RS、GPS和GIS的集成 這是集三項(xiàng)技術(shù)為一體的高水平技術(shù)集成，可構(gòu)成高度自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和智能化的地理信息系統(tǒng)。整理課件4.1“3S〞技術(shù)集成五、關(guān)鍵理論問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)“3S〞技術(shù)的集成，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用過(guò)程中研究和解決許多技術(shù)問(wèn)題，主要的關(guān)鍵技術(shù)包括：1、“3S〞集成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)空間定位 主要研究3S集成系統(tǒng)的傳感器實(shí)時(shí)空間定位、系統(tǒng)行進(jìn)過(guò)程中快速確定相關(guān)地面目標(biāo)的方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。包括廣域和局域差分GPS網(wǎng)的構(gòu)建方法與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的理論與算法、遙感傳感器在空間的位置、姿態(tài)的測(cè)定及應(yīng)用和GPS輔助的遙感地面目標(biāo)的自動(dòng)重建和量測(cè)方法。2、“3S〞集成系統(tǒng)的一體化數(shù)據(jù)管理 主要研究和解決3S的數(shù)據(jù)集成管理模式和數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)和開(kāi)展相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖形、圖象、屬性、GPS定位數(shù)據(jù)的一體化管理，為3S數(shù)據(jù)集成處理和綜合應(yīng)用提供根底平臺(tái)。整理課件4.1“3S〞技術(shù)集成3、語(yǔ)義和非語(yǔ)義信息的自動(dòng)提取理論方法

主要研究從航空、航天遙感數(shù)據(jù)的CCD立體相對(duì)中自動(dòng)、快速和實(shí)時(shí)提取空間目標(biāo)的位置、結(jié)構(gòu)、語(yǔ)義信息和相互關(guān)系的理論和方法。包括遙感影象地物結(jié)構(gòu)信息的自動(dòng)提取和精確圖形表達(dá)；多種傳感器、多分辨率和對(duì)時(shí)相遙感圖象數(shù)據(jù)的融合理論和方法；基于知識(shí)工程的遙感影象的解譯與分類(lèi)系統(tǒng)等。4、基于遙感影象的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的快速更新方法 主要研究如何依托已建立的GIS來(lái)實(shí)現(xiàn)航空、航天遙感影象的智能化、全數(shù)字化過(guò)程，并從中快速發(fā)現(xiàn)變化的信息，進(jìn)而對(duì)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)更新。包括GIS數(shù)據(jù)與現(xiàn)勢(shì)的遙感數(shù)據(jù)的復(fù)合；從GIS數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)中，自動(dòng)或半自動(dòng)檢測(cè)變化信息；利用GIS屬性數(shù)據(jù)與現(xiàn)勢(shì)的遙感數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)，檢測(cè)語(yǔ)義信息和獲取知識(shí)等。整理課件4.1“3S〞技術(shù)集成5、“3S〞集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊與交換 研究單向、雙向數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)睦碚摵头椒?，?shù)據(jù)交換的理論和方法。6、“3S〞集成系統(tǒng)的可視化理論與方法 研究集成系統(tǒng)中大量圖形、圖象信息的顯示問(wèn)題。包括空間圖形、圖象的多比例尺、多分辨率的存儲(chǔ)、顯示和表達(dá)，空間數(shù)據(jù)的自動(dòng)綜合、符號(hào)化和多尺度顯示的理論和方法，虛擬地形環(huán)境仿真中視景數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造理論與方法，可視化系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和GIS的集成等。7、“3S〞集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和CASE工具研究研究基于計(jì)算機(jī)輔助軟件工程〔CASE〕技術(shù)的3S集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和軟件開(kāi)發(fā)、維護(hù)的自動(dòng)化技術(shù)，設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)用于3S集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的CASE工具。8、“3S〞集成系統(tǒng)中基于C/S的分布式網(wǎng)絡(luò)集成環(huán)境3S集成系統(tǒng)涉及到多用戶、多數(shù)據(jù)、多專(zhuān)業(yè)，需要一個(gè)強(qiáng)大而有效的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持。整理課件一、多源數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 多源空間數(shù)據(jù)由于獲取手段、獲取方法、數(shù)據(jù)記錄格式等不同，之間存在明顯的差異，表現(xiàn)在：1、多語(yǔ)義性 地理系統(tǒng)的研究對(duì)象的多種類(lèi)特點(diǎn)決定了地理信息的多語(yǔ)義性。同一個(gè)地理信息單元，在現(xiàn)實(shí)世界中其幾何特征是一致的，但卻對(duì)應(yīng)著多種語(yǔ)義。它們因解決問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，產(chǎn)生了不同的解釋?zhuān)斐闪苏Z(yǔ)義分異問(wèn)題。2、多時(shí)間尺度 時(shí)間尺度指數(shù)據(jù)表示的時(shí)間周期及數(shù)據(jù)形成周期的長(zhǎng)短。時(shí)間尺度是表達(dá)地理特征變化和過(guò)程內(nèi)在規(guī)律所必須的條件。多源數(shù)據(jù)存在這種多時(shí)間尺度問(wèn)題。3、多分辨率 地理空間數(shù)據(jù)由于多數(shù)據(jù)源特性，會(huì)產(chǎn)生多空間分辨率、多光譜分辨率等問(wèn)題。4.2多源數(shù)據(jù)的集成整理課件4.2多源數(shù)據(jù)的集成4、多比例尺 多比例尺是地圖測(cè)繪的特點(diǎn)決定的。人們?yōu)榱朔从诚嗤乩韰^(qū)域地形特征的細(xì)節(jié)程度，采用了不同的測(cè)圖比例尺。5、多數(shù)據(jù)格式 多數(shù)據(jù)格式是由GIS軟件和數(shù)據(jù)生產(chǎn)軟件不同的記錄或交換格式?jīng)Q定的。是當(dāng)前無(wú)縫集成的主要障礙。6、多空間維數(shù) GIS當(dāng)前主要表達(dá)的是二維幾何信息，但隨著GIS的開(kāi)展，2.5維數(shù)據(jù)、3維數(shù)據(jù)也將成為GIS管理分析的數(shù)據(jù)內(nèi)容。整理課件4.2多源數(shù)據(jù)的集成7、多精度水平 由于數(shù)據(jù)獲取手段、方法、目的的不同，數(shù)據(jù)的精度會(huì)存在差異。8、多參考系統(tǒng) 由于數(shù)據(jù)生產(chǎn)來(lái)源不同，不同的部門(mén)和應(yīng)用領(lǐng)域可能提供不同的投影方法和坐標(biāo)參考系統(tǒng)。GIS的數(shù)據(jù)分析需要在同一的投影和坐標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行。9、多表達(dá)形式 在GIS中，矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)是常見(jiàn)的形式，隨著GIS的開(kāi)展，DEM數(shù)據(jù)、正射影象數(shù)據(jù)、電子掃描數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等也會(huì)成為GIS的重要數(shù)據(jù)內(nèi)容。整理課件4.2多源數(shù)據(jù)的集成二、多源數(shù)據(jù)的集成模式 多源空間數(shù)據(jù)的集成主要是針對(duì)多種低層數(shù)據(jù)和考慮與越來(lái)越多的GIS的數(shù)據(jù)的集成。主要有三種模式：1、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式 這是一種傳統(tǒng)的GIS數(shù)據(jù)集成方式。具體轉(zhuǎn)換模式前已表達(dá)。主要問(wèn)題是各GIS數(shù)據(jù)文件之間缺乏同一的語(yǔ)義和結(jié)構(gòu)描述，轉(zhuǎn)換不能完全表達(dá)源數(shù)據(jù)的信息，信息喪失問(wèn)題存在。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程復(fù)雜，多數(shù)只能通過(guò)導(dǎo)入/導(dǎo)出模式進(jìn)行，往往轉(zhuǎn)換后還要進(jìn)行編輯，不利于在線數(shù)據(jù)處理和分析。另外，這種將數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來(lái)的做法，也違背了數(shù)據(jù)分布和獨(dú)立性原那么。2、數(shù)據(jù)互操作模式 關(guān)于互操作的內(nèi)容也在前面已做論述?；ゲ僮魇菙?shù)據(jù)集成的新型模式。它也存在一些局限性。為真正實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)格式的互操作，需要每種格式的宿主軟件都按照同一的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，這在短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。而且軟件之間的互操作是通過(guò)效勞器實(shí)現(xiàn)的，這兩個(gè)數(shù)據(jù)效勞器實(shí)際就是被訪問(wèn)數(shù)據(jù)格式的宿主軟件，它們需要同時(shí)運(yùn)行才能實(shí)現(xiàn)互操作過(guò)程。整理課件4.2多源數(shù)據(jù)的集成3、直接數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式 指一個(gè)GIS軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)其他軟件支持的數(shù)據(jù)格式的直接訪問(wèn)、存取和空間分析，用戶可以使用一個(gè)GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式，其原理是利用空間數(shù)據(jù)引擎的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成。它是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的理想方式，但構(gòu)建本錢(qián)高。 為了解決數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換帶來(lái)的種種問(wèn)題，理想的方案是在一個(gè)軟件種實(shí)現(xiàn)對(duì)多種數(shù)據(jù)的直接訪問(wèn)。多源空間數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成〔SeamlessIntergrationofMulti-SourceSpatial-Data，SIMS〕就是這樣一種技術(shù)。整理課件4.2多源數(shù)據(jù)的集成三、多源數(shù)據(jù)的融合 在多傳感器遙感影象的應(yīng)用中，影象出現(xiàn)了多空間〔幾何〕分辨率、多光譜分辨率的現(xiàn)象。融合是綜合利用這些信息和解決數(shù)據(jù)之間差異的新技術(shù)。融合所需要解決的問(wèn)題是目標(biāo)編碼體系的統(tǒng)一、幾何位置、形狀的統(tǒng)一、數(shù)據(jù)模型或結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。融合的算法包括檢測(cè)層融合、時(shí)空層融合、屬性層融合和符號(hào)層融合等。整理課件4.2多源數(shù)據(jù)的集成四、地圖的自動(dòng)綜合 大多數(shù)具有制圖功能的數(shù)據(jù)庫(kù)都對(duì)應(yīng)于一定的比例尺，稱(chēng)之為主導(dǎo)比例尺，其它比例尺〔附屬比例尺〕都小于主導(dǎo)比例尺。理論上，附屬比例尺的數(shù)據(jù)可以從主導(dǎo)比例尺數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)抽取、整合、重組等產(chǎn)生。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為地圖綜合。如果這個(gè)過(guò)程在數(shù)據(jù)分析、顯示時(shí)，由程序自動(dòng)完成，那么稱(chēng)自動(dòng)綜合。地圖自動(dòng)綜合的目的就是建立從多尺度表示到不依〔無(wú)〕比例尺的無(wú)縫的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。 地圖的自動(dòng)綜合雖然不是新的研究課題，但存在著許多難度。人們提出了多種算法，如：面向信息的綜合方法，面向?yàn)V波的綜合方法，啟發(fā)式的綜合方法，專(zhuān)家系統(tǒng)的綜合方法，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的綜合方法，分形的綜合方法，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的綜合方法，小波分析的綜合方法等。但它們并沒(méi)有完全解決地圖綜合的所有問(wèn)題。整理課件4.3GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)合是建立智能化空間決策支持系統(tǒng)〔SpatialDecisionSupportSystems，SDSS〕的重要途徑。它為決策者提供分析問(wèn)題、建立模型、模擬決策過(guò)程和方案的環(huán)境，調(diào)用各種信息資源和分析工具，幫助決策者提高決策水平和質(zhì)量。整理課件4.3GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成一、標(biāo)準(zhǔn)的GIS與SDSS的比較 當(dāng)前GIS可以認(rèn)為是用于空間決策的空間信息系統(tǒng)，還不能滿足解決復(fù)雜空間決策問(wèn)題的需要，特別是非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題。它還缺少模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)以及推理機(jī)制等必不可少的知識(shí)處理功能。GIS與SDSS在結(jié)構(gòu)上存在區(qū)別。整理課件4.3GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成二、智能化空間決策支持系統(tǒng)模型 智能化的空間決策支持系統(tǒng)需要由GIS的空間環(huán)境支持和專(zhuān)家系統(tǒng)的模型、知識(shí)管理與處理支持。整理課件4.3GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成在這個(gè)系統(tǒng)中，GIS提供了空間數(shù)據(jù)局部的支持，決策支持系統(tǒng)提供了模型局部的支持，專(zhuān)家系統(tǒng)提供了推理局部的支持，它們協(xié)調(diào)工作，融為一體。在智能化決策支持系統(tǒng)中，模型具有以下特點(diǎn)：〔1〕可構(gòu)造性。模型一定可以通過(guò)方法與數(shù)據(jù)構(gòu)造而成；〔2〕語(yǔ)義性。模型具有一定的抽象形式，但它一般都具有語(yǔ)義背景，如對(duì)輸入表和輸出表作出約束性描述等；〔3〕表示多樣性。模型的抽象形式可以是數(shù)學(xué)的，也可以是非數(shù)學(xué)的，且它們?cè)谟脩粞壑泻驮谟?jì)算機(jī)內(nèi)部所表現(xiàn)的形式是不同的；〔4〕可編程性。SDSS是一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，因此，它的模型一定能用程序形式表示；〔5〕空間性。SDSS中的模型在很多情況下都涉及到空間維變量和空間關(guān)系。整理課件4.3GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成一般的說(shuō)，SDSS中的模型在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)表達(dá)方式有三種：第一種是數(shù)據(jù)方式。即把模型視為從輸入集到輸出集的影射，用模型參數(shù)集合確定這種影射關(guān)系。這樣，模型可描述為由一組參數(shù)集合和表示模型特征結(jié)構(gòu)特征的數(shù)據(jù)集合的框架，輸入數(shù)據(jù)集在關(guān)系框架下進(jìn)行假設(shè)干關(guān)系運(yùn)算，得出輸出數(shù)據(jù)集。由此，模型運(yùn)算可轉(zhuǎn)換為關(guān)系運(yùn)算。第二種是邏輯方式。它是一種基于人工智能的表示方式，主要有謂詞邏輯，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，邏輯樹(shù)和關(guān)系框架等幾種方法。比較常見(jiàn)的是謂詞邏輯表示法。它把模型分解為四個(gè)根本要素:模型結(jié)構(gòu),約束集,參數(shù)集和變量集。每一局部可用相關(guān)謂詞表示,而數(shù)值計(jì)算那么隱含在謂詞中,當(dāng)定量計(jì)算的模型用邏輯形式表達(dá)后,它可以與定性的知識(shí)統(tǒng)一起來(lái),用謂詞演算的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的求解。這對(duì)于含有半結(jié)構(gòu)化，非結(jié)構(gòu)化的決策模型比較適用。第三種是程序方式。包括輸入，輸出格式和算法在內(nèi)的完整程序就可以表示一個(gè)模型。通常一個(gè)模型是以子程序存貯的，每個(gè)子程序往往帶有通用的程序結(jié)構(gòu)。程序方式主要適用于描述結(jié)構(gòu)化的計(jì)算模型。整理課件4.3GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成三、集成模式

在GIS與決策支持系統(tǒng)的集成模式方面，有兩種模式，一是強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)空間分析；二是強(qiáng)調(diào)空間決策前提下的空間分析。前一種模式中，DSS作為GIS的發(fā)生器，后一種模式中，GIS僅作為決策支持分析的發(fā)生器。整理課件4.3GIS與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成四、SDSS的應(yīng)用例子 智能空間決策支持系統(tǒng)在解決復(fù)雜空間決策問(wèn)題時(shí)有很多應(yīng)用，下面是它的一些典型應(yīng)用。1、設(shè)施選址問(wèn)題 設(shè)施選址問(wèn)題是從一組可能的位置中間選擇一個(gè)或多個(gè)設(shè)施布置的最正確位置。主要應(yīng)考慮的因素是，在操作約束條件下，滿足效勞保證水平的設(shè)施數(shù)量確實(shí)定；設(shè)施與人口聚集地之間的最大距離；經(jīng)濟(jì)效益。2、交通路線問(wèn)題在約束條件下選擇可選的交通路線問(wèn)題。主要應(yīng)考慮的因素是，最終路徑和交通方案的圖形和報(bào)表輸出；最終路徑的決策是面向用戶的；用戶可以在外部或其他約束條件下，對(duì)路線進(jìn)行交互編輯或補(bǔ)充內(nèi)容。3、區(qū)域劃分問(wèn)題 解決政區(qū)的合并與分區(qū)問(wèn)題。主要應(yīng)考慮的因素是，合并與分區(qū)的約束條件。區(qū)域劃分決策分析適合于市場(chǎng)或政區(qū)規(guī)劃。4、運(yùn)輸問(wèn)題 解決一組效勞目的地和一組出發(fā)地之間最有效的運(yùn)輸路線問(wèn)題?？紤]因素是，方案的會(huì)因?qū)θ萘炕蜻吔缂s束的補(bǔ)償而改變。最終的分配決策是面向用戶的。整理課件4.4GIS與應(yīng)用分析模型的集成一、集成需要解決的問(wèn)題要實(shí)現(xiàn)GIS與應(yīng)用分析模型的集成，首先需要解決的問(wèn)題是GIS與數(shù)據(jù)模型之間的數(shù)據(jù)交換的通道問(wèn)題。因?yàn)镚IS數(shù)據(jù)模型主要是矢量模型和柵格模型，它們與多數(shù)應(yīng)用分析模型在對(duì)空間離散化的方式存在區(qū)別。其次，模型開(kāi)發(fā)人員往往缺乏對(duì)GIS功能的認(rèn)識(shí)，未能充分利用GIS的空間分析能力對(duì)模型進(jìn)行重新構(gòu)造的現(xiàn)象也是可能存在的。三是應(yīng)用分析模型結(jié)構(gòu)固化，難以調(diào)整并融入新的技術(shù)方法。四是模型參數(shù)的自動(dòng)獲取程度低，缺乏空間數(shù)據(jù)對(duì)模擬結(jié)果的可能影響程度的分析。應(yīng)用分析模型在參數(shù)調(diào)節(jié)上缺乏直觀的調(diào)節(jié)途徑，有時(shí)需要領(lǐng)域?qū)＜业氖止ふ{(diào)節(jié)。五是模型的根本假定與求解方法并未作為整個(gè)模型的一個(gè)有效成分，不利于用戶對(duì)模型的選擇和使用。整理課件4.4GIS與應(yīng)用分析模型的集成在GIS領(lǐng)域，GIS的數(shù)據(jù)模型也缺乏應(yīng)用分析模型所需的時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不具有同時(shí)處理空間數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化可變性問(wèn)題的能力，也不具備建立和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹苯油緩健Ｊ紫?，GIS缺乏時(shí)序分析能力；其次不同GIS之間通常采用導(dǎo)入/導(dǎo)出方式數(shù)據(jù)交換來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，這缺乏以連接外部的分析模型；三是GIS的時(shí)間、空間插值與采樣功能比較弱，缺乏有效和通用的空間分析方法；四是在三維分析模擬和可視化方面，技術(shù)還不成熟整理課件4.4GIS與應(yīng)用分析模型的集成二、集成的關(guān)鍵技術(shù) 應(yīng)用分析模型提供了對(duì)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域特定問(wèn)題的求解能力，而應(yīng)用分析模型需要的數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果的表達(dá)等需要GIS開(kāi)發(fā)者解決。所以GIS與應(yīng)用分析模型的集成就是以數(shù)據(jù)為通道，以GIS為核心的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程。應(yīng)用分析模型與GIS通過(guò)數(shù)據(jù)交換聯(lián)系在一起，并以空間上的聯(lián)系為根底。GIS功能的實(shí)現(xiàn)和模型的數(shù)值求解都涉及對(duì)地理空間的離散。應(yīng)用分析模型的空間離散的根本技術(shù)是網(wǎng)格的剖分，即構(gòu)造相互連接的網(wǎng)絡(luò)。如矩形網(wǎng)格、三角形網(wǎng)格、正交曲線網(wǎng)格等。整理課件4.4GIS與應(yīng)用分析模型的集成在GIS技術(shù)的支持下，根據(jù)應(yīng)用分析模型的要求，將地理空間〔研究區(qū)域〕進(jìn)行網(wǎng)格剖分，并自動(dòng)獲得網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)或中心點(diǎn)的數(shù)據(jù)，用來(lái)表示各種模型參數(shù)的空間分布，直接形成應(yīng)用分析模型所需的數(shù)據(jù)文件。而模型的空間離散所形成的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，在增加空間地理坐標(biāo)的情況下，那么可形成GIS所需的空間數(shù)據(jù)文件，并被GIS直接調(diào)用，利用GIS的空間表達(dá)功能對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化表示。整理課件4.4GIS與應(yīng)用分析模型的集成三、集成方式1、源代碼集成方式 是利用GIS的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言或其他支持的語(yǔ)言將分析應(yīng)用模型進(jìn)行改寫(xiě)，使其與GIS完全兼容，成為GIS一局部的集成模式。其優(yōu)點(diǎn)是，應(yīng)用分析模型在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理形式上與GIS完全一致，比較靈活和有效。缺點(diǎn)是需要GIS和領(lǐng)域知識(shí)的結(jié)合。2、函數(shù)庫(kù)集成模式 將開(kāi)發(fā)好的應(yīng)用分析模型以函數(shù)的形式保存在函數(shù)庫(kù)中，集成者通過(guò)調(diào)用函數(shù)將其集成在GIS中。函數(shù)可以以靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種連接方式。其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)高度的無(wú)縫集成。缺點(diǎn)是分析模型的狀態(tài)信息很難在函數(shù)庫(kù)中進(jìn)行有效表達(dá)。3、可執(zhí)行程序集成方式 GIS與應(yīng)用分析模型均可以可執(zhí)行文件的方式存在，二者的內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)均不變化，相互之間獨(dú)立存在。二者的交互可以約定的數(shù)據(jù)格式通過(guò)文件、命名通道、匿名通道或者數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行。可以獨(dú)立方式或內(nèi)嵌方式集成。優(yōu)點(diǎn)是集成方便、簡(jiǎn)單、代價(jià)低。缺點(diǎn)是由于數(shù)據(jù)的交換通過(guò)操作系統(tǒng)，運(yùn)行效率不高。整理課件4.4GIS與應(yīng)用分析模型的集成4、DDE和OLE集成 DDE是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，OLE