7_超媒体与GIS集成

1、第七章 超媒体与GIS集成铜陵学院建筑工程学院2021-6-14o 在当今信息社会,信息以爆炸的方式不断增加,而且种类不断增长,除了文本、数字之外,图形、图像、视频、音频等多媒体信息已在信息处理领域占有越来越大的比重,如何对多媒体化的海量信息进行存储和检索,以及像人类思维那样通过“联想”来明确不同信息块之间的连接关系和相似性,已成为重要课题。2021-6-142o 超文本/超媒体技术的出现,为我们实现多媒体信息综合有效的管理带来了希望,尤其是计算机技术的日益发展,大容量存储介质的出现,高速运算芯片的不断升级,使基于计算机的超文本系统已经成为现今大型信息系统的主流技术。2021-6-1437 超

2、媒体与GIS集成o 7.1 超媒体o 7.2超媒体参考模型o 7.3 超媒体GIS数据模型o 7.4 超媒体GIS 的应用实例2021-6-1447 超媒体与GIS集成o 7.1 超媒体o 7.2超媒体参考模型o 7.3 超媒体GIS数据模型o 7.4 超媒体GIS 的应用实例2021-6-1457.1.1 超文本与超媒体o 超文本(hypertext)是针对传统的线性文本(text)而言的。o 计算机中传统的信息管理是一种线性和顺序的组织结构,在存储和检索信息时,表现出来的是一种固定的顺序结构,对大型的信息系统而言,检索信息的效率十分低下,信息定位困难。o 超文本追求的正是克服了线性文本缺点

3、的信息管理模式。o 在Internet网不断深入各行各业的今天,超文本技术也是Internet网上信息检索的核心技术。2021-6-1467.1.1 超文本与超媒体o 超文本可以简单地定义为收集、存储和浏览离散信息,以及建立和表示信息之间关系的技术。o 如果它能支持基于时间变化的信息,如图形、图像、视频、音频等多媒体信息,则称为超媒体。o 超文本和超媒体只是研究对象不同,所以一般并不区别它们。2021-6-1477.1.1 超文本与超媒体o 超文本/超媒体作为一种信息管理技术,是对网状结构的知识和信息进行表示和管理的一种新方法,它在表现多种媒体和构造复杂信息的联系上表现出突出特点,尤其适用于表

4、现多媒体信息。2021-6-1487.1.1 超文本与超媒体o 超文本/超媒体的信息组织是非线性、联想式的,它采用非线性的网状结构组织块状信息,把信息按其内部固有的独立性和相关性划分为不同的信息块,然后,再按它们的自然关系连接成网络。o 通过在该网络上的操作,用户可以以非线性方式组织、存储和检索信息,从而使信息的利用率得到极大的提高。2021-6-1497.1.1 超文本与超媒体o 理解超文本/超媒体的组织方式最好与传统线性信息组织方式相比较。在传统线性信息方式中,比如文章或书本都是线性的,必须按页的顺序阅读。超文本/超媒体则不同,可通过信息块中的“热字”、“热区”等定义的链来打开另一些相关的

5、媒体信息。2021-6-14107.1.2 超媒体的组成o 超文本/超媒体是由相对独立的结点信息和表达它们之间关系的链所组成的信息网络,所以结点、链和网络是超文本的三要素。o 结点（Note）n 结点是超文本/超媒体表达信息的基本单位,它是描述某个特殊主题的数据集合。结点中可以定义链与其他结点相连接。实际上,超文本/超媒体网络是由具有复杂的链接结构的结点所组成的。结点内容可以是文本、图形、图像、视频、音频、计算机程序等,也可以是它们的组合形式。2021-6-1411结点o 文本本身可以是一个文献或被定义成一个由结点表现的对象,为文本建链,一般链源是文本结点中的字词,称为热字。o 位图图像和图形

6、结点是由位图图像和图形媒体组成的结点。在位图图像上建链,链源是图像上的某一敏感区,称之为热区;对于图形结点,链源是某一图元,点中图元就表示迁出一条链。o 视频结点的一个特性是时间连续性,结点的链源与时间有关,即视频的某几帧,称为热点。2021-6-1412结点o 音频结点也是基于时间的媒体。o 混合媒体结点多个单媒体构成的结点,即上述结点中各种媒体的混合。o 组织型结点是组织结点的结点,如索引、结构查询,包括各种媒体结点的目录结点和索引结点。2021-6-1413链o 链（Link）n 链用来连接相关的结点,也是组成超文本/超媒体的基本单位,是超文本/超媒体的灵魂。n 链形式上是从一个结点指向

7、另一个结点的指针,本质上表示不同结点间存在着信息联系。n 在超文本/超媒体系统中,定义的各结点可用链连接起来,链的功能强弱,直接影响结点信息的表现力,也影响网络的结构。2021-6-1414链o 链的一般结构分为:链源、链宿及链的属性。n 链源可以是热字、热区、热点、媒体对象或结点本身;n 链宿是链的目的,一般是结点;n 链的属性决定链的类型。2021-6-1415链o 根据链的功能,链的类型基本分为:基本结构链、组织链和推理链。o 基本结构链n 是主要链形式,是建立超文本/超媒体时事先定义的。n 它又包括基本链、交叉索引链、结点内注释链。n 基本链是建立结点之间基本顺序的链,这有些类似于一本

8、书由章、节、小结和段落等组成的结构。2021-6-1416链n 它使信息在总体上呈现出层次结构。基本链的链源和链宿都是结点。交叉索引链将结点连接成交叉的网状结构。交叉索引链的链源可以是热字、热区、热点和单媒体对象及按钮,链宿为结点。n 结点内注释链是一种注释链,被注释源可以是热字、热区、热点或单媒体对象等。注释链的链源和链宿均在同一结点内,一般这种结点都是混合媒体结点。采用结点内注释链的好处是不用另设结点,在需要时注释才会出现。2021-6-1417链o 组织链用于结点的组织。o 推理链用于智能超文本/超媒体中,这种链是实时建立的,是一种虚链或动态链。o 另外还有自动链接和类型链等。o 自动链

9、接是超文本/超媒体中一个非常重要的概念,它允许系统自动地把当前结点与相似主题或满足某些条件的其他结点链接在一起。它可以对超文本/超媒体进行基于内容的检索,检索时输入某些主题、特征或条件,超文本/超媒体能将满足该主题、特征或条件的结点自动链接起来,提交用户浏览。2021-6-1418链n 类型链允许超文本/超媒体用户描述两个结点间的关系,即用户可定义链的类型。这样在一条链迁移之前,用户可预先知道目标结点的属性;另外允许用户对结点进行预查询,易于开发智能超媒体。2021-6-1419网络o 网络（Network）n 超文本/超媒体中由结点和链构成的网络是一个语义网,结点之间的连接是靠计算机的推理、

10、演绎,而超文本是通过交互式的浏览、查询。由此可见,超文本/超媒体的信息网络在建立信息联系的同时,也表现出作者的思维轨迹。它不仅提供了知识、信息,而且还蕴涵着对它们的分析、推理等,其内涵极为丰富。超文本/超媒体具有多方面、多层次的表现力,为人们提供了一种全新的写作方法,它不局限于单一媒体的线形表达,而是多媒体的网络式表达2021-6-1420网络o 用户尤其是在浏览较大型超文本/超媒体系统时,很容易迷失方向,不知道自己在超文本/超媒体网络中身在何处,也不知道下一步该沿哪条链继续浏览。o 所以,系统必须要有强有力的导航工具,以便查看浏览线路,判断当前结点方位。目前解决迷路问题的方法主要包括用户界面

11、方法、结构化方法、搜寻/查询方法和人工智能方法等。2021-6-1421网络o 用户界面方法。n 通过改善用户界面来帮助导航。它将超文本/超媒体数据库中的结点及结点之间关系部分或全部以图形方式显示出来,使用户对结点内容、结点之间关系和系统的整体轮廓有清晰认识。o 结构化方法。n 对一个复杂系统描述的最佳途径是分层抽象,所以将超文本/超媒体结构化,即按树结构对系统进行组织,将信息块依其相似性分组,叶子结点对应于单个信息块,非叶子结点对应于信息组,离根结点越近的非叶子结点,其子结点对应的信息组之间的相似程度越低。2021-6-1422网络o 搜寻/查询方法。n 该方法是现有的浏览功能的扩展,利用该

12、方法用户给出查询目标信息的要求,系统会自动定位要查询的信息。目前该方法已被认为是解决用户迷路问题的一种基本手段。o 人工智能方法。n 基于知识的技术在解决迷路问题方面非常有用。目前给超文本提供智能机制来帮助用户导航,主要有两种方法:一是将智能机制作为一种外部机制。二是在超文本/超媒体系统中嵌入知识,使得系统本身能主动地处理存储在网络中的信息。2021-6-14237.1.3 超媒体的发展趋势o 超媒体技术与人工智能技术的发展必将使智能超媒体得到产生和发展；o 随着计算机网络技术的发展和应用，超媒体被引入网络应用中，这使得应用领域进一步扩大；o 超媒体系统的开放性要求体现在不同超媒体系统之间共享

13、与合作的需要上；o 要实现开放性的超媒体系统，关键是要实现标准化。2021-6-14247 超媒体与GIS集成o 7.1 超媒体o 7.2超媒体参考模型o 7.3 超媒体GIS数据模型o 7.4 超媒体GIS 的应用实例2021-6-1425o 1988年在美国新罕布尔什州的Dexter召开了一个关于超媒体系统的学术研讨会，在这次会议上旨在统一超媒体体系的基础术语和参考标准的Dexter小组，并提出了一个具体的超媒体数据和过程模型。1990年该模型被正式定名为Dexter参考模型。2021-6-14267.2.1 Dexter超文本参考模型7.2.1 Dexter超文本参考模型o Dexter

14、超文本参考模型将超文本划分为三层：n 存储层描绘元素和链的网状结构n 运行层描述支持用户与超文本交互作用的机制n 元素内部层表示超文本元素内部的内容和结构o 两个接口n 锚（定位机制）n 呈现说明2021-6-14272021-6-1428o 1，存储层o 存储层是模型的关键部分，是一个被相关链连接起来的元素所组成的数据库。o 元素就是对其他超文本系统中结点的抽象描述。o UID：每个元素对应的全局唯一的标识符。2021-6-1429o 2，内部层o 元素内部层主要描述各元素内部的内容与结构。元素内部层主要描述各元素内部的内容与结构。o 在一个元素中，内容和结构式没有限制的。在一个元素中，内容

15、和结构式没有限制的。o 简单结构就是指原子元素，复杂结构是指复合元素。简单结构就是指原子元素，复杂结构是指复合元素。o 元素由元素信息和元素内容组成。元素由元素信息和元素内容组成。o 元素内容是包含的文本或图形信息。元素内容是包含的文本或图形信息。o 链元素的内容是多个端点说明组成的序列链元素的内容是多个端点说明组成的序列o 复合元素的内容既有文本或图形信息，又有它所包含的复合元素的内容既有文本或图形信息，又有它所包含的子元素。子元素。2021-6-1430o 3，运行层o 运行层提供了支持用户与超文本交互作用的机制，它直接访问和操作存储层和元素内部层定义的网状数据模型。o 实例：运行时用户看

16、到的元素。o 话路：随时保存元素及实例之间的映射。2021-6-1431o 4，定位机制o 在许多超文本系统中，链接不仅发生在元素之间，还可在许多超文本系统中，链接不仅发生在元素之间，还可在不同元素的部分内容间进行链接，称为域到域的链接在不同元素的部分内容间进行链接，称为域到域的链接。o 在实现域到域的链接，引入一种能够在元素内部寻址定在实现域到域的链接，引入一种能够在元素内部寻址定位的机制位的机制锚。锚。o 锚锚=锚号锚号+锚值锚值o 锚号即锚的标识符。锚值用来指定元素内部的位置和子锚号即锚的标识符。锚值用来指定元素内部的位置和子结构。锚号相对固定，锚值则时有变化。结构。锚号相对固定，锚值则

17、时有变化。2021-6-1432o 5，呈现说明o 呈现说明：存储层和运行层之间的接口。o 其中包含了元素以何种形式被呈现给用户的有关信息。2021-6-1433o Dexter模型的突出贡献n 支持多元链，从而使链接变得更加灵活；n 支持复合元素，为复杂结构描述提供了灵活和多样的方式；n 使用锚实现了域到域的链接。2021-6-1434o Dexter模型的缺点n 不支持悬挂链，即只有一个端点甚至没有端点的链，但悬挂链增加了系统的灵活性；n 关于元素内容的想法太狭窄；n 缺乏动态机制；n 没有说明如何实现查询。2021-6-14357.2.2 超媒体参考模型o 比较超文本系统和Dexter模

18、型设计时重点解决以下几个方面的问题n 采用基于查询的存储机制扩充现有的搜索功能；n 扩展基本的节点和链，设计支持复合结构的超文本系统；n 引入虚拟活动太确定结构的概念，使超文本系统能处理迅速变化的信息；n 开发可扩展和可剪裁的系统，增强系统的灵活性。2021-6-14367 超媒体与GIS集成o 7.1 超媒体o 7.2超媒体参考模型o 7.3 超媒体GIS数据模型o 7.4 超媒体GIS 的应用实例2021-6-1437o 地理信息具有空间分布特征、多维多媒体特征和时序特征，它与超媒体信息有着固有的联系，它们的集成应该是自然的。2021-6-14387.3.1 多媒体GIS数据模型o 用GI

19、S表达多媒体信息必须首先解决多媒体数据模型和地理空间数据模型的结合问题。o 为了解决多媒体信息的同步和时序问题，国内外学者提出了基于地理关系的多媒体信息包的链表结构数据模型。o 每个信息包的组织如下n 标识符n 指针n 多媒体信息文本和服务程序2021-6-1439o 基于地理关系的信息包数据模型的优点n 有效分散存储n 实现数据共享n 减少数据量o 基于地理关系的信息包数据模型的缺点n 多媒体数据和其服务没有真正集成到GIS系统中，需要额外代码；n 查询效率低2021-6-1440o 面向对象模型的多媒体数据模型n 成功地将多媒体数据和地理信息集成为一体n 查找时只需由对象找到相关项o 面向

20、对象的数据模型特点n 包括系统定义的空间信息n 数据集成为统一的实体n 用户可以根据需要定义数据类型，编写输入，输出和执行函数n 具有类的继承性2021-6-1441o 面向对象的多媒体数据模型支持定义复杂的数据结构o 两种存储方式n 只存储文件名有利于其他用户查询n 将整个文件内容存储有利于防止数据丢失o 面向对象的多媒体GIS系统存储的数据量庞大，通常采用C/S结构。2021-6-14427.3.2 面向对象的超媒体GIS数据模型o OOMH-GIS数据模型概述突破了Dexter模型中信息组织的“成员-链”结构，打破以前地理数据按区域、条块分割的缺陷，形成了物理上分布、逻辑上集中的分布式超

21、媒体空间数据组织与管理模式，并提供可视化的信息查询、检索手段。2021-6-1443o 面向对象的超媒体GIS数据模型的特点n OOMH-GIS中引入了面向对象的机制，采用“体”对象封装成员和链，便于表达复杂的以地图图形超媒体为主，以遥感图像、文档、视频、音频、表格等数据为辅的超媒体信息；n 区分前景与背景信息n 采用元数据的分布式空间数据库管理模式，背景信息的管理采用大型无缝地理数据库管理n OOMH-GIS全面采用OpenGIS的系列协议2021-6-1444o 面向对象的超媒体GIS数据模型的特点n OOMH-GIS采用基于多媒体地图的Web页面超空间地图和面向对象的超媒体信息模型。n

22、OOMH-GIS还具备可细分的存储层、面向主题的超媒体编著方法。2021-6-1445o OOMH-GIS数据模型的结构n 数据层n 信息成员层n 组织层n 运行层2021-6-1446o OOMH-GIS的关键技术n 基于OOMH-GIS的Web GIS的应用模式n 超媒体信息的表现与同步n 分布式多媒体通讯技术n 超媒体数据库n 可视化查询技术2021-6-14477.3.3 超媒体系统与GIS的集成o 超媒体与GIS集成概述n 超媒体技术n 互联网技术n GIS技术n 共享和充分的利用地理信息资源n 超媒体GIS发展的趋势必将是进一步完善数据结构，实现快速查询、存储多媒体数据，具有更强的

23、集成能力。2021-6-1448o 超媒体GIS的集成方式n 基于服务器的集成n 基于客户端的集成2021-6-1449基于CGI的集成方式o 基本原理n Web浏览器用户发出URL及GIS数据操作请求n Web服务器接受请求，并通过CGI脚本，将请求传送给GIS服务器n GIS服务器接受请求，处理数据，将结果保存为GIF或JPEG图像n 将结果返回给Web浏览器2021-6-1450基于CGI的集成方式o 优点n 客户机小n 有利于充分利用哪个服务器的资源，发挥服务器的最大潜力o 缺点n 客户端功能受到限制n 增加了互联网和服务器的负担2021-6-1451基于Plug-in的集成方式o G

24、IS Plug-in是在浏览器上扩充Web浏览功能的可执行的GIS软件。o 工作原理n Web浏览器发出GIS数据显示操作请求n Web浏览器接受用户的请求，进行处理，并将所要的GIS数据传送给Web浏览器n 客户机接受Web服务器传来的GIS数据，并将GIS数据类型进行理解n 在本地系统查找与GIS数据相关的Plug-in2021-6-1452基于Plug-in的集成方式o 优点n支持与GIS数据的无缝连接nGIS操作速度快n服务器与网络传输的负担轻o 缺点nGIS Plug-in与平台有关nGIS Plug-in与Web浏览器有关nGIS Plug-in与GIS数据类型相关n需事先安装n更

25、新困难n使用已有的GIS操作分析资源能力弱，处理能力有限2021-6-1453基于ActiveX技术的集成方式o 工作原理n Web浏览器发出GIS数据显示操作请求n Web接受请求，进行处理，并将用户所要的GIS数据和GIS ActiveX 空间传送给Web浏览器n 完成GIS操作2021-6-1454基于ActiveX技术的集成方式o 优点n 有嵌入式的所有优点o 缺点n 需要下载n 与平台相关n 与浏览器相关n 使用已有的GIS操作分析资源能力弱，处理能力有限2021-6-1455基于Java Applet的集成方式o GIS Java Applet是在程序运行时，从服务器下载到客户端运行的可执行代码o 是由面向对象语言Java开发的小应用程序，与Web浏览器紧密结合，扩展Web的功能，完成GIS数据操作和GIS处理o 优点n 体系结构中立，与平台和操作系统无关n 动态运行，无需