WEBGIS的发展趋势

1、WEBGIS的发展趋势 1.地理标记语言GML-网络环境下开放的空间数据交换格式空间数据具有多源性、多语义性、多时空性、多尺度和获取数据手段的复杂性等特点，这就决定了空间数据表达的复杂性。尤其是在网络环境下如何对空间数据采用规范化的编码使得分布在网络下的所有用户都可以无缝地获取、访问、浏览空间数据还存在着很大的技术问题。由于空间数据格式的不同，给信息共享和数据的访问带来了极大的不便，解决多源数据的访问近年来一直是WebGIS，当然也是地理信息系统开发中需要解决的重要问题。其中，OGC是为了发展开放式地理数据互操作规范而成立的一个非盈利组织。它制定了一套空间数据表达及操作模型，并鼓励软件开发商和

2、系统集成者采用OGC的标准，以最大限度地共享资源及信息交互。 2.开放式地理信息系统WebGIS的发展现状及用户对WebGIS的要求，越来越表明WebGIS要想有广泛的发展和应用必须走开放的道路。开放是信息交流的趋势，传统GIS的体系结构是封闭的，而Web的本质特征就是其开放性，因此WebGIS的体系结构应该具备开放、互操作、可升级、可扩展性。它囊括了网络、通信、面向对象、数据库、分布式计算等众多技术，并随着这些技术的进步而改变。开放的WebGIS的首先应该包括数据的开放，即分布在异构数据库中的信息能共享，GML的出现已经提供了一个很好的解决方案。另外，还应该包括数据访问的开放，即不同的地理信

3、息系统软件之间具有良好的互操作性。对WebGIS所提出的这些要求正是Open GIS联盟（OGC）所成立的目的。与传统的GIS相比，OGIS建立起通用的技术基础以进行开放式的地理信息处理。其特点是：a.互操作性：不同地理信息系统软件之间连接、信息交换没有障碍。b.可扩展性：硬件方面，可在不同软件、不同档次的计算机上运行，其性能和硬件平台的性能成正比；软件方面增加新的地学空间数据和地学数据处理功能。c.技术公开性：开放的思想主要是对用户公开，公开源代码及规范说明是重要的途径之一。d.可移植性：独立于软件、硬件及网络环境，不需修改便可在不同的计算机上运行。除此之外，还有诸如兼容性、可实现性、协同性

4、等特点。Open GIS的这些规范对WebGIS的发展及空间数据共享、互操作有很好的促进作用，许多厂商已经开始推出支持OGC规范的WebGIS的产品。要使WebGIS真正符合Open GIS的规程，则不仅需要OGC努力，更需要众多GIS软件厂商放弃部分利益、通力合作。当然这是一个艰难的过程，但WebGIS遵循OGC的规范，是WebGIS发展的一个趋势。 3.一体化的空间数据管理与分析GIS的数据一般分为空间数据和属性数据两类，在通常的GIS系统中对于空间数据的管理可以分为以下几种类型：由关系型数据库(RDBMS)管理属性数据。地理空间数据以文件的形式存储，由空间数据管理软件包进行空间操作。地理

5、空间数据文件和关系型数据库之间以指针或关键字建立联系；对关系型数据库进行完善，使其统一管理属性数据和地理空间数据；在关系型数据库中引入面向对象技术，建立对象关系型数据库(ORDB)或纯对象数据库(OODB)，对象与底层表示分离，空间属性与非空间属性定位平等，实现了属性数据和空间数据一体化管理。在上述三种类型里，第一种把属性数据和空间数据分开管理，不能保证数据的完整性、一致性，不适宜进行网络分布式处理。第二种虽然实现了统一管理，其在处理地理数据生成空间拓扑关系、进行空间分析方面存在缺陷。第三种既实现了一体化管理，同时以面向对象技术处理地理空间数据，提高了地理空间数据运算效率，是目前WebGIS的

6、较为理想的数据库管理平台。目前，GIS技术的瓶颈之一就是如何解决海量空间数据管理问题。对于一个中等城市级的GIS系统来讲，其数据量是极其巨大的，一般可以达到TB级数据量。传统的基于文件的管理已无法适应这一需要，利用面向对象的大型数据库技术是目前能够有效地解决这一问题的较好途径。另外，在网络环境下对地理数据的操作和分析是WebGIS今后发展的重要方向之一。目前，桌面GIS中可以提供对数据的非常复杂的操作，包括对图形数据(点、线、面)和属性数据的增加、删除、修改等基本操作。另外，GIS的空间分析，是GIS得以广泛应用的重要原因之一。通过GIS提供的空间分析功能，用户可以从已知的地理数据中得出隐含的

7、重要结论，这对于许多应用领域是至关重要的。但是，目前在网络环境下对数据的这些操作还无法实现，主要还是对于数据的查询、浏览。值得注意的是，在目前很多大型的商业数据库系统中都加入了对空间数据库的支持，如Oracle Spatial、Informix、IBM DB2等等，从而使得海量地图、影像数据的使用和管理变得更加简单：只需建立单一图层，不必再进行分幅处理。如果用户原来的数据源是分幅的，可将其全部存储到一个图层中，数据库将自动对其进行拼接和索引处理，可形成一个完整的图层。应用时，在客户端只需极少量的编程(实际上只是指定数据源)，就可实现对数据库里数据的动态显示。数据库会根据当前地图客户端的显示视野

8、，自动将此范围内的图形检索出来，送到客户端显示。更为重要的是在这些支持空间数据的大型数据库中已经内嵌了对空间数据分析功能，可以在数据库服务器端对空间数据直接进行分析，然后将结果提交前台客户端。用户可以通过扩展的SQL查询语句来获取所需要的信息，客户端负责的仅仅只是数据的显示而已。因此，利用这种支持空间数据管理及数据分析的数据库，可建立一种真正的Client/Server结构的空间信息系统，不仅解决了海量数据的存储和管理等问题，也解决了多用户编辑、数据完整性和数据安全机制等许多问题，给GIS的应用带来更广阔的前景。 4.基于分布式计算的WebGIS分布式计算目前的实现是客户机/服务器计算，它是实

9、现完全的分布式计算的一个中间步骤。完全的分布式计算是一个非集中的，对等的（peer-to-peer）的协同计算。是下一个世纪的理想计算模式。目前分布式计算主要采用的技术有面向对象的构件技术、以文档为中心的软件体系结构、标准、以及终端的用户编程。与面向对象的技术相结合的分布式对象计算技术成为分布式计算的主流。其技术特点是：a.主要解决分布异构环境下的互操作问题。b.将客户机/服务器模式与面向对象技术结合在一起。c.提供面向对象的API。d.建立集成框架或软件总线。e.实现应用软件的部件化开发。分布式WebGIS应用从简单的已绘制好的地图在Web浏览器上显示，到基于Internet的GIS功能综合

10、，远程的GIS用户可以共享普通的GIS数据，并与其他的GIS用户实现实时通讯。发展分布式Internet GIS应用技术，集中体现在服务器、客户机和网络通讯3个方面。服务器存储数据和应用程序；客户机使用数据和应用程序；网络通讯控制服务器与客户机之间的信息流。在集中式空间数据库中，从数据采集到纳入数据库，受时间和空间的限制，给数据的更新和信息的实时发布带来障碍，往往提供给用户的信息已失去了现势性，不能作为有效的判断和决策的依据。而分布式Internet GIS的兴起，改变了这一传统模式，使数据的获取与更新可以通过网络进行，合理划分了空间数据生产部门与终端用户之间的相互利益。 5.网络虚拟地理环境

11、目前的GIS大多提供了一些较为简单的三维显示和操作功能，但这与真三维表示和分析还有很大差距.真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题。主要研究的方向包括：(1)三维数据结构的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；(2)三维数据的生成和管理；(3)地理数据的三维显示，主要包括三维数据的操作，表面处理，栅格图像、全息图像显示，层次处理等。地理虚拟建模语言（GeoVRML）是由Web3D联盟下属的一个官方工作组所制定的一种地理虚拟建模语言，它是用虚拟建模语言（VRML）为基础来描述地理空间数据。其目的是让用户通

12、过一个在Web浏览器安装的标准的VRML插件来浏览地理参考数据、地图、和三维地形模型。它的出现将为在网络环境下实现虚拟地理环境提供一个良好的数据规范平台，将大大促进网络虚拟地理环境的应用。目前，负责制定GeoVRML规范的工作组已经颁布了GeoVRML1.0规范推荐草案，通过对VRML的大量新的扩展来支持三维GIS应用。国外基于GeoVRML进行地理建模的应用已经出现，国内目前还鲜见。 6.移动通信技术扩展GIS应用通过WAP/WML技术，移动用户近乎可以在任何地方、时间获得网络提供的服务。另外，他们所在的位置可以被跟踪，因此，可以提供与用户所在位置相关的信息。与用户登记的资料结合，可以给在复

13、杂环境中（在外地某城市、在建筑物中）的用户提供指诸如交通导航的服务等等。与移动设备相关的服务经常需要将移动设备当前位置与GIS服务器进行交互。这种交互是需要实时的，否则移动设备就已经移动到很远的位置，而得到的却是初始时的位置输入后的结果。在WAP中，一个移动设备与GIS服务器的交互分为2步：首先，移动设备与WAP网关（9.6kbps）进行通讯，然后通过HTTP协议向网络上的任何服务器发送请求。在有限的通讯速率所限和最有效的通讯协议（HTTP）的情况下，任何双向实时的传送都是不可能。目前，通用移动通信系统（UMTS）提供了约2兆的带宽条件来更好的实现该服务。当前用于地理信息交互的语言还不足以完成

14、真正的设备无关接口的互操作。各种移动设备对于从GI（地理信息）服务器所获得的信息的表现方式是各不相同的，对于用户输入方式也不相同（例如，电话拨号，键盘输入，手写输入，语音输入）因此，对于不同的移动设备需要一种统一的标记语言。WML，由于某些局限并不是最好的答案。通用的XML或者由其派生的一种语言将成为各种GI移动设备的统一语言。据估计，无线定位产品和服务（LBS）的市场在未来的五年内将比传统的GIS市场价值大10倍，达到100亿美元。该市场主要包括三个领域：a.定位需求：通过服务器来确定移动端设备的位置。该功能将成为移动电话服务的一部分。b.定位感知：客户端设备能够感知其位置所在，并根据其位置

15、来获取相应的服务。c.个性服务：网络和服务供应商将客户需求和其位置在任何时间提供个性化服务。无线定位服务将提供了一个机会使GIS突破其传统行业的角色而进入到主流的IT技术领域里。大多数的分析家都表明，到2010年，无线网络将成为全球数据传送的主要途径。GIS的未来将会由其机动性（mobility）所决定。 7.3G时代的气象服务方式设想采用基于GPRS和Intemet的气象通信系统，所利用的技术和组网方案都是较先进的。对于各地市气象部门进行区域气象站组网有很好的借鉴和推广作用。随着无线网络技术的发展，3G技术在各行业的推广应用，会有更加灵活、稳定的无线组网方式在区域气象站组网通讯中得到应用。由

16、于3G的正式运营还处于计划和推进阶段，今后究竟能向移动通信用户提供什么种类服务尚在规划中，但根据已有试验性网络的经验，3G对未来人们的生活和工作中获取信息和利用信息将产生重大的影响。对于3G的气象服务将进人与现在传统的服务方式很不相同的阶段。也可以说，进入新型气象服务阶段。这种服务方式与目前的比较有如下特点：(1)气象信息表达以图形、图像(包括视频、音频)方式为主，力求生动、简明和动态，以符合页面较小的手机或PDA等需求；(2)预报或信息产品将结合用户个性化需求，在人口网站中所建立的产品数据库必须结构灵活、检索存取迅捷，时效极高，否则很难满足大量用户访问需要；(3)气象服务单位的作用定位于网络内容提供者(ICP)或网络数据中心(IDC)。与移动通