gis在空间数据中的应用

gis在空间数据中的应用

一、空间数据视频监控随着网络网络的快速发展和普及，信息交换是必然的要求。GIS要进一步发展,必须完全融入大型管理信息系统(managementinformationsystem,MIS)中。然而地理信息要真正实现共享,必须解决地理信息数据多格式、多数据库集成等瓶颈问题。随着WebGIS的快速发展,如何在WebGIS中以矢量的方式快速传输、浏览电子地图,是当前GIS研究的一个热点;同时GML具有公共空间数据转换标准的特性,不同GIS平台的数据可以转换到GML,使得基于GML的WebGIS空间数据集成成为可能。实现GIS多源空间数据的集成,成为GIS发展的关键。二、gis的发展和模式1.平台技术和平台集成。在技术方面,gis发展到了以下几个GIS集成的发展和GIS本身的发展密切相关,经历了以下四个阶段:(1)GIS的软件集成和模型集成GIS产生初期,GIS集成要从底层代码实施,以增加平台软件的功能。随着GIS的发展和应用领域的扩大,GIS的简单分析功能已远远不能满足需要,此时GIS的集成主要是平台软件和行业模型的集成,将具体行业的规则加入到GIS应用中,提高GIS分析功能。(2)基于组件技术的GIS集成组件技术的出现使得软件产业的形式发生了巨大的变化,COM思想使得软件编程模块化,编程变成软件的组装。GIS组件完成GIS应具有的空间数据查询分析和数据操作,开发者将主要精力放在行业应用上,在此基础上完成GIS的集成。(3)GIS共享平台的集成GIS是IT产业新的增长点,在技术使用和思想体系上,GIS已经融入了主流IT行业。在统一的框架下,实现GIS的整体性、一体化集成,实现GIS的互操作是目前GIS集成研究的热点。(4)GIS作为社会信息化服务的基础平台GIS不仅是一个单独的信息化平台,而是所有信息化平台的基础。集成也应该以GIS为中心进行,其他信息系统作为综合GIS系统的部件参与进来,GIS作为综合社会服务的支撑平台和服务于其他平台的平台而存在。2.数据格式数据集成从形式上说就是不同来源、格式、特点性质的数据逻辑上或物理上的有机集中。有三种方式:1)数据格式转换模式。简单地说,就是从一种数据格式转化到另一种数据格式,这是传统的地理信息系统数据集成模式。这种方式一般是通过软件公司提供的专门软件来完成。2)直接数据访问模式。直接数据访问是指在一个软件中实现对其他软件数据格式的直接访问。3)数据互操作模式。数据互操作模式是开放地理空间信息联盟(OpenGeospatialConsortium,OGC)制定的数据集成规范。数据互操作是指在异构数据库或者分布式的情况下,用户在相互理解的基础上,能透明地获取所需的信息,能很好地进行数据的集成。三、基于web-规律的空间分析算法数据集成模块是集成系统的核心,数据集成模块由一组GML转化接口和GML数据集成引擎组成。本文的研究以数据互操作模式作为数据集成的主要方法。创新的地方在于应用Java拓扑模型(javatopologysuite,JTS),目的只有一个:获得强有力和灵活易用的环境来执行数据集成和综合。JTS是一个Java类库。选择JTS主要是由于以下原因:比如GML、JTS符合SQL查询的普通要素规范(simplefeaturesspecification)和完成了Java对几何对象、空间拓扑的核心操作算法。主要研究完成以下工作,系统结构如图1所示。1)开发一个基于Java的、用于读取GML的程序,并且创建对象的几何类。2)实现数据集成的一些算法,使用JTS的一些空间操作来实现空间分析。3)使用数据进行试验。这些研究集中于一个实时显示的WebGIS应用程序。1.gml的空间数据转换从目前来看,非OGC标准的空间数据格式仍然占据已有数据的主体,对于此类数据的集成,主要使用数据格式转换模式达到数据集成的目的,并需要有专门的扩展接口实现相应的转换。对于遵守OGC规范的数据,目前已经有很多。基于GML的空间数据转换原理就是将Internet中多源异构的遵守OGC规范的空间数据利用GML的统一空间数据模型来描述。由于GML是专门为地理空间数据所设计的规范,采用了通用的空间数据模型,同时严格基于XML的开放式技术,因此确保了GML在GIS领域的通用语言地位。此外,GML的数据和表现形式分离,用户可以集中精力处理数据的存储和访问;GML采用XMLSchema来定义标签的空间信息含义,这样可以方便地进行信息集成,而且可以保证信息的正确性。本文由相关的XSL文档实现此类转换。2.gml数据集成模块的实现(1)JTS构建几何对象JTS是服务于地理信息的优秀开源框架,通过调用模型提供的空间分析算法与空间数据处理功能,可以实现基于Java语言的高效跨平台地理信息系统。构建JTS几何对象,有利于利用SFS实现空间数据的操作。(2)JTSGeometryObjects构建GML应用JTS相关应用接口和方法,实现将JTSGeo-metryObjects转化为可以在互联网上传输和共享的GML格式。(3)创建样式表创建样式表,最主要的问题就是如何定义模板。根据源文档的结构,在样式表中寻找匹配的模板片断,进行相应的转换。(4)基于XSLT的GML数据到SVG的转换尽管GML适用于地理信息交换和共享,但它并不是为图像显示而设计的,所以GML文档是无法以图像的形式显示给用户的。当GML文档向SVG转化时,先对GML文档进行遍历,将出现的元数据所对应的样式表集成,生成一个新的样式表,根据这个样式表将GML文档转化为SVG图像,再将SVG图像返回给用户。(5)数据集成的ExtendedInterfaceGML数据集成模块由一组转化接口和GML数据集成引擎组成。根据不同的文件格式生成相同的GML文件的GML转化接口是实现数据集成的关键,异构空间信息集成的核心是建立起异构空间数据的属性与GML标记语言的属性一一对应的映射关系。开发非OGC标准数据到GML的转换,是一项庞大的工程,目前一般软件都只支持比较常用的数据之间的转换,其他需要通过扩展来实现更多的转换。四、系统功能分析1.基于几何的属性信息构建使用JTS及扩展(如ogr2ogr的引入)可以将Coverage、shapefile、WKT或者其他格式的地图数据转化为JTS几何对象,作为数据集成模块的中间件。JTS几何对象结构简单,便于构建GML,以及为日后的空间分析带来便利。以shapefile构建JTS几何对象为例的步骤如下:1)读取文件头的内容,包括文件长度、shape类型和范围,将范围存入定长数组。2)根据类型不同,采用不同的读取方式。当为多边形时,先读第一个记录头的内容长度,记录内容的组成部分数、坐标点数、每部分索引和坐标点,将其存入一个自定义的多边形对象中;每个几何类型都定义一个对象,重复读取,直到文件结束。主要方法有:ShapeTypeGetShapeType(Geometrygeom),ShapeHandlerGetShapeHandler(ShapeTypetype);ShapefileDataReaderCreateDataReader(stringfilename、GeometryFactorygeometryFactory),DataTableCreateDataTable(stringfilename、stringtableName、GeometryFactorygeometryFactory);3)使用GeometryFactory类创建Geometry类,如LinearRing、Polygon等,来构建几何坐标及对应的属性信息,PrecisionModel类用于结构化获得的数据,保持数据的完整性。由于JTS几何对象组成相对简单,只需生成独立的Point、LinearRing、Polygon、MultiPolygon、MultiLineString、MultiPoint,构建完整的JTSGeometryObjects。主要相关类有:Geometry、GeometryCollection、GeometryFactory、JTSGeometryBuilder。2.调整治理剂为什么?GML是一个公共的空间数据转换标准,不同GIS平台的数据可以转换到GML,其他应用软件可以读取GML格式的数据。只要不同的软件系统都遵循同一个规范和标准,使得相互之间可以方便地进行空间地理数据的交换和互操作,就可达到数据的集成和共享。以下为创建GML点元素的代码片段:publicElementpointToGmlElement(PointthePoint){Elementpointment=createElement(POINT);ElementposElement=createElement(POS);addTextToElement(posElement,getFormattedCoord(thePoint.getCoordinate()));pointElement.appendChild(posElement);returnpointElement;}然后经过创建pointGmlElement、lineStringGmlElement、linearRingGmlElement、polygonGmlElement、multiPointGmlElement、multiLineStringGmlElement、multiPolygonGmlElement、geometryCollectionGmlElement,最后将构建的GML元素组合成完整的GML文档。3.xlust转换gmlGML为地理信息共享提供了非常有效的手段。如图2所示,通过XSLT转换GML,这种做法已经被应用在许多基于WebServices的系统,可用来简化空间数据处理的工作量。GML转换类(TransformationEngine)的主要方法。12streamsmicrosoft获取样式表;2但是，voidsetdatajava.lang，strings设置GML数据的路径;3但是，voidsetujava.lang，stringu存储转换后的数据;4java.lang，stringvoidstup场景java.朗格和字符串用于转换的样式表;52voidstans格式在设置好stylesheet.data和output后,执行转换。4.wms客户端WebGIS是利用Internet技术和GIS技术在Internet网上实现空间地理数据的显示、浏览、查询、分析、辅助决策等功能的一门技术。一个WebGIS,是一个具有三层结构WMS的应用框架,即WMS客户端、WMS服务器端和数据源端。WMS客户端,由IE浏览器、JavaScript、SVGView插件等组成;服务器端可以使用供应商提供的WMS插件,也可以使用WMS服务器。WMS的请求与响应是在客户端和服务器端实现的。服务器端要响应三种请求,即GetCapabilities、GetMap、DescribeFeatureInfo;客户端接收GML,并可以SVG显示给用户。把GML、WMS和WebService技术及数据集成模块的中间件结合起来引入WebGIS的设计与实现,达到Web开发功能和利用GML实现地图矢量传输与SV