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GIS应用开发技术大作业


GIS 应用开发技术大作业 应用开发技术大作业

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★ 地理信息系统基本概念
地 理 信 息 系 统 : geographic information system;GIS;geographical information system
在计算机软硬件支持下,把各种地理信息按照空间分布及属性,以一定的格 式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。 地理信息系统既是管理和分析空间数据的应用工程技术,又是跨越地 球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、 软件和相关的方法过程所组成,用以支持空间数据的采集、管理、处理、 分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题。 地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关 系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分 析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决 策和管理问题。 通过上述的分析和定义可提出 GIS 的如下基本概念:

地理信息系统示意图

1、

GIS 的物理外壳是计算机化的技术系统,它又由若干个相互关联 的子系统构成,如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理 和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等,这些 子系统的优劣、结构直接影响着 GIS 的硬件平台、功能、效率、 数据处理的方式和产品输出的类型。

2、

GIS 的操作对象是空间数据和属性数据,即点、线、面、体这类有

三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按 统一的地理坐标进行编码,实现对其定位、定性和定量的描述、 这是 GIS 区别于其它类型信息系统的根本标志,也是其技术难点 之所在。 3、 GIS 的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力,可以得 到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息,实现地理空间 过程演化的模拟和预测。

三维地理信息系统

4,

GIS 与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山 测量、地籍测量、航空摄影测量和遥感技术为 GIS 中的空间实体提供 各种不同比例尺和精度的定位数;电子速测仪、GPS 全球定位技术、 解析或数字摄影测量工作站、 遥感图像处理系统等现代测绘技术的使 用,可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品,为 GIS 提 供丰富和更为实时的信息源,并促使 GIS 向更高层次发展。地理学是 GIS 的理论依托。

有的学者断言,“地理信息系统和信息地理学是地理科学第 二次革命的主要工具和手段。如果说 GIS 的兴起和发展是地理科 学信息革命的一把钥匙,那么,信息地理学的兴起和发展将是打 开地理科学信息革命的一扇大门,必将为地理科学的发展和提高 开辟一个崭新的天地”。GIS 被誉为地学的第三代语言——用数字

形式来描述空间实体。

典型的 GIS 功能框图

地理信息系统分类
GIS 按研究的范围大小可分为全球性的、区域性的和局部性的;按研究 内容的不同可分为综合性的与专题性的。同级的各种专业应用系统集中起 来,可以构成相应地域同级的区域综合系统。在规划、建立应用系统时应 统一规划这两种系统的发展,以减小重复浪费,提高数据共享程度和实用 性。

★ 地理信息系统的主要功能 地理信息系统的主要功能
1 计算机硬件系统 计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称,可以是电子的、电 的、磁的、机械的、光的元件或装置,是 GIS 的物理外壳。 2 计算机软件系统 计算机软件系统是指必需的各种程序。

3 系统开发、管理和使用人员 个周密规划的地理信息系统项目应包括负责系统设计和执行的项目经理、 信 息管理的技术人员、系统用户化的应用工程师以及最终运行系统的用户。 4 空间数据 是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据,可以是 图形、图像、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、 键盘、磁带机或其他系统通讯输入 GIS,是系统程序作用的对象,是 GIS 所表 达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。

Supermap
北京超图软件股份有限公司是亚洲领先的地理信息系统平台软件企业,从事 地理信息系统软件的研究、 开发、 推广和服务。 依托中国科学院强大的科研实力, 超图软件立足技术创新,研制了新一代地理信息系统软件——SuperMap GIS,形 成了全系列 GIS 软件产品。 ★ 应用系统开发 基于 SuperMap GIS 软件平台开发 GIS 应用系统, 主要专注于国土资源、 电子政务和公众服务、房产管理、统计、军事与公安等领域的 GIS 应用系 统开发,可以根据用户的需要开发其它领域的应用系统。可以直接为最终 用户开发 GIS 应用系统,也可以与开发商和系统集成商合作为最终用户提 供服务。与开发商和系统集成商的合作方式包括:直接参与项目开发、为 用户定制专业 GIS 应用模块、提供成熟的行业应用源代码和解决方案 。 数据处理与建库 ★ 数据处理 与建库 为用户提供地图数字化、遥感图像处理、电子地图制作、综合空间数 据建库、各种数据格式的转换与编辑、各类工程项目用图的整体方案设计、 图纸影像扫描和喷绘等服务。 ★ 项目咨询 为用户基于 SuperMap GIS 软件开发应用系统提供项目策划与规划、 项目立项、项目总体设计、项目招投标和项目监理等技术咨询服务。

★ GIS 主流技术
GIS 技术的发展,在软件模式上经历了功能模块、包式软件、核心式软 件,从而发展到组件式 GIS 和 WebGIS 的过程。传统 GIS 虽然在功能上已经 比较成熟,但是由于这些系统多是基于十多年前的软件技术开发的,属于 独立封闭的系统。同时,GIS 软件变得日益庞大,用户难以掌握,费用昂贵, 阻碍了 GIS 的普及和应用。组件式 GIS 的出现为传统 GIS 面临的多种问题 提供了全新的解决思路。

组件式 GIS 的构成
GIS 软件的模型包含若干功能单元,诸如空间数据获取、坐标转换、图 形编辑、数据存储、数据查询、数据分析、制图表示等。可以想象要把这 些所有的功能放在一个控件中几乎是不可能的,即使实现也会带来系统效 率上的低下。一般可以认为 GIS 构件的设计主要遵循应用领域地需求。

GIS 组件与组件式 GIS 产品
GIS 组件和组件式 GIS 是有区别的两个概念,GIS 组件指实现 GIS 某部 分功能的软件组件,而组件式 GIS 是指由一些列各自完成不同功能的 GIS 组件群构成的一个整体,这些组件既可以集成在一起使用,更能拆开使用。 有时我们也把初级的只有一个控件的组件式 GIS 成为 GIS 组件,如 MapObjects 和 MapX 就是 20 世纪九十年到中后期推出的最著名的 GIS 组件 产品,其中 MapObjects 由 ESRI 推出,MapX 由 MapInfo 公司推出。这两个 产品的共同特点都是只包含 GIS 的基本功能,属于入门级组件式 GIS 产品。 2000 年前后, ESRI 推出的 ArcObjects 和超图推出的 SuperMap Objects 把组件式 GIS 平台发展到一个新的阶段,庞大的 GIS 组件群包含了从数据 管理、格式转换、地图编辑、排版制图、网络分析、叠加分析、缓冲区分 析、栅格分析、二维可视化、三维可视化等 GIS 的几乎全部功能,并引领 了此后将近十年的 GIS 二次开发方式。

Web GIS

WebGIS 是 Internet 技术应用于 GIS 开发的产物。是一个交互式的、分布式 的、动态的地理信息系统,是由多个主机、多个数据库的无线终端,并由客户机 与服务器(HTTP 服务器及应用服务器)相连所组成的。GIS 通过 WWW 功能得以扩 展,真正成为一种大众使用的工具。从 WWW 的任意一个节点,Internet 用户可 以浏览 WebGIS 站点中的空间数据、制作专题图,以及进行各种空间检索和空间 分析,从而使 GIS 进入千家万户。 WebGIS 具有以下特点: (1)全球化的客户/服务器应用 全球范围内任意一个 WWW 节点的 Internet 用户都可以访问 WebGIS 服务器提供的各种 GIS 服务, 甚至还可以 进行全球范围内的 GIS 数据更新。 (2)真正大众化的 GIS 由于 Internet 的爆炸性发展,Web 服务正在进 入千家万户,WebGIS 给更多用户提供了使用 GIS 的机会。WebGIS 可以使用 通用浏览器进行浏览、查询,额外的插件(plug-in)、ActiveX 控件和 Java Applet 通常都是免费的,降低了终端用户的经济和技术负担,很大程度上 扩大了 GIS 的潜在用户范围。而以往的 GIS 由于成本高和技术难度大,往 往成为少数专家拥有的专业工具,很难推广。 (3)良好的可扩展性 WebGIS 很容易跟 Web 中的其他信息服务进行无缝 集成,可以建立灵活多变的 GIS 应用。 (4)跨平台特性 在 WebGIS 以前, 尽管一些厂商为不同的操作系统(如:Windows、UNIX、Macintosh)分别提 供了相应的 GIS 软件版本,但是没有一个 GIS 软件真正具有跨平台的特性。 而基于 Java 的 WebGIS 可以做到"一次编成,到处运行 (write once, run anywhere)" ,把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。

嵌入式 GIS
嵌入式 GIS(或称“移动 GIS”),是新一代地理信息系统发展的代表 方向之一,它是运行在嵌入式计算机系统上高度浓缩、高度精简的 GIS 软 件系统。嵌入式计算机系统是隐藏在各种装置、产品和系统(如掌上电脑、 机顶盒、车载盒、手机等信息电器)之中的一种软硬件高度专业化的特定 计算机系统,是计算机技术发展到后 PC 时代或信息电器时代的产物…… 移动 GIS,是以移动互联网为支撑、以 GPS 智能手机为终端的 GIS 系统,是 继桌面 GIS、WEBGIS 之后又一新的技术热点,移动定位、移动 MIS、移动办公等 越来越成为企业或个人的迫切需求,移动 GIS 就是其中的集中代表,使得随时随 地获取信息变得轻松自如。

系统组成: 系统组成 :
数据源: PostGIS 、 Shapefile 、 ArcSDE 、 Oracle 、 VPF 、 MySQL 、 MapInfo 等; GIS 服务器:Geoserver、Mapserver、MapGuide、arcgis server、supermap iserver 等; 瓦片缓存服务器:Geowebcache; 手机客户端:ucmap 手机客户端; WEBGIS 客户端:Openlayers;

特点: 特点 :
开放——采用 SOA 架构,以服务的方式对外发布 GIS 矢量和栅格数据,实现了空 间数据和 GIS 功能的分布式存储、维护、分发、聚合和共享; 标准——遵守 OGC 标准, 实现了 GIS 共享与互操作, 进一步提升了服务的透明性, 隐藏了系统软硬件的差异以及服务的具体实现细节; 3G——结合 3G、开放、标准的特点,实现与移动 MIS、移动 OA 等系统无缝集成,丰富 了 3G、GIS、GPS 等新技术在各行业的广泛应用。

功能: 功能 :
地图浏览,支持地图的放大、缩小、平移; 地图渲染,支持地图样式的配置、矢量要素的查询渲染; 地图查询,支持属性查询、空间查询、以及属性和空间的混合查询; 要素编辑,支持要素的添加、删除、修改,其中包括要素几何的节点编辑、属性 编辑修改等; 数据缓存,支持瓦片的服务器缓存、瓦片更新、客户端缓存、以及矢量数据的本 地缓存,实现离线或在线数据浏览; 影像叠加,支持遥感影像数据的叠加,并在其上采集、编辑数据; 数据同步,支持移动 GIS、WEBGIS、桌面 GIS 的数据同步,及时获取更新过的最 新数据; 空间分析,支持各种空间查询分析、网络分析; GPS 定位,支持获取手机 GPS 定位数据,实现 GPS 定位监控; 动态图层,支持动态图层,在底图上叠加动态要素点,比如 GPS 等动态刷新的点 扩展定制,高可扩展性,支持 GPS 语音导航,视频、图象等采集、显示、上传,与移 动 MIS、移动 OA 的无缝集成,以及各种其他服务的组合;

环境配置要求: 环境配置要求 :
服 务 端 : Apache Tomcat 6.0 、 PostgreSQL 8.3 、 PostGIS 1.3.5 、 geoserver-1.7.3、geowebcache 1.1.5 及以上版本;

手机端:windows mobile 或 Symbian 操作系统。

蓝鲸地理信息系统解决方案 应用背景
地理信息系统(Geographic Information System 或 Geo-Information system, GIS)有时又称为"地学信息系统"或"资源与环境信息系统"。它是一种特定的十分重要的空 间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空 间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地 理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形 数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过 程,解决复杂的规划、决策和管理问题。

一个地理信息系统的价值可以从技术和经济两个大的方面来评价。对所设计并运行的地 理信息系统进行评定的基本做法是将运行着的系统与预期目标进行比较, 考察是否达到了系 统设计时所预定的效果, 是否实现较好的经济和社会效益, 主要从: 系统效率、 系统可靠性、 可扩展性、可移植性、系统的效益等方面进行评价。 地理信息系统是为应用服务的,而存储系统作为计算机硬件系统的组成部份是为地理信 息系统提供服务的。 那么存储系统需要满足地理信息系统对数据存储的需求来更好的为应用 提供服务,更好的满足用户对地理信息系统的评价。 地理信息系统对存储的需求主要有如下几个方面:数据源输入、处理、信息提取对存储 的需求、数据提供服务、数据容灾对存储的需求、数据归档与备份对存储的需求。

地理信息系统当中的各个功能模块对存储的需求略有差异:
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l 数据源输入、处理、信息提取对存储的需求 数据源输入与数据源处理、信息提取这两个步骤在地理信息系统建设中处于重要的地

位,因为信息是地理信息系统的灵魂,没有了灵魂,再好的软件硬件躯壳都发挥不出作用。 这部分的数据特点是:建库期大量输入、维护运营期持续输入、重大更新量大输入 对存储的要求:输入快速减少输入时间、编辑处理性能足够、共享性 输入快速减少输入时间、编辑处理性能足够、 输入快速减少输入时间
?

l 数据提供服务、数据容灾对存储的需求 数据提供服务部分是,系统中最核心的部分,因为他通过直接影响系统的整体性能会直

接影响到使用者的体验。另外,如果整体系统有容灾性的考虑,需要考虑应用的容灾需求来 制定诸如 RTO、RPO 之类的容灾指标点。 这部分的数据特点:系统整体性能的重要一环、压力随着系统整体使用量而变化 对存储的要求:满足系统设计需求的性能与冗余性,按需可扩展 满足系统设计需求的性能与冗余性, 满足系统设计需求的性能与冗余性
?

l 数据归档与备份对存储的需求 数据归档与备份部分,跟据整体应用需求可大可小,但也是系统中不可获缺的部分,主

要用来归档与备份历史数据。 这部分的数据特点:一旦归档或备份,短期内重复读取的概率不大、因为归档或备份是 持续的情况,用来要求较大,对存储性价比有一定要求、要求备份和归档时尽量小的对系统 运营的影响 对存储的要求:足够的容量,规范的管理、较小的备份影响 足够的容量,规范的管理、 足够的容量

存储方案
本系列方案是根据系统规模推荐了大、 中、 小三种规模的方案。 并假定按方案规模不同, 冗余度需求也不同,在大规模的高端系统中采用双控制器标准存储设备、双冗余光纤网络、 双冗余 BWStor 元数据控制器等多种冗余机制,充分保证系统运行可持续性;在小规模的 普通系统中采用成本较低的冗余度设计来保证经济性。 当然这种搭配仅是推荐方案, 在实际 情况中方案冗余度需求与方案规模没有必然联系, 在实际方案中方案配置会根据用户实际需 求来确定。 本系列方案从小规模系统可平滑升级为中规模系统直至大规模系统,做到系统与外部系 统的全面协调可持续发展。

大规模地理信息系统蓝鲸存储方案建议拓扑图

中规模地理信息系统蓝鲸存储方案建议拓扑图

小规模地理信息系统蓝鲸存储方案建议拓扑图

方案配置与特点说明

综合考虑目前各种存储结构,既能够兼容传统上地理信息系统所采用的 SAN 架构又能 弥补 SAN 的不足,既支持光纤通道连接又支持以太网连接,既可以通过集群方式把标准化 的存储设备整合到一起又可以提供文件级共享访问的蓝鲸集群存储系统 BWStor 无疑是地 理信息系统的最优选择。
?

l 本系列方案通过 CDP 持续数据保护系统来为生产中心提供容灾保护, 在大规模高 端方案中采用光纤直联的方式以保证效率与 RPO;在小规模系统中通过以太网慢速 连接这种相对经济的方式来实现冗灾保护;当然这种搭配仅是推荐方案,在实际情况 中方案容灾需求的程度与方案规模没有必然联系, 在实际方案中方案配置会根据用户 实际容灾需求来确定;将充分满足系统设计需求的冗余性要求; 将充分满足系统设计需求的冗余性要求; 将充分满足系统设计需求的冗余性要求

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l 本系列方案采用标准 4Gb 光纤通道存储设备的不同档次(在线、近线和离线)产 品构成在线与近线存储硬件平台; 通过标准 SAN 架构的 LUN 映射来为数据库和其他 需要标准块设备的系统模块提供服务,并通过 BWStor 元数据控制器的总体控制把 标准光纤通道存储集群化成为一个大的存储池来提供文件级服务; 将充分满足系统设 计需求的性能与共享性要求; 计需求的性能与共享性要求;

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l 用户可以根据需求选配相应的管理系统与设备,例如:有归档需求需选择配置数 据归档系统、磁带机和带库等,数据归档的一组系统将负责在在线、近线、离线存储 设备上进行迁移;将满足足够的容量,规范的管理、较小的备份影响等需求。 将满足足够的容量,规范的管理、较小的备份影响等需求。 将满足足够的容量

参考文献:
地理信息系统原理》黄河水利出版社 2007 年 8 月第 1 版 烟草地理信息系统:http://baike.baidu.com/view/3109676.htm?fr=ala0_1

http://songguanfu.blog.ccidnet.com/blog-htm-do-showone-uid-3369 4-type-blog-itemid-133000.html
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