地理信息工程技術(shù)發(fā)展歷程與展望ppt課件

地理空間信息工程技術(shù)發(fā)展歷程及展望 吳柏燕2011 5 7 什么是地理空間信息工程技術(shù) 地理空間信息工程技術(shù) 是在計算機技術(shù) 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理空間信息技術(shù)的支持下 運用信息科學(xué)和系統(tǒng)工程理論和方法 描述和表達地球數(shù)據(jù)場和信息流的技術(shù) 是地理空間信息感知 采集 傳輸 存儲與管理 分析 可視化與應(yīng)用技術(shù)的總稱 1 科學(xué)活動需要地理空間信息工程技術(shù) 科學(xué)活動的手段包括兩類 一類是硬件 如科學(xué)儀器和設(shè)備等 是人體器官的延長 另一類是軟件 如科學(xué)理論和科學(xué)方法等 是人體器官的擴大 隨著科學(xué)的發(fā)展和認(rèn)識的深化 工具要素處于越來越重要的地位 2 人類生活在地球上 人類的一切活動無不與地理空間信息相關(guān) 什么時間 什么地點 發(fā)生了什么事情 為什么發(fā)生在這里 事發(fā)地點的環(huán)境及其與周圍環(huán)境的關(guān)系 這都是人們比以往任何時候都更為關(guān)心的問題 時間 空間 屬性 這是地理空間信息的三要素 每個人的工作 生活和學(xué)習(xí)中每時每刻都會涉及到 人類活動需要地理空間信息工程技術(shù) 2 極端天氣 環(huán)境惡化 災(zāi)害頻發(fā)需要人們采用先進手段對細(xì)微征兆進行精確監(jiān)測 準(zhǔn)確作出判斷 及時發(fā)出預(yù)警 對突發(fā)性災(zāi)害能夠作出快速反應(yīng) 科學(xué)指揮應(yīng)對 防災(zāi)救災(zāi)需要地理空間信息工程技術(shù) 2 2 人類借助什么來認(rèn)識變化著的世界或人類自身賴以生存和發(fā)展的地理環(huán)境呢 這是地理空間信息工程技術(shù)要解決的問題 地理信息系統(tǒng) GIS 3 地理信息系統(tǒng) GIS 3 GIS反映了客觀世界的空間關(guān)系和空間結(jié)構(gòu) 是人們表達世界 認(rèn)識世界和改變世界的新的技術(shù)手段 地理信息系統(tǒng) GIS 2 紙質(zhì)地圖 固化 數(shù)字 電子 地圖地圖圖庫地圖數(shù)據(jù)庫地理數(shù)據(jù)庫非計算機化的地理信息系統(tǒng) 地圖 系列地圖 地圖集 計算機化的地理信息系統(tǒng)滯后的信息實時 準(zhǔn)實時的信息 一家一戶 的GIS地理信息共享信息資源共享服務(wù)共享 地理空間信息應(yīng)用方式的發(fā)展變化 3 地理信息系統(tǒng)功能上的變化 3 互聯(lián)網(wǎng)資源配置的變遷 3 GIS體系結(jié)構(gòu)的變化 3 基于主機的GIS 基于局域網(wǎng)的GIS C S WebGIS B S 分布式GIS 開放式GIS GISCloudWebServiceGridService 共享和開放是GIS技術(shù)發(fā)展的必然趨勢 GIS開發(fā)模式的變化 3 GIS功能包 集成式GIS 模塊式GIS 組件式GIS WebService封裝組件 地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域急速擴展 分布異構(gòu)的系統(tǒng)不斷增多 信息不能共享 系統(tǒng)不能互聯(lián)互通互操作 造成重復(fù)建設(shè) 應(yīng)用效率低下 不能解決重大復(fù)雜問題 難以滿足多種應(yīng)用要求 當(dāng)前面臨的突出問題 之一 4 作為地理信息系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)源的對地觀測數(shù)據(jù)具有多參照系 多類型 多尺度 多時態(tài) 多語義等特點 導(dǎo)致集成應(yīng)用的數(shù)據(jù)不一致 不連續(xù)問題突出 當(dāng)前面臨的突出問題 之二 4 地理信息系統(tǒng)對物理世界的數(shù)字化描述和表達與物理世界相分離 即網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字虛擬空間與物理世界空間相分離 對物理世界的智能感知和信息處理手段落后 信息源的實時性差 應(yīng)用效率和智能化程度低 當(dāng)前面臨的突出問題 之三 4 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 地理空間信息服務(wù)面臨三個方面的矛盾 質(zhì) 與 量 供 與 需 零 與 整 當(dāng)前面臨的突出問題 之四 4 必須注意的是 在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù) 影響網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的是數(shù)據(jù)量 而客戶端需要的是信息 影響客戶滿足程度的是信息量 衡量一個服務(wù)的質(zhì)量如何 不應(yīng)該看到達客戶端的數(shù)據(jù)量大小 而應(yīng)該看客戶得到的信息的多少 地理信息的量與數(shù)據(jù)量之間的關(guān)系是非線性的 因此 對于地理信息而言 有必要研究信息量與數(shù)據(jù)量之間的關(guān)系 用信息量的大小來優(yōu)化數(shù)據(jù)的傳輸策略 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 地理空間信息服務(wù)面臨三個方面的矛盾 質(zhì) 與 量 供 與 需 零 與 整 當(dāng)前面臨的突出問題 之四 4 用戶的需求同服務(wù)提供者或服務(wù)中介之間對地理世界的認(rèn)知 理解和表達上普遍存在著差異 造成了 供 與 需 之間難以無縫 順暢地交流 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 地理空間信息服務(wù)面臨三個方面的矛盾 質(zhì) 與 量 供 與 需 零 與 整 當(dāng)前面臨的突出問題 之四 4 分布和共享的理念使得空間信息應(yīng)用專注于局部和單一服務(wù)的構(gòu)建 同大型GIS軟件相比 服務(wù)實現(xiàn)了化整為零 但為了滿足用戶高層應(yīng)用的需求 又往往要將簡單的服務(wù)組合成一個復(fù)雜的服務(wù) 在這個逆向的過程中 必然會產(chǎn)生不可預(yù)知的復(fù)雜性 利用網(wǎng)格計算以集成WebService服務(wù)見長的特點 把地理信息系統(tǒng)建設(shè)的著眼點放在基于網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)格的服務(wù)體系的能力上 并基于云計算模式來擴展網(wǎng)格節(jié)點的能力 解決問題的出路 總的指導(dǎo)思想 4 以網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)格環(huán)境為平臺 以地理空間信息服務(wù)為核心 各種地理信息工程要素 信息獲取 處理與服務(wù) 信息工程單元 信息管理 生產(chǎn)與科研單位 信息系統(tǒng) 信息獲取 處理 生產(chǎn)與服務(wù)系統(tǒng) 在網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)格環(huán)境下 按照一定的組織結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系 并遵循相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的整體系統(tǒng) 基于網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)格的地理信息服務(wù)體系的思路 4 基于網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)格的地理信息服務(wù)體系的思路 4 思路 建立在HTTP分布式平臺上的一種地理信息服務(wù)技術(shù) 在OGC與TC211一系列標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范指導(dǎo)下 遵循指定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 以發(fā)送消息的方式傳遞數(shù)據(jù) 實現(xiàn)地理信息共享與空間數(shù)據(jù)互操作 技術(shù)前沿之一 地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù) 4 基本架構(gòu) 基本組件 GIS數(shù)據(jù) WebService UDDI注冊中心 客戶端及SOAP和WSDL協(xié)議等 基本步驟 1 注冊 在UDDI注冊中心注冊 2 查找 在注冊中心查找滿足客戶端需要的WebService 3 綁定服務(wù) 根據(jù)注冊中心返回的WSDL文檔描述的WebService地址綁定服務(wù) 4 客戶端調(diào)用服務(wù) 技術(shù)前沿之一 地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù) 4 技術(shù)前沿之一 地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù) 4 技術(shù)前沿之一 地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù) 4 存在問題 服務(wù)資源不可控 服務(wù)遍及整個網(wǎng)絡(luò) 查找 使用 評價困難 影響服務(wù)效能 共享程度低 對數(shù)據(jù)服務(wù)共享比較有效 對功能服務(wù)共享難度較大 無法實現(xiàn)不同GIS系統(tǒng)之間的深度共享和協(xié)同工作 技術(shù)前沿之一 地理空間數(shù)據(jù)共享技術(shù) 4 技術(shù)前沿之二 信息資源共享技術(shù) 4 應(yīng)用1 應(yīng)用2 應(yīng)用n 系統(tǒng)1 系統(tǒng)2 系統(tǒng)n 傳統(tǒng)環(huán)境下 技術(shù)前沿之二 信息資源共享技術(shù) 4 技術(shù)前沿之二 信息資源共享技術(shù) 4 網(wǎng)格服務(wù) 一種可控的 高效的網(wǎng)絡(luò)服務(wù) WebService 就其本質(zhì)而言 其目的是要利用網(wǎng)絡(luò)把分布在不同地理位置的計算機組織成一臺 虛擬的超級計算機 實現(xiàn)所有網(wǎng)格節(jié)點上的計算資源 存儲資源 數(shù)據(jù)資源 信息資源 軟件資源 通信資源 知識資源 專家資源的全面共享和協(xié)同工作 即將網(wǎng)格上的所有資源動態(tài)集成起來 形成一個有機整體 在動態(tài)變化的多個組織間共享資源和協(xié)同解決問題 技術(shù)前沿之二 信息資源共享技術(shù) 4 技術(shù)前沿之三 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù) 4 目前地理信息系統(tǒng)存在的根本問題 地理信息系統(tǒng)是網(wǎng)上的數(shù)字世界 它與現(xiàn)實的物理世界是分離的 這就導(dǎo)致其服務(wù)的時效性 對現(xiàn)實客觀世界的可操作性差 監(jiān)控 判斷 決策 技術(shù)前沿之三 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù) 4 這里的傳感器網(wǎng)絡(luò) 指衛(wèi)星傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng) 通過傳感器網(wǎng)絡(luò)把網(wǎng)上數(shù)字世界同現(xiàn)實物理世界緊密縫合在一起 利用云計算技術(shù)對實時感知數(shù)據(jù)進行處理 實現(xiàn)更透徹的感知 更全面的互聯(lián) 更深度的整合 更協(xié)同的運作 更智能的服務(wù) 技術(shù)前沿之三 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù) 4 云計算 云計算是方法論 是思維方式和工作方法的改變 是一種新的服務(wù)模式 是革命性的變化 而不是單純的技術(shù)問題 云計算以應(yīng)用為目的 通過互聯(lián)網(wǎng)將大量的硬件 軟件 數(shù)據(jù)資源按照一定的結(jié)構(gòu)體系連接起來 并隨應(yīng)用需求和變化不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)體系 建立一個內(nèi)耗最小 功能最大的虛擬資源服務(wù)中心 并將其作為服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶 技術(shù)前沿之三 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù) 4 對于智能服務(wù)而言 云計算有可能解決以下三個問題 基于云計算的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的集成 融合與同化 提供一致性的數(shù)據(jù)服務(wù) 云計算公共服務(wù)平臺支持動態(tài)增量感知數(shù)據(jù)的存儲與管理 基于云計算公共服務(wù)平臺的 軟件集服務(wù) 及系統(tǒng)集成 根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)調(diào)整 修改軟件并實現(xiàn)系統(tǒng)的集成 技術(shù)前沿之三 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù) 4 對于智能服務(wù)而言 云計算有可能解決以下三個問題 基于云計算的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的集成 融合與同化 提供一致性的數(shù)據(jù)服務(wù) 云計算公共服務(wù)平臺支持動態(tài)增量感知數(shù)據(jù)的存儲與管理 基于云計算公共服務(wù)平臺的 軟件集服務(wù) 及系統(tǒng)集成 根據(jù)用戶需求的變化動態(tài)調(diào)整 修改軟件并實現(xiàn)系統(tǒng)的集成 技術(shù)前沿之三 基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化服務(wù)技術(shù) 4 關(guān)鍵技術(shù) 如何實現(xiàn) 數(shù)據(jù) 信息 知識 決策支持 如何實現(xiàn)基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)增量數(shù)據(jù)的存儲 管理和快速處理 總結(jié) 5 目前的地理信息工程技術(shù)面臨著許多問題 如 信息資源不能共享 系統(tǒng)之間不能互聯(lián)互通互操作 數(shù)據(jù)源具有多參照系 多類型 多時態(tài) 多尺度 多語義等特點 導(dǎo)致集成應(yīng)用的數(shù)據(jù)不一致 不連續(xù)等問題 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 質(zhì) 與 量 供 與 需 零 與 整 的矛盾 網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字世界與現(xiàn)實的物理世界的分離 導(dǎo)致應(yīng)用時效性和智能化程度低 總結(jié) 5 解決目前存在的問題的總體思路 是要把地理信息系統(tǒng)建設(shè)的著眼點放在基于網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)格