第八章GIS發(fā)展與展望第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)GIS 一、網(wǎng)絡(luò)GIS（WebGIS）概述1、關(guān)于Internet

互聯(lián)網(wǎng)(Internet)或稱因特網(wǎng)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)行業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)最熱門(mén)的話題之一，報(bào)紙、雜志、新聞、廣播到處都可以看到它的蹤影。Internet是全球最大的、開(kāi)放的、由眾多位于世界各地的計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)利用高速通訊線路連接在一起進(jìn)行各種信息交換的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它的核心是開(kāi)放的TCP／IP協(xié)議。Internet被認(rèn)為是未來(lái)信息高速公路的雛型，它能提供很多種信息服務(wù)，主要有：電子郵件(E-mail)、遠(yuǎn)程登錄(Telnet)、文件傳送協(xié)議(FTP)、新聞沙龍(USENET)、電話撥號(hào)連接(Dial-upConnection)等。Internet網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)可歸納如下：跨地域性：Internet網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度非常驚人，基本覆蓋了全世界絕大部分國(guó)家。Internet是通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展的完美結(jié)合。信息資源共享：信息數(shù)據(jù)庫(kù)將被每個(gè)上網(wǎng)的人共享使用，大大提高了信息資源的利用率。通信協(xié)作：Internet網(wǎng)上數(shù)據(jù)的傳送需要多臺(tái)服務(wù)器的共同協(xié)作才能完成。世界各國(guó)目前對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展都極為重視，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在世界各地普及和使用。例如，互聯(lián)網(wǎng)在新西蘭已經(jīng)成為一種公認(rèn)的、通用的數(shù)據(jù)交換手段，政府、商業(yè)機(jī)構(gòu)和教育團(tuán)體均積極地發(fā)展網(wǎng)頁(yè)；國(guó)際南極信息中心的主頁(yè)允許瀏覽者獲得大量有價(jià)值的臭氧層信息、天氣變化模式等信息；在北美，當(dāng)人們需要某些地理數(shù)據(jù)，了解GIS有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，尋找各種服務(wù)，甚至找工作的時(shí)候，首先去查找的地方就是互聯(lián)網(wǎng)。2、WWW1989年歐洲粒子研究中心(CERN)的科學(xué)家T.B.Lee提出了萬(wàn)維網(wǎng)(WorldWideWeb簡(jiǎn)記為WWW，也稱Web)這一概念，并推出一個(gè)基于超文本HyperText和HTTP的信息查詢工具，實(shí)現(xiàn)于1990年的Next計(jì)算機(jī)上。1992年CERN公開(kāi)發(fā)表了萬(wàn)維網(wǎng)，至1994年萬(wàn)維網(wǎng)己成為訪問(wèn)因特網(wǎng)資源的最好手段。我國(guó)在1994年春開(kāi)始在Internet上建立萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)器。瀏覽萬(wàn)維網(wǎng)資源的著名瀏覽器有美國(guó)網(wǎng)景(Netscape)公司的Navigation和微軟公司的Explorer。最初的萬(wàn)維網(wǎng)僅是為了滿足高能物理學(xué)家的信息需要，但現(xiàn)己發(fā)展成為一個(gè)包含各類信息，面向各種用戶的信息系統(tǒng)，成為因特網(wǎng)最精彩的部分。用戶只需在自己的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行瀏覽器軟件，因特網(wǎng)服務(wù)器就會(huì)根據(jù)用戶查詢條件自動(dòng)到全球各地的環(huán)球服務(wù)器上查找信息，實(shí)現(xiàn)廣泛的信息資源共享。萬(wàn)維網(wǎng)的出現(xiàn)，對(duì)于因特網(wǎng)來(lái)說(shuō)具有劃時(shí)代的意義，它使Internet的應(yīng)用走出專業(yè)化，進(jìn)入千家萬(wàn)戶。萬(wàn)維網(wǎng)是基于Internet的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，是一種分布式多媒體超文本系統(tǒng)，它將不同的但彼此相關(guān)的信息通過(guò)鏈接以超文本的形式組織在一起，萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)是目前Internet上最重要也是發(fā)展最迅速的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器(如MicrosoftInternetExplorer或NetscapeNavigator)來(lái)閱讀文字、觀看圖象、欣賞音樂(lè)，通過(guò)萬(wàn)維網(wǎng)，可以得到世界各地各種各樣的信息。萬(wàn)維網(wǎng)上的文本文件有特殊的要求：(1)文件都必須有一個(gè)被稱為“全球資源定位器”(UniversalResourceLocator)的唯一地址。(2)文件是用超文本標(biāo)記語(yǔ)言(HypertextMarkupLanguage)專門(mén)構(gòu)建的。(3)文件中可包含超級(jí)鏈接(HyperLink)，即從一個(gè)文件直接跳到其它文件，可以在文件之間跳躍。因此網(wǎng)絡(luò)瀏覽器可以通過(guò)超級(jí)鏈接方式來(lái)存取互聯(lián)網(wǎng)中任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)中的由URL定位的信息。基于Web實(shí)施信息管理、發(fā)布、服務(wù)已成為企業(yè)步入信息化時(shí)代的必經(jīng)之路。在了解網(wǎng)絡(luò)地圖發(fā)布軟件是如何將地圖發(fā)布于Internet網(wǎng)上之前，首先了解一些最基本的Internet的邏輯結(jié)構(gòu)。Internet上的數(shù)據(jù)交換可以理解為在三個(gè)層次中進(jìn)行，如圖8-1示。第一層為客戶層，網(wǎng)絡(luò)用戶在這里借助于Internet瀏覽器、通過(guò)電話線向網(wǎng)上的其它計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求。在中間層，客戶以URL形式(例如：http://www.nwu．edu．cn)發(fā)出的請(qǐng)求被送到該請(qǐng)求數(shù)據(jù)存放的實(shí)際地址。例如在GIS數(shù)據(jù)傳輸中，Web服務(wù)器將用戶的地圖請(qǐng)求發(fā)送到存放被請(qǐng)求地圖數(shù)據(jù)的地圖服務(wù)器中，并將信息返回給客戶端瀏覽器。最后，在服務(wù)器層，回答用戶的請(qǐng)求，相關(guān)數(shù)據(jù)被送回到客戶端。事實(shí)上，用戶與服務(wù)器之間的關(guān)系遠(yuǎn)比這里描述的要復(fù)雜得多，這里只作簡(jiǎn)要介紹。3、WebGIS圖8-1Internet邏輯結(jié)構(gòu)示意圖互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Internet)的迅速崛起和在全球范圍內(nèi)的飛速發(fā)展，使萬(wàn)維網(wǎng)(WorldWideWeb簡(jiǎn)稱WWW或圖8-1Internet邏輯結(jié)構(gòu)示意圖隨著Internet技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)地理信息系統(tǒng)(GIS)的需求，利用Internet在Web上發(fā)布和出版空間數(shù)據(jù)，為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析的功能，已經(jīng)成為GIS發(fā)展的必然趨勢(shì)。于是，基于Internet技術(shù)的地理信息系統(tǒng)——WebGIS就應(yīng)運(yùn)而生?；ヂ?lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開(kāi)發(fā)的產(chǎn)物，是一種基于Internet的OpenGIS。GIS通過(guò)WWW功能得以擴(kuò)展，真正成為一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進(jìn)入千家萬(wàn)戶。一般把因特網(wǎng)中的GIS稱為WWW—GIS或WebGIS，中文名為萬(wàn)維網(wǎng)GIS。WebGIS就是以WWW的Web頁(yè)面作為GIS軟件的用戶界面，把Internet和GIS技術(shù)結(jié)合在一起，能夠進(jìn)行各種交互操作的GIS，它是一種大社會(huì)級(jí)的GIS。Web頁(yè)面使用超媒體技術(shù)和超文本鏈接語(yǔ)言，使得對(duì)WWW的操作更富有靈活性和趣味性。以Web作為GIS的用戶界面，將一改以往GIS軟件用戶界面呆板生硬的面孔，更利于GIS大眾化。與傳統(tǒng)GIS不同的是，傳統(tǒng)GIS大多為獨(dú)立的單機(jī)結(jié)構(gòu)，空間數(shù)據(jù)采用集中式處理；而WebGIS采用了基于Internet網(wǎng)的C1ient／Server體系結(jié)構(gòu)，不同部門(mén)數(shù)據(jù)可以分別存貯在不同地點(diǎn)的Server上，每個(gè)GIS用戶作為一個(gè)Client端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與Server交換信息，可以與網(wǎng)上其他非GIS信息進(jìn)行無(wú)縫連接和集成。WebGlS可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相互操作和共享，以便充分利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源。WebGIS還可以用于Intranet以建立各部門(mén)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)GIS，實(shí)現(xiàn)局部范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)共享。WebGIS不但改變了傳統(tǒng)GIS的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方法，而且完全改變了空間數(shù)據(jù)的共享模式。盡管如此，萬(wàn)維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)目前尚處在試驗(yàn)研究階段，其最終目標(biāo)是應(yīng)能實(shí)現(xiàn)GIS與WWW技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，GIS通過(guò)WWW成為大眾使用的技術(shù)和工具。具體地講，在WWW的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)上Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進(jìn)入千家萬(wàn)戶。4、WebGIS的特點(diǎn)同傳統(tǒng)的GIS相比較，WebGIS具有以下特點(diǎn)：傳統(tǒng)上GIS的數(shù)據(jù)共享都是基于文件共享的低級(jí)分布式結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)集中存放于服務(wù)器，由空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，在客戶端采用GIS桌面系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程文件調(diào)用。所存在的主要問(wèn)題是：文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)的處理能力完全依賴于客戶端，其效率低下。客戶端的任何操作都要將服務(wù)器文件遠(yuǎn)程復(fù)制到本地進(jìn)行。當(dāng)多用戶并發(fā)操作時(shí)，網(wǎng)上存在多個(gè)備份，因此，數(shù)據(jù)的完整性難以控制；大量數(shù)據(jù)頻繁傳輸，易造成網(wǎng)絡(luò)瓶頸，降低系統(tǒng)性能。成本高。企業(yè)用戶使用GIS僅限于一般功能，而每個(gè)客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件，這無(wú)疑是巨大的浪費(fèi)。GIS桌面系統(tǒng)操作復(fù)雜，操作人員需要有專業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)，不適合企業(yè)級(jí)及大眾化應(yīng)用。萬(wàn)維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)在萬(wàn)維網(wǎng)上的實(shí)現(xiàn)，是利用萬(wàn)維網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的改造和發(fā)展。與傳統(tǒng)的基于桌面或局域網(wǎng)的GIS相比，WebGIS具有以下的優(yōu)點(diǎn)：更廣泛的訪問(wèn)范圍。客戶可以同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)位于不同地方的服務(wù)器上的最新數(shù)據(jù)，而這一Internet／Intranet所特有的優(yōu)勢(shì)大大方便了GIS的數(shù)據(jù)管理，使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)獨(dú)立性。無(wú)論服務(wù)器／客戶機(jī)是何種機(jī)型，無(wú)論WebGIS服務(wù)器端使用何種GIS軟件，由于使用了通用的Web瀏覽器，用戶就可以透明地訪問(wèn)WebGIS數(shù)據(jù)，在本機(jī)或某個(gè)服務(wù)器上進(jìn)行分布式部件的動(dòng)態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理與分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本和減少重復(fù)勞動(dòng)。普通GIS在每個(gè)客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件，而用戶使用的經(jīng)常只是一些最基本的功能，這實(shí)際上造成了極大的浪費(fèi)。WebGIS在客戶端通常只需使用Web瀏覽器(有時(shí)還要加一些插件)，其軟件成本與全套專業(yè)GIS相比明顯要節(jié)省得多，同時(shí)也可減少不同部門(mén)因數(shù)據(jù)的重復(fù)采集而帶來(lái)的重復(fù)勞動(dòng)。另外，由于客戶端的簡(jiǎn)單性而節(jié)省的維護(hù)費(fèi)用也不容忽視。更簡(jiǎn)單的操作。要廣泛推廣GIS，就要降低對(duì)系統(tǒng)操作的要求，使GIS系統(tǒng)為廣大的普通用戶所接受，而不僅僅局限于少數(shù)受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)用戶，二、WebGIS設(shè)計(jì)思想CGI和SeverAPI是較早應(yīng)用于WebGIS開(kāi)發(fā)的方法。其中CGI是通用網(wǎng)關(guān)接口(CommonGatewayInterface)的英文縮寫(xiě)，它建立了Internet服務(wù)器與應(yīng)用程序之間的接口?；贑GI的WebGIS是按照如下方式實(shí)現(xiàn)WWW交互的：用戶發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求到服務(wù)器上，服務(wù)器通過(guò)CGI把該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給后端運(yùn)行的GIS應(yīng)用程序中，由應(yīng)用程序生成結(jié)果交還給服務(wù)器，服務(wù)器再把結(jié)果傳遞到用戶端顯示。這種方式的缺點(diǎn)是服務(wù)器每次請(qǐng)求都要重新啟動(dòng)GIS應(yīng)用程序，降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度。SeverAPI是經(jīng)過(guò)擴(kuò)充的CGI工具，比如Microsoft的ISAPI和Netscape的NSAPI。采用ServerAPI，服務(wù)器請(qǐng)求后端GIS應(yīng)用程序時(shí)不用重新啟動(dòng)該程序，而是通過(guò)IPC(Inter-processCommunication，進(jìn)程間通訊協(xié)議)與之進(jìn)行信息交換。不過(guò)由于ServerAPI沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以一旦采用了某種ServerAPI，那么服務(wù)器端將依賴于這種服務(wù)器程序。目前的大部分WebGIS是采用的CGI/SeverAPI方法。但是，CGI機(jī)制本身有很大的缺陷，對(duì)于每一個(gè)客戶機(jī)的請(qǐng)求，都要重新啟動(dòng)一個(gè)新的服務(wù)進(jìn)程，從而影響速度。它不適應(yīng)于編寫(xiě)最新的客戶/服務(wù)器應(yīng)用軟件，也不適合編寫(xiě)面向?qū)ο蟮腏ava客戶機(jī)。經(jīng)過(guò)各種擴(kuò)充的CGI工具也無(wú)助于問(wèn)題的解決，因?yàn)椴还苁遣捎眠M(jìn)程間DLL、服務(wù)器插件或者是ORB對(duì)象的方案，它們都需要HTTP和Web服務(wù)器作為中介，來(lái)協(xié)調(diào)服務(wù)器和客戶機(jī)對(duì)象之間的通信。一個(gè)客戶機(jī)對(duì)象無(wú)法直接調(diào)用服務(wù)器對(duì)象，客戶機(jī)與服務(wù)器對(duì)象之間交互的基本形式仍然是HTML表格。對(duì)于象WebGIS這樣復(fù)雜的客戶/服務(wù)器應(yīng)用來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)通信量相當(dāng)大，采用這種方式很難進(jìn)一步提高速度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，1997年6月誕生了Web的一種分布式對(duì)象方案，稱為“ObjectWeb”。ObjectWeb將是Internet變革中的又一個(gè)新浪潮。基于ObjectWeb規(guī)范的WebGIS可以稱為分布式對(duì)象WebGIS，這是WebGIS的最新發(fā)展方向?；贠bjectWeb開(kāi)發(fā)的WebGIS可以有效避免CGI形成的瓶頸，允許客戶機(jī)直接調(diào)用服務(wù)器上的方法。分布式對(duì)象平臺(tái)提供一種可以伸縮的由服務(wù)器到服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)器對(duì)象可以運(yùn)行在多個(gè)服務(wù)器上，從而可以動(dòng)態(tài)平衡客戶端請(qǐng)求的負(fù)載。目前，有兩套不同的ObjectWeb規(guī)范正在進(jìn)行著激烈的競(jìng)爭(zhēng)：一個(gè)是ObjectManagementGroup和Javasoft公司的聯(lián)合推出的CORBA/Java標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是Microsoft公司提出的DCOM/ActiveX標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)各有千秋，相持不下。盡管Java編譯器在不斷改進(jìn)，但是CORBA/Java在運(yùn)行速度上仍然不如DCOM/ActiveX。和Java一樣，CORBA/Java規(guī)范的最大優(yōu)勢(shì)仍然在于其跨平臺(tái)能力，適用于Windows、Macintosh、UNIX等，而DCOM/ActiveX目前還只能運(yùn)行于32位Windows系列操作系統(tǒng)。不過(guò)，Windows系列操作系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率達(dá)80%以上，在Internet客戶端的計(jì)算機(jī)市場(chǎng)里，其占有率則可能更高。究竟選用何種規(guī)范來(lái)開(kāi)發(fā)WebGIS，需要根據(jù)軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)權(quán)衡各方面的因素。進(jìn)行WebGIS設(shè)計(jì)的另外一個(gè)重要選擇是，在客戶端使用矢量地圖或者柵格地圖。如果使用矢量圖形，一般需要在客戶端事先安裝插件(plug-in)，或者運(yùn)行時(shí)自動(dòng)下載JavaApplet抑或ActiveX控件；在客戶端使用柵格圖像則不需要而任何額外程序。不過(guò)，正因?yàn)樵诳蛻舳耸褂昧瞬寮avaApplet或者ActiveX控件，采用矢量圖形方式可以在本地執(zhí)行許多操作，比如：地圖放大縮小、漫游、就地選擇并高亮顯示，在一定程度上減少了服務(wù)器端的負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸量；采用柵格圖像方式，在客戶端只能讀得鼠標(biāo)的x,y坐標(biāo)，進(jìn)行地圖縮放、平移和選擇等操作都要傳遞x,y坐標(biāo)到服務(wù)器端處理，生成新的柵格圖傳遞到客戶端顯示，增加了服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)。三、幾種WebGIS的比較WebGIS是當(dāng)今GIS的制高點(diǎn)，已成為各大廠商激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。幾個(gè)重要的GIS廠商爭(zhēng)相發(fā)布各自的WebGIS產(chǎn)品，如MapInfo公司的MapInfoProServer、Intergraph公司的GeoMediaWebMap、ESRI的InternetMapServer(IMS)forArcView&MapObjects，著名的CAD廠商Autodesk公司也推出了MapGuide。這些產(chǎn)品大多發(fā)布于1996-1997年。最近Bently公司和MapInfo公司又相繼推出了ModelServer/Discovery和MapXSite。現(xiàn)就其中前五個(gè)WebGIS產(chǎn)品的技術(shù)特征進(jìn)行比較，列表如下(表8—1)。要建立成功的WebGIS應(yīng)用，選擇WebGIS開(kāi)發(fā)工具十分重要，用戶要根據(jù)需求情況具體問(wèn)題具體分析。以下列出幾個(gè)方面的建議可供用戶參考：盡管幾乎所有廠商都提供了數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具，但最好選用能直接發(fā)布已有數(shù)據(jù)格式的軟件，對(duì)于已經(jīng)建立了空間數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶，這是一個(gè)需要首先考慮的問(wèn)題。如果要求較強(qiáng)的空間查詢功能，則IMS、MapInfoProServer和ModelServer/Discovery可以優(yōu)先考慮，因?yàn)檫@幾個(gè)軟件在服務(wù)器端都運(yùn)行著相應(yīng)的桌面GIS軟件，客戶端可以通過(guò)Internet直接向服務(wù)器端發(fā)送其桌面軟件支持的空間查詢命令。另一方面，如果地圖中有密集的細(xì)小多邊形或線狀地物，GeoMediaWebMap、MapGuide和ModelServer/Discovery有明顯優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诳蛻舳瞬捎玫氖鞘噶繄D形格式。倘若強(qiáng)調(diào)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)連接，則是GeoMediaWebMap和MapGuide比較突出。另外，MapInfoProServer和IMS在客戶端支持多種平臺(tái)，而GeoMediaWebMap和MapGuide僅僅支持使用Windows系列操作系統(tǒng)的瀏覽者。如果用于建立Intranet應(yīng)用，選擇傳遞矢量圖形的GeoMediaWebMap、MapGuide和ModelServer/Discovery較好，因?yàn)樗鼈兯枰牟寮虯ctiveX控件可以統(tǒng)一分發(fā)，預(yù)先安裝，從而換來(lái)客戶端較強(qiáng)的交互性和較快的響應(yīng)速度。表8—1幾個(gè)重要的WebGIS產(chǎn)品的技術(shù)特征MapInfoProServerGeoMediaWebMapInternetMapServer(IMS)MapGuideModelServer/Discovery公司MapInfoCorp.IntergraphCorp.ESRIInc.AutodeskInc.Bently服務(wù)器操作系統(tǒng)WindowsNT/95WindowsNTWindowsNTWindowsNTWindowsNTWeb服務(wù)器支持CGI的WebServerInternetInformationServerInternetInformationServer或者NetscapeServer支持CGI的WebServerNetscapeServer其他服務(wù)器端軟件ODBC，MapInfo4.xMapBasicODBCArcView或者M(jìn)apObjects應(yīng)用ODBCODBCMicroStationGeoGraphicsODBC客戶端操作系統(tǒng)Windows系列，Macintosh，UNIXWindowsNT/95Windows系列，Macintosh，UNIXWindowsNT/95Windows系列，Macintosh、UNIX客戶端瀏覽器支持HTML的任意瀏覽器InternetExplorer，NetscapeNavigator支持HTML的任意瀏覽器InternetExplorer，NetscapeNavigatorInternetExplorer，NetscapeNavigator客戶端是否需要插件(plug-in)/控件(control)不需要如果使用NetscapeNavigator瀏覽器，需要安裝ActiveCGM插件；如果使用InternetExplorer瀏覽器，會(huì)自動(dòng)下載ActiveCGM控件自動(dòng)下載JavaApplet或者ActiveX控件需要安裝MapGuide插件(1兆左右)需要安裝VRML、CGM、SVF等插件網(wǎng)絡(luò)傳遞的圖形格式JPEG(柵格圖)ActiveCGM(柵格圖和矢量圖)JPEG/GIF(柵格圖)MWF(矢量圖)JPEG、PNG、VRML、CGM、SVF(柵格圖和矢量圖)地圖預(yù)出版處理動(dòng)態(tài)生成地圖動(dòng)態(tài)生成地圖動(dòng)態(tài)生成地圖需地圖預(yù)出版處理動(dòng)態(tài)生成地圖可發(fā)布的數(shù)據(jù)格式MapInfo地圖文件MGE工程、MicroStationDGN文件、FRAME文件、MGEDM文件、ArcViewShape文件、Arc/InfoCoverage、SDO文件ArcViewShape文件、Arc/InfoCoverage、SDE地圖文件、AutodeskDWG文件AutodeskDWGGeoGraphics工程文件、MicroStation設(shè)計(jì)文件由于Internet技術(shù)本身正處于發(fā)展階段，盡管WebGIS軟件發(fā)展很快，總的說(shuō)來(lái)還處于初級(jí)階段，各廠商提供的解決方案都不十分成熟。這給起步較晚的國(guó)內(nèi)GIS研究單位提供了很好的機(jī)會(huì)。目前，國(guó)內(nèi)的WebGIS研制工作也在加緊進(jìn)行，并有初步的產(chǎn)品推出。四、WebGIS應(yīng)用前景WebGIS使GIS應(yīng)用走向公眾，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以將空間信息傳至千家萬(wàn)戶，如美國(guó)紐約州某縣通過(guò)電視有線網(wǎng)，向公眾發(fā)布城市和土地等信息。香港旅游局也正在著手建立香港旅游信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接來(lái)源于香港地政署的大型空間數(shù)據(jù)庫(kù)，旅游信息則由旅游協(xié)會(huì)(TA)提供。計(jì)劃首先在尖沙嘴等旅游熱點(diǎn)安裝觸摸屏，游客可以通過(guò)它直接了解香港地理環(huán)境和查詢旅游信息。WebGIS的數(shù)據(jù)傳輸量很大，目前Internet的速度還不能完全滿足需求。MapGuide的插件大約為1M，使用28.8K的調(diào)制解調(diào)器(MODEM)也至少需要6分鐘才能從服務(wù)器上下載過(guò)來(lái)。不過(guò)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異。1997年2月，美國(guó)總統(tǒng)克林頓提出“建立快1000倍的第二代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，讓12歲以上的青少年人人都上互聯(lián)網(wǎng)”。微軟正在實(shí)施的一項(xiàng)計(jì)劃中準(zhǔn)備發(fā)射840多顆人造地球衛(wèi)星，這些衛(wèi)星將用于取代光纖進(jìn)行Internet數(shù)據(jù)傳輸?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，WebGIS應(yīng)用終將走上普通人的辦工桌、走進(jìn)千家萬(wàn)戶的家用電腦，與Internet本身一樣成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚膶?shí)用工具。WebGIS還可以應(yīng)用于Intranet建立企業(yè)/部門(mén)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)GIS，可以在科研機(jī)構(gòu)、政府職能部門(mén)、企事業(yè)單位得到廣泛應(yīng)用。WebGIS提供了一種易于維護(hù)的分布式GIS解決方案。盡管目前的WebGIS軟件提供的空間分析功能很難滿足專業(yè)應(yīng)用的需要，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，WebGIS終將取代傳統(tǒng)的GIS。第二節(jié)組件式GIS 一、組件式GIS（ComGIS）的概念目前，在軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，一場(chǎng)新的革命正在悄悄興起，這是由日趨成熟的組件技術(shù)引發(fā)的。幾年以前，當(dāng)微軟公司首先使用OLE(ObjectLinking&Embedding)的時(shí)候，其初衷是為了增強(qiáng)軟件的互操作性。然而在使用過(guò)程中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到這一技術(shù)背后的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容和它在軟件開(kāi)發(fā)中所扮演的重要角色。組件技術(shù)將以前所未有的方式提高軟件產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，這一點(diǎn)已逐步成為軟件開(kāi)發(fā)人員的共識(shí)。傳統(tǒng)的Client/Server結(jié)構(gòu)、群件、中間件等大型軟件系統(tǒng)的構(gòu)成形式，都將在組件的基礎(chǔ)上重新構(gòu)造。組件技術(shù)使近二十年來(lái)興起的面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)入到成熟的實(shí)用化階段。在組件技術(shù)的概念模式下，軟件系統(tǒng)可以被視為相互協(xié)同工作的對(duì)象集合，其中每個(gè)對(duì)象都會(huì)提供特定的服務(wù)，發(fā)出特定的消息，并且以標(biāo)準(zhǔn)形式公布出來(lái)，以便其他對(duì)象了解和調(diào)用。組件間的接口通過(guò)一種與平臺(tái)無(wú)關(guān)的語(yǔ)言IDL（InterfaceDefineLanguage）來(lái)定義，而且是二進(jìn)制兼容的，使用者可以直接調(diào)用執(zhí)行模塊來(lái)獲得對(duì)象提供的服務(wù)。早期的類庫(kù)，提供的是原代碼級(jí)的重用，只適用于比較小規(guī)模的開(kāi)發(fā)形式；而組件則封裝得更加徹底，更易于使用，并且不限于C++之類的語(yǔ)言，可以在各種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用。由于組件技術(shù)的出現(xiàn)，軟件產(chǎn)業(yè)的形式也將會(huì)有所改變。大量組件生產(chǎn)商會(huì)涌現(xiàn)出來(lái)，并推出各具特色的組件產(chǎn)品；軟件集成商則利用適當(dāng)?shù)慕M件快速生產(chǎn)出用戶需要的某些應(yīng)用系統(tǒng)；大而全的通用產(chǎn)品將逐步減少；很多相對(duì)較為專業(yè)，但用途廣泛的軟件，如GIS、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)等，都將以組件的形式組裝和擴(kuò)散到一般的軟件產(chǎn)品中。GIS技術(shù)的發(fā)展，在軟件模式上經(jīng)歷了功能模塊、包式軟件、核心式軟件，從而發(fā)展到ComGIS和WebGIS的過(guò)程。傳統(tǒng)GIS雖然在功能上已經(jīng)比較成熟，但是由于這些系統(tǒng)多是基于十多年前的軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)的，屬于獨(dú)立封閉的系統(tǒng)。同時(shí)，GIS軟件變得日益龐大，用戶難以掌握，費(fèi)用昂貴，阻礙了GIS的普及和應(yīng)用。組件式軟件是新一代GIS的重要基礎(chǔ),ComGIS的出現(xiàn)為傳統(tǒng)GIS面臨的多種問(wèn)題提供了全新的解決思路。ComGIS是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件式軟件在GIS軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)ComGIS，首先需要了解所依賴的技術(shù)基礎(chǔ)－組件式對(duì)象模型和ActiveX控件。COM是組件式對(duì)象模型(ComponentObjectModel)的英文縮寫(xiě)，是OLE和ActiveX共同的基礎(chǔ)。COM不是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，而是一種二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)。COM所建立的是一個(gè)軟件模塊與另一個(gè)軟件模塊之間的鏈接，當(dāng)這種鏈接建立之后，模塊之間就可以通過(guò)稱之為“接口”的機(jī)制來(lái)進(jìn)行通信。COM標(biāo)準(zhǔn)增加了保障系統(tǒng)和組件完整的安全機(jī)制，擴(kuò)展到分布式環(huán)境。這種基于分布式環(huán)境下的COM被稱作DCOM(DistributeCOM)。DCOM實(shí)現(xiàn)了COM對(duì)象與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的另一個(gè)對(duì)象之間直接進(jìn)行交互。ActiveX是一套基于COM的可以使軟件組件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行互操作而不管該組件是用何種語(yǔ)言創(chuàng)建的技術(shù)。作為ActiveX技術(shù)的重要內(nèi)容，ActiveX控件是一種可編程、可重用的基于COM的對(duì)象。ActiveX控件通過(guò)屬性、事件、方法等接口與應(yīng)用程序進(jìn)行交互。一些軟件公司專門(mén)生產(chǎn)各種用途的ActiveX控件，比如：數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)監(jiān)視、數(shù)據(jù)顯示、圖形顯示、圖像處理，甚至三維動(dòng)畫(huà)等等。幾個(gè)著名的GIS軟件公司把COM技術(shù)應(yīng)用于GIS開(kāi)發(fā)，紛紛推出由一系列ActiveX控件組成的ComGIS軟件，比如Intergraph公司的GeoMedia、ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等。ComGIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其它非GIS控件之間，可以方便地通過(guò)可視化的軟件開(kāi)發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的GIS應(yīng)用?？丶缤欢迅魇礁鳂拥姆e木，他們分別實(shí)現(xiàn)不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的“積木”搭建起來(lái)，就構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。許多WebGIS軟件包均采用HTML標(biāo)準(zhǔn)，活動(dòng)內(nèi)容采用Javaapplets(SUN標(biāo)準(zhǔn))或者ActiveX(Microsoft標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行傳遞。新型的分布式面向?qū)ο骔ebGIS可以采用CORBA/Java或者DCOM/ActiveX技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。ActiveX控件不僅可以用于一般的ActiveX容器程序(比如VisualBasic、Delphi等)，而且能嵌入Web頁(yè)面中。任何ActiveX控件都可以設(shè)計(jì)成Internet控件，作為Web頁(yè)面的一部分，Web頁(yè)面中的控件通過(guò)腳本(Script)互相通信。因此，ComGIS是WebGIS的一種解決方案，而基于這一方案的WebGIS通常比基于Java的運(yùn)行速度快。二、ComGIS的特點(diǎn)ComGIS的發(fā)展符合當(dāng)今軟件技術(shù)的發(fā)展潮流，同時(shí)也極大地方便了應(yīng)用和系統(tǒng)集成。同傳統(tǒng)的GIS比較，這一技術(shù)具有以下幾方面特點(diǎn)：1、高效無(wú)縫的系統(tǒng)集成一個(gè)系統(tǒng)的建立往往需要對(duì)GIS數(shù)據(jù)、基本空間處理功能與各種應(yīng)用模型進(jìn)行集成。而系統(tǒng)集成方案在很大程度上決定了系統(tǒng)的適用性和效率，不同的應(yīng)用領(lǐng)域、不同的應(yīng)用開(kāi)發(fā)者所采用的系統(tǒng)集成方案往往不同。歸納起來(lái)，基于傳統(tǒng)的GIS基礎(chǔ)軟件的集成方案主要有四種模式(圖8-2)。模式一：在GIS基礎(chǔ)軟件與應(yīng)用分析模型之間，通過(guò)文件存取方式建立數(shù)據(jù)交換通道。在這種集成方式中，GIS與應(yīng)用分析模型通過(guò)中間文件格式交換數(shù)據(jù)（圖8-2<A>），不適合于大量而頻繁地交換數(shù)據(jù)的情況，而且GIS基礎(chǔ)軟件與應(yīng)用分析模型相互獨(dú)立，系統(tǒng)整合性差。模式二：直接使用GIS軟件提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言編制應(yīng)用分析模型（圖8-2<B>）。解決了模式一的缺陷，但是GIS所提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言大都不能與C、C++、FORTRAN等專業(yè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相比，難以開(kāi)發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用模型。圖8-2GIS基礎(chǔ)軟件與專業(yè)應(yīng)用模型之間的集成方案比較(據(jù)宋關(guān)福等) 模式三：利用專業(yè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用模型，并直接訪問(wèn)GIS軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（圖8-2<C>圖8-2GIS基礎(chǔ)軟件與專業(yè)應(yīng)用模型之間的集成方案比較(據(jù)宋關(guān)福等)模式四：通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)建立GIS與應(yīng)用模型之間的快速通信（圖8-2<D>）。這是在DDE技術(shù)發(fā)展起來(lái)以后，對(duì)第一種集成方式的改進(jìn)，可以避免頻繁的文件數(shù)據(jù)交換所帶來(lái)的效率降低的毛病，也避免了從GIS外部直接訪問(wèn)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的代價(jià)。但是，GIS與應(yīng)用模型仍然是分離的，這種拼接是“有縫”的。圖8-3ComGIS與應(yīng)用程序之間的無(wú)縫集成(據(jù)宋關(guān)福等)不論采用以上何種系統(tǒng)集成模式，傳統(tǒng)的GIS軟件在系統(tǒng)集成上都存在缺陷。ComGIS提供了解決以上問(wèn)題的理想方案。ComGIS不依賴于某一種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，可以嵌入通用的開(kāi)發(fā)環(huán)境(如：VisualBasic和Delphi)圖8-3ComGIS與應(yīng)用程序之間的無(wú)縫集成(據(jù)宋關(guān)福等)2、無(wú)須專門(mén)GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言傳統(tǒng)GIS往往具有獨(dú)立的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，如Arc/Info的AML、MGE的MDL、MapInfo的MapBasic等。對(duì)GIS基礎(chǔ)軟件開(kāi)發(fā)者而言，設(shè)計(jì)一套二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是不小的負(fù)擔(dān)，同時(shí)二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言對(duì)用戶和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者而言也存在學(xué)習(xí)上的負(fù)擔(dān)。而且使用系統(tǒng)所提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)往往受到限制，難以處理復(fù)雜問(wèn)題。ComGIS則不需要額外的GIS二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，只需實(shí)現(xiàn)GIS的基本功能函數(shù)，按照Microsoft的ActiveX控件標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)接口。這有利于減輕GIS軟件開(kāi)發(fā)者的負(fù)擔(dān)，而且增強(qiáng)了GIS軟件的可擴(kuò)展性。GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)者，不必掌握額外的GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，只需熟悉基于Windows平臺(tái)的通用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，以及ComGIS各個(gè)控件的屬性、方法和事件，就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成。目前，可供選擇的開(kāi)發(fā)環(huán)境很多，如VisualC++、VisualBasic、VisualFoxPro、BorlandC++、Delphi、C++Builder以及PowerBuilder等等。3、大眾化的GIS組件式技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以象使用其他ActiveX控件一樣使用ComGIS控件，使非專業(yè)的普通用戶也能夠開(kāi)發(fā)和集成GIS應(yīng)用系統(tǒng)，推動(dòng)了GIS大眾化進(jìn)程。ComGIS的出現(xiàn)使GIS不僅是專家們的專業(yè)分析工具，同時(shí)也成為普通用戶對(duì)地理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的可視化工具。4、成本低由于傳統(tǒng)GIS結(jié)構(gòu)的封閉性，往往使得軟件本身變得越來(lái)越龐大，不同系統(tǒng)的交互性差，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度大。ComGIS提供實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理、分析和模擬等功能，至于其他非GIS功能(如關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理、統(tǒng)計(jì)圖表制作等,則可以使用專業(yè)廠商提供的專門(mén)組件，有利于降低GIS軟件開(kāi)發(fā)成本。另一方面，ComGIS本身又可以劃分為多個(gè)控件，分別完成不同功能。用戶可以根據(jù)實(shí)際需要選擇所需控件，最大限度地降低了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。三、ComGIS的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)ComGIS，需要根據(jù)功能劃分為多個(gè)控件。劃分控件需要根據(jù)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)模型進(jìn)行具體分析，要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1)控件間差別最大、控件內(nèi)差別最??；(2)純?cè)O(shè)計(jì)用模塊與將隨集成系統(tǒng)發(fā)布的模塊分開(kāi)，例如地圖符號(hào)編輯、線型編輯器應(yīng)與空間查詢分析等模塊分開(kāi)；(3)相同顯示窗口的模塊盡可能設(shè)計(jì)在同一個(gè)控件里；(4)處理相同數(shù)據(jù)文件的模塊盡可能設(shè)計(jì)在同一個(gè)控件里；(5)剔除空間查詢分析控件中不必要的內(nèi)容，減少I(mǎi)nternet下載的數(shù)據(jù)量。考慮到以上因素，ComGIS可以劃分為數(shù)據(jù)采集與編輯控件、圖像處理控件、三維控件、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換控件、地圖符號(hào)編輯/線性編輯控件、空間查詢分析控件等。其中一些無(wú)須進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的模塊不一定以組件方式提供，比如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、符號(hào)編輯/線型編輯等模塊可以用獨(dú)立運(yùn)行程序方式提供，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊還可以編譯成動(dòng)態(tài)連接庫(kù)。圖8-4ComGIS與集成環(huán)境及其它組件之間的關(guān)系(據(jù)宋關(guān)福等) 傳統(tǒng)GIS軟件與用戶或者二次開(kāi)發(fā)者之間的交互，一般通過(guò)菜單或工具條按鈕、命令以及二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行。ComGIS圖8-4ComGIS與集成環(huán)境及其它組件之間的關(guān)系(據(jù)宋關(guān)福等)屬性（Properties）指描述控件或?qū)ο笮再|(zhì)（Attributes）的數(shù)據(jù)，如：BackColor(地圖背景顏色)、GPSIcon(用于GPS動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤顯示的圖標(biāo))等?？梢酝ㄟ^(guò)重新指定這些屬性的值來(lái)改變控件和對(duì)象性質(zhì)。在控件內(nèi)部，屬性通常對(duì)應(yīng)于變量（Variables）。方法（Methods）指對(duì)象的動(dòng)作（Actions），如：Show(顯示)、AddLayer（增加圖層）、Open（打開(kāi)）、Close（關(guān)閉）等。通過(guò)調(diào)用這些方法可以讓控件執(zhí)行諸如打開(kāi)地圖文件、顯示地圖之類的動(dòng)作。在控件內(nèi)部。方法通常對(duì)應(yīng)于函數(shù)（Functions）。事件（Events）指對(duì)象的響應(yīng)（Responses）。當(dāng)對(duì)象進(jìn)行某些動(dòng)作時(shí)（可以是執(zhí)行動(dòng)作之前，也可以是動(dòng)作進(jìn)行過(guò)程中或者動(dòng)作完成后），可能會(huì)激發(fā)一個(gè)事件，以便客戶程序介入并響應(yīng)這個(gè)事件。比如用鼠標(biāo)在地圖窗口內(nèi)單擊并選擇了一個(gè)地圖要素，控件產(chǎn)生選中事件（如ItemPicked）通知客戶程序有地圖要素被選中，并傳回描述選中對(duì)象的個(gè)數(shù)、所屬圖層等等信息的參數(shù)。屬性、方法和事件是控件的通用標(biāo)準(zhǔn)接口，適用于任何可以作為ActiveX包容器的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，具有很強(qiáng)的通用性。支持ActiveX組件開(kāi)發(fā)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都可以用來(lái)開(kāi)發(fā)ComGIS軟件，比如目前比較流行的VisualC++、BorlandC++、VisualBasic、Delphi等等，其中前兩種效率高、功能強(qiáng)，較為常用。ComGIS開(kāi)發(fā)要注意幾個(gè)方面的問(wèn)題：（1）優(yōu)化的代碼和高效的算法盡管COM技術(shù)的二進(jìn)制通信具有很高的效率，與獨(dú)立運(yùn)行程序比較，OCX控件在運(yùn)行速度上仍有差距。不過(guò)大量實(shí)踐證明，采用高效的算法并精心優(yōu)化代碼可以使軟件整體效率有較大改善。經(jīng)過(guò)對(duì)比測(cè)試，組件式GIS軟件-ActiveMap在圖形顯示上比目前Windows95/NT平臺(tái)上大多數(shù)商業(yè)化GIS軟件快，其中甚至包括非組件式的GIS軟件。（2）緊湊、簡(jiǎn)練的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在能夠充分表達(dá)地理信息并能有效進(jìn)行各種處理、分析的前提下，軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要盡可能緊湊。這不僅可以加快數(shù)據(jù)存取速度，同時(shí)也為適應(yīng)Internet傳遞的需要。（3）流行GIS數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)引擎除提供與各種GIS數(shù)據(jù)文件格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序外，ComGIS被設(shè)計(jì)為可以直接訪問(wèn)多種數(shù)據(jù)格式也是一大特色。Intergraph的GeoMedia可以直接訪問(wèn)MGE、Frame、ArcView、SDO等著名軟件的數(shù)據(jù)格式。ActiveMap也可直接訪問(wèn)MGE等流行的數(shù)據(jù)格式，提高了數(shù)據(jù)共享方面的能力。ComGIS是一種全新的GIS概念，在同MIS耦合、Internet應(yīng)用、降低開(kāi)發(fā)成本和使用復(fù)雜性等方面，具有明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí)也打破了以往GIS基礎(chǔ)軟件由少數(shù)廠商壟斷的局面，小的研究機(jī)構(gòu)和廠商有機(jī)會(huì)以提供專業(yè)組件的方式打入GIS基礎(chǔ)軟件市場(chǎng)。我國(guó)GIS基礎(chǔ)軟件起步較晚，ComGIS技術(shù)為我國(guó)GIS基礎(chǔ)軟件的開(kāi)發(fā)提供了新的契機(jī)。我國(guó)GIS的發(fā)展比發(fā)達(dá)國(guó)家要落后許多年，尤其是GIS軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方面差距更大。組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)的出現(xiàn)，特別是國(guó)產(chǎn)優(yōu)秀組件式GIS平臺(tái)的推出，大大縮短了我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家GIS軟件之間的差距，為我國(guó)中小型GIS應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。我們完全有可能一步跨越幾個(gè)臺(tái)階，直接利用最新的技術(shù)，開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的管理系統(tǒng)。1、性能與可靠性有較大提高國(guó)產(chǎn)組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)和國(guó)外幾乎同時(shí)起步，到現(xiàn)在已有將近兩年的發(fā)展時(shí)間。系統(tǒng)從較高的技術(shù)起點(diǎn)出發(fā)，性能和可靠性較過(guò)去的系統(tǒng)已經(jīng)有了較大的提高，且在各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中積累了不少經(jīng)驗(yàn)，完全可以充當(dāng)中小型系統(tǒng)的支撐平臺(tái)。2、充分利用現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)人員由于組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)可以采用一般的MIS工具來(lái)開(kāi)發(fā)，且其開(kāi)發(fā)API的形式與常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)接口類似，所以許多MIS開(kāi)發(fā)人員只需經(jīng)過(guò)短期學(xué)習(xí)就可以承擔(dān)起GIS或GMIS的開(kāi)發(fā)任務(wù)，這是普及GIS或GMIS至關(guān)重要的因素。3、開(kāi)發(fā)周期縮短由于采用高層次的開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)者可盡可能地利用已有的經(jīng)驗(yàn)和技能，加上組件式GIS平臺(tái)本身具有層次簡(jiǎn)明的特點(diǎn)與對(duì)象化的開(kāi)發(fā)方法，將會(huì)大幅度縮短構(gòu)造一個(gè)GIS或GMIS系統(tǒng)所需的時(shí)間。過(guò)去，利用傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)往往需要一年或更長(zhǎng)的時(shí)間，而采用組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，對(duì)于不太復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，幾周就可以構(gòu)造出原型，幾個(gè)月就能見(jiàn)到成效了。4、可擴(kuò)展性增強(qiáng)組件本身封裝程度高，系統(tǒng)的升級(jí)可以做到較為透明。整個(gè)GIS系統(tǒng)就是由組件搭建而成，其結(jié)構(gòu)必然更為簡(jiǎn)單且易于調(diào)整。此外，組件遵循的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放性會(huì)更好。5、降低系統(tǒng)建設(shè)成本如果采用傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，構(gòu)造一個(gè)運(yùn)行在十幾臺(tái)計(jì)算機(jī)上的中小型GIS系統(tǒng)，購(gòu)買(mǎi)開(kāi)發(fā)環(huán)境的費(fèi)用在30萬(wàn)元人民幣左右。而采用國(guó)產(chǎn)組件式GIS平臺(tái)產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)環(huán)境只需幾千元，加上平均幾百元一個(gè)的運(yùn)行許可，總體平臺(tái)費(fèi)用會(huì)降到十分之一左右。我國(guó)GIS發(fā)展了近二十年，但目前仍未形成有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)的出現(xiàn)是推動(dòng)我國(guó)GIS軟件產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用事業(yè)的一個(gè)重要機(jī)遇。從另一方面看，GIS要真正得到發(fā)展，必須改變?cè)瓉?lái)過(guò)于專業(yè)化的開(kāi)發(fā)方式，讓更多的開(kāi)發(fā)人員掌握開(kāi)發(fā)工具，使其成為一個(gè)比較大眾化的應(yīng)用領(lǐng)域。第三節(jié)數(shù)字地球簡(jiǎn)介 一、數(shù)字地球的基本概念“數(shù)字地球”（TheDigitalEarth）最早提出于1997年下半年。1998年1月31日，美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)枺ˋLGORE）在美國(guó)加利福尼亞科學(xué)中心發(fā)表了題為“數(shù)字地球：21世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的方式（TheDigitalEarth:Understandingourplanetinthe21stCentury）”的講演。正式提出數(shù)字地球的概念。戈?duì)栔赋觯骸皵?shù)字地球”，即一種可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的和三維的地球的表示。數(shù)字地球是指數(shù)字化的地球，更確切地說(shuō)是指信息化的地球，是與國(guó)家信息化的概念相一致的。信息化是指以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的全部過(guò)程。詳細(xì)一點(diǎn)說(shuō)，數(shù)字地球是指以地球作為對(duì)象的、以地理坐標(biāo)為依據(jù)，具有多分辨率、海量的和多種數(shù)據(jù)融合的，并可用多媒體和虛擬技術(shù)進(jìn)行多維(立體的和動(dòng)態(tài)的)表達(dá)的，具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化特征的技術(shù)系統(tǒng)。形象一點(diǎn)地說(shuō)，數(shù)字地球是指整個(gè)地球經(jīng)數(shù)字化之后由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理的技術(shù)系統(tǒng)?！皵?shù)字地球”核心思想有兩點(diǎn)，一是用數(shù)字化手段統(tǒng)一性地處理地球問(wèn)題，另一點(diǎn)是最大限度地利用信息資源?！皵?shù)字地球”主要是由空間數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、操作平臺(tái)、應(yīng)用模型組成的。這些數(shù)據(jù)不僅包括全球性的中、小比例尺的空間數(shù)據(jù)，還包括大比例尺的空間數(shù)據(jù)（比如大比例尺的城市空間數(shù)據(jù)）；不僅包括地球的各類多光譜、多時(shí)相、高分辨率的遙感衛(wèi)星影像、航空影像、不同比例尺的各類數(shù)字專題圖，還包括相應(yīng)的以文本形式表現(xiàn)的有關(guān)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、災(zāi)害、人口、全球變化、氣候、生物、地理、生態(tài)系統(tǒng)、水文循環(huán)系統(tǒng)、教育、軍事等等不同類別的數(shù)據(jù)。操作平臺(tái)是一種開(kāi)放、分布式的基于INTERNET這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的各類數(shù)據(jù)更新、查詢、處理、分析的軟件系統(tǒng)。應(yīng)用模型包括在可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、災(zāi)害（水災(zāi)、旱災(zāi)、火災(zāi)）、人口、氣候、生物、地理、全球變化、生態(tài)系統(tǒng)、水文循環(huán)系統(tǒng)等方面的應(yīng)用模型。數(shù)字地球計(jì)劃是繼信息高速公路之后又一全球性的科技發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，是國(guó)家主要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，是信息社會(huì)的主要組成部分，是遙感、遙測(cè)、全球定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Internet)—萬(wàn)維網(wǎng)(Web)、仿真與虛擬技術(shù)等現(xiàn)代科技的高度綜合和升華，是當(dāng)今科技發(fā)展的制高點(diǎn)。數(shù)字地球是地球科學(xué)與信息科學(xué)的高度綜合。它為地球科學(xué)的知識(shí)創(chuàng)新與理論深化研究創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)條件，為信息科學(xué)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提供了試驗(yàn)基地(TestBed)或沒(méi)有“圍墻”的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。數(shù)字地球?qū)⒊蔀闆](méi)有校園的、最開(kāi)放的、面向社會(huì)的、最大的學(xué)校，也是沒(méi)有圍墻的開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室。數(shù)字地球建設(shè)將是一場(chǎng)具有更深遠(yuǎn)意義的技術(shù)革命。數(shù)字地球?qū)⒋龠M(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)；同時(shí)還將使某些行業(yè)被淘汰和一些新產(chǎn)業(yè)的誕生，它將把人類社會(huì)推向更高的發(fā)展階段?！皵?shù)字地球”的特點(diǎn)具體表現(xiàn)在以下方面：1）“數(shù)字地球”的數(shù)據(jù)具有無(wú)邊無(wú)縫的分布式數(shù)據(jù)層結(jié)構(gòu)，包括多源多比例尺多分辨率的、歷史和現(xiàn)時(shí)的、矢量和柵格格式的數(shù)據(jù)。2）“數(shù)字地球”具有一種可以迅速充實(shí)的、聯(lián)網(wǎng)的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，以及多種可以融合并顯示多源數(shù)據(jù)的機(jī)制。3）“數(shù)字地球”以圖像、圖形、圖表、文本報(bào)告這幾種形式分別提供免費(fèi)或收費(fèi)的全球范圍的數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)方面的服務(wù)。4）“數(shù)字地球”中的數(shù)據(jù)和信息同時(shí)也按普通、限制、保密等不同保密等級(jí)組織起來(lái)的。不同的用戶對(duì)不同的數(shù)據(jù)和信息具有不同的使用權(quán)限。5）用戶可以以多種方式從“數(shù)字地球”中獲取信息。任何一個(gè)用戶都可以實(shí)時(shí)調(diào)用，無(wú)論生產(chǎn)者是誰(shuí)，也無(wú)論數(shù)據(jù)在什么地方。國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)上的用戶可以根據(jù)自己的權(quán)限查詢“數(shù)字地球”中的信息；運(yùn)用具有傳感器功能的特制數(shù)據(jù)手套，還可以對(duì)“數(shù)字地球”進(jìn)行各類可視化操作。二、數(shù)字地球的基本框架數(shù)字地球的特征和性質(zhì)數(shù)字地球不僅是科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，而且還是全新的學(xué)科領(lǐng)域。數(shù)字地球的學(xué)科性質(zhì)：數(shù)字地球是由地球系統(tǒng)科學(xué)與信息科學(xué)技術(shù)高度綜合的學(xué)科，是位于兩者之間之邊緣學(xué)科。數(shù)字地球的研究對(duì)象：是與地球有關(guān)的信息理論、信息技術(shù)及信息應(yīng)用模型。數(shù)字地球的研究方法：側(cè)重運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，包括遙感、遙測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)及仿真與虛擬技術(shù)的綜合，包括信息化的全部過(guò)程。數(shù)字地球的特色：為地球科學(xué)的知識(shí)創(chuàng)新與理論深化研究開(kāi)創(chuàng)了實(shí)踐條件，為信息技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)試驗(yàn)基地。數(shù)字地球的服務(wù)對(duì)象：為全球、全國(guó)、城市、區(qū)域、資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)續(xù)發(fā)展、科技與教育、行政及管理等開(kāi)展全面性的服務(wù)。根據(jù)以上情況，不難看出數(shù)字地球已經(jīng)具備了形成新學(xué)科的要求，所以有充足的理由認(rèn)為它是新生的學(xué)科。數(shù)字地球的基本框架數(shù)字地球作為一門(mén)新的學(xué)科分支，它由三部分組成：基礎(chǔ)理論、技術(shù)體系和應(yīng)用領(lǐng)域。前面所提到的數(shù)字地球基礎(chǔ)設(shè)施，屬于技術(shù)體系或技術(shù)系統(tǒng)，他們?nèi)叩年P(guān)系，可以用圖8-5和圖8-6表示。圖圖8-5數(shù)字地球的框架結(jié)構(gòu)(據(jù)承繼成等)數(shù)字地球的基礎(chǔ)理論數(shù)字地球的技術(shù)體系數(shù)字地球的應(yīng)用領(lǐng)域圖圖8-6數(shù)字地球?qū)W科分支框架(據(jù)承繼成等)表9—2數(shù)字地球基本體系框架結(jié)構(gòu)(據(jù)承繼成等)數(shù)字地球基礎(chǔ)（理論）研究?地球系統(tǒng)的信息理論?地球系統(tǒng)的系統(tǒng)理論?地球系統(tǒng)的非線性與復(fù)雜性特征技術(shù)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施?國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NII）?國(guó)家空間信息基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）?對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)（EOS）?全球觀測(cè)信息網(wǎng)絡(luò)（GOIN）?METADATA?標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、法規(guī)?系統(tǒng)安全核心技術(shù)?空間數(shù)據(jù)智能獲取?海量數(shù)據(jù)的存取技術(shù)?網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、信息系統(tǒng)及分布式計(jì)算技術(shù)?數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、交換中心及知識(shí)挖掘?多種數(shù)據(jù)融合與立體表達(dá)?仿真與虛擬技術(shù)?虛擬地球系統(tǒng)模型?OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)與互操作技術(shù)前沿研究?數(shù)字地球的數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)?數(shù)字地球的網(wǎng)絡(luò)生活方式?數(shù)字地球的進(jìn)化機(jī)制與地學(xué)智能體?Cyberspace?Infosphere?ModelingEarth應(yīng)用示范?中國(guó)數(shù)字地球?數(shù)字中國(guó)?應(yīng)用示范------數(shù)字農(nóng)業(yè)------數(shù)字交通------數(shù)字海洋------數(shù)字虛擬學(xué)校------數(shù)字城市------數(shù)字長(zhǎng)江------數(shù)字海南三．?dāng)?shù)字地球的技術(shù)基礎(chǔ)１、數(shù)字地球的主要技術(shù)要在電子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球不是一個(gè)很簡(jiǎn)單的事，它需要諸多學(xué)科，特別是信息科學(xué)技術(shù)的支撐。這其中主要包括：信息高速公路和計(jì)算機(jī)寬帶高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高分辨率衛(wèi)星影像、空間信息技術(shù)、大容量數(shù)據(jù)處理與存貯技術(shù)、科學(xué)計(jì)算以及可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。(1)信息高速公路和計(jì)算機(jī)寬帶高速網(wǎng)一個(gè)數(shù)字地球所需要的數(shù)據(jù)已不能通過(guò)單一的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存貯，而需要由成千上萬(wàn)的不同組織來(lái)維護(hù)。這意味著參與數(shù)字地球的服務(wù)器將需要由高速網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接。為此，美國(guó)克林頓總統(tǒng)早在1993年2月就提出實(shí)施美國(guó)國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施(N11)，通俗形象地稱為信息高速公路，它主要由計(jì)算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)終和計(jì)算機(jī)終端組成。美國(guó)為此計(jì)劃投入4000億美元，耗時(shí)20年。到2000年的目標(biāo)是提高生產(chǎn)率20—40％，獲取35000億美元的效益。在Internet流量爆發(fā)性增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)下，遠(yuǎn)程通信載體已經(jīng)嘗試使用10G／s的網(wǎng)絡(luò)，而每秒1015byte的因特網(wǎng)正在研究中。相信在21世紀(jì)將會(huì)有更加優(yōu)秀的寬帶高速網(wǎng)供人們使用。(2)高分辨率衛(wèi)星影像本世紀(jì)的遙感衛(wèi)星影像，在衛(wèi)星遙感問(wèn)世的20多年分辨率已經(jīng)有了飛快的提高，這里所說(shuō)的分辨率指空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率?？臻g分辨率指影像上所能看到的地面最小目標(biāo)尺寸，用像元在地面的大小來(lái)表示。從遙感形成之初的80米，已提高到30米，10米，5．8米，乃至2米，軍用甚至可達(dá)到10cm。到下一世紀(jì)獲取lm或優(yōu)于lm的空間分辨率影像將會(huì)十分方便。光譜分辨率指成像的波段范圍，分得愈細(xì)，波段愈多，光譜分辨率就愈高，現(xiàn)在的技術(shù)可以達(dá)到5—6nm(納米)量級(jí)，400多個(gè)波段。細(xì)分光譜可以提高自動(dòng)區(qū)分和識(shí)別目標(biāo)性質(zhì)及組成成分的能力。時(shí)間分辨率指重訪周期的長(zhǎng)短，目前—般對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星為15-25天的重訪周期。通過(guò)發(fā)射合理分布的衛(wèi)星星座可以實(shí)現(xiàn)3—5天觀測(cè)地球一次。高分辨率衛(wèi)星遙感圖像在下一世紀(jì)將可以優(yōu)于l米的空間分辨率，每隔3—5天為人類提供反映地表動(dòng)態(tài)變化的詳實(shí)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)秀才不出門(mén)，能觀天下事的理想。(3)空間信息技術(shù)與空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施空間信息是指與空間和地理分布有關(guān)的信息，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，世界上的事情有80％與空間分布有關(guān)，空間信息用于地球研究即為地理信息系統(tǒng)。為了滿足數(shù)字地球的要求，將影像數(shù)據(jù)庫(kù)、矢量圖形庫(kù)和數(shù)字高程模型(DEM)三庫(kù)一體化管理的GIS軟件和網(wǎng)絡(luò)GPS，將在下一世紀(jì)十分成熟和普及。從而可實(shí)現(xiàn)不同層次的互操作，一個(gè)GIS應(yīng)用軟件產(chǎn)生的地理信息將被另一個(gè)軟件讀取。當(dāng)人們?cè)跀?shù)字地球上，進(jìn)行處理、發(fā)布和查詢信息時(shí)，將會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的信息都與地理空間位置有關(guān)。例如查詢兩城市之間的交通連接，查詢旅游景點(diǎn)和路線，購(gòu)房時(shí)選擇價(jià)廉而又環(huán)境適宜的住宅等都需要有地理空間參考。由于尚未建立空間數(shù)據(jù)參考框架，致使目前在萬(wàn)維網(wǎng)上制作主頁(yè)時(shí)還不能輕易將有關(guān)的信息連接到地理空間參考上。因此，國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是數(shù)字地球的基礎(chǔ)。國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)體系和機(jī)構(gòu)，空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站、空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)字地球空間數(shù)據(jù)框架。這是美國(guó)克林頓總統(tǒng)在1994年4月以行政令下發(fā)的任務(wù)，美國(guó)將于2000年元月初步建成，我國(guó)也將在跨世紀(jì)之際，抓緊建立我國(guó)基于1：50000和1：10000比例尺的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。歐洲、俄羅斯和亞太地區(qū)也都紛紛抓空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。空間數(shù)據(jù)共享機(jī)制是使數(shù)字地球能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IS0／TC211工作組正為此而努力工作。只有共享才能發(fā)展，共享推動(dòng)信息化，信息化又進(jìn)一步推動(dòng)共享。政府與民間的聯(lián)合共建是實(shí)現(xiàn)共享原則的基本條件，因?yàn)槿魏螄?guó)家的政府也不可能包攬整個(gè)信息化的建設(shè)。在我國(guó)，要遵循這一規(guī)律就必然要求打破部門(mén)之間和地區(qū)之間的界限，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合行動(dòng)，相互協(xié)調(diào)，互諒互讓，分工合作，發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)。只有大聯(lián)合才能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，才能在國(guó)際信息市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取主動(dòng)。(4)大容量數(shù)據(jù)存貯及元數(shù)據(jù)數(shù)字地球?qū)⑿枰尜A10？？字節(jié)的(Quadrillions)信息。美國(guó)NASA的行星地球計(jì)劃EOS—AM11999年上天，每天將產(chǎn)生1000GB(即lTB)的數(shù)據(jù)和信息，1米分辨率影像覆蓋廣東省，大約有l(wèi)TB的數(shù)據(jù)，而廣東才是中國(guó)的l／53所以要建立起中國(guó)的數(shù)字地球，僅僅影像數(shù)據(jù)就有53TB，這還只是一個(gè)時(shí)刻的，多時(shí)相的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其容量就更大了。目前美國(guó)的NASA和NOAA已著手建立用原型并行機(jī)管理的可存貯1800TB的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)盤(pán)帶的查找由機(jī)器手自動(dòng)而快速地完成，相信到下一世紀(jì)，還會(huì)有新的突飛猛進(jìn)。另一方面，為了在海量數(shù)據(jù)中迅速找到需要的數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)(metadata)庫(kù)的建設(shè)是非常必要的，它是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，通過(guò)它可以了解有關(guān)數(shù)據(jù)的名稱、位置、屬性等信息，從而大大減少用戶尋找所需數(shù)據(jù)的時(shí)間。(5)科學(xué)計(jì)算地球是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，地球上發(fā)生的許多事件，變化和過(guò)程又十分復(fù)雜而呈非線性特征，時(shí)間和空間的跨度變化大小不等，差別很大，只有利用高速計(jì)算機(jī)，我們今日和跨世紀(jì)的未來(lái)，才有能力來(lái)模擬——些不能觀測(cè)到的現(xiàn)象。利用數(shù)據(jù)挖掘(DataMining)技術(shù)，我們將能夠更好地認(rèn)識(shí)和分析所觀測(cè)到的海量數(shù)據(jù)，從中找出規(guī)律和知識(shí)?？茖W(xué)計(jì)算將使我們突破實(shí)驗(yàn)和理論科學(xué)的限制，建模和模擬可以使我們能更加深入地探索所搜集到的有關(guān)我們星球的數(shù)據(jù)。(6)可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可視化是實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球與人交互的窗口和工具，沒(méi)有可視化技術(shù)，計(jì)算機(jī)中的一堆數(shù)字是無(wú)任何意義的。數(shù)字地球的一個(gè)顯著的技術(shù)特點(diǎn)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。建立了數(shù)字地球以后，用戶戴上顯示頭盔，就可以看見(jiàn)地球從太空中出現(xiàn)，使用“用戶界面”的開(kāi)窗放大數(shù)字圖像；隨著分辨率的不斷提高，他看見(jiàn)了大陸，然后是鄉(xiāng)村、城市，最后是私人住房、商店、樹(shù)木和其它天然和人造景觀；當(dāng)他對(duì)商品感興趣時(shí)，可以進(jìn)入商店內(nèi)，欣賞商場(chǎng)內(nèi)的衣服，并可根據(jù)自己的體型，構(gòu)造虛擬自己試穿衣服。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人類觀察自然，欣賞景觀，了解實(shí)體提供了身臨其境的感覺(jué)。最近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展很快。虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言(VRML)是一種面向Web、面向?qū)ο蟮娜S造型語(yǔ)言，而且它是一種解釋性語(yǔ)言。它不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)和過(guò)程的三維表示，而且能使用戶走進(jìn)視聽(tīng)效果逼真的虛擬世界，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球的表示以及通過(guò)數(shù)字地球?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種地球現(xiàn)象的研究和人們的日常應(yīng)用。實(shí)際上，人造虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影測(cè)量中早已是成熟的技術(shù)，近幾年的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的發(fā)展，已經(jīng)能夠在計(jì)算機(jī)上建立可供量測(cè)的數(shù)字虛擬技術(shù)。當(dāng)然，當(dāng)前的技術(shù)是對(duì)同一實(shí)體拍攝照片，產(chǎn)生視差，構(gòu)造立體模型，通常是當(dāng)模型處理。進(jìn)一步的發(fā)展是對(duì)整個(gè)地球進(jìn)行無(wú)縫拼接，任意漫游和放大，由三維數(shù)據(jù)通過(guò)人造視差的方法，構(gòu)造虛擬立體。２、數(shù)字地球中的“三S”技術(shù)數(shù)字地球的核心是地球空間信息科學(xué)，地球空間信息科學(xué)的技術(shù)體系中最基礎(chǔ)和基本的技術(shù)核心是“三S”技術(shù)及其集成。所謂“三S”是全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和遙感(RS)的統(tǒng)稱。沒(méi)有“三S”技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)實(shí)變化中的地球是不可能以數(shù)字的方式進(jìn)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的。(1)空間定位(GPS)技術(shù)GPS作為一種全新的現(xiàn)代定位方法，已逐漸在越來(lái)越多的領(lǐng)域取代了常規(guī)光學(xué)和電子儀器。80年代以來(lái)，尤其是90年代以來(lái)，GPS衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，在空間定位技術(shù)方面引起了革命性的變化。用GPS同時(shí)測(cè)定三維坐標(biāo)的方法將測(cè)繪定位技術(shù)從陸地和近海擴(kuò)展到整個(gè)海洋和外層空間，從靜態(tài)擴(kuò)展到動(dòng)態(tài)，從單點(diǎn)定位擴(kuò)展到局部與廣域差分，從事后處理擴(kuò)展到實(shí)時(shí)(準(zhǔn)實(shí)時(shí))定位與導(dǎo)航，絕對(duì)和相對(duì)精度擴(kuò)展到米級(jí)、厘米級(jí)乃至亞毫米級(jí)，從而大大拓寬它的應(yīng)用范圍和在各行各業(yè)中的作用。不久的將來(lái)，人人可以戴上GPS手表，加上移動(dòng)電話，你的活動(dòng)就可以自動(dòng)進(jìn)入數(shù)字地球中去。(2)航空航天遙感(RS)技術(shù)當(dāng)代遙感的發(fā)展主要表現(xiàn)在它的多傳感器、高分辨率和多時(shí)相特征。1)多傳感器技術(shù)。當(dāng)代遙感技術(shù)已能全面覆蓋大氣窗口的所有部分。光學(xué)遙感可包含可見(jiàn)光、近紅外和短波紅外區(qū)域。熱紅外遙感的波長(zhǎng)可從8-14um，微波遙感觀測(cè)目標(biāo)物電磁波的輻射和散射，分被動(dòng)微波遙感和主動(dòng)微波遙感，波長(zhǎng)范圍為lmm。100cm，。2)遙感的高分辨率特點(diǎn)。全面體現(xiàn)在空間分辨率、光譜分辨率和溫度分辨率三個(gè)方面，長(zhǎng)線陣CCD成像掃描儀可以達(dá)到1.2m的空間分辨率，成像光譜儀的光譜細(xì)分可以達(dá)到5—6mm的水平。熱紅外輻射計(jì)的溫度分辨率可從0.5K提高到0.3K乃至0.1K。3)遙感的多時(shí)相特征。隨著小衛(wèi)星群計(jì)劃的推行，可以用多顆小衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)每2-3天對(duì)地表重復(fù)采樣一次，獲得高分辨率成像光譜數(shù)據(jù)，多波段、多極化方式的雷達(dá)衛(wèi)星，將能解決陰雨多霧情況下的全天候和全天時(shí)對(duì)地觀測(cè)，衛(wèi)星遙感與機(jī)載和車(chē)載遙感技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)獲取的有力保證。遙感信息的應(yīng)用分析已從單一遙感資料向多時(shí)相、多數(shù)據(jù)源的融合與分析過(guò)渡，從靜態(tài)分析向動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)渡，從對(duì)資源與環(huán)境的定性調(diào)查向計(jì)算機(jī)輔助的定量自動(dòng)制圖過(guò)渡，從對(duì)各種現(xiàn)象的表面描述向軟件分析和計(jì)量探索過(guò)渡。近年來(lái)，由于航空遙感具有快速機(jī)動(dòng)性和高分辨率的顯著特點(diǎn)使之成為遙感發(fā)展的重要方面。(3)地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)隨著“數(shù)字地球”這一概念的提出和人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)的不斷加深，從二維向多維動(dòng)態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展是地理信息系統(tǒng)發(fā)展的主要方向，也是地理信息系統(tǒng)理論發(fā)展和諸多領(lǐng)域的迫切需要，如資源、環(huán)境、城市等。在技術(shù)發(fā)展方面，一個(gè)發(fā)展是基于Client／Server結(jié)構(gòu)，即用戶可在其終端上調(diào)用在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)和程序；另一發(fā)展是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展InternetGIS或Web—GIS，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程尋找所需要的各種地理空間數(shù)據(jù)，包括圖形和圖像，而且可以進(jìn)行各種地理空間分析，這種發(fā)展是通過(guò)現(xiàn)代通訊技術(shù)使GIS進(jìn)一步與信息高速公路相接軌；再有一個(gè)發(fā)展方向，則是數(shù)據(jù)挖掘(DataMining)，從空間數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)發(fā)現(xiàn)知識(shí)，用來(lái)支持遙感解譯自動(dòng)化和GIS空間分析的智能化。(4)“三S”集成技術(shù)“三S”集成是指將上述三種對(duì)地觀測(cè)新技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)有機(jī)地集成在一起。這里所說(shuō)的集成，是英文Integration的中譯文，是指一種有機(jī)的結(jié)合，囊括在線的連接、實(shí)時(shí)的處理和系統(tǒng)的整體性。GPS、RS、GIS集成的方式可以在不同技術(shù)水平上實(shí)現(xiàn)?！叭齋”集成包括空基三S集成與地基三S集成。空基“三S”集成：用空一地定位模式實(shí)現(xiàn)直接對(duì)地觀測(cè)，主要目的是在無(wú)地面控制點(diǎn)(或有少量地面控制點(diǎn))的情況下，實(shí)現(xiàn)航空航天遙感信息的直接對(duì)地定位、偵察、制導(dǎo)、測(cè)量等；地基“三S”集成：車(chē)載、艦載定位導(dǎo)航和對(duì)地面目標(biāo)的定位、跟蹤、測(cè)量等實(shí)時(shí)作業(yè)。四、數(shù)字地球的應(yīng)用“數(shù)字地球”對(duì)人類的積極作用很難確切估量，您無(wú)論如何想象恐怕都不會(huì)過(guò)分?！皵?shù)字地球”對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意義主要體現(xiàn)在兩大方面：第一，在當(dāng)前以工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)為主體的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有的重大作用已初見(jiàn)端倪。它是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展和自主創(chuàng)新的必然依托，國(guó)家和民族安全的保障，國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。我們逐漸可以看到，“數(shù)字地球”提供的數(shù)據(jù)和信息在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、地礦、交通、通訊、新聞媒體、城市建設(shè)，教育、資源（土地、森林、水、礦物、海洋等）、環(huán)境、人口、海洋以及軍事等幾十個(gè)領(lǐng)域都能產(chǎn)生廣闊的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。不妨信手拾來(lái)一些例子，如象農(nóng)作物監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)作物面積估算、土地覆蓋物的識(shí)別和評(píng)價(jià)、土地和地籍管理、水資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源合理利用、數(shù)字天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估、災(zāi)害模擬和預(yù)報(bào)、漁場(chǎng)預(yù)報(bào)、智能交通管理、跟蹤污染和疾病的傳播區(qū)域、商業(yè)選址、市場(chǎng)調(diào)查、移動(dòng)通訊、民用工程、城市管道管理、在線政府公共信息服務(wù)等等。以我國(guó)為例，“數(shù)字地球”是充分利用我國(guó)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和信息資源為當(dāng)前國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的最佳途徑。我國(guó)經(jīng)過(guò)近二十年的努力，已經(jīng)積累了大量的原始數(shù)字化數(shù)據(jù)和相應(yīng)的資料，建立了一千一百多個(gè)大、中型數(shù)據(jù)庫(kù)以及無(wú)以數(shù)計(jì)的各類數(shù)字化地理基礎(chǔ)圖、專題圖、城市地籍圖等。但是，目前大量的數(shù)據(jù)所有權(quán)混亂，標(biāo)準(zhǔn)不一致，兼容性、可比性差，利用率低。從“數(shù)字地球”戰(zhàn)略出發(fā)，重新整合這些數(shù)據(jù)，能夠從技術(shù)上根本改變這種現(xiàn)象。第二，在未來(lái)以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為主體的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有重大的作用。地球是一個(gè)有限體,地球上人類賴以生存的可利用的自然資源無(wú)疑也是有限的。正因?yàn)樽匀毁Y源的有限以及以計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為特征的信息革命的深入,世界經(jīng)濟(jì)模式必然會(huì)從現(xiàn)行的以自然資源為主的工業(yè)經(jīng)濟(jì)模式逐步轉(zhuǎn)換為未來(lái)的以信息資源為主的知識(shí)經(jīng)濟(jì)模式。實(shí)事上，科技進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代不足10％，在工業(yè)經(jīng)濟(jì)后期達(dá)到40％以上，到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代將達(dá)80％以上。今天，發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)民生產(chǎn)總值的10%用于教育，5%用于各類組織對(duì)其員工的再培訓(xùn)，5%用作信息和知識(shí)的研究和開(kāi)發(fā)。到2000年，發(fā)達(dá)國(guó)家的傳統(tǒng)工人將僅占國(guó)家總勞動(dòng)力的六分之一或八分之一，這意味著體力勞動(dòng)力不再是獲得經(jīng)濟(jì)來(lái)源的主要途徑，取而代之的是知識(shí)和信息。在以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為特征的即將到來(lái)的信息社會(huì)中，信息是知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的主要經(jīng)濟(jì)資源，數(shù)字化信息是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)形式?！皵?shù)字地球”可以包容80%以上的人類信息資源，因此，以數(shù)字形式處理一切與空間位置相關(guān)的空間數(shù)據(jù)和與此相關(guān)的所有文本數(shù)據(jù)為特征的“數(shù)字地球”則是未來(lái)信息資源的主體核心，知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的基礎(chǔ)建設(shè)之一就是信息高速公路。“數(shù)字地球”是“信息高速公路”的車(chē)和貨，它們是一對(duì)孿生兄弟，并必將對(duì)形成一個(gè)廣泛而又重要的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生決定性的影響。在人類所接觸到的信息中有80％與地理位置和空間分布有關(guān)，地球空間信息是信息高速公路上的貨和車(chē)。數(shù)字地球不僅包括高分辨率的地球衛(wèi)星圖像，還包括數(shù)字地圖，以及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和人口等方面的信息，它的應(yīng)用有時(shí)會(huì)因?yàn)槲覀兊南胂罅Χ艿较拗?，換句話說(shuō)，數(shù)字地球的應(yīng)用在很大程度上超出我們的想象，可以樂(lè)觀地說(shuō)下一世紀(jì)中，數(shù)字地球?qū)⑦M(jìn)入干家萬(wàn)戶和各行各業(yè)。這里只能就我們的理解提出一些現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。(1)數(shù)字地球?qū)θ蜃兓c社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的作用全球變化與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展已成為當(dāng)今世界人們關(guān)注的重要問(wèn)題，數(shù)字化表示的地球?yàn)槲覀冄芯窟@一問(wèn)題提供了非常有利的條件。在計(jì)算機(jī)中利用數(shù)字地球可以對(duì)全球變化的過(guò)程、規(guī)律、影響以及對(duì)策進(jìn)行各種模擬和仿真，從而提高人類應(yīng)付全球變化的能力。數(shù)字地球可以廣泛地應(yīng)用于對(duì)全球氣候變化、海平面變化、荒漠化、生態(tài)與環(huán)境變化、土地利用變化的監(jiān)測(cè)。與此同時(shí)，利用數(shù)字地球，還可以對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的許多問(wèn)題進(jìn)行綜合分析與預(yù)測(cè)，如：自然資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增長(zhǎng)與社會(huì)發(fā)展，災(zāi)害預(yù)測(cè)與防御等。我國(guó)是一個(gè)人口多，土地資源有限，自然災(zāi)害頻繁的發(fā)展中國(guó)家，十幾億人口的吃飯問(wèn)題一直是致關(guān)重要的。經(jīng)過(guò)二十年的高速發(fā)展，資源與環(huán)境的矛盾越來(lái)越突出。九八年的洪災(zāi)，黃河斷流，耕地減少，荒漠化加劇，已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。必須采取有效措施，從宏觀的角度加強(qiáng)土地資源和水資源的監(jiān)測(cè)和保護(hù)，加強(qiáng)自然災(zāi)害特別是洪澇災(zāi)害的預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)和防御，避免第三世界國(guó)家和一些發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展過(guò)程中走過(guò)的彎路。數(shù)字地球在這方面可以發(fā)揮更大的作用。(2)數(shù)字地球?qū)ι鐣?huì)經(jīng)濟(jì)和生活的影響數(shù)字地球?qū)⑷菁{大量行業(yè)部門(mén)、企業(yè)和私人添加的信息，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)在空間和時(shí)間分布上的研究和分析。例如國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃，全國(guó)鐵路、交通運(yùn)輸?shù)囊?guī)劃，城市發(fā)展的規(guī)劃，海岸帶開(kāi)發(fā)，西部開(kāi)發(fā)。從貼近人們的生活看，房地產(chǎn)公司可以將房地產(chǎn)信息鏈接到數(shù)字地球上；旅游公司可以將酒店、旅游景點(diǎn)，包括它們的風(fēng)景照片和錄像放入這個(gè)公用的數(shù)字地球上；世界著名的博物館和圖書(shū)館可以將其收藏以圖像、聲音、文字形式放入數(shù)字地球中：甚至商店也可以將貨架上的商品制作成多媒體或虛擬產(chǎn)品放入數(shù)字地球中，讓用戶任意挑選。另外在相關(guān)技術(shù)研究和基礎(chǔ)設(shè)施方面也將會(huì)起推動(dòng)作用。因此，數(shù)字地球進(jìn)程的推進(jìn)必將對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活產(chǎn)生巨大的影響。(3)數(shù)字地球與精細(xì)農(nóng)業(yè)下一世紀(jì)農(nóng)業(yè)要走節(jié)約化的道路，實(shí)現(xiàn)節(jié)水農(nóng)業(yè)、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)無(wú)污染農(nóng)業(yè)。這就要依托數(shù)字地球，每隔3-5天給農(nóng)民送去他們的莊稼地的高分辨率衛(wèi)星影像，農(nóng)民在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端上可以從影像圖中獲得他的農(nóng)田的長(zhǎng)勢(shì)征兆，通過(guò)GIS作分析，制定出行動(dòng)計(jì)劃，然后在車(chē)載GPS和電子地圖指引下，實(shí)施農(nóng)田作業(yè)，及時(shí)地預(yù)防病蟲(chóng)害，把殺蟲(chóng)劑、化肥和水用到必須用的地方，而不致使化學(xué)殘留物污染土地、糧食和種子，實(shí)現(xiàn)真正的綠色農(nóng)業(yè)。這樣一來(lái)，農(nóng)民也成了電腦的重要用戶，數(shù)字地球就這樣飛入了農(nóng)民家。到那時(shí)農(nóng)民也需要有組織，有文化，