【導讀】地理信息科學主要研究如何正確。只有正確把握地理信息的特征和機理，才能。利用現(xiàn)代信息技術(shù)重建地理系統(tǒng)的過去，模擬表達地理系統(tǒng)的今天，預測規(guī)劃地理系統(tǒng)的未來。著空間關(guān)系，因此任何地理信息都應(yīng)具有相映的空間標志。T表示時間要素。因此采集、管理、維護和處理這些從區(qū)段到全球范圍上的不同區(qū)域上的數(shù)據(jù)并沒有因果、性、開放性、綜合性，GIS的發(fā)展也正在從封閉走向開放、從集中轉(zhuǎn)向分布、從孤立變?yōu)閰f(xié)作。在GIS發(fā)展的初期，硬件技術(shù)往往落后于GIS的的設(shè)計思想，大大限制了GIS的發(fā)展。件技術(shù)的發(fā)展日新月異，微處理器、存儲介質(zhì)、圖形顯示與輸出等設(shè)備幾乎每年都要更新?lián)Q代。有這一切大大促進了GIS向前發(fā)展。長久以來，由于GIS應(yīng)用計算的復雜性，GIS軟件只能在特定。GIS軟件已不僅僅只局限于專用平臺，越來越多。的普通桌面用戶也可以用到高性能的GIS軟件。MapGIS,Geostar以其較高的性能價格比吸引了一大批桌面制圖用戶。GIS正在從專業(yè)領(lǐng)域走向普。64位計算機大大改善了GIS

　　

【正文】 Web Consortium，簡稱 W3C）制定的第二代萬維網(wǎng)語言。它具有以下基本特征： Catalog Service Service Registry Authentication Service Display Service Render Service DEG Service Filter (SF Query) Service Viewer Client Map Server Data Server SymbologySet FeatureSet 圖 10 各步驟間的因特網(wǎng)服務(wù) （引自 Allan Doyle ） 21 ? 用文檔元素來說明文檔的結(jié)構(gòu)，用可定制的元素類型標記來提供文檔中關(guān)于數(shù)據(jù)的信息，文檔采用 Unicode 字符集； ? 使用文檔類型定義（ Document Type Definition，簡稱 DTD）來保證文檔的合法性； ? 使用擴展樣式語言（ eXtended Style Language，簡稱 XSL）來生成最終的文檔表現(xiàn)形式，利用擴展鏈接語言（ eXtended Link Language，簡稱 XLink）來維護文檔之間的多重和動態(tài)鏈接。 XML 所具有的這些基本特性，將給萬維網(wǎng)技術(shù)帶來不可預料的變化，與這種變化相適應(yīng)，萬維網(wǎng)上的空間數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)也將隨之發(fā)生重大變化，甚至是根本性變革。它對萬維網(wǎng)空間數(shù)據(jù)技術(shù)產(chǎn)生的影響目前主要有以下幾個方面： 1）對空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化編碼。目前，第一個成熟的成果是 W3C 的 Scalable Vector Graphics（簡稱 SVG）標準，它定義了如何在萬維網(wǎng)上編寫、顯示二維矢量圖形。如果采用這個標準來生成地圖的矢量數(shù)據(jù)，客戶端的瀏覽器就可以直接顯示。其次， OGC 正 在制訂 《 Geography Markup Language》規(guī)范，它是一個空間數(shù)據(jù)領(lǐng)域的 DTD。 XML 帶來的優(yōu)點是文檔本身包含了對地理實體的描述信息。如描述一個水池的 XML 文檔片斷： 例 1 一個地理實體的 XML 文檔 Feature fid=1 featureType=水池 Description小水池 /Description Polygon GeometryID=2 SRS_Name=”4336 NumRings=1 LRing CList dimension=2, , , ,/CList /LRing /Polygon /Feature ▂ 這樣，客戶端就可以自動地提取其中的數(shù)據(jù)并按照要求處理。從而簡化了處理的復雜性。 2） 空間數(shù)據(jù)的顯示樣式編碼。參照 XSL，可以制定專用于地圖顯示的樣式單（ Map Style Sheet），根據(jù)它來形成最終地圖的顯示效果，這樣就把空間數(shù)據(jù)本身和對空間數(shù)據(jù)的修飾分開來處理，從而簡化考慮問題的復雜性。 3）不同空間數(shù)據(jù) 庫中相關(guān)數(shù)據(jù)的動態(tài)和多重鏈接。 XLink 支持的多重鏈接和動態(tài)鏈接，可以在不同的空間數(shù)據(jù)庫之間維護相關(guān)空間數(shù)據(jù)的動態(tài)變化。這樣，在一個擁有全球數(shù)據(jù)的小比例尺空間數(shù)據(jù)庫和另一個擁有較大比例尺的區(qū)域數(shù)據(jù)庫之間，就可以維護動態(tài)的相互鏈接。 4）用 XML 來定義萬維網(wǎng)遠程調(diào)用接口，產(chǎn)生了萬維網(wǎng)接口定義語言（簡稱 WIDL）；并用 XML 來傳遞服務(wù)消息，產(chǎn)生了適合萬維網(wǎng)的遠程過程調(diào)用和消息傳遞機制。如以下兩例所示： 例 2．一個 WIDL 接口定義： WIDL NAME=” ” VERSION=” ” 22 RECORD NAME=” BeansOrder” VALUE NAME=” accountID” TYPE=” i4” / VALUE NAME=” unit” TYPE=” string” / /RECORD RECORD NAME=” BeansReceipt” VALUE NAME=” orderNumber” TYPE=” i4” / VALUE NAME=” fortune” TYPE=” string” / VALUE NAME=” accountBalance” TYPE=” r4” / /RECORD METHOD NAME=” orderGeoBeans” INPUT=” BeansOrder” OUTPUT=” BeansRecept” RETURN=” orderNum” / /WIDL ▂ 例 3．用 XML 表示的服務(wù)調(diào)用（ RPC）消息 RPC TYPE=” REQUEST” VALUE NAME=” accountID” TYPE=” i4” 2020/NUMBER VALUE NAME=” unit” TYPE=” string” nsii/ VALUE /RPC RPC TYPE=” REPLY” VALUE NAME=” orderNumber” TYPE=” i4” 8/NUMBER VALUE NAME=” fortune” TYPE=” string” You are using XML for RPC. /VALUE VALUE NAME=” accountBalance” TYPE=” string” 9000/NUMBER /RPC ▂ 這樣一來，就可以設(shè)計集 WIDL 和 XML 消息格式為一體的中間件，讓它來實現(xiàn)兩個系統(tǒng)之間的互操作。 上面，我們討論了 WebGIS 技術(shù)的現(xiàn)狀和正在進行中的研究?？梢钥吹?，分步驟服務(wù)模型的提出使萬維網(wǎng)空間數(shù)據(jù)處理從封閉走向開放，從而為異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和服務(wù)訪問奠定了基礎(chǔ)，它表明：建立在某種開放性原則基礎(chǔ)上的系統(tǒng)才能 適合萬維網(wǎng)對異構(gòu)系統(tǒng)互操作能力的要求。 WebGIS系統(tǒng)從封閉走向開放的關(guān)鍵就在于對空間數(shù)據(jù)處理過程本身的開放性，正是這種開放性支持對現(xiàn)有異構(gòu)空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的萬維網(wǎng)訪問，它也是 NSDI、 GSDI 和數(shù)字地球所要求的空間數(shù)據(jù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)。 建立在上述技術(shù)基礎(chǔ)上的 WebGIS 系統(tǒng)很好地解決了在萬維網(wǎng)上從其它異構(gòu)系統(tǒng)中查詢、訪問和獲取空間數(shù)據(jù)的問題，并把它們?nèi)诤蠟閷τ脩舳允菃我坏娜f維網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，但并沒有因此而萬 23 事大吉。因為這種 WebGIS 系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)我們所說的四個基本特征中的三個，它得到了重要的互操作 能力，但失去了交互性，而這同樣是萬維網(wǎng)用戶所要求的，我們可以把這種應(yīng)用稱為萬維網(wǎng)空間數(shù)據(jù)瀏覽。用戶還沒有辦法編輯展現(xiàn)在面前的空間數(shù)據(jù)或是添加數(shù)據(jù)到那些異構(gòu)的空間數(shù)據(jù)源?？傊?，在用戶和萬維網(wǎng)空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間，以及在這個系統(tǒng)內(nèi)部，還缺乏足夠的交互性和互操作能力。如果用戶想要修改他的空間數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的辦法還只能是讓用戶擁有一套完整的桌面地理信息系統(tǒng)，要么就求助于針對某一個空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)專門設(shè)計的 WebGIS，這又回到了我們開始提到的黑箱模型。在這種情況下，需要研究支持完全交互和互操作性的萬維網(wǎng)空間數(shù)據(jù)技術(shù)，使用戶 和所瀏覽的空間數(shù)據(jù)具有最大限度地交互性，可以讓用戶修改和增刪展現(xiàn)在自己面前的自己的空間數(shù)據(jù)，同時還要保證在異構(gòu)系統(tǒng)間的互操作性。 分步驟服務(wù)模型以對空間數(shù)據(jù)的處理過程為基礎(chǔ)，定義了每一個步驟執(zhí)行的輸入和輸出，實現(xiàn)了對異構(gòu)空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的訪問。但是，這里面還有問題，就是處理空間數(shù)據(jù)的過程本身是不穩(wěn)定的，相對與空間數(shù)據(jù)本身，它的變化更大，用基于處理過程的概念來使萬維網(wǎng)空間數(shù)據(jù)獲得開放性容易使處理過程失去靈活性。其次，基于處理過程的方式本身會帶來數(shù)據(jù)和接口定義的不清晰。通過對空間數(shù)據(jù)和分步驟服務(wù)模型的分析，我們認為 ，應(yīng)當以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立萬維網(wǎng)空間數(shù)據(jù)應(yīng)用的層服務(wù)模型。 層服務(wù)模型的基本思想是把空間數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫到瀏覽器的過程劃分為幾個邏輯上具有某種空間數(shù)據(jù)形式和完成某種功能的相對獨立的“層”，每一層有其特殊的空間數(shù)據(jù)形式，通過層間服務(wù)接口，第 N層為第 N+1 層提供服務(wù)，第 N+1 層可以訪問第 N層的服務(wù)。只要清晰地定義了每一層的數(shù)據(jù)格式、接口服務(wù)過程（我們把它稱為服務(wù)原語）及其輸入、輸出，在不同的 WebGIS 系統(tǒng)之間通過相應(yīng)鄰層的服務(wù)接口調(diào)用就可以共享數(shù)據(jù)和操作了。 GML 的現(xiàn)狀 地理標記語言 GML( Geography Markup Language)是由 OGC 開發(fā)的基于 XML 的地理信息編碼工具。 GML 已經(jīng)在 OGC 的 Web Mapping Test Bed（ WMT）計劃中進行了一系列的試驗（ 1999 年 9月）。這些試驗包括 GML 地圖客戶端（ Mapping Clients）與 GML 的數(shù)據(jù)服務(wù)器（ Data Servers）與服務(wù)提供者（ service providers）之間的交互。 地理、圖形和地圖 在了解 GML 之前，我們首先對地理數(shù)據(jù)（用 GML 進行編碼）和對這些地理數(shù)據(jù)進行圖形表示的地圖和其他的 可視化形式進行一下比較。地理數(shù)據(jù)中所關(guān)注的是用地學名詞（ spatial terms）來對世界的描述，它與其他如何數(shù)據(jù)可視化的 形式是有區(qū)別的。當我們談?wù)摰降乩頂?shù)據(jù)的時候，我們總是試圖獲取地理事物的屬性信息和幾何屬性。我們?nèi)绾螌⑦@些信息標注在地圖上，用什么樣的顏色和線型差別是很大的。正如 XML 似的 Web頁面的內(nèi)容及其表現(xiàn)分離一樣， GML 也將在地理信息世界中將內(nèi)容及其表現(xiàn)形式分離開來。 24 GML 所關(guān)注的是地理數(shù)據(jù)內(nèi)容的表現(xiàn)。當然我們也可以用 GML來生成地圖，這需要開發(fā)一個相應(yīng)當解析工具來對 GML 數(shù)據(jù)進行解 釋。這又會違背 GML 對地理信息標準化以及將地理信息內(nèi)容及其表現(xiàn)形式分離的初衷。從 GML 中生成地圖，我們只需將 GML 的元素加以格式化成能被瀏覽器解釋并加以圖形的形式。可能的圖形格式包括 W3C 的 SVG（ Scalable Vector Graphics）格式，微軟的 Vector Markup Language (VML)和 X3D 格式。地圖解析器（ map styler）將用來定位 GML 的元素并用特殊的圖形形式來進行解析。 GML 是文本標記語言 與 XML 編碼相似， GML 也是用文本的形式來進行地理信息的表 示。之前，很多人認為用文本的形式來表示空間信息世界是不可行的。現(xiàn)在，這種方式已經(jīng)得到了很多人的認可和支持。文本有其簡單和易見性。容易檢查和轉(zhuǎn)換。 Add XML and it can also be controlled. 用文本的形式來表示幾何、地理特征已經(jīng)有了例子。 VRML (Vector Markup Language)就是一個用文本來表示復雜的幾何數(shù)據(jù)集的例子。大的、復雜的 VRML 模型已經(jīng)用基于文本的編碼來創(chuàng)建并在 Web上進行應(yīng)用?，F(xiàn)在， VRML 的幾何、行為特性已經(jīng)由 W3C 的 X3D 工作組來用 XML 重 新改寫。 GML 對特征幾何和屬性進行編碼 GML 是基于 OGC 的地理抽象模型基礎(chǔ)之上的。它用地理實體（ Features）來描述世界。本質(zhì)上講特征只是一序列的屬性和幾何體。屬性有其名稱、類型、屬性值的描述。幾何體（ Geometries）是由基本的幾何建模體如：點、線、曲線、面、多邊形等所組成。為了簡便，最初的 GML 規(guī)范僅限于 2維幾何體，現(xiàn)在，很快將擴展來表示 2維半、 3 維幾何體，以及特征之間的拓撲關(guān)系。 GML 已經(jīng)可以對很復雜的地理實體進行編碼。一個地理實體是由很多的幾何元素所構(gòu)成的。一個復雜的幾何 實體又是由很多的點、線、多邊形等幾何體類型所構(gòu)成。一個簡單的地理實體如：廣播發(fā)射塔會有一個點的屬性（位置）和一個區(qū)（多邊形）屬性（它的發(fā)射覆蓋范圍）。對一個地理實體的幾何特性進行編碼，如一座建筑物，我們可以用下面的簡單的語句（ GML Profile 2）： MiddleSchool ID =145l descriptionBalmoral Middle School/description NumStudents987/NumStudents NumFloors3/NumFloors extentOf Polygon srsName=epsg:27354 outerBoundaryIs LinearRing coordinates, , 25 , , , , , /coordinates /LinearRing /outerBoundaryIs /Polygon /extentOf /MiddleSchool GML 對空間參考系統(tǒng)（ SRS）進行編碼 地理系統(tǒng)（ geographic system）最主要的一部分就是通過參考系將地理特征與地球表面或者與地球表面相關(guān)的結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起。目前的 GML 所采用空間參考系是可擴展的并與我們目前所使用的主要的投影類型和大地參考系是一致的。另外， GML 還允許用戶定義自己的單位和參考系的參數(shù)。未來的 GML將可能采用更靈活的編碼來處理本地坐標系統(tǒng)。 為什么需要對空間參考系統(tǒng)進行編碼？為什么我們不提供一個唯一的名稱就可以來呢？在很多情況下，這樣是無法滿足需要的， GML 并不會讓數(shù)據(jù)的提供者在發(fā)送數(shù) 據(jù)的同時將與數(shù)據(jù)相一致的參考系統(tǒng)編碼也一并發(fā)送。然而，在很多時候這些信息是非常有價值的，這些情況包括： ? 由客戶端對服務(wù)