淺析水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙慧珍

摘 要：水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)是一種可以解決數(shù)據(jù)格式多樣的空間信息資源的共享問(wèn)題還有解決物理存儲(chǔ)分散問(wèn)題的三維可視化的地理空間信息平臺(tái)。本文研究怎樣構(gòu)建一種結(jié)合的空間信息共享體系架構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是由集中式的空間信息對(duì)象管理和分布式的空間信息服務(wù)相結(jié)合的，通過(guò)一種服務(wù)就可以使水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中可以進(jìn)行信息同享、交換資源、提出決策跟協(xié)助并進(jìn)行工作可以實(shí)現(xiàn)，這種服務(wù)就是對(duì)空間信息對(duì)象的瀏覽、分析、操作的web服務(wù)。

關(guān)鍵詞：虛擬地理環(huán)境；空間信息資源；web服務(wù)；資源共享

一、水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)

水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)可以作為一個(gè)交換平臺(tái)，能生成可以提供對(duì)地學(xué)的分析以及地理研究的三維的地理空間環(huán)境，之所以可以生成此空間環(huán)境是因?yàn)樗昧擞?jì)算機(jī)可以對(duì)現(xiàn)實(shí)的地理世界進(jìn)行模擬的功能。虛擬地理環(huán)境讓地理的專(zhuān)家跟研究人員們能有效的對(duì)已經(jīng)存在的空間信息資源進(jìn)行利用，讓他們可以更加真實(shí)的感覺(jué)跟了解水環(huán)境中，人文地理和自然地理的時(shí)空關(guān)系，然后依照感受跟認(rèn)識(shí)進(jìn)行操作，這種操作的步驟是構(gòu)造虛擬的場(chǎng)景、對(duì)模型進(jìn)行的計(jì)算、實(shí)現(xiàn)對(duì)地學(xué)的分析、并且互相協(xié)助的進(jìn)行決策。

伴隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)在各個(gè)方面的大量應(yīng)用，水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)正受到越來(lái)越多的關(guān)注，因?yàn)樗嵌喾N信息渠道的空間基礎(chǔ)，不僅如此，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)λ男枨笠彩窃谌找婕哟?。水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)操作流程較為需要這兩個(gè)必然的前提，那就是網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)與空間信息數(shù)據(jù)，其中空間信息數(shù)據(jù)是從以往的地理信息系統(tǒng)累積下來(lái)，這樣就充分的利用了已有資源，并避免信息的重復(fù)采集，提高經(jīng)濟(jì)效益提高。信息的共享是很難實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的差異性跟空間信息數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。正是因?yàn)檫@個(gè)現(xiàn)實(shí)的狀況，本篇文章通過(guò)獨(dú)特的角度并且運(yùn)用面向?qū)ο蟮乃枷耄趯?duì)元數(shù)據(jù)和集中的空間信息對(duì)象研究的情況下，提供Web服務(wù)和分布的空間信息，使難以實(shí)現(xiàn)的空間信息共享可以成為現(xiàn)實(shí)。

二、水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)中面向?qū)ο蟮目臻g信息組織管理方式

讓傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的封閉性，空間信息數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上都存在著巨大的差異，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不夠標(biāo)準(zhǔn)，獲取手段的復(fù)雜多樣化，表達(dá)的多時(shí)空性、多語(yǔ)意性、多尺度性，這都是能引起多種格式的空間信息資源所存在的原因。它們因?yàn)槿狈嫒菪院茈y進(jìn)行共享所以并沒(méi)有操作的可能性。

1.面向?qū)ο蟮目臻g信息結(jié)構(gòu)化組織

水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)提出了通過(guò)組合與迭代基本數(shù)據(jù)元素來(lái)實(shí)現(xiàn)描述復(fù)雜模型數(shù)據(jù)實(shí)體的方法。在進(jìn)行空間信息資源共享的時(shí)候把它們?nèi)靠醋骺臻g信息對(duì)象，并且認(rèn)為所有的空間信息對(duì)象都是可以通過(guò)一種方法進(jìn)行表達(dá)，這種方法就是對(duì)簡(jiǎn)單的基本空間信息對(duì)象的組合跟迭代，無(wú)論其空間信息多么復(fù)雜，運(yùn)用這種方式都是可以表達(dá)和描述的。

將空間信息可以分成四種類(lèi)型，它們分別是值、特征、類(lèi)、集合，它們各自都有自己的標(biāo)志符進(jìn)行標(biāo)識(shí)，這種標(biāo)示符是通過(guò)系統(tǒng)產(chǎn)生全局唯一的對(duì)象標(biāo)示符進(jìn)行標(biāo)識(shí)的。

特征就是把特別常用的地理空間特征進(jìn)行劃分實(shí)現(xiàn)，這是通過(guò)對(duì)空間的信息進(jìn)行抽象總結(jié)而實(shí)現(xiàn)的。就像電子圖表、視頻音樂(lè)、幾何屬性、時(shí)空特點(diǎn)等特征。

值和特征可以用來(lái)顯示并且可以執(zhí)行，它們是可以被看作組織空間信息的原子對(duì)象，是一種實(shí)體，可以表達(dá)空間信息對(duì)象過(guò)程中不可再分解的。它的內(nèi)容不能由別的不同于它的空間信息對(duì)象來(lái)存在，也不依靠于其他的空間信息對(duì)象而存在。集合是有序集并且允許有重復(fù)項(xiàng)的任意多個(gè)空間信息對(duì)象的組合，它允許存在的各項(xiàng)之間相互獨(dú)立互不干涉。這兩種對(duì)象都是復(fù)合的，它們都可以被分解成一系列復(fù)合對(duì)象或原子對(duì)象的定義。

2.水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)空間信息對(duì)象及其元數(shù)據(jù)的XML表達(dá)

空間信息包含了多種數(shù)據(jù)信息，而地理空間信息的元數(shù)據(jù)即是這其中特殊數(shù)據(jù)能用來(lái)描述空間信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量、狀態(tài)、內(nèi)容還有其他的特性。元數(shù)據(jù)之所以在地理信息所有的標(biāo)準(zhǔn)中是最核心的部分原因是多源異構(gòu)的空間信息資源本身很難做到標(biāo)準(zhǔn)化。并且元數(shù)據(jù)現(xiàn)在得到了很充分的發(fā)展。

本篇文章在發(fā)揮了XML的極高的靈活性和極高的擴(kuò)展性等特征并且補(bǔ)充了這個(gè)空間信息對(duì)象所擁有的標(biāo)識(shí)信息、數(shù)據(jù)質(zhì)量等元數(shù)據(jù)信息的同時(shí)也沒(méi)有忘記利用最基本的XML對(duì)空間信息對(duì)象進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表達(dá)，這樣就得以將本來(lái)具備的空間信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)，并且將其得以管制。

三、水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)中VGE的空間信息共享體系架構(gòu)

1.空間信息對(duì)象及元素的集中式數(shù)據(jù)管理

集中式的應(yīng)用程序的構(gòu)架簡(jiǎn)單這是優(yōu)點(diǎn)但也是弊端。因?yàn)槿绻麑⑺械牡攸c(diǎn)的空間信息資源都直接聚集到虛擬的地理環(huán)境中進(jìn)行管理，這是一種極其不現(xiàn)實(shí)的想法。如果比較起來(lái)，元數(shù)據(jù)信息跟空間信息占有空間信息資源中并不是很大的部分，因?yàn)樵獢?shù)據(jù)信息和空間信息就可以表達(dá)空間信息的資源。

集中式體系架構(gòu)是好的選擇，各個(gè)部門(mén)從空間信息資源中能得到相應(yīng)的元數(shù)據(jù)信息還有對(duì)象信息，接下來(lái)的步驟是進(jìn)行組織從而生成XML文檔，接下來(lái)就可以將其提供到共享的平臺(tái)中，就方便了用戶對(duì)自己所需要的空間信息對(duì)象的查詢及訪問(wèn)。進(jìn)一步用戶還可以進(jìn)行更具體的操作，比如用戶還可以從文檔中獲得空間信息資源的鏈接，在脫離水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)的情況下，仍然可以獲得自己想要的空間信息資源進(jìn)行應(yīng)用。

2.分布式的空間信息共享服務(wù)

分布式的空間信息共享服務(wù)體系就是利用集中管理的空間信息的元數(shù)據(jù)和對(duì)象信息去訪問(wèn)不集中出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的空間信息資源，它這一操作讓靈活性和統(tǒng)一性得以完美結(jié)合，讓其可以單獨(dú)管理自己的部門(mén)。這種模式優(yōu)點(diǎn)很大可以說(shuō)是空間信息系統(tǒng)的一種完美的理想情況。

3.整合集中式和分布式的空間信息共享體系

整合集中式和分布式的空間共享體系可以使各個(gè)空間對(duì)應(yīng)的信息資源方便于集中管理，又可以提供分布式的服務(wù)，多個(gè)用戶可以存在多個(gè)客戶端，這樣客戶就可以進(jìn)行信息共享并且互相協(xié)作并順利的完成空間信息處理工作。在該體系架構(gòu)中有三個(gè)層次分別是數(shù)據(jù)層、服務(wù)器層、以及客戶端層，其中數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)整合分散的信息資源；服務(wù)器層是共享平臺(tái)的核心；而客戶端層是最后在信息資源共享交互協(xié)作的關(guān)鍵點(diǎn)，通過(guò)各項(xiàng)操作最終可以滿足它的GIS分析需求。

4.結(jié)論

本篇文章采用的思想是面向?qū)ο?，這種思想為我們之后研究的方式提供了引導(dǎo)。在水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)中這種將元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)融入進(jìn)虛擬的地理環(huán)境中來(lái)的同時(shí)，又將原本的元數(shù)據(jù)信息擴(kuò)展到空間信息的對(duì)象中的方式，讓非元數(shù)據(jù)的專(zhuān)家或?qū)W者也可也不受限制的通過(guò)這種方式來(lái)組織并且管理空間信息資源，并且提供XML描述方案，這是讓空間信息共享成功的關(guān)鍵步驟。要實(shí)現(xiàn)水環(huán)境空間信息管理系統(tǒng)訪問(wèn)、分析、瀏覽、共享分散在虛擬環(huán)境中的空間信息資源的目的，這種方法可以做到很好的均衡服務(wù)器端和客戶端的負(fù)荷，最終讓虛擬地理環(huán)境的空間信息共享平臺(tái)這個(gè)理想成為現(xiàn)實(shí)。

（作者單位：云南師范大學(xué)）

參考文獻(xiàn)：

[1] 聶運(yùn)菊趙吉先，鄒莉.城市基礎(chǔ)地理信息多源空間數(shù)據(jù)集成模式的探討.北京測(cè)繪.2003.（11）：12，13.

[2] 溫永寧，閭國(guó)年，楊慧等.面向服務(wù)的分布式地學(xué)模型，集成框架研究.遙感學(xué)報(bào)，2006，（3）：160～168.

[3] 張曉輝.實(shí)現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)共享的基石語(yǔ)言，XM的理論與應(yīng)用.中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)，2003，（5）：32，38.

[4] 王行風(fēng)徐壽成.XML與WebGIS的空間數(shù)據(jù)管理技術(shù).計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2001，（12）：139—141.

[5] 王卷樂(lè)。游松財(cái)。諸云強(qiáng).基于元數(shù)據(jù)的地理空間信息Web服務(wù)及其開(kāi)發(fā)研究地理信息世界，2005，（2）.