基于GIS系統(tǒng)集成的理論與實踐

文/黃偉君

地理信息GΙS集成系統(tǒng)的發(fā)展更多地來自與社會信息管理的需求，而不是空間分析和建模。GΙS集成系統(tǒng)最初僅用作管理土地信息的工具，可以自動制圖和管理簡單的空間查詢。鑒于市場和經(jīng)濟等各方面的因素，GΙS集成系統(tǒng)的發(fā)展需要滿足大多數(shù)用戶的需求。隨著深入應(yīng)用和工業(yè)化的發(fā)展，越來越多的研究人員意識到缺乏空間分析是GΙS集成系統(tǒng)進一步發(fā)展的障礙，亦可以為不同技術(shù)的手段得以廣泛應(yīng)用和整合提供有效的支持。

1 GIS系統(tǒng)集成的概述

雖然公司的所有生產(chǎn)活動都逐步實現(xiàn)了計算機化和數(shù)控化，但各操作過程之間沒有足夠暢通的交流，使這些環(huán)節(jié)變成了企業(yè)的獨立“自動化孤島”，限制了GΙS集成系統(tǒng)的整體效率。因此，整個生產(chǎn)過程應(yīng)被視為收集、傳輸和處理數(shù)據(jù)的過程，市場分析、設(shè)計、制造、運營管理應(yīng)與客戶服務(wù)緊密相連并整合，到目前為止，這一觀點依舊是主要內(nèi)容。基于集成管理GΙS系統(tǒng)實際上是通過數(shù)據(jù)庫來完成的，是將應(yīng)用模型與軟件GΙS系統(tǒng)協(xié)調(diào)起來的GΙS系統(tǒng)。它可以實現(xiàn)集成管理多個數(shù)據(jù)集，還可以為具有單一用戶界面的專業(yè)人員提供GΙS系統(tǒng)的單一數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建集成的多用途數(shù)據(jù)庫。由于GΙS系統(tǒng)的使用通常包括數(shù)據(jù)、模型和三個方面，分析這三個方面應(yīng)該確定整合GΙS系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。

1.1 數(shù)據(jù)及其規(guī)范

數(shù)據(jù)是合并的主要對象，數(shù)據(jù)的質(zhì)量決定了數(shù)據(jù)庫的大小。在集成GΙS系統(tǒng)時，至少需要考慮以下幾個方面的內(nèi)容，從許多現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量仍是未知。我們可以比較數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的品質(zhì)，例如，源數(shù)據(jù)可以基于控制信息源數(shù)據(jù)投影系統(tǒng)、控制節(jié)點信息、數(shù)值大小、版本與源頭等不確定因素，不可避免地導(dǎo)致了模型操縱的不可靠結(jié)果。因此，GΙS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該獨立于原始數(shù)據(jù)集存儲信息，反映數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。時間和空間的大小以及數(shù)據(jù)的分辨率往往難以滿足其他模型的要求。例如，用于分析和模擬洪泛區(qū)洪水的數(shù)據(jù)的大小和分辨率不能滿足城市洪水模擬的要求。許多環(huán)境模型需要支持歷史數(shù)據(jù)，如表面覆蓋和降水等，但是這些數(shù)據(jù)可能包含也可能不包含在現(xiàn)代GΙS系統(tǒng)中。然而，由于通常為各種形狀和結(jié)構(gòu)選擇模型和數(shù)據(jù)，因此有時難以實現(xiàn)這些變換，這會影響數(shù)據(jù)可用性。

1.2 GIS

GΙS為集成的GΙS系統(tǒng)的承載體，其功能決定了GΙS系統(tǒng)的應(yīng)用。然而，現(xiàn)有商業(yè)計劃的許多部分仍然存在眾多缺點，難以有效地連接環(huán)境過程模型和數(shù)據(jù)地理期刊的潛力。雖然這些漏洞在缺乏當(dāng)前時間分析能力的方面表現(xiàn)得很明顯，但這種能力對于許多環(huán)境模型來說是必需的。現(xiàn)今的大部分商品化軟件缺乏3D分析、建模和可視化的最現(xiàn)代化、最高效方法，沒有足夠的3D體素工作來模擬地球三維環(huán)境中的過程，其他GΙS系統(tǒng)通常以與文件轉(zhuǎn)換、管道操作和遠程調(diào)用相同的方式交換數(shù)據(jù)，只是大多數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能通常用于不同的模型，這些模型不足以連接軟件或外部模型，難以進行分析和建模。目前的空間和時間的插值及采環(huán)節(jié)仍然很薄弱，沒有有效的方法來分析空間統(tǒng)計。其中許多對于用戶來說仍然太復(fù)雜，模型用戶無法掌握且缺乏標(biāo)準(zhǔn)。模型用戶需要花費大量時間來學(xué)習(xí)了解尚未知曉的GΙS系統(tǒng)。

2 集成GIS系統(tǒng)的理論分析

集成GΙS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)影響GΙS系統(tǒng)的集成和性能。目前廣泛使用的架構(gòu)有兩種形式：對稱結(jié)構(gòu)和內(nèi)置結(jié)構(gòu)。下面將重點分析這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，并描述分析GΙS集成系統(tǒng)的動態(tài)通信架構(gòu)。

2.1 對稱結(jié)構(gòu)

對稱結(jié)構(gòu)通常用于連接兩個獨立的軟件GΙS系統(tǒng)。其特點是可以更好的使用兩個獨立的GΙS系統(tǒng)的功能來完成數(shù)據(jù)交換。這樣不會改變獨立GΙS系統(tǒng)的內(nèi)部或外部結(jié)構(gòu)，因此，GΙS系統(tǒng)集成的成本非常低，同樣的，GΙS系統(tǒng)集成的效率非常低。用戶需要使用兩個獨立的軟件GΙS系統(tǒng)來回切換，需要人為調(diào)整數(shù)據(jù)流。這些類型的集成以低成本換取運行集成GΙS系統(tǒng)，需要比較少的成本輸入就可以換取運行正常的GΙS集成系統(tǒng)。

2.2 嵌人結(jié)構(gòu)

GΙS實現(xiàn)了GΙS集成系統(tǒng)的典型示例。嵌入式集成的GΙS集成系統(tǒng)使用一系列命令語言創(chuàng)建基本的GΙS系統(tǒng)編寫事件驅(qū)動程序，并使客戶端GΙS系統(tǒng)在運行時能夠確保不間斷運行的環(huán)境。并利用主要的GΙS系統(tǒng)，綜合開發(fā)GΙS操作環(huán)境和事件驅(qū)動程序。事件驅(qū)動程序中包含功能，對于用戶而言，此功能是透明的，不需要具體的指令去實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。該架構(gòu)的主要優(yōu)勢不僅在于提供一致的操作環(huán)境和高性能運行，而且還可以充分利用空間分析和統(tǒng)計功能來生成模型。

3 GIS系統(tǒng)集成的實踐分析

GΙS系統(tǒng)的集成是現(xiàn)代社會的熱門話題，GΙS集成系統(tǒng)的研究拓寬了同領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。除了上述問題之外，即使GΙS系統(tǒng)已集成到特定應(yīng)用程序中，GΙS集成過程也存在可能直接影響GΙS系統(tǒng)性能的技術(shù)問題，我們必須重視這些問題。將GΙS系統(tǒng)集成到跨平臺、網(wǎng)絡(luò)或多操作集成GΙS系統(tǒng)時，需要注意GΙS系統(tǒng)的兼容性問題，例如字節(jié)順序轉(zhuǎn)換等。兼容性問題在GΙS系統(tǒng)的跨平臺集成中很常見。如果用戶使用模板來管理數(shù)據(jù)庫，必須確保事務(wù)管理已打開，此時，可以監(jiān)視和記錄數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的合法讀取和修改需求，并且可以檢查事務(wù)是否完成或是否推出，將不正確的操作錄入數(shù)據(jù)庫，并保持其完整性和一致性?？偠灾ㄐ缘乩硇畔⑾到y(tǒng)在開發(fā)方法論時顯示了人類地理分析的復(fù)雜性。我們基于西方早已得到的分析結(jié)果，以身份確認和地域，女權(quán)主義理學(xué)，空間設(shè)計和展演等各個方面為例，以反映以下地理信息系統(tǒng)在人文地理的具體運用。

3.1 在女權(quán)主義地理學(xué)分析里面的具體運用

美國地理學(xué)家Geb May使用當(dāng)代地理學(xué)思想來分析女性平常的基本行為。她將城市土地管理應(yīng)用路網(wǎng)數(shù)據(jù)和街道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及特定對象的定性信息有效地整合了，實現(xiàn)了基于GΙS模型的調(diào)查目標(biāo)。關(guān)美寶利用具體化的3D生命途徑表在他的一項分析中提出了和迥異種族的女性跟迥異社會集團的平時舉動途徑。

3.2 在酷兒地理學(xué)分析里面的具體運用

根據(jù)Queer的說法，個人和物理知識并不總是會改變，但它們永遠在不斷構(gòu)建。地理學(xué)家認為空間不是開發(fā)事物的容器，而是出現(xiàn)在特定地方的行為。Queer地理分析只適用于一小部分擁有身份認知的亞文化人口。地形對象的后現(xiàn)代化拓寬了分析的范圍，并導(dǎo)致了復(fù)雜的學(xué)術(shù)分析與相當(dāng)深刻的認知理論開展結(jié)構(gòu)性和評判性的質(zhì)疑有效關(guān)聯(lián)起來。

3.3 在平時生活實踐分析里面的具體運用

對巴甫洛夫斯卡婭的后社會主義城市轉(zhuǎn)型的特殊分析以及了解搜羅的民族志信息成功地創(chuàng)建了莫斯科人民的總體經(jīng)濟圖景。該圖章表述了社會體系崩潰后城市居民在市場體系中的經(jīng)濟活動。這些經(jīng)濟措施包括正規(guī)和非正規(guī)就業(yè)和收入水平，非正規(guī)和沒有薪資交易的家庭之間的服務(wù)以及物品（如教育，食品等）。以及親戚朋友和家庭之間的服務(wù)以及食物間的交換和流動走向。

4 結(jié)語

模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間存在顯著差異。因此，需要使用開放式GΙS系統(tǒng)和對象模型將不適合的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)。同時，面向?qū)ο蟮那度胧胶暾Z言集與面向?qū)ο蟮木幊陶Z言之間的相似性是研究GΙS系統(tǒng)集成時要解決的另一個問題。