分布式GIS系統(tǒng)技術的研究.pdf

1、L海交通大學4i1士學位論文第一章分布式rL系統(tǒng)概述1.1地理信息系統(tǒng)發(fā)展前言及其綜述地理信息系統(tǒng)(GeographyInformationSystem，簡稱GIs)是融合計算機圖形、數據庫、存儲和處理空間信息于一體的高新技術。它把地理位置和相關屬性有機的結合起來，根據實際需要準確真實、圖文并茂地輸出給用戶，滿足城市建設、土地規(guī)劃等對空間信息的要求，借助其獨有的空間分析功能和可視化表達，進行各種輔助決策。目前地理信息系統(tǒng)(GIs)的應用

2、領域已發(fā)展到近60多個，用戶數每年以2.6倍左右的速度增長，這表明GIs己經從實驗室研究進入實用階段。計算機技術的迅速發(fā)展，使GIs的功能和特點發(fā)生了巨大的變化，尤其是近年來，計算機大容量存儲介質、多媒體技術和可視化技術等相繼被引入GIs，己使GIs得到了新的發(fā)展。1.1.1GIS的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀GIs是為解決資源與環(huán)境等全球性問題而發(fā)展起來的技術與產業(yè)。60年代中期，加拿大開始研究建立世界上第一個地理信息系統(tǒng)(CGIS)，隨后又出現(xiàn)了

3、美國哈佛大學的SYMAP和GRID等系統(tǒng)，自那時起，GIs就開始服務于經濟建設和社會生活。在北美、西歐和日本等發(fā)達國家，現(xiàn)在己建立了國家級、洲際之間以及各種專題性的地理信息系統(tǒng)。我國GIs的研究與應用始于80年代，十多年來發(fā)展也十分迅速，在計算機輔助繪制地圖等方面開展了大量基礎性的研究試驗與工作，在理論、技術方法和實踐經驗等方面都有了長足的進步。當今，GIs系統(tǒng)己成為年增長率35%的新興技術產業(yè)，出現(xiàn)了諸如ARCINFOMAPINFO和

4、GENAMAP等著名軟件，它們在城市建設、環(huán)境保護和社會發(fā)展等方面發(fā)揮了巨大作用。隨著科技的發(fā)展，GIs發(fā)展的勢頭越來越迅猛。1.1.2三維、四維GISGIs在礦山與地質領域的應用受到很大限制的重要原因是在處理三維問題上的不足?，F(xiàn)有的GIs軟件雖然可以用數字高程模型來處理空間實體的高程坐標，但是，由于它們無法建立空間實體的三維拓撲關系，使得很多真三維操作難以實現(xiàn)，因而人們將現(xiàn)有的GIs稱為二維GIs或2.5維GIs。礦山、地質以及氣象、

5、環(huán)境、地球物理、水文等眾多的應用領域都需要三維GIs平臺來支持它們大量的真三維操作。第1頁、準滾旨、一其贏i:.i、愚戴瓤蘸、、.、、i.r4L海交通大學碩七學位論文1993年國際地圖協(xié)會(ICA)在德國科隆召開會議宣告成立可視化委員會(CommissiononVisualization)1996年該委員會與美國計算機協(xié)會圖形學專業(yè)組進行了跨學科的協(xié)作，制定了一項行動計劃，旨在探索計算機圖形學領域和技術如何有效地應用于空間可視化中，該計

6、劃一直延續(xù)到1999年。計劃中的一個主題就是“桌面虛擬現(xiàn)實和地圖學—在三維空間中探索世界”。由此可見，二維GIs將是今后發(fā)展的一個重點。真三維GIs數據結構可采用線性八叉樹和四面體混合數據結構，可采用界面引入一體化和界面一體二叉樹等方法。四維GIs是指在原有的三維GIs基礎上加入時間變量而構成的GIs.假如地球科學家想對某一時刻的所有地質條件或某一時間段內的平均地質條件進行評價，他們是否能容易地獲得在“A時刻的值”或“從時間B到時間C這

7、段時間內的值。”為充分滿足地球科學家的需要，這種時間數據獲取能力應該與3D模型相結合。許多人認為地質特征是不變的。但實際上大部分地質特征是動態(tài)的、變化的，不是所有地質情況都是變化緩慢的，水災、地震、暴風雨以及滑坡都會使局部地質條件發(fā)生快速而巨大的變化。地質學家對4D(立體3D加時間第4D)的空間—時間模型尤感興趣。1.1.3空間可視化技術與虛擬現(xiàn)實技術對地圖來說，可視化技術己遠遠超出了傳統(tǒng)的符號化及視覺變量表示法的水平，而進入了在動態(tài)、

8、時空變換、多維的可交互的地圖條件下探索視覺效果和提高視覺工具功能的階段，它的重點是要將那些通常難以設想和接近的環(huán)境與事物，以動態(tài)直觀的方式表現(xiàn)出來[Izl，包括采用前面提到的三維GIs.虛擬現(xiàn)實(VR)，也稱虛擬環(huán)境和人工現(xiàn)實。運用VR技術進行地形環(huán)境仿真，真實再現(xiàn)地景，用于交互式觀察和分析，提高對地形環(huán)境的認知效果，是今后GIs可視化發(fā)展的一個重點?？臻g可視化的研究雖只有幾年的歷史，但已取得可喜的進展。目前雖未見到有專門為此目的而研制