地理信息系统模型集成模式

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地理信息系统模型集成模式

2017-02-20 作者: xuzhiping 浏览: 1829 次

摘要: 认为地理信息系统集成主要为地理信息系统与模型集成思想,有代表性的是中国科学院地理所的张犁。在这种观点的支持下,GIS系统集成实际上是以数据为中心的,把应用模型和GIS软件系统协调统一的信息系统工程。它不仅是多种数据集的融合与集中管理,也不仅是多目标统一数据库的...

认为地理信息系统集成主要为地理信息系统与模型集成思想,有代表性的是中国科学院地理所的张犁。在这种观点的支持下,GIS系统集成实际上是以数据为中心的,把应用模型和GIS软件系统协调统一的信息系统工程。它不仅是多种数据集的融合与集中管理,也不仅是多目标统一数据库的建立,还应当体现在统一的用户界面、无缝数据库、嵌入式的分析机制、面向专业领域应用。

1.数据及其规范

数据是集成的主要对象,数据的性质决定了GIS数据库的应用范围。在系统集成时,数据的集成至少要考虑下面几方面的内容。

(1)在许多GIS数据库中,数据的精度与质量不可知。例如,结点匹配时所选取的容限的大小。原始数据所基于的投影体系、控制点信息、数据的版本与来源等等。这些不确定性因素必然导致模型运算结果的不可靠。因此,GIS数据库系统必须能够反映数据的精度和质量,并且应该把这些信息独立于原始数据集存储起来。

(2)数据的时间和空间尺度与分辨率通常都难于满足不同模型的需要。例如,应用于洪泛区洪水分析和模拟数据的尺度和分辨率不可能满足城市洪水模拟的要求。

(3)许多环境模型需要时序数据的支持(如土地覆盖、降雨等),然而这些数据通常都很难在目前的GIS系统中获得或者不能获得模型所要求的数据细节。

(3)模型和GIS之间总是需要数据的转换,然而由于模型和GIS通常都选取了不同形式和结构的数据,有时候这种转换很难实现,从而影响到数据的可用性。

2.GIS

GIS是集成系统的载体,GIS的能力决定了集成系统的应用能力。然而,目前的许多商品化GIS软件还存在许多不足,使其难以有效地与环境过程模型连接起来并充分挖掘数据的潜能。这些不足表现在:

(1)大多数GIS缺乏时序分析的能力,然而这种能力是许多环境模型必不可少的。

(2)大多数GIS缺乏三维分析、模拟及可视化的有效手段,没有足够的三维体素操作来模拟三维的地球环境过程。

(3)不同系统间通常都采用Import/Export方式交换数据,包括文件转换、Unix管道操作以及远程过程调用(RPC)等,但是,大多数GIS的数据转换功能都不足以连接外部的分析和模拟软件或模型。不同模型通常采用不同的数据结构。

(4)大多数GIS在空间和时间插值与采样方面还很薄弱,缺乏有效的空间统计分析方法。

(5)许多GIS对于应用分析模型用户而言仍然太复杂、不易掌握且缺乏标准化的操作方法。模型用户仍然需要花费大量时间去学习一种陌生的系统。

(6)GIS没有类似于SQL那样的标准命令集,但是这种标准的命令集对于GIS与模型的集成显然是很重要的工具。

3.分布式机理过程模型

模型是集成系统深入应用的关键所在,然而模型由于其自身发展的特点,又很难和GIS系统及数据有效地连结起来。这是因为:

(1)分布式机制过程模型通常都是独立于GIS开发出来的,它所要求的数据存储形式以及内部数据结构一般都不为GIS所接受,很难直接有效地把模型纳入到GIS之中。

(2)分布式机制过程模型开发人员缺乏对GIS功能和缺陷的充分认识,很少利用GIS的空间分析能力进行模型的构造。

(3)分布式机制过程模型结构难以调整以融入新的技术与方法(如空间模拟、可视化技术等)。

(4)分布式机制过程模型参数的自动化程度不够,缺乏对某些参数(尤其是空间参数)对模拟结果的可能影响程度的分析。

(5)分布式机制过程模型的基本假定与方法说明并未作为整个模勤的—个有效成分,不利于用户对模型的选择与使用。

(6)通常缺乏对分布式机制过程模型运行过程中误差传播的分析,不能肯定模型结果的可靠程度。

显然,GIS与专业模型的集成需要从各自方面考虑彼此的连接问题,需要数据开发人员、GIS开发人员和模型开发人员的共同努力,从而建立起可运行的、综合的、统一的集成环境。一方面,GIS人员必须了解构模人员的需求,把更多的数学分析方法纳入到GIS产品之中;另一方面,模型人员必须熟悉GIS的功能,并充分考虑到GIS的数据结构,从而在彼此之间找到共同的基础。

但是,正如前文已经提出的,GIS和专业模型通常都是复杂而又庞大的系统,重新实现或显著修改是一项耗费巨大的工程,很难以这种方式实现系统的集成。根据系统之间数据交换或共享方式的不同,集成系统的结构可以是松散的或紧密的。松散的集成系统通过GIS和专业模型的Import/Export完成数据的转换,生成各自能接受的数据集;紧密连接的集成系统通常都有内嵌的分析功能和宏语言集,以此构造出具有高度功能复合和代码可重用的集成环境。根据构成集成系统的GIS和模型的体系结构的不同,同时考虑到人力、时间和金钱等因素,集成系统的体系结构可能是不一样的。

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