地理信息系統(tǒng)（gis）中空間數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)方法

1、o@09●●地理信息系統(tǒng)(GIS)~a空間數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)方法歐陽飛(遼寧省攝影測量與遙感院，遼寧沈陽110034)【摘要】本文以AutoCAD和ARC／INFO的數(shù)據(jù)共享為例，對地理信息系統(tǒng)(GIs)中的空間數(shù)據(jù)共享方法進(jìn)行了實(shí)踐研究。[關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)(GIS)；數(shù)據(jù)共享；AutoCADARC／INFO【中圖分類號】P2[文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1002—7793(2010)007—0051～002地理信息系統(tǒng)(Geograph

2、icInformationSystem，簡稱GIS)是20世紀(jì)60年代中期開始逐漸發(fā)展起來的新技術(shù)。它最初以解決地理問題而起，如今已涉及測繪科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等，成為一門名副其實(shí)的多學(xué)科交叉技術(shù)，屬于信息科學(xué)和信息產(chǎn)業(yè)的一部分。隨著人們對空間信息需求的日益增多，信息共享已經(jīng)成為一種必然的要求。然而地理信息系統(tǒng)要真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，必須要解決地理信息數(shù)據(jù)多格式、多數(shù)據(jù)庫集成的瓶頸問題。數(shù)據(jù)難以共享成為制約GIS發(fā)展的瓶頸，它的解決不

3、僅便于實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)與信息的持續(xù)利用，還便于發(fā)揮不同GIS軟件的長處，降低系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)采集的成本，更便于生產(chǎn)部門發(fā)揮效率。一、數(shù)據(jù)共享簡單地說，數(shù)據(jù)共享就是讓在不同地方使用不同計算機(jī)、不同軟件的用戶能夠讀取他人數(shù)據(jù)并進(jìn)行各種操作運(yùn)算和分析。用戶可以通過多種程序設(shè)計語言或查詢語言去使用這些數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)共享的內(nèi)容主要包括三方面的信息：空間定位信息、空間關(guān)系、屬性信息。由于每個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型不完全相同，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中

4、往往丟失數(shù)據(jù)，甚至得不到有關(guān)信息。二、數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)方法地理空間數(shù)據(jù)由于對空問現(xiàn)象理解的不同，對空間對象的定義、表達(dá)、存儲方式亦有不同，給信息共享帶來了極大的不便。解決多格式數(shù)據(jù)交換一直是GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中需要解決的重要問題。目前，國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的方式大致有四種。1外部數(shù)據(jù)交換模式。外部數(shù)據(jù)交換是指直接讀寫其他軟件的內(nèi)部格式、外部格式或由其轉(zhuǎn)出某種標(biāo)準(zhǔn)格式。它是一種間接數(shù)據(jù)交換格式，其他數(shù)據(jù)格式經(jīng)專門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后，

5、復(fù)制到當(dāng)前系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫或文件中(如圖21)。這是當(dāng)前GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的主要方法，目前國內(nèi)基本上還是采用這種方法圖21當(dāng)前公認(rèn)的幾種重要空間數(shù)據(jù)格式有：ESRI公司的ARC／INFOCoverage、AreShapeFile、EO0格式；AutoDesk的DXF格式、DWG格式；MAPINFO的MIF、MID格式；Intergraph的DNG格式等等。實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)交換的最初的方法是在不同GIS系統(tǒng)間采用中間數(shù)據(jù)格式。如ArcInfo的

6、E00格式、Map—Info的Mif格式以及標(biāo)準(zhǔn)圖形交換格式DXF等。這種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換容易造成數(shù)據(jù)信息丟失，有時還會造成空問數(shù)據(jù)精度損失等等。標(biāo)準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)交換格式轉(zhuǎn)換方法基于標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)交換格式在多個GIS問具有較好的共享性。近年來，不同國家和組織出于自己的需要，陸續(xù)制定了各自的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，如我國制定了國家空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NSDS，美國國家空間數(shù)據(jù)協(xié)會(NSDI)$4定了空間數(shù)據(jù)格式規(guī)范SDTS等。空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的舉措在很大程度上推動了空間

7、數(shù)據(jù)的共享和互操作。但是，不同國家和地區(qū)制定的標(biāo)準(zhǔn)之間互不兼容的情況普遍存在，無法實(shí)現(xiàn)基于地理空間概念上的數(shù)據(jù)共享與互操作。2直接數(shù)據(jù)訪問模式。直接數(shù)據(jù)訪問是指在一個GIS軟件中實(shí)現(xiàn)對其他軟件格式的直接訪問，即把一個系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)文件直接轉(zhuǎn)換成另一個系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)文件(如圖22所示)。用戶可以使用單個GIS軟件存取多種數(shù)據(jù)格式。系統(tǒng)A內(nèi)部文件[二二二==]系統(tǒng)B內(nèi)部文件圖22直接存取方法在本質(zhì)上也屬于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法。GIS系統(tǒng)對不屬于本

8、系統(tǒng)格式的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行直接讀取時，事實(shí)上也存在一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程。因此，用這種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享也包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的一些弊病。直接存取的方式在實(shí)現(xiàn)時會有空間數(shù)據(jù)丟失、精度損失和數(shù)據(jù)表達(dá)歧義性的情況。3空間數(shù)據(jù)互操作模式?？臻g數(shù)據(jù)互操作模式，是OpenGISConSOrtium(OGC)~定的規(guī)范。GIS互操作是指在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和分散計算的情況下，GIS用戶在相互理解的基礎(chǔ)上，能透明的獲取所需的信息。OGC規(guī)范基于OMG的CORBA、Micros

9、oft的OLE／COM以及SQL等，為實(shí)現(xiàn)不同平臺間服務(wù)器和各戶團(tuán)之間數(shù)據(jù)請求和服務(wù)提供了統(tǒng)一的協(xié)議。OGC規(guī)范得到OMG和ISO的承認(rèn)，從而逐漸成為一種國際標(biāo)準(zhǔn)，將被越來越多的GIS軟件以及研究者所接受和采納。但目前，還沒有商業(yè)化GIS軟件完全支持的一種規(guī)范。目前的實(shí)現(xiàn)方式主要有如圖23所示的幾種：直接讀寫異構(gòu)空間數(shù)據(jù)(圖a)、基于互操作協(xié)議的空間數(shù)據(jù)互操作(圖b)、一體化的空間數(shù)據(jù)庫(圖e、圖d)。數(shù)據(jù)互操作為數(shù)據(jù)交換提供了嶄新的思

10、路和規(guī)范。它將GIS帶入了開放的時代，為空間數(shù)據(jù)集中式管理和分布存儲與共享提供了操作依據(jù)。但這一模式也存在著一定的局限性：一是為真正實(shí)現(xiàn)各種格式數(shù)據(jù)之間的互操作，需要各種格式的宿主軟件都按HINA測繪地名學(xué)EoGRAPHICNAME圈a醋數(shù)據(jù)訪問攢式呂日b圖d鼾嘶cle~tial自體化驪欺據(jù)庫圖23空間數(shù)據(jù)互操作的實(shí)現(xiàn)方式照統(tǒng)一的規(guī)范實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問接口，在一定時期內(nèi)還不能實(shí)現(xiàn)。二是一個宿主軟件訪問其他軟件的數(shù)據(jù)格式是通過數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的，

11、這個數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)際上就是被訪問數(shù)據(jù)格式的宿主軟件。也就是說，用戶必須同時擁有這兩個GIS軟件，并同時運(yùn)行，才能完成數(shù)據(jù)互操作過程。三是OGC標(biāo)準(zhǔn)更多地考慮到采用OpenGIS協(xié)議的空間數(shù)據(jù)服務(wù)軟件和空間數(shù)據(jù)客戶軟件，對于那些歷史存在的大量的非OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)的空間數(shù)據(jù)格式的處理方法還缺乏標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。四是由于各種GIS軟件存儲的空間信息不盡相同。為顧全大局，所定義的API函數(shù)提供的信息可能是最小的。五是各種GIS軟件之間雖然可以互相操作

12、數(shù)據(jù)，但一般各種軟件所作的工程數(shù)據(jù)還是以他自己的系統(tǒng)進(jìn)行管理，這樣仍然會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致性和影響現(xiàn)時性的問題。4數(shù)據(jù)共享平臺采用Client／Server體系結(jié)構(gòu)，一個部門所有空間數(shù)據(jù)及各個應(yīng)用軟件模塊都共享一個平臺。所有的數(shù)據(jù)都存在Server上，各個應(yīng)用軟件都有一個Client端的程序，通過這一平臺向Server中存取數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是任何一個應(yīng)用程序所作的數(shù)據(jù)更新都能及時地反映到數(shù)據(jù)庫中，避免數(shù)據(jù)的不一致問題。這是一種最好的空

13、間數(shù)據(jù)共享的方式，但目前實(shí)現(xiàn)起來比較困難。雖然現(xiàn)在市場上有許多GIS軟件，但誰也不愿意丟失自己的底層，而采用一個公用的平臺，所以只有發(fā)展到某一個軟件的底層Server絕對優(yōu)于其他系統(tǒng)。而這一Server又管理著大量的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)時，才有可能做到共享平臺?？諉枖?shù)據(jù)共享平臺也可以考慮采用通用空間數(shù)據(jù)管理軟件，如Oracle的SDO等等。綜上所述，很多GIS軟件都沒有公開他們的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式，而且隨著軟件的更新，內(nèi)部格式也將會不斷地改善。要實(shí)現(xiàn)

14、不同軟件的直接轉(zhuǎn)換就得不斷跟蹤并破譯其內(nèi)部數(shù)據(jù)格式，勢必帶來很多麻煩；空間數(shù)據(jù)互操作模式雖然是一種較好的數(shù)據(jù)共享模式，但目前實(shí)現(xiàn)起來還有很多困難夕部數(shù)據(jù)交換模式在具體的工程中更具有可操作性和現(xiàn)實(shí)性，與現(xiàn)實(shí)的技術(shù)和資金條件更相符，仍然是我國目前解決不同GIS數(shù)據(jù)不一致問題的主要途徑。三、AutoCAD和ARC／INFO的數(shù)據(jù)共享實(shí)例1AutoCAD和ARC／INFO數(shù)據(jù)共享的研究意義。在早期的地圖制圖系統(tǒng)中，多數(shù)空間數(shù)據(jù)是基于美國Auto

15、Desk公司開發(fā)的AutoCAD模式，尤其是以AutoCAD平臺最多。由于GIS技術(shù)52中國地名的發(fā)展和應(yīng)用的普及，以及其先進(jìn)性和廣泛前景，需要將原有空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到GIS系統(tǒng)。GIS數(shù)據(jù)注重實(shí)體間拓?fù)潢P(guān)系的連續(xù)性、閉合性、一致性等因素。因此，如何將已有的AutoCAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS數(shù)據(jù)，成了技術(shù)關(guān)鍵，是一種比較好的解決GIS數(shù)據(jù)采集浪費(fèi)的方法。Arc／Info是ESR!公司推出的在我國應(yīng)用比較廣泛的GIS軟件，它與AutoCAD各自具有

16、自己的優(yōu)點(diǎn)。如果實(shí)現(xiàn)兩者之間的完全轉(zhuǎn)換，可以優(yōu)勢互補(bǔ)，大大提高空間數(shù)據(jù)的采集和錄入效率。2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模型采用外部數(shù)據(jù)交換模式。在CAD平臺下開發(fā)轉(zhuǎn)換程序，把空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成文本形式，作為中間文件，此中間文件采用國家標(biāo)準(zhǔn)地球空間數(shù)據(jù)交換格式中的矢量數(shù)據(jù)交換格式(VCT)；VCT數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成ARC／INFO的數(shù)據(jù)格式是用ESRI公司ArcGIS家族中應(yīng)用程序開發(fā)平臺ArcOb—iect，它是基于MicrosoftCO

17、M技術(shù)所構(gòu)建的一系列COM組件集。在ARCMAP基礎(chǔ)上ArcObject開發(fā)程序接口，將中間文件讀人，生成GIS數(shù)據(jù)庫，即把點(diǎn)、線、面、注記基本對象的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)人到ARCfiNFO的數(shù)據(jù)庫中。轉(zhuǎn)入后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行符號匹配、合并相同屬性塊等操作，滿足GIS分析和管理的要求。轉(zhuǎn)換總體設(shè)計如圖31。廠一一一一一一一一一一一一一一一一一]一J四、結(jié)束語綜上所述，針對現(xiàn)階段地理信息空間數(shù)據(jù)格式多樣、系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享困難的現(xiàn)狀，解決地理信息系統(tǒng)發(fā)展的

18、瓶頸問題，提高數(shù)據(jù)利用效率、減少數(shù)據(jù)重復(fù)采集費(fèi)用，GIS數(shù)據(jù)共享研究已成為迫切需要解決的問題。通過此項研究把數(shù)據(jù)共享程度提高到一個新的水平?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1】鐘耳順，王康弘，宋關(guān)福，吳秋華：((GIS多源數(shù)據(jù)集成模式評述》，99’中國GIS年會論文集》，19998?！?】龔健雅，杜道生，李清泉，朱慶，朱欣焰，王偉，王艷東：《當(dāng)代地理信息技術(shù)》，科學(xué)出版社。[3j陳俊華，宋關(guān)福，李紹?。骸叮夯赗DBMS的空間數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》，200