多源空间数据无缝集成研究

1　引言

如果说地理信息系统( GIS) 应用在70 年代处于起步阶段、80 年代步入专家应用阶段、 90 年代实现了企业应用、那么21 世纪初则进入一个全新的时代- 社会化GIS 时代( 图1) 。 GIS 社会化成为一个重要的趋势, GIS 已经从纯粹地学的圈子跳出来, 逐步走向社会, 完全融入信息技术 ( IT ) 主流, 并不断地改变着IT 。

随着GIS 的社会化进一步深入, 随着网络( 特别是Internet) 的广泛应用, 空间数据共享 ( Spatial Data Shar ing ) 已经成为一种必然的要求, 然而地理信息要真正实现共享, 必须解决地理信息数据多格式集成这一瓶颈[ 1] 。

2　地理信息多格式集成的几种模式

随着地理信息系统 ( GIS) 的广泛应用, 产生了大量宝贵的空间数据, 成为当今信息社会的一笔宝贵财富。几十年来, GIS 软件层出不穷, 导致空间数据格式多样性。如何充分利用这些数据资源, 是GIS 应用中亟待解决的问题。

2. 1　数据格式转换

对其他软件数据格式的包容性, 是衡量一个GIS 的软件是否成功的重要标准之一。数据格式转换, 是集成多格式数据的一种通用方法。GIS 软件通常都提供与多种格式交换数据的能力。数据交换一般通过文本的 ( 非二进制的) 交换格式进行, 为了促进数据交换, 美国国家空间数据协会( NSDI) 制定了统一的空间数据格式规范SDT S ( Spatial Data T ransfer Standard ) ; 我国也制定了地球空间数据交换格式的国家标准CNSTDF ( Chinese Spatial Data T ransfer For mat) 。业界还流行着一些著名软件厂商制定的交换格式, 如AutoDesk的DXF、ESRI 的E00、MapInfo 的 M IF 等, 由于广为大众所接受, 成为事实上的标准( F acto-standard) 。

由于缺乏对空间对象统一的描述方法, 不同格式用以描述空间数据的模型不尽相同, 以至于数据格式转换总会导致或多或少的信息损失。DXF 着重描述空间对象的图形表达 ( 比如: 颜色、线型等) , 而忽略了属性数据和空间对象之间的拓扑关系; E00 侧重于描述空间对象的关系 ( 如拓扑关系) 而忽略了其图形表达能力。因此, CAD 数据输出为E00 格式将丢失颜色、线型等信息; 而Arc/ Info 数据输出到DXF 时则会损失拓扑关系和属性数据等有价值的信息。

另外, 通过交换格式转换数据的过程较为复杂, 需要首先使用软件A 输出为某种交换格式, 然后再使用软件B 从该交换格式输入。一些单位同时运行着多个使用不同GIS 软件建立的应用系统。如果数据需要不断更新, 为保证不同系统之间数据的一致性, 需要频繁进行数据格式转换。

2. 2　数据互操作

数据互操作模式是OpenGIS Consortium ( OGC) 制定的数据共享规范。GIS 互操作是指在异构数据库和分布计算的情况下, GIS 用户在相互理解的基础上, 能透明地获取所需的信息。OGC 为数据互操作制定了统一的规范, 从而使得一个系统同时支持不同的空间数据格式成为可能。根据OGC 颁布的规范, 可以把提供数据源的软件称为数据服务器 ( Data Ser ver s) , 把使用数据的软件称为数据客户 ( Data Clients) , 数据客户使用某种数据的过程就是发出数据请求, 由数据服务器提供服务的过程, 其最终目的是使数据客户能读取任意数据服务器提供的空间数据。OGC 规范基于OMG 的CORBA、Microsoft 的OLE/ COM 以及SQL 等, 为实现不同平台间服务器和客户端之间数据请求和服务提供了统一的协议。 OGC 规范正得到OM G 和ISO/ T C211 的承认, 从而逐渐成为一种国际标准, 将被越来越多的GIS 软件以及研究者所接受和采纳。目前, 还没有商业化GIS 软件完全支持这一规范。

数据互操作为多源数据集成提供了崭新的思路和规范。它将 GIS 带入了开放式的时代, 从而为空间数据集中式管理和分布存储与共享提供了操作的依据。OGC 标准将计算机软件领域的非空间数据处理标准成功地应用到空间数据上。但是OGC 标准更多考虑到采用了OpenGIS 协议的空间数据服务软件和空间数据客户软件, 对于那些历史存在的大量非OpenGIS 标准的空间数据格式的处理办法还缺乏标准的规范。而从目前来看, 非OpenGIS标准的空间数据格式仍然占据已有数据的主体。

数据互操作规范为多源数据集成带来了新的模式, 但这一模式在应用中仍存在一定局限性: 为真正实现各种格式数据之间的互操作, 需要每种格式的宿主软件都按照统一的规范实现数据访问接口, 这在一定时期内还不现实。

为解决数据格式转换带来的种种问题, 理想的方案是在一个软件中实现对多种数据格式的直接访问。多源空间数据无缝集成 ( Seam less Integration of M ulti-so ur ce Spatial-data——SIM S) 就是这样一种技术。

更多内容请查看pdf