最新01第一章GIS软件概述课件.ppt

1、主要内容主要内容GIS组成组成相关学科依托相关学科依托GIS软件发展历程软件发展历程GIS软件设计准则软件设计准则1.1.2 GIS作用作用Organizational Consequences of Using GISOrganizational Consequences of Using GISData Sharing Work Flow Cooridination Teaming CommunicationData Sharing Work Flow Cooridination Teaming Communication1.1.3 GIS工作原理工作原理1.1.4 GIS组成组成1.2

2、相关学科依托相关学科依托地理学GIS计算机科学计算机图形学CAD专家系统数据库技术软件工程地图学遥感技术地理学：是一门研究人类生活空间的学科。它为GIS提供了一些空间分析的方法和观点，成为GIS的理论依托；地图学：地理信息系统脱胎于地图，地图学理论与方法对地理信息系统的发展有着重要的影响。计算机制图为地图特征的数字表达、操作和显示提供了一系列方法，为地理信息系统的图形输出提供技术支持。计算机科学：为地理空间信息的表达、存储、处理、分析和应用提供了有利的工具。数据库技术提供数据的管理、更新、查询和维护功能；计算机图形学提供算法基础；CAD对于辅助设计提供支持；软件工程对于GIS的系统设计提供科学

3、的方法。遥感技术：遥感作为空间数据采集手段，已经成为地理信息系统的主要信息源与数据更新途径。1.2.1 相关学科和技术相关学科和技术GIS-CAC：CAC是GIS的技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集，表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。主要区别在于空间分析方面。一个完善的GIS可以包含CAC的所有功能，此外还应该具有丰富的空间分析能力，特别是对图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，以提供对规划、管理和决策有用的信息。GIS-DBMS:一些关系数据库管理系统，他们不仅是一般事务管理系统的基础软件，同时也是GIS中属性数据管理的基础软件。目前有些GIS的图形数据也交给关系数据库管理系统管理

4、，而关系数据库管理系统也向空间数据管理方面扩展。GIS除了需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。同时GIS比一般的事务处理更加复杂，在功能上更加丰富。1.2.2 区别和联系区别和联系GIS-CAD：CAD主要用来代替或者辅助工程师进行各种设计。二者的共同点是都有坐标参考系统，都能描述和处理图形数据及其空间关系，也都能处理非图形属性数据。它们的主要区别是：CAD多为规则的几何图形及其组合，图形功能极强，属性功能相对较弱。GIS处理的图形及其关系复杂，空间数据与属性数据的相互操作频繁，空间分析功能较强。GIS-遥感图像处理:遥感图像处理是

5、专门对遥感图像进行分析处理的软件。1.2.2 区别和联系区别和联系GIS成为信息技术(IT)的重要组成部分；不但与GPS、RS相结合构成3S技术，而且与CAD、多媒体、通信、因特网、办公自动化、虚拟现实等多种技术相结合，构成了综合的信息技术；自身系统功能和支持功能的不断完善、成为用户对地球表面及其附近的空间和非空间数据的进行获取、处理、分析、表示和传输的重要手段。1.2.3 区别和联系区别和联系1.3 GIS软件发展历程软件发展历程 自从1960年加拿大测量学家Roger F Tomlinson提出“要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理与分析”的观点以来，就一直是研究与发展GIS软件的指

6、导思想。纵观GIS发展30多年的历史，GIS软件技术及其应用取得了巨大的发展，但也存在着严重的不足。从技术层面着眼，其发展大致可以分成三个阶段：一代、二代、三代。1.3.1 第一代第一代GIS从60年代中期到80年代的中后期，是GIS软件从无到有、从原型到产品的阶段。由于各种条件，包括自身理论和实现技术的不成熟和IT技术的限制，这一阶段的GIS软件存在许多不足。基本技术特点 以图层作为处理的基础 由于当时GIS系统中空间数据的主要来源是纸质地图的数字化，在GIS的数据模型中，图层处于中心地位。定义某一地理轮廓，在此范围内的相关（专题）空间数据组成图层，同一图层的空间数据存放在一个文件之中。空间

7、定位与量算以图廓范围内的平面笛卡尔坐标系为基础，操作局限于当前图层内。利用计算机技术可以计算空间实体之间的拓扑关系，实现同一区域内各种专题数据的叠置、影响区域分析（缓冲）和线状实体的路径分析。但是，各类查询与计算只能在同一图层中进行。1.3.1 第一代第一代GIS 以系统为中心当时的GIS软件空间数据各自有自己的数据格式，自成系统，不同的GIS系统基本上没有联系。与其它的软件工具，例如MRP软件、CAD软件等在数据和程序上不存在集成关系。单机、单用户 由于IT技术的限制，当时的GIS系统只能在单机上运行，尽管在后期X协议和X终端已经普遍使用，但由于不能描述空间数据及其操作，这时的GIS软件无法

8、实现分时操作模式。基本技术特点 1.3.1 第一代第一代GIS基本技术特点 全封闭结构，支持二次开发能力非常弱 当时的GIS只提供功能极其有限的供查询和计算的自定义语言，与数据库、通用的编程语言没有建立联系，用户只能按照已经开发好的应用系统功能接口操作，或者联机地、一步一步地完成自己预定的计算任务，无法连贯地、批量地实现复杂的自定义应用功能。1.3.1 第一代第一代GIS基本技术特点 在主要实现技术上，以文件系统来管理空间数据与属性数据 GIS中的数据分为空间数据和属性数据两类，空间数据描述空间实体的地理位置及其形状，属性数据则描述相应空间实体有关的应用信息。由于当时数据库管理系统只能管理结构

9、化数据，对空间数据这样的非结构化数据使用无法进行定义、管理与操纵，GIS软件只能在文件系统中自行定义空间数据结构及其操纵工具。由于最初关系型DBMS不够成熟与普及，对属性数据这样的结构化数据，也放在文件系统中进行管理，空间数据、属性数据两者之间通过标识码建立联系。应用领域基本上集中在资源与环境领域的管理类应用 1.3.2 第二代第二代GIS1.3.2 第二代第二代GIS基本技术特点 以图层作为处理基础以图层作为处理基础 由于空间数据模型没有根本的变化，以图层为处理基础的模式依然没有变化。对属性数据的查询可以在数据库范围内进行，但对空间数据的操作仍然限制在同一图层之内。在GIS应用系统事先定义的

10、应用功能以外，大量的应用问题求解只能采用人工的交互操作方式。引入网络技术，多机、多用户引入网络技术，多机、多用户 由于这一阶段网络技术已经成熟，应用范围迅速扩大，GIS软件也转向多用户和Client/Server结构。但是，由于空间数据组织和存储模式没有根本变化，Client与Server的关系基本上属于空间数据文件下载和回送的关系，基本的空间数据处理功能在Client端实现。是一种典型的“胖Client”类型。Server只作空间数据的服务器使用，以NFS（网络文件系统）技术为基础，只能实现一种Device-Shared的C/S结构。1.3.2 第二代第二代GIS基本技术特点 以系统为中心以

11、系统为中心 GIS应用系统仍然是自成体系，不同系统之间空间数据的交换能力有所提高，以数据转换为主要手段。由于属性数据利用商用DBMS来管理，可以利用标准的结构化查询语言来进行操纵，通过属性的综合查询结果显示相应的空间图形，数据操纵能力有所增强。另一方面，可以以属性数据库为纽带与其它系统建立联系，与其它系统的集成能力略有增强，但仍然比较弱。支持二次开发的能力有所增强支持二次开发的能力有所增强 由于通用编程语言的编程环境逐渐完善，GIS提供应用编程接口（API）可以嵌入应用系统的程序，例如，系统定义的GIS功能程序可以以库函数的形式出现，通过“Include”方式供应用程序调用。这一阶段的GIS系

12、统支持二次开发的能力有所增强，但灵活性仍受到较大的限制。1.3.2 第二代第二代GIS基本技术特点 应用领域开始有较大范围的扩展，但基本上是管理类应用应用领域开始有较大范围的扩展，但基本上是管理类应用 引入空间数据的优越性越来越为人们所认识，GIS的应用范围迅速从资源环境领域向外扩展。城市规划与公用设施管理、电力、电信管理、交通管理等许多领域成为GIS应用的新热点。规划、布点、选址、路由选择等分析决策应用开始出现，但基本上还是以管理类应用为主。AM/FM1.3.3 第三代第三代GIS1.3.3 第三代第三代GIS基本技术特点 仍然以图层为处理的基础，但面临不断演化仍然以图层为处理的基础，但面临

13、不断演化 虽然空间数据的存储引入了新的技术，但空间数据模型仍然没有很显著的变化。商用DBMS（如Oracle、Informix、DB2、SQL SERVER等）相继实现了对空间数据的管理，尽管还不够完善，空间数据的管理手段还是有了明显的提高。但是，由于DBMS对空间数据的操纵手段还比较原始和初等，加上GIS在设计思想上没有突破地图的限制，适合空间数据处理的中间件相当缺乏，以图层为处理基础的局面并没有得到根本的变革，Client端上空间处理仍然以图层下载为主要桥梁。但是，随着GIS应用的多样化，以图层处理为基础所带来应用上的不便与弊端为越来越多的人们所认识，新的处理模式正在酝酿与试探之中。1.3

14、.3 第三代第三代GIS基本技术特点 引入了引入了Internet技术，开始向以数据为中心的方向过渡，技术，开始向以数据为中心的方向过渡，实现了较低层次的（浏览型或简单查询型）的实现了较低层次的（浏览型或简单查询型）的B/S结构结构 由于Internet技术和WEB技术的成熟与大规模普及应用，GIS开始面向传统行业和广大民众服务，逐渐向以数据为中心的方向过渡，WebGIS走向成熟，已经成为GIS应用的一种重要方式，空间信息应用的B/S结构已经出现。但是，由于对空间数据的操纵手段比较弱，难以实现复杂的一体化操作。目前这类系统基本上是浏览型或功能相对简单的查询型系统，完全操作型的系统尚未出现。1.

15、3.3 第三代第三代GIS基本技术特点 开放程度大幅增加，组件化技术改造逐步完成开放程度大幅增加，组件化技术改造逐步完成 面向对象软件方法论的成熟，体现面向对象的软件开发工具逐渐普及。其中最突出的是软插件技术，软件系统组件化已经成为一种趋势。国外主要的GIS软件在九十年代中期开始组件化改造，并在20世纪末相继完成。这样，GIS软部件可以与主要的跨平台编程工具结合，作业控制语言可以在软部件基础上组织复杂应用，GIS软部件也可以作为各种应用软件的功能部件出现。至此，GIS软件的开放性大幅度提高，融入了主流软件，实现了跨平台运行的夙愿。1.3.3 第三代第三代GIS基本技术特点 逐渐重视元数据问题，

16、空间数据共享、服务共享和逐渐重视元数据问题，空间数据共享、服务共享和GIS系系统互连技术不断发展统互连技术不断发展 GIS软件的广泛应用，空间数据和GIS服务功能的共享提到了重要的议事日程。属性数据的共享由于ODBC的出现已经解决，不同GIS系统之间空间数据的共享已经不满足于数据的互相转换，空间数据的元数据问题受到越来越多的关注，GIS功能标准化的问题也倍受重视，不同GIS系统之间互操作成为突出的问题。开放GIS组织（OGC）提出了开放地理信息规范（OPENGIS），旨在解决空间数据的继承、共享以及地理操作的分布与共享，对GIS开发平台提出了更高的要求。可以预计，各类空间数据引擎、适应多种GI

17、S软件的功能代理会在较短的时间内出现。OPENGIS（应该还会有改善和提高）就像ODBC之于数据库，将成为空间数据操作的统一标准。1.3.3 第三代第三代GIS基本技术特点 实现空间数据与属性数据的一体化存储和初步的一体化实现空间数据与属性数据的一体化存储和初步的一体化查询，并将不断完善查询，并将不断完善 第三代GIS软件实现了用商用DBMS实现了空间数据和属性数据的一体化存储和初步的一体化查询，提高了空间数据的操纵能力。多源空间数据仓库技术也将在未来两三年内逐渐成熟。但是，由于目前对空间关系的理解和表达形式还没有一个完整的、确定的框架，空间信息的完整性、一致性研究有待深入，目前的空间数据、属

18、性数据一体化查询语言还比较初等，表达能力还比较弱，完善和提高尚需时日。1.3.3 第三代第三代GIS基本技术特点 应用领域迅速扩大，应用深度不断提高，开始具有初步应用领域迅速扩大，应用深度不断提高，开始具有初步的分析决策能力。的分析决策能力。随着GIS应用需求的急剧扩大，大量的LBS(Location Best Service)应用为GIS注入了新的活力，开拓了广阔的市场；GIS进入AM/FM领域导致出现异步更新的协同工作环境。各类分析决策需求、甚至三维应用要求也摆在应用开发的面前。第三代GIS软件一般将此类应用问题放在应用层面来解决，在没有探索出一种公共模型的情况下，这种做法不失为有用之道。

19、但是，这必然是就事论事，缺乏一般性。在数据挖掘已经广泛使用的今天，完整意义下的空间数据挖掘还没有出现，更多的是对属性数据进行挖掘，辅以简单的空间显示。目前目前GIS软件存在的共性问题软件存在的共性问题q 以图层为处理的基础，处理能力、尤其大范围、跨图幅区域灵活处理能力较弱。由于目前GIS软件不能实现跨图幅的计算，多图幅的空间运算必须首先将涉及的图幅拼成一个新的图幅后才能进行，批量运算的能力大受限制。q 二维的空间数据组织与管理，限制了应用范围。目前GIS空间数据模型及其操作的设计在空间上是面向平面二维结构的，实质上并没有三维处理的能力。实际应用中对出现的三维问题或是针对具体问题通过在属性数据中

20、定义附加数据项针对具体问题进行处理，或是采用三维实体表面造型的方法解决类如地形地貌的表现问题，处理能力非常有限。q 静态、单时相空间数据组织与管理，限制了分析决策事务的实现。GIS延续了地图处理的模式，只能处理单时相的空间数据，虽然可以有一定的地域分析处理能力，但对于涉及空间数据挖掘，例如切片、钻取等以探索动态的变化趋势寻求发展规律等分析决策事务显得无能为力。1.3.4 GIS软件深刻剖析软件深刻剖析目前目前GIS软件存在的共性问题软件存在的共性问题q 空间数据尺度割裂，单一比例尺数据处理，不同尺度空间数据的互动关系弱。比例尺是地图的基本属性，GIS沿袭处理地图的模式，只能进行单一比例尺空间数

21、据的处理，甚至将为地图出版而进行的地球表面投影平面化处理结果作为空间对象存储的基础。不同尺度的空间数据之间基本上没有互动关系，同时，也将长期以来困扰地图处理的许多问题带入了GIS。q 基本上以系统为中心，不同系统之间壁垒比较分明，数据共享与服务共享困难。在三十多年的时间里，形成了许多GIS软件，他们在不同的环境中独自发展，有自己的文化背景、领域背景和技术背景，形成了自己的数据模型和功能组织结构。虽然在功能闭包和问题描述能力方面大同小异，但实际操作上差别甚大，加上内部空间数据组织互相保密，形成了不同的壁垒，为数据共享和服务共享增加了许多困难。1.3.4 GIS软件深刻剖析软件深刻剖析目前目前GI

22、S软件存在的共性问题软件存在的共性问题q 影像数据管理与处理能力弱，跟不上大规模快速数据获取技术的发展。目前，大部分GIS软件处理矢量空间数据的能力较强，但影像数据的处理能力很弱，空间实体的识别和处理几乎不能自动进行。影像数据在GIS中基本上只能起到表面覆盖和场景渲染的作用，没有两者之间的互动关系，形不成一体化处理的能力。q 空间事务处理组织能力弱。由于对空间实体之间的关系缺乏完整的描述框架，在GIS空间数据模型与组织方面存在不少问题，事务处理时空间实体的封锁粒度甚难把握，基本上采用图层封锁的办法，难以组织有效的原子事务和嵌套事务机制，直接影响了GIS复杂应用的操作难度。1.3.4 GIS软件

23、深刻剖析软件深刻剖析问题原因问题原因上述问题的出现有其必然的原因。总的说来，一是GIS理论与软件技术发展的历史较短，作为一类应用软件，技术发展往往滞后软件主流技术一段时间；二是空间数据和空间关系相当复杂，缺乏完善的模型，其组织和处理要比目前大多数应用软件困难得多，其中许多方面目前还没有找到有效的方法。处理方式停留在面向过程，而不是面向问题。主要表现在缺乏形式化的模型表达手段，涉及空间数据处理的程序综合研究甚少，提供的工具以面向过程为主。多用户条件下空间数据的同步处理机制尚未形成，由于空间数据结构的复杂性，实现上使用了大量的指针类型，在跨机参数传递上存在许多困难，不仅不能实现真正意义上的协同工作

24、，甚至连传统意义上的RPC也没有实现。空间数据模型与组织面向地图，而不是面向客观存在的空间实体及其时空关系。在GIS中，作为一个整体的地球表面被人为地分割成许多相对独立的经投影变换后的平面部分，引起了一系列处理上的困难。1.3.4 GIS软件深刻剖析软件深刻剖析问题原因问题原因q 空间数据与属性数据的联系薄弱，仅仅通过标识码实现，难以体现复杂的时空关系，适应管理但不适应分析与决策。q 影像数据的数据结构问题研究不够，整体存储的方式手段过于简单，基本上无法建立有效的索引机制，导致矢量、影像数据之间无法建立有效的联系手段及互动关系。q 虽然用商用DBMS管理空间数据，但空间数据查询能力不强，空间数

25、据和属性数据的联合操纵能力弱。q 不同尺度空间数据之间基本上没有联系，缺乏相互之间的互动机制。q 各类标准缺乏。1.3.4 GIS软件深刻剖析软件深刻剖析目前GIS软件基本上只适用于地图处理，由于许多关键技术尚未突破，目前IT领域中许多行之有效的处理机制与实现技术还没有在GIS软件中得到充分体现。随着GIS应用领域的不断拓展，现有的设计思想、体系结构和数据组织已经不适应应用发展的要求。尽管地图长期以来是我们认识空间世界的一种主要且有效的工具，但确实存在着许多固有的缺陷。GIS为我们提供了全新的管理、使用空间信息的手段，随着人类获取数字化空间数据的手段和能力的不断提高，地图作为空间数据进入GIS

26、系统的主渠道作用将会越来越弱，最终将回归到作为GIS处理、分析结果的表现形式之一。因此，GIS没有必要再受到地图这种表现形式的制约。我们需要的不仅仅是将地图存入计算机，而是要将地球（哪怕是一部分）存入计算机，以空间位置为框架集成各类信息。新一代GIS软件理论和技术必须有一个大的变革，才能适应需要。1.3.5 第四代第四代GIS 第四代第四代GIS软件应该具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成软件应该具备支持数字地球（区域、城市）的能力，成为为OS、DBMS之上的主要应用集成平台。实现：之上的主要应用集成平台。实现：v 由二维处理向多维处理的转变；由二维处理向多维处理的转变；v 由面向地图处理

27、向面向客观空间实体及其时空关系处理的转变；由面向地图处理向面向客观空间实体及其时空关系处理的转变；v 由以系统为中心向以数据为中心，实现空间数据共享与服务的由以系统为中心向以数据为中心，实现空间数据共享与服务的 转变；转变；v 由管理型向分析决策型的转变。由管理型向分析决策型的转变。第四代第四代GIS软件的目标软件的目标 1.3.5 第四代第四代GIS(1)(1)面向空间实体面向空间实体及其时空关系的及其时空关系的数据组织与融合数据组织与融合 第四代第四代GIS软件的技术体系软件的技术体系 改变以图层为基础的组织方式，实改变以图层为基础的组织方式，实现直接面向空间实体的数据组织现直接面向空间实

28、体的数据组织实现不同尺度空间数据的互动实现不同尺度空间数据的互动实现矢量、影像数据的互动实现矢量、影像数据的互动实现多维属性与嵌套表组织实现多维属性与嵌套表组织实现多源空间数据的装载与融合，实现多源空间数据的装载与融合，支持数据仓库机制支持数据仓库机制强大的索引机制强大的索引机制1.3.5 第四代第四代GIS(2)统一的海量存储、统一的海量存储、查询和分析处理查询和分析处理 第四代第四代GIS软件的技术体系软件的技术体系 支持支持TB级以上的空间数据存储级以上的空间数据存储 有效的空间、属性一体化管理、有效的空间、属性一体化管理、查询机制查询机制面向问题的分析、处理手段和工具面向问题的分析、处

29、理手段和工具以空间数据为基础的数据挖掘以空间数据为基础的数据挖掘 联机事务处理联机事务处理(OLTP)与联机分析与联机分析处理处理(OLAP)扩充的、支持空间的扩充的、支持空间的“关系关系”概念概念与与“关系运算关系运算”1.3.5 第四代第四代GIS(3)有效的分布式空有效的分布式空间数据管理和计算间数据管理和计算 第四代第四代GIS软件的技术体系软件的技术体系 多用户同步空间数据操作与处理机制多用户同步空间数据操作与处理机制 数据、服务代理和多级数据、服务代理和多级B/S 体系结构体系结构 异种异种GIS系统互连与互操作系统互连与互操作 空间数据分布式存储与数据安全空间数据分布式存储与数据

30、安全 空间数据高效压缩与解压缩空间数据高效压缩与解压缩 1.3.5 第四代第四代GIS(4)一定的三维和时一定的三维和时序处理能力序处理能力第四代第四代GIS软件的技术体系软件的技术体系 空间数据的增量存储与快速还原能力空间数据的增量存储与快速还原能力时空数据处理与分析机制时空数据处理与分析机制混合式三维空间数据模型混合式三维空间数据模型快速广域三维计算和显示快速广域三维计算和显示数据空间化数据空间化 1.3.5 第四代第四代GIS(5)强大的应用集成强大的应用集成能力能力第四代第四代GIS软件的技术体系软件的技术体系 有效的遥感、地理信息系统、全球有效的遥感、地理信息系统、全球定位系统集成定

31、位系统集成 强大的应用模型支持能力强大的应用模型支持能力GIS与与MIS等的有机集成等的有机集成GIS与与OA的有机集成的有机集成GIS与与CAD的有机集成的有机集成有一定实时能力、微型化、嵌入式有一定实时能力、微型化、嵌入式GIS与各类设备的集成与各类设备的集成 1.3.5 第四代第四代GIS(6)灵活的操纵能力灵活的操纵能力和一定的虚拟现实和一定的虚拟现实表达表达第四代第四代GIS软件的技术体系软件的技术体系 多通道用户界面多通道用户界面数据空间化与可视化支持数据空间化与可视化支持一定的虚拟现实表达一定的虚拟现实表达模型定义语言及其支持机制模型定义语言及其支持机制1.3.5 第四代第四代G

32、IS 第四代第四代GIS软件的核心部软件的核心部分是空间、属性数据的组织、分是空间、属性数据的组织、管理、操纵、分析、表达以管理、操纵、分析、表达以及与其它应用软件的集成接及与其它应用软件的集成接口（包括应用模型定义接口（包括应用模型定义接口），为了适应分布式处理口），为了适应分布式处理和互操作的要求，还需要有和互操作的要求，还需要有大量的空间数据处理中间件，大量的空间数据处理中间件，制定一系列的数据、服务传制定一系列的数据、服务传输协议。而空间数据的采集、输协议。而空间数据的采集、加工与分析结果的制图输出加工与分析结果的制图输出等功能可以作为外围部件，等功能可以作为外围部件，与核心部分配套。

33、与核心部分配套。第四代第四代GIS软件体系结构软件体系结构 增 量 存 储空 间 数 据 模 型 与 组 织分 析、处 理 功 能 部 件应用开发工具与功能接口元 数据 与服 务规 范管 理空 间数 据计 算与 传输 中间 件可视化与虚拟现实表达应用模型定义接口用 户 界 面操作系统、数据库管理系统及其它系统软件硬 件 系 统 与 网 络 接 口1.3.5 第四代第四代GIS 第四代第四代GIS软件的研究与开发是我国在这一领域攀登世界高峰重软件的研究与开发是我国在这一领域攀登世界高峰重要举措，具有重要的科学意义和巨大的应用前景。这项工作必需取要举措，具有重要的科学意义和巨大的应用前景。这项工作

34、必需取得国家的支持和鼓励，在国家科技计划的统一安排和指导下，动员得国家的支持和鼓励，在国家科技计划的统一安排和指导下，动员全国的力量，坚持科技创新和跨越式发展，加强学科交叉，走产业全国的力量，坚持科技创新和跨越式发展，加强学科交叉，走产业化的道路，有计划、有步骤地进行。化的道路，有计划、有步骤地进行。完整的第四代完整的第四代GIS软件的实现既涉及理论、方法的研究与创新，软件的实现既涉及理论、方法的研究与创新，需要构建一个新的理论体系，又需要有许多关键实现技术的突破，需要构建一个新的理论体系，又需要有许多关键实现技术的突破，还需要工程化的软件实现，从而形成新的技术体系和新的产品，具还需要工程化的

35、软件实现，从而形成新的技术体系和新的产品，具有很高的难度，决不是可以一蹴而就的事情。因此，要抓住空间数有很高的难度，决不是可以一蹴而就的事情。因此，要抓住空间数据模型与组织这个关键，实施重点突破的方针，逐步完善各项机制，据模型与组织这个关键，实施重点突破的方针，逐步完善各项机制，用渐进的方式实现第四代用渐进的方式实现第四代GIS软件的最终目标。软件的最终目标。第四代第四代GIS软件分阶段实现策略软件分阶段实现策略 1.3.5 第四代第四代GIS第四代第四代GIS软件分阶段实现策略软件分阶段实现策略 采用企业机制，产品采用企业机制，产品开发面向应用，发展开发面向应用，发展产业产业 坚持产品开发与

36、技术研究并重，工程化、实用化坚持产品开发与技术研究并重，工程化、实用化；依靠全国的力量开展联合科技攻关，建立产、学依靠全国的力量开展联合科技攻关，建立产、学、研相结合，以企业为推广应用主体的科技创新体、研相结合，以企业为推广应用主体的科技创新体制制 十分重视标准规范，十分重视标准规范，标准先行标准先行 首先，要建立地球空间数据的元数据标准、首先，要建立地球空间数据的元数据标准、GIS功能与接口标准、空间数据共享标准、功能与接口标准、空间数据共享标准、GIS通信协通信协议集等一系列标准规范，保证研究工作的顺利开展议集等一系列标准规范，保证研究工作的顺利开展总体规划、分布实施，总体规划、分布实施，

37、分阶段实现目标分阶段实现目标 第一阶段：建立标准规范，开展理论和技术的研第一阶段：建立标准规范，开展理论和技术的研究，开发有一定创新的新一代究，开发有一定创新的新一代GIS软件原型。争取软件原型。争取在数据模型、组织和分析处理机制方面有所突破；在数据模型、组织和分析处理机制方面有所突破；实现具有海量空间数据管理和查询、多用户同步机实现具有海量空间数据管理和查询、多用户同步机制和一定应用集成能力的制和一定应用集成能力的GIS软件产品。软件产品。第二阶段：突破以面向空间实体及其时空关系的第二阶段：突破以面向空间实体及其时空关系的研究；突破矢量、影像数据互动技术的研究，实现研究；突破矢量、影像数据互

38、动技术的研究，实现不同尺度空间数据互动的原理模型，形成较完整的不同尺度空间数据互动的原理模型，形成较完整的软件原型；实现具有初步三维和时空数据处理能力软件原型；实现具有初步三维和时空数据处理能力、突破以图层为处理基础的模式；有一定的空间数、突破以图层为处理基础的模式；有一定的空间数据挖掘和初步虚拟现实表达能力、一定的影像、矢据挖掘和初步虚拟现实表达能力、一定的影像、矢量数据融合的第四代量数据融合的第四代GIS软件产品；同时对第一阶软件产品；同时对第一阶段的产品开展应用示范，结合应用和关键技术的突段的产品开展应用示范，结合应用和关键技术的突破改善其结构、丰富其功能。破改善其结构、丰富其功能。形成

39、完整的理论、方法、技术和工具体系，实形成完整的理论、方法、技术和工具体系，实现完整的软件产品，全面达到第四代现完整的软件产品，全面达到第四代GIS软件的最软件的最终目标。终目标。1.3.5 第四代第四代GIS1.4 GIS软件设计准则软件设计准则从软件设计的视角看从软件设计的视角看 正确性和充分性正确性和充分性 健壮性健壮性 灵活性灵活性 可重用性可重用性 高效性高效性1.4 GIS软件设计准则软件设计准则从软件使用的视角看从软件使用的视角看 功能实用功能实用 操作便捷操作便捷 界面友好、自定义界面友好、自定义pOXLp7v0djZKylHSJr3WxBmHK6NJ2GhiBeFZ7R4I30

40、kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMes02GshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMes02dLPqafkFGlzcvv2YiRQYHbhR8AI1LKULh3xvjDzkEAMGr8xbwF1bH1oIM30E7xp