互联网地理信息系统的现状与发展趋势

龚健雅   陈能成   测绘遥感信息工程国家重点实验室


    一、 绪论

    众所周知，我们正处在一个前所未有的知识经济时代，技术的变革和创新不断地改变着我们的生活、社会和星球。计算机，作为全人类的工具，被称作“类技术”（Homo Technology）,是所有知识经济下的技术的核心；而作为计算机技术的核心软件产业已经成为整个技术的生命的支持系统。互联网与地理信息的结合，正在和即将影响我们的生活方式和思维模式。

    第一个分布式地理信息应用系统原型，Xerox Map Server，激发了将地图以Web浏览器方式发布的发展。1993年11月，挪威Tromso大学在本国建立了地图Web服务器( http: //www.uit.no/norge/)。

    由于Web站点的迅速增加，将地图与Web浏览器结合的思想，很快在许多国家和地区得到广泛应用。数月后，许多国家和地区建立了Web站点，为地图数据在Web浏览器上提供在线服务。1994年1月，用地图为许多国家和地区的站点提供索引的虚拟旅行者(Virtual Tourist, VT; http: //www.vtourist.com/ )在Web上出现。目前，虚拟旅行者仍然是为许多国家和地区的站点提供地理信息索引服务的重要站点之一。几年来，Xerox Map Server和虚拟旅行者变得相当普遍。使用这两个站点的地理信息索引服务，用户可以进入其它的站点中。例如，国际的或全球的商业活动范围，可以利用虚拟旅行者上陆地地图显示；环境活动家可以利用虚拟旅行者上陆地地图，标示他们感兴趣的地区，显示他们旅行的位置、路线等。这种将地图与Web浏览器结合的思想，以各种形式广泛地应用在Web站点的建立之中。这充分显示了，空间信息是众多Web应用中最有意义的一部分。

    1994年，许多在互联网发布分布式空间数据信息的项目开始启动。这些项目，有的来自政府部门；有的来自大学；有的来自于私人企业。在地理信息服务提供方面，大部分使用预先生成的栅格图象或由GIS生成的图象。分布式地理信息作为一种研究项目和工业应用，得以迅速发展，其中两个有影响的分布式地理信息服务应用是NSDI和UCSB。

    NSDI即美国国家空间数据基础设施 (National Spatial Data Infrastructure, NSDI; http://www.fgdc.gov/ )，是由联邦地理信息委员会(FGDC, Federal Geographic Data Committee)负责的。这一任务迫使美国所有的地理信息代理机构着手将地理信息放在互联网上，为公众提供在线服务。FGDC为许多国家、地区、教育、私人公司以及国际GIS生产商，提供在线分布式地理信息服务。

    UCSB, 美国加利福尼亚大学(University of California at Santa Barbara), 主持的国家自然科学基金支持的关于数字图书馆的Alexandria 项目(http://alexandria.sdc.ucsb.edu/ )。此计划的目的是建立具有空间参考信息的在线数字图书馆，让不同背景的人能定位、浏览、分析数字空间信息。它注重于基础的分布式地理信息服务研究。

    1995年，出现了活动制图引擎机。在此以前，分布式地理信息服务是使用静态地图图象。有了活动制图引擎机，分布式地理信息服务就以动态地图图象浏览的形式提供。例如，由美国人口普查局开发的TIGER 制图服务(TMS; http://tiger.census.gov/), 使用了一般的地图生成程序，而非商用的GIS软件，快速生成并传输地图图象。相关的站点有：Geosystems Global 的MapQuest、Vicinity的MapBlast、Etak的EtakGuide和Autodesk的GridNorth等。

    1996年，进入互联网时代。互联网无疑成为社会的主要部分。没有互联网发展计划的任何计算机公司，注定是要被淘汰的。主要的地理信息系统软件商，都将互联网列为长期发展计划，相继推出Web服务器站和服务点，介绍他们的互联网发展计划。如ESRI, Intergraph, MapInfo, Betley, Genasys 等。

    1997年，分布式地理信息(DGI)和基于Web的地理信息系统(Web GIS)一词出现。一些基于Web浏览器的GIS软件如GeoMedia, MapGuide, IMS等商业WebGIS软件相继问世并不断发展。

    1998年，互联网地理信息系统(Internet GIS)一词出现。使用Java语言，基于分布式部件和对象技术的互联网地理信息系统相继出现并逐步发展完善(Peng, 1998)。

    1999年，组件式互联网地理信息系统开始研究。用EJB方法开发可重用的Internet GIS服务器和用JavaBeans技术开发Internet GIS客户机的应用界面和GIS的图形操作功能相结合的方法开发Internet GIS组件。

二、 互联网地理信息系统

    2.1 互联网地理信息系统

    2.1.1 定义和特征

    什么是互联网地理信息系统？互联网地理信息系统，Internet GIS，是以网络为中心的地理信息系统，使用互联网环境，为各种地理信息系统应用提供GIS功能(如分析工具，制图功能)和空间数据及其数据获取能力。

    2.1.2 系统分类

    目前，将互联网地理信息系统应用系统分为两大类，即基于客户机端的互联网地理信息系统(Client – side Internet GIS)和基于服务器端的互联网地理信息系统(Server - side Internet GIS)两大类。基于服务器端的互联网地理信息系统，在服务器端依赖GIS服务器管理GIS数据和完成空间分析；而基于客户机端的互联网地理信息系统，在客户机端利用用户的机器完成GIS处理操作；

    基于服务器端的互联网地理信息系统依靠服务器上的GIS系统完成分析和产生输出。Web浏览器充当前端的对用户友好的接口。用户在客户机端Web浏览器上初始化URL请求，此请求通过互联网送到服务器。服务器接受请求，处理请求，并将处理结果返回到客户机。由于超文本连接标示语言(HTML, HyperText Markup Language)不能直接支持矢量的GIS数据，Web浏览器不能直接与GIS服务器程序通讯。因此，需要有媒介“解释器”(“Interpreter”)连接Web浏览器、Web服务器和GIS服务器。通用的“解释器”有通用通道接口CGI或其它通道脚本。它们接受用户的输入，将其解析为GIS程序能使用的变量参数；使得Web服务器能在GIS服务器上运行；解释GIS服务器产生结果，并将结果送回到客户机浏览器。基于服务器端的互联网地理信息系统需要GIS程序以GIS服务器的形式在后台运行。GIS服务器通过CGI与Web服务器相连。

    基于客户机端的互联网地理信息系统允许GIS分析和GIS数据处理在客户机端执行。这些GIS分析和GIS数据最初驻留在服务器上。用户通过浏览器向服务器发出需要GIS数据和GIS处理工具的请求；服务器将所需要GIS数据和GIS处理工具传送给客户机端。客户机端接受所需要GIS数据和GIS处理工具，按照用户的操作，进行GIS数据处理和分析；此时，无须服务器的参与。由于所需要GIS数据和GIS处理工具已经到客户机端，因而具有操作方便、灵活、速度快等优势。基于客户机端的互联网地理信息系统工作方式有GIS Plug-in, GIS ActiveX控件、GIS Java Applet等。

    2.2 构造模式分析

    互联网地理信息系统的构造模式有CGI模式、Plug-in模式 (含Helper程序)、GIS Java Applet、GIS ActiveX控件等。服务器端的互联网地理信息系统是由CGI模式构造的，而基于客户机端的互联网地理信息系统的构造模式有Plug-in模式 (含Helper程序)、GIS Java Applet、ActiveX控件等。

    对互联网地理信息系统构造模式分析，主要从这几方面进行：体系结构特征、工作原理、优点缺点、实例。在此基础上，对构造模式进行综合评价。综合评价的内容包括：执行能力、相互作用、可移动性和安全性等。

    2.2.1 CGI模式

    基于CGI的互联网地理信息系统是HTML的一种扩展。它需要有GIS服务器在后台运行。通过CGI脚本，将GIS服务器和Web服务器连接。基于CGI的互联网地理信息系统的体系结构如图1所示。客户端的所有GIS操作和分析，都是在GIS服务器上完成的。

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    图1 基于CGI模式的Internet GIS体系结构

    CGI模式的工作原理：Web浏览器用户发出URL及GIS数据操作请求；Web服务器接受请求，并通过CGI脚本，将用户的请求传送给GIS服务器；GIS服务器接受请求，进行GIS数据处理如放大、缩小、漫游、查询、分析等，将操作结果形成GIF或JPEG图象；最后，GIS服务器将GIF或JPEG图象，通过CGI脚本、Web服务器返回给Web浏览器显示。

    基于CGI的互联网地理信息系统的优势：

         .具有处理大型GIS分析功能，利用已有的GIS资源。由于所有的GIS操作都是由GIS服务器完成的，具有客户端小、处理大型GIS操作分析的功能强、充分利用现有的GIS操作分析资源等优势；

         .客户机端与平台无关。由于在客户机端使用的是支持标准HTML的Web浏览器，操作结果是以静态的GIF或JPEG图象的形式表现，因而客户机端与平台无关。
    
    基于CGI的互联网地理信息系统的劣势体现在如下几个方面：

        .增加了网络传输的负担。由于用户的每一步操作，都需要将请求通过网络传给GIS服务器；GIS服务器将操作结果形成图象，通过网络返回给用户。因而网络的传输量大大增加了。

        .服务器的负担重。所有的操作都必须由GIS服务器解释执行，服务器的负担很重；信息(用户的请求和GIS服务器返回的图象)通过CGI脚本在浏览器和GIS服务器之间传输，势必影响信息的传输速度。

        .同步多请求问题。由于CGI脚本处理所有来自Web浏览器的输入和解释GIS服务器的所有输出。当有多用户同时发出请求时，系统的功能将受到影响。
    
        .静态图象。在浏览器上显示的静态图象，因而用户既不能放大、缩小，又不能通过几何图形如点、线、面来选择显示其关心的地物。

        .用户界面的功能手Web 浏览器的限制，影响GIS资源的有效使用。

    在Web上，基于CGI的互联网地理信息系统有VISA 自动出纳机, Yahoo Map, MapObject and ArcViewer IMS 和ProServer 等。

    2.2.2 Plug-in模式

    GIS Plug-in是在浏览器上扩充Web浏览器功能的可执行的GIS软件。GIS Plug-in的主要作用是使Web浏览器支持处理无缝GIS数据，并为Web浏览器与GIS数据之间的通讯提供条件。GIS Plug-in 直接处理来自服务器的GIS矢量数据。同时，GIS Plug-in 以生成自己的数据，以供Web浏览器或其它Plug-in显示使用。Plug-in必须先安装在客户机，然后才能使用。Plug-in模式的体系结构如图2所示。

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    图2 基于Plug-in模式的Internet GIS体系结构

    Plug-in模式的工作原理：Web浏览器发出GIS数据显示操作请求；Web服务器接受到用户的请求，进行处理，并将用户所要的GIS数据传送给Web浏览器；客户机端接受到Web服务器传来的GIS数据，并对GIS数据类型进行理解；在本地系统查找与GIS数据相关的Plug-in(或Helper)。如果找到相应的GIS Plug-in，用它显示GIS数据；如果没有，则需要安装相应的GIS Plug-in，加载相应的GIS Plug-in，来显示GIS数据。GIS的操作如放大、缩小、漫游、查询、分析皆由相应的GIS Plug-in来完成。

    基于Plug-in的互联网地理信息系统的优势是：

        .无缝支持与GIS数据的连接。由于对每一种数据源，都需要有相应的GIS Plug-in；因而GIS Plug-in能无缝支持与GIS数据的连接。

        .GIS操作速度快。所有的GIS操作都是在本地有GIS Plug-in完成，因此运行的速度快。

        .服务器和网络传输的负担轻。服务器仅需提供GIS数据服务，网络也只需将GIS数据一次性传输。服务器的任务很少，网络传输的负担轻。

    基于Plug-in的互联网地理信息系统的劣势是：

        .GIS Plug-in与平台相关。对同一GIS数据，不同的操作系统需要不同的GIS Plug-in。如对UNIX, Windows, Macintosh而言，需要有各自的GIS Plug-in 在其上使用。对于不同的Web浏览器，同样需要有相对应的GIS Plug-in。

        .GIS Plug-in与GIS数据类型相关。对GIS用户而言，使用的GIS数据类型是多种多样的，如ArcInfo, MapInfo, AtlasGIS等数GIS据格式。对于不同的GIS数据类型，需要有相应的GIS Plug-in来支持。

        .需要事先安装。用户如想使用，必须下载安装GIS Plug-in程序。如果用户准备使用多种GIS数据类型，必须安装多个GIS Plug –in 程序。GIS Plug – in程序在客户机上的数量增多，势必对管理带来压力。同时，GIS Plug-in程序占用客户机磁盘空间。

        .更新困难。当GIS Plug-in程序提供者，已经将GIS Plug-in升级了，须通告用户进行软件升级。升级时，需要重新下载安装。

        .使用已有的GIS操作分析资源的能力弱，处理大型的GIS分析能力有限。

    基于Plug-in的互联网地理信息系统有Autodesk 的MapGuide。

    2.2.3 GIS ActiveX控件

    ActiveX 是Microsoft 为适应互联网而发展的标准。ActiveX 是建立在OLE (Object Linking and Embedding) 标准上，为扩展Microsoft Web 浏览器 Internet Explorer功能而提供的公共框架。ActiveX 是用于完成具体任务和信息通讯的软件模块。GIS ActiveX 控件用于处理GIS数据和完成GIS分析。

    ActiveX 和Plug-in非常相似，是为了扩展Web浏览器的动态模块。所不同的是，ActiveX能被支持OLE标准的任何程序语言或应用系统所使用。相反，Plug-in 只能在某一具体的浏览器中使用。

    基于GIS ActiveX控件的互联网地理信息系统是依靠GIS ActiveX来完成GIS数据的处理和显示。GIS ActiveX控件与Web 浏览器灵活无缝结合在一起。在通常情况下，GIS ActiveX控件包容在HTML代码中，并通过＜ＯＢＪＥＣＴ＞参考标签来获取。

    基于GIS ActiveX控件的互联网地理信息系统的体系结构如图3所示。

    GIS ActiveX 控件模式的工作原理：Web浏览器发出GIS数据显示操作请求；Web服务器接受到用户的请求，进行处理，并将用户所要的GIS数据对象和GIS ActiveX控件传送给Web浏览器；客户机端接受到Web服务器传来的GIS数据和GIS ActiveX控件，启动GIS ActiveX控件，对GIS数据进行处理，完成GIS操作。

    基于GIS ActiveX控件的互联网地理信息系统的优势是：具有GIS Plug-in 模式的所有优点。同时，ActiveX能被支持OLE标准的任何程序语言或应用系统所使用，比GIS Plug-in 模式更灵活，使用方便。

    基于GIS ActiveX控件的互联网地理信息系统的劣势是：

        .需要下载。占用客户机端机器的磁盘空间。

        .与平台相关。对不同的平台，必须提供不同的GIS ActiveX控件。

        .与浏览器相关。GIS ActiveX控件最初只使用于Microsoft Web浏览器。

<IMG src="http://www.3scaigou.com/new/pic/jingpin/xzfz3.jpg">  

    图 3 基于GIS ActiveX控件的Internet GIS体系结构

    在其它浏览器使用时，须增加特殊的Plug–in 予以支持。

    使用已有的GIS操作分析资源的能力弱，处理大型的GIS分析能力有限。

    基于GIS ActiveX控件的互联网地理信息系统有Intergraph 的GeoMedia Web Map。

    2.2.4 GIS Java Applet

    GIS Java Applet 是在程序运行时，从服务器下载到客户机端运行的可执行代码。GIS Java Applet 是由面向对象语言Java创建的，与Web 浏览器紧密结合，以扩展Web浏览器的功能，完成GIS数据操作和GIS处理。GIS Java Applet 最初为驻留在Web 服务器端的可执行代码。在通常情况下，GIS Java Applet包容在HTML代码中，并通过＜ＡＰＰＬＥＴ＞参考标签来获取和引发。

    基于GIS Java Applet的互联网地理信息系统的体系结构如图4所示。

<IMG src="http://www.3scaigou.com/new/pic/jingpin/xzfz4.jpg">  

    图4 基于GIS Java Applet模式的Internet GIS体系结构

    GIS Java Applet模式的工作原理：Web浏览器发出GIS数据显示操作请求；Web服务器接受到用户的请求，进行处理，并将用户所要的GIS数据对象和GIS Java Applet传送给Web浏览器；客户机端接受到Web服务器传来的GIS数据和GIS Java Applet，启动GIS Java Applet，对GIS数据进行处理，完成GIS操作。GIS Java Applet 在运行过程中，又可以向Web服务器发出数据服务请求；Web服务器接受到请求进行处理所要的GIS数据对象传送给GIS Java Applet。

    基于GIS Java Applet的互联网地理信息系统的优势是：

        .体系结构中立。与平台和操作系统无关。在具有Java虚拟机的Web浏览器上运行。写一次，可到处运行。

        .动态运行。无须在用户端预先安装。由于GIS Java Applet 是在运行时从Web 服务器动态下载的，所以当服务器端的GIS Java Applet更新后，客户机端总是可以使用最新的版本。

        .GIS操作速度快。所有的GIS操作都是在本地由GIS Java Applet完成，因此运行的速度快。

        .服务器和网络传输的负担轻。服务器仅需提供GIS数据服务，网络也只需将GIS数据一次性传输。服务器的任务很少，网络传输的负担轻。

    基于GIS Java Applet的互联网地理信息系统的缺陷是：

        .使用已有的GIS操作分析资源的能力弱，处理大型的GIS分析能力有限。

        .GIS数据的保存、分析结果的存储和网络资源的使用能力有限。

    基于GIS Java Applet的互联网地理信息系统有ActiveMaps、Bigbook。

    以上对互联网地理信息系统的构造模式，CGI模式、Plug-in模式、GIS Java Applet、GIS ActiveX控件，作了详细的分析。分析的内容包括体系结构特征、工作原理、优点缺点、实例等。互联网地理信息系统的构造模式的优点和缺陷对比如表1所示。

    2.2.5 综合评价

    互联网地理信息系统的构造模式，CGI模式、Plug-in模式、GIS Java Applet、GIS ActiveX控件，在执行能力、相互作用、可移动性和安全等方面表现出各自的差异。表2展示出互联网地理信息系统不同构造模式的特征。

    执行能力表现在：客户机、服务器、网络三个方面。衡量执行能力的主要标准是数据信息吞吐量和反映时间。数据信息吞吐量由单位时间内的完成工作的总量来衡量；反映时间为从用户发出请求开始到接受到系统反映的时间差，包括客户机处理时间、网络传输时间和服务器处理时间。Internet GIS整体执行能力依赖这三个部分中最慢的。客户机、服务器、网络的执行能力由工作量和执行速度决定。

    客户机工作量由在客户机端的处理总量决定。客户机的执行速度依赖于硬件和运行数据程序量的大小。基于CGI模式的Internet GIS 在客户机端处理的操作很少，因而客户机执行能力很好；基于Plug-in模式、Java Applet模式和ActiveX控件模式的Internet GIS 在客户机端处理的操作多，执行速度慢。与Java Applet模式和ActiveX控件模式，Plug - in 启动时间较长。

    与客户机类似，服务器的工作量由在客户机端的处理总量决定。服务器的执行速度依赖于硬件和软件配置及软件设计。在服务器端，基于CGI模式的Internet GIS的服务器的负担很重，因为所有的GIS操作都是在服务器上执行。基于Plug-in模式、Java Applet模式和ActiveX控件模式的Internet GIS在服务器端执行的GIS操作很少，服务器的负担很轻。

    Internet GIS网络执行效率依赖于网络的速度和通讯软件的效率。影响网络执行的三个主要因素为网络速度、网络终端之间的网络软件和网络流量。网络速度在不断的提高。基于CGI模式的Internet GIS网络的传输负担重。基于客户机的Internet GIS 网络的传输负担轻。Java applet由字节码组成，代码少，容易在网络上传输。

    从总体效果看，基于CGI模式的Internet GIS执行能力一般；基于Plug-in模式、Java Applet模式和ActiveX控件模式的Internet GIS的执行能力好。基于Java Applet模式和ActiveX控件模式的Internet GIS甚至可以具有很好地执行能力。

    相互作用能力由用户界面、功能支持能力和本地数据支持能力来决定。基于CGI模式的Internet GIS虽然能有效使用已有的GIS软件功能，但客户机端依赖于HTML, 用户界面功能较差，GIS功能支持能力受到限制；同时，不可能具有本地数据支持能力。相反，基于Plug-in模式、Java Applet模式和ActiveX控件模式的Internet GIS，可以具有很好的用户界面和GIS功能支持能力。基于Plug-in模式和ActiveX控件模式的Internet GIS具有本地数据支持能力；基于Java Applet模式Internet GIS，在图形和地图创建和显示方面比HTML更加灵活，但不具有本地数据支持能力。

在可移动性方面，基于CGI模式和Java Applet模式的Internet GIS客户机端与平台无关，Internet上是用户都可以使用，具有很好的可移动性。而基于Plug-in模式和ActiveX控件模式的Internet GIS客户机端与平台相关，可移动性受到限制。


    表1 互联网地理信息系统构造模式优缺点对比

<IMG src="http://www.3scaigou.com/new/pic/jingpin/xzfzb1.jpg">

    表2 模式评价

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    在安全性方面，基于CGI模式的Internet GIS，没有代码在客户机上运行，很安全。Java applet是以字节码动态下载并在客户机上运行的，相对安全。Java 有自己的安全框架。用户不允许在客户机上使用Java Applet创建、修改、删除本地文件或文件目录，也不允许在客户机上使用Java Applet直接读取本地文件。所以，不可能有软件病毒通过Java applet来摧毁客户机的本地内存和文件系统。基于Java Applet模式Internet GIS安全性很好。而基于Plug-in模式和ActiveX控件模式的Internet GIS是以二进制码在客户机上运行。因此，用户有可能从Internet上下载运行未知软件，是客户机的系统崩溃。Plug-in和ActiveX控件有权获得客户机的平台权限，将给客户机系统带来威胁。

    三、 分布式超地图模型

    本章首先阐述构造互联网地理信息系统的模型，分布式超地图模型，的原理和内容。接着阐明基于分布式超地图模型的互联网地理信息系统的定义、内容和特征。最后，介绍分布式超地图模型在Internet GIS软件-GeoSurf中的应用。

    3.1分布式超地图模型

    3.1.1．超地图

    Laurini和Millerent-Rafford首次于1990年提出超地图的概念。他们认为，超地图是具有地理数据获取功能的多媒体超文档。地理数据获取，指通过地理坐标获取。他们提出超地图概念的目的是希望能对与某一地区相关的所有超文档进行浏览。这个区域可以通过点击地图或通过定义查询窗口中的某一对象及范围来表达。所以，超地图不仅能做专题查询，而且还可以做地图查询。使用超地图概念，为对环境的理解，提供更有效的、容易使用的方法。

    3.1.2分布式超地图模型

    由Laurini定义的超地图概念仅仅是带有空间信息的超媒体。显然，它还不能用于互联网地理信息系统数据管理、组织服务和用来表达信息单元的关系和操作。基于此，本文提出新型互联网地理信息系统构造模型─分布式超地图模型，用于组织和管理服务。

    从面向对象的观点看，分布式超地图模型 (Distributed Hypermap Model, DHM)为空间信息对象(Spatial Object, OS)的集合，由一系列的空间信息对象组成(3-1)。

        H = {Oｓ１, O ｓ２, Oｓ３, … Oｓｉ, …}; ….(3-1)

        其中 i =1, 2, 3, …;

    每一个空间信息对象(OS)包含有四个基本的内容，即对象唯一标识符(ID)，超媒体(HM)，超图形(HG)和超连接(HL):

         OS = {IDS, HM, HG, HL};    (3-2)

    其中：IDS是对象的唯一标识；HM  代表非几何属性，例如多媒体信息（AM ）；HG代表几何属性，例如空间属性（AS）。HM和HG一起组成为OS 的内部状态。HL为为OS 的方法集合，定义了OS 对象内部之间、对象之间以及超地图内部之间、超地图之间的非顺序连接关系和操作方法集合。

    在式 (3-2) 定义的多媒体属性AM包含文本、图形、图片、图象、录象、视频、音频全息图片、互动电影、注释电影、三维虚拟现实、感觉、气味、触觉、感情等内容。多媒体属性AM 可以分为可显示属性和不可显示属性。其中可显示属性又有数值的属性和非数值的属性之分。

    HG用来表达空间信息对象OS的空间属性（AS），例如表达0维，1维，2维和3维的信息。

    超连接HL为空间信息对象OS 的方法集合，定义了对象OS内部之间、对象OS之间以及超地图H内部之间、超地图H之间的非顺序连接关系和操作方法集合。这种方法集合通过HL 的内部状态SHL表现，SHL由类别标识（TypeID），类别类型（Type），类别特征（TypeFeature）和属性特征（AttributeFeature）组成。

    类别标识TypeID由五个标志组成，即四维4D、多尺度Multi scale、元数据 Metadata、数据目录Content和数据仓库Clearhousing：

    类别类型Type有数据文件DataFile、部件Component和JDBC等，

    其中：
        
         当Type = DataFile时，表示直接获取远程数据文件，如Web服务器器上的数据文件；

         当Type = Component时，表示启动远程的部件服务器上的部件，并由部件获取数据；

         当Type = JDBC时，表示启动远程的JDBC服务器的服务，并由JDBC服务器连接远程的数据库，通过SQL语句获取数据。

         类别特征TypeFeature主要包含有时间特征FtNext和FtPrev、多尺度特征FsSup和FsSub、SQL语句特征FSQL、当前值特征FCurrence、元数据特征FMetadata、数据目录特征FContent、数据仓库特征FClearHousing和FOther等。

         属性特征AttributeFeature主要说明超连接HL 的属性，如名称Name，位置Location和协议Protocol。

    其中：

         属性特征的名称Name说明数据文件名称、部件服务器名称和JDBC服务器的名称，例如指示下一个超地图H的名称；属性特征的位置Location指示下一个超地图H的所在的位置，即在远程的位置，由IP值表示，如202.113.114.240；属性特征的协议Protocol指示连接下一个超地图H的方式，协议包括TCP/IP、IIOP(Internet Inter ORB Protocol, ORB即对象请求代理，Object Request Broker)和JDBC等。

    在上述新模型中，超地图由超媒体、超图形和超连接构成。超图形包括了所有的图形属性，超媒体则定义了超地图的多媒体信息。超媒体和超图形通过超连接相连，形成一个整体。超地图H 为超媒体HM ，超图形HG和超连接HL的并集：

         H = HM ∪ HG ∪ HL

    新定义的超地图概念（新超地图）(3-1)与Kraak等人定义的超地图（旧超地图）比较，有诸多的不同点。首先是信息表达的方式不一样。旧超地图是在超媒体的基础上，增加了地理空间坐标，其重点仍然放在超文本、超媒体导航式浏览上。而新超地图却是从面向对象的分析方法出发，将超媒体视为地理信息的属性，即多媒体属性，同时将超图形视为地理信息的空间属性，二者一起形成对象的内部状态（例如多媒体属性和空间属性，形成了地理信息属性的内部状态）；超连接视为对象内部之间、对象之间以及超地图内部之间、超地图之间的非顺序连接关系和操作方法集合。

    其次是达到的目的不一样。旧超地图是超媒体，通过地理空间坐标，实现导航式浏览。而新超地图是为了解决互联网地理信息系统中的四维地理信息表达和浏览、多比例尺地图的浏览和管理、元数据管理、数据目录和数据仓库管理等问题而提出的概念。它不仅要实现旧超地图中定义的超地图通过地理空间坐标实现导航式浏览功能，而且要通过分布式的部件和分布式计算实现网地理信息系统应具备的所有功能。

    3.1.3超地图关系

    分布式超地图模型中定义的超地图关系是指同一个超地图内部关系和两个或多个超地图之间的关系。本节中，我们仅从客户端的角度来考虑超地图关系。

     同一个超地图内部关系体现在超媒体之间、超图形之间以及超媒体和超图形之间的关系。同一个超地图内部关系通过超连接HL内部状态SH 的类别特征TypeFeature来描述：

         TypeFeature = FCurrence  

<IMG src="http://www.3scaigou.com/new/pic/jingpin/xzfz5.jpg">    

    图5 基于分布式超地图模型的Internet GIS原型

    一方面，超媒体HM内部之间的关系，主要表现在多媒体属性AM的表现。例如，多媒体属性的综合，空间分析以及数值性多媒体属性的统计制图等；

    另一方面，超图形HG 内部之间的关系，主要表现在空间信息表达如0D, 1D, 2D, 3D等，空间关系（如叠置，缓冲区）。与此同时，空间属性表现即地图空间属性可视化和综合，几何空间查询（如点，线，多边形和缓冲区查询）；

    超媒体HM 和超图形HG 之间的相互关系，即多媒体属性和空间属性之间的关系，主要表现在多媒体属性和空间属性之间的相互查询，如几何查询、SQL查询、专题制图和地图综合(由多媒体属性对空间属性进行综合或由空间属性对多媒体属性进行综合)等。

    3.1.4.超地图操作

    假设在服务器端有两个超地图H1和H2，且：H = H1 è H2.其中H是在客户端供用户浏览的超地图。超地图操作，扩展了代数学的外延，包括联合，交叉，差分等。

        H’ = H1 è H2. 超地图H1和H2联合操作是指在超地图H1或H2的空间对象的并集。一个空间对象OS在联合操作中只能显示一次，即使这个空间对象OS为超地图H1和H2共有。

        H’ = H1 ? H2. 超地图H1和H2交叉操作是指在超地图H1和H2的空间对象的交集。

        H’ = H1 - H2. 超地图H1和H2差操作是指在超地图H1中而不在H2的空间对象的集合。

    3.1.5超地图在Internet GIS原型-GeoSurf的应用

    本节中我们给出基于分布式超地图模型的Internet GIS的研究实例,如图5。在此Internet GIS原型中，用分布式超地图模型来组织和管理服务器的地理信息数据。分布式的超地图和分布式的部件是此系统的核心部分。同时，我们用超地图来完成大部分的GIS功能。

   利用在服务器和客户端的分布式超地图操作来完成客户机向服务器数据的请求和获取功能。从服务器端获取超地图H’的方法，包括空间索引，数据目录，SQL查询和几何方法。

   假设：
         H = H1 è H2 è H3.和H1 ? H2 = ?, H2 ? H3 = ?, H1 ? H3 = ?

         其中：H1代表名称为Mexico的超地图；H2代表名称为Canada的超地图；H3代表名称为USA的超地图。在当前条件下，我们仅考虑此种情形。

    在此模型中涉及到的数据目录和空间索引方法可以用超地图投影操作算子表示，如下式：

         H’ = p 1,  2, …,  n(H).

    对于数据目录方法， 1,  2, …,  n指带有超媒体 的空间对象集；对于空间索引方法， 1,  2, …,  n指带有超图形 的空间对象集。

    在此模型中涉及到的SQL查询和几何方法可以用超地图选择操作算子表示，如下式：H’ = sC(H).

    对于SQL查询方法，条件C由带有超媒体 的空间对象集来定义；对于几何方法，条件C由带有超媒体 和 1,  2, …,  n的空间对象集来定义。

    本系统实现了基于分布式超地图模型的GIS功能。第一是超地图的显示，即通过多媒体属性和空间信息的显示表达超地图的信息。如表，图象，声音等属性的显示；点，线，面实体的表达；放大，缩小，漫游等操作。

    距离分析是通过建立超图形HG和空间属性AS的内在联系而完成的。统计图和专题图部件是通过超媒体HM和多媒体属性AM来构造的。

    与此同时，在此原型中，分析操作包括专题制图，SQL查询，几何查询和缓冲区分析都是在超图形HG和超媒体HM关系基础上设计完成的。专题制图和SQL查询操作就是从多媒体属性AM查询空间属性AS的过程。同样地，几何查询和缓冲区查询操作就是从空间属性AS查询多媒体属性AM的过程。

<P>老大的帖子就是一个字：牛！</P><img src="images/post/smile/dvbbs/em02.gif" /><img src="images/post/smile/dvbbs/em02.gif" /><img src="images/post/smile/dvbbs/em01.gif" /><img src="images/post/smile/dvbbs/em01.gif" />

<P>又是一篇看过的文章,不过还是顶....</P><img src="images/post/smile/dvbbs/em01.gif" />

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