多源空间数据无缝集成(SIMS)技术研究.docx
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1、多源空间数据无缝集成(SIMS)技术研究摘要 地理信息系统的迅速发展和广泛应用积累了大量数据资源,它们分别存储为不同数据格式,为数据综合利用带来不便。多源空间数据无缝集成(SIMS)技术实现了一种特殊的数据访问机制,不仅提供了直接存取多种数据格式的能力,而且使GIS软件软件具有跨数据源复合分析功能。本文阐述了SIMS技术体系结构,并探讨了SIMS技术在GIS软件开发中的应用。关键词 地理信息系统 多源数据 多源空间数据无缝集成 虚拟空间数据引擎一、概述经过三十多年的发展,随着地理信息系统的广泛应用,积累了大量GIS数据资源。由于使用了不同的GIS软件,这些数据分别存储为不同格式和不同结构。为了
2、更好地综合利用这些数据,通常的做法是使用GIS软件提供的数据格式转换功能,转换为某种统一格式。众所周知,不同软件数据格式之间的转换往往会造成一定的信息损失,如MapInfo的Tab文件转换到Arc/Info的Coverage会丢失线型、颜色等与显示有关的属性;更为严重的是,Arc/Info采用拓扑数据结构,MapInfo数据则是非拓扑数据结构,转换之后还需要进行拓扑重建等大量处理工作。另外,数据转换一般通过交换格式进行,转换过程复杂。比如,要转换MapInfo的Tab文件到Arc/Info的Coverage,首先需要使用MapInfo软件把Tab文件输出为E00或DXF文件,然后运行Arc/I
3、nfo把E00或DXF文件转为Arc/Info Coverage。一些单位同时运行着几个使用不同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。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SIMS(Seamless Integration of Multisource Spatialdata)就是这样一种技术。二、理解SIMSSIMS是一种无须数据格式转换,直接访问多种数据格式的高级空间数据集成技术,SIMS技术具有如下特点:多格式数据直接访问。这是SIMS技术的基本功能,
4、由于避免了数据格式转换,为综合利用不同格式的数据资源带来了方便。格式无关数据集成。GIS用户在使用数据时,可以不必关心数据存储于何种格式,真正实现格式无关数据集成。位置无关数据集成。如果使用大型关系数据库存储空间数据,这些数据可以存放在网络服务器、甚至Web服务器,如果使用文件存储空间数据,这些数据一般是本地的。通过SIMS技术访问数据,不仅不必关心数据的存储格式,也不必关心数据的存放位置。用户可以象操作本地数据一样去操作网络数据。多源数据复合分析。SIMS技术还允许使用来自不同格式的数据直接进行联合/复合空间分析。例如,用户可以使用一个格式为Arc/Info Coverage的土地利用数据集
5、和一个存储于SDE的行政区划数据集进行叠加分析,叠加结果可以存储到SQL Server数据库。经过分析表明,AutoCAD和MicroStation等CAD软件,在打开文件时,把整个文件内容全部读入内存。在这种方式下实现对多种数据格式直接访问的机制比较简单:打开其他格式文件时在内存中进行格式转换,来自无论何种格式的数据源,一律转换为软件自己的格式存储于内存中,所有对数据的修改操作都以自己的格式进行,存盘时再转换为原来的结构。在以上方式下,数据可以被全部调入内存其操作的前提。一般而言, CAD图件大小有限,有些CAD软件的文件结构本身就限制了数据文件的大小,因此CAD软件可以做到这一点。GIS软
6、件需要处理比CAD图件大得多的地图数据,无法全部读入内存。因此,在GIS软件中实现多源数据直接访问,不能简单地采用内存数据格式转换来解决。SIMS技术的核心不是分析、破解和转换其他GIS软件的二进制文件格式,SIMS提出了一种内置于GIS软件中的特殊数据访问体系结构。它需要实现不同格式数据的管理、调度、缓存,并提供不同格式数据之间的互操作能力。三、SIMS的体系结构SIMS技术体系是一种紧凑三层结构,包括:数据消费者(Customer)、数据代理和数据提供者(Provider)。每一层有明确分工:数据提供者直接访问数据文件或者数据库,并通过数据代理提供给其他模块使用;数据消费者消费和使用数据的
7、模块,通常负责对数据的各种分析、处理和表现;数据代理是维系数据消费者和数据提供者之间的纽带,来自提供者的数据通过代理这个中介传递给消费者,完成一次数据访问,一次数据消费行为可能产生新的数据,这些新的数据也是通过代理传递给提供者,由提供者完成存盘动作。1、数据消费者数据消费者指GIS软件中使用或者消费数据的部分。它们包括:拓扑处理、地图显示、空间分析、三维表现、专题图制作、数据转换、制图输出等等模块。这些模块使用数据,是数据消费者。数据消费者不直接与存储数据的文件或者数据库打交道,所有对数据的访问都通过数据代理完成。2、数据代理数据代理是联系数据消费者和数据提供者的中介,代理负责把来自提供者的数
8、据传递给消费者使用,并把消费者产生的新数据传递给提供者存储。SIMS技术中的数据代理是一个虚拟空间数据引擎(Virtual Spatialdata Engine)。该引擎定义了数据访问的框架,但并不实现具体的数据访问功能,因此该引擎是“虚拟”的。3、数据提供者数据提供者指直接访问数据文件或者数据库的模块,这些模块获取数据并通过代理提供给消费者使用,并且把传回来的数据存储到文件或数据库。SIMS提供了访问多种格式数据的能力,对每一种数据格式的访问,最终通过空间数据引擎(Spatialdata Engine)实现。数据提供者由一组空间数据引擎组成,每个引擎负责访问一种数据格式。比如SQL Serv
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