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GIS課程第12章地理信息的傳輸

'GIS課程第12章地理信息的傳輸'
?第12章 地理信息的傳輸“網絡化”是GIS發展趨勢和研究熱點。從局域網到城域網和廣域網,從互聯網到無線網絡,計算機網絡及其它通信網絡的每一步發展都在改變著GIS的應用規模和地理服務方式。本章在介紹計算機網絡互聯參考模型和無線網絡通信協議的基礎上,總結了網絡地理信息系統發展歷程中的客戶/服務器(C/S)模式、瀏覽器服務器(B/S)模式,基于Web服務的網絡GIS、移動和嵌入式網絡GIS和基于網格的GIS服務的主要特點,然后講解了地理信息的網絡服務模式和服務內容,主要包括地理數據分發、制圖、查詢分析決策以及基于位置的服務等。12.1 計算機網絡通信協議12.1.1 OSI參考模型為了降低網絡設計的復雜性,絕大多數計算機網絡都組織成一堆相互疊加的層(layer或level),每一層都建立在其下一層的基礎之上。每一層的目的都是向上一層提供特定的服務,而把如何實現這些服務的細節對上一層加以屏蔽。從某種意義上講,每一層都是一種虛擬機,它向上一層提供特定的服務。開放系統互聯參考模型(OSI,Open Systems Interconnection Reference Model)是以國際標準化組織(ISO)的一份提案為基礎形成的一個計算機網絡參考模型,它為各層所使用的協議的國際標準化邁出了第一步,并且于1995年進行了修訂,其結構如圖12.1所示:圖12.1 開放系統互聯參考模型(OSI)結構圖OSI模型有7層。這7層的分層原則如下所述: (1) 當需要一個不同抽象體的時候,應該創建一層。 (2) 每一層都應該執行一個明確定義的功能。 (3) 選擇每一層功能的時候,應該考慮到定義國際標準化的協議。 (4) 選擇層邊界的時候,應該使“跨接口所需要的信息流”盡可能最小。 (5) 層數應該足夠多,以保證不同的功能不會被混雜在同一層中,同時層數也不能夠太多,以避免整個體系結構變得過于龐大。 OSI模型有7層是:物理層(physical layer):涉及到在通信信道上傳輸的原始數據位。在設計的時候必須要保證,當一方發送了“1”時,在另一方收到的也是“1”,而不是“0”。數據鏈路層(data link layer):其主要任務是將一個原始的傳輸設施轉變成一條邏輯的傳輸線路,在這條傳輸線路上,所有未檢測出來的傳輸錯誤也會反映到網絡層上。數據鏈路層完成這項任務的做法是:讓發送方將輸入的數據拆開,分裝到數據幀(data frame,通常為幾百個或者幾千個字節)中,然后順序地傳送這些數據幀。如果是可靠的服務,則接收方必須確認每一幀都已經正確地接收到了,即給發送方送回一個確認幀(acknowledgement frame)。 網絡層(network layer):控制子網的運行過程。一個關鍵的設計問題是確定如何將分組從源端路由到目標端。從源端到目標端的路徑可以建立在靜態表的基礎之上,這些表相當于是網絡的“布線”圖,而且很少會變化。這些路徑也可以在每一次會話開始時就確定下來,例如一次終端會話(比如,登錄到一臺遠程機器上)。另外,這些路徑也可以是高度動態的,針對每一個分組都要重新確定路徑,以便符合網絡當前的負載情況。 傳輸層(transport layer):其基本功能是接受來自上一層的數據,并且在必要的時候把這些數據分割成小的單元,然后把數據單元傳遞給網絡層,并且確保這些數據片段都能夠正確地到達另一端。而且,所有這些工作都必須高效率地完成,并且必須使上面各層不受底層硬件技術變化的影響。 傳輸層還決定了將向會話-省略部分-保證安全性和時效性。對于許多大型企業機構而言,管理數據并非易事,不僅要考慮到企業不同級別不同部門間的數據傳輸存儲,還要面對企業外有償或者無償的數據服務對象,并且對所有數據的質量以及更新等做出必要的監控。GIS網絡服務可以提出必要解決方案。和因特網門戶網站一起使用,GIS網絡服務能夠使數據以新穎、高速靈活的方式連接與整合,并且易于分發給數據擁有機構以外的廣大用戶。3. 查詢分析與輔助決策服務隨著經濟的發展,人們對于快速準確的規劃和分析要求越發加強,這不僅體現在選取出行路線等日常生活活動中,在電子商務和電子政務中GIS網絡服務的作用也逐漸顯露出來。在日?;顒又?,總免不了要和地理信息打交道,GIS網絡服務可以幫助人們快速準確的選取有用的信息并通過計算輔助決策,目前這類服務已十分普及,并逐步向功能更全面的專業化服務方向發展。如圖12.9是公交線路查詢服務。圖12.9 公交路線查詢在電子商務中,企業往往需要向客戶(企業或個人)提供銷售、配送或服務網點的空間分布等空間信息,同時允許客戶在電子地圖上標注自己的位置或輸入門牌號等信息,這樣可以準確定位客戶的位置。為了使電子商務得以高效實施,企業往往還配備了相應的信息管理系統,以對客戶、銷售點、配送中心、服務網點等信息加以管理,并可以實現最近配送點搜索、路徑規劃、配送車輛監控等功能。電子商務中的地理信息服務是以提高電子商務的效率、增加銷售額和降低成本為主要目的。在電子政務中,往往需要提供各級政府所管轄的行政空間范圍,以及所管轄范圍內的企業、事業單位甚至個人家庭的空間分布,所管轄范圍內的城市基礎設施、功能設施的空間分布等信息。另外,政府各職能部門也需要通過網絡與GIS系統提供其部門獨特的行業信息(城市規劃、交通管理等)與進一步電子政務中的信息服務(地理信息服務是其中一個重要的組成部分)主要目的是加強政府與企業、政府與公眾之間的聯系與溝通。4. 基于位置的服務近年來興起的基于位置的服務(Location-Based Service)成為了地理信息服務的又一個新的領域。LBS指的是在移動計算環境下,利用GIS技術、空間定位技術和網絡通信技術,為移動對象提供基于空間地理位置的信息服務。LBS的基本原理是:當移動用戶需要信息服務或監控管理中心需要對某移動終端進行移動計算(跟蹤監控、導航定位、搜索查詢、實時調度等)時,首先移動終端通過內嵌的定位設備如GPS(全球定位系統)獲得終端本身當前的空間位置數據,并實時地通過無線通信把數據(包括位置坐標、用戶需求等)上傳到網上的服務管理中心,中心GIS 服務器根據終端的地理位置、服務項目或運算要求進行空間分析,分析結果再下傳到移動終端或監控中心的計算機上,并在屏幕上可視化地表示出來。LBS服務目前主要分為查詢、監控和導航三類。查詢服務相對簡單,例如,某人想找一家距離自己所在位置最近而又經濟實惠的餐館,他只要在隨身攜帶的移動終端上輸入最短距離及愿意承受的就餐價位,LBS即可根據用戶的當前位置、就餐條件找出符合條件的餐館并在終端上顯示出行走路線簡圖,還可詢問用戶是否需要更高級的服務(如當出現多目標選擇時,為用戶提供智能決策等)。在LBS技術的支持下,以及現在GPS的普及化,監控和導航也成為非常平常的事情,甚至許多科學家將其用以檢測野生動物。導航服務也不僅限服務于PDA等智能終端,隨著手機定位技術的發展,“用手機撥打地圖”的服務也已經可以滿足相當精度的要求。專業術語網絡地理信息系統 分布式協同 嵌入式網絡GIS 網格 數據分發 輔助決策 位置服務
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