gis的體系結構

從應用的角度，地理信息系統由硬件、軟件、數據、人員和方法五部分組成。硬件和軟件為地理信息系統建設提供環境；數據是GIS的重要內容；方法為GIS建設提供解決方案；人員是系統建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協調其它幾個組成部分。

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硬件主要包括計算機和網絡設備，存儲設備，數據輸入，顯示和輸出的外圍設備等等。

軟件主要包括以下幾類：操作系統軟件 、數據庫管理軟件 、系統開發軟件 、GIS 軟件，等等。 GIS軟件的選型，直接影響其它軟件的選擇，影響系統解決方案，也影響著系統建設周期和效益。

數據是GIS的重要內容，也是GIS系統的靈魂和生命。數據組織和處理是GIS應用系統建設中的關鍵環節，涉及許多問題：

——應該選擇何種（或哪些）比例尺的數據？

——已有數據現勢性如何？

——數據精度是否能滿足要求？

——數據格式是否能被已有的GIS軟件集成？

——應采用何種方法進行處理和集成？

——采用何種方法進行數據的更新和維護，等等。

方法指系統需要采用何種技術路線，采用何種解決方案來實現系統目標。方法的采用會直接影響系統性能，影響系統的可用性和可維護性。

人是GIS系統的能動部分。人員的技術水平和組織管理能力是決定系統建設成敗的重要因素。系統人員按不同分工有項目經理、項目開發人員、項目數據人員、系統文檔撰寫和系統測試人員等。各個部分齊心協力、分工協作是GIS系統成功建設的重要保證。

GIS應用系統建設需要從以上五個方面著手。

GIS 的應用領域

地理信息系統在最近的30多年內取得了驚人的發展，廣泛應用于資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設施管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。 (加測繪、應急、石油石化等國民經濟各個領域。)

以下地理信息系統的應用領域分別回答了在各自領域內的作用

◆ 資源管理 (Resource Management)

主要應用于農業和林業領域，解決農業和林業領域各種資源(如土地、森林、草場)分布、分級、統計、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。

◆ 資源配置 (Resource Configuration)

在城市中各種公用設施、救災減災中物資的分配、全國范圍內能源保障、糧食供應等到機構的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應用中的目標是保證資源的最合理配置和發揮最大效益。

◆ 城市規劃和管理 (Urban Planning and Management)

空間規劃是GIS的一個重要應用領域，城市規劃和管理是其中的主要內容。例如，在大規模城市基礎設施建設中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學校、公共設施、運動場所、服務設施等能夠有最大的服務面(城市資源配置問題)等。

◆ 土地信息系統和地籍管理 (Land Information System and Cadastral Applicaiton)

土地和地籍管理涉及土地使用性質變化、地塊輪廓變化、地籍權屬關系變化等許多內容，借助GIS技術可以高效、高質量地完成這些工作。

◆ 生態、環境管理與模擬 (Environmental Management and Modeling)

區域生態規劃、環境現狀評價、環境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環境與區域可持續發展的決策支持、環保設施的管理、環境規劃等。

◆ 應急響應 (Emergency Response)

解決在發生洪水、戰爭、核事故等重大自然或人為災害時，如何安排最佳的人員撤離路線、并配備相應的運輸和保障設施的問題。

◆ 地學研究與應用 (Application in GeoScience)

地形分析、流域分析、土地利用研究、經濟地理研究、空間決策支持、空間統計分析、制圖等都可以借助地理信息系統工具完成。

◆ 商業與市場 (Business and Marketing)

商業設施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場的分布、待建區周圍居民區的分布和人數，建成之后就可能無法達到預期的市場和服務面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區的人口結構(年 齡構成、性別構成、文化水平)、消費水平等結合起來考慮。地理信息系統的空間分析和數據庫功能可以解決這些問題。房地產開發和銷售過程中也可以利用GIS功能進行決策和分析。

◆ 基礎設施管理 (Facilities Management)

城市的地上地下基礎設施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設施、 電力設施等)廣泛分布于城市的各個角落、且這些設施明顯具有地理參照特征的。它們的管理、統計、匯總都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

◆ 選址分析 (Site Selecting Analysis)

根據區域地理環境的特點，綜合考慮資源配置、市場潛力、交通條件、地形特征、環境影響等因素，在區域范圍內選擇最佳位置，是GIS的一個典型應用領域，充分體現了GIS的空間分析功能。

◆ 網絡分析 (Newwork System Analysis)

建立交通網絡、地下管線網絡等的計算機模型，研究交通流量、進行交通規則、處理地下管線突發事件(爆管、斷路)等應急處理。 警務和醫療救護的路徑優選、車輛導航等也是GIS網絡分析應用的實例。

◆ 可視化應用 (Visualization Application)

以數字地形模型為基礎，建立城市、區域、或大型建筑工程、著名風景名勝區的三維可視化模型，實現多角度瀏覽，可廣泛應用于宣傳、城市和區域規劃、大型工程管理和仿真、旅游等領域。

◆ 分布式地理信息應用 (Distributed Geographic Information Application)

隨著網絡和Internet技術的發展，運行于Intranet或Internet環境下的地理信息系統應用類型，其目標是實現地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠程空間導航等。

GIS常用軟件

國外的：

AutoCAD Map3d

ArcGIS（包括ArcGIS, MapObjects, ArcIMS、ArcSDE、ArcEngine、ArcServer等）

MapInfo

GeoMedia

MGE

SmallWorld

Grass

國內的：

Supermap

MapGIS

GeoStar

TopMap

GeoBean

VRMap

MapEngine

geobrain

GIS由哪幾個部分組成?

1、人員，是GIS中最重要的組成部分。開發人員必須定義GIS中被執行的各種任務，開發處理程序。 熟練的操作人員通常可以克服GIS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無法彌補操作人員對GIS的一無所知所帶來的負作用。

2、數據，精確的可用的數據可以影響到查詢和分析的結果。

3、硬件，硬件的性能影響到軟件對數據的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。

4、軟件，不僅包含GIS軟件，還包括各種數據庫，繪圖、統計、影像處理及其它程序。

5、過程，GIS 要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗證的結果。

擴展資料

特點：

1、公共的地理定位基礎；

2、具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力；

3、系統以分析模型驅動，具有極強的空間綜合分析和動態預測能力，并能產生高層次的地理信息；

4、以地理研究和地理決策為目的，是一個人機交互式的空間決策支持系統。

參考資料來源：百度百科——地理信息系統

中國地質調查信息網格平臺框架

根據我國地質工作實際和地質調查信息資源現狀，研究空間信息網格思想，構建中國地質調查信息網格平臺，實現分布式數據、軟件、硬件等資源的共享和協同，發展與應用空間信息網格技術是構建中國地質調查信息網格的主導思想。

根據地質調查信息服務的需求，框架中國地質調查信息網格平臺（圖5-1）應能夠提供空間資源共享、任務協作及并行計算機制，空間分析計算能力的集成，提供靈活的動態集群及負載均衡功能，并且能夠實現多結點空間數據資源、空間運算能力的高度共享，保證用戶進行網格空間應用的高安全性和高可靠性，并能向用戶提供高度抽象的統一虛擬視圖。其特點如下。

圖5-1 中國地質調查信息網格平臺框架

一、基于對等式結點管理器及其機制與網格GIS軟件平臺中間件的整合的網格GIS平臺應用程序開發框架構建

中國地質調查信息網格平臺以網格GIS軟件平臺為基本構架，通過對等式結點管理器與網格GIS軟件平臺中間件的整合，構成完整中國地質調查信息網格平臺。

由虛擬結點資源聚集器、網格結點元服務庫、虛擬結點Portal配置器、暫時性數據資源聚合容器組成對等式結點管理器及其機制，通過網格GIS平臺應用程序開發框架，實現對服務狀態的控制，跨平臺集成、網格全局目錄、域對象管理、分布式空間計算、網格工作流、用戶安全管理等功能。

網格GIS應用程序開發框架（Grid Application Development Framework），以Grid Service服務的形式對用戶發布，可以實現用戶應用的快速定制與開發。通過提供一系列的應用系統構建工具，主要包括：網格工作流搭建工具、功能組件注冊工具、網格服務快速開發工具、網格地圖文檔轉換工具等，為構建整個業務系統提供了支撐環境。利用這些工具可以快速構建和擴展面向專業應用領域應用系統的一般模式，用戶利用功能庫、模型庫和數據管理工作區中提供的功能、模型和數據，通過網格 GIS應用系統構建工具生成各應用系統。其中，功能庫或模型庫中既提供網格GIS平臺自有的通用GIS功能或模型，又可以加入自定義的業務功能或專業模型。基于網格GIS軟件的應用系統主要采用基于Globus的網格GIS平臺軟件包來構建，作為一個充分利用網格技術的GIS平臺，網格GIS通過空間資源共享、任務協作及并行計算機制，進行空間分析計算能力的集成，提供了靈活的動態集群及負載均衡功能，并且能夠實現多結點空間數據資源、空間運算能力的高度共享，保證了用戶進行網格空間應用的高安全性和高可靠性，并能向用戶提供高度抽象的統一虛擬視圖。進而解決了傳統網絡GIS系統中存在的諸多問題。

二、IMS Service與Grid GISWRSF Service并存的混合框架

中國地質調查信息網格平臺對IMS Service與Grid GISWRSF Service進行了集成，實現原有的MapGISIMS Service與基于WSRF實現規范構建的網格GIS服務并存的混合框架。使中國地質調查信息網格平臺實現了跨平臺部署，能運行于W indows/Linux/Unix等多種異構操作系統平臺，并且支持本地空間數據格式（如MapGISHDF數據庫），基于大型商業數據庫的空間數據庫格式（如Oracle 10g/11g、IBMDB2等）。在跨平臺GISC/C+＋內核的基礎上，通過采用JNI技術對底層GIS功能進行封裝，將底層基本的GIS功能發布成SOAP及REST形式的元功能服務，提供了傳統和無狀態形式的服務API接口，方便上層框架進行封裝。

Grid GISWRSF Service主要采用基于Globus的網格GIS平臺軟件包來實現，如圖5-2所示，網格GIS軟件平臺架構自底向上主要設計為如下幾層：

圖5-2 網格GIS軟件平臺架構分層

最下層由跨平臺的MapGISGrid Core（即DC Serevr服務核心軟件包）組成，該內核實現了跨平臺部署，能運行于W indows/Linux/Unix等多種異構操作系統平臺，并且支持本地空間數據格式（如MapGISHDF數據庫），基于大型商業數據庫的空間數據庫格式（如Oracle 10g/11g、IBM DB 2等）。

在跨平臺GISC/C+＋內核的基礎上，采用JNI技術對底層GIS功能進行封裝，將底層基本的GIS功能發布成SOAP及REST形式的元功能服務，提供了傳統和無狀態形式的服務API接口，方便上層框架進行封裝。

通過元功能服務層提供的服務API接口，采用Globus Toolkit 4工具集對其進行了網格化封裝，其上構建了一系列的網格GIS功能組件，如網格全局目錄、域對象管理組件、分布式空間計算中間件、網格工作流組件、用戶安全管理組件等。在一系列網格GIS功能組件的基礎上，實現了一套網格GIS應用程序開發框架（Grid Application Development Framework），在此基礎上，底層功能均以Grid Service服務的形式對上發布，在此基礎上可以實現用戶應用的快速定制與開發。

最上層的網格GIS門戶層可以在標準網格服務的基礎上采用流行的JavaScript或者Flex等主流的富客戶端開發技術進行客戶端應用的快速開發。實現地質調查信息的集成發現集成及礦產資源預測與評價的網格計算解決方案。

在網格 GIS業務化系統建設，為充分利用網格GIS技術優勢，如對服務狀態的控制，跨平臺集成、網格全局目錄、域對象管理組件、分布式空間計算中間件、網格工作流組件、用戶安全管理組件等。中國地質調查信息網格平臺對IMS Serivce與Grid GISWRSF Service 進行了集成，使中國地質調查信息網格平臺實現了跨平臺部署，能運行于Windows/Linux/Unix等多種異構操作系統平臺，并且支持本地空間數據格式（如M apGISHDF數據庫），基于大型商業數據庫的空間數據庫格式（如Oracle10g/11g、IBM DB2等）。在跨平臺GISC/C+＋內核的基礎上，通過采用JNI技術對底層GIS功能進行封裝，將底層基本的GIS功能發布成SOAP及REST形式的元功能服務，提供了傳統和無狀態形式的服務API接口，方便上層框架進行封裝。其架構如圖5-3所示。

圖5-3 基于IMSService與Grid GISWRSF Service一體的網格平臺架構圖

在網格GIS全局目錄管理功能組件的構建過程中，利用W SRF框架實現了對遺留GIS系統網格化的封裝，實現了空間信息網格服務的動態發現與集成服務，主要表現為提供網格結點空間信息的注冊和查詢功能。包括：網格GIS結點信息注冊－網格結點的LRM（Local Resource Manager本地資源管理器）向資源信息服務結點注冊其可用的資源信息（空間數據信息及服務信息），資源信息服務結點動態維護注冊到其上的網格結點的服務信息列表：通過網格服務可以動態查詢當前可用網格結點的列表、按照指定的查詢條件可查詢結點上的服務信息列表、發布某種服務的結點信息列表、當前網格中存在的虛擬組織（VO）的信息列表，還可以實現圖層粒度級的結點信息查詢。通過采用組建動態虛擬域時發送Monitoring and Discovery System（MDS）結點備份列表的方式，為每一個空間資源網格結點的LRM 功能服務提供了備份的MDS結點地址，多個MDS同級幾點之間采用消息隊列與訂閱的方式實現高效的信息同步與更新，這樣就避免了單點失效的問題，另外，還將MDS的信息動態更新機制修改成更加高效的方式，即當第一次結點資源信息匯聚收斂完畢以后，以后由MDS 結點以“心跳定期”的方式進行輪詢，如果空間數據資源和服務信息不發生變化，就不更新；當結點的資源狀態發生變化時，借助于Trigger Service進行觸發更新，這樣就降低了網絡流量的開銷，提高了動態更新的效率。

在網格GIS平臺環境下，采用了基于域的業務集成方式，利用全局目錄管理組件檢索出符合條件的資源結點組成網格環境下的動態虛擬組織域（即Virtual Organization）.將域的相關信息（域管理器結點ID，域ID，域結點信息描述，域服務描述等）保存到應用域管理器結點上，同時創建域的資源目錄，并在全局的域目錄管理結點上進行域對象的注冊。當域對象發生變化時，由該管理結點和全局目錄服務結點進行協同以確定域信息的變化。當應用域管理結點發生單點失效故障的時候，由全局域管理服務生成新的域管理結點。

在同一個服務結點上，原有的MapGISIMS Service與基于WSRF實現規范構建的Globus網格服務并存，也可以根據業務的需要在服務之間進行交互調用，共同向上層應用客戶端提供業務功能支撐。在客戶端上將原有的門戶和網格應用的門戶通過富客戶端（Rich Client）技術無縫地集成到一塊，基本的空間功能如元數據服務、制圖服務、要素服務由原客戶端提供，涉及計算密集型/可并行計算的空間業務，則由網格GIS客戶端負責完成，通過調用底層的空間任務分發與執行監控網格服務組件，將任務分解成多個可并行執行的原子序列，提交給相關網格結點進行快速計算，任務執行的狀況及成功執行后得到的結果在網格門戶組件上能夠直觀反饋給用戶。

這種混合式的集成架構既保證了已有系統業務的穩定性，又通過有針對性地引入網格GIS應用功能組件，充分發揮了網格計算技術在分布式地學計算領域的優勢，同時提高了結點的運行效率和可維護性。

文章標題：gis技術架構圖 gis技術路線
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