数字地球”中gis的数据仓库技术与应用

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1、向从美国总统戈尔1998年1月31FI提出“数字地球”的概念后，在信息产业、科技界、世界各国政府以及公众屮引起了积极的反响。“数字地球”为新世纪空间科学、信息科学和地球科学的发展提供了崭新的的思路。时空集成化、网络化、虚拟现实是“数字地球”的三个突出特点。作为“数字地球”的重要组成部分的GIS,必须适应“数字地球”的需求，进一步完善与发展，才能有力地支持和保证“数字地球”的实施和运行。1.1传统GIS的缺陷随着信息技术的飞速发展，基于七十至八十年代技术基础上的GIS系统正而临巨大的挑战。一般而言，传统的GIS模型一般存

2、在如下问题：•GIS的属性数据和空间数据分离，两者之间仅是一•种ID的联系，属性表与空间图形数据未建立相互的封装•一些扩充了时态属性、分布属性的空间逻辑模型与GIS核心结构难成一体•缺乏构造空间模型和关系模型的指导模型等除此之外，传统GIS在实际应用屮也存在如下问题：•孤立的、各自为政的部门：不同部门针对自己的需求而建立了各自独立的GIS应用系统，各部门间缺乏统一的组织，数据交叉且标准各一，即使是一个部门内可能由于组织关系或研宂目的的不同，又有许多独立的GIS应用系统。•专有的数椐格式：现有的商用GIS系统都有自己的数

3、据格式，且互不兼容，造成了许多历史遗留的问题，形成了人力、财力上的浪费，信息资源不能得到有效的利用。•昂贵的软硬件平台：GIS是一项极其专业的信息技术，需要专有的硬件平台做支撑，由于一定的技术难度，使得开发费用较高，再加上面临为数不多的专业用户群使用，所以GIS的投入成本高。•工具使用的艰难：目前各GIS软件的开发是基于传统模式的，其用户界而和二次开发工具使用较困难，用户必须得经过专业培训才能使用。1.2GIS面临的挑战要建立“数字地球”科学工程，新一代GIS必须具有以下特点：•数据库屮存储地理数据具有多源、多维、时态

4、与大规模数据W:的特点。可以接收多源数据包括遥感、图形、声音、视频和文本数据以及不同的数据格式。•由于数据库中需要存储多源、多维、吋态数据，使得GIS数据库异常庞大。所以要求新一代的G1S具有多维、海量数据的管理、组织能力。•方便地在更大的信息系统中集成空间信息。目前我国己经建立了各种成熟的、大型的商用信息管理系统，怎样利用现有的属性信息以及在它们之屮快速、无缝地集成空间信息,这些都是新一代的GIS必须考虑的问题。•维护准确的、无缝连接的实吋数据。•提供快速的数据接入。2、空间数裾仓库技术自从Dr.E.F.Coddl9

5、70年提出关系数据库模型以来，由于其严谨的数学基础、简洁的概念，使关系数据库模型得到广泛的接受并取得很大的发展。关系数据库和它的查询语言SQL已经成为工业标准。为了克服传统GIS的缺陷，有必要在GIS屮引入数据仓库技术，这就是空间数据仓库技术。空间数据仓库是在数据仓库的基础上，引入空间维数据，根据主题从不同的GIS应用系统中截取从瞬态到区段直到全球地球系统的不同规模时空尺度上的信息，从而为当今的地学研宄以及有关环境资源政策的制定提供最好的信息服务。2.1功能特征空间数据仓库为了决策支持的需要，主要具有以下几方面功能特征

6、：（1）空间数据仓库是而14主题的。空间数据仓库的主要目标是为决策支持提供服务，信息的组织以业务工作的专题内容为主线。（2）空间数据仓库是集成的。空间数据仓库是在各种面向应用的GIS系统基础上，进行集成以提取各种有用的数据。3）数裾的变挽。为了优化空间数据仓库的分析性能，需要将现有的GIS数裾进行适当的变换。（4）时间序列的历史数据。为了进行趋势分析，要求数据必须具有时间的概念。（5）空间序列的方位数据。空间数据仓库的数据要求具有空间维，能进行空间分析，以反映自然界的空间变化趋势。2.2体系结构空间数据仓库不是一个产品

7、或一组产品，只是一种以GIS为基础的新的数据组织方式。它的建立并不能取代传统的GIS应用，其实质仍是计算机存储数据的系统。1）源数据。源数据是空间数据仓库的信息源，它一般包括GIS核心数据和附加的特定应用数据。GIS核心数据可以通过卫星影象、观测数据、扫描、数字化和现有的不同平台的数据等方式获得。这呰数据构成了空间数据仓库的物质基础。2）数据变换工具。源数据在输入数据库之前，必须经过适当的变换，将其投影到某一参考系统，进行地理编码和格式化。因为这些数裾在许多方而存在着异质性，如数据格式、命名、编码体系、投影等。变换主要

8、包括：提炼、转换和空间变换。3）空间数据仓库。源数据经过变换后进入空间数据仓库，并按某一专题进行信息组织，其包括的信息量巨大。空间数据仓库采用多维技术來管理海量数据。构建立方体或超立方体模型。多维数据库中的维不是随意定义的，它是一种高层次的类型划分。维是根据用户空间查询和分析需求来决定的。例如一般的地理查询和分析可以分解为时间、地