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1、第25卷第3期武汉测绘科技大学学报Vol.25No.32000年6月JournalofWuhanTechnicalUniversityofSurveyingandMappingJune2000文章编号:1000_050X(2000)03_0212_215*GIS发展瓶颈、理论及万象GIS实践121胡鹏杨传勇李国建(1武汉测绘科技大学土地科学学院,武汉市珞喻路129号,430079)(2武汉市自来水公司,武汉市解放大道240号,430032)摘要阐述了GIS发展中的3个瓶颈问题:输入、更新、全面的空间概念,并分析了产生这些瓶颈的理论背景,提出了GIS对象结构、系统
2、空间数学基础及结构,矢量、栅格结合的3个重要理论问题,最后介绍了万象GIS的实践。关键词GIS瓶颈;GIS理论;万象GIS;数字地球;空间数学基础分类号P208文献标识码AGIS的发展正面临着决择:从GIS产生起就工程85%以上的投资和工作量,这是GIS发展最伴随着数据输入的瓶颈问题。随着人们研究领域主要的瓶颈之一。的扩大,研究的尺度越来越细,关心的信息类型越1.2动态更新能力来越多,信息变化也越来越频繁,其矛盾已日趋尖GIS由于上述结构造成的输入痼疾,相对于锐。这一问题又和信息输出瓶颈紧密相连,从而迅速变化的地学环境很不适应。目前,GIS工程更加复杂:人们期望
3、GIS能够动态编绘,能够输大都兴建在城市、国家重点工程区域和经济发达出各种比例尺的地形图、地理图。而实际上,此问区域,这些区域的基础地理信息变化很快,基础图题远比人们的设想困难得多:GIS模型是地理景尤其是大比例尺图更新特别快。分析及实践表观模型,而地图则是图形符号模型。前者属逻辑明,对于当今GIS的更新能力及手段,基础信息思维问题,后者属形象思维范畴,在计算机上解决更新达10%的图幅,重新输入比修改更经济。因后者还不是短期内的事。而,往往一个历时多年兴建而成的大型GIS,刚输入完基础信息,新的数据又必须开始输入。系统1GIS发展的瓶颈问题越大,所关注区域的比例
4、尺越大,矛盾就越尖锐。这个问题极大地影响了GIS的运行及效益发挥。1.1数据输入1.3空间概念不全面现在人们一般把两种模型分开,即把GIS与从进一步发展看,现行矢量型GIS,如Arc/机助编绘分开考虑。因此,数据的输入成了制约Info、MGE等均构造在矢量的分层拓扑模型之[1]GIS发展的瓶颈,它伴随GIS30年的发展历程,上,它是有序模型,具有实体组织的/位0和以Arc/Info为代表的矢量型系统定义GIS为目/序0;它又是拓扑模型,有实体的/邻0,即实体之标集合,而目标则包括属性数据和空间数据。因间的相邻关系。同时它还是层次模型,即通过逻此,一个区域(尤其是
5、大区域)所有地理实体的数辑分层方式,分别存储点、线、面实体,以提高效量十分巨大,其相应数据的组织输入、检查及数据率。总之,它给出了空间的/位0、/邻0、/层0的概洁净工作量更是惊人,除目标数以外,每个目标念。然而空间还有其他的概念,笔者认为还包括(实体)均具有/自己的空间0数据,都具有各自的/近0和/势0,/近0就是距离某些实体的远近,/势0系统量度和参数。为统一一个系统的空间,必须即区域中各实体间相互状态关系,它表明空间各进行/拼图0、/接边0,这两项连同一个图幅的全部实体对空间任一点的影响,如空间中/场0的概念。矢量目标化等3项技术工作占了这种GIS类型这两
6、者中的/近0,在矢量结构中,尽管也可以通过收稿日期:1999_10_27.*国家测绘局九五攻关资助项目,编号950502。第3期胡鹏等:GIS发展瓶颈、理论及万象GIS实践213/位0算出,但效率极低,而/势0要在矢量结构中算繁的、高精度的度量需要,但不是在纸上量度,而出来极为困难。由于地理空间的可延伸性,实体是计算机高速量算;它是以整体空间来研究区域数量无限扩展,人们对GIS的功能及要求也不断的,要求连续而不能以割裂方式,区域大小没有限提高,实体本身和它们之间的关系趋于不确定和制;同时具有尺度的要求,即小、中、大比例尺要相互影响及变化,不可能也没有必要预先全部
7、算求,这些均不同于地图。/数字地球0概念的提出出和存储它们,以满足人们对GIS的广泛需要。更说明了这一问题,它对空间主要要求是:全球、但是,如果效率很低或者算不出来时,系统的能力大区域统一、连续(即无缝)、三维、多分辨率且可及发展就会大受影响。精密度量。目前的GIS在此上的缺陷是很明显的。2瓶颈产生的理论背景当前,矢量结构的GIS,其系统空间定义为所确定的地图投影框架,即[1]李德仁院士等提出了GIS理论问题,很有X=f1(B,K)(1)意义。笔者认为,上述瓶颈问题根本原因在于深Y=f2(B,K)层,在于理论。它是一个单尺度的度量空间。实际上不同尺度空2.1GI
8、S对象的总体构架间容量不
