GIS基础软件技术体系发展及展望

地理信息系统作为IT系统的重要组成部分,其技术的每一次进步都与最新IT技术的兴起息息相关。随着云计算、大数据、人工智能等技术的发展与应用,如今GIS基础软件已经形成五大技术体系：大数据GIS技术体系,增加了对空间大数据的存储管理、分析处理以及可视化的能力,丰富了空间数据的内涵;人工智能GIS技术体系,GIS通过结合人工智能相关算法,增强了GIS模型的分析预测能力,同时二者之间相互赋能,在增强GIS能力的同时,也让人工智能具备空间分析和可视化能力,拓展了其应用范围;新一代三维GIS技术体系,实现了二三维GIS一体化和多源异构数据的融合,推动了三维GIS从室外走向室内,从宏观走向微观;分布式GIS技术体系,突破了数据类型和容量的限制,数量级提升了GIS软件的性能,让高可用和高可信GIS应用成为可能;跨平台GIS技术体系,使得GIS软件可运行于不同类型的CPU架构和操作系统,满足日益丰富的多终端应用需求。五大技术相辅相成,进一步拓展了GIS基础软件的能力和应用场景。本文以SuperMap GIS为例,详细介绍了GIS五大技术体系的具体内容,阐述了每项技术的难点与创新点,并用光环曲线对五大技术体系的发展阶段进行了划分,探讨了未来GIS技术的发展趋势。     

我国地理信息系统产业发展与前景

讨论了地理信息系统产业的主要内涵，我国GIS产业的形成与发展，分析了我国GIS产业总体规模、市场应用、GIS企业与产品的基本情况。认为政府部门仍是我国GIS产业的主要对象，GIS正在融入IT的主流，GIS与其他IT技术分支结合，产生大量新兴的应用，给我国GIS产业带来了新的机遇。     

GIS客户数据库更新的基本问题

GIS客户数据库更新是目前空间数据生产者和使用者共同关注的热点问题之一。该问题的成功解决不仅可以提高客户数据库的更新效率,缩短更新周期,降低更新成本,而且可以强化数据生产者的服务能力,增加主数据库的应用价值,同时也顺应了数据共享的时代要求。本文首先阐述GIS客户数据库更新的概念含义和基本实施方式,然后针对更新实施过程中的变化捕捉、增量建模、数据异构、更新集成、软件平台、政策标准等问题的主要解决方法和当前研究现状展开论述。     

近30 a中国上空臭氧总量时空变化遥感监测分析

本文对近30 a以来中国上空臭氧总量的时空动态变化特征进行遥感监测与分析。结果表明,中国上空的臭氧总量在持续下降,下降速度低于全球臭氧总量下降速度,而与北半球下降速度基本一致,略低于北半球下降速度。中国臭氧总量每年平均减少0.11%,大约下降0.36 DU,但2000年后中国臭氧总量下降的速度有所减缓,尤其是2005年以来,中国臭氧总量呈上升趋势,这与全球的臭氧总量变化趋势相同。中国臭氧总量的季节变化呈正弦曲线变化,最大和最小值分别出现在3月和10月,平均值大约分别为333.36 DU和284.54 DU。中国臭氧总量季节变化在纬度方向上不明显,而在经度方向上变化较大,同纬度地区臭氧总量,东部地区的大于西部地区的,南北方地区臭氧总量季节变化几乎呈相反的趋势。     

GIS软件设计演化与求精实现的双向工程模型探讨

结合特定领域软件体系结构的原理与基于构件的软件开发方法,从两个不同的方向对GIS软件的演化求精进行了探讨。通过对元数据模型的扩展来支持软件体系结构、软件及数据对象的统一描述,进而实现基于构件的检索、发现与组装。引入模式概念驱动软件体系结构的演化分解,最终形成GIS软件设计演化与实现求精的双向工程模型。     

近30年来中国陆地蒸散量和土壤水分变化特征分析

 对NOAH陆面模式模拟的近30年中国陆地蒸散量和土壤含水量,按照6大片区和5种生态系统类型进行了统计分析。讨论全国以及各大区不同生态系统类型蒸散和土壤含水量的变化,研究不同类型蒸散和土壤含水量的关系。中国陆地蒸散量总体呈增加的趋势,年内蒸散量最大的月份是7月,年末和年初蒸散量较小。而我国中南、西南、华东、东北和西北蒸散量变化趋势和全国的总趋势一致,呈增加的趋势。华北地区蒸散量近30年来总体趋势是下降的,华北蒸散量最大的年份是上世纪90年代。在所有生态系统类型中,林地蒸散最大的有东北、华东、西南和中南4区;而华北和西北草地在各类型中蒸散量所占比例最高。6大片区对比,林地蒸散水量最大的地区是西南和中南,最小的西北;草地蒸散水量最大的地区是西南,最小的是东北区;农田蒸散水量最高的是华东,最低的是西北;荒漠蒸散量最大的片区是西北;湿地蒸散最大的是东北。80年代以来,全国土壤含水量总体呈下降的趋势。从各片区的情况看,仅西北地区稍有增加,其余5区土壤含水量皆是下降的。植被覆盖度和土壤水分是影响蒸散量最重要的因子,在植被覆盖较差时,土壤水分和蒸散量相关性较好。     

Linux环境下的GIS基础平台研发

基于Unix／Linux的GIS基础平台是目前国内GIS业界一个全新的研发领域。在此详细介绍了完全基于Unix／Linux环境研发的GIS基础平台的结构和特点,包括系统总体结构、跨操作系统平台的空间数据库引擎和管理系统、基于Linux的空间操作与应用服务平台、基于CORBA的跨操作系统的分布式协同控制环境、基于Linux的客户端操作环境和基于Java的元数据库管理系统等内容,阐述了数据处理流程,讨论了Linux集成开发环境、CORBA中间件平台和数据库管理系统的集成开发方法,并简要介绍了支持系统二次开发的空间数据管理API的功能特色。     

GIS标准化综述

标准是为在一定的范围内获得最佳秩序,对活动或其结果规定共同和重复使用的规则、准则或特性的文件,该文件经协商一致制定并经一个公认机构批准。标准应以科学技术和经验的综合成果为基础,以促进最佳社会效果为目的。(引自GB／T1．1-2000)     

广州市城市基础地理信息系统的建设与发展

广州市城市基础地理信息系统作为广州市空间基础设施的关键技术支撑和重要组成部分,在近10年的建设中奠定了良好的基础并得到了可持续的发展。从项目的立项、总体设计、数据标准制定及数据库建设等方面进行了归纳总结。同时,从Web GIS的应用开发、3DGIS的应用开发、多功能应用的城市基础地理信息数据库建设3个方面阐述了广州市城市基础地理信息系统的建设与发展。     

高性能GIS研究进展及评述

互联网技术的发展使地理信息技术得到了前所未有的发展和应用,地理信息计算呈现出计算速度快、运行效率高、应用多样化的发展特征。而随着计算机硬件性能飞速提升,传统的GIS数据处理方式并不能与之匹配,各种缺陷与弊端逐渐显现,亟待更高效的数据处理方式。目前,以并行集群计算技术和分布式网络技术为代表的高性能计算的出现,为这些问题的解决带来了新思路,并逐渐发展形成了新一代的多核并行高性能计算系统。当前,如何利用新型硬件体系结构带来的计算能力,研究新一代高性能GIS计算系统,解决现在所面临的时空数据密集和计算密集问题成为重要挑战。高性能计算是基于一组或几组计算机系统组成的集群,通过网络连接组成超级计算系统以加强数据处理、分析计算性能的一种技术。在实际应用中,逐渐形成Hadoop,Spark和Storm 3大主流分布式高性能计算系统,它们三者各具优缺点。本文从高性能GIS算法、并行GIS计算、内存计算和众核计算4个方面梳理、归纳总结了高性能GIS的技术体系,分析了每类高性能GIS技术特征,综合分析、评述了近年来高性能GIS的研究进展,并对高性能GIS未来发展进行展望,为更完备、高效的高性能GIS体系的建立、发展和应用提供参考。今后,并行GIS计算、高性能计算模式和分布式存储仍然是GIS技术领域发展的重要方向,通过高性能GIS系统可有效地解决时空数据密集、计算密集和网络通讯密集等问题,大大提升GIS地理分析效率。