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地理信息系統(tǒng)的基本技術(shù)與發(fā)展動態(tài)
（作者未知） 2009/6/7
（接上頁）面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題.
2.2 時空系統(tǒng)(spatio_temporal system)
傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)只考慮地物的空間特性，忽略了其時間特性.在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，如環(huán)境監(jiān)測、地震救援、天氣預(yù)報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態(tài)變化的規(guī)律在求解過程中起著十分重要的作用.過去GIS忽略時態(tài)主要是受器件的限制，也有技術(shù)方面的原因.近年來，對GIS中時態(tài)特性的研究變得十分活躍，即所謂“時空系統(tǒng)”［5］.
地物除了具有三維空間中的空間性質(zhì)外，如何刻畫時間維的變化也十分重要.通常把GIS的時間維分成處理時間維(transaction time dimension)和有效時間維(valid time dimension).處理時間又稱數(shù)據(jù)庫時間或系統(tǒng)時間，它指在GIS中處理發(fā)生的時間.有效時間亦稱事件時間或?qū)嶋H時間，它指在實際應(yīng)用領(lǐng)域事件出現(xiàn)的時間. 根據(jù)處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統(tǒng)分為4類：靜態(tài)時空系統(tǒng)(static ST system)、歷史時態(tài)系統(tǒng)(historical ST system)、回溯時態(tài)系統(tǒng)(rollback ST system)和雙時態(tài)系統(tǒng)(bitemporal ST system).
(1)靜態(tài)時空系統(tǒng).它既不支持處理時間，也不支持有效時間，系統(tǒng)只保留應(yīng)用領(lǐng)域的一種狀態(tài)，比如當(dāng)前狀態(tài).(2)歷史時態(tài)系統(tǒng).它只支持有效時間，這種系統(tǒng)適用于事件實際發(fā)生的歷史對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域.(3)回溯時態(tài)系統(tǒng).它只支持處理時間，這種系統(tǒng)適用于信息系統(tǒng)的歷史對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域.(4)雙時態(tài)系統(tǒng).它同時支持處理時間和有效時間.處理時間記錄了信息系統(tǒng)的歷史，有效時間記錄了事件發(fā)生的歷史.
時空系統(tǒng)主要研究時空模型，時空數(shù)據(jù)的表示、存儲、操作、查詢和時空分析.目前比較流行的作法是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上擴充，如在關(guān)系模型的元組中加入時間，在對象模型中引入時間屬性.在這種擴充的基礎(chǔ)上如何解決從表示到分析的一系列問題仍有待進一步研究. 2.3 地理信息建模系統(tǒng)(geographic information modelling system，簡稱GIMS)
通用GIS的空間分析功能對于大多數(shù)的應(yīng)用問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為這些領(lǐng)域都有自己獨特的專用模型，目前通用的GIS大多通過提供進行二次開發(fā)的工具和環(huán)境來解決這一問題.如ARC/INFO提供的進行二次開發(fā)的宏語言AML.二次開發(fā)工具的一個主要問題是它對于普通用戶而言過于困難.而GIS成功應(yīng)用于專門領(lǐng)域的關(guān)鍵在于支持建立該領(lǐng)域特有的空間分析模型.GIS應(yīng)當(dāng)支持面向用戶的空間分析模型的定義、生成和檢驗的環(huán)境，支持與用戶交互式的基于GIS的分析、建模和決策.這種GIS系統(tǒng)又稱為地理信息建模系統(tǒng).GIMS是目前GIS研究的熱點問題之一.
目前實現(xiàn)通用GIS空間分析功能與各種領(lǐng)域?qū)Ｓ媚Ｐ偷慕Y(jié)合主要有兩種途徑.(1)松散耦合式.即除GIS外，借助其他軟件環(huán)境實現(xiàn)專用模型，其與GIS之間采用數(shù)據(jù)通訊的方式聯(lián)系.(2)嵌入式.即在GIS中借助GIS的通用功能來實現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域的專用分析模型.上述兩種方式總體上對用戶定義自己的專用模型的支持程度都是不夠的.目前的GIS離支持實現(xiàn)數(shù)據(jù)集定義、模型定義、模型生成和模型檢驗的全過程仍有相當(dāng)大的距離. GIMS的研究有幾個值得注意的動向.(1)面向?qū)ο笤贕IS中的應(yīng)用.面向?qū)ο蠹夹g(shù)用對象(實體屬性和操作的封裝)、對象類結(jié)構(gòu)(分類和組裝結(jié)構(gòu))、對象間的通訊來描述客觀世界，為描述復(fù)雜的三維空間提供了一條結(jié)構(gòu)化的途徑.這種技術(shù)本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在面向?qū)ο驡IS基礎(chǔ)上研究面向?qū)ο蟮哪Ｐ投x、生成和檢驗，應(yīng)當(dāng)比在傳統(tǒng)GIS上用傳統(tǒng)方法要容易得多.(2)基于icon的用戶建模界面.建模過程中的對象和空間分析操作均以icon形式展示給用戶，用戶亦可自定義icon.用戶在對icon的定義、選擇和操作中完成模型的定義和檢驗.這種方法較之AML這類宏語言要方便和直觀得多.(3)GIS與其他的模型和知識庫的結(jié)合.這是許多應(yīng)用領(lǐng)域面臨的一個非常實際的問題，即存在GIS之外的模型和知識庫如何與GIS耦合成一個有機整體.
2.4 三維GIS的研究
三維GIS是許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)IS的基本要求.目前的GIS大多提供了一些較為簡單的三維顯示和操作功能，但這與真三維表示和分析還有很大差距.真正的三維GIS必須支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫，解決了三維空間操作和分析問題.主要研究的方向包括：(1)三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究，主要包括數(shù)據(jù)的有效存儲、數(shù)據(jù)狀態(tài)的表示和數(shù)據(jù)的可視化；(2)三維數(shù)據(jù)的生成和管理；(3（未完，下一頁）
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