SIG: ¿Cómo ajustar un mapa digitalizado?
1.1 Adquisición y procesamiento de información espacial
Las tecnologías de adquisición de información espacial incluyen: medición de estación total de campo, medición de GPS, escaneo y digitalización de mapas, fotogrametría digital y mediciones de objetivos de imágenes de teledetección, etc. . Los software de medición de estaciones totales de campo y de medición GPS han sido básicamente populares.
La tecnología para digitalizar escaneos de mapas y convertirlos en bases de datos vectoriales se ha vuelto cada vez más madura y comercializada, como ArcScan de ESRI. La mayoría de las tecnologías actuales utilizan una combinación de métodos interactivos y automáticos. Después de eliminar automáticamente el ruido y las manchas de color, pueden rastrear automáticamente líneas individuales y límites de polígonos, identificar automáticamente puntos de interrupción, líneas de puntos y líneas simbólicas, enderezar ángulos automáticamente y permitir la interacción. Editor integrado de vectores rasterizados. Edición integrada de vectores. Aunque la digitalización por escaneo ha mejorado en gran medida la eficiencia y precisión de la entrada de datos gráficos, el trabajo de edición y entrada de datos de atributos después de la digitalización sigue siendo muy arduo.
La integración de los sistemas de posicionamiento global y los sistemas de información geográfica y la aplicación de los sistemas de información geográfica en el campo han logrado avances significativos en la adquisición de datos de campo en tiempo real. Las imágenes de teledetección se utilizan como mapas base y se convierten en la capa más importante de los SIG.
La tecnología de utilizar tecnología de fotogrametría digital para obtener automáticamente DEM y ortofotos digitales, y obtener datos de dibujo de líneas vectoriales mediante interacción manual se ha utilizado ampliamente. A nivel nacional, la tecnología es líder a nivel mundial, los instrumentos y el software se exportan y la empresa lleva a cabo tareas de recopilación de datos en el extranjero.
La tecnología de producción de ortoimágenes digitales de teledetección y la tecnología de extracción de objetivos interactivos también están básicamente maduras y se ha producido una gran cantidad de datos de ortoimágenes digitales de teledetección.
En términos de adquisición de información espacial, lo que queda es la identificación automática y la medición automática de objetivos de objetos terrestres, incluida la identificación de elementos de mapas escaneados, la fotogrametría digital y la extracción automática de objetivos de detección remota. Este es un tema que requiere investigación a largo plazo y es difícil lograr avances en el corto plazo.
Desde una perspectiva técnica, los métodos y tecnologías de procesamiento de datos espaciales han sido básicamente maduros, pero todavía falta un software especial de procesamiento de datos espaciales altamente eficiente y altamente automatizado.
Otra tendencia de desarrollo en la recopilación y el procesamiento de datos espaciales es la creación de redes de producción de datos espaciales. Se refiere a la recopilación y el procesamiento de datos espaciales basados en un entorno de red de área local, y a la programación, monitoreo y control de calidad de la producción a través de software de gestión de producción de datos de red para mejorar la eficiencia de la producción de datos espaciales y garantizar la seguridad de los datos.
Con el desarrollo de nuevos sensores, los equipos y la tecnología de adquisición de fuentes de información de datos espaciales se encuentran en un período de rápido desarrollo de una serie de nuevas tecnologías de aviación, como el radar de escaneo láser, las cámaras de fotogrametría digital de alta resolución y las cámaras infrarrojas. Disponemos de cámaras y radares interferométricos. Los equipos de teledetección nos permitirán obtener más información espacial.
1.2 Almacenamiento y recuperación de datos espaciales
La gestión de datos espaciales SIG ha ido más allá del modelo de gestión de archivos. El software SIG inicial generalmente usaba archivos para administrar datos de gráficos vectoriales y usaba sistemas de administración de bases de datos relacionales para administrar datos de atributos. Actualmente, los principales software SIG utilizan sistemas comerciales de gestión de bases de datos relacionales para gestionar datos gráficos y de atributos. Como ARC/INFO extranjero, GEOMEDIA, GEOSTAR nacional, MAPGIS, SUPERMAP, etc.
En la consulta y el acceso a datos, utilice comandos SQL estándar para acceder y manipular datos (lo que incluye agregar, eliminar y cambiar datos).
En términos de mejorar la velocidad de consulta, se introducen principalmente tecnologías de índice espacial como quadtree y R-tree.
1.3 Procesamiento y análisis de datos
El problema con los SIG en este sentido es que los expertos matemáticos que dominan las técnicas de análisis y modelado saben poco sobre los SIG, mientras que los desarrolladores de SIG a menudo tienen poca comprensión. del conocimiento espacial. Se sabe poco sobre el análisis, modelado y estadística espacial de los datos. Todavía no existen programas básicos de análisis espacial de propósito general en los sistemas comerciales estándar, ni herramientas básicas de modelado de propósito general. En particular, los proveedores de SIG están agregando capacidades de procesamiento de datos ráster a sus productos y ofreciéndolos como un módulo separado, como Vertical Mapper de MapInfo.
1.4 Exportación de datos
El avance más interesante en la producción de datos SIG se produce con la aparición de las tecnologías de Internet y WWW. Cualquier usuario puede acceder al SIG instalado en el servidor Web a través de Internet en cualquier momento y lugar, y obtener información cartográfica, crear mapas temáticos y realizar análisis geográficos en su propia interfaz personalizada. Cabe decir que el WebGIS actualmente comercializado está todavía en su infancia y las funciones de consulta y análisis proporcionadas por WebGIS aún no pueden satisfacer las necesidades de las aplicaciones profesionales. Sin embargo, el surgimiento de WebGIS ha comenzado a cambiar los métodos tradicionales de producción de datos SIG y distribución de mapas, proporcionando un alto grado de posibilidad de compartir para la socialización de información geográfica.
2.1 Tendencia de desarrollo de WebGIS
WebGIS es un sistema de aplicación de interoperabilidad de red basado en la arquitectura de Internet/Intranet existente. Puede utilizar Internet para publicar datos espaciales en la Web y proporcionarlos a los usuarios. con Proporciona funciones de exploración, consulta y análisis de datos espaciales. Por un lado, WebGIS puede proporcionar al público servicios de información en línea relacionados con información espacial, como transporte, turismo, restauración, entretenimiento, bienes raíces, compras, etc. Por otro lado, WebGIS puede proporcionar servicios para la gestión comercial interna de empresas basadas en intranet, como ayudar a las empresas con la gestión de equipos, gestión de línea, monitoreo y gestión de seguridad, etc. La amplia aplicación de WebGIS lo convierte en una tendencia inevitable en el desarrollo de SIG internacionales. A través de WebGIS, las personas pueden navegar u obtener fácilmente diversos datos geoespaciales distribuidos en la Web desde cualquier nodo de la WWW y realizar diversos análisis geoespaciales en línea.
2.2 Características de WebGIS
1) Mayor alcance de acceso.
2) Independencia de plataforma. No importa qué tipo de máquina sea el servidor/cliente, y no importa qué software SIG se utilice en el servidor WebGIS, los usuarios pueden acceder de forma transparente a los datos WebGIS utilizando un navegador web común y realizar dinámicas de componentes distribuidos en datos espaciales localmente o en el sitio. Combine y colabore en análisis y permita compartir bases de datos heterogéneas remotas.
3) Puede reducir significativamente los costos del sistema.
4) El funcionamiento es más sencillo.
5) Equilibrar la carga informática eficiente. Los recursos de la red se pueden utilizar por completo, el procesamiento básico y global se puede entregar al servidor, mientras que el cliente puede completar operaciones simples con pequeñas cantidades de datos directamente.
2.3 Modo de implementación WebGIS
1) Estrategia del lado del servidor. WebGIS basado en servidor generalmente utiliza tecnología CGI y depende del servidor para completar el análisis, la salida, etc. del SIG. Para cada operación SIG en el cliente, el servidor debe aceptar la solicitud, iniciar el programa CGI correspondiente para su procesamiento y luego convertir los resultados. en bits JPEG o GIF. Devuelve al usuario en forma de gráfico.
2) Estrategia del cliente. El programa cliente que se ejecuta en la máquina local se envía desde el servidor al cliente. Este programa puede interactuar con el usuario y manejar algunas solicitudes simples del usuario, como ventanas y zoom del mapa. Los datos vectoriales requeridos se solicitan directamente desde el servidor.
Cuando el cliente emite algunos requisitos operativos más complejos y avanzados que el programa cliente no puede manejar, solicitará al servidor WebGIS que los procese y envíe los resultados al cliente en forma de datos vectoriales.
3) Estrategia mixta. Considere de manera integral las capacidades informáticas y las condiciones de comunicación de la red del cliente y el servidor, asigne adecuadamente las tareas SIG, aproveche al máximo las capacidades informáticas del cliente y el servidor y mejore la interoperabilidad y el rendimiento del sistema. Por ejemplo, la consulta de bases de datos espaciales, la gestión de datos espaciales y las funciones complejas de análisis espacial deben implementarse en el servidor, la operación y el control interactivos del usuario, la consulta espacial local de páginas web, el análisis temático, etc., se realizan en el cliente. De esta forma, el cliente y el servidor completan tareas SIG simultáneamente, mejorando el rendimiento del sistema.
2.4 Tecnología de implementación WebGIS
1) CGI (método de interfaz de puerta de enlace común). La tecnología CGI es el método más antiguo utilizado en WebGIS. CGI es una tecnología estándar para conectar software de aplicación y servidor web, y es una extensión funcional de HTML.
2) ServerAPI (interfaz de programación de aplicaciones de servidor). En comparación con CGI, ServerAPI es un método de extensión de servidor web más eficiente, con una creación de procesos y una carga de comunicación entre procesos muy reducidas, y se ejecuta mucho más rápido que los programas CGI.
3) ASP (Página de Servidor Activo). ASP resuelve el problema de la objetivación de la interfaz CGI y puede analizar automáticamente los datos recopilados de las páginas web. Al mismo tiempo, ASP puede utilizar otros objetos ActiveX en el entorno de Windows.
4) Plug-in y Control ActiveX. Los complementos y los controles ActiveX son formas de ampliar la funcionalidad del navegador y se pueden utilizar para interpretar formatos de archivos de datos SIG personalizados.
Las ventajas de este método son: velocidad de ejecución rápida; puede procesar datos de mapas vectoriales; equilibra la carga en el cliente y el servidor hasta cierto punto y reduce los requisitos de ancho de banda de la red. Sin embargo, el módulo de funciones integrado de este navegador debe instalarse en la máquina local, lo que genera inconvenientes e inseguridad para los clientes. Al mismo tiempo, los problemas de compatibilidad y gestión de versiones entre diferentes versiones en los métodos tradicionales de programación de software no se pueden resolver una vez que se desarrolla un nuevo formato, se debe reinstalar el módulo integrado en el navegador correspondiente.
5) Java. Java se ha convertido en el lenguaje de desarrollo ideal para implementar la arquitectura de aplicaciones distribuidas WebGIS. Actualmente, existen dos métodos para desarrollar sistemas WebGIS utilizando Java: uno es utilizar la tecnología Java solo en la parte cliente del sistema WebGIS, y el lado del servidor utiliza el protocolo de transmisión de datos espaciales SIG desarrollado y el programa Java basado en el código del sistema existente. Los módulos funcionales del sistema se implementan de forma interactiva, que es el método adoptado por la mayoría de los sistemas WebGIS en la actualidad. Su característica es que el desarrollo del sistema es simple y fácil, lo que puede acortar en gran medida el ciclo de desarrollo del sistema. Al mismo tiempo, puede garantizar que el sistema desarrollado tenga sólidas capacidades de mapeo y análisis geoespacial y pueda lograr aplicaciones multiplataforma para un determinado. medida. El segundo enfoque es WebGIS basado en Java tanto en el lado del cliente como en el del servidor. Es decir, WebGIS del sistema Java puro. Este enfoque de desarrollo maximiza los beneficios de la tecnología Java, en particular su capacidad para soportar la creación de aplicaciones de red distribuidas tanto en el lado del servidor como en el del cliente.
3.1 Tendencia de desarrollo de SIG
SIG ha experimentado el proceso de evolución desde SIG de proyecto, SIG departamental, SIG empresarial y SIG social, y su integración de sistemas también ha experimentado una evolución correspondiente desde albergar SIG (SIG tradicional), SIG distribuido (C/S), SIG inteligente (WebGIS) y la virtualización realizan el proceso de cambio de los SIG. Se puede ver que los SIG siempre están evolucionando hacia un mayor rendimiento, menores costos, más apertura y flexibilidad.
Con la madurez de la teoría y los métodos orientados a objetos, la mejora gradual de la tecnología de realidad virtual y la popularización de las redes y los sistemas inteligentes, las estrategias de integración de sistemas WebGIS basadas en Internet e Intranet se convertirán en la tecnología principal de los sistemas GIS en el siglo XXI. .
3.2 Formato abierto de intercambio de datos espaciales basado en XML en un entorno de red
Lenguaje de marcado extensible XML (Lenguaje de marcado extensible) permite a los proveedores de información definir etiquetas y nombres de atributos según sea necesario. También se puede incluir, por lo que la estructura del archivo XML puede tener cualquier grado de complejidad. XML es multiplataforma, abierto, extensible y altamente estructurado.
Geography Markup Language (GML), desarrollado por la OpenGIS Association, es una especificación de codificación basada en XML para transmitir y almacenar información geográfica (incluida la geometría y los atributos de entidades geográficas). Describe el mundo en términos de características geográficas y puede codificar entidades geográficas muy complejas.
3.3 SIG abierto
La característica básica de la Web es la apertura. Por tanto, la arquitectura de WebGIS debe ser abierta, interoperable, extensible y extensible. Open WebGIS debería incluir primero la apertura de datos, es decir, el intercambio de información distribuida en bases de datos heterogéneas. La aparición de XML proporciona una buena solución. Además, debería incluir apertura en el acceso a los datos, es decir, una buena interoperabilidad entre diferentes programas SIG. Estos requisitos para WebGIS son la intención original de la Asociación OpenGIS.
En comparación con el SIG tradicional, OpenGIS establece una base técnica común para el procesamiento abierto de información geográfica. Tiene las características de interoperabilidad, escalabilidad, apertura técnica, portabilidad, compatibilidad, realizabilidad y sinergia.
3.4 WebGIS basado en computación distribuida
Actualmente, la computación distribuida solo implementa la computación cliente/servidor, que es un paso intermedio para lograr una computación completamente distribuida. La computación totalmente distribuida es una computación colaborativa punto a punto no centralizada y es el modelo informático ideal para el próximo siglo.
Actualmente, la arquitectura o los estándares utilizados para las plataformas informáticas distribuidas incluyen la arquitectura CORBA del intermediario de solicitud de objetos iguales de la organización de gestión de objetos, el modelo de objetos componentes distribuidos DCOM de Microsoft y el ADN estructural del sistema de red distribuida, la informática distribuida. Entorno DCE y Java de SUN.
Las aplicaciones WebGIS distribuidas han evolucionado desde la simple visualización del mapa de dibujo de una aplicación WebGIS en un navegador web.
Las aplicaciones WebGIS distribuidas han evolucionado desde la simple visualización de mapas dibujados por aplicaciones WebGIS en un navegador web hasta la integración de capacidades SIG basadas en Internet. Los usuarios SIG remotos tienen acceso completo a datos SIG comunes y pueden comunicarse con otros usuarios SIG en tiempo real. El desarrollo de la tecnología de aplicaciones InternetGIS distribuidas se centra principalmente en tres aspectos: servidor, cliente y comunicación de red.
3.5 Entorno geográfico virtual de red
La tecnología de realidad virtual tridimensional se está convirtiendo en un punto de acceso técnico para las aplicaciones de red. Con el rápido desarrollo de Internet y la creciente madurez de la tecnología tridimensional, la gente ya no está satisfecha con las características interactivas del espacio bidimensional en las páginas web, sino que espera convertir WWW en un espacio tridimensional.
La visualización proporcionada por la tecnología de entorno geográfico virtual (VR) no es solo una visualización espacial de formas geométricas generales, sino que también puede visualizar información geográfica, ruido, temperatura, fuerza, desgaste, vibración, etc., y También puede visualizar el pensamiento creativo humano se expresa como una entidad virtual visual, promoviendo una mayor sublimación de la inspiración creativa humana.
GeoVRML (Geographic Virtual Modeling Language) describe datos geoespaciales basados en Virtual Modeling Language (VRML).
Su propósito es permitir a los usuarios explorar datos georreferenciados, mapas y modelos de terreno tridimensionales a través de un complemento VRML estándar instalado en un navegador web. Su aparición proporcionará una buena plataforma de estandarización de datos para la realización del entorno geográfico virtual en el entorno de red y promoverá en gran medida la aplicación del entorno geográfico virtual de red.
3.6 SIG móvil
El SIG móvil es un sistema de servicios de aplicaciones. SIG móvil en un sentido estricto se refiere a SIG con funciones SIG de escritorio que se ejecutan en terminales móviles (como PDA). No interactúa con el servidor y es un modo operativo fuera de línea. En términos generales, el SIG móvil es un sistema integrado, que es la integración de SIG, GPS, comunicaciones móviles, servicios de Internet, tecnología multimedia, etc. El sistema de información geográfica móvil tiene las siguientes características:
1) El sistema de información geográfica móvil se ejecuta en varios terminales móviles. Puede comunicarse de forma inalámbrica con el servidor y obtener datos espaciales en tiempo real, y también puede ser. independiente del servidor y de la transmisión. Opera de forma independiente independientemente de las limitaciones del medio y es móvil.
2) Como sistema de servicio de aplicación, el sistema de información geográfica móvil debe poder responder a las solicitudes de los usuarios de manera oportuna y ser capaz de manejar el impacto de varios factores que cambian con el tiempo en la vida del usuario. entorno en tiempo real, y es dinámico (tiempo real).
3) El SIG móvil integra varias tecnologías de posicionamiento para determinar la ubicación actual del usuario y la información relacionada en tiempo real, por lo que depende de la información de ubicación.
4) La representación de los SIG móviles se presenta en terminales móviles, incluidos teléfonos móviles, PDA y terminales montados en vehículos. Los fabricantes de estos dispositivos no son únicos, y las tecnologías que utilizan también lo son, lo que conduce inevitablemente a la diversidad de terminales móviles.
3.7 SIG tridimensional
El SIG tradicional es bidimensional y solo puede procesar y gestionar gráficos bidimensionales y datos de atributos. Algunos programas también tienen capacidades de análisis del terreno DEM de 2,5 dimensiones. Con el desarrollo de la tecnología, el modelado 3D y los SIG 3D se han desarrollado rápidamente y tienen un enorme atractivo en el mercado.
Un verdadero SIG tridimensional no sólo puede expresar objetos tridimensionales (edificios de superficie y sobre el suelo), sino también expresar el interior de objetos, como minas y aguas subterráneas. Dado que las entidades tridimensionales, como los yacimientos geológicos y las minas, no solo son irregulares en la superficie, sino que también tienen diferentes materiales internos, el valor Z no se puede usar como un atributo en este momento, sino que debe usarse como una coordenada espacial. El valor de cualquier punto dentro del yacimiento es la coordenada tridimensional x, función de y, z, es decir, P = f (x, y, z). Aunque actualmente estamos realizando visualización tridimensional, z es una función de xy. Cómo visualizar P = f (x, y, z) para representar la forma de la superficie del yacimiento y reflejar la estructura interna es un problema difícil. Por lo tanto, el SIG 3D real actual sigue siendo un problema de "cuello de botella". Se han lanzado algunos sistemas prácticos, pero en general se han realizado algunas simplificaciones.
Conclusión:
Los SIG generalmente muestran la tendencia de desarrollo de la red, la apertura, la realidad virtual, la integración y la multidimensionalidad espacial. Como herramienta de aplicación informática, SIG integra funciones de visualización de mapas y análisis geográfico espacial con funciones de bases de datos, proporcionando un medio inteligente para el análisis, síntesis y consulta de datos espaciales, que implica la interpenetración de múltiples disciplinas y el apoyo mutuo.
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