1、引言
自从美国总统戈尔1998年1月31日提出“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中引起了积极的反响。“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系统正面临巨大的挑战。一般而言,传统的GIS模型一般存在如下问题:
●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在实际应用中也存在如下问题:
●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究目的的不同,又有许多独立的GIS应用系统。
●专有的数据格式:现有的商用GIS系统都有自己的数据格式,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,其用户界面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。
1.2 GIS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:
●数据库中存储地理数据具有多源、多维、时态与大规模数据量的特点。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、时态数据,使得GIS数据库异常庞大。所以要求新一代的GIS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。目前我国已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中快速、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、无缝连接的实时数据。
●提供快速的数据接入。
2、空间数据仓库技术
自从Dr.E.F.Codd1970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中引入数据仓库技术,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究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:
(1)空间数据仓库是面向主题的。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。