地理信息服务中数据传输的策略研究
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摘要
地理信息服务同传统的地理信息系统的根本区别在于:它强调的是共享服务和个性化“服务”的一致性。地理信息服务就是在空间信息传播的过程中为不同的用户提供优质的、满足需求的空间信息产品。所以,地理信息服务就是研究产生这些不同结果的服务过程,以及这些过程的实施方式。本文对地理信息服务的构建以及实现过程中的一些问题进行了较深入的研究,主要研究内容和创新点如下:
1.分析目前比较先进的两种地理信息服务模式——基于Web Service的GIS与网格GIS,总结其技术特点、关键技术以及各种技术的局限性,然后在此基础上,借鉴这两种地理信息服务体系结构的先进模式,构建了基于安全的地理信息服务体系结构,与上述两种模式相比较,具有结构上更加灵活(可以构建满足多重需求的混合模式的服务体系)、资源数据的访问和网络传输更加安全、服务权限管理更加灵活便捷等特点。
2.从地理信息服务中数据传输应用的角度出发,在分析各种传输协议性能特点的基础上,从网络数据传输协议的传输层和应用层两个层次研究地理信息服务系统应用的特殊性,根据应用的特殊需求提出采用相应的数据传输策略,提高应用系统中各类数据传输的性能和为多用户提供地图服务、位置服务以及各种应用服务的综合能力。
3.结合空间图像数据的应用特点,分析提升型小波分析算法和JPEG2000图像压缩技术的特性,建立基于提升型小波变换和JPEG2000图像压缩技术的空间图像数据的压缩和传输模型,实现数据分层压缩,分层传输,分层显示的渐进式传输技术,提高用户作业的响应速度,减少网络数据的传输总量。
4.结合应用需求,分析常用数据加密算法,在地理信息服务系统中图像数据的压缩和传输模型的基础上,结合通用加密技术,建立基于安全的空间图像数据压缩与传输模型,解决数据传输应用中安全与效率之间的矛盾。
5.分析矢量数据常用算法技术特点和矢量数据的组织、存储特点,建立基于小波变换、Douglas算法和曲率分析算法的线状要素压缩和优化的自适应模型。
6.基于文件的通用无损压缩技术,根据空间矢量数据的存储特点,建立基于整数变换、二阶差分变换、二阶均值变换和LZW无损压缩算法的空间矢量数据的无损压缩模型。
7.分析国内外矢量数据渐进式传输模型的特点,根据网络环境下矢量数据的存储及显示特点和人们由粗到细、由总体到局部的空间信息认知规律,建立基于小波变换的空间矢量数据的渐进式传输模型,提高用户的作业响应时间,同时使用户在不增加数据量的前提下,得到多尺度的空间矢量数据。
8.根据用户需求和应用环境,建立基于安全的地理信息服务系统原型。
The radical difference between Geographical Information Services and Geographical information systems is that it emphasizes the coherence of sharing services and individuation services. Geographical Information Services is, in the transmission process of spatial information, to provide high-quality, meeting-demand spatial information to different clients. Therefore, Geographical Information Services studies on the process during which those different results were produced, and the mode to put these processed into practice. This paper lucubrated on some questions in building and realizing Geographical Information Services. Main research contents and innovation as foliowings:
1. The author analyzed present two advanced Geographical Information Services modes, GIS based on Web Service and Grid GIS, and summarized their technology characters, key technologies and various technology shortcomings. After that, referring to those frameworks, the author built up a Security Based Geographical Information Services System Framework. Comparing with those two modes, new system framework has the characteristic of structure more flexible (mixed mode service system, which can satisfy multiple demands), resource data's accessing and network transmission more safe, service right management more convenient.
2. From the data transmission and application in Geographical Information Services, after analyzing every transmission protocol's characteristic, the author studied the Geographical Information Service's particularity on transmission layer and application layer of network data transmission protocols, and prompted corresponding data transmission strategy according to particular demand. Thus different kinds of data transmission capabilities in application system and the integrate ability to offer map service, location service and various application services to multiple clients were improved.
3. Considering the application specialty of spatial image data, the author analyzed the character of lifting wavelet analyze algorithm and JPEG2000 image compression technology, built up a compression and transmission model for spatial image data based on lifting wavelet transforming and JPEG2000 image compression technology, and realized the technology of gradual data transmission of layered compression, layered transmission, layered visualization, thus improved the response efficiency and reduced the gross of network data.
4. Combining with practical demand, the author analyzed common data encrypting algorithms. Based on image data compression and transmission model in Geographical Information System, the author integrated general encrypting technology, built up a secure-based spatial image data compression and transmission model, which solve the conflict between safety and efficiency in data transmission and application.
5. The author analyzed the technology characters of vector data common algorithms, and the characters of vector data's organization and storage. Then according to the characters of wavelet transforming, the author built up a linear elements compression and optimize self-adjusting model based on wavelet transforming, Douglas algorithm and curvature analyzing algorithm.
6. Considering general lossless compression technology to file, and according to storage character of spatial vector data, the author built up a high-efficiency lossless compression model based on integer transforming, two-rank difference transforming, two-rank average transforming and LZW lossless compression algorithms.
7. By analyzing the characters of gradual transmission models home and abroad, according to the characters of vector data storage and visualizing and spatial information cognize principles, which is from coarse to details, from collectivity to local, the author built up a spatial vector data's gradual transmission model based on wavelet transforming, thus reduced the response time to clients' requirement. Meanwhile, multi-scale spatial vector data could be sent to clients at the precondition of no data quantity increasing.
8. Based on the research contents just mentioned, according to client's particular demand and application environments, the author built a secure-based Geographical Information Services system archetype.
1.分析目前比较先进的两种地理信息服务模式——基于Web Service的GIS与网格GIS,总结其技术特点、关键技术以及各种技术的局限性,然后在此基础上,借鉴这两种地理信息服务体系结构的先进模式,构建了基于安全的地理信息服务体系结构,与上述两种模式相比较,具有结构上更加灵活(可以构建满足多重需求的混合模式的服务体系)、资源数据的访问和网络传输更加安全、服务权限管理更加灵活便捷等特点。
2.从地理信息服务中数据传输应用的角度出发,在分析各种传输协议性能特点的基础上,从网络数据传输协议的传输层和应用层两个层次研究地理信息服务系统应用的特殊性,根据应用的特殊需求提出采用相应的数据传输策略,提高应用系统中各类数据传输的性能和为多用户提供地图服务、位置服务以及各种应用服务的综合能力。
3.结合空间图像数据的应用特点,分析提升型小波分析算法和JPEG2000图像压缩技术的特性,建立基于提升型小波变换和JPEG2000图像压缩技术的空间图像数据的压缩和传输模型,实现数据分层压缩,分层传输,分层显示的渐进式传输技术,提高用户作业的响应速度,减少网络数据的传输总量。
4.结合应用需求,分析常用数据加密算法,在地理信息服务系统中图像数据的压缩和传输模型的基础上,结合通用加密技术,建立基于安全的空间图像数据压缩与传输模型,解决数据传输应用中安全与效率之间的矛盾。
5.分析矢量数据常用算法技术特点和矢量数据的组织、存储特点,建立基于小波变换、Douglas算法和曲率分析算法的线状要素压缩和优化的自适应模型。
6.基于文件的通用无损压缩技术,根据空间矢量数据的存储特点,建立基于整数变换、二阶差分变换、二阶均值变换和LZW无损压缩算法的空间矢量数据的无损压缩模型。
7.分析国内外矢量数据渐进式传输模型的特点,根据网络环境下矢量数据的存储及显示特点和人们由粗到细、由总体到局部的空间信息认知规律,建立基于小波变换的空间矢量数据的渐进式传输模型,提高用户的作业响应时间,同时使用户在不增加数据量的前提下,得到多尺度的空间矢量数据。
8.根据用户需求和应用环境,建立基于安全的地理信息服务系统原型。
The radical difference between Geographical Information Services and Geographical information systems is that it emphasizes the coherence of sharing services and individuation services. Geographical Information Services is, in the transmission process of spatial information, to provide high-quality, meeting-demand spatial information to different clients. Therefore, Geographical Information Services studies on the process during which those different results were produced, and the mode to put these processed into practice. This paper lucubrated on some questions in building and realizing Geographical Information Services. Main research contents and innovation as foliowings:
1. The author analyzed present two advanced Geographical Information Services modes, GIS based on Web Service and Grid GIS, and summarized their technology characters, key technologies and various technology shortcomings. After that, referring to those frameworks, the author built up a Security Based Geographical Information Services System Framework. Comparing with those two modes, new system framework has the characteristic of structure more flexible (mixed mode service system, which can satisfy multiple demands), resource data's accessing and network transmission more safe, service right management more convenient.
2. From the data transmission and application in Geographical Information Services, after analyzing every transmission protocol's characteristic, the author studied the Geographical Information Service's particularity on transmission layer and application layer of network data transmission protocols, and prompted corresponding data transmission strategy according to particular demand. Thus different kinds of data transmission capabilities in application system and the integrate ability to offer map service, location service and various application services to multiple clients were improved.
3. Considering the application specialty of spatial image data, the author analyzed the character of lifting wavelet analyze algorithm and JPEG2000 image compression technology, built up a compression and transmission model for spatial image data based on lifting wavelet transforming and JPEG2000 image compression technology, and realized the technology of gradual data transmission of layered compression, layered transmission, layered visualization, thus improved the response efficiency and reduced the gross of network data.
4. Combining with practical demand, the author analyzed common data encrypting algorithms. Based on image data compression and transmission model in Geographical Information System, the author integrated general encrypting technology, built up a secure-based spatial image data compression and transmission model, which solve the conflict between safety and efficiency in data transmission and application.
5. The author analyzed the technology characters of vector data common algorithms, and the characters of vector data's organization and storage. Then according to the characters of wavelet transforming, the author built up a linear elements compression and optimize self-adjusting model based on wavelet transforming, Douglas algorithm and curvature analyzing algorithm.
6. Considering general lossless compression technology to file, and according to storage character of spatial vector data, the author built up a high-efficiency lossless compression model based on integer transforming, two-rank difference transforming, two-rank average transforming and LZW lossless compression algorithms.
7. By analyzing the characters of gradual transmission models home and abroad, according to the characters of vector data storage and visualizing and spatial information cognize principles, which is from coarse to details, from collectivity to local, the author built up a spatial vector data's gradual transmission model based on wavelet transforming, thus reduced the response time to clients' requirement. Meanwhile, multi-scale spatial vector data could be sent to clients at the precondition of no data quantity increasing.
8. Based on the research contents just mentioned, according to client's particular demand and application environments, the author built a secure-based Geographical Information Services system archetype.
引文
[1]孟令奎,史文中,张鹏林.网络地理信息系统原理与技术[M],科学出版社,2006
[2]Shashi Shekhar,Sanjay Chawla著,谢昆青,马修军译。空间数据库[M],机械工业出版社,2004
[3]张书亮,闾国平,李秀梅等.网络地理信息系统[M],科学出版社,2005
[4]龚强.基于网格技术解决空间信息问题的思考[J].测绘与空间地理信息,2004,(5)
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