多媒體地理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

劉穎軒

【摘 ?要】地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）在我國(guó)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，在資源環(huán)境及設(shè)施的管理和規(guī)劃中發(fā)揮著日益重要的作用，并且逐步形成為一門新興的信息產(chǎn)業(yè)。隨著21世紀(jì)的來(lái)臨，一個(gè)新型的信息社會(huì)和空間時(shí)代即將展現(xiàn)在人們面前，地理信息技術(shù)將在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中將發(fā)揮更加重要、更加積極的作用。將多媒體技術(shù)應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題是：如何有效地管理多媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù);其次，在區(qū)域分析過(guò)程中，怎樣實(shí)現(xiàn)多媒體播放功能.指出用擴(kuò)充的關(guān)系數(shù)據(jù)模型作為多媒體數(shù)據(jù)模型較適宜;多媒體功能的實(shí)現(xiàn)則取決于多媒體數(shù)據(jù)的格式是否為RIFF格式以及對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求.最后展示了多媒體技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用前景.

【關(guān)鍵詞】多媒體;地理信息系統(tǒng);電子地圖

1 多媒體數(shù)據(jù)的有效管理

通常，應(yīng)用軟件軟件中的多媒體數(shù)據(jù)有兩種生成方式：一種是媒體播放之前，將其數(shù)字化到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，播放時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)中取數(shù)據(jù);另一種是播放時(shí)，邊生成邊播放.而GIS軟件中的數(shù)據(jù)庫(kù)又分為空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，即我們可根據(jù)媒體數(shù)據(jù)的特性或應(yīng)用軟件的要求將多媒體數(shù)據(jù)分別溶于空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中。GIS也是一種重要的媒體。GIS與多媒體結(jié)合已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，在多媒體系統(tǒng)中嵌入GIS功能，或在GIS系統(tǒng)增加多媒體功能，極大地增強(qiáng)了二者的功能。

2 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中多媒體數(shù)據(jù)的管理

目前，多數(shù)GIS應(yīng)用軟件所能描述的空間目標(biāo)都是靜態(tài)的，實(shí)際上，很多GIS所要表達(dá)和研究的空間目標(biāo)都不會(huì)是一成不變的，因此，GIS研究者已廣泛關(guān)注能對(duì)時(shí)空過(guò)程和時(shí)空目標(biāo)進(jìn)行描述和分析的時(shí)態(tài)GIS（temporal GIS）。時(shí)態(tài)GIS的組織核心是時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，即設(shè)計(jì)一個(gè)合理的時(shí)空數(shù)據(jù)模型是建立時(shí)態(tài)GIS的關(guān)鍵所在。雖然目前還沒有較成熟的能支持時(shí)態(tài)GIS產(chǎn)品的時(shí)空數(shù)據(jù)模型，一但時(shí)空數(shù)據(jù)模型的研究有所突破，不僅能解決時(shí)態(tài)GIS的應(yīng)用問(wèn)題，還將解決空間數(shù)據(jù)庫(kù)中動(dòng)畫數(shù)據(jù)的管理問(wèn)題，即可通過(guò)使用動(dòng)畫技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)在屏幕上動(dòng)態(tài)播放時(shí)空過(guò)程地殼變動(dòng)情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等，有關(guān)時(shí)空數(shù)據(jù)模型。

應(yīng)當(dāng)使用分級(jí)索引方法來(lái)對(duì)基本修正法進(jìn)行改進(jìn)的全部信息，而只存貯某個(gè)時(shí)間的數(shù)據(jù)狀態(tài)稱為基態(tài)以及相對(duì)于基態(tài)或鄰近狀態(tài)的變化量立分級(jí)索引，以便能快速找到所需的時(shí)空過(guò)程的數(shù)據(jù)。要使用這種建索引的基本修正法，需要考慮兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是如何建立索引;另一個(gè)是如何設(shè)計(jì)用來(lái)描述兩個(gè)狀態(tài)變化量的差文件。

關(guān)于建索引的問(wèn)題，基態(tài)亦 a，b，c，d 分別表示時(shí)態(tài) 4 個(gè)時(shí)期;t0，，別表示時(shí)態(tài)在 n1個(gè)時(shí)態(tài)，其中 “現(xiàn)在”時(shí)態(tài)一次數(shù)據(jù)狀態(tài) “現(xiàn)在”時(shí)態(tài)總是變化的，每產(chǎn)生一個(gè)新的現(xiàn)在時(shí)態(tài)，就應(yīng)生成一個(gè)現(xiàn)在時(shí)態(tài)與前一次時(shí)態(tài)的差文件，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)在時(shí)態(tài)所處的時(shí)間位置來(lái)決定是否產(chǎn)生新的索引差文件。當(dāng) n 為2i的整數(shù)倍時(shí)，就需產(chǎn)生相應(yīng)地為了減少索引差文件所占的存貯空間，而又不影響對(duì)任一時(shí)態(tài)的檢索速度，可將索引差文件刪掉，所刪的索引名文件個(gè)數(shù)正好比新建的索引差文件個(gè)數(shù)少一個(gè)。

關(guān)于差文件，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素。1由于差文件是通過(guò)對(duì)兩個(gè)時(shí)態(tài)的目標(biāo)信息進(jìn)行異或而產(chǎn)生的，這意味著差 文件包含有兩類目標(biāo)信息一類是前一時(shí)態(tài)有而后一時(shí)態(tài)無(wú)的目標(biāo)信息;另一類是前一時(shí)態(tài)無(wú)而后一時(shí)態(tài)有的目標(biāo)信息 續(xù)地由一個(gè)狀態(tài)到過(guò)去另一狀態(tài)或最近另一狀態(tài)進(jìn)行檢索，應(yīng)在差文件中將這兩類目標(biāo)信息予以標(biāo)識(shí)區(qū)分。2兩個(gè)狀態(tài)之間目標(biāo)變化應(yīng)是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的，即 0→ 1目標(biāo)從無(wú)到有;1→ 0目標(biāo)從有到無(wú);1→ N目標(biāo)從一個(gè)變成多個(gè);N→ 1目標(biāo)從多個(gè)變成一個(gè)，以及目標(biāo)空間信息無(wú)變化，屬性信息有變化;目標(biāo)局部空間信息有變化等 差文件中應(yīng)將兩類各目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系予以標(biāo)明，當(dāng)然，這會(huì)增加差文件生成過(guò)程的復(fù)雜性。3和所有地圖數(shù)據(jù)庫(kù)模型類似，差文件也由空間信息、屬性信息和關(guān)系信息組成，差文件中應(yīng)將每個(gè)目標(biāo)這 3 種信息之間的關(guān)系予以標(biāo)明。屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中多媒體數(shù)據(jù)的管理有些為多媒體數(shù)據(jù)是一種特殊的專題屬性數(shù)據(jù)得既能遵循其自身特點(diǎn)，又能有效地建立起它與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)系，是多媒體技術(shù)在 目前，多數(shù)性數(shù)據(jù)庫(kù)使用的是關(guān)系模型必須對(duì)現(xiàn)有的關(guān)系模型進(jìn)行擴(kuò)充，使它不但能處理格式化數(shù)據(jù)，也能處理非格式化數(shù)據(jù)。

3 GIS與多媒體技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的綜合

GIS 都有自己的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和 i/ o結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)這些結(jié)構(gòu)的時(shí)候，內(nèi)置對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，提供了對(duì)多種數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，以便連接不同的屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)也專門設(shè)計(jì)，設(shè)立一 些不同的字段。不同的字段提供不同的信息，并通過(guò)專門的模塊對(duì)不同媒體信息進(jìn)行解譯。系統(tǒng)保持了各個(gè)部分的獨(dú)立性，同時(shí)保證信息的流通?？梢姡鎯?chǔ)的多媒體信息可以根據(jù)需要擴(kuò)展，信息的增加對(duì)執(zhí)行的速度的影響很小，能保證系統(tǒng)快捷的運(yùn)作;多媒體信息既可在時(shí)間跨度、空間位置、內(nèi)容擴(kuò)展方面遵循由遠(yuǎn)及近、由大而小、由整而細(xì)逐步展開，又可任意組合、鏈接、交叉訪問(wèn)，以便最方便、快捷查詢所需信息。

4 多媒體和地理信息系統(tǒng)的集成

多媒體地理信息系統(tǒng)集成開發(fā)過(guò)程中涉及的數(shù)據(jù)主要 包括兩個(gè)來(lái)源：一部分是空間圖形數(shù)據(jù)文件，另一部分是多 媒體屬性數(shù)據(jù)。為了增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的靈活性，采用 分開存儲(chǔ)的方法。多媒體屬性信息是系統(tǒng)的核心內(nèi)容，是供用戶使用和查 詢的信息，要求非常準(zhǔn)確。多媒體屬性信息可以通過(guò)多種途 徑采集，內(nèi)容包括：文字、照片、圖表、音頻、視頻、動(dòng)畫 等，然后對(duì)這些信息進(jìn)行核對(duì)編輯、整理與加工處理。由于 多媒體地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型豐富，集聲、像、圖、文等為 一體，故要將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與多媒體技術(shù)溶為一體。常規(guī)的數(shù) 據(jù)庫(kù)存取的一般都是文字、數(shù)字、日期這類較為簡(jiǎn)單的信息。而對(duì)于圖像、聲音、影視等這些多媒體信息，由于字段類型 的局限性，數(shù)據(jù)庫(kù)不能直接存取。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的不斷發(fā) 展，字段類型中出現(xiàn)了 BLOB 類型（Binary large objects，大 型二進(jìn)制對(duì)象類型），就可以通過(guò)編寫程序把多媒體類型文 件轉(zhuǎn)換為 BLOB 類型后放在數(shù)據(jù)庫(kù)中存取。空間多媒體屬 性數(shù)據(jù)采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)中專門設(shè)立一些不 同的字段來(lái)提供不同的信息，存儲(chǔ)的多媒體信息可以根據(jù)需 要擴(kuò)展，并通過(guò)專門的模塊對(duì)不同媒體信息進(jìn)行解譯。

GIS 與多媒體結(jié)合豐富了地理信息可視化的內(nèi)容，在多媒體系統(tǒng)中嵌入 GIS 功能，或在 GIS 系統(tǒng)增加多媒體功能，極大地增強(qiáng)了二者的功能。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，多媒體地理信息在土地規(guī)劃、城建管理、防洪除澇、環(huán)境保護(hù)、旅游出行、房地產(chǎn)管理等各行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。它靈活的表現(xiàn)地理信息、圖形、圖像、視頻、文字等多種信息，為 GIS 應(yīng)用開拓了廣闊的前景。

5 總結(jié)

隨著地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用不斷深入，GIS正在逐步走向大眾化.從基于InternetGIS技術(shù)開發(fā)的各種電子地圖服務(wù)網(wǎng)站，到各種移動(dòng)終端上應(yīng)用的基于位置的服務(wù)系統(tǒng)都是GIS技術(shù)走向大眾化應(yīng)用的具體表現(xiàn).與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多媒體技術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)走進(jìn)了普通市民的生活，基于超文本標(biāo)記語(yǔ)言開發(fā)的各種網(wǎng)站已經(jīng)成為人們獲取信息的重要渠道.因此，基于GIS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)，結(jié)合城市大比例尺基礎(chǔ)電子地圖數(shù)據(jù)和與城市居民緊密相關(guān)的公交、旅游、政府機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位等多媒體信息，開發(fā)城市多媒體地理信息系統(tǒng)，從而為廣大市民或游客提供豐富多彩、方便快捷的城市信息綜合查詢服務(wù)，具有十分重要的意義.本文首先分析了城市多媒體地理信息系統(tǒng)的概念的提出和定義、目的和意義、結(jié)構(gòu)和特色，然后以"澳門之窗"為例，介紹了城市多媒體地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用情況.

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