2．地理信息系统互操作

　　1）地理信息系统互操作

    数据转换方法仅仅是从数据角度考虑互操作，是数据的集成，而没有考虑数据处理方面，因此还不能达到真正的互操作。地理信息系统互操作是在异构数据库和分布计算的情况下出现的。对系统而言，系统要能够彼此更安全地获取和处理对方的数据；对用户而言，用户则能够方便地查询到所需的信息，并能方便地使用各种不同类型和格式的数据；对信息管理者来说，他们要能够很好地管理信息，并将资源充分地提供给用户。

    因此，地理信息系统的互操作可以定义为：①自由地交换所有关于地理的信息，以及所有关于地球表面上的、地球表面以下的对象和现象的信息；②通过网络协作运行能够操作这些信息的软件，概括为自由交换地理信息，以及协作运行地理信息处理软件。

    于是互操作可以在异构环境下两个或两个以上的实体间，尽管它们实现的语言、执行的环境和基于的模型不同，但可以实现相互通讯和协作，以完成某一特定任务。这些实体包括应用程序、对象、系统运行环境等。互操作是一个信息系统的各构件的自由地组合及匹配，而不是全面成功的折中方案。一个信息系统的构件包括：软件、硬件、网络、数据、工作流程、过程程序、人机界面、用户和训练。

    由此看出，互操作性强调将具有不同数据结构和数据格式的软件系统集成在一起操作。实际上，地理信息系统互操作在不同的情况下具有不同的侧重点，强调软件功能块之间相互调用时称为软件的互操作；强调数据集之间相互透明的访问时称为数据的互操作；强调信息的共享，在一定语义约束下的互操作称为语义的互操作；等等。一般的，地理信息系统互操作是指不同应用（包括软、硬件）之间能动态地相互调用，并且不同数据集之间有一个稳定的接口。

    2）地理信息系统互操作的层次

    Y．A．Bishr（1997）、Buehler和Mckee（1996）以及Voisard和Schweppe（1998）都描述了地理系统互操作的层次结构。Y．A．Bishr从网络设计者、操作系统设计者、软件应用工程师、用户以及企业等角度来分析，将地理信息系统互操作分为六个层次：网络协议、文件系统、远程过程调用、查询和获取数据、地理信息系统以及信息群。Buehler将地理信息系统互操作分为八个层次：网络、分布计算环境、数据存储、中间件、工具、应用、企业和信息群。可以看出，两种划分尽管具有不同的层次，但本质上是相似的，都可将它们归纳到技术、应用和企业这三个不同的层次上。

    从应用的角度出发，地理信息系统互操作应当强调在语义层次上的互操作，为了突出在互操作中语义的重要性，可在上述三个层次的基础上将互操作进一步分为网络、硬件、软件、数据库、地理信息系统、应用和企业七个层次（见表17．1）。

    表17．1中，网络、硬件、软件是指从技术上如何实现地理信息系统互操作，它包括：网络协议、文件系统传输、远程过程调用、分布计算平台、软件规程等，它们的正确配置是实现地理信息系统互操作的基础。

    数据库和地理信息系统层实现不同系统之间数据上的互操作。但是地理信息信息系统的互操作不仅仅是数据的互操作，更应该是语义及含义上的互操作，即客户对数据和处理资源方法的访问是实时的，并且能获得的结果是可以预测的。

    企业层是地理信息系统中最高层次的互操作，实际上也就是我们通常所称的信息共享。它包括企业之间和信息部门之间的互操作，涉及政策、法规、经济等因素。

    3）基于公共接口的地理信息系统互操作

    目前，实现地理信息系统互操作可概括为以下四种情况：

    ·相同领域采用相同的GIS软件，但是对地理信息的数据定义用不同句法，也就是不同的分类等级，包括不同的数据项及其编码。这种句法和外延上的异构性可以通过制定行业内的标准解决。例如，植被分类标准、土壤地理数据标准、地籍数据内容标准、设施内容标准、地址内容标准等。

    ·相同领域采用不同的GIS软件，除了上面的句法异构外，主要是不同软件采用了不同的空间数据结构，为了解决这种系统间的集成和互操作，需要制定空间数据转换标准，例如SDTS。

    ·不同领域采用相同的GIS软件，由于不同领域对同一区域或对象的不同而感兴趣，对同一对象给于不同的名称，这可以通过建立基础空间信息框架，对各领域共用的基础信息给以永久标识代码，在此基础上建立各专业领域信息，各领域间的集成是垂直自段的集成。但在集成中，存在不同领域的对某一类别语义外延的不同。例如，假设地籍部门对住宅区按照地价分类成不同的类别及其所有权，交通部门对住宅区按照用途分成不同的类别及其交通连通性，城市规划部门要用这两个部门的信息，则在集成时需要语义上的转换，即语义上的互操作。

    ·不同的领域采用不同的GIS软件，这是最普遍的情况。需要数据转换和语义上的转换，是可能实现的一种情况。

    为了使不同地理信息系统之间能够实现互操作，一种最理想的方法是通过公共接口来实现。接口相当于一种规程（Specification），它是大家都得遵守并达成统一的标准。在接口中不仅要考虑数据格式、数据处理，还要提供对数据处理采用的协议，各个系统通过公共的接口相互联系，而且允许各自系统内的数据结构和数据处理可互为不同，如图17．2。