13.3. 网络地理信息系统的概念设计

发布日期 : 2025-10-25 13:34:05 UTC      

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从逻辑上讲,基于用户的功能需求进行概念设计是大多数计算机网络软硬件配置设计的第一步。 概念设计应当基于如下要点:

  • 对用户的应用意图有充分的了解;

  • 掌握计算机硬件和计算机通讯的基本概念知识;

  • 了解已经存在的并有可能影响设计的条件,包括现有软件系统以及通讯设施;

  • 对于有可能影响系统设计的计算机技术及其发展的现有状况应有充分认识。

概念设计应当对在地理信息系统网络配置中的硬件、软件的功能和作用给予说明, 并对设备和应用之间的关系给予描述,应当能够在网络系统实现时,有利于系统功能重新审核以及修改, 有利于系统价值的估算,并且为更详细的特殊定义提供基础, 同时还应当对系统能够在新的应用、新的用户和扩展数据库方面给予描述。

进行网络地理信息系统概念设计时,集中式、分布式和处理功能必须与特定的地址条件、用户的应用需求相适应。 下面给出了一些典型概念设计以及其说明。

13.3.1. 类型一 #

系统和组织类型

适用于地方政府、工程单位的单个部门的少量用户用于数据获取、地图生产

地址分布

单一地址

数据传输操作

与其它已有站点之间的数据传输没有特殊的要求,数据可以通过磁带等介质或者进行批量传输

升级可能性

可以升级为基于主机的网络或者具有其它智能工作站的网络

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图 13.7 拥有外设的超级微机工作站 #

13.3.2. 类型二 #

系统和组织类型

作为小型多用户系统,用来支持数据获取、地图生产、数据库和图形查询应用,服务于政府机构或企事业单位的一个或几个部门

地址分布

拥有大量外围处理单元被分配在一建筑物的一层或者相邻几层,远程用户通过拨号上网与系统连接

数据传输操作

其它来源的数据可以通过磁带等介质或者直接进行批量传输

升级可能性

一些附加设备可以添加在异步端口上,可以升级为局域网

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图 13.8 通过异步线路支持设备的基于主机的集中式系统 #

网络互连设备简介

  1. 中继器(Repeater):是最简单的网间连接器,提供对信号的放大和转发,它只能连接具有相同物理协议的LAN。中继器主要用于扩充LAN电缆段的距离,在同一个LAN中,也可以采用LAN延长介质长度。

  2. 网桥(Bridge):网桥是在数据链路层实现LAN互连的存储转发设备,它独立于高层协议,可以实现异构型局域网的互连。

  3. 路由器(Router):路由器工作在OSI模型的网络层,能够获得更多的网络信息,为来到的信息找到“最佳路由”。路由器结构比网桥复杂,速度也慢,但是具有更大的灵活性和更强的异种网络互连能力。

  4. 网关(Gateway):又称为协议转换器,工作在OSI模型的传输层及以上层,用于互连不同体系结构的网络或者媒体。它不仅要连接分离的网络,还必须确保从一个网络传输的数据与另一个兼容。

13.3.3. 类型三 #

系统和组织类型

适用于中型到大型的政府或企事业单位的组织结构,用户通过进入大型主机数据库进行查询、分析和制图

地址分布

在同一建筑物内,多个地址直接相连;新增加的工作站或其它设备可以通过远程联结与图形控制器以及通讯处理器相连

数据传输操作

周期性数据交换可以通过磁带等介质进行,也可以利用网关与其它计算机网络进行传输,微机数据的传输容易建立

升级可能性

设备可以灵活增加以达到大型主机处理器的计算容量

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图 13.9 通过通讯控制器支持外围设备的基于大型主机的系统 #

13.3.4. 类型四 #

系统和组织类型

用于小型到中型的政府部门或公司单位

地址分布

分配于同一建筑物内

数据传输操作

可以通过微机桌面传输装置或拨号上网来进行数据交换

升级可能性

增设的微机和服务器可以容易的添加到环形网络上

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图 13.10 令牌环网络微机系统 #

13.3.5. 类型五 #

系统和组织类型

适用于需要大量制图与地理分析的中型到大型的政府、公共事业和公司单位组织的多个分组部门

地址分布

同一建筑物内或者临近建筑物之间的局域网上,其它用户通过远程通讯线路与局域网相连

数据传输操作

数据传输在网络上进行,远程通过批量数据文件或磁带交换,也可通过网关连接到其它网络

升级可能性

局域网可以通过中继器扩展到更大的地区,多个局域网可以通过网桥连接在一起

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图 13.11 局域网上具有超级微机工作站的分布式处理和数据库系统 #

13.3.6. 类型六 #

系统和组织类型

设置在局域网上,支持具有主机处理单元的多用户,适用于多部门背景

地址分布

同一建筑物内或者临近建筑物之间的局域网上,其它用户通过远程通讯线路与局域网相连

数据传输操作

以主机来维持主数据库,可以进行批量文件或磁带的数据传输

升级可能性

可以增加外设,工作站和处理单元直至达到网络限制,可以通过中继器扩展其它建筑物,多个局域网可以通过网桥连接在一起,可以增加网关连接多种网络

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图 13.12 具有主处理器,超级微机工作站和外设的局域网 #

13.3.7. 类型七 #

系统和组织类型

在局域网上配置多个处理单元和外设,以支持多个功能相关组织

地址分布

处理单元和外设分布在多个建筑物内,有些设备通过远程线路与局域网相连

数据传输操作

用户可以访问局域网上的分布式数据,可以通过网关进行其它网络的批量或实时数据访问

升级可能性

可以增加外设,工作站和处理单元直至达到网络限制,局域网扩展可以通过中继器或网桥实现

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图 13.13 具有多处理单元和中央数据存储的局域网 #

13.3.8. 类型八 #

系统和组织类型

一个系统网络中的多用户数据共享,或者是需要较大数据处理能力的具有地理分布的某个组织

地址分布

多个处理单元通过远程线路相连

数据传输操作

单个地址的数据更新以批量文件方式进行,多个地址之间的相互访问依靠远程线路传输

升级可能性

每个地址都可以扩展,增加的处理单元可以加入到远程网络中

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图 13.14 具有分布式数据存储的远程处理 #

几种局域网技术标准:以太网,令牌环网和FDDI #

IEEE(电气和电子工程师协会)确定了一些局域网的标准,统称为IEEE802,包括CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路存取),令牌总线,令牌环,而FDDI(FiberDistributed DataInterface,光纤分布式数据接口)应用于高速LAN。下面对几个常用的技术标准作以简单介绍。

  1. IEEE 802.3

    CSMA/CD,采用CSMA/CD在局域网中访问和传输数据,假如一个节点要发出一条消息,那么首先检查通信信道,看是否正在进行数据传输。如果没有,就可以使用线路,发送自己的消息,否则必须等到信道空闲。如果两个节点同时试图发出消息,就会发生冲突,此时两个节点各自等待随机长度的一段时间,再重发上一条消息。在最早的802.3中,规定传输速率为10Mbps,使用50欧姆的电缆,后来这些都有所改变。因为其传输电缆的原因,很多人称之为以太网,其电缆有以下几种,如表13-6。

表13-6:通常的以太网电缆类型

名称

电缆

最大段长

每段最多节点

好处

10Base5

粗同轴电缆

500米

100

可以作为骨干线路

10Base2

粗同轴电缆

200米

30

价格最低廉

10Base-T

双绞线

100米

1024

易于维护

10Base-F

光纤

2000米

1024

可以用于建筑之间

2. IEEE 802.4

令牌环网,在令牌环网中,有一个特殊的数据包,称为“令牌”,沿着网络从一个节点发送到另一个,该令牌包含着特殊的控制信号,使节点能够知道令牌目前是正携带着一条消息,还是处于空闲状态,可以接收一条消息。如果令牌空闲,同时节点需要发出一条消息,以“捕获”该令牌,并将自己的消息附加其中,随后该令牌就不能再携带其它消息,除非将目前的消息“投递”出去。

3. FDDI:

FDDI是高性能的光纤局域网,其传输速率为100Mbps,传输距离可达200KM,其间可以连接1000台工作站。FDDI的使用类同于IEEE 802规范的LAN。但由于其高带宽,可以作为连接铜质局域网的骨干网。

《地理信息系统原理、技术与方法》

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最近几年来,地理信息系统无论是在理论上还是应用上都处在一个飞速发展的阶段。 GIS被应用于多个领域的建模和决策支持,如城市管理、区划、环境整治等等,地理信息成为信息时代重要的组成部分之一; “数字地球”概念的提出,更进一步推动了作为其技术支撑的GIS的发展。 与此同时,一些学者致力于相关的理论研究,如空间感知、空间数据误差、空间关系的形式化等等。 这恰好说明了地理信息系统作为应用技术和学科的两个方面,并且这两个方面构成了相互促进的发展过程。