webgis地理信息系統(tǒng)可行性研究報(bào)告(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 可以支持Tcp協(xié)議和Http協(xié)議，實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器和專業(yè)應(yīng)用服務(wù)器之間的消息交換，簡單的遠(yuǎn)程調(diào)用機(jī)制、可序列化的遠(yuǎn)程對(duì)象簡化了分布式計(jì)算模式，克服了DCOM、CORBA復(fù)雜的調(diào)用機(jī)制。 （4）地理信息服務(wù)器是地圖服務(wù)/空間分析引擎組件和網(wǎng)絡(luò)通訊組件的宿主，同時(shí)它發(fā)布了地圖服務(wù)，空間分析服務(wù)和遠(yuǎn)程管理服務(wù)等Remoting遠(yuǎn)程對(duì)象。 （5）集群服務(wù)在一組計(jì)算機(jī)上運(yùn)行相同的軟件并虛擬成一臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)為客戶端與應(yīng)用提供服務(wù)。通過群集可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載能力的成比例提高，同時(shí)還可以減少單點(diǎn)失效的危險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性，使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)單機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的容錯(cuò)和負(fù)載均衡。 （6）GIS Web Service是面向空間信息處理的Web Service，其主要功能包括空間信息的管理、查詢、空間分析以及輸出最后處理結(jié)果。地圖服務(wù)，地名查找服務(wù)，路由服務(wù)就是典型的GIS Web Service。GIS Web Services作為向互聯(lián)網(wǎng)提供GIS服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)組件，在客戶應(yīng)用程序和空間數(shù)據(jù)處理內(nèi)部系統(tǒng)之間起到了橋梁作用，向各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供了統(tǒng)一編程接口。 （7）可視化網(wǎng)絡(luò)控件是網(wǎng)絡(luò)快速應(yīng)用程序開發(fā)（RAD）的基本元素，包括了地圖網(wǎng)絡(luò)控件，鷹眼網(wǎng)絡(luò)控件，圖例網(wǎng)絡(luò)控件和常用工具欄網(wǎng)絡(luò)控件等，這些網(wǎng)絡(luò)控件相互關(guān)聯(lián)和協(xié)作，在可視化開發(fā)環(huán)境中，拖放式的編程模式使得二次開發(fā)的難度降到最低點(diǎn)。 WebGIS技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，、J2EE等，使得傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)軟件面臨嶄新的開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境，并能面向更多的GIS使用終端如PDA、林業(yè)管理、國土資源管理、城市規(guī)劃、公交系統(tǒng)、運(yùn)輸業(yè)等，因此基于網(wǎng)絡(luò)地理信息發(fā)布平臺(tái)正面臨新的市場(chǎng)形勢(shì)；XML是一種愈來愈被大家接受的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，地理信息數(shù)據(jù)采用XML標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)在必行，如WGL等，迄今我國在這方面還是空白。采用XML的地理信息數(shù)據(jù)將脫離形形色色的GIS平臺(tái)而獨(dú)立存在并能在不同系統(tǒng)間共享；當(dāng)前其它行業(yè)商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對(duì)XML的良好支持，使得基于XML數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的地理信息數(shù)據(jù)可以輕松地獲得良好的數(shù)據(jù)管理效率；XML的地理信息數(shù)據(jù)庫將能更好服務(wù)于當(dāng)前的WEB數(shù)據(jù)搜索和數(shù)據(jù)挖掘。本課題主要是研究WebGIS地理信息系統(tǒng)。主要內(nèi)容為：（1）針對(duì)當(dāng)前的WEBGIS平臺(tái)普遍存在功能不多，符號(hào)表達(dá)簡單等，將XML技術(shù)全面用于命令流和數(shù)據(jù)流,并結(jié)合一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一方面的重大突破和改觀，并使中國的地理信息數(shù)據(jù)格式和國外主流發(fā)展方向相一致，有利于國內(nèi)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和交流；（2）WEBGIS網(wǎng)絡(luò)地理信息綜合應(yīng)用平臺(tái)解決了傳統(tǒng)的單一的專業(yè)應(yīng)用軟件模式，給各行各業(yè)以及普通用戶在地理信息和專業(yè)方面的使用和便捷，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和日常生活將起到不可估量的作用。u 更廣泛的訪問范圍 客戶可以同時(shí)訪問多個(gè)位于不同地方的服務(wù)器上的最新數(shù)據(jù)，而這一Internet/Intranet所特有的優(yōu)勢(shì)大大方便了GIS的數(shù)據(jù)管理，使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實(shí)現(xiàn)。 u 平臺(tái)獨(dú)立性 無論服務(wù)器/客戶機(jī)是何種機(jī)器，無論WebGIS服務(wù)器端使用何種GIS軟件，由于使用了通用的Web瀏覽器，用戶就可以透明地訪問WebGIS數(shù)據(jù)，在本機(jī)或某個(gè)服務(wù)器上進(jìn)行分布式部件的動(dòng)態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理與分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。 u 可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本 普通GIS在每個(gè)客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件，而用戶使用的經(jīng)常只是一些最基本的功能，這實(shí)際上造成了極大的浪費(fèi)。WebGIS在客戶端通常只需使用Web瀏覽器（有時(shí)還要加一些插件），其軟件成本與全套專業(yè)GIS相比明顯要節(jié)省得多。另外，由于客戶端的簡單性而節(jié)省的維護(hù)費(fèi)用也不容忽視。 u 更簡單的操作 要廣泛推廣GIS，使GIS系統(tǒng)為廣大的普通用戶所接受，而不僅僅局限于少數(shù)受過專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)用戶，就要降低對(duì)系統(tǒng)操作的要求。通用的Web瀏覽器無疑是降低操作復(fù)雜度的最好選擇。u 平衡高效的計(jì)算負(fù)載 傳統(tǒng)的GIS大都使用文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)的處理方式，其處理能力完全依賴于客戶端,效率較低。而WebGIS能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將基礎(chǔ)性、全局性的處理交由服務(wù)器執(zhí)行,而對(duì)數(shù)據(jù)量較小的簡單操作則由客戶端直接完成。這種計(jì)算模式能靈活高效地尋求計(jì)算負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載在服務(wù)器端和客戶端的合理分配，是一種較理想的優(yōu)化模式。 WebGIS達(dá)到的技術(shù)水平 WebGIS除了具有目前主流桌面版GIS的常規(guī)功能，如數(shù)據(jù)采集、編輯、查詢、分析、存儲(chǔ)等外，還具有如下技術(shù)特點(diǎn)： （1）系統(tǒng)功能上，除桌面版GIS的常規(guī)功能外，還吸收了當(dāng)前國內(nèi)外名牌GIS產(chǎn)品的功能，是一個(gè)全面支持網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的通用GIS平臺(tái)。 （2）在系統(tǒng)配置上，支持海量空間數(shù)據(jù)的存貯和壓縮技術(shù)；支持多層(2層至5層)軟件體系結(jié)構(gòu)的異構(gòu)系統(tǒng)平臺(tái)，可根據(jù)實(shí)際需要定制集成相應(yīng)層次的系統(tǒng)。 （3）支持多種通信協(xié)議。既支持TCP/IP通信協(xié)議，提供在internet和intranet上運(yùn)行的通信中間件；也可以支持其他通信協(xié)議，如移動(dòng)無線通信協(xié)議。 （4）提供多源異構(gòu)數(shù)據(jù)無縫訪問機(jī)制。支持空間數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、文件系統(tǒng)、多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和GML標(biāo)準(zhǔn)。 （5）提供空間信息服務(wù)共享環(huán)境。它是空間信息共享平臺(tái)的開發(fā)環(huán)境。利用該環(huán)境開發(fā)的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算和協(xié)同服務(wù)。 （6）支持多種工作方式：胖終端工作方式、瘦終端工作方式、瀏覽器網(wǎng)絡(luò)用戶查詢工作方式、與GPS、RS或MIS、OA的一體化工作方式、多用戶協(xié)同工作方式、支持大計(jì)算量的分布式計(jì)算、三維圖形計(jì)算和分析。 （7）具備豐富的編輯功能，支持多用戶協(xié)同編輯，協(xié)同工作用戶的數(shù)量沒有限制。 （8）具備豐富的空間運(yùn)算、緩沖分析、網(wǎng)絡(luò)分析等功能，支持空間數(shù)據(jù)的分布式處理。 （9）遵循OpenGIS規(guī)范，支持點(diǎn)要素、線要素、面要素、體要素、復(fù)合要素、融合要素（不同類型空間實(shí)體形成一個(gè)新的要素，即異構(gòu)要素）等豐富的要素類型。 （10）支持矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)的互動(dòng)和一體化查詢與管理。 （11）支持四十余種投影方式和用戶自定義投影。 （12）支持通用數(shù)據(jù)和圖像壓縮。 （13）支持多種數(shù)據(jù)格式（E00 /SHP /Tiff /BMP /JPG /PCX /EMF /PNG /DEM/3DX）。 （14）個(gè)性化設(shè)計(jì)和所見即所得的界面，使復(fù)雜的編輯流程和分析流程易于完成。 （15）透明化的工作流程，使得用戶不必關(guān)心多用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問。 （16）跨平臺(tái)運(yùn)行，支持Linux,Unix，Windows操作系統(tǒng)，并支持異構(gòu)系統(tǒng)（如應(yīng)用服務(wù)器采用Linux,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Windows，數(shù)據(jù)中間件采用Unix等等）。 WebGIS技術(shù)選型 WebGIS基本組成 所謂WebGIS是在INTERNET信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能，Web分布式交互操作是工作的重心。WebGIS的基本組成（如下圖）包括：　　◆ Web服務(wù)器　　◆ Browser瀏覽器（GIS 插件）　　◆ 頁面描述語言：HTML，VRML　　◆ Web交互程序：JAVA，CGI，ActiveX◆ GIS數(shù)據(jù)庫管理器：ARCSTORM，SDE WebGIS實(shí)現(xiàn)模式 CGI通用網(wǎng)關(guān)接口 GIS廠商在其產(chǎn)品基礎(chǔ)上發(fā)展INTERNET解決方案，通常采用CGI，即提供專用空間數(shù)據(jù)庫的Web接口。CGI是連接應(yīng)用軟件和Web服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，HTML的功能擴(kuò)展，CGI程序與HTML結(jié)合實(shí)現(xiàn)交互式動(dòng)態(tài)通信。例如，為了讓用戶可以存取數(shù)據(jù)庫中的信息，CGI可被用來連接網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在系統(tǒng)中起通訊橋梁作用，通過HTML將客戶端請(qǐng)求傳給Web服務(wù)器，再利用專門的CGI訪問GIS服務(wù)器，GIS服務(wù)器承擔(dān)查詢計(jì)算工作，將結(jié)果構(gòu)建成一個(gè)HTML文擋反饋給Web服務(wù)器，再傳回客戶端瀏覽器。 由于CGI是服務(wù)器上可執(zhí)行程序，基本上所有的計(jì)算機(jī)語言都可以用來發(fā)展CGI程序，最常用的包括(C/C＋＋、Perl和Visual Basic)。CGI技術(shù)很快被用于構(gòu)造能產(chǎn)生動(dòng)態(tài)地圖的Web網(wǎng)站，根據(jù)程序特點(diǎn)，GIS CGI技術(shù)方法可分為以下兩類： ◆ CGI啟動(dòng)制圖軟件以批處理方式運(yùn)行：這種系統(tǒng)的長處是程序簡單，運(yùn)行速度快，但功能不足，而且大多數(shù)GIS軟件不能以批處理方式運(yùn)行。 ◆ CGI啟動(dòng)后端GIS程序：一般GIS軟件都基于圖形用戶界面“事件”驅(qū)動(dòng)，一旦啟動(dòng)，就可以一直后臺(tái)運(yùn)行等待觸發(fā)事件。于是網(wǎng)絡(luò)瀏覽器上的事件，通過CGI很容易傳到后端GIS軟件上，CGI和后臺(tái)GIS軟件的信息交換是通過“進(jìn)程間通訊協(xié)議”IPC來完成的，常見的IPC協(xié)議有傳統(tǒng)UXIX上的遠(yuǎn)程過程調(diào)用RPC，WINDOWS的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE和實(shí)體連接和嵌入OLE以及MAC機(jī)上的（Apple event），利用這種CGI方法，只要用戶在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器按一下，信息就通過網(wǎng)絡(luò)傳回到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，然后由CGI程序?qū)⒋诵畔⑼ㄟ^IPC傳到后端的GIS軟件。例如，可以要求GIS軟件將地圖某個(gè)地區(qū)放大，然后將放大后的地圖屏幕圖象傳回給用戶。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，運(yùn)行速度較前一種快，因?yàn)樗恍枰看螁?dòng)后端的GIS軟件，同時(shí)可以利用商業(yè)化GIS軟件產(chǎn)生高質(zhì)量的地圖。事實(shí)上GIS軟件的所有功能都可以被利用起來。然而這種方法仍有許多不足之處，首先，很難同時(shí)運(yùn)行多個(gè)CGI程序，因?yàn)槭苘浻布南拗疲赏瑫r(shí)運(yùn)行的GIS軟件的份數(shù)通常是有限的，同時(shí)亦很難跟蹤看出哪個(gè)用戶用哪份程序。CGI結(jié)構(gòu)中，CLIENT端僅起了一個(gè)啞終端的作用，其功能限于向SERVER發(fā)送用戶請(qǐng)求和顯示所接受的SERVER的處理結(jié)果，SERVER承擔(dān)了一切計(jì)算功能。這種模式并沒有實(shí)現(xiàn)真正的分布式協(xié)同計(jì)算，它僅適用于封閉環(huán)境的小型局域網(wǎng)，對(duì)于開放型的INTERNET絡(luò)很容易引起服務(wù)器的過載。 其次，這種方法需要制圖軟件一直處于運(yùn)行狀態(tài)，這不僅要求GIS軟件所在的服務(wù)器一直聯(lián)機(jī)而且也消耗不少計(jì)算機(jī)資源。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)的流量較低時(shí)，這種系統(tǒng)會(huì)保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。但多個(gè)用戶同時(shí)訪問服務(wù)器時(shí)，多個(gè)CGI備份的同時(shí)運(yùn)行導(dǎo)致服務(wù)器負(fù)載過重而降低效率，使運(yùn)行速度大打折扣。顯然，用戶產(chǎn)生的每一個(gè)事件都要通過互聯(lián)網(wǎng)，由服務(wù)器來處理，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)流量較高時(shí)，CGI并不是一種理想的技術(shù)路線。其它的不足之處包括從服務(wù)器方面驅(qū)動(dòng)的CGI，必須用某個(gè)特定的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的專用SQL語言手工編寫數(shù)據(jù)庫接口，網(wǎng)絡(luò)安全問題以及有限的交互性問題（即用戶很難直接操作地理實(shí)體）。 PLUGINS GIS插件 基于CGI的系統(tǒng)僅提供給用戶端(client)有限的GIS功能，傳給用戶的信息都是靜態(tài)的，而且用戶的GIS操作都需要由服務(wù)器來處理。解決這個(gè)問題的方法是把一部分服務(wù)器上的功能移到用戶端上，這樣不僅加快了用戶操作的反應(yīng)速度，而且也減少了互聯(lián)網(wǎng)上的流量。標(biāo)準(zhǔn)萬維網(wǎng)瀏覽器只提供了一些最基本的瀏覽和導(dǎo)航功能，而缺乏處理地理空間數(shù)據(jù)的能力。一種方法是安裝額外能和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器交換信息的專門GIS軟件。這種增加網(wǎng)絡(luò)瀏覽器功能的方法就叫“插入法”Plugins。目前這種插入軟件已被普遍采用，在多媒體領(lǐng)域尤為明顯。這種插入軟件不但可以增加網(wǎng)絡(luò)瀏覽器處理地理空間數(shù)據(jù)的能力。使人們更容易獲取地理數(shù)據(jù)，而且可以減少網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的信息流量從而使服務(wù)器更有效地為更多的用戶服務(wù)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)用戶的數(shù)據(jù)處理功能可以由網(wǎng)絡(luò)瀏覽器插入軟件來完成。和傳統(tǒng)應(yīng)用軟件類似，插入軟件也需要先安裝再使用，因而傳統(tǒng)軟件不同版本之間的不兼容性及版本管理問題仍然存在。 JAVA技術(shù) 盡管插件可以和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器一起有效處理空間數(shù)據(jù)，但這種方法仍有不少缺陷。首先，它將導(dǎo)致用戶端負(fù)擔(dān)過重，因?yàn)閹缀趺總€(gè)軟件廠商都希望它的軟件能與互聯(lián)網(wǎng)兼容。這顯然不符合標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器便宜簡單設(shè)計(jì)思想。其次，眾多的插入軟件的管理會(huì)成為信息技術(shù)部門的一個(gè)大問題，因?yàn)槿魏稳酥灰梢赃B上互聯(lián)網(wǎng)都可以接收最新的插入軟件，為解決上述各種問題，互聯(lián)網(wǎng)程序語言應(yīng)運(yùn)而生。互聯(lián)網(wǎng)程序語言的出現(xiàn)標(biāo)志著WebGIS的開始，目前最普及的互聯(lián)網(wǎng)程序語言是由SUN公司開發(fā)的Java。 Java是一種面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)語言，它借鑒了C、Smalltalk、Object C＋＋和Cedar/Mesa等面向?qū)ο笳Z言的優(yōu)點(diǎn)，其特點(diǎn)是簡潔動(dòng)態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定、安全，對(duì)網(wǎng)絡(luò)而言，與計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)體系無關(guān)，容易移植，在一種系統(tǒng)下發(fā)展的應(yīng)用軟件可以直接在完全不同的系統(tǒng)下運(yùn)行。事實(shí)上Java編譯器產(chǎn)生的是一種獨(dú)立于任何操作系統(tǒng)的字節(jié)碼Bitecode，這種字節(jié)碼程序可以在任何一臺(tái)Java虛擬機(jī)Java Virtual MachineJVM上運(yùn)行，任何系統(tǒng)只要支持Java虛擬機(jī)就可以運(yùn)行Java程序，而與程序在何種系統(tǒng)下發(fā)展和編譯無關(guān)，目前流行的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器都直接支持Java程序。 第二種互聯(lián)網(wǎng)程序語言是由微軟公司提出的Active X，其實(shí)Active X控制是由OLE控制OCX加上一些新的互聯(lián)網(wǎng)的界面函數(shù)發(fā)展起來的，Active X仍然依賴現(xiàn)有OLE 編程體系來達(dá)到增加互聯(lián)網(wǎng)的交互性目的，方法之一是利用一個(gè)OLE文件實(shí)體DocObject作為一個(gè)通用控制容器Container，例如，微軟公司的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器Explorer就可以發(fā)展成為一個(gè)文件實(shí)體的控制容器，然后加入GIS引擎作為文個(gè)實(shí)體的服務(wù)器函數(shù)。這樣擴(kuò)充后的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就能顯示和處理地理空間數(shù)據(jù)。Active X也可以作為服務(wù)器，例如，微軟公司的分布式COM （Distributed Common Object Model），將使在用戶和服務(wù)器兩端的Active 控制互相交換信息，從而把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)荷分布到各個(gè)不同的子網(wǎng)上。與Java相比，Active X目前還沒有解決非常重要的網(wǎng)絡(luò)安全問題。 程序語言與前面所述的幾種方法的主要不同之處在于允許可執(zhí)行程序從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上傳到用戶機(jī)器上，并直接在用戶機(jī)器上執(zhí)行，從而省略了一整套傳統(tǒng)軟件的安裝過程。比較而言，這種方法有許多優(yōu)越之處，容易分發(fā)，不要安裝且可以集中版本控制。由于