第4章 WebGIS数据库技术

第4章WebGIS数据库技术4.1WebGIS概述4.1.1互联网与GIS结合的发展WebGIS＝WebInternetGISGeographicalInformationSystem＋网络+地理信息系统GIS的定义：用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。(陈述彭，2000)基本功能数据采集与编辑数据存储与管理数据处理和变换空间分析和统计产品制作与显示二次开发和编程应用功能资源管理区域规划国土监测辅助决策定位服务Web/Internet的概念：Internet(因特网)是一个采用TCP/IP协议族的国际计算机互联网络。主要包括(WorldWideWeb)、FTP、Email、BBS、Telnet等信息服务组成。Internet的概念：WebGIS即互联网地理信息系统，它以互联网为环境，以Web页面作为GIS软件的用户界面，把Internet和GIS技术结合在一起，为各种地理信息应用提供GIS功能。WebGIS是利用互联网技术扩展和完善GIS的一项新技术，其核心是在GIS中嵌入HTTP协议和TCP/IP协议标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信息发布、查询、管理和维护等GIS功能。示例：MapInfo/ArcGIS/中国电子地图/北京通/北京电子地图/新华地图/Go2map/google_map/sogou_map/SuperMapIS/ArcIMS/WebMapMapInfoArcGIS中国电子地图北京通北京电子地图新华地图搜狗图行天下Google地图SuperMapIS.NET4.1.2WebGIS的基本概念1WebGIS的特点2WebGIS的应用3WebGIS的系统结构1WebGIS的特点集成的全球化的C/S网络系统服务器端＋客户端；全球范围内业务运行分布式服务体系结构分布式数据库、分布式处理跨平台特性用户操作系统无限制(Unix,Win,Linux,Mac)真正大众化的GIS克服了专用软件和数据成本高操作复杂的问题良好的可扩展性易与Web的其他信息服务集成，拓展性能2WebGIS的应用主要应用方向基于Internet的公共信息在线服务基于Intranet的企业内部业务管理主要功能空间数据发布空间查询检索空间模型服务Web信息资源组织应用领域农业、林业、水利、地矿、交通、通信、新闻媒体、城市建设、教育、资源环境、人口、海洋、军事等行业，如旅游、统计分析、房地产、油气管理、地籍管理、水资源管理、环境检测、资源利用、灾害监测评估、灾害模拟预报、智能交通、跟踪污染、跟踪疾病传播、商业选址、市场调查、移动通信、市政管道管理、在线政府公共信息服务等。目前常用WebGIS软件：公司名称桌面产品组件产品网络GIS数据库ESRIArcView,ArcEditor,ArcInfoArcObject,MapObject,ArcIMSArcSDEMapInfoMapInfoProfessionalMapInfoMapBasic,MapInfoMapXMapXtremeMapInfoSpatialwareIntergraphGeoMediaProfessionalGeoMediaObjectGeoMediaWebMapGeoMediaOracleGDOServer北京超图SuperMapDeskpro,Editor,SurveySuperMapObject,SuperFormSuperMapIS.NETSuperMapSDX+武汉吉奥GeoStarGeoMapGeoSurfGeoSurf2DforOracle武汉中地MapGISMapGISMapGIS-IMSSpatialDataEngineWebGIS相对于传统GIS的优势1更广泛的访问范围，便于数据进行分布式存储和管理、分发；2平台独立性，客户端不论使用哪种平台的浏览器，都可以极小代价访问GIS数据；3大规模降低系统成本，减少重复劳动，免去了每个客户端都要安装昂贵专业GIS软件的费用4更简单的操作，适合GIS行业应用的大众化，普及化，不再局限于专业技术人员。3.WebGIS的系统结构体系结构由WebGIS浏览器(Browser)、WebGIS信息代理(InformationAgent)、WebGIS服务器(Server)、WebGIS编辑器(Editor)等几个部分组成。1.WebGIS浏览器GIS用户的工作界面，如IE,Netscape,MyIE等浏览器。基本功能：显示WebGIS图形和属性数据；响应用户交互式操作请求；提供空间查询对话框；支持对地理对象的访问；提供与WebGIS服务器通讯的协议。2.WebGIS信息代理介于浏览器和服务器之间，主体是信息代理机制和信息代理协议，是实现空间信息网络化的关键部分。基本功能：分析WebGIS浏览器请求的类型和内容，判断采用何种方式完成请求，并将请求发送到合适的WebGIS服务器；将WebGIS服务器返回的结果传回到相应的WebGIS浏览器。3.WebGIS服务器解释信息代理的请求，并根据请求对GIS数据库服务器进行空间操作，实现浏览器和服务器的动态交互。基本功能：接收并解析WebGIS浏览器和编辑器的请求；支持GIS数据查询；处理查询结果并返回给浏览器和编辑器；提供与空间数据库服务器的接口。4.WebGIS编辑器提供所见即所得、可视化、交互式多窗口的编辑环境。基本功能：定义全局空间坐标系；定义WebGIS数据库的逻辑结构，创建可视化编辑模式，提供构建WebGIS网页的模板；提供与WebGIS服务器的接口；提供外部数据的导入导出接口。工作模式用户通过浏览器启动客户端的交互程序，由代理协议向服务器发送请求。服务器运行服务端的GIS应用，并将结果返回给客户端。客户端对回送的数据进行操作、解释，并显示给用户。数据格式在客户端是采用矢量化数据格式还是栅格化数据格式，这是WebGIS系统需要考虑的重点。矢量图形：需要在客户端安装插件(Plug-In)，或者自动下载JavaApplet或ActiveX控件。但同时也增加了客户端处理图形的能力，如放大缩小、漫游、选择对象并高亮显示等功能，在一定程度上减少了服务器的负担和网络传输负担；栅格图形：由于标准Web浏览器已经可以显示JPG/GIF/PNG等通用栅格图形格式，因而在访问此类WebGIS站点时无需安装任何插件。但同时也就不具备在客户端处理图形的能力，每个涉及图形的操作都要由服务器负责处理，增加服务器负担和网络传输负担。4.1.3WebGIS的实现模式１基于CGI技术２基于Plug-In技术３基于ActiveX技术４基于JavaApplet技术５基于SAPI技术１基于CGI技术CGI:CommonGatewayInterface(公共网关接口)。CGI是连接应用软件和Web服务器的标准技术，是网络服务器上的可执行程序，可用C/C++/Perl/VB等开发生成。它允许用户通过网页命令启动网页服务器上的CGI程序，经运行得到输出结果并返回给用户。CGI是最早实现动态网页的技术。基于CGI技术的优缺点：优点缺点1.所有的GIS操作都在服务器端由GIS服务器执行完成；2.操作结果常以JPG/GIF等静态图象格式显示，因此客户端只需支持标准HTML的Web服务器，无需安装任何其他插件；3.保证服务器端数据安全。1.用户的所有操作都需从客户端传输至服务器端然后再回传，增加网络传输负担；2.所有GIS操作都由服务器完成，服务器负担增重；3.每一个客户端的请求都使得服务器端要重新启动一个服务进程，多用户条件下系统受到影响；4.结果为静态图象，用户端无法对其进行漫游、缩放，也无法进行点、线、面等地物的选取操作。２基于Plug-In技术Plug-In方法将服务器端的部分GIS功能移到客户端来执行，以加快用户操作的反映速度，减少网上的交互流量。由于标准浏览器缺乏空间数据处理的能力，因而必须在浏览器端安装一个交换信息的专门GIS软件。该方法可以增加网络浏览器处理空间数据的能力，便于获取地理数据，减少网络服务器的信息流量。基于Plug-In技术的优缺点：优点缺点1.在客户端安装的Plug-In软件能与相应的服务器数据无缝连接；2.GIS操作速度增快；3.服务器和网络传输负担减轻。1.Plug-In与平台相关，因此需要针对不同的操作系统和Web浏览器开发各自的Plug-In软件；2.Plug-In与GIS数据类型相关，因此对于不同的GIS数据类型，需要不同的Plug-In插件；3.为了完整浏览一个WebGIS网站数据，客户端可能需要安装多个Plug-In，安全隐患增加，占用客户机磁盘，系统升级压力大。4.处理大型GIS分析能力有限。３基于ActiveX技术ActiveX是MS为适应互联网而发展的标准，是建立在OLE(ObjectLinkingandEmbedding：对象链接与嵌入)标准之上，为扩展IE的功能而提供的公共框架。ActiveX控件是用于完成具体任务和信息通信的软件模块。ActiveX与Plug-In类似，但它能被支持OLE的任何程序或系统所用。基于ActiveX技术的优缺点：优点缺点1.在客户端安装的ActiveX软件能与相应的服务器数据无缝连接；2.GIS操作速度增快；3.服务器和网络传输负担减轻；4.ActiveX能被支持OLE的任何程序语言或应用系统所用，更加方便灵活。1.ActiveX必须下载到客户端使用，占用客户端磁盘空间；2.不同操作平台需要不同的ActiveX控件；3.GISActiveX只能用于MSIE浏览器；4.处理大型GIS分析的能力有限。４基于JavaApplet技术GISJavaApplet是从服务器下载到客户端运行的可执行代码，是由面向对象语言Java开发的小应用程序，与Web浏览器紧密结合，以扩展Web浏览器的功能，完成GIS数据操作和处理。GISJavaApplet工作模式与ActiveX类似。基于JavaApplet技术的优缺点：优点缺点1.体系结构中立，与平台和操作系统无关；2.动态运行，无需事先安装，且运行时总是最新版本；3.GIS操作速度增快；4.服务器和网络传输负担减轻1.运行速度慢；2.代码下载增加了网络负担；3.GIS数据的保存、结果的保存和网络资源的使用能力有限；4.处理大型GIS分析的能力有限。５基于SAPI技术SAPI:ServerApplicationProgramInterface(服务器应用程序接口)。SAPI类似于CGI，但以动态链接库(DLL:DynamicLinkLibrary)的形式存在，且与特定的Web服务器捆绑使用，如MS的ISAPI。它一旦启动就常处于运行状态，无需重新启动，因而速度比CGI更快。各种构造模式评价评价指标评价因素CGIAPIPlug-InActiveXJavaApplet执行能力客户机很好很好好好好服务器差-好好好很好很好网络差好好好好总体一般好好好-很好好-很好相互作用用户界面差好好很好很好功能支持一般好好很好很好本地数据支持否否是是否可移动性很好很好差一般好安全很好很好一般一般好4.2WebGIS空间数据组织4.2.1webGIS空间数据的特点4.2.2webGIS地理信息服务空间数据流程4.2.3webGIS基于超图的分布式空间数据组织4.2.4基于GML的异构webGIS空间数据组织4.2.1webGIS空间数据的特点1分布性2异质性3中间件应用服务平台不同4客户端不同，支持的地理信息格式不同4.2.2webGIS地理信息服务空间数据流程数据提供商服务提供商服务消费者数据请求知识请求数据应答知识应答4.2.3webGIS基于超图的分布式空间数据组织1超图概念及其发展Laurini和Millerent-Rafford首次于1990年提出超地图的概念。认为，超地图是具有地理数据获取功能的多媒体超文档。地理数据获取，指通过地理坐标获取。提出超地图概念的目的是希望能对与某一地