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1、网络地理信息系统及其实现技术,一 万维网地理信息系统,万维网地理信息系统，是GIS与www的有机结合，GIS通过www功能得到了扩展，从www的任意一个节点，人们可以浏览和获取Web上的各种地理空间数据及属性数据、图像、文件，以及进行地理空间分析，地理数据的概念已扩展为分布式的、超媒体特性的、相互关联的数据。,Internet的飞速发展，使传统GIS的发展更加广阔。它改变了GIS数据及应用的访问和传输方式，使GIS真正变成了大众使用的工具。WebGIS是Internet和www技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径。从Internet的任意节点，用户都可以浏览WebG
2、IS站点中的空间数据、制作专题图、进行各种空间信息检索和空间分析。,WebGIS不但具有大部分乃至全部传统GIS软件具有的功能，而且还具有利用Inetrnet优势的特有功能。这些特有功能包括用户不必在自己的本地计算机上安装GIS软件就可以在Internet上访问远程的GIS数据和应用程序，进行GIS分析，在Internet上提供交互的地图和数据。WebGIS的关键特征：面向对象、分布式和互操作。任何GIS数据和功能都是一个对象。这些对象部署在Internet的不同服务器上，当需要时进行装配和集成。Internet上的任何其他系统都能和这些对象进行交换和交互操作。,二 WebGIS的基本特征,1
3、、WebGIS是集成的全球化的客户/服务器网络系统,客户/服务器的概念就是把应用分析为服务器和客户两者间的任务，一个客户/服务器应用有3个部分：客户、服务器和网络，每个部分都由特定的软硬件平台支持。WebGIS应用客户/服务器概念来执行GIS的分析任务，它把任务分为服务器端和客户端两部分，客户可以从服务器请求数据、分析工具和模块，服务器或者执行客户的请求并把结果通过网络送回给客户，或者把数据和分析工具发送给客户供客户端使用。,2、WebGIS是交互系统,通过超链接（Hyperlink），www提供在Intenet上最自然的交互性，用户通过超链接，可以一页一页地浏览Web页面。然而，每个Web页
4、面是由WWW开发者组织的静态图形和文本所组成。这些图形大部分是JPEG和GIF格式的文件，因此用户无法操作地图，甚至连像Zoom、Pan、Query这样简单的分析功能都无法执行。WebGIS却可使用户在Internet上操作GIS地图和数据，用Web浏览器执行像Zoom、Pan、Query和Label这样的基本GIS功能，甚至可以执行像“离你最近的饭店在哪儿”这样的空间查询，或者更先进的空间分析，比如缓冲分析和网络分析等，在Web上作用WebGIS就和在本地计算机上使用桌面GIS软件一样。,3、WebGIS是分布式系统,Internet的一个特点就是它可以访问分布式数据库和执行分布式处理，即信
5、息和应用可以部署在跨越整个Internet的不同计算机上。WebGIS利用Internet这种分布式系统把GIS数据和分析工具部署在网络不同的计算机上。GIS数据和分析工具是独立的组件和模块，用户可以随意从网络的任何地方访问这些数据和应用程序。用户不需要在自己的本地计算机上安装GIS数据和应用程序，只要把请求发送到服务器，服务器就会把数据和分析工具模块传送组用户。,4、WebGIS是动态系统,由于WebGIS是分布式系统，数据库和应用程序部署在网络的不同计算机上，并由其管理员进行管理，因此，这些数据和应用程序一旦由其管理员进行更新，则它们对于Internet上的每个用户来说都将是最新可用的数据
6、和应用。这也就是说，WebGIS和数据源是动态链接的，只要数据源发生变化，WebGIS将得到更新。和数据源的动态链接将保持数据和软件的现势性。,5、WebGIS是跨平台系统,WebGIS可以访问不同的平台，而不必关心用户运行的操作系统是什么（如Windows、UNIX、Macintosh）。WebGIS对任何计算机和操作系统都没有限制。只要能访问Internet，用户就可以访问和使用WebGIS。随着Java的发展，未来的WebGIS可以做到“一次编写，到处运行”，使WebGIS的跨平台特性走向更高层次。,三 WebGIS的基础技术,1、空间数据库管理技术,关系型数据库管理系统已经相当成熟，商
7、业化的RDBMS不仅支持C/S模式，而且支持数据分布，通过SQL语言和ODBC，几乎所有GIS软件通过公共标识号都能和其协同运行。对象关系数据库技术和面向对象的数据库技术正有逐步成熟起来，成为未来GIS空间数据管理的主要技术。,2、面向对象方法,面向对象是一种认识方法。面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）、而面向对象语言（OOL）和面向对象数据管理（OODBM）贯穿整个信息系统的生命周期。面向对象控件数据库技术正在逐步成熟，空间对象查询语言（SOQL）、空间对象关系分析、面向对象数据库管理、对象化软件技术等，都和GIS密切相关。从面向对象技术的发展来看，它是描述地理问题非常理想的方法
8、。,3、客户/服务器模式,客户/服务器的含义非常广泛，数据库技术和分布处理技术都和它密切相关。通过平衡客户/服务器间的数据通信和地理运算，能够利用服务器的高性能处理复杂的关键性业务，并降低网络数据流量；通过规划客户/服务器模式的GIS系统，用户能够最大限度地利用网络上的各种资源。,4、组件技术,为避免系统重复编码，浪费软件资源，参照制造业成功经验，使用插件（Plug-in）、组件（ActiveX）和中间件（Middleware）技术组装软件产品：各软件生产商制作自己最好的组件，其他软件开发人员和系统集成人员，可直接使用该部件提供的功能，无须重新编码，从而扩大了软件开发社会分工，提高了软件生产效
9、率。,和WebGIS相关的技术还包括下列各方面；多媒体数据操作标准ISO、数据仓库技术、地理信息高速公路设施等。,四 WebGIS的应用模型,基于Internet的GIS，改变了传统的GIS运行模式，使用户可以在远程作用GIS，这一点对于GIS产业来说具有重大的意义。第一，Internet使GIS由专业人员使用的系统转变为公众信息系统，通过Internet，没有GIS专业知识的人，可以在任何地方操纵网络GIS应用系统，享用地理空间信息服务；第二，通过Inernet存取地理空间数据，降低了数据散发成本，提高了地理数据共享程度，可能避免信息资源的重复生产；第三，运用基于Internet的GIS技术
10、，通过信息高公路设施，可以构造跨地区、跨部门的地理信息服务网络。,根据Internet构成特点，适合我国管理体制的基于Internet的地理信息系统可划分为4个部分：主要城市GIS中心、县市级GIS服务站、Internet服务网络和普通Inetrnet用户。如图所示：,GIS中心的服务器包括网络服务器、数据库管理服务器、GIS服务器、Web服务器等。操作系统一般采用UNIX或Windows NT。数据库管理系统RDBMS，使用高性能的Oracle或Sybase数据库系统，或简单易用的Access。数据存取采用较流行的ODBC或JDBC等数据库连接标准。,WebGIS的客户机/服务器模型,GIS
11、客户/服务器模型表示如图所示，模型共分6个部分：数据库、GIS服务器、WEB服务器、GIS服务代理、本地GIS应用软件和远程用户GIS应用软件。,网页数据 目录数据 地理模型 空间数据 属性数据,服务器群,客户群,GIS服务器（数据存取、地图显示空间分析模型管理目录服务等）,GIS服务代理,WWW服务器,应用软件空间数据管理维护属性数据管理维护评价模型管理维护地理空间查询，等,WWW浏览器（Java，DCOM，CORRA等）,空间信息动态服务系统模型,无线或网络通讯,PDA用户,1 GIS服务器,GIS服务器是指能够为网络客户提供各种地理服务的软件系统和硬件系统的总称。服务包括数据存取、地图显
12、示、空间分析、模型管理、目录检索等。GIS服务器的设计是核心之一。,数据存取服务指服务器响应客户的操作请求，以数据记录或空间图形要素为单位，通过数据库管理系统或GIS软件，完成存取空间数据及相关属性数据，数据存取服务要支持多用户请求，并保持空间数据的完整性和一致性。地图显示服务指服务器能够按特定的要求，取出满足条件的空间信息。组织成地图格式（如CGM），或图像格式（JEPG），然后送给用户。地理空间分析服务指服务器能够按照客户的请求，对特定的空间数据，进行最基本的空间分析，分析的结果可返回给用户。地理目录服务指服务器集中管理本地的空间数据目录，供给客户检索和判断所需的地理数据。,2 本地地理应
13、用软件,指在本地LAN/Internet环境中运行的系列软件。空间数据维护管理：包括空间数据采集、空间数据目录管理等；属性数据维护管理：包括空间属性数据管理、非空间关系型数据管理等；评价模型维护管理：包括模型的定义、建立、维护、运行等；地理空间查询系统，如土地登记图形查询、市政设施管理等。,本地地理应用软件内容非常丰富，它为本地区提供地图服务、空间信息管理、地理问题分析等服务；这些应用软件部分是GIS，其他可以是用VB、C/C+、Java等工具编写的GIS相关应用。,3 远程用户地理应用软件,通过Internet协议，为远程用户提供空间信息服务的软件。远程用户地理应用软件的运行，要求信息通信量
14、尽可能少，地理分析工作尽可能在服务器端完成。远程用户地理应用软件主要采用Applet、ActiveX和Plug-In等技术。,五 WebGIS设计原则,（1）系统软件资源、硬件资源和数据资源能够共享；（2）系统可伸缩性强，容易扩大规模；（3）网络数据流量均衡，整个系统运行效率高；（4）遵循系统工程的原则，使用系统集成方便等。,六 WebGIS基本框架,WebGIS的客户端是Web浏览器；通过安装GIS Plug-In、下载GIS ActiveX或GIS Java Applets，实现客户端的GIS计算。WebGIS服务器端由WWW服务器、GIS服务器、GIS远数据服务器以及数据库服务器组成。其
15、中WWW服务器负责接受客户端的GIS服务请求，传递给GIS服务器或GIS元数据服务器，交把结果送回给客户；GIS服务器完成客户的GIS服务请求的工能，将结果转为HTML页面或直接把GIS数据通过WWW服务器返回客户端；GIS服务器也能同客户端的GIS Plug-In/ActiveX/Java Applets直接通信，完成GIS服务；GIS元数据服务器管理服务器端的GIS数据，并为客户提供GIS数据检索、查询服务。加外，在WWW服务器和GIS服务器间还可以增加GIS服务代理，协调服务器端GIS软件、GIS数据库和GIS应用程序间的通信，提高GIS服务器性能。,1 WebGIS客户端实现技术,客户
16、端WebGIS允许GIS的数据和GIS计算能在用户本地计算机的浏览器上执行，客户端应用包括3种主要技术方案；GIS插件/Helper程序、GIS ActiveX控件和GIS Java Applets,2 GIS控件,用Mcrosoft的ActiveX技术创建的GIS控件。这些GIS控件和GIS Pulg-Ins一样，用于扩展HTML的功能，以便使浏览器能处理GIS地图和数据。它们也是从服务器下载到用户本地计算机上，安装注册后执行。,2.1 ActiveX控件,ActeveX控件技术创建GIS控件。ActiveX是微软件开发的“使Internet变为活动”的一项新的软件技术，它建立在OLE标准之
17、一，是为扩展IE的功能而提供的一个公共框架。,一个ActiveX控件是执行一特定任务并和特定信息通信的一组软件模块。可以被任何支持ActiveX控件的程序和计算语言使用和重用，例如IE3.0及以上版本、装有支持ActiveX插件的Netscape Navigtor等浏览器，或Visual Basic、Visual C+t Delphi等计算机语言。GIS控件具有计算、通信能力和自己的图形接口，而且能像插件和JavaApplets一样在Web页面中使用。有各种不同的ActiveX控件，每个控件都具有不同的功能和性能，而GIS控件是用于处理GIS数据和执行GIS分析 的ActiveX控件。Acti
18、veX控件和插件一样，都是可以扩展Web浏览器功能动态模块。但前者还可以由支持OLE标准的任何其他应用和语言使用，而后者是专门用于浏览器的，只能在浏览器中使用。,2.2 GIS控件的优缺点,和插件一样，GIS控件需要下载和安装到用户的本地计算机上，并根据需要一直驻留在硬盘上，它在不需要时不占内存。但它要占用本机硬盘空间。GIS控件也像插件一样，不是跨平台的。开发者必须为不同平台创建不同的GIS控件。而且对不同的GIS数据格式，也需要创建不同的GIS控件来处理和解释这些GIS数据格式。ESRI的MapObject Internet Map Server,Intergraph的GeoMedia W
19、eb Server都是采用GIS控件的典型产品。,3 WebGIS服务器端实现技术,服务器端应用的WebGIS就是在服务器执行GIS计算，并把执行的结果转换为HTML格式（一般是GIF/JPEG图像）返回客户端。GIS数据和GIS计算部署在服务器上，对客户请求的响应只是在服务器端进行GIS计算，然后将结果形成为新的中间GIS数据，返送给客户，成为GIS数据迁移。服务器端应用包括3种主要技术方案；GIS桌面系统扩展、基于ActiveX组件的GIS服务器和基于Java的GIS服务器。,4 WebGIS的其他技术问题,由于WebGIS是GIS的一个新的应用领域，许多技术问题都有待于解决。其中主要包括
20、；地理元数据的管理和服务；高效高性能的空间数据库技术；地理“巨分析”事务的实现；空间数据的交换；空间数据的安全和保护。只有这些问题都得到解决，WebGIS才会成为真正实用的系统。,基于Web的GIS技术的代表系统及其解决方案,美国Esri公司Map Objects Internet Map Server（IMS）和Arcview Internet Map Server（IMS）美国InterGragh公司的GeoMedia Web Map；澳大利亚Bentley公司的ModelServer DiscoveryMapInfor的MapXtreme,1 Map Objects,Map Object
21、s是一组供应用开发人员使用的制图与GIS功能构件，它是基于服务器端的应用系统，由一个ActiveX控件和一系列可编程对象组成，主要有以下功能：1）支持ARC/INFO COVERAGE、SHAPE、SDE以及大量栅格图像格式，如BMP、TIFF等；2）可通过ODBC访问外部数据库；3）可将多个图层叠加显示；4）可用标准SQL表达式进行空间特片选择和查询；5）可以不同的形式显示各类专题图；,2 Autodesk MapGuide,Autodesk MapGuide是基于客户端为满足GIS用户的数据发布需要而设计的。其主要特点为：利用WWW浏览器交互式操作，真正的矢量地图传输数据库的动态相关。是世
22、界上第一个通过Internet和Intranet发布实时的、内容丰富而翔实的地图和地理数据的交互式解决方案。这样通过使用低成本的全球性基础设施Inetrnet和Intranet来传播信息，极大地提高了产品竞争力。,3 GeoMedia Web Map,随着网络技术应用的发展和普及，在Internet上查询和浏览空间信息（包括地图和属性信息）的需求越来越强烈。Intergragh公司在1996年开发出GeoMedia Web Map。它是基于客户端的应用系统，动态地发布直接来自于最新操作中GIS数据库的以矢量为基础的图形，且无需将其转成新的格式，或是复制此数据库。此产品无需或需要很少的专业软件就
23、能开发生成“Smart Map”特征，用户可以通过显示和查询功能就能生成他们自己的交互式图形，以Internet或Inteanet上浏览和检索空间数据信息。,GeoMedia Web Map是开放式的GIS解决方案，不需要任何专门的语言或数据格式。值得一提的是，由于GeoMedia本身以组件的方式提供，因而可以提供各种不同的编程接口，大大方便了工作人员，有利于开发出完全用户化的功能强大的应用软件，并且能与MIS系统实现无缝集成。一系列的GeoMedia Web Map通过使用客户端插件来实现面向Internet的地图数据发布。,4 Model Sever Discovery,Model Sev
24、er Discovery是基于Web服务器的为地理工程企业提供的网上发布软件，通过允许所有人动态地查询，检阅Micro Station Geo Graghics或以DSN为基础的项目数据。Model Sever Discovery让那些创建和管理地图和其它地理数据的机构能够自动地在网上发布了新的信息资料。地图可以直接在发出请示的远程客户端发出，而无需在服务器端进行预发布或干涉。同时它支持在企业范围的项目中各类不同文件格式共存。,Model Sever Discovery对有用的地理工程数据提供了即时和通用的访问方式，而无需对现有的工作流程作任何修改，同时它也允许用户动态地操作和查询地图及相关的数据库信息。用户不仅可以简单地检阅数据。而且可以在他们的制图项目中定义各种查询方式和实行地理方位等操作。Model Sever Discovery软件对那些需要对地理工程信息各类文档及信息进行网上发布、传输及接收、共享的单位、组织是非常有益的。,全球,中国,吉林省,吉林省白城地区,吉林省吉林地区遥感影像,吉林省遥感影像,WebGIS 系统应用(1),中国,WebGIS 系统应用示范(2),北京环境评估与景点浏览,WebGIS 系统应用示范(3),上海市重大工程项目监理,WebGIS 系统应用示范(4),监视监控（防汛指挥）,
