最新-毕业论文(设计)-WebGIS-基于Internet的地理信息系统精品.pdf
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1、WebGIS-基于 Internet的地理信息系统 宋关福、钟耳顺、王尔琪 1.WebGIS概述 “19 世纪是铁路的时代,20 世纪是高速公路的时代,21 世纪是网络的时代”。互联网络(Internet) 的迅速崛起和在全球范围内的飞速发展,使万维网(World Wide Web简称 WWW或 Web)成为高效的全球性信 息发布渠道。这一技术正在以很快的速度进入每家每户,它将把地球变成一个小小的村落。网络时代即将 来临。 我们正在忙碌地建设我们生活的这个世界,而且我们正在电脑空间建立我们物理空间的复制品,网络 上甚至有可以存款的银行,并且在网络上用于祈祷的地方还不得不设立教堂。互联网已经渗透
2、各行各业, 信息高速公路上奔跑着越来越多的信息。随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息系统(GIS) 的需 求,利用 Internet在 Web上发布和出版空间数据,为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能,已经成 为 GIS 发展的必然趋势。于是,基于Internet技术的地理信息系统-WebGIS 就应运而生。 WebGIS是 Internet技术应用于GIS 开发的产物。 GIS 通过 WWW功能得以扩展, 真正成为一种大众使用 的工具。从 WWW的任意一个节点,Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图,以及 进行各种空间检索和空间分析,从而使GI
3、S 进入千家万户。WebGIS具有以下特点: 全球化的客户 / 服务器应用全球范围内任意一个WWW节点的 Internet用户都可以访问WebGIS 服务器提供的各种GIS 服务,甚至还可以进行全球范围内的GIS 数据更新。 真正大众化的GIS由于 Internet的爆炸性发展, Web服务正在进入千家万户,WebGIS给更多用 户提供了使用GIS 的机会。 WebGIS可以使用通用浏览器进行浏览、查询,额外的插件(plug-in)、ActiveX 控件和 Java Applet通常都是免费的,降低了终端用户的经济和技术负担,很大程度上扩大了GIS 的潜在 用户范围。而以往的GIS 由于成本高
4、和技术难度大,往往成为少数专家拥有的专业工具,很难推广。 良好的可扩展性WebGIS很容易跟 Web中的其他信息服务进行无缝集成,可以建立灵活多变的 GIS 应用。 跨平台特性在 WebGIS 以前,尽管一些厂商为不同的操作系统( 如:Windows 、UNIX、Macintosh) 分别提供了相应的GIS 软件版本,但是没有一个GIS 软件真正具有跨平台的特性。而基于Java 的 WebGIS 可以做到“一次编成,到处运行(write once, run anywhere) ” ,把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。 2.WebGIS设计思想 CGI和 Sever API是较早应用于WebGIS开
5、发的方法。其中CGI 是通用网关接口 (Common Gateway Interface)的英文缩写,它建立了Internet服务器与应用程序之间的接口。基于CGI 的 WebGIS是按照如 下方式实现 WWW交互的:用户发送一个请求到服务器上,服务器通过CGI 把该请求转发给后端运行的GIS 应用程序中,由应用程序生成结果交还给服务器,服务器再把结果传递到用户端显示。这种方式的缺点是 服务器每次请求都要重新启动GIS 应用程序,降低了系统响应速度。Sever API 是经过扩充的CGI工具, 比如 Microsoft的 ISAPI 和 Netscape 的 NSAPI 。采用 Server
6、API,服务器请求后端GIS 应用程序时不用重 新启动该程序,而是通过IPC(Inter-process Communication,进程间通讯协议) 与之进行信息交换。不过 由于 Server API没有统一的标准,所以一旦采用了某种Server API ,那么服务器端将依赖于这种服务器 程序。 目前的大部分WebGIS是采用的 CGI/Sever API方法。但是, CGI 机制本身有很大的缺陷,对于每一个 客户机的请求, 都要重新启动一个新的服务进程,从而影响速度。 它不适应于编写最新的客户/ 服务器应用 软件,也不适合编写面向对象的Java 客户机。经过各种扩充的CGI 工具也无助于问
7、题的解决,因为不管是 采用进程间 DLL、服务器插件或者是ORB对象的方案,它们都需要HTTP和 Web服务器作为中介,来协调服 务器和客户机对象之间的通信。一个客户机对象无法直接调用服务器对象,客户机与服务器对象之间交互 的基本形式仍然是HTML表格。对于象 WebGIS这样复杂的客户/ 服务器应用来说, 网络通信量相当大,采用 这种方式很难进一步提高速度。为了解决这个问题,1997 年 6 月诞生了 Web的一种分布式对象方案,称为 “Object Web”。 Object Web将是 Internet变革中的又一个新浪潮。 基于 Object Web 规范的 WebGIS 可以称为分布式
8、对象WebGIS , 这是 WebGIS 的最新发展方向。 基于 Object Web开发的 WebGIS可以有效避免CGI形成的瓶颈,允许客户机直接调用服务器上的方法。分布式对象平台 提供一种可以伸缩的由服务器到服务器的体系结构,服务器对象可以运行在多个服务器上,从而可以动态 平衡客户端请求的负载。 目前,有两套不同的Object Web 规范正在进行着激烈的竞争:一个是Object Management Group和 Javasoft公司的联合推出的CORBA/Java 标准,另一个是Microsoft公司提出的DCOM /ActiveX 标准。两 个标准各有千秋,相持不下。尽管Java
9、编译器在不断改进,但是CORBA/Java 在运行速度上仍然不如 DCOM/ActiveX。和 Java 一样, CORBA/Java规范的最大优势仍然在于其跨平台能力,适用于Windows 、 Macintosh 、UNIX等,而 DCOM/ActiveX 目前还只能运行于32位 Windows系列操作系统。不过,Windows系 列操作系统的市场占有率达80% 以上,在 Internet客户端的计算机市场里,其占有率则可能更高。究竟选 用何种规范来开发WebGIS ,需要根据软件的设计目标来权衡各方面的因素。 进行 WebGIS 设计的另外一个重要选择是,在客户端使用矢量地图或者栅格地图。
10、如果使用矢量图形,一 般需要在客户端事先安装插件(plug-in) , 或者运行时自动下载Java Applet 抑或 ActiveX 控件;在客户端使用 栅格图像则不需要而任何额外程序。不过,正因为在客户端使用了插件、Java Applet 或者 ActiveX 控件, 采用矢量图形方式可以在本地执行许多操作,比如:地图放大缩小、漫游、就地选择并高亮显示,在一定 程度上减少了服务器端的负载和网络上的数据传输量;采用栅格图像方式,在客户端只能读得鼠标的x, y 坐标,进行地图缩放、平移和选择等操作都要传递x, y 坐标到服务器端处理,生成新的栅格图传递到客户 端显示,增加了服务器和网络传输的负
11、担。 3. 几种 WebGIS 的比较 WebGIS是当今 GIS 的制高点,已成为各大厂商激烈竞争的焦点。几个重要的GIS 厂商争相发布各自的 WebGIS产品,如 MapInfo 公司的 MapInfo ProServer 、Intergraph公司的 GeoMedia Web Map、ESRI的 Internet Map Server(IMS) for ArcView & MapObjects ,著名的 CAD厂商 Autodesk 公司也推出了MapGuide。 这些产品大多发布于1996-1997 年。 最近 Bently 公司和 MapInfo 公司又相继推出了ModelServe
12、r/Discovery 和 MapX Site 。现就其中前五个WebGIS产品的技术特征进行比较,列表如下 ( 表 1) 。 表 1 几个重要的 WebGIS产品的技术特征 不MapInfo ProServer GeoMedia Web Map Internet Map MapGuide ModelServer/ Discover Server(IMS) 公司MapInfo CorpIntergraph Corp. ESRI Inc. Autodesk Inc. Bently 服务器操作系统Windows NT/95 Windows NT Windows NT Windows NT Wind
13、ows NT Web 服务器 支持 CGI 的 Web Server Internet Information Server Internet Information Server 或者 Netscape Server 支持 CGI 的 Web Server Netscape Server 其他服务器端软件 ODBC 、 MapInfo 4.x 、 MapBasic ODBC ArcView 或者 MapObjects 应 用、 ODBC ODBC MicroStation GeoGraphi ODBC 客户端操作系统 Windows 系列、 Macintosh 、UNIX Windows N
14、T/95 Windows 系列、 Macintosh、 UNIX Windows NT/95 Windows 系列、 Macintosh 、UNIX 客户端浏览器 支持 HTML 的任意浏 览器 Internet Explorer 、 Netscape Navigator 支持 HTML 的 任意浏览器 Internet Explorer 、 Netscape Navigator Internet Explorer 、 Netscape Navigator 客户端是否需要插 件(plug-in)/控件 (control) 不需要 如果使用 Netscape Navigator 浏览器, 需要安
15、装 ActiveCGM 插件;如果使用Internet Explorer 浏览器,会自动下载 ActiveCGM 控件 自动下载 Java Applet 或者 ActiveX 控件 需要安装 MapGuide 插件 (1 兆左右 ) 需要安装 VRML 、CGM SVF 等插件 网络传递的图形格 式 JPEG(栅格图 ) ActiveCGM( 栅格图和矢量图) JPEG/GIF(栅格 图) MWF( 矢量图 ) JPEG、PNG、VRML 、 CGM、 SVF(栅格图和矢 图) 地图预出版处理动态生成地图动态生成地图动态生成地图 需地图预出版处 理 动态生成地图 可发布的数据格式MapInfo
16、 地图文件 MGE 工程、MicroStation DGN 文件、FRAME 文件、MGEDM 文件、 ArcView Shape 文件、 Arc/Info Coverage 、SDO 文件 ArcView Shape 文件、 Arc/Info Coverage、SDE 地图文件、 Autodesk DWG 文件 Autodesk DWG GeoGraphics 工程文件、 MicroStation 设计文件 要建立成功的WebGIS 应用,选择 WebGIS 开发工具十分重要, 用户要根据需求情况具体问题具体分析。 以下列出几个方面的建议可供用户参考。 尽管几乎所有厂商都提供了数据格式转换工
17、具,但最好选用能直接发布已有数据格式的软件,对于已经 建立了空间数据库的用户,这是一个需要首先考虑的问题。如果要求较强的空间查询功能,则 IMS、 MapInfo ProServer和 ModelServer/Discovery可以优先考虑, 因为这几个软件在服务器端都运行着相应的桌面GIS 软件,客户端可以通过Internet直接向服务器端发送其桌面软件支持的空间查询命令。另一方面, 如果地 图中有密集的细小多边形或线状地物, GeoMedia Web Map、MapGuide 和 ModelServer/Discovery有明显 优势,因为它们在客户端采用的是矢量图形格式。倘若强调与关系数
18、据库的动态连接,则是GeoMedia Web Map和 MapGuide比较突出。 另外,MapInfo ProServer 和 IMS在客户端支持多种平台,而 GeoMedia Web Map 和 MapGuide 仅仅支持使用Windows系列操作系统的浏览者。如果用于建立Intranet应用,选择传递矢量 图形的 GeoMedia Web Map 、MapGuide和 ModelServer/Discovery较好,因为它们所需要的插件和ActiveX 控件可以统一分发,预先安装,从而换来客户端较强的交互性和较快的响应速度。 由于 Internet技术本身正处于发展阶段,尽管WebGIS
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