基于WEBGIS的系统设计.doc

基于webgis的系统设计摘要：对webgis的特点功能进行了说明，并在利用系统组件式开发的基础上建立三层体系的webgis, 具体说明了系统的设计与实现的思路。关键词：webgis；组件；三层体系abstract：webgis function of the characteristics has been described. webgis of three-tier system was found based on groupware, system design and ideas were discussed.key words：webgis；groupware；three-tier system1. 引言地理信息系统(geographic information system, gis)是六十年代开始迅速发展起来的地理信息学研究技术, gis 是一种为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统, 是多种学科交叉的产物。地理信息系统不仅具备传统的mis信息查询与辅助分析功能, 它还可以同时管理地理空间信息和数据库属性数据, 而且具有数据可视化的突出优点, 操作直观简单, 已经广泛应用于城市规划、管网、电信、水利、企业管理等领域。当前, internet/intranet 正以惊人的速度膨胀和发展, internet 已不仅仅是一种单纯的技术手段, 它己演变成为一种经济方式-网络经济。现代人们的生活当中己离不开internet。大量的应用正由传统的c/s 方式(客户机/服务器)向b/s 方式(浏览器/服务器)转移, gis 技术也是如此。gis 技术和internet技术的融合, 形成一种新的技术, 我们称之为webgis3。本文对webgis的特点及基于三层结构的webgis系统设计进行了说明，同时介绍了三层结构系统的运行特点及功能。2. webgis基本概念及特点2.1 webgis的基本概念webgis是指工作在web网上的gis，是传统的gis在网络上的延伸和发展，具有传统gis的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等gis基本功能，同时也是internet上地理信息发布、共享和交流协作的基础。webgis在结构上采用分布式模型通过www机制来进行信息处理，实现客户端和服务器的数据连接和交互操作。目前对webgis的定义主要有如下两种4：(1) 以网络为中心的gis，它使用internet环境，为各种gis应用提供gis功能；(2) 基于internet的gis,常称为webgis，主要是由于大多数客户端应用采用了www协议,随着技术的进步，客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是internet gis。2.2 webgis的特点与传统的地理信息系统相比, webgis 具有以下特点:(1)广泛的数据分布internet 的优势是用户可以将本地数据与internet 上的数据结合起来, 从而为用户和数据发布者提供了一个更广阔的空间，这就意味着信息传递是全球性的，数据资源是分布的；(2)平衡高效的计算负载webgis 系统能充分利用网络资源, 将基础性、全局性的处理交由服务器执行, 而对数据量较小的简单操作则由客户端直接完成。这种计算模式能灵活高效地寻求计算负荷和网络流量负载在服务器端和客户端的合理分配方案。(3)平台独立由于采用分布式系统，客户机和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上。不论客户端的软硬件如何, 只要能用web 浏览器, 就可以访问webgis 数据。(4)大众化的gis绝大多数的地理信息的用户, 不论是个人还是组织, 都可以接触到互联网和浏览器, gis 面对的己不再只是以往那些受过专门训练的gis 专家, 不同年龄、不同应用水平和不同使用目的的网络用户向gis 提出了更加丰富多彩的应用。53. webgis系统设计3.1 系统基本结构webgis的基本体系结构一般由三层应用体系构成(如图1)，和传统的c/s两层结构相比，在三层系统由表示层、逻辑层和数据层组成。其中表示层实现处理逻辑应用，逻辑层实现应用逻辑，数据层实现数据逻辑。具体实现中，三层分别为客户端、应用服务器和数据库服务器。其中客户端只与应用服务器交互，应用服务器是整个系统的核心，接受客户端请求，然后根据应用逻辑将该请求转化为数据库请求，数据库服务器接受请求返回结果，再由应用服务器根据应用逻辑转化返回给客户端。三层结构的特点是用户逻辑和应用逻辑位于不同的平台上，同时系统被划分为不同的逻辑块，层次清晰客户方操作简单，开发和管理工作向服务器方移动，使得分布式的数据处理成为可能。1图1 三层体系模型3.2 webgis的主要功能（1）空间数据发布：webgis能以图形方式显示空间数据，较之于单纯的ftp和http方式，它使用户更容易获取所需的数据，这使数据的共享和传输也更方便。（2）空间查询检索和联机处理：利用浏览器提供的交互能力，webgis可以实现图形及属性数据的查询检索，并通过与浏览器交互来远程操作这些数据。（3）空间数据可视化：通过某种web传输方式，把空间图形及属性数据或者是分析结果发送到客户端的浏览器上，供用户查看。（4）空间模型分析服务：在高性能的服务器端提供各种应用模型的分析与实现方法，通过接收用户提供的模型参数，进行快速计算与分析，及时将计算结果以图形或文字等方式返回至浏览器端。（5）web资源的共享:web上存在着大量的信息资源，这些资源多数具有空间分布特征，利用webgis对这些信息进行组织和管理，可为用户提供基于空间分布的多种信息服务，提高资源的利用率和共享程度。23.3 webgis的框架设计webgis系统为三层结构表示层、逻辑层和数据层,表示层为客户端,逻辑层主要包括两个服务器web服务器和应用服务器，数据层包括文件与数据库系统及系统的组件。结构图（如图2）所示。 图2 webgis框架体系结构在客户端浏览器中运行的webgis系统组件，由客户端应用程序用户界面接收用户输入然后提交给逻辑层运用应用逻辑层的服务器，处理较为复杂的事务,其中web服务协议响应客户端的http请求传送webgis组件或空间数据通过自定义的协议和客户端上的组件通信，同时通过低层数据接口和数据层通信完成应用逻辑功能。数据层包括空间数据属性数据和用于系统管理的元数据空间数据以及存放webgis系统组件提供下载，并以一定的目录结构存放在web发布目录下属性数据和元数据都存放在关系型数据库中。11、表示层：表示层的设计主要围绕gis组件进行浏览器向webgis组件服务器发送http请求,web服务器响应客户端的请求，返回请求的html页面客户端下载gis组件在客户机上注册安装成功后，在浏览器中运行客户端。(1)客户端的基本空间操作主要包括：对象拾取、地图放大、缩小和漫游地图全景图地图、分层等基本的空间操作，这些操作不需要逻辑层的控制可直接由webgis组件完成,从而减少网络流量减轻应用逻辑层的负担实现网络负载平衡达到系统优化的目的；(2)客户端应用程序包含数据解析功能，即接收低层通信模块传来的二进制数据流,依据不同的数据格式分别解析后以一致的格式返回给显示模块,数据解析模块对上层提供一致的数据访问接口对用户透明低层利用不同的子模块分别实现对不同数据格式的访问扩展方便。2、逻辑层：逻辑层是整个系统设计的核心，负责整个系统逻辑的控制与处理，在系统中起着中间层的作用，可被多个客户端webgis组件所共享。在系统中由web服务器和应用服务器组成,web服务器负责处理客户机的http请求及其加载空间数据等,应用服务器通过自定义协议与表示层的webgis组件通信,通过通用接口与数据层通信完成系统大部分的应用逻辑处理功能它包括以下模块:(1)标准数据接口：以二进制流的形式和表示层的数据通信接口发送数据遵循自定义的协议标准模块，在一个特定的端口侦听响应用户请求接收用户信令进行简单的处理后上传给协议解析模块接收上层的处理结果按照一定的协议返回给表示层；(2)协议解析器对低层通信模块的协议数据进行解析，分解出有意义的数据供系统处理总控模块和协议分析器以一致的接口交换信息下层协议的改变对上层应用透明；(3)应用服务器的处理核心是对各方面的信息进行加工处理，控制数据流并响应由客户端发送来的各种命令需求，对信息进行分析处理后对数据库进行查询与检索，并将获得的结果反馈给客户端。13、数据层：所有数据存储在数据层，使得数据与逻辑应用分开，数据层主要包括web发布目录和关系型数据库系统。webgis组件空间数据和部分较复杂的属性数据，如：文档、图象、视频数据存储在web发布目录上，一般的属性数据和系统元数据存储在数据库中，其中系统元数据是数据层设计的重点。(1) web发布目录webgis组件经编译生成控件形式，然后打包连同支持文件夹一起传送到web发布目录上供客户端下载，执行客户端请求空间数据时通过http协议将数据传给客户机空间数据在设计时一般应包括：名称、类别、所在区域名和地物编码等，其中地物编码是空间对象的全局唯一标识符，包含对象区域信息用以定位空间对象数据文件所在的目录；(2)数据库系统的设计比较复杂，其中的数据分为空间数据、属性数据，属性数据表的设计一般遵循对象关键字代码+属性字段组的设计规则，空间数据表由用户管理对象类、表、名、索引地区编码等，数据表组成客户端上的数据加载地图切换属性数据和空间数据的互操作都必须有系统元数据参与计算。4. 结束语本文在参考三层应用模型的基础上,采用webgis组件和应用服务器实现了构建一个基于internet的地理信息系统，以应用逻辑层处理为中心，使用可视化开发环境，通过对图形控制能力和数据库访问能力，向web用户提供地理信息应用系统。主要采用三层结构模式，结构灵活并可以加入一定创新的控件，实现过程中充分考虑了系统自身的特点, 占用尽可能少的系统资源, 同时注意提高执行效率, 节