（地图学与地理信息系统专业论文）基于web+service的上海市列车gis查询系统.pdf

华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文 摘要 摘要 随着信息技术的发展，计算机应用软件经历了从单机应用程序到 c s ( c l i e n t s e r v e r ) 结构应用程序再到b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 结 构应用程序的不断发展，这其中b s 结构又从单纯的b s 结构发展到以 c 0 1 d 组件为主的分布式计算体系结构再到现在的以w e bs e r v i c e 为主 的分布式计算结构结构。计算机软件体系结构的发展可谓日新月异。 本文在总结w e b g i s 技术不足的同时，提出了新的跨平台的w e b s e r v i c e 技术，并深入、细致地探讨了w e bs e r v i c e 技术的运行机制 和实现原理，以及w e bg i s 技术和w e bs e r v i c e 技术结合而产生的 g i sw e bs e r v i c e 技术。 作者以j a v a 为例结合a p a c h e 的t o m c a t 服务器和a x i s 组件开 发出一个供其他平台和应用程序调用的列车查询w e bs e r v i c e 。详细 探讨了w e bs e r v i e e a k 平台配置、开发到发布和应用等一些列的问题。 通过将该w e bs e r v i c e 成功运用到以j a v a 和m oj a v a 开发的前台 g i s 系统，为用户提供了一个动态、可视的列车g i s 查询程序。 基于w e bs e r v i c e 技术的列车g i s 查询系统能够为出行的乘客提 供方便、快捷、高效的时刻查询解决方案，并且基于网络的发布可以 使系统面向更为广泛的用户，一来可以实现系统本身的价值，二来又 可以从网上汲取用户提出的意见和建议，及时对系统进行维护和更 新。本文所作的工作和取得的成果为w e bs e r v i c e ，g i sw e bs e r v i c e 应用到更广泛的领域提供了可以借鉴的参考。 关键字： 列车查询，w e b g i s ，w e bs e r v i c e ，j a v a ，t o m c a t ，a x i s ，m o j a v a ， a p p l e t 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o fi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y ，c o m p u t e r a p p l i c a t i o n s o f t w a r eh a s d e v e l o p e d f r o m d e s k t o p s o f t w a r e a r c h i t e c t u r et oc s ( c l i e n t s e r v e r ) s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，t h e nt ob s ( b r o w s e r s e r v e r ) s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e b sa r c h i t e c t u r ea l s o h a s d e v e l o p e df r o ms i m p l eb sa r c h i t e c t u r et o d i s t r i b u t e dc o m p u t a t i o n s y s t e mb a s e d o nc o m ，t h e nt od i s t r i b u t e dc o m p u t a t i o n s y s t e mb a s e d o nw e bs e r v i c e i naw o r d ，t h ed e v e l o p m e n to f c o m p u t e rt e c h n o l o g y i ss u r p r i s i n ga n d b e y o n di m a g i n a t i o n i nt h i sp a p e r , w ef i n do u tt h es h o r t c o m i n g sa n df l a w so fw e b g i s t e c h n o l o g y , a n dp u tf o r w o r dw e bs e r v i c et e c h n o l o g ya s a n e w , c r o s s p l a t f o r mt e c h n o l o g y w ea l s or e s e a r c ht h er u n n i n gm e c h n i s m a n dp r i c i p l eo fw e bs e r v i c e t e c h n o l o g y , a n dt h e n e wg i sw e b s e r v i c e t e c h n o l o g yw h i c hc o m b i n e sw e b g i st e c h n o l o g ya n dw e b s e r v i c e t e c h n o l o g y w eu s ej a v aa so u r p r o g r a m m i n gl a n g u a g ep l u st o m c a ts e r v e r a n da x i sc o m p o n e n t s ，b o t ho fw h i c ha r ep u b l i s h e db y a p a c h eo p e n s o u r c eo r g a n i z a t i o n ，t od e v e l o pat r a i nq u e r yw e bs e r v i c ew h i c h c o u l d h e l p a n df a c i l i a t eo t h e rp l a t f o r m sa n da p p l i c a t i o n s i nt h e p r o c e s so fd e v e l o p m e n t ，w es t u d yh o w t oc o n f i g u r e ，d e v e l o p ，p u b l i s h a n da p p l yt h ew e bs e r v i c ei n t e r f a c e s w ea l s om a k e u s eo ft h i st r a i n q u e r yw e b s e r v i c ei no u rg i s p r o g r a m t h i sp r o g r a m i sd e v e l o p e d i i 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文 a b s t r a c t b yj a v aa n dj a v am o ，a n dc o u l dp r o v i d eu s e r sad y n a m i c ，v i s u a l t r a i nn u m b e r q u e r y f u n c t i o n t h et r a i ng i sq u e r ys y s t e mc a np r o v i d et o u r i s t sac o n v e n i e n t ， f a s ta n de f f i c e n tw a yt oq u e r yt r a i nn u m b e ra n dt i m e t h en e t w o r k s o l u t i o no ft h i ss y s t e mc o u l d p r o v i d e m o r eu s e r sw i t ht h i ss e r v i c ea n d c o u l da c c e p tm o r e s u g g e s t i o n sf r o md i f f e r e n tu s e r sn om a t t e rw h e r e t h e ya r e s o ，w ec a nm a i n t a i na n du p d a t eo u rs y s t e ma ss o o na s p o s s i b l e t h er e s e a r c hp r o d u c t i o no fm y w o r kh a sp u tf o r w a r dan e w w a yi n h o wt ou s ew e bs e r v i c ea n dg i sw e bs e r v i c ei n m o r e r e l e v a n tf i e l d s k e y w o r d s ： t r a i n q u e r y ，w e b g i s ，w e bs e r v i c e ，j a v a ，t o m c a t ，a x i s ， m o j a v a ，a p p l e t i i i 胡宾硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 张超教授华东师范大学地理系 主席 吴健平教授华东师范大学地理系 过仲阳 副教授华东师范大学地理系 张立 副教授 华东师范大学地理系 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期： 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 学位论文作者签名：导师签名： 日期：日期： 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文第一章概述 第一章概述 w e bs e r v i c e 是基于w e b 的技术模型，它是用标准的i n t e m e t 技术建立的、 提供应用程序功能的一个网络访问接口。w e bs e r v i c e 克服了传统组件技术在网 络环境下的不足，可以在复杂、异构的网络上实现应用程序的集成，而不用考虑 这些应用程序的编程语言和操作系统环境等内在信息，它是可编程网络模型的最 好体现。w e bs e r v i c e 可以通过h t t p 、s o a p ( x m l ) 等协议的组合被访问，利 用标准网络协议和x m l 数据格式进行通信，具有良好的扩展性和灵活性。在 i n t e r n e t 虚拟环境中，任何支持这些标准的系统都可以被动态定位并与网络上的 其他w e bs e r v i c e 交互，任何客户都可以通过授权调用相关服务而不必知道它们 处在何处。它突破了传统的分布式计算模型在通信、应用范围等方面的限制，允 许企业和个人快速、廉价地建立和部署应用程序。 w e bs e r v i c e 技术的出现和发展为g i s 的应用和集成提供了新的契机。利用 其标准的平台协议( 如h t t p 、x m l ) ，以及平台独立、用户透明和轻松穿透防 火墙等特点，可以对不同g i s 系统和g i s 空间数据进行互操作。在g i s 系统中 引入w e bs e r v i c e 技术，必将改变g i s 软件的体系结构，从而改变g i s 数据的访 问模式，增进g i s 软件之间的功能互操作，真正实现网络环境下空间信息的共 享和集成，推进g i s 的社会化应用。 铁路是国家重要的基础设施建设，在我国经济发展和人们生活中发挥着重要 作用，是沟通不同地域之间物流、能量流和价值流的大动脉。铁路客运价格低廉、 速度快、乘坐方便，并且安全、稳定，这些优势都使之当之无愧地成为人们出行 的首选交通方式。 我国人口众多，铁路客运能力相对不足，乘车难、买票难是人们出行前要面 临的最大难题。因此，能否及时、准确确定出行车次和出行时间，进行列车时刻 查询，显得尤为重要。 1 1 上海市列车g i s 查询系统的研究意义 上海是中国最大的城市，是全国的经济中心和金融中心。截至到2 0 0 3 年， 上海市的常住人口为1 7 1 1 万，流动人口为4 9 8 7 9 万。这么多的流动人口，给上 海市带来了大量的劳动力和资金，同时也增加了社会负担，尤其是铁路客运的负 担。据不完全统计，上海站目前每天到发特定旅客列车9 4 对，到发旅客1 6 6 万 人次，办理行李包裹4 1 万件，年旅客发送量3 1 0 0 多万人次。旅客们需要及时 了解列车的出行信息，包括车次、时间、票价等等。 信息化建设是国民经济发展的重要推动力量，随着技术的进步，互联网的出 华东师范大学2 0 0 5 屑硕士学位论文第一章概述 现和迅速发展，一个全球性的信息社会正在逐步形成，推进信息服务的自动化、 网络化、电子化，已是大势所趋。作为中国最大的城市，全国经济的龙头，上海 市要在信息化建设中体现出科学性和先进性。建立上海市列车g i s 查询系统， 不仅可以为人们出行进行列车时刻查询提供参考和依据，也为上海市的信息化建 设提供了必要的补充，加快上海建设成为国际化大都市的步伐。 1 2 国内外研究现状 w e bs e r v i c e 概念的推出，得到了业界广泛的关注，i b m 、h p 、m i c r o s o f t 、 s u n 、b e a 等大公司纷纷推出了自己的w e bs e r v i c e 开发工具。i b m 的w e b s p h e r e ， m i c r o s o f t 的n e t ，s u n 公司推出的s u n o n e ，b e a 公司的w e b l o g i c 等产品都把 实现w e bs e r v i c e 列为自己的目标。经过几年的发展，w e bs e r v i c e 已经渗透到计 算机技术的各个领域尤其是g i s 领域，并且得到了越来越多的人的拥护和喜爱。 2 0 0 1 年，w e bs e r v i c e 的架构开发工具将被各大开放商开发完毕。开发人员 能够购买到这些面向服务的开发工具。同时他们将会开始构建实际使用的w e b 服务。 2 0 0 2 年，商业w e bs e r v i c e 大量出现，大量的面向消费者的b 2 cw e bs e r v i c e 被使用。 2 0 0 3 年，u d d i 注册中心应w e bs e r v i c e 的发展，变得越来越重要，其中的 商业数据也越来越丰富。私有的u d d i 注册中心将被投入使用以支持内部服务信 息的交换。而政府的w e bs e r v i c e ( e g o v e r n m e n t ) 应用也不断出现。 2 0 0 4 年，各类企业将会普遍接受基于w e bs e r v i c e 的商务应用模式，而服务 集中的计算模式将会进入青年期。私有的u d d i 注册中心仍然在各类应用中处与 优势地位。新的收入模式和商业渠道将到处可见。4 0 的金融财务服务事务将使 用w e bs e r v i c e 模式。而3 5 的在线政府服务将以w e bs e r v i c e 的形式提供。 2 0 0 5 年，公共的u d d i 注册中心作为公共商务信息的交换机制而获得大量 的使用。 w e bs e r v i c e 技术在铁路旅客信息服务方面也发挥了巨大作用。由x c i t y ( 德 国) 、r o b e r t b o s c h 多媒体系统( 德国) 两家公司合作开发的，应用于德国h a r m o v e r t r a n s p o r t a u t h o r i t y 铁路公司的城市移动系统( c i t y c o m m o b i l es y s t e m ) ，其核心 技术为数字多媒体广播( d i g i t a lm u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n gd m b ) ，可以向高速列 车传送清晰图像的技术，可以向列车上的旅客实时提供前方到站详细信息、时刻 表的变化信息及列车是否误点、新闻、服务信息、广告等。由荷兰交通部开发的 t r a i np l u s 系统，可以为乘客提供列车和汽车的旅行信息。初始阶段，在车站的 入口、中央大厅和站台分别设立各种显示设备，提供一小时内即将出发的列车和 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文第一章概述 汽车的信息，以及时刻变更或延迟的详细情况。第二阶段，将在车站商业点提供 旅行信息，同时进行广告发布和商业推广。运用g p s 和数据通信技术，在列车 上发布旅行信息，包括列车目前的准确位置。日本东铁和西铁两家铁路公司计划 的下一代旅客信息服务系统，系统包括：自动售票机、远程订票、自动进出站系 统( 自动智能站门、车票保留储存系统、无接触i c 卡系统等) 和自动操作旅客 信息服务系统。可提供旅行安排和买票及车上的信息服务等功能。 1 3 列车g i s 查询系统的发展方向 w e bs e r v i c e 是m i c r o s o f t n e t 和s u nj 2 e e 战略的核心。很明显，采用组件 式技术的w e b g i s 不能很好地解决在大范围内不用类型的g i s 数据之间的集成和 共享，而采用w e bs e r v i c e 可望在更高的层次上解决这一g i s 难题。目前w e b s e r v i c e 技术本身仍在不断发展，它在g i s 领域中的应用也将会不断深入。我认 为以下的一些问题需要给予更多的关注：( 1 ) 如何用w s d l 更为有效地、规范 地描述空间信息服务以及如何操作这些服务：( 2 ) 服务的授权及收费问题，即厂 商d 要使用厂商a 、厂商b 和厂商c 提供的服务，必须得到许可并交纳一定的费 用；( 3 ) 当g i s 应用程序由许多不同地点、质量各异的w e bs e r v i c e 组成，如何 采用较好的方法进行集成和调试。( 4 ) 在w 曲s e r v i c e 的基础上，如何对现有g i s 数据集成和共享理论作进一步的完善和提升。 而针对本文的重点列车g i s 查询系统，应使其向更高效、更智能化的 方向发展。如果将系统和上海火车站售票系统的数据库整合起来，用户可以随时 随地查询车站车票的预售情况，根据这些销售情况来确定自己的出行日期和往返 日程安排。如果将系统和网上订票和网络售票程序整合起来，用户可以在查询出 行车次的同时，直接订购所需要的车票。如果将系统和移动设备终端联在一起， 比如手机和p d a ，用户可以以短信的方式将查询按照一定格式发送到服务器， 经服务器的搜索将查询到的出行车次及时间、距离、票价等详细信息返回到用户 的手机上。 1 4 论文研究的目的和内容 1 4 1 研究目的 论文研究的目的是从理论和技术的角度，实现基于w e bs e r v i c e 的上海市列 车g i s 查询系统，探索w e bs e r v i c e 技术优于其他分布式技术的原因，发掘x m l 语言的潜力。 另一方面，所建立的系统提高了上海市列车查询等铁路基础信息服务的档 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文 簧一章概述 次，提升了城市形象，提供了人们出行乘车的参考，也促使其他行业加快g i s 化的基础信息服务，尤其是基于w e bs e r v i c e 的分布式计算的基础信息服务a 通 过将系统的对外接口封装成w e bs e r v i c e ，提高了软件的可维护性、满足了其他 系统对列车查询的调用需求，也方便了在对系统数据库进行修改和更新时，所有 调用程序的间接数据更新。 1 4 2 研究内容 本文通过实现上海市列车g i s 查询系统，探讨了w e bs e r v i c e 技术在这一领 域的运用，并阐述了w e bs e r v i c e 技术优于其他分布式组件技术的原因。通过完 成一个完整的查询系统，深入到内部探索w e bs e r v i c e 从开发、部署到发布、调 用的一系列问题，并提出了合理的解决方案。g i s 实现方面，采用m oj a v a 进行 地图显示、浏览和查询，并结合利用w 曲s e r v i c e 查询的数据进行交互操作。 本文主要研究了以下几个方面的问题： 1 w e bs e r v i c e 的技术特点和优势 2 j a v a 的技术特点和优势 3 如何把应用程序接口封装成w e bs e r v i c e 4 如何部署和发布w 曲s e r v i c e 5 如何调用w e bs e r v i c e 6 m 0j a v a 的使用 7 在浏览器中显示j a v a 小应用程序 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文 第二章w e b g i s 技术与w e bs e r v i c e 技术 第二章w e b g i s 技术与w e bs e r v i c e 技术 2 1w e b g l s 技术 2 1 1w e b g i s 技术及其原理 w e b g i s 是i n t e m e t 技术应用于g i s 开发的产物，是指在i n t e m e t 上的信息发 布、数据共享、交流协作基础之上实现g i s 的在线查询和业务处理等功能，使 用户能直接通过w e b 浏览器对g i s 数据进行访问，实现空间数据和业务数据的 检索查询、专题图输出、编辑修改等g i s 功能，完成了g i s 技术从c s 模式向 b s 模式的转变。g i s 通过w w w ( w o r l dw i d e w 曲万维网) 服务使其功能得以 延伸和扩展，并真正成为一种大众化的工具。w e b g i s 为地理信息和g i s 服务通 过i n t e m e t 在更大范围内发挥作用提供了新的平台。 2 1 2w e b g i s 技术的特点 当前w e b g i s 采用了主流的通信、应用协议和体系结构，特别是客户端软件 采用了通用的浏览器，大大增强了g i s 软件的开放性。w e b g i s 具有以下几个方 面的特点： 1 ：更广泛的访问范围和真正的信息共享。w 曲g i s 可以通过浏览器进行信 息发布，使得不仅是专业人员，而且普通用户也能获取所需的信息，它拥有更多 的应用群体。客户可以同时访问多个位于不同地点的服务器上的最新的数据，而 这i n t e m e t 所特有的优势大大方便了g i s 的数据管理，使分布式的多数据源的 数据管理和合成更易于实现。此外，由于i n t e m e t 的迅猛发展，w e b 服务正在渗 入千家万户，在全球范围内任意一个w w w 站点的i n t e m e t 用户都可蛆获得 w e b g i s 服务器提供的服务，因此极大地扩展了g i s 的应用范围，使得g i s 真正 成为一种大众使用的信息工具。 2 ：更简单的操作。要广泛推广g i s 应用，使g i s 系统为广大的普通用户所 接受，而不仅仅局限于少数受过专业培训的专业用户，这就需要降低对系统操作 的要求，通用的w e b 浏览器无疑是降低操作复杂度的最好的选择。 3 ：可以大规模的降低系统成本，普通g i s 在每个客户端都要配备昂贵的专 业g i s 软件，而用户使用的经常只是一些最基本的功能，这实际上造成了极大 的浪费。w e b g i s 在客户端通常只需使用w e b 浏览器( 有时根据需要还要安装插 件) ，其软件成本与全套的专业g i s 软件相比明显要节约很多。 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文第二章w e b g i s 技术与w e bs e r v i c e 技术 4 ：计算负载均衡。传统的g i s 大都使用文件服务器机构的处理方式，其处 理能力完全依赖于客户端，效率较低。而目前w e b g i s 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的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。这样在客户端环境不变的情况下，通过提高服务器 端机器性能来达到提高整个服务效率的目的，是一种较为理想的模式。 5 ：平台扩展特性。传统的g i s 软件都是针对不同操作系统的，对不同的操 作系统，分别要使用相应的g i s 应用软件。而利用j a v a 技术的w e b g i s 则能做 到“一次编译，到处运行”，真正发挥跨平台的技术优势。 6 ：巨大的扩展空间。i n t e m e t 技术基于的标准是开放的、非专用的，是经过 标准化组织i e t f 和w 3 c 为i n t e m e t 制定的，这就为w e b g i s 的进一步扩展提供 了极大的发挥空间，使得w e b g i s 很容易与w e b 中的其它信息服务进行无缝集 成，建立功能丰富的具体g i s 应用。 2 1 3w e b g i s 技术的实现方式 从9 0 年代开始，人们对g i s 的网络开发和应用做了很多有意义的探讨并提 出了很多实现模型。综合起来，w e b g i s 的实现可以分为以下三类方式： 1 ：文件共享方式。这是最早的网络g i s 实现技术，主要通过提供文件共享 和目录映像来提供网络访问能力，在局域网下比较适合。现在的系统已经很少采 用这种方式。 2 ：c g i 方式。采用c l i e n v s e r v e r 体系结构。客户端基本不含g i s 功能，只 是w e b 浏览器，通过公共网关接口c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 来动态访 问服务器方g i s 数据和功能；服务器根据请求启动服务器端的g i s 应用程序， 处理用户的请求，然后将处理结果作为h t m l 页面发送回客户端。几乎所有的 g i s 处理功能都是在服务器端完成。我们般称之为侧重服务器端的w e b g i s 。 3 ：插件方式。与c g i 方式不同，这是一种侧重客户方的策略，它将服务器 上的部分g i s 功能移到客户端，这部分功能被设计成能与网络浏览器交换信息 的专门g i s 软件，称为g i s 插件。这种g i s 插件不但可以增加网络浏览器处理 地理空间数据的能力，而且还可以减少网络g i s 服务器的信息流量。 2 1 4w e b g i s 技术的现状 随着行业应用逐步深入，广大用户对w e b g i s 技术发展提出了更高的要求， 尤其是在海量空间信息管理和发布、超大用户群并发访问、二次开发能力以及异 构系统互操作等方面。但由于w e b g i s 实现技术的一些限制和g i s 本身的一些特 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文第二章w e b g l s 技术与w e bs e r v i c e 技木 点，当前的w e b g i s 软件技术在普遍性、易用性以及可扩展性上仍存在一些局限， 主要表现在以下几个方面： l ：无法实现跨平台：分布式的应用程序逻辑需要使用分布式的对象模型， 诸如：微软的d c o m 、o m g 的c o r b a 或s u n 的r m i 等。通过使用这些基本 结构，开发人员可拥有使用本地模型所提供的丰富资源和精确性，并可将服务置 于远程系统中。但是，这些系统有一个共同的缺陷，那就是它们都需要统一的运 行平台提供基本的网络服务和系统服务 1 2 1 ，要求服务的客户端与系统提供的服 务本身之间必须进行紧密耦合，目口要求一个同类基本结构。这样的系统往往十分 脆弱，如果一端的执行机制发生变化，那么另一端便会崩溃。因此，使用这些平 台构建的w e b g i s 平台将无法实现跨平台的数据访问。这就需要一个更通用的模 型来将这些分布式对象模型概括抽象出来，以在更高的抽象层上实现跨平台。 2 ：无法实现异构空间数据互操作：现有的w e b g i s 系统都是为某一特定的 g i s 数据及其应用而设计的，如果用户同时需要查看其它空间数据库中的数据， 甚至想把这些数据整合起来，都是非常困难的。因为这些w e b g i s 系统采用的空 间数据技术基础决定了它们的封闭性。虽然网络上的空间信息资源在不断增长， 但由于行业管理和数据安全的原因，这些空间信息资源大多是面向行业的、依赖 于特定的支撑环境和运行环境。他们各自独立、相对封闭、无法互相沟通和协作， 形成了空间信息孤岛，难以满足i n t e r n e t 上空间信息相关的综合决策的需要。 3 ：开发、调试和维护的困难：对于w e b 开发人员来说，要创建、测试和设 置结构清晰、运行稳定的w e b g i s ，实在没有合适的工具和模式可以借鉴和使用。 由于w 曲本身将内容的表现和运行逻辑结合在一起，所以，对一个w e b g i s 的 应用，从设计、开发、应用到维护，很难以连贯、有效的方式注重软件的整个生 命周期。 4 ：功能资源不能共享：对传统g i s 来说，开发出的功能操作只能为专用的 应用服务，不能被其他系统调用。这样，一些常用的g i s 操作就一直在重复开 发，对于人力、物力资源都是大大的浪费。 上述的这些问题，有些是g i s 软件特有的问题，有些是w e b 软件特有的问 题。所以，必须从g i s 和w e b 这两方面同时入手来解决w 曲g i s 的这些问题。 于是出现了基于w e bs e r v i c e 的g i s 技术，即g i sw e bs e r v i c e 技术。 2 2w e bs e r v i c e 技术 2 2 1w e bs e r v i c e 及其原理 w e bs e r v i c e 是一种基于对象组件模型的分布式计算技术。w e bs e r v i c e 的基 1 0 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文第二章w e b g i s 技术与w e bs e r v i c e 技术 础是x m l ( e x t e n s i b l em a r k e dl a n g u a g e 可扩展标记语言) 及基于其上的s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议) 。w 曲s e r v i c e 的基本流程是 客户端和服务端把请求和数据结果以x m l 的形式进行s o a p 封装，并以h t t p 的形式进行传送，从而实现交互。 w e bs e r v i c e 中的服务是通过网络进行分布式计算的基本构造单元，一个服 务接受使用s o a p 的调用，并由w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 描 述调用所需的具体信息。服务本身则通过u d d i ( u n i v e r s a ld e s e r i p t i o n ，d i s c o v e r y a n di n t e g r a t i o n ) 进行注册和发现。 w e bs e r v i c e 技术的一大特点是通过使用w e bs e r v i c e 定义接口，可以掩盖各 种不同实现之间的区别以及各相互连接的系统之间的异构性。在w e bs e r v i c e 技 术中，整个网络成为一个开放的组件平台，通过组合不同的w e b 组件，应用程 序可以很容易地得到近乎无限的扩展，从而满足用户的对各种功能的需求。 2 2 2 1w e bs e r v i c e 的三要素： l ：服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：提供服务及维护注册表以使服务可用。 2 ：服务注册中心( s e r v i c er e g i s t r y ) ：为服务提供交换场所，充当服务提供者与 服务请求者之间的中介。 3 ：服务请求者( s e r v i c er e q u e s t o r ) ：与服务代理一起发现w e b 服务，然后调用 这些服务以创建应用程序。 2 2 2 2w e bs e r v i c e 的三种操作： l ：发布( p u b l i s ) ：发布是指服务提供者联系服务服务中心，并将服务发布至 服务中心。 2 ：查找( f i n d ) ：查找操作由服务请求者和服务中心共同完成。服务请求者描 述他们正在寻找的服务类型，在服务中心查找最匹配的结果。 3 ：绑定( b i n d ) ：绑定操作发生在服务请求者和服务提供者之间。双方经过适 当的商讨之后，请求者就可以访问和调用提供者所提供的服务。 2 2 2 3w e bs e r v i c e 的三种操作： w e bs e r v i c e 的基本元素和基本操作组成了w e bs e r v i c e 的工作流程( 如图 2 1 所示) ，服务提供方( s e r v i c ep r o v i d e r ) 开发完成一个w e bs e r v i c e 后，到s e r v i c e r e g i s t r y 发布注册。服务请求方( s e r v i c er e q u e s t o r ) 需要这个w e b 服务的程序 可以通过s e r v i c er e g i s t r y 发现需要的s e r v i c e ，绑定s e r v i c ep r o v i d e r 提供的 s e r v i c e ，并实施调用。根据这一方法，在一个网络应用程序上集成g i s 功能将变 得非常简单。只要添加一个从u d d i 中找到可调用的w e bs e r v i c e ，然后绑定这 个w e bs e r v i c e ，就可以调用这个w e bs e r v i c e 提供的方法和数据。 华东师范大学2 0 0 5 届硬士学位论文第二章w e b g l s 技术与w e bs e r v i c e 技术 w e 畦鞠廊w e 删e sa n do p e r a t i m l 5 2 2 3w e bs e r v i c e 协议 图2 一l w e bs e r v i c e 体系架构图 2 2 3 1x m l 和h t t p 这是w e bs e r v i c e 最基本的平台。h t t p 是一个在i n t e r n e t 上广泛使用的协议， 为w e bs e r v i c e 部件通过i n t e r a c t 交互奠定了协议基础，并具有穿透防火墙的良 好特性。x m l 对于w e b 中移动的结构化数据是非常重要的技术。如果w e b 要以 可靠的、自动的方式处理数据，那么h t m l 文档是满足不了此要求的。如果数 据是以x m l 发送的，那么w e b 服务可以以不同的、有效的方式来处理这些数据。 x m l 的内容与表示的分离是很理想的。 2 2 3 2s o a p s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ，即简单对象访问协议，使用x m l 消息调用远 程方法。它为在个松散的、分布的环境中使用x m l 对等地交换结构化的和类 型化的信息提供了一个简单且轻量级的机制。它定义了服务请求者和服务提供者 之间的消息传输规范，s o a p 用订l 来格式化消息，用h t t p 来承载消息。s o a p 包括四部分：定义了描述消息和如何处理消息的框架的封包( s o a p 封包) ；表达 应用程序定义的数据类型实例的编码规则( s o a p 编码规则) ；定义了一个用于 表示远端过程调用和响应的约定( s o a pr p c 表示) ；定义了一个使用底层传输协 议( 比如h t t p 、s m t p 等) 来完成在结点间交换s o a p 消息的约定( s o a p 绑 定) 。 2 2 3 3w s d l w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，即w e b 服务描述语言。如果打算发布所 有的w e b 服务，就需要有描述它们的通用语言；如果正提供一个服务，就需要 将其描述给其他人；如果想使用一个服务，就需要将所寻找的服务描述出来。 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文第二章w e b g i s 技术与w e bs e r v i c e 技术 w s d l 就是基于此目的设计出来的，它给服务的接口和实现提供一个抽象层。 2 2 3 4u d d i u n i v e r s a ld i s c o v e r y ，d e s c r i p t i o na n di n t e 2 9 r a t i o n ，即通用发现、描述和集成。 u d d i 是用于w e b 服务注册信息的规范。如上所述，发布后的w e b 服务是可以 相互被发现的，通过在u d d i 的发布服务器中注册w 曲服务的信息，w 曲服务 的请求者和代理可通过这个发布服务器找到它们所需要的服务。在发布服务器 中，业务逻辑和服务都是以通用的x m l 格式描述的。在这些x m l 中的结构数 据很容易进行搜索、分析和处理。 2 2 4w e bs e r v i c e 的特点 w e bs e r v i c e s 的最大优势就是能适应网络上多种平台、多种系统以及多种开 发语言的应用。其主要目标就是在现有各种异种平台的基础上构筑一个通用的与 平台无关、语言无关的技术层，各种不同平台之上的应用依靠这个技术层来实施 彼此的连接和集成，以便为用户提供各种各样的服务。用户可以控制要获取信息 的内容、时间、方式，而不必像过去在无数个信息孤岛中浏览，去寻找自己所需 要的信息。从w e bs e r v i c e s 的概念可以看出，w e bs e r v i c e s 具有如下的一些特征： 1 ：完好的封装性。w e bs e r v i c e s 是一种部署在w e b 上的对象，所以它具备 对象的良好封装性，对于使用者而言，它能且仅能看到该对象提供的功能列表。 2 ：松散耦合。这一特征也是源于对象组件技术，当一个w e bs e r v i c e 的实现 发生变更的时候，调用者是不会感到这一点的，对于调用者来说，只要该w e b s e r v i c e 的调用界面不变，其实现任何变更对他们来说都是透明的，甚至是当其 实现的平台从j 2 e e 迁移到了n e t 或者是相反的迁移流程，用户都可以对此一无 所知。由于各种w e bs e r v i c e s 分别实现了一定的功能，并统一封装了数据和要执 行的操作。对于使用者而言，只能看到该对象提供的功能列表。而且只要这些调 用的接v i 不变，用户就无需去考虑w e bs e r v i c e 是否改变 1 0 】。 3 ：使用标准协议规范。作为w e bs e r v i c e s ，其所有公共的协约完全使用开放 的标准协议进行描述、传输和交换。这些标准协议具有完全免费的规范，以便由 任意方进行实现。一般而言，绝大多数规范将最终有w 3 c 或o a s i s 作为最终版 本的发布方和维护方。 4 ：高度可集成能力。由于w e bs e r v i c e s 采取简单的、易理解的标准w e b 协 议作为组件界面描述和协同描述规范，完全屏蔽了不同软件平台的差异，无论是 c o r b a 、d c o m 还是f _ j b 都可以通过这一种标准的协议( s o a p ) 进行互操作， 实现了在当前环境下最高的可集成性。 5 ：通用数据格式。通过用现有的开放式标准而不是专用的封闭通讯方法， 华东师范大学2 0 0 5 届硕士学位论文第二章w e b g i s 技术与w e bs e r v i c e 技术 任何支持同样的开放式标准的系统都能够理解w e bs e r v i c e s 。利用自我描述的基 于文本的消息使自治和完全不同的系统之间能够进行通讯。w e bs e r v i c e s 使用 x m l 实现此功能。 从w e bs e r v i c e s 的这些特征可以看出，w e bs e r v i c e s 的出现，可以很好地解 决软件跨平台、复用以及数据共享等问题。 2 3 w e bs e r v i c e 与w e bg i s 的结合 2 3 1w e bs e r v i c e 与w e bg i s 的结合 我们在2 1 4 中讨论到，w e b g i s 现在面临着很多问题，尤其是地图数据共 享和互操作的问题，而w e bs e r v i c e 的出现，给我们提供了一个很好的解决方案。 基于w e bs e r v i c e 技术的w e b g i s 是基于服务的w e b g i s ，它利用w 曲s e r v i c e 的优点扩展了w e b g i s 的基本功能，同时把单纯的信息发布功能转到服务，改变 了主体人在信息服务中主动和被动的局面，不同的用户可以在众多的服务中选择 定制自己感兴趣的g i s 应用。这种在i n t e r a c t 分布式计算要求下，以基于x m l 、 松散耦合的w e bs e r v i c e 为核心技术，集成了过程一机理模型、知识库、专家系 统，细化为单个服务的、面向公众的，为公众提供信