（人文地理学专业论文）基于webgis的上海市地下信息管线gis公共平台的设计与实现.pdf

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，均巳在文中作了明确说明并表示谢意 作者签名： 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：、 荔 日期：! 。f j c 导师签名 e t 期： 华东师范大学2 0 0 7 届硕l 学位论文 捅要 随着我国经济建设迅速发展，城市交通、建筑等基础设施成倍增长，城市规 模日益扩大，人口高度集中，管线的各种传统的以手工为主的图档管理维护方式 已经无法满足现代城市发展和地下空间信息的管理的需求，这给信息管线的管理 方式提出了越来越高的要求。 上海是我国最发达的城市之一，高度重视信息管线的建设。因此，为了进一 步提高管理水平，上海市信息委将“上海市信息基础设施管理信息系统”列为 重点攻关课题。本文即是在该项目子课题“上海市信息基础设施管理信息系统数 据库建设”的支撑下完成的。 论文共分六章。第一章是“绪论”，本章阐述了地理信息系统的发展方向以 及国内外w e b g i s 的发展趋势，论述了网络地理信息系统应用于城市信息管线管 理的意义；第二章是“w e b g i s 及其实现技术”，本章阐述了网络地理信息系统的 特点，应用方向和实现技术。第三章是“上海市地下信息管线g i s 公共平台的开 发平台和开发工具的选择”，本章详细介绍了a r c l m s 的基本组成、工作原理和工 作方式，探讨了选择客户端浏览器、连接器等技术问题。第四章是“系统分析与 设计”，阐述了系统设计的指导思想和目标，系统需求和设计、系统的功能划分、 系统的数据库结构等。第五章是“基于w e b g i s 的上海市地下信息管线g i s 公共 平台的开发与实现”，本章阐述了系统的开发环境，以及系统几个主要功能的具 体开发和实现，包括量算功能、查询功能和盲区分析功能等。第六章是“结论与 展望”，对本文的研究工作进行了总结，阐述了论文取得的研究成果，并提出了 今后进一步研究的方向。 论文有以下研究成果：深入研究了w e b g i s 的实现技术，选择美国e s r i 公 司的a r c l m s 作为地图服务器，分析比较了几种客户端浏览器和连接器的选择， 提出了地下信息管线信息发布的解决方案。根据管线信息的特点，提出了基于 b s 体系结构的系统总体设计方案。设计并实现了基于w e b s e r v i c e 的网络权限 管理系统。对网络环境下地下信息管线g i s 公共平台各个功能进行了开发与实 现，主要实现了盲区分析，海底光缆事故分析功能。 关键词：w e b g i s 地下信息管线；空间信息；a r c l m s ；a r c x m l j a v a s c r i p t 华东师范大学2 0 0 7 届硕十学位论文 a b s t r a c t w i t i lt h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n di n f r a s t r u c t u r es u c ha su n b a n t r a n s p o r t a t i o na n dh o u s i n g ，t h es i z eo f c h i n e s ec i t i e sa l ee x p a n d i n ga taf a s tp a c e t h e p o p u l a t i o n o ft h ec i t i e si s b e c o m i n gh i g h l y c o n c e n t r a t e d t h et r a d i t i o n a l l a b o r - i n t e n s i v ed o c u m e n tm a n a g e m e n ta n dm a i n t e n a n c em o d ef o rp i p e l i n e si s i n c a p a b l eo f m e e t i n gt h ee v e r - g r o w i n gr e q u i r e m e n to f m o d e mu r b a nd e v e l o p m e n ta n d o r g a n i z a t i o no f u n d e r g r o u n ds p a c ei n f o r m a t i o n a so n eo f t h em o s t - d e v e l o p e dc i t i e si nt h ec o u n t r y , s h a n g h a ip a y sg r e a ta t t e n t i o n t ot h ec o n s t r u c t i o no fi n f o r m a t i o n p i p e l i n e i n o r d e rt of u r t h e r i m p r o v et h e m a n a g e m e n ts y s t e m ，t h ei n f o r m a t i o nc o m m i t t e eo fs h a n g h a ir a n k st h e s h a n # l a i i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r em a n a g e m e n ts y s t e m a sak e ys c i e n t i f i ca n d t e c h n o l o g i c a lp r o j e c t t h ep r o j e c t e dd e s c r i b e di nt h i st h e s i si so n eo ft h es u b s i d i a r y p r o j e c to ft h i sp r o j e c t ：d a t a b a s ed e v e l o p m e n to fs h a n g h a ii n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e mf o rt h ei n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t m e t h et h e s i si n c l u d e ss i xc h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e rp r o v i d e sa i n t r o d u c t i o n i t p r e s e n t st h ed i r e c t i o no ft h ed e v e l o p m e n to ft h eg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e ma n d t h et r e n d so fw e b g i sa th o m ea n da b r o a d i t e x p l a i n st h es i g n i f i c a n c eo ft h e a p p l i c a t i o no ft h en e t w o r kg i si nt h em a n a g e m e n to fu r b a np i p e l i n e s c h a p t e r2 ，i s t i t l e d w e b g i sa n dc o r r e l a t i v et e c h n o l o g y ”i ti l l u s t r a t e st h ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h e d o m a i no fa p p l i c a t i o n sa n dc o r r e l a t i v et e c h n o l o g i e so fw e b g i s c h a p t e r3 ，t h e c h o i c eo fp l a t f o r ma n dt o o lo fg i sc o m m o np l a t f o r mo fs h a n g h a iu n d e r g r o u n d i n f o r m a t i o np i p e l i n e ”，i n t r o d u c e st h eb a s i cc o m p o n e n t s ，t h ep r i n c i p l ea n dw o r k m e t h o d so fa r c l m s ，a n dd i s c u s st h ec h o i c eo ft h ec l i e n tb r o w s e r ，c o n n e c t o r sa n d o t h e rt e c h n i c a la s p e c t s c h a p t e r4i st i t l e d a n a l y s i sa n dd e s i g no ft h es y s t e m i t p r i m a r i l ya n a l y z e st h es y s t e m so b j e c t i v e s ，t h es y s t e m sr e q u i r e m e n t sa n dd e s i g n ，t h e s y s t e m s f u n c t i o na n dt h ed a t a b a s e s t r u c t u r e c h a p t e r5 ，“d e v e l o p m e n t a n d i m p l e m e n t a t i o n o fa ni n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m f o r u n d e r g r a n u n d i n f o r m a t i o np i p e l i n eo fs h a n g h a i c i t yb a s e do na r c l m s ”，d e s c r i b e st h es y s t e m d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n ta n dt h er e a l i z a t i o no fs e v e r a lr e p r e s e n t a t i v ef u n c t i o n s ， i n c l u d i n gm e a s u r e ，q u e r ya n db u f f e r c h a p t e r6c o n c l u d e st h ew h o l er e s e a r c hb y s u m m a r i z i n g t h er e s e a r c hf i n d i n g sa n dt h er e c o m m e n d a t i o n sf o rf u t u r ei n v e s t i g a t i o n s t h em a j o ra c h i e v e m e n t so ft h ep r e s e n tr e s e a r c hi n c l u d e ：1 ) i ts t u d i e dt h e c o r r e l a t i v et e c h n o l o g yo fw e b g i s ；s e l e c t e de s r i sa r c l m sa st h em a ps e r v e r ； c o m p a r e da n da n a l y z e dan u m b eo fc l i e n tb r o w s e sa n dt h ec h o i c eo fc o n n e c t o r , a n d p r e s e n t e dt h es o l u t i o n so ft h eu n d e r g r o u n dp i p e l i n ei n f o r m a t i o np u b l i c a t i o n 2 1 2 华东师范大学2 0 0 7 届硕 学位论文 a c c o r d i n g t ot h ei n f o r m a t i o np i p e l i n ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h ep a p e r p r e s e n t e dt h ed e s i g n p r o g r a m so fs y s t e mb a s e do nt h es t r u c t u r eb s 3 ) i td e s i g n e da n dr e a l i z e dt h ew e b a u t h e n t i c a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e mb a s e d o nw e b s e r v i e e 钔i nt h en e t w o r k e n v i r o n m e n t , i tr e a l i z e dt h ef u n c t i o n so ft h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mf o r u n d e r g r o u n di n f o r m a t i o np i p e l i n e s k e y w o r d s ：w e b g i s ；u n d e r g r o u n di n f o r m a t i o np i p e l i n e ；s p a c ei n f o r m a t i o n ；a r c l m s ； a r c x m l ；j a v a s c r i p t 3 华东师范人学2 0 0 7 届硕e 学位论文 第一章绪论 1 1 地理信息系统的概念与发展方向 2 0 世纪地球科学进步的一个突出标志是人类开始从太空观测地球，并将得 到的数据和信息在计算机中存储、管理，通过网络进行信息的分发、流通和应用。 随着地球科学、计算机技术、对地观测技术和信息科学的发展，逐步形成了新的 技术系统地理信息系统( g i s ) 。g i s 的任务是采集、存储、管理、分析和显 示地球空间信息。它是以数字化的形式反映人类社会赖以生存的地球空间的现势 和变迁的各种空间数据以及描述这些空间数据特征的属性，以模型化的方法来模 拟地球空间对象的行为，在计算机软、硬件的支持下，以特定的格式支持输入 输出、存贮、显示以及进行地理空间信息查询、综合分析、辅助决策的有效工具。 简单的说，g i s 就是以图形图像与属性数据为基础，获取、存储、检索、分析 和显示各种空间动态信息，并进行辅助决策的综合处理和分析空间数据的技术系 统【l 】。 g i s 在实际中有着很重要的应用【2 】，经常被应用在林业管理，信息基础设施 管理，水利水电工程，气象预报，农业生产管理，民航运行管理，图书馆信息管 理等很多方面，已经成为政府和企业进行现代化科学管理及快速决策的强有力的 工具。 近年来，互联网技术得到了迅速的发展，对人类的工作和生活产生了巨大的 影响。现在，网络用户和信息数量正在飞速增长，互联网已经成为信息化社会信 息交流和信息获取的重要工具。随着人们对地理信息需求的增加，基于i n t e r n e t 发布地理信息数据，供全球用户查询、检索并提供g i s 服务的w e b g i s 系统已成 为地理信息系统发展的重要方向之一【3 1 。 1 2w e b g i s 在国内外应用现状与发展趋势 人们在社会生活中不断提出对空间信息的新的更高的需求，越来越多的用户 依赖于互联网获取外界信剧”。w e b g i s 使g i s 应用走向公众，通过网络可以将空 间信息传至千家万户，如美国纽约州某县通过电视有线网，向公众发布城市和土 地等信息。香港旅游局也正在着手建立香港旅游信息系统，该系统的基础数据直 接来源于香港地政署的大型空间数据库，旅游信息则由旅游协会( t a ) 提供。计划 首先在尖沙嘴等旅游热点安装触摸屏，游客可以通过它直接了解香港地理环境和 查询旅游信息。你只要想一下北京图行天下信息咨询有限公司的“图形天下”网 4 华东师范人学2 0 0 7 届硕十学位论文 站公交车查询服务的方便快捷【5 j ，数字无锡旅游网络导游的新鲜亲切，各地数字 城市前后春笋般出现的势头【q ，就可以知道w e b g i s 在我们日常生活中的应用发 展的有多广泛多迅速。 随着i n t e r n e t 的普及和g i s 在各个领域越来越广泛的应用，w e b g i s 应用终将 走上普通人的办公桌、走进千家万户的家用电脑，与i n t e r n e t 本身一样成为人们 日常生活必不可少的实用工具。在国际互联网上使用浏览器进行信息查询，实际 上就是向w e b 服务器端请求数据。不同于常见的文本，图像、声音和视频等信 息，通用的w e b 服务器和浏览器对一些比较专业的数据一般不会提供支持。人 们希望通过国际互联网也能进行g i s 信息的查询。而国际互联网的迅猛发展和广 泛应用，使得它必将成为g i s 软件的运行环境，基于w e b 的g i s 应用已越来越成 为广大g i s 用户新的迫切的需求。 义 1 3 建立上海市地下信息管线g i s 公共平台的目的和意 人类进入2 1 世纪以来，信息基础设施得到了迅猛发展，信息基础设施包括 了地下信息管线、通信局房、无线电基站、海底光缆等，地下信息管线是信息基 础设施中最重要的一个部分，目前地下信息管线等基础设施数据还主要靠人工管 理，分散的信息存储与管理已经无法适应数据量不断庞大的现状。纸质形式的信 息基础设施图件不便于保存、查阅、维护，对人的依赖性较大，这种靠人工记忆 管理和人工统计、分析的手工管理方式效率低下，很难适应这种快速发展的海量 数据库的要求，造成大量浪费并阻碍了效率和服务水平的进一步提高，城市信息 现代化建设中地上和地下的矛盾越来越突出，施工中挖断和损坏地下信息管线， 造成通讯中断等事故时有发生，给人民生活和国家财产造成了威胁和损失。据有 关资料统计，我国大城市每年损坏地下信息管线的损失高达数亿元以上，这种情 况主要是由于缺乏地下信息管线资料或管理方法落后，无法对建设项目进行有效 的监管，从而导致建设单位盲目施工造成的【”。在信息基础设施建设规划、审核 方面，由于不能及时获得管线资源的信息，使得信息管线建设缺乏较为详细的建 设方案、缺乏建设的前瞻性。 基于这些在实际工作中遇到的问题，将w e b g i s 引入地下信息管线管理的意 义主要体现在以下四个方面： ( 1 ) 提高信息的共享程度。如地下信息管线数据虽由上海市信息委输入并管 理，但其他部门施工的时候，通过查询很快就能得到管线的分布情况，同理，也 能较方便地了解其他公共设施的分布情况以避免掘断管线等事故的发生。 华东师范大学2 0 0 7 届硕士学位论文 ( 2 ) 提高数据的更新周期。当某一局部管线改变以后，只要将改变部分的管 线图输入，则计算机网络内的数据便得到了更新，这样用户便能很快地了解管线 工程的现状i ( 3 ) 查询更方便。利用简单的空间查询及空间叠加操作，不同使用者可以在 电脑屏幕上直接套叠城市的基本资料，如行政区域界线、地形图等，同时再配合 各项相关资料，可得知地下管线工程的现状分布和发展状况。 ( 4 ) 能提高管线设施的综合能力。不同种类的地下信息管线共同管理，可以 考虑它们间的相互影响，管理、规划及设计时就可综合考虑这些因素，使它们的 相互干扰控制到最小，效益达到最优，并发挥它们的整体优势。 在上海市地下信息管线g i s 公共平台中，除了地下信息管线数据外，还加入 了相关的信息基础设施数据，如海底光缆、无线电基站等，这些都是和信息管线 息息相关的，信息基础设施所涉及到的许多问题，如无线电基站的盲区分析、海 底光缆的灾害预警分析均是与地理空间位置相关的，这使得信息基础设施领域的 许多问题可以在g i s 的支持下进行处理和分析。 在2 0 0 6 年1 2 月2 6 日晚2 0 点2 5 分，台湾发生7 2 级地震，使众多路由经 过台湾的海底光缆系统陆续发生中断，其中有亚太一号、亚太二号、中美、亚欧 三号、f l a g 、c 2 c 等都发生了中断事故，其中在上海登陆的f l a g 光缆亚欧段于 1 2 月2 7 日0 4 ：5 6 在香港到上海段中断。这使得中国电信n ：i l 美、台湾等方向的 互联网电路大量中断，到欧洲、亚太等方向的专线、话音电路部分中断，这给通 信业造成了很大的损失，也让人们日常的生活产生了极大的不便。地震等自然灾 害属不可抗力，但通过完善的预警机制，可以把灾害损失降到最小，让生活尽快 恢复正常。此次海底通信光缆中断事件发生后，信息产业部和相关电信运营商虽 然联手启动了应急预案，但全部通信的恢复耗r 许久，海底通信光缆修复也仍需 时日，这说明我们应对危机的处理能力和技术保障手段还有待改进。 为了能够准确的对这种自然灾害对通讯的影响作出判断，可以迅速的进行灾 害影响评估以及进行快速抢修，在上海市地下信息管线g i s 公共平台中设计并实 现了海底光缆的灾害预警分析功能，能够初步迅速的判断海底光缆中断对上海市 通信局房所产生的影响，在上海市地下信息管线g i s 公共平台的后续开发中，还 要进行进一步的完善。进行预警分析、建立预警机制，是防范信息时代突发灾害 的良方，也是减少损失的可行途径。 1 4 论文的主要内容 本文研究的主要目标是利用w e b 技术，开发出能在w e b 上发布上海市地下 华东师范人学2 0 0 7 届硕上学位论文 信息管线和相关的信息基础设施的地理信息数据，并为管理人员提供空间数据浏 览，查询和分析服务的上海市地下信息管线g i s 公共平台。 研究w e b g i s 的特点、结构模型、实现技术及相关技术。 研究a r c l m s 的体系结构、a r c l m s 的三种主要的连接器( a c t i v e xc o n n e c t o r 、 s e r v l e tc o n n e c t o r 、j a v ac o n n e c t o rl ，两种v i e w e r ( h t m lv i e w e r , j a v a v i e w e r ) ，并对这三种连接器、两种v i e w e r 进行比较分析，选取较好的实现 方式。 研究a r c x m l 技术在w e b g i s 中的应用。 通过分析，提出基于上海市地下信息管线数据的g i s 公共平台的解决方案， 利用a s p 、j a v a s c r i p t 技术，a r c l m s 、a r c s d e 、s q l s e r v e r 2 0 0 0 等工具软件，实 现基于w e b g i s 的上海市地下信息管线g i s 公共平台。 华东师范人学2 0 0 7 届硕i ：学位论文 第二章w e b g i s 及其实现技术 2 1w e b g i s 与传统g i s 的比较 随着计算机技术的飞速发展，g i s 无论是理论上还是应用上都在向纵深方向 发展。人们已经意识到传统单机模式的g i s 系统其服务功能、应用功能远远不能 满足信息时代用户的需要；g i s 的大投入与低产出的矛盾在传统封闭式的g i s 系 统中不可能得以解决。i n t e r n e t i n t r a n e t 的快速发展，给g i s 产业带来了新的发展 机遇，w e b g i s 应运而生。w e b g i s ，即因特网g i s ，就是以w w w 的w e b 页面作 为g i s 软件的用户界面，把i n t e r n e t 和g i s 技术结合在一起，能够进行各种交互 操作的g i s ，它是一种大社会级的g i s 。w e b 页面使用超媒体技术和超文本连接 语言，使得对g i s 的操作更富有灵活性和趣味性。以w e b 作为g i s 的用户界面， 将一改以往g i s 软件用户界面呆板生硬的面孔，更利于g i s 大众化。与传统的基 于桌面或局域网的g i s 相比，w e b g i s 具有以下的优点： ( 1 ) 更广泛的访问范围 全球化的客户n 务器应用不同于基于单机或局域网的传统g i s ，w e b g i s 适用于广域网，拥有更多的应用群体，极大地扩展了g i s 的应用范围。全球范围 内任意一个w w w 节点的i n t e r n e t 用户都可以访问w e b g i s 服务器提供的各种 g i s 服务，甚至还可以进行全球范围内的g i s 数据更新。 ( 2 ) 平台独立性 无论服务器客户机是何种机器，无论w e b g i s 服务器端使用何种软件，由于 使用了通用的w e b 浏览器，用户就可以透明地访问w e b g i s 数据，在本机或某个 服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异 构数据的共享。 ( 3 ) 真正大众化 由于i n t e r n e t 的爆炸性发展，w e b 服务正在进入千家力户。w e b g i s 给更多 用户提供了使用g i s 的机会。w e b g i s 可以使用通用浏览器进行浏览、查询，额 外的插件( p l u g - i n ) ，a c t i v e x 控件和j a v aa p p l e t 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g i s 的潜在用户范围。而以往的g i s 由 于成本高和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。 ( 4 ) 能容纳处理海量数据 网络g i s 采用大型的分布式空间数据仓库( 或具有类似功能的o r d b ) ，存贮 和管理大数据量的空间信息，通过联网多台电脑分工协作，有能力在大量用户 同时通过网络对其进行访问时能快速响应。 8 华东师范人学2 0 0 7 届硕士学位论文 ( 5 ) 良好的可扩展性 w e b g i s 很容易跟w e b 中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变 的g i s 应用。不同于集中式的传统g i s 平台，w e b g i s 是分布式的。用户可以使 用广域网上任意一台服务器的g i s 服务，从而使g i s 的概念扩大到社会化和全球 化。 ( 6 ) 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( 有时还要加一些插件) ，其软件成本与全套专业g i s 相比明显要节 省得多。另外，由于客户端的简单性而节省的维护费用也很可观。 ( 7 ) 跨平台特性 在w e b g i s 之前，尽管一些厂商为不同的操作系统( 如：w i n d o w s ， u n i x ， m a c i n t o s h ) 分别提供了相应的g i s 软件版本，但是没有一个g i s 软件真正具有跨 平台的特性。而基于j a v a 的w e b g i s 可以做到”一次编成，到处运行( w r i t eo n c e ， r u na n y w h e r e ) ”，把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。 当然，在享受w e b g i s 为我们带来的上述好处的同时，还应看到目前w e b g i s 还存在着许多不成熟的方面，如进入i n t e r n e t 带来的网络速率的限制及相应的安 全性问题等等。因此在今后的一段时期内，w e b g i s 将会首先在企业内的i n t r a n e t 上获得广泛的应用睁1 0 i 。 2 2w e b g i s 的应用分类 现在，w e b g i s 得到越来越广泛的应用。其应用方向可以分为两大类： ( 1 ) 基于i n t e r n e t 的公共信息在线服务【1 1 】 为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购物等与空间信息有关的信息 服务。在国内外的站点上己有了成功的应用，提供了大量的与空间位置有关的各 类信息服务。例如，查询离你所在位置最近的有哪些酒店、餐馆、公交车站等等， 甚至还能告诉你酒店的价格是多少，餐馆里有什么特色菜，或告诉你从中关村到 天安门的公交路线怎么走，需要坐哪些车等等。这些服务看似简单，但与我们的 日常生活息息相关，不可缺少。 ( 2 ) 基于i n t r a n e t 的企业内部业务管理 如何帮助企业进行设备管理、线路管理以及安全监控管理等等。随着企业 i n t r a n e t 应用的深入和发展，基于i n t r a n e t 的w e b g i s 应用会有越来越多的市场， 也是未来的发展方向【1 2 - 1 3 。 9 华东师范大学2 0 0 7 届硕十学位论文 2 3w e b g l s 的实现技术 2 3 1 基于服务器的w e b 地图发布技术 目前己经有多种不同的技术方法被应用于研制实现w e b g i s ，基于服务器端 的w e b 地图发布技术主要有：c g i ( c o m m o n g a t e w a y i n t e r f a c e ，通用网关接口) 、 服务器应用程序接口( s e r v e ra p i ) 等1 1 4 】。 基于服务器端技术的w e b g i s 依赖服务器端的g i s 系统完成g i s 分析和结果 输出工作。w e b 浏览器充当前端的对用户友好的接口。互联网客户机端浏览器 上的用户每进行一个g i s 操作( 通过u r l 发送请求) ，都需要将此请求通过互联网 送给服务器，服务器接受此请求，进行处理，并将处理结果返回客户端。 由于超文本标识语言( h t m l ，h y p e rt e x tm a r k u pl a n g u a g e ) 不能直接支持矢 量的g i s 数据，w e b 浏览器不能直接与后台的g i s 服务器程序通讯。因此，需要 有一个媒介”解释器( i n t e r p r e t e r ) ”来连接w e b 浏览器、w e b 服务器和g i s 服 务器。通用的”解释器”有c g i ( 通用网关接口) 或s e r v e r a p l ( 服务器应用程序接口) 。 它们接受用户的输入，将其解释为g i s 程序能使用的变量参数，使得w e b 服务 器能在g i s 服务器上运行，解释g i s 服务器产生结果，并将结果送回到客户端浏 览器。g i s 服务器通过c g i 或s e w e ra p i 与w e b 服务器相连。 2 3 1 1c g l ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 技术 c g l 是通用网关接c l ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 的简称，是连接外部应用程 序和w e b 服务器的标准技术，是w e b 服务器调用外部应用程序时的参数规范协 议n 5 i ，它是h t m l 的功能扩展。c g i 提供了一个在浏览器和服务器之间，以及服 务器和服务器上其他软件之间的一个连接接口。通过c g i ，用户可以发送一个请 求到服务器上，服务器再把这个请求传到后端的应用软件上，这个特定的应用软 件就按照给定的要求产生结果并交给服务器，服务器再把这一结果送给远程用 户。在这一过程中，c g i 就像一个联络官，起着沟通用户与服务器上软件的桥梁 作用。 在物理结构上，c g i 是一段程序，它运行在服务器端，提供同客户端h t m l 页面的接c i ，c g i 是w e b 服务器的一部分，是网络服务器上的可执行程序。它能 够与运行于w e b 服务器上的其他程序进行通信。通常w e b 服务器响应一个客户 端请求，所检索到的结果h t m l 文档是一个静态的、内容不变的文档。通过c g i ， 客户端可以和服务器进行简单和复杂的信息交流，即常说的”交互式主页”。 基于c g i 的w e b g i s ，在服务器端，g i s 软件( 以应用服务器形式存在) 通过c g i 1 0 毕东师范人学2 0 0 7 届烦i 。学位论文 与万维网的h t t p 服务器相连。在客户端，由万维网浏览器以h t m l 建立用户界 面，用户通过h t m l 表格和栅格图像输入指令，所有g i s 操作和分析，都是在 g i s 服务器上完成的。服务器以图像和h t m l 文件的方式反馈。 基于c g i 的互联网地理信息系统的体系结构如图2 - 1 所示。服务器端有两个 服务进程w e bs e r v e r 和g i ss e r v e r ，这两者是通过t cp l p 协议迸行通讯的，所以 既可以运行在一台主机上也可以分别运行在两台计算机上。 谓求 c ， w e bg i s g i s 浏 ic o i 览 服 e j 服 e 习_ 数 器 i 务 h t m 吐 务据 司h h 器器 库 客户端服务器靖 图2 - 1基于c g i 的w e b g i s 体结构 c g i 是最早实现动态网页的技术，它使用户可以通过浏览器进行交互操作， 并得到相应的操作结果。最先使用c g i 技术的w e b g i s 是1 9 9 7 年e s r i 推出的m a p o b j e c t si n t e r n e tm a ps e r v e r 。它使用h t m l 将客户端的请求传给w e b 服务器，而 w e b 服务器则通过专门的c g i 访问g i s 服务器，g i s 服务器承担了所有的查询、 分析计算工作，将结果构建成一个h t m l 文档反馈给w e b 服务器，再将h t m l 文档传给客户端浏览器。由于c g i 是网络服务器上的可执行程序，任何人要访问 相应的网络服务器，都可以运行c g i 程序。 c g i 万维网地理信息系统工作模式的优势表现在：由于所有的g i s 操作都是 由g i s 服务器完成的，具有客户端小、处理大型g i s 操作分析的功能强、充分利 用现有的g i s 操作分析资源等优势；另外，由于在客户机端使用的是支持标准 h t m l 的w e b 浏览器，操作结果是以静态的g i f 或j p e g 图像的形式表现，因而 客户端与平台无关。 c g i 万维网地理信息系统工作模式的劣势表现在： ( 1 ) 增加了网络传输的负担。由于用户的每一步操作，都需要将请求通过网 络传给g i s 服务器，g i s 服务器将操作结果形成新的栅格图像，再通过网络返回 给用户，因而网络的传输量大大增加了。 ( 2 ) 服务器的负担重。所有的操作都必须由g i s 服务器解释执行，服务器的 负担很重；信息( 用户的请求和g i s 服务器返回的图像) 通过c g i 脚本在浏览器和 g i s 服务器之间传输，势必影响信息的传输速度。 ( 3 ) 同步多请求问题。由于c g i 脚本处理所有来自w e b 浏览器的输入和解 1 】 牛东师范人学2 0 0 7 届硕十学位论文 释g i s 服务器的输出。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。当有多用户同时发出请求时，系统的功能将受到影响。 ( 4 ) 静态图像。在浏览器上显示的是静态图像，因而用户既不能漫游、缩放， 又不能通过几何图形如点、线、面来选择显示其关心的地物。 ( 5 ) 用户界面的功能受w e b 浏览器的限制，影响g i s 资源的有效使用1 6 。切。 2 3 1 2 服务器应用程序接e l ( s e r v e ra p i ) 方法 s e r v e r a p i ( 服务器应用程序接口) 技术，是为了克服c g i 方式的效率低下而 开发出来的扩充的c g ! 工具，其基本原理与c g i 类似，不同的是c g i 程序可以单 独运行，而由于s e r v e r a p i 应用程序是w e b 服务器进程的组成部份，所以必须在 特定的服务器上运行l l 羽。s e v e ra p i 作为一种进程内的扩充方法，进程创建和进 程间通信负载大大减少，运行速度比c g i 程序要快得多，在一定程度上改善了 w e b 服务器的响应性能。 目前，流行的s e r v e ra p i 有n e t s c a p e 的n s a p i 和m i c r o s o f t 的i s a p i 1 9 o 实际 应用中主要是m i c c r o s o f t 的i s a p i 。i s a p i 设计的基本思想是基于动态链接库d l l ， 使得s e r v e r 程序运行速度提高和减轻系统的负载。i s a p i 的体系结构由i s a p i 应用 程序的i s a p i 过滤器程序组成，前者的功能和地位与c g i 程序相似，后者用于扩 展i t s w w w 服务器的功能。 从本质上说，i s a p i 技术是一种外部p l u g i n s 技术，t l s w w ws e r v e r 在需要时 会将d l l 装入系统中，并直接调用它们，这些d l l 会继续保留在系统中，与服务 器共享资源，当服务器发现有必要释放某些资源时，会选择释放较少调用的d l l 模块。图2 2 表示了基于i s a p i 的w e b g i s 体系结构。 客户端 服务器端 图2 - 2基于i s a p i 的w e b g i s 体系结构 基于s e r v e r a p i 模式的w e b g i s 优点在于用动态链接库取代c g i 程序，不会在 系统中产生新的进程，资源共用，因而响应速度比c g i 快。 但这种模式的缺点为： ( 1 ) 基于服务器a p i 的程序必须在特定的w e b 服务器上运行，如m i c r o s o f t 华东师范大学2 0 0 7 届硕上学位论文 i s a p i 依附于i i s ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ) ，只能在w i n d o w s 平台上运行，其可 移植性较差。 ( 2 ) 安全性不好，一旦d l l 出现故障或产生内存泄露，会导致整个w e b g i s 服务器陷入瘫痪。 ( 3 ) 系统维护复杂，i s a p id l l 要为每个请求产生并维护一个独立的线程以避 免冲突；当优化性能时，还得关闭w e b 服务器来更换或删除已有的d l l 。而c g i 不存在这些问题。 ( 4 ) 静态图像。与c g i 模式一样，s e r v e r a p i 模式在浏览器上显示的也是静态 图像，因而用户即不能漫游、缩放，又不能通过几何图形如点、线、面来选择显 示其关心的地物拉口2 1 1 。 2 3 2 基于客户机的w e b 地图发布技术 基于客户机端的w e bg i s 允许g i s 分析和g i s 数据处理在客户机端执行。这 些g i s 分析工具和g i s 数据最初驻留在服务器上，用户通过浏览器向服务器发出 需要g i s 数据和g i s 处理工具的请求，服务器将所需要的g i s 数据和g i s 处理工 具传送给客户机端。客户机端接受所需要的g i s 数据和g i s 处理工具，按照用户 的操作，进行g i s 数据处理和分析。此时无须服务器的参与。由于所需要的g i s 数据和g t s 处理工具己经到客户机端，因而具有操作方便灵活、速度快的优势。 基于客户机端的w e bg i s 工作方式有p l u g i n ，a c t i v e x 和j a v aa p p l e t 等。 2 3 2 1l a v aa p p l e t 技术 j a v a 语言是一种面向对象的语言，具有跨平台特性，简单、动态性强、运行 稳定、分布式、安全、容易移植等特点，因而是因特网上重要的编程语言。j a v a 程序有两种，一种可以像其他程序语言编写的程序一样独立运行；另一种被称为 j a v aa p p | e t ，只能嵌入在h t m l 文件中，在网络浏览器下载该h t m l 文件时，j a v a 程序的执行源代码也同时被下载到用户端的机器上，由浏览器解释执行皿“。 基于j a v a 的w e b g i s 的平台独立性得益于j a v a 虚拟机对异构环境下操作系 统的屏蔽作用。a p p l e t 的运行基于嵌于浏览器中的j a v a 解释器( j a v a 虚拟机) ， 虚拟机把a p p l e t 的操作转换成具体操作系统的子例程，并把结果反馈给a p p l e t 。 j a v aa p p l e t 是在程序运行时，从服务器下载到客户机端运行的可执行代码。j a v a a p p l e t 是用j a v a 语言开发的小应用程序，是从服务器下载到客户机端支持j a v a