（交通信息工程及控制专业论文）基于BS结构的船舶远程监控系统设计与实现.pdf

中文摘要 摘要 针对目前我国航运企业对海上船舶安全监控的迫切需求，本文设计并实现了 一种基于b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 体系结构的船舶远程监控系统。该系统以w e b g i s 为基础，利用j 2 e e 技术和动态网页技术，实现了船舶监控信息及时准确的发布， 为用户提供了方便快捷的船舶监控服务。本文研究了基于b s 结构的船舶远程监 控系统的设计方案和实现过程，全文共分六章： 第一章为论文的绪言部分，介绍了课题的选题背景、课题研究意义和国内外 研究现状，并阐述了本论文的研究目标及内容。 第二章首先介绍了船舶监控系统的基本概念。其次从理论方面介绍了可用于 实现b s 结构船舶远程监控系统的各种相关技术，并对这些技术的优缺点进行了 分析比较，选择出适合于实现本系统的几种实用技术。 第三章主要介绍系统的设计方案。介绍了船舶远程监控系统的用户需求，设 计了系统的功能和整体架构，对系统服务器端和客户端进行了详细的分析与设计。 第四章主要介绍b s 结构船舶远程监控系统服务器端的具体实现过程。论述 了电海图空间数据的处理过程和电子海图符号化工具的实现过程，阐明了船舶监 控应用服务器的业务逻辑层和数据持久化层的实现过程。 第五章主要介绍b s 结构船舶远程监控系统客户端的具体实现过程，其中包 括电子海图导航工具、e r b l ( e l e c t r o n i cr a n g ea n db e a r i n gl i n e ) 工具和在w e b 电子海图上标绘船舶监控信息的实现过程。系统客户端的实际运行效果验证了， 本论文提出的以b s 结构实现船舶远程监控系统的设计思路和实现方案是正确可 行的。 第六章对整篇论文进行了总结并对未来需要做的工作进行了展望。 关键字：船舶监控；电子海图；w e b g l s ；a r e i m s ；空间数据库 英文摘要 t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs h i pr e m o t em o n i t o r i n g s y s t e mb a s e do i lb sa r c h i t e c t u r e a b s t r a c t i nl i g h to ft h eu r g e n tr e q u i r e m e n t so fs h i ps a f e t ym o n i t o r i n gs e r v i c e si nc h i n a s s h i p p i n ge n t e r p r i s e s ，as o l u t i o nb a s e do nb s ( b r o w s e r s e r v e r ) a r c h i t e c t u r ei sp r o p o s e d i nt h i sp a p e rt oa c h i e v es h i pr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m t h es y s t e mi sb a s e do nw e b g i s ， u t i l i z i n gj 2 e ea n dd y n a m i cw e bp a g et e c h n o l o g i e st o e n a b l eat i m e l ya n da c c u r a t e m a n n e rf o r p u b l i s h i n gs h i pm o n i t o r i n gi n f o r m a t i o n ，w h i c hp r o v i d e s u s e r sw i t h c o n v e n i e n ta n de f f i c i e n ts h i pm o n i t o r i n gs e r v i c e s t h i sp a p e rs t u d i e st h ed e s i g na n dt h e i m p l e m e n t a t i o np r o c e s so fb s a r c h i t e c t u r es h i pr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m ，w h i c hi s e l a b o r a t e di ns i xc h a p t e r s ： t h ef i r s tc h a p t e ri st h ep r o l e g o m e n o nt h a tf o u rt o p i c sa r ei n t r o d u c e d ，i nt e r m so f p a p e r st o p i cs e l e c t i o n ，p a p e r st o p i cs i g n i f i c a n c e ，r e s e a r c h i n gs t a t u sq u oa n d t h e o b j e c t i v e s i nt h es e c o n dc h a p t e r , f i r s t l y , t h ec o n c e p to fs h i pr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mi s i n t r o d u c e d s e c o n d l y , v a r i o u st e c h n o l o g i e sa v a i l a b l et oi m p l e m e n t b sa r c h i t e c t u r es h i p r e m o t em o n i t o r i n gs y s t e ma r ei n t r o d u c e d ab r i e fr e v i e wo nd i f f e r e n tt e c h n o l o g i e s f a c i l i t a t e st h ec h o i c eo fs e v e r a ls u i t a b l et e c h n o l o g i e sa st h ef o u n d a t i o nf o ri m p l e m e n t i n g t h ep r o p o s e ds y s t e m t h et h i r dc h a p t e rf o c u s e so nt h es y s t e md e s i g n i n i t i a l l y , u s e rn e e d sa r ec o l l e c t e d ， a n dt h e nt h es y s t e mf u n c t i o n sa n dt h eo v e r a l lf r a m e w o r ka r ed e s i g n e d i na d d i t i o n ，m o r e d e t a i l e dd e s i g na n da n a l y s i sa r ec a r r i e do u to nb o t hs e r v e ra n dc l i e n ts i d e s c h a p t e rf o u rf o c u s e so nt h ei m p l e m e n t a t i o no fs e r v e r - s i d e s p a t i a ld a t ap r o c e s s i n g a n di m p l e m e n t a t i o no fs y m b o l i z i n gc h i n e s ep u b l i c i n gc h a r tt o o l sa r ed i s c u s s e d ，a sw e l l a st h ei m p l e m e n t a t i o no fb u s i n e s sl o g i ct i e ra n dd a t ap e r s i s t e n c et i e ro fs h i pm o n i t o r i n g a p p l i c a t i o ns e r v e r t h ef i f t hc h a p t e ri n t r o d u c e st h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ec l i e n ts i d eo ft h eb s a r c h i t e c t u r es h i pr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m ，i n c l u d i n gt h ei m p l e m e n t a t i o no fe l e c t r o n i c c h a r tn a v i g a t i o nt o o l ，e r b l ( e l e c t r o n i cr a n g ea n db e a r i n gl i n e ) t o o la n dp l o t t i n gs h i p m o n i t o r i n gi n f o r m a t i o no nw e bc h a r t i ti sp r o v e db yt h ee x p e r i m e n tr e s u l t so fb s a r c h i t e c t u r e s h i p s r e m o t e m o n i t o r i n gs y s t e m t h a tt h e p r o p o s e dd e s i g n a n d 英文摘要 i m p l e m e n t a t i o na r ef e a s i b l ea n da c c u r a t e c h a p t e rs i xc o m e st ot h ec o n c l u s i o n sa n ds u g g e s t st h ee s s e n t i a lw o r kn e e d st o b e d o n ei nf u t u r es t u d y k e yw o r d s ：s h i pm o n i t o r i n g ；e l e c t r o n i cc h a r t ；w e b g i s ；a r c l m s ；s p a t i a l d a t a b a s e 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博j c 硕士学位论文= = 基王旦么墨结趁的盟堕运猩些撞丕统遮过量塞堡：。除 论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己 在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已 经公丌发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 汐弹弓月触日 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 论文作者签名肆黼导师签名：乏控f 、。 同期劢沈年弓月勿同 基丁b s 结构的船舶远程监控系统设计与实现 第1 章绪论 1 1 选题背景 海上船舶安全直接关系到航运企业的经营效率和核心竞争力，历来都是各国 各大航运公司关注的焦点问题。然而，目前我国航运企业对远洋船舶安全监控的 能力相对薄弱。由于船岸在地域上的分离，常规意义上的船舶管理信息系统通常 是将航运企业( 岸) 与航行船舶( 船) 看作是两个无法直接联系的对象。航运企 业对船舶航行安全的管理都是在企业端或船舶端的单独行为。船舶发生事件的获 知和船岸之间的信息交流有别于陆地上依靠先进的数字通信、光纤通信技术，主 要是通过电报、电传、传真及邮件等手段实现。这使得船舶航行期f b j ，信息的滞 后性、主观性、历史记录的不均匀性、以及记录的不连续性等问题较为突出。船 岸信息孤岛和监控能力薄弱等问题给我国航运企业的船舶安全管理带来诸多隐患 和不利影响，也增加了其管理和运营成本，不利于提升企业的核心竞争力。 近年来，船岸通信、组合导航、数据采集、电子海图等各项应用技术飞速发 展，为实现新一代船岸一体化的远洋运输监控系统提供了坚实的技术基础。新一 代船岸体化的远洋运输监控系统已经成为未来海上运输监控的发展方向，它将 更有效地保障航运生产安全、提升运营效率和企业核心竞争力。国外各大海事i t 企业和远洋航运公司都在着手开展这方面的研究，以求能在船舶远程监控领域取 得更大的突破。与此同时，我国航运企业也通过不断引进国外先进设备和系统， 并对其进行整合、应用，在一定程度上实现了船舶船位监视和船上物资状态监视。 但是对于国家战略物资运输，现有系统在船舶安全监控等方面还远远不能满足要 求。 正是在这种大的背景下，为解决我国在远洋船舶及货物运输安全监控方面的 不足，提高我国航运企业对船舶和货物远程监控的能力，国家科技部立项了国家 科技支撑计划项目“远洋船舶及货物运输在线监控系统”。本论文研究依托该项目， 设计并实现基于b s 结构的船舶远程监控系统。 1 2 课题研究的意义 船舶远程监控系统的核心是航运企业对船舶及其所载货物进行全程安全监 第1 章绪论 控。它利用先进的船岸通信技术和信息采集技术将船上各种有价值的信息传回到 岸端航运企业，以实现企业对船舶和其所载货物的实时全过程监控。 船舶监控最初始于船舶交通管理系统( v t s ，v e s s e lt r a f f i cs e r v i c e ) ，它最早 是欧洲在内陆水域范围内建立起来的交通管理构想，v t s 目前己被世界各国的港 口普遍应用。但v t s 只适用于港口部门，限于对港口和近岸的船舶交通管理，并 不适合于航运企业对运营船舶的全球监控。所以近几年来，又逐渐发展起来了结 合卫星通导技术、a i s 技术、电子海图技术( e c d i s ) 等一系列先进技术的船舶全 球监控系统。但目前这些船舶全球监控系统，大多是单机版或是c s 结构的。这 些系统存在的主要问题是【2 】： ( 1 ) 整个系统的处理能力完全依赖于客户端，使系统效率低下。 ( 2 ) 客户端需要将服务器端文件远程复制到本地进行处理。当多用户并发操 作时，网上存在多个备份，因此数据的完整性和一致性难以控制，并且大量数据 频繁传输易造成网络瓶颈，降低了系统性能。 ( 3 ) 在使用系统时，必须在每个用户的机器上都安装客户端软件，这增加了 企业使用系统的成本，增大系统维护的难度，也不利于系统的分发。 ( 4 ) 不利于与现有的企业管理信息系统集成。目前大多企业的管理信息系统 都在向b s 结构转变，单机版或c s 结构的船舶远程监控系统不便于与b s 结构 企业管理信息系统融合。 b s 结构的船舶远程监控系统不但可以很好地解决以上c s 结构系统的各种问 题，而且它还使得船舶监控工作变得更加方便、灵活。由于b s 结构系统对客户 端计算机配置要求低，使用系统时客户端无需再安装其他软件，系统更容易分发， 所以无论用户身在何处，只要其能连到i n t e r n e t 上，仅通过w e b 浏览器就可方便地 实现船舶监控。这样可以在很大程度上提高了航运企业的工作效率，降低了运营 成本。因此研究基于b s 结构的船舶远程监控系统是十分有意义的。 1 3 目前国内外研究现状 随着卫星通信导航技术、船舶自动识别( a i s ) 技术、电子海图技术( e c d i s ) 等一系列先进的船舶通信导航技术的快速发展，国内外的各大型海事i t 企业和远 洋运输企业都相继丌发了一些船舶监控系统，它们很多都提供了对船舶动静态信 基于b s 结构的船舶远程监控系统设计与实现 息和其周围环境信息的查询功能，并且可将最新的船位标绘在电子海图上，从而 实现可视化、图形化的船舶动态跟踪和监控。 国外的船舶远程监控系统主要有：o c e a nv i e w 系统、f l e e tv i e w 系统等。 o c e a nv i e w 是挪威c m a p 公司开发的一个强大的地理信息系统，它基于 c m 一9 3 3 海图数据库，所有的信息( 包括船位、船信息、办公文档和图片等等) 都 在电子海图上显示，数据库向导允许用户把自己的数据库链接到电子海图。用户 可以通过网络或者其它方式连接到挪威的c m a p 数据库进行数据更新，其数据库 含有不同质量级别的海图约1 8 0 0 0 幅。 f l e e t v i e w 系统是英国船商有限公司开发的船舶监控系统。该系统具有以下主 要功能：( 1 ) 采用电子海图显示船位信息、气象信息；( 2 ) 岸上以多种形式查询 船位和相关数据信息报告；( 3 ) 提供船舶航线设计、航行计划推演、航线优化、 航线编辑修改和存储等功能；( 4 ) 危险信息报警功能；( 5 ) 实时或快速重放船舶 历史动态。 但以上介绍的这些船舶监控系统基本都是c s 结构的，存在着系统效率底、 网络传输数据量大、数据完整性和一致性难以保证、系统难以分发和维护等诸多 缺点。在国外各种船舶监控系统中，唯有英国船商公司继f l e e tv i e w 船舶监控系统 之后，又开发了一种新型的船舶在线监控系统一l e e t v i e wo n l i n e ，此系统是完 全基于b s 结构的船舶监控系统。它可以让用户仅使用w e b 浏览器，通过i n t e m e t 实现船舶的远程监控。但f l e e tv i e wo n l i n e 系统的客户端使用的是j a v aa p p l e t 的 技术，即重量级胖客户端。在使用该系统之前用户的w e b 浏览器必须安装j a v a 虚 拟机插件，并且在用户使用该系统客户端时，用户必须从英国船商公司的服务器 下载a p p l e t 客户端。这就使得该系统的启动速度变慢，运行效率变低。 近些年来，我国的一些海事i t 企业和航运公司通过自主研发和引进国外先进 设备和系统，在一定程度上也实现船舶船位监视，但这些系统基本上也都是c s 结构的。其中目i j 仃，北京海事卫星地面站的“i n m a r s a t - c 信息收发系统”虽为 b s 结构，并且能及时获取船位报，但其并不是图形化界面，不能让用户以图形化、 可视化的方式直观地了解船舶的确切位置及其所处环境的信息，使用起来不是很 方便。 第1 章绪论 本文研究的b s 结构船舶远程监控系统，以w e b g i s 为平台，使用轻量级富客 户端( r i c hc l i e m ) 为用户提供船舶远程监控服务，不但提高了系统的运行效率， 而且让用户使用起来也更加方便、直观，弥补了现有系统的诸多不足。因此研究 本文提出的系统是十分必要的。 1 4 研究的目标及内容 本课题研究的目标是，以成熟的w e b g i s 产品a r c i m s 为系统平台，紧密 结合电子海图的特殊性和船舶监控业务的实际需要，对a r c l m s 进行二次开发，最 终实现符合电子海图显示规范和使用习惯的、叠加了船舶静动态信息及其周围环 境信息的、b s 结构的船舶远程监控系统。 该系统服务器端使用j 2 e e 技术从而提高了系统的可移植性和平台通用性；而 客户端采用的是w e b g i s 领域最先进的轻量级富客户端( r i c hc l i e n t ) 技术，用户 无需在w e b 浏览器中安装任何插件即可使用该系统，并且同样可以获得良好的用 户体验。从而达到了使更多用户在i n t e r n e t 或i n t r a n e t 上，更方便、快捷、直观地 获得船舶远程监控服务的目的。 本课题研究的内容主要包括： ( 1 ) 根据用户提出的要对电子海图无边界漫游的需求，研究如何变换现有海 图数据的坐标系统，实现对现有海图进行切割和无冗余拼接，并将海图数据导入 到空间数据库中统一管理。 ( 2 ) 研究在a r c g i s 软件中制作中版海图符号的方法。并通过a o 自定义 a r c m a p ，实现中版海图自动符号化。 ( 3 ) 研究如何对a r c l m s 进行二次丌发，实现包含符合航海习惯特定工具的 轻量级富客户端，以给用户良好的用户体验。 ( 4 ) 研究如何利用a j a x 技术实现将w e b g i s 与信息系统技术有机的结合起来。 实现从服务器端数据库中获取业务数据，并将其以图形化的方式叠加到w e b g i s 平台上，给用户以直观的监控感受。 基丁b s 结构的船舶远程监控系统设计与实现 第2 章基于b s 结构的船舶远程监控系统相关技术简介 2 1 船舶远程监控系统简介 船舶远程监控系统是指一个集航运企业岸上部门与水上船舶于一体的船舶安 全监控平台，其核心是对远洋航行中船舶及其所载物资的全过程实时监控和安全 保障。它利用先进的信息技术和网络技术将分散于船上和岸上的各种应用系统有 机地结合在一起，船岸定时交互数据，协作管理业务；采用先进的监控技术，充 分利用各种信息数据，对物资运输安全、航行安全和机务系统实施全过程全面有 效的监控管理，以确保物资运输的安全高效，同时降低运输成本和风险，从而保 障企业的安全生产、经济利益和国家的战略利益。船舶远程监控系统利用岸基监 控子系统为企业各部门和子公司提供生产信息服务；为国家主管部门提供信息服 务和决策信息支持，使其可以及时了解航运企业的运行状态。个完整的船舶远 程监控系统的结构如图2 1 所示，其主要包括船载数据采集与处理子系统、岸船 通信子系统、岸基船舶监控子系统等三部分。 i 岸端船舶监控子系统 。 图2 1 船舶远程监控系统的结构图 f i g 2 1a r c h i t e c t u r eo fs h i pr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m 第2 章基丁b s 结构的船舶远程监控系统相关技术简介 ( 1 ) 船载数据采集与处理子系统：它利用船舶已有数据采集系统和内部通信 系统，以船舶驾驶台、机舱和货物装载为主要数据( 含视频) 采集点，对分散在 各类船载设备中的船舶航行参数( 船位、航向和航速) 、船舶当前所处的环境信息 ( 台风路径、海况等) 、船舶状态信息和货物信息进行数据采集、数据处理、事件 检测和汜录，并通过船舶通信设备，进行船舶数据定时传输，为指挥、调度和安 全管理提供依据。 ( 2 ) 岸一船通信子系统：其主要功能是传输从船载数据采集与处理子系统获 得的各种船端数据和岸基船舶监控子系统发出的各种指令，实现岸端与船端数据 交互。岸船通信子系统主要利用的通信手段有i n m a r s a t c f 卫星通信系统、v h f 数 字通信链路和g s m g p r s c d m a 移动通信网络等。 ( 3 ) 岸基船舶监控子系统：其主要功能有接收船端上传的船舶航行、船舶状 态、货物状态等信息；整合其它系统的船舶静态、船员、气象等信息；将这些信 息叠加到电子海图显示平台上，人性化、图形化地显示船舶位置、航迹、设备状 态、货物状态、人员情况等各类信息，并可显示各种告警信息，从而实现对船舶 及其货物的实时全程直观监控。本文所研究的内容正是侧重于对该子系统的实现。 传统的岸基船舶监控子系统是以c s 结构实现的，电海图信息保存在客户机上，这 造成了数据完整性和一致性难以控制等诸多问题，本文提出的b s 结构实现方式可 以很好地解决c s 结构系统的诸多问题。 2 2a r cim s 简介 a r c i m s 是一个可伸缩的高性能的地图网络发布软件。a r c l m s 基于丌放的 i n t e r n e t 协议，动态地发布地图、数据和元数据目录，为g i s 网络发布提供了高度 可扩展的框架，从而满足用户通过网络共享g i s 信息的需求【3 j 。 2 2 1a r cim s 的体系结构 a r c i m s 包含了许多部分，每个部分在客户端n 务器结构中都扮演了重要的角 色，各组成部分之间用a r c x m l 语言来交流通信。a r c i m s 的各组成部分可以分布 在网络上的任何地方，只要各组成部分间保持同步运行，并通过标准协议保持联 通，那么整个系统就可作为一个整体对外提供地图服务【们。典型安装后a r c i m s 体 系结构如图2 2 所示，主要分为两大部分：客户端和服务器端。 基3 - b s 结构的船舶远程监控系统设计与实现 a r c l m s 的客户端为用户提供了使用w e b g i s 服务的交互界面，其主要的功能 是将用户操作转换成请求命令发送到服务器端，待服务器端处理完请求后，客户 端再将处理结果显示给用户。它主要由三大类组成包括：a r c l m s 软件自带的客户 端组件、a r c g i s 系列软件( 如a r c m a p 、a r c e x p l o r e r 、a r c p a d 等) 和自定义的客 户端。a r c l m s 软件自带的客户端组件包括h t m lv i e w e r 和j a v av i e w e r 。h t m l v i e w e r 是完全以h t m l 和j a v a s c r i p t 写成的轻量级瘦客户端。j a v av i e w e r 是以j a v a a p p l e t 技术实现的重量级胖客户端。这两种a r c l m s 软件自带的客户端组件都可以 根据_ 丌发商的需要进行定制。 嘉a 譬a r c 嚣m 等a p e r 服 务 器 a r c l m s 浏览器 飘 a r c l m s 连接器 t, a r c l m s 应用服务器 图2 2a r c l m s 体系结构 f i g 2 2a r c l m sa r c h i t e c t u r e 自定义 客户端 a r c l m s 空间服务器 a r c i m s 服务器端的主要功能是处理用户请求、为用户提供地图服务。其主要 包括：a r c l m s 连接器、a r c l m s 应用服务器、a r c l m s 空间服务器和a r c l m s 管理 工具等四部分。 ( 1 ) a r c l m s 应用服务连接器( a r c l m sa p p l i c a t i o ns e r v e rc o n n e c t o r s ) ： s 咖 咖 | 呈 ，一 ”，- m e 曲觚 第2 章基- pb s 结构的船舶远程监控系统相关技术简介 a r c i m s 应用服务连接器的主要功能是连接w e b 服务器和a r c i m s 应用服务 器，它将w e b 服务器接收到的用户请求转发给a r c i m s 应用服务器，将a r c i m s 应用服务器返回的处理结果传递给w e b 服务器。a r c l m s 向开发商提供了s e r v l e t c o n n e c t o r ，j a v ac o n n e c t o r ，a c t i v e xc o n n e c t o r 、c o l d f u s i o nc o n n e c t o r ，? n e tl i n k 等五种连接器。除a r c l m ss e r v l e tc o n n e c t o r 之外，其他四种连接器都还具有将第 三方语法( 如c o l d f u s i o n 、a s p 、j s p ) 的命令翻译成a r c x m l ，传给应用服务器； 将应用服务器返回的a r c x m l 形式的处理结果翻译成第三方语法的命令，返回给 客户端的功能。 ( 2 ) a r c l m s 应用服务器( a r c l m sa p p l i c a t i o ns e r v e r ) ： a r c l m s 应用服务器对服务器端运行着的空问服务器以及其上面所运行的地图 服务进行统一管理，并以此决定每一个来自客户端的请求该提交给哪一个空间服 务器上的哪一个地图服务加以处理。a r c l m s 应用服务器是一个基于j a v a 的应用 程序，作为w i n d o w sn t 的服务或者u n i x 的后台进程存在。 ( 3 ) a r c l m s 空间服务器( a r c l m ss p a t i a ls e r v e r ) 引： a r c l m s 空间服务器是a r c l m s 的中心枢纽，承载着高负荷的计算任务，对地 图数据的请求和相关信息进行处理。当接收到一个服务请求，a r c l m s 空问服务器 主要可以完成以下功z f | 1 匕l - , ： i m a g e ：根据在a r c l m sa u t h o r 或a r c m a p 中定义的地图配置文档，创建地 图图片文件并返回给客户端。 f e a t u r e ：从数据源中读取矢量数据并压缩后以流的形式回传给客户端。 q u e r y ：查找与查询条件相匹配的空间特征数据。 g e o c o d e ：执行地址匹配操作。 e x t r a c t ：根据用户请求，从选择的地图特征数据中抽取数据创建s h a p e 文件。 m e t a d a t a ：输出与空| 自j 数据相关的元数据。 r o u t e ：执行空间网络分析操作。 ( 4 ) a r c l m s 管理工具： 管理工具实现对发布数据、网站设计以及网络服务的管理，它包括a u t h o r 、 a d m i n i s t r a t o r 和d e s i g n e r 三部分。a r c l m sa u t h o r 的功能是允许用户定义要发布的 基于b s 结构的船舶远程监控系统设计与实现 地图服务的内容，包括添加数据、设置地图属性、显示方式等。a r c l m sa d m i n i s t r a t o r 的主要功能是使用地图配置文件组织的数据建立地图服务，设置地图服务的属性 以及控制地图服务的启动、停止等。a r c l m sd e s i g n e r 的主要功能是根据 a d m i n i s t r a t o r 已经建好的服务，帮助用户设计生成一个地图服务网站。 2 2 2a r c i m s 客户端及连接器的比较和选择 2 2 2 1 各种a r c i m s 客户端组件的介绍 ( 1 ) h t m lv i e w e r ： h t m lv i e w e r 属于轻量级瘦客户端，用户使用这种客户端时w e b 浏览器仅需 要下载少量的数据。h t m lv i e w e r 由一组h t m l 页面、图片文件和j a v a s c r i p t 程 序组成。随着动态w e b 页面技术的发展，最新的a r c l m s 9 x 所带的h t m lv i e w e r 其实已经属于富客户端网络应用程序( r i c hi n t e r a c ta p p l i c a t i o n ，r i a ) ，其通过 d h t m l 、j a v a s c r i p t 、x m l 和其他动态页面技术，大大地提高了h t m lv i e w e r 客 户端的交互性，给用户以良好的用户体验，在这方面h t m lv i e w e r 甚至可以跟j a v a v i e w e r 媲美【6 】。它的实现原理是：当用户点击工具后，v i e w e r 生成一个a r c x m l 请求传递给s e r v l e tc o n n e c t o r ，s e r v l e tc o n n e c t o r 再通过应用服务器( a p p l i c a t i o n s e r v e r ) 将请求发送到相应的空间服务器( s p a t i a ls e r v e r ) 端。当响应返回时，客 户端解析响应结果并更新h t m l 页面状态。由于h t m lv i e w e r 完全开放源码，开 发商可以使用任何动态页面技术对其进行功能扩展或二次开发。 ( 2 ) j a v av i e w e r ： 与h t m lv i e w e r 相比，j a v av i e w e r 为胖客户端，它是使用j a v aa p p l e t 技术 实现的，用户使用该客户端时要从服务器端下载j a v aa p p l e t 小程序。j a v av i e w e r 支持矢量数据流和更丰富的客户端的功能。但是，j a v av i e w e r 中的j a v aa p p l e t 类 的工作原理是保密而且不可修改的，这样就使得j a v av i e w e r 的这套对象集无法再 自定义其他新的对象，而是所有要实现的功能都必须仅依赖于，目前j a v av i e w e r o b j e c tm o d e l 中已经存在的这些对象来完成。由于j a v a v i e w e ro b j e c tm o d e l 所能 实现的功能有限，所以用它来自定义j a v av i e w e r 相对死板。 2 2 2 2 各种a r c l m s 连接器介绍 第2 章基丁b s 结构的船舶远程监控系统相关技术简介 ( 1 ) a r c i m ss e r v l e t 连接器：s e r v l e t 连接器是a r c l m s 9 x 默认连接器，在所 有被a r c l m s 支持的平台上均可用。它用s e r v l e t 引擎为w e b 服务器和a r c l m s 应 用服务器间提供直接通信连接。 ( 2 ) a c t i v e x 连接器该连接器是一个c o m 动态链接库，它可用在a s p 等多种c o m 应用程序中。该连接器仅在w i n d o w s 平台可用。 ( 3 ) c o l d f u s i o n 连接器该连接器允许定制c o l d f u s i o n 标签。在发送用户 请求到a r c l m s 应用服务器之前，它先处理来自c o l d f u s i o n 服务器的请求，并将 请求其转换成a r c x m l 协议。该连接器在所有被a r c l m s 和c o l d f u s i o n 服务器支 持的平台上可用。 ( 4 ) j a v a 连接器该连接器是一组j a v a b e a n s ，它允许开发商创建客户端 和服务器端应用程序、定制s e r v l e t s 和j s p 应用，支持j s p 应用，也包含对j s p 标 签库支持。该连接器在所有被a r c l m s 支持的平台上可用。 ( 5 ) n e tl i n k 该组件是一组n e t 集合，它为a r c l m s 应用服务器提供 一组n e t 通信库。对于本地和远程通讯分别有两种类型的通讯协议可用，分别是 t c p i p 或h t t p h t t p s 。该组件仅在w i n d o w s 平台上可用1 7 j 。 2 2 2 3 客户端和连接器的选择 考虑如何选择客户端和连接器时，要考虑到系统的功能情况、系统所处的网 络环境、用户使用的浏览器和二次开发的工作量等多方面因素。 如果要建立一个i n t r a n e t 服务的话，j a v av i e w e r 可能是个明智的选择。在一个 机构内部，要求用户事先安装插件或在客户端下载并安装插件相对容易。j a v a v i e w e r 支持更丰富的功能，如m a p n o t e s 和e d i t n o t e s ，这是h t m lv i e w e r 所不支 持的。但相对于其他的v i e w e r s ，j a v a v i e w e r 的定制功能非常有限【8 】，并且由于微 软i e 对j a v aa p p l e t 技术的抵制，所以用户在使用j a v av i e w e r 时不但需要下载 a p p l e t 小程序，而且还需要下载j a v a 虚拟机。所以在i n t e m e t 环境中使用它并不是 很方便。 如果要建立一个i n t e m e t 服务的话，可以考虑h t m lv i e w e r 配合s e r v l e t 连接 器或a c t i v e x 连接器、c o l d f u s i o n 连接器、j a v a 连接器配合自定义客户端的方式。 使用h t m lv i e w e r 的主要原因是它不需定制就可以获得强大的功能，其主要功能 基于b s 结构的船舶远程监控系统设计与实现 和交互性几乎可以跟j a v av i e w e r 媲美。由于h t m lv i e w e r 代码完全公丌，所以 开发商可以使用任何动态页面技术对h t m lv i e w e r 进行扩展，这在很大程度上提 高了h t m lv i e w e r 的灵活性。相比之下虽然使用其他定制连接器建立的客户端更 轻便，但是其所能向用户提供的功能少、交互性较差，并且由于这些连接器提供 的客户端功能已经事先被封装好了，开发商看不到源代码，对其工作原理也了解 不多，所以对这些客户端进行扩展不是很方便。 综合以上所述的多方面因素本文研究的系统选择了h t m lv i e w e r 结合s e r v l e t 连接器的解决方案。这使得该系统客户端在不用下载任何w e b 浏览器插件的情况 下，就具备良好的交互性，并且客户端“体积”小巧轻便。同时它也有利于系统 的功能扩展和增强。 2 2 3a r cim s 空间虚拟服务器类型的比较和选择 a r c l m s 的空间服务器可以向用户提供多种服务，每一种服务类型都对应着一 种虚拟服务器类型。虚拟服务器类型有： ( 1 ) 影像服务器( i m a g es e r v e r ) 。该服务器根据由a r c l m sa u t h o r 仓1 建的地 图配置文件( a x l ) 生成地图并以影像格式发送到客户端，影像格式包括j p e g 、p n g 、 g i f 。影像服务支持查询，地理编码和提取功能。 ( 2 ) 要素流服务器( f e a t u r es e r v e r ) 。该服务器根据用户请求把矢量数据以压 缩流的形式传送到客户端的j a v aa p p l e t ) ：。在工作过程中，只有在客户端需要新的 数据的时候才会发送新的请求到空间服务器。要素服务也支持查询和地理编码功 能。 ( 3 ) a r c m a p 影像服务器( a r c m a ps e r v e r ) 。该服务器可以通过a r c l m s 在i n t e r n e t 或者i n t r a n e t 上发布a r c m a p q - _ 程文档( m x d ) 矛i a r c g i s 出版文档( p m f ) 。当空间 服务器接收到一个请求后，它生成一张地图并以j p e g 、p n g 或g i f 格式传送到客户 端。a r c m a p 影像服务支持查询功能。当用户想获得到更好的地图制图质量时可以 使用此服务器。 ( 3 ) 元数据服务器( m e t a d a t as e r v e r ) 。该服务器允许用户去查找与制图、 数据及服务有关的元数据知识库。如果用户创建了元数据系统就可以用该服务。 ( 4 ) 路径服务器( r o u t es e r v e r ) 。该服务器向用户提供空间网络路径计算和 第2 章基于b s 结构的船舶远程监控系统相关技术简介 选择功能。【9 】 上面介绍的a r c i m s 空间虚拟服务器中，前三种虚拟服务器在实际应用中较为 常用。在表2 1 中对前三种虚拟服务器类型进行了比较。由表2 1 可以看出，a r c m a p 影像服务器与其他两种空间服务器相比有制图质量高、网络传输数据量小、数据 安全性易于保证等优点。由于电子海图在制图和显示方面有严格的规范，对空间 服务器的制图质量有较高要求，用a r c l m sa u t h o r g l j 建的地图完全不能满足电子海 图显示规范的要求。并且考虑到以要素流方式在i n t e r n e t 上向用户提供服务，不但 使得网络数据传输量变大、系统运行效率降低，而且矢量数据流在网络中传输也 给系统的空l 、日j 数据安全带来了隐患。所以本论文研究的系统选择了用a r c m a p 影像 服务器来发布电子海图空间数据。 表2 1 三种a r c l m s 空间虚拟服务器的比较 t a b 2 1c o m p a r i s o no f a r c i m ss p a t i a lv i r t u a ls e r v e r s 影像服务器要素流服务器 a r c m a p 影像服务器 im a g es e r v e r f e a t u r es e r v e r a r c m a ps e r v e r 制图质量一般 一般 好 地幽创建i ：具 a r c l m sa u t h o ra r c l m sa u t h o r a r c m a p 配置文件 a