（信号与信息处理专业论文）基于j2ee和webgis的基站维护信息系统的设计与实现.pdf

西北大学硕士学位论文 摘要 我国移动通信发展迅速，己经形成了几乎无所不在的移动通信网络，极大地 促进了经济的发展。然而，如何对移动通信的主要设施一一基站进行科学有效的 管理，使其发挥最大的效益是值得我们研究的一个重要课题；目前常用的方法就 是对基站进行信息化管理，使基站得到及时有效率的维护。 本文以基站维护信息系统的开发为研究背景，对基于j 2 e e 的w e b g i s 的应 用进行了深入研究。首先，分析了现有w e b g i s 平台的特点以及分析了利用分布 式计算技术实现w e b g i s 平台的理论；其次，针对j 2 e e 体系结构及其关键技术 进行了的研究和探讨，并且介绍了m a p x t r e m ef o rj a v a 的相关技术和实现方式； 再次，进行基站维护信息系统的设计，该设计包含了软件的需求分析、系统的总 体架构设计、功能模块的划分、模块的设计、办公流程设计以及数据库表的设计； 然后，介绍了基站维护信息系统的已实现的主要功能，并给出实现过程中所涉及 到的一些关键技术的具体实现过程；最后，对全文进行了总结，并指出了以后的 工作和研究方向。 本文设计的基于j 2 e e 架构的基站维护信息系统实现了基站w e b g i s 模块和 基站维护业务模块的无缝集成。该系统具有以下特点：首先，具有可扩展、易移 植及平台独立性强等优势：其次，系统可利用w e b g i s 的可视化办公功能，如基 站查询和基站故障报警等功能，从而提高了维护人员的办公效率。 关键词：j 2 e e ：万维网地理信息系统；m a p x t r e m ej a v ae d i t i o n 基站维护 西北大学硕士学位论文 d e s i g na n dr e a l i z a t i o no ft h eb a s e - s t a t i o nm a i n t e n a n c e i n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e - o nj 2 e e & w e b g i s a b s t r a c t t h em o b i l ec o m m u n i c a t i o ni sd e v e l o p i n g p r o m p t l yi nr e c e n t l ya th o m e ，i ti sf o u n d e v e r y w h e r ef o rt h en e t w o r ko fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nw h i c hg r e a t l yp r o m o t e st h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m y h o w e v e r , f o rt h eb a s e s t a t i o n - - t h em a i ne q u i p m e n to ft h e m o b i l ec o m m u n i c a t i o n , h o wt om a n a g ei ts e i e n t i f i c l ya n de f f e c t i v e l y , a n db r i n gi tt o t h em a x i m u mb e n e f i ti sas i g n i f i c a n tt a s ka n dw o r t ht or e s e a r c h t om a n a g et h e b a s e s t a t i o n , t h em o s tc o m m o na n de f f e c f i v em e t h o di st 0d e a li tw i t hi n f o r m a t i o nw a y , a n dt om a k et h eb a s e s t a t i o ng e tt h em a i n t e n a n c et i m e l ya n de f f i c i e n t l y t h i s p a p e rm a i n l yd e s c r i b e sa n di n t r o d u c e s t h eb a s e s t a t i o nm a i n t e n a n c e i n _ f o r m a t i o ns y s t e mb a s e - o nj 2 e e & w e b g i s i nt h i sa r t i c l e ，t h em a i nw o r ka n d a c h i e v e m e n t sa r es h o w na sf o l l o w s ：f i r s t l y , i ta n a l y z e st h ec u r r e n td e v e l o p m e n ts t a t u s o fw e b g l sa n dd e s c r i b e st h et h e o r ya n dt e c h n i q u eo fr e a l i z i n gw e b g i sw i t ht h e d i s t r i b u t i n gc o m p u t i n gm o d e l s e c o n d l y , i tc o m e st ot h ej 2 e e sc o n f i g u r a t i o na n di t s k e yt e c h n i q u e , a n di n t r o d u c e st h ei n t e r r e l a t e dt e c h n i q u ea n dr e a l i z i n gm e t h o d so f m a p x t l e m ef o rj a v a t h i r d l y , t h ec o l ec o n t e n to f t h i sp a p e r , t h ed e s i g no f w e b g i sa n d j a v as y s t e m ，i si n t r o d u c e di nd e t a i l i tc o n t a i n sr e q u i r e m e n ta n a l y s i so fs o f t w a r e ，t o t a l c o n f i g u r a t i o no fs y s t e m ，t h ed i v i s i o no ff u n c t i o nm o d u l e ，a n dt h ed e s i g no fd a t a p r o c e d u r ea n dd a t as t o r e h o u s e f o u r t h l y , i ti n t r o d u c e st h em a i nf u n c t i o no ft h es y s t e m w h i c hi sa l r e a d yr e a l i z e d ，a n dp r e s e n t st h ed e t a i lp r o c e s so ft h ek e yt e c h n i q u eu s e di n t h er e a l i z i n gp r o c e s s f i a a l l y , i ts u m m a r i z e st h et h e s i sa n dg i v e sav i s t ao ft h ef u t u r e w o r k t h eb a s e - s t a t i o nm a i n t e n a n c ei n f o r m a t i o ns y s t e mb a s i n go nj 2 e ec a na c h i e v e t h ei n o s c u l a t i n gi n t e g r a t i o nb e t w g e nb a s e - s t a t i o nw e b g i sm o d u l ea n db a s e - s t a t i o n o p e r a t i o nm a i n t e n a n c em o d u l e ，a n di t h a sf o l l o w i n gm e r i t s ：i tc a nb ee x p a n d e da n d t r a n s p l a n t e de a s i l y , i t sp l a t f o r mi sg r e a t l yi n d e p e n d e n t , a n dt h es y s t e ma l s oc a n i m p r o v e t h ew o r ke f f i c i e n c yo fm a i n t e n a n c ew o r k e rb yu s i n gt h ew e b g i s v i s u a l i z a t i o nf u n c t i o n , s u c ha si n q u i r i n ga n dt r o u b l ea l a r mo f b a s e - s t a t i o n k e y w o r d s ：j 2 e e ；w e b g i s ；m a p x t r e m ej a v ae d i t i o n ；b a s e - s t a t i o nm a i n t e n a n c e 西北大学学位论文知识产权声孵书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校 攻读学位期问论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。学校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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课 题再撰写的文章律注明作者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：垄窒i 隆 指导教师签名： 砰6 月歹目z d d _ 7 年 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示澍意。 学位论文作者签名：乡，乎罐 卅年6 月厂日 西北大学硕士学位论文 1 1 基站维护概述 第一章绪论 基站，是指在一定的无线电覆盖区域中，通过移动通信交换中心，与移动电 话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。近年来，随着移动业务的迅猛发 展，基站数量的迅速膨胀，这些通信基站遍布城乡。无线基站固有的地理上的分 散性迫使有限的维护人员四处奔波，这些都使运维部门的负担日益沉重。特别是， 近年来各电信公司把越来越多的基站外包给基站代维公司维护，由于代维公司一 般规模较小，所以公司信息化程度不高，维护流程不规范。因此，如何利用迅猛 发展的信息技术，建立基站维护信息系统，加强基站的信息化管理，提高基站维 护部门工作效率，就显得尤为重要。 1 1 1 基站维护的主要问题 基站是一个非常复杂的系统，其故障的出现具有随机性、突发性和分布性的 特点【l 】。而且基站分布区域广，维护人员少，随着基站数量的不断增多，基站的 维护工作越来越难管理，其主要问题有【2 】： ( 1 ) 维护牵涉部门多，部门之间的沟通协调困难。如监控部门与运维部门之 间的沟通与互相监督，由于现在很多电信公司都把基站的维护业务外包给代维公 司，而基站的监控中心仍归电信公司管理，这样当基站发生故障时，监控中心就 很难把基站故障信息准确的及时的传达给代维部门。 ( 2 ) 基站的维护资料不齐全和不规范。一个地区的基站可能外包给多个代维 公司，然而各个代维公司对基站的维护没有统一的规范。 ( 3 ) 基站维护量大，耗费了维护人员大部分精力和时间，而往往无暇顾及网 络优化、系统预警。 ( 4 ) 资源和信息无法有效共享。由于各运维中心地理上相对独立，所以很难 实现互相之间的资源与信息的有效共享。 西北大学硕士学位论文 1 1 2 基站维护管理系统的现状 对基站实行科学有效的管理是非常复杂的，却非常重要。对移动业务运营商 而言，因基站的故障得不到及时处理而无法向用户提供稳定可靠的服务，将导致 巨大的设备投入无法创造应有的效益。科学管理远比建基站来得重要。1 0 0 个基 站你管理维护不好，故障不断则效用等于0 ，比不上科学管理下1 个运行稳定的 基站”。1 3 1 科学的基站管理系统的开发与应用一直是电信公司关注的热点，目前，基站 维护管理系统有很多，它们在技术上各有优点，但是也都有各自的缺点。 1 o m c r 系统 o m c - r 系统是与m o t o r o l a 无线基站之配套的维护系统，也是目前国内用得 最多的维护系统。o m c r 系统有优点之一就是可以对基站进行实时监控，并且基 站信息能实时的传到客户端，支持远程简单维护。但是o m c - r 系统也有其缺点， 其缺点主要有两个【4 】； ( 1 ) o m c r 系统需要建立维护专用网络，使其部署的成本很高。 ( 2 ) 由于其采用了c s 的系统架构，所以维护地点的局限性不适应无线基站 物理上分散性的要求。以湖南联通为例，全省有一个o m c - r 中心，下设分公司 在各自的机房设立一台u n i x 客户工作站，u n i x 工作站通过专用运维网络连接 起来。维护人员要查看基站的运行情况，或者进行维护操作，只能在机房或者故 障设备附近。这使维护人员经常在机房和各个基站之间奔波，大部分时间不是在 维护，而是在赶路。 2 基于g i s 的基站管理系统的现状 基于g i s 技术的基站管理系统的也有不少，但是这些系统大多是针对个别应 用独立开发，可移植性不强。近年来w e b g i s 技术发展越来越成熟，应用越来越 广泛，这将会促进基于w e b g i s 的基站信息管理系统的快速发展。 1 2 论文背景及意义 随着网络技术和g i s 技术的迅速发展，基于i n t e m e t 技术的g i s 集成信息系 2 西北大学硕士学位论文 统自然成为当前g i s 研究领域的一个重要方向和热点话题，网络化的g i s 也成为 了“数字地球”的核心软件平台之一【5 1 。在这样的背景下，研究如何将g i s 引入 i n t e r a c t 世界，使g i s 充分利用和发挥互联网的优势以促进g i s 向着“社会化”发展， 已经成为g i s 发展研究的一个重要课题1 6 1 。g i s 技术和i n t e m e t 等技术的融合己经 逐步形成一种新的技术，即万维网地理信息系统( w e b g i s 。w e bg e o g r a p h i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m ) 技术。近年来w e b g i s 技术发展越来越成熟，应用越来越广泛。 目前许多国外o i s 厂商都推出了自己的w e b g i s 解决方案，如e s r i 公司的i m s ， m a p l n f o 公司的m a p x t r e m e ，i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i aw e bm a p ，a u t o d e s k 公司 的m a p c m i d e 等。 在w e b g i s 技术的快速发展的背景下，研究和利用w e b g i s 技术并设计图文 一体化的基站维护信息系统具有很重要的现实意义，归纳起来主要有以下几个方 面： 1 有利于基站信息的管理，包括基站的空间信息和属性信息。由于结合了 w e b g i s ，可快速、准确地进行各个基站的检索查询和定位，为管理和设计规划提 供准确而详细的数据，这种检索和查询是双向的，既可以根据图形查属性，又可 以根据属性显示相应的图形。 2 有利于基站资源的更加经济有效的利用。将基站的空间信息与基站的属性 信息相结合，可以进行各种统计分析和空间分析，通过通视分析、缓冲分析等空 间分析功能，实现优化基站信号覆盖范围、均衡基站的选址、辅助分析决策等功 能，为基站资源管理、网络规划、选址和优化提供基本的决策支持。 3 有利于降低基站的维护成本和提高维护人员的工作效率。 1 3 论文主要内容及其组织 本文介绍的核心内容是关于基站维护信息系统的设计与实现。本文的内容组 织如下： 第一章：绪论，主要介绍课题的背景及意义。 第二章：对w e b g i s 的实现原理和实现技术进行了研究，并且介绍了 m a p x t r e m ej a v ae d i t i o n 平台。 西北大学硕士学位论文 第三章：介绍了j 2 e e 体系结构，并对建立基于j 2 e e 架构的信息系统所使用 的一些关键技术进行了研究。 第四章：分析了基站维护信息系统的需求，设计了一个基于j 2 e e 和w e b g i s 的基站维护信息系统软件架构，并且对基站维护信息系统进行了功能模块划分和 功能设计，选择了w e b g i s 的实现架构方案，设计了业务模块的工作流程，最后 进行了数据库表的设计。 第五章：介绍本系统实现的主要功能，并给出实现过程中所涉及到的一些关 键技术的具体实现过程。 第六章：总结和展望，对全文进行总结并指出不足之处和今后的研究方向。 4 西北大学硕士学位论文 2 1g i s 概述 2 1 1g i s 定义 第二章w e b g i s 技术研究 地理信息系统( o i s ) 是由计算机硬件、软件和不同方法组成的，具有支持空间 数据的获取、管理、分析、建模和显示功能，并可解决复杂的规划和管理问题的 信息系统用。它是一种特定的、十分重要的空间信息系统，从不同角度看有不同 的强调点： 从技术角度看，g i s 是在计算机软件和硬件的支持下，管理、分析和显示空 间数据的技术系统。 从学科角度看，g i s 是一门新兴的交叉学科，属于空间信息科学，它依赖于 地理学、测绘学、统计学等基础性学科，又取决于计算机硬件与软件技术、航天 技术、遥感技术和人工智能与专家系统技术的进步与成就，其核心是计算机科学， 基本技术是数据库、地图可视化及空间分析。 从应用角度看，g i s 是- - 1 以应用为目的的信息产业，它的应用可深入到各 行各业。随着g i s 的应用，产生了许多行业地理信息系统，如城市地理信息系统， 土地资源地理信息系统等。 从发展的角度看，g i s 起源于实际应用，开始是- - 1 7 技术，之后进一步发展 成为一门交叉性边缘科学。 2 1 2g i s 发展状况 1 国外g i s 发展从时间上来看，g i s 的发展可分成以下几个时期。 ( 1 ) 6 0 年代是( 3 1 s 的摇篮时期 1 9 5 6 年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国 的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统( l i s ) 用于地籍管理。1 9 6 3 年，加 拿大测量学家首先提出了地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个g i s 一 加拿大地理信息系统( c g i s ) ，用于自然资源的管理、规划 8 】【9 1 。稍后，美国哈佛大 西北大学硕士学位论文 学研究出s y m a p 系统软件。但是，由于当时计算机技术水平不高，存贮量小， 磁带存取速度慢，使得g i s 带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。 当时的系统能实现手扶跟踪数学化地图，进行地图数据的拓扑编辑，分幅数据的 拼接，并发展了基于栅格的操作方法【1o 】【l ”。 ( 2 ) 7 0 年代是g i s 蓬勃发展时期 进入本世纪7 0 年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，促使g i s 朝着实用方向迅速发展，一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和 地理信息系统。例如，从1 9 7 0 年至1 9 7 6 年，美国地质调查局就建成5 0 多个g i s ， 加拿大、联邦德国、瑞典和日本等国也相继发展了自己的g i s 。与此同时，一些 商业公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢迎，许多大学和研究机构开始重视 g i s 软件设计及应用的研究。 ( 3 ) 8 0 年代是g i s 普及和应用推广时期 8 0 年代，由于计算机行业推出了图形工作站和p c 机等性能价格比大为提高 的新一代计算机，为g i s 普及和推广应用提供了硬件基础。g i s 软件的研制和开 发也取得了很大成绩，涌现出一些有代表性的g i s 软件，如a r c i n f o 、g e n a m a p 、 m g e 、c i c a d 、s y s t e m 9 等。g i s 的普及和推广应用又使得其理论研究不断完善， 使g i s 理论、方法和技术趋于成熟，开始有效地解决全球性的难题，例如全球沙 漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼诺现象、酸雨、核扩散及核废料等问题。 ( 4 ) 9 0 年代是g i s 产业化时期 进入9 0 年代，g i s 得到了更加普遍的应用，目前在全球范围内，g i s 以前所 未有的速度在科学界、技术界和商业界，在社会、经济和管理部门得到全面发展 和推广应用；投入使用的g i s 系统，每2 - 3 年就翻一番；g i s 市场的年增长率为 3 0 ；愈来愈多的地区性和国际性会议以g i s 为主题；愈来愈多的学术刊物和学 术论文以g i s 作为标题；愈来愈多的学科将g i s 作为其发展方向加以强调；愈来 愈多的大学增加关于g i s 的课程；国家性和区域性的g i s 研究中心在全球范围内 逐渐建立。今天，g i s 己成为一个确立性的产业【1 2 1 。 2 国内g i s 发展 总的来说，我国g i s 的起步较晚，但是发展很快。我国7 0 年代末才提出开 展g i s 研究的倡议。进入8 0 年代后迅速发展，在理论探索、规范探讨、实验技 6 西北大学硕士学位论文 术、软件开发、系统建立、人才培养和区域性试验等方面都取得了突破和进展。 一些有远见的地方政府也开始投资建立本地的g i s ，在g i s 应用日益活跃的今天， 诸如沙市这样名不见经传的中小城市，由于g i s 起步早而誉冠全国。8 0 年代末， 武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感专业的基础上建立了信息工程专业，使我国 g i s 基本人才的培养纳入了正轨。9 0 年代以来，国内的g i s 走上了全面发展的阶 段。“九五”期间国家将g i s 开发和产业化列为“重中之重”的科研攻关计划中， 并提出“引入竞争机制，坚持滚动发展，加强科技攻关，落实产业结构”的原则 【3 】。1 9 9 4 年4 月，我国专门成立了“中国g i s 协会”，此后又成立了“中国g i s 技术应用协会”，加强了国内各种g i s 学术交流，研制推出了g e o s t a r 、c i t y s t a r 、 m a p g l s 等具有自主版权的g i s 软件。 2 1 3g i s 的发展趋势 目前，人类的步伐已经迈入2 l 世纪这样一个信息时代。面对呈指数形式增长 的各类信息，人们将会对信息的获取、存储、传输、处理和表现等手段提出新的 需求，因而也会对作为信息处理重要手段之一的g i s 提出新的期望和要求。目前 g i s 主要总体上呈现网络化、无线w e b g i s 、3 s 集成化、应用社会化，空间多维 性、开发组件化的发展趋势。b 3 1 “】【1 5 】 1 网络化 计算机网络技术的最新发展推动着当代g i s 技术的快速更新和发展，使得在 因特网上实现g i s 应用日益引起人们的关注，建立万维网g i s ( w e b g i s ) 是近年来 g i s 研究领域的一个热门话题。w e b o l s 或互联网地理信息系统( l a t e m e t g i s ) 是当 前g i s 的一个重要发展方向。 2 无线w e b g i s 无线应用协议( w a p ) 是一个正在兴起的无线网络协议标准，而且成为目前移 动通信业中的一大热点，各大通信公司都不遗余力地推广它。w a p 的出现使无线 通信技术与g i s 技术以及i n t e m e t 技术的结合一无线w e bg i s 成为可能。无线 w e bg 1 s 将使g i s 无处不在。人们可以随时随地通过掌上电脑、手机来获取自己 当前的位置、周围环境和最优交通路线等等属性信息和空间分析功能。这无疑将 7 西北大学硕士学位论文 极大地改变人类的生活方式。无线w c bg i s 具有十分广阔的应用前景。 3 3 s 集成化 g i s 发展的重要趋势是与3 s ( 全球定位系统( g p s ) 、遥感( r s ) 、g i s ) 的集成， 从构成实时的，动态的g i s 。g p s 为g i s 的快速定位和更新提供手段，遥感技术 的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点，为g i s 不断注入“燃料”，反 过来又可利用g i s 支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息。 4 应用社会化 g i s 的应用社会化意味着g i s 的应用范围将随着其它技术的发展不断拓宽， 最终走入千家万户。 5 空间多维性 目前，g i s 研究的热点之一是三维g i s 和四维g i s ( t g i s ) 。传统的g i s 软件 对地球表面数据进行采集、管理和分析是基于二维平面的。而实际上，我们生活 在三维的空间中，而且地理信息也是随时变化的，所以g i s 将向三维g i s 、时态 g i s ；( t g l s ) 方向发展，以适应数字地球对g i s 的要求。 6 开发组件化 组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一，基于组件技术进行开发 是软件开发的一次革命【3 】。开发组件化主要是指基于组件来开发g i s 工具平台和 各种g i s 应用平台。组件式g i s 代表着当今g i s 发展的潮流。 g i s 发展主要呈以上几种趋势外，g i s 软件与建筑及规划设计c a d 、办公自 动化、统计分析等软件系统的集成等都是g i s 研究与发展的热点。 2 2w e b g i s 概述 随着网络技术的迅猛发展，把人类带入了以分布式计算为核心的网络时代， 根本上改变了人们的生活和工作方式。i n t e m e t 技术的迅速发展为g i s 提供了一种 崭新而又非常有效的地理信息载体，尤其是“数字地球”概念的提出引起了人们 对g i s 技术的广泛关注，己经成为新的研究热点。这就使得i n t e m e t 环境下的空 间信息处理技术成为实现“数字地球”的关键支撑技术之一，因而受到整个信息 领域的高度重视。g i s 的网络化应用趋势己成为必然，以单机或局域网为操作平 8 西北大学硕士学位论文 台的工作模式终将被i n t e r n e t 操作平台所取代。w e b g i s 就是在这一背景下产生并 发展起来的f 16 】。 2 2 1w e b g i s 定义 万维网地理信息系统是在i n t e m e t 或i n t r a n e t 网络环境下的一种兼容、存储、 处理、分析、显示和应用空间数据的计算机信息系统。国际学术晃把万维网地理 信息系统简称为w e b g i s ，这主要是由于大多数的客户端应用采用了w w w 协议。 它的基本思想就是在互联网上发布空间数据，让用户通过浏览器浏览和获得一个 地理信息系统中的数据和功能服务。 2 2 2w e b g i s 特点 与传统的基于桌面或局域网的g i s 相比，w e b g i s 具有以下的特点： 1 客户端朋务器应用全球化：w e b g i s 继承i n t e m e t 的优点，g i s 数据和应 用系统可以位于i n t e m e t 上的不同服务器上，用户在需要时可以从i n t e m e t 上的任 何位置获取这些数据和应用程序，甚至还可以进行全球范围内的g i s 数据更新 f 堋，这样全球范围内任意一个互联网用户都可以享受到w e b g l s 服务器提供的 各种g i s 服务。 2 跨平台特性：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。由于w e b g i s 是建构在i n t e m e t 这一开 放性的平台上，因而对用户的计算机和操作系统都没有限制。只要用户能访问 i n t e m e t ，无论其计算机是何种机器，也无论其使用何种操作系统，他都可以访问 和使用w e b g i s ，实现远程异构数据的共享。随着j a v a 的发展，未来的w e b g i s 可以做到“一次编写，到处运行”，使w e b g i s 的跨平台特性走向更高的层次。 3 大规模降低系统成本：传统的桌面平台的g i s 需要在每个客户端都配备 g i s 软件的客户端，这样就增加了成本。由于w e b g i s 采用了b r o w s e r s e r v e r 的 体系结构，只需在服务器端安装g i s 软件平台，在客户端只需要普通的浏览器就 可以使用w e b g i s 的各项功能了。同时，由于客户端非常简单，即使是未受过专 业培训的普通用户也可以迅速掌握w c b g i s 系统的操作，大大降低了维护费用和 9 西北大学硕士学位论文 培训费用【18 】。 4 平衡高效的计算负载：与传统的o l s 将主要的处理都放在客户端执行不 同，当今主流的w e b g i s 结构充分利用网络资源，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，服务器端和客户 端之间只传输计算的结果。这种计算模式能灵活高效地寻求计算负载和网络流量 负载在服务器端和客户端的合理分配，是一种较理想的优化模式。 5 良好的可扩展性：w e b o l s 很容易跟w e b 中的其它信息服务进行无缝集 成，可以建立灵活多变的g i s 应用。 2 2 3w e b g i s 意义 w e b g l s 的兴起，反映了网络时代的g i s 要求，反映了信息的静态存储与动 态迁移的需要。无论是g i s 的数据，还是g i s 的功能，都存在这种静态存储、动 态迁移的需要。在便于管理、更新的服务端，可以提供g i s 信息的管理和存储， 提供高效率的功能服务单元代码的存储，而用户端不需要存储任何数据和功能， 却能通过w e b g i s 让g i s 数据和功能单元迁移到本地后自动执行。这是一种思想 的进步，也是技术文明的进步。 由于技术发展很快，h t m l 已经逐步被x m l 等新的描述语言所取代，还出 现了很多更灵活、更智能和更专业的信息传递语言，如v r m l 、x u l 、k q m l 等， 浏览器的功能越来越专业化和复杂化，服务器端的w w ws e r v e r 和g i s 服务软件 变化也很快，w e b g i s 的具体实现方式将越来越复杂和多样化，以满足不同层次 的要求。从长远看，w e b g i s 的更多意义在于为g i s 远程服务提供了一种便捷的 方式，与大众化的w w w 应用结合在一起共同使用，成为第三代高速网络的一种 重要的应用。随着网络时代的到来，信息在现代生活和工作中扮演的角色越来越 举足轻重，i n t e m e t 构成了庞大的信息库。w e b g i s 将作为其中一种重要的大众化 的使用地理信息的方式而得以普及推广。 2 3w e b g i s 主要构造方法 目前用于构造w e b g i s 的方法主要有：c o l 方法、s e r v e ra p i 方法、a e t i v e x 1 0 西北大学硕士学位论文 方法、j a v aa p p l e t 方法、p l u g - i n 方法等【刀。其中c g i 方法、s e r v e ra p i 方法使用 的是基于服务器的模型；a e t i v e x 方法、j a v aa p p l e t 方法、p l u g - i n 方法使用的是 基于客户端或部分基于客户端的模型。 1 c g i 方法 g i s 厂商在其传统产品的基础上发展i n t e m e t 解决方案，通常采用c g i 的方 式。c g i 是w e b 服务器调用外部应用程序的接口。它允许网页用户通过网页的命 令来启动一个存在于w e b 服务器主机的程序( 称为c g i 程序) ，并且接收这个程序 的输出结果。 c g i 模式的工作原理如下：w e b 浏览器用户发出u r l 及g i s 数据操作请求； w e b 服务器接受请求，并通过c g i 脚本，将用户的请求传送给g i s 服务器；g i s 服务器接受请求，进行g i s 数据处理如放大、缩小、漫游、查询、分析等，将操 作结果形成g i f 或j p e g 图像；最后，g i s 服务器将g i f 或j p e g 图像，通过c g i 脚本、w e b 服务器返回给w e b 浏览器显示。 2 s e r v e r a p i 方法 随着w e b 开发技术的发展，为了克服c g i 方法的低效性，人们又提出了服 务器应用程序接口方法( s e r v e ra p i ) 。这种方法的原理与c g i 类似，所不同的是 c g i 程序是可以单独运行的程序，而基于服务器应用程序接n ( s a p i ) 的程序必须 在特定的服务器平台上运行( 如i s a p i 必须在m i c r o s o f ti i s 上运行) 。s a p i 的优点 是速度要比c g i 方法快很多，因为基于服务器a p i 的动态连接模块启动后一直处 于运行状态，而不像c g i 那样每次都要重新启动；其缺陷是它必须依附于特定的 计算机平台和服务器，这一缺陷与互联网的开放性相违背，所以尽管c g i 技术显 得落后，但由于其普遍性，在任何平台上都可以用，而且可以用任何语言写，所 以仍被广泛采用。 3 p l u g - i n 方法 。g i sp l u g i n s 是在浏览器上扩充，基于浏览器的可执行的g i s 软件。g i s p l u g i n s 的主要作用是使w e b 浏览器支持处理特定格式的g i s 数据，并为w e b 浏览器与g i s 服务程序之间的通讯提供条件。g i sp l u g - i n s 直接处理来自服务器的 g i s 矢量数据。同时，g i sp l u g i n s 可以生成自己的数据，以供w e b 浏览器及其 它p l u g i n 显示使用。 西北大学硕士学位论文 利用c g i 或者s e r v e ra p i 虽然增强了客户端的交互性，但是仅提供给客户端 有限的功能，传给用户的信息依然是静态的。而且用户不能操作单个地理实体以 及快速缩放地图，因为在客户端，整个地图是一个实体，任何g i s 操作，如放大、 缩小、漫游等都需要由服务器来完成并将结果返回。浏览器插件很好的解决了这 个问题。对w e b g i s 而言，g i s 插件不但可以增加网络浏览器处理地理空间数据 的能力使人们更容易获取地理数据，而且插件处理和传输的是矢量格式空间数据， 其数据量小，网络也只需将g i s 数据一次性传输，这样就加快了用户操作的反应 速度，减少网络服务器的信息流量从而使服务器更有效地为更多的用户服务。 但g i sp l u g - i n 与运行平台，操作系统，与g i s 数据类型又是相关的，即对于 不同的g i s 数据，不同的操作系统，不同的浏览器需要有各自不同的g i sp l u g - i n 支持：插件需要先下载安装，再使用，如果用户准备使用多种g i s 数据类型，还 必须安装多个g i sp l u g - i n 程序，而且还存在插件程序的版本升级等问题。 4 a c t i v e x 和构件对象模型c o m 法 构件对象模型c o m 技术和a c t i v e x 控件技术方法具备构造各种g i s 系统功 能模块的能力。利用这些技术方法和与之相应的o l e ( 对象连接与嵌入) 。s d e ( 空 间数据引擎) 技术方法相结合，可以开发出功能强大的w e b g i s 系统。这些组件拥 有很强的g i s 功能及制图功能，用户可以调用这些构件来建立自己的w e b g i s 应 用系统，同时支持多种开发环境。用这种技术方法构建w e b g i s 系统，具有很好 的灵活性，扩展能力强，可充分利用客户机，服务器体系结构现有的优势。 5 j a v aa p p l e t 方法 j a v a 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，因而是互联网上重要的编程语言。任何系统平台只要支持j a v a 虚 拟机就可以解释执行j a v a 程序，而与程序在何种系统下开发和编译无关。它具有 对象封装、多态性和继承性等面向对象语言的基本特征，而且实现了目标代码级 平台无关性，具有支持i n t e m e t i n t r a n e t 网络模式下的数据与计算分布的特性。它 通过提供u r l ( u n i v e r s a lr e $ o u r c ei o c a t o r ) 对象方式来访问分布数据对象，通过下载 j a v aa p p l e t ( j a v a 小程序) 到客户端来实现计算分布。j a v a 所具有的功能特点使其成 为实现w e b g i s 分布式体系结构的理想的开发语言。 以上几种w e b g i s 开发方法各有千秋，现从执行能力、相互作用、可移植性、 西北大学硕士学位论文 安全性等方面进行小结，如表2 1 所示： 表2 - 1 w e b g i s 系统构造方法比较 s e r v e rj a v a c g i p l u g - i n a c t i v e x a p i a p p l e t 客户端很好 很好好好好 服务器差般好 很好很好 执行能力 网络差 一般好好好 总体 一般一般 好很好很好 用户界面差一般好 很好很好 功能支持一般一般好很好 很好 互相作用 本地数据 否否 是否是 支持 可移植性很好差差 好一般 安全性很好好一般好 一般 在以上众多的构造方法中，基于j a v a 的w e b g i s 构架，由于客户端环境简单、 跨平台、可扩展、信息分布共享、高效的负载平衡等特点被普遍采用【1 9 1 。 2 4w 曲g i s 计算模型 目前w e b g i s 的计算模型主要分为以下三种： 1 瘦客户端胖服务器的模型 这种模型是由客户端浏览器向通用网关接( a ( c g d 发出服务请求，c g i 接到服 务请求后调用g i s 服务器的地理空间数据进行处理，最后将处理结果以静态 h t m l 页面的格式发送到客户端。这种处理模型虽然简化了客户端，但是把所有 处理集中在服务器端，加大了服务器端处理的数据量和网络传输负担。 2 胖客户端瘦服务器的模型 这种模型一般采用配套的服务器端和客户端软件，把需要的地理空间数据从 服务器端下载到客户端，由客户端软件进行处理。这种处理模型增强了客户端处 理能力，减少了服务器端处理的数据量和网络传输负担；它的缺点是客户端软件 功能有限，对于地理空间数据标准有局限性，需要及时对地理空间数据进行更新。 3 中型客户端的模型 这种模型采用客户端插件技术，把a c t i v e x 或j a v aa p p l e t 插件嵌入到浏览器 西北大学硕士学位论文 中，这样就能把w c b g i s 服务器端的部分处理功能移植到客户端处理。通过利用 客户端的处理能力，平衡客户端和服务器的数据处理量，减轻网络传输负担，是 一种较好的模型。 2 5 几种主要的w e b g i s 产品 w e b g i s 是当今g i s 的热点，己成为各大厂商激烈竞争的焦点。国内外主要 已相继推出了基于互联网络的，采用w w w 浏览器技术支持的空间地图信息服务 系统。比较有代表性的有：e s r i 公司的a r c l m s 、m a p l n f o 公司的m a p x t r e m e 、 a u t o d e s k 公司的m a p g u i d e 、i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i aw e bm a p 、武汉吉奥信 息工程技术有限公司( 武汉大学) 的g e o s u r f , 国家遥感应用工程技术研究中心的地 网g e o b e a n s 等跚。 现就几个主要w e b g i s 产品的技术特征进行比较叫，如表2 2 。 表2 2 几个主要w e b g i s 产品的技术特征的比较 w e b g i s m a p x t r e m e g e o m e d i a a r e i m s m 印g i d e g e o b e a n s 产品 j a v ae d 【i t i o n w e b m a p 服务器端w i n d o w sn tw i n d o w sw i n d o w sw i n d o w s w i n d o w s n t 操作系统 u n i xn tn t n t u n w e b n e t s c a p e m i c r o s o f l n e t s c a p e 支持c g i 的 m i e r o s o f t 服务器 i i s i i s w e bs