（大地测量学与测量工程专业论文）基于mapxtreme的web+gis研究与实现.pdf

摘要 w 曲g i s 是当前g i s 发展中的一个热点，它是利用互联网技术来 扩展和完善地理信息系统的一项新技术，其核心是在地理信息系统中 嵌入h t t p 和t c m p 标准的应用体系，实现互联网环境下的空间信 息管理等地理信息系统功能。 本文从i n t e m e t 对g i s 的影响出发，首先介绍了w 曲g i s 的概念， 基本原理，然后较为详细地论述了w 曲g i s 系统开发的各种方法，如 c g i 、i s a p i 、p l u g _ i n 、a c t i v e x 、j a v a 等技术，以及当前主要的w e bg i s 应用平台，并着重介绍j ，m 印x 仃e m ef o r j a v a 平台的技术结构特点。 文章最后介绍了以m 印x t r e m ef o r j a v a 为平台，以m u i l d e r 为开 发工具，以中南大学校本部电子地图为数据，开发的个客户端应用 程序c s l ，w e bg i s l o 。该应用程序是以j a v aa p p l e t 为核心技 术，结合m a p x t r e m ef o r j a v a 平台提供的a p i ，来实现电子地图的网 上发布。c s uw e bg i s l o 实现了一砦基本的地图功能，如放大，缩 小，漫游，以及空间查询，鹰眼导航等高级功能。并在本机上进行了 电子地图的网上发布的测试，结果达到了预期的目的。 关键词m a p x t r e m e ，w 曲g i s ，j a v a ，j a v a a p p l e t 硕十学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w e bg i si sa h o t s p o td u r i n gg i sd e v e l o p m e mc u r r e n t l y ，a n dh i sa n e w t e c h n o l o g y w h i c he x t e n d s a i l dc o n s u m m a t e s g e o g r 叩h i c a l i n f o m a t i o ns y s t e mu s i n gi m e m e tt e c h n o l o g yi t sc o r et e c h n o l o g yi st o e m b e dm eh t t pa n dt c p i ps t a n d a r di n t og e o g r a p h i c a li n f o m a t i o n s y s t e m a n d a c c o m p l i s hm a n a g e t h e s p a t i a l i n f o n n a t i o ni nt h e e n v i m m e n to fi m e m e ta n do t h e rm n c t i o no fg e o g r 印h i c a li n f b m l a t i o n s y s t e m t h i sa r t i c l es t a r t sw i t ht h ea f k c t i o no fi r l t e m e to ng i s ，m t r o d u c e s t h ec o n c e p t i o na n db a s i cp r i n c i p l eo fw e b g i s f i r s t l y ，t h e nd i s s e r t a t e sm e m e t h o d so f d e v e l 叩i n g w 曲g i ss u c ha sc g i 、i s a p i 、p l u g i n 、a c t i v e x 、 j a v ae c ta n dm em a i np l a t f - o 蛐o fw 曲g i si nd e t a i lr e l a t i v e l y ，a n di t e m p h a s i s o n i n t r o d u c i n gt h es t m c t u r eo fm a p x t r e m e f o r j a v a a t l a s t ，t l l ea n i c l ei n t r o d u c e sac l i e n t 印p l i c a t i o nn 锄e d c s uw e b g i s1 o 、 ，h i c hi s d e v e l o p e db yj b u i l d e ru s i n gt l l ed i g i t a lm a po ft h e c 锄p u s o fc e n t r a ls o u t hu n i v e r s i t yb a s e do n t h ep l a t f o h no f m a p x t r e l n e f o rj a v a t h e 印p l i c a t i o nu s e sj a v aa p p l e ta st h ec o r ea n dc o m b i n e st h e a p i p r o v i d e db ym a p x t r e m e f o r j a v a t oi s s u em e d i g i t a lm 印o n t l l ew e b c s u _ 砸bg i s 1 0h a sf i n i s h e ds o m eb a s i c 向n c t i o no f t h em a ps u c ha s z o o mi n ，z o o mo u t ，p a ne c t ，a n ds o m ea d v a n c e d 向n c t i o ns u c ha ss p a t i a l 硕士学位论文 a b s t r a c t q u e n a v i g a t i o ne c t a n di t h a sb e e nt e s t e dt h ei s s u eo ft h ed i g i t a lm a p o nt h ew e bi nt h em a c h i n e ，t h er e s u l ti sa st h ee x p e c t e d k e yw o r d m a p x t r e m e ，w 幽g i s ，j a v a ，j a v a a p p l e t i i i 原创性声明 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。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也彳； 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：日期：年一月一日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：导师签名日期：年一月一目 硕十学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1g i s 与i n t e r n e t 、w o r l dw id ew e b ，g i s 系统以地理空间信息数据库为基删 ，提供多种空间和动态的地理信息， 利用各种地理信息分析方法，提供地理研究所瞄需的地理数据和决策支持。但是 作为一个对空间信息集成的技术平台，g i s 的应用领域早已由最初的地理领域拓 宽到广义的信息服务，随着社会的需求和计算机等相关技术领域的发展、g i s 自 身的成熟与发展，加_ | _ 二与网络等信息技术的日趋结合，人们对g i s 的理解同益加 深，g i s 的能力也随之逐渐增强。实际上g i s 已经不再是一个单纯意义上的地理 信息系统，它所包含的概念、引用的技术手段已经接触到各信息技术领域的前沿； 信息科学的每一步发展，都能在g i s 中得到及时的反映，并且在技术的深化过程 中与g i s 不断融合，相互补充，共同发展。 1 2i n t e r n e t 、w w w 对g i s 自勺影晌 传统g i s 是一个相对封闭的、独立的系统，信息共享的渠道少，操作过程也 很复杂，一般局限在同一地区或同一行业部门。由于g i s 的体系结构尚未脱离单 机或专用局域网的模式，缺乏用户和巾| 场的推动力，不但使之缺乏开放性，而- 月 使之价格昂贵而难于掌握，极大地阻碍了大多数的非专业用户使用o i s ，也妨碍 了地理信息在国民经济和宏观决策中的推广应用。这或许也币是g i s 耗资巨大， 却仍难以形成大规模、大产业的一个原因吧。 w w w 的出现有望改变这一局面。作为高速信息化的传播媒介，i n t e m e t 尤其适于作为象g i s 这样与信息密不可分的系统的传播载体。随着 i n t e m e “i n t r a n e t 及其w w w 的飞速发展，一个个信息孤岛被连接成一个整体，于 网上看世界已由梦想变为现实。每天都有数以千万计的用户访问信息服务站点， 信息流量更是无法统计，在这些信息中，g i s 的空间信息可以深入到各行各业的 信息基础中去，对生态资源与环境的一玎持续化发展、市政建设、公安消防、新闻 出版、物业丌发、旅游、交通等各种信息起空间支持的作用，成为所有与空问有 关的信息的基本载体。 w w w 成为g i s 的载体后，g 1 s 就扩大了自身的应用范隅，从面向个人、部 门发展为面向社会和公众，成为一种新的信息服务。人们可以利用信息导航工具， 硕士学位论文 第一章绪论 通过i n t e m e t 查询某些主机管理的地理信息，并使用主机提供的空问分析功能或 其它模型对信息进彳_ j ：分析，以便进一步获取自己所需的决策信息。 另一方面，g i s 进入w w w 后，自身的功能、数据组织管理、系统的应用 模式、软件丌发、用户界而等多方面都在发生变化。 比如：数据与基于数据的操作的结合就是w w w 对g i s 的新要求，因为人 们在w w w 上需要的不仅是不具生命力的数据，还需要能针对数据进行操作和 分析的方法行为去产生启示性的信息。例如我们在w w w 上检索到一幅 a u t o d e s k 的矢量地图，那么我们也应同时下载对这张图的漫游、查询等操作行 为，否则，单纯一幅地图的价值实在有限。 需要指出的是，地理信息的网络化虽然使地理信息的浏览、检索和分析可以 由非专业用户在普通个人电脑上完成，但并不意味着g i s 的数据准备工作将变 得异常轻松。我认为在相当长的时间内，g i s 的空间数据库仍需要经验丰富的专 业人员在高主频、大容量的专业级电脑上进行创建和维护，网络化带来的好处只 是增强了数据共享的可能性。 1 3 本文的研究内容 基于网络的g i s ( w e bg i s ) 已经成为当今g i s 发展的制高点，国内外各大 ( ；i s 软件厂商纷纷推出的网络g i s 软件产品，并且版本在不断更新。目前流行的 有e s r i 的a r ci m s ，m a p i n f o 的m a p x t r e m ef o rn t 芹口m a p x t r e m ef o rj a v a ， a u t o d e s k 的m a p g u i d e ，i n t e r g r a p h 的w e b l a p 。国内的w e bg i s 软件主要有武 汉吉奥公司的g e o s u l f ，国家遥感应用工程中心的地网g e o b e a n s 。 本文的研究内容主要是以m a p i n f o 的m a p x t r e m ef o rj a v a 为平台，以 丁b u i l d e r 为开发工具，以中南大学校本部电子地图为数掘，实现校园电子地图 的网上发布。具体来说，有以下工作： 剖析w e b ( ；i s 的原理，相关技术特点 分析m a p x t r e m ef o rj a v a 的技术结构，掌握服务器端的配置，熟悉其 提供的a p t ，并运用这些a p i 进行功能扩展 开发客户端应用程序，实现一些基本的地图功能，如放大，缩小，漫游， 以及空间查询，鹰眼导航等高级功能 堡生曼笙! 丝 箜：童兰! 堕! ! 塑蕉 第二章w e b g i s 概述 2 1w e bg is 基本概念” w 曲g i s 指基于m f e m e t 平台、客户端应用软件采用w w w 协议运行在万维 网上的地理信息系统。时常人们也将这一技术通称为互联网地理信息系统，即： 互联网g i s ，l 訇特网g i s ，i m e m e tg i s 。它是利用互联网技术来扩展和完善地理 信息系统的一项新技术，其核心是在地理信息系统中嵌入h 1 v r p 和t c p i p 标准 的应用体系，实现互联网环境下的空间信息管理等地理信息系统功能。由于w 曲 仅是基于互联阿技术而发展起来的一种技术，从更广泛的意义上讲，w c bg i s 仅 是互联网地理信息系统中的一种。 2 2w e bg i s 基本原理 从网络技术角度看，i n t e m e r i n t 啪e t 可以看作是以t c p i p 为通信协 义标准， 以d n s 域名服务和s m t p 简单邮件传输协议为基础、以w w w 和f t p 服务为 支撑、实现多服务器和多平台的相互连接的计算机通信网络。目前互联网已成为 企业或部门内外各种信息管理和交换服务的主要平台。从系统运行和技术上分 析。g i s 系统要成为网络化的分布式处理的信息系统，必须符合或相兼容 i m e m e r i n t r a i l e t 相关的技术标准，包括支持t c p l p 网络通信协议、h r r p 文档与 文件传输协议、文档显示与应用程序集成( h t m l 和h t m lb r o w s e r ) 、服务器 端集成( w e b s e r v e rc g i 或a p i ) 、客户端扩展( h t m l ，j a v a 和j a v a s c r i d t ) 、服 务器端扩展( c g i 和s e n ra p i ) 、可执行的客户端与服务器后台进程的逻辑分 和、多线程可扩展服务器、支持动态访问、强大的客户部件、远程制作( 包括可 视化远程制作：】：具) 、图形文档支持嵌入的u r l s 等。支持i n t e m e 川m r a n e t 通信 技术标准，对于w e b g i s 来说就是实现客户端与服务器端数据传输通信。w 曲g i s 系统充分利用了分布式体系结构c 1 i e 州s e r v e r 的技术特点，是c 1 i e 州s e r v e r 结构 特点的一个典型应用实例。分布式应用体系结构能实现在客户端与服务器端都具 备提供功能强大、可执行进程的体系结构，达到真正有效地平衡客户端与服务器 端之l b j 处理负荷，实现计算分稚和数据分稚的目标，使系统具有互操作性，从而 可以把数据量集中的处理任务由服务器端执行，在客户端则完成诸如空间查询、 号题地图生成等逃挥，以充分发挥客户机与服务器各自的优势，最大限度地发挥 应用系统的作用。w 曲g i s 系统的客户端朋鼹务器体系结构使得系统具有良好的 硕十学位沦文 第二章w e b g j s 概述 丌放性，它使系统具有软硬件资源共享、数据多重应用、跨平台运行、易于集成 等特性。司。以说，w 曲g i s 系统是一个建立于i n t e m e t ，i n t r 趾c t 之上的采用开放式 结构、具有统一标准和广泛适应性的网络应用系统。w 曲g i s 系统的客户端用户 不仅能使用服务器端的硬软件资源，而且可以方便地利用i n t e m e t 主干网的数据 信息资源等。 一般将w e bg i s 分为两类，根据丰要的图形属性数据所处理的逻辑位置小 同，可划分为服务器端和客户端两种解决方案，也有人将其分为动态式和主动式 w e bg i s 。有些w e bg i s 平台采用介于其中的平衡方案。对于服务器端的w 曲g i s 解决方案而言，空问分析和输出全由服务器完成，它能解决大型数据库的管理及 完成复杂任务，客户端仅负责用户请求和数据输入，通用网关接口c g i 负责实 现与g i s 服务器的连接，最后客户端将结果显示出来。这种模式对网络传输无疑 是非常繁重的负担。目前w e bg i s 服务器端实现技术有c g i ( c o m m o ng a t e w a y i n t e r f 如e 一通用网关接口) 、s e r v e r a p i ( 服务器应用程序接口) 、服务器端a c t i v e x 构件等方法。 对于客户端解决方案，一部分常见的g i s 分析和数据处理工作在客户端完 成，而刁i 像服务器端解决方案，j l 乎包办处理用户的一切请求。系统需通过服务 器向客户端发送一段运行在本机上的客户程序。这个程序可以与用户相交互，处 理用户的一些简单请求，如地图的开窗、放大等，所需的矢量地形数据直接向服 务器申请。当客户发出一些较复杂、高级的操作要求而客户程序不能处理时，才 请求w 曲g i s 服务器处理，其处理结果也以矢量数据的形式发回给客户端。与 服务器解决方案相比，客户端方式的w e bg i s 具有用户操作灵活方便的特点， 有效地减少网络传输和服务器的负担，但处理大型数据库和完成复杂的g i s 空间 操作的能力十分有限。目前w 曲g i s 客户端实现技术有p l u g i n s ( 插件) 、客户 端a c t i v e x 构件、j a v aa p p l e t 等方法。 2 3w e bg l s 的主要特点 2 3 1基于ln t e r n e t i n tr a n e t 标准 w e bg i s 支持i n t e m e t 网络通信和t c p i p 和h t t p ( 超文本传输协议) ，采 用标准的h t m l 浏览器作为外壳。支持通信标准对w e b g i s 来说是至关重要的。 支持t c p i p 和h t t p ，就是意味着w e bg i s 能与任何地方的数据相连，不论是 单位内部或外部。实现这一层次的网络协议标准化是实现其他所有功能需求的基 础和前提，也是w e bg i s 结构优越性的前提。 硕十学位论文 第二章、v e b g i s 概述 2 3 2 分布式服务体系结构 分布式服务体系结构是在客户端和服务器端都能提供活跃的、可执行进程的 体系结构，它能有效地平衡两者之问的处理负载，诸如动态提取数据子集并进行 分析的进程任务，一般应当在服务器端执行，而不是在客户端；空间信息查询集 的选定和按比例缩放地图则适合在客户端执行。这种在客户机与服务器之间的进 程分布式处理，最大限度地发挥了现有计算机硬件资源的利用率。把数据量集中 的任务放在服务器一e ，使得应用程序能支持其他的网络请求，分布式处理显著地 降低了带宽要求并提高了系统的性能。它允许用户嵌入自己定制的g i s 服务，使 用的数据既可以是本地的也可以是分布的数据集，从而使传统g i s 向分布式g i s 转变。 2 3 3 发布速度快，范围广，维护方便 由于运用了i n t e m e t 技术，w 曲g i s 的信息更新之及时、发布速度之快、发 布范围之广是其他传统地理信息系统难以比拟的。w 曲g i s 的体系结构包括许多 应用服务器，如制图、查询、地理编码等。传统的地理信息系统，当用户规模有 所扩大，数据有所变更之后，都需对原有系统做大量的改动。而在w 曲g i s 中， 则只需维护服务器端的一套数据，用户端就能及时看到更新的数据。 2 3 4 数据来源丰富、分布存储 w e bg i s 能充分利用已有的g i s 数据资源和属性数据库数据，将常用的多种 g i s 数据转换成自己的空间数据格式和相应的关系数据库，保护用户的先期投 资。服务器端的g i s 数据( 包括图形和属性数据) 不需要全部集中在一台机器上， 可以分散安装在不同的多台机器上，这些机器可分布在空间距离很远的地方，只 要通过i n t e m e “i n t r a n e t 相联就可以。这种分散存储数据的方式对于降低系统负 载，加快访问速度，降低成本等方面都很有帮助。这是w 曲g i s 一个极其重要 的优势。 2 3 5 用户界面友好 w 曲g i s 使用标准的i n t e m e t 浏览器作为用户使用界面和工具，通过与用户 交互可定制网页。开发工具丰富，功能强大。所开发的用户界面具有较强的多媒 体效果，甚至使人获得虚拟现实的感受：并且操作简单明了，形象直观，一般用 硕1 “学位论文 第二章w e b g i s 概述 户也能使用。 2 3 6 系统建设投资少 利用i n t e m e t 的基础设施，咀极少的投资就可以建立一套覆盖整个企业或全 行业甚至世界范围内的空间信息发布体系。终端用户不需要购买任何专门的g i s 软件，就可以享受到真f 的、实时的g i s 信息服务。 2 3 7 系统安全性 有的w 曲g i s 软件( 如a u t o g u i d e ) 具有对数据访问的安全控制。通过口令 密码可以限制访问人员的范围以及可访问的内容。对于面向全社会的专、信息系 统，在实际应用中，往往要求根据不同的用户( 如行政首长、各级部门工作人员、 一般用户等) 提供相应的信息。 2 3 ，8 系统协同性 遍布全球的代理商可以直接为用户发布数据并提供服务。用户可以将广泛分 布的数据和本地数据结合在一起，使不同地区的计算机主机协同工作。这种技术 使得全球的存储在g i s 数据库中的现有的空间信息发挥出巨大的效力。w e b g i s 的用户可以在任何时间、任何地点共享和使用彼此的数据。任何人通过一个简单 的浏览器界面就可以访问经过复杂的专业的g i s 分析产生的数据。通过不断提高 的访问g i s 信息的能力，全社会和各种组织作为一个整体将会更有效地利用现有 的空间数据资源。 2 4w e b g i s 应用前景 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。 w 曲g i s 的数据传输量很大，目前i n t e m e t 的速度还不能完全满足需求。 m a p g u i d e 的插件大约为1 m ，使用2 8 8 k 的调制解调器( m o d e m ) 也至少需要6 分钟才能从服务器上下载过来。不过，网络技术同新月异，5 6 k 的m o d e m 已 6 硕i ：学位论文 第一二章、b g i s 概述 经丌发出来。1 9 9 7 年2 月，美国总统克林顿提出“建立快1 0 0 0 倍的第二代互联 网络，让1 2 岁以上的青少年人人都上互联网”。微软正在实施的一项计划中准备 发射8 4 0 多颗人造地球卫星，这些卫星将用于耿代光纤进行i n t e m e t 数据传输。 可以预见，随着i n t e m e t 技术的发展，w 曲g i s 应用终将走上普通人的办工桌、 走进千家万户的家用电脑，与i n t e m e t 本身一样成为人们日常生活必不可少的实 用工具。 w 曲g i s 还可以应用于i m r a n e t 建立企业部门内部的网络g i s ，可以在科研 机构、政府职能部门、企事业单位得到广泛应用。w 曲g i s 提供了一种易于维护 的分布式g i s 解决方案。尽管目前的w 曲g l s 软件提供的空间分析功能很难满足 专业应用的需要，但是随着技术的发展，w e b g i s 终将取代传统的g i s 。 第三章w e b o i s 的相关技术 第三章 w e bg i s 的相关技术 w e b g i s 系统开发最初采用通用网关接口技术，以及相继发展起来的i d c 、 a s p 、i s a p i 、n s a p i 等技术方法，后来又产生了被称为“插件”( p 1 u g i n ) 的应 用技术。目前采用比较流行的技术，一是j a v a 语言1 ，包括j a v a 小程序a p p l e t 和 j a v a 虚拟机技术( j v m ) 等；二是采用a c t i v e x 控件及c 0 m 组件对象模型等网 络开发技术。目前采用四种技术方法实现w 曲g i s 系统平台在许多领域都得到 了很好的应用。 3 1c g l 技术。 c g i ( c o m m o ng a t e w a vi n t e r f k e ) 公用网关接口，它是外部应用程序与w e b 服 务器之间的接口标准。它的主要功能就是在h y p e r t e x t 文件与他w 曲s e r v e r 服务 器应用程序之间传递信息，主要体现在将w 曲s e r v e r 和数据库服务器结合起来， 实时、动态地生成h t m l 文件。c g i 程序通常为个可执行文件( e x e ) ，它们集 中放在一个子目录下，如w i n d o w sn t 4 0 系统下放在c g i b i n 子目录下。c g i 程序的执行有两种调用方式，一种是不通过h o m e p a g e 的f o r n l 表单交互调用， 直接通过u r l 来调用；另一种是通过h o m 印a g e 的f o 肌表单交互调用。c g i 编程时，第二种方法用得较多。 基于c g i 的w e bg i s 是用外部c g l 程序通过环境变量、命令行参数、标准 输入、输出与w 曲g t s 服务器和g i s 数据库服务器进行通信，并传递有关参数 和g i s 处理结果。图3 1 表示了基于c g i 的w 曲g i s 的工作原理。 醐：夕、 环境变量 磊令行参数r 叫至 客 i n t e r n d 卜 服务器 标准输入r 输出 户 w e b g i sc g i 端 标准输出r 一、 查询结桌 图3 1c g i 的工作原理 基于c g i 的w 曲g i s 的c l i e n t 端操作：客户端的使用者在h t m l f o n n 中输 入所需要的查询信息并通过i n t e m e t 网提交给w 曲s e r v e r 。s e r v e r 端的操作：w 曲 s e r v e r 将f o 肿数据及c l i e m 信息转变为组环境变量和标准输入，然后启动c g i 8 硕士学位论文 第三章w e b g i s 的相关技术 程序。c g i 程序根据这些环境变量和标准输入就可以获取客户端的信息，再将相 应的参数转换为s q l 语句，并把它提交给g i s 数据库服务器。g i s 数据库服务 器根据s q l 语句生成查询结果，并提交给c g i ，c g i 把查询结果生成符合h t m l 的格式文件( 图象文件为g i f 或j p e g ) 。最后通过w e bs e r v e r 传输到客户端供 b r o w s e r 浏览。 基于c g i 的、耽bg i s 的缺陷在于它们运行速度过慢，原因在于c g i 根据浏 览器的h t t p 请求激活响应进程，而每一个请求对应于一个进程，当同时访问的 次数增多时，过多的进程会造成有限系统资源的挤占，从而使系统效率降低。但 c g i 程序的跨平台性能极佳，几乎可以不加任何修改就可移植到大部分操作系统 上。用c g i 程序可以丌发出功能比较强大的w 曲g i s 。 目前市场上推出的w 曲g i s 系统软件，有一部分就是利用这一原理实现的， 如美国w s r i 公司的i n t e m e t m 印s e r v e r f o r a r c e w 和m 印i n f o 公司的m a p i n f o m a p r e m e 等。这种实现方式要在目前的i n t e m e t i n t r a n e t 浏览器上发布和传输 g i s 数据信息，需要解决两个技术难点：一方面现有的网络浏览器不能读取矢量 图形数据，矢量数据在网上传输需要先在服务器端转换成栅格图形数据，如 b m p 、j p e g 等，因为现有w 曲浏览器仅支持栅格图形。这样的转换使得图形数 据量成倍增大，并使本已拥挤的网络不堪重负；另一方面，传统的g i s 原有数据 类型与i n t e m e “i m r a n e t 现有的数据类型相距甚远，尤其是矢量图形与其属性数据 已建立的对应、关联关系本己十分复杂，要在浏览器上实现原有的许多操作变得 很困难。但采用这种技术方法构造w e bg i s 具有简单易行的特点，而且目前网 络技术已有了较大的改善。这种方法通过采用原有g i s 图形内核较易实现，适用 于对原有g i s 系统的网络化改造。 3 2 利用服务器端应用程序接口建立w e bg i s 系统2 服务器应用程序接l j 技术是为克服c g i 方法的低效率问题而研制的。这种 方法的基本原理与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r _ _ l 的程序必须在特定的服务器上运行。它的特点是速度要 比c g i 方法快得多，因为基于服务器a p i 的动态连接模块启动后会一直处于运 行状态，而不像c g i 每次都要重新启动。这种方法的缺陷在于它依附于特定的 服务器和计算机平台。例如微软公司的i s a p l 只能在w i n d o w s 平台上运行。i s a p l 是m i c m s o f ii i s 提供用以扩展i i s ，w w w 功能及开发高效率c g i 程序的应用程序 接i 。i s a p i 的体系结构由i s a p l 应用程序和i s a p if i l t e r 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 i s w w w 服务器的功能。从本质上说， 9 第三章w e b g i s 的相关技术 i s a p i 技术是一种外部p l u g - i n s 技术，i i s w w ws e r v e r 在需要它们时会将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s e r v e r 共享 资源，当s e r v e r 发现有必要释放某些资源作它用时，会选择释放较少调用的d l l 模块。 图3 2 is a p l 工作原理”3 从上图可知，i s a p i d l l 的功能与c g i 相似。客户端通过向b m w s e r 的h t m l f o r n l 中输入查询信息，查询信息传输到s e n r e r 端的i s a p id l l ，由它与g i s 数 据库服务器交互作用得到查询结果。i s a p if i l t e r 位于w 曲g i s 服务器的前端， 介于c 1 i e n t 与s e r v e r 之间，可将它当作嵌入s e r v e r 的一部分。i s a p if i l t e r 可对 w e b 的请求和回复进行额外的前置和后置处理，目的在于增强s e r v e r 端的功能1 2 】o 3 3 p l u g in 插件技术。 p l u g 面是一种接入浏览器程序的动态链接库( d l l ) ，它采用了d l l 方式， 可以很好的解决其与浏览器程序间的相互调用问题。p l u g i n 作为网络能力的一 种扩展，将大部分负荷加在浏览器程序上，这样就能正确地浏览很多数据类型， 在浏览器端完成矢量信息的重视。 浏览器插件是指能够同浏览器交换信息的软件，第三方软件开发商可以开发 插件以使浏览器支持其特定格式的数据文件。利用浏览器插件，可以将一部分服 务器的功能转移到客户端。n e t s c 印e 和p i u 争i n 之间通过流来交换彼此的数据。 不司于一般的高级编程语言的流，p l u g _ i n 的流是代表一个u r l 及其数据的对象。 n e t s c 印e 和p i u g i n 都可以创建流，读取流中的数据。流就象一个管道，n e t s c a p e 和p l u g i n 分别位于两端，在任意一端只能执行读或写。 对于w e bg l s 而占，插件处理和传输的是矢量格式空i 自j 数据，其数据量较 小，这样就加快了用户操作的反应速度，减少了网络流量和服务器负载。为此， 首先建立服务器。通过主页的撰写就定义出了服务器的作业流程，因为h t m l 支持的技术规范可以定义用户自己的媒体类型，从而将用户感兴趣的数据文件 ( g i s 文件) 与类型吻合的p l u g i n 联系起来。接下来建立浏览器端的p l u g - i n 插 件，用来处理用户感兴趣的g i s 的数据类型。 图3 3 描述了基于p 1 u g i n 的w e bg i s 工作原理。 硕十学位论文 第二章w e b g i s 的相关技术 g i s 数据请求 二! ：k = ： r _ 丽瓦雨雨1 lg i s 数据类型理解 查询p l u g - i 丌 有 生雨 ip l u g _ m g i s 数据 显示 加载p i u m 图3 3p l u g i n 工作原理”1 插入件法最大的优点是当需要时接入，用后脱开以释放系统资源；同时它把 一部分服务器上的功能转移到客户机上，其这样一来，不仅大大加快了客户操作 的反应速度，而且也减少了网上流量和服务器的负载。但需要先安装，再使用， 对w w w 的客户来讲不太方便。 美国a u t o d e s k 公司的m a p g u i d e 就是基于这一原理的w 曲g i s 系统平台。 这一系统利用位于客户端的m 印g u i d ep l u g i n 插件( 插入件为v i e w e r ) 和服务器 端的m a p g u i d es e r v e r ，通过其特有的“地图窗口文件”( m w f ) 实现基于矢量 图形数据的各种操作和管理，如动态发布与图层管理等。这种技术方法的特点是 以通用的浏览器为载体或平台，易于操作使用。同时它是嵌入式的插件，它自身 所提供的强大的图形及数据库操作功能与浏览器功能相结合，较好地解决了图形 与属性数据的双向浏览、检索、查询，以及统计分析及操作功能1 5 j 。 3 4a c t iv e x 嘲 微软公司的a c t i v e x 是一种对象链接与嵌入技术( 0 l e ) ，可应用于i n t e m e t 的开发。它的基础是d c 0 m ( d i s t r i b u t e dc o m m o no b j e c tm o d e l ) 分布式组件对 象模型。d c o m 本身并不是一种计算机编程语言，而是一种技术标准。组件对 象模型d c 0 m 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， 利用这些技术和与之相应的0 l e ( 对象链接与嵌入) 、s d e ( 空间数据引擎) 技 术方法相结合，可以丌发出功能强大的w e bg i s 系统。如美国e s 融公司于1 9 9 7 年推出的m 叩o b j e c t s 组件式g i s 开发平台，采用a c t i v e x 等控件技术方法建立 的w 曲g i s 软件系统i n t e m e tm 印s e r 、t e r f o r m 叩0 b j e c t s 就是一个例子。 硕十学位论文 第三章w e b g i s 的相关技术 m a p o b j e c t s 包含了大量丰富的可编程组件，拥有很强的g i s 功能和和制图功能， 用户可通过调用这些构件来建立自己的w e bg i s 应用系统。也就是说，开发者 可以使用诸如v b s 翻p t 或j a v a s c r j p t 脚本语言、v c 、d e j p h j 和p o w e r b u j l d e r 等 多种开发工具进行开发。采用这种技术方法构建的w 曲g i s 系统，具有很好的 灵活性，使w 曲页面成为一种动念的、跳跃的页面，扩展能力强，可充分利用 客户机服务器体系结构优势，也是现今较为流行的一种实现方法。 图3 4a c t i v e x 工作原理 a c t i v e x 技术具有很强的包容性，在s e r v e r 端仍可以采用原有的w w w 技术 ( 如c g i 、i s a p i 等) 及客户端f 载j a 、，aa p p l e t 小程序。a s p 居于a c t i v e x 技 术中的s e n ，e r 端技术，a s p 文件存在w e bs e r v e r 巾并全部运行在服务器端，减 轻了对客户端的要求。 3 5j a v a 技术 美国s u n 公司于1 9 9 5 年推出的j a 、，a 编程语言是基于网络应用开发的面向 对象的新一代计算机编程语言。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，且绝大部分数据类型都是以对象形式出现。由于j a v a 无全程和 主函数，因此它的封装性很强。由于采用了虚拟机( j a v a v i n u a lm a c h i n e ) 技术， 因此j a v a 语言程序实现了目标代码与平台无关的特性，同时具有支持 i n t e m e “i m r a n d 网络模式下的数据分布与计算分布的特性。为保证这些特性的实 现，j a v a 语言通过提供u i 也( u n i v e r s a lr e s o u r c el o c a t o r ) 对象方式，访问具有 i j r l 的数据对象，实现数据分布管理：通过将j a v aa p p l e t 小程序传送到客户端 并下载，实现计算分布管理。j a v a 语言既可以将计算或其他操作全部在服务器上 实现，也可以将部分计算和操作在服务器上完成，其他功能在客户机上运行。由 于j a v a 语言所具有的这些功能特点，因此使其成为实现w 曲g i s 的分布式应用 体系结构理想的开发语言。 j a v a a p p l e t 是一种集成在h t m l 页面中的j a v a 程序，它能在任一个j a v a 兼 硕士学位论文 第三章铀g i s 的相关技术 容的浏览器中执行。平时，它保存在服务器上，当需要时，浏览器会将它下载到 本地由浏览器解释执行。j a v a a p p i e t 有网络安全性限制，不能随意访问客户机上 的资源，只有通过安全认证鉴定以后才可以。这样就确保了网络应用的安全性， 可以防止病毒以及某些人的恶意破坏。相刈于a c t i v e x ，j a v a a p p l e t 的安全性要 高得多。j a v a a p p l e t 可以实现文本、声音、动画等动态效果，结合j a v a 的a w t ( 抽 象窗口工具) 和网络功能( s o c k e t 、j d b c 等) ，可以实现客户端交互式多媒体访问 界面以及客户与服务器之间的动惫交流，极大地丰富和扩展了传统浏览器的功 能。 图3 5 描述了基于j a v a a p p l e t 的w e bg i s 实现原理。 图3 5基于j a v aa p p l e t 的w e bg i s ”1 基于j a 、恰a p p l e t 模式的w 曲g i s 的实现原理如上l 訇所示：其中a p p l e t 由服 务器下载到客户端，负责图形的放大、缩小、漫游等功能，通过c g i 、r m i 、i d l 与应用服务器通信。w 曲服务器负责w w w 服务，处理和分发请求。应用服务 器负责处理并发请求，实例化状态，交易处理，安全管理，数据库连接池管理等。 应用构件用于完成不同的用户应用功能。 目前刹用j a v a 编程语言开发w e bg i s 系统可分为两种方式：一种是仅利用 j a v a 语言开发客户端的g i s 功能，服务器后台仍以传统的开发方式进行或直接 对原有的系统进行适当的改造。这种方法的特点是系统开发简单易行，能充分利 用原有基础，可以大大缩短系统的开发周期，同时又能保证开发的w 曲g i s 系 统具有较强的制图和地理空间分析能力；另一种方式是在客户端和服务器端都采 用j a v a 编程编程语言从系统的底层开发，即简单的g i s 功能在客户端解决，较 1 3 圜 硕士学位论文 第二章w e b g i s 的相关技术 复杂的g i s 功能在服务器端完成。这是一种较理想的开发方式，采用这种方法构 建的w e b g i s 具有真正意义上的b m w s e “s e r v e r 结构体系。但由于这种开发方式 一切都得从底层做起，系统开发的工作量很大，周期长，对一般开发单位具有相 当的难度。 现有的w 曲g i s 的工作模式，主要运行环境等如下表所示。 表3 一l万维网地理信息系统实现方法比较 类型i ：作模式运行环境优点缺陷 客户端很小；充分j p e g 和g i f 是客户端操作 基于c o i 的 c g i服务器利j j 服务器的资源的惟一形式；互联网和服务 、 ，e b g i s 器的负担重 基丁服务器客户端很小；充分 j p e g 和g i f 是客户端操作 a p i 的w 曲服务器a p l服务器利用服务器的资 的惟一形式：依附丁特定的 g l