（交通信息工程及控制专业论文）基于Web电子海图的海洋气象信息处理与显示系统.pdf

中文摘要 摘要 当今国内外航运竞争日益激烈，为提高船公司在航运市场的竞争力，船舶公 司对船舶的管理越来越重视，如何保证船舶的营运安全，是航运界十分关心的一 个问题。而海洋气象是影响海上船舶安全航行的最重要的因素之一，如何能够方 便、快速、直观地获取船舶周围海区气象信息，为岸上船舶管理人员提供集成、 有效的信息支持，对于船舶安全监管、高效调度和岸基服务具有十分重要的意义。 本文依托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”，提出 了基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统。本文首先研究了利用 a r c g i ss e r v e r 发布w e b 电子海图，为整个系统提供显示平台；接着设计了f t p 客 户端自动下载程序，并根据海洋气象信息的种类设计了海洋气象信息数据库，对 下载到指定位置的气象数据文件进行统一入库管理；然后对a r c g i ss e r v e r 的二次 开发平台进行了重点的研究，确定了海洋气象信息的叠加方案，设计了海洋气象 信息的显示流程。最后通过实验证实了本文所提系统的正确性和有效性。 本文的成果主要体现在以下三个方面： 第一，利用f t p 网络通信协议，设计并开发了海洋气象信息的自动下载软件。 在无人干预的情况下，实现了海洋气象信息的自动下载和入库。 第二，以a r c g i ss e r v e r 为平台，实现了海洋气象信息在w e b 电子海图上的集 成和融合。同时运用a j a x 技术，改善了海洋气象信息的显示效果。 第三，设计并实现了基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统，实 现了海洋气象信息的网络化共享，能够为用户提供准确、方便、快捷的海洋气象 信息服务。 关键字：电子海图；海洋气象信息服务；船舶监控；w e b g i s 英文摘要 a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n g l yf i e r c ec o m p e t i t i o no ft h ed o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ls h i p p i n g , t oe n h a n c et h es h i p p i n gc o m p a n i e s c o m p e t i t i v e n e s si nt h es h i p p i n gm a r k e t ，s h i p p i n g c o m p a n i e sa r ei n c r e a s i n ge m p h a s i so nt h em a n a g e m e n to ft h es h i p h o wt oe n s u r et h e o p e r a t i n gs a f e t yo ft h es h i pi so fg r e a tc o n c e r nt ot h es h i p p i n gc o m m u n i t y h o w e v e r ， m a r i n em e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n sw h i c ht h es h i p se n c o u n t e rh a v ea ni m p o r t a n te f f e c to n s h i p ss a f e t ya n dn a v i g a t i o ne f f i c i e n c y h o wt oo b t a i nt h em e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o ni n r e a l t i m e ，p r o c e s si ta n dm e r g ei ti n t ot h ee l e c t r o n i cc h a r td i s p l a yp l a t f o r m ，w h i c hc a l l p r o v i d ei n t e g r a t e da n de f f e c t i v ei n f o r m a t i o ns u p p o r tf o rs h o r e - b a s e ds h i pm a n a g e r si s v e r ym e a n i n g f u lf o rt h es h i p ss a f em a n a g e m e n t ，e f f e c t i v es c h e d u l i n ga n ds h o r e - b a s e d s e r v i c e s t h i sp a p e rr e l i e so ns c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a ls u p p o r to fn a t i o n a lp r o j e c t s s h i p a n dc a r g oo n l i n e m o n i t o r i n gs y s t e m ( s c o r n ) ， r a i s e st h e n l a r i n em e t e o r o l o g i c a l i n f o r m a t i o np r o c e s s i n ga n dd i s p l a ys y s t e mb a s e do nw e be l e c t r o n i cc h a r t t h i sp a p e r i n i t i a l l ys t u d i e so nt h eu s eo fa r c g i ss e r v e rt or e l e a s ew e be l e c t r o n i cc h a r tf o rt h e e n t i r ed i s p l a yp l a t f o r m ；t h e nd e s i g n st h ef t pc l i e n tp r o g r a mt oa u t o m a t i c a l l yd o w n l o a d m a r i n em e t e o r o l o g i c a l ，a n di na c c o r d a n c ew i t ht h et y p eo fm a r i n em e t e o r o l o g i c a l i n f o r m a t i o n , d e s i g nm a r i n em e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o nd a t a b a s e f o r t h eu n i f i e d m a n a g e m e n to ft h em e t e o r o l o g i c a ld a t a ；t h i r d ，f o c u s e so nt h er e s e a r c ho ft h es e c o n d a r y d e v e l o p m e n tp l a t f o r mo fa r c g i ss e r v e r , d e t e r m i n e st h eo v e r l a yp r o g r a mo fm a r i n e m e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o n ，d e s i g n st h ed i s p l a yp r o c e s so ft h em a r i n em e t e o r o l o g i c a l i n f o r m a t i o n ；i nt h ee n d ，c o n f i r m st h ec o r r e c t n e s sa n dv a l i d i t yo ft h es y s t e mm e n t i o n e d i nt h i sp a p e r t h r o u g he x p e r i m e n t s t h er e s u l to ft h i sp a p e ri sm a i n l yr e f l e c t e di nt h ef o l l o w i n gt h r e ea s p e c t s ： f i r s t ，u s e sf t pn e t w o r kc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l ，d e s i g n sa n dd e v e l o p sa u t o m a t i c d o w n l o a d e ds o f t w a r eo ft h em a r i n em e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o n i nt h ea b s e n c eo f i n t e r v e n t i o n ，r e a l i z e sa u t o m a t i cd o w n l o a d i n ga n ds t o r a g ef o r t h em a r i n em e t e o r o l o g i c a l 英文摘要 s e c o n d ，r e a l i z e st h ei n t e g r a t i o na n df u s i o no ft h e m a r i n e m e t e o r o l o g i c a l i n f o r m a t i o ni nt h ew e be l e c t r o n i cc h a r t s ，w h i c hp r o v i d e sad i s p l a yp l a t f o r mb ya r c g i s s e r v e r a st h es a m et i m e ，u s e sa j a xt e c h n o l o g yt oi m p r o v em a r i n ew e a t h e ri n f o r m a t i o n d i s p l a y t h i r d ，d e s i g n sa n di m p l e m e n t sm a r i n em e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o np r o c e s s i n ga n d d i s p l a ys y s t e mb a s e do nw e be l e c t r o n i cc h a r t ，r e a l i z e st h em a r i n em e t e o r o l o g i c a l i n f o r m a t i o ns h a r i n go nn e t w o r kt op r o v i d eu s e r sw i t ha c c u r a t e ，c o n v e n i e n ta n de f f i c i e n t m a l i n em e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o ns e r v i c e s k e yw o r d s ：e l e c t r o n i cc h a r t ；m a r i n em e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o ns e r v i c e ：s h i p m o n i t o r i n g ；w e b g i s 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， 撰写成硕士学位论文：基王班堂电王渔图的漫注氢塞信皇处理曼星丞丕统：! 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，均已在 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 公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：蒸扛牝 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权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。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密( 请在以上方框内打吖) 论文作者签名：勿】嘶盈导师签名： 醐。1 年 基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统 第1 章绪论 1 1 选题背景 当今国内外航运竞争日益激烈，为提高船公司在航运市场的竞争力，船舶公 司对船舶的管理越来越重视，如何保证船舶的营运安全，已成为航运界十分关心 的一个问题。而海洋气象是影响海上船舶安全航行的最重要的因素之一，如何能 够方便、快速、直观地获取船舶周围海区气象信息，备受公司的关注。 现代航海气象所研究的课题是将气象学、海洋学、计算机科学与航海相结合 的应用科学。海洋气象情报和预报服务方面的成果，能保障船舶安全经济航行， 避免或减少由于海上环境条件给航海所带来的不利影响和损失。从经济效益方面 看，气象信息的合理利用能够改变海上航行决策，有利于提高船舶的运输效率， 降低营运成本；从安全问题方面看，气象信息的合理利用有利于提高航行安全， 减少海上货物运输的损失。从航海技术的整体上看，气象因素是航海上一个比较 重要的环境因素，是现代数字化航海一个不可缺少的因素；它可以提供航行计划 和航线选择的建议、能帮助预算出航行时间，推算出较为准确的抵港时间1 1 j 。 为了使航海气象信息更好地为航运服务，最大程度上地降低不利气象因素对 航海活动的影响，本文研究并实现了基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显 示系统。论文依托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( 简 称s c o m ) ，是该项目的重要研究内容之一。 1 2 课题研究的意义 海洋气象环境对船舶航行安全的影响举足轻重。其中，风是航运人员最关心 的气象要素，风作用于船体产生的风压作用，会使船舶偏移，从而危及船舶安全 如发生搁浅、触礁等事故；风浪会使船偏移、偏航、摇摆，可能导致船舶推进器 发生空转，主机和船体因强烈震动而受损，导致船上货物产生移位，使船的稳定 性受到破坏；气温、湿度和大气压力的条件则会影响动力装置和电子装备工作状 况，可使机械设备的保养情况恶化，货物因受热或受潮而变质，影响海面水平能 见度；大气压力的大小虽然不会对航行造成直接的危害，可是气压梯度的大小直 接影响风的大小从而影响航行的安全【2 】。 第1 章绪论 电子海图作为一个基础的管理平台，可以将船位在海图上标绘出来，直观地 进行船舶监控，而如果将气象信息融合在电子海图平台上，不仅能够使调度人员 轻松直观地监视船舶航行动态，而且还可以观测到船舶周围海区的气象信息，尽 快发现船舶有误入台风区域或危险区域的可能，尽可能规避风险。目前将气象信 息融合在电子海图应用系统大多是c s ( 客户机服务器) 体系结构，它是以e c d i s 为平台，进行海洋气象的叠加服务。而当今基于b s ( 浏览器服务器) 体系结构的 w e b 应用已逐渐成为各行各业应用开发的主流，通过a j a x 技术使用，开始将用户 界面组件嵌入到浏览器窗口来构建“富”客户界面，给基于w c b 的应用提供更多类 似视窗系统( w i n d o w s ) 的功能【3 】，这些为开发b s 模式下的新一代气象信息综合处 理系统提供了技术上的可能。 基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理和显示系统，其核心是在w e b 电子海 图平台上实现海洋气象数据的叠加显示，将气象信息以图形化的方式直观地显示 给终端用户。基于w e b 的电子海图平台能够实现用户无论身在何处，只要其能连 到i n t e r n e t ，即可通过w e b 浏览器方便地实现船舶周围海区气象信息的监控，让船 公司直观地了解他们的船舶位置及其所在海区的气象，便于公司对船舶进行管理 和作出决策。因此，研究基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统是十 分有意义的。 1 3 目前国内外气象服务研究现状 国际上在对气象信息服务研究上做了很多工作。最具代表性的是由天气图形 技术公司( w e a t h e rg r a p h i e s t e c h n o l o g i e s ) 开发的数字大气( d i g i t a la t m o s p h e r e ) 系统。 该系统被广泛应用于美国国家天气服务( n a t i o n a lw e a t h e rs e r v i c e ) 、空军、海军、 电视台和商业气象服务公司，它支持世界气象组织( w o r l dm e t e o r o l o g i c a l o r g a n i z a t i o n ) 的w m of m1 2s y n o p 等多种数据格式及美国国家气象中心 ( n a t i o n a lm e t e r o l o g i c a lc e n t e r ) 的a s u s lk w b c 等数据格式。系统在安装客户端 后，可以从互联网上下载数据，进行天气预报分析和信息处理，主要用于二维的 各种气象信息分析显示【4 】。 g i s ( 地理信息系统) 技术在气象领域的应用使开发人员可将主要精力集中在如 何更好的展示气象信息上。同时，随着地理信息系统技术的日益成熟，使采用g i s 基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统 技术开发气象信息显示分析软件变得更加容易【5 】。近l o 年来，g i s 对于气象学的 重要性已经被普遍接受：美国国家天气服务中心将g i s 用于天气服务和互联网上 的天气信息发布嘲；印度中尺度预报国家中心将中尺度预报模式与g i s 结合，利用 g i s 的可视化和空间分析功能制作天气图和天气发布【7 】。 国内在近年也开始研究气象决策服务支持系统，并取得了显著的成效： m i c a p s ( m e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o nc o m b i n ea n a l y s i sa n dp r o c e s ss y s t e m ) 气象信 息综合分析处理系统，在国内由中国华云技术开发公司开发，依托中国气象局9 2 1 0 工程数据信息源，提供气象资料的处理和显示，是我国气象业务预报员的基本工 作平台。重庆大学的气象信息的存储管理和显示分析系统的实现提高了对三峡和 葛洲坝水利枢纽气象预报支持的能力【8 】。 国内外在航海气象信息服务方面也做了不少工作。英国船商公司研制的 w e a t h e r w i z a r d 系统通过e m a i l 接收由英国气象局提供的任意局部海域甚至全球海 域的综合气象图，将目前与未来五天的动态气象参数叠加显示在n a v i s a i l o r 电子 海图系统上，为船舶的安全航行和管理提供了非常有效的信息支持【9 】。海军大连舰 艇学院的周立佳和刘永禄设计了基于电子海图的航海数据库系统，实现了气象环 境资料对航海的支划。上海海运学院王世远教授主持设计的全球气象和船舶跟 踪系统能够从气象传真机接收的气象传真图或接收美国气导公司的o r i o n 系统的 气象信息与电子海图平台叠加显示【1 1 】。但是，当前在国内将气象信息和相关船舶 信息叠加在w e b 电子海图的研究还比较少。大连海事大学朱博麟在“基于b s 结 构的船舶远程监控系统的设计与实现”硕士论文中，利用a r c l m s 在w e b 电子海 图平台上叠加船舶监控信息【1 2 】。本文提出的基于w e b 电子海图的海洋气象信息处 理和显示系统是b s 模式的海洋气象信息应用系统，以w e b g i s 为平台，使用轻 量级富客户端为用户提供海洋气象服务，让用户更加方便、直观，快捷地掌握海 洋气象信息。 1 4 研究的目标及内容 + 本课题的研究目标是：依托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”，以a r c g i ss e r v e r 为平台，开发基于w e b 电子海图的海洋气象信息 处理与显示系统，实现全球海洋气象信息在w e b 电子海图上的实时叠加。该系统 第1 章绪论 的开发工作主要包括三个部分：发布适合显示和使用规范的w e b 电子海图；从中 远船舶监控数据库获取海洋气象信息，并将其融合在电子海图平台上；从中远船 舶监控数据库获取船舶信息，并将其显示在电子海图平台上。 本文的研究工作主要是如何获取海洋气象信息，处理海洋气象信息，并将其 融合在电子海图平台上。另外两个部分由项目组其他成员完成。本文主要研究了 以下内容： ( 1 ) 在n e t 集成开发环境的支持下，研究基于a s p n e t 技术【1 3 】的g 1 s 集成系 统开发，建立w c b 应用程序，连接a i c g i ss e r v e r ，实现电子海图数据的网络共享。 ( 2 ) 本文就如何获取气象信息进行了研究，设计并实现了海洋气象信息的f t p 自动下载程序，每天定时地从中央气象台f t p 服务器下载气象信息。 ( 3 ) 在详细地分析各种海洋气象信息格式的基础上，针对每种海洋气象数据设 计了海洋气象信息数据库，并对下载到指定位置的气象信息文件进行入库，实现 对海洋气象信息统一存储管理。 ( 4 ) 研究了海洋气象信息数据在电子海图平台上的叠加方案，以及如何对 w e b a d f 平台进行二次开发【1 4 】。研究了等值线的生成算法，实现了等值线信息动 态链接库在n e t 平台中的调用。通过调用等值线信息动态链接库，实现了气压、 海温、海浪等海洋气象等值线在电子海图平台上的叠加。 ( 5 ) 实现了中国近海1 8 海区气象预报、风场、台风在电子海图平台上的叠加。 基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统 第2 章相关技术简介 2 1w e b g i s 体系结构简介 w e b g i s 是在i n t e m e t 或i n t r a n e t 网络环境下的一种存储、处理、分析、显示与 应用地理信息的计算机信息系统，它的基本思想就是在互联网上提供地理信息， 让用户通过浏览器获得地理信息系统中的数据和功能服务。w e b g i s 由于操作简 单、跨平台、可扩展、信息分布共享等特点，己经在诸多领域中得到广泛的重视 和应用i ”】。例如，基于b s 模式的w e b g i s ，可通过网关和防火墙实现g i s 与 i n t e m e f f l m r a n e t 网络互联，其客户端通过普通浏览器和简单设备即可进行系统操 作，简单易用；而服务器端通常由w e b 服务器、应用服务器和数据库服务器等组 成。因此，专业人员和普通用户都能方便地调阅相关的g i s 信息资料，获得w e b g i s 服务器提供的服务，真正实现了g i s 的大众化、社会化。与此同时，w e b g i s 具有 良好的可扩展性和开放性，各种g i s 平台，如a r c g i s 、m a p l n f o 等均已推出了相 应的w e b g i s 产品。利用这些w e b g i s 产品，能够轻松实现数据处理管理、空间查 询分析、辅助决策等功能【l q 。w e b g l s 的体系结构如图2 1 所示： 画稍 彝户端 w e b 应用服务嚣g l s 系统服务器而台数据库系统 图2 1 w e b g l s 架构图 f i g2l t h e a r e h i t e e t m e o f w e b g i s f 1 1 客户端 使用i n t e r n e t 标准( 如t c p i 、h t i p 、h t m l 和x m l ) 与w e b 应用服务器通信 来获取g i s 应用数据和应用逻辑，其浏览器用于支持客户端的在线处理，如信息 查询、日常办公处理和空间分析，负责提供各类办公信息及w e b g i s 的空间和属 性信息的显示功能。客户端一般都采用浏览器通过h t m l 和脚本、控件、插件等 第2 章相关技术简介 来实现。 ( 2 ) w e b 服务器 w e b 服务器主要实现信息网络化，解决网络负载的均衡矛盾，为w e b g i s 应 用提供数据存取和应用继承等服务，对客户端通过w e b 页面产生的用户请求根据 业务逻辑进行分析处理，产生新的页面，并将服务器产生的结果送回到客户端。 ( 3 ) g i s 系统服务器 g i s 应用程序服务器通过连接器与w e b 服务器连接、与w e b 服务器集成起来 为客户服务，提供w e b g i s 空间数据的导入功能，组合完整的g i s 对象、g i s 模 型和g i s 数据的编辑和显示环境，同时提供各类业务化办公的专业应用模块。 ( 4 ) 后台数据库系统 数据库服务器接受客户端用户的任务请求，完成后台各类办公业务数据库和 w e b g i s 空间数据库的进程处理【1 7 1 。 2 2a r c g i ss e r v e r a r c g i ss e r v e r 是美国环境系统研究所( e s ) 提出的一个基于w e b 的企业 级g i s 解决方案，它从a r c g i s9 0 版本开始加入e s r i 产品家族。a r c g i ss e r v e r 为创建和管理基于服务器的g i s 应用提供了一个高效的框架平台。它充分利用了 a r c g i s 的核心组件库a r c o b j e c t s ，并且基于工业标准提供w e b g i s 服务。a r c g i s s e r v e r 将两项功能强大的技术g i s 技术和网络技术结合在一起，g i s 擅长空间相 关的分析和处理，网络技术则提供全球互联，促进信息共享。与过去的w e b g i s 产品相比，它不仅具备发布地图服务的功能，而且还能提供灵活的编辑和强大的 分析能力，这对于w e b g i s 发展可以说是具备里程碑意义的。由于a r c g i ss e r v e r 基于强大的核心组件库a r c o b j e c t s 搭建，并且以主流的网络技术作为其通信手段， 所以它具有许多令人欣慰的优势和特剧1 8 1 。 a r c g i ss e r v e r 的开发平台主要包括g i s 服务器和n e t j a v a 的w e b 应用开发 框架( a d f ) 两个主要部件。g i s 服务器是a r c o b j e c t s 对象的宿主，供w e b 应用 和企业级应用使用。它包含核心的a r c o b j e c t s 库，并为a r c o b j e c t s 在服务器中的 运行提供一个灵活的环境。a d f 包含一个软件开发包，其中有软件对象、w e b 控 件以及例子源码等【1 9 1 。 基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统 2 2 1a r c g i ss e r v e r 的特点 与其他w e b g i s 开发工具不同的是，a r c g i ss e r v e r 允许开发人员在一个服务 器环境中访问完全的g i s 功能，其显著特征【2 0 】为： ( 1 ) 标准的g i s 框架：a r c g i ss e r v e r 提供了一个标准的框架用于开发g i s 服 务器应用。可扩展的功能使开发人员能集中精力实现g i s 应用，而不需从零开始 实现各种g i s 的功能。 ( 2 ) 集中管理的g i s ：a r c g i ss e r v e r 支持集中管理的企业级g i s ，例如运行 在服务器上的支持多用户的w e b 应用。w e b 服务器应用可运行在多种w e b 服务 器上，支持任何数量的用户访问。 ( 3 ) 跨平台功能：a r c g i ss e r v e ra d f 支持在w i n d o w s 服务器平台上的n e t 和j a v aw e b 应用开发，以及在s u ns o l a r i s 和l i n u x 服务器上的j a v a 开发。 ( 4 ) 支持标准的开发语言：a r c g i ss e r v e r 支持多种开发语言，包括n e t 、j a v a 、c o m 和c + + ，允许开发人员使用多种开发工具选择自己熟悉的编程语言进 行开发。 2 2 2a r c g i ss e r v e r 的架构 a r c g i ss e r v e r 是一套后台基于a r c o b j e c t s 搭建的强大的b s 系统，是一个构 建空间相关企业级应用的平台，主要面向w e b 应用开发人员。它是一个典型的分 布式的系统，实现了w e b 服务器和地图服务器分离，而且地图服务也可以分布式 部署，并统一管理。a r c g i ss e r v e r 搭建的w e b g i s 解决方案支持多种类型的客户 端，包括：a r c g i sd e s k t o p 、a r c g i se n g i n ea p p l i c a t i o n 、w e bb r o w s e r 。a r e g i s s e r v e r 架构2 1 】如图2 2 所示。 ( 1 ) g i ss e r v e r ：运行s o c 和s o m 的机器。s o m 即s e r v e ro b j e c tm a n a g e r ： s e r v e ro b j e c t 管理器，负责管理调度s e r v e ro b j e c t ，而具体s e r v e ro b j e c t 的运行 是在a r c s o c e x e 进程中。s o c 即s e r v e ro b j e c tc o n t a i n e r ( 服务器对象容器) 。 s o m 和s o c 可以运行在同一台机器上，也可以是s o m 独占一台机器，管理一 个或多个运行s o c 的机器。& r e g i ss e r v e r 采用分布式部署，可以大幅提高a r c g i s s e r v e r 的整体性能，扩展能力更强。 图2 2 a r c g i ss e r v e r 架构圈 f i g2 2 t h ea r c h i t e c t u r eo f a r c g i ss e r v e r ( 2 ) w e bs l v e i ：运行w e b 应用程序或w e bs e r v i c e 的机器。这里的w e b 应用 程序或w e bs e r v i c e 通过访问g i ss e r v e r 并调用g i ss e r v e r 的对象来实现g i s 功 能，然后把结果返回给客户端。 ( 3 ) w e b b r o w s e r s ：诸如i e ，f i r e f o x 等w e b 浏览器软件。 ( 4 ) 桌面应用程序：可以是a r c g i sd e s k _ t o p 和a r c g i se g m e 应用。通过h t i p 协议访问在w e b 服务器上发布的a r c g i s 网络服务，或者通过l a n ，w 皿直接连接 到g i ss e r v e r s 。一般通过a r c c a t a l o g 应用程序来管理a r c g i ss e r v e r 。 基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统 2 2 3g i s 服务器的管理与配置 g i s 服务器的管理与配置主要是指对服务器对象的管理与配置。服务器对象是 系列在服务器上运行a r c o b j e c t s 组件的对象、应用或服务，是一种用于管理和 支持g i s 资源( 地图或定位器) 的软件对象。a r c g i ss e r v e r 包含m a ps e r v e r 和 g e o c o d e s e r v e r 两种不同的服务器对象。例如，可以用一个命名为d a l i a n m a p 的 m a ps e r v e r 对象来支持大连市的地图文档数据，或者一个命名为d a l i a n g e o c o d e 的g e o c o d e s e r v e r 对象来支持地理编码地址定位器。服务器对象在g i s 服务器中 管理和运行，可被不同的应用程序共享【2 2 】。 ( 1 ) 服务器对象配置 为了充分利用硬件资源和避免服务器对象中资源利用的冲突，可将服务器对 象配置为非池化或池化模式2 3 1 。非池化模式中，一个系统用户对应一个运行着的 服务器对象实例，用户可以对实例对象中的资源进行各种编辑操作，而不必担心 该实例对象会被其它用户使用，同时我们可以配置服务器对象实例化的最大个数， 一旦实例化对象的个数超过上限，用户请求会被置于等待队列中直至实例化对象 的数目低于上限值，这样解决了并发操作可能带来的冲突问题，但每次用户使用 系统时都要创建服务器对象的实例和装载初始化数据；另一种服务器对象模式是 池化模式，它要求我们指定对象实例化个数的最小和最大值，当g i s 服务器启动 时，s o m 会预先初始化最低数量的服务器对象，当用户向s o m 中的池化对象发 出请求时，s o m 就会返回一个已经初始化的实例化对象的代理供应用程序使用， 提高了服务器的整体访问处理性能，还可充分利用了硬件资源。 ( 2 ) 安全性配置 a r c g i ss e r v e r 的安全性基于操作系统用户账号的认证，有两类用户权限级别： 应用级用户和服务器管理员，它们分别分配于s o m 和s o c 机器上的本地用户群： 应用用户( a g s u s e r s ) 和服务器管理员( a g s a d m i n ) 。当以应用用户身份连接g i s 服务器 时，有使用g i s 服务器中服务器对象的权限，不能执行管理性的操作；若是以服 务器管理员身份连接到g i s 服务器，即可对g i ss e r v e r 服务器进行管理，如：添 加或移除s o c 机器，添加、移除或修改服务器路径信息，添加、删除或修改服务 器对象，启动、停止或暂停服务器对象，查看统计信息等；如果连接g i s 服务器 第2 章相关技术简介 的操作系统用户账号既不属于a g s u s e r s 组也不属于a g s a d r n i n 组，那么将不能完成 服务器的连接【洲。对于在w e b 服务器上基于n e t 开发的w e b 应用程序，需要通 过g i s 服务器的身份验证，从而实现与服务器对象的交互。因此，首先需确保运 行w e b 应用程序的操作系统用户是g i s 服务器用户群a g s u s e r s 或a g s a d m i n 中的一 员。由于w e b 应用程序与服务器端s e r v e r a p i 进行交互这种权限验证机制的存在， 因此还需要在系统运行时控制w e b 应用程序的标识，具体方法可在系统配置文件 w e bc o n f i g 中增加i d e n t i t y 标识元素。 2 24a r c g i ss e r v e r 中w 曲应用程序与g i s 服务器的交互机理 a r c g l ss e r v e r 中的w e b 应用程序部署于w e b 服务器上，用户通过使用浏览 器等工具向该网络应用程序发送请求以实现与g i s 服务器的交互，具体过程闭如 图2 3 所示： w e ba p p k g i ss e r v e r ；篱 i 攀篮! l l r 篇卅 三一 游图象二蹩鍪 圉2 3 w e b 应用程序和g i s 服务器交互机理 f i g23 t h e i n t e r a c t i o n m e c h a n i s m b e t w e e n w e ba p “c a t i o na n d a r c g i ss m w e b 应用程序向s o m 发送用户请求，收到请求后，s o m 向w e b 应用程序返 回一个服务器对象代理或运行在g i s 服务器上的多个服务器对象代理；w 曲应用 程序通过使用服务器对象代理来运行实际的服务器对象实例，就像该实例位于 w e b 应用程序的进程中一样，但事实上，对于服务器对象实例的执行操作均发生 在g i s 服务器的s o c 端，g i s 功能的具体实现都是由这些s o c 中的服务器对象实 例完成的。因此，开发基于a r e g i ss e r v e r 的w e b 应用程序的关键在于w e b 应用 程序如何远程调用由g 1 s 服务器管理的系统底层的a r e o b j e c t s 和s e a w e r a p i 。 基于w e b 电子海图的海洋气象信息处理与显示系统 2 3w e ba d f 的体系结构 w e ba d f ( w e ba p p l i c a t i o nd e v e l o p e rf r a m e w o k ) 能把g 1 s 数据和g i s 功能 集成到w e b 应用程序里，是a r c g i ss e r v e r 的二次开发平台。w e b a d f 为开发者 提供了一种简捷的途径，从不同的用途对a r e g i ss e r v e r 进行开发口例。w e b a d f 提供了一系列的w e b c o n t r o l s 、类、框架和接口函数，可以利用这些资源创建自己 的网络应用程序。图2 4 展示了w 曲a d f 中最重要的组件毗及它们之间的关系。 w e b a d f 以下五个部分组成：w 曲c o n t r o l s 、j a v a s e r i p t l i b r a r i e s 、t a s k f r a m e w o r k 、 c o m m o nd a t a s o m c ea p i 、w e b a d fc o n s o l i d a t i o ne l a s s e s 。 l 器嚣|舅葺 图2 4 w e b a d f 结构图 f 培2 4 t h es t t u e t a r eo f w e b a d f 下面针对所提到的w 曲c o n t r o l s ，c o m m o n d a t a s o u r c e a p i ( 通用数据源a p l ) ， 以及d a t as o m e e - s p e e i f i e a p i s ( 指定数据源a p i s ) 进行详细说明。 1w c bc o n t r o l s ：主要定义了一些用户的可视化控件和自定义工作流t a s k s 的定义，以及支持这些控件的功能类和接口。 ( 2 1c o m m o nd a t as o u r c ea p l ：主要定义了通用数据源的功能，主要是各种数 据源f u n c t i o n a l i t y 的定义，例如显示地图能力，显示地图层列表能力，查询能力等， 这些功能基本上是每种数据源都有的，所以把他们归结到c o m m o md a t as o u r c e 第2 章相关技术简介 a p i 里面，意思是基本上所有的数据源都具有的功能和能力，所以在完成通用功能 时可以调用。例如e s r i a r c g i s a d f w e b d a t a s o u r c e s a r c g l s s e r v e r 就是针对 a r c s e r v e r 数据源的。e s r i a r c g i sa d fw e bd a t a s o u r c e sg r a p h i c s 就是针对 g r a p h i c s 数据源等。 ( 3 ) d a t as o u r c es p e c i f i ca p i s ：是对指定数据源的操作，就是说一些特殊数据 源的特殊操作，例如a r c i m s 数据源没有编辑功能，a r c o i ss e r v e r 数据源就有编 辑功能，如果要实现a r c g i ss e r v e r 数据源的编辑功能，在c o m m o m d a t a s o u r c e a p i 中是完成不了的，这时候只有调用d a t as o u r c es p e c i f i ca p i ( 指定数据源) 中的 e s r ia r c g i sa d fa r c g l s s e r ：e r 来完成对特殊数据源的特殊操作。 2 31w e b a d f 的四种开发模式 图2 5 是e s r j 官方给出w e b a d f 的四种开发模式 3 0 】： i 型二1 f 面i 一4 图2 5w e b a d f 四种开发模式 f i g2 5 t h e f o u r p a t h so f d e v e l o p i n g w e b a d f ( i ) w e b a d