（人文地理学专业论文）基于arcims的网络地图设计与实现——以湖北大学为例.pdf

摘要 随着互联网应用的普及以及g i s 技术的逐步推广，w e b 己经成为传播地图的理想媒 介，成千上万的人通过w w w 访问静态的、动态的或用户自定义的地图。w e b g i s 是 g i s 与网络的有机结合，它使g i s 的应用领域扩展到社会的各个方面，成为了大众化的 信息工具。 论文研究重点是以计算机网络、a r c l m s 为平台，探讨如何搭建一个以网络为载体 的地理信息系统平台，并实现相关的功能，使得地理信息数字化、网络化，从而更好地 服务于数字校园的建设。 本文先对w e b g i s 的原理、实现方法、开发平台及各种相关技术等进行了阐述，并 对它们的优势和劣势做了对比分析。在吸收和借鉴各类技术优缺点的基础上，从空间信 息网络发布的设计思想出发，提出了使用较为成熟的w e b g i s 软件a r c i m s ，来搭建 一个以湖北大学校园图为模型的w e b 地理信息系统。随后介绍了e s r i 公司a r c l m s 的 原理、体系结构、运行机制以及相关技术；然后根据地理信息查询系统的特点和用户的 实际需求，通过比较a r c l m s 的三种连接器以及两种v i e w e r ，提出了系统的设计方案， 最后利用a r c l m s 的h t m l v i e w e r ，结合a s p 技术实现了一个数字湖北大学校园地理信息 公众查询系统。建成后的系统可以在i n t e r n e t 上提供湖北大学的有关地理空间信息，用户 通过浏览器足不出户就可以了解到湖北大学方方面面的信息，如教学楼、运动场、图书 馆、道路等。 关键词：w e b g i s ；a r c l m s ；空间数据库；浏览器；h t m l ；i i s , a b s tr a c t a l o n gw i t ht h eg r a d u a l l yp o p u l a r i z eo fi n t e m e ta p p l i c a t i o na n dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m ( g i s ) t e c h n i q u e ，w e bh a sb e e nai d e a lm e d i u mt op r o m u l g a t em a p sf o rt h a tt h o u s a n d s o fp e o p l ea c c e s sm a p st h a ti ss t a t i c ，d y n a m i co ru s e rd e f i n e dv i aw w w w e b g i si st h eo r g a n i c i n t e g r a t i o no fg i sa n dn e t w o r k i tm a k e st h ea p p l i c a t i o no fg i se x p a n dt oe v e r ya s p e c to ft h e s o c i e t ya n dh a sb e c o m et h ep o p u l a ri n f o r m a t i o nt 0 0 1 t h ef o c u so ft h i sp a p e ri st od i s c u s sh o wt os e t u pag i sp l a t f o r mw h i c hb a s e do nt h e n e t w o r ka n di m p l e m e n tt h er e l e v a n tf u n c t i o n ss oa st op r o v i d eb e t t e rs e r v i c e sf o rt h e i n f r a s t r u c t u r eo ft h em o d e mc i t yi n f o r m a t i o n t h i sp l a t f o r mi sb a s e do nb o t hc o m p u t e r n e t w o r ka n da r c l m s f i r s t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ep r i n c i p l e ，c o n s t r u c t i o nm e t h o d ，p l a t f o r mo fd e v e l o p m e n t a n dr e l a t e dt e c h n o l o g i e so fw e b g i s s e c o n d l y , i ti n t r o d u c e st h es t r u c t u r ea n df u n c t i o n m e c h a n i s mo fa r c l m sw h i c hi so n eo fp r o d u c t so fe s r i t h e n ，a c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i c so fg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o np u b l i c a t i o nq u e r ys y s t e mo fc i t ya n dp r a c t i c a l r e q u i r e m e n t so fu s e r s ，t h ep a p e rp r o p o s e st h ed e s i g n i n go ft h es y s t e mb yc o m p a r i n gt h r e e c o n n e c t o r sa n dt w ov i e w e r so fa r c l m s a tl a s t ，c o m b i n i n gw i t ha s pa n do t h e rt e c h n o l o g i e s ， t h ep a p e rb u i l d sag e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o np u b l i c a t i o nq u e r ys y s t e mo fc i t yb yu s i n g h t m lv i e w e ro fa r c l m s t h i ss y s t e mc a no f f e rg e o g r a p h yi n f o r m a t i o no fr e l e v a n th u b e i u n i v e r s i t yo ni n t e r n e t p a s s i n gt h r o u g hb r o w s e ra th o m e ，u s e r sc a nq u e r yt h ei n f o r m a t i o ni n h u b e iu n i v e r s i t y ，s u c ha st e a c h i n gb u i l d i n g s ，p l a y g r o u n d s ，l i b r a r i e sa n dr o a d sa n ds oo n k e y w o r d s ：w e b g i s ；a r e l m s ；s p a t i a ld a t a b a s e ；v i e w e r ；h t m l ；i i s ； i i 湖北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：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研 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。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 论文作者签名：寺超年 i ii i ：舢年多月，多日 学位论文使用授权说明 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文 的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以允许采用影印、缩印、 数字化或其它复制手段保存学位论文；在不以赢利为目的的前提下，学校可以公 开学位论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名：糨干 日期：伽川 指导教师签名：易拍易 日期：2 呻子多6 笫一章绪论 第一章绪论 地理信息系统( g 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 m ，简称g i s ) 是以采集、存贮、管 理、分析和描述整个或部分地球表面( 包括大气层在内) 与空间和地理分布有关的数据的 空间信息系统【1 , 2 , 3 1 。g i s 的产生和发展源于许多不同应用目的的学科，包括地图学、地 理学、地质测量、环境管理、城市规划等。 随着i n t e m e t 技术的飞速发展和人们对地理信息系统( g i s ) 的需求，利用i n t e r n e t 在w e b 上发布空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析等功能，于是就产生 了基于i n t e r n e t 技术的地理信息系统w 曲g i s 。 1 1w e b gis 的发展史 自1 9 9 6 年加拿大地理信息系统( g i s ) 诞生以来，经过多年来的发展，传统的g i s 技术已经成熟。g i s 正广泛应用于城市规划、设施管理、资源、环境、能源、农业、水 利、交通、国防、人口、灾害防护以至人类生活的各个方面，发挥着重要的作用【4 1 。 第一个分布式地理信息应用系统原型- x e r o xm a ps e r v e r ，激发了将地图以w e b 浏览器方式发布的发展。1 9 9 3 年1 1 月，挪威t r o m s o 大学在本国建立了地图w e b 服务 器( h t t p ：w w w u i t n o n o r g e ) 。 1 9 9 4 年，许多在因特网发布分布式空间数据信息的项目开始启动。这些项目有的来 自政府部门；有的来自大学；有的来自私人企业。其中影响较大的分布式地理信息服务 应用是n s d i ( n a t i o n a ls p a t i a ld a t ai n f r a s t r u c t u r e ) 和u c s b ( u n i v e r s i t yo fc a l i f o r n i aa t s a n t ab a r b a r a ) 。 1 9 9 5 年，出现了活动制图引擎机。有了它，分布式地理信息服务就以动态地图图像 浏览的形式提供。 1 9 9 6 年，进入了因特网时代。1 9 9 7 年，才真正出现分布式地理信息( d g i ) 和基于 w e b 的地理信息系统( w 曲g i s ) 。一些基于w e b 游览器的g i s 软件如g e o m e d i a 、 m a p g u i d e 、i m s 等商业软件相继问世并不断发展。 信息高速公路的提出，信息技术以及i n t e r n e t 的飞速发展与广泛应用，也发生了根 本性变化。1 9 9 8 年美国副总统戈尔提出了“数字地球 的概念，它的核心是全球的信息 化，它是对真实地球及其相关现象的数字化认识。数字地球以i n t e r n e t 技术为起点，建 洲北人学硕十学位论文 立一个连通全球的信息网络，提供数字地球得以存在的空间。 1 9 9 9 年，组件式w e b g i s 开始研究。用f a b 方法开发可重用的w e bg i s 服务器和 用j a v a b e a n s 技术开发w e bg i s 客户机的应用界面和g i s 的图形操作功能相结合的方法 开发w e bg i s 组件。 目前，w e bg i s 开始向着海量空间数据发布以及开放式空间信息服务方向发展。 1 2w e b gis 的特点 与传统的桌面g i s 比较，w e b g i s 具有以下优势： ( 1 ) 系统建设投资少，开发管理成本低。w e b g i s 是利用通用的浏览器进行地理信息 的发布，并使用通常是免费的插件a c t i v e x 或j a v a a p p l e t ，从而大大地降低了终端客户 的培训成本和技术负担。而且利用组件式技术，用户可以根据实际需要选择需要的控件， 这也最大限度地降低了用户的经济负担。利用i n t e r n e t 的基础设施，以较少的投资就可 以建立一套覆盖整个企业或全行业甚至世界范围的空间信息发布体系。 ( 2 ) 真正的实现地理信息服务共享。w e b g i s 可以通过通用的浏览器进行信息发布的 特点，使得不仅是专业人员，而且普通用户也能方便地获取所需的信息；此外，由于 i n t e r n e t 的迅猛发展，w e b 服务正在渗入千家万户，在全球范围内任意一个w w w 站点 的i n t e m e t 用户都可以获得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。将 g i s 软件与w e b 服务器集成，通过普通浏览器，用户可以在任何地方操纵网络g i s ，享 用地理信息服务，从而将g i s 扩展成为公众服务系统；同时可以拓宽地图出版渠道，降 低数据散发成本。比如数字地图的出现，使得人们得以抛弃传统的印刷地图，可以在网 络上简便地查询地点和路线。 ( 3 ) 扩展空间巨大。i n t e m e t 技术基于的标准是开放的、非专用的，是经过标准化组 织i e t f 和w 3 c 为i n t e m e t 制定的，这就为w e b g i s 的进一步扩展提供了极大的发挥空 间，使w e b g i s 很容易与w e b 中的其他信息服务进行无缝集成，建立功能丰富的具体 g i s 应用。 ( 4 ) 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。而利用j a v a 技术的w e b g i s 则能做到“一次编成， 到处运行，真正发挥跨平台的技术优势。 2 第一章绪论 1 3 国内外研究及应用现状 在软件开发方面，随着互联网的普及和g i s 在各个领域越来越广泛的应用，人们 在社会生活中不断提出对空间信息的更高的需求，人们希望通过互联网也能进行g i s 信 息的查询。于是，国内外的g i s 厂商争相发布各自的产品。其中国外比较有代表性的系 统平台有e s r i 的i n t e r n e tm a ps e r v e r ( m a p o b j e c t si m s 和a r c v i e wi m s ) ，后合并为 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 ；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 g u i d e 等。在国内主要的有代表性的产品有：北京超图地理信息技术有限公 司的s u p e r m a pi s ，武汉吉奥信息工程技术有限公司的g e o s u r f , 武汉奥发科技工程有限公 司开发的a f i n t e r n e t g i s ，国家遥感应用工程技术研究中心网络与运行工程部独立开发的 地网g e o b e a n s ，北京神州通网络技术有限责任公司的c d w e b g i s ，但从总体上来看国内 开发的w e bg i s 系统平台无论是在性能还是功能上都与国外的产品有一定的差距。 在w e b g i s 的体系结构方面，最新的计算机技术被充分利用。组件g i s i 5 1 、基于中 间件的w e b g i s 、基于w 曲s e r v i c e 的w e b g i s 体系结构、基于j 2 e e l 6 】或者n e t 的w e b g i s 应用框架纷纷出现，使得w e bg i s 的可扩展性、用户二次开发的便利性都有了很大程度 的提高。 在空间数据模型方面，海量空间数据的组织和管理一直是w e b g i s 应用中的难题。 最初的方式是将图形数据和属性数据均存放在文件系统之中，由w e b g i s 软件统一进行 d t f 管理，实现起来非常繁琐。随着关系型数据库的出现，图形数据和属性数据分开存储， 图形数据使用文件存储而属性数据使用关系型数据库进行存储。当空间数据库出现之 后，图形数据和属性数据一体化存放在空间数据库之中。当前主流的空间数据引擎有 e s r i 的a r c s d e ，m a p l n f o 的s p a t i a lw a r e ，空间数据库则以o r a c l es p a t i a l ，d b 2 等最为 常用。 在网络空间数据共享和互操作方面，目前最主要的推动者是o g c ( o p e ng i s c o n s o r t i u m ) 。o g c 为w 曲信息服务制订的一系列标准包括：w e bm a ps e r v i c e ( w m s ) ，w e bf e a t u r es e r v i c e ( w f s ) ，w e bc o v e r a g es e r v i c e ( w c s ) ，w e br e g i s t e rs e r v i c e m r s ) 等 - q 。同时，o g c 的s f s ( s i m p l ef e a t u r es p e c i f i c a t i o nf o rs q l ) 规范和i s o 的 s q i j m m 规范1 8 】对实体数据模型、空间数据在数据库中的存储格式、空间数据在数据库 和外部应用之问的交换格式如w k t , w k b ，g m l 等进行了详细的定义。为便于数据交 换，o g c 将x m l 扩展为g m l ( g e o g r a p h i cm a r k u pl a n g u a g e ) 。为了便于空间数据的 3 湖北人学硕十学位论文 空问关系、空间分析等操作，基于s q l 扩展了空间数据查询语言g s q l 。为了便于提高 g i s 应用中的空间查询效率，提出了各种查询数据结构的算法如四叉树、r t r e e ，g i s t 笙【9 j 寸o 目前，w e b g i s 在国民经济中的应用日趋广泛，可以应用于农业、林业、水利、地 矿、交通、通讯、新闻媒体、城市建设、教育、资源( 土地、森林、水、矿物、海洋等) 、 环境、入口、海洋以及军事等几十个领域。w e b g i s 应用在数字城市建设中主要以城市 门户网站的形式体现。北美、欧洲、亚洲等的很多国家已经在i n t e r n e t 上先后推出一批 标以“数字城市”的网站和城市门户网站。在y a h o o 上检索的城市网站已经超过了1 5 0 0 0 个。比较典型的有“数字城市”、“数字b r i s t o l 、“数字城市京都”、“新加坡第一网 等。国内比较典型的有北京市政府网站“首都之窗 开辟的特色专栏北京通，郑州飞狐 网络有限公司的“飞狐中国通 和北京图形天下信息咨询公司有限公司的“图形天下 。 “飞狐中国通”和“图形天下 提供了全国各大城市的数字地图查询、交通信息和旅游 信息等功能f l o ，1 1 1 。 1 4 论文研究意义 作为湖北省重点综合性大学的湖北大学，每年都吸引着全国各地数以万计的学子前 来就读。陌生的校园、纵横交错的校园道路难免会给新生们带来不便。而日常生活中学 生和教职工也经常为寻找通往校园中某一个地点的路径而苦恼。对来湖北大学参观、探 访、办事的人来说更是如此。这时传统纸质地图在应用中就显现出信息量小、精度不够、 互动性差和更新慢的缺点。而e c a m p u s 电子地图可以弥补传统地图的这些不足：功能完 备的电子地图，不仅可以快速地查找到校园中的特定地点，还可以通过路径分析得出到 达某地的最佳路径，更可以进行叠置、缓冲等空间分析。 e c a m p u s 不仅是一个电子地图工具，也是一个对外宣传湖北大学和普及地理信息 系统知识的窗口。用户可以通过它了解到湖北大学的悠久历史，了解到沙湖等景点信息。 参观者还可以得到游览湖北大学校区的最佳路径推荐。另外，e - - c a m p u s 也是普及地理 信息系统这个新兴学科的平台。 高等院校作为高新技术的集中地，在“数字地球”、“数字城市”、“数字小区”、 “数字校园”的基本框架上，逐步实现校园地理信息系统的研究和开发，为城市数字化 建设及高等学校科学化管理，信息化建设做一些基础性及实验性的工作具有重要的意 4 第一章绪论 义。 为加快校园信息化步伐，提高工作效率，强化信息管理，建立基于w e b g i s 的校园 地理信息系统势在必行【1 2 】。 1 5 论文章节安排 根据论文研究内容、思想、方法，本论文的组织总体上可分为六章： 第一章：绪论。从g i s 和w e bg i s 的关系入手，谈到w e b g i s 的发展史，综合分析了国 内外发展概况及研究应用现状；并概括了论文研究内容与论文组织结构。 第二章：基于a r c i m sw e b g i s 的基本原理及构建技术。综合阐述了w e b g i s 的理论基 础技术支持，a r c i m s 的体系结构及a r c x m l 语言开发要点。 第三章：h t m l v i e w e r 的功能及定制开发。在这一章里，详细介绍了a r c i m s 能发布的常 见的基本功能及模块，随后讲述h t m l v i e w e r 定制开发的机理和要点。 第四章：w e b g i s 系统数据管理。阐明了空间数据的特点，面临的挑战及现实需求，重 点讲述全关系型模式数据库，为论文的建库打好良好的基础。 第五章：基于a r c i m s 的校园地理信息系统设计。本章以实例的形式说明a r c l m s 应用， 以湖北大学为例，阐述校园电子图发布的主要流程。 第六章：总结与展望。包括论文研究总结、研究成果与有待进一步研究的问题。 湖北人学硕士学位论文 第二章基于a r e im s 的w e bgis 基本原理与构建技术 2 1w e b gis 的理论基础与技术支持 万维网地理信息系统( w e bg i s ) 是基于i n t e r n e t 平台、客户端应用软件采用v c 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 ，因特网g i s ，i n t 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 t 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。从更广泛的意义上讲， w e bg i s 只是互联网地理信息系统( i n t e r n e tg i s ) 中的一种。 w e bg 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，后来产生了被称为“插件 ( p l 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，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( v r m ) 等；二是采用a c t i v e x 控件及c o m 组件对象模型等网络开发技术。目前采用四种技术 方法实现的w e bg i s 系统平台在许多领域都得到了很好的应用【1 3 】。 2 1 1 基于c gi 方式 通用网关接口( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ，c g i ) 是w e b 服务器调用外部应用程序 的标准接口，是最早用于增强w e b 动态性和交换性的一种方法。一般来说，一个c g i 接口的功能就是在超文本文件和服务器主机应用程序间传递信息。任何一种程序语言， 只要能在服务器主机上利用c g i 接口编写应用程序，都可以叫作c g i 程序语言。 c g i 程序一般是个可执行程序。编绎好的c g i 程序一般要集中放在一个目录下。具体存 放的位置随操作系统的不同而不同，在w i n d o w s 操作系统下以i i s 作为w e b 服务器， c g i 程序都放在c g i - w i n 子目录下。最常见的形式就是利用c g i 命令文件创建w e b 页面 上的交互表格，用户访问该页面时，可以向表格中输入信息，然后提交服务器处理，服 务器将用户提交的信息交给c g i 程序处理之后将结果返回给用户。 用户通过浏览器发出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，就好像给结果拍 6 第二章基ta r c i m s 的w e bg i s 基本原理与构建技术 了一个“快照 一样；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，达到根据用户在客户端的操作，动态地显示地图的效果。 图2 - 1 c g i 方式工作原理 2 1 2 基于a pl 方式 服务器端应用程序接口技术是为克服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 程序接口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 -t 重新启动。这种子方法的缺陷在于它依附于特定的服务器和计算机平台。 l 客户端 、7 v r e b 叫- s u h 月器 l 浏览器 i s a p 过滤器 l 服务器 ( i i s ) 2 1 3 基于piu g - in 方式 图2 2 基于l s a p l 的w e bg i s p l u g i n 是由n e t s c a p e 提出的标准，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，可以很好地解决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显示。 当用户浏览到一个含有( e m b e d 的网页时，浏览器在特定目录下查找用于显示 数据的插件，如使用的是正，在i e 安装目录下的p l u g i n s 子目录中查找。 7 湖北大学硕十学位论文 浏览器负责先创建插件的一个新的实例，并为插件提供一个显示窗1 2 1 ，然后，浏览器向 插件传送该插件所支持的数据，插件负责显示数据、与用户交互、处理输入等，用户离 开页面，浏览器删除插件实例。 w e b 浏览器发出g i s 数据浏览操作请求，w e b 服务器接受到用户的请求，进行处理， 并将用户所要的g i s 数据传送给w e b 浏览器：客户机端接受到w e b 服务器传送来的g i s 数据，并对g i s 数据类型进行理解；在本地系统查找与g i s 数据相关的p l u g i n ，如果 找到了相应的g i sp l u g 。i n ，用它来显示g i s 数据，如果没有，则需要安装和加载相应 的g i s p l u g i n 来显示g i s 数据。g i s 的操作如放大、缩小、漫游、查询、分析皆直接 由运行于浏览器中的g i s p l u g i n 来完成。 图2 - 3 基于p l u b i n 模式的w e bg i s 体系结构 2 1 4 基于a o i ：iv e x 控件方式 a c t i v e x 是m i c r o s o f t 为适应因特网而发展的标准，是建立在o l e ( o b j e c tl i n k i n g a n de m b e d d i n g ) 标准上，为扩展m i c r o s o f tw e b 浏览器i n t e r n e te x p l o r e r 的功能而提供的 公共框架，是用于完成具体任务和信息通讯的软件模块。在因特网上，当第一次浏览含 有控件的网页时，浏览器会自动下载该控件，在本机安装，以后浏览含有该控件的网页 时，就不用下载了。a c t i v e x 的前提是必须经过用户的同意及确认。 基于g i sa c t i v e x 控件的因特网地理信息系统依靠g i sa c t i v e x 来完成g i s 数据 8 第二章基丁a r c i m s 的w e bg i s 基本原理与构建技术 的处理和显示。g i sa c t i v e x 控件与w e b 浏览器灵活无缝地结合在一起。在通常情况下， g i sa c t i v e x 控件包容在h t m l 代码中，并通过客户端的脚本语言调用g i sa c t i v e x 的 方法和属性，来完成人一机交互界面的设置工作。 g i s 数据请求 l 客户端浏览器 w e b 服务器l l1 1 传送a c t i v e x 控件和g i s 数 图2 - 4 基于a c t i v e x 控件和g i s 数据 2 1 5 基于j a v aa p p ia t 方式 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 av i r t u a l m 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 t i n t r a n e t 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 r l ( 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u r l 的数据对象， 实现数据分布管理。j a v a 语言既可以将计算或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 e bg i s 的分布式应用体系结构理想的开 发语言。 目前利用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 e bg 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 bg i s 具有真正意义上的b r o w s e r 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，对一般开发单位具 有相当的难度【4 , 1 4 l 。 g i s 数据请求 传送j a v aa p p l e t 控件和g i s 数据 9 湖北大学硕十学位论文 图2 - 5 基于j a v a a p p l e t 客户端的w e bg i s 体系结构 表2 - 1w e b g i s 实现方法优比较d 3 , 1 5 1 运行 类 型工作模式 优点 缺 陷 环境 客户端很小：充j p e g 和g i f 是客户端操作的 基于c g i c g i 服务器分利用服务器的惟一形式；互联网和服务器的 资源负担重 客户端很小：充j p e g 和g i f 是客户端操作的 基于a p i服务器a p i服务器分利用服务器的 惟一形式；依附于特定的服务 资源器和计算机平台 具有动态代码的与平台和操作系统相关；不同 模块：比h t m l的g i s 数据需要不同的 基于p l u g i np l u g i n客户机 更灵活，可直接 p l u g i n 支持；p l u g - i n 必须安 操作g i s 数据装在客户机的硬盘上 在支持j a v a 的对于处理较大的g i s 分析任 基于j a v a服务器互联网浏览器上务的能力有限；g i s 数据的保 j a v aa p p l e t a p p l e t客户机 运行，与平台和存；分析结果的存储和网络资 操作系统无关源的使用能力有限 具有动态代码的a c t i v e x 需要下载和安装，占 a c t i v ex模块；通过o l e用硬盘空间；与平台和操作系 基于a c t i v e x 客户机 控件与其他程序、模统相关；不同的g i s 数据需要 块和互联网通讯不同的a c t i v e x 控件支持 2 2a r c im s 介绍 a r c l m s 是e s r i 公司推出的一个基于i n t e r n e t 的g i s 应用开发软件，采用了c g i 的 技术方案，在w e b 服务器上运行一个副本用来接收用户请求，并把结果动态分发给用 户。a r c l m s 包括了客户端和服务器端两方面的技术。它可以在服务器端和客户端或其 他客户端建立“数据流”。这一功能使用户可以将本地数据与i n t e r n e t 上的数据结合起来， 使其能够提供g i s 数据和应用服务，从而为用户和数据发布者提供了一个广阔的空f 8 j 。 1 0 第二章基- j - a r c l m s 的w e bg i s 基本原理与构建技术 a r c l m s 提供了免费的h t m l 和j a v a 浏览工具，这些工具提供了诸多的g i s 功能， 可以同时满足浏览器端的多个客户的g i s 请求。当服务器接受的地图请求越来越多时， a r c l m s 可以调整系统性能以满足新的要求。a r c l m s 同时也支持其他的客户端，比如 a r c g i s d e s k t 叩、a r c p a d 和无线设备。 a r c l m s 在种简单的框架提供了强大的g i s 功能。它支持通过要素流的方式传送 影像或矢量数据。从而改变了用户在互联网上交互制图及访问地理数据的方式1 1 6 1 。 a r c l m s 包括了如下特征： ( 1 ) 简单易用的安装、应用和管理向导和模板； ( 2 ) 强大的客户端，支持流方式传输矢量数据； ( 3 ) 在i n t e m e t 桌面浏览器中集成本地数据与网络中的数据； ( 4 ) 服务器构架的灵活性； ( 5 ) 高质量的地图符号显示。 a r c l m s 具备成熟的客户服务器体系构架，允许对各层进行直接定制。例如，客户 端用户通过定制h t m l ，j a v a s c f i p t 或调用开放的对象模型，可以建立特定的i n t e r n e t 应用程序。而在服务器端，a r c l m s 提供了投影和要素专题化等功能。中间件可以使用 a s p 和c o l d f u s i o n 技术进行定制，从而扩展自己的网站。 a r c l m s 其它的一些重要特征还包括：支持要素数据流方式，支持不同来源的数据 整合以及使用一些辅助工具。通过要素数据流方式，a r c l m s 不仅能够向客户端传输影 像数据，而且还可以传输矢量数据，它还允许进行一些超出制图的功能，如数据的空间 叠加，地理分析等。最重要的是，通过要素数据流方式，不仅可以通过网络访问远程数 据，而且还可以使用自己本地机上的数据。辅助工具包括客户端的要素编辑工具 e d i t n o t e s 和共享某些特殊地理信息的工具m a p n i d t e s 。 与e s r i 其它i m s 产品不同的是，a r c l m s 作为n t 服务运行，这一特征使得许多现有用 户可以有效地访问网站。 2 3 基于a r cim sw e bgis 的构建 2 3 1a r cim s 体系结构1 1 7 , 1 8 l a r c l m s 包含了许多部分，每个部分在客户服务器结构中都扮演了重要的角色。简 湖北大学硕- f 学何论文 单说来，a r c l m s 有三个层。 第一层是广域或局域网内的客户端或用户终端，它是直接或间接与服务器相连的计 算机或应用程序，通过h t r p 或t c p i p 协议与服务器建立通讯。 第二层称为中间件。可以把中间件比喻成传输客户端和服务器端之间接收、发送请 求并作出响应的“经纪人”，它管理客户端和服务器端之间的数据，以达到最佳效率与 传输速度。 第三层是服务器。其中a r c i m s 空间服务器可被看成软件服务器，管理并处理需要 在i n t e r n e t 上发布的地理数据。对地理数据的请求被传送到服务器，服务器代理对所需 数据执行请求，生成一幅影像或要素地图，进行查询、地理编码或要素提取等等。最后， 产生的应答又通过中间件返回到客户端。 图2 - 6a r c i m s 体系结构图 第二章基ra r c m s 的w 曲g i s 基本娘理与构建技术 23 2 a r c i m s 安装 图2 7a r c i m s 流程图 在安装a r c i m s 之前先要检查一下w e b 服务器和j a v a 组件是否都正确地安装好 了。如果没有安装，一股要先安装j a v a r u n t i m e e n v i r o n m e n t ( j r e ) 。a r c l m s 安装盘中 带有j r e ，如果没有安装j r e 的话，将给出提示进行安装j r e 。 接下柬安装w e b 服务器和s c r v l e te n g i n e 组件，以保证在安装a r c l m s 前w e b 服务 器能够运行。 在安装a r c l m s 时可以选择典型安装( 所有的a r c l m s 组件都安装在一台计算机 上) 或自定义安装( 不同的组件单独安装在不同的机器上) 。 安装好a r c l m s 后，要为a r c l m s 建立三个虚拟文件夹m a n a g e r 、o u t p u t 和 w e b s i t e 。虚拟文件夹是映射到w e b 服务器上的个物理路径。o u t p u t 文件夹是用柬存 储临时的地图影像的，w e b s i t e 文件夹包含了使用d e s i g n e r 创建网站时的有关数据。 最后，要对配置文件做适中的修改，以保证a r c l m s 和w e b 服务器组件之间的通讯 正常。这些修改视你所使用的w e b 服务器和s e r v l e tc o n n e c l o r 的不同而定。 湖北人学颂十学位论文 233 创建一个a r c i m s 网站 简单地说，创建一个a r c l m s 网站需要三个步骤： 1 明确所需数据的基础上，使用a u t h o r 生成一幅地图。a u t h o r 允许同时使用多个 地理图层，并选择地图的符号与结构，最终输出结果为a x l 文本文件。 2 a x l 文件创建好了后，必须在中间件中进行注册，这一过程被称为“启动地图 服务”。a d m i n i s t r a t o r 就是用柬让服务器与中间进行通讯的应用程序。 3 一旦创建了地图服务并用a d m i n i s t r a t o r 启动服务后，就可以设计网站进行发布 了。整个过程中d e s i g n e r 会通过向导引导你创建h t m l 页面和帽关的支持文件 ! g _ m m i o o p b 口自自o t 自a q q m oo 日自l 口o l b 1 圈2 - 8 湖此太学校蚓幽站点发布图 24a r c x m l 语言开发 2 41 a r c x m l 介绍 a r c x m “1 91 0 l 是a r c i m s 的支柱，是专为在a a c l m s 中不同组件| 1 l j 进行数据交换而设 第二二章基于a r c l m s 的w e bg i s 基本原理与构建技术 计的一种协议，是一种特定的x m l 语言。a r c x m l 文件是文本文件，以a x l 结尾，可以 编辑。a r c x m l 又称a x l 。 a r c x m l 源于x m l 和h t m l 有相似的地方，是s g m l 的子集。它是一种发展了的 标记语言，描述结构数据的内容而不是数据的表现。x m l 是e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e ( 可扩展的标记语言) 的缩写。x m l 并非像h t m l 那样，提供了一组事先已经 定义好了的标签，而是提供了一个标准，利用这个标准，用户可以根据实际需要定义自 己的新的标记语言，并为这个标记语言规定其特有的一套标签。所以x m l 可以作为派 生其它标记语言的元语言。h t m l 侧重于如何表现信息，而x m l 侧重于如何结构化地 描述信息。在i n t e r n e t 上，服务器与服务器之间、服务器与浏览器之间有大量的数据需 要交换，特别是在电子商务中。这些被交换的数据，都被要求对数据的内