（水文学及水资源专业论文）基于gis+web+services的水井工程信息管理系统研究.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文 基于gisw e bs e r vic e s 的水井工程信息管理系统研究 摘要 随着i n t e r n e t 的迅速普及和i t 技术的迅猛发展，社会对地理信息需 求的不断增长，当前w e b g i s 已经广泛应用于社会的各个领域，但是w e b g i s 在多源、异构的空间数据交换和共享、海量数据的传输速度及跨平台等方 面的技术实现上还面临着一系列的难题和考验。而w e bs e r v i c e s 技术引入 到g i s 领域中形成的g i sw e bs e r v i c e s 技术给我们当前所面临的问题提供 了一种全新的解决思路。 本文分为三个部分，第一部分介绍了地理信息系统的概念、产生和发 展历程、研究现状、发展趋势、开发的模式及各自模式的特点 第二部分阐述了c o m g i s 、w e b g i s 、g i sw e bs e r v i c e s 和a r c g i s g e o d a t a b a s e 这四种在本次开发中所采用技术的基本概念、特点、工作原理 等方面的内容，其中g i s w e b s e r v i c e s 作为本次研究中采用的新一代w e b g i s 技术进行了重点说明。 第三部分分析讨论了系统开发所使用的两个基础平台的体系结构和技 术特点，根据这些进行了整个系统开发平台环境的搭建、整个系统功能模 块结构的设计及各个模块的子功能的详细设计，并以这些设计为基础实现 了一个基于g i sw e bs e r v i c e s 的水井工程信息管理系统应用程序，重点说 明了其中几个技术难点的实现方法并给出了主要代码段。 整个系统采用集成二次开发模式，c # 作为开发语言，在编程软件开发 平台利用微软的n e t 平台作为客户端程序的开发平台，a s p n e t 作为服务 器端程序的开发平台；在g i s 工具软件开发平台使用e s r i 公司的a r c g i s e n g i n e 组件库来作客户端程序的开发，a r c g i ss e r v e r 作为服务器端程序 的开发平台，利用a r c s d e 来管理后台的s q l2 0 0 0 数据库，并在服务器端 太原理工大学硕士研究生学位论文 的开发中使用了新一代的w e b g i s 技术叫i sw e bs e r v i c e s 技术来为用户 提供更好的服务，实现了一个c s + b s 结构的水井信息管理系统应用程序。 基于g i sw e bs e r v i c e s 技术的w e b g i s 解决了传统w e b g i s 所面临的诸 多问题，可以说它将成为我们新一代的w e b g i s 解决方案。本文把g i sw e b s e r v i c e s 技术应用到水井信息管理系统的开发中，为水利行业中的w e b g i s 应用和发展做了一点探索。 关键词：水井工程，网络g i s ，组件式g i s ，g i s 网络服务 i l 太原理工大学硕士研究生学位论文 r e s e a r c hi n t ot h es y s t e mo fi n f o r 噙t 1 0 n man a g e 正n t0 fw e l lc o n s t r u c t i o n b a s e d o ng i s ，e bs e r v i c e s a b s t r a c t w i t ht h ef a s t p o p u l a r i z a t i o n o fi n t e m e ta n d r a p i dd e v e l o p m e n to f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h ed e m a n df o rg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ni ns o c i e t y g r o w s a l t h o u g hw e b g i sh a sa l r e a d yb e e na p p l i e de x t e n s i v e l yi nv a r i o u sf i e l d s a tp r e s e n t ，w e b g i ss t i l lf a c e sas e r i e so fd i f f i c u l t i e sa n dt e s t si ns u c ha r e a sa s t h ee x c h a n g ea n ds h a r eo fs p a c ed a t aa m o n gm a n ys o i j c e sa n dd i f f e r e n t s t r u c t u r e s ，t h et r a n s d i s c i p l i n a r i n e s sa n dt r a n s m i s s i o ns p e e do fm a s sd a t a ，e t c a n dg i sw e bs e r v i c e si nw h i c hw e bs e r v i c e si si n t r o d u c e dg i sh e l p ss e t t l et h e a b o v ep r o b l e m sf r o mab r a n d n e wv i e w p o i n t t h i st h e s i si sd i v i d e di n t ot h r e ep a r t s i nt h ef i r s tp a r t , t h ec o n c e p to fg i s ， h o wg i sc o m e si n t ob e i n ga n dd e v e l o p s ，t h es t a t u sq u oo ft h er e s e a r c hi n t og i s ， i t sd e v e l o p m e n tt e n d e n c y ，i t sm o d e so fd e v e l o p m e n t ，a n dt h ef e a t u r e so ft h e i r r e s p e c t i v em o d e s a r ei n t r o d u c e d i nt h es e c o n dp a r t ，t h ec o n c e p t ，f e a t u r e sa n dw o r k i n gr e a s o n so ft h e t e c h n o l o g i e se m p l o y e db yc o m g i s ，w e b g i s ，g i sw e bs e r v i c e sa n da r c g i s g e o d a t a b a s ei n t h i sr e s e a r c hi nw h i c hs p e c i a le m p h a s i si sl a i do ng i sw e b s e r v i c e s ，t h en e w l yd e v e l o p e dw e b g i s i nt h et k r dp a r t t h es y s t e ma n dt e c h n o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h et w o b a s i c p l a t f o r m su s e d i nt h ed e v e l o p m e n ti s d i s c u s s e s a c c o r d i n gt o t h e d i s c u s s i o n ，t h ep l a t f o r i l l so ft h es y s t e md e v e l o p m e n ta r ec o n s t r u c t e d ；t h e s t r u c t u r eo ft h ep a r t si nt h ew h o l es y s t e mi sd e s i g n e d ；a n dt h es u b f u n c t i o n so f t h er e s p e c t i v ep a r t sa r ed e v i s e di nd e t a i la sw e l l m o r e o v e r , a na p p l i c a t i o n p r o g r a mu s e d i nt h ei n f o r m a t i o n m a n a g e m e n to f w e l lc o n s t r u c t i o ni s a c c o m p l i s h e do nt h eb a s i so fg i sw e bs e r v i c e s a n dt h es o l u t i o n st os e v e r a l ，丌 太原理工大学硕士研究生学位论文 t e c h n o l o g i c a ld i f f i c u l t i e sa r eo f f e r e da n dt h em a i nc o d es e c t i o ni sa l s og i v e n t h ew h o l es y s t e ma d o p ut h ei n t e g r a t e dm o d eo fd o u b l ed e v e l o p m e n t i n c 撑，t h ed e v e l o p m e n tl a n g u a g e ，m i c r o s o f t s n e tw h i c hi st h ep l a t f o r mf o r u s e r s p r o g r a m si su t i l i z e di nt h ep l a t f o r mo fd e v e l o p i n gp r o g r a m m i n gs o f t w a r e ； a n de s r i a r c g i se n g i n eb a n ko fm o d u l e si su s e dt od e v e l o pc u s t o m e r s p r o g r a m si nt h ep l a t f o r mo fd e v e l o p i n gs o f t w a r eo ft o o l s a r c g i ss e r v e r ，t h e p l a t f o r mf o rd e v e l o p i n gp r o g r a m si nt h es e r v e r st e r m i n a l ，u t i l i z e sa r c s d et o m a n a g eb a c k e r s s q l2 0 0 0b a n ko fd a t a f u r t h e r m o r e ，an e wg e n e r a t i o no f w e b g i s ，g i s w e bs e r v i c e s ，i sa l s oe m p l o y e di nt h ed e v e l o p m e n to f t h es e r v e r s t e r m i n a lt os e r v eu s e r sb e t t e ra n dt o a c c o m p l i s hau t i l i t yp r o g r a mf o rt h e m a n a g e m e n to fi n f o r m a t i o ni nt h ef i e l do fw a t e rc o n s e r v a n c yb a s e do nt h e s t r u c t u r eo fc sa n db s b e c a u s ew e b g i so nt h eb a s i so fg i sw e bs e r v i c e sh a ss o l v e dag r e a t m a n yo fp r o b l e m st h a tt r a d i t i o n a lw e b g i sc o n 6 - o n t s w e b g i si ss u r e l y r e g a r d e da st h en e w - g e n e r a t i o nw e b g i ss o l u t i o n i nt h ep r e s e n tt h e s i s ，g i s w e bs e r v i c e si sa p p l i e di nt h ed e v e l o p m e n to ft h em a n a g e m e n ts y s t e mo f i n f o r m a t i o ni nt h ef i e l do fw a t e rc o n s e r v a n c y ，w h i c hw i l lc o n t r i b u t eag r e a td e a l f o rt h eu t i l i t ya n dd e v e l o p m e n to f w e b g i si nt h ef i e l do f w a t e rc o n s e r v a n c y k e yw o r d s ：w e l lc o n s t r u c t i o n ，w e bg i s ，c o m p o n e n tg i s ，g i sw e bs e r v i c e s i v 太原理工大学硕士研究生学位论文 符号表 g i s 七e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( 地理信息系统) ； w e b g i s 网络地理信息系统； c g i c o 唧o ng a t e w a yi n t e r f a c e ( 通用网关接口) ； s e r v e ra p i 服务器应用程序接口； d b m s 数据库管理系统； c o m g i s 组件式g i s ； h t t p 一超文本传输协议； t c p i p 传输控制协议网界协议； u r l u n i f o 订i lr e s o u r c el o c a t o r ( 统一资源定位器) ； x m l e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( 可扩展标注语言) ； s o a p s i p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ( 简单对象访问协议) w s d l w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ( w e b 服务描述语言) ； u d d i _ 1 i n i v e r s a ld e s c r i p t i o n d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ( 通一描述、发 现和集成协议) ； g e o d a t a b a s e 地理数据库； d c o m d i s t r i b u t i n gc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ( 分布式组件对象模型) ； c o r b a - _ c o 哪o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ( 通用对象请求代理体系 结构) ； i i s i n t e r n e t 信息服务； c s c ll e n t s e r v e r ( 客户机服务器) ； b s - - b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) ： a s p a c t i v es e r v e rp a g e s ( w e b 服务器端的开发环境) ； d e i d i g i t a le l e v a t i o nm o d e l ( 数字高程模型) 。 x 声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文。是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外。本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。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。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：呈磐 日期：五丑! 芏。鸾 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定。其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的。 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) o 签 名：么三日期：型z 。窆丝 导师签名：- 二象社 太原理工大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 1w e b g i s 是g i s 发展的主要方向之一 自2 0 世纪9 0 年代后期以来，互联网( i n t e r n e t ) 技术得到了迅速的发展，几乎进 入了人类生产和生活的所有领域，对社会文明的进步和经济的发展产生了极为深远的影 响，可以说i n t e r n e t 技术正在改变着整个世界。进入2 1 世纪后，信息技术更加迅猛发 展，i n t e r n e t 已经成为人们进行信息交流、信息获取的重要手段。 随着社会对地理信息的需求在不断的增长，i n t e r n e t 技术的迅速发展就为g i s 提供 了一个崭新而又高效的地理信息载体，利用i n t e r n e t 在w e b 上发布和出版空间数据， 为用户提供空间数据浏览、查询和分析功能，已经成为地理信息系统发展的必然趋势。 于是，基于i n t e r n e t 技术的地理信息系统w e b g i s 就应运而生了。 w e b g i s 是g i s 技术与i n t e r n e t 技术相结合的产物，并且随着i n t e r n e t 技术的迅速 发展而发展，它基于网络资源存储、分析和表达现实世界中各种对象的属性信息及其相 关空间定位特征信息，与传统的g i s 技术相比，具有客户端分布广泛、平台独立性强、 系统成本低和计算负载平衡高效等显著优势。因此可以说w e b g i s 是g i s 未来的主要发 展方向之一。 1 2w e b g l s 技术现状 w e b g i s 的发展经历了不同的阶段，从最初的基于c g i 方法的w e b g i s 以来，中间经历 了基于s e r v e r a p i 方法，基于p l u g i n s ( 插件) 方法，基于a c t i v e x 方法到基于j a v a a p p l e t 方法等。每一种w e b g i s 技术都是同当时的技术条件和基础密不可分。虽然每一种技术都 使w e b g i s 的应用领域得到了进一步的拓展，从而能够在更广泛的领域为更多的用户提供 空间信息服务，但是从其现在的技术和应用状况可以得知，这项技术仍面临着：多源、 异构的空间数据的交换和互操作的实现：结构复杂的空间地理信息数据的查询和整合； 图形信息的传输速度与可视化；跨平台的实现等方面的一系列的技术瓶颈和挑战。 1 3w e b g i s 的新技术叫i sw e bs e r v i c 6 s 技术 随着网络技术的迅猛发展，新的技术不断涌现，而这也同样为g i s 的发展带来了机 遇。当前的i t 领域，面向服务的软件开发模式已经越来越被大家所推崇，在网络领域 太原理工大学硕士研究生学位论文 “w e b 服务”这个概念也很快的流行起来，并引起广泛的关注。其主要目标就是在现有 各类异种平台的基础上构筑一个通用的与平台无关、语言无关的技术层，各种不同平台 之上的应用依靠这个技术层来实施彼此的连接和集成。因此w e bs e r v i c e s 因此也被业 界称为计算机i t 技术继p c 和i n t e r n e t 之后的第三次革命，并迅速成为当今i t 业界的 焦点。从其特点来看w e bs e r v i c e s 可以成为实现w e b g i s 的理想技术，而把w e bs e r v i c e s 技术引入到g s 领域中形成的g i sw e bs e r v i c e s 技术就成为了新一代的w e b g i s 解决方 案。 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章地理信息系统概述及开发模式 2 1 地理信息系统的综述 2 1 1 地理信息系统概述 美国联邦数字地图协调委员会关于地理信息系统的定义是：。g i s 是由计算机硬件、 软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分 析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。”它是计算机地图制图、计算机图 形学、航空摄影测量与遥感、数字图象处理、数据库管理系统等多门学科的交叉，它是 以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理 信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 图2 - 1 与g i s 相关的学科、技术”1 f i g 2 - ld i s c i p l i n e sa n dt e c h n o l o g yr e l a t e dt og i s g i s 的主要功能包括： ( 1 ) 数据处理：获取和处理来自不同数据源的数据，方便地进行数据格式转换， 保证数据在内容和空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性； ( 2 ) 数据编辑：对空间数据和属性数据进行数据组织、修改，利用地理信息系统 软件将数据以可视化的方式表示出来； ( 3 ) 数据管理：数据存储和数据库管理是对地理元素( 地物的点、线、面) 的空 间数据和属性数据组织结构的解释和便于计算机处理与系统用户理解： ( 4 ) 空间查询：根据拓扑学原理，对点、线、面三种空间元素相互之间的关系进 太原理工大学硕士研究生学位论文 行分析处理后提取相关的拓扑特性： ( 5 ) 空间分析：分析和解释现实世界中与空间相关的问题，如对空间实体作邻近 度分析、叠加分析、路径分析等复杂的分析； ( 6 ) 辅助决策：使用者根据不同的应用对象选择不同的应用分析模块。 2 1 2 地理信息系统的产生和发展 g i s 最早起源于2 0 世纪6 0 年代，1 9 6 3 年加拿大测量学家r o g e rf t o m i n s o n 首先 提出了地理信息系统的概念，并于1 9 7 1 研究成功第一个实用意义上的地理信息系统 ( c g i s ) ，被认为是国际上建立最早、较为完善并且被大型使用的地理信息系统。 2 0 世纪7 0 年代以后，随着计算机软硬件水平的提高，以及政府部门在自然资源管 理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求，g i s 得到了巩固和发展。 这一时期的地图数字化输入技术采用人机交互方式，易于编辑修改，提高了工作效率， 扫描输入技术系统出现。 进入2 0 世纪8 0 年代，微型计算机硬件功能的不断增强和价格大幅度下降，这大大 推动了地理信息系统软件的发展，g i s 的理论与技术已经基本成熟。8 0 年代后期，两种 主要的g i s 技术( 栅格和矢量) 实现一体化；相应地g i s 技术与遥感技术一体化，成为 第二代g i s 技术成熟的标志。应用领域迅速扩大，商业化的软件开始进入市场，地理信 息产业的雏形开始形成，是g i s 大发展、普及和推广应用阶段。 2 0 世纪9 0 年代是地理信息系统发生飞跃的时期，其标志是：第一，地理信息系统 发展形成了一个世界范围公认的、包括基础理论研究体系和技术应用体系在内的完整学 术网：地理信息科学或地球信息科学。第二，9 0 年代中后期，在加速发展的互联网企 业网( i n t e r n e t i n t r a n e t ) 技术和面向对象开发技术等，以及整个计算机技术领域集 成化趋势的带动下，g i s 技术发生飞跃，形成第三代g i s 技术。因此伴随着计算机技术 和网络技术的迅猛发展，g i s 的应用也日趋深化和广泛。 近年来随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流i t 技术的 发展，目前国内学术界又提出了第四代g i s 技术的概念，将主要有如下特点： l 、支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向多维发展，从静态数 据处理向动态发展，具有时序数据处理能力。 2 、基于网络的分布式数据管理及计算、w e b g i s 和b s 体系结构，用户可以实现远程 空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理( o l t p ) 和联机分析( o l a p ) 管理能 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 力。 3 、面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数据互动 等多源数据的装载与融合能力，多尺度比例尺数据无缝融合、互动。 4 、具有统一的海量数据存储、查询和分析处理能力、基于空间数据的数据挖掘和 强大的模型支持能力。 5 、具有与其他计算机信息系统的整体集成能力。例如与m i s 、e r p 、o a 等各种企业 信息化系统的无缝集成；微型、嵌入式g i s 与各种掌上终端设备集成，如p d a 、手机、g p s 接收设备等。 6 、具有虚拟现实表达及自适应可视化能力，针对不同的用户出现不同的用户界面 及地图和虚拟现实效果。 2 1 3 地理信息系统的软硬件组成 与一般的信息系统或者计算机系统相比，地理信息系统的软硬件组成有其特点，而 且通常更加复杂。g i s 硬件系统主要由处理设备、存储设备、数据输入设备、数据输出 设备四部分组成。 2 0 世纪7 0 年代，各种信息系统的计算机硬件配置系统还很简单，主要是基于集中 式的配置，其数据存储和处理功能，以及各种外围设备，都直接连接在主机上，所实现 的功能非常有限。 彳到8 0 年代后期，随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展，计算机主机上的计算处 理功能与数据相分离的分布式系统概念，已经对有关地理数据管理系统设计和配置产生 重要的影响。 近年来，由于计算机和i n t e r n e t 的日益普及，w e b g i s 的逐渐兴起并发展壮大，因 此g i s 学术界认为网络设备也成为g i s 硬件组成的重要的部分。 g i s 软件系统的处理对象是复杂的空间数据及空间对象之间的空间关系，因此空间 数据的复杂性决定了g i s 软件的复杂性。g i s 软件系统主要由系统软件、基础软件、g i s 软件三部分组成。 1 系统软件，主要是指计算机的操作系统以及各种标准外设的驱动软件，如w i n d o w s 2 0 0 0 x p 2 0 0 3 、u n i x 、l i n u x 等操作系统，其关系到g i s 软件和开发语言的有效性，是 g i s 软硬件环境的基础。 2 基础软件，主要是指与g i s 相关的空间数据管理软件，如数据库软件，如o r a c l e 、 太原理工大学硕士研究生学位论文 d b 2 、s o ls e r v e r 等。 3 g i s 软件，主要是指系统软件和基础软件之上的图形处理软件，如a r c g i s 软件 系列的a r c m a p 软件等。 2 1 4 我国地理信息系统领域的研究现状 我国在g i s 技术领域虽然起步较晚，但发展迅速。自2 0 世纪8 0 年代以来，国家组 织了若干项有关g i s 技术系统研发的重大科技攻关项目，这些项目有力的推动了我国 g i s 事业的发展。 国内g i s 领域的研究现状和发展趋势主要表现在以下的几个方面： 1 科学技术研究 目前，国内g i s 技术系统已经向着多用户与分布式体系的方向发展；已经开始采用 国际先进的空间数据与属性数据在商用扩展r d b m s 下的一致性管理技术；组件化的g i s 技术的不断发展，开发的程度不断增大，开始向以数据为中心过渡。 2 g i s 软件产品 目前，国内基于p c 平台的g i s 软件产品整体水平已与国外同类的软件产品接近。 在技术升级方面，国产g i s 软件在功能和性能大部分都已经实现了组件化，软件的组件 化已经基本实现：在专业化方面，国产软件在某些电力、电信等重要领域的商用已经取 得突破。 3 g i s 应用与产业化发展 g i s 技术系统在城市规划、电力、电信、交通、地下管网等领域都得到了广泛的应 用，其产业化经济发展也初具规模。 但是在取得很大发展的过程中，我们必须清醒地看到其中的不足之处，主要可以从 以下几个方面看到： 1 从g i s 软件产品的系列角度来看，主要表现在现有的国产软件不能完全集成最 新的理论与方法的研究成果，日新月异的计算机技术并没有在g i s 技术中得到快速的应 用，技术积累比较薄弱，因此与国外的g i s 软件相比，我国的g i s 事业的发展状况还不 能适应建设国家地理信息系统的需要。 2 从示范应用的角度来看，我国与空间技术的相关领域由于对国外g i s 软件的依 赖性较大，所以就造成了我国不能完全掌握产品发展的主动权，这对我国g i s 产业的今 后发展十分不利。 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 1 5 地理信息系统的发展趋势 g i s 技术的发展与计算机硬件和操作系统、元数据库的建设、数据仓库、数据挖掘、 网络、遥感、数据库管理、数字摄影与自动成像等技术的发展是紧密相关的。每项技术 的发展都给g i s 带来深刻的变化。当前地理信息系统g i s 技术的新发展，最引人注目的 是超媒体网络g i s ( w e b g i s ) 技术和o p e ng i s 规范。1 。 1 网络g i s ( w e b g i s ) 近年来，i n t e r n e t i n t r a n e t 发展迅速，利用i n t e r n e t 技术在w e b 上发布空间数 据提供给用户测览和使用是g i s 发展的必然趋势。在w 唧上的任一节点，i n t e r n e t 用户 可以浏览w e b g i s 站点提供的空间数据，以及制作专题地图进行各种空间检索和空间分 析，这就是基于w w w 的地理信息系统( w e b g i s ) 。 2 三维g i s 和四维g i s 三维尤其是实时的三维g i s 系统为各种信息提供了更为直观的表现方式。三维g i s 可以精确地显示和分析二维信息。实际应用中，g i s 所描述的地理对象往往具有时间属 性，“即时态，随着时间的推移，地理对象的特征会发生变化，因此设计并运用4 dg i s 来描述、处理地理对象的时态特征也是个重要的研究领域。 ，3 v r - g i s 技术 v r g i s 技术是虚拟现实技术与g i s 技术的结合。v r - ( ；i s 技术使传统的符号化和视 觉表示的水平，进入了在动态时空变换、多维可交互的地图条件下探索和提高视觉效果 及功能的阶段，即将现实世界的环境与事物，以动态直现的方式表现出来。 4 “3 s ”集成 g i s 、r s 和g p s 三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和 应用的运行系统，为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语 言和思维工具。3 s 以g i s 为核心，g p s 快速获取地球表面空间物体的空间位置信息，r s 实时提供或更新区域信息，g i s 进行空间信息的处理、运算、空间分析和决策支持。 5 开放地理信息系统( o p e ng i s ) o p e ng i s 的目标是实现这样一种技术，它使得一个应用系统开发者能够从w w w 上 透明地获取任何地理数据和任何地理数据处理功能和方法，而不管它的数据格式和数据 模型。o p e ng i s 有助于g i s 个体间的信息交换，并且能与其他系统交换信息。 太原理工大学硕士研究生学位论文 6 移动通信技术与g i s 的有机结合 随着计算机通讯网络( 包括有线和无线网) 的发展，无线应用协议w a p ( w i r e l e s s a p p li c a t i o np r o t o c 0 1 ) 的完善与推广，移动通信技术将使w e b g i s 的应用得到进一步延 伸。未来的g i s 用户可以随时方便地双向互动地获取i n t e r n e t 通过无线网络提供的地理 信息服务，使将来的地学信息是随时随地为任何人任何事情进行4 a 服务 ( g e o i n f o r m a t i o nf o ra n y o n ea n da n y t h i n ga ta n y w h e r ea n da n y t i m e ) 。 7 基于网格计算的新一代w e b g i s 。网格可以称之为第三代因特网应用，它是把整 个因特网整合成一台巨大的超级计算机，实现各种资源的全面共享。网格计算是一种利 用互联网或专用网络把地理上分布的各种计算机、计算机集群、存储系统和可视化系统 等通过逻辑关系组成一台“虚拟的超级计算机“。基于网格计算的g i s 平台，能够分布 式、协作和智能化处理信息。 2 2 地理信息系统开发 2 2 1 地理信息系统开发的模式 地理信息系统根据其内容可分为两大基本类型：一是应用型地理信息系统，以某一 专业领域或工作为主要内容，包括专题地理信息系统和区域综合地理信系统：二是工具 ( 平台) 型地理信息系统。 g i s 常用开发模式主要有三种：独立开发、单纯二次开发、集成二次开发。 1 独立开发，指不依赖于任何工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理 分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序语言，在一定的 操作系统平台上编程实现。好处在于无需依赖任何商业g s 软件，但对于大部分的开发 者来说，能力、时间等各方面的限制使其开发出来的产品很难在功能上与商业的g i g 软 件相比，而且在购买专业g i s 上节省下来的费用可能还不够开发人员在艰难开发过程所 花的费用。 2 单纯二次开发，指完全借助于g i s 工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。 用户以原g i s 为平台，开发出自己的针对不同应用的程序。这种开发方式省时省力，但 是g i s 工具软件提供的开发语言编程能力极弱，往往开发出来的程序不能让人满意。 3 集成二次开发，是指利用专业的g i s 工具软件，以通用软件开发工具尤其是可 视化开发工具为平台，进行二者的集成开发。目前集成二次开发主要有两种方式： 太原理工大学硕士研究生学位论文 ( 1 ) o l e d d e 采用对象链接和嵌入( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ，o l e ) 自动化技术或者利 用d d e 技术，用软件开发工具开发前台可执行应用程序，以o l e 自动化方式或d d e 方式 启动g i s 工具软件在后台执行，利用回调技术动态获取其返回信息，实现应用程序的地 理信息处理功能。 ( 2 ) g i s 控件 利用g i s 工具软件生产厂家提供的建立在o e x 技术基础上的g i s 功能控件，直接将 g i s 功能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能。 22 2 地理信息系统开发模式比较与分析 由于独立开发的难度太大，单纯二次开发受g i s 工具提供的编程语言的限制，效果 又不是很理想，因此，集独立开发和单纯二次开发二者优点的集成二次开发就成为当前 g i s 应用开发的主流方式，这种方式的优点是既可以利用g i s 工具软件对空间数据的管 理、分析功能，又可以利用可视化开发平台的高效，方便等特点，不仅大大提高了应用 系统的开发效率，而且使用可视化软件工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果， 更强大的数据库功能，可靠性好、便于移植、便于维护，尤其是利用g i s 组件式技术进 行的集成开发，更是把这些优点表现的淋漓尽致。 目前许多公司都开发了很多的控件，这样就使开发者避开了某些应用的具体编程， 直接使用现有的成熟控件，这样就减少了调试的时间，缩短了项目开发的周期，并给用 户带来了友好的使用界面。 与利用o l e 自动化技术相比，使用控件开发速度快，而且使得程序开发简单、灵活， 易于实现许多底层的编程和功能开发。 太原理工大学硕士研究生学位论文 第三章基于w e b g is 的水井信息管理系统技术原理 3 ，1c o m g i s 技术 3 i 1 组件式g i s 的特点 g i s 组件是可独立开发和交付的软件单位或系统平台，其存在目的是向外界( 应用 框架、其他组件或最终用户) 提供g i s 数据显示、分析、处理等g i s 专业服务。 可独立开发的g i s 组件具有可模块化的特点，并且它还包含了开发过程中的每个阶 段性成果。这样的g i s 组件可以被独立地设计和实现，能在必要时依据这些信息对外界 环境作恰当的反应或通过接口向外界提供这些信息，必须遵循标准化的组件连接机制， 并尽可能地对外隐藏设计和实现的细节，通过接口与外界交互来实现信息屏蔽的目的。 c o m g i s 是指在某种g i s 组件支持的平台上，利用该平台的组件开发语言，根据组件 提供的接口与专业应用系统集成的系统，或者在g i s 组件系统平台上按照某种协议嵌入 专业应用软件进行二次开发而成的系统。 组件式g i s 符合当今软件技术的发展潮流，极大地方便了应用和系统集成。同传统 的g i s 比较，这一技术具有以下几方面特点： 1 可复用性 它是组件式软件最基本的特性，也是组件技术和g i s 技术相结合的最初驱动力。与 传统的复用技术( 代码段复用、类复用等) 相比。组件的复用更注重于大范围的软件复用 和软件复用的容易程度。而对于g i s 软件组件的复用还应着眼于和其他非计算机领域结 合的专业应用领域中的组件复用。 2 可封装性 封装的目的不仅是为了隐藏设计和实现细节，使组件对外呈现相对独立的实体，而 对于组件使用者来说，封装还意味着提高组件复用的容易程度。对于g i s 这样复杂的专 业应用更需要重视。 3 可定制性 可定制性指组件在组装过程中随组装环境的不同而作出适当的调整。由于g i s 必须 和专业应用结合才能发挥其潜在的功能，因此绝大部分g i s 组件在开发的过程中必须考 虑其方便的可定制性，这是开发的难点之一。 o 太原理工大学硕士研究生学位论文 4 可组装性 利用g i s 组件开发系统的过程是各种g i s 组件组装的过程，组装是实施复用的手段。 5 无须专门g i s 开发语言 传统g i s 往往提供独立的二次开发语言，如a r c i n f o 的a m l 、m g e 的m d l 、m a p i n f o 的m a p b a s i c 等。对g i s 基础软件开发者而言，设计一套二次开发语言是不小的负担， 同时二次开发语言对用户和应用开发者而言也存在学习上的负担，而且使用系统所提供 的二次开发语言，开发能力往往受到限制，难以处理复杂问题。组件式g i s 则不需要专 门的g i s 二次开发语言，只需实现g i s 的基本功能函数，按照组件标准开发接口。g i s 应用开发者，不必掌握专门的g i s 开发语言，只需熟悉基于w i n d o w s 平台的通用集成开 发环境，以及组件式g i s 各个控件的属性、方法和事件，就可以完成应用系统的开发和 集成。目前，可供选择的开发语言很多，如v i s u a lb a s i c 、v i s u a lc + + 、c # 、j a v a 、d e l p h i 以及p o w e rb u i i d e r 等等。 6 大众化的g i s ：组件式技术已经成为业界标准，用户可以象使用其他a c t i v e x 控件一样使用组件式 g i s 控件，使非专业的普通用户也能够开发和集成g i s 应用系统，推动了g i s 大众化进 程。组件式g i s 的出现使g i s 不仅是专家们的专业分析工具，同时也成为普通用户对地 理相关数据进行管理的可视化工具。 r 许多部门、组织和个人建设g i s 项目的初衷并非是与人共享他们的数据，而是使用 g i s 来管理和维护他们拥有的财产、资源和设施，因此传统的g i s 软件主要是面向地理 数据的拥有者，系统非常昂贵、庞大而且复杂。随着社会信息化的进一步加深，数据共 享显得越来越重要，让用户共享并且浏览数据，不但能保护数据投资，而且会产生增值 效应。 7 高效无缝的系统集成 g i s 应用系统建设实际上是对g i s 数据、基本空间处理功能与各种应用模型进行集 成。各种资源和设施管理的g i s 应用更是要求g i s 和m i s 乃至办公自动化( o a ) 有机结合， 这对g i s 系统集成方案提出了很高的要求。归纳起来，基于传统的g i s 基础软件主要有 四种模式的集成方案( 图3 一1 ) 。 模式一：在g i s 基础软件与应用分析模型之间，通过文件存取方式建立数据交换通 道。在这种集成方式中，g i s 与应用分析模型