（计算机应用技术专业论文）基于web+services的地图服务平台的研究与实现.pdf

摘婪摘要本文的研究重点是在地理信息系统领域引入w e bs e r v i c e s 的概念，探讨如何利用w e bs e r v i c e s 的优势来克服现有w e b g i s 系统在分布式计算模式下的不足，以便更好地开发和集成w e b g i s 系统。随着构件技术在软件开发中的广泛使用，w e b g i s 也走上了构件化的发展道路，分布式对象技术的成熟更使得构件技术成为开发w 曲g i s 的得力工具。但是在互联网分布式计算的背景下，基于c o m d c o m 、c o r b a 等分布式对象模型构建的w e b g i s 系统在异构环境下显得能力不足，同时系统本身也无法适应互联网对于松散耦合的要求。针对现有的w e b g i s 在分布式计算模式下的不足，本文引入了w e bs e r v i c e s的概念，结合o p e n g i s 规范和o g c 地理信息服务，提出了基于w e bs e r v i c e s的地图服务平台的解决方案，系统地阐述了地图服务平台的特点、优势和体系结构；利用m i c r o s o f t 的n e t 平台和e s r i 的a r c l m s 地图服务器，设计并实现了相应的系统原型。本文所作的工作有以下几点：1 分析了w e b g i s 的技术特点、w e b g i s 的发展历程、w e b g i s 在w e bs e r v i c e s下的应用和现在w e b g i s 开发存在的问题，指出w 曲s e r v i c e s 技术对解决w e b g i s开发中遇到的问题有着重要的意义。2 分析了w e bs e r v i c e s 技术，结合o p e n g i s 规范和o g c 地理信息服务来提出个应用w e bs e r v i c e s 开发w e b g i s 的解决方案，并在此基础上构建一个基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的框架。3 在a r c l m s 地图服务器的支撑上，完成基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台原型系统的设计、开发和测试，并对地图服务平台做出了适当的评价。关键词：w e b g i s ，构件，w e bs e r v i c e s ，o p e n g i s ，o g c ，地图服务平台，a r c i m s三兰堡主堂垡堡塞苎坠! ! ! 型! ! 竺塑些望坐堑兰堂塑坚窒皇塞翌a b s t r a c tt h ee m p h a s i so ft h er e s e a r c hi st oi m p o r tt h ec o n c e p to fw e bs e r v i c e si nw e b o l s t h i sp a p e rd i s c u s s e dh o wt ot a k ea d v a n t a g eo fw e bs e r v i c e st og e to v e rt h ed e f i c i e n c i e so fe x i s t i n gw e b g i ss y s t e m si nd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d es ot h a tw ec a nd e v e l o pa n di n t e g r a t ew e b g i sm o r ee a s i l y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p o n e n t - b a s e ds o f t w a r e ，c o m p o n e n t sb e g i nt ob eu s e di ng i sd o m a i n n o w ，t h em a t u r i t yo fd i s t r i b u t e do b j o c tt e c h n o l o g yl e t sc o m p o n e n tb e c o m ea ni m p o r t a n tt o o li ni nw e b g i sc o n s t r u c t i o n b u ti ni n t e r n e td i s t r i b u t e dc o m p u t i n g ，w e b g i sb u i l tw i t hc o m d c o m 、c o r b ah a sd i s a d v a n t a g e si ni s o m e r o u ss y s t e m s x m lw e bs e r v i c e si st h eb e s tw a yt os o l v et h e s eq u e s t i o n s a i m e da tt h ed e f i c i e n c i e so fe x i s t i n gw e b g i ss y s t e m si nd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d e ，t h i sp a p e ri m p o r t e dt h ec o n c e p to fw e bs e r v i c e sa n dp u tf o r w a r das o l u t i o no fm a ps e r v i c ep l a t f o r mb a s e do nw e bs e r v i c e sb yc o m b i n i n go p e n g i ss p e c i f i c a t i o na n do g cg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns e r v i c e t h i sp a p e re x p a t i a t e dt h ec h a r a c t e r i s t i c s ，a d v a n t a g e s , a r c h i t e c t u r eo fm a ps e r v i c ep l a t f o r ma n df i n a l l yd e s i g n e da n di m p l e m e n t e di t t h em a i nr e s e a r c hw o r k sa r ea sf o l l o w s ：1 a n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i ca n ds t a t u si nq u oo fw e b g i s ，w e bs e r v i c e sa p p l i e dt ow e b g i sa n dt h ep r o b l e m si ne x i s t i n gw e b g i sd e v e l o p i n ga n dp o i n to u tt h a tw e bs e r v i c e sh a si m p o r t a n tm e a n i n g st os o l v et h ep r o b l e m s 2 a n a l y z ew e bs e r v i c e s ，c o m b i n eo p e n g i ss p e c i f i c a t i o na n do g cw e bs e r v i c e st oc o n s t r u c taf r a m e w o r ko f t h em a ps e r v i c ep l a t f o r mb a s e do nw e bs e r v i c e s 3 w i t ht h es u p p o r t m e n to fa r c l m s ，d e v e l o pa n dt e s tt h es p e c i a lc o n n e c t o rf o rm a ps e r v i c ep l a t f o r mb a s e do nw 曲s e r v i c e s k e y w o r d s ：w e b g i s ，c o m p o n e t , w e bs e r v i c e s ，o p e n g i s ，o g c ，m 印s e r v i c ep l a t f o n n ，a r c l m si i茎= 至堕堡一一1 1 本文研究背景第一章绪论地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，缩写为g i s ) 萌芽于2 0 世纪6 0 年代初，自从1 9 6 3 年加拿大开发了世界上第一个地理信息系统加拿大地理信息系统( c g i s ) 以来，地理信息系统历经了3 0 多年的发展，应用遍及了社会生活的方方面面。近年来，随着i n t e m e t 技术的蓬勃发展，在i n t e r n e t 上浏览和获得地图的需求与日俱增，传统的终端主机型g i s 和基于局域网的g i s 已无法满足互联网时代信息社会的要求。基于i n t e m e t 和w e b 操作平台的分布式地理信息系统的w e b g i s ，已经成为地理信息系统研究的重要方向之一。随着技术的发展，w e b g i s 得到了越来越多的应用，许多机构和各级政府部门都先后建立起了各自的g i s 系统，但多数还停留在“部门g i s 级。即使各机构和部门都有自己的信息中心，但由于体制和管理上的原因，这些信息中心往往不是一个外向的信息集散之地，而是一个内向的信息“黑洞”，是一个“信息孤岛”。解决这一问题的有效途径是建立一种基于开放标准，适合w e b 应用松散耦合的特点，便于信息共享和应用集成的新的分布式计算模式。面向服务的软件体系结构( s e r v i c e so r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a ) 就是基于这样一种松散的、灵活的、可伸缩的n 层计算模式。在面向服务的软件体系结构下，软件的开发和使用都与过去不同。一方面，软件已经从以往要进行安装的程序，演变成了一种服务。s o a 中包含三种角色：服务请求者，服务提供者和服务注册中心。涉及的操作有发布、查找、绑定。服务提供者发布一个服务，登记到注册中心；服务请求者向注册中心发送查找服务的请求消息，注册中心根据服务要求，从登记的服务中查找适合要求的服务，将该服务的信息返回给请求者；请求者根据这些信息对服务进行绑定。在这样一种软件体系结构下，服务对服务请求者而言是完全透明的：服务请求者可以静态或动态查找、绑定服务，而不必关心服务在哪儿，使用的什么操作系统，使用什么编程语言。另一方面，软件的开发人员也可以挣脱一直通过集成本地系统来构建应用程序这种模式的束缚，致力于构建具有复杂结构的n 层系统，这种系统能对网络中各处的众多的应用程序进行集成，减小开发和部署的周期和成本。软件的开发将出现一种全新的局面：软件投放市场的时间大大缩短、开发人员的编程效率明显提高，最为根本的是能开发出质量上乘的软件。w e bs e r v i c e s 是面向服务的体系结构的一个实现f l 】，它能够创建服务的抽象定义、提供服务的具体实现、发布并查找服务、实现服务选择，并实现可互操三兰堕土兰垡堡苎苎王鲨! ! ! 型! 竺箜垫鬯竖箜! 童堕塑兰兰i 塞翌作服务的使用。w e b 服务是通过将紧密耦合的、高效的n 层计算技术与面向消息的、松散耦合的w 曲概念相结合来实现的一一种新的分布式计算模式。可以说，w e bs e r v i c e s 是一种建立可互操作的分布式应用程序的新平台，它允许在w e b站点上放置可编程的元素，能进行基于w e b 的分布式计算和处理，它将对设计、开发和部署基于w e b 的g i s 应用产生很大的影响。本文就是要构建一个基于w e bs e r v i c e s 的一个通用平台一地图服务平台。地图服务平台是一个服务支撑平台，支持各种地图服务的发布、发现、查找、组合、运行和管理，用户可以在不改变原有系统的基础上，通过构建基于x m l的系统间的标准通信协议实现系统间数据和功能的互操作，在这样的i n t e r n e t时空范围内，各取所需构建具有复杂结构的n 层系统，这种系统能将网络中各处的众多的应用程序进行集成，大大提升应用程序的价值。1 2w e bs e r v i c e sw e bs e r v i c e s 本身可以视为一种构件( 组件) ，因而它也具有构件封装性、组装性等特点；同时它适合w e b 松散耦合应用的特点，可以在网上动态地发布和发现，更易于应用程序集成；它基于i n t e r a c t 的开放标准，实现真正的跨平台的可互操作性。w e bs e r v i c e s 是独立的、模块化的应用，能够通过网络，特别是w w w 来描述、发布、定位以及调用。发布服务使用u d d i ( 统一描述、发现和集成协议) ，查找服务使用u d d i 和w s d l ( w e b 服务描述语言) 的组合，绑定服务使用w s d l 和s o a p ( 简单对象访问协议) 。w e b 服务结合了以组件为基础的开发模式以及w e b 的出色性能。和组件样，w e b 服务具有黑匣子的功能，可以在不关心功能如何实现的情况下重复使用。不同于目前的组件技术通过特定的对象模型( o b j e c t - m o d e l s p e c i f i c ) 协议访问，例如分布式组件对象模型( d c o m ) 、远程方法调用( r v i i ) ，或i n t e m e ti n t e r o r b 协议( i i o p ) ；w e b 服务是通过通用网络协议和数据格式来访问的，例如，超文本传输协议( h t t p ) 和x m l 语言。并且，一个w e b 服务的界面是按照w e b 服务接收和生成的消息类型严格定义的。w e b 服务的请求者可以使用任何语言在任何平台上完成调用功能，只要他们能够创建和使用为w e b 服务界面所定义的消息。w e bs e r v i c e s 技术的主要目标是跨平台的可互操作性。为了达到这一目标，w e bs e r v i c e s 技术完全基于x m l ( 可扩展标记语言) 、x s d ( x m ls c h e m a ) 、s o a p 、u d d i 等独立于平台、独立于软件供应商的标准。它具有如下优点：互操作性、普遍性、易于使用和行业支持。基于w e bs e r v i c e s 的软件开发可以给企业带来如下好处【2 】：( 1 ) 使应用程序开发者不必再担心g i s 系统基础架构，可以把重点放在编2兰二要堕堡写协作应用程序上一w e b 服务与x m l 结合使应用程序可以用任何流行的编程语言来写，并且可以部署到任何流行的系统平台上。( 2 ) 帮助减少开发应用程序的时间和花费( 因为开发者可以利用现有的应用模块，而不必在每次编写新程序时都从零开始编写新的服务应用程序) ；使应用程序编写人员能够动态增长应用程序组合的规模。1 3 地图服务平台的研究现状w e bs e r v i c e s 是下一代i n t e m e t 的主要工作模式和应用形态。现在，人们应用g i s 的方式，是一种“小而全”或“大而全”的方式，无论空间数据还是g i s 功能，都必须拿到属于自己的机器或网络空间中来才能使用，各种花费了大量投资建立起来的数掘库和应用方案，基本上都孤立地存在着，很难方便地共享和互通，造成整个社会的巨大资源浪费，w e b 服务有可能彻底改变这种局面。有数据的部门和机构可以在网上发布自己的数据，并可以以元数据的形式来发布。一些有实力的咨询机构、应用开发商和政府职能部门，可以建立自己的w c b 服务站点，对外提供各种g i s 功能服务，需要g i s 数据或功能服务的单位或个人，可以随时随地访问i n t e m e t 上各种g i sw e b 服务站点，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，从而为用户和数据发布者提供了一个更广阔的空间。基于w e bs e r v i c e s 向用户提供服务是目前j w e b 发展的趋势，o o o g l e 已经通过g o o g l e a p i 向用户提供其搜索服务。目前基于w e bs e r v i c e s 技术构建和使用的w e b g i s 系统仍处于试验阶段。比较重要的有：t e r ms e r v e r 影像数据服务，m i c r o s o f t 的r e a p p o i n t 以及e s r l 的g e o g r a p h i cn e t w o r k 和a r c w e bu s a 等。其中a r c w e bu s a 是e s r i 公司应用最新的w e bs e r v i c e s 技术框架，构建的一个网络服务体系雏型，有5 0 多家g o s 相关机构参与了a r e w e bs e r v e r u s a 的建立。北京国信慧通公司实现了基于l d a p l n f o 的删s ( w e b 地图服务) 和w f s ( w e b 地图要素服务) ，其系统利用g m l 标准，提供了多种公众应用服务规范该服务的实现规范，客户端建议使用m a p x t r e m e 的可视化j a v a b e a n s 和j b u i l d e r 进行开发。而在建立基于位置的信息服务门户方面，目前国内外的成功范例还很少。从应用服务模式、系统体系结构设计、实际运营能力、用户数量等方面，国内的图行天下网站( 0 0 2 m a p ) 是比较先进的。但是，以“图行天下”为代表地图服务网站仍然存在着以下主要问题：图行天下网站提供了基本的电子地图和兴趣点( p o i ) 数据图层，在此基础上，各个应用系统添加了相应的专题数据图层及相关服务，但由于没有相应的机制和平台功能支持而难于被共享，造成重复建设。一部分专题应用系统采用了图行天下g 0 2 m a p m i p 地图服务中间件构建了自有的网站系统，但无法分布式共享图形天下网站中的基本电予地图，无工学硕士学位论义基十w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的研究与实现法实现相互之间的应用服务集成，更不用说跟非g 0 2 m a p 客户的其它地图服务网站的信息共享与应用集成，造成信息孤岛。基于地图应用服务商模式，目前的大多数应用是在客户应用中进行地图应用和其它专题应用集成，这种模式难于满足灵活的个性化、一站式的服务需求。由于g 0 2 m a p m i p 地图服务中间件目前的实现技术紧密依赖于m a p l n f om a p x t r e m ef o r n t ，无法与其它g s 系统平台实现互操作。综合上述的分析研究，目前基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台还没有一个公认的框架，本文结合目前g i s 的发展和w e bs e r v i c e s 的技术特点，提出一个在w e bs e r v i c e s 技术下应用g i s 的解决方案，并在此基础上提出了一个公用的地图服务支撑平台的框架模型。利用地图服务平台，由第三方将空间数据和对空间数据的操作及使用等功能以w e bs e r v i c e 的方式提供出来，将大大减少开发者开发应用过程中的困难，更好地解决w e b g i s 中出现地跨平台、互操作、管理和维护问题。1 4 本文主要工作论文研究工作采用理论研究和实践相结合的方式进行，首先研究了w e b g i s技术特点、发展趋势，以及实际应用中存在的不足，分析了地图服务平台的特点和体系结构，然后再在分析w e bs e r v i c e s 技术的基础上，结合地图服务平台的特点，设计并实现了一个基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台原型。主要工作如下：t 分析了w e b g l s 的技术特点、w e b g i s 的发展历程、w e b g i s 在w e bs e r v i c e s 下的应用和现在w e b g i s 开发存在的问题，指出w e bs e r v i c e s 技术对解决w e b g i s 开发中遇到的问题有着重要的意义。2 分析了w e bs e r v i c e s 技术，结合o p e n g i s 规范和o g c 地理信息服务来提出一个应用w e bs e r v i c e s 开发w e b g i s 的解决方案，并在此基础上构建一个基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的框架。3 在a r c l m s 地图服务器的支撑上，完成基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台原型系统的设计、开发和测试，并对地图服务平台做出了适当的评价。1 5 本文组织本文的章节安排如下：第一章为绪论。本章主要介绍论文的研究背景、研究现状以及研究的主要内容。4第一章绪论第二章研究w e b g i s 以及w e bs e r v i c e s 技术。本章主要介绍w e b g i s 的基本特征、实现技术，分析了w e bs e r v i c e s 的定义、体系结构及运行机制。然后在分析w e b g i s 发展历程和传统的w e b g i s 应用开发中存在的问题的基础上，指出基于w e bs e r v i c e s 的w e b g i s 开发模式是软件体系结构发展的必须和这种开发模式对于解决传统g i s 开发中遇到的问题有着熏要的意义。第三章研究基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台。分析w e bs e r v i c e s 技术在解决g i s 互操作问题中所起到的重要作用、o g c 信息服务框架，在此基础上提出了一个基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的框架模型结构。最后，简单介绍地图服务平台的支撑- - a r c l m s 及g m l 、a r c x m l 。第四章介绍基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的实现。本章对地图服务平台的基础地图对象访问类、基础地图功能服务、高级地图服务、扩展功能接1 ：3进行了设计，在此基础上，对地图服务平台提供的服务进行了具体的划分并实现了基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的开发。最后，对该系统进行了一个简单的测试后，对系统的优缺点迸行了简要的分析。第五章为总结与展望，首先对论文的内容进行总结，并对开发过程中遇到的问题进行了讨论。由于w e bs e r v i c e s 技术的还未完全成熟，还有许多值得研究和探讨的问题，最后列举了一些需要进一步开展的工作。工学硕士学位论义基十w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的研究与实现第二章w e b g i s 和w e bs e r v i c e s 技术万维网地理信息系统w e b g i s 是g i s 与w w w 的有机结合，是g i s 在广域网环境下的一种应用，最终目标是实现空问信息网络化p j 。g t s 通过w w w 使功能得到了扩展( 实际上是两者互为扩展) ，真正成为一种大众使用的信息工具。从w w w 的任意一个节点，人们可以浏览w w w 上的各种分布式的、具有超媒体特性的地理空间数据及属性数据，进行地理空间分析、查询，以支持智能辅助决策。通过对空间信息网络化和超媒体技术的集成，w e b g i s 提供给用户的信息不仅仅是矢量化的空间信息，还有遥感影像、动态视频、文字说明等多种信息【4 j 。w e bs e r v i c e s 是面向服务的体系结构的一个实现，其基本思想是利用平台标准( 女 i h t t p 、x m l ) ，实现异构系统互操作，它具备平台独立，用户透明和轻松穿透防火墙等特点，是实现异构系统集成的理想计算模型。在w e b g i s 系统中引入w e bs e r v i c e s 技术，必将改变w e b g l s 软件的体系结构，从而改变g i s 数据访问和功能互操作模式，真正实现网络环境下空间信息共享和空间知识发现，推进w e b g i s 的社会化应用【5 】。2 1w e b g i s 的基本特征自1 9 6 3 年加拿大为了开展土地资源调查而建设了世界上第一个地理信息系统( g i s ) 力1 1 拿大地理信息系统( c g i s ) 以来，随着计算机技术的高速发展，g i s 也在不断发展，并在许多国家和地区的各个部门和领域得到迅速的发展和广泛的应用。万维网地理信息系统是在i m e m e t 或i n t r a n e t 网络环境下的一种兼容、存贮、处理、分析和显示与应用地理信息的计算机信息系统同。国际学术界称之为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提供地理信息，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。和传统的地理信息系统相比，w e b g i s 具有以下几个特点：更广泛的访问范围客户可以同时访问多个位于不同地点的服务器上的最新数据，而这一i n t e m e t所特有的优势大大方便t g i s 的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现，更简单的操作要广泛推广g i s 应用，使g i s 系统为广大的普通用户所接受，而不仅仅局限于少数受过专业培训的专业用户，这就需要降低对系统操作的要求，通用的w e b 浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。w e b g i s 是交互系统6工学硕士学位论义基十w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的研究与实现w e b 用户通过超链接浏览是由w w w 开发者组织的静态图形和文本所组成的w e b 页面然而这些图形大部分是j p e g 和g i f 格式的文件，用户无法操作地图。w e b g i s 用户可以在w e b 浏览器上执行放大、漫游、查询、标注等基本的g i s 功能，操作g i s 地图和数据。w e b g i s 是跨平台系统w e b g i s 可以访问不同的平台，而不必关心用户运行的操作系统是什么( 如w i n d o w s 、l i n u x 、u n i x ) 。w e b g i s 对任何计算机和操作系统都没有限制。只要能访t h i n t e m e t ，用户就可以访问和使用w e b g i s 。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( w r i t eo n c e ，r u ne v e r y w h e r e ) ”，使w e b g i s 的跨平台特性走向更高层次。w e b g i s 是分布式系统i n t e m e t 的一个特点就是它可以访问分布式数据库和执行分布式处理，即信息和应用可以部署在跨越整个i m e m e t 上的不同计算机上。w e b g i s 利用i n t e r n e t 分布式把g i s 数据和分析工具部署在网络不同的计算机上。g 1 s 数据和分析工具是独立的构件和模块，用户可以随意从网络的任何地方访问这些数据和应用程序。用户不需要在本地计算机上安装g i s 数据和应用程序，只要把请求发送到服务器，服务器就会把数据和分析工具模块传送给用户。w e b g i s 是动态系统由于w e b g i s 是分布式系统，数据库和应用程序部署在网络的不同计算机上，并由其管理员进行管理，因此，管理员对数据和应用程序的更新对于i n t e m e t 上的每个用户来说都是最新可用的。也就是说，w e b g i s 和数据源是动态链接的，只要数据源发生变化，w e b g i s 就将得到更新。另外，w w w 为w e b g i s 提供了集成多媒体信息的能力，把视频、音频、地图、文本等集中到相同的w e b 页面，极大地丰富了g i s 的内容和表现能力。2 2w e b g i s 的实现技术w e b g i s 的基本工作模式如下：用户启动客户端的交互程序( 通过w e b g i s浏览器) ，通过客户端交互程序由代理协议向服务器发送请求，并对服务器回送的数据进行显示、操作，使用其提供的g i s 功能；如果用户操作的完成被定义在服务器一端，客户端交互程序还会将新的请求发回服务器，服务器则运行服务端的g s 应用，并再次将结果返回到客户端，由客户端交互程序负责解释并显示给用户。目前，构建w e b g i s 的主要技术包括基于服务器端的技术、基于客户端的技术和基于服务器客户端的混台技术。7工学硕士学位论义基十w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的研究与实现2 2 1 基于服务器端w e b g i s 开发的技术基于服务器端技术的w e b g i s 由客户端浏览器向w e b 服务器发出服务请求，服务器接受服务请求后调用有关的t 3 i s 服务程序，由服务器访问地理矢量数据、执行g i s 功能，并将执行结栗阻静态w e b 页面的形式返回给客户端浏览器。在这种w e b g i s 中，g i s 数据和g i s 处理功能都位于服务器端，客户端只负责向服务器发送请求和显示由服务器送回的楣应结果。基于服务器端技术的w e b g i s 开发的优点是服务器可以进行许多难于在客户端处理的复杂g i s 操作，系统易于维护和更新。同时系统对客户端的要求较低，儿是可以浏览一般网页的客户均可以获得g i s 信息，即使是非专业的普通用户也同样可以轻松的使用各种g i s 功能。基于服务器端技术的w e b g i s 开发的缺点是所有和g i s 相关的操作都位于服务器端，因此客户端的每个请求都必须发送到服务器端处理，影响了响应的性能和速度，且系统和客户的交互性能差。目前已经有多种不同的技术方法被应用于研制实现w e b g i s ，基于服务器端的w e b g i s 开发技术主要有：c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ，通用网关接口) 、服务器端应用程序接口( s e r v e ra p i ) 等。2 2 2 基于客户端的w e b g i s 开发技术基于客户端技术的w e b o i s 允许g i s 分析和g i s 数据处理在客户端执行。这些g s 分析工具和g i s 数据最初驻留在服务器上。用户通过浏览器向服务器发出需要g s 数据和g i s 处理工具的请求，服务器将所需要的g i s 数据和g i s 处理工具传送给客户端，客户端接受所需要的g i s 数据和g i s 处理工具，按照用户的操作，进行g i s 数据处理和分析；此时无须服务器的参与。由于所需要的g i s 数据和g i s 处理工具己经到达客户端，因面具有操作方便、灵活、速度侠等优势。基于客户端的w e b g i s 开发技术韵优点是增强了客户端处理能力，减少t n务器端处理的数据量和网络传输负荷，系统的交互性强。基于客户端的w e b g l s 开发技术的缺点是对客户端计算机的性能要求高，系统难以维护，且用户通常需要进行必要的培训。目前基于客户端的w e b g i s 开发技术主要包括g i sp l u g - - i n 、g i sa c t i v e x 和g i sj a v aa p p l e t 等技术方法。2 2 3 基于服务器，客户端的混合技术前面所讲到的单纯的客户端模式和服务器模式都存在着明显的不足，可以将两种模式的优点结合在起构成一种混合模式是解决这些问题的一种理想的蠹第二章w e b g i s 和w e bs e r v i c e s 技术方法【”。混合模式的特点在于 8 1 ，当需要执行大数据的处理和分析时，可以在高性能的服务器上执行；当需要由用户来控制处理任务时，则可在客户端进行；在这种混合模式下，客户端和服务器共享彼此的功能，数据和应用程序可以根据需要由客户端来不断的请求，或者在客户端执行，或者在服务器端执行，从而使系统的执行效率达到最优化。在目前很多的主流的w e b g l s 产品都提供了多种的技术方案供用户选择使用。用户可以根据需要灵活的配置服务器和客户端的功能，从而达到系统的最优化。2 2 4 综合比较前面介绍了构建w e b g i s 的常用技术及其优缺点，表2 1 中对这些技术的优点和缺点做了个简单的总结。表2 iw e b g i s 各种实现技术的优缺点对比所以，w e b g i s 的实现可以考虑具体的要求来选择实现方式。如果主要是地图显示，则对显示性能要求较高，并且程序结构比较复杂，程序代码量也较大，可以考虑采用p l u g i n 实现；如果主要是空问信息查询，常需要根据不同的应用项目加以更改，并且需要和用户进行交流的，可以采用j a v aa p p l e t 实现；而在动态页面生成等方面，c g i 调用仍然大有用场。当然，随着计算机技术的不断发展，各种技术也在逐步完善，它们在保持其优势的同时，也逐渐能弥补其自身的弱点9工学硕士学位论义基十w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的研究与实现与不足。2 3w e bs e r v i c e s 概述近年来各国不同行业、不同部门建立了大量的空间地理信息系统和空间数据库，成果令人鼓舞。但由于空间地理数据的多样性和复杂性，当前这些系统和数据库的缺点也日益显现出来。如各个系统彼此封闭、孤立，没有统一的标准，各自采用不同的数据格式、数据存储和数据处理方法，基于具体的、相对对立g i s 平台的应用开发系统间难于实现信息共享与交流等。分析这些现象，归根结底的原因是缺乏共享的机制和g i s 互操作的手段，无法对空间地理信息资源进行集成。在美国前副总统戈尔提出的“数字地球”战略构想1 9 】中，空问地理信息的共享、互操作和集成是其实施的关键和基础。目前国际上已开展的工作包括空间数据基础设施( n s d i ) 计划，o p e n g i s 规范，i s o t c2 1 l 地理信息，地理信息标准亿组织等，其目的是解决地理空间信息的共享。但现有方法尚不能完全彻底地解决空间地理信息的共享、互操作和集成中的问题。而在互联网时代背景下产尘的w e bs e r v i c e s 技术可直接将各种组织、应用程序、服务链接起来，实现在不同平台间以一致的方式交换和描述数据的梦想，为实现空间地理信息共享，互操作和集成提供了新的解决方案。2 3 1w e bs e r v i c e s 定义由于w e b s e r v i c e s ( w e b 服务) 的概念闯煎不久，目前尚未有一个统一的定义，下面是一些组织和知名计算机公司对w e b 服务的理解和定义：w 3 c ：w e b 服务是由u p , 标识的软件应用程序。其接口和绑定可以通过x m l 部件( a r t i f a c t s ) 进行定义、描述和发现，w e b 服务支持通过基于因特网的协议使用基于x m l 的消息与其他软件应用程序直接交互( 1 0 1 。m i c r o s o f t ：w e b 服务是通过标准的w e b 协议可编程访问的w e b 组件】。i b m ：w e bs e r v i c e s 是一种新的w e b 应用程序分支，他们是自包含、自描述、模块化的应用，可以发布、定位、通过w e b 调用w e bs e r v i c e s 可以执行从简单的请求到复杂商务处理的任何功能。一旦部署以后，其他w e bs e r v i c e s 应用程序可以发现并调用它部署的服务【1 2 l 。基于以上定义，本文给出的定义是：w e bs e r v i c e s 本身可以视为一种构件( 组件) ，它具有构件封装性、组装性等特点；同时它适合w e b j ：2 散耦合应用的特点，可以在网上动态地发布和发现，更易于应用程序集成；它基j ：i n t e m e t 的开放标准，实现真正的跨平台的可互操作性。第= 章w e b g i s 和w e bs e r v i c e s 技术2 3 2w e bs e r v i c e s 的体系结构w e bs e r v i c e s 是一个面向服务的体系结构，图2 1 描述这种面向服务的w e bs e r v i c e s 体系结构【13 1 。图2 1w e bs e r v i c e s 体系结构从上面的图中可以看出w e b 服务体系结构中存在的三种角色：服务提供者( s e r v i c e sp r o v i d e r ) 。从企业的角度看，这是服务的所有者。从体系结构的角度看，这是托管访问服务的平台。服务请求者( s e r v i c e sr e q u e s t e r ) 。从企业的角度看，这是要求满足特定功能的企业。从体系结构的角度看，这是寻找并调用服务，或启动与服务交互的应用程序。服务请求者角色可以由浏览器来担当，由人或无用户界面的程序( 例如，另外一个w e b 服务) 来控制它。服务注赐中心( s e r v i c e sr e g i s t r y ) 。这是可搜索的服务描述注鼹中心，服务提供者在此发布他们的服务描述。在静态绑定开发或动态绑定执行期间，服务请求者查找服务并获得服务的绑定信息( 在服务描述中) 。对于静态绑定的服务请求者，服务注册中心是体系结构中的可选角色，因为服务提供者可以把描述直接发送给服务请求者。对于利用w e b 服务的应用程序，必须发生以下三个行为：发布服务描述、查询或查找服务描述以及根据服务描述绑定或调用服务。这些行为可以单次或反复出现。这些操作具体为：发布( p u b l i s h ) 。为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务请求者可以查找它。发布服务描述的位覆可以根据应用程序的要求而变化。查找( f 协d ) 。在查找操作中，服务请求者直接检索服务描述或在服务注1 _ = 学硕士学位论文基于w e bs e r v i c e s 的地图服务平台的研究与实现册中心中查询所要求的服务类型。对于服务请求者，可能会在两个不同的生命周期阶段中牵涉到查找操作：在设计时为了程序开发而检索服务的接口描述，而在运行时为了调用而检索服务的绑定和位置描述。绑定( b i n d ) 。绑定操作中，服务请求者使用服务描述中的绑定细节来定位、联系和调用服务，从而在运行时调用或启动与服务的交互。2 3 3 实现w e bs e r v i c e s 的关键技术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 )x m l ( 可扩展标记语苦) 是由w 3 c ( 互联网联合组织) 于1 9 9 8 年2 月发布的标准，是目前全球范围内用来描述数据和交换数据的一种标准方式。x m l的最大优点在于它的数据存储格式不受显示格式的制约。它允许各个组织、个人建立适合他们自己需要的标记集合。另外，x m l 的自我描述性质也使得许多复杂的数据关系得到良好的表现。x m l 还有其他许多优点，比如它有利于不同系统之间的信息交流，完全可以充当网际语言，并有希望成为数据和文档交换的标准机制。x s d ( x m ls c h e m a 建模1x m ls c h e m a 是一种x m l 环境下的数据建模工具。x m ls c h e m a 是w 3 c的推荐模式，于2 0 0 1 年5 月正式发布。在使用x m l 对数据进行描述的同时，也需要由一种模式语言来对这些数据结构元数据进行描述。最初用于描述的工具是d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ，文档类型定义) ，然而随着x m l 的应用不断推广，d t d 已经不能满足要求。x m ls c h e m a 正是针对这些d t d 的缺点而设计的，它定义了一套标准的数据类型，并给出了一种语言来扩展这套数据类型。w e bs e r v i c e 平台就是用x s d 来作为其数据类型系统的，作为w e bs e r v i c e的主要技术，其他w e bs e r v i c e 技术，s o a p , w s d l ，u d d i 的x m l 语法都是采用x m ls c h e m a 进行定义和描述，x m ls c h e m a 已成为x m l 世界中的标准交流工具，类似与u m l 在软件设计中的地位。s o a p ( 简单对象访问协议1s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 源自创建的基于x m l 的r p c 机制的想法。1 9 9 9 年后期，在m i c r o s o f t ，d e v e l o p m e n t o r ，d o n b o x 的共同努力下，发展成了s o a p 版本0 9 。其主要的目的是跨越网络和防火墙的限制，使用h t t p协议来调用远程的c o m 对象。随着i b m 等公司的加入，s o a p 开始不再局限于w i n d o w s 平台，协议也不仅仅是h r r p 。s o a p 逐渐发展成为了一个跨平台、跨语言、跨协议分布式对象访问技术。目前，它已经成为w 3 c 的标准。s o a p 是以x m l 形式提供了一个简单、轻量的用于在分散或分布环境中交换结构化和类型信息的机制。它具有简单性、不需要任何对象模型、可以使用任第二章w e b g i s 和w e bs e r v i c e s 技术何语言来完成的特点。实际上，它通过提供一个有标准组件的包模型和在模块中进行数据编码的机制，定义了一个简单的表示应用程序语义的机制，这使s o a p能够用于从消息传递到r p c 的各种系统。s o a p 主要由s o a p 信封、s o a p 编码规则、s 0 a pr p c 表示、s o a p 绑定四部分组成。s o a p 产生有其必然性。以往创