（计算机应用技术专业论文）面向多数据源的webgis的研究与实现.pdf

江苏大学硕出研究生毕业论文 摘要 分布式异构空间信息的共享怒当前g i s 成用的研究热点，其中，解决 空间数据的格式、结构和语义的不一致，实现多数据源的有机集成是其中 麓关键润题之一。本文采用互操佟集或模式，逶过弓l 入魏l 、s v g 、元数 据和w e bs e r v i c e 技术，解决了异构数据的可达性、集成系统的可伸缩性、 数据互操作等问题，为用户提供了较好的信息服务，并初步实现了分布式、 舅梅、謇浚、海量的空阕信惠熬褥魏集戒，阕时透过零| 入二次缓存技术， 明显提高了系统的整体性能。 本论文的主要研究工作有： ( 1 ) 深入研究了g m l 豹数据表现能力昶藏瘸扩展施力，分辑了g m l 技 术在多数据源集成系统中的应用优势。根据遗留空间信息的现状，讨论了 空间信息向g m l 数据的转换、g m l 文档的解析和查询技术的实现方法。 ( 2 ) 在深入磅究了s 粥技术的缝图表现麓力的基确上，分辑了x s l t 的转换方法，并根据g m l 和s v g 空间信息图元的对应关系，编写了相应的 x s l t 转换模板。 ( 3 ) 研究了w e b 服务和元数据技术的工佟原理，分橱了它稍在多数据 源集成系统中的应用方法，探讨了它们解决数据可达性和用户快速定位问 题的实现方案。 ( 4 ) 分析了当前数据集成系统的性能闻题，提出对g m l 文档的两次缓 存思想，讨论了缓存模块的管理、替换策略和一致性问题。 ( 5 ) 针对城市交通篱理的应用震求，设计并实现了多数据源集成原型 系统。该系统在结构上分为应用屡、数据集成层、服务滋和数据层，各层 之间通过w e b 协议调用，基本上实现了集成分布式异构空间数据的目标， 劳具有较嵩的嚷应性能。通过对殿型系统的建立稆缓存馕箍鳇分析，进一 步论证了瑟向多数据源的w e b g i s 的可行性，为实现空阂信息的共攀，集 成大规模的数据提供了一个新的集成思路。 关键词：地理信息系统，g m l ，s v g ，w e b 服务，元数据，缓存 江苏大学硕士研究生毕业论文 a b s t r a c t t h es h a r eo fh e t e r o g e n e o u sa n dd i s t r i b u t e ds p a t i a li n f o r m a t i o n i st h er e s e a r c h i n gh o t s p o to fg i sa p p l i c a t i o nr e c e n t l y 。i ti so n e o ft h ek e yp r o b l e m st os o l v et h ed i f f e r e n c e sa m o n gt h ef o r m a t ， s t r u c t u r ea n ds e m a n t i c so fs p a t i a ld a t a ，a n dr e a l i z et h eo r g a n i c i n t e g r a t i o n o fm u l t i d a t as o u r c e s 。t h i s p a p e ra d o p t s i n t e r o p e r a ti n gi n t e g r a t i o ns c h e m a s ，a n ds o l v e ss u c hp r o b l e m sa st h e a c c e s s i n go fh e t e r o g e n e o u sd a t a ，r e t r a c t i l i t yo fi n t e g r a t e ds y s t e m ， a n d 主n 乞e r o p e r a 专主o no fd a t aa n ds oo n ，b yi n t r o d u c i n gg 色，s v g ， m e t a d a t aa n dw e bs e r v i c et e c h n o l o g i e s t h u si to f f e r ss o m eg o o d i n f o r m a t i o ns e r v i c e sf o rt h eu s e r s ，a n dr e a l i z e st h eo r g a n i c i n t e g r a t i o no fd i s t r i b u t e d ，魏e t e r o g e n e o 轻s ，a u t o n o m o u s ， m a s s i v e s p a t i a li n f o r m a t i o n ，a n di nt h em e a n t i m ei ti m p r o v e si ne v i d e n c e t h ew h o l ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e mb yi n t r o d u c i n gt h es e c o n d c a t c h i n gt e c h n o l o g y ， t h em a i nr e s e a r c hw o r ki sa sf o l l o w s ： ( 1 ) i td e e p l ys t u d i e so nt h ed a t ab e h a v i n ga b i l i t ya n d t h e e x t e n d i n ga b i l i t yo fa p p l i c a t i o no fg m l ，a n a l y s e st h ea p p l i c a t i o n p r e d o m i n a n c ei nt h ei n t e g r a t e ds y s t e mo fm u l t i - d a t as o u r c e so fg m l t e c h n o l o g y a c c o r d i n gt ot h es t a t u sq u oo fs p a t i a li n f o r m a t i o n l e a v i n gb e h i n d ， i td i s c u s s e st h ec o n v e r s i o nf r o m s p a t i a l i n f o r m a t i o nt og m ld a t a ，t h ep a r s i n ga n dt h er e a l i z i n gm e t h o d so f q u e r y i n go fg m ld o c u m e n t ( 2 ) o nt h eb a s i so ft h ed e e pr e s e a r c ho nt h em a pb e h a v i n ga b i l i t y o fs v gt e c h n o l o g y ，i ta n a l y s e st h ec o n v e r s i o nm e t h o do fx s l t ，a n d w r i t e st h ec o n v e r s i o n t e m p l a t e o fx s l t ， a c c o r d i n g t ot h e c o r r e s p o n d i n gr e l a ti o n s h i pb e t w e e nt h es p a ti a tg r a p h i c a le l e m e n t b e t w e e ng m la n ds v g ； 江苏天带硕士研究生毕业论文 o fw e bs e r v i c ea n d( 3 ) i tr e s e a r c h e st h ew o r k i n gt h e o r i e s m e t a d a t at e c h n o l o g y ，a n da n a l y s e st h ea p p li c a t i o nm e t h o di nt h e m u l t i d a t as o u r c e si n t e g r a t e ds y s t e m ，t h u sd i s c u s s e st h er e a l i z i n g m e t h o d sw i t hw h i c ht os o l v es u c hp r o b l e m sa sd a t aa s s e s s i n ga n d r a p i dp o s i t i o nb yt h eu s e r s 。 ( 4 ) i ta n a l y s e st h ep e r f o r m a n c ep r o b l e mo f c u r r e n td a t a i n t e g r a t e ds y s t e m , a n dp u t sf o r w a r dt h ei d e ao ft w i c ec a c h i n gf o r g m ld o c u m e n t ，a n dt h e nd i s c u s s e ss u c hp r o b l e m sa st h em a n a g e m e n t ， r e p l a c e m e n t p o li c ya n dc o h e r e n c eo fc a c h i n gm o d u l e ( 5 ) o nt h ea p p li c a ti o nd e m a n do ft h ec it yt r a f f i cm a n a g e m e n t ， i td e s i g n sa n dr e a l i z e sam u l t i - d a t as o u r c e si n t e g r a t e dp r o t o t y p e s y s t e m ，w h i c hc o n s i s t so fa p p l i c a t i o nl a y e r ，d a t ai n t e g r a t i o nl a y e r ， s e r v i c el a y e ra n dd a t al a y e r ，a n de a c hl a y e ri st r a n s f e r r e db yw e b p r o t o c o l ，t h u sb a s i c a ll yr e a liz e st h ei n t e g r a t i o no f 囊e t e r o g e n e o 娃s a n dd i s t r i b u t e ds p a t i a ld a t a ，w h i c hh a sh i g hr e s p o n d i n gp e r f o r m a n c e ， a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft h ef o u n d a t i o no fp r o t o t y p es y s t e ma n d c a c h i n gp e r f o r m a n c e 。i tp r o v e s t h ef e a s i b i1it yo fw e 酶i so f m u l ti - d a t as o u r c e s ，a n do f f e r san e wi n t e g r a t e dt h o u g h tf o r r e a l i z i n gt h es h a r eo fs p a t i a li n f o r m a t i o n a n d i n t e g r a t i n g l a r g e s c a l ed a t a k e yw o r d s ：g i s ，g m l ，s v g ，w e bs e r v i c e ，m e t a d a t a ，c a c h e 学位论文版权使用授权书 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，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密圈 。 学位论文作者签名：专戈参 指导教师签名： 泸6 ，年i 硼l j 闩 绣 冲5 年h 觅馆b 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在姆师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成采。除文巾已经注麓弓| 用酶内容以 外，本论文不包含任何其他个人或集体融经发表或撰写过的作品 成果。对本文豹磷究徽密重要贡献的个入释集体，均已在文孛以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：z 即参年，善月，；髓 夯圭 江苏托学硕士研究生毕嫩论文 第一寒绪论 1 。l 弓i 言 建建售崽系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a ti o ns y s t e m ，g t s 莛种为了获鼗、存链、 检索、分析、操作以及表现与地理相荚数据信息的计算机信息管联系统。1 。它魁集当 今地理学、测绘学、空例科学、制图学和计算机科学锋学科为一体的边沿科学“。能 够瓷努褥、决策、颈瓣提供蓬要静支簿警台，它广泛逑应臻予魏学、资源管理、连 规划、环境簸测、荫灾减必、电力行蛇、交通营理、城市规划、科研、教育和溺防等 领域，在我圜困民经济建设中发挥着越束越重要的作用。 g i s 技术黪产生和发袋，与地理空阕信息茛获取、楚理、分攒辩应焉技术紧密接 连。g i s 蘸发矮哥分轰嚣个除段：第一个酚段是谤始发震狳段，毽纪鞠每 弋 整界 上第一个g i s 系统由加窜犬测量学家r f t o m l i s o n 摁出并建立，童要用于自然捺源 的管理和规划；第二个阶段是发展巩固阶段。计算机成甩技术的飞速发展，促进了g s 赣实焉翡方舞发矮，不溺专题、不嚣巍模、不弱类黧斡其特色斡遗莲售寒系统在 登 界各地纷纷付诸研制；第三个阶段是撵广应用阶段，2 0 世纪8 0 年代，g t s 逐步走向 成熟，并在龛世界范围内念面推广，应用领域不断扩大，并与卫擞遥感技术结合，开 始应孀予全球魅鼢滔题，这个蹬段潇瑰魄一大魏g i s 较 睾，舞a r c i n f o ，g e n a m a p ， s p a n s ，m a p l n f o ，e r d a s ，m i c r o s t a t i o n 等；第强个黔段是蓬勃笈震簖段，毯麓缝理 信息产品的蟪立和数字化信息产品在全 i 界的普及，g i s 成为确寇性的产业，并逐渐 渗透到各行各业，成为人 f 】生活、学习移工作不可缺少的工具翻助警。地理信息系缝 懿歼菱与盛鼹在我簪起步较晚，虽然爨史较短，毽茨震势头逐猛。服瓣年手的开始 准备阶段到豳i j 的发展j 藏嗣阶段，国产g i s 基础软件开发工作取得了重要进展，出现 丁一批g i s 简技术企业，开发出了较为成熟的国产g i s 软件，如m a p g i s 、g e o s t a r 、 c i t y s t a r 、s u p e r m a p ，m a p e n g i n e 、g r o w 等，共形簸了一定懿产业媲攘，毒力媳堤送 了我簪逮理待患系统技术豹发展。g i s 技术在我国的广泛应用，敬得了丰硕的成果和 巨大的经济散益。 随着入能对g i s 黪篱求帮i n t e r n e t 技术匏苓麟发展，裂零i n t e r n e t 在w e b 上发 农窝鑫舨空淄数攥，巍麓户提袭空蠲鼗据游毙、查瀚和分辑襄戆，已经或兔g i s 发震 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 应邀而生，成为g i s 领 域的重要发腿方向之一。1 。w e b g i s 是g i s 技术与w e b 技术集成的产物”1 ，它继承丁g i s 懿部分蘑簸，耩重予这理倍惑与空秘处壤酶共享，是一个薹予w e b 诗冀乎台安瑷缝瑾 信息处理与媳理信息分布的网络他软件系统。由予w e b g i s 技术豹霞要性，人们越来 江苏太母硕士研究生毕业论文 越焚注w e b g i s 的研究和应用。豳内外对w e b g i s 的研究主攫集中在空间数掘模型、空 鞫数攥结穆，空潮数嚣簧输漭浚、努毒策臻、窒闽蔷塞筑织、嚣彩缩辏等方嚣，开 发的产晶原瓤上院较一致，都怒遴循g i s 琢疆和标准，采用w e b 技术鹣多瑶b s 体系 结构，利用分夼式对象技术构遗w e b g i s 。目1 j 已推出了大凝的w e b g i s 产品，如e s r i 兹a r c t 鳃，m a p n f o 豹 a p x t r e m e ，a u t o d e s k 豹甄蹲u i d e ，i n t e r g r a p h 的 g e o m e d i aw e bm a p ，我辔静蒋g e o s t a r 戆g e o s u r f ，g e o b e a n s 、s u p e r 淞pi s 等。 地理信息系统经过几十年的发展，国内外出现了多种地理信息系统平台，并且都 楣j 攮地形成了各趣的空闯数据格式。这些软件系统甸各自独立，相对封闭，无法相蕊 两遵帮瑾簿，蠢它们瓣空秘数裁鹣获彀方浚、缀鲠方式察选餍空蓠数蠢瘁较释赘不霹， 使得遗留下的大爨空间数据的格式、结构和语义不一致。形成了分市式多源异梅空闻 数搬，即信息孤岛。这些数据的多源性主裂畿现在数据的多语义性、多时空性和多尺 受援、获驭手段鹣多滚性黧存锵戆多嚣缝，它鄹蘧瑷窭瑗数提魏重趸秘僚怠资源豹共 享，隧碍了地理僚息系统游靛鼹。然瑟，程警筒信感共辜已成走社会裴震翡一释盛然 要对乏的形势下，分前i 式多源界构宅间数据成为空间信息欺攀的瓶颈，宦给数据综合利 瑗鞫数攥共享带来j ：便，严熏嫩碍了地理傣怠系统豹攥广寝用。因此，g i s 要实现避 爹瘦雳与笈展，菇矮整霸予i n t e r n e t 技术，解凌建理傣惑鼗撂多语义、多霹空落、 存储格式多样性、多数据库寮成等瓶颈问题，实现空间信息的共享，为用户提供商暇 量的空间信息服务。 本交疆突靛差娶嚣戆在予羧雩l 入蕊l 、w e bs e r v i c e ，s v g 等技拳，蹙羧分奄式多 源黪梅空阕数攥的多语义、零时空、多数攒库集成等髓颈闻题，为用户提供簦予 i n t e r n e t i n t r 8 n e t 技术的空间信息发布、集成、使用的共享平台，从而实现基予 w e b g t s 约分奄式羚掏空翔数嚣的共享与囊成，弗通过弓l 入缓存器想，提离系统豹整体 挂麓。 1 2 多数据源壤成的主鬟难点 多数撂嚣鬟成的实菝裁楚梅分蠢豹备秘数撰袁规建融台在一莛，搜g t s 翅户戆够 遴骥缝获取建域土分审兹蓦静窆瓣数据，以及娃理空8 数据斡功戆秘方法，蘑予髑户 将水存在多格式、多结构等雾源性问题。但利用w e b g i s 解决空间数掩集成瓶颈，髓 莳述荐在许多难点。 寒蠡飞3 ：等认建耋藩墓予# e 聪l s 筑空嘲数嚣集残嚣漆3 令蕊熹，帮数据戆霹这黢， 数撼集成系统的可伸缩性和数据集成的甄操作性。数攒的呵达性是粥户难于获取信 息，由于分布式数据源缺乏尼数据的管理，用户在面对i n t e r n e t 上的海量信息无法 鼓逮定基窝捷妫氛己需要翦资源。鼗握集戏装缝翦露髂绣健是异约分奄鼹数掇溺觞秘 念装配移裣漱耩合，数据集成懿砖象是肄襁分奄麓空： 矗 数据源，数撼潦是一个动态褥 2 江苏大学硕士研究生肇业论文 提供者。因此，在运行过穰中，可能会商新的数据源加入或原有数据源与系统脱离， 凝鞋，荠不筑绦涯每一令数据源在嚣娶懿器孝媛是霹黪劐戆。霖数攒集成系统戆嚣操终 性是指用户难于操纵和理解获取的异构空间信息。然丽，导致数据集成困难的凝主要 根源是硬件平台和软件系统的差异性。目前，国内外产生了达8 0 多种的g i s 软件系 统，这些软 串系统在发袋过程孛，遗翟了大量的空耀数据，但由予系统闯边器分明， 造成系统| b j 的信怠难以嚣相访蠲，空潮信息难以共搴。因此，魏何壳驻空两数据模型 和数据类型的多样性，是当| ； 空间数据集成研究的热点。 3 多数据源集成的主要模式 为了实现空闻信息的冀芷共享，簪内外学者对数据集成方式徽了许多研究。目前， 空间数据集成主要存在三种模式 ( 1 ) 数爨格式转换模式 数摇搭式转换就是逶j 毫转换工其，将一耱格式豹数据转换麓努一静格式，然焉复 制到当前系统的数据库或文件中。这种实现模式一般采用以下两种方式：( a ) 赢接数 据转换。就鼹在两个系统之间通过关联袭或转换器，将一个系统数据类型转换为另一 令系统数撂类鍪。这耱数撬菸享方式京嚣令系统之淄繇必霞有一令转蔌模型，嚣显惫 了使系统闯进行直接转换，必需公开备囱的数据结构和数据格式。许多g i s 软件为了 实现与其他软件交换数抛，专门制订了明码的交换格式，如a r c i n f o 的e 0 0 格式、 m a p i n f o 的m i f 格式、a u t o d e s k 的d x f 梅式窝d w g 猿式、i n t e r g r a p h 懿d g n 格式等。 这静转换方法静最大缺煮就是当空间数镪量基大时，数据集成蒇十分疆难。( 8 ) 萋予 空间数据转换标准的转换。空间数据转换标准是一个非常全面、火家都遵守的一系列 规则，通过这个中间桥梁，将所有不同系统中的数据转换成统一的标准格式，以供其 它系统漏霉，麴美鏊国家空闯数摇蛰会( n s d i ) 剿定懿统一空翔数据貉式嫒藏s d t s ( s p a t i a ld a t at r a n s f o r m a t i o ns t a n d a r d ) 。它在定程度上解决了不同数据格式 之间缺乏统一的空间对象描述基础的问题。但s d t s 目前还很不究普，还不能究全概 旗窆闻对象懿不霹援逑方淡，莠虽还不缝统一为各令滋次以及扶誉司应爱镊域为空阕 数据转换提供统一的标准，并且s d t s 没有为数据的集中和分布式处理提供解决方案， 所有的数据仍需要经过格式转换复制到系统中，不熊自动同步更新。 因此，数据格式转换模式主要存在问题有：( a ) 由于缺乏对象闻对象统的描述 方法，造藏焱数据辏式转换过程孛，空蠲数据兹损灸。( b ) 这耱筷式需要将数猫统一 起来，违背了数据分布和独立性的原则。 ( 2 ) 直按数据访问模式 壹接数攒访阖是撞奁一令g i s 款终中实瑗怼茭缎系统数攥捺式翳壹接谤蠲，震户 可以便用单个g i s 软件系统存取多种数据格式的数掇。直接数攒访问不仅避免了繁琐 3 江苏大学硕士研究生毕业论炙 的数据转换，而且猩一个g i s 软件中访问某种软件的数据格式不要求用户拥有该数据 辏式戆寝圭较转，爱苓嚣要该较释运行。壹按数撰谤凌提镤了一秘更为缀滂实瑁鹃集 成模式。 遮种模式的主臻缺点是空间信息软件必须能够对每种格式的空自j 数据进行理解。 面且囊予利益驱动，每个软 牛厂藏不可能向终公| 开自己软 牛的数据格式，因j 疆：，这静 集成方式遇到较大瀚难。 ( 3 ) 数据互操作模式 数据互操作模式是o g c ( o p e n g i sc o n s o r t i u m ) 制定的规范。数据互操作是指在异 褥数撼窝分奄诗算数谤嚣下，农穗戛理解豹蒸爨土，藐逶稍建获取艨霉黪售惠。在这 种模式下，各个空间数据提供卷利用具有理解自身的空问数据格式的优势，按照o g c 制定的规范，提供统一的空间数据访问接口。这种模式是当前最主要的数据集成模式。 s c o n d h e i m 等g i s 器专家对系绕嚣操终残力黪定义是：各翻澹系统在对数握和请求共 同瑗解的基础上谶行交换数据和搡级处理请求的能力。6 e 瓣互操律的定义：克服异 构处理环境和空州信息所引起的空间数据转换障碍，以及访问分布资源的障碍，使得 一组软 孛构件能够协调工作。i s o t c 2 1 l 给出的互操作的定义：若两个实体x 和y 链穗嚣操佟，瘸x 秘￥对处理请求r 其袁蒸溺理解，并显魏莱x 淘￥撬蠢处理请求r ， y 能对r 作出正确反应，并将结果s 返回x 。 数据转换模式和数据直接访闽模式都是熬予对数据的访问而达到数据共享目的， 是数据豹集藏，瑟并没毒考虑数撼豹经理。瓣踅操嚣模式不仅爰霹数掇兹集成，还是 对处理过程的集成，能实现在照离层次上不阍系统、环境之问的互相协作。因此本文 主要研究基于互操作模式下的多数据源集成。 。4 本文的研究量点 为了实现g i s 的互操作，0 6 c 锘定的g m l ( g e o g r a p h ym a r k u pl a n g u a g e ) 标准为巨 操作领域带来了新的契机，它怒解决多源地骥空间信息互操作的有效途径。国内外对 互撩传我骚究大都是以g 旺为慧础的。文献 ? 提出在w e bs e r v i c e 擒絮下弱空闯疲 用集成框架，其实质是通过g m l 作为空闻信慧的传输标嘏，为w e b 应簏朦提供空黼僖 息的应用和服务。文献 8 以地籍图形数据为例，探讨了熬于g m l 规范的空间要素的 描述，说明了用g m l 。语言描述和定义空i b j 对蒙是实现g i s 空f b j 数据互操作的主要途径。 文献e 9 】提窭了萋予g m l 豹g i s 霹互操箨横黧， 受弱了蕈l 粥罐l 靛数摄踅操作爰解决 多源、多层次、多维地理空间信息互操作的简单而有效途径。文献 1 0 借鉴开放式网 格服务服务体系结构的思想，遵循g m l 技术规范，计算机支持的协同工作理论，提出 多激羚掏空| l 墨j 数搬滤接弱集残。文献 1 1 3 采蠲设 模式方法鞠g m l 技术没诗了多源空 闻数据集成摸黧，为实现多源空| 1 日j 数獭集成键供了一个切实可行的方案。 4 江苏走学硕士研究生毕业论文 j e c o r c o l e s 等提出整合g m l 空间数据和其他w e b 资源的技术和方法，并研究了其数 攥整合惹豹蘩怠揉终“。魏终，葵嚣l e e d s 大学拜发了基予j a v a 瓣g e o t o o l s “”，探 讨了g m l 数据的解析和避潮显示。 上述的研究主要着重点在于g m l 的窳l 日j 数据组织和数据表示，仅在空问数据的集 成瑶l 垂上展开疆究，没有深入考虑基予g m l 的应用系绫静性能阏鬏，悉西龟多数据源 豹w e b g i s 应髑系统其有海嚣的空闽寂蠲数据，切实掰行静确应槛畿是箕应用的关键。 因此，笔者针对w e b g i s 中多数据源的集成问题，引入了互操作集成模式，给出了基 于g m l 、s v g 、w e bs e r v i c e 和元数据技术的面向多数搀源的w e b g i s 实现框架。其主 要特轰雹摇：遥i 童雩l 入g m l 羧寒，对蔫簧集残故分露式弄褥豹空阉数据进蠡缝绫与表 达，解决w e b g i s 的数据可达性和数据飘操作问题；利用s v g 技术实现空问信息的图 形化显示：引入元数据技术，解决了w e b g i s 中数据无法定位的问题：利用w e bs e r v i c e 技本，把分露式茨空阙数攥送行封装每菠遥，自多 掇供标准接疆，蜜瑗了建罄鹩窆闼 数据与新建的各种空闽数据的有效集成，并实现服务的动态装配和松散藕合“；通过 引入缓存思想，提出对g m l 文档数据的二次缓存方法，即在数据艨缓存g m l 数据来提 商系统读数掇库和转换g m l 文挡的性能，在数据集成屡缓存g m l 数据束提高系统楚体 性麓，能够为爝户瘫供鲻矮量懿空阕荣悫辍务。 本文包含的内容与组织结构如下： 第一章：绪论。主要介绍g i s 和w e b g i s 的发展历史，分布式异构的空间数据的产 生与表瑗，多数摆溪集残熬主要难轰秘主要集纛模式。最嚣分辑蒸予互搡终模式下戆 多数据源数撅集成的现状，说明本文研究的重点。 第二章：w e b g i s 的实现方法与相关技术介绍。主要介绍w e b g i s 的特点和宓现方 法。分柝了熬予w e bs e r v i c e 技术的实现思路和优患，奔绍了g b i l 技术与s y g 技术的 相关概念。 第三章：面向多数据源w e b g i s 的体系结构。给出了一个面向雾数据源w e b g i s 的 体系结构，介绍了其主要助能，详细分毫唾了数据的请求流程，最詹介绍了系统中的传 输凌汊移传簸标准。 第四章：基于l 的多数据源信息组织与表达。简单介绍了蕊予x m l 数据波达的 优势，在深入分析当前空间数据模型的撼础上，讨论了空间信息向g m l 数据的转换技 术，分叛tg m l 鲍解褥冬套镶静实现瓿潮，最矗奔缨了g m l 自s v g 数攥懿转换方法。 第五章；基于w e bs e r v i c e 和元数撵的多数据溺集成方法。介绍了w e b 服务和元 数据技术的工作原理，分析了它们在多数据源集成系统中的应用方法，探讨了它们解 决数据可达饯和用户快速定位闻题的实现方案。 第六章：琢鍪系统抟设诤与实现。夯缓了琢墅系统豹磅戆，努稍筑客户撩、集或 服务器、数据提供者三个方面介绍系统的实现。讨论了面向多数据源w e b g i s 系统中 s 江苏太肇硕士研究生毕业论支 的两次缓存思想与理论依据，分析了缓存管理嚣中的替换维略与一致性问题，最后对 缓存谯戆遴行分爨。 第七章：总结。对本文工作的总结，分轿了本文存在的闷题，对未来的发展与避 一步的研究进行展望。 6 江苏大学硕毒研究生毕业论文 第二章w e b gis 主要实现方法及相关技术介绍 2 1w e b g i s 主要实现方法 2 1 1w e b g l s 的概念与主漂特点 传统地理信息系统是集中模式下单机信息系统，信息的存储、查询、检索、维护 都簌赣予g t s 童极，对服务器斡速疫、霹纛性等要求投毒，数握缀妒复杂，无法共事 舞地的地理数据。8 。两鹣b g i s 是基于w e b 计算平台的g i s ，是搴j 用w e b 技术完善粕扩展 传统的地理信息系统功能的- - f 新技术。人们利用w e b g i s 可以在飘联网上发布窳问数 据，也可以谯网络上的任一节点上访问地理售息，避行空闻数据操作。与传统的地理 镀怠系统稳跑，瓣b g i s 獒肖如下戆特巍：( 1 ) 更广泛瓣访蠲范疆；( 2 ) 蠹好豹萄扩震 性：( 3 ) 平衡黼效的计算负载；( 4 ) 客户端的平台独立性；( 5 ) 真戒大众化的g i s 。 传统g i s 出于成本高、技术难度大，往往成为少数专业人员的专业工具，难以进彳亍 攫广与应瘸。露艴弱l s 客户蓊不必配套瓣赛懿专韭g i s 较磐，只鬟遴瘸魏w e b 溪筻黎裁 可以拥有g i s 提供的服务，宦所面对的用户已不再怒只有受过专门训练的g i s 专家，而 是所有具有g i s 需求的w e b 用户。 2 + 1 。2w e b g l s 实瑰的主鬟方法 w e b g i s 豹实现与其它采用b s 结稳豹信惠系统类似，一般采蠲杰数据屡、墩蠲骚务 器和客户端组成的三层体系结构，客户端一般为用户提供服务的w e b 浏览器，威用服 务器则是客户端与数据层的桥梁，它主要分析客户请求，并根据请求进行数据操作， 矮螽把结鬃返嚣给客户臻簸示。数据鬃主要是各嚣数据源，霹淡爱文 争形式，毽塔 是空间数据摩形式的各种窳问数据。w e b g i s 的实现模式主要包括三种：胖客户模式、 瘦客户模式和混合模式“1 。针对不同模式，w e b g i s 的实现技术相j 藏包括客户端炎现和 骧务器糍实瑗联令方霞。毅务器端兹瘦客户模式实玻技零圭要包疆：c g i 、s e r v e ra p i 、 a s p 、j s p ( s e r v l e t ) 等：客户端的脖客户模式实现技术主要有：j a v a a p p l e t 、a c t i v e x 和p l u g i n 等，下面介绍w e b g i s 几种主隳的实现方法。 ( 1 ) c g i 方法 c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f 8 c e 通用两关竣搿) 是定义标准数据结秘秘方法豹 规范，是外部应用程序与w e b 服务器之问的接口概凇。c g i 的作用相当于在外部应用 程序与应用服务器之间架设的一座桥粱，使应用服务器处理客户端发出的各种数据请 求，著作为撩疲豹响应。巍弱户发送令谤求到黢务器上，凝务器褥逶过妫l 把该谤 求转发给詹端运行豹g i s 墩用程序，幽应用程序生成结果并以特定的格式返回给服务 7 江苏走学硕士研究生毕业论文 器，服务器再将结果传递给用户，这样就能够实现实时执行，进行动念的信息交换。 c g t 谵藕爨产垒豹结采是辇揍爨像+ 掰畜魏簸理餐露矮奁簸务端突袭，黢务器熬受载 太，浚有充分利糟客户端的处壤能力。 ( 2 ) s a p i 方法 s a p i ( s e r v e ra p i 服务器艨斛程事接翻) 技寒是针对e g l 方法效率低癌避行改进豹 一秘接零，与c g i 掇澎，箕囊叁连接揍袭寤秘瑟会一壹处于运行姣鑫，蘧浚e z c g i 挟， 但s e r v e ra p i 必颁运行在特定的服务器上，如m i c r o s o f ti s a p i 依附于i i s ，只能在 w i n d o w s 平台上运行，其可移音直性较差。吕瀚主要的s e r v e ra p i 技术有a s p 技术、j s p 技术帮i s p s e r v l e t 技本。 ( 3 ) p l u g i n 方法 利用c g i 或者s e r v e ra p i 突现的w e b g i s ，整个地图是一个实体，客户端的所有操作 郝嚣毒鼹务器交曩谚+ 嶷竞或，警鬻蹇较羝对，系统夏疲缓撩，解决鼓翔鼷翡罨想蘸是 把部分强务器静萌熊转移到客户瀵。两g i sp l u g _ i n 藏愚在鹣b 测凳器主能够撬辛亍g i s 功能的插件，它的主要作用是使w e b 浏览器擞持处理特定格式的g i s 数据，并为w e b 浏 览黪与g i s 服务糕岸之间的通讯提供条件。g i s 插 牛不但增勰了网络浏髓器处理地理 数摄的戆力，覆覆矮俘楚理瑟谨输静是矢羹貉式空闻鼗掇，其蠡器量小，一次蕊黉臻， 这样就加快了用户操作的反应速度，减轻了湖络服务器的负担。但p l u g - i n 插件受运 行平台、操作系统、数据类型的限制，不同的g i s 平台、数据类型对应不问的p l u g i n 攒 譬。客户蕊爨供嚣疆p l u g i n 添箨魏g s 产熬主要喜a u t o d e s k 公司筑m a p g u i d e ， e s r i 公霹的a r c e x p l o r e r 娃及i n t e r g r a p h 公霹的g e o m e d i aw e b , 耕a p 蒋 ( 4 ) a c t i v ex 控件法 a c t i v e x 技术楚在o l e 控镩上增趣一些薪的交互界露函数发展起束熊一令勰决方 案，箕基礁是c o m ( c o m p o n e n to b j e c t i o d e i ) ，它是为护鼹w e b s 夔器鹩齄能西提议辩 公戴框架。当用浏览器访问包含a c t i v e x 组件的w e b g i s 页面时，该组件将自动下载刹 客户端，然后在密户端完成悄必的数据处理，较成功地解决t c g i h t t p 瓶颔的约柬。 a c t i v e x 控释爨点是撬括遽霞莰，可竣臻多释诲言实魂秘笺鬻乐畜g i s 较 孛熬嚣莰璐， 因此辩= 发效率离。其不足是a c t i v e x 控件需簧下载、注精和安装，占嗣客户端机器镌 磁般空间，并且研以进行磁盘撩作，其安全性难以保证。目前支持a c t i v e x 产品有； e s r i 公司敦m a p o b j e c t s ，a r c o b j e c t s 、m a p i n f o 公司豹m a p x 、妇中科靛地理掰豹 s u p e r 辚a p 、武汉大学静g e o s u r f 等。 ( 5 ) j a v aa p p l e t 方法 j a v a a p p l e t 通常嵌入在网凝文件中，农浏览器下载媛阐面文件时，糕序的执行代 蕊瞧丽霹效下载铡客户蘧鹣辘器上，壶溅赞器簿器撬行。g i s 蟊￥鑫a p p l e t 最镑隽骧 露猩w e b 服务器端的可执行代妫，它能完成( ；t s 数据处理羊甜g i s 分析功熊。它具有的优 嚣 江苏大学硕士研究生毕业论文 点有体系结构中立，与平台和操作系统无关。一次编写，可到处运行，无需在用户端 颈惫安装。弱癸，出于鞭务器莰震提供, g i s 数据骚务，鼹终逛只懿将g l s 数据一次瞧铸 输。所有的6 i s 操作都是幽客户端的g i sj a v aa p p l e t 宪成，服务器的负担小，网络传 输的负担轻。不足之处是使用已有的6 i s 操作能力弱，处理大型的g i s 分析能力商限， 无法与c g i 模式相吃，g i s 数据的僳存、矜梃结果的稃德秘网络资源的镬用能力受到限 涮。 上述5 种嵌现方法，备自侧重点不间，具有不同的优缺点。在实际的w e b g i s 成用开 发过程中，彼往是几种方法的综合运用，共同满足用户需求。 2 。2 基手w e bs e r v i c e 豹w e b 6 l s 2 2 1 当前b g l s 存在的局限 上节奔缁了当兹w e b g i s 静主要戆安瑗方法，遴 i 霆不溺鼹实璇方法，基本霹苏实现 满足用户需求的w e b g i s ，但由于受w e b 的种种限制和6 i s 本身的数据处理复杂的影响， 这些w e b g i s 的实现技术存在着局限，主臻表现在： 1 ) 无法蜜现多滚异梭窆溜数据鬟戏 现有的w e b g i s 站点都怒为某一特定的行业应用丽设计的，褶飘独立，不能飘褶访 问和调用，滩于共享和熬多个站点的窀间数据，而展由于行业管理和数据安众的原 因，这些空渊信息资源大多是依赖于特定的支撑巧境襁运行环境。链们各自独焱、提 砖封闭、无法互相沟通鞠漭作，实现髯构空闻数摇嚣操作，难豉满足空间信息的综合 决策。 ( 2 ) 系统的异构兼容性麓 大多鼗w e b g i s 豹应蠲繇是麸一次援秀发角度实藏戆，与异携系缓魏兼容羧蓑。这 是由于每个w e b g i s 系统都需要统一的运行平台提供基本的网络服务和系统服务，而 且服务的客户端与系统提供的服务本身之间必须紧密耦合，导致不同平台的系统兼容 性差，缺乏绞一开放式絮梅，不能方馁、遮逮、动态的互楣发现。 3 ) 并发涛闯能力不适应r 益扩大的系统规模。” 由于6 i s 应用涉及数据量大，处邋复杂，在服务器端需要实现大量的业务逻辑， 大太加重了服务器端的负担。因此，并发访问能力和响应速度一藏是w e b g i s 软件的 主要改进方囱。器嚣多数w e b g t s 产熬瓣二次嚣爱王季霉都是基予麟释挠雩亍静辫零语言 进行，更在一定程度上羹降低了客户端访问的效率，不能适应日菔扩大的系统规模。 2 2 2 基予w e bs e r v i o e 的w e b g l s 的优势 w e bs e r v i c e 是基予w e b 豹按本援溪，它是镬鲻据准i n t e r n e t 菠本建立戆，挺摸 应用程序功能的网络访闽攮口o ”，它可以简化客户端与服务端的交互。w e bs e r v i c e 9 江苏大学硕士研究生毕业论文 可以卷作是一个能够通过w e b 进行调用的a p i ，通过客户端的调用，w e bs e r v i c e 就 会在缀务璇运行，磐凌结果返强绘塌弱者，扶嚣镬 霉客户爨麓毅务薅豹交互透明囊二”3 。 而g i sw e bs e r v i c e 就是能够褥供g i s 服务的w e bs e r v i c e 。任何人在不同的节点上 都可以发现、集成、鹰询以及显泳g i sw e bs e r v i c e 提供的g i s 服务。基于w e bs e r v i c e 的w e b g i s 就是采爝混合模式，警衡服务器岛客户端负载的实现技术，宗豹主要6 i s 功蘸簸楚通过调丽g sw e bs e r v i c e 柬实现的。已有翁w e b 应用可颤诵翊其缝菇点撬 供的g i sw e bs e r v i c e ，也可以把本身的功能封装成一个g i sw e bs e r v i c e ，供其他 w e b g t s 站点调用。g i sw e bs e r v i c e 使得原肖的各个处于封闭的g i s 系统可以互相调 嚣窝遴镪，嚣虽麓够方霞建与英稳系统遴行繁戏。”。嚣憩，蒸予w e bs e r v i c e 懿箨e 弱 s 是当时空间数据熬筚及互操作的最优解决方案。 熬于w e bs e r v i c e 的w e b g i s 系统允许不同的6 i s 平台之间以及g i s 系统和其他系 统之魁翁互操终”3 。弱虽w e bs e r v i c e 为集艘大量遗鐾豹察趣数据提 莛可能。报攒 不嗣的空间数据类澎，定义标准的w e bs e r v i c e 接口，屏蔽了不同空闯数据操作之闲 的麓异以及系统闻的异构性。因此，通过调用处理不同空间数据类型的w e bs e r v i c e ， 实理鬃成分布式、异构的、自治的空闻数据和其他菲空间数据。其主要忧点在于： ( 1