（计算机系统结构专业论文）基于webgis的集成监控系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 随着社会的不断发展，如何能够有力地保障人们的生命财产安全以及维护社会 的持续稳定的发展，创建“平安城市”，建立起高效、科学的城市监控系统正在成 为各级政府日益关注的建设任务。如何将g i s 技术尤其是w e b g i s 技术应用于城市的 监控指挥以及资源的管理配置中是人们广泛研究的热点问题。 目前大多数的监控系统都是基于c s 架构，而且都集中讨论数据库的设计与搭 建，数据的存储与优化，以及在平台整体性网络结构的讨论等，但是我们知道，在 一个监控系统当中，g i s 只是其中一部分，要提供完整强大的监控功能必需有监控 设备的参与配合，而传统系统中就缺少讨论如何在w e b g i s 监控系统当中集成硬件 监控设备，如何能够实现无缝的接入硬件设备，更没有给出一些切实可行的方案， 同时c s 架构监控系统中的客户端的部署升级并不是那么方便简单，对于一些大型 的应系统用其弊端尤其明显。 为此本文提出了基于b s 架构的w e b g i s 集成监控系统的通用模型，主要是研究 如何把w e b g i s 技术集成应用于城市监控系统当中，以提供更加直接有效的可视化 监控和资源管理配置。本文对国内外城市监控系统的发展和应用现状进行总结，提 出在j 2 e e 架构下集成监控系统的系统架构模型并建立了一个基于w e b g i s 的城市监 控系统的总体架构，并着重分析讨论了该架构的层次结构以及各个层次模块的设计 重点与技术方案，给出了各层相应的详细设计与实现方案；同时本文创新提出实现 硬件有效的无缝接入的集成方法，给出切实可行的实现系统的硬件独立性的技术方 案，以解决系统的对特定硬件设备的依赖性，提高了系统的适应性，又不失系统效 率，以提高了软件的复用度和可维护性。同时本系统采用了b s 架构监控，使系统 的客户端升级维护更加简单容易。 本文提出的基于w e b g i s 的集成监控系统模型已经在广州市城市建设管理监控 指挥系统中实现并投入了实际的运行，该系统实现了车辆实时跟踪定位、历史路径 的回放、城市管理资源的查询与定位、基于w e b g i s 的实时视频监控和基于g i s 的视 频路线回放等多种的监控功能。广州城管w e b g i s 集成监控系统已经连续运行将近一 年，系统至今运转正常。 关键词：监控系统，w e b g i s ，j a v a c o m 桥，c o m 线程模型，m a p x t r e m e ，套间； a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t y ，h o wt os e c u r et h ep u b l i ca n dm a i n t a i nt h e s o c i a ls t a b i l i z a t i o np e r s i s t e n t l y ，c o n s t r u c tt h es a f e t yc i t y ，e s t a b l i s ht h e e f f e c t i v ea n ds c i e n t i f i cc i t ym o n i t o r i n g c o n d u c t i n gi n t e g r a t i o ns y s t e m b e c o m e sa l ll e v e l sg o v e r n m e n t sc o n s t r u c t i o nm i s s i o ni n c r e a s i n g l y h o wt o a p p l yt h eg i st e c h n o l o g yt ot h ec i t ym o n i t o r i n gc o n d u c t i n gi n t e g r a t i o ns y s t e m a n dr e s o u r c em a n a g e m e n tb e c o m e sh o t s p o t a tt h ep r e s e n tt i m e ，m o s to ft h em o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e m s a r eb a s e do nb sa r c h i t e c t u r e ，a n df o c u so nd i s c u s s i n gt h ed e s i g no fd a t a b a s e ， d a t as t o r a g ea n do p t i m i z a t i o n ，a n dt h er e s e a r c ho ft h ep l a t f o r mn e t w o r k s t r u c t u r e a sw ek n o w ，h o w e v e r ，g i si sj u s to n ep a r to ft h et h em o n i t o r i n g a n dc o n t r o l l i n gs y s t e m ，t oe n h a n c eo u rs y s t e m sa b i l i t y ，w em u s t i n t e g r a t e t h eh a r d w a r dd e v i c ei n t oo u rs y s t e m ，b u tl i t t e r o f t h e md i s c u s sh o wt o i n t e g r a t et h em o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n gd e v i c es e a m l e s s l y ，s a yn o t h i n go f p r o p o s i n gam e t h o dt oi n t e g r a t et om a k eo u rs y s t e m i n d e p e n d e n to nt h e s p e c i f i c i e dd e v i c e a l s ot h ed i s t r i b u t i o na n du pg a t i n go ft h ec li e n tb a s e d o nc sa r c h i t e c t u r ei sn o te a s y ，s p e c i a l l yf o rt h el a r g e - s c a l ea p p l i c a t i o n t h i sp a p e rs t u d i e sh o wa p p l yt h ew e b g i st e c h n o l o g ya n dw i r e l e s ss e n s o r t e c h n o l o g yt ot h ec i t ym o n i t o r i n gc o n d u c t i n gi n t e g r a t i o ns y s t e mt op r o v i d e v i s u a l i z a t i o nd i r e c ta n dr e s o u r c em a n a g e m e n tm o r e e f f e c t i v e l y b a s eo n s t u d y i n gt h er e s e a r c ha c t u a l i t yi nh o m e l a n da n do v e r s e a so ns t a k e o u ta n d d i r e c t i o ni n t e g r a t i o ns y s t e m ，t h ep a p e rp r o p o s e sa n di m p l e m e n t sag e n e r a l p u r p o s es y s t e ma r c h i t e c t u r e ，d i s c u s s e st h ef r a m e w o r kh i e r a r c h ya n dd e s i g n s t h em o d u l eo n eb y o n e ，i n c l u d i n gt h ed e t a i ld e s i g n i ta l s op r o p o s e sa u n i v e r s a ls y s t e mi n t e g r a t i o nm o d e lw h i c hi n t e g r a t e st h eh a r d w a r es e a m l e s s l y t or e l e a s et h ed e p e n d e n c eo ft h es p e c i f i ch a r d w a r et oe n h a n c et h es y s t e m s a d a p t a b i l i t ya n ds o f t w a r em a i n t a i n a b i l i t y i i 查三些查兰三兰堡圭兰竺篁兰 t h e s y s t e mh a sb e e nd e v e l o p e d i nt h ep r o j e c to f g u a n g - z h o uc i t y m o n i t o r i n gc o n d u c t i n gs y s t e ma n dt h ee f f e c ti sa c c e p t a b l e k e y w o r d s ：m o n i t o r i n ga n dc o n d u c t i n gi n t e g r a t i o ns y s t e m ，w e b g i s ，j a v a c o m b r i d g e ，c o mt h r e a dm o d e l ，m a p x t r e m e ，a p a r t m e n t i i i 独创件声明 独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导 师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注 和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人 或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明，并表示了谢意。 本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文 成果归广东工业大学所有。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。 指导教师签字：眠h 论文作者签字：卉磷彳争挺 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 从国内看，我国改革开放取得重大成就f 处在一个关键时期，经济社会发展进 入了一个关键阶段。经过2 0 多年的改革开放，中国发生了翻天覆地的变化，所取得 的成就是全世界有目共睹的。从国际经验看，人均g d p l 0 0 0 3 0 0 0 美元这样一个时 期是多事之秋。在这个阶段，既有因为举措得当从而促进经济快速发展和社会平稳 进步的成功经验，也有因为应对失误从而导致经济徘徊不前和社会长期动荡的失败 教训。既进入“黄金发展时期”，同时也进入“矛盾突显时期”。综合起来看，在 当前和今后相当长一段时间内，我国经济社会发展面临的矛盾和问题可能更复杂、 更突出l 。 以“9 1 l ”事件为标志的国际恐怖活动日益向全世界蔓延，中国也面临着严峻的挑 战。这为中国安防行业发展提供了绝好的机遇，同时也给安防行业提出了更高的要 求。随着我国社会生产的迅速发展，相伴而生的各种矛盾日益显露，法制、道德以 及社会体制不能完全消除种种矛盾隐患。政府提出了“构建社会主义和谐社会”的口 号，为了响应政府的这一号召，公安部开展了一系列的科技强警示范城市建设工程， 尤其是深入开展的“3 1 1 1 工程”。在此背景下，作为3 1 1 1 工程的重要组成部分，平 安城市被提上日程。平安城市项目是一个特大型、综合性非常强的管理系统，不仅 需要满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，而且还要兼顾灾难事 故预警、安全生产监控等方面对图像监控的需求，同时还要考虑报警、门禁等配套 系统的集成以及与广播系统的联动【2 】。 随着2 1 世纪的来临，一个新型的信息社会和空间时代即将展现在人们面前，地 理信息技术将在国民经济建设中将发挥更加重要、更加积极的作用。正确认识g i s 技术的发展动向，开发产品，推广应用，发展产业，增加国际竞争能力，才能立足 于世界信息技术发展的潮流之中。随着技术的发展和社会需求的增大，g i s 应用日 趋广泛，如何将g i s 与其他信息技术结合应用于城市监控管理中也是g i s 应用热点 问题。 广东t 业大学t 学硕十学位论文 1 2 论文结构 第一章简要介绍基于w e b g i s 的无线传感器集成监控系统的研究背景，对其研 究目的和现实意义进行了论述，最后提出了本文的论文结构。 第二章对于国内外基于w e b g i s 的无线传感器集成监控系统的发展状况和研究 现状进行了综述，总结了国内外现有系统的特点与不足，并对涉及的关键技术进行 了分析和总结。 第三章对本文将要研究的基于w e b g i s 的无线传感器集成监控系统的内容和所 采用的技术路线进行了详细的论述，并指出其创新点。 第四章分析了基于w e b g i s 的无线传感器集成监控系统的特点和总体功能要 求，对系统建设的边界、系统的总体结构、系统的软件体系结构以及组成该系统的 功能模块结构和接口关系进行了总体设计。 第五章着重分析了基于w e b g i s 的无线传感器集成监控系统中w e b g i s 层系统 构建的技术特点及实现方法，并讨论其实现的难点与要点。 第六章重点阐述了基于w e b g i s 的无线传感器集成监控系统中虚拟设备层构建 的技术特点及实现方法，并讨论其实现的难点与要点。 第七章重点阐述了基于w e b g i s 的无线传感器集成监控系统中接口层的构建技 术及实现方法，并讨论其实现的难点与要点。 第八章以某市的车辆监控系统为应用实例，介绍了基于w e b g i s 的无线传感器 集成监控系统的模型，具体实现了系统设计的方案。 最后在总结与展望章节里对本文所作的研究工作进行了总结，并给出了后续研 究所要解决的问题。 2 第二章技术综述 第二章技术综述 国外不少人认为，1 9 世纪以来普遍应用的地图和专题图就是一种模拟式的地理 信息系统。照此定义，我国地理信息系统的产生可追溯到宋代的地理图碑，它刻绘 了山脉、长江、黄河、长城以及全国各级行政机构，是宋代的中国地图。 到本世纪5 0 年代，随着电子计算机科学的兴起和它在航空摄影测量学与地图制 图学中的应用以及政府部门对土地利用规划与资源管理的要求，使人们开始有可能 用电子计算机来收集、存贮、处理各种与空间和地理分布有关的图形和有属性的数 据，并通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这才导致了现代意义上 的地理信息系统的问世。 1 9 5 6 年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的 土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统( l i s ) 用于地籍管理。1 9 6 3 年，加拿大 测量学家r e t o m l i n s o n 首先提出了地理信息这一术语，并于1 9 7 1 年建立了世界上 第一个g i s 加拿大地理信息系统( c g i s ) ，用于自然资源的管理和规划。稍后，美 国哈佛大学研究出s y m a p 系统软件。由于当时计算机水平的限制，使得g i s 带有 更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简单。与此同时，国外许多与g i s 有关的 组织和机构纷纷建立。例如，美国1 9 6 6 年成立了城市和区域信息系统协会 ( u r i s a ) ，1 9 6 9 年又建立起州信息系统全国协会( n a s i s ) ：国际地理联合会( i g 于 1 9 6 8 年设立了地理数据收集和处理委员会( c g d s p ) 。这些组织和机构的建立为传播 g i s 知识、发展g i s 技术起了重要的推动作用。 进入本世纪7 0 年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，促使g i s 朝 着实用方向迅速发展，一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地理 信息系统。例如，从1 9 7 0 年至1 9 7 6 年，美国地质调查局就建成5 0 多个g i s ，加拿大、 联邦德国、瑞典和日本等国也相继发展了自己的g 1 s 。与此同时，一些商业公司开 始活跃起来，软件在市场上受到欢迎，许多大学和研究机构开始重视g i s 软件设计 及应用的研究。 8 0 年代，由于计算机行业推出了图形工作站和p c 机等性能价格比大为提高的 新一代计算机，为g i s 普及和推广应用提供了硬件基础。g i s 软件的研制和开发也 取得了很大成绩，涌现出一些有代表性的g i s 软件，如a r c i n f o 、g e n a m a p 、m g e 、 广东t 业大学t 学硕 ：学位论文 c i c a d 、s y s t e m 9 等。g i s 的普及和推广应用又使得其理论研究不断完善，使g i s 理 论、方法和技术趋于成熟，开始有效地解决全球性的难题，例如全球沙漠化、全球 可居住区的评价、厄尔尼诺现象、酸雨、核扩散及核废料等问题。 我国g i s 的起步较晚，到7 0 年代末才提出开展g i s 研究的倡议。进入8 0 年代 后迅速发展，在理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发、系统建立、人才培养 和区域性试验等方面都取得了突破和进展。一些有远见的地方政府也开始投资建立 本地的g 1 s 在g i s 应用日益活跃的今天，诸如沙市这样名不见经传的中小城市，由 于g i s 起步早而誉冠全国。8 0 年代末，武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感专业的 基础上建立了信息工程专业，使我国g i s 基本人才的培养纳入了正轨。1 9 9 4 年4 月， 我国专门成立了“中国g i s 协会”，此后又成立了“中国g i s 技术应用协会”，加强了国内 各种g i s 学术交流，研制推出了g e o s t a r 、c i t y s t a r 、m a p g i s 等具有自主版权的g i s 软件。g i s 正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球g i s 发展。基 于因特网的w 曲g i s 是下阶段g i s 发展的一个主流。 w e b g i s 是在i n t e m e t 或i n t r a n e t 网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析和 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，让用户通过浏览器浏览和获得一个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、高效的负载平衡等特点【7 1 【”，已经 在诸多领域中得到广泛的应用，包括农业、林业、水利、地矿、交通、通讯、新闻 媒体、城市建设、教育、资源、环境、人口、海洋以及军事等几十个领域。w e b g i s 的构造方法主要有：c g i 、s e r v e ra p i 、p l u g i n s 、a c t i v e x 和j a v aa p p l e tt g - l o l 。传统 的c g i 和s e r v e r a p i 方法，数据处理在服务器端，形成瘦客户端，任何操作都在服 务器端实现，因此效率低，速度慢。另外，由于浏览器不能直接读取矢量图形， 矢 量数据在网上传输就得先在服务器端转换成栅格图形数据，这样一转换就使数据量 增大许多倍，使本已拥挤的网络不堪重负，所以，这种方式对于需要大通讯量的 w e b g i s 系统显然是不合适的。后来的插件技术方法是在客户端的浏览器上增加一个 能识别矢量图形数据的插件，通过这样的插件，使得服务器端的矢量图形数据无须 转换就能直接为用户浏览、查询和分析等操作，将一部分服务器的功能转移到客户 端，大大减少了网络的数据传输量，较好地解决了网络上图形数据信息的传输瓶颈。 插件的不足之处在于它必须先安装在客户机上，给用户带来不便。目前比较流行的 4 第二章技术综述 技术就是a e t i v e x 和j a v a a p p l e t ，它们可以嵌入到h t m l 文件中。这种胖客户瘦服 务器的体系结构，服务器端只执行查询，从空间数据源中得到需要的空间数据，然 后把数据发送到客户方。由浏览器上的j a v a a p p l e t 、a c t i v e x 完成进行后面的工作， 并把处理结果显示给用户删。朱江、宋关福等提出了面向服务的w e bg i s 软件 平台框架并基于w e bs e r v i c e 和n e t 技术实现新一代w e b g i s 平台1 1 4 - 1 6 。李科、杜 琳提出的一种基于n e t 框架的w e b g i s 模型1 2 2 1 。李科、杜琳等实践了一种基于扩展改 进的空间数据库模型，并提出了一种新的w 曲g i s 空间数据索引模型 1 ，- 2 1 1 。汪维华、 汪维清提出的基于s o a p 的w 曲g i s 通讯协议模型嘲。刘昕鹏，罗英伟，汪小林等 基于x m l 的w e b g i s 通信协议的设计与实现。罗英伟，汪小林，许桌群的基于 x m l 的地理信息元数据系统1 2 。汪维华，葛君伟，解绍词等提出的基于d c o m 的 分布式w e b 模型 2 6 1 。粱本亮，吕西林基于j 2 e e 的w e b g i s 的研究与应用【2 7 1 。张胜， 康志伟基于n e t 技术的w e b g i s 系统的设计与实现洲。倪凯、祝晓东对多智能体 在w e b g i s 中的应用研究【2 9 i ”l 3 3 1 。罗英伟、汪小林、许卓群分布式g i s 的多a g e n t 系统建模与实现t 3 0 i 。黄晓斌基于g e o a g e n t 的空间信息服务与应用集成研究川。卢亚 辉，杨崇俊基于w e bs e r v i c e 的w e b g i s 系统的研究。扈海波，刘伟东等自动站 数据的w e b g i s 信息发布及关键算法实现p 一】。 尽管人们对w e b g i s 的应用架构研究的比较深入，但是在监控系统集成应用 支持程度不足，仍需进一步提高和深入。随着w e b g l s ( w e b g 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 ) 的广泛应用，出现各种不同的实现技术架构。从目前实现模式主要分为矢 量模式、栅格模式和混合模式。所谓矢量模式就是把空间数据以矢量方式通过网络 传送给客户端，由客户端完成各种绘图功能，客户端通常需要插件支持。栅格模式 就是各种地图空间数据的运算操作都在地图服务器中完成，最终给客户端返回一张 栅格图片。而混合模式就是兼顾了矢量模式和栅格模式两种模式。由于地图中的空 间数据都是海量的，以目前i n t e m e t 技术，要实现纯矢量数据的发布还不大现实，所 以纯矢量模式在应用中很少使用。而目前应用较广泛的就是栅格模式，市场上也有 很多w e b g i s 产品如e s r i 公司的i n t e m e tm a ps e r v e r ( i m s ) 和m a p o b j e c t ( m o ) ， i m s 是用于地图发布，而m o 是支持g i s 二次开发的c o m 组件；m a p l n f o 公司的 m a p l n f op r o s e r v e 和m a p x ，功能和e s r i 的i m s 和m o 类似；a u t o d e s k 公司的 m a p g u i d e ；i n t e r g r a p h 公司的g e o m i d e aw e bm a p 以及国产的g e o s t a r 公司的g e o s u r f 广东t 业大学丁学硕，l 学位论文 等。这些产品大同小异，所实现的功能基本上差不多。而目前做好的w e b g i s 模式 就是混台模式，矢量混合栅格的形式，动态定制矢量和光栅对象，不过以目前市面 上二次开发组件比较难实现。 m a p x t r e m ej a v a 版是可实现数据的可视化和地图绘制企业级的地图绘制开发 工具，它是基于j a v a 2 企业版中指定s e r v l e t 体系结构的企业级应用程序开发工具， 是一个1 0 0 的与j a v a2 兼容的纯j a v a 类，具备跨平台性，因此可将应用程序部 署到多种多样的操作系统，不管是w i n d o w s 、u n i x 系统，还是这两种系统的混合 环境，都是可以的。它包括了m a p x t r e m e s e r v l e t 地图绘制引擎、m a p j a p i 和j a v a 类 库、m a p x t r e m ej a v a b e a n 、m a p x t r e m ej a v a 管理器和w e b a p p l i c a t i o nb u i l d e r 、j s p 定 制标记库、j a v a2v v l ( 1 4 1 ) 、示例应用程序以及示例数据等多个开发组件，其中 m a p x t r e m e s e r v l e t 、m a p j 对象、数据提供方和渲染器是4 个主要的组件，它们有机 的协调工作，可以为应用程序提供地图或者数据，也可以用于控制数据和访问地理 数据。 m a p x t r e m e s e r v l e t 是在m a p x t r e m ej a v a 产品中提供的地图绘制服务器。该服 务器处理3 类客户机请求：地图图像请求、向量地图数据请求、地图元数据请求。 m a p x t r e m e s e r v l e t 对源自m a p j 对象的h t t pp o s t 请求作出响应。 此外，还可 使用m a p x t r e m ej a v a 的x m l 协议编写定制客户端，用于和m a p x t r e m e s e r v l e t 通 信。m a p x t r e m e s e r v l e t 设计利用其父级s e r v l e t 容器的功能。m a p x t r e m e s e r v l e t 为 无状态，依赖客户机请求来完全说明地图状态。图像请求在m a p x t r e m e s e r v l e t 之中 由多线程的渲染器服务器处理。与此类似，地图数据请求由多线程的d a t a p r o v i d e r 服务器处理。这些因素令m a p x t r e m e s e r v l e t 在父级s e r v l e t 容器中部署时，具有相 当高的可扩展性。在m a p x t r e m e s e r v l e t 侧重于完成地图绘制任务的同时，其父级 s e r v l e t 容器处理负载平衡、安全和容错等其他问题。s e r v l e t 容器可见于类似s u n 的 j a v a w e b s e r v e r 的w e b 服务器，以及类似b e a 的w e b l o g i c s 的应用服务器。类 似a p a c h e 的w e b 服务器或m i c r o s o f ti i s 的w e b 服务器不含s e r v l e t 容器。此时 必须使用单独的s e r v l e t 容器插件，j r u n 或t o r n c a t l m 。 m a p j 对象管理地图的状态。该对象维护地图中心和缩放、坐标系、距离单位和 共同构成地图的图层。m a p j 位于m a p x t r e m e 客户机a p i 的最顶层。m a p j 对象 可以配置用于与不同类型的渲染器和数据提供方协同工作。在最为典型的配置中， 6 第二章技术综述 m a p j 是m a p x t r e m e s e r v l e t 的客户机。m a p j 向m a p x t r e m e s e r v l e t 实例发送请求， 请求的一部分为s e r v l e t 提供了其当前状态。m a p j 从s e r v l e t 获取地图图像和数据。 m a p j 还可以独立工作，直接获取地图数据并生成地图图像。m a p x t r e m e 允许m a p j 配置为与其他变更版本协同工作，这正是m a p x t r e m e 基于组件的设计方案的强大 之处。例如，m a p j 可配置为通过一个或多个m a p x t r e m e s e r v l e t 实例访问地图数据， 同时仍然可以显示地图图像。由于m a p j 的主要目的是维护地图状态，因此其占用 的内存较小。m a p j 正是由此成为在中间层或n 层体系结构中实施的理想之选1 3 9 。 渲染器显示地图数据。共有以下5 种类型的渲染器：l o c a l r e n d e r e r 、 m a p x t r e m e l m a g e r e n d e r 、e n e o d e d l m a g e r e n d e r e r 、i n t r a s e r v l e t c o n t a i n e r r e n d e r e r 和 c o m p o s i t e r e n d e r e r 。l o c a l r e n d e r e r 可从任意j a v ag r a p h i c s2 d 对象创建，通常从 a w t 组件或b u f f e r e d l m a g e 获取。l o c a l r e n d e r e r 位于“本地”或在与其关联的 m a p j 对象的同一处理空间之内。其使用数据提供方来直接获取地图中每个图层的图 元。l o c a l r e n d e r e r 随后将图元绘制到其组件的图形对象中。 m a p x t r e m e l m a g e r e n d e r e r 可以从m a p x t r e m e s e r v l e t 实例的u r l 引用创建。当 m a p j 使用m a p x t r e m e l m a g e r e n d e r e r 时，表示其将令m a p x t r e m e s e r v l e t 的实例控 制地图绘制。s e r v l e t 通过向m a p j 对象返回栅格图像来满足这一请求。 m a p x t r e m e s e r v l e t 支持包含g i f 、j p e g 和p n g 之内的多种栅格格式。此外， m a p x t r e m e s e r v l e t 的渲染器服务器还通过使用l o c a l r e n d e r e r 的实例来满足渲染请 求，并将图像导出为所需的栅格格式。 m a p x t r e m ej a v a 还提供有关 m a p x t r e m e l m a g e r e n d e r e r 的各种变更版本。i n t r a s e r v l e t c o n t a i n e r r e n d e r e r 在s e r v l e t 转发中使用。e n c o d e d l m a g e r e n d e r e r 可用于渲染图层的动画图像。c o m p o s i t e r e n d e r e r 可用于请求只重新绘制带有变更数据的图层。这对于创建动画图层非常实用【3 9 】。 数据提供方是介于m a p j 对象和地图数据之间的关键链接。每个作为m a p j 组 成部分的图层对象均有其自己的内部数据提供方。数据提供方用于访问数据源并返 回向量数据。此外，在m a p j 使用l o c a l r e n d e r e r 渲染时也将调用数据提供方。 m a p x t r e m e 中的数据提供方用于访问以下数据源：m a p h l f o 表、有空间选项的 o r a c l e 、i n f o r m i xu n i v e r s a ls e r v e rs p a t i a l w a r ed a t a b l a d e 、 s p n i m w a r e 的s q l s e r v e r 、j d b c 兼容的表、s r is h a p e f i l e s 、数据绑定、栅格文件以及m a p l n f o 网格。 m a p j 对象访问数据源的方式有如下两种：第一种方法是直接使用 广东t 业大学工学硕i 饽 位论文 l o c a l d a t a p r o v i d e r r e f 访问数据源。第二种方法是请求m a p x t r e m e s e r v l e t 的实例来 获取数据。m a p x t r e m e s e r v l e t 随后将使用m a p x t r e m e d a t a p r o v i d e r r e f 从其数据提 供方服务器来直接访问数据源。由于m a p x t r e m e s e r v l e t 从数据源获取数据，它将数 据以流方式传递回客户机的m a p j 对象。m a p x t r e m e s e r v l e t 采用的流数掘传递方式 不仅是极其高效的压缩方案。而且还可考虑数据所需的分辨率因素。例如，当数据 用于渲染6 4 0 x4 8 0 图像时，数据可采用远远高于其存储分辨率的形式来传输。每 个与m a p j 关联的图层均指定如何通过数据提供方引用来访问其底层数据源。 l o c a l d a t a p r o v i d e r r e f 表示数据访问应该是“本地”还是在包含m a p j 的处理空间 之内。m a p x t r e m e d a t a p r o v i d e r r e f 说明m a p x t r e m e s e r v l e t 实例将在访问数据源时 充当中介【3 9 】。 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) ，即组件对象模型，是m i c r o s o f t 提出的一种组件 重用的软件模型，该模型让各组件按照统一的规范来访问和解析二进制代码，而不 在乎具体的编程语言，从而实现真正意义上的二进制代码共享复用。c o m 具有良好 的重用性，和跨开发平台性，独立于具体的编程语言，只要该开发平台支持c o m 则 可以。连接点为c o m 提供了实现逻辑上反馈的机制，是c o m 服务器向c o m 客户 端反馈消息的手段。连接点是基于c o m 的出接口，出接口是由c o m 服务器定义的， 而实现代码是由c o m 客户端实现的。c o m 客户端把s i n k 接受器的接口指针传递给 c o m 服务器，当c o m 服务器内部某事件发生时，c o m 服务器通过接口函数来通 知c o m 客户端，从而实现消息反馈。通过连接点技术，我们就可以统一规范的标 准形式为c o m 客户端提供方法，为中间件的实现提供了一个强有力的技术保证。 图6 1 展示了连接点的工作原理l 。 图2 - 1 连接点丁作原理 f i g u r e2 - 1p r i n c i p l eo fc o n n e c t i o np o i n t j a c o b ( j a v ac o m b r i d g e ) 是j a v a c o m 桥，允许你在j a v a 中直接调用c o m 自动化组件的，它是使用j n i 来实现本地调用c o m 和w i n 3 2 库。j a c o b 项目是在 1 9 9 9 由d a na d l e r 启动的丌源项目，现在由上千个来自世界各地的开发者来支持和 第= 章技术综述 使用。目前j a c o b 最新的版本是1 8 ，而本系统所使用的版本是1 7 。版本1 7 引进 了一些新的特性，使得j a c o b 更加符合c o m 使用要求。如支持c o m 线程模型、 新的c o m 对象生命周期，改进的事件处理、改进的分派、枚举变量类型的实现等， 这些新的特性使得在j a v a 中使用c o m 更加直接和方便【2 1 。 9 第三章研究方法 3 1 问题定义 第三章研究方法 传统的w e b g i s 监控系统在网络信息发布、数据共享、交流协作基础上实现g i s 在线查询和业务处理等功能，实现网络环境兼容、存储、处理、分析、显示、应用 地理信息的计算机信息系统。其基本思想是通过网络提供地理信息，让用户通过终 端浏览获得地理信息系统中的数据和功能服务，改变了g i s 数据信息获取、传输、 发布、共享、应用、可视化等过程和方式。这样，网络用户可从任一节点浏览w e bg i s 站点空问数据、制作专题图，及进行各种空间检索、空间分析等。其开发涉及网络 结构、g i s 系统技术、应用领域、软硬件平台等。目前的系统中大多数都集中讨论 数据库的设计与搭建，数据的存储与优化，以及在平台整体性网络结构的讨论，如 客户端与服务端功能的如何分配，以及网络性能的优化等；但是我们知道，在一个 监控系统当中，w e b g i s 只是其中一部分，要提供完整强大的监控功能必需有监控设 备的参与配合，而传统系统中就缺少讨论如何在w e b g i s 当中集成硬件设备，应该 如何能够实现无缝的接入硬件设备，并没有给出一些切实可行的方案，同时也没有 讨论到如何使w e b g i s 的监控系统平台不依赖于某种设备，实现监控设备的独立性， 使得我们平台硬件扩展性够强，使得w e b g i s 系统只能提供一些简单如g i s 数据查 询、纪录、显示等监控功能，而并不能实现在g i s 地图上直接操作监控设备，使得 监控不够直观，效率较低，并不能充分发挥和展示g i s 的优势。在传统的基于w e b g i s 监控系统由于各个系统的需求不同，使得系统的设计具有多样性，同时也使得系统 的复用性较差，而且并没有讨论一些相对通用的系统结构模型，而且该模型都没有 讨论系统的硬件模块，这些都是目前一些w e b g i s 监控系统当中存在的一些问题。 3 2 研究内容与主要创新点 根据对国内外对于w e b g i s 在监控领域的研究与应用现状的综合分析，本文确 定了如下的研究内容： 1 、研究并设计出集成监控系统的通用的系统总体结构模型，并予以验证其可行 性。 1 0 广东t 业人学t 学硕士学位论文 2 、研究实现如无线传感器等硬件有效的无缝接入的集成方法，给出确实可行的 实现方法。 3 、研究实现系统的硬件独立性的技术方法，使系统具有通用性，而不依赖某单 一硬件设备。 4 、研究在j 2 e e 技术架构下的w 曲g i s 实现技术。 5 、研究在j a v a 中实现c o m 调用的j a v a - c o mb r i d g e 技术。 6 、综合利用上述研究的技术，针对实际项目需求予以实现验证。 本文具有了如下主要的应用创新点： 1 、设计出在j 2 e e 架构下集成监控系统的通用的系统总体架构模型。 2 、研究出实现如无线传感器等硬件有效的无缝接入的集成方法。 3 、给出切实可行的实现系统的硬件独立性的技术方法。 4 、在j 2 e e 下实现w e b g i s 与各种无线传感器有机集成的监控系统，丰富了现 在的监控手段。 3 3 技术路线 目前常用的w e b g i s 开发技术架构大体可以分为上基于j 2 e e 技术、a c t i v e x 或 c o m 技术以及n e t 技术三种。本文主要采用的是j 2 e e 技术和m a p l n f o 公司的 m a p x t r e m ej a v a 的w e b g i s 开发平台这种技术路线。 通过对m a p x t r e m e 技术的深入学习和分析，我们可以知道，采取m a p x t r e m e 搭建我们的监控系统，作为系统的支撑平台，会使我们的应用系统具有以下优点： 1 、跨平台性，由于m a p x t r e m e 是纯j a v a 类，所以只有在j v m 的基础上，m a p x t r e m e 都可以在各种操作系统上运行，真正做到一次开发，到处应用，大大节省了开发 成本。 2 、可扩展性强，由于m a p x t r e m e 是采用组件式策略配置的，用户可以根据自己的 需求在m a p x t r e m e 的架构上扩展自己的应用程序，方便升级维护。 3 、开发应用比较简单，由于m a p x t r e m e 是面向对象的，采取了比较简堆的对象分 成模型，可以比较容易的实现二层或三层的w e b g i s 应用程序，利于企业快速开 发。 4 、功能强大，利用m a p x t r e m e 提供的开发包，可以实现缩放和平移以更改地图视 第三章研究方法 野、选择图元并绘制搜索区域、查询图元以获取更多信息、创建专题影线表示以 及控制对象和标注的可见性和样式等多种地图绘制功能，满足用户的g i s 需求。 同时为了解决硬件集成的问题，本文将采用微软公司c o m ( c o m p o n e n to b j e c t m o d e l ) 的技术路线，由此引出的在j a v a 中如何使用c o m 对象，我们将是使用j a c o b ( j a v a - c o mb r i d g e ) 的技术来解决c o m 调用问题。在接下来的部分，我们将重点 讨论系统如何在采取上述技术来设计和