（计算机应用技术专业论文）基于j2ee的配电网webgis研究与实现.pdf

硕士学位论文 基于j 2 e e 的配电同w e b g l s 研究与实现 摘要 w e b g i s 是h a t e m e t 技术应用于g i s 开发的产物。g i s 通过w w w 功能得以扩展， 真正成为一种大众使用的工具。从w w w 的任意一个节点，i n t e r n e t 用户可以浏览 w e b g i s 站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空问检索和空间分析，从而 使g i s 进入千家万户。 在电力系统中，因为配电网覆盖区域较大，配电设施及相应工程数据又与地理位 置有关，具有空间上的分布特性，如何利用网络信息化优势，合理的进行资源分配， 构建配电网w e b g i s 系统就成了当前首要的任务，因此引入了基于分布式计算策略的 网络g i s 。 将地理信息系统与配电网管理自动化结合起来，能做到决策可视化，控制智能化。 降低运营成本，提高系统可靠性、稳定性和安全性。 本文的研究目标是建立适合电力系统的w e b g i s 系统，在深入研究既有的w e b g i s 实现技术的前提下，提出基于j 2 e e 的配电网w e b g i s 的构造模型，并建立基于此模 型的应用，结果表明采用j 2 e e 技术增强了g i s 的可互操作性和可伸缩性，为大区域 范围的空间信息共享和综合研究提供了新的标准的计算平台。基于j 2 e e 的配电网 w e b g i s 系统采用分布式架构，不仅解决传统的w e b g i s 在空间上的局限性，提高了 工作人员的工作效率，降低了工作人员的工作强度，同时也产生了较离的经济效益， 具有较高的实用性，经济性，在其他单位也有推广的价值。 关键字：w e b g i s ；配电网； j 2 e e ；e i b ；j n d i ；数据库连接池；分布式 一堡主兰篁堕塞 茎三! ! ! ! 箜墼皇壁兰堕! ! 塑塞皇壅堡 a b s t r a c t g i ss o f t w a r eh a se n a b l e du s e r st ov i e w s p a t i a ld a t ai ni t sp r o p e rf o r m a t a sar e s u l t ，t h e i n t e r p r e t a t i o n o fs p a t i a ld a t ah a sb e c o m ee a s ya n di i l c r e a s i i l 醇y s i m p l e t ou n d e r s t a n d u n f o r t u n a t e l y ，e v e r y o n ed o e sn o th a v ea c c e s st og i s ，n o rw o u l dh eb ea b l et os p e n dt h e t i m e n e c e s s a r y t ou s ei t e f f i c i e n t l y w e b g i s b e c o m e sa c h e a p a n d e a s yw a yo f d i s s e m i n a t i n gg e o s p a t i a ld a t aa n dp r o c e s s i n gt o o l s m a n yo r g a n i z a t i o n sa r ci n t e r e s t e dt 0 d i s t r i b u t em a p sa n d p r o c e s s i n g t o o l sw i t h o u tt i m ea n dl o c a t i o nr e s t r i c t i o nt ou s e r s i n t e r n e t t e c h n o l o g yh a sm a d ei t sw a yt om a n yg o v e r n m e n to r g a n i z a t i o n sa sw e l la s n u m e r o u s h o u s e h o l d s t h ea b i l i t yt og e ti n f o r m a t i o nt h r o u g hi a t e r n e tm a d es p a t i a ld a t ap r o v i d e r st o e x p l o r e t h ei n t e r a c tr e s o u r c e sf o r d i s s e m i n a t i n gs p a t i a l i n f o r m a t i o n t o p r o v i d e a s u c c e s s f u lw e bg i si m p l e m e n t a t i o ni ti sr e q u i r e dt oc o n s i d e rt h ei m p l e m e n t a t i o na sa p r o c e s sr a t l l e rt h a nas t e p t h ei m p l e m e n t a t i o ns h o u l da l s or e s p e c tt h ea v a i l a b l et e c h n o l o g y a n dt h ea p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t s i nt h i sp a p e ra no v e r v i e wo ft h ec u r r e n tw e b g i st e c h n o l o g i e si sp r e s e n t e d a v a i l a b l e i n t e r n e tg i ss o f t w a r ei sc o m p a r e d aw e b g i s d e v e l o p m e n tc y c l eh a s b e e np r o p o s e da n d t e s t e dt h r o u g h p u b l i s h i n g e l e c t r i cp o w e rd i s t r i b u t e di n f o r m a t i o n k e y w o r d s ：j 2 e ew e b g i se l e c t r i cp o w e rd i s t r i b u t ee j bj n d i 硕士学位论文 基于j 2 e e 的配电碍w e b g i s 研究与实现 名词解释 g i s ：g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统。是集计算机科学、地理学、测 绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学、应用数学、管理科学为体 的新兴科学。 w e b g i s ：万维网地理信息系统，是在i n t e r n e t 或m 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。 j 2 e e ：j a v a2e n t e r p r i s ee d i t i o n ，一套复杂的企业级a p i ，用于开发健壮的企业级应用。 e j b ： e n t e r p r i s ej a v a b e m a s ，是一种用j a v a 语言编写的服务器组件结构标准。 g e o m e t r y ：几何学，研究的是点、线、面的属性及度量。 g e o r e f e r e n c e ：地理参考。它是建立平面地图的页面坐标与已知的实际坐标的关系。 g e o r e l a t i o n a lm o d e l ：一种地理数据模型。它将地理实体表示成一系列相关的空间数 据和属性数据。 m 印v r o j e c t i o n ：地图投影。种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学 方法。 l a y e r ：图层是通过如土壤、道路或水井等实体来组织一个数据库或图形库。 m a p ：地图对象。地图对象不是独立的文件，保存在工作空间文件中。 c o m p o m e n tr e g i s t r a t i o ns e r v e r ：组件注册服务器。用来管理各组件的元信息。 i i s ：i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ，m r i c m s o f i 操作系统下的一种应用服务器。 b e a w e b l o g i cs e r v e r ：是一种广泛采用的j a v a 应用服务器，用于组建多层次的、安 全的、大型的和分布式的w e b 应用 j a v ar m i ：j a v ar e m o t em e t h o di n t e r f a c e ，是一种j a v a 分布式计算解决方案，允许在 j a v a 中编写分布式对象。 j n d i ：j a v an a m i n ga n d d i r e c t o r yi n t e r f a c e , j a v a 命名和目录服务的标准，e b 通过j n d i 在网络中查找分布式组件。 第一章绪论 在未来几十年内，随着相关技术的发展和实际应用的需要，地理信息系统将向着数据 标准化、数据多元化、系统集成化、系统智能化、平台网络化、应用社会化的方向发 展。借助于地理信息系统其独有的空间分析功能和可视化表达，可以完全实现电网信息 的地图化、运行数据的可视化，从而帮助企业进行高效的决策，促进电力行业的科学化管 理【2 】。 1 1 课题研究的意义 地理信息系统( g i s ) 是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、 空间科学、信息科学、应用数学、管理科学为一体的新兴科学。它将空间数据处理， 属性数据处理，空间分析与模型分析同计算机技术紧密结合，通过数据准备，系统建 立，空间分析与模型分析，产生对资源环境，区域规划，管理决策，灾害防治等有用 的信息。因此被广泛应用于市政、土地、管网、农林、水利、电力等领域【1 1 。 随着i n t e m a 技术的不断发展和人们对地理信息系统( g i s ) 的需求，利用i n t e m 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、查询和分析的功能，已经成 为g i s 发展的必然趋势。 在电力系统中，因为配电网覆盖区域较大，配电设施及相应工程数据又与地理位鼍 有关，具有空间上的分布特性，如何利用网络信息化优势，合理的进行资源分配，构 建配电网w e b g i s 系统就成了当前首要的任务，因此引入了基于分布式计算策略的网 络g i s 。 j 2 e e 是s u n 公司发布的分布式计算平台，它提供了一个企业级的计算模型和运行 环境，用于开发和部署多层体系结构的应用。它通过提供企业计算环境所必需的各种 服务，使得部署在j 2 e e 平台上的多层应用可以实现高可用性、安全性、可扩展性和可 靠性 1 0 1 。 将地理信息系统与配电网管理自动化结合起来，能做到决策可视化，控制智能化。 降低运营成本，提高系统可靠性、稳定性和安全性。采用j 2 e e 技术增强了g i s 的可互 操作性和可伸缩性。为大区域范围的空间信息共享和综合研究提供了新的标准的计算 平台【1 l l 。 硕士学位论文 基于j 2 e e 的配电两w e b g i s 研究与实现 1 2 国内外研究综述和自己的见解 g i s 的概念出现在6 0 年代，当时国外从空间数据的地学处理入手，开始了对其技术 与方法的研究。到了7 0 年代，由于计算机处理能力的飞速发展和环境、资源等问题同 益突出，g i s 技术开始进入实用，出现了实际的g i s 应用系统。8 0 年代则是g i s 大发 展的时期，技术逐渐走向成熟，专业制造商开始出现，商业化的实用系统进入市场， 应用领域迅速扩大。随着i n t e r n e t 技术的飞速发展，w e b g s 已经成为当今g i s 的热 点，已成为各大厂商激烈竞争的焦点。几个重要的国外g i s 厂商争相发布各自的 w e b g i s 产品，如m a p l n f o 公司的m a p i n f op r o s e r v e r 、i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a w e b m a p 、e s r i 的i n t e r n e tm a ps e r v e r ( i m s ) ，著名的c a d 厂商a u t o d e s k 公司也推出了 m a p g u i d e 。这些产品大多发布于1 9 9 6 1 9 9 7 年。最近b e n t l y 公司和m a p l n f o 公司又相 继推出了m o d e l s e r v e r d i s c o v e r y 和m a p x t r e m e l 2 。现就几个主要w e b g i s 产品的技术特征进 行比较，列表如表1 。 t n m s f e r r e dp l a t g o r mo fb r o w s e r i n t e r n e tm a ps e r v e rd a t ai n t e t r a c e g e o d a t ai m se x t e m s l o n u n i x a r c v i e wi m s1 0 a s h a p e f i l e s ，c o v e r a g e s ， r a s t e rw i n 9 x ， h t m l ，a p p l e t i e s m ) s d e l a y e r , n t m a p o b j e c t s i m s2 0 w 1 n 9 x ，s h a p e f i l e s ，c o v e r a g e s ， r a s t e r h t m l ，a p p l n f e s r i ) n ts d e l a y e r , r a s t e r , v e e t o r ， s h a p e f i l e s ，c o v e r a g e s ， a r ci m s3 ，1f e s r i ) ( i n t e r n a le s r i w i n9 8 h i t h t m l ，a p p l e t s d e l a y e r , f o r m a m ) m a p x t r e m en t v e r 2 0w 1 n n t m a p l n f o f o r m a tm a p ， r a s t e r h i m l a p p l e t ( m a p l n f o )s h a p e 6 l c s ， m a p x t r e m ej a v av e r 2 0w i n n t s d e l a y e r , r a s t e rf o r m a t r a s t e r , v e c t o ra p p l e t ( m a p l n f o ) u n d w o ，d x f , d g n ， m a p g u i d e 4 0r a s t e r , p l u g - i n ，a c t i v e x , 啪n n t s h a p e f i l e s ，c o v e r a g e s ， ( a u t o d e s l 0 v e u t o r a p p l e ! m a p l n f o g e o m e d i aw e b m a p m g e ，s h a p e f r i e s , r a s t e r , e n t e r p r i s e3 0 w 1 n n t p l u g i n ，a e t i v e xc o v e r a g e s ，m a p l n f o ， v e c t o r o n t e r g r a p h ) o n c l a c c e s s , 硕士学垃论文基于j 2 e e 的配屯网w c b g i s 研究与实现 t a b l e1 ：s e l e c t e di n t v r n e tm a ps e r v e r s i q g e o m e d i aw e b m a p 和m a p g u i d e 在数据库的动态连接性能比较突出。在服务器端 方面，i m s 有较强的空间查询功能，因为这几个软件在服务器端都运行着相应的桌面 g i s 软件，客户端可以通过h a t e m e t 直接向服务器端发送其桌面软件支持的空间查询命 令。在客户端方面，m a p l n f o p r o s e r v e r 和i m s 在客户端支持多种平台，而g e o m e d i a w e b m a p 和m a p g u i d e 仅仅支持使用w i n d o w s 系列操作系统的浏览者。如果用于建立i n t r a n e t 应用，选择传递矢量图形的g e o m e d i aw e bm a p 、m o d e l s e r v e r d i s e o v e r y 和m a p g u i d e 较好，因为它们所需要的插件和a c t i v e x 控件可以统一分发，预先安装，客户端具有 较强的交互性和较快的响应速度纠。 w e b g i s 与传统的g i s 的本质区别在于其分布式特性，其分布性首先体现在数据上， w e b g i s 的数据源分布在网络的多个节点上，而菲集中于一台计算枫；其次是处理分布， 即满足用户要求的各个g i s 功能模块可能分布在多台计算机上；第三是用户分布， w e b g i s 用户具有不固定性，他们可处于网络的任何结点。因此w e b g i s 系统的构建需 要分布式的计算平台。 目前市场上主流的分布式计算平台除了j 2 e e 之外，还有o m g 的c o r b a 以及 m i c r o s o f l 的w i n d o w sd n a 平台。其中c o r b a 平台具有的平台无关性、语言无关性 是它得到广泛的应用，尤其是它的分布式计算环境的基础通讯协议i i o p 和它定义的各 种服务已经成为事实上的标准。但是因为c o r b a 的最初目标是“粘合”各种异构的 系统而不是企业计算环境，同时又缺少有实力的公司的真正有力的支持，它在构建完 整的企业级计算平台方面的进展缓慢。至于m i r c o s o f l 公司的w i n d o w sd n a 平台，由 于平台的局限性( 仅限于w i n d o w s 系列平台) 极大地限制了它在企业级计算环境中的 应用。j 2 e e 平台的平台无关性以及有实力公司的大力支持使它成为企业级计算平台的 强有力的竞争者。目前，通过j 2 e e 认证的产品主要有i b m 的w e b s p h e r e 、b e a 的 w e b l o g i c 和b o f l a n di a s 等t 6 1 。 g i s 对象的部署及其根据用户的需要进行装配和集成的过程很复杂，其所需的中问 层管理工程往往需要耗费大量的时间和金钱。j 2 e e 提供中间层集成框架，满足没有太 多费用而又需要高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。其灵活完备的特点， 硬士学位论文 基于j 2 e e 的配屯阿w c b g i s 研究与实现 为开发出实用的w c b g i s 提供了可能。j 2 e e 通过提供统一的开发平台，降低了开发多 层应用的费用和复杂性，同时提供对现有应用程序集成的强有力支持，完全支持f j b ， 有良好的向导支持打包和部署应用，添加目录支持，增强了安全专| 制，提高了性能， 简化了应用开发【们。 1 3 课题研究的实际应用背景 目前基于g i s 的配电网管理系统通常是独立封闭的系统，已不能满足电网综合管 理的需要。w c b g i s 系统可使传统g i s 系统的功能通过w w w 得趴扩展，实现全球化 应用，不但开发投资小、技术负担轻、易于推广，而且具有良好的可扩展性和跨平台 性。本课题隶属中国电力科学研究院农电所配网自动化2 0 0 0 系统的子课题：结合 当前地理信息系统在配电网中的应用提出该解决方案。 - 基于j 2 e e 技术开发的配电网w c b g i s 系统由于采用了当前主流的通讯、应用协议 和体系结构，特别采用通用的浏览器，大大增强了g i s 软件的开放性，特别适合当今 电力企业管理中空间数据类型繁多、数据量大、分布广等特点和多维、动态的应用分 析需求。基于w w w 应用的w c b g i s 使电力企业g i s 走向开放、是今后电力企业g i s 软件发展的主要趋势。 1 4 本文的主要研究内容 本文主要研究内容，即本人的主要工作，分为以下三方面：是，基于空间数据特 性，提出处理、存储异构数据的方案；二是，结合w c b g i s 特点，构造系统模型；三 是，顺应开发技术发展潮流，分析并选用先进的w e b 应用开发环境和分布式计算技术 进行分布式平台系统的开发。 1 5 论文结构 本文共分7 章，采取总述( 第一章) 铺垫研究( 第二至四章) 研究方案实 施( 第五、六章) 总结( 第七章) 的布局方式，各章主要内容为： 第一章绪论，阐明了本文选题的背景和研究意义，并对与题目相关领域的国 内外研究现状进行综述，最后说明了论文的研究内容，即本人的主要工作，和 4 硕士学位论文基于j 2 e e 的配电网w e b g i s 研究与实现 论文的结构安排。 第二章w e b o i s 技术、系统框架及应用，描述了w e b g i s 的定义，特点以及主要的构 造方法和实现模型。 第三章w e b g i s 数据模型研究，提出空间数据的特点以及存储方案。 第四章分布式体系结构j 2 e e ，讲述j 2 e e 特性，重点介绍了j a v a r m i 技术，以及用 j 2 e e 开发w e b o i s 的优势。 第五章基于j 2 e e 技术的配电网w e b g i s 系统设计，本章根据配电网系统的特点和需 求提出设计思想，构建系统模型，并描述了系统功能。 第六章基于j 2 e e 技术的配电网w e b g i s 系统实现，涉及该系统的实现细节以及使用 的主要技术。 第七章总结与展望，总结项目研究与开发的经历与经验，为相关课题研究的进一步深 入做出展望。 5 硕士学位论文基于j 2 e e 的配电两w e b g l s 研究与实现 第二章w e b g i s 技术、系统框架及应用 2 1w e b g i s 的定义与特点 万维网地理信息系统是在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。地理信息是描述地球表面的空间位置 和空间关系的信息。空间数据包括带有空间位置特征的图像、图形数据和与此相关的 文本数据。国际学术界把类似于万维网地理信息系统称之为w e b o l s ( 万维网地理信息 系统) ，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。 与传统的地理信息系统比较，万维网地理信息系统具有四个特点f 2 1 1 3 】： 更广泛的客户访问范围客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器上的最新数 据，而i m e m e t i n t r a n e t 所特有的优势大大扩展了g i s 的数据管理能力，增强了对空间 数据管理的时效性。 客户端平台独立性无论客户机是何种操作系统，只要支持通用的w e b 浏览器，用 户就可以访问w e b g i s 数据。 更简单的操作要推广g i s ，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，就要降低对系统的操作难度。通用的w e b 浏览器无 疑是降低操作复杂度的最好选择。 平衡高效的计算负载传统的g i s 大都使用文件服务器结构的处理方式，其处理能 力完全依赖于客户端，效率较低。而当今一些高级的w e b g i s 能充分利用网络资源， 将复杂的处理交由服务器执行，而对简单的操作则由客户端直接完成。这种计算模式 能灵活在服务器端和客户端之间合理分配处理任务，从而提高网络计算资源的利用效 率。 万维网地理信息系统涉及到在网络( i n t e m e v i n t r a n e t ) 环境下，地理信息( 图像、 图形和与此相关的文本数据) 的模型、传输、管理、分析、应用的理论与技术。作为 地理信息系统的一种新形式，w e b g i s 无论是在理论研究，还是在应用方面都还处于发 展阶段。开放的i n t e m e t 为w e b g i s 提供了广阔的社会应用前景。万维网地理信息技术 是非常重要的一个新兴的前沿研究方向。 6 里坚量堡篁墨二一 苎三! ! 曼曼塑墼皇翌! 竺婴兰堑壅兰壅翌 2 2w e b g i s 的主要构造方法 1 、c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 方法 c g i 是w e b 服务器调用外部应用程序的接口。它允许网页用户通过网页的命令来 启动一个存在于网页服务器主枫的程序( 称为c g i 程序) ，并且接收这个程序的输出结 果。当用户发送一个请求到w e b 服务器，w e b 服务器通过c g i 把该请求转发给后端运 行的g i s 服务程序，由g i s 服务程序生成结果交给w e b 服务器，w e b 服务器再把结果 传递到用户端显示。c g i 是最早实现动态网页的技术，它使用户可以通过浏览器进行 交互操作，并得到相应的操作结果。这种方法的缺点是，对于每一个客户机的请求， 都要重新启动一个新的服务进程，当有多用户同时发出请求时，服务器的负担重。同 时由于网络传递的图形为栅格图，因而导致地图缩放、漫游、选择等操作不能在本地 进行，需要传递到服务器进行处理，在服务器端生成新的栅格图再传递到客户端显示， 不能直接在客户端进行复杂的空间分析。 2 、服务器应用程序接n ( s e r v e ra p i ) 方法 s e r v e r a p i 类似于c g i ，不同之处在于c g i 程序是单独可以运行的程序，而s e r v e r a p i 往往依附于特定的w e b 服务器，如m i c r o s o f t1 s a p i 依附于i i s ( i n t e m e ti n f o r m a t i o n s e w e r ) ，只能在w i n d o w s 平台上运行，其可移植性较差。但是基于s e r v e r a p i 的动态连 接模块启动后会直处于运行状态，而不像c g i 那样每次都要重新启动，其速度较c g i 快得多。这种方法的缺陷在于它依附于特定豹服务器和计算机平台。 3 、插件( h u g - i n s ) 法 g i s p l u g - i n 是在浏览器上扩充w e b 浏览器的可执行的g i s 软件。g i sh u g - i n 的主 要作用是使w e b 浏览器支持处理特定格式的g i s 数据，并为w e b 浏览器与g i s 服务 程序之间的通讯提供条件。g i sp l u g i n 直接处理来自服务器的g i s 矢量数据。同时， g i s p l u g i n 可以生成自己的数据，以供w e b 浏览器或其它p l u g - i n 显示使用。 利用c g i 或者s e r v e r a p ，虽然增强了客户端的交互性，但是仅提供给用客户端有 限的功能，传给用户的信息依然是静态的。而且用户不能操作单个地理实体以及快速 缩放地图，因为在客户端，整个地图是一个实体，任何g i s 操作，如放大、缩小、漫 7 硕士学位论文 基于j 2 e e 的配电两w c b g i s 研究与实现 游等都需要由服务器来完成并将结果返回。浏览器插件很好的解决了这个问题。对 w e b g i s 而言，g i s 插件不但可以增加网络浏览器处理地理空间数据的能力使人们更容 易获取地理数据，而且插件处理和传输的是矢量格式空阀数据，其数据量小，网络也 只需将g i s 数据一次性传输，这样就加快了用户操作的反应速度，减少网络服务器的 信息流量从而使服务器更有效地为更多的用户服务。 但g i sp 1 u g i n 与运行平台，操作系统，与g i s 数据类型又是相关的，即对于不 同的g i s 数据，不同的操作系统，不同的浏览器需要有各自不同的g i s p l u g i n 支持； 插件需要先下载安装再使用，如果用户准备使用多种g i s 数据类型，还必须安装多个 g i s p l u g i n 程序；还存在插件程序的版本升级问题等。 4 、a c t i v c x 方法 a c t i v e x 是建立在o l e 技术之上发展起来的因特网新技术，其基础是 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) ，是为扩展m i c r o s o f tw e b 浏览器砸功能而提供的公共 框架。a c t i v e x 控件和p l u g - i n 非常相似，是为了扩展w e b 浏览器的动态模块。所不同 的是，a c t i v e x 能被支持o l e 标准的任何程序语言或应用系统所使用。相反，p l u g - i n 只能在某一具体的浏览器中使用。基于g i sa e t i v e x 控件的万维网地理信息系统是依赖 g i sa c t i v e x 来完成g i s 数据的处理和显示。 a c t i v e x 控件耳前只有i e 全面支持，在n e t s c a p e 中则必须有特制的p l u g - i n 才能运 行，兼容性较差：并且只能运行与m s w i n d o w s 平台上；需要下载；占有客户机端机 器的磁盘空间；由于可以进行磁盘操作，其安全性较差。其优点是：执行速度快；由 于a c t i v e x 可以用多种语言实现，这样就可以复用原有g i s 软件的源代码，提高了软 件开发效率。 5 、j a v a a p p l e t 方法 j a v a 语言具有跨平台特性、简单、动态性强、运行稳定、分布式、安全、容易移植 等特点，因而是因特网上重要的编程语言。任何系统平台只要支持j a v a 虚拟机就可以 解释执行j a v a 程序，而与程序在何种系统下开发和编译无关。j a v a a p p l e “小应用程序) ， 嵌入在h t m l 文件中，在网络浏览器下载该h t m l 文件时，j a v a 程序的执行代码也同 硕十学位论文 基于j 2 e e 的配电网w e b g i s 研究与实现 时被下载到用户端的机器上，由浏览器解释执行。 g i sj a v aa p p l e t 最初为驻留在w e b 服务器端的可执行代码。它能完成g i s 数据解 释和g i s 分析功能，具有以下优点；体系结构中立，与平台和操作系统无关。在具有 j a v a 虚拟机的w e b 浏览器上运行。写一次，可到处运行。动态运行，无须在用户端预 先安装。由于g i sj a v a a p p l e t 是在运行时从w e b 服务器动态f 载的，所以当服务器端 的g i sj a v aa p p e t 更新后，客户机端总是可以使用最新的版本。服务器和网络传输的 负担轻，服务器仅需提供g i s 数据服务，网络也只需将g i s 数据一次性传输。所有的 g i s 操作都是在本地由g i sj a v aa p p l e t 完成服务器的负担很小，网络传输的负担轻。 不足之处是：使用已有的g i s 操作分析资源的能力弱，处理大型的g i s 分析能力( 叠 置、资源分配等 的能力有限，无法与c g i 模式相比；g i s 数据的僳存、分析结果的 存储和网络资源的使用能力受到限制。 2 3w e b g i s 主要构造模型 2 3 1w e b g i s 的b s 三层结构 常见的w e b g i s 的结构体系是由数据库、应用服务器和客户端组成的三层结构体 系。它把数据库和地理信息系统的应用逻辑分开，相对于最初的两层结构，数据库的 改变对应用的影响减少了。客户向w e b 服务器通过帅协议请求数据服务，服务器 返回h t m l 方式书写的服务页面。按照浏览器和服务器端功能多少，可以划分为胖客 户器瘦服务器和瘦客户器胖服务器两种。 2 3 1 1 瘦客户构造模型 在”瘦客户”构造模型中，客户端仅仅通过用户界面与服务器交互并显示结果，所有的 地图操作均在服务器端处理 服务器端的处理能力一般比客户端要强并且管理主要的资源在w e b 服务器端， 将g i s 与w w w 连接起来有多种实现方式比如：c g i ，w e b 服务器应用程序接 口a s p , j s p , j a v a s e r v l e t 等等 9 硕士学位论文 基于j 2 e e 的配电弼w e b g i s 研究与实现 ，4 竺 、 y 品叫 2 3 1 2 胖客户构造模型 一般情况下，w e b 浏览器能够处理h t m l 文档，并且能够嵌入栅格图片为了能够处 理其他格式的数据比如：矢量数据，声音或音乐，浏览器就需要扩展它的功能使用”瘦客 户”模型不可能在客户端使用矢量数据浒多浏览器都使用p l u g - i n 技术克服这个缺陷 图2 胖客户构造模型 这个模型的主要优点能使用矢量数据，图像格式不再局限于g i f 和j p e g ，而缺点 在于客户端需要下载相应的软件，对浏览器的版本也有要求 2 3 2 基于中间件的b s 多层结构 如果w e b g i s 应用是建立在分布式数据库上，为了增强服务器端的处理能力和速 度，服务器端的g i s 应用也要求是分布式的。中间件技术是解决这难题的有效途径。 用户的请求由中间件处理。g i s 应用服务器不是一个进程，而是由多个中间件组成的 1 0 硕士学位论文基于j 2 e e 的配电羽w c b g i s 研究与实现 分布式的多个进程。中间件相互调用，一个进程是另外的进程的客户的同时又是别的 进程的服务，调用关系比较复杂。进程所访问的地理数据库也不在是单个的数据库， 可能是一个分布式的异质数据库。 目前分布式计算的主要的中间件技术有c o r b a ，d c o m 和e j b 等。其中，c o r b a 体系是最有前途的一种，它实现了异构平台的互操作 与此对应的是，d c o m 模型一 统w i n d o w s 平台，已经成为w i n d o w s 平台的市场标准；而s u n 公司大力提倡的e j b 体系，也在逐渐的发展。对于分布式的异质地理数据库如何实现异构数据源应用级交 互以及分布式地理数据的一致性、地理数据的存储与获取是w c b g i s 面临的新课题。 运行于w e b 的g i s 应变成一个多客户浏览器多服务器的复杂系统，通过i n t e r a c t 将相 对独立的部件用网络连接并实现网络范围内的处理。系统各中间件的组织通过既定的 接口实现，而用户的调用是动态的，即只有当部件接口接受到用户请求时才动态装载 并处理地理信息，这样浏览器与服务器之间的负载是动态的，需要实现动态的负载平 衡。 2 4w e b g i s 的应用实例 豳3 闰行天下公共地图服务 硕士学位论文 基于j 2 e e 的配屯网w e b g i s 研究与实现 图4 北京公交服务w o b g i s 系统 现在，w e b g i s 得到越来越广泛的应用。概括起来，其应用方向分为两大类，一类 为基于i n t e m e t 的公共信息在线服务，为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购 物等与空间信息有关的信息服务。在国内外的站点上已有了成功的应用，上面所提到 的站点提供大量的与空间位置有关的各种生活类信息服务。w e b g i s 的另外一类应用为 基于i n t r a n e t 的企业内部业务管理，如帮助企业进行设备管理、线路管理以及安全监控 管理等等。随着企业n t r a n e t 应用的深入和发展，基于i n t r a n e t 的w e b g i s 应用会有越 来越大的市场，这无疑是未来的发展方向。 1 2 硕士学位论文基于j 2 e e 的配电网w e b g i s 研究与实现 第三章w e b g i s 数据模型研究 在g i s 系统中要处理的信息分为两类：第一类是反映事物地理空间位置的信息， 称为空问位置数据( 地图数据和图形数据) ；第二类是与事物地理位置有关且反映事物 其它特征的信息，成为专题属性信息( 专题属性数据或文字数据图形数据) 川。这些信 息具有数据量大，类型复杂，异构等特点，因此如何处理和存储这些数据也是我们研 究的重点。 3 1 空间数据模型 空间数据模型反映或概括了真实世界的实体，它定义了基本的g i s 数据类型和他 们的结构，这些g i s 数据是构成一个g i s 系统的基础。由于大多地理信息的使用者们 将世界看是二维的，所以二维地理数据模型被应用于很多的g i s 系统中。主要有如下 三种方法描述地理空间数据：基于特征的结构，地理关联结构和面向对象数据结构。其 中，地理关联结构经常与特征、地图、图像和数据库结合使用。最重要的是：地理关 联系统是将空间数据和非空间数据分开处理，每一个空间实体与一个数据库通过一个 唯一的i d 号相联系。面向对象数据模型是替换当前地理关联模型的一种新型的模型， 它将空间和非空间数据都看成是空间数据对象的属性，一些研究机构和商业系统采用 这种模型。本文没有专注于形成一个新的空间数据模型，而是应用已经存在的数据模 型来开发一个分布式的g i s 系统。 3 1 1 空间数据概念模型 地理空间数据是一个类型繁多、多层嵌套、无限延展和异常复杂的地理信息空间， 其完整表示和管理一直都是g i s 研究的核心课题。但用面向对象的观点来看，用户可 将地理空间数据归结为空间实体、图层、地图三个层次。 ( 1 ) 空间实体 地理空间实体是指具有空间分布特征和一定几何形态的事物和现象，可分为资源、 环境、经济和社会以及地质、地形、气候、植物、耕地、水文、经济与社会等a 从用 户的观点看，描述一个地理空间实体需要涉及的两个最基本特征是空间要素和属性要 素。空间要素指的是地理空问实体的几何形态及其与其它地理空间实体的空间关系， 硕士学位论文 基于j 2 e e 的配电网w e b g i s 研究与实现 属性要素则指的是地瑾空闯实体的社会意义。通俗一点讲，空间要素就是指实体在哪 里、是什么样子，属性要素则是指该实体在社会语义上是什么，比如说是一条河，一 座山，还是一个城市。 ( 2 ) 图层 一定空间范围内具有相同属性要素的同类地理空间实体可以组成个有机集合，这 就是图层。之所以说图层是地理空间实体的有机集合，是因为g i s 中的图层概念并不 是这些地理空间实体的简单堆砌，而是在某种特殊应用领域下地理空间实体的组合， 并且相互之间有着密切的联系。根据图层的定义，我们确定了图层的两个基本要素一 一专题和空间范围，专题就是指组成图层的同类地理空间实体所具有的相同属性要素。 采用图层的方式来组织地理空间数据可以表达地理空间数据的分布性。其一，对于 地理位置上分布的空间数据，可以按空间范围划分图层，例如全国铁路交通图，就可 由各个省市的铁路交通图组成；其二，对于空间范围相同的空间数据，可能由于应用 的需要而人为地划分到不同图层里，即按专题划分图层，例如北京市交通图，按交通 的种类可以分为一级公路图、二级公路图等图层。 ( 3 ) 地图 在实际的应用系统中，需要将图层按照空间范围或专题进行组合，以表达更现实的 语义，这就形成了地图。例如城市规划地图上，可能包括交通、电力、水力、煤气管 道等多个图层，以对应于现实生活中真正做城市规划时需要牵涉到的各个部门。作为 一个或多个图层的组合体，地图同样具有专题和空间范围两个基本要素，其专题是组 成该地图的所有图层的专题的综合，空间范围则是所有图层空间范围的并。 从根本上讲，本文所讲述的空间处理模型的原型系统是基于地图一图层一几何图形 的结构。值得注意的是：现在大多数的空间数据是地理关联结构，而面向对象数据模 型将是下代空闯数据模型。在分布式环境中，空闻数据对象在网络中以参数的方式 传递。下面所涉及的概念数据模型定义了在原型系统中基本的空间数据类型和它们之 间的关系，正如下图所示： 1 4 硕士学位论文 基于j 2 e e 的配电同w e b g l s 研究与实现 幽5 臆型分布式g i s 的抽象空间数据模型 f 密a b s t r a c tg e o s p a t i a ld a t am o d e l f o rp r o t o t y p ed i s t r i b u t e dg i s 在这个模型中，基本的空间数据类型有地理空间集合对象( 点、线、面等) ，地理 空间引用系统对象( 映射等) ，元数据实体等等。一个空问对象类型被定义为几何元素 和相关的属性纪录的结合体。地图和图层对象都有元数据实体，它用来描述数据和其 他该地图或图层的元信息。 3 ，1 2 地理空间数据模型 根据上面的空间数据对象概念模型，按计算机系统的观点来设计基于o r d b 的 w e b g i