（地图制图学与地理信息工程专业论文）基于xml的webgis网关设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 在当今信息技术时代，互联网飞速发展的同时。地理信息系统也从桌面应用逐渐 升级到了网络应用。特别是互联网的广泛应用，使得网络上的空间信息资源不断增长， 在现在或不久的将来，数以万计的w e b 站点已经或者将要提供空间信息服务，通过互联 网和地理信息技术的整合使得原来由特定g i s 系统建设的各自独立、相对封闭、无法 互相沟通和协作的空间信息孤岛能够通过i n t e r n e t 由浏览器来访问、处理，以达到空 间信息共享与互操作。 近年来随着计算机技术的高速发展，如何将空间数据通过网络来进行共享，是 w e b g i s 所研究的主要课题。w e b g i s 的主要目的就是通过i n t e r n e t 进行地理信息的发布、 数据共享，使用户能够直接通过w e b 浏览器对g i s 数据进行访问，实现地理数据和业务 逻辑数据的查询、统计、编辑、专题图等g i s 功能。x i l 技术的出现为互联网的发展带 来了新的机遇，它以其结构化、可扩展性及灵活性的特点引起了业界的普遍关注，有 着广阔的发展前景。对于w e b g i s 而言，x m l 相关技术可以用于地理空间数据的规范化 存储、地理数据共享、网络传输、电子地图显示和g i s 软件体系架构的建立等。 论文在对w e b g i s 技术特点、发展现状进行深入分析的基础上，指出了传统w e b g i s 系统面临网上地理数据发布、空间互操作等方面的挑战探讨了利用x m l 相关技术来表 达和处理空间数据、解决w e b g i s 系统之间互操作的问题。本文针对w e b g i s 的研究和开 发中。有关地理空间数据的存储，网络传输数据共享和互操作等方面存在的问题展 开研究研究的主要目标是基于s v g 、g m l 和s o a p w e b s e r v i c e 技术建立地理数据的w e b 发布服务系统，设计并实现了w e b g i s 的地理信息服务系统。主要研究内容包括：地理 空间数据的g m l 编码存储与麸享和s v g 格式编码与地理信息的可视化表达；地理空间数 据的组织以及它与关系对象数据库的整合；g m l 、s v g 和s h a p e 格式的解析与转换：用 s o a p w e b s e r v i c e 技术构建分布式多层体系的w e b g i s 服务器端软件系统的总体架构和 原型系统的开发实现。 在w e b g i s 的数据组织与体系结构设计的基础上，以b o r l a n dc + + b u i l d e r 为主要工 具开发了一个服务器端多层分布式体系结构的w e b g i s 原型系统，实现了w e b g i s 的网关 设计。以校园图为地理数据源，在互联网上进行了地图发布的网络测试。本原型系统 在数据组织、存储、表达和检索方面遵循o g c 和w 3 c 的相关开放标准，系统的设计与实 现参考了多项国际规范，具有一些独特之处如地理数据的g m l 、s v g 格式表达、依比 例动态数据加载、数据一次下载多次使用和数据的粒状更新等等。 总之。x i l 相关技术在w e b g i s 的应用与开发中具有非常多的优越性，是未来信息 技术发展的基石。当然也是w e b g i s 发展的基础。相信将来人们会以x 虬技术为基础开 发和设计出更多g i s 的技术规范和系统工具，因为) n 也是未来i n t e r n e n t 技术发展的 基础和主流。 关键词：w e b g i s 、x m l 、w e b s e r v i c c 、s o a p 、g m l 、s v g 、c g i 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o fi n t e r a c t t e c h n o l o g y , t h ea p p l i c a t i o n o fg i s ( g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m ) i sb e i n gg r a d u a l l yu p g r a d e d f r o m d e s k t o p a p p l i c a t i o nt on e t w o r ka p p l i c a t i o n e s p e c i a l l y , w i t ht h ee x t e n s i v eu s eo fi n t e r a c t ， t h es p a t i a li n f o r m a t i o nr e s o u r c eo nt h en e t w o r ki sb r o a d e n e dc o n t i n u a l l y , a n da t p r e s e n to ri n t h ef u t u r e a l lk i n d so fs p a t i a li n f o r m a t i o ns e r v i c e sa r eo rw i l ib e s u p p l i e dt h r o u g h t e n so ft h o u s a n d sw e bs i t e s m o r e o v e r , t h r o u g ht h e t e c h n i c a l c o n f o r m i t yo fi n t e m e ta n dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n ，s p a t i a li n f o r m a t i o n ss h a r ea n d i n t e r o p e r a t i o n c a nb er e a l i z e d b yv i s i t i n g a n dh a n d l i n gt h ei n f o r m a t i o nj s l a n d s c o n s t r u c t e db ys p e c i a lg i sp l a t f o r m f o r m e r l y , w h i c ha r ei n d e p e n d e n t , r e l a t i v e l y c l o s e a n du n a b l et oc o m m u n i c a t ea n dc o l l a b o r a t ew i t he a c ho t h e l i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h er a p i d l yd e v e l o p m e n to f t h e c o m p u t e rt e c h n o l o g i e s ，h o w t os h a r es p a t i a ld a t at h r o u g hn e t w o r kb e c o m e st h ep r i m a r yr e s e a r c ht a s ko fw e bg i s t h em a i n p u r p o s eo fw e bg i s i st or e a l i z et h e ；s s u eo fs p a t i a l g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o na n dd a t as h a r i n go nt h ei n t e r n e t t om a k eu s e rb ca b l et oa c c e s sg i sd a t a s t r a i g h t w a yv i aw e bb r o w s e r , a n d t oe x e c u t es u c hg i sf u n c t i o n sa sq u e r y , s t a t i s t i c s ， e d i ta n dc r e a t i n gt h e m a t i cm a po fg e o g r a p h i cd a t aa n db u s i n e s s l o g i c d a t a t h e a p p e a r a n c eo f x m lt e c h n o l o g i e sb r i n gi n t e r n e tan e wd e v e l o p i n gc h a n c e w h i c hh a s b e e np a i dm o r ea t t e n t i o nt ob yi te n t e r p r i s e sf o ri t ss t r u c t u r a l i z a t i o n e x t e n s i b i l i t y a n df l e x i b i l i t y , a n di t s d e v e l o p i n gp r o s p e c ti sp r o m i s i n g a sf a ra sw e bg i si s c o n c e r n e d x m lc a nb eu s e di ns t a n d a r ds t o r a g ef o rs p a t i a ld a t a , d a t as h a r i n g n e t w o r kt r a n s m i s s i o n ，e l e c t r i c m a pd i s p l a y i n g a n dg i ss o f t w a r ef r a m e w o r k b u i l d i n g i nt h i sp a p e r , c h a l l e n g e sf a c e db yt r a d i t i o n a lw 曲g i si ns u c ha s p e c t sa ss p a t i a l g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ni s s u eo nt h ei n t e r a c ta n ds p a t i a li n t e r o p e r a t i o na r ep o i n t e d o u t a n dt h ep r o b l e m sa sh o wt oe x p r e s sa n dh a n d l es p a t i a ld a t aa n dh o w t os o l v et h e i n t e r o p e r a t i o na m o n gs e v e r a ld i f f e r e n tw 曲g i sa p p l y i n gx m lt e c h n o l o g i e sa r c d e s c r i b e di nd e t a i l s t h er e s e a r c hw o r ki sd o n ef o rs u c hp r o b l e m s 船s p a t i a ld a t a s t o r a g e ，n c t w o r kt r a n s m i s s i o n ，d a t as h a r i n ga n di n t e r o p e r a t i o ni nw e b g i sr e s e a r c h a n de x p l o i t a t i o n t h ep r i m a r yr e s e a r c ht a r g e ti st oe s t a b l i s haw e bs e r v i c es y s t e mf o r g e o g r a p h i cd a t ai s s u eb a s e do ns v g g m la n ds o a p w e bs e r v i c et e c h n o l o g i e s ， a n dt oe s t a b l i s hac g l b a s e dw b bg i ss e r v i c es y s t e m t h em a i nr e s e a r c hw o r ka r e s u m m a r i z e d ：g e o g r a p h i cs p a t i a l d a t a s t o r a g ea n ds h a r i n g i ng m l f o r m a t ，s v g f o r m a t e n c o d i n g a n d v i s u a l i z a t i o n ；g e o g r a p h i cs p a t i a l d a t a o r g a n i z a t i o n a n d c o n f o r m i t yw i t ho b j e c t o r i e n t e d r e l a t i o nd a t a b a s e ；t h ed a t ap a r s i n ga n df o r m a t t r a n s f o r m i n ga m o n gg m l s v ga n ds h a p ef i l e ；ag e n e r a lf r a m e w o r ke s t a b l i s h i n g 西南交通大学硕士研究生学位论文第u i 页 a n dap r o t o t y p ed e v e l o p m e n to fw e bg i ss e r v e rs o r w a r es y s t e mi nam u l t i t i e r e d d i s t r i b u t es t r u c t u r eu t i l i z i n gs o a p w e bs e r v i c e b a s e do nt h ed a t ao r g a n i z a t i o na n dt h ea r c h i t e c t u r ed e s i g no fw e bg i s ，a m u l t i - t i e r e d d i s t r i b u t i n gw e bg i sp r o t o t y p es y s t e m i s d e v e l o p e d ，a n dt h ec g i d e s i g no fw 曲g i s i si m p l e m e n t e d u s i n gt h ec a m p u sm a p a st h eg e o g r a p h i cd a t a s o u r c e ，an e t w o r kt e s tf o rt h em a pi s s u eo nt h ei n t e m e ti se x e c u t e dh e r e o g ca n d w 3 c c o r r e s p o n d i n go p e ns t 锄d a r d s a r ec o n f o r m e dt oi nt h ep r o t o t y p es y s t e md e s i g n a n ds o m ei n t e m a t i o n a i s p e c i f i c a t i o n s a r ec o n s u l t e df o rt h e s y s t e md e s i g n a n d r e a l i z a t i o n s o m ec h a r a c t e r i s t i c so ft h i sp r o t o t y p es y s t e ma r ea sf o i l o w s ：g m la n d s v gf o r m a t a p p l y i n g i n g e o g r a p h i c d a t a e x p r e s s i n g ，d y n a m i c d a t a l o a d i n g a c c o r d i n gt os c a l e ，o n ed o w n l o a d i n ga n dm a n y t i m e su s i n go fg e o g r a p h i cd a t aa n d d a t a sg r a n u l a ru p d a t i n g i naw o r d x m lr e l a t e dt e c h n o l o g i e sp r e s e n tm u c hs u p e r i o r i t yi nt h ew e bg i s a p p l i c a t i o n a n d d e v e l o p m e n t i n t h ef u t u r e x m lc o u l db et h eb a s eo ft h e i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , a n da l s ob et h eb a s ef o rw e b g i s d e v e l o p i n g i ti sb e l i e v e d t h a tm o r ea n dm o r eg i st e c h n o l o g ys p e c i f i c a t i o n sa n ds y s t e mt o o l ss h o u l db e d e v e l o p e da n dd e s i g n e db a s e do nx m l t e c h n o l o g yi nt h en e a rf u t u r e ，f o ri t sg r e a t p o t e n t i a l i t i e si nt h ef u t u r ei n t e r a c t sd e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：w e b g l s 、x m l 、w e bs e r v i c e 、s o a p 、g m l 、s v g 、c g i 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 w e b g l s 研究背景 1 1 1 g i s 的发展历史 第1 章绪论 作为对人类生活空间的数字化描述、分析和表达的工具，g i s 正逐渐成为 信息产业的一个重要组成部分，成为国民经济新的增长点。地理信息系统正在 从一个单纯的应用系统发展为一个完整的技术系统和理论体系。经过几十年的 发展，g i s 系统已由地学领域的应用演变为以服务地学领域应用为主要目标的 “基础型”平台软件，以服务商用办公领域为主要目标的“桌面型”平台软件 和以服务于城市公共设施管理为主要目标的a m f m g i s ( a u t o m a t e d m a p p i n g f a c i l i t i e sm a n a g e m e n t 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 ) 系统等多 个分支。g i s 不仅应用在地理、地质等专业领域，目前在各个领域都有广泛的 应用如水利、电力、石油、交通、电信、公安、环保等等。 自从加拿大测量学家r o g e rft o m l i n s o n 提出“要把地图变成数字形式的 地图，便于计算机处理与分析”的观点以来，g i s 技术通过近4 0 年的发展，已 经实现了三次较大的技术转变，下面从主要特征、处理方式、系统集成、操作 模式、二次开发、实现技术和应用领域等方面比较前三代g i s 技术，如表1 1 。 表卜1 前三代g l s 技术对比 第一代第二代第三代 时2 0 世纪6 0 年代中期到2 0 世纪8 0 年代末到9 0 2 0 世纪9 0 年代中期开 间8 0 年代的中后期年代中期始至今 主 是g i s 软件从无到有、网络技术已经成熟并广6 1 s 应用已逐渐渗透到 要 从原型到产品的阶段。泛应用，是g i s 软件成人类生活的各个方面， 特 由于条件的限制，这一熟和应用快速发展的时开始具备作为应用集成 阶段的g i s 软件存在期，但仍然没有发生根平台的能力。 征 许多不足本的变化 处以图层作为处理的基以图层作为处理基础，以图层为处理的基础， 理础，各类查询与计算只可进行数据查询，但仍商用d b m s 相继实现了对 方能在同一图层中进行。限制在同一图层之内空间数据的管理，但仍 式不够完善。 系 以系统为中心，不同的以系统为中心，属性数以系统为中心，属性数 统 g i s 系统基本上没有据利用商用d b m s 来管据利用商用d b m s 来管 集 联系。与其它的软件工理，与其它系统的集成理，与其它系统的集成 具不存在集成关系能力略有增强，但仍然能力略有增强，但仍然 成 比较弱比较弱。 操单机、单用户，无法实多机、多用户，g i s 软件多机、多用户，简单的 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 作现分布式操作模式也转向客户服务器( 简多层体系结构。 模称：c s ) 结构，但仍是 式“胖客户”类型。 二全封闭结构，支持二次支持二次开发的能力有支持二次开发的能力较 次开发能力非常弱。所增强，但灵活性仍受 强。 开 限。 发 实在主要实现技术上，以以商用d b m s 管理属性数开始向以数据为中心的 现文件系统来管理空间据，但空间数据仍用文方向过渡，实现一体化 技数据与属性数据。件系统管理存储和初步的一体化查 术询。 应基本上集中在资源与开始有较大范围的扩应用领域迅速扩大，应 用环境领域的管理类应展，但基本上是管理类用深度不断提高，开始 领 用。应用。具有初步的分析决策能 域力。 从系统角度来看，在未来的几十年内，地理信息系统将向着数据标准化 ( i n t e r o p e r a b l eg i s ) 、数据多维化( 3 d 4 dg i s ) 、系统集成化( c o m p o n e n t g i s ) 、系统智能化( c y b e rg i s ) 、平台网络化( w e bg i s ) 和应用社会化( 数 字地球) 的方向发展。 从技术角度对比来看，目前g i s 技术的研究与应用，基本上处于第三代水 平，市场上已经涌现出了很多高水平的g i s 软件，如国内的m a p g i s 、g e o s t a r 、 s u p e r m a p 、m a p e n g i n e 和国外的a r c i n f o 、m a p i n f o 、s m a l l w o r l d 、g e o m e d i a 等， 目前正在朝着第四代g i s 方向发展。 第四代g i s 软件应该具备支持数字地球( 区域、城市) 的能力，成为操作 系统和数据库管理系统之上的主要应用集成平台。它要实现四种转变：由二维 处理向多维处理的转变：由面向地图处理向面向客观空间实体及其时空关系处 理的转交；由以系统为中心向以数据为中心，实现空间数据共享与地理信息服 务的转变；由管理型向分析决策型的转变。总之，g i s 产业经过初步发展，市 场规模不断扩大，日益走向有序。g i s 与其他技术结合的程度和深度将影响市 场的发展。g i s 与通信技术、互联网技术等多种技术结合，拓展了这些技术的 应用深度。g i s 与遥感( r s ) 、全球定位系统( g p s ) 的结合，g i s 与虚拟现实 技术、语音控制、多媒体、c a d 以及未来的蓝牙技术、无线定位技术等的结合， 无疑会使g i s 成为i t 业中最为活跃的领域之一“”“”1 。 1 1 2g i s 发展的必由之纠e b g l s i n t e r n e t 的飞速发展，使传统g i s 的发展前景变得更加广阔。它改变了g i s 数据及应用的访问和传输方式。使g i s 真正变成了大众使用的工具。w e b g i s 是 i n t e r a c t 和w w w 技术应用于g i s 开发的产物，是实现g i s 互操作的一条最佳 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 解决途径。w 曲g i s 不但具有大部分乃至全部传统g i s 软件具有的功能，而见 还具有利用i n t e m e t 优势的特有功能。这些特有功能包括用户不必在自己的本 地计算机上安装g i s 软件就可以在i n t e m e t 上访问远程的g i s 数据和应用程序， 进行g l s 分析，在i n t e m e t 上提供交互的地图和数据。w e b g i s 的关键特征是面 向对象、分布式和互操作。任何g i s 数据和功能都是个对象，这些对象部署在 i n t e r n e t 的不同服务器上，当需要时进行装配和集成。i n t e m e t 上的任何其他系 统都能和这些对象进行交换和交互操作d “。 快速发展的i n t e r n e t i n t r a n e t 已经成为g i s 新的系统平台，利用i n t e r n e t 技术在w e b 上发布空间数据供用户浏览和使用是g i s 发展的必然趋势。从w w w 的任一节点，i n t e r n e t 用户可以浏览w e b g l s 站点中的空间数据、制作专题图， 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 ) 。 w e b g i s 显然要求支持i n t e r n e t i n t r a n e t 标准，具有分布式应用体系结构，它 可以看作是由多主机、多数据库与多台终端通过i n t e r n e t i n t r a n e t 组成的网 络，其网络客户端为g i s 功能展示层和数据管理界面。用以获得信息和各种应 用；网络服务器端为数据维护层，提供地理数据信息和g i s 系统服务。总而言 之，w e b g i s 不仅是g i s 走向社会化和大众化的有效途径，也是g i s 发展的必由 之路”3 2 “。 1 2w e b g i s 技术概述 1 2 1w e b g i s 基本特点 w e b g i s 和传统的g i s 系统相比较，它具有如下的一些主要的特性： 1 系统开放性。w e b g i s 能够共享多种来源、多级尺度、存放在不同地点 的地理数据，能够和其他应用软件集成，并通过j a v a 、c o r b a 、d c o m 等技 术跨平台协作运行，支持c s 模式等。 2 能在i n t e r n e t 环境下运行。w e b g i s 使用i n t e m e t 协议标准，将g i s 与 w e b 服务器集成，通过普通浏览器，用户可以在任何地方操纵w e b g l s 系统， 共享地理空间信息服务，从而将g 1 s 扩展成为公众服务系统；通过i n t e m e t 访 问地理空间数据，提高了地理数据的共享程度，降低了数据分发的成本。 3 支持数据分布和计算分布。w e b g i s 系统为网络用户提供了一系列的g i s 服务：地理数据存取服务、地理数据目录服务、地理信息分析服务和地图显示 服务等等。通过互操作技术。g i s 处理过程可由多个g i s 服务器协调完成，它 们共享分布的数据对象，在多个不同的平台上锛同运行，最大限度地利用网络 资源。 4 w e b 方式的地理数据查询和存取。建立地理时空数据结构标准和操作 标准后，直接在i n t e m e t 上查询数据和存取数据。使用面向对象技术，定义空 间对象查询语言( s p a t i a lo b j e c tq u e r yl a n g u a g e ) ，或者通过定义通用空间语言 c s l ( c o m m o ns p a t i a ll a n g u a g e ) ，以最基本的对象作为操作单元，既可实现高效 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 的数据操作和大容量地理数据存储，又保证地理数据的共享性和一致性。 1 2 2 公共网关接口与超文本传输协议 作为i n t e m e t 上最主要的信息管理和组织手段，w e b 由一系列相应的技术及 应用构成，其组成技术包括h t t p 、h t m i l 、u r l 以及c g i 等。使用w e b 浏 览器浏览页面时，h r r p 协议负责传输w e b 页面，它定义了w e b 浏览器和服务 器之问的通信。w e b 文档是w e b 浏览器和服务器之间交流的中介，w e b 文档使 用h t m l 标准格式，而h t m l 语言本身只是用来定义超文本文档的外观，并 不负责这种交流的动态和交互性，因此仅由h t m l 语言定义的w e b 文档，很 难提供在线查询等功能，从而限制了对i n t e m e t 的使用。而c g i 技术提供了一 种扩展手段，允许用户编写扩展应用程序来扩展服务器的功能。 l - 公共网接口的基本原理 公共网关接口( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ，简称c g i ) 是外部扩展应用程 序与w e b 服务器交互的一个标准接口。按照c g i 标准编写的外部扩展应用程 序可以处理客户端( 一般是w e b 浏览器) 输入的需要协同工作的数据，完成客户 端与服务器的交互操作。这样大大扩展了w e b 服务器提供的功能，丰富了对网 络的使用，例如，我们可以编写c g i 外部扩展程序来访问外部地理数据库，客 户端用户可以通过它和w e b 服务器来进行数据查询并能得到准确的查询结果。 从图卜l 可以看出，w e b 服务器是浏览器与c g i 扩展程序之间的通道。客 户端的用户通过浏览器，完成了一定输入工作并确认后，就向服务器发出 r r t p ( 超文本传输协议) 请求，w e b 服务器守护进程接收到该请求后，就创建一个 子进程( 称为c g i 进程) 。该c g i 子进程将h t t p 中c g i 请求的有关数据设置成 环境变量，在外部c g i 程序与服务器间建立两条数据通道( 标准u o ) ，然后启动 u r l 指定的c g i 程序，并与该子进程保持同步，以监测c g l 程序的执行状态。 子进程通过标准输出流将处理结果传递给服务器守护进程，守护进程再将处理 结果作为应答消息回送到客户端并以浏览器显示出来。 固1 w e b 服务器与c g i 交互国 简而言之，c g i 工作机理就是：c g i 程序是通过标准输k ( s t d i n ) 或环境变 量来得到服务器的输入信息，并通过标准输m ( s t d o t r r ) f i 务器输出信息。 外部c g i 程序通过环境变量、命令行参数、标准输入输出与w e b 服务器进行 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 通信，传递有关参数和处理结果。c g i 程序可以运行在多种平台上实现动态交 互的功能，而且无须做太大的更改，就可以轻轻松松地完成移植，任何支持c g i 的服务器与其它专用服务器的扩展功能相比，主要的一个特点在于：c g i 程序 可以用任何语言编写，在任何平台上开发，只要它满足c g i 的规范就可以了。 表1 2 通过和单一的h t m l 页面比较，说明了c g i 的动态交互作用。 表1 - - 2 c g i 在w w w 服务中的作用 任务c g i + h m t l单一的h t m l 创建表单能能 处理表单能否 创建w e b 页面上大多数非静态的内容能否 创建平台无关的静态文档能能 处理图像映像文件能能( 限于客户端) 允许页面动态生成，生成用户定制的页面能否 创建交互式的应用能否 在w e b 页面和文档中增加搜索功能能否 2 超文本传输协议 超文本传输协议( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c 0 1 h t t p 协议) 是w w w ( w o r l dw i d ew e b ) 的基础协议，它是用于分布协作式超媒体信息系统的应用 层协议。从1 9 9 0 年开始，h t t p 就在w e b 上得到了应用。到现在为止，共制 定过3 个版本：h t t p 0 9 ，h t t p i 0 和h t t p l 1 。h t t p 0 9 是一个较简单的协 议，可以实现对原始数据的i n t e m e t 传输。h t t p i 0 则在h t t p 0 9 的基础上， 允许消息用类似于m i m e ( m u l t i p u r p o s e i n t e m e tm a l le x t e n s i o n s ) 的形式进行传 输，并包含有关数据传输及请求应答消息语义的修改等内容。然而，h t t p l 0 没有充分考虑多级代理服务器和缓存的影响，以及对持续连接和虚拟主机的需 求等等。目前w e b 流览器与w e b 服务器之间广泛使用的是h 1 v r p l 1 。它比 h t t p l 0 的要求更加严格，以保证其性能的实现。 h t r p 协议是一种请求应答式的协议。客户通过与服务器的连接，向其发出 请求，请求的格式为：请求方法、u r i 、协议版本，接着是类似于m i m e 形式 的消息，其中包括请求修改者、客户信息以及可能具有的主体内容。服务器发 出的响应格式为状态行，其中包括消息的协议版本和表示成功或错误的代码， 接着是类似于m i m e 形式的消息，包括服务器信息、实体头标域、及实体主体 内容 5 5 】。 1 2 3w e b g i s 基础技术 要实现w e b g i s 系统，除了w e b 相关技术以外，当然还需要g i s 相关的基 础空间信息技术、网络数据库技术、分布式网络技术和快速的软件开发技术等， 下面简要介绍了w e b g i s 涉及到的相关基础技术。 1 空间数据库管理技术。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 关系型数据库管理系统( r d b m s ) 已经相当成熟，商业化的r d b m s 不仅 支持c s 模式，而且支持数据分布，通过s q l 语言和o d b c 。几乎所有的g i s 软件通过公共标识号都能和其协同运行。对象关系数据库技术和面向对象的 数据库技术正在逐步成熟起来，成为未来g i s 空间数据管理的主要技术。 2 面向对象方法。 面向对象是一种认识方法。面向对象分析( o o a ) 、面向对象设计( o o d ) 、 面向对象语言( o o l ) 和面向对象数据管理( o o d b m ) 贯穿整个信息系统的生命 周期。面向对象的空闻数据库技术正在逐步成熟，空间对象查询语言( s o q l ) 、 空间对象关系分析、面向对象数据库管理、对象化软件技术等，都和g i s 密切 相关。从面向对象技术的发展来看，它是描述地理问题非常理想的方法。 3 客户，服务器模式。 客户服务器的含义非常广泛，数据库技术和分布式处理技术都和它密切相 关。通过平衡客户与服务器间的数据通信和空间运算，能够利用服务器的高性 能处理复杂的关键性业务，并降低网络数据流量：通过规划客户月务器模式的 g i s 系统，用户能够最大限度地利用网络上的各种资源。 4 组件技术， 为避免系统重复编码，浪费软件资源，参照制造业成功经验，使用插件 ( p l u g l n ) 、组件( a c t i v e x ) 和中间件( m i d d l e w a r c ) 技术组装软件产品；各软件生产 商制作自己的g i s 组件，其他软件开发人员和系统集成人员，可直接使用该组 件提供的功能，无须重新编码，从而扩大了软件开发的社会分工，提高了软件 生产效率。常用的g i s 组件主要有e s r i 的m a po b j e c t s 、m a p l n f o 的m a p x 等 【2 8 - 3 0 1 。 1 3w e b g i s 实现方法比较分析 1 3 1 w e b g l s 实现方法概述 在w c b g i s 的研究中，由于目前标准的浏览器只支持栅格图像的显示，而 不支持矢量图形数据的显示，为此，围绕着如何在客户端显示地理空间数据的 问题，人们提出了基于服务器和基于客户端的两种解决问题的方案，其中，基 于服务器的方案是指当客户端的用户向服务器发出服务请求后，服务器即处理 该请求，并将处理结果( 一般来说是栅格图像) 返回给客户端，这种方案的代 表技术主要有c g i 技术和i s a p i 技术；而基于客户端的方案则是指当客户端用 户向服务器发出服务请求后，服务器就将所需的空间数据和处理该数据的工具 一并返回给客户端，在客户端进行本地数据处理，这种方案的代表技术主要有 p l u g i n 技术，a c t i v e x 控件技术和ja v a a p p t e t 技术i z 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 1 3 2 当前w e b g l s 实现方法的特点 对于基于服务器的方案，尽管对客户端的要求很低，但由于每次客户对地 图的操作请求都要传到服务器，并要等待服务器生成新的栅格图像再传回客户 端显示，这样大大增加了网络和服务器的负担，在目前网络带宽有限的情况下， 这种解决方案并不十分可取。相比之下，基于客户端的方案则具有服务器和网 络传输负担轻、交互性能好的特点，但由于不同格式空间数据需要不同的处理 工具，因此使得在客户端对于不同格式的空间数据、不同的操作平台、不同的 浏览器还需要事先安装不同的插件，或在使用时，下载不同的a c t i v e x 控件或 j a v a a p p l e t ，这对系统开发带来了较大的困难，由于p l u g - i n 和a c t i v e x 控件有 权获得客户机平台的权限，因此也给系统安全性带来了威胁。目前主要g i s 厂 商的w e b g i s 平台在客户端一般来说都要安装相关的插件，如e s r i 的a r c i m s 、 i n t e r g r a p h 的w e b m a p 和a u t o c a d 的m a p g u i d e 等。不同g i s 公司的插件不 一样造成了不同平台发布的地理信息不能够通过同一种插件来进行浏览瞄 “j 。 1 3 ，3x m l 技术在w e b g i s 中的应用趋势 作为互联网的新技术，x m l 的应用非常广泛，可以说x m l 已经渗透到了 互联网的各个角落。虽然人们对x m l 的某些技术标准尚有争议，但是人们已 经普遍认识到x m l 的作用和巨大潜力，并将x m l 应用到互联网的各个方面。 考察现在的x m l 应用，可以大致将它们分为以下几类：数据交换、智能代理 和精确搜索、w e b 应用、集成不同数据源、本地计算、数据的多种格式显示 和网络出版、支持w e b 应用的互操作和集成等等。 对于w e b g i s 而言。x i l 主要用于地理空间数据的规范化存储、地理数据共 享、网络传输、电子地图显示和g i s 软件体系架构的建立等。目前，已经出现 了一些可以用于地理信息系统的x m l 相关技术标准，如w 3 c 组织推荐的一种极 具发展潜力的网络矢量格式s v g ( s c a l e a b l ev e c t o rg r a p h i c s ) ，由于s v g 是一 种基于x m l 的开放式标准的矢量图形描述语言，因此它在图形数据的描述表达 方面有许多独特的优点，可以用这种格式来在浏览器中显示电子地图数据。又 如由o g c ( o p e n g i sc o n s o r t i u m ) 制定的g m l ( g e o g r a p h ym a r k u pl a n g u a g e ) 规范，它是一种用于存储和传输地理信息的x m l 编码。g m l 的出现将对地理信 息共享和连接地理数据集产生深远的影响，它是完全基于x m l 技术规范制定的， 从语法上讲，它是x m l 的标记语言，是x m l 的一个应用程序，它定义了在g i s 行业中通用的标记语言。技术的发展永远是和现实需要相配套的，我们需要用 一种新的概念和技术来解决当今极为分布的环境下，各个g i s 应用之间互相集 成的问题。幸运的是，这样的概念和技术已经出现了，它是s o a p ( s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 和w e bs e r v i c e 。简单地说，s o a p 定义了如何交换具有类型 和结构的信息，它是一个w i r ep r o t o c o l 并且使用x m l 作为封装信息的标准， 而w e bs e r v i c e 则是使用s o a p 作为通信的标准，并且提供外界标准的服务接口， 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 以便让各种客户端应用程序能够通过s o a p 调用服务接口，进而使用w e b s e r v i c e 提供的功能。以i r e b s e r v i c e s o a p 技术来构建e b g i s 网关应用程序具 有其它技术所没有的优越性。总之，这三种以x m l 为基础的技术标准( s v g 、g m l 和w e b s e r v i c e s o a p ) 在构件新一代的w e b g i s 系统中具有其独特的优点。目前， 国外有一些i t 公司和研究机构已经分别开发出了基于这三种x m