（计算机科学与技术专业论文）构件化webgis的研究.pdf

两北工业大学硕十学能论文摘要 摘要 g 薹霪的主要特点憝空闻憋分赢性、开放性、灵活性。然g 薹s 本身的构成来羲， 数据的缀绠帮计算模囊支持下魏歉件的架梅是箕蕊个重要翡方藤，著决定了g 至s 的发展趋势。数据的分布性和软件韵构件性是它的主要发展趋势，也说明w e b g i s 的出现是鹰用需求的登然。构件化w 曲g i s 是分布式环境下软件架构的一种新的 彩式，燕榉数字城市耠乃至“数字攮球”实践的基础，也是国家地理基础设施建 设懿懿主要内容释选壤信息较粹蠲撬他的喜效尝试。 l 、程空闯数据缀双方面 w 幽g i s 中的结构他数据和非结构化数据是拱存的，关系数据库对表达和存 储空阅这种非结梅纯数据却显得力不存心，面超对象数据库对窀锏有很好的逶痤 性，毽其理论辍按豢上溺不残熟。掇撵空闻数据朝属性数据麴特点，基于关蒸数 据库融合对象数据摩的理念和思想，来探索关系对象数据库勰脯的理论特别是 实现技术、统一数据存储模式，在巍义非结构化数据语义的基础上提供面向对象 操作，避丽完成鬻e b g 薹s 架构中数据盼煮效组织，有其重要盼意义和实用徐僮。 本文在晒磐g 至s 数摇缀缳方蕊酶篡髂工终可概括菊； ( 1 ) 在给出空闻对象概念模型鹂基础上，抽取了三维剖分拓扑e r 模懑，进 而给出了地理空间数搬模型，为空阃数据的组织奠定了统一的理论基础； 2 给出了霹e b g 壬s 的空润数撼摩对象关系描述，采用三鼷豪结构框架，对每 层表魏黧钵竣诗进行了阐述； 鳓钟对w e l ) g l s 数据源的分布性，提出了基于b c 韵爹数据源集成方案和 w e b g i s 空间数据分布式访问的方式。 2 、在构件化实现方瑟 构棒纯技术是避蓠蜜现鞣黯巍爝平台黪懿好接术，基于恶傣为事实褥难酶 d ；e 嘲，通过分析舱轴g i s 的构件形式与特性，研究如何进行群曲g 重s 的构件划分、 构件的关系组织，给出w e b g i s 蜜现的体系结构，使其适应于分布环境的要求， 是构件纯驿曲g 至s 的重点研究内容。本文在姆e b g 重s 构件化方黼的工作可概括为： l 阐明了糯律鹩运行梳理蠢辩分赢式软静檠构酶支撵攘型耱运行瓤遵； 鞠缭出了w e b g 薹s 的构件形式岛特性，并对构件的组成层凌进行了划势，进 而形成了构件的关系组织框架： 将构件进一步细纯到三犬类六小类，弗对它们的构成嗣功能实现进行了 详细的搦述； 畦) 缭出了基于构件的j | e 薹s 蜜现的体系缝拇模型。 关键词露曲g i s ，分布式，构件，空闻数据，屡次对象模型 两北工业大学硕七学位论文摘要 怂s 耋糟瞧 袖e1 c l l a f a 烈。稍s t 论o ft h eg 1 8i sd i s t r i b u t i o 辄o ! p 朗i n 熙飘dn 懿：i _ b 褫y 耐t h es p a 。 嗣孵搬曲ec d l 熏s i u l 晒救。堂g 搭，搬棼s l 翔戏溅霉斌d a 撼鞠d 确黪跚s 拥】c | i 耋o 髓好量瓤a 秘 谯熬蠡耄| s 蟠程秘瓣幽l 戳晒嚣撇艇瓢邀嚣畿德黪翱l 臻戳溅熊| 褒s 蛰o e 转磋璐勰癔凌戮 琏e 嚣i 懿l 董薹ed e v 文囝瞪l 糟懿矗o g 醛。d i s 斑务l 薹l i 鳓fd a 拖a 懿述。圈藤蓉姻商鼹蟪。茧霪。爨w a f e 鳃 g l s sp f i m a r vd 移v e l o pt f 掰城，獭a ta l s oi l l l l 徽i 酸a t et h a _ tt l 艟卵口e a r a n i c c 饼w e b g l si s l h 枣n e c e s s i t vo f 踟m l i e dr e q u 溉l 稳e l n c 蛐p 燃i e 媳tw e b g i s 馘魏n e l f b 珊a 溯n p o s e db y s o 魏w 潮m a t 靼魏d 露贯d i s t f i b l i t 辆张n d i t i o 馥。零鹣觚i st h eb 蹒i e 曛耪鞠瞄i 鬻重籼m “n 砌b 髓 ；c 主l 旷瓣“噩鞠豳勤嘤f 蛾拙_ 鑫露d 谯霸蕊癌e 诬s 耄| 擎姻糕稔封蓬联鹣熟蕊i e 憝套惫l i s 歉蛾醒塔| 嬲。羹 s 纨辩辫i 砖霉霪嘲藓黼。撼瓣鳆妫镦遗l 墅喀嘲喇隧sa l 翻藤瓣瘩承罐翻踊目潞垂舜耋惑i 程go 藿| 翟零。辫印h yi 玎如融馥哦m 1 。o 唱柚娩m i o nb ys p 孤：e 她 讯s t r u e 她雾黪 l a 随a n d 娃。热一s t 飙l c t u l et t a 魈o f 眦b g 璐铷r 嚣n o o l 娃i t 刻鲢。r e l a t i o 毅 d 魏曲鑫s e 爹糕骚蛰锺斌i o l 蝣y 垂qe x 封 巍塔s 霸l 德s 姗雾辫寨雾粼鬻w 魏i 棼b瓣l 纛融 幻 封熬黔秘纛鬈蛙l 建i g 纛莲躐霪。蘸 l 器魏蓬窄e 瓣酸箍蠖疆域曩纛遥i 姆| o 巍e 鞋，氟嘲辔v 棼纛强嚣箩s 秘瓣 i 糕v 鞭娃l i t yi 臻t 矗e 缃滞a 葑d 耋e e l 燃l 勰鼍l e 巍遮s i 黧辫i 矗c a n lm 移黼糯譬a n d 辫瀚没i 娌lv a l 赣罄， a 豹刚i n gt 0 - t h 黪c h a r a c t e n s t i e 辫o fs p a c e aa n da t t r i b u 懈d a t a ，t h a tt b ei d e a 孤d i d l o g yb a s e do nr e l a t i o nd 躐幽a s ei m i o ie c 藿i 熟鏊o b i e c td 融a b a 孽e _ p m b e d 柚繁ot h e 曲加r y o fo r d bc s 辩躐融s 幻r a 鼯鹚o d e l 粼汰i 麝v i 熟鏊耙e h 霾诵瓣然艘秘n i 涵瑟迂a | aw h 趣h 魏溺蠢鏊蠡 e 趟曲 棼娃黎挚e 捌瓣翻孵痢霉矮艘骥霉熊遗gl o 蠡一臻薹糕疆翅潞痉a l 臻嚣精暴氇痤垂：耋塞霪爨琏 壤徽粼咖l p | i s 瓣蘸鼗锺隧蠢e 难粥鬣耩嘲z 蓬i 黼涤罐巍镪。垂溉b g 差s 越棚e l i 蘸l 赫s 壤e s i 瓢啦番 l j 鼢n d d s ew o d ( j 娃w 瞄西b g i sd a t a 甜鹤a n i z a t i o 骢e a 觳b eg e n e r 魏l i 慧e du n d e ft l h 嚣黪a s p e c t s ： ( di ti se s t a b i i s h e du n i 硒辩nt h f i ；t i e s 硒u f m a t i o nf 酣8 竹u c t u r eo fs 静捌o ed a t at h 猷 b 勰e do nh a v i 魏臻s 翻w 霉。蜒霸辞稳e e 雠i i o 魏国o d e 呈s 锄e 曲p 妻c k i n gl l p 曲国拳嚣d 证l ；c i 蟮i l 雕纛l 瓣基一鼗程l | ，越煅垂b 瓣巍巍懿g 鳓爨黼黪魏擎s 器鑫e e 幽隐穰l 砖e | 。 2 窬瑶辩l 瓣蜘d e 豁畦缫i 蘸论瓣鑫盛纛躲b 勰e 曲谗瀵鹾骶硒重s 缣瓣鑫韵嘲法鏊 伯雌et a b l es l f u 穰疆黼矗锄eh a v 黪8 雠垂；d r t ht h e 醭e s i 留皿萤oe v e 科t a b l e ( 3 ) l tb r i i i 窝f 0 黼棚m u l l i 。d a t af o 呻t a 纽融e g r a t i o l lp p tb 舔e d _ 鲫_ o d b c 柚d 鼬g 瞒s p a c c 姒巍d 缒t f i ；b u t 赫鼗鼢豁i n g 曦锹鲢m 甜a lw 曲g 愿啦喇b m 妇轹 2 ，l 礁p | 爨秘霉嫩馘m 蹿l 躐l 麓瓣o 蠡霉燃| 黪馥稳妇| 转删l e 琏m i 嚼l 端糖赫蠢嚣毽霉继鹬稻蹿磷i 棼蠖瓣鑫耄羲靛毽。翻酶 蛔僦瞪濂n t 轴v 舔l i 鼗懿em a t t e r0 茧佣嘲瑟霸躐虢b g l s 瓣s l t l d i n gh o w 协p l l 耋舔p r 髓p 佃e n tp a r t i t i l 0 i no fw b b g i sa n d _ r d a t i o ns t r u c m 妫o fi t ，p r e s 紫棘t i 觳gs v s t e l n 毹懿i 蠛u 】汜o f 飘酶b g l ss ot h a tm a 崩n g _ | i tf i tt h 略n e e d so fd i 熹t 稍b u t i n gs u 麒鼢u n 幽癣sb y 鑫髓l 嘲瓤叠擞删锹细鞠d 曲骶a c 妞o fw 曲g i s ，l 堍l 融髓狂d 蒯锄釉e o mw k 曲 耋薹霸滞i 蕤建参。髓嚣绦蒸d 赢豫瑟纛瓣i 塞l 习匿辆 滋囊目睡磁毫毫憋醛。圉瀣封煳霸隧麟参e 壤潍董瓣 群漱棼豫l i 弱莲w i 壕攮鹪e ： ( 1 ) n l u m 谗徽参t h eo p e r 砒抵鼹m e c l l 卸i s m 蠛c c 咖和晌酬赫d 鲫| s _ l _ 献硝赫蓠m o d c lo f d i s t r i b u t i i l gs 0 脚a r c 豇a m e ( 2 ) 1 - o 驾h a 獬煽喀l n 螂翎t 数臻m 翱dt 戚to f 砩毽b g 耀，嗣娃埘玺0 一o 绷t l n 霸i o s i l 塞窝 2 目目滁慧基e 撙巷珏| 斌爹墩忿羹裙，瓣l 耱霉霪i 蠲魏垂a 脚纽藿懋主魏鬟& 融辩疆震盏i 耋i 融 饿鞘戚z _ a 髓。稚& 擐燃移。重撼搿糯巷魏褥。 ( 3 ) m a k e 恤棼p o n e n lb 悯m i n 叠t 融搬a i o r 蜮照幽赫ds 遮m i n 讲黼n d s 羽m d e 矧b ed e t a i l e d l v 也ec o n s t i l l 鹏sa n df o u n d 飘蠢i o no fm e l 致。 4 ) 1 bb e 戳o ws y s t e ms 锄骥u r e 瑚i o c i e io fm 恕b g i s 重j d t l 熬d e dm l m p o n e n t s 。 x 卿唾s ：酬酾g 黝擎印蠡y 翔萤滋稼蓬妇s 筘垂e m ，o l 斑溺馥| 溉，o 勰芦瞅羲塞摹p 曩耋i 懿 幽h y e 卜。埘霸蠛辙醐c ；l 囊j 鬏工蝗大学簇圭攀僚论文第一帝绪论 薏， 论文的褥巍篝景 第耋章绪论 丞王9 嬲攀差胄3 薹秘，羹鬻副总统戈尔秘3 在绷剩福嬲邋科学中心撼出了靠数字 地球擀、这一糕念骚隶，褥到了诨多匡家黪虢痘。在崭数掌遗球舻龅露嚷下，崧数 李城市捧俸菊垒球瓣终纯避震孛蕊薪概念震现在天窬藤髓，它律蔫群数字串露秽 乃塑“数字区域脚和“数字地球 必不可少的组成部分，为全球的信息化注入了 薪靛懑鸯翻。祥嚣塞纯、鼹终能，餐麓纯和霹槎纯帮是对“数字蠛卷帮最基零翡要 求黼。鼹磐您慧昧着瘸意赉澈憋分布懂，藤分毒酶资源瓣燮耦互龠襻( 协溺瓣等) 以解决公共阏题。随着“数学她球 在垒球范围癌的潆入研究，人们越分布式计 算的基本模式，和丧戴模式下产生的瓤b g i 嚣( 分布式地理信息系统在群数字城市耪 瑕爱群数字嚣谶静中魏重要撼霞有了更遴一多滋设禳。 在拜数字城枣势或罐数警隧域择孛，大量的信息与塑闻帮时阍鬻镛籀关，两 骶b g l s 正是以空间位置作为德息获取的基准，为“数警城市丹和蒯数字区域 的 慈逸奠定了基磁淑鹊，在诤多骞蔼，窀与榉羧享城枣即馘殿露数字嚣蠛辨富着天熬 鹃糕蒸。 每一个薪搜术的产生都建立在已有救技术之上，搿数字城市挣和群数字区域精 亦不侧搏。弼曲g 蔓s 的发展势辨数字城市弦鞠搿数字区域擀的建造制造了藏好的条 谗，描数字城枣静弱数字嚣蠛静静藏长翱艇鼗离幂嚣太韵黠乳雌薹s 发震翱充努 剥溺。其实，从褥前的已经成熟的实现援恭来藿，并e b g 薹s 就是辞数字城市静和“数 字麟域 的雏形阱。w e b g i s 是“数字城市坩和“数字隰城 雏形的恩想，不仅澍 群数字壤枣撵鞠嶷数字送城辩遴谂彝援术鹣探索帮研变羹定了鏊嬲，翁显是夫靛 遴稽麟数字城帮嚣和璐数字区域 实践鼢最佳和最有效瓣途径。 在“数字瓣枣静和掰数字区域秽鹩大背景下，长旗油爨对其掰管理煎开发濑 区，天然气区域、以及核心错往与办公聪域分别进行撬捌，并实施数字他盼管理。 对邀些医域簧褒熬梭；洛蒸磐是一套嚣g 薹s 撬铡笼攒零熬爱溺鼗摄缀缀黎救释嚣发 翘抟建立。本窝藏楚沿着速一艨路对确斡g 裕进行了糯魔的研究，为袄庆科数字漓 区辩、“数字天然气区 和“数字居住与办公小区的进一步实现奠定基础。 硝j e t 业大学硕士学位论文第一鬻绪论 ，2 论文的讶究意义 本文基于应用驱动，在满足应用需求基础上，针对应用中的问题，对分布式 环境下豹复杂数据结稳与嚣结构纯数据) 麓湿台缝织戳及蓑糌麴分意式榘擒理 论进行了探索。该论文研究的意义可概耩沌： l 、理论意义 l 探索了空间数据组织模型，为结构他和非结槐忧数据麴一致牲存取提供 了鸯效途径，孝富了数据瘁的糟关理论； ( 2 ) 研究了软件构件化的具体形式，在特定的领域工程范围一地理信息领域 范圈内增强了较件构件模型的内容；基于此进而给出了软件的架构模式，丰富了 软佟体系缭掏巾熟辗斧风格，为好发越理信息领域麴软锋嚣发提供捺譬； 3 ) g i s 的构件化先遣蓬信息的的鹣b 艨务的建设撼供了条件，糕增强地理信 息基础设施建设的内容方面起到了添砖加瓦的作用； ( 4 g i s 的构髂纯以及在构件他分枣戴体系结构审形成麴楣美模式，可为进一 步襟索努布式嚣境下遗理 譬 惠瓣格理论提擞愚魏。 2 、应用价值 ( 1 ) 基于关系数据库，借用对象数据库的相关思想，形成了对象蓑系数据艨 鹃爨俸组织模式，实现了属牲数据绻鹑纯和空勰数据( 菲糖鞫纯的煮效融 合，为地理信息系统的分布式架构提供了条件； ( 2 ) 基于微软的d c o m 构件模型，实现了g i s 基本通用功能的构件化； 毋给豳羚窦魂7 基于构髂g i s 豹釉鹣g 薹s 的分布式桨拇飘格； ( 4 基予梅髂他的开发平台，实现了一特定的地爨德息系统一一群长庆油函数 字居住与办公小隧 中的地下管网管理倍息系统，并得到了初步的应用。 。3 论文的主要研究内容 本文研究的主要内容包括。 | ) 空阕数攒鳃织研究 关系数据蓐技术无论献理论上，还是献实现土都融经非常成熟，可惜的是， 它只对结构化数据的组织有效，而对非结构化数据却最得无能为力。鼠然许多d b 嚼 提供了太块( 或称二进制块形式) 方式来存储鼋# 结构化数据，但却秃法记录和表选 这熊数据酌语义。邈就是谥，窀对事物德患的记录悬不完善的。瓣尚封象的数据 2 两北工业大学硕士学伊论文 第一章绪论 库虽然基本上解决了以上的不足，但蒸模型复杂，也没有严格鹣数学基础作支撑， 黉盈器翁鹃疆淘对象鳇数据库技寨嗣数摇塑织卷不够戚熟。 针对以上现象，出于实现上的考虑，采用了一种折中躺方案：即扩充懿d 鲫s 的功能，使其支持面向对象的数据模型。并规定了其数据间的语义，给如此语义 下的对象操作方法。同时，赞黯乳魏鑫薹s 鼗据的分巍性帮数据的多源性，爨颁开展 对空间多源数据的集成模塑、实现策略和数据绦护等方面酶研究。 ( 2 ) 空间对象数据模型的研究 数据组织是砸e b g 薹s 实现盼基础，而且是霹曲g 薹s 构件优的磐经之路。德空间 数据多蒲多样导蒙的囊杂姓是霹裁开发实用纯黪氍g 至s 酶耋要障碍和难蘧。为了 能真正实现一个相对实用化的w e b g 藿s 平台，研究能基本或完全袭达并包罗备类复 杂的空间数据描述模型，成为本文的重点研究内容之一。 一 辫鬻鸪薹s 豹分蠢翰释讫研究 构释忧技术是固前奏现髓8 魔用平台的庭好接术，诸赫徽救公司的瓣嘲等， 已经成了一种事实的标准，在m s w i n d 0 1 | i s 平台的支持下得到了广泛的应用。本文 遵挺辨嘲标准，：研究如何进行骡e b g 董s 靛梅彳牟划分，使其适疲予分布环境的要求， 是本文在数据组织概理研究麴基础上的重点研究内容。 ( 4 ) w e b g i s 构件开发包的验证 基于攀文对数据组织机理和鞣曲g i s 构件化研究取得的成果，开发了一个简单 熬“长庚数字水区辩中管阕管理系缝。不仅验证了该构件仡较件包韵宥效链和实 用性，而且为长庆下步蓬于该构样能软件包并发糕数字油送静、甜数字天然气匿帮 和“数字居住与办公小区 ，彻底实现石油天然气的数字化管理铺平了道路。 1 。罐论文韵组织 本文墓六章。 第耄奔绍了奉文的研究背豢，缭出了零文研究意义秘主要研究斑窖；最后 介绍了本文的组织结构。 第2 鞲对w e b g i s 的研究现状和技术进行了分析，主要集中在数据组织和模型 梅桨两个方磊。阐述彳鹣陡至s 掰谣瞒静挑战帮发展趋势，最麓缭出了饕8 瓣薹s 的 开发方法。 第3 章研究了基于瓣d b 的空阃数据组织的黑体实现，讨论了空间对象的层次 模型帮空阑实体的e 鬟模型；给出了基予殴的多源空闻数攒的集成访问模整。 3 两北t 业大学硕十学位论义 第一牵绪论 此熟，给感了一致的空闽数据对象缀织模型，为本文的【| | | e b g l s 构件他的研究和实 现提供了赢力龅支持。 第4 章研究了w e b g 薹s 的构件化，讨论了构件澍象模型c 排黼和d c o i ；l ，缭出了 具体的构件化实现模型和体系结构。并对w e b g i s 备构件对象接翻进行了简单描述。 第器牵德在戳上备寨煞基础上，缭邕一个在该疑鑫瑟支持下麓应鼹实倒，说 明该平台躺有效性和实用性。 第6 章对全文进行了总结并给出了将来的展望和要继续研究的工作。 4 蘸= l 艺了监大学鞭士学待论文第二牵鬻婚g l s 礤究魏敬与技术势糈 第2 耄w b g 差s 研究现状毒技米努耩 赋奉邀鳃褥每伐辩熬拿大酶嚣瑟e rf 。硒差耋数霉和美匿孰跚er 黥腩薹露在 不同方瑟、飙幂溷角艇挺爨了鑫薹s 婚罄好g f 鑫曲主。歪秘稻揪毒童瓣s y 嚣豪翎，地耀攘患 系统溉翻概念以来，糍藉多学科、多技恭的发震鞠鬻韬结合，燕蒸是空闻分橇蓬论 和计算机技术的飞速缴屣，g 王s 的含义姆应用正在褡断扩犬。 愆王冀爨专瓣震予聚集、存跫、警嚣、分摄黧袭逯遣理爨慧藜诗蒸橇系统，蹩表 达、模拟现窝的地理燕统藕进行地理数据处理、分析韵工具。佯为一种献定性到 定量蠹g 综含集成的现代科学手段，地理信息系统在研究人类冬自然协调发展方面 发挥藿越兼越重要的裕硝謦由予域逢穑悫本身懿分意毪、帮藏蕊、综合褴，重s 鳃 发溅氇燕在觚封蘑走润糟旅、敝集串转囱分布、觚孤立交巍褥裕焖。 g 王s 傣羚邈理蔷感辩学与计算视科学褶结合熬产物魄钶，诗蒸帆科学与装零靛 目新月异的发展对于她埋信息系统的殷展有着深刻的影响。下面主要从计算枧科 学鲺矧蔓寨绦窭了鑫薹s 赣黪的发蒜憝势，势褥了薅薹器鞠件裁是鑫薰霪每挂霉嚣薮 性的必然要求，阐明了本文实现w 曲6 i s 的构件讫的面向对象方法和手段。 2 。 鑫ls 的特蟹 地理储患是指鸯美地理实体酶健震、特征和状态的表征藏一切有用翔谈，主 要包括逸理变体在地球窒闽上掰表现攥寒麓区樾特挺，如位置、形状和感性特征 翁撼述，鞭演区煎蒋征在薅闻上薪基理邂来鳃运裁道程帮变德蕊薅辩解释。建理 信息作为寞体本身知识的载体，反映了地理系统簸杂的变化规律，主要具有以下 特征娅燃l 耋空阏势毒牲。邋理萤意鹣本震褥链是空阊上鹩最布镶，璐骥显的媲壤参考 系统毙特糕，可域根据行政区划、巍然地理区域，坐标系统、地名、她避蠛数码 ( 邮政编硒、电话号鹤) 采识别它们。因此采集、管理、维护鞠处理这些放区段 型垒臻范围上麴不氯醚域上懿数据势没骞因果敝震关系，蕊避努毒的、姻对独 立熬和彝苻鹣。 动态性和开放性。由于地理系统是一个群放系统，与外界环境不断发生着 镌震、麓爨、信息等方兹蕊交换。黧就缝理信惠筵在一个滚魏的过翟孛，蒺缝海 各嚣素期矛燕统阆戳教瓣部蒸缝靛德悫不繇麴融念、爱馈，在警衡与不警褥状态 薹 两北丁业大攀硕士学位论嶷第二章鞭b g i s 研究现状与技术分析 下素动。 釉时阏趋势性。地理系统是随肴时闻变讫麟运渐演变靛。媲理系统酌滚纯有 可能是几万年甚至是上酉万年，如地袭的地质运动，又可能是几十年、几年或几 个月，如土地覆盖的变化，也可能是几个小时或几分凡秒，如变通流量的变化。 麸瓣态到持续，不麓鳃绝理空闽麴内部元素和子鬣统在变纯躺时澜粒凄等缀上是 不一样的。地理数据雀时间上的分布而能存在着相应的因果、从属关系，艇在某 种程度上又可能是独立的。因此地理信息的时间瓣素的多尺度在采集、利用、管 理和维护等方面是枢巍复杂的，成为惫蘸地理信息科学主要研究方向之一。 鳓怒放性。地理藜撬是由一蒜鳓酶予系统期予系统的予系统衡构戒的屡次憔 系统，因此地理信息必须是多时空尺度，并可豳下褥上或由上面下反映不同屡次 的地理实体、现象和过撰。 翰模鞭健翻耩确魅。在复杂赡地理系统中蠢满了各种隧撬露素鹃挽动，造成 了地理信息的模糊性。但是这种随机性并不是毫无目的的，窕垒随机的，而是在 规律性基础上扰动，当达剥某种平衡时，这时的地理信息就可以说是精确的。 翰整体性和综合健。壤理系统怒一个叁然簧豢，社会要素、经济要素共阕霈 罔的典型麴复杂系统。阉此地理信息必然要涉及剿囱然和社会豹多门学科。众多 的属性要素决定了地理信息是一个多变量的复杂信息。自然资源、环境和社会经 济数据等地理信息的各种属性分布雀不同的部门藕学科中，速些部门根据各国的 需求亲收集、镶存、嚣新期维护属于纛己范围内赡数据，剿懿阉瓷源部门、煮 文部门、城市规划部门、环境保护部门等，都在囱已领域内搜集和管理专业数据。 只有把这些数据综合起来，才能正确反映地理系统的规律。 2 。2gis 的发展状况 2 。2 。童 数据组织方式的变迂 按照空间数据库对空间对象数据存储的处理方式，地理信息系统可以分为四 代。这种分类方法是为了强调一种国然进化，禚这种进化过程巾，这些系统趋于 空闽数攒期萋婺空阀数据镌翼强结台黻瑟窀捆辐庭楚毽过程斡更强结合。 第一代是基于直接建立在一组文件上的系统。这样的系统结构简单，便予操 作，但提供的功能非常有限，而且，大部分由手工编码，数据定义的可能性和改 遴麓力都镬少。这一代酶g 至s 多是一些小型的系统。 第二栈俸系结檎憝埔传统的数据库系统( 通常是关系数据艨) 来管理对象的 6 两j b t 业大学硕十学静论文第二章w b b g i s 研究现状与技术分析 非璧润数据部分，瑟髑一黍剃分离独立鹏数据结掏馘文转方式来管理空阕数据部 分，两者透过蒸绫关键字来联系。矗r e 至羚稻就属于这一粪。这种系统宠分秘角了已 有成熟技术的优势，实现简单，但由于数据分离，导致了两个外部模型，两种语 嵩，两套数据完整性机制，从而必须要育一个结合屡来处理同时关联某些对象上 憋室闻帮菲空阔数据酶请求。蒜彗每个子累统鹃效率霹麓令太满意，整个系统酸 效率却因为结合层而大打折扣。另井，数据完整性也熙在结合层得到保证。这种 混合型体系结构曾经被绝大多数g i s 鹰用软件采用，但在面向对象思想流行的现 在避经艘淘汰。 第三代体系结椅试图套阕个数据麾蘸统中管理空阊的和菲空间的数据。几 何数据以长属性的形式( 例如长二进制数据) 实现为非结构数据存储在数据库中。 遮一代的体系臻构提供了霹翮用户的一个攀一概念模型，通常派生予关系模型。 窀剽瘸关系薮据瘴管理系统的管理撬剃保涯了较好酶数据一致性、囊全性、并发 控制和事务管理。但是，数瓣库系统将几何属性视为二进制字符串，不知道它们 的空阃语义，因此尽管存储了这些数据，对于处理基于空间关系的簸杂空间查询 却没有多少帮助。表达这些美蒜鲶耪应操嚣符登须在舞瀑实现。其鐾累是空阂数 据访潞语言更象整个原语调用的界面丽并非真正的语富轴瓣。由于幂清楚空阎操律 符的语义，数据库系统无法实现优化，从而损害系统效率的提高。 第四代则是基于面向对象盼数据痒管理系统( 蛰懿瞒) 靛体系缡橡。它将空 阌数据和菲窒翔数据封装在一起，由对象数据库统一管邋。遗憾酶燕，尽管蕊惫 对象的数据库管理系统技术先进，数据库易于开发、维护，第四代系统却因为蕊 翮对象的数据库尚未有成熟的产品丽一誊米能成为商业他g i s 的主流产品。 这四栈酶g 薹s 系统孰傀孰劣是摄枣器褥蠢结论的，翻上哥霸性考患，我镌的 鹣b g i s 系统中采用的是趋向第四代的体系结构，不是用面向对象的数据库o o 瞎， 而是用基于融合了面向对象特点的扩展型关系数据摩一对象关系数据库0 r d b ， 鼹长二进制数据来表示空阆数撼，和属撼数据一道存镛在同一个对象关系数据蓐 中，在此基础之上提供面向对象的存褚帮攥作，建立鹣鹣g 薹s 的窒闽数据库。 2 。2 。2 计算模型的发展 g l s 的发震玛计算机鼹络技米的发震紧密相关。 计算机网络技术的大发展，改变了人们传统的获得信息的方式，使人们可以 跨越时空障碍，糗速、准确、方便和透明地获得来自世爨各个角落携数据n 删。受 就影响，g 王s 较髂斡体系结掩菠在麸单枫鞒缓转变兔0 熙e 王主e 瑟专冬e 爹审e 致客户橇 7 两北丁业大学硕士学能论文第= 章w 曲a i s 研究现状与技术分析 鼹务器缝檎，从为单用户提供一觳躺霪薹s 数据访润转囊弱巍大量鬻户提甓并发 的赛时空间查询服务。e 席绻掏通过平衡客户桃服务器阐的数据通讯，利用服务 器的高性能处理复杂的关键性的任务，降低网络数据流量，并简化了客户端的虞 用运褥环境，酶低了软件的维护费用。 薹瑟耄e r 魏e 毫的黩糯改变7 天翻酶生活与工髂方式，富恕世界各避紧密地联系在 一起。w w w 的崛超使i n t e r n o t 上的信息传输更加简单翳行，无论什么平台上的用 户只需通过界面棚阕的浏览器，轻点文本及图象便可获得想要的任何信息，轻松 窦瑗跨平台的髂感共享，降低吲己勰综奢搁煮成本。萋予舰p 协议翻雕魁文耧 的鬻瓣在哟结构盼基础上形成了一种特殊的计算模式；鼢鲫s e r s e r v e r 模式。 s u n 公司j a v a 的出现是工n 屯e r n e t 发展史的一个重要里程碑，它的独特的平台无 关链期内置安垒饿使之迅速成麓鹅络计算麟代豹宠j b 。小应用程痔残炎彳网络主 无楚不在麓小耩爱，是冒蓠囊戮矗g e 撞专熬蓠选_ i 其秘铱嘲。斯蒋这一甥均导致了全薪 的g i s 软件i n t e r n e tg i s 的出现。它不仅冀提供传统的重n t e r n e t 的浏览和文本 查询功能，还要提供跨乎台、跨网络的空阈信息的可视化查询和一定购模型分祈 功缝，款焉避免谶剿载件系统鹃安装、维护、萋新等专遂阆霪，大大减轻了孀户 酌负担。g l s 逶过搠功能褥毅扩展形或了骶b g i s ，寞菠成为一种大众使用的工 具。 2 。3 翁l s 面嗡的挑战和发展趋势 地球是一个复杂、多变盼惹统，各种要素翱互俸用、耀互影响馥1 一。传统麴各 个攀秘遗于其蠡舞瀚竭隈，犍褥它翻备爨的瓣究蕊圈与方法墨不适于瓣渐兴超的 全球变化和区域可持续发展研究，已经远遴不能满足人豢社会发展的需要。当代 地学阀题的提出和解决常常要求多学科多部门之间的协作，通过模拟借息在地球 备个瀚层的流裁过程来揭示建琛这个复杂鬣系统昀变纯规律礁及全簿变他的区蠛 响魔模式。因此，地理信息的毅取与传输，共享与互搽俸、分析与综合在对于地 球综合问题的研究中便显得目趋重要一1 。因此地理信息系统的设计威与地理信 息本骞救特征捆哟台，具有分布性、开赦馘、屡次性、爹蹩性和复杂健。这对于 地理精息系统鹣发展提出了更赫、更高麴要求帮挑战： ( 1 ) 当前封闭的g i s ：数据利用程度低，难予共享，必须走开放式道路 传统的地理信息系统的计算管理模式是集中式的，信息的流动范嗣十分有限， 系统魑于一个稠尉封闭、孤立麴状态，普遍存在着严重鹃拶倍感孤麓”瀚题，却每 个予系统之间是独立酶、不能谢效地进行信息交换和共攀，檄难随着照务范围的增 鐾 两j 匕下业大学硕士学位论文第二章w 醅b g i s 研究现状麓技术分析 翻瓣线牲扩充。鬻临不阗都 习懿不闽业务鬻求，集中戴管理是捆巍鹩菠杂与繁琐， 幂熊适应空闯数撰的爆炸性增装及萁势毒、动态更掰昀要求。 由于各个蒸统采用的软件、数据格式、数据存贮和数据处理方法有着很大的 差雾，劳且在数据语义上存在着不可调和的矛盾，系统之间的数据搬难进行交换 渊。巍于缺乏毒效麓互操嚣的枫裁，数据罐于共享，遮藏了系统之瓣数据采集的 重簏和操作的繁复，极大地浪赞了人力和物力。 ( 2 ) 网络和夏n t e r n e t 的蝴超改变了人们获得信息的方式 髓着群计葬槐就是网络期鞠号懿提感，隧终对代殴轰轰烈烈地寒裁我翻每一 个人身边，改交了a 侮传统的获得信怠的方式。 i n t e r n e t 运个以计算机湖络为基础的信息媒体构筑成的庞大的信息基础设 施以箕开放性，分布性为_ g i s 的发展提供了新的帆遇翻挑战。以重魏毫转r n e t 为攘 塞警裔梅建的鑫薰s 不设要提供传统酶薹爨誊嵇爹瓣g 塞酶测菱翔文搴查询功戆，还要提 供空间信息的可视化查询和一定的模型分析功能；在空闻信息的表达和传输过程 中必须突破传统的图象模式，熊够直接处理空间矢量数据，并实现几何数据与相 映满牲数据的动惑连接2 删。现在许多捧遥艇s 厂商和国感祝梅都提感7 鑫己赡 i 魏t e 爹n e tg i s 解决方案，由于技术尚未成熟，只能提供显示、查询、简单分析等 基奉空间信息服务。 扶传统的蕊薹劐一些专门蟾服务器扩展澎式，嗣蒋薹瓣七e r 秘e 屯诂算结构只能巍 菜些模式相对霹定的痤震和捆对稳定的数撂需求溅务，僵是面对着嚣种专盈领域 提出的更新的熏进一步的复杂需求却非常滩以在超大规模的i n t e r n q 屯网络环境下 提出究整的解决方案。分布式对象技术就是在这样的环境下应运而生羽，它是近 年来发展成熟越来瓣面商对象技术与网络递讯技术有枫缩合丽形成懿。分毒式对 象按术建立在搦粹的概念之上。构件可以跨平台、麟络、应用程序筒运行，彻底 改囊目前软件生产、开发的模式，将i n t e r n e t 由一个信息出版平台褒为一个应用 计算平蠹。一般的面恕对象技术中，所有的对象都存在于阉一地址空阕或月一计算 概中。两在努枣式瓣象理论技术中，对象程鼹务器的帮助下称魏滋象需求代理枫 锖8 ) ，可以存在于整个网络的任何一个角落，却仍能像在同一台计算机中那样有效 地相豆作用。在分稚式对象协议的帮助下，我们能够不鼙计算机硬件的限制丽使用 器耪较学，同酵把整个薹囊毫鳆瓣e 毫俸麦自己褚舞规赫霹姊，让整个网络涛癌己瓣务。 g i s 不仅仅是粪询和显示空间数据，更重要的是它婺麓够进行复杂的空间分析计 算。如何在i 轴意e r n e t 环境下寨现跨平台、跨网络的空间计算，分布斌对象技术是 最好麴勰决方案瀚蠲。 赫地理蓓慧的分布式诗算不仅仅是数据存贮和讦薷的物理僮饕的分毒，更熏 两北丁业大学颁十学 奇论文第二章w 曲g i s 研究现状与技术分桁 要的是软髂体系结构的转变，需要新婚模型。 绩息技术薤在飞速造朝羞分舞战计算的方囱发展。重s 酶溽震和应瘸特删适合 利用分布式计算，如地理信息本身具备的空间分布的特征以及决策者的管理和地 理层次的不同等。 分鑫戴鞫黼峨镦s 以蚕蹴臻蘸为信息基础平静，分布式计算理论接术为蒸奉 的计算模型，g i s 理论技术为应用模黧丽构建的瓣空间信息进行采集、存贮、传输、 管理、分析、表现的虚用系统。蝴烈g i s 所涉殿的对象是i 纳啪科环境下分布存 贮的空间数据及其相关的对于空闻数据子集的各种操傣1 3 4 娜】。数据的分布怒撰空 闻数据葡璐存在不同的物理节点上并鼠分别搬数维护帮管理；计算蠡孽分意爨指借 助计算机闷络将分布在不同地点的构件( 即对象) 组织在一起，通过相互间的协 作，进行信息处理的一种方式。数据展计算的势布并不仅仅是简单的物理饿暨的 不同，它渗及的氢括蚨数据巍计算殿务的发布与发瑷、元数据、数据号计舞的迁 移，多源弊构数据的簋操作到平衡嘲络负载等一系列问题戳i ，筠传统的翅8 有着 很大的不闯，软件的体系结构有着根本性的改变。 扶上不难看出，g 薹s 发展趋势的核心是地理绪惠系统的开放的分布式计舞。 2 。4w e b g l s 的研究现状 万缝斓麴舞现和发勰，药地学空闯数据提供了广阕豹麓会需求，a 能埘黻坐 在自己的计算机前，通过因特网来获得与空间位置相关的各种信息，这就是 霹e b g i s 。它的基本思想就是在万维网上提供空间信息，让用户通过浏览器获得和 测览一个空阚僖感系统中麴数据。燕是互联网对地理绩患的需求推动了饔幽g 薹s 系 统迅速地出现和发震。 计算机网络技术的飞德发展，分布式计算的优势正在逐渐照现。作为处理黑有 天然分布特挺的地理信息酶地理倍感系统与分布式接术绪合也裁成黄毖然。 分布袋蟪理倍感豢绕就是裁焉畿先进酶分帮斌计算技术来缝理势布在黼络上 的异构多源的地理信息，集成网络上不同平台上的空间服务，构建一个物理上分 布，逻辑上统一的地理信息系统强删。它与传统的地理信息系统最大的区别在予它 幂是按照累统的瘟蔫类潮、运行臻境纛划分翡，褥燕按照系统审麴数据分臻特征 和针对其中数据处理的计算特征丽分类的 3 7 。 目前瓣予i n t e r n e 屯的地理信息蒸统，我们常称为w e b g i s ，这主要是由于大多 数的客户端鏖瘸采藤了瓣鬻协议。随着技术酶进步，客产端哥熊会采用新的应用 协议，因此邀被议兔愚i 航e r 稳e 耄g 薹s 。 1 0 西北工业大学硕十学位论文第二章w e b g l s 研究现状与技术分析 作为分布式地理信息系统的一种重要表现形式，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。目前较有典型示范作用的的应用有澳大利亚 资源信息网络( e r i n ，h t t p ：w w w e r i n g o v a u ) 、美国加州大学伯克利分校数字 图书馆计划( h t t p ：r e g i s b e r k e l e y e d u g r a s s l i n k s i n d e x h t m l ) 、美国 m a p q u e s t 公司提供的网上地图服务( h t t p ：w w m a p q u e s t c 伽) 等。另外许多大 的g i s 厂商都推出了自己的i n t e r n e tg i s 解决方案，为用户构建自己的i n t e r n e t g i s 应用提供方便，如e s r i 公司的i n t e r n e tm a ps e v e r 、m a p i n f o 公司的 m a p p 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 aw e b m a p 、a u t d d e s k 公司的m a p g u i d e 等。但上述所提到的在设计上采用的都是第一代客户服务器模式，基于传统的c g i 或服务器扩展方式，没有真正引入对象w e b 概念。这种计算模式没有解决异构环 境下的应用互操作、系统管理、系统安全等问题。 当前国际、国内都十分注重分布式i n t e r n e tg i s 的发展，认为它将成为g i s 发展的新一轮的热点。1 。美国u c g i s 协会将分布式g i s 列为今后g i s 发展的十个 主要方向之一。u c g i s 认为基于i n t e r n e t 的g i s 是近期分布式g i s 发展的主要目 标。美国n c g i a 协会的地理概念的计算实现小组的年度报告中将定义和研究开放 的、可以分布式存贮地理信息的新一代的g i s 体系结构列为主攻方向之一。 许多公司也正在抓紧这方面的研究，如e s r i 公司正在大力招聘懂得分布式对 象的g i s 人才，为新一代的i n t e r n e tg i s 开发作准备。 美国0 p e n g i s 协会长期以来一直致力于数据和地理操作的分布与共享的研究 与标准的指定。其制定的开放地理数据互操作规范给出了一个分布式访问地理数 据和获得地理数据处理能力的软件框架，遵照这个框架用户可以在一个开放的信 息技术环境中通过一致的计算接口访问和处理不同来源的地理数据。0 p e n g i s 协会 已经公布了基于这两种分布式对象标准的0 p e n g i s 的标准函数的征求意见稿。但 是一切都只是刚刚开始，尚未有成熟的理论和技术以及应用系统的出现。 o g c ( 0 p e ng i sc o n s o r t i 姗，开放地理信息系统协会) 于1 9 9 8 年倡导了“万 维网制图温床”( 简称w m t ) “”来推动具有互操作性和可移植性的万维网制图技术 的发展。它得到了众多g i s 和w e b g i s 研究、开发机构以及厂商的支持。从0 g c 的 删t 文献、以及n s d i 、g s d i 和数字地球的描述中，可以看到w 岍所倡导的，能够 作为n s d i 、g s d i 和数字地球空间信息传输、应用的技术系统至少应具有以下四个 特征： ( 1 ) 互操作性。允许数据在不同的w e b g i s 系统之间无缝传输；一个应用系统中 的应用可以调用另一个应用系统中的应用，来完成逻辑上统一的任务。 西北t 业大学硕七学位论文第二章v 淝b g i s 研究现状与技术分析 锄可扩展性。要求尽可能剩用恶霸空阕数撼设施，不徽或少徽改动；搭基能 够容纳默露薪国瑗的器重寨系统新生产的空闻数据。速样，藏簿黻最大限度遗徐护 已有投资。 。查询数撰对，首先找到包含该文件指针字段掰 在的记录，遥过避蒙撬舞拯辨字羧，根撂豢针找到存赭在文件孛缒数据。这释蠢 法适用于各种类型的数据库；非结构纯数据存储在数据表格中或存储在单设鹩 表格空间中，对用户透明，即数据库虽然存储了这部分数据，但不知道该数据的 语义，无法蒙撩缀结构数据瓣样操缴逮部分数据。蠢询方法同第一帮。鲍法适用 予鬟麟。 这两种方法的共同点是：数据库不能识别非格式化数据的内容，不能做到对 冀巾莱部分内窖片断进行囊询，完全靠指针定位，显拳垒部数据内容，对内容遴 行赫理需要靠辨箍麓大量编簇窭现。 无论是在r 黔b 髑基础上进行改进，使其支持面阿对蒙的数据模塑，还是在面 向对象的程序设计语言环境中加入数据库劫能，有一点可以肯定，支持面向对象 的特牲是数据霹来来太势所戆。 辩象关系数据库继承了蓑系数据库和丽向对象数据麾两者的优点，理所当然 成为目前数据库发展的主流。 3 。 。2 基于对象关系数据库的疑b 登l s 数据存储 地理空间数据的存储模式缝历了文件存储、文件数据库分别存储和完全数据 瘁绺褚等发震酚段，其孛文锋数据库混合誊储模戴在健统懿鑫王s 字爨为常见。躅 菊传统数据库其支持蕊单的数据类型，魏缀好建支持黎骞关系特征解实体昀属髋 数据，却难以方便地表达地理空间实体的空间要素( 矢量数据) ；而文件存储、管 理空间数据的效攀根离。从耐用文件数据库混合存储模式能各司其职备尽所能， 壳分发挥了已蠢翡成熟技术的撬势。哥倦鹣爨这种存储方式破坏了璩理空阀实体 的宪整性，不论遐在概念遥是在技术实现殿性能上都无法尽如人意。 随着面向对象技术和对象茨系数据麾技术的发展，数据库的数据表达能力太 大增强。姐乎羼翥巍翦流行鲍数据库系统翔鳆端墟、蠢触豁、s 髓s 酶爹￥e r 、勰2 等 都提供长二进铡域，以支持襄杂的数据类整，使耧罔数据库同时存储和管理实体 的属性数据和空间数据成为可能。同时，这种管理方式还能充分利用成熟的数据 库管理技术，有利于g i s 嚣发人员集中耩力于g 王s 专业寿面豹研究。因此，完全 数摄库存储模式逐渐成为圭滤模式。 西北丁业大学硕+ 学衍论跫 第二章w 幽g i s 的对象麓系空间数据组织 文髂数据库混合存储模式与宠全数据库存德模式的g 王s 数据管理比较搬图 3 一l 。 当前g 重s 系统中将空间数据与属性数据统一组织管理的广泛需求及数据库技 术的发展使得完全数据库存储模式成为必选，而采用o r 鹏作为底层数据库支持则 是豳予鼗黼髓够满足鬻幽g 至s 系统巾瓣于露益复杂的应霸数糕、大量出现戆菲结 构数据的缝理要求。 翻s 数据管理 空间数据 诱潺撵臻 数纛薅替理 揪瓣纛 、h 。黼 图3 1 地理室间数据在属性、空间分离和统一存储时的管理方式对比 正麴蒋文新述，巢阚离度结稳纯数据模型酶蓑蒸数据痒滩馘表迭豢测绘、地 理空间这样的非结构数据，而这些却正是w e b g 重8 中最主要的数据；面向对象的数 据库虽然麓很好地满足遮类数据的存储和管理鬻浆，然而尚束有成熟的产品。采 阕对象关寨数据库，溉麓剩用成熟麴关系数据瘁酶管理功筑耧霹操霈性，又簏强 有力地支持对象和类的概念和数据粪囊的扩充，翻然成为稻i s 底层数据痒的首 选方案。 3 。2 基于0 0 8 0 窭现鹣b g l s 的多数据库支持 数据霹管理系统发展到了今天，对以说已经剥了极致，诸翔国际国内的主流 数据库管理系绫蕊越臻、鼹器瑟鏊、薹瓣雾溅至x 、薹黼嚣酷、0 蠢2 筹等，数据库系绫麓 技术已经日罄常成熟，不同的数据霹管理系统都占据着各自的市场。这给人们带来 更大选择囱由度的同时，也带来了不少问题。 对予管理岩息系统鞠数攥瘴纛禳系统的舞发，人嬲往往掇据实际需求和弼溪 喜好采埔不同麴数据库蒸统。应厢这些系统，备单位各都门授入大量的凡力，物 i r 瑙北丁业大学预十学衍论文第三章w 曲6 i s 的对象关系空间数据组织 力，麴继竞成了一些管理系统。先了保护过去熬投赉，剥耀丑建立鹩徨患系统， 遍切需要一种熬谤阊多种数攥库的操俸平静，阻便建立簧太、更完备、更全露的 信息管理系统。 为了适应这种需求，嫩e r 0 8 0 f 屯推翻了b | c ( o 飘d a t 豳a s ee o 姓艟e t “i t 萝， 嚣羧数据库要巍缱零。开放数据库互连投术实际上是一个数据摩诱阀痒，它雹禽 访问不同数据库所要求的o d 雌驱动程序。应用程序要操作不同类型的数据库，只 要调用o d b c 所变持的函数，动态链接剥不同的驱动程序上即可。随着o d b c 技术 的攘出，