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摘要 地理信息系统( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 是用于输入、 存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。作为一门综合学科，g i s 已经 广泛的应用于不同的领域。w e bg i s 是g i s 技术和w e b 技术相结合的产物。它 以i n t e r n e t 为基础信息平台，g i s 理论为应用模型的实现地理信息处理与发布的 网络化系统。 面向服务架构( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，简称s o a ) 以服务为中心， 实现网络应用的粗粒度部署、组合和使用。s o a 与w e bg i s 的结合可以解决 w e bg i s 应用中遇到的不能跨平台，难以实现异构数据互操作等问题。 本文的研究成果和创新点主要体现在以下几个方面： 1 对g i s 的发展现状，以及w e bg i s 所面临的问题进行了深入的探讨。 2 对面向服务架构的参考架构模型、核心特征以及优点进行了的分析，指 出s o a 有望解决w e bg i s 发展所面临的问题。 3 提出了一种基于s o a 的w e bg i s 实现，研究了其体系结构和技术模型， 并介绍了相关实现技术。 4 结合实际项目，介绍了基于s o a 的w e bg i s 系统的具体实现，包括基 w e bg i s 服务，客户端a p i ，以及系统基本功能如地图漫游，鹰眼，图 层控制和地图标注等。 5 介绍了基于s o a 的w e bg i s 系统的配套系统实现，包括服务管理，外 围工具等。 关键字：s o a ，w e bg i s ， r e s t ，s o a p a b s t r a c t g i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) i sac o m p u t e rs y s t e mu s e dt oi n p u t ， s t o r e ，q u e r y , a n a l y s i sa n dd i s p l a yo fg e o g r a p h i cd a t a a sac o m p r e h e n s i v ed i s c i p l i n e ， g i sh a sb e e nw i d e l yu s e di nd i f f e r e n ta r e a s w e bg i si st h ec o m b i n ep r o d u c to fg i s t e c h n o l o g ya n dw e bt e c h n o l o g y ，w i t hi n t e r n e ta st h eb a s i ci n f o r m a t i o np l a t f o r ma n d g i sa s t h et h e o r e t i c a la p p l i c a t i o nm o d e l i ti san e t w o r k - b a s e ds y s t e mu s e dt o p r o c e s s i n ga n ds h a r i n gg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o n s o a ( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) w i t hs e r v i c e ss e r v i n g a st h ec o r e ，t o a c h i e v et h ea p p l i c a t i o no fc o a r s e g r a i n e dn e t w o r kd e p l o y m e n t ，i n t e g r a t i o na n du s e s o aa n dw e bg i sc a ns o l v et h ep r o b l e m se n c o u n t e r e di nt h ed e v e l o p m e n to fw e b g i sa p p l i c a t i o n s ，s u c ha sc a nn o tb ec r o s s i n gp l a t f o r m sa n di ti sd i f f i c u l tt oa c h i e v e i n t e r o p e r a b i l i t yo fh e t e r o g e n e o u sd a t aa n ds oo n i nt h i sp a p e r ，t h er e s u l t so fr e s e a r c ha n di n n o v a t i o n ，m a i n l yi nt h ef o l l o w i n ga r e a s ： 1 ai nd e p t hs t u d yo nt h ed e v e l o p m e n to fg i s ，w e bg i s ，a sw e l la st h ep r o b l e m s f a c e db yt h e m 2 a na n a l y s i so nr e f e r e n c ea r c h i t e c t u r em o d e l ，t h ec o r ec h a r a c t e r i s t i e sa n d a d v a n t a g e so fs o a ，p o i n t i n go u tt h a ts o a i se x p e c t e dt os o l v et h ep r o b l e m sf a c e db y w e bg i s 3 p r o p o s e dt h es o a b a s e dw e bg i si m p l e m e n t a t i o na n das t u d yo ni t ss t r u c t u r ea n d t e c h n i c a lm o d e l i n t r o d u c e dt h ek e yt e c h n o l o g i e sn e e d e di nt h es o ab a s e dw e bg i s i m p l e m e n t a t i o n ，i n c l u d i n g t h eo g cs p e c i f i c a t i o n s ，c l i e n t - s i d ea n ds e r v e r s i d e t e c h n o l o g y 4 w i t hr e f e r e n c et oa c t u a li m p l e m e n t a t i o n _ e p o c hi m s ，p r e s e n tt h es p e c i f i c a t i o no f t h es o ab a s e dw e bg i ss y s t e m ，i n c l u d i n gw e bg i ss e r v i c e s ，c l i e n ta p i ，a sw e l la s b a s i cf u n c t i o n ss u c ha sm a pr o a m i n g ，e a g l e e y e ，m a pl a y e r sc o n t r o la n dt a g g i n g 5 p r e s e n tt h es u p p o r t i n gs y s t e m s ，i n c l u d i n gs e r v i c em a n a g e m e n ta n de x t e r n a lt o o l s k e y w o r d s ：s o a ，w e bg i s ， r e s t ，s o a p i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师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，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。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。 签名： 丝自迸e t 期：丛孽：必 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权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。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：笙垦i 越导师( 签名) ： 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第1 章绪论 地理信息系统( 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 ，简称g i s ) 的发展起源于2 0 世纪6 0 年代，它集计算机硬件、地理空间数据和最终用户等几部分于一体，借 助其独有的空间分析功能，实现采集、传输、存储、管理、处理、分析、表达 和使用地理空间数据的计算机系统，并准确、真实、图文并茂地输出用户感兴 趣的信息i l 圳。 随着i n t e r n e t 的迅速发展和网络的广泛使用，g i s 已经由桌面式、集中式系 统逐步向大众化、分布式、网络化的海量信息系统演变。网络地理信息系统是 在i n t e r n e t 或i n t r a n e t 网络环境下，采用了w w w 协议的一种兼容、存储、处理、 分析、显示与应用地理信息的计算机信息系统【4 】。网络地理信息系统的蓬勃发展， 顺应了社会对空间地理信息进入网络、实现共享的迫切需求。g i s 通过w e b 功 能得以扩展，为单个用户提供特殊的空间数据访问转变为利用遍及全球的计算 机网为多用户提供并发的实时地理数据服务。地理信息技术与w e b 技术的结合， 也推动了地理信息部门化、产业化和大众化的进程。当前，网络技术在分布式 技术的基础上，向网格技术延伸，给w e b 创造了新的契机。 w e bg i s 经过多年的发展，已经取得不少突破，应用领域也不断扩大。但是 现有的w e bg i s 仍然存在无法实现异构空间数据互操作和无法实现跨平台等问 题，用户的己有投资得不到保护，这对于大中型g i s 应用来说是不能接受的， 阻碍了g i s 的继续发展。 s o a 的出现有望解决以上问题【5 】。s o a 鲫】是一个基于特定标准的组织和设 计方法，s o a 在传统的业务层和技术层之间增加了一个服务层，通过连接能完 成特定服务的独立功能实体来实现软件系统架构。它是一种粗粒度、松耦合的 软件架构，其服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接 口和通讯模型。它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分 布式部署、组合和使用。服务层是s o a 的基础，可以直接被应用调用，从而有 效控制系统中与软件代理交互的人为依赖性。 s o a 把业务组件化，变成业务服务，便于更好的复用，提高研发的效率。 武汉理工大学硕士学位论文 另外，s o a 采用标准化的技术，如x m l ，w e bs e r v i c e 等，用于解决不同服务之 间的对象封送、跨异构调用、高可扩展性、松耦合、完全支持i n t e m e t i n t r a n e t 等问题，使得基于s o a 的管理软件更易于与其它应用软件相集成。 1 2 研究现状 经过数年的发展，w e bg i s 的功能不断丰富，除了简单的在线地图浏览、下 载，它还提供丰富的数据服务和处理功能。比如m a p b a r c o m 网站可以实现公交 查询和自驾路线查询等。g o o g l e 公司的g o o g l em a p s 网站除了提供地图信息之 外，还提供卫星图像。w e bg i s 越来越多的融入了日常生活。 在w e bg i s 发展的背后，是w 曲2 0 的兴起，以及s o a 和w e bs e r v i c e 概 念的提出。在m m 公开宣布s o a 计划不到三年的时间里，b e a 公司、甲骨文 公司、惠普等所有名牌公司都在各自发布了关于s o a 的消息。由于s o a 模型 统一，因此都是把本公司的中间件产品向s o a 靠拢，提供开发和运行s o a 系 统的相应工具和环境，以争取市场的份额。随着s o a 理论的发展，各种与s o a 有关的规范和标准将不断出现，如s o a p 、w s d l 、e s b 、b e p l 语言等，它们 的出现象征着s o a 将逐步走向成熟。 目前对s o a 的研究进入了繁荣的阶段，己经完成了基本协议，新的协议还 在不断提出。通过已经有的协议，己经基本上可以实现基于s o a 的部署，但是 在部署中又发现了新的问题需要进一步的完善协议。在开发方面也不断提出新 的开发模式，因此可以认为基于s o a 的应用研究正处于蓬勃发展的阶段。 w e b 服务作为s o a 的一种实现手段，提供了基于x m l 标准接口的若干中 间件，具有完好的封装性、松散的耦合性、协议规范的标准性、以及高度的可集 成性等特点，能够很好的满足s o a 应用模式需求【n l l l 。基于w e b 服务的s o a 应 用己经有了经典的案例，例如目前已经有应用于电信、金融、医疗等领域。 1 3 研究内容 1 3 1w e bg i s 服务的内容 w e b 服务是s o a 的重要实现手段之一，w e bg i s 服务是它在g i s 中的应用。 w e bg i s 服务部署在服务供应商所提供的网络可访问平台上。它是g i s 业务逻 辑的软件实现，通过由服务描述定义的w e bg i s 服务接口与外界实现交互。服 2 武汉理工大学硕士学位论文 务描述是指用来说明服务接口和实现的细节，包括数据类型、操作、绑定信息 和网络位置，也可以包括分类和其它元数据以方便w e bg i s 服务请求者发现和 使用服务。服务描述可以发布到w e bg i s 服务请求者或注册者。根据这个定义， 可以看出w e bg i s 服务是被调用或与w e bg i s 服务请求者交互而存在的，同时 它也可以作为w e bg i s 服务请求者在其实现中使用其它的服务。 1 3 2w e b 2 0 环境下的g i s 服务集成技术 w e bg i s 服务使得应用程序开发者将g i s 功能集成进它们的w e b 应用程序 而不需要构建本地的功能。它允许不同的g i s 系统或其它系统调用及二次开发， 任何人在任何地方都可以发现、集成、查询以及显示w e bg i s 服务提供的空间 数据，而本地的系统管理员只要用自己熟悉的工具维护特定格式的空间数据就 行了。w e bg i s 服务不仅允许空问数据共享，还允许不同的g i s 平台之间以及 g i s 系统和其它系统之间的互操作，这意味着跨越g i s 技术、跨越系统平台的空 间数据和系统方法的共享和集成。 武汉理t 大学硕+ 学位论文 2 1g i s 的演化 第2 章w e bg i s g i s 从产生至今经过了四个阶段的发展，最初的g i s 源于地图制图应用。上 世纪5 0 年代末6 0 年代初，是g i s 雏形阶段。由于当时计算机发展仍处于低水 平状态，数据处理能力弱，存储容量小，所以早期的g i s 更侧重于机助制图功 能，地学分析功能相对薄弱。2 0 世纪7 0 年代是g i s 的稳步发展期，计算机图形 用户界面技术的发展，使用户能直接监视数字化操作、查询并编制地图分析的 结果，为人机对话和高质量图形显示提供了保障。在这些技术支持下，g i s 走向 实用发展时期，但应用与开发还未能形成规模。2 0 世纪8 0 年代是g i s 应用推广 期，计算机软硬件技术的发展，特别是计算机通信网络的迅速普及与应用，改 变了传统g i s 软件的开发和应用模式，新的g i s 体系结构不断涌现，基于网络 的g i s 也进入了研发阶段，g i s 逐渐走向成熟。在这一时期，国际上涌现了一大 批具有代表性的商用g i s 软件。另外，在技术上，g i s 取得了一系列突破性进展， 新的软件开发技术不断应用于g i s 的研发过程中，g i s 从功能单一、分散的系统 向多功能、综合性的方向发展。2 0 世纪9 0 年代为g i s 的蓬勃发展阶段。该时期 计算机通信网络基础设施得到极大改善和提高，特别是i n t e r n e t 得到迅速普及与 广泛应用，改变了传统的软件开发模式和信息共享与服务方式。g i s 作为空间信 息管理与服务的应用系统，也顺应了这一发展趋势。这一时期社会对g i s 的认 同率也不断提高，应用范围和领域不断拓宽，g i s 成为许多政府决策部门的工作 系统，从而在很大程度上改变了原有机构的认知水平，运行方式和工作模式。 这一时期g i s 发展的显著特点是：g i s 已迅速成长为一个新兴的信息产业，数字 化信息产品及空间信息服务需求迅速增长，市场潜力巨大，g i s 的应用与服务走 向区域化和全球化。 从软件体系结构的角度来看，g i s 主要经历了集成式g i s ，模块式g i s ，核 心式g i s ，组件式g i s 1 2 】和w e bg i s 【1 3 】几个阶段。在g i s 发展早期，为满足某些 特定需求，产生了许多的g i s 功能模块。随着需求不断升级，研究人员开始将 这些分散的功能模块集成为具有多种功能的综合性g i s 。该时期即g i s 发展的集 成化阶段。研究人员着眼于系统整体结构，按功能的关联度，将g i s 划分为不 4 武汉理工大学硕士学位论文 同的功能模块。模块化g i s 不同于集成式g i s 自下而上的开发思路，采用自顶 向下的方法进行开发，功能模块划分更为合理、内聚性更强。集成式g i s 和模 块式g i s 都没有解决与其它系统的集成问题，核心式g i s 正是基于该背景提出 来的，它将g i s 功能封装成动态链接库( d l l ) ，通过应用程序接1 2 1 访问，以此来 实现与其它系统的集成。组件式g i s 综合了模块式g i s 、核心式g i s 的优点， 将g i s 功能划分为不同的功能模块。这些模块之间以及与其它系统之间通过标 准的通信接口实现交互，不仅解决了异构系统的交互问题，而且开发成本低、 易于掌握。i n t e m e t 技术的发展使得网络化成为g i s 发展的必然趋势，因w e bg i s 应运而生。w e bg i s 的发展使得i n t e r n e t 用户可以通过万维网浏览空间数据、制 作专题图以及进行各种空间检索和空间分析。 2 2g i s 数据共享 地理信息共享不仅可以有效减少地理信息采集、加工整理中的人力、物力 和财力的投入，是实现全球、地区、国家和区域范围内信息化的i j 提条件和根 本目标，还可以促进政府决策的民主化和科学化。 数据的标准与规范是地理数据共享的基础。标准和规范制订的目的，是为 了统一表达，便于不同地点、单位的同类或异类数据的集成和应用。g i s 标准、 规范与g i s 数据共享和功能互操作的实现密切相关。开放地理信息联合会( o p e n g i sc o n s o r t i u m ，o g c ) 1 9 9 4 年成立于美国，它主要是为了研究和开发开放式地 理信息系统技术，现有十几个国家的2 4 0 多个成员，包括软件技术公司、政府 机构、科研院所、企业集成系统、销售商、图像信息产品制造商等。其成立的 宗旨是让每个人都能从任何网络、应用程序或计算机平台中，方便地获取地理 信息和服务；通过共同的接口规范，让数据、服务提供者、应用系统开发者和信 息整合者，能在短时间内、花最少的费用，让使用者容易获取、使用数据及服 务。o g c 主要研究和制订了支持互操作解决方案的各种接口规范。 o g c 的这些规范建立在现有的标准分布计算平台，它并不涉及如何将不同 运行环境中的应用程序连接起来相互通讯的问题【1 5 0 引。处理异种平台间的连接， 以及连接所要求的网络、通讯、分布数据和客户服务器体系的规范完全属于分 布计算平台的范畴。为了利用原有的地理数据以及将来方便地引入新的管理和 操纵地理数据的方法，o g s i 也不定义如何存储地理数据和处理地理数据的方法。 o g c 发布的规范主要有两类：抽象规范和实现规范。 5 武汉理工大学硕士学位论文 抽象规范提供了一个完整的参考模型，是制定其它o g c 规范的概念基础， 为实现规范提供概念模型。o g c 抽象规范主要包括：1 基础模型：建立现实世界和 软件之间的关系；2 抽象模型：以实现无关的方式定义最终的软件系统，通常用 u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，统一建模语言) 语言表示；3 实现模型：描述在特 定的软件执行环境中，软件对象及对象间如何交互的模型。目前，o g c 抽象规 范共有1 6 章 章节；标曩 版本 备注 o ：综述4 l ：要素几何( f e a a u eg e o m e t r y ) 5 2 。窆闻参照系 l _ _ “” 3 定馒谗( l o , ：a t i o n a lg e 鲫啦蚴一 4 4 函数与内插 4 s o p e n g i 墅墼素( & 疆咖) 4 6 丽片( c o v e r a s t e ) 类型 6 7 地球影像 4 8 ；要素阅差嚣 4 1 9 精确度 4 l o 要素集合 4 ll元数据 5 1 2 o p e n o l s 服务结构 4 - 3 1 3 ：目录( c a t a l o g ) 服务 一 4 1 4 语义与信盛团体 4 1 5 ：图像剩用服务 6 1 6图僚坐标转换服务 4 表2 1o g c 抽象规范 实现规范为开发商提供具体的编程指导，协助开发商在其产品中实现o g c 接口和协议。实现了相同接口协议的软件和服务相互之间支持互操作性。 6 武汉理工大学硕+ 学位论文 纛菹名眷；差交基釜 i 版奎一j 表2 - 2o g c 实现规范 2 3 传统w e bg i s 的面临的问题 由于g i s 自身的特点和早期w e b 实现技术的限制，传统的w e bg i s 的实现 技术存在着很大的缺陷，有以下两个方面的问题急需要解决： 1 更灵活的跨平台实现方案 在近1 0 年中，出现了各种分分布式的对象模型，如微软的d c o m ( 分布式 组件对象模型) 、o m g ( 对象管理组织) 的c o r b a ( 公共对象请求代理体系结 构) 或j a v ar m i ( 远程方法调用) 等。通过这些模型的使用，开发人员在使用 本地模型所提供的丰富资源的同时，可将服务置于远程系统中。然而这些系统 要求服务的客户端与系统提供的服务本身之间必须进行紧密耦合，即服务器端 和客户端必须基于同意基础架构。这种限制严重的影响的分布式系统的应用， 因为在考虑到服务器端的实现技术的同时，还必须兼顾客户端的实现。在这两 者基于同一基础架构的前提下，所能够做的选择非常有限，大大局限了i t 系统 的实现灵活性。而且由于服务器端和客户端的紧密耦合，使他们存在脆弱的依 赖性，一端出现问题会导致另一端的崩溃。因此，找到更灵活的，不受平台和 技术限制的跨平台实现方案是迫切需要解决的问题。 2 基于异构空间数据的互操作 传统的w e bg i s 系统都是基于某一特定技术，使用某一特定类型的g i s 数 据表现和存储技术实现，系统从根本上局限于数据表现和存储形式的限制。如 7 武汉理工大学硕士学位论文 果用户想要查看其它空间数据库中的数据，甚至是将这些数据集成起来，是非 常困难的事情1 19 1 。一方面，空间数据的采集是件成本极高的工作，另一方面， 网络上的空间信息不断的增长，却无法方便的整合利用。这种矛盾的存在严重 的制约了w e bg i s 系统的发展。因此，找到不依赖于特定支撑和运行环境，不 依赖于具体行业数据表现方式，和能够实现这些数据的互相沟通，互相协作的 方法，是目前w e bg i s 发展道路上急需解决的另一个问题。只有打破网络上数 据的孤岛限制，实现空间数的充分利用，w e bg i s 才能得到更大的发展。 s o a 作为一种粗粒度的，平台无关的架构，有望解决以上两个问题，实现 w e bg i s 发展的新的突破。 2 4 本章小结 本章首先介绍了g i s 的演化发展史。通过g i s 的演化发展史，我们可以追 踪g i s 发展过程中所遇到的问题，以及在解决这些问题中所不断采用的新的方 法。然后根据g i s 发展的现状，探讨了g i s 数据共享，g i s 数据共享是目前g i s 发展中面临的一个主要问题。最后总结了w e bg i s 发展中所面临的问题，并指 出s o a 有望解决这些问题。 8 武汉理工大学硕十学位论文 3 1s o a 的定义 第3 章面向服务的架构 s o a ( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) 是面向服务的体系结构。它是一种粗粒 度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底 层编程接口和通讯模型。根据s e r v i c e a r c h i t e c t u r e c o r n 对于它定义，s o a 本质上 是服务的集合。服务间彼此通信，这种通信可能是简单的数据传送，也可能是 两个或更多的服务协调进行某些活动。服务间需要某些力一法进行连接。所谓 服务就是精确定义、封装完善、独独立于其他服务所处环境和状态的函数。 面向服务的体系结构将应用程序中的不同功能单元称为服务，并通过对这 些服务之间定义良好的接口而将其联系起来。它可以根据需求通过网络对松散 耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。s o a 采用中立的方式定 义接口，接口该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构 建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。 s o a 的关键是“服务 的概念【2 0 1 ，服务是构件提供使用者调用的相关的物 理黑盒封装的可执行代码单元。它的服务只能通过已发布接口( 它包括交互标准) 进行访问。也可以连接到其他构件以构成一个更大的服务。服务通常实现为粗 粒度的软件实体，并且通过松散耦合的基于消息通信模型来与应用程序和其他 服务交互。 s o a 并不是新生事物，大型i t 组织成功构建和部署s o a 应用已有多年的 历史。s o a 是一种架构和组织i t 基础结构及业务功能的方法并且还具有管理上 的优点。 3 2s o a 参考架构模型 在s o a 的架构模型中，存在三种角色，他们分别是服务提供者、服务注册 表和服务请求者。在这三种角色之间，通过三种操作，即发布、查找和绑定来 实现相互联系 2 1 - 2 4 】。如下图所示，s o a 的架构模型具有简单、动态和开放的特 性。 9 武汉理工大学硕+ 学位论文 图3 1s o a 的参考架构模型 s o a 架构模型中的角色分别完成不同的功能，通过他们之间的相互联系， 相互作用，完成基于s o a 的应用系统的基本功能。 3 2 1 服务提供者 服务的提供者是服务的所有者，他是被访问的服务所运行的平台。服务的 提供者通常是一个可以通过网络访问的尸体，接受来自服务的请求者所发起的 请求，并根据服务发起者所提供的参数，提供面向该请求者的个性化服务。但 是在面向服务的架构中，服务的提供者和服务的请求者并不是在一开始就直接 沟通的，他们需要服务注册表作为他们中间的桥梁。 3 2 2 服务请求者 服务的请求者是真正需要使用那些服务所提供的特定功能的企业。服务的 请求者可以以非常多样的方式存在，我们日常生活中所能看到的很多东西都可 以作为服务的接入点或者发起者，如个人电脑，手机，掌上电脑等。服务的请 求者是可以作为一个应用程序或者是一个软件模块，实现对于服务提供者所提 供的服务的请求。 3 2 3 服务注册表 服务注册表是连接服务的使用者和服务的提供着的中间机构。服务的提供 者在构建好一个服务之后，可以将服务发布到服务注册表。服务注册表通过各 个服务提供者所提供的服务，构建一个服务库。服务的使用者可以通过服务注 册表查找，获取他们所需要的服务，并获取服务的描述，然后跟服务的提供者 进行绑定，发起对于服务的请求，完成自己需要实现的功能或者获取数据等。 s o a 中的每个实体都以这三角色中的一种或多种的形式存在。这三种角色 l o 武汉理工人学硕+ 学位论文 通过以下三种操作实现相互联系： 发布一为了使服务可访问，服务提供者需要发布服务描述以使服务请求者 可以发现和调用。 查找一服务请求者定位服务，方法是查询服务注册中心来找到满足其标准 的服务。 绑定一在检索完服务描述之后，服务请求者根据服务描述中的信息来调用 服务。 3 3s o a 的核心特征 s o a 作为一种架构模型，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应 用组件进行分布式部署、组合和使用。通常s o a 具有以下核心特点： 3 3 1 平台中立 s o a 服务接口采用中立的方式定义，独立于具体实现服务的硬件平台、操 作系统和编程语言，使得构建在这样的系统中的服务可以使用统一和标准的方 式进行通信。服务运行在的平台不影响其他平台上用户的访问和使用。 3 3 2 基于标准 s o a 在快速发展的过程中业产生了大量的行业标准作为应用的指导。通过 服务接口的标准化描述，使得该服务可以提供给任何异构平台和任何用户接口 使用。x m l 和w e b 服务是近年来出现的两个重要标。w e b 服务使应用功能得以 通过标准化接h ( w s d l ) 提供，并可基于标准化传输方式( h t t p 和j m s ) 、采用 标准化协议进行调用，基于准有利于技术的融合。它出现将s o a 推向更高的层 面，并大大提升了s o a 的价值。 3 3 3 良好封装性 把服务封装成可以被不同业务流程重复使用的业务组件。它隐藏所有实现 细节，不管服务内部如何修改，使用什么平台、什么语言，只要保持接口不变， 就不会影响最终用户的使用。s o a 通过使用标准的方式对接口的全部细节，包 括消息格式、传输协议和位置进行描述，使接口隐藏了实现服务的细节，允许 独立于实现服务所基于的硬件或软件平台和编写服务所用的编程语言而使用服务。 武汉理工大学硕士学位论文 3 3 4 良好的重用性 服务基于目录分发并存在于整个网络种，容易被发现，极大的方便了服务 的重复使用，从而降低了开发成本。 3 3 5 基于异步的调用 在异步服务调用中，调用方向消息收发服务发送一个包含完全上下文的消 息，收发服务将该消息传递给接收者。接收者处理该消息并通过消息总线向调 用方返回响应。在消息正在处理的过程中，调用方不会中断。 3 3 6 服务是独立的 一个服务是一个独立的实体，与底层实现和用户的需求完全无关它自身是 完全独立的、自包含的、模块化的。基于消息的口可以采用同步和异步协议实 现。服务请求者和服务提供者之间只有接口上的往来，至于服务内部如何更改， 如何实现都与服务请求者无关。服务提供者和服务使用者问松散耦合背后的关 键点是服务接口为与服务实现分离的实体而存在。 3 3 7 可重用现有资源 由于s o a 与技术无关，很容易利用历史遗留的资源，通过封装开发出新的 服务。并且s o a 基于大量已经存在的技术如x m l 等。 3 3 8 服务可组合 可以通过一定的逻辑将已有的服务进行组合使用，极大的提高了服务的使 用便利。s o a 利用基于新的接口，能够兼容多种传输方式( 如：t c p 、j m s 、t c p p 1 等) 。这是服务实现能够在完全不影响服务使用的情况下进行修改。在享受组合 便利性的同时，也可以在不影响使用的情况下随着个体服务的更新而得更新。 3 3 9 服务松耦合 服务提供者和使用者可以用定义良好的接口来独立开发。服务实现者可以 更改服务中的接口、数据或者消息版本，而不对服务使用者造成影响。即“松 散耦合 是s o a 区别于其他的组件架构的已达特点。松散耦合旨在将服务使用 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 者和服务提供者在服务实现和客户如何使用服务的面隔离开来。大多数松散耦 合方法都依靠基于服务接口的消息。 3 3 1 0 透明的服务位置 即服务请求者不需要知道服务的具体位置及是哪一个服务响应了自己的请 求，服务请求者关心的是使用一个服务完成了自己要处理的工作就可以了。 3 4s o a 的优点 基于服务架构是是b s 模型和w e b 服务之后的自然延伸，它能够帮助我们 站在一个新的高度理解企业级架构中的各种组件的开发、部署形式，并帮助企 业系统架构者以更可靠、更迅速、更具重用性架构整个业务系统，并且能够更 加从容地面对业务的急剧变化。 面向服务体系架构具有高度的抽象性和灵活性，从软件的开发使用两方便 面看，它都具有明显的优点： 3 4 1 灵活的实现方式 可基于模块化的低层服务、采用不同组合方式创建高层服务，从而实现重 用，这些都体现了实现方式上的灵活性。此外，由于服务使用者不直接访问服 务提供者，这种服务实现方式本身也可以灵活使用。 3 4 2 实现角色的分离 服务架构要求应用程序分层，业务流程组织人员只专注于高层的服务组织 来实现业务，服务组件开发人员只负责服务组件的实现，而客户端开发人员则 只根据自己熟悉的平台去开发自己的界面。在项目中，不同层的开发小组的专 业分工，提高了开发的效率，使得大规模流水线生产成为可能。 3 4 3 支持多种客户类型 借助精确定义的服务接口和对x m l 、w e b 服务标准的支持，可以支持多种 客户类型，包括p d a 、手机等新型访问渠道。 武汉理工大学硕七学位论文 3 4 4 更易于集成和管理复杂性 将基础设施和实现发生的改变所带来的影响降到最低限度。因为复杂性是 隔离的，当更多的企业一起协作提供价值链时，这会变得更加重要。 3 4 5 更易维护 服务提供者和服务使用者的松散耦合关系及对开放标准的采用确保了系统 的易维护性和良好的伸缩性。服务提供者可以独立调整服务以满足新的需求， 服务使用者则可以通过组合变化的服务来实现新的需求。 3 4 6 更好的伸缩性 依靠服务设计、开发和部署所采用的架构模型实现伸缩性。服务提供者可 以彼此独立调整，以满足服务需求。 3 4 7 更高的可用性 该特性在服务提供者和服务使用者的松散耦合关系上得以体现。使用者无 须了解提供者的实现细节，这样服务提供者就可以在w e bl o g i c 集群环境中灵活 部署，使用者可以被转接到可用的例程上。 3 4 8 利用现有的资源 方法是将这些现有的资源包装成提供企业功能的服务。组织可以继续从现 有的资源中获取价值，而不必重新从头开始构建。 3 4 9 更快地整合现实 通过利用现有的构件和服务，可以减少完成软件开发生命周期所需的时间。 这使得可以快速地开发新的业务服务，并允许组织迅速地对改变做出响应和缩 短开发时间。 3 4 10 减少成本和增加重用 通过以松散耦合的方式公开业务服务，企业可以根据业务要求更轻松地使 用和组合服务。 1 4 武汉理t 大学硕士学位论文 3 5 本章小结 本章首先介绍了s o a 的定义：它是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之 间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。然后 介绍了s o a 的参考架构模型，在s o a 的参考架构模型中，主要由服务提供者， 服务请求者和服务注册表三部组成。s o a 作为一种先进的架构，必然有别于其 它架构的地方，因此本章最后探讨了s o a 的核心特征和优点。 1 5 武汉理t 大学硕+ 学位论文 第4 章s o a 在w e bg i s 中的应用研究 4 1 基于s o a 的w ，e bg i s 体系结构 基于s o a 的w e bg i s 以w e b 服务作为其基本实现技术。服务是连接基于 s o a 的w e bg i s 体系结构中各关键组成部分的主线。如图所示，基于s o a 的 w e bg i s 体系结构中存在三种角色，分别是：服务提供者，服务的请求者和服务 注册表。 图4 一l 基于s o a 的w e bg i s 体系结构 g i s 服务提供者 g i s 服务提供者以w e b 服务的方式，将g i s 的逻辑功能以及空间数据提供 出来，供服务的请求者使用。如同s o a 的基本架构一样，在基于s o a 的w e bg i s 中，g i s 服务提供者仍然需要将服务发布到g i s 服务注册表中，g i s 服务才能被 g i s 服务请求者所查找和使用。 g i s 服务的请求者 g i s 服务的请求者是g i s 服务的最终用户，它通过访问g i s 服务注册表获 取可用的服务，根据所获取的信息，按照服务本身描述的方式访问服务的提供 者所提供的服务，以满足自己需求。 g i s 服务注册表 g i s 服务注册表是沟通g i s 服务的提供者和g i s 服务的使用者的桥梁，g i s 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 服务的提供者通过将所提供的g i s 服务发布到g i s 服务注册表，g i s 服务的请 求者通过g i s 服务注册表查找所需要的g i s 服务，并获取g i s 服务的描述信息。 基于s o a 的w e bg i s 架构中的三种角色通过发布，查找和绑定三种操作实 现交互。由于s o a 的松散耦合的特点，在基于s o a 的w e bg i s 架构中的三种 角色是以一种送耦合的形式存在，他们之间的操作必须在一定的标准和规范的 支持下，才能顺利实现。在基于s o a p 的w e b 服务中，s o a 、w s d l 和u d d l 分别是服务绑定，服务描述和服务发布和查找的标准协议。在基于s o a 的w e b g i s 架构中，服务各组成部分相互独立，可以在不影响其它服务的情况下实现加 入、修改和替换。系统具有非常高的灵活性。 由o g - c 公布的w m s 、w f s 、w c s 和g m l 等标准，可以非常方便的实现 空间数据的表示和发布。在基于s o a 的w e bg i s 中，他们作为基础协议，实现 了s o a 中各个部分间的信息传递。 4 2 基于s o a 的w r e bg i s 技术模型 随着软件技术的迅速发展，多层架构开始成为大型应用的主流。软件的分 层结构具有良好的透明度和封装、高内聚、低耦合、易于扩展、维护和重用等 优点，可简化应用系统的开发、更新和升级工作。基于s o a 的w e bg i s 的技术 模型是个典型的多层架构，主要包括几个关键部分：数据访问层、应用逻辑层、 服务层和客户层等，如下图： 1 7 武汉理t 大学硕士学位论文 、 、 浏览器 客户端 手机 p d a 应用程序 一、 w e bg i s 服务层 n 数据访问 n 峨多眦- c ) 矽、 空间数据 图4 2 基于s o a 的w e bg i s 的技术模型 数据访问层 数据访问层是w e bg i s 服务获得空间数据的接口，它通过对各种数据库以 及数据文件等进行抽象，使w e bg i s 服务层能够以一种统一的方式进行数据访 问。空间数据可以存储在m i c r o s o f ts q ls e r v e r ，o r a c l e 和m ys q l 等商业和开 1 8 武汉理工大学硕士学位论文 源数据库中，也可以存储在自定义数据文件中。随着g i s 的发展，现在各主流 数据库都提供了对于空间数据的支持，报错存储、查询和更新等。 w e bg i s 服务层 w e bg i s 服务是是整个系统的核心，它提供了w e bg i s 的基本逻辑功能， 并将这些功能以w e b 服务的方式发布出去。j 2 e e 是目前主流的企业应用开发技 术，w e bg i s 服务层目前大多使用j 2 e e 实现。w e bg i s 服务层实现了包括对于 空间数据操作在内的g i s 核心功能。w e bg i s 服务层除了提供服务的应用程序 外，还包括运行这些应用程序的应用服务器，如t o m c a t 、w e bl o g i c 等。 w e bg i s 客户端 在i n t e m e t 不断普及的今天，人们能用越来越多的方式实现对于i n t e r n e t 的 访问。w e bg i s 的应用也应此被扩展到了越来越广的领域，包括浏览器，手机， 掌上电脑，以及其他应用程序等。在传统的g i s 应用中，电脑通常是主要的接 入手段，用户通过电脑上运行的应用程序实现对于g i s 应用的访问。这种应用 方式存在极大的局限性，用户必须拥有电脑，并且正在电脑的旁边，而且还需 要安装相应的应用程序。基于w w w 的g i s 解决了应用程序的安装问题，用户 只需要使用浏览器即可使用g i s 系统所提供的功能。而在今天，手机和p d a 则 为g i s 的应用带来了更便利的方式。手机和p d a 的应用使得用户能够随时随地 的访问g i s 系统，使g i s 越来越多的融入了用户的生活。根据用户接入g i s 的 方式，可以分为三类：桌面g i s ( 基于应用程序) ，通用浏览器( i n t e r n e te x p l o r