（计算机软件与理论专业论文）基于xmlsvg的实时web+gis的研究与实现.pdf

山东大学硕士学位论文 _ _ - o _ - _ _ _ l l _ i - i l - _ _ _ - - - _ - _ i _ _ - - i l _ - - _ - i _ - - _ - 。_ - l _ _ _ - _ _ _ - - l - i _ o ! ! ! ! ! 摘要 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 ，g i s ) 是随着地理科学、计算 机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来的一个学科，是将计算机硬件、 软件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获 取、存储，更新、操作、分析及显示的集成。w e b 技术和g i s 技术相结合，导 致了w e bg i s 的产生。利用w e bg i s 从i n t e m e t 的任意节点，用户都可以浏览 w e b g i s 站点中的空间数据，制作专题图，进行各种空间信息检索和空间分析， 具有传统g i s 所不具备的优势，w e bg i s 使g i s 的应用领域扩展到社会的方方面 面。 在探索w e bg i s 技术的过程中，人们一直在寻找更好的技术方法来解决如何 更好的支持矢量地图的发布、服务器端和浏览器端的更快的响应速度、更加理想 的交互性等瓶颈问题。实时w e bg i s 系统不但面i 临着这些难题，而且要解决如何 获取实时数据并在客户端反映出实时数据的变化以及图形的动态更新等问题，所 有这些都是摆在设计者面i j 紧迫而困难的任务。 本文将x _ m l s v g 技术引入实时w e bg i s 中，是在w e bg i s 研究中的一个很好 尝试。s v g 是w 3 c 组织为适应w e b 应用的飞速发展需要而制定的一套基于x m l 语 言的可缩放矢量图形语言描述规范，它集矢量图形与x m l 优点于一身。s v g 具有 灵活的文件格式，对图形图像的特殊支持，还有支持内嵌脚本语言，良好的语言 可扩展性和交互性，都是非常顺应w e bg i s 发展的需要的。 在分析了w e bg i s 的特征和x m l s v g 技术的优势后，本文提出了一个基于b s fb r o w s e r s e r v e r ) 多层模式下的实时w e bg i s 系统模型。模型i j i 端采用s v g 作为图 像的显示格式，服务器端采用j s p 十s e r v l e t 技术动态生成s v g 文件，支持多种地理 数据库，实现一种通用的实时w e bg i s 模型。 该模型的图形采用基于图元的组织方法，我们用s v g 文件库和图元库存储 原始编辑好的和标准的图形元件，可以利用图元提高图形的复用度，同时可以规 范绘图，更重要的是通过压缩方法减少了图形文件“体积”。真正用于发布的图 形文件是压缩后的s v g 文件：对于实时数掘，通过在中侧层应用服务器端建立 山东大学硕士学位论文 缓冲区，将实时数掘转换成统一的x m l 格式数据，同时根掘信息结构以h a s h 表结构建立数掘的索引，大大提高了模型的性能。数掘缓冲区的数掘定时的转入 x m i s v g 文件库中，这样既保证了实时数据的及时性，又能保证历史实时数据 的有效性。对于历史实时数掘的查询，还介绍了一种基于时态x m l 文档的索引技 术来实现高效查询。 由于本模型采用的x m l s v g 技术和可跨平台的j a v a 技术来实现的，所以 无论在实时性、灵活性、可扩展性、可移植性都大大优于其它的实时信息发布模 型。 最后将本模型应用于对城网自动化b s 结构的改造中，来验证这一模型中的 关键技术。 关键词x m l ；s v g ；w e bg i s ；实时；数据库 l l 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t g i sf 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 ) i sas u b j e c tt h a td e v e l o p e dw i t l l g e o g r a p h y ，c o m p u t e rt e c l m l q u e ，r e m o t es e n s i n gt e c h n i q u ea n dc o m m u n i c a t i o n s s c i e n c e c o m b i n e dw i t hh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo fc o m p u t e r ，d a t ao fg e o g r a p h y ， s y s t e ma d m i n i s t r a t o r g i sc a nr a p i d l yg e t ，s a v e ，r e f r e s h ，h a n d l e ，a n a l y z e 。d i s p l a y a n yf o r i l lg e o g r a p h i ci n _ f o r m a t i o n w e bg i sw a sb o mf r o mt h ec o m b i n eo ft h ew e b t e c h n i q u ea n dg i st e c h n i q u e t h eb s e ro fw 曲g i s c a l lb r o w s et h es p a t i a ld a t ao ft h e w e bg i ss i t e , m a k em a po fs p e c i a lt o p i c s e a r c ha n da n a l y z ea n yf 0 1 1 1 1s p a t i a ld a t aa t o n eo f t h ei n t e m e ts i t e w e bg i s o w n st h ea d v a n t a g et h a tt r a d i t i o n a lg i sd o e s n th a v e w e bg i sm a k et h ea p p l i c a t i o no f g i st ot h ef i e l do f a l ls o c i a l n l er e s e a r c h e rw a n tt of i n dt h eb e s tm e t h o dt os o l v et h ed i f f i c u l tp r o b l e mo fh o w t os u p p o r tt h er e l e a s eo fv e c t o rm a p ，h o wt of a s tr e s l ，o n s et h es e r v e rs i d ea n dc l i e a t s i d e h o wt os t i p p o r tt h ei n t e r a e t i o n t h er e a lt i m ew e bg i sn o to n l yh a st h ea b o v e h a r dw o r k , b u ta l s oh a st os o l v et h ep r o b l e mo fh o wt og e tt h er e a lt i m ed a t aa n d r e f l e c tt h ec h a n g ea n dr e f r e s ht h em a pa tt h ec l i e n ts i d e t 1 1 er e s e a r c h e rm u s tr e s o l y e t h ee n t i r ep r o b l e m i nt h i sp a p e r ，i t sag o o de x p e r i m e n tt oi m p o r tt h e v i l s v gt e c h n i q u et ow 曲 g i s i no r d e rt oa d a p tt h er a p i dd e v e l o po fa p p l i c a t i o no fw e b w 3 ce s t a b l i s h e dt h e c r i t e r i o no fs c a l a b l ev e c t o rc r r a p h i c s ( s v g ) t h a tb a s e do nx m l s v gh a st h e a d v a n t a g eb o mo fv e c f o rm a pa n dx m l s v gc o n f o r m st h ed e v e l o po fw e bg i s b e c a u s ei th a st h ef l e x i b l ef i l ef o r m ，s u p p o r tt h em a pa n di m a g ee s p e c i a l l y , e m b e dt h e s c r i p tl a n g u a g ea n d c a l le x p a n da n di n t e r a c t a t i e ra n a l y z et h es p e c i a l t yo fw e bg i sa n dt h ea d v a n t a g eo fx m l s v g w ep u t f o r w a r dar e a lt i m ew e bg i ss y s t e mm o d e lb a s e do nb s ( b r o w s e r s e r v e r ) m o r el a y e r m o d e s v gi st h em a pd i s p l a yf o r i l lo ft h ec l i e n to ft h i sm o d e l o nt h es e r v e rs i d e j s p + s e r v l e tt e c h n i q u ed y n a m i c a l l yb u i l ds v gf i l e ，s u p p o r tm a n yg e o g r a p h i cd a t a b a s e ， a n dr e a l i z eau n i v e r s a lr e a lt i m ew e bg i sm o d e l n em a po ft h i sm o d e lb a s e do nm e t a f i l e ，o r i g i n a la n dn o r m a lm e t a f i l es a v e di n s v gf i l ea n dm e t a f i l ed a t a b a s e ，i nt h i sw a y , m e t a f i l ec a nb eu s e dr e p e a t e d l y , a l s om a k e d r a w i n gm a ps t a n d a r d , o nt h eo t h e rh a n d v i at h ec o n t r a c t i b l em e t h o dm i n i s ht h em a p f i l e 。a tl a s t m er e l e a s ef i l ef 0 1 t ni sc o m p r e s s e ds v gf i l e ；f o rt e a lt i m ed a t a , b u i l da b u f f e ro nt h em i d d l el a y e ra p p l i c a t i o ns e r v e rs i d e t r a n s f o r n lt h er e a lt i m ed a t af o r i l l t ox m lf o r m 。a n db u i l dai n d e xo nh a s ht a b l es t r u c t u r eb a s e do ni n f o r m a t i o n s t r u c t u r e , t h ei n d e xc a l li n c r e a s et h ec a p a b i l i t yo f t h i sm o d e l t h ed a t ai nt h eb u f f e rw a st r a n s f e r e dt ox m l s v gf i l ed a t a b a s e i nt h i sw a y , c a l l i n s u r er e s p o n d i n gt h er e a lt i m ed a t ai nt i m e a l s oc a ni n s u r et h eh i s t o r i c a lr e a lt i m ed a t a i nu s e w ei n 仃o d u c ea ni n d e xb a s e do nt e m p o r a r yx m lf o rq u e r y i n gh i s t o r i c a lr e a l t i m ed a t a ；t h i si n d e xc a ni n c r e a s et h ec a p a c i t yo f q u e r y t h i sm o d e lc a l lb er e a l i z e db yx m l s v ga n dj a v a , s ot h i sm o d e li sb e t t e rt h a n o t h e rm o d e l a tl a s t t h i sm o d e lw a su s e di nm o d i f y i n gt h es t r u c t u r eo fd a 2 0 0 0w h i c ha s y s t e ma b o u te l e c t r i e a id i s t r i b u t i o na u t o m a t i o no fc i t yt ob s ，v a l i d a t i n gt h ek e y t e c h n i q u ei nt h i sm o d e l k e yw o r d - x m l ；s v g ：w e bg i s ；r e a lt i m e ；d a t a b a s e u i 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：乙盗日期：兰丝6 ：竺! 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或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；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：致鱼导师签名： 1 1 i 东大学硕：i ：学位论文 第1 章绪论 1 1 引言 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 ，g t s ) 是随着地理科学、计算 机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来的一个学科，是将计算机硬件、 软件、地理数掘以及系统管理人员组织而成的对任一形式的地理信息进行高效获 取、存储、更新，操作、分析及显示的集成“1 。经过四十多年的发展，其应 用几乎渗透到国民经济的各个部门，影响和改变着我们的生产、生活和工作方式， 创造了可观的社会财富，取得了良好的经济效益。 从早期庞大而专有的g i s 系统到如今轻便且大众化的嵌入式移动地理信息系 统，g i s 紧随计算机技术、网络技术、数掘库技术和软件技术等的发展，在数掘 模型、数据的组织与存储、体系结构、计算模式和地理服务等方面正在或已经发 生了巨大的变化。在这些变化申，“网络化”是g i s 在发展历程和今后发展中的 最重要的特点，它改变了地理信息数掘的获取、传输、发布、共享、应用和可视 化等过程和方式，网络已成为g i s 新的操作平台1 7 】。 w e b 技术和g i s ( g e o g r a p h i ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 技术相结合，导致了w e b g i s 的产生。利用w e bg i s 从i n t e m e t 的任意节点，用户都可以浏览w e bg i s 站 点中的空b j 数掘，制作专题图，进行各种空间信息检索和空间分析。具有传统 g i s 所不具备的优势，w e bg i s 使g i s 的应用领域扩展到社会的方方面面。 w e bg i s 要实现在网上的发布，迫切需要一种灵活、功能更加强大的网络语 言，以有效的表示地理图元的语义信息，实现在w e b 浏览器和服务器之问传送矢 量格式的地图数掘。h t m l 语言作为在w e b 上发布文档的有效工具，取得了巨 大的成功，但功能简单的缺点使它不能满足w e bg i s 的需要，为解决h t m l 的 局限性，x m l ( e x t e n s i b l e m a r k u p l a n g u a g e ，可扩展标置语言) 应运而生了。 x m l 是国际组织w 3 c 为适应w w w 的应用，将s g m l 标准进行简化形成的 标置语言。x m l 的特点是：可扩展性、t 交互性、结构化，自描述性等。s v g 是 x m l 的个子集，是w 3 c 制订的网络矢量图形标准规范，足一种文本格式的矢 餐圈像眨灵活地扩展了图像的文件格式支持交互性而且内嵌动态字体，种 种优势使之即将成为新一代的网络图像杯准。 山东大学硕七学位论文 将x m l 技术与w e bg i s 相结合，可以极大的扩展目前w e bg i s 的通用性和 有效地提高效率。我们探讨x m l 在w e bg i s 中的应用，研究一种适合多种数掘 库、动态生成s v g 文件作为客户端显示模式的分前i 式实时w e bg i s 优化模型， 是十分有价值和实际意义的。 1 2 主要研究工作 本课题主要研究工作： 1 本文将x m l s v g 引入w e bg i s ，提出了一个优化模型，从数掘的组织、 实时数掘的发布以及客户端的显示等方面做了研究，使其具有较好的实时性和负 载能力： 2 在历史实时数掘的查询方面，提出了一个基于时态x m l 文档的索引结构， 来提高查询效率。 3 将该优化模型应用于城网自动化的b s 结构的改造中； 1 3 文章的组织 本文在第一章中，主要介绍了选题背景以及主要的研究工作；在第二章和第 三章中分别介绍了w e bg i s 的现状与发展和x m l s v g 技术的特点以及与w e b g i s 结合的优势：在第四章中提出了一个基于x m l s v g 的优化模型，并对关键 技术进行了介绍；在第五章针对历史数掘的查询，提出了一个基于时念x m l 的 索引结构：在第六章中，将优化模型应用于城网自动化的b s 结构的改造中，对 关键技术进行了验证：第七章对文章做了总结。 l l f 东大学硕士学位论文 第2 章w e bg i s 的研究现状与发展 2 1 w e bg i s 概述 传统的地理信息系统是以地理空丑j 数据库为基础，采用地理模型分析方法， 适时提供各种空间和动念的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术 系统，主要由计算机硬件平台、g i s 专业软件、地理数据、g i s 人员和g i s 模 型组成b6 扪。它的主要功能表现在：数掘输入、预处理、数掘管理、空日j 查询和 分析、可视化等。w e bg i s 是指g i s 从单机及主从式计算机上转移到网络环境下 的地理信息系统的泛称，它强调的是地理信息系统的工作环境。w e bg i s 就是以 w w w 的w e b 页面作为g i s 软件的用户界面，把i n t e m e t 和g i s 技术结合在一 起，能够进行交互操作的g i s ，是基于网络的客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 系统。 它是一个分布式系统，客户机和服务器可以位于不同的地点和不同的计算机平台 上。 与传统的基于桌面或局域网的g i s 相比，w e bg i s 具有以下的优点： ( 1 ) 更广泛的访问范围。客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器上的 t 最新数据，而这- - i n t e m c t i n t r a n e t 所特有的优势大大方便y g i s 的数掘管理，使分 布式的多数掘源的数掘管理和合成更易于实现。 ( 2 ) 平台独立性。无论服务器客户机是何种机器，无论w e bg i s j 艮务器端使 用何种g i s 软件，由于使用了通用的w e b $ j f j 览器，用户就可以透明地访问w e bg i s 数据，在本机或某个服务器上进行分御式部件的动态组合和空间数据的协同处理 与分析，实现远程异构数掘的共享。 ( 3 ) 可以大规模降低系统成本。普通g i s 在每个客户端都要配置昂贵的专业 g i s 软件，而用户使用的经常只是一些最基本的功能，这实际上造成了极大的浪 费。w e bg i s 在客户端通常只需使用w e b 浏览器( 有时还要加一些插件) ，其软件成 本与全套专业g i s 相比明显要节省得多。另外，由于客户端的简单性而节省的维 护费用也不容忽视。 ( 4 ) 巫简单的操作。要广泛推广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。就耍降低对系统操作的要求通 用的w e b 浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。 山东大学硕士学位论文 。 ( 5 ) 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 bg i s 能充分利 用网络资源，将基础性、全局性的处理交由服务器执行，而对数据量较小的简单 操作则由客户端直接完成。这种计算模式能灵活高效地寻求计算负荷和网络流量 负载在服务器端和客户端的合理分配，是一种较理想的优化模式。， ( 6 ) 良好的可扩展性。互联网的技术标准是开放的、标准化的，这为w e bg i s 的进一步扩展提供了极大的空问，使得w e bg i s 可以很容易地与w e b 中的其他信 息服务无缝集成。建立功能丰富的具体g i s 应用系统。 2 2 w e bg i s 系统模型 常见的w e bg i s 的结构体系是由数掘库、应用服务器和客户端组成的三层体 系结构。客户端为浏览器。服务器端由w e b 服务器、g i s 服务器和数掘库构成。 按浏览器和服务器端功能的多少，可以将w e bg i s 应用系统分为两大类，即基于 客户机端的w e bg i s ( c l i e n t - s i d ew e bg i s ) 和基于服务器端的w e bg i s ( s e r v e r - s i d e w e b g i s ) 两大类。基于服务器端的w e b g i s ，在服务器端依赖g i s 服务器管理g i s 数掘和完成空f 日j 分析；而基于客户机端的w e bg i s ，在客户机端利用客户机完成 g i s 处理操作f 9 1 0 ，19 1 。 2 2 1 基于服务器端的w e bg i s 模型 基于服务器的w e bg i s 系统依赖服务器上的g i s 系统完成g i s 分析和输出工 作。w e b 浏览器充当前端的用户接口，用户在客户机端浏览器上初始化u r l 请 求，通过互联网传送给服务器，服务器接受后，处理请求，并将结果返回给客户 端。其优点是所有的操作、分析由服务器完成。因而客户端很小；同时有利于充 分利用服务器的资源，发挥服务器的最大潜力。但是客户端的功能受到互联网、 浏览器和h t m l 的限制，j p e g 和g i f 是客户端操作的唯一形式，这样，它增加 了互联网的负担，工作效率受到影响一在w e b 服务器端有以下方法实现g i s 与 w e b 的连接：c g i 、w e bs e r v e r a p l 、s e r v l e t j s p 、a s p ，如图2 一l 。 山东大学硕士学位论文 图2 - 1 基于服务靠端的w e bg i s 的模型 2 2 2 基于客户端的w 曲g i s 模型 基于客户端的w e bg i s 允许g i s 分析和数掘处理在客户机端执行。这些g i s 分析工具和数扼最初驻留在服务器上。用户通过浏览器向服务器发出数掘和g i s 处理工具的请求；服务器将所需要的数掘和g i s 处理工具传送给客户机端。客户 机端对g i s 数掘进行处理和分析，此时无须服务器的参与。由于所需要的g i s 数 据和g i s 处理工具已经到客户机端，因而具操作方便、灵活、速度快等优势。基 于客户机端的w e bg i s 系统工作方式有g i sp l u g i n 、g i sa c t i v e x 控件、g i sj a v a a p p l e t 等，如图2 2 。 图2 - 2 基于客户端的w e b g i s 模型 山东大学硕士学位论文 2 2 3 部分基于客户端w e bg i s 模型 这种模型采用前端插件技术( p l u g i n 、a c t i v e x 、j a v aa p p l e t s 等) 将w e bg i s 服务器上的部分处理功能移植到客户端。例如，对空日j 数掘库的查询、空日j 数据 管理和复杂的空间分析功能应安排在服务器上实现；用户的交互操作和控制，对 w e b 页面的局部空间查询、专题分析则在客户机上进行。这样通过利用客户端的 处理能力，平衡客户和服务器两端的数据处理量，减轻网络传输负担，是一种较 好的模型。 2 3 w r e bg i s 主要的实现技术 目前己经有多种不同的技术方法被应用于研制实现w e bg i s ，包括通用网关 接1 2 ( c g i ) 方法、服务器应用程序接口( s e r v e ra p i ) 方法、插件( p l u g - i n s ) 法、j a v a a p p l e t 方法以及a c t i v e x 方法等等。i n t e m e t i n t r a n e t 网络应用丌发技术己从第一 代的c g i 技术到第二代的p l u g i n 技术及目前流行的以j a v a 为代表的i n t e m e t 网 络开发语言。 下面对这几项技术作以简单介绍和比较。 2 3 1 c g i 技术在w 曲g i s 中的应用 c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 通用网关接口是较早应用于w e bg i s 丌发的 方法。它是服务器与应用程序之自j 的接口标准，在超文本文件与w e b 服务器应用 程序之间传递信息，将w e b 服务器和数掘库服务器结合起来，实时、动念地生成 h t m l 文件。基于c g i 的w e bg i s 的工作原理是：w e b 服务器接受请求后，通 过c g i 脚本，将用户的请求传送给g i s 服务器，g i s 服务器接受请求，对g i s 数 掘进行处理，将操作结果形成g i f 或j p e g 图像，最后，g i s 服务器将g i f 或j p e o 图像通过c g i 脚本、w e b 服务器返回给浏览器并显示( 如图2 3 ) 。 从理论上讲，任何一个g i s 软件都可以通过c g i 连接到w e b 上去，远程用户 通过浏览器发出请求，服务器将请求传递给后端的g i s 软件，g i s 软件按照要求 产生一幅数字图像，传回远程用户。但实际上，出于设计的原因，大多数g i s 软 件不能直接作为c g i 程序连接到w e b 上。目前市场上推出的w e bg i s 系统软件， 有一部分就是利用这一原理实现的，如荚固e s r i 公司的a r c v i e ws e r v e r 和 m a p l n f o 公司的m a p l n f op r o s e r v e r 等。这种技术方法构造w e bg i s 具有简单易 行的特点，适用于对原有g i s 系统的网络化改造。 山东大学硕士学位论文 w e b 服务 1 g i s 服务器 浏览器 器 图2 3 基于c g i 模式的w e b g i s 的体系结构 2 3 2s e r v e r a p i 技术在w e bg i s 系统中的应用 s e r v e r a p i 服务器应用程序接口技术，是为了克服c g i 方式的效率低下而丌发 出来年扩充的c g i 工具，其基本原理与c g i 类似，不同的是c g i 程序可以单独 运行，而由于s e r v e r a p i 应用程序是w e b 服务器进程的组成部分，所以必须在特 定的服务器上运行。s e r v e r a p i 作为一种进程内的扩充方法，进程创建和进程间 4 的通信负载大减少，运行速度比c g i 程序要快得多，在一定程度上改善了w e b 服务器的响应性能。目静，s e r v e r a p i 在实际应用中主要是m i c r o s o f t 的i s a p i 。 i s a p i 设计的基本思想是基于动态链接库d l l ，使得服务器程序运行速度提高和 减轻负载。 2 3 3p l u g - i n 插件技术在w 如g i s 系统中的应用 插件技术，最早是由美国网景公司( n e t s c a p e ) 发明的为了增加网络浏览器功 能的方法，它为浏览器提供了一套a p i ，便于其他软件厂商插入与万维网有关的 软件。 p l u g - i n 的主要作用是使w e b 浏览器支持处理无缝g i s 数据，并为浏览器与 g i s 数据之间的通信提供条件。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，以供浏览器或其他p l u g - i n 显示使用。 当然，p l u g - i n 必须安装在客户机上，然后爿能使用。其工作原理是：浏览器发出 g i s 数据显示操作请求，w e b 服务器接收到请求后，将用户所要的g i s 数掘传送 给浏览器，客户机端收到w e b 服务器传来的g i s 数据，对g i s 数据类型进行理 解，然后在本地系统查找与g i s 数据相关的p l u g - i n 插件。如果找到相应的插件， 则显示g i s 数据。否则需要安装并加载相应的g i sp l u g i n ，来显示g i s 数据 g i s 的操作由相应的g i sp l u g - i n 束完成( 如图2 4 ) 山东大学硕士学位论文 荚国a u t o d e s k 公司的m a p g u i d e 就是基于这一原理的w e bg i s 系统平台。这 一系统利用位于客户端的m a p g u i d ep l u g i n 插件和服务器端的m a p g u i d es e r v e r , 通过其特有的“地图窗口文件”( m w f ) 的智能地图文件，这种文件包含一般的地 图属性、安全信息、地图图层属性、原始地图数据和用户接口规程等信息来实现 基于矢量的图形数掘信息的各种操作和管理，包括图形数据的动态发布与图层管 理等。这种技术方法的特点是以通用的浏览器为载体或平台。易于操作使用。同 时它是嵌入式的插件，它自身所提供的强大的图形及数据库操作功能与浏览器的 功能相结合，较好地解决了各种图形与属性数据的全方位浏览、检索，查询和统 计分析等操作功能。此外，美国i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i a m a p 也是采用p l u g i n 插件技术方法实现的w e bg i s 系统软件。 图2 4 基于p l u g - i n 插件技术的w e bg i s 工作原理 2 3 4a c t i v e x 控件技术在w e bg i s 系统的应用 a c t i v e x 技术是在微软公司o l e 技术基础上发展起来的，其基础是d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n t o b j e c tm o d e l ) ，它是一个技术标准，基于这个标准开 发出来的构件称为a c t i v e x 控件，它可以嵌入到h t m l 文件中，在网络上运行， 对g i s 数掘进行分析处理。 a c t i v e x 控件和p l u g - i n 很相似，都是扩展浏览器的动念模块。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，而p l u g i n 只能 在某一具体的浏览器中使用。g i sa c t i v e x 控件模式的工作原理是：浏览器发出 g i s 数掘显示操作请求w e b 服务器接收到用户的请求后将用户所要的g i s 数 8 山东大学硕士学位论文 据对象和g i sa c t i v e x 控件传送给浏览器。客户机端接收到w e b 服务器传束的 g i s 数掘和g i sa c t i v e x 控件，启动g i sa c t i v e x 控件，对g i s 数据进行处理，完 成g i s 操作。 微软公司的c o m 技术和a e t i v e x 控件技术方法具备构造各种g i s 系统功能 模块的能力。利用这些技术方法和与之相应的o l e ( 对象联接与嵌入) 、s d e ( 空间 数据引擎) 技术方法相结合，可以开发出功能强大的w e bg i s 系统。如美国e s r i 公司于1 9 9 7 年推出的m a p o b j e e t 就是一个利用a c t i v e x 等技术方法建立的w e b g i s 系统软件。m a p o b j e c t 包括1 个a c t i v e x 控件和3 5 个以上的可编程a c t i v e a u t o m a t i o n 组件，拥有很强的g i s 功能和制图功能。用户可调用这些构件来建立 自己的w e bg i s 应用系统。同时支持诸如v b ，v c ，d e l p h i 和p o w e r b u i l d e r 等多种 ， 开发环境。用这种技术方法构建的w e bg i s 系统，具有很好的灵活性，扩展能力 强，可充分利用客户机服务器体系结构的优势。 2 3 5j a v a 技术在w 曲g i s 系统中的应用 基于j a v a 的w e bg i s 可分为两类：一类是仅客户端部分采用j a v a 技术的w 曲 g i s 系统，服务器端在现有系统代码基础上用g i s 空间数据传输协议以及和j a v a 程序交互的功能模块实现，这是目前绝大多数w e bg i s 系统采用的方法，这种方 法主要是通过下载j a v a a p p l e t 小程序到客户端实现。它的特点是系统开发简单易 行，可以大大缩短系统开发周期，同时又能保证开发的系统有较强的制图和地理 空间分析能力，并能在一定程度上实现跨平台应用瞄2 3 弘州 另一类是客户端和服务器端都是基于j a v a 的w e bg i s ，也就是纯j a v a 系统的 w e bg i s 。这种开发方式可以最大限度的发挥j a v a 技术的优势，尤其是可以充分 利用j a v a 在服务器端和客户端为构建分布式网络应用提供的支持技术。但考虑到 现有大量基于c ，c + + 的g i s 系统，这个方法实质上要求推出它们相应的j a v a 版本， 因此系统开发的难度大、工作量多、周期长 以上介绍的几项技术各有优缺点，表2 1 给出了比较。 9 山东大学硕士学位论文 表2 - 1 w e bg i s 多种实现技术的比较 技术类璎优点 缺点 c o i 跨平台性能极佳；客户端 网络传输和服务器的负 小，处理大型g i s 分析的功担重； 运行速度过慢；静态 能强，并且可充分利用已有的图像，j p e g 和g i f 是客户端 服务器端g i s 资源。 操作的唯一形式。 s e r v e r a p l _ h j 动态链接库取代c g i 依附丁特定的服务器和 程序，不会在系统中产生新的 计算机平台：安全性不好：系 进程，资源共用，因而响应速统维护复杂。 度比c g i 快。 。p l u g - i n 支持与g i s 数据的无缝与平台相关；与g i s 数 连接；服务器与网络传输的负据类型相关；需要事先安装i 担轻，g l s 操作速度快。更新困难。 a c t i v e x 控件 具有p l u g i n 模式的所有 与操作系统相关；需要下 优点。同时能铍支持o l e 标载、安装：安全性较差：对于 准的任何程序语言或应用系不同g i s 数据类型，需要有 统所使用；执行速度快。相应的a c t i v e x 控件来支持。 j a v a a p p l e t与平台和操作系统无关；g i s 数据的保存、分析结 实时下载运行。无需预先安果的存储和网络资源的使用 装；g i s 操作速度快；服务器能力有限；处理较大的g i s 和网络传输的负担轻。分析任务的能力有限。 2 4 w e bg i s 的发展趋势 地理信息系统在现实生活中应用范围的扩大和应用程度的加深，对空间地理 信息的共享、互操作和集成提出了更多、更高的要求。目i 狰研究人员正在向以下 几个方面努力： ( 1 ) 丌放式g i s 开放式地理信息系统( o p e ng i s ) 是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和 接c l ( i n t e r f a e e ) 所建立起来的地理信息系统。它不仅使数据能在应用系统内流动， 还能在系统间流动。o p e ng i s 是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好 的互操作性，以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。为此，o p e ng i s 要 具有下列特点： 山东大学硕士学位论文 互操作性：不同地理信息系统软件之问连接、信息交换没有障碍； 可扩展性：硬件方面，可在不同配置的计算机上运行，其性能和硬件平台 的性能成讵比；软件方面，能够不断增加新的地学空间数据和地学数据处 理功能； 技术公丌性：丌放的思想主要是对用户公丌，公丌源代码及规范说明是重 要的途径之一； 。 可移植性：独立于软件、硬件及网络环境，不需修改或只需少量改动便可 在不同的计算机上运行： 除此之外，还有诸如兼容性、可实现性、协同性等特点。 o p e ng i s 技术将使g i s 始终处于一种组织、丌放式的状态，真j 下成为服务 于整个社会的产业以及实现地理信息的全球范围内的共享与互操作，是未来网络 环境下g i s 技术发展的必然趋势。 ( 2 ) g i s 与g p s 、r s 的集成 g i s 发展的另重要趋势是与全球定位系统( g p s ) 和遥感( r s ) 的集成，从而构 成整体的、实时的，动态的g i s 。g p s 为g i s 的快速定位和更新提供手段，遥 感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点，为g i s 不断提供信息， 反过来又可利用g i s 支持从遥感影像数掘中自动提取语义和非语义信息。3 s 技 术结合，不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数掘的功能，而且能够分析和 运用数据，为各种应用提供科学的决策咨询。 ( 3 ) 三维g i s 在许多地学研究中，人们所要研究的对象是充满整个3 d 空b j 的，如大气污 染、洋流、地质模型等，必须用一个( x ，y ，z ) 的3 d 坐标束描述。在3 dg i s 中， 研究对象是通过空间x 、y 、z 轴进行定义、描述的3 d 对象。许多行业诸如地 质、矿山、海洋，城市地下管网，城市空问规划、城市景观分析、无线通信覆盖 范围分析等对三维g i s 的需求只益迫切，3 dg i s 的理论和应用近年来受到许多 学者的关注。到目前为止，虽然有3 dg i s 系统问世，但其功能远远不能满足人 们分析问题的需要。原因主要是3 dg i s 理论不成熟，其拓扑关系模型一直没有 解决；另外三维基础上的数据量十分大。很难建立一个有效的，易于编程实现的 三维模型。 ( 4 ) 时念g l s 山东大学硕士学位论文 从g i s 的实用角度出发，时i 日j 可以看成是一条没有端点，向过去和将来无限 延伸的线轴，它是现实世界的第四维，时问和空日j 不可分割地联系在一起，跟踪 和分析空间信息随时间的变化，应当是g i s 的一个合理目标。记录历史数掘有时 候是非常重要的，如土地归属、人1 3 分布、气候环境等都是随时日j 变化的。研究 g i s 的时念问题成为当今g i s 领域的一个重要方向，时念g i s 的组织核心是时空 数据库，其概念基础则是时空数掘模型。时空数掘结构的