（计算机软件与理论专业论文）基于webgis的台风信息系统研究.pdf

武汉理工人学硕十学位论文 摘要 台风是一种破坏力很强的灾害性天气，同时中国是世界上遭受台风影响 最严重的国家之一。加强台风的监测和预报，是减轻台风灾害的重要的措施。 随着科学技术的发展，研究台风、获取数据的手段的增强，需要以一种高效的 手段来管理台风数据。 w e b g i s 是地理信息系统研究中的一项重要内容，它是g i s 与i n t e r n e t 技术 结合的产物，它不但具有g i s 的数据管理和空间分析功能，而且具有i n t e r n e t 信息发布功能和数据共享的特点，这为台风信息的发布和数据的共享提供了 一个很好的平台。本文将研究如何使用w 曲g i s 为台j x l 信息系统提供服务。 本文首先研究了w 曲g i s 的特点及其在台风领域的应用现状，在分析现有台 风w 曲系统的特点的基础上，本文探讨了w 曲g i s 在w 曲2 0 技术框架下的发展 趋势，分析了a r c g i s s e r v e r 平台的特点，设计了基于w e b 2 0 和a r c g i s s e r v e r 的台风信息系统，并对系统的数据组织和系统的功能进行了详细设计。 尽管w e b g i s 极大地提高了空间信息维护、发布和查询效率，但是传统模式 的w 曲g i s 面临许多问题，如较低的响应速度和较差的服务性能等。w 曲2 0 的 核心技术a j a x 是目前客户端最有效率的技术，它可以使用户操作与服务器响应 异步化，从而缩短客户端与服务器端的响应时问。本文研究了如何将a j a x 技术 与w e b g i s 结合起来，降低网络传输的数据量，使w e b g i s 系统具有更好的交互 性。同时，本文提出了基于不同图层分别进行路径添加和显示的方法。 最后，对本文所做的工作进行了总结和展望。本文实现了台风信息系统的 主要功能，但是在地理空间数据分析方面还需要作进一步研究。 关键词t 台风；w e b g i s ；a r c g i s s e r v e r 武汉理丁大学硕士学位论文 a b s t r a c t t y p h o o ni sas t r o n g l yd e s t r u c t i v ea n dd i s a s t r o u sw e a t h e r , a n d c h i n ai so n eo ft h e m o s tt y p h o o n s t r i c k e nc o u n t r i e s t h ei m p o r t a n tm e a s u r et om i t i g a t et h ed a m a g eo f t y p h o o n i st os t r e n g t h e nt h em o n i t o r i n ga n dp r e d i c t i o no ft y p h o o n w i t ht h e d e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , w i t ht h ei m p r o v e m e n to f t h et y p h o o ns t u d y a n dd a t ao b t a i n i n g ，e f f i c i e n tm a n a g e m e n ti sc a l l e dt oa p p l yt ot y p h o o nd a t a w e b g i s ，t h ec o m b i n a t i o no fg i sa n di n t e r n e tt e c h n o l o g y , i sa l li m p o r t a n ti t e r n i n 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 ，n o to n l yw i t ht h ef u n c t i o no fg i sd a t a m a n a g e m e n ta n ds p a c ea n a l y s i s ，b u ta l s ow i t ht h es p e c i a l t yo f f u n c t i o no fi n f o r m a t i o n p u b l i s h i n ga n dd a t as h a r i n g , w h i c hp r o v i d e sab e n i g np l a t f o r mf o r t h et y p h o o n i n f o r m a t i o np u b l i s h i n ga n dd a t as h a r i n g t h i st h e s i ss t u d i e st h ea p p l i c a t i o no f w e b g i st os e r v ef o rt y p h o o ni n f o r m a t i o ns y s t e m t h i st h e s i sf i r s t l ys t u d i e st h ef e a t u r e so fw e b g i sa n dt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fi t s a p p l i c a t i o ni nt h ef i e l do ft y p h o o ns t u d y b a s e do nt h ef e a t u r e so fp r e s e n tt y p h o o n w e bs y s t e m ，t h i sf o l l o w i n gp a r t so ft h et h e s i sd i s c u s st h ed e v e l o p m e n tt e n d e n c yo f w e b g i sw i t h i nt h ef r a m e o fw e b 2 0t e c h n o l o g y , a n a l y z et h e f e a t u r e so f a r c g i s s e r v e rp l a t f o r m ，d e s i g nat y p h o o ni n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nw e b 2 0a n d a r c g i s s e r v e r , a n dm a k eac a r e f u ld e s i g nf o rt h ed a t ao r g a n i z a t i o no ft h es y s t e ma n d t h ef u n c t i o n so ft h es y s t e m a l t h o u g hw e b g i sg r e a t l yi m p r o v e ss p a c ei n f o r m a t i o nm a i n t e n a n c e ，p u b l i s h i n g a n ds e a r c h i n g , t h et r a d i t i o n a lw e b g i ss t i l l f a c e sm a n yp r o b l e m s ，l i k es l o w r e s p o n d i n ga n dw e a ks e r v i c e a j a x ，t h ec o r et e c h n o l o g yo fw e b 2 0 ，i st h em o s t e f f e c t i v et e c h n o l o g yo fc l i e n t ，w h i c hc a na s y n c h r o n i z et h eo p e r a t i n go fc l i e n t sa n d r e s p o n d i n go fs e r v e r s ，s oa st os h o r t e nt h er e s p o n d i n gt i m eb e t w e e nc l i e n t sa n dt h e s e r v e r t h i st h e s i ss t u d i e sh o wt oc o m b i n et h et e c h n o l o g yo fa j a xa n dw e b g i s ，t o l e s sa m o u n to fi n t e m e td a t at r a n s m i s s i o n ，a n dt om a k et h ei n t e r a c t i o no fw e b g i s s y s t e mb e t t e r m e a n w h i l e ，t h i st h e s i sp u t sf o r w a r dd i f f e r e n tm e t h o d so fp a t ha d d i n g a n dd i s p l a yb a s e do nd i f f e r e n tl a y e r s 武汉理：r 大学硕士学位论文 t h el a s tp a r to ft h et h e s i si st h ec o n c l u s i o nf o rt h ew h o l et h e s i sa n dt h ep r o s p e c t f o rt h et y p h o o ns t u d y t h i st h e s i sa c h i e v e st h em a i nf u n c t i o n so ft y p h o o ni n f o r m a t i o n s y s t e m ，w h i l ei ts t i l ln e e d sf u r t h e rs t u d yi ng e o g r a p h i cs p a c e d a t aa n a l y s i s k e y w o r d s - t y p h o o n ；w e b g l s ；a r c g i s s e r v e r 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以外，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他教 育机构的学位或证书而使用过的材料与我同工作的同志对本研究的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生( 签名) ：缝 日期：垫皇区虚 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、缩印和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) 一雠) 趋新雠，桦嗍业 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究意义 第1 章绪论 台风是世界上最严重的自然灾害之一l l 】。台风带来的强降水极易引发滑坡、 崩塌、泥石流等小流域地质灾害，这些灾害造成的危害也极大。我国是世界上 遭受台风影响最频繁和最严重的国家之一【2 】。台风给我国东南沿海各省市的工农 业生产、交通运输和人民生命财产的安全造成严重威胁和极大损失，其伤亡人 数之多在十大自然灾害中高居首位。近年来，随着沿海地区社会经济的快速发 展，台风灾害所造成的社会损失也呈明显上升趋势。科学技术的快速发展，人 类获取台风数据的技术愈加快速、准确，这使得台风信息内容更充实，决策辅 助的准确性也大幅度提高。从过去的相关研究显示，对于空间资料的分析与决 策，采用的技术手段相对落后。因此需要一种高效的方法来管理，加强信息查 询的检索效率，实现数据共享，为决策提供更好的支持。 随着地理信息系统( 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 ) 在各领域应用的广 泛和深入，地理信息系统在气象领域的应用也越来越普及。地理信息系统的发 展，为台风数据的管理提供了技术手段。网络地理信息系统w 曲g i s 是在i n t e m e t 或i n t r a n e t 网络环境下采用w w w 协议的一种兼容、存储、处理、分析和显示与 应用地理信息的计算机信息系统( 3 】。g i s 通过计算机网络得到了功能上的扩展， 两者相互促进发展，真证使w e b g i s 成为一种大众使用的信息工具，可以在 w w w 的任何一个节点，浏览获取地理信息系统中的数据和功能服务。w e b g i s 不但具有g i s 的数据管理和空间分析功能，而且具有i n t e m e t 信息发布功能和数 据共享的特点，这为台风信息的发布和数据的共享提供了一个很好的平台。因 此，本文将研究如何使用w 曲g i s 为台风信息发布和数据共享提供服务，并对基 于w 曲g i s 的台风信息系统的设计和实现进行探讨。 a j a x 技术是实现w e b 2 0 的重要技术，它给整个互联网带来了一系列的变化。 a j a x 赋予w e b 胖客户端的能力，使得w e b 2 0 提供的服务更接近于打包软件； a j a x 技术良好的交互能力使得用户能够更加方便的参与其中；a j a ) 【技术支持多 种数据源和灵活的数据转换。那么w e b g i s 系统应该怎样与w e b 2 0 的新技术 武汉理工大学硕士学位论文 h j a x 结合，提高用户的参与度，给用户更好的体验，这都是值得探索的问题。 本文将对w e b 2 0 的核心技术a j a x 进行深入研究，并探讨如何在本系统中使用 a j a x 技术，以增强系统的交互性。 a r c g i s s e r v e r 是一个创建企业级w 曲g i s 应用的平台，g i s 的功能在服务器 端集中实现和管理，支持多用户负载均衡，提供高级的g i s 功能【4 】。同时， a r c g i s s e r v e r 也是一个服务器对象管理器，用来管理各种地理资源。 a r c g i s s e r v e r 最大的贡献在于将g i s 的高级功能引入到网络环境中，不仅考虑 了局域网内的高效访问，又考虑了广域网上的松散耦合集成【5 】。a r c g i s s e r v e r 提 供了创建和配置g i s 应用和服务框架的功能，使得基于它来构建地理信息服务 变得十分简单。因此，本文将对a r c g i s s e r v e r 平台进行深入研究，设计基于 a r c g i s s e r v e r 平台的w 曲g i s 系统。 1 2w e b g i s 及其应用现状 1 2 1w e b g i s 概念 网络地理信息系统w e b g i s 是网络技术应用于g i s 开发的产物。g i s 通过与 网络技术相结合，从而可以为用户提供广泛的地理信息服务【6 】。它是一个基于网 络的客户服务器( c l i e n t s e r v e r ，简称c s 模式) 的分布式系统，在互联网上提 供地理信息，让用户通过浏览器来获得地理信息系统中的数据和功能服务。和 网络g i s 不同，w 曲g i s 是一种特殊形式的客户机且艮务器体系结构。客户机和 服务器之问是一种非持续的通讯。当客户机和服务器之间完成一次对话，连接 就暂时中断。客户机和服务器之间的通讯基于超文本传输协议。服务器为客户 机提供空间信息，客户机负责空间信息的地图可视化界面表示。w 曲g i s 提供的 不仅仅是矢量化的空间信息，还有超媒体特性的地理空间数据及属性数据，进 行地理空间分析、查询。w e b g i s 为地理信息系统通过i n t e m e t 在更大范围内发 挥作用提供了新的平台。w 曲g i s 采用主流的通信、应用协议和体系结构，客户 端软件采用通用的浏览器，大大增强了g i s 软件的开放性和易用性。w e b g i s 与 传统的g i s 相比具有以下的优点【7 】【8 】【9 】： ( 1 ) 访问范围更加广泛 w 曲g i s 是一个分布式系统。客户和服务器可以位于不同地点和不同的计算 2 武汉理t 大学硕士学位论文 机平台上，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。 ( 2 ) 客户平台独立性 传统的g i s ，尽管一些厂商为不同的操作系统分别提供了相应的g i s 软件版 本，但是没有一个g i s 软件真正具有跨平台的特性。而w e b g i s 客户端使用的 是通用浏览器，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。 ( 3 ) 大规模降低系统成本 传统的g i s 在每个客户端都要配备昂贵的专业软件，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 曲g i s 通过浏览器对地理 信息进行发布，在客户端不需要配备昂贵的专业软件，从而大大降低了终端客 户的成本和技术要求，大大降低了应用管理成本。 ( 4 ) 更简单的操作 用户可以直接从互联网上获取所需要的地理信息，进行各种地理操作和分 析，不必关心数据库的管理与维护，使g i s 用户经过简单的培训就能实现全部 操作。 ( 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w e b g i s 能充分利用服务器和客户机资源，将复杂的处 理交由服务器执行，而相对简单的操作则由客户端直接完成。这种计算模式能 灵活高效的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方 案，从而提高网络计算资源的利用率。 ( 6 ) 即时数据更新和信息共享 w e b g i s 在网上进行信息发布，可以对地理信息进行实时更新，因而人们能 得到最新信息、最新动态。此外，由于i n t e m e t 的迅猛发展，w e b 服务正在渗入 千家万户，在全球范围内任意一个w e b 站点的i n t e r n e t 用户都可以获得w 曲g i s 服务器提供的服务，因此极大地扩展了g i s 的应用范围，使得g i s 真正成为一 种大众使用的信息工具。 ( 7 ) 海量地理信息数据管理和组织 随着g i s 数据来源呈几何级数增加，w 曲g i s 和传统的g i s 相比可以存贮 和管理海量的空间信息，并有能力在大量用户同时通过网络对其进行访问时能 快速响应。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 2w r e b g i s 的发展状况 随着计算机技术、网络技术、分布式技术的出现，尤其是i n t e r n e t 的蓬勃发 展，人们对g i s 的要求也发生了很大的变化，以往多用于单一部门内部的g i s 系统已无法满足信息化时代信息分布和资源共享的需求，随着第3 代提供基于 w 曲的联机事物处理能力的w 曲技术的出现，以及人们对空间数据的需求，在 w e b 上为用户提供空间数据浏览、查询和分析功能成为发展的必然趋势。1 9 9 5 年，一种基于技术标准、以i n t e m e t 为平台的、采用分布式体系结构的系统 m w e b g i s 系统在美国出现，它使用户不需要购买软件，就可以通过浏览器访问 应用系统提供的各种数据和功能。w 曲g i s 的出现，使得g i s 成为一种大众化的 工具，使全球范围内实现地理信息共享成为可能。w e b g i s 的产生标志着系统集 成技术的发展进入了一个崭新的阶段【1 0 】【l l 】。 现如今国外各大g i s 厂商也都在积极丌发w e b g i s 产品，提出自己的解决 方案。比较流行的有a u t o d e s k 公司的产品m a p g u i d e ，它包括a u t o d e s k m a p g u i d es e r v e r 、a u t o d e s km a pg u i d ea u t h o r 和a u t o d e s k m a pg u i d ep l u g i n 三部 分构成。a u t o d e s km a p g u i d ep l u g - i n s 安装在用户端，作为浏览器的插件，用于 解释网上传输的矢量数据格式，用户端得到的是矢量地图。m a pg u i d es e r v e r 用 于分散系统访问的负载，解决海量数据的查询问题。a u t o d e s km a p g u i d ea u t h o r 安装在网络上任何位置，用于编辑所发布的地图窗口文件。i n t e r g r a p h 公司丌发 的万维网g i s 产品有g e o m e d i aw e b m a p 和g e o m e d i aw e b e n t e r p r i s e ，其中 g e o m e d i aw e b m a p 是开放式地理信息系统的解决方案。g e o m e d i aw e bm a p 使用 a c t i v e c g m 开放式数据格式插入件，可在网上发布带有属性的矢量数据、支持 大数据量的影像镶嵌和多媒体，在w i n 9 8 或w i n d o w n t 环境下运行。e s r i 公司 的a r c g i ss e r v e r 、a r c l m s ，i m s 采用h t m l 和u r l 技术，只要在服务器定义 好h t m l 格式的主页，任何人通过网络都可以获得服务器上信息资源。 g i s 向网络化发展是大势所趋，在这样的环境下国内w e b g i s 技术也有了长 足的进步，比较著名的产品有武汉测绘科技大学开发的i n t e m e t g e o s t a r ( g e o s u r f ) ，它是基于分布式超图模型，是一种客户端服务器模式的 i n t e r a c tg i s ，用超图概念来表达i n t e r n e tg i s 数据信息。客户端的要求是具有支 持j a v a 的力维网浏览器或具有j a v a 虚拟机的平台，对操作系统无任何要求，对 万维网服务器、数据库服务器操作系统环境没有限制，具有与平台和操作系统 4 武汉理j r 大学硕士学位论文 无关性。由国家遥感应用工程技术研究中心网络与运行工程部开发的地网 g e o b e a n s ，它基于当前最先进的i n t e r n e t i n t r a n e t 的分布式计算环境，采用了与 平台无关的j a v a 构件模型j a v a b e a n s 来构造，可在多种平台上运行。客户端用 户操作完全是基于矢量的空间数据，实现了i n t e m e t 信息基础平台和g i s 的无缝 集成。 但是目前i n t e m e t 技术本身也正处于发展阶段，由于w e b 的种种限制和g i s 本身的一些特点，尽管w e b g i s 软件发展很快，w e b g i s 无论从技术实现、应用 范围，还是理论深度都达到了一定的程度，但w 曲g i s 发展依旧面临着挑战，这 些挑战既有来自于空间数据本身的互操作问题，也有软件系统本身存在的缺陷。 1 2 3w e b g i s 在台风领域的应用 当前w e b g i s 的应用越来越普遍，许多行业和部门都有了相应的w e b g i s 系 统，如农业、林业、水利、国土资源、环境保护、城市建设和规划、交通、公 共事业等部门都有相应的w e b g i s 应用系统。在气象领域，由于气象领域的业务 非常特殊，实时业务居多，实时性要求极高。各级气象台站每天需要发布多次 天气预报，要求信息处理和预报制作系统能够对实时获取的全球观测资料、卫 星云图、遥感图像、数值预报产品等进行准确、迅速的处理，并制作出各种形 式的天气预报指导产品，及时向社会和公众发布。随着科学技术的发展，探测 工具和探测手段的改进和更新，气象数据量的增长速度呈指数提高，这都为 w e b g i s 的应用提供了广阔的前景【1 2 】。各地气象局也纷纷构建各自的w e b g i s 气 象信息网站。 在台风方面，w 曲及w e b g i s 技术在台风领域的应用也有了一定的研究，比 如四创软件旗下台风专业服务台的台风1 1 0 系统，中央气象局的台风信息预报系 统，中国台j x l 网网站中的台风预报，福建省防汛指挥决策支持系统中的台风路 径信息管理系统，福建水利信息网的台风路径系统，浙江气象局的台风信息管 理系统，广东气象的台风路径图等等，总结当前已有台风系统的特点如下： ( 1 ) 它们都实现了台风路径显示，台风信息显示，台风信息查询等基本功 能，但使用的技术各不相同，有的没有使用w 曲g i s 技术，而是采用静态图片、 a p p l e t 、v m l 等技术，空自j 分析等功能难以实现； ( 2 ) 它们有的实现了地图缩放，漫游等功能，但由于这些系统大都没有使 用地理空间数据库，不能准确的反映台风经过地区的地理信息； 5 武汉理工人学硕+ 学位论文 ( 3 ) 多数系统都只在气象部门或相关部门内部使用，他们应用对象仅为某 一地区的某一部门内部人员，仅作为内部人员预报台风走向，研究和管理台风 信息用，不能推向网络，及时向社会和公众发布： ( 4 ) 在数据查询方面，这些系统大都未考虑将数据、业务逻辑和表现形式 分离开来，系统维护和功能扩展会受限制。 随着计算机技术的发展和计算机网络的普及，人们对网络信息的内容以及 交互性等提出了更高的要求，而w 曲及w 曲g i s 技术，a r c g i s s e r v e r 平台的发 展为满足这一需求提供了条件。因此，针对目前w e b g i s 在台风领域的应用现状， 结合w e b 及w e b g i s 技术发展的趋势，本文提出了采用a j a x 技术建立基于 a r c g i s s e r v e r 平台的台风信息系统，使用台风信息系统更加符合当前技术发展的 趋势，更好地为公众及专业人士检索台风信息提供服务。 1 3 本文研究内容 随着信息技术的同新月异，w e b 2 0 概念的提出以及网络技术的发展，当前 网络对w e b 系统的交互性、用户体验等方面提出了更高的要求，而w e b g i s 系 统作为g i s 在i n t e r n e t 的应用，也需要不断改进以更好地满足这些需求。因此， 本文的目标是探索怎样将w e b 2 0 的新技术a j a x 与a r c g i ss e r v e r 平台结合起来 开发基于w e b g i s 的台风信息系统，使系统具有更好的交互性，能更好地为台风 信息管理提供服务。 本文的具体研究内容如下： ( 1 ) 研究w 曲g i s 在国内外各领域的应用情况，分析w 曲g i s 在台风领域 的应用现状，深入研究w 曲g i s 的发展过程以及每一阶段w e b g i s 的相关实现技 术，分析w e b 2 0 的特点以及w e b g i s 在w e b 2 0 时代的发展趋势，提出台风信 息系统的解决方案。 ( 2 ) 研究w e b 2 0 的核心技术a j a x ，并研究如何设计基于a j a x 技术的胖客 户端，实现页面的局部刷新，加快响应用户请求的速度，增强系统的交互性。 ( 3 ) 研究a r c g i s s e r v e r 平台的特点和优势，分析了a r c g i s s e r v e r 的运行原 理、组成、体系结构、网络配置方案等。研究了基于a r c g i s s e r v e r 平台的g i s 系统的特点、体系结构和g i s 系统丌发的关键技术。 6 武汉理丁大学硕士学位论文 第2 章w e b g i s 原理及相关技术 2 1w e b g i s 的基本原理及组成 w e b g i s 的基本原理如图2 1 所示。首先，设计一个可以交互的w e b 页，通 过此w e b 页，向w e b 服务器提交有关g i s 服务的请求，此请求会包含对地图数 据的请求，它们会通过w e b 服务器提交给g i s 应用服务器，g i s 应用服务器可 以使用c g i 、c o m 、j a v as e r v e r l e t 或者n e t 技术、w e bs e r v i c e 技术，通过这些 组件包装已有的g i s 软件，获取客户端的请求，将用户需求转化为具体的操作， 并返回需求的数据，这个过程通常是最为耗时的操作，被称为地图的 r e n d e r 1 3 】【1 4 1 。最后，w e b 服务器获取了g i s 应用服务器返回的图片，然后作为 一个w e b 页返回给客户。 腽餐器端 i 客户机又 g i s ，_ 、 w e b 应 1 j y = 飞一j t 一。 、 。服用 ，g i s l 客户机1 爪：竺：! 务服 弋数据 、 器务 1 i 客户机 器 图2 1w 曲g i s 原理 通常w 曲g i s 的基本组成包括一下五个部分： ( 1 ) w e b 服务器。在w e b g i s 中，w e b 服务器是整个g i s 的基础所在，所 有的g i s 数据都是存放在服务器之中，g i s 客户端( 即w 曲浏览器) 都需要通 过服务器取得的数据，从而对其进行整理和展现。目前比较流行的w e b 服务器 有：a p a c h e ，i i s 等等，结合本系统的开发环境和丌发平台，本系统将采用i i s 服务器。 ( 2 ) 客户端浏览器。它是用来展示g i s 图形化数据的一种工具，使用者只 有通过它，才能够形象的观看和操作g i s 数据。 ( 3 ) 页面描述语言，主要有h t m l 和v r m l 。本文采用的是h t m l 语言， 7 武汉理工大学硕士学位论文 在页面展示里通过h t m l 语言将图形和其它的具体信息表现出来。 ( 4 ) w e b 交互程序，主要有c g i ，i s a p i ，a s p ，j a v a 等。交互程序主要 是用来实现w e b 服务器和w e b 服务器接口的功能，由于在页面中不可能直接访 问和形成所需要的数据，因此需要通过接口来实现各种功能。目前的w e b 服务 器中，最原始的接口程序的是用c g i 来写，随着技术的进步，现在的w e b 服务 器大多是用j a v a 来写接口。 ( 5 ) g i s 数据库管理器。它的主要功能是管理后台数据库中的数据，如原 始数据的录入，新数据的整理等。 2 2w e b g i s 体系结构 目前，常见的w e b g i s 体系结构是由数据库、应用服务器和客户端组成的3 层体系结构【巧】。该体系结构相对于最初的两层结构，把数据库和地理信息系统 的应用逻辑分开，从而降低了数据库改变对地理信息系统应用的影响。在工作 过程中，客户通过协议向w e b 服务器请求数据服务，而服务器返回h t m l 方式 书写的服务页面。按照对客户端浏览器和服务器端功能要求的不同，体系结构 一般可分为瘦客户端胖服务器、胖客户端瘦服务器两种。 ( 1 ) 瘦客户端胖服务器结构 在瘦客户端胖服务器结构中，作为客户端的浏览器只进行图像的显示，g i s 应用服务程序及处理的数据都放在服务器端，所有的客户端请求都需要提交到 服务器处理。客户端通过服务器端的c g i 接口，接收服务器端传递的j p g 或g i f 图像格式，并显示返回的图像结果，这种方式称为瘦客户端服务。客户机的任 务仅仅是发送请求和显示结果，服务器能够处理复杂的海量数据，而不需要将 数据传到本地机上进行处理。 因此，在这种模式下，可以对数据访问进行有效的控制和管理，保证j 下确 使用数据。同时由于客户机端使用的是支持标准h t m l 的w e b 浏览器，操作结 果以静态的g i f 或j p e g 图像的形式表现，因而客户机端与平台无关，通过使用 高性能的服务器，即使客户端缺少强有力的硬件支持，复杂的g i s 分析功能也 可以在服务器端完成。但是由于所有的操作都在服务器端进行，当网络用户数 量过多时，服务器的计算负担非常重，往往带来系统延迟。同时由于浏览器上 显示的是静态图像，用户进行漫游、缩放等操作时，客户端浏览器要持续刷新。 武汉理工人学硕士学位论文 ( 2 ) 胖客户端瘦服务器结构 在胖客户端瘦服务器体系结构中，用户需要将空间数据下载到客户端，由 客户端的某一个嵌入在浏览器中的程序来进行地图的渲染和显示。首先，由客 户端请求空问数据，服务器端执行查询，从空间数据源中得到需要的空间数据， 然后服务器将所需要的g i s 数据和g i s 处理工具传送给客户端。由浏览器上的 j a v aa p p l c t 、a c t i v e x 或浏览器插件来进行后面的工作。这样，就能够在客户端 独立实现一定的g i s 功能，而服务器端主要完成相关数据的发送以及实现复杂 的系统功能等。当数据和工具均下载至客户端后，所有的操作都在客户端进行， 无须服务器的参与，只有在需要进行复杂运算或者大数据量的处理时才调用服 务器的方法。 胖客户端模式充分利用了客户机的处理能力，用户操作的交互性能好。但 是由于空间信息的海量特性，将会导致大量数据或者应用程序要在网络上的传 输，从而影* j nw 曲g i s 系统的响应速度。同时，对客户端的要求比较高，客户 机必需具有足够强大的功能才能对海量数据进行处理，如果客户机的处理能力 有限，复杂的g i s 分析功能在客户机上的计算速度将会很慢。而全部数据传送 到客户端也不符合安全性的要求。因而，该模式一般适合于一些空间数据量小 的系统应用。 另外，为了弥补瘦客户端胖服务器、胖客户端瘦服务器体系结构的不足并 充分利用二者的优势，也出现了另一种模式，即客户端服务器端的混合模式， 又称为“中客户端”。中客户端为胖客户端模式和瘦客户端模式之间的一种平衡。 构造中客户端模式时，客户端和服务器端功能分布的确定是性能优劣的关键。 一般在交互性操作要求较高而数据量少的应用中，将以矢量格式的空间数据传 输到客户端较好。而对于操作较少和海量数据的应用，以图像方式将请求结果 传输到客户端较好。 本课题研究的台风信息系统，由于空间数据量较小，用户对交互性操作要 求比较高，因此将采用客户端月艮务器端的混合模式结构。 2 3w e b g i s 的开发平台 w e b g i s 系统开发有两大支撑平台：一个是微软公司发布的n e t 丌发平台， 它以s o a p 为通信协议，以x m l 作为数据交换的基础，包含一系列的产品、技 9 武汉理工人学硕十学位论文 术和服务；另一个是以j a v a 为核心的j 2 e e 平台，它是由s u n 公司联合i b m 、 o r a c l e 等大型企业开发商共同制定的一个基于j a v a 组件技术的企业应用系统开 发规范。 2 3 1 n e t 平台 n e t 是m i c r o s o f t 用以创建下一代互联网运行平台的一系列的技术，它提供 了一种前所未有的将各种应用通过w e bs e r v i c e 集成在一起的解决方案【l6 1 。它带 给用户无缝的、引人注目的数据共享体验。用户可以通过在任何地方、任何时 间、通过任何设备来获取数据和互相交流。n e t 通过一种分布式运算模型和开 放的标准x m l 将各种应用和计算机以及智能设备连接在一起。n e t 平台主 要包括两个核心内容，即通用语言运行时( c l r ) 和n e t 框架类库，它们为n e t 平台的实现提供了底层技术支持。c l r 是建立在操作系统最底层的服务，它 是n e t 平台的执行引擎【1 7 】。 c l r 是整个n e t 平台的核心，它为n e t 应用程序提供了一个托管的代码 执行环境。它实际上是驻留在内存罩的一段代理代码，负责应用程序在整个执 行期间的代码管理工作，如内存管理、线程管理、安全管理、远程管理、即时 编译、代码强制安全类型检查等。c l r 代理了一部分传统操作系统的管理功能。 在c l r 下的代码称之为托管代码，否则称为非托管代码。我们也可将通用语言 运行时看作一个技术规范，无论程序使用什么语言编写，只要能编译成微软中 间语言，就可以在它的支持下运行，这使得应用程序得以独立于语言。 n e t 基类库是m i c r o s o f t 已经编写好的一个内容丰富的托管代码类集合，可 用来完成以前要通过w i n d o w sa p i 来完成的绝大多数任务。这些类派生于与中 间语言相同的对象模型，也基于单一继承性。无论n e t 基类是否合适，都可实 例化对象，也可从它们中派生自己的类。 n e t 的核心技术是w 曲s e r v i c e ，它是一个具有革命性的，基于标准的框架 结构。可以让各种的在线的空间数据处理系统和基于位置的服务之间无缝的集 成。可以让分布式的空间数据处理系统使用目前广为流行的技术，例如x m l 和 h t r p 来通过w 曲进行互相通讯。同时，它也提供了与厂商无关的，可互操作 的框架结构来对多源、异构的空间数据进行基于w e b 的数据发现、集成、分析、 决策支持和可视化。 在n e t 平台上，既可以建立单个的桌面应用程序，也可以建立基于w e b 的 1 0 武汉理工大学硕十学位论文 应用程序和服务。基于n e t 平台的主要开发工具是v i s u a ls t u d i o n e t ，v i s u a l s t u d i o n e t 除了为分布式应用程序的开发提供最新的面向对象的框架外，还提供 了几种专门的应用程序框架( f r a m e w o r k ) ，比如：为局域网客户准备的w i n d o w s f o r m s 框架，便于开发动态站点应用程序的a s p n e t 框架，a d o n e t 框架以及 w 曲s e r v i c e s 框架。 2 3 2j 2 e e 平台 j 2 e e 是美国s u n 公司在1 9 9 9 年推出的一种全新的概念模型，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，并且通 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【惦】。 j 2 e e 提供了一个基于组件的方法，来设计、开发、装配及部署企业应用程 序。其多层的分布式应用模型、组件重用、基于x m l 的数据交换、统一的安全 模式以及灵活的事务控制，不仅使用户可以更快地向市场推出创造性的客户端 解决方案，而且独立于平台的、基于组件的j 2 e e 解决方案不会被束缚在任何一 个厂商的产品和a p i 上。 j 2 e e 技术的基础是核心j a v a 平台或j a v a 2 平台的标准版，j a v a 2 继续沿用了 标准版中的许多特点，如“编写一次、到处运行”的特性、方便存取数据库的j d b c 、 a p i 、c o r b a 技术以及能够在i n t e r n e t 应用中保护数据的安全模式等，在此基础 上还提供了对e j b 、j a v as e r v e r a p i 、j s p 以及x m l 技术的全面支持。 2 3 3 两大平台的比较 n e t 和j 2 e e 相比，n e t 技术平台具有下述特点： 支持多种语言编程，可重用性好。用一种语言丌发的组件可通过继承被其 他组件重用。目前，n e t 支持二十多种语言。 跨平台性能好。在不同的操作系统平台上运行n e t 程序的过程是，先将用 某种语言编写的程序编译成中间语言，执行时用即时( j u s ti nt i m e ) 编译器将中间 语言编译成本地操作系统平台所支持的代码，从而实现异构平台下对象的互操 作。 安全性高。n e t 通过通用语言运行环境来确保资源对象及类型安全。 武汉理工大学硕士学位论文 远程交互能力强。在h 下r p 、x m l 、s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 、 w s d l 、w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ( w e b 服务描述语言) 等标准和规范 的支持下，n e t 提供了在异构环境下连接远程设备、获取远程服务、交互远程应 用的编程界面。 从以上的分析比较中可以看出，n e t 将产生比j 2 e e 更强大的推动w e b g i s 应用社会化、大众化的动力，凭借v i s u a ls t u d i o n e t 的工具和n e tf r a m e w o r k 的 架构支持，将最终使w e b g i s 软件成为服务。v i s u a ls t u d i o n e t 具有易用性，提 供标准的w e b 编程功能集，从开发效率来看，n e t 较适合w e b 应用开发。因 此本研究采用n e t 作为台风信息系统的丌发平台。 2 4w e b g i s 的实现技术 目前，用于w e b g i s 的实现方案主要有：c g i 方法、s e r v e r a p i 方法、p l u g - i n 方法、a c t i v e x 方法这四种。其中c g i 方法、s e r v e r a p i 方法采用的是基于服务 器的模型，a c t i v e x 方法、