（土壤学专业论文）基于WebGIS的海南橡胶资源信息系统研究.pdf

摘要 基于w e b g i s 的海南橡胶资源信息系统研究 土壤学专业硕士研究生侍慧宇 指导教师武伟副教授罗微研究员 摘要 随着分布式计算机技术、面向对象的构件技术、网络技术的迅速发展，以及i n t e m e t 在社 会生活中的日益普及，出现了与w w w 相结合的g i s _ - w e b g i s 并迅速成为目前( 3 i s 发展的 最重要方向。天然橡胶与石油、煤炭、铁矿石并列为四大工业原料，是极为重要的战略物资， 运用计算机网络技术、数据库技术、g i s 技术等现代技术手段发展橡胶资源信息系统，实现橡 胶资源信息的开放性、可共享性和时效性是目前橡胶资源管理发展的重要方向，具有十分重 要的现实意义。 基于以上原因，本文进行了w e b g i s 系统应用的研究工作。通过对现有的各种w e b g i s 软 件技术的比较，深入研究了w e b g i s 的体系结构、实现技术及相关知识。通过分析，提出了本 系统的b s 模型，合理地将整个系统分为应用层、逻辑业务层和数据服务层，从技术层面上 说明了系统应用的可行性。同时，本文给出了基于w e b g i s 橡胶资源信息系统平台的解决方案， 提出了系统的总体设计、系统功能，分析提出了本系统数据的管理方法、数据库的构建方式、 属性数据和空间数据的结合方式，最后基于上述的设计思路和技术路线，开发设计了基于 w e b g i s 的海南橡胶资源信息系统。 本文以e s r i 公司的w e b g i s 软件a r c i m s 平台和a s p 、j a v a s c r i p t 、a r c x m l 技术作为系 统开发环境。结合空间数据的特性以及a r c i m s 、a r c s d e 功能特征，采用a i - c i m s 、a r c s d e 空间数据库引擎与关系数据库s q l s e r v e 2 0 0 0 三者相结合的技术方案，构建了海南省橡胶资源 空间数据库与属性数据库，实现了海量数据的存储与高效管理。系统实现了在浏览器客户端 的多种功能，包括地图显示、漫游、数据查询、专题地图制作、缓冲区分析、推荐施肥、交 互等功能。 本系统从海南省区县乡镇农场四个层次进行数据组织，建立了多比例尺的 橡胶资源空间数据库，实现了海南橡胶资源信息的科学管理与提取利用、网络发布、高效的 空间索引和空间查询，另外，本系统还具备了村一级的施肥推荐功能。经过开发实践表明， 基于w e b g i s 的橡胶资源信息系统综合应用了3 s 技术、数据库技术、信息技术、i n t e r n e t 技术 等多种高新技术，实现了异构数据的网络共享，为今后的橡胶资源的管理、规划、决策提供 了一个基础的信息平台，对推进橡胶资源信息数据共享与开发、利用，具有一定的理论意义 西南大学硕十学位论文 与实用价值。其方法科学、手段先进、结构合理、适用性强。 关键词：w e b g i s 空间数据库地理信息系统橡胶 n a b s t r a c t d e v e l o p m e n t o fh a i n a nr u b b e rr e s o u r c e i n f o r m a t i o np u b l i s hs y s t e mb a s e do na r c i m s s p e c i a l i t y ：s o i ls c i e n c e c a n d i d a t e ：s h ih u iy u s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rw u w e i p r o f e s s o rl u ow | e i a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fd i s u - i b u t e dc o m p u t i n gt e c h n o l o g y , o b j e c t - o r i e n t e dc o m p o n e n t t e c h n o l o g y , n e t w o r kt e c h n o l o g y , a n dt h ep o p u l a r i z a t i o no fi n t e m e td a yb yd a yi ns o c i a ll i f e ，g i s c o m b i n e dw i t hw n “铲叫娓b g i sh a sp r e s e n t e da n db e c o m e st h em o s ti m p o r t a n td i r e c t i o no fg i s d e v e l o p m e n ta tp r e s e n t n a t u r a lr u b b e r , o i l ，c o a l ，a n di r o no r es i d eb ys i d ef o rt h ef o u rm a j o r i n d u s t r i a ll a wm a t e r i a l s ，a l ee x t r e m e l yi m p o r t a n ts t r a t e g i cm a t e r i a l s i ti sa ni m p o r t a n td e v e l o p i n g d i r e c t i o na n dh a ss i g n i f i c a n tr e a l i s t i cm e a n i n gt od e v e l o pr u b b e rl e $ o u r c ci n f o r m a t i o ns y s t e ma n d r e a l i z et h eo p e n i n g , s h a r e a b l et h r o u g ht h em o d e r nt e c h n i q u es u c ha sc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y d a t a b a s et e c h n o l o g ya n dw e b g i s t e c h n o l o g y 、c e n t r i n go na b o v e = m e n t i o n e dt h e m e s ，t h i sp a p e rc a r r i e st h r o u g ht h es t u d yo fw e b g i s a p p l i c a t i o n c o m p a r e dt ot h ee x i s t i n gd i f f e r e n tw e b g i ss o f t w a r et e c h n o l o g y , t h i sp a p e rf u r t h e r d i s c u s s e dt h es y s t e ms t r u c t u r eo fw e b g i s ，r e a l i z a t i o n t e c h n o l o g ya n dr e l e v a n tk n o w l e d g e t h r o u g h a n a l y s i s ，t h eb ss y s t e ms t r u c t u r em o d e lw a sp r o p o s e da n dt h es y s t e mw a sr e a s o n a b l yd i v i d e di n t o a p p l i c a t i o nl a y e r , l o g i cb u s i n e s sl a y e ra n dd a t as e r v i c el a y e r a n da p p l i c a t i o no ft h es y s t e mw a s p r o v e df e a s i b i l i t yf r o mt e c h n o l o g i c a la s p e c lm e a n w h i l e ，t h i sp a p e rp r o p o s e dt h es o l u t i o no ft h e r u b b e rr e s o u l c ei n f o r m a t i o np u b l i s hs y s t e mb a s e do na r c i m s a n df r o mt h ec h a r a c t e r i s t i c so f s y s t e mt h ep a p e rh a dp r o p o s e dt h eo v e r a l ld e s i g no ft h es y s t e m , t h es y s t e m a t i cf u n c t i o n ，t h ed a t a m a n a g e m e n tm e t h o d ，t h er a t i o n a ls t r u c t u r eo ft h ed a t a b a s ea n dt h ec o m b i n e dw a yo fa t t r i b u t ed a t e a n ds p a t i a ld a t a f i n a l l y , b a s e do nt h er o u t ed e s i g na n dt e c h n o l o g y , h a n a nr u b b e rr e s o u r c e i n f o r m a t i o np u b l i s hs y s t e mw a sd e v e l o p e da n dd e s i g n e db a s e do na r c i m s h a i n a nr u b b e rr c s o t l l ei n f o r m a t i o ns y s t e mw a se s t a b l i s h e db a s e do na r c i m s9 2 ，a r c x m l , j a v a s c r i p t ，a n do t h e rp r o g r a m m i n gt e c h n o l o g i e s ，a n di n c o r p o r a t i o no fa r c i m s ，a r c s d ea n d s q l s e r v e 2 0 0 0t e c h n o l o g i e sb yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fs p a t i a ld a t aa n df u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so f a r c i m sa n da r c s d e s p a 6 a ld a t a b a s ea n da t t r i b u t ed a t a b a s e 啊，c d e s i g n e da n de s t a b l i s h e d s y s t e m i n v o l v e dm a n yf u n c t i o n s 。s u c ha sm a pd i s p l a y ，r o a m i n g , d a t aq u e r y ，p r o p e r t yi n f o r m a t i o nq u e r y , m 西南大学硕士学位论文 t h e m a t i cm a p sp r o d u c t i o n ，b u f f e ra n a l y s i s ，i n t e r a c t i v ef u n c t i o n t l l i sr e s e a r c hb r o u g h tf o r w a r dan e wm e t h o dt oo r g a n i z er e l a t i v ed a t ab a s e d ( h if o u rc l a s s e s r e g i o n a l i s mo fp r o v i n c e - c o u n t y - t o w n s h i p - f a r m , a n de s t a b l i s h e dm u l t i - s c a l e ss p a t i a ld a t a b a s e ，a n d t h u sf u r t h e rr e a l i z e dr u b b e rp l a n t a t i o nd i s t r i b u t e ，s h a r i n gb yn e t w o r k ，s c i e n t i f i cm a n a g e m e n to f r u b b e rr e s o u r i n f o r m a t i o n , u s i n ga n de x t r a c t i n go fr u b b e rr e s o u r c ei n f o r m a t i o n , h i l g he f f i c i e n c y s p a t i a li n d e xa n ds p a t i a lq u e r y m o r e o v e r , t h es y s t e mi n v o l v e dv i l l a g el e v e lr e c o m m e n df e r t i l i z a t i o n m e a n w h i l e ，p r a c t i c eh a sp r o v e dt h a tt h es y s t e mu s e ss o m en e w t e c h n i q u e s ，s u c ha s3 st e c h n i q u e s ， d a t a b a s et e c h n i q u e ，i n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ，i n t e r a c tt e c h n i q u e i tp r o v i d e sab a s i ci n f o r m a t i o n p l a t f o r mf o rm a n a g e m e n t , p l a n n i n ga n dd e c i s i o n - m a k i n go fr u b b e rr e s o u r c e ，a n dw i l ls h o wi t s t h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c ea n dp r a c t i c a lv a l u ei np r o m o t i n gg e n e r a ls h a r e ，d e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o n o ft h ed a t a b a s ei n f o r m a t i o nr e l a t e dt or u b b e rr e s o u r c e i t sm e t h o di ss c i e n t i f i c ，i t ss t r u c t u r ei s r e a s o n a b l e ，a n di t sa p p l i c a t i o ni sb r o a d k e y w o r d s ：w e b g i ss p a t i a ld a t a b a s e g i sr u b b e r i v 学位论文题目： 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 靴敝储：能乡样嗍嘞口7 钳月彦日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 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 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 易日 签字日期：少口厂年6 月影日 第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 橡胶资源信息及其管理 1 1 1 橡胶资源概述 天然橡胶与石油、煤炭、铁矿石并列为四大工业原料，是极为重要的战略物资。同时橡 胶工业作为国民经济发展的重要基础产业之一，除了大量用于民用领域外，还大量应用于国 防军事装备和火箭、卫星等尖端科技领域，它为农业、工业、军事、交通通讯、以及人类生 活提供物质资源。我国橡胶资源仅占世界橡胶总资源量的1 0 ，种植生产基地主要集中在海 南、云南、广东、广西等地，我国适宜种植天然橡胶的区域不到国土面积的5 ，真正可应用 种植面积大约只有1 0 0 万公顷。还主要分布在交通不便的边远不发达地区。同时，受土地资 源短缺、气候条件等制约，我国依靠扩大种植面积来发展橡胶行业潜力不大。目前，中国天 然橡胶产量仅占世界总产量的7 ，消费量却占世界总消费量的2 0 0 4 ，国内产量增长速度只有 消费增速的l 3 ，供求缺口不断扩大【l 棚。 所谓资源，特别是自然资源，是指在一定的时间、地点条件下能够产生经济价值以提高 人类当前和将来福利的自然环境因素和条件。橡胶资源作为林业资源中一种特殊的资源，可 以把橡胶资源定义为：“橡胶生产过程中投入的一切物质、能量、技术、信息及其价值形态的 总称”。橡胶资源是一个综合性概念，它由多种具体资源组成。既有人为的因素，如经过人类 加工的原材料、资金、技术等，也有自然的因素，如气候因子、水资源；既有人类可控的因 素，如劳动力、土壤肥力、信息、技术等，也有人类不可控因素，如太阳光、气候等；既有 人类自觉投入的因素，如土地、劳动、资金、管理等生产中四要素，也有人类非意识投入的 因素，如气候变化、太阳辐射等；既有商品性的因素，如化肥、商品化的土地、水资源等， 也有非商品性因素，如气候、太阳光；橡胶资源信息包括有空间信息和属性信息。它的空间 信息指反映天然橡胶资源地理分布结构及其规律的各类数据，具有区域性、多维性和动态性， 具体可表现为数字、文字、各种不同比例尺的图件和各类影像等。它的属性信息则反映了橡 胶资源自身所具有的各种性质的数据，表现为资源时间变化的具体数值或数据的采集时间， 如，橡胶的定植年度、开割时间、胶产量等。从橡胶资源的空间、数量、质量三维特性来看， 橡胶资源具有以下特点： ( 1 ) 整体性橡胶资源的各个子系统、各因素是相互联系、相互制约的，表现出橡胶 资源整体性特点。 ( 2 ) 有限性任何资源的供给都是有限的，橡胶资源则更加表现出有限性特点。 ( 3 ) 客观性橡胶资源的变化发展及利用受着客观规律的制约，表现出客观性。 此外，橡胶资源信息还具有数据种类繁多、稳定性和可控程度低等特点，运用常规的技 西南大学硕士学位论文 术和研究方法难以实现及时掌握橡胶资源的分布、性质和变化等现时性资料，以至于对橡胶 资源信息掌握不足。对资源配置不当，造成严重的资源浪费和破坏等现象，只有运用先进的 信息技术和科学方法对橡胶资源信息进行管理和研究，才能为资源的合理配置提供依据，为 宏观决策提供指导。 1 1 2 橡胶资源信息管理的现状 在应用需求的推动和计算机硬件、软件发展的基础上，数据管理技术经历了人工管理、文件 系统、数据库系统三个阶段【4 】。数据库技术的推广极大推动了信息管理技术的飞速发展，但传统 的数据库技术应用于橡胶资源信息管理时由于没有与橡胶资源的空间特性相结合的表达功能，在 使用上具有较大的局限性。将3 s 技术引入到橡胶资源研究和橡胶生产实践过程中，将对具有区域 分布性的橡胶资源信息及其生产活动变化进行有针对性的动态监测和分析比较，将数据收集、空 间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，从而达到提高橡胶生产效率的目的。 从上个世纪8 0 年代初期，以属性数据管理为主的信息系统开始应用于橡胶资源信息管理， 这类系统对资源属性数据采用数据库技术进行组织、存储、处理和分析提高了橡胶数据处 理的质量和速度。但这种管理系统缺少对资源空间分布特性的综合分析，因此利用它形成的 相关决策信息，存在明显的局限性。 到了上个世纪9 0 年代，基于地理信息系统和数据库管理系统的林业g i s 系统开始投入使用。 如，1 9 9 9 年，以福建省南平市延平区为研究区域建立的区域性林业地理信息系统1 5 1 ：2 0 0 3 年，八 达岭林场信息管理系统 6 1 和广东省县级林业地理信息系统的建立f 7 】。它们的建立对象都是以资源为 主线，从现代林业资源管理和林业经营的需要出发建立资源数据库、空间图形文件数据库，同时 进行多种数据的综合、分析和科学管理，提供可持续的数据和图形，并为长远的建设提供辅助决 策。但是这种管理方式属于封闭和半封闭式管理，难以确立公众管理和决策的保障。 如今，新的林业信息管理系统是基于w e b g i s 技术和空间数据库技术等前沿技术的综合运 剧4 】。w e b g i s 是在网络环境下运行的林业g i s 系统。空间数据库技术是将原来保存在文件 中的空间图形数据通过数据引擎存放到关系数据库中，解决了原有文件系统在数据共享、海 量数据处理、多用户并发处理方面固有的缺陷0 5 - 1 s 1 。这些新技术的应用使得原来封闭孤立的 林业g i s 桌面系统进入了网络空间数据共享时代。如，2 0 0 2 年，湖北省根据本省数字林业建 设现状，建立了全省森林资源动态监测系统，将森林动物、森林病虫害、森林火灾等纳入系 统进行统一监测预报管刮1 9 l ；2 0 0 6 年，南京农业大学陈鹏以南京市林业资源为研究对象。构 建了基于a r e i m s 的w e b 地理信息共享平台【2 0 l ，实现了南京市林业资源的网络发布与共享。 然而，作为林业资源中非常特殊的一类资源橡胶资源，不仅具备了林业资源的一般 特征，还具有自身的特殊性，因而，林业g i s 系统在橡胶资源信息管理方面还缺乏一定的通 用性，w e b g i s 在橡胶资源信息管理方面的应用还是一遍空白，农业信息技术在橡胶资源方面 的应用相对落后。在计算机技术和网络信息技术在农业中不断应用和推广的背景下，面对众 2 第一章文献综述 il , 量寰曼鼍曼曼曼曼量曼曼量曼曼曼曼曼量量量曼曼曼! ! 曼曼! 曼曼曼量量量皇曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼量皇曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼量鼍曼量曼皇曼曼曼曼璺 多的橡胶资源信息，实现橡胶资源信息的信息化科学管理与网络数据共享已成为提高橡胶生 产管理水平和信息化水平的必由之路，因此，将橡胶资源从林业资源中提取出来单独研究并 建立专业的橡胶资源信息系统很有必要。 1 2 w e b g i s 概述 w e b g i s 是基于网络技术的地理信息系统的一种新的应用，是在i n t e r n e t 网络环境下的一 种兼容、存储、处理、分析、显示和应用地理信息的计算机信息系统。w e b g i s 的基本思想在 于利用i n t e r n e t 技术在互联网上发布地理信息，用户能从w w w 的任意一个节点通过浏览器浏 览和获w e b g i s 站点中的地理信息，并进行各种信息检索和处理，这就为地理信息的开放和共 享提供了切实可行的技术【2 蚓j 。 1 2 1 w 曲g i s 的发展 w e b g i s 也称万维网地理信息系统，w e b g i s 的出现与计算机网络的发展密不可分。9 0 年 代，i n t e m e t 的出现和蓬勃发展使其成为g i s 新的运行平台，w e b g i s 也应运而生。1 9 9 3 年， 美国的x e r o x 公司的p a l om t 0 研究中心开发出了世界上第一个w e b g i s 的原型系统，提供了 全球1 - 2 0 0 0 0 0 0 的d l g 数据( d i g i t a ll i n eg r a p h ) 让用户浏览。 1 9 9 6 年以后，随着i n t e r n e t 技术的飞速发展，客户机服务器体系的进一步完善，各大g i s 厂商将g i s 与w e b 浏览器紧密结合推出了真正意义上的w e b g i s 平台软件。典型的软件平台 有：e s r i 公司的a r c i m s ：i n t e r g r a p h 公司的i n t e r g r a p hg e o m e d i aw e b m a p ：m a p l n f o 公司的 m a p x t r e m e ；a u t o d e s k 公司的m a p g u i d e 等。 与国外的发展状况相比，国内的w e b g i s 起步虽晚，但发展迅速。从技术角度来说，国产 的w e b g i s 软件在许多方面同国外的差距已明显缩小。其中，国家遥感工程中心研制开发的 g e o b e a n s t 3 如、武汉测绘科技大学( 现为武汉大学) 开发的g e o s u r f 3 扪、北京超图地理信息技术 有限公司的s u p e r m a pi s n e t t 3 4 噜都是其中的佼佼者，代表了国产万维网地理信息系统平台软 件的发展水平。 虽然在桌面g i s 的发展和应用上，国内与国外还存在一定的差距，但是，在万维网地理 信息系统平台领域差别并不是很大，这是因为i n t e m e t 的开放性、标准化的特点决定了在因特 网时代，我们完全可以实现跨越式的发展，融入到地理信息服务的大潮中去【3 5 1 。 与国外的w e b g i s 平台的蓬勃发展相比，我国的w e b g i s 应用系统的发展还远远落后，目 前，能够提供地图服务的网站较有限，功能也较单一，内容更新慢，不能适应国民经济发展 和广大人民群众对地理信息的需求。 1 2 2 w 曲g i s 的特点 w e b g i s 是集计算机、网络、测绘、地理学、空间科学、信息科学和管理科学于一体的综 3 两南大学硕士学位论文 合性学科，是一项应用i n t e m e t 技术来扩展和完善传统地理信息系统的新技术，是在地理信息 系统中嵌入h t y p 和t c p i p 标准的综合应用技术体系。通过对空间信息网络化和超媒体技术 的集成，w e b g i s 提供给用户的信息不仅仅是矢量化的空间信息，还有遥感影像、动态视频、 文字说明等多种信息。与桌面g i s 相比，w e b g i s 主要有以下特点p 6 - 3 7 1 ： ( 1 ) 平台独立性。无论客户机服务器是何种机器，无论w e b g i s 服务器端使用何种g i s 软件，由于使用了通用的w e b 浏览器，用户就可以透明的访问w e b g i s 数据，在本机或某个 服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据共享。 ( 2 ) 它通过i n t e r n e t 来进行客户端和服务器之间的信息交换，这就意味着信息的传递是 全球性的，客户可以同时访问多个不同地方的服务器上的最新数据，这一i n t e m e t 所特有的优 势大大方便了g i s 的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和集成更易于实现。 ( 3 ) 更简单的操作。在应用层采用了h t t p 协议，w e b g i s 在客户端通常只需使用浏览 器和一些插件，不需要掌握全套的商业g i s 软件，大大增强了g i s 的开放性。 ( 4 ) 客户端服务器多层软件体系结构通过划分表示逻辑( 实现用户操作界面，运行在 浏览器上) 、应用逻辑( 接受和响应客户的应用请求，实现各种g i s 应用功能) 和数据服务( 响 应数据服务请求) 大大提高了g i s 软件的可伸缩性、可复用性、安全性和可管理性。 ( 5 ) 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备昂贵的专业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浪费。w e b g i s 在客户端通常 只需要使用w e b 浏览器( 尽管有时候还要安装一些插件) ，但其软件成本与全套专业g i s 相比 要节省的多。 ( 6 ) 采用了分布式体系结构分布式的体系结构能在客户端与服务器端都提供活跃的、 可执行的体系结构。它能有效平衡两者之间的处理负载，最大限度地发挥计算机硬件资源的 利用率，显著减弱网络负载和提高系统运行效率。 1 2 3 w r e b g i s 的实现技术与开发方法 当前实现地理信息在网上浏览的主要问题在于，目前浏览器本身不支持矢量图形，而g i s 离不开图形，若要实现w e b g i s ，就需要提供一种方法，使浏览器能支持矢量图形。目前，已 经有多种不同的技术方法应用于w e b 的地图发布，但大致可分为三类【3 4 l ： ( 1 ) 服务器模式 服务器模式的特点是所有的g i s 处理均在服务器端进行，客户端不需要任何额外程序， 属于典型的瘦客户端模式。使用该模式，传送到客户端的地图为位图格式，在客户端只能读 得鼠标的x ，y 坐标，进行地图缩放、平移和选择等操作都要传递x ，y 坐标到服务器端处理， 生成新的栅格图传递到客户端显示，增加了服务器和网络传输的负担。主要实现方法有c g i ( c o m m o n g a t e w a yi n t e r f a c e ，通用网关接口) ，服务器应用程序接口( s e r v e ra p i ) 和s e r v l e t 方法。 4 第一章文献综述 1 ) 通用网关接口法( c g i ) c g i 是最先用于发展w e b g i s 的技术方法，是h t m l 的功能扩展。灵活易用的c g i 程序 与h t m l 的结合实现了交互式的动态通信。采用通用网关接口技术的w e b g i s 需要在后台运 行g i s 服务器，是一种基于服务器的w e b g i s 模式。g i s 服务器与w w w 服务器通过c g i 相 连接，c g i 是定义服务器与网关如何通信的接口。其实现的方法如下：c g i 是w w w 服务器 调用外部程序的接口，用户通过w w w 浏览器将请求传给w w w 服务器，w w w 服务器通过 专用的c g i 再把此请求转到后台的g i s 服务器，g i s 服务器承担所有的查询、计算工作，按 照用户的要求生成一幅数字图像，并交给w w w 服务器，w w w 服务器把这一结果传送到远 程的客户端浏览器。 2 ) 服务器应用程序接口( s e r v e r a p l ) 法 a s p 技术 a s p 技术属于m i c r o s o f ta c t i v e x 技术体系中的服务器开发环境，与常见的在客户端实现 动态主页的技术如j a v aa p p l e t 、a c t i v e xc o n l r o l 和v b s c r i p t 等不同，a s p 中的命令和s c r i p t 语句都是服务器来解释执行的，执行结果产生动态生成的w e b 页面并送到浏览器端：而客户 端技术的脚本语句则是由浏览器来来解释执行的。由于a s p 动态网页技术在服务器端执行， 开发者可以不必考虑与各种浏览器的兼容问题，也不必担心知识产权问题。 蓬) j s p 技术 作为j a v a 技术的一部分，j s p 能快速的开发基于w e b 的、独立与平台的应用程序。j s p 把用户从界面系统中分离开来，使得设计人员能够在不改变底层动态内容的前提下改变整个 网页布局。 ( 耍) s e r v l e t 技术 s e r v l e t 意为服务器小程序，与运行在客户端的a p p l e t ( 小程序) 对应。s e r v l e t 没有m a i n 方法，只有一些特定的方法用于启动、执行和退出。s e r v l e t 可与运行于客户端的a p p l e t 进行 交互，也可以直接与客户端的h t m l 页交互。s e r v l e t 是一个协议无关、跨平台的服务器构件， 被集成到服务器中，可以在网络上远程动态加载。 s e r v l e t 使用j a v a 语言开发，因此它具有j a v a 语言的所有优点，如良好的可移植性，“一 次编译，到处运行”。可以从本机磁盘加载激活，也可以通过网络远程加载和激活。s e r v l e t 可 以单独工作也可以把他们连接在一起工作；可以让一个s e r v l e t 调用其它的s e r v l e t ，也可以 让多个s e r v l e t 按多个流水线方式工作。 ( 2 ) 客户机模式 基于客户机技术的w e b g i s 需要在客户机事先安装插件( p l u g - i n ) ，或者运行时免费自动 下载j a v aa p p l e t 或a c t i v e x 控件，属于胖客户端模式，允许g i s 分析和g i s 数据处理在客户 机端执行具有操作方便、灵活、速度快等优势，主要包括g i sp l u g i n ，g i sa c t i v e x 和j a v a a p p l e t s 等技术方法。采用该方式可以在客户端执行矢量图形的显示及一些简单的常规操作， s 西南大学硕士学位论文 比如：地图放大缩小、漫游、就地选择并高亮显示，在一定程度上减少了服务器端的负载和 网络上的数据传输量。 1 ) j a v a a p p l e t j a v aa p p l e t 是用j a v a 语言开发的小应用程序，是从服务器下载到客户机端支持j a v a 的浏 览器上运行的可执行代码。w e b g i s 中的j a v aa p p l e t 与w e b 浏览器紧密结合，被用来扩展w e b 浏览器的功能，完成g i s 数据操作和g i s 处理。通常情况下，g i sj a v aa p p l e t 包容在h t m l 代码中，并通过 参考标签来获取和引发。在网络浏览器下载该h t m l 文件时，j a v a 程序执行代码也同时被下载到用户端的机器上，由浏览器解释执行。 2 ) 插件( p l u g i n ) 技术 g i sp l u g - i n 是以插件方式安装，用以扩充w e b 浏览器功能的g i s 软件。g i sp 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w e b 浏览器与g i s 数据之间的通讯提供 条件。g i sp l u g i n 能够直接处理来自服务器的g i s 矢量数据，也可以生成自己的数据，以供 w e b 浏览器或浏览器其他p l u g - i n 显示使用。 ( 3 ) 服务器客户机混合模式 对于服务器模式，当需要频繁的数据传输时，系统的执行效率将会受带宽和网络流量的 制约；对于客户机模式，系统的执行效率将会受到客户端计算能力的影响，当处理需求和处 理能力之间发生矛盾时，执行效率就会大大降低。而混合模式将服务器模式和客户机模式结 合起来是解决这些问题的理想方法。 混合模式的优点在于，当需要执行大数据量的处理和分析时，可以在性能较高的服务器 上执行；当需要由用户来控制处理任务时，则可以在客户端进行。在客户机服务器混合模式 下，客户端和服务器能充分利用双方的计算能力，提高系统的执行效率。混合模式的数据请 求、处理过程如图1 1 所示 6 图1 1 客户机一服务器混合模式体系 f i g 1 一lc l i e n t - s e r v e rm i x e d - m o d es y s t e m 第一章文献综述 数据请求 数据及小应用程序返回 持续的数据请求和传输 采取不同的w e b g i s 实现技术，意味着实现w e b g i s 应用查询分析的方式不同，能力也有 差别，同时也意味着开发成本的不同。每一种实现方法均有其优点，在实际应用时往往根据 需要将各种技术进行集成。下面对上述几种w e b g i s 的实现技术作进行简单比较。 表1 1w e b g i s 多种实现技术的对比 t a b l el - lc o m p a r i s o no fm u l t i i m p l e m e n t a t i o nt e c h n o l o g i e sb a s e do nw e b g i s 总的来说，服务器模式( 即“瘦客户”端) 对用户网络状况要求较低，适合于在i n t e r n e t 上采用，而客户机模式( 即“胖客户”端) 则常用于局域网环境。实际应用中应根据系统需 求、资金状况，并考虑系统将来的扩展等多方面因素来选择恰当的w e b g i s 实现技术。本文根 据实际发布数据的数据量、数据类型、w r e b 服务器软件、客户端的要求等确定采用s e r v e ra p i 方案。 1 3w e b gis 在农业中的应用 作为分布式g i s ( 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。i n t e m e t 以其全球性、开放性为特征，w e b 应用以其标准化、 简便性和普通性为特征，均为空间信息进入信息技术主流提供了空前的发展机遇，为w c b g i s 提供了广阔的社会应用前景。新一代分布式网络空间信息技术应用范围非常广泛，可以应用 于农业、水利、交通、城市建设、资源( 土地、森林、水、海洋等) 、环境、旅游等几十个领 域。近几年开始，w e b g i s 在国内外农业中的应用主要集中在土地资源管理、林业、农作物管 7 两南大学硕七学位论文 理、施肥管理、农业非点源污染和现代农业园区管理等几个方面： ( 1 ) 土地资源管理 在国外，m a t h i y a l a g a n 等人建立了佛罗里达州的湿地资源信息发布系统【4 5 1 ；m a h e s hr a o 等人建立了基于w e b g i s 的美国农业部土地保护性储备计划的决策支持系统嗍。在国内，2 0 0 2 年，北京大学的刘光等以土壤系统分类和土壤调查资料为依托。在综合分析中国土壤系统 分类( 修订方案) 的指标体系，即土壤诊断土层和诊断特性的基础上，在土壤系统分类的计 算机自动检索实现、网络实现及其应用领域以及土壤信息网上发布作了初步探索，开发了基 于b r o w s e r s e r v e r 体系的中国土壤系统分类检索系统h 7 1 。 ( 2 ) 农作物、林业管理 美国、加拿大等国把陆地卫星m s s 、t m 、s p o t 等数据应用于森林资源和农作物重大病 虫害的动态监测上，先后将机载红外摄影、多光谱扫描仪、航空录像、航空勾绘等用于森林、 农作物病虫害监测上，重视r s 技术与g p s 和g i s 的综合研究，并取得了很大的进展。在欧洲 a s c h u c k 等人建立了基于i n t e r n e t 的欧洲森林信息系统【矧，实现了森林资源信息在整个欧洲 国家间的共享。2 0 0 3 年，我国小麦工程技术研究中心的李翔、杨宝祝等，在分析网络地理信 息系统( w r e b g i s ) 和专家系统( e s ) 集成的必要性的基础上，重点研究基于w e b g i s 和e s 集成技术的农作物管理地理信息系统的结构、实现以及功能【4 9 】。2 0 0 4 年，由东北林业大学研 制的基于w e b g i s 的火点定位系统采用i n t e m e t 技术、g p s 技术与g i s 技术相结合，在林火发 生后，能够迅速实现火点位置的定位，及时全面的了解火场及其周围的地理和资源环境 s o l 。 ( 3 ) 施肥管理 2 0 0 3 年，天津大学的杜四清等人将w e b g i s 技术、j a v a 技术、数据库技术和人工智能理 论有机地结合在一起，形成一个集地理地图处理，智能化推理决策，网络化浏览于一体的基 于w w w 的平衡施肥w e b g i s 专家系统平台【5 l 】。 ( 4 ) 农业非点源污染 2 0 0 3 年，浙江大学的施加春等人以太湖流域的杭嘉湖平原为例，通过利用g i s 及其相关 技术，特别是w e b g i s 技术( a r c l m s 和a r c s d e ) 的应用，建立了一个w e b g i s 的农业面源 污染信息系统( a n p s p i s ) ，通过一个良好的交叉式的用户界面来发布，管理和分析农业面源 污染，使其可视化，为农业面源污染的管理，规划和决策提供依据5 2 l 。 ( 5 ) 现代农业园区管理 2 0 0 4 年，浙江大学的周炼清在前人研究的基础上，结合“绍兴县国家农业综合开发科技 推广综合示范项目”管理系统的研究，从现代农业园区管理的实际需要出发，根据现代农业 园区管理系统的需求，通过对基于c a s e 和g e o d a t a b a s e 的空间数据库设计、q u i c k b i r d 遥感 影像的融合及其应用、a t c i m s4 0 1w e b g i s 的定制及应用、基于a r c s d e 的海量栅格影像的 存储及发布等方面的研究，将目前最先进的空间数据库设计、遥感影像处理和w e b g i s 等方面 的技术应用于基于w e b g i s 的现代农业园区管理信息系统的研究实践