WebGIS介绍.docx

Overview of WEBGIS目录一、WEBGIS定义1二、WebGIS概述1三、WebGIS特点1四、WebGIS架构2五、WebGIS设计思想3六、关键技术4七、WebGIS功能4八、WebGIS存在的不足5九、几种WebGIS的比较5一、 WEBGIS定义WEB-GIS（网络地理信息系统）指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Internet上而组成，包括以下四个部分：WEB-GIS浏览器（browser），WEB-GIS服务器，WEB-GIS编辑器（Editor）,WEB-GIS信息代理(information agent)。通过互联网对地理空间数据进行发布和应用，以实现空间数据的共享和互操作，如GIS信息的在线查询和业务处理等。WebGIS客户端大部分采用Web浏览器，如IE，FireFox等。WebGIS是利用Internet技术来扩展和完善GIS的一项新技术，其核心是在GIS中嵌入HTTP标准的应用体系，实现Internet环境下的空间信息管理和发布。WEBGIS可采用多主机、多数据库进行分布式部署，通过Internet/Intranet实现互联，是一种浏览器/服务器（B/S）结构，服务器端向客户端提供信息和服务，浏览器（客户端）具有获得各种空间信息和应用的功能。二、 WebGIS概述互联网已经渗透各行各业，信息高速公路上奔跑着越来越多的信息。随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息系统(GIS)的需求，利用Internet在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为GIS发展的必然趋势。于是，基于Internet技术的地理信息系统-WebGIS就应运而生。 WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。三、 WebGIS特点(1)全球化的客户/服务器应用:全球范围内任意一个WWW节点的Internet用户都可以访问WebGIS服务器提供的各种GIS服务，甚至还可以进行全球范围内的GIS数据更新。(2)真正大众化的GIS：由于Internet的爆炸性发展，Web服务正在进入千家万户，WebGIS给更多用户提供了使用GIS的机会。WebGIS可以使用通用浏览器进行浏览、查询，额外的插件(plug-in)、ActiveX控件和Java Applet通常都是免费的，降低了终端用户的经济和技术负担，很大程度上扩大了GIS的潜在用户范围。而以往的GIS由于成本高和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。 (3)良好的可扩展性:WebGIS很容易跟Web中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变的GIS应用。 (4)跨平台特性：在WebGIS以前，尽管一些厂商为不同的操作系统(如：Windows、UNIX、Macintosh)分别提供了相应的GIS软件版本，但是没有一个GIS软件真正具有跨平台的特性。而基于Java的WebGIS可以做到一次编成，到处运行 (write once, run anywhere) ，把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。四、 WebGIS架构据目前的WebGIS架构来分析，主要分两种:1.图片式的WebGIS也叫做栅格地图，也可以实现矢量地图，目前主要通过VML实现。2.基于控件的矢量地图。(ActiveX, Java Applet)这两个开发各有利弊。尤其是基于控件的会受到诸多限制。自Google Maps发布以来，瓦片式的地图越来越盛行。综合来看，目前WebGIS架构具备以下这样一些基本特点：（1）传输协议采用HTTP。（2）主要的运算任务都在服务器端执行，比如绘制地图，查询空间数据库，空间分析等。（3）用户端一般使用能解释HTML的通用浏览器。（4）远程服务器端提供地理信息服务时，把WWW服务器作为信息进出的重要关口。（5）WWW使用的通用标记语言在浏览器与服务器之间的GIS信息通讯中占有重要地位，即使使用其它数据格式或者将来HTML被其它标记语言所取代，大概这一点不会改变。五、 WebGIS设计思想CGI和Sever API是较早应用于WebGIS开发的方法。其中CGI是通用网关接口(Common Gateway Interface)的英文缩写，它建立了Internet服务器与应用程序之间的接口。基于CGI的WebGIS是按照如下方式实现WWW交互的：用户发送一个请求到服务器上，服务器通过CGI把该请求转发给后端运行的GIS应用程序中，由应用程序生成结果交还给服务器，服务器再把结果传递到用户端显示。这种方式的缺点是服务器每次请求都要重新启动GIS应用程序，降低了系统响应速度。Sever API是经过扩充的CGI工具，比如Microsoft的ISAPI和Netscape的NSAPI。采用Server API，服务器请求后端GIS应用程序时不用重新启动该程序，而是通过IPC(Inter-process Communication，进程间通讯协议)与之进行信息交换。不过由于Server API没有统一的标准，所以一旦采用了某种Server API，那么服务器端将依赖于这种服务器程序。 目前的大部分WebGIS是采用的CGI/Sever API方法。但是，CGI机制本身有很大的缺陷，对于每一个客户机的请求，都要重新启动一个新的服务进程，从而影响速度。它不适应于编写最新的客户/服务器应用软件，也不适合编写面向对象的Java客户机。经过各种扩充的CGI工具也无助于问题的解决，因为不管是采用进程间DLL、服务器插件或者是ORB对象的方案，它们都需要HTTP和Web服务器作为中介，来协调服务器和客户机对象之间的通信。一个客户机对象无法直接调用服务器对象，客户机与服务器对象之间交互的基本形式仍然是HTML表格。对于象WebGIS这样复杂的客户/服务器应用来说，网络通信量相当大，采用这种方式很难进一步提高速度。为了解决这个问题，1997年6月诞生了Web的一种分布式对象方案，称为“Object Web”。 Object Web将是Internet变革中的又一个新浪潮。 基于Object Web规范的WebGIS可以称为分布式对象WebGIS，这是WebGIS的最新发展方向。基于Object Web开发的WebGIS可以有效避免CGI形成的瓶颈，允许客户机直接调用服务器上的方法。分布式对象平台提供一种可以伸缩的由服务器到服务器的体系结构，服务器对象可以运行在多个服务器上，从而可以动态平衡客户端请求的负载。 目前，有两套不同的Object Web规范正在进行着激烈的竞争：一个是Object Management Group和Javasoft公司的联合推出的CORBA/Java 标准，另一个是Microsoft公司提出的DCOM /ActiveX标准。两个标准各有千秋，相持不下。尽管Java编译器在不断改进，但是CORBA/Java 在运行速度上仍然不如DCOM/ActiveX。和Java一样，CORBA/Java规范的最大优势仍然在于其跨平台能力，适用于Windows、Macintosh、UNIX等，而DCOM/ActiveX目前还只能运行于32位Windows系列操作系统。不过，Windows系列操作系统的市场占有率达80%以上，在Internet客户端的计算机市场里，其占有率则可能更高。究竟选用何种规范来开发WebGIS，需要根据软件的设计目标来权衡各方面的因素。 进行WebGIS设计的另外一个重要选择是，在客户端使用矢量地图或者栅格地图。如果使用矢量图形，一般需要在客户端事先安装插件(plug-in)，或者运行时自动下载Java Applet抑或ActiveX控件；在客户端使用栅格图像则不需要而任何额外程序。不过，正因为在客户端使用了插件、Java Applet或者ActiveX控件，采用矢量图形方式可以在本地执行许多操作，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；采用栅格图像方式，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。六、 关键技术Web GIS的发展与GIS技术、信息技术和通信技术的发展密不可分。许多Internet组网技术可直接移植于Web GIS系统。但Web GIS自身还有一些关键技术必须解决，如高质量数据压缩技术、宽带和高码率WAP技术、组件式GIS设计等。随着宽带网的加速普及和WAP技术的快速发展，Web GIS的应用领域将不断拓宽。（1）空间数据的压缩与解压缩GIS中海量的空间数据会产生数据传输和存储问题，即使是宽带高速网，也不能使影象在万维网上以各种比例尺任意漫游，因此空间数据的压缩就显得尤为重要。此外，空间数据的管理和使用，如影象数据库的建立(影象无缝漫游)、网上数据分发、数据通信传播等都要求对空间数据进行压缩和解压缩。目前，由于小波理论能有效地应用于空间数据的压缩和解压缩，从而成为地理信息数据压缩领域的研究热点。（2）基于WAP技术的Web浏览由于无线互联网属于窄带网，网络环境并不十分稳定，但本身技术含量又特别高，因此，如何解决客户端的负荷是一个关键问题。最好的解决办法就是强化服务器端，同时研究具有可兼容、扩展和交互的、满足客户端要求的Web浏览技术。（3）分布式Web GIS数据库管理目前Web GIS数据访问技术有CGI、Web服务器专用APl、JDBC、Object Web 4种方法。Object Web是最新一代的动态网页技术，主要是Java/CORBA和Active X/DCOM 2种互相竞争的技术。Object Web通过分布式对象技术，允许客户机直接调用服务器，开销小，避免了CGI形成的“瓶颈”。2种方式都是独立于语言的，而且是组件式的。但Active X/DCOM目前只能运行在Win 95/NT上，而Java/CORBA具有跨平台的特性，具有十分突出的特点。七、 WebGIS功能（1）地理信息的空间分布式获取WebGIS可以在全球范围内通过各种手段获取各种地理信息。 将已存在的图形数据语言通过数字化转化为 WebGIS的基础数据，使数据的共享和传输更加方便。（2）地理信息的空间查询、检索和联机处理利用浏览器的交互能力， WebGIS 可以实现图形及属性数据的查询检索，并通过与浏览器的交互使不同地区的客户端来操作这些数据。（3）空间模型的分析服务在高性能的服务器端提供各种应用模型的分析与方法，通过接收用户提供的模型参数，进行快速的计算与分析，即时将计算结果以图形或文字等方式返回至浏览器端。（4）互联网上资源的共享互联网上大量的信息资源多数都具有空间分布的特征，利用WebGIS对这些信息进行组织管理，为用户提供基于空间分布的多种信息服务，提高资源的利用率和共享程度。八、 WebGIS存在的不足（1）有限的交互性。WebGIS与传统的桌面GIS相比，用户与浏览器的交互显然要逊色得多。用户不能像桌面GIS或C/S模式的GIS客户端那样体验地图。（2）响应速度受带宽的影响。对于WebGIS用户而言，最让人关心或害怕的是由于网络的延迟而带来的超长的等待。它不能像桌面或本地GIS系统那样对用户的请求作出迅速响应。（3）超时限制。对于许多WebGIS应用，出于性能和安全的需要，往往有超时设置。当用户两次请求超过一定时间间隔时，可能不能正确得到所需要的结果。新一代的WebGIS应用，综合使用了JavaScript，异步请求以及CSS等标准的Web技术，这种基于浏览器的富Internet应用（RIA，Rich Internet Application）极大地改善WebGIS应用的性能和用户体验。九、 几种WebGIS的比较WebGIS是当今GIS的制高点，已成为各大厂商激烈竞争的焦点。几个重要的GIS厂商争相发布各自的WebGIS产品，如MapInfo公司的MapInfo ProServer 、Intergraph公司的GeoMedia Web Map、ESRI的Internet Map Server(IMS) for ArcView & MapObjects，著名的CAD厂商Autodesk公司也推出了MapGuide。这些产品大多发布于1996-1997年。最近Bently公司和MapInfo公司又相继推出了ModelServer/Discovery和MapX Site。现就其中前五个WebGIS产品的技术特征进行比较，列表如下。MapInfo ProServerGeoMediaWeb MapInternet Map Server(IMS)MapGuideModelServer/Discovery公司MapInfo Corp.Intergraph Corp.ESRI Inc.Autodesk Inc.Bently服务器操作系统Windows NT/95Windows NTWindows NTWindows NTWindows NTWeb服务器支持CGI的Web ServerInternet Information ServerInternet Information Server或者Netscape Server支持CGI的Web ServerNetscape Server其他服务器端软件ODBC、MapInfo 4.x 、MapBasicODBCArcView或者MapObjects应用、ODBCODBCMicroStation GeoGraphics ODBC客户端操作系统Windows系列、Macintosh、UNIXWindows NT/95Windows系列、Macintosh、UNIXWindows NT/95Windows系列、Macintosh、UNIX客户端浏览器支持HTML的任意浏览器Internet Explorer、Netscape Navigator支持HTML的任意浏览器Internet Explorer、Netscape NavigatorInternet Explorer、Netscape Navigator客户端是否需要插件(plug-in)/控件(control)不需要如果使用Netscape Navigator浏览器，需要安装ActiveCGM插件；如果使用Internet Explorer浏览器，会自动下载ActiveCGM控件自动下载Java Applet或者ActiveX控件需要安装MapGuide插件(1兆左右)需要安装VRML、CGM、SVF等插件网络传递的图形格式JPEG(栅格图)ActiveCGM(栅格图和矢量图)JPEG/GIF(栅格图)MWF(矢量图)JPEG、PNG、VRML、CGM、SVF(栅格图和矢量图)地图预出版处理动态生成地图动态生成地图动态生成地图需地图预出版处理动态生成地图可发布的数据格式MapInfo地图文件MGE工程、MicroStation DGN文件、FRAME文件、MGEDM文件、ArcView Shape文件、Arc/Info Coverage、SDO文件ArcView Shape文件、Arc/Info Coverage、SDE地图文件、Autodesk DWGfontAutodesk DWGGeoGraphics工程文件、MicroStation设计文件要建立成功的WebGIS应用，选择WebGIS开发