WebGIS重点.doc

名词解释：1、 XML：可扩展标记语言 (Extensible Markup Language, XML) ，是世界万维网协会（W3C）为适应网络发展而制定的、用于描述复杂信息的结构化标记语言。允许各行各业定义适合本行业的标准语言，以便数据存取、处理、交换、转换等。用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。2、 GML：地理标识语言(Geography Markup Language)，是由国际OGC（开放式地理信息系统协会）组织所制定的、基于XML的地理信息编码标准。能够表示地理空间对象的空间数据和非空间属性数据。3、 WebGIS：即万维网地理信息系统，是利用交互网技术扩展和完善地理信息系统的一项新技术，是地理信息系统和交互网技术相结合的一种新的技术方法。4、 CGI：通用网关接口（Common Gateway Interface）是Web服务器调用外部应用程序的标准接口，是最早用于增强Web动态性和交换性的一种方法。5、 SAX：（Simple API for XML，XML简单应用程序接口）是个循序存取XML的解析器API。SAX提供一个机制从XML文件读取资料。它是除了文件物件模型（DOM）的另外一种流行选择。6、 RDF：资源描述框架（Resource Description Framework），是世界万维网协会（W3C）提出的一组标记语言的技术标准，以便更为丰富地描述和表达网络资源的内容与结构。7、 基于位置的服务（LBS）：Location Based Services，它包括两层含义：首先是确定移动设备或用户所在的地理位置；其次是提供与位置相关的各类信息服务。意指与定位相关的各类服务系统，简称“定位服务”，另外一种叫法为MPS-Mobile Position Services，也称为“移动定位服务”系统。如找到手机用户的当前地理位置，然后在上海市6340平方公里范围内寻找手机用户当前位置处1公里范围内的宾馆、影院、图书馆、加油站等的名称和地址。所以说LBS就是要借助互联网或无线网络，在固定用户或移动用户之间，完成定位和服务两大功能。8、 Web Service：是指使用标准技术实现的、公布并运行在互联网上的一些业务流程。9、 MASHUP：是当今网络上新出现的一种网络现象，利用它，即使是没有任何编程技能的普通网民也可以自己编写程序。10、 传感器网络：是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物）。11、 SVG：可升级矢量图形标记语言（Scalable Vector Graphics）是一种开放式的二维矢量图形格式，如同数学标记语言（MathML）一样，也是扩展标记语言XML的一个应用。W3C对它的解释是：SVG是一种使用XML来描述二维图像的语言。它允许种形式的图像对象存在：矢量图形、栅格图像和文本。12、 XSL：扩展样式语言（Extensible Syslesheet Language）是专门为XML设计的样式语言，它被定义为包含有一套元素集的XML语法规范，该语法规范用来将XML文件转换成HTML、XML或其他格式文档。13、 CSS：跟XSL一样都是用来定义XML文档的显示格式的。是一种极其简单的样式语言，很容易记忆和使用，当需要解释一个XML文档时，而不进行任何元素转换时，它是最合适的。但CSS没有复杂的解释模型，并且其应用依赖于要处理的XML文档结构。14、 DOM：文档对象模型（Document Object Model），是W3C组织推荐的处理可扩展标语言（XML）的标准编程接口。DOM将一个XML文档看成是一颗节点树，每一个节点代表一个可以和它交互的对象，这一机制也称为“随机访问”协议，因此，用户可以在任何时间访问数据的任何一部分，然后修改、删除、或插入新数据等操作。论述题1、 地球空间信息科学的进展与应用。 地球空间信息科学(geo-information science)，由全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、计算机技术和数字传输网络等一系列现代技术高度集成，及在信息科学与地球系统科学交叉基础上形成的，以信息流为手段，研究地球系统内部物质流、能量流和人流运动规律的一门应用科学。 地球空间信息技术主要指遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、定位和导航技术(GPS)，俗称3S技术。地球空间信息技术进展：（1） 遥感系统进展 1航天遥感： 高空间分辨率遥感系统、高光谱遥感系统、微波遥感系统、小卫星、侦察卫星、卫星遥感影像处理系统及软件。 2航空遥感 ： 基于大型航空平台的航空遥感、基于轻小型航空平台的航空遥感。 （2） 地理信息系统(GIS)技术进展 1空间数据库管理系统： 关系型数据库+空间数据引擎、多尺度海量栅格数据组织与管理的研究、高等级安全数据库系统、基于空间数据库的遥感影像存储方法研究、空间数据仓库。 2空间数据分析技术 ： 空间数据几何操作、基于空间位置的分析技术、空间数据挖掘技术研究。 3空间信息可视化与交互技术： 自适应空间信息可视化、海量空间信息的渐进传输与可视化、空间信息分布式协同交互处理技术 4地理信息系统的标准与规范 ： 元数据标准、空间数据互操作与信息服务规范 5地理信息系统体系结构及其软件： 集中式地理信息系统软件、组件化地理信息系统软件、网络地理信息系统、网格地理信息系统、时态GIS平台、商业地理信息系统软件产品 （3） GNSS系统、技术及其发展（4） 基于空间位置服务(LBS)的技术进展 （5） 无线传感器网络技术进展 （6） 地球系统数据网站进展 （7） 地球空间信息技术集成、数据融合及建模2、 WebGIS的前沿研究领域。1)动态仿真、虚拟现实与WebGIS的结合。基于三库(图形、影像、DEM)一体化的实时3D可视化技术发展非常迅速，在PC机上已实现GIS环境下的三维建筑物室内外漫游、信息查询、空间分析、剖面分析等功能。随着数字地球、数字中国、数字城市等相关工作的开展,目前基于二维的WebGIS显然已不能满足日益需求的3DGIS在In-ternet/Intranet上应用。结合虚拟现实的可视化优点和GIS的空间分析功能，运用www上构建虚拟现实环境的国际标准VRML(VirtualRealityModelingLanguage)及OpenGL编程等技术在Internet环境下实现虚拟3DGIS已成为国内外研究的热点。虚拟现实地理信息系统(VRGIS)主要是通过VRML转换文件格式，把GIS信息转到VR(虚拟现实)中表示。它是一个在传统的GIS数据基础上，利用VR的制图功能,采用VRML标准的GIS系统。把虚拟现实地理信息系统(VR-GIS)应用到互联网上和WebGIS技术相结合实现WebVRGIS是地理信息系统发展的必然阶段。2)移动通信技术与GIS的有机结合。随着计算机通讯网络的发展，无线应用协议WAP的完善与推广，移动通信技术将使WebGIS的应用得到进一步延伸。未来的GIS用户可以随时方便地双向互动地获取Internet通过无线网络提供的地理信息服务，使将来的地学信息随时随地为任何人任何事情进行4A服务。3)开放式地理信息系统。为了实现客户端透明地访问分布式数据以及无缝操作这些数据,网络地理信息系统就必须进一步走向开放。随着OpenGIS发展及以WebGIS和OpenGIS的相互结合,会使OpenGIS联盟(OGC)得到更广泛的支持,从而促进开放式的GIS的发展,使GIS真正走向社会化、大众化。4)基于网格计算的新一代WebGIS。网格可以称之为第三代因特网应用,它是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机,实现各种资源的全面共享。网格计算是一种利用互联网或专用网络把地理上分布的各种计算机、计算机集群、存储系统和可视化系统等。基于网格计算的GIS平台,能够分布式、协作和智能化处理信息。网格计算已成为人们研究的热点,随着应用的深入,网络计算必将会运用到GIS中并和计算资源、空间地理数据和通信等集成,构成一个较完整的空间信息服务系统。此外基于分布式计算的WebGIS、一体化的空间数据管理与分析及地理标记语言网络环境下开放的空间数据交换格式等也必将是未来WebGIS的发展趋势。结语WebGIS还处于不成熟的初级阶段，用户还不能通过网络终端来实现真正意义上的较为复杂的GIS空间分析，离商业化和实用化应用还有一定距离，但这正是WebGIS向前发展的动力所在。纵观当今全球的地理信息系统，可以看到WebGIS是最活跃的一个分支，在信息技术高速发展的带动下，新一代的WebGIS将主要围绕着数据的互操作和分布式处理及应用的社会化(数字地球)等方向发展。3、 移动GIS的主要实现原理、机制及其优缺点分析。移动GIS (Mobile GIS)是建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的、分布式的、随遇性的移动地理信息服务的GIS，是一个集GIS、GPS、移动通信(GSM/GPRS/CD2MA)三大技术于一体的系统。它通过GIS完成空间数据管理和分析，GPS进行定位和跟踪，利用PDA完成数据获取功能，借助移动通信技术完成图形、文字、声音等数据的传输。 移动GIS特点： （1）移动性。移动GIS是运行在各种移动终端上，通过无线通信技术与服务器端交互，可以随时随地进行空间信息服务。 （2）客户端多样性。移动GIS的客户端指的是在户外使用的可移动终端设备，其选择范围较广，可以是拥有强大计算能力的主流微型电脑，也可以是屏幕较小、功能受限的各类移动计算终端，比如PDA、移动电话等等，甚至可以是专用的GIS嵌入设备，这决定了移动GIS应该是一个开放的可伸缩的平台。 （3）服务实时性。移动GIS最大的特点就是在各种导航定位设备的支持下，在移动的过程中，不受限制地把采集到的相关信息及时处理并发布给用户。 （4）数据资源分散、多样性。移动GIS运行平台向无线网络的延伸进一步拓宽了其应用领域。由于移动用户的位置是不断变化的，移动用户需要的信息也是多种多样的，这就需要系统支持不同的传输方式，任何单一的数据源都无法满足所有的移动数据请求。 （5）信息载体的多样性。与传统GIS相比，移动终端用户与服务器及其他用户的交互手段更加丰富，包括定位服务、视频、语音、图像、图形、文本等。移动GIS缺点：实现起来比较麻烦，需要提供一种机制已决定何时将处理逻辑在本地实现，何时将处理逻辑在服务器端实现4、 Cloud GIS的概念及其主要特点。云计算是基于网络的计算模型，通过构建云计算基础设施来为上层的云端应用提供支撑环境。将GIS与云计算相结合，能够为GIS的信息存储、处理及其应用提供新的发展前景。结合云计算与GIS，提出了基于云计算的GIS系统模型。以云计算的数据存储和透明化用户服务为基础，构建以GIS基础服务设施为服务支撑平台和以GIS基础信息数据与GIS应用程序为应用支撑平台。从而使GIS能够在通过云计算进行底层数据和服务的网络化资源分配，同时为用户提供稳定高效可靠的GIS服务。主要特点：（1）超大规模。“云”具有相当大的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器， Ama、IBM、微软等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。（2） 虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。（3） 高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。（4） 通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。（5） 高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。（6） 按需服务。“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以象自来水，电，煤气那样计费。 （7） 极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。5、 WebGIS的主要实现策略、构建内容及其实现技术手段。 实现策略：（1） 服务器端策略：允许客户端用户向服务器端提交数据和分析请求，服务器端处理请求并将处理结果返回给客户端。 优点：（1）由于所有的GIS操作都是通过GIS服务器来完成的，因此可在客户端配置很低的条件下进行复杂的GIS操作，同时能充分利用现有的GIS资源。 （2）由于在客户端使用的是支持标准HTML的Web浏览器，操作结果是以静态的GIF或TPEG图像的形式来进行表示，因此客户端与平台无关。缺点：（1）网络传输的负担重 （2）服务器负担重 （3）客户端可操作性差（2） 客户端策略：允许用户进行数据的本地操作或分析。 优点：（1）GIS操作速度快 （2）服务器和网络传输负担轻 （3）基于Java applet的WebGIS可以在任何平台上使用 缺点：（1）客户端软件功能有限，对于处理空间数据的能力也受客户机性能的限制。 （2）由于空间数据的复杂性，使得空间数据可以有很多格式进行存储，这样在客户端对于客户端直接请求空间数据的情况下，客户端对于不同的数据源就需要有不同的数据访问接口，从而加大了系统的开发难度。 （3）对于基于ActiveX技术开发的WebGIS只能在Microsoft的Window下的IE中才能运行。 （4）对于基于Plug-in技术开发的WebGIS需要事先在客户端安装Plug-in后才能使用。（3） 混合策略：根据用户请求和网络状况来合理的分配数据处理的位置。在这种情况下，服务器和客户机可以共享它们的性能和数据处理能力，从而合理地把数据和数据处理程序分配，使系统的整体性能最优。 WebGIS构建内容：（1） 信息组织：信息组织关系到网络系统如何向客户端浏览器用户以最佳方式提供需要的信息。（2） 信息交换：要实现客户端与服务器端的信息交流，需要一整套信息交换协议，协议分请求与应答两个相互对应的部分。协议内容需要完整地反映系统所需要完成的功能以及一些控制过程。（3） 信息表达：涉及两方面的问题：一是操作界面的组织，二是空间信息的表达方式。（4） 综合分析：综合分析的提出，是因为WebGIS不能仅仅满足对空间数据的浏览和简单的数据查询，而且需要有完备的空间查询和空间分析能力，这就需要对数据库中的空间和属性数据进行复杂的处理。（5） 数据安全：数据安全和用户管理方面所采用的策略有：数据库访问控制、用户注册与认证、加密策略。（6） 开放性：建立一个基于WWW和网络空间信息系统是WebGIS的最终目标。 实现技术：（1） HTML和DHTML：HTML是WWW世界上流行的超文本标记语言，是建立超媒体文档的最基本语言。DHTML是HTML的一种扩展，以更少、更便捷的页面下载，提供更加丰富多彩的图形和数据。（2） CGI：概念里有。（3） Server API：是比CGI更有效的Web服务器扩充方法，原来的CGI程序被封装成共享库的应用函数。（4） Plug-in技术：用于扩充Web浏览器的功能，利用该技术构建的GIS Plug-in能使Web浏览器支持处理特定格式的GIS数据，并为Web浏览器和GIS服务器程序之间的通讯提供条件。（5） ActiveX 技术：是建立在微软OLE技术之上的一种技术，其基础是COM，是为扩展微软的IE功能而提供的公共框架。（6） ASP技术：（Active Server Page）动态服务器页面，是Microsoft公司为它的Web服务器开放的一个开放的、独立于浏览器、不需要编译的Web应用环境。（7） Java技术：是由SUN公司推出的一种面向对象的计算机语言，其特点是简洁、动态适应性强，运行稳定、安全；对网络而言，与计算机结构体系无关，容易移植，在一种系统下开发的应用软件可以直接在完全不同的系统下运行。（8） JSP技术：Java系列中用于建设和管理动态页面的一项技术，能够快速开发基于Web的、独立于平台的应用程序。6、 移动GIS的结构及其主要组成部分。与传统GIS相比，移动GIS的体系结构略微复杂些，因为它要求实时地将空间信息传输给服务器。移动GIS的体系结构主要由三部分组成：客户端部分、服务器部分和数据源部分，分别承载在表现层、中间层和数据层。表现层是客户端的承载层，直接与用户打交道，是向用户提供GIS服务的窗口。该层支持各种终端，包括手机、PDA、车载终端，还包括PC机，为移动GIS提供更新支持。数据层是移动GIS各类数据的集散地，确保GIS功能实现的基础和支撑。中间层是移动GIS的核心部分，系统的服务器都集中在该层，主要负责传输和处理空间数据信息，执行移动GIS的功能等。包括Internet、Web Server、Map Server等组成部分。7、 手机基站定位的6种主要方式。手机基站定位服务又叫做移动位置服务（LBSLocation Based Service），它是通过电信移动运营商的网络（如GSM网）获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标），在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务，例如目前中国移动动感地带提供的动感位置查询服务等。一种是基于GPS的定位，一种是基于移动运营网的基站的定位。基于GPS的定位方式是利用手机上的GPS定位模块将自己的位置信号发送到定位后台来实现手机定位的。基站定位则是利用基站对手机的距离的测算距离来确定手机位置的。后者不需要手机具有GPS定位能力，但是精度很大程度依赖于基站的分布及覆盖范围的大小，有时误差会超过一公里。前者定位精度较高。此外还有利用Wifi在小范围内定位的方式。1 手机GSM定位技术方案。这种方案的成本是GPS的1/3。但受移动基站网络资源的限制，在连续定位方面的成本较高。一类是由移动站(MS)主导的定位技术。单从技术角度讲，这种技术更容易提供比较精确的用户定位信息，它可以利用现有的一些定位系统，基站(BS)主导的定位技术，这种解决方案需要对现存的基站、交换中心作出某种程度的改进，但它可以兼容现有的终端设备。其可选用的具体实现技术主要包括：测量信号方向(信号的到达角度，简称AOA)的定位技术、测量信号功率的定位技术、测量信号传播时间特性(到达时间，简称TOA；到达时间差，简称TDOA)的定位技术。为了提高定位的精度，也可以采用利用采用上面数种技术的组合。8、 SOA的概念及其对WebGIS发展产生的影响。面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种各样的系统中的服务可以使用一种统一和通用的方式进行交互。9、 应用：列举目前主要的WebGIS平台及其主要的电子地图网站（8个以上）。Webgis平台：ESRI公司的ArcIMS9.0 、MapInfo公司的MapXtreme2004Intergraph公司的GeoMedia Web Map 、AutoDesk公司的MapGuide武汉吉奥公司的Geosurf 、北京超图公司的SuperMap IS武汉中地软件公司的MapGIS_IMS10、 XML的概念、定义及其主要特点。XML的定义：XML特点：（1） 简单：XML经过精心设计，整个规范简单明了，它有若干规则组成，这些规则可用于创建标记语言，并能用一种常常称作分析程序的简单程序处理所有新创建的标记语言。（2） 开放：XML是SGML在市场上有许多成熟的软件可用来帮助编写、管理等，开放式标准XML的基础是经过验证的标准技术，并针对网络做最佳化。（3） 高效且可扩充：支持复用文档片断，使用者可以发明和使用自己的元素，也可以与他人共享，可延伸性大；在XML中，可以定义无限量的一组标注。XML提供了一个标示结构化资料的架构。（4） 国际化：标准国际化，且支持世界上大多数文字。这源于依靠它的统一代码的新的标准化，这种编码标准支持世界上所有以主要语言编写的混合文本。（5） 容易使用：XML只比HTML稍微复杂一些。（6） 灵活性：XML可不使用DTD，但可以使用DTD来把文档结构定义到最细微的环节。通过DTD，可以定义文档的确切结构，这样无论是数据结构还是内容都可以很容易的确认。11、 叙述基于XML的WebGIS一般体系结构。（1） 资源层：是WebGIS的数据源，存储着地理空间数据，这些数据即可以是以XML编码的数据，也可以是非XML编码的一般数据，对于以XML编码的数据可通过XML查询语言XQL或XML_QL对所需的数据进行检索并以XML文档的形式返回给应用层，而对非XML编码的一般数据则需要通过一般的SQL查询进行数据检索，检索结果经XML转换引擎转换成XML文档并返回给应用层进行处理。（2） 应用层：WebGIS的应用层用于响应客户层的请求，它从资源层取得以XML格式编码的数据，并根据用户的情况将数据转换成栅格图像（如JPEG或GIF）或通过样式表将XML格式的数据转换成Web矢量格式（如VML、SVG、X3D、VRML），甚至是GML格式。（3） 客户层：由于XML是内容和格式分离的语言，因此对于XML文档在客户端浏览器上的显示，通常仅需要相应的样式表（Style Sheet）即可。但由于地理空间数据具有复杂的图形特征，因此对于以XML行使编码的地理空间数据，通常需要以下两种方法来实现地图数据的显示：一是构建专用的图形浏览器；二是将XML文档转换成相应的Web图形格式（如VML、SVG、PGML）。12、 叙述ArcXML体系中的5个基本元素及其主要作用。ArcXML是ESRI公司所定义的基于XML的语言，它主要用于ArcIMS在不同的组件中进行通讯。在ArcXML体系中包含5个基本元素。ArcXML元素包含在ArcXML的声明部分。4个子元素CONFIG、REQUEST、RESPONSE和MARKUP定义了ArcXML声明的类型。 CONFIG元素通过设定属性和定义图层配置地图；REQUEST、RESPONSE和MARKUP元素用于在不同的部件间进行通信。所有从客用户端向空间服务器传递的请求用REQUEST元素。RESPONSE元素用在从空间服务器返回的响应中。MARKUP元素描述了客户端通过EditNotes工具进行修改。13、 了解XML的基本语法结构。（编写通讯录） 张三 001 A公司 （010）63245767 五街1234号 北京市 北京 14、 叙述一体化的空间数据管理与分析。采用空间数据库技术是一体化管理的基础;同时,对多源空间数据一体化集成、多尺度空间数据的一体化管理、历史空间数据的管理等问题进行分析使用空间数据库管理空间数据，实现空间数据 和属性数据一体存放在数据库管理系统中，避免了 以文件方式存储数据所面临的海量数据存取困难、 多用户并发以及远程数据共享等方面的局限。15、 叙述基于分布式计算的WebGIS系统的特点及原理。 分布式计算目前的实现是客户机/服务器计算，它是实现完全分布式计算的一个中间步骤。完全分布式计算是一个非集中的，对等的（peer-to-peer）的协同计算。目前分布式计算主要采用的技术有面向对象的构件技术、以文档为中心的软件体系结构、标准、以及终端的用户编程。与面向对象的技术相结合的分布式对象计算技术成为分布式计算的主流。其技术特点是：（1） 主要解决分布异构环境下的互操作问题（2） 将客户机/服务器模式与面向对象技术结合在一起（3） 提供面向对象的API（4） 建立集成框架或软件总线（5） 实现应用软件的部件化开发 分布式WebGIS应用从简单的已绘制好的地图在Web浏览器上显示，到基于Internet的GIS功能综合，远程的GIS用户可以共享普通的GIS数据，并与其他的GIS用户实现实时通讯。发展分布式Internet GIS应用技术，集中体现在服务器、客户机和通讯网络3个方面。服务器存储数据和应用程序，客户机使用数据和应用程序，网络通讯控制服务器与客户机之间的信息流。16、 了解地理标记语言这种网络环境下开放的空间数据交换格式