Web GIS技术原理与应用开发

精品文档 1欢迎下载 WebWeb GISGIS 技术原理与应用开发技术原理与应用开发 第 1 章 绪论 1 11 1 WebGIS 是 Internet 和 www 技术应用于 GIS 开发的产物 是利用 Web 技术来扩展和完善地理 信息系统的一项新技术 是实现 GIS 互操作的一条最佳解决途径 1 21 2 WebGIS 的基本特点 1 WebGIS 是全球化的客户 服务器网络系统 2 WebGIS 是交互式系统 3 WebGIS 是分布式系统 4 WebGIS 是动态系统 5 WebGIS 是跨平台系统 6 WebGIS 能访问 Internet 异构环境 7 WebGIS 是图形化的超媒体信息系统 1 31 3 WebGIS 的基础技术 空间数据库管理技术 面向对象方法 客户 服务器模式 组件技术 分布计算平台 1 41 4 webGIS 的几个应用层面 空间数据发布 空间查询检索 空间模型服务 Web 资源的组织 1 51 5 webGIS 与 GIS 的不同之处 1 它必须是基于网络的客户机 服务器系统 C S 而传统的 GIS 大多数为独立的单机系统 2 它利用 Internet 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 3 它是一个分布式系统 用户和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上 第 2 章 计算机网络的基本原理 2 12 1 计算机网络 凡是将地理位置不同 并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路 连接起来 以功能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统 称之为计算机网络系统 2 22 2 计算机网络的发展 a 远程联机系统阶段 b 计算机互连阶段 c 标准化系统的阶段 开放系统互联基本参考模型 OSI d 网络互连与高速网络系统阶段 2 32 3 计算机网络分类 1 按覆盖范围分类 局域网 城域网 广域网 2 按通信媒体分类 有线网 无线网 无线有线混合网 3 按数据交换方式分类 线路交换方式 报文交换方式 分组交换方式 4 按使用范围分类 公用网 专用网 2 42 4 几种基本的联网设备 根据网络互连所在的层次 通常的联网设备有以下几类 物理层互连设备 即中继器 repeater 数据链路层互连设备 即网桥 bridge 网络层互连设备 即路由器 router 网络层以上的互连设备 通称为网关 gateway 或应用网关 2 52 5 TCP IP 协议具有以下特点 协议标准具有开放性 其独立于特定的计算机硬件及操作系统 可以免费使用 统一分配网络地址 使得整个 TCP IP 设备在网络中都具有唯一的 IP 地址 实现了高层协议的标准化 能为用户提供可靠的服务 2 62 6 域名是有层次的 Internet 主机域名的一般格式为 四级域名 三级域名 二级域名 顶 级域名 但不一定都分为四级 如 WWW Sina com cn 精品文档 2欢迎下载 2 72 7 动态网页技术 CGI 技术 ASP 技术 JSP 技术 DHTML 技术 PHP 技术 2 82 8 TCP IP 协议体系与 OSI 体系结构的比较 7 应用层 应用层 6 表示层 TELNET FEP SMTP 等 5 会话层 4 传输层 传输层 TCP UDP 3 网络层 网际层 2 数据链路层 网络接口层 1 物理层 2 92 9 IIS 是一种 Web 服务组件 其中包括 Web 服务器 FTP 服务器 服务器和 SMTP 服 务器 分别用于网页浏览 文件传输 新闻服务和邮件发送等方面 第 3 章 Web GIS 基本原理 3 13 1 Web GIS 的信息内容涉及信息组织 信息交互 信息的表达 综合分析 数据的安全和开 放性等多个方面 3 23 2 Web GIS 的功能大致可分为 数据请求 信息查询 分析 制图 帮助 控制和元数据请 求 等七大类 3 33 3 Web GIS 的应用模式 空间数据发布 空间查询检索 空间模型服务 Web 资源的组织 3 4 3 4 动态地图浏览工作原理 Web 浏览器发出 URL 请求给 Web 服务器 Web 服务器根据 URL 请求 及响应的参数 启动地图生成器 GIS 接口程序 GIS 软件或制图脚本等 临时生成地图图像 并将其传送给 Web 浏览器显示 3 53 5 Web GIS 的基本实现方式 基于 CGI 方式 基于 Plug in 方式 基于 ActiveX 方式 基于 Java Applet 方式 基于 切片 方式 Web GIS 实现方法 1 CGI 方法 公共网关接口方法就是互联网络服务器通过调用外部应用程 序的接口扩展网络服务器的功能 2 Plug in 方法 Plug in 技术方法是在客户端的浏览器上增加一个能识别矢量图形数据的 插件 3 ActiveX 方法 ActiveX 是 Microsoft 建立在 OLE Object Linking and Embedding 对 象连接与嵌入 基础上的可重用的组件标准 能被支持 OLE 标准的任何程序和应用系统所使用 4 Java Applet 方法 普通的浏览器一般都是 Applet 的容器 在网页运行时 能自动从 服务器下载可执行代码到客户端 代码在 Java 虚拟机上运行 与浏览器紧密结合 扩展浏览器 功能 3 63 6 基于地图切片的特点 优点 1 与平台和操作系统无关 具有很良好的跨平台能力 2 预先生成瓦片 减轻了服务器的负担 3 能充分利用浏览器客户端缓存和多线程技术 提高响应效率 4 能处理海量的 GIS 数据 缺点 1 需要编写大量的客户端 Java 代码 2 地图表现比较有限 无法进行图层控制 精品文档 3欢迎下载 3 空间分析有限 无法实现较高级的 GIS 功能 适合大众应用开发 很多专业应用 的功能无法实现 3 73 7 Web GIS 空间数据特点 基于 Web GIS 的地理信息具有分布式 多源 异构和特定的用户显 示界面的特点 3 83 8 对于 PC 机客户端而言 主要有三种类型 专用的地理信息浏览器 通用浏览器加上地理信 息显示插件 通用浏览器 3 93 9 Web GIS 地理信息服务中的信息流通通常需要经过以下 3 个角色 数据提供商 分布式地理 信息服务提供商 服务消费者 3 103 10 XML eXtensible Markup Language 可扩展标记语言 是当今最热门的网络技术之一 被 称为 第二代 Web 语言 下一代网络应用的基石 XML 和 SGML 一样 是一种 元语言 即 XML 是一种用来定义其他语言的语法系统 3 113 11 在 Internet 世界 XML 的用途主要有两个 一是作为元标记语言 定义各种实例标记语言 标准 二是作为标准交换语言 担负起描述交换数据的作用 XML 用途 1 XML 把数据从 HTML 分离 2 XML 简化数据共享 3 XML 简化数据传输 4 XML 用于创建新的 Internet 语言 3 123 12 HTML 与 XML 对比 HTML XML 不具有扩展性 是元标记语言 可用于定义新的标记语言 侧重于如何表现信息 侧重于如何结构化地描述信息 不要求标记的嵌套 配对等 不要 严格要求嵌套 配对 并遵循 DTD 求标识之间具有一定的顺序 文档类型定义 的树形结构 难以阅读 维护 结构清晰 便于阅读 维护 内容描述与显示方式整合为一体 内容描述与显示方式相分离 不具有保值性 具有保值性 已有大量的编辑 浏览工具 编辑 浏览工具尚不成熟 3 133 13 地理标记语言 GML Geography Markup Language 是 OGC 开发的基于 XML 的地理信息编码 工具 是对 XML 的一种扩展 其目标是解决全球地理参考信息的互操作问题 GML 特点 1 提供适用于 Internet 环境的空间信息编码方式 用于数据传输和存储 2 能够扩展 用以支持对空间信息的多样化需求 不管是用于对空间信息的单纯描述 还是进行更 深层次的分析使用 3 以一种可扩展和标准化的方式为基于 Web 的 GIS 建立良好的基础 4 允 许对地理空间数据进行高效率编码 5 提供了一种容易理解的空间信息和空间关联的编码方式 6 实现空间和非空间数据的内容和表现形式的分离 7 易于将空间信息和非空间信息进行整合 8 易于将空间几何元素与其它空间或非空间元素连结起来 9 提供一系列公共地理建模对象 从而使各自独立开发的应用之间互操作成为可能 3 143 14 Web GIS 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 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 精品文档 4欢迎下载 率和共享程度 第四章 Web GIS 技术应用方法 4 14 1 SVG Scalable Vector Graphics 矢量图形标记语言 是一种基于 XMl 标准的图形图像描 述语言 4 24 2 SVG 地图具有 1 放大缩小 2 文字的查询 3 文件小 SVG 是文本文件 4 可提供 16 位色支持 使地图颜色丰富多彩 5 可以很容易地实现和用户交互 6 支持超链接 4 34 3 SVG 在 Web 应用中的优势 1 基于 XML 格式 易于 Web 发布 传输 跨平台 2 交互性 强 支持各种先进的网页交互技术 3 SCG 是一种文本描述格式 可以很容易地查询和升级复 杂数据 4 数据量少 传输效率高 5 能获得更广泛的硬件支持 4 44 4 基于 SVG 的 Web GIS 1 空间数据在 SVG 文档中的组织 2 基于 SVG 图元的空间数据表达 3 属性数据的编码 4 基本的地图操作功能实现 5 基于 SVG 的 Web GIS 体系结构 4 54 5 GML 地理标记语言 与 SVG 的关系 GML 与 SVG 都是基于 XML 且与几何图形相关的标记语 言 其中 GML 描述地理数据 包括空间几何 要素属性以及要素之间的拓扑关系 SVG 描述图 形 图像以及文本 但不支持拓扑表达 两者具有一定的对应关系 4 64 6 VRML 虚拟现实标志语言 是一种三维造型和渲染的图形描述性语言 它把 虚拟世界 看 成是一个场景 而场景中的一切都被看成是对象 对每一个对象的描述就构成了 wrl 文件 VRML 文件的扩展名 4 74 7 VRML 的功能 存在感 交互性 立体感的视觉效果 立体感的听觉效果 动态显示与网络 无关 脚本功能 全球资讯网参考点 超连接功能 4 84 8 基于 GeoVRML 的 Web VRGIS 1 系统特点 配置灵活 开发成本低 部署方便 技术不断 全新 网络宽带要求低 2 地理要素的 GeoVRML 模拟 3 体系结构 静态生成 动态生成 4 94 9 海量遥感影像数据的发布关键技术 1 影像分块技术 2 空间索引技术 3 影像金字塔 的建立 4 数据缓存技术 4 104 10 Web 服务 Web Service 是基于 XML 和 HTTPS 的一种服务 其通信协议主要基于 SOAP 服 务的描述通过 WSDL 通过 UDDI 来发现和获得服务的元数据 4 114 11 Web Service 基本特征 1 互操作性 2 普遍性 3 易于使用 4 完好的封装性 5 松散藕合 6 使用协议标准规范 7 高度可集成能力 4 124 12 Web Service 的基本结构 Web Service 目录 Web Service 发现 Web Service 说明 Web Service 对象传递 4 134 13 基于 Web Service 的 Open GIS 的五个基本服务 地理数据服务 地图表现服务 过程处理 服务 发布注册服务 客户端应用 OGC 的几个开放式 GIS 服务标准 WMS WFS WCS 4 154 15 WFS Web Feature Service Web 要素服务 支持对地理要素的插入 更新 删除 检索 和发现服务 该服务根据 HTTP 客户请求返回 GML Geography Markup Language 地理标识语言 数据 4 164 16 OpenAPI 提供的服务内容 搜索类 文字资讯类 多媒体类 图片 视频等 地理信息类 用户及关系类 电子商务类 注册类 4 174 17 API Application Programming Interface 应用程序接口 又称为应用编程接口 就是 软件系统不同组成部分衔接的约定 第 6 章 ArcIMS 开发指南 6 16 1 ArcIMS 是 ESRI 公司推出的第二代互联网地理信息系统平台 用于创作 设计 发布和管理 Internet 地图制图的 Web GIS 应用系统 ArcIMS 提供了 HTML 和 Java 两种浏览器 但它同时 精品文档 5欢迎下载 也支持其他的客户端 如 ArcGIS Desktop ArcPad 和无线设备 6 26 2 ESRI 公司把 ArcIMS 划分为三层 表现层 即客户端 对应 View 层 事务逻辑层 即中 间件 对应 Controller 层 数据存储层 即服务器 对应 Model 层 6 36 3 ArcIMS 结构体系中的组件构成有 Web 服务器 Servlet Engine Servlet Connectors 和 Java Runtime Environment 6 46 4 空间服务器提供五个功能 其基本功能为处理影响及要素 影像服务器生成地图影像文件 而要素服务器则流化地图要素 如 Shapefile ArcIMS 空间服务器还有三个功能 查询服务器 允许进行数据库搜索 地理编码服务器进行地址匹配操作 提取服务器允许对数据进行裁剪并提 取子集 6 56 5 使用和管理 ArcIMS 的五个主要任务 1 创建一个地图配置文件 Author 创作者 2 设计一个 Web GIS 网站 Designer 设计者 3 管理地图服务 Administration 管理器 4 远程管理 ArcIMS 服务 Manager 管理器 网站形式 5 预览 测试和定制站点客户端 Viewer 浏览器 6 66 6 ArcIMS 支持的三种数据格式 Shapefiles 格式 ArcSDE 影像数据格式 GIF JPG PNG 6 76 7 定制 HTML Viewer 对 HTML Viewer 框架布局的定制 对 ArcIMSparam js 文件的定制 HTML Viewer 和服务器之间的通信原理 ArcXML 请求 响应循环 第七章 ArcGIS Server 开发指南 7 17 1 ArcGIS Server 是一个基于 Web 的企业级 GIS 解决方案 用于构建集中管理 支持多用户的 具备高级 GIS 功能的企业级 GIS 应用与服务 为创建和管理基于服务器的 GIS 应用提供了一个高 效的平台 ArcGIS Server 是一个基于 Web 的综合性 GIS 可为制图 分析 数据采集 编 辑和空间信息管理提供各种即插即用的应用程序和服务 7 27 2 ArcGIS Server 的 GIS 服务器组成 GIS 服务器 Web 服务器 客户端 数据服务器 管理 工具 GIS 资源制作工具 GIS Server 由两部分组成 服务器对象管理器 SOM 和服务器对象容器 SOC 7 37 3 ArcGIS Server 包含的主要技术 ArcSDE 技术 Web 地图应用 ArcGIS Mobile 技术 7 47 4 ArcGIS Server 的使用 1 创建地图服务资源 2 服务类型与功能 3 使用 ArcCatalog 发布服务 4 使用 Manager 发布服务 5 创建地图缓存 7 57 5 ArcGIS Server 服务类型 地图服务 地理编码服务