internetGIS.doc

飞速发展的InternetIntranet已经成为GIS新的系统平台，利用Internst技术在 web上发布空间数据供用户浏览和使用是GIS发展的必然趋势。从www的任一节点， Internet用户可以浏览 WebG!S站点中的空 间数据、制作专题图，进行各种空间检索和 空间分析，这就是基于www的地理信息系统 (WebGIS)。 WebG!S显然要求支持 Internet Intranet标准，具有分布式应用体系结构，它可以看作是由多主机、多数据库与多台终 端通过InternetIntranet组成的网络其 网络Client端为GIS功能层和数据管理层，用以获得信息和各种应用i网络Server端为 数据维护层，提供数据信息和系统服务。W功GIS系统可以分为四个部分：webGIS 浏览器，用以显示空间数据信息并支持C11ent端的在线处理，如查询和分析等； WebGIS信息代理，用以均衡网络负载，实现空间信息网络化；WebGIS服务器，用队病足 浏览器的数据请求，完成后台空间数据库的 管理；W功GJS编辑器，提供导入空间数据库 数据的功能，形成完整的GIS对象、GIS模型和GIS数据结构的编辑和表现环境。 目前， WebGIS的实现方法有 Java编程法、 ActiveX法、公共网夫接口法(CGl)、服务器应用程序接口法(ServerAPl)和插件法 (PlUgins)等。 国外ESRI、 Maplnfo、 Intergraph、 AutoDesk等公司已经提供了他们各自的WebGIS解决方案，国内的武汉测绘科技大学实现了 Internet GeoStar；北京大学李疡教授、许卓群教授和中科院这感应用研究所杨崇俊研究员各自领导的课题组都在从事 WebGIS开发，许多其他的GIS公司也在WebGIS方面做了很多工作。 WebGIS是GIS走向杜会化和大众化的有 效途径，也是GIS发展的必由之路。Internet GIS可以简单定义为在Web上的GIS，则在Internet上能够让全球用户使用全球范围内地理信息数据的地理信息系统。当前Internet正在以惊人的速度迅速膨胀发展，今天，WWW所具备的图形用户环境、用户查询和实时数据库获取和数据展示功能，为实现通过WWW根据用户请求交互式制作和展示地图数据提供了可能。在这样的形势下，如何将GIS引入Internet世界，使GIS充分利用和发挥互联网的优势，就成为GIS发展研究的一个重要课题。一、Internet GIS的特点与传统的基于桌面或局域网的GIS相比，Internet GIS具有以下的特点： 全球化的应用范围，真正的信息共享。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。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，而这一特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。 跨平台特性。在Internet GIS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Internet的WebGIS可以做到“一次编成，到处运行” ，把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。 可以大规模降低系统成本。普通GIS在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS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。Internet GIS在客户端通常只需使用Web浏览器（有时还要加一些插件），其软件成本与全套专业GIS相比明显要节省得多。另外，由于客户端的简单性而节省的维护费用也不容忽视。 更简单的操作。要广泛推广GIS，使GIS系统为广大的普通用户所接受，而不仅仅局限于少数受过专业培训的专业用户，就要降低对系统操作的要求。通用的Web浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。 巨大的扩展空间。Internet技术基于的标准是开放的、非专用的，是经过标准化组织IETF和W3C为Internet制定的，这就为Internet GIS的进一步扩展提供了极大的发挥空间，使得Internet GIS很容易与Web中的其他信息服务进行无缝集成，建立功能丰富的具体GIS应用。二、技术发展由于Internet GIS 尚处于发展初期，与传统的GIS相比，大多数只能提供简单的空间信息发布和查询功能，尚未形成一套完整的理论体系和实际可操作模式。不过，国内外一些商用 GIS 公司和机构已经率先推出了各自的 Internet GIS 系统。这些系统基本反映了当前的 Internet GIS 的技术发展水平，概括起来，可分如下几种技术路线。 通用网关接口（CGI） Internet GIS最先使用的方法是CGI技术。即提供专用空间数据库的Web接口。CGI是一种连接应用软件和Web服务器的标准技术，是HTML的功能扩展。HTML超文本是一种不可编程的静态文本，它的设计原则是显示数据和文件，而不是处理数据，因而不能用来产生动态的信息，缺乏交互性。但是，灵活易用的CGI程序与HTML的结合实现了交互式的动态通信。例如，为了让用户存取数据库中的信息，CGI可以被用来连接网络服务器中的数据库服务器，在系统中起桥梁作用。1997年ESRI推出了MapObjects Internet Map Server，使用HTML将客户端的请求传给Web服务器，而Web服务器则通过专用的CGI访问GIS服务器，GIS服务器承担了所有的查询、计算工作，将结果构建成一个HTML文档反馈给Web服务器，再将HTML文档传给客户端浏览器。利用这种CGI方法，只要用户在网络浏览器上按一下，信息就通过交互网络传回到网络服务器上，然后由CGI程序将此信息传至后端的GIS软件。例如，可以要求GIS软件将地图中的某个地区放大，然后将放大后的地图屏幕图像传给用户。 插件技术（Plug-ins）基于CGI的系统仅提供给用户端有限的GIS功能，传给用户的信息都是静态的，而且用户的GIS操作都需要由服务器来处理。解决这个问题的方法是把一部分服务器上的功能移到用户端上，这样不仅加快了用户操作的反应速度，而且也减少了网上的流量。标准WWW浏览器只提供了一些最基本的浏览和导航功能，而缺乏处理地理空间数据的能力。 插件法(Plug-ins)是由网景公司发明的为了增加网络浏览器功能的方法。该公司提供了一套应用程序接口(API)。因此也可用能和网络浏览器直接交换信息专门的GIS软件包的方法来构建Internet GIS。通过Plug-ins技术可以增加网络浏览器处理地理空间数据的能力，使人们更容易获取地理数据，而且可以减少网络服务器的信息流量，从而使服务器更有效地为更多的用户服务，因为大多数用户的数据处理功能可以由网络浏览器插入软件来完成。但插入软件也需和传统软件一样先安装，后使用，从根本上讲是对传统GIS的改良方案。 基于JAVA或ActiveX技术尽管插件可以和网络浏览器一起有效地处理空间数据，但这种方法仍有不少缺陷。首先，它将导致用户端负担过重，因为几乎每个软件厂商都希望它的软件能与交互网兼容。显然这不符合标准网络浏览器的设计思想。其次，众多插入软件的管理会成为信息技术部门的一个大问题，因为无论任何人，只要可以联入互联网就都可以接收最新的插入软件。为解决上述问题，互联网程序语言应运而生。目前最普及的互联网程序语言是Java，另一种语言是由微软公司提出的Active X。与Java相比，Active X目前还没有解决非常重要的网络安全问题。 互联网程序语言与前面所述的几种方法的不同之处主要在于，允许可执行程序从网络服务器上传到用户机器上，并直接在用户机器上执行，从而省略了一整套传统软件的安装过程。由于程序是在用户端执行的，因而避免了用户和服务器之间不必要的信息流量，提高了整个网络的运行效率。另外，这种方法让用户可以自由地处理每个地理实体，而不只是获取一幅由服务器处理好的静态图像。 三、面临的问题在认清Internet GIS给我们带来诸多好处的同时，还应看到目前Internet GIS在着许多不成熟的方面，主要有如下几点。 Internet带来的网络速率的限制及相应的安全性问题。通过Internet实现空间信息的共享，必须首先保证数据库的安全。由于数据的生产部门在数据的生产和更新上花费了巨大的人力、物力、财力，从经济利益考虑，要求在数据的生产部门建立专门的数据服务器，保证用户只能每次登录对最新数据浏览、查询、分析，而不能下载或保存数据到本地硬盘。同时，在网络环境下，随着用户的不断增多，应针对不同用户的需求作不同的权限设置。比如，对于系统管理员级别的用户就可以使用系统的培植与编辑部件对服务器端的系统参数与数据更新、修改；而一般用户可能只具备浏览、查询、统计制图功能。 多源数据的获取和管理。Internet GIS的主要用途是为地理信息生产部门和Internet 用户之间提供纽带和桥梁。获取和管理多种地理信息数据源是Internet GIS应具备的重要特征。单一数据源已经不能满足日益增长的信息交互与 Open GIS 规范的需求，数据集中而非分布式存放与管理不利于信息的共享与更新。 缺乏丰富的空间信息表现手法以及更加强大的空间分析功能。浏览器作为静态网页的浏览工具难以用来进行表达丰富的空间信息。HTML能将文本和静止的图片组织在一起，通过Java编写的Applet小程序可实现文本和图片的动态和特技效果，但就整体而言，仍限于静态的范围内。因此，Internet GIS还难以进行一些复杂的空间操作如平滑放大。另外，目前大多数Internet GIS系统只能提供简单的空间信息发布和查询功能而缺少像缓冲区分析、叠置分析、资源分配空间分析功能。四、应用前景Internet以其开放性和友好界面迅速成为网络信息处理和分布的载体。有效地与Internet集成将是目前和未来一段时期GIS的发展目标，GIS技术的迅猛发展不仅使其应用领域更宽，而且也对其本身提出了更高的要求。若使GIS的处理功能更强、效率更高，必须利用最新技术以充实和发展自己，其中很重要的方面就是充分利用计算机网络技术。Internet能使GIS实现分布式存储与管理，共享分布在不同地点的各种软硬件资源及数