基于智能客户端的网络GIS解决方案初探

1、基于智能客户端的网络GIS解决方案初探16测绘通报2005年第12期文章编号:04940911(2005)12001604中图分类号:P208文献标识码:B基于智能客户端的网络GIS解决方案初探黄慧,边馥苓(武汉大学空间信息与数字工程研究中心,湖北武汉430079)PrimaryExplorationofaSolutiontoInternetGISBasedonSmartClientHUANGHui,BIANFu-ling摘要:网络GIS是当前GS研究的一个热点课题.首先介绍几种常用的网络GIS解决策略,进而分析基于客户端的策略对高访问量,大量GIS分析功能要求处理的优越性,在此基础上,利用M

2、icrosoft.NET框架对网络GIS体系结构进行设计.实践表明,基于智能客户端的网络GIS可以加快对用户清求的响应速度,并且客户端成为强大的智能型,降低服务器的处理负载,具有使负载均衡的特点.一,引言送到客户端.这是典型的瘦客户,胖服务器模网络GIS是地理信息系统与互联网(Internet/输,处理计算,信息发布等功能为GIS所需要的数据采集,分析计算,共享等功能提供了有效的技术支过去的短短十年间,网络G1S取得了巨大的发展,正处在发生重大技术变革的关键时期,新技术的出现,新标准的颁布,如分布式技术,组件技术,XML多的网络GIS实现技术,如何针对具体的应用选择合适的技术来组织开发,以取得

3、满意的应用效果,就显得尤其重要.二,网络GlS解决方案分析虽然实现网络GIS的方法有多种,如CGI,API,3ava,ActiveX,Plugin等,但其基本体系结构一般都采用客户/服务器(C/S)模式,即客户端向服务器端提出信息处理的请求,服务器端接收请求后,根据要求执行数据的各种查询,检索,分析等相应操器端负载的分配策略不同,主要分为以下三种l2:1.基于GIS服务器的模型,这种模型由客户端浏览器向通用网关接口(CGI)发出服务请求,CGI接到服务请求后调用GIS眼务器的地理空间数据进行处理,最后将处理结果以静态HTML页面的形2.基于客户端的模型,这种模型一般采用配套的服务器和客户端软件

4、,把需要的地理空间数据从服务器端下载到客户端,由客户端软件进行处理.3.部分基于客户端的模型,这种模型采用前端捅件技术(Plugin,ActiveX,JavaAppIet等)将GIS客户端的处理能力,平衡客户和服务器两端的数据处理量,减轻网络传输负担.这三种模型在实际应用中各有优缺点,基于GIS服务器的模型虽然简化了客户端,但把所有处理工作集中在服务器端,加大了服务器端处理的数据量和网络传输负担;基于客户端的模型虽然增加了客户端处理能力,减少了服务器端处理的数据量和网络传输负担,但是由于客户端软件功能有限,对于地理空间数据标准有局限性,需要及时对地理空间数据进行更新;部分基于客户端的模型将基于

5、GIS服务器模型中服务器的部分功能转移到客户端处理,在一定程度上减少了网络传输量,利用了客户端资源,但需要确定哪些数据和操作在服务器端执行,哪些在客户端执行,软件的设计成本较高,而且三种模型的网络GIS都有相应较成熟的实现机制和适用范围,但在实际应用中还存在以下问题:第一,GIS数据是海量的,且空间信息的复杂性高,对于高访问量及需要大量空间分析功能的网络GIS,服务器处理的数据量较大,网络传输的负担较重.作者简介:黄慧(1978.),女,湖北武汉人,博士生,主要研究方向为地理信息系统的建立与应用.2005年第12期测绘通报17第二,以浏览器作为静态网页的浏览工具难以用来表达丰富的空间信息,也难

6、以进行以下复杂的空间操作,如平滑缩放等.第三,通过Internet实现空间只能在登录后才能浏览数据,进行相应操作,并且随着用户的不断增多,还需针对不同用户需求设置不同的权限.第四,从资源的合理利用角度来看,目前还有很多空闲资源.据统计,大型机有40%的时间处于空闲状态,多数的PC有95%的时间处于空闲状态.因此,本文提出了基于智能客户端的网络GIS.与目前的网络GIS解决方案相比,该方案具有充分利用客户端资源,减少网络流量,个性化用户界面,利于部署,更新方便等特点.三,基于智能客户端的网络GIS智能客户端是一种"智能的"客户端应用程序,能够适应多种客户端使用情况和不同的运行

7、环境.它代表了一种全新的开发模式,既有客户端应用程序强大的用户界面,又具有Web应用升级和更新的便捷,可以说是充分利用了客户端和Web技术的优势.它具有以下特征:术,用户安装时只要将一个主程序文件下载到客户端,直接运行即可,无需改变注册表或共享的系统组件,其他应用组件将在第一次运行时自动下载.务器上,由客户端自动发现最新版本的程序和应用版本的DLL,解决了DLL的版本冲突问题.运行,又允许脱离服务器时,利用本地的客户端程序和应用组件进行工作.接口开发的应用组件可发布在服务器上,客户端应用程序将自动发现并加载这些应用组件.置客户端应用程序,配置信息被保存到服务器上.下次登录后,用户从服务器获取并

8、解析这些个性化配置信息来恢复用户定制的应用程序.因此,基于智能客户端的网络GIS的实现方式,也可以说是结合了基于客户端模型的强大功能与弹性,以及基于GIS服务器模型的容易部署,更型的不足,与基于GIS服务器的模型相比也更具优越性.台的一个特性而被提出的,.NET平台从系统和语言级别对它提供了支持,使开发智能客户端应用程.对下一代网络通信标准,可扩展标记语言(XML)的器端的通信语言,能够实现Web中多源,多维,多层次空间信息的互操作.根据网络GIS体系结构的分层标准,可将基于智能客户端的网络GIS体系结构划分为三个层次(如图1所示):客户端,即用户在客户端安装的智能客户端应用程序;应用服务层,

9、处理客户端请求,进行任务分配以及提供GIS应用服务;数的网络GIS的三层体系结构在表现形式上非常相似,但在各层的功能和实现过程上却存在很大的不同.下面分别讨论各层的具体实现.客客户应用程序户lJ一1端XML1llWeb服务器应用服务器UXML工工XML应空间数据访uJ管理器数据济管理器用服查询用户信息务数据提取产品信息层空间分析配置信息1,f'卜r儿XMLUXML数F=f(=据皇塑Jl旦呈j层图l基于智能客户端的网络GIS体系结构(1)客户端这里所说的客户端不是简单的Web浏览器或下载到客户端运行的ActiveX,JavaApplet等插件,种运行方式:网络运行和本地运行,这是与传统的

10、网络GIS最大的差别.网络运行时,可执行程序被下l8测绘通报2005年第12期载到磁盘上称为程序集下载缓存的位置,同时该程序集本身以及它引用的相关程序集也被下载到本地的环境中被启动,默认状态下,这种运行方式与传统的基于服务器的策略一样,只拥有非常有限的安全能客户端可以利用.NET的代码访问安全(CAS,CodeAccessSecuritv)来增加程序集对本地资源访用户的,而是基于代码所在的位置,例如本地计算机的程序被授予"完全信任"的许可,而本地网络上的本地资源的操作权限.在网络运行中,自动更新是运行一个应用程序时,IE将向Web服务器发送一最新更新日期,如果该日期大于本地

11、缓存的程序的日期或者本地缓存中不存在该程序,则从服务器上下载,否则直接使用本地缓存的程序.在本地运行方式下,客户端应用程序和其他应用组件并不在IE缓存和.NET下载缓存中运行,需要用户首先下载并保存客户端程序集,然后运行.这样客户端应用程序以及其他应用组件就拥有了所有的本地安全权限,真正实现了充分利用客户端资源.但本地运行时,应用程序及组件的更新和下载要启动后台更新线程,且每次更新时需下载所有的文件.这两种运行方式给用户提供了较大的灵活性,时,只通过网络运行方式从服务器端查询并获取所需数据,而将复杂的空间分析,统计工作在本地运行时利用客户端资源由客户端的应用程序和组件来完成,这样就同时具备基于

12、服务器和基于客户端两种模型的优势.客户端应用程序的执行步骤如下:1.用户登录.为保证系统和数据库的安全,合法的用户需通过输入用户名和密码或其他方式进行系统登录.证通过后,从服务器上获取由可加载的应用组件和相应的配置信息,以及用户的个性化配置信息组成的配置文件流.配置文件流,根据个性化配置信息设置用户界面样式,根据应用组件配置信息加载相应的程序集文件.保存该配置文件以备本地运行时使用.时,根据本机保存的配置文件设置用户界面及应用组件,并启动后台更新线程,该线程定时搜索应用服务器上是否有最近版本的程序,如果有则自动下载,并提示用户更新.4.运行客户端应用程序,实现用户需求的操作.(2)应用服务层应

13、用服务层由三个部分组成:Web服务器,应用服务器和数据访问管理器.Web服务器与客户端进行交互,对用户的请求问有关,则需要通过应用服务器传到数据访问管理Web服务器返回客户端.应用服务器是系统应用的核心,它从Web服务器接受请求,通过适当的处理,将任务进行合理分配,再传给数据访问管理器,并将处理结果返回给据在外部表现和内部表现之间进行必要的转换,并根据不同的请求调用不同的数据访问管理器功能的某个功能处理,复杂的业务处理,往往被分解为多端的网络GIS,应用服务器还必须完成两项重要任务.第一是在服务器上配置一个虚拟目录,将应用程序的所有文件放置在相应的目录下,以便更新和下载.第二是保存客户端应用程

14、序的配置信息,在在当前计算机内就不能访问其文件系统,并且Internet上的程序也被设定为不可以访问客户计算机资源的模式,因此,客户端的个性化定制信息难以获取.智能客户端利用微软提高的隔离存储机制,为通过Internet运行的程序在服务器上开辟一块可读置信息时,应用服务器从该操作空间中获取用户允许执行的应用组件及其相应的配置信息,同时通过数据访问管理器提供的获取配置信息的功能从数据库中获取用户的个性化配置信息,将这些配置信息组合成一个XML配置文件流通过Web服务器传递给客户端应用程序,以恢复客户端用户配置的特性.数据访问管理器负责访问数据库,在本系统中2005年第12期测绘通报19根据访问的

15、数据类型的不同分为空间数据管理器和数据管理器,分别负责对空间数据的访问和对一般数量可能很多,Web服务器不可能为每一个用户维计成提供非连接式的数据库访问,从应用服务器到数据库直接的连接只在需要获取或更新数据的时候才进行连接,而操作完成后立即关闭,以释放资源.NET环境能自动回收被关闭的数据库连接资源到连接池当中,供后来的数据库访问使用,以提高数据库访问效率.(3)数据存储层数据存储层包括空间数据库和关系数据库两种类型的数据源,分别用来存储空间信息和系统基础信息.由于系统采用XML作为通信语言,应用服务层可以将不同的数据转换成XML进行处理,因此,数据存储层可以有各种类型的数据库资源,如Syba

16、se,Oracle,MSSQLServer以及XML数据库,甚至可以将www上的HTML转换为XML后存人数据库.通过以上对基于智能客户端的网络GIS体系结构以及系统的具体实现的分析,可以看出该应用系统与传统的客户/服务器应用系统相比有如下优点.(1)减少了网络流量基于智能客户端的网络GIS提供了两种客户端应用程序的运行方式,用户可以根据网络流量选择合适的运行方式,能有效地减少网络流量.(2)安全高效地利用客户端资源传统的基于服务器的网络GIS实现方式不能访问客户端资源,部分或完全基于客户端的实现方式由于有限的安全设置只能在很小的程度上利用客限,在保证客户端安全的同时使其高效地利用客户端的资源

17、,而本地运行方式使应用程序完全具备使用客户端资源的权限.(3)个性化定制服务传统的网络GIS受浏览器功能的限制,难以提供丰富友好的用户界面,即使能设计丰富的用户界面,用户也难以定制满足自己风格的界面,且界面定存储机制将用户配置信息保存到服务器上,使用户在运行客户端程序时能方便地恢复个性化的配置.(4)可扩展性智能客户端的应用程序组件是在运行时动态加载的,并且这些组件可以及时地在服务器端更新.通过应用系统提供的公共接口,也可开发符合特定需求的应用组件,并发布在服务器上,客户端应用程加了系统的可扩展性.(5)安全性这里的安全性主要指应用层次的安全性,基于智能客户端的网络GIS通过用户权限,角色分配以及用户登录后的身份认证来实现服务器和数据库访型来实现,给予应用程序足够的权限.四,结束语智能客户端是微软提出的新开发模式,基于智能客户端的网络GIS能有效地弥补传统网络GIS用户来说,该方案是一个较好的选择.随着Mi.crosoft.NET平台的不断完善,智能客户端的不断发展,基于智能客