分布式GIS设计

1、第八章分布式GIS一、分布式GIS概述 二、分布式GIS的基本开发模式 三、分布式GIS设计内容和步骤 四、分布式GIS开发的解决方案 三、分布式三、分布式GIS设计内容和步骤设计内容和步骤 分布式GIS的设计主要在于它的地理信息共享和分布式操作，这要求在分布式GIS设计时充分考虑其网络通信功能和开放性，从而实现分布式操作。 在制定设计方案的时候，必须从用户需求入手，充分考虑现有的投资，最大限度降低费用，提出性价比高的设计方案，必要时可以采取逐步到位的方式来实施系统。在实践中，降低系统费用、提高系统建设效率的方法有： 建立精度较低的数据库，尽早获得信息系统的效益。 充分利用现有的软、硬件资源和

2、人力资源。 优化安排工作秩序，分步实施自动化。分布式分布式GIS设计主要内容设计主要内容 进行分布式GIS设计主要涉及两部分的内容：网络设计和模型设计。 （一） 分布式GIS的网络设计 （二） 分布式GIS的模型设计 局域网的设计u 网络设计的出发点是为用户提供一个既符合实际又可扩展升级的组网方案。u在局域网组网方案中，从性能价格比以及技术角度而言，以太网投资较少，易于实现。u局域网仿真技术的发展实现了ATM技术与以太网技术的接轨，使以太网可以平滑过渡到ATM。分布式分布式GIS的网络设计内容的网络设计内容（1）结构化综合布线系统 （2）网络操作系统及服务器的选择 （3）网络拓扑结构及智能管理

3、 （1 1）综合布线系统）综合布线系统 布线虽然在网络建设中所占比例不大，可是它属于半永久性工程，一旦完成，要进行改动将十分困难，因此在设计时要非常慎重。在网络布线设计时，应考虑未来发展的需要，既使目前暂不使用的设备，在布线时也要充分考虑。分类：非结构化布线。指将网络工作站及服务器等直接与集成器连接。通常用于站点不多，网络结构较简单的情况。结构化布线。1986年由美国AT&T公司首先提出，它将语音信号、数据信息、视频信号与消防监控及通道控制等信息的传输介质统一化，使用UTP 或光纤综合在一套标准配线中。 当设备的位置改变时，只要在配线间作适当调整即可满足管理要求，而不必大规模改变其与电

4、缆的连接方式。 结构化综合布线系统组成结构化综合布线系统组成 结构化综合布线系统工作区子系统水平干线子系统管理子系统垂直干线子系统设备间子系统建筑群子系统工作区子系统：它相当于每个办公室配有的相应的配线插座，类似于电源的使用；水平布线子系统：指从工作区引出的光缆在每楼层内的布线，布线一般与办公区内装修同步进行，通常为预埋管线或从吊顶过线；管理子系统：为满足用户搬迁或更新设备，甚至更改拓扑结构的需要而设。同时，当网络负载或应用需求变化时，完成重新规划网段、平衡流量的工作；垂直干线子系统：它设计在大厦的竖井内，如无竖井可通过打眼穿过楼层，垂直干线一般由满足高速带宽的无屏蔽双绞线（UTP） 构成，包

5、括配线架、分线盒配线架以及相应的转适配器；设备间子系统：它由电缆、连接器和相关支撑硬件组成，它把各种不同设备互联起来；建筑群子系统：它将一个建筑物中的电缆延伸到另一个建筑物的通信设备和装置，通常由光缆和相应设备组成，它支持楼宇间通信所需的硬件。 （2）网络操作系统及服务器的选择n主机系统：大型计算机、小型机还是网络服务器；n终端设备：UNIX多用户XWINDOWS图形终端、MSWINDOWS终端、网络PC （NC）、流行的PC机； n网络设备：交换机（SWITCH）、集线器（HUB）、路由器（ROUTER）、网络适配器（网卡）、网线、接头、光缆、光端机、光HUB等；n其他外设：绘声绘色图仪、扫

6、描仪、数字化仪、打印机、电源等。网络上常用的操作系统网络上常用的操作系统比较比较Netware Window NT UNIX 优点 能以单一逻辑的方式访问所有网络服务和资源；网络资源对用户透明；运行效率高；支持许多应用系统软件；提供目录服务 应用服务能力好，能在Windows平台上实现各种商务解决方案；具有的多线程能力 多数大型软件（包括GIS软件）在UNIX上运行效率最高 支持多数Internet 互联网系统的应用软件；适用于各种类型主机系统 缺点 支持的软件均需设计成可加载模块方式，编程困难；出错易产生系统崩溃；支持有限的服务器 文件服务功能较差；占有服务器资源较多；刚开始提供目录服务 版

7、本不统一；价格高、系统开销大，对较小系统而言，性价比不高 适用性 适用于文件服务器 适合与SQL Server一起用于客户/服务器数据库系统适用于中大型系统服务器品牌选择服务器品牌选择 服务器资源配置需要根据应用需求确定，主要考虑内存容量、磁盘驱动器控制器标准、磁盘容量以及容错方式等性能。内存容量：主要是考虑操作系统及应用软件的需求。磁盘容错方式：主要有磁盘镜像、磁盘双工和磁盘阵列技术，它们的容错性能依次增强。网络拓扑结构网络拓扑结构规划规划 不同的网络拓扑结构规划产生不同的运行速率，目前使用最多的是以太网。以太网采用监听/发包(CSMA/CD)协议：任何一个站点要送信息，先对网络监听，当网络

8、上没有信息传送时，再发送自己的信息包。当站点增多时，网络负荷加大，将会导致传送速率下降。 网络分段、采用高速以太网、采用交换式以太网以及使用ATM交换技术等。 星状拓扑结构的优点星状拓扑结构的优点 结构化布线通常采用星状拓扑结构，这种结构有以下优点： 使得扩充的工作非常简单。因为每一连线至结点的线路均与其它线路相互独立，这使得在执行修改或重新配置时仅仅会影响到实际进行修改的线路；易于进行故障分析工作；具有多元化的功能，可搭配其它种类的网络一起运行。例如，局域网中使用的总线拓扑结构或是环状拓扑结构，只需在适当的节点上作一些配线上的改动，即可将信号带入任一结构，而不必移动缆线及设备。 （3）智能网

9、络管理）智能网络管理智能网络管理，就是可以在一台管理工作站上为网络管理员提供对网络的动态监控、资源统计、故障分析定位、用户后台网络记录跟踪等手段。适应性：智能网络管理要求所使用的网络设备（如交换机、共享式HUB）支持简单网管协议（SNMP），如要定量监控网络还需要相应的硬、软件，这样就要求增大投资。（二）分布式（二）分布式GIS的模型设计的模型设计 分布式GIS结构模型分类：B/S模型全分布式模型目前进入实用阶段的分布式GIS主要采用B/S模型。B/S的这种分布式工作模式可以看成是WEB技术和C/S计算方式相互融合发展的结果。三种体系结构示意图三种体系结构示意图 服务器数据库数据管理业务管理逻

10、辑表达浏览器 B/S结构数据库服务器数据管理客户端业务管理逻辑表达 C/S结构应用服务器数据服务器数据库数据管理功能组件客户端逻辑表达 B/S三层结构基于基于B/S的分布式的分布式GIS的工作模式的工作模式将基础设施与分布式数据源结合起来。 如：Java编写的客户程序是可下载的，并可浏览器上执行Java Applet。当HTTP服务器将含有Java小应用程序的页面下载到浏览器时，小应用程序在浏览器中运行并通过组件支持的通讯协议与传输服务器上的小服务（Serverlet）通信会话。这些小服务组件收到讯息，经过JDBC、ODBC或本地方法向数据库服务器发出请求，数据库服务器接到命令后，将结果再传送

11、给Serverlet，最后将结果送至浏览器显示出来。Client端的应用程序已分为两层：GUI界面（Applet）和中间层软件。不局限于使用Web服务器和HTTP协议与数据服务器进行通讯，使用DCOM或IIOP等协议是今后的发展方向之一，DCOM和IIOP均建立在TCP/IP之上。引入了分布式计算组件的概念，使得函数也可以在网络上传递。实现跨平台、跨程序语言、跨通讯协议。 B/SB/S模式的真正意义在于可使浏览器连接到各种信息数据源中，它们不仅可以检索文件，而且可以对目标数据进行分析。 应用程序的结构分层应用程序的结构分层 应用程序从结构上一般分为四层：形式逻辑业务逻辑数据逻辑数据存储 基于基

12、于B/S的分布式的分布式GIS应用程序层次结构应用程序层次结构C/S结构：形式逻辑和业务逻辑放置于客户机上，数据逻辑和数据存储于服务器上。B/S结构:形式逻辑放置于客户机（浏览器）上，而将业务逻辑和数据逻辑驻留在中间件上，数据存储放置于服务器。B/S结构解决了C/S结构的维护升级差，跨平台差等缺点；它更多的转向软件应用模式的多级分层，中间层提供了允许客户机与服务器过程以透明形式彼此联系的基本结构。 B/S模式的三层结构模式的三层结构 客户机形式逻辑中间件业务逻辑 数据逻辑服务器数据存储中间件中间件功能：主要反映和处理业务逻辑，包括将从表示层获取的信息引导给系统的数据库服务器，引导给系统做各种复

13、杂的数据分析并监督种种自发的进程。因此，中间层并不直接承担表示层或数据层的工作，但起着沟通和协调两层关系的功能。特点：中间层可以不和WEB浏览器运行在同一台计算机上，它同时可以处理多个WEB浏览器用户的请求。在中间层上可采用如CGI、ISAPI、JDBC、Java的RMI（远程方法调用）和IDL（界面接口语言）、CORBA的ORB等技术，通过封装的可重用组件为系统提供更好的灵活性和高效的开发速度。 主要中间件产品主要中间件产品 四、分布式四、分布式GIS开发的解决方案开发的解决方案 GIS软件的Internet/ Intranet开发是分布式GIS应用软件开发的关键技术。 分布式GIS软件系统

14、主要包括数据库软件系统、GIS软件系统。方案一的结构示意图方案一的结构示意图PC客户机Web浏览器PC客户机Web浏览器PC客户机Web浏览器WindowsNT/UnixPC服务器Web ServerArcIMS应用服务器Oracle/SQL Server/DB2/InformixESRI的的ArcGIS三种解决方案三种解决方案 方案二的结构示意图方案二的结构示意图PC客户机Web浏览器PC客户机Web浏览器PC客户机Web浏览器WindowsNT/Unix服务器Web ServerArcIMS应用服务器ArcSDEOracle/SQL Server/DB2/Informix方案三的结构示意图

15、方案三的结构示意图PC客户机Web浏览器PC客户机Web浏览器PC客户机Web浏览器WindowsNT/Unix服务器Web ServerArcIMSWindowsNT/Unix服务器Web Server应用服务器WindowsNT/Unix服务器Web Server应用服务器WindowsNT/Unix服务器Web Server应用服务器GIS系统分析与设计章节总结n第四章 系统分析n第五章 系统总体设计n第六章 系统详细设计n第七章 空间数据库系统的设计n第八章 分布式GIS设计n1.对于大型的GIS来说，利用网络进行数据处理和传输是不可缺少的，对此建立GIS需要哪些主要的软硬件设施？并说

16、明用途（20分）（武测1998年）。n2. 为什么说GIS建设过程是一项十分复杂的系统工程？GIS工程建设按时间顺序分为那几个阶段？几个阶段的主要任务是什么？（共12分）（武测2000年）。n3. 通过对分类分层工作区工程的划分，叙述数据的组织管理（10分）（武大2003年）。n4.从GIS空间数据的计算模式的变化，论述GIS工程设计的内容和主要开发方法（20分） （武大2003年）。 n5.设计一个小型的应用型GIS（20分）（武大2004年）GIS设计各大学研究生入学考试题 n6.试以城市某一子功能的应用为例，简述建立运行gis的方法和步骤（25分）（南京大学95年）。n7.以城市地籍管理

17、为例，简述建立运行gis的方法与步骤（30分）（南京大学96年）。n8.试以城市地下管网信息管理为例，简述建立运行GIS的方法和步骤（25分）（南京大学97年）。n9.GIS空间数据可按行政界线、图幅或面向对象的方法进行组织，试以实例说明它们之间的异同点及面向对象方法的特点（25分）（南京大学98年）。n10.试以建立土地信息系统为例，简述建立该系统的技术方案设计要点（20分）（南京大学99年）。n11.简述GIS空间数据库设计的基本步骤（15分）（南京大学2001年）。n12. 建立一个地理信息系统之初的可行性研究主要应包括哪些工作？ （15分） （西北大学1999年）n13. 设计一个浙江

18、省旅游信息系统，要求系统具有随机查询各旅游景点名称、概况（包括景点特点、特产、需花时间、交通状况等）功能，并具有最佳（最少时间或最经济）旅游路线选择等功能，需做哪些工作？（从需输入的要素及工作步骤方面来考虑） （25分） （浙江大学1998年）。n 14. 在买来GIS用软件平台上，可以：A，开发满足特定用户需要的GIS系统；B，做面向用户的专家系统或应用模式。试就以上任一方面（A或B）简要说明之（20分） （浙江大学1999年） 。n15. 试分别列举GIS的应用领域（或行业），就其中两个领域（或行业）如何应用重点进行阐述，并举例说明？（17分）（中南大学2003年）。n16. 试述地理信息系统的设计方法并进行对比分析（20分）（南京师范大学1999年）。n17.简述一个应用型GIS建立的步骤及需要重视的问题（20分）（南京师范大学2002年）。n18.请以城市应急事件为例，叙述数字城市的监控系统的设计（20分）（南京师范大学2003年）。n19. 根据空间数据库的管理模式，简述通用的数据库模型中那些适用于空间数据管理。说明文件管理系统、数据库管理系统有哪些不同？（20分）（华东师范大学2002年）n20.请为一部门设计一个关于人口的桌面地理信息系统，并给出详细解释（20分） （华东师范大学2002年） 。n21. 试述GIS数据质量和空间数据的不决定性包含了哪些方面？