第三章 地理信息聚合

1、 第三章 地理信息聚合兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州交通大学测绘与地理信息学院 杜萍杜萍授课内容：授课内容：F基本概念与技术演变基本概念与技术演变F地理信息聚合对地理信息聚合对GIS的影响的影响FWeb资源的类型资源的类型F聚合应用的设计与开发聚合应用的设计与开发F聚合应用的注意事项聚合应用的注意事项2 聚合聚合（Mashup）一词起源于流行音乐，俗）一词起源于流行音乐，俗称称混搭混搭、拼盘拼盘或或联唱联唱，是将多首歌曲（通常，是将多首歌曲（通常属于不同流派）混合或拼接而做成一首新的属于不同流派）混合或拼接而做成一首新的歌曲。歌曲。34v聚合聚合（Mashup）指整合网络上两个及以上）指整

2、合网络上两个及以上外部资料来源或功能，以创造新服务的网外部资料来源或功能，以创造新服务的网页或者应用。（页或者应用。（维基百科维基百科）5v聚合聚合（Mashup）是通过动态地组合多个网）是通过动态地组合多个网站的资源，来创建新网页或新应用的一种站的资源，来创建新网页或新应用的一种开发方法。（开发方法。（付品德付品德）6 在在Web 2.0开发中，开发中，Mashup就是将两种或就是将两种或两种以上的两种以上的数据数据或者或者服务服务融合在一起，形融合在一起，形成一种新的应用。通过对开放的成一种新的应用。通过对开放的API的二次的二次开发，开发，Mashup能够快速、简易地开发出新能够快速、简

3、易地开发出新的应用。的应用。7 Mashup是一种通过广泛集成第三方数据和是一种通过广泛集成第三方数据和服务构建新服务构建新Web应用的开发模式。应用的开发模式。 由于由于Mashup构建的基础都是实现各种开放构建的基础都是实现各种开放式接口（式接口（API）的服务，这种松散耦合的结）的服务，这种松散耦合的结构非常灵活，易于扩展，易于共享，容易构非常灵活，易于扩展，易于共享，容易应对多变的需求，可以方便地与别的系统应对多变的需求，可以方便地与别的系统集成。集成。8理解理解Mashup把握把握3个要点个要点：v Web资源资源：构建聚合所采用的：构建聚合所采用的Web资源可资源可以是内容（如数据

4、和地图）或功能（如操以是内容（如数据和地图）或功能（如操作或过程）。作或过程）。v 动态性动态性：一个聚合应用与其所使用资源之：一个聚合应用与其所使用资源之间是动态连接的。如果信息源更新，聚合间是动态连接的。如果信息源更新，聚合应用会立刻或在适当时间内自动更新。应用会立刻或在适当时间内自动更新。v 多个网站多个网站：聚合的内容来自多个网站，其：聚合的内容来自多个网站，其中一个网站可以是聚合应用本身。中一个网站可以是聚合应用本身。9Mashup 3层架构模式（层架构模式（D. Merrill）10|API/内容提供者内容提供者：提供了建设：提供了建设Mashup网站网站所需内容。为了方便外界获取

5、和使用，提所需内容。为了方便外界获取和使用，提供者通过供者通过Web协议，通过对外提供协议，通过对外提供API，使，使得开发人员能够调用发布到得开发人员能够调用发布到Web上的内容上的内容。|Mashup服务器服务器：将不同网站开放的资源进将不同网站开放的资源进行聚合的地方，聚合后发布新的数据和服行聚合的地方，聚合后发布新的数据和服务。务。|Mashup应用者应用者/客户机客户机Web浏览器浏览器：用可视：用可视化的方式展示从化的方式展示从Mashup服务器返回的数据服务器返回的数据和服务，用户可以通过浏览器与网站进行和服务，用户可以通过浏览器与网站进行交互，提出不同的请求。交互，提出不同的请

6、求。11Mashup的技术实现的技术实现服务器端的聚合服务器端的聚合（服务端（服务端Mashup）客户端的聚合客户端的聚合 （客户端（客户端Mashup）12服务器端服务器端Mashup早期聚合采用服务器端早期聚合采用服务器端Mashup，在服务器，在服务器端调用和组合多个端调用和组合多个Web服务，往往需要专业服务，往往需要专业的编程工具和复杂的服务器端部署，工作量的编程工具和复杂的服务器端部署，工作量大。服务端大。服务端Mashup是将是将Mashup服务器作为服务器作为数据数据代理代理，使用编程语言，使用编程语言JAVA/PHP/.NET/等等从多个源取得数据，然后在从多个源取得数据，然

7、后在Mashup服务器服务器上混合（整合），最终将混合好的数据发送上混合（整合），最终将混合好的数据发送给客户浏览器，即用户直接从给客户浏览器，即用户直接从Mashup服务服务器上获取新的服务。器上获取新的服务。13客户端客户端Mashup客户端客户端Mashup中，中，Mashup服务器返回带有服务器返回带有脚本的页面，浏览器运行这些脚本，直接从脚本的页面，浏览器运行这些脚本，直接从多个数据源获取数据，并执行相应的脚本，多个数据源获取数据，并执行相应的脚本，在浏览器环境中混合数据。客户端在浏览器环境中混合数据。客户端Mashup在数据表现层对内容进行整合，以增强交互在数据表现层对内容进行整合

8、，以增强交互式用户体验。这样的式用户体验。这样的Mashup通常使用轻量通常使用轻量级编程，易于应用开发。级编程，易于应用开发。14典型的典型的Mashup应用应用l地图地图Mashup；l视频图像视频图像Mashup；l搜索购物搜索购物Mashup；l新闻新闻Mashup；l微博微博Mashupl15地理聚合地理聚合 地理聚合是包含至少一项地理聚合是包含至少一项地理内容地理内容或或功能功能的的聚合。聚合。 地理聚合将具有相同地理位置的多种数据源地理聚合将具有相同地理位置的多种数据源集成，这明显蕴含着集成，这明显蕴含着“叠加叠加”这一地理信息这一地理信息系统的核心概念。系统的核心概念。18 叠

9、加包括叠加包括拓扑叠加拓扑叠加和和视觉叠加视觉叠加，前者是将多，前者是将多个数据层进行分割计算，生成一个新的数据个数据层进行分割计算，生成一个新的数据层；而后者仅仅是将一个图层显示在另一个层；而后者仅仅是将一个图层显示在另一个图层之上，这两个数据层并未进行图形分割图层之上，这两个数据层并未进行图形分割与合并。与合并。 目前的地理聚合大多数是视觉叠加目前的地理聚合大多数是视觉叠加，往往让，往往让用户在基础底图之上添加显示一些主题信息。用户在基础底图之上添加显示一些主题信息。 传统的传统的GIS叠加要求将多个数据图层预先存储叠加要求将多个数据图层预先存储在本地计算机上，而聚合能够直接读取分布在本地

10、计算机上，而聚合能够直接读取分布在在Web中的数据并动态地进行叠加。中的数据并动态地进行叠加。19 地图地图Mashup 在当前的互联网上可以搜集到大量具有位在当前的互联网上可以搜集到大量具有位置信息的数据。所有这些包含位置信息的置信息的数据。所有这些包含位置信息的不同数据集均可以基于地图呈现出强大的不同数据集均可以基于地图呈现出强大的可视化效果。可视化效果。Mashup蓬勃发展的一种主要蓬勃发展的一种主要动力就是动力就是Google公开了自己的公开了自己的Google Maps API。为了不落于人后，。为了不落于人后，Microsoft(Virtual Earth)、Yahoo(Yahoo

11、 Maps)、AOL(MapQuest)、ArcGIS 也很也很快相继公开了自己的快相继公开了自己的API。20地图地图Mashup几个地图聚合应用的几个地图聚合应用的实例实例HousingMaps网站（网站（http:/）组合了来自组合了来自Craigslist网站的房屋出售信息和网站的房屋出售信息和来自来自Google的地图，让用户能一目了然地了解的地图，让用户能一目了然地了解哪里有房屋销售、了解房屋的地理位置和周边哪里有房屋销售、了解房屋的地理位置和周边环境。环境。22Zillow网站（网站（http:/）估算房屋价值，并在估算房屋价值，并在Microsoft Bing Map上上叠加显

12、示房屋价格、面积、房产税、学区和叠加显示房屋价格、面积、房产税、学区和其他相关信息。其他相关信息。24CrimeMapping网站（网站（http:/）在在ArcGIS Online地图上显示犯罪数据，为地图上显示犯罪数据，为公众提供社区犯罪活动信息。公众提供社区犯罪活动信息。26安居客找房服务安居客找房服务（http:/ 地理聚合建立了一种良好的、被普遍采用的地理聚合建立了一种良好的、被普遍采用的WebGIS设计模式；设计模式； 众多的聚合应用表现出了一个共同的设计模众多的聚合应用表现出了一个共同的设计模式，即由基础底图、业务图层（操作图层）式，即由基础底图、业务图层（操作图层）和任务构成的

13、最佳模式，这些部分通常用浏和任务构成的最佳模式，这些部分通常用浏览器端的览器端的API集成起来。集成起来。 WebGIS应用应用= =基础底图基础底图+ +操作图层操作图层+ +任务任务30底图底图一般在服务器端制作，一般在服务器端制作，操操作层作层通常在客户端显示，简单通常在客户端显示，简单的分析的分析任务任务可以在客户端完成，可以在客户端完成，而复杂或涉及较大数据量的任而复杂或涉及较大数据量的任务则需要在服务器端完成。务则需要在服务器端完成。v 地理信息聚合推动了地理信息聚合推动了WebGIS应用开发的应用开发的大众化；大众化； 聚合的简单性降低了聚合的简单性降低了WebGIS的技术要求，

14、的技术要求，将将GIS从专业人士扩展到更多人，促进了从专业人士扩展到更多人，促进了“新地理学新地理学”和自发式地理信息的发展。和自发式地理信息的发展。31 新地理学新地理学（Neogeography） 亦即亦即New Geography，是指，是指非非GISGIS和制图专业和制图专业人员基于公共平台或者私有平台，分享和提供人员基于公共平台或者私有平台，分享和提供各类信息，采用地理信息技术和工具制作地图各类信息，采用地理信息技术和工具制作地图和地理信息，为个人和团体服务，而不是规范和地理信息，为个人和团体服务，而不是规范的处理和分析。的处理和分析。大众不仅是地理信息的受用者，大众不仅是地理信息的

15、受用者，也是地理信息服务中的信息提供者。该概念是也是地理信息服务中的信息提供者。该概念是2006年由一个年由一个Mashup网站网站Platial的创始人的创始人Di-Ann Eisner提出来的。提出来的。2008年，在年，在2008年年9月召开的月召开的“第六届地图学与地理信息系统大第六届地图学与地理信息系统大会会”上，中科院地理科学与资源研究所钟耳顺上，中科院地理科学与资源研究所钟耳顺研究员在研究员在“地理信息服务模式探讨地理信息服务模式探讨”主题报告主题报告中，阐述了新地理的概念。中，阐述了新地理的概念。 32自发式地理信息自发式地理信息（Volunteered Geographic

16、Information，VGI ）(专业地图数据需要付费；专业地图数据需要付费；(Steven Coast 2004年开始发起年开始发起草根地图运草根地图运动动，并开始建立，并开始建立OpenStreetMap网站；网站；(Goodchild指出：传统的测绘数据、地理信指出：传统的测绘数据、地理信息数据的分发模式是由上向下，由中心向外息数据的分发模式是由上向下，由中心向外围。在围。在VGI模式下，没有正规严格的结构，地模式下，没有正规严格的结构，地理信息不断的被创建并且相互交叉引用，极理信息不断的被创建并且相互交叉引用，极大的缩短了地理信息创建和传播的时间，而大的缩短了地理信息创建和传播的时间

17、，而地理信息的提供者和消费者也不再有严格的地理信息的提供者和消费者也不再有严格的区别，甚至很可能就是同一群人。区别，甚至很可能就是同一群人。 33v Mashup使得万维网成为你自己的数据库使得万维网成为你自己的数据库和和GIS服务器。服务器。 传统的传统的GIS应用往往要从自己采集或者购应用往往要从自己采集或者购买数据开始，而今天的买数据开始，而今天的GIS应用基本上不应用基本上不必再采集或购买基础底图，而是采用必再采集或购买基础底图，而是采用Web上免费的底图，即便是专题图层，很多也上免费的底图，即便是专题图层，很多也可以在网上找到。可以在网上找到。34 包括包括Web内容与功能的内容与功

18、能的Web资源是构建聚合资源是构建聚合的基础的基础。Web资源可分为两大类：资源可分为两大类：有编程接有编程接口的资源口的资源和和无编程接口的资源无编程接口的资源。 有编程接口的资源有编程接口的资源主要包括主要包括Web服务和客户服务和客户端的端的API，特别是浏览器端的，特别是浏览器端的API，这类资源，这类资源比较容易聚合。比较容易聚合。 无编程接口的资源无编程接口的资源主要是主要是HTML文档，需要文档，需要进行较为复杂的数据提取，较难聚合。进行较为复杂的数据提取，较难聚合。35Web资源资源（按编程接口类型）（按编程接口类型）有正式接口有正式接口的资源的资源无正式接口无正式接口的资源的

19、资源Web服务服务浏览器端浏览器端API移动平台移动平台APISOAP类型类型REST风格风格API for JSAPI for FlexAPI for SLWeb widgets36浏览器端浏览器端API 具有浏览器端具有浏览器端API的的Web资源比较容易聚合，资源比较容易聚合，是目前聚合应用中最受欢迎的一类是目前聚合应用中最受欢迎的一类API。该。该类接口有好几种形式，包括类接口有好几种形式，包括JavaScript API、Flex API、Silverlight API和和Web widgets。37Web服务与浏览器端服务与浏览器端API比较比较Web服务服务浏览器端浏览器端API

20、执行执行位置位置Web服务器服务器浏览器浏览器使用使用语言语言可使用任何语言编可使用任何语言编写和调用写和调用特定的编程语言，如特定的编程语言，如js,Flex等等性能性能 提供服务器端功能，提供服务器端功能，能操作数据库；不能操作数据库；不提供用户界面和用提供用户界面和用户交互功能户交互功能提供浏览器功能，包括用户提供浏览器功能，包括用户交互和鼠标控制等交互和鼠标控制等关系关系 等待浏览器端等待浏览器端API或其他程序调用或其他程序调用通常包装通常包装Web服务，特别是服务，特别是REST风格的服务；能根据用风格的服务；能根据用户的交互自动调用户的交互自动调用Web服务。服务。 浏览器端浏览

21、器端API一方面解决了与一方面解决了与Web服务的互服务的互动，另一方面又能很方便地与用户互动。动，另一方面又能很方便地与用户互动。 在在WebGIS构建中，浏览器端构建中，浏览器端API能与用户互能与用户互动，当用户拖动地图时，浏览器端动，当用户拖动地图时，浏览器端API能自能自动检测用户鼠标的移动，计算新的地图范围，动检测用户鼠标的移动，计算新的地图范围，向后台的向后台的Web服务器发出请求，收到服务器服务器发出请求，收到服务器端的响应结果后，解析结果，显示地图。端的响应结果后，解析结果，显示地图。39制作地图或其他处理制作地图或其他处理接受请求接受请求解析参数解析参数发送响应发送响应发出

22、请求发出请求接收请求接收请求监控用户的鼠标监控用户的鼠标和键盘操作和键盘操作解析结果解析结果显示地图等结果显示地图等结果浏览器端浏览器端服务器端服务器端InternetWeb服务的服务的管辖范围管辖范围浏览器端浏览器端API的直接管辖的直接管辖范围范围浏览器端浏览器端API代理（隐藏）代理（隐藏）了了Web服务服务WebGIS应用应用=基础底图基础底图+操作图层操作图层+任务任务ArcGIS浏览器端浏览器端API提供了相应的类：提供了相应的类： 地图（地图（Map）：对应于基础底图（有时也可：对应于基础底图（有时也可用于展示可操作图层），支持用于展示可操作图层），支持ArcGIS for Se

23、rver制作的动态地图和瓦块地图、制作的动态地图和瓦块地图、Microsoft Bing Maps、WMS、WMTS以及以及KML等。地图类内置有鼠标与键盘事件的侦等。地图类内置有鼠标与键盘事件的侦听功能，能方便地实现地图与用户之间的交听功能，能方便地实现地图与用户之间的交互操作。互操作。41 图形（图形（Graphic）：通常用于表达可操作图：通常用于表达可操作图层，包括查询与分析的结果。图形是矢量的，层，包括查询与分析的结果。图形是矢量的，具有坐标和属性，能以某种符号显示，也能具有坐标和属性，能以某种符号显示，也能以小窗口或弹出窗口的形式显示详细信息。以小窗口或弹出窗口的形式显示详细信息。

24、图形图形=几何坐标几何坐标+属性属性+符号符号+信息窗口信息窗口。 浏览器端能同时显示的矢量图形数量是有限浏览器端能同时显示的矢量图形数量是有限的，大致在数千个左右，超过该限制，浏览的，大致在数千个左右，超过该限制，浏览器性能将降低。器性能将降低。42 任务（任务（QueryTaskRouteTask等）等）：浏览器：浏览器与后端与后端ArcGIS Server交互，执行查询、编交互，执行查询、编辑、地理编码、路径分析和几何投影等地理辑、地理编码、路径分析和几何投影等地理处理任务。处理任务。43移动平台移动平台API ArcGIS为智能手机、平板电脑等移动设备提为智能手机、平板电脑等移动设备提

25、供了开发接口。原理与浏览器端供了开发接口。原理与浏览器端API类似，类似，也是调用和组合也是调用和组合ArcGIS Server或或ArcGIS Online中的中的Web服务。这些接口通过触摸屏服务。这些接口通过触摸屏与用户交互。这些接口往往要采用面向对象与用户交互。这些接口往往要采用面向对象的语言，如的语言，如c+、Java等，实现难度比浏览等，实现难度比浏览器端器端API略难。略难。44幕后幕后hero Web服务服务 在聚合应用中，浏览器端在聚合应用中，浏览器端API使用很多，但使用很多，但其许多优势来自于幕后的其许多优势来自于幕后的Web服务。服务。浏览器浏览器端端API主要是建立于

26、主要是建立于REST风格的风格的Web服务之服务之上的。上的。 使用使用ArcGIS 浏览器端浏览器端API，可以借助，可以借助ArcGIS Online上大量的上大量的Web服务，也可以服务，也可以使用自己的数据发布服务。使用自己的数据发布服务。45无正式接口的无正式接口的Web资源资源 HTML网页就属于这一类资源。由于不具备网页就属于这一类资源。由于不具备正式的编程接口，从中抽取信息比较困难，正式的编程接口，从中抽取信息比较困难，需要开发人员仔细分析网页代码并寻找规律，需要开发人员仔细分析网页代码并寻找规律，然后进行抓屏。然后进行抓屏。 编写针对性的程序，对编写针对性的程序，对HTML源

27、代码字符串源代码字符串进行处理，从中抓取信息，这种方法称为进行处理，从中抓取信息，这种方法称为屏屏幕抓取幕抓取或或抓屏抓屏。 如果从如果从Web抓取的内容没有地理坐标，还需抓取的内容没有地理坐标，还需要进行地理解析和地理编码。要进行地理解析和地理编码。46 屏幕抓取通常被认为是一个不雅的解决方案，它有屏幕抓取通常被认为是一个不雅的解决方案，它有两个主要的固有缺点。两个主要的固有缺点。第一个缺点在于第一个缺点在于，与使用接，与使用接口的口的 API 不同，抓取在内容提供者和内容消费者之不同，抓取在内容提供者和内容消费者之间没有明确的联系。抓取者必须围绕一个源内容模间没有明确的联系。抓取者必须围绕

28、一个源内容模型设计自己的工具，并且希望提供者一直采用这种型设计自己的工具，并且希望提供者一直采用这种模型来呈现内容。模型来呈现内容。Web 站点倾向于周期性地更新外站点倾向于周期性地更新外观，以保持新颖和时髦，对于抓取者来说，这是一观，以保持新颖和时髦，对于抓取者来说，这是一项非常头痛的维护任务，因为工具很可能会失效。项非常头痛的维护任务，因为工具很可能会失效。 第二个问题是第二个问题是缺少成熟的可重用屏幕抓取工具包软缺少成熟的可重用屏幕抓取工具包软件，通俗地说就称为件，通俗地说就称为 scrAPI。此类。此类 API 和工具包和工具包的消亡很大程度上是由于每种抓取工具都有极为特的消亡很大程度上是由于每种抓取工