第五章WebGIS实现技术.ppt

1、第五章 WebGIS实现技术,现有基于BS模式的网络GIS主要分为两类： 基于服务器的网络GIS(Server-side) 基于客户机的网络GIS(Client-side)。 服务器端的互联网GIS的构造模式有CGI模式、Server API模式、ASP 模式等； 而基于客户机端的互联网GIS的构造模式有Plug-in模式、GIS Java Applet、 GIS ActiveX控件等。,一、CGI技术在WebGIS中的应用 CGI（common gateway interface）通用网关接口是较早应用于WebGIS开发的方法。 它是Internet服务器与应用程序之间的接口标准，在Hype

2、rtext文件与Web服务器应用程序之间传递信息，将Web服务器和数据库服务器结合起来，实时、动态地生成HTML文件。,基于CGI的WebGIS的工作原理是： Web浏览器用户发出URL及GIS数据操作请求到服务器上， Web服务器接受请求后，通过CGI脚本，将用户的请求传送给GIS服务器， GIS服务器接受请求，对GIS数据进行处理(如放大、缩小、漫游、查询、分析等)，将操作结果形成GIF或JPEG图像， 最后，GIS服务器将GIF或JPEG图像通过CGI脚本、Web服务器返回给Web浏览器并显示。,（一）基于CGI模式的WebGIS的优点 （1）CGI程序的跨平台性能极佳。 几乎不需任何修

3、改就可移植到大部分Web服务器上。 另外，很多应用都是用过程语言(如Perl)编写的，可以方便的移植到许多计算机平台上。 （2）具有客户端小，处理大型GIS分析的功能，并且可充分利用已有的GIS资源，因为所有的GIS操作都是由GIS服务器完成的。,（3）通过一组简单的环境变量或命令行传递参数，这种调用程序的方法易于理解和实现。 （4）CGI程序以一个独立进程方式运行，和Web服务器完全隔离，有错误的CGI程序很难损害服务器内部的完整性。,（二）基于CGI模式的WebGIS的缺点 （1）网络传输负担重。 在GIS的服务器端和客户端空间数据的传输只能是，JPEG或GIF图像，不能有效地进行空间数据

4、的可视化操作和分析； 客户端不具有数据管理模块，因此不能够实现现有状态的GIS空间数据传输协议； 若再次请求已经请求过的空间数据，要经过同样的数据传输过程，多次数据传输之间没有联系，因而网络的传输负担较重。,（2）运行速度过慢。 原因在于CGI根据浏览器的HTTP请求激活响应进程， 而每一个请求对应一个进程， 当有多用户同时发出请求时， 创建进程的负载和大量并发执行的CGI程序所耗费的潜在资源会造成系统运行速度下降，从而使系统效率降低。,（3）数据处理在服务器端进行，容易造成服务器端负载过重。 市场上推出的WebGIS软件中，利用这一原理实现的软件主要有： 美国ESRI公司早期的WebGIS平

5、台ArcView Internet Map Server (ArcView IMS)和MapObjects IMS，Mapinfo早期的InternetIntranet解决方案Maplnfo Proserver等。,例如，为了让User存取数据库中的信息，CGI可以被用来连接Server中的数据库，在系统中扮演桥梁的角色。 1997年ESRI推出了MapObjects Internet Map Server，使用HTML将客户端的请求传给Web Server，而Web Server则通过专用的CGI接口与GIS Server连结，GIS Server承担了所有的查询、计算工作，将结果构建成一个

6、HTML文件传回给Web Server，再将HTML文件传给客户端浏览器。,由于CGI是Web Server上可执行的程序，任何人要与Web Server进行沟通，都可以透过CGI接口。 基本上所有的计算器语言都可以用来开发CGI接口，最常用的几种包括C、C、Perl和VB。Web一出现，CGI技术很快就被用于建构能产生动态地图的Web网站。 根据CGI接口的特点，GIS CGI技术可分为以下两类：,（三）CGI技术分类,CGI激活图形产生器之方式运作 一个典型的例子是美国ESRI公司的MapObjects Internet Map Server。 它是由开发者制作一个简单的图形产生器应用程序

7、(Application program；AP)经由CGI程序，可以根据命令行参数产生各种不同的地图。,CGI式的Web GIS以玉山国家公园电子文化与自然资源地图为例,2. CGI激活后端GIS软件,很多GIS软件是运用图形使用者接口（GUI），用“事件”（Event）的方式驱动的，一旦激活，就可以一直运作等待触发事件。 这种系统有许多优点，而且浏览器也是利用GUI接口由事件驱动的。 一个浏览器上的事件，透过CGI接口很容易传到后端GIS软件上，CGI接口和后端GIS软件的信息交换是透过IP控制协议（IPC）来完成。,利用这种CGI方法，只要使用者在浏览器上按一下，信息就通过网际网络传回到W

8、eb Server上，然后由CGI接口将此信息透过IPC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传给使用者端。 这种方法的优点在于，可以利用商业化GIS软件产生出高品质的地图。事实上，GIS软件的很多功能都可以被利用。,但这种方法仍有许多不足之处。 首先，很难同时执行多个CGI程序； 其次，这种方法需要GIS软件一直处于运作状态，这不仅要求GIS软件所在的Server一直在激活状态，而且也消耗不少计算机资源。 ESRI的ArcView Internet Map Server就是这种系统运作方式。,ArcView Internet Map Ser

9、ver,二、ServerAPI技术在WebGIS中的应用 ServerAPl服务器应用程序接口技术，是为了克服CGI方式的效率低下而开发出来的扩充的CGI工具，其基本原理与CGI类似，不同的是CGl程序可以单独运行，而由于ServerAPI应用程序是Web服务器进程的组成部分，所以必须在特定的服务器上运行。 ServerAPl作为一种进程内的扩充方法，进程创建和进程间通信负载大大减少，运行速度比CGI程序要快得多，在一定程度上改善了Web服务器的响应性能。,目前，流行的ServerAPI有Microsoft的ISAPI、Netscape的NSAPI和OReilly的WSAPI。实际应用中主要是

10、Microsoft的ISAPI。 ISAPI设计的基本思想是基于动态链接库DLL，使得Server程序运行速度提高和减轻系统的负载。 ISAPI的体系结构由ISAPI应用程序和ISAPI Filter程序组成，前者的功能和地位与CGI程序相似，后者用于扩展IISWWW服务器的功能。,1、基于ServerAPI模式的WebGIS的优点 用动态链接库取代CGI程序，不会在系统中产生新的进程，资源共用因而相应速度比CGI快。,2、基于ServerAPI模式的WebGIS的缺点 （1）依附于特定的服务器和计算机平台，程序的移植难度大。 （2）安全性不好，一旦DLL出现故障或产生内存泄露，会导致整个We

11、bGIS服务器陷入瘫痪。 （3）系统维护复杂，ISAPI DLL要为每个请求产生并维护一个独立的线程，以避免冲突；当优化性能时，还得关闭Web服务器来更换或删除已有的DLL。而CGI不存在这些问题。,三、WebGIS客户端的Plugin插件技术 Plug-in(插入法)，是由美国网景公司(Netscape)发明的为了增加网络浏览器功能的方法，它的浏览器提供厂一套API（应用程序接口），便于其他软件厂商插入与万维网应用有关的软件。,Plug-in的主要作用是使Web浏览器支持处理无缝GIS数据，并为Web浏览器与GIS数据之间的通信提供条件。 GIS Plug-in直接处理来自服务器的GIS矢量

12、数据。 同时，GIS Plug-in可以生成自己的数据，以供Web浏览器或其他Plug in显示使用。当然，Plug-in必须先安装在客户机上，然后才能使用。,Plug-in模式的网络GIS工作原理是： Web浏览器发出GIS数据显示操作请求，Web服务器接收到请求后，将用户所要的GIS数据传送给Web浏览器，客户机端接收到Web服务器传来的GIS数据，对GIS数据类型进行理解，然后在本地系统查找与GIS数据相关的Plug-in(或Helper)。 如果找到相应的GIS Plug-in，则用它显示GIS数据；如果没有，则需要安装并加载相应的GIS Plug-in，来显示GIS数据。GIS的操作

13、由相应的GIS Plug-in完成。,1基于Plug-in模式的网络GIS的优点 （1）支持与GIS数据的无缝连接。 由于对每一种数据源，都要有相应的GIS Plug-in，因而GIS Plug-in支持与GIS数据的无缝连接。 （2）GIS操作速度快。 所有的GIS操作都是在本地由GIS Plug-in完成，因此运行速度快。 （3）服务器与网络传输的负担轻。 服务器仅需提供GIS数据服务，网络也只需将GIS数据一次性传输。服务器的任务量小，网络传输的负担轻。,2基于Plug-in模式的网络GIS的缺点 （1）GIS Plug-in与平台相关。 对同一GIS数据，不同的操作系统需要不同的GIS

14、 Plug-in。不同的Web浏览器，也同样需要有相应的GIS Plug-in。 （2）GIS Plug-in与GIS数据类型相关。 对于GIS用户而言，使用的GIS数据类型是多种多样的，如Arclnfo，Mapinfo，AtlasGIS等GIS数据格式。不同的GIS数据类型，需要有相应的GIS Plug-in来支持。,（3）需要事先安装。 用户必须下载安装GIS Plug-in程序。如果使用多种GIS数据类型，必须安装多个GIS Plug-in程序。GIS Plug-in程序在客户机上的数量增多，管理相对复杂。同时，GIS Plug-in程序占用客户机磁盘空间。 （4）更新困难。 当GIS

15、Plug-in升级时，需通知用户进行软件升级。升级时，需要重新下载安装。 （5）使用已有GIS资源的操作分析能力弱，处理大型GIS的能力有限。,嵌入接口的Web GISMapViewer,四、ActiveX控件和DCOM组件技术 ActiveX技术是在微软公司OLE技术基础上发展起来的因特网新技术，其基础是DCOM （distributed component object model），它不是计算机语言，而是一个技术标准。 基于这种标准开发出来的构件称为ActiveX控件，可以像Java Applet一样嵌入到HTML文件中，在因特网上运行，对GIS数据进行分析处理。,ActiveX控件和P

16、lug-in相似，都是扩展Web浏览器的动态模块。 不同的是，ActiveX能被支持OLE标准的任何程序语言或应用系统所使用。 而Plug-in只能在某一具体的浏览器中使用。,基于GIS ActiveX控件的网络地理信息系统依靠GIS ActiveX来完成GIS数据的处理和显示。 GIS ActiveX控件与Web浏览器灵活无缝地结合在一起。 在通常情况下，GIS ActiveX控件包容在HTML代码中，并通过（object）参考标签来获取。 基于GIS ActiveX控件的网络地理信息系统的体系结构如图4-8所示。,GIS ActiveX控件模式工作原理是： Web浏览器发出GIS数据显示操

17、作清求， Web服务器接收到用户的请求后，将用户所要的GIS数据对象和GIS ActiveX控件传送给Web浏览器。 客户端接收到Web服务器传来的GIS数据和GIS ActiveX控件，启动GIS ActiveX控件，对GIS数据进行处理，完成GIS操作。,1、基于GIS ActiveX控件的网络GIS的优点 具有GIS Plug-in模式的所有优点。 同时，ActiveX能被支持OLE标准的任何程序语言或应用系统所使用，比GIS Plug-in模式更灵活、方便。,2、基于GIS ActiveX控件的网络GIS的缺点 （1）需要下载。 占用客户机端的磁盘空间。 （2）与平台相关。 不同的平台

18、必须提供不同的GIS ActiveX控件。 （3）与浏览器相关。 GIS ActiveX控件开始只使用于Microsoft Web浏览器。在其他浏览器使用时，必须增加特殊的Plug-in予以支持。,（4）使用已有的GIS资源操作分析能力弱，处理大型的GIS分析能力有限。 目前许多GIS厂商都开发了可供Web服务端应用开发ActiveXCOM产品，如ESRI公司的MapObjects，Maplnfo公司的MapX，Intergraph公司的GeoMedia Professional组件式GIS产品，我国北京超图公司的SuperMap，武汉大学吉奥公司的GeoStar等。,五、利用Java技术开发

19、WebGIS 基于Java的WebGIS可分为两类： 一类是仅客户端部分(图49)采用Java技术的WebGIS系统，服务器端在现有系统代码基础上用GIS空间数据传输协议以及和Java程序交互的功能模块实现，这是目前绝大多数WebGIS系统采用的方法，这种方法主要是通过下载Java Applet小程序到客户端实现。,它的特点是： 系统开发简单易行，可以大大缩短系统开发周期，同时又能保证开发的系统有较强的制图和地理空间分析能力，并能在一定程度上实现跨平台应用。如ESRI公司的Internet Map Object Server，Geosystems Global Corp的MapQuest等。,

20、另一类是客户端和服务器端都基于Java的WebGIS，也就是纯Java系统的WebGIS。 这种开发方式可以最大限度地发挥Java技术的优势，尤其是可以充分利用Java在服务器端和客户端为构建分布式网络应用提供的支持技术(如JavaBeans、Servlet等)。 但考虑到现有大量基于CC+的GIS系统，这个方法实质上要求推出它们相应的Java版本，因此系统开发难度大、工作量多、周期长。,1基于GIS Java Applet的网络GIS的优点 （1）体系结构中立，与平台和操作系统无关，在具有Java虚拟机的Web浏览器上运行。 （2）动态运行，无须在用户端预先安装。 由于GIS Java Ap

21、plet是运行时从Web服务器动态下载的，所以当服务器端的GIS Java Applet更新后，客户机端便可以使用最新的版本。,（3）GIS操作速度快。 所有的GIS操作都是在本地由GIS Java Applet完成，运行速度快。 （4）服务器和网络传输的负担轻。 服务器仅需提供GIS数据服务，网络也只需将GIS数据一次性传输。服务器的任务量少，网络传输的负担轻。,2基于GISJavaApplet的网络GIS的缺点 （1）使用已有的GIS资源操作分析的能力弱，处理大型的GIS分析能力有限。 （2）GIS的数据的保存、分析结果的存储和网络资源的使用能力有限。 利用Java技术开发的Web GIS产品主要有：Autodesk公司的MapGuide、Maplnfo公司的MapXtreme forJava（J