网络地理信息系统原理及技术ppt课件.ppt

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1、网络地理信息系统原理与技术,主讲：王明军武汉大学资源与环境科学学院,武汉大学资源与环境科学学院,2,课程要点,教材网络地理信息系统原理与技术 ，孟令奎、史文中、张鹏林，科学出版社，2005.3参考数目WEBGIS原理及其应用，刘南、刘仁义，科学出版社，2003,武汉大学资源与环境科学学院,3,课程要点（Cont.）,课程重点内容网络GIS基本原理网络GIS数据存储WebGIS原理与实现移动GIS网格GIS网络GIS工程技术与工程管理常用网络GIS软件介绍,武汉大学资源与环境科学学院,4,Chap1 概述,学习目标与要求了解GIS的基本发展过程掌握GIS的基本功能与组成部分了解GIS的主要应用领

2、域了解GIS网络化的基本要求与目标学习重点深刻理解GIS的空间查询与分析功能网络GIS相关技术的融合与技术的改造,武汉大学资源与环境科学学院,5,Chap1 概述(Cont.),地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是一种采集、传输、存储、管理、处理、分析、表达和使用地理空间数据的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理空间数据的通用技术。它集计算机软硬件、地理空间数据和最终用户等几个部分于一体，借助其独有的空间分析功能，准确、真实、图文并茂地输出用户感兴趣的信息。,武汉大学资源与环境科学学院,6,Chap1 概述(Cont.),1、GIS的发展 60

3、年代是GIS的开拓期;70年代是GIS的稳步发展期;80年代是GIS的应用推广期;90年代为GIS的用户期;21世纪以来,计算机技术/通信技术/网络技术结合,GIS运用更加广泛。,武汉大学资源与环境科学学院,7,Chap1 概述(Cont.),2、GIS的功能与特点 GIS的基本功能 数据输入数据编辑数据存储与管理空间查询与空间分析图形输出与交互操作,武汉大学资源与环境科学学院,8,Chap1 概述(Cont.),GIS的功能与特点GIS的基本特点空间数据组成 特有的空间分析能力 强大的图形处理和表达能力 辅助决策支持,武汉大学资源与环境科学学院,9,Chap1 概述(Cont.),3、GIS

4、的主要运用领域数字城市 数字流域物流管理 位置服务,武汉大学资源与环境科学学院,10,Chap1 概述(Cont.),4、GIS的网络化网络化GIS(简称网络GIS)是以网络为平台的GIS。网络GIS是指在网络环境下为各种地理信息科学的应用提供GIS的基本功能(如分析工具、制图功能)、分布式计算和空间数据管理的空间信息管理系统。本质上它是一个基于网络的分布式空间信息管理与服务系统，能实现空间数据管理、分布式协同作业、网上发布、地理信息应用服务等多种功能。,武汉大学资源与环境科学学院,11,Chap1 概述(Cont.),GIS网络化的优点：拓展了GIS的应用领域及服务范围为用户提供透明的操作方

5、式降低用户购买GIS软件系统成本时效性强,武汉大学资源与环境科学学院,12,Chap1 概述(Cont.),网络GlS相关技术海量空间数据存储与管理技术 计算机网络技术 无线通信与移动定位技术高性能并行计算技术,武汉大学资源与环境科学学院,13,Chap1 概述(Cont.),学习目标与要求了解GIS的基本发展过程掌握GIS的基本功能与组成部分了解GIS的主要应用领域了解GIS网络化的基本要求与目标学习重点深刻理解GIS的空间查询与分析功能网络GIS相关技术的融合与技术的改造,武汉大学资源与环境科学学院,14,Chap2 计算机网络基础,学习目标与要求了解计算机网络基本概念与功能了解计算机网络

6、的组成与分类方法解计算机网络基本通信技术掌握高速计算机信息网络技术体系构成与原理学习重点计算机网络的基本原理广域网数据交换技术,武汉大学资源与环境科学学院,15,Chap2 计算机网络基础(Cont.),1 、计算机网络的形成和发展发展阶段以主机为中心的联机终端系统以通信子网为中心的主机互联开放式标准化网络网络协议的标准化进程20世纪70年代20世纪80年代,武汉大学资源与环境科学学院,16,Chap2 计算机网络基础(Cont.),2 、计算机网络的基本概念与功能计算机网络概念由物理上独立的计算机设备通过通信子网连接起来, 在遵循共同协议基础上实现信息共享的计算机系统计算机网络的功能数据通信

7、资源共享提高系统的可靠性和可用性促进分布式数据处理和分布式数据库的发展,武汉大学资源与环境科学学院,17,Chap2 计算机网络基础(Cont.),3 、计算机网络的组成与分类计算机网络的组成计算机/操作系统/传输介质连接设备(中继器/集线器/交换器/路由器等)计算机网络的分类按分布距离(局域网/城域网/广域网/Internet)按交换方式(电路交换/报文交换/分组交换)按拓扑结构(总线型网络/星型网络/环型网络)按服务性质(工作组网络/部门级别网络/企业级网络),武汉大学资源与环境科学学院,18,Chap2 计算机网络基础(Cont.),4 、数据通信技术数据通信的基本概念信息/数据/信号(

8、信道概念)通信与通信系统通信方式(串行与并行/单工、半双工与全双工)基带传输与频带传输信号的带宽,武汉大学资源与环境科学学院,19,Chap2 计算机网络基础(Cont.),数据编码与调制模拟数据编码调幅编码法调频编码法调相编码法数字数据编码不归零码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码模拟数据的数字信号编码采样 - 量化 - 编码,武汉大学资源与环境科学学院,20,Chap2 计算机网络基础(Cont.),传输介质及其特性传输介质的类型同轴电缆/双绞线/光纤/无线传输媒介常用传输介质特性双绞线（屏蔽双绞线/非屏蔽双绞线）同轴电缆光纤（单模光纤/多模光纤）无线通信,武汉大学资源与环境科学学院,21,Ch

9、ap2 计算机网络基础(Cont.),多路复用技术频分多路复用（FDM）时分多路复用（TDM）波分多路复用（WDM）码分多路复用（CDMA）,武汉大学资源与环境科学学院,22,Chap2 计算机网络基础(Cont.),广域网数据交换技术电路交换通过网络中的节点在信源和信宿两站之间建立一条专用通信线路。-电话报文交换网络中间节点具有存储能力的计算机设备承担，用户信息可以暂时保存在中间交换节点上。分组交换数据被划分成具有上限的固定长度单元传输，接收方收到数据后，按照原来顺序组织，从而减少信道占用时间的通信方式,武汉大学资源与环境科学学院,23,Chap2 计算机网络基础(Cont.),5 、无线网

10、络技术无线网络分类无线广域网无线局域网无线局域网与有线局域网区别移动性/传输介质/拓扑结构/可靠性处理无线局域网组成无线网络接口卡/接入点/站点/传输介质/基本服务组等无线个人局域网,武汉大学资源与环境科学学院,24,Chap2 计算机网络基础(Cont.),学习目标与要求了解计算机网络基本概念与功能了解计算机网络的组成与分类方法解计算机网络基本通信技术掌握高速计算机信息网络技术体系构成与原理学习重点计算机网络的基本原理广域网数据交换技术,武汉大学资源与环境科学学院,25,Chap3 网络GIS基本原理,学习目标与要求了解网络GIS的基本特点掌握网络GIS的基本体系结构掌握网络GIS数据的组织

11、与管理并与传统GIS进行对比掌握网络GIS数据共享的方式掌握网络GIS的多服务器技术了解网络GIS的安全机制处理技术学习重点网络GIS的基本体系结构网络GIS数据组织与共享方式网络GIS的安全机制,武汉大学资源与环境科学学院,26,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),1 、网络GIS概述传统GIS的不足数据的互操作性差GIS数据共享能力弱数据冗余严重GIS的分析能力有限成本高昂,武汉大学资源与环境科学学院,27,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),网络GIS的特点大规模降低成本，前面取代GIS桌面系统使企业的事务与GIS专业有机结合网络GIS的WebGIS采用浏览器实现GI

12、S表达，简单易用，降低操作难度GIS处理能力大为提高网络GIS是一个动态系统，可提供个性化服务跨平台性好互操作能力强可快速实现大范围GIS数据分发,武汉大学资源与环境科学学院,28,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),2 、网络GIS体系结构两层体系结构基于客户机的网络GIS体系结构基于服务器端的网络GIS体系结构,武汉大学资源与环境科学学院,29,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),三层及多层体系结构三层体系结构突破了客户/服务器两层模式的限制，将各种逻辑分布在三层机构中实现，这样便可以将业务逻辑/表示逻辑/数据逻辑分开，从而减轻客户机和服务器的压力，较好地平衡负载，并且

13、形成了新的计算模式浏览器/服务器模式（B/S）,武汉大学资源与环境科学学院,30,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),3 、网络GIS数据组织与管理网络GIS数据组织策略基于分层的数据组织策略地图集地图图层目标基于特征的数据组织点/线/面/体,武汉大学资源与环境科学学院,31,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),网络GIS数据管理概述空间数据管理技术的发展过程文件形式阶段数据库管理阶段空间数据库管理阶段网络GIS空间数据管理发展面向对象数据库管理系统分布式数据库管理系统与并行数据库管理系统,武汉大学资源与环境科学学院,32,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),空间

14、数据库技术概述空间数据建模基于场模型大气模拟/火灾与洪水模拟/温度与土壤变化基于对象模型离散的点对象/线对象/面对象等空间数据库内容地形要素矢量数据（数字线划图，DLG）数字正射影像图（DOM）数字高程模型（DEM）数字栅格地图（DRG）空间元数据,武汉大学资源与环境科学学院,33,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),对象-关系型空间数据管理技术面向对象数据库管理系统OODBMS适用于空间数据库中复杂地物数据建模，但由于以下原因并未在空寂三年数据库中得到广泛应用OODBMS不支持混合数据模型关系数据库发展的SQL语言的广泛使用，使得OODBMS推广具有一定难度许多大型GIS厂商没有将

15、OODBMS作为空间数据建库与管理的方案对象-关系型数据库管理系统在关系数据库中增加新的数据类型，支持可变长数据存储将复杂数据类型作为对象放入数据库，并提供索引机制-如ESRI的ArcSDE，MapInfo的Spatial Ware等,武汉大学资源与环境科学学院,34,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),栅格数据的组织与管理栅格数据的组织策略基于像元基于层基于面域高分辨率遥感影像的组织管理对遥感影像进行必要的分级分块预处理，建立分级/分块索引机制，以数据库的形式存储和管理索引信息，而原始影像和分级/分块影像以磁盘文件来保存分级存储分块存储,武汉大学资源与环境科学学院,35,Chap3

16、 网络GIS基本原理(Cont.),网络GIS空间数据库技术新趋势分布式空间数据库系统分布式数据库管理系统是一组物理上分布的数据库集合，由数据库管理软件进行统一管理。可分为同构分布式数据库和异构分布式数据库分布式数据存储分布式事务提交协议并行空间数据库系统并行数据库系统的体系结构（共享内存/共享磁盘/无共享）并行数据库系统的评估标准（启动/干扰/偏斜/操作的并行化）,武汉大学资源与环境科学学院,36,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),4 、网络GIS数据共享传统GIS数据共享方法数据格式互换模式将其他格式的数据经过专门软件转换过来，实现共享转换后有信息丢失问题/造成数据不一致性数据

17、直接访问模式在同一个GIS中实现不同格式数据的直接访问开发难度大，需要不断开发新格式读取方法互操作数据共享模式OpenGIS协会提出互操作规范,武汉大学资源与环境科学学院,37,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),分布式空间数据共享地理信息的分布性及其表现空间数据的存储具有分布性空间数据的采集/处理具有分布性分布式空间数据库数据在物理上分布，逻辑上统一数据具有独立性适当的数据冗余地理信息的分布式计算分布式空间数据共享,武汉大学资源与环境科学学院,38,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),空间数据共享平台框架空间数据共享基础平台基础网络平台基本数据平台空间数据共享服务体系目录

18、服务是空间元数据系统利用元数据技术提供空间信息服务的一种标准模式，它通过元数据标准的核心元素将信息以动态形式展现给用户数据服务进一步提供相关空间数据的服务，本质区别在于侧重点不同，前者为目录管理，后者各类型数据管理,武汉大学资源与环境科学学院,39,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),空间数据共享应用体系基础服务模块空间数据论坛空间数据挖掘,武汉大学资源与环境科学学院,40,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),5 、网络GIS中的多服务器技术三层客户/服务器WebGISde服务模型数据存储服务器Web服务器和GIS功能中间件GIS客户/浏览器,武汉大学资源与环境科学学院,4

19、1,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),多服务器技术指物理上相互独立，逻辑上单一的一组网络计算机系统，以统一的系统模式加以调度和管理，为客户工作站提供高可靠性服务。当一台服务器发生故障时，驻留其上的应用和数据将被另一节点服务器自动接管，客户能很快连接到新的服务器上。其基本工作原理为：用户第一次请求对象服务时，首先向负载调控器发送获得服务对象实例引用的请求。负载调控器根据各后台服务器上的当前负载状态，从中选择一个合适的服务器，并由该服务器上的对象实例管理器分配服务对象实例，同时将该对象的引用返回给客户端。,武汉大学资源与环境科学学院,42,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),

20、多服务器组件包括负载控制器对象实例管理器Web应用服务器,武汉大学资源与环境科学学院,43,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),扩展的多服务器技术在WebGIS中的应用,武汉大学资源与环境科学学院,44,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),6 、网络GIS的安全机制空间信息的传输安全网络加密常用的技术有：链路加密/节点加密/端到端加密三种访问安全防火墙技术版权数据保护,武汉大学资源与环境科学学院,45,Chap3 网络GIS基本原理(Cont.),学习目标与要求了解网络GIS的基本特点掌握网络GIS的基本体系结构掌握网络GIS数据的组织与管理并与传统GIS进行对比掌握网络G

21、IS数据共享的方式掌握网络GIS的多服务器技术了解网络GIS的安全机制处理技术学习重点网络GIS的基本体系结构网络GIS数据组织与共享方式网络GIS的安全机制,武汉大学资源与环境科学学院,46,Chap4 网络GIS数据存储,学习目标与要求了解网络GIS数据存储的基本概念掌握网络GIS存储的基本分类了解网络GIS数据存储的模式学习重点网络GIS存储三种分类网络GIS的基本存储模式,武汉大学资源与环境科学学院,47,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),1 、数据存储概述数据存储应解决以下问题提供备份保护以防数据丢失而无法恢复；减少因丢失数据带来的费用开销；减少停机时间所造成的成本增加；

22、允许现场(在线)或非现场(近线或离线)的存储；确保空间数据的快速存取；提供一定的数据纠错和恢复能力；防止非法用户获取有用数据。,武汉大学资源与环境科学学院,48,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),数据存储技术的发展与分类存储技术的发展趋势磁存储技术仍有突破极薄磁层，存储密度由20Gbits/in2100Gbits/in2,存储容量将达到400GB光存储技术有重大进展光盘，有望将存储容量扩大10倍以上可生存存储系统目标是建立一个能永久可用、永久安全和平稳的存储系统基于微电子机械系统的存储器网络存储技术,武汉大学资源与环境科学学院,49,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),数

23、据存储技术分类按连接方式直接连接存储（Direct Attached Storage, DAS）附网存储(Network Attached Storage, NAS)存储区域网(Storage Area Network, NAS)按存储系统联机方式在线存储(On-line Storage)离线存储(Off-line Storage)近线存储(Near-line Storage)按接口类型标准小型计算机系统接口（SCSI）光纤连接第三代输入输出总线InfiniBand,武汉大学资源与环境科学学院,50,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),2、网络存储分类直接存储（DAS）存储设备以并行

24、SCSI总线与主机连接，并被主机直接访问和控制，其他主机则必须经该主机(服务器)的存储和转发才能访问存储设备中的数据。这样的“以服务器为中心”的存储结构被称为DAS或SAS，该技术一直和SCSI技术的发展紧密相关。,武汉大学资源与环境科学学院,51,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),附网存储（NAS）把存储设备和网络接口集成在一起，直接通过网络存取数据。,武汉大学资源与环境科学学院,52,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),存储区域网络（SAN）存储区域网是一种新的以数据存储为中心的网络存储体系结构，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过光通道直接连接方式为SAN内部任意节点提供

25、多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。SAN的实质就是一个独立的专门用于数据存取的局域网，是在资源共享环境下连接存储器和服爹器的高速互联网络，它允许在主机和存储器之间快速进行信息交换而很少有带宽的限制。,武汉大学资源与环境科学学院,53,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),3、网络存储模式网络存储模式集成式技术NAS和SAN是两种互为补充的存储技术，分别提供对不同类型数据的访问。 NAS提供文件级的数据访问功能，而SAN则主要提供海量、面向数据块的数据访问与传输能力。SAN在数据块传输和扩展性方面表现优秀，并能够有效地管理设备。NAS支持多台对等客户机

26、之间的文件共享。,武汉大学资源与环境科学学院,54,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),SAN与NAS在技术层面的互补性表现如下：NAS设备逐渐采用SAN来解决与存储扩展和备份恢复相关的问题，这将使得NAS和SAN之间的许多原有差别逐步消失；将NAS与SAN连接起来的“存储管理+应用”专用服务器能够使SAN像访问网内存储设备一样访问NAS；将SAN与NAS服务器连接，NAS服务器可以代替SAN中的文件服务器，同时也可提供文件共享服务。NAS和SAN技术的融合可解决目前网络存储中的诸多问题,武汉大学资源与环境科学学院,55,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),网络存储虚拟化技

27、术将物理存储设备和虚拟存储实体结合在一起以满足应用的需求。虚拟化的存储设备不受任何物理设备在容量、速度、可靠性方面的限制。虚拟化的主要方法基于主机/服务器的虚拟化基于存储设备的虚拟化基于存储网络的虚拟化虚拟化的作用实现存储管理的自动化与智能化提高各种存储设备的利用率和数据的可用性降低成本，增加投资回报,武汉大学资源与环境科学学院,56,Chap4 网络GIS数据存储(Cont.),学习目标与要求了解网络GIS数据存储的基本概念掌握网络GIS存储的基本分类了解网络GIS数据存储的模式学习重点网络GIS存储三种分类网络GIS的基本存储模式,武汉大学资源与环境科学学院,57,Chap5 WebGIS

28、,学习目标与要求了解WebGIS基本功能与应用情况掌握WebGIS基本分类与特点了解WebGIS中常见的通信协议掌握WebGIS的几种不同设计、开发手段掌握分布式WebGIS的技术框架了解WebGIS的几个基本应用领域学习重点WebGIS的基本功能与分类WebGIS的不同设计、开发手段分布式WebGIS的技术框架,武汉大学资源与环境科学学院,58,Chap5 WebGIS(Cont.),1、WebGIS简介WebGIS基本概念通俗地讲，WebGIS是指工作在Web网上的GIS，是传统的GIS在网络上的延伸和发展，具有传统GIS的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等GIS基本功能

29、，同时也是Internet上地理信息发布、共享和交流协作的基础。 狭义地讲，Web-GIS是一种在Internet技术上发展起来的新技术，其核心是将G1S的功能嵌人到满足HTTP和TCPIP标准的Internet应用体系中，实现Internet环境下地理信息的有效管理与处理。,武汉大学资源与环境科学学院,59,Chap5 WebGIS(Cont.),WebGIS基本概念以网络为中心的GIS，它使用Internet。环境，为各种GIS应用提供GIS功能(如分析功能、制图功能)和空间数据获取能力；基于Internet的GIS，常称为WebGIS，主要是由于大多数客户端应用采用了WWW的协议。随着技

30、术的进步客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是In-ternet GIS。所谓WebGIS，其实质就是基于“客户机服务器”这种分布式计算模式的GIS，使GIS的空间数据查询、分析和可视化能在WWW上进行。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图以及进行各种空间检索和分析。,武汉大学资源与环境科学学院,60,Chap5 WebGIS(Cont.),WebGIS基本概念与传统GIS相比，WebGIS有其特殊之处，主要表现在：它必须是基于网络的“浏览器服务器”结构，而传统GIS多为独立的单机系统；它通过Internet来实现客户机和服务器之间

31、的信息交换，这就意味着信息传递是全球性的，数据资源是分布的；它是分布式系统，客户机和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上。,武汉大学资源与环境科学学院,61,Chap5 WebGIS(Cont.),WebGIS的功能和作用主要功能空间数据发布空间查询检索和联机处理空间数据可视化空间模型分析服务Web资源的共享,武汉大学资源与环境科学学院,62,Chap5 WebGIS(Cont.),主要作用促使传统工作站版的GIS走向分布式、大众化，使GIS真正走进人们的生活、工作和学习中；空间数据的分发、获取、浏览更加方便、快捷；更加友好的、互动的可视化界面，是对传统GIS的一种革新；使空间分析无处

32、不在，人们能够随时随地使用GIS的分析功能；将GIS与其他软件系统之间的集成变得更加容易，推动了GIS向纵深快速发展，使GIS走向企业化、社会化、网络化、智能化。,武汉大学资源与环境科学学院,63,Chap5 WebGIS(Cont.),WebGIS应用领域传统GIS应用领域改善传统GIS数据共享、数据更新等的不足，是传统GIS的补充和革新。管理部门例如土地管理、交通、物流运输等行业或部门，可利用WebGIS使网络(无论是内部网还是Internet)上已经使用的系统更好地与地理位置建立关联。大众化服务领域网上地图在线，LBS等辅助决策应用领域,武汉大学资源与环境科学学院,64,Chap5 We

33、bGIS(Cont.),WebGIS应用前景随着Web Service的兴起，一系列的服务、通信标准的制定，在网络上实现GIS互操作已成为可能。WebGIS自身将与各种先进的计算机技术相结合，如虚拟现实技术、多媒体技术等，这将会极大地扩展WebGIS的应用和发展空间。结合GPS、移动GIS等技术的研究与实用化，WebGIS将深入到人们的日常工作与生活中。WebGIS作为基于位置服务(LBS)的基础平台，将为人们提供丰富多彩的位置服务。电子商务、电子政务的应用离不开空间信息，WebGIS将为其提供良好的支持。,武汉大学资源与环境科学学院,65,Chap5 WebGIS(Cont.),2、WebG

34、IS分类与特点WebGIS分类通常包括三个基本方面：客户端、服务器和空间数据库。客户端是由通用的Web浏览器(如IE)，必要时再加上插件(Plug-in)共同构成的，它是用户使用WebGIS的界面，用户通过它提出请求，获得结果。服务器包括WWW、FTP服务器和GIS服务器，通过HTTP协议和TCPIP协议为用户提供信息交换的通道和地理信息处理功能；空间数据库则为客户的数据请求和WebGIS的各种处理功能提供空间数据。,武汉大学资源与环境科学学院,66,Chap5 WebGIS(Cont.),基于浏览器服务器模式的WebGIS 动态(Dynamic)WebGIS （被动的WebGIS）早期使用静

35、态图片超链接形式，后来改进为服务器端使用公共网关接口(CGI)技术，由CGI程序负责处理客户请求，将请求指令发往运行于后台的GIS服务器，再将服务器处理的结果返回给用户 主动(Active) WebGIS 由服务器向客户端发送一段能运行在客户机上的程序。由该程序处理用户的一些简单请求(如地图缩放、漫游等)，需要矢量数据时直接向服务器申请。特殊的空间信息服务，可在服务器端实现，再传给客户端显示。,武汉大学资源与环境科学学院,67,Chap5 WebGIS(Cont.),基于中间件技术的WebGIS客户端的请求均通过中间件处理，GIS服务器包含了多个中间件组成的分布式的多个进程。中间件间可以相互调

36、用，一个中间件的进程可能是其他中间件进程的客户(要求得到服务)，同时它又可能是其他中间件进程的服务(提供服务)。中间件内进程所访问的空间数据库也不再是单个的数据库，可能是分布式的异质、异构、多源数据库。基于中间件技术的WebGIS是一个多浏览器多服务器模式的复杂系统，各中间件的组织通过既定的接口实现，而用户的调用呈动态特性,武汉大学资源与环境科学学院,68,Chap5 WebGIS(Cont.),WebGIS特点除具有传统GIS特点外，还具有以下特点：基于InternetIntranet标准 分布式体系结构 服务范围广 平台无关 成本低廉、操作简单 支持地理分布存储的多源数据,武汉大学资源与环

37、境科学学院,69,Chap5 WebGIS(Cont.),3、WebGIS通信协议及规范通用协议与规范TCP/IP（计算机之间的数据传输格式和传送方式 ）HTTP（采用请求应答模型实现客户机与服务器的信息通信 ）HTML (Hyper Text Markup Language)XML (eXtensible Markup Language),武汉大学资源与环境科学学院,70,Chap5 WebGIS(Cont.),空间数据相关标准与规范GML（Geography Markup Language，GML ） OGC专门用于表示空间和属性数据的标记语言规范，是XML在地理空间信息领域的重要应用 G

38、ML为WebGIS的空间数据编码提供了一种开放式的标准主要优点：提供了适合网络数据传输与存储的空间信息编码方式，可以对地理空间数据进行高效编码；提供了一种易于理解的空间信息和空间关联的编码方式，并能实现空间与非空间数据在内容和表现形式上的分离，也便于空间与非空间数据的整合；能方便地实现空间几何元素同其他空间或非空间元素的联结；为方便应用系统之间互操作，提供一系列公共地理建模对象。,武汉大学资源与环境科学学院,71,Chap5 WebGIS(Cont.),SVG (Scalable Vector Graphics，SVG) W3C可伸缩矢量图形是由W3C组织开发，利用XML来描述二维矢量图形的一

39、种标准。它由图形、影像和文字三个基本部分组成，三部分之间可以任意组合运用 SVG具有以下优点：可伸缩矢量图可以保证图像的显示质量不会因为缩放而产生失真或受损特别适合网络应用支持交互性灵活易用,武汉大学资源与环境科学学院,72,Chap5 WebGIS(Cont.),GeoVRML地理虚拟建模语言(GeoVRML)是由Web3D联盟下属的一个官方工作组制定的，以虚拟建模语言(VRML)为基础来描述地理空间数据，目的是让用户通过一个在Web浏览器安装的标准VRML插件来浏览地理参考数据、地图以及三维地形模型。GeoVRML除具备VRML的优点外，还有自己的独特优点，主要包括：支持多种坐标系统和投影

40、系统数据精度更高三维建模功能更加强大浏览模式的增强代码开放、易于集成,武汉大学资源与环境科学学院,73,Chap5 WebGIS(Cont.),4、WebGIS的设计与开发CGI（Common Gateway Interface ）通用网关接口CGI是最早实现动态网页(有关动态网页技术请见本节后面)的技术，它使用户可以通过浏览器进行交互操作，并得到相应的操作结果。,武汉大学资源与环境科学学院,74,Chap5 WebGIS(Cont.),武汉大学资源与环境科学学院,75,Chap5 WebGIS(Cont.),CGI CGI相当于在外部应用程序与InternetIntranet的Web网络服务

41、器之间架设了一座桥梁，使Web服务器可以对客户端的请求作出响应。 工作流程如下：Web浏览器的用户向Web服务器发出GIS相关功能的请求；Web服务器接受请求，并通过CGI脚本将用户的请求传送给GIS服务器；GIS服务器接受请求，进行相关的数据处理，如：放大、缩小、漫游、查询、分析等，图形数据以栅格结构表示；GIS服务器将处理结果通过CGI脚本、Web服务器返回给客户端浏览器。,武汉大学资源与环境科学学院,76,Chap5 WebGIS(Cont.),CGICGI方式的优点： 功能强、资源利用率高 跨平台性好 CGI方式的缺点 资源竞争激烈，效率较低 网络负荷重 功能操作困难 目前使用该方式的

42、有：ESRI的ArcView Map Server， MapInfo的MapInfo ProServer,武汉大学资源与环境科学学院,77,Chap5 WebGIS(Cont.),动态网页技术运行在Web服务器上的页面，该页面内嵌有程序代码。它必须在服务器端执行，由服务器把运行结果写入HTMI。文件流中，并返回给客户端的浏览器。常见的动态网页技术包括：Microsoft ASP(Active Server Page)，Sun JSP(Java Server Page)，PHP(Hypertext Preprocessor)，CodeFusion等 ASP技术的主要优点是：能与HTML集成；易于

43、创建，能自动编译和连接；面向对象技术，易于与ActiveX组件集成；在客户端仅需一个浏览器，无其他特殊要求；安全性和保密性较好。,武汉大学资源与环境科学学院,78,Chap5 WebGIS(Cont.),ServerAPI（服务器应用程序接口）服务器应用程序接口模式(Server API)一般依附于特定的Web服务器，如微软ISAPI Server API不像CGI程序可以单独运行，它运行于Web服务器的进程中，而且一旦启动，会一直处于运行状态，并不需要每次都重新启动，因此其运行效率远高于CGI程序。,武汉大学资源与环境科学学院,79,Chap5 WebGIS(Cont.),武汉大学资源与环境

44、科学学院,80,Chap5 WebGIS(Cont.),ServerAPI其工作流程如下 Web浏览器的用户向Web服务器发出URL请求，该请求经由ISAPI Filter传输到服务器端的ISAPI DLL上，ISAPI Filter将对请求进行预处理，如用户身份验证等；由ISAPI DLL与GIS服务器交互作用得到结果信息；结果信息经由Web服务器和ISAPI Filter传输到浏览器 ISAPI方式的优、缺点 运行效率比CGI更高 安全可靠传输 ISAPI DLL与服务器密切相关，程序可移植性差 受限于ISAPI DLL 系统维护复杂,武汉大学资源与环境科学学院,81,Chap5 WebG

45、IS(Cont.),插件技术（Plug-in）在普通的Web浏览器上安装能与网络浏览器交换信息并能执行的GIS软件 ，这种扩展Web浏览器功能的方法被称为“插件技术”(Plug-in)。在WebGIS中，“插件技术”被称为“GIS Plug-in”，简称GIS插件。GIS Plu-in可使Web浏览器支持特定格式的GIS数据处理，并为Web浏览器与GIS服务程序之间的通信提供条件，它能直接处理来自服务器的GIS矢量数据，并生成符合浏览器显示格式的数据，以供浏览器或其他Plug-in显示使用。,武汉大学资源与环境科学学院,82,Chap5 WebGIS(Cont.),插件技术GIS插件需要先安装

46、才能使用,武汉大学资源与环境科学学院,83,Chap5 WebGIS(Cont.),插件技术其工作流程如下 ：客户端的Web浏览器向Web服务器发出数据请求；Web服务器对用户请求进行处理，将用户所需要的GIS数据传给Web浏览器；客户端对接收的GIS数据类型进行分析和理解，如不需要GIS Plug-in，则直接显示，如需要GIS Plug-in的支持，则转往下一步；在浏览器中搜索相关的GIS Plug-in，若有则直接调用并显示GIS数据；若没有，则从服务器或网络上下载并安装相应的GIS Plug-in，并将其加载到客户端以显示GIS数据。,武汉大学资源与环境科学学院,84,Chap5 We

47、bGIS(Cont.),插件技术GIS Plug-in常常完成的基本操作有：地图缩放、漫游、图形和属性查询、简单的空间分析等。Plug-in方式的优、缺点：客户端处理能力强 GIS服务器与网络的负荷较轻 支持多种GIS数据 速度快、效率高 平台相关性 数据相关性 插件管理不便 更新困难 客户端功能有限,武汉大学资源与环境科学学院,85,Chap5 WebGIS(Cont.),ActiveX技术（控件技术）ActiveX是微软公司提出的一种建立在OLE标准之上的规范和公共框架。它同Plug-in一样，也用于扩展Web浏览器的功能。Plug-in技术与具体的浏览器有关，而ActiveX能使用在任何

48、支持OLE标准的程序或应用系统中。能实现GIS功能的ActiveX控件称为GIS ActiveX控件，它通常被包容在HTML代码中，能与Web浏览器无缝地结合在一起，并通过标签来定义和获取，主要用于实现WebGIS中的空间数据处理和分析功能。,武汉大学资源与环境科学学院,86,Chap5 WebGIS(Cont.),武汉大学资源与环境科学学院,87,Chap5 WebGIS(Cont.),ActiveX技术（控件技术）其工作流程如下：Web浏览器向Web服务器发出数据请求；Web服务器对接收到的请求进行处理，配合GIS服务器将所要的GIS数据传送给web浏览器。若客户机未安装ActiveX控件

49、，则需将ActiveX控件下载并安装到浏览器上；浏览器利用ActiveX控件对GIS数据进行相应的处理。,武汉大学资源与环境科学学院,88,Chap5 WebGIS(Cont.),ActiveX技术（控件技术）ActiveX方式的优、缺点具有GIS Plug-in模式的所有优点 软件复用能力强 平台相关 兼容性较差 需要下载 安全性不高,武汉大学资源与环境科学学院,89,Chap5 WebGIS(Cont.),Java Applet技术用Java开发的小应用程序，在程序运行时从服务器端自动下载至浏览器，与浏览器紧密结合，用以增强Web浏览器的空间信息处理功能。 利用Java开发WebGIS主要

50、有两种方法 ：用Java仅开发客户端的GIS功能，服务器端仍采用传统开发方法或仅对现有系统进行适当改造 ，如ESRI公司的Internet Map Server，IMS。另一种方法是完全基于Java的WebGIS，即客户端和服务器端均采用Java技术来实现GIS的功能，是一种全新的开发方式,武汉大学资源与环境科学学院,90,Chap5 WebGIS(Cont.),武汉大学资源与环境科学学院,91,Chap5 WebGIS(Cont.),Java Applet技术Java Applet处理流程：浏览器向服务器发出数据请求，访问服务器端程序；Web服务器对接收到的请求进行处理，若客户机已经安装Ap