Web GIS技术原理与应用开发.docx

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1、Web GIS技术原理与应用开发Web GIS技术原理与应用开发 第一章 绪论 1.1 WebGIS是Internet和www技术应用于GIS开发的产物，是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径。 1.2 WebGIS的基本特点：.WebGIS是全球化的客户/服务器网络系统； . WebGIS是交互式系统； . WebGIS是分布式系统； . WebGIS是动态系统； . WebGIS是跨平台系统； . WebGIS能访问Internet异构环境； . WebGIS是图形化的超媒体信息系统； 1.3 WebGIS的基础技术：空间数据库管理技术、

2、面向对象方法、客户/服务器模式、组件技术、分布计算平台。 1.4 webGIS的几个应用层面：空间数据发布、空间查询检索、空间模型服务、Web资源的组织。 1.5 webGIS与GIS的不同之处： 它必须是基于网络的客户机/服务器系统，而传统的GIS大多数为独立的单机系统； 它利用Internet来进行客户端和服务器之间的信息交换，这就意味着信息的传递是全球性的； 它是一个分布式系统，用户和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上。 第二章 计算机网络的基本原理 2.1 计算机网络：凡是将地理位置不同、并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来、以功能完善的网络软件实现网络中

3、资源共享的系统，称之为计算机网络系统。 2.2 计算机网络的发展：a.远程联机系统阶段; b.计算机互连阶段; c.标准化系统的阶段,开放系统互联基本参考模型(OSI)； d.网络互连与高速网络系统阶段. 2.3 计算机网络分类: 1.按覆盖范围分类:局域网、城域网、广域网； 2.按通信媒体分类：有线网、无线网、无线有线混合网； 3.按数据交换方式分类：线路交换方式、报文交换方式、分组交换方式。 4. 按使用范围分类：公用网、专用网。 2.4 几种基本的联网设备： 根据网络互连所在的层次，通常的联网设备有以下几类： 物理层互连设备，即中继器； 数据链路层互连设备，即网桥； 网络层互连设备，即路

4、由器； 网络层以上的互连设备，通称为网关或应用网关。 2.5 TCP/IP协议具有以下特点： 协议标准具有开放性，其独立于特定的计算机硬件及操作系统，可以免费使用。 统一分配网络地址，使得整个TCP/IP设备在网络中都具有唯一的IP地址。 实现了高层协议的标准化，能为用户提供可靠的服务。 2.6 域名是有层次的，Internet主机域名的一般格式为：四级域名三级域名二级域名顶级域名，如WWWSinacomcn。 2.7 动态网页技术：CGI技术、ASP技术、JSP技术、DHTML技术、PHP技术。 2.8 TCP/IP协议体系与OSI体系结构的比较： 7.应用层 应用层 6.表示层 5.会话层

5、 4.传输层 传输层 3.网络层 网际层 2.数据链路层 网络接口层 1.物理层 2.9 IIS是一种Web服务组件，其中包括Web服务器、FTP服务器、服务器和SMTP服务器，分别用于网页浏览、文件传输、新闻服务和邮件发送等方面。 第三章 Web GIS 基本原理 3.1 Web GIS的信息内容涉及信息组织、信息交互、信息的表达、综合分析、数据的安全和开放性等多个方面。 3.2 Web GIS的功能大致可分为：数据请求、信息查询、分析、制图、帮助、控制和元数据请求 等七大类。 3.3 Web GIS 的应用模式：. 空间数据发布。 . 空间查询检索。 . 空间模型服务。 . Web资源的组

6、织。 3.4.动态地图浏览工作原理：Web浏览器发出URL请求给Web服务器；Web服务器根据URL请求及响应的参数，启动地图生成器、GIS接口程序、GIS软件或制图脚本等，临时生成地图图像，并将其传送给Web浏览器显示。 3.5 Web GIS的基本实现方式：基于CGI方式、基于Plugin方式、基于ActiveX方式、基于Java Applet方式、基于“切片”方式。 Web GIS实现方法: 1）CGI方法 公共网关接口方法就是互联网络服务器通过调用外部应用程序的接口扩展网络服务器的功能。 2）Plug-in方法 Plug-in技术方法是在客户端的浏览器上增加一个能识别矢量图形数据的插件

7、。 3）ActiveX方法 ActiveX是Microsoft建立在OLE基础上的可重用的组件标准，能被支持OLE标准的任何程序和应用系统所使用。 4）Java Applet方法 普通的浏览器一般都是Applet的容器，在网页运行时，能自动从服务器下载可执行代码到客户端，代码在Java虚拟机上运行，与浏览器紧密结合，扩展浏览器功能。 3.6 基于地图切片的特点： 优点：与平台和操作系统无关，具有很良好的跨平台能力； 预先生成瓦片。减轻了服务器的负担； 能充分利用浏览器客户端缓存和多线程技术，提高响应效率； 能处理海量的GIS数据。 缺点：需要编写大量的客户端Java代码； 地图表现比较有限，无

8、法进行图层控制； 空间分析有限，无法实现较高级的GIS功能，适合大众应用开发，很多专业应用的功能无法实现。 3.7 Web GIS 空间数据特点，基于Web GIS的地理信息具有分布式、多源、异构和特定的用户显示界面的特点。 3.8对于PC机客户端而言，主要有三种类型：专用的地理信息浏览器、通用浏览器加上地理信息显示插件、通用浏览器。 3.9 Web GIS地理信息服务中的信息流通通常需要经过以下3个角色：数据提供商、分布式地理信息服务提供商、服务消费者。 3.10 XML是当今最热门的网络技术之一，被称为“第二代Web语言”、“下一代网络应用的基石”。XML和SGML一样，是一种“元语言”。

9、即XML是一种用来定义其他语言的语法系统。 3.11在Internet世界，XML的用途主要有两个，一是作为元标记语言，定义各种实例标记语言标准。二是作为标准交换语言，担负起描述交换数据的作用。 XML用途 ：1）XML 把数据从 HTML 分离；2）XML 简化数据共享；3）XML 简化数据传输；4）XML 用于创建新的 Internet 语言。 3.12 HTML与XML对比 HTML XML 不具有扩展性 是元标记语言，可用于定义新的标记语言 侧重于如何表现信息 侧重于如何结构化地描述信息 不要求标记的嵌套、配对等，不要 严格要求嵌套、配对，并遵循DTD 求标识之间具有一定的顺序 的树形

10、结构 难以阅读、维护 结构清晰，便于阅读、维护 内容描述与显示方式整合为一体 内容描述与显示方式相分离 不具有保值性 具有保值性 已有大量的编辑、浏览工具 编辑、浏览工具尚不成熟 3.13 地理标记语言GML是OGC开发的基于XML的地理信息编码工具，是对XML的一种扩展，其目标是解决全球地理参考信息的互操作问题。 GML特点：1、提供适用于Internet环境的空间信息编码方式，用于数据传输和存储；2、能够扩展，用以支持对空间信息的多样化需求，不管是用于对空间信息的单纯描述，还是进行更深层次的分析使用；3、以一种可扩展和标准化的方式为基于Web的GIS建立良好的基础；4、允许对地理空间数据进

11、行高效率编码；5、提供了一种容易理解的空间信息和空间关联的编码方式；6、实现空间和非空间数据的内容和表现形式的分离；7、易于将空间信息和非空间信息进行整合；8、易于将空间几何元素与其它空间或非空间元素连结起来；9、提供一系列公共地理建模对象，从而使各自独立开发的应用之间互操作成为可能。 3.14 Web GIS功能:1）地理信息的空间分布式获取。 WebGIS可以在全球范围内通过各种手段获取各种地理信息，使数据的共享和传输更加方便。 2）地理信息的空间查询、检索和联机处理。 利用浏览器的交互能力，WebGIS可以实现图形及属性数据的查询检索，并通过与浏览器的交互使不同地区的客户端来操作这些数据

12、。 3）空间模型的分析服务。在高性能的服务器端提供各种应用模型的分析与方法，通过接收用户提供的模型参数，进行快速的计算与分析，即时将计算结果以图形或文字等方式返回至浏览器端. 4）互联网上资源的共享。 互联网上大量的信息资源多数都具有空间分布的特征，利用WebGIS对这些信息进行组织管理，为用户提供基于空间分布的多种信息服务，提高资源的利用率和共享程度。 第四章 Web GIS技术应用方法 4.1 SVG是一种基于XMl标准的图形图像描述语言。 4.2 SVG地图具有：1）放大缩小；2）文字的查询；3）文件小，SVG是文本文件；4）可提供16位色支持，使地图颜色丰富多彩；5）可以很容易地实现和

13、用户交互；6）支持超链接。 4.3 SVG在Web应用中的优势：1）基于XML格式，易于Web发布、传输，跨平台： 2）交互性强，支持各种先进的网页交互技术； 3) SCG是一种文本描述格式，可以很容易地查询和升级复杂数据；4）数据量少，传输效率高； 5）能获得更广泛的硬件支持。 4.4 基于SVG的Web GIS：1)空间数据在SVG文档中的组织； 2)基于SVG图元的空间数据表达；3）属性数据的编码； 4）基本的地图操作功能实现； 5）基于SVG的Web GIS体系结构。 4.5 GML与SVG的关系： GML与SVG都是基于XML且与几何图形相关的标记语言。其中，GML描述地理数据，包括

14、空间几何、要素属性以及要素之间的拓扑关系；SVG描述图形、图像以及文本，但不支持拓扑表达，两者具有一定的对应关系。 4.6 VRML是一种三维造型和渲染的图形描述性语言，它把“虚拟世界”看成是一个场景，而场景中的一切都被看成是对象，对每一个对象的描述就构成了wrl文件。 4.7 VRML的功能：存在感；交互性；立体感的视觉效果；立体感的听觉效果；动态显示与网络无关；脚本功能；全球资讯网参考点；超连接功能。 4.8 基于GeoVRML的Web VRGIS：1）系统特点：配置灵活；开发成本低；部署方便；技术不断全新；网络宽带要求低。 2）地理要素的GeoVRML模拟； 3）体系结构：静态生成；动态

15、生成。 4.9 海量遥感影像数据的发布关键技术:1)影像分块技术； 2）空间索引技术； 3）影像金字塔的建立； 4）数据缓存技术。 4.10 Web服务是基于XML和HTTPS的一种服务，其通信协议主要基于SOAP，服务的描述通过WSDL，通过UDDI来发现和获得服务的元数据。 4.11 Web Service基本特征：1）互操作性；2）普遍性；3）易于使用；4）完好的封装性；5）松散藕合；6）使用协议标准规范 ； 7）高度可集成能力。 4.12 Web Service的基本结构：Web Service目录；Web Service发现；Web Service说明；Web Service对象传递

16、。 4.13 基于Web Service的Open GIS的五个基本服务：地理数据服务；地图表现服务；过程处理服务；发布注册服务；客户端应用。 OGC的几个开放式GIS服务标准：WMS，WFS，WCS。 4.15 WFS支持对地理要素的插入，更新，删除，检索和发现服务。该服务根据HTTP客户请求返回GML(Geography Markup Language、地理标识语言)数据。 4.16 OpenAPI提供的服务内容：搜索类，文字资讯类，多媒体类，地理信息类，用户及关系类，电子商务类，注册类。 4.17 API，又称为应用编程接口，就是软件系统不同组成部分衔接的约定。 第六章 ArcIMS开发

17、指南 6.1 ArcIMS是ESRI公司推出的第二代互联网地理信息系统平台，用于创作、设计、发布和管理Internet地图制图的Web GIS应用系统。 ArcIMS提供了HTML和Java两种浏览器，但它同时也支持其他的客户端，如ArcGIS Desktop。ArcPad和无线设备。 6.2 ESRI公司把ArcIMS划分为三层：表现层对应View层、事务逻辑层-对应Controller层、数据存储层对应Model层。 6.3 ArcIMS结构体系中的组件构成有Web服务器、Servlet Engine、Servlet Connectors和Java Runtime Environment。

18、 6.4 空间服务器提供五个功能，其基本功能为处理影响及要素：影像服务器生成地图影像文件，而要素服务器则流化地图要素，如Shapefile、ArcIMS。空间服务器还有三个功能：查询服务器允许进行数据库搜索；地理编码服务器进行地址匹配操作；提取服务器允许对数据进行裁剪并提取子集。 6.5 使用和管理ArcIMS的五个主要任务：1）创建一个地图配置文件Author创作者； 2）设计一个Web GIS网站Designer设计者； 3）管理地图服务Administration管理器； 4）远程管理ArcIMS服务Manager管理器； 5）预览、测试和定制站点客户端Viewer浏览器。 6.6 Ar

19、cIMS支持的三种数据格式：Shapefiles格式，ArcSDE，影像数据格式。 6.7 定制HTML Viewer：对HTML Viewer框架布局的定制，对ArcIMSparam.js文件的定制，HTML Viewer和服务器之间的通信原理，ArcXML请求/响应循环。 第七章 ArcGIS Server开发指南 7.1 ArcGIS Server是一个基于Web的企业级GIS解决方案，用于构建集中管理、支持多用户的、具备高级GIS功能的企业级GIS应用与服务，为创建和管理基于服务器的GIS应用提供了一个高效的平台。 ArcGIS Server是一个基于Web的综合性GIS，可为制图、分

20、析、数据采集、编辑和空间信息管理提供各种即插即用的应用程序和服务。 7.2 ArcGIS Server的GIS服务器组成：GIS服务器，Web服务器，客户端，数据服务器，管理工具，GIS资源制作工具。 GIS Server由两部分组成，服务器对象管理器和服务器对象容器。 7.3 ArcGIS Server包含的主要技术：ArcSDE技术，Web地图应用，ArcGIS Mobile技术。 7.4 ArcGIS Server的使用：1）创建地图服务资源； 2) 服务类型与功能； 3）使用ArcCatalog发布服务；4）使用Manager发布服务； 5）创建地图缓存。 7.5 ArcGIS Ser

21、ver服务类型：地图服务，地理编码服务，地理数据服务，几何服务，地理处理服务，Globe服务，影像服务，搜索服务。 7.6 ArcCatalog提供的两种连接GIS服务器选项：管理连接和用户连接，对应的是管理GIS服务和使用GIS服务。ArcCatalog的两种发布方式：Add New Service和Publish to ArcGIS Server。 7.7 ArcGIS Server的缓存服务有地图缓存和Globe缓存两种分别为二维和三维地图提供服务。 缓存存储格式：紧凑型和松散型。切片的图片格式：JPEG、PNG8、PNG16、PNG32、MIXED。 7.8 ArcGIS Server

22、的开发方式：在一个应用程序或客户端框架中，直接利用ArcObject、SOAP、REST等核心服务器APIs； 利用Web ADF组件，建立和部署基于.NET或Java的Web应用程序； 利用RIA APIs， 创建强大的Web客户端应用程序； (4)利用ArcGIS JavaScript APIs，创建纯客户端应用程序； 使用移动ADF组件，开发和部署移动客户端应用程序； 还能利用服务器对象扩展，在服务器上使用AecObject扩展ArcGIS Server提供的服务类型对象的功能。 7.9 Web ADF安装主要包含了：组件、与Visual Studio集成相关的内容和一些开发帮助文档。Web ADF包含客户端、服务器、和GIS服务层三层模型。