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计算机网络毕业论文-互联网时代的WebGIS开发

2014-12-21 01:23   
摘  要：本文首先对互联网的GIS开发进行，接着重点介绍了WebGIS的特点、设计思想、前景，并指出了建立长沙市WebGIS系统的模型以及技术关键 

关键词：GIS ； WebGIS ； 地理信息系统  
  
1．概述 
互联(Internet)在全球范围内的飞速，使万维网(World Wide Web)成为高效的全球性信息发布场所，它已经渗透各行各业。随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息系统(GIS)的需求，利用Internet在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为GIS发展的必然趋势。 
于是，基于Internet技术的地理信息系统――WebGIS就应运而生。从互联网的任意一个地方，Internet用户都可以浏览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空间分析。因此，WebGlS不但具有大部分乃至全部传统GIS软件具有的功能，而且还具有利用Internet优势的特有功能，即用户不必在自己的本地机上安装GIS软件就可以在Internet上访问远程的GIS数据和应用程序，进行GIS分析。WebGIS的关键特征是面向对象、分布式和互操作。任何G1S数据和功能都是一个对象，这些对象部署在Internet的不同服务器上，当需要时进行装配和集成。Internet上的任何其他系统都能和这些对象进行交换和交互操作。 
2．特点 
· 浏览器/服务器应用 
 WebGIS应用浏览器/服务器概念来执行GIS的分析任务。它把任务分为服务器端和浏览器端两部分，客户可以从服务器请求数据、分析工具或模块，服务器或者执行客户的请求并把结果通过网络送回给客户，或者把数据和分析工具发送给客户供浏览器端使用。 
· 大众性 
 网络功能将使GIS更容易被全所接受，真正实现GIS无所不在，无所不能。由于Internet的迅速发展，Web服务正以几何级的速度进入千家万户，WebGIS给更多用户提供了使用GIS的机会。通过浏览器我们可以浏览、查询。当然，有时候浏览器需要安装额外的插件(plug-in)、ActiveX控件和Java Applet，而这些通常都是免费的，这样就大大降低了浏览器端用户的和技术负担，在很大程度上扩大了GIS的用户范围。而普通的GIS产品由于成本高和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。  
· 扩展性 
WebGIS很容易跟Web中的其他信息服务进行无缝集成，可以建立灵活多变的GIS应用。 打破了以往GIS单一死板的应用模式。 
· 跨平台性 
WebGIS对任何计算机和操作系统都没有限制。只要能访问Internet，用户就可以访问和使用WebGIS而不必关心用户运行的操作系统是什么。随着Java的发展，未来的WebGIS可以做到“一次编写，到处运行”，使WebGIS的跨平台特性走向更高层次。 
· 动态性 
GIS数据和分析工具是独立的组件和模块，WebGIS利用Internet的这种分布式系统把GIS数据和分析工具部署在网络不同的计算机上，用户可以从网络的任何地方访问这些数据和应用程序，即不需要在本地计算机上安装GIS数据和应用程序，只要把请求发送到服务器，服务器就会把数据和分析工具模块传送给用户。由于WebGIS是分布式系统，数据库和应用程序部署在网络的不同计算机上，随时可被管理员更新，对于Internet上的每个用户来说都将得到最新可用的数据和应用，即只要数据源发生变化，WebGIS将得到更新。  
３．开发模型
根据Internet构成特点，适合我市管理体制的基于Internet的地理信息系统可划分为4个部分：长沙市GIS中心、县级GIS服务站、Internet服务和普通Internet用户
在长沙市建立适当规模的GIS除满足本区常规的GIS服务外，还负责Internet上GIS服务，如集中管理网络共享的地理数据，提供地理数据目录服务，并提供大量的地理主页，供他人参观访问。
    县级的地理信息服务站，是结合本地的实际情况，在上一级GIS中心的协调下建立的，主要为本地区服务，站点规模可大可小，在功能上是GIS中心的子集。
    在这样的模型中，系统大部分数据分布在较大的GIS中心，小部分在GIS站点。系统数据除了GIS空间信息和属性信息外，还包含大量的主页数据和常规的管理数据。通过Internet，任何人都可访问GIS中心，当然不同级别和权限的用户参与的活动有一定的区别。 

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4．设计思想
的大部分WebGIS是采用的CGI/Sever API。但是，CGI机制本身有很大的缺陷，对于每一个客户机的请求，都要重新启动一个新的服务进程，从而速度。它不适应于编写最新的客户/服务器软件，也不适合编写面向对象的Java客户机。经过各种扩充的CGI工具也无助于的解决，因为不管是采用进程间DLL、服务器插件或者是ORB对象的方案，它们都需要HTTP和Web服务器作为中介，来协调服务器和客户机对象之间的通信。一个客户机对象无法直接调用服务器对象，客户机与服务器对象之间交互的基本形式仍然是HTML表格。对于象WebGIS这样复杂的客户/服务器应用来说，网络通信量相当大，采用这种方式很难进一步提高速度。为了解决这个问题，于是诞生了Web的一种分布式对象方案，称为“Object Web”。基于Object Web规范的WebGIS可以称为分布式对象WebGIS，这是WebGIS的最新方向。基于Object Web开发的WebGIS可以有效避免CGI形成的瓶颈，允许客户机直接调用服务器上的方法。分布式对象平台提供一种可以伸缩的由服务器到服务器的体系结构，服务器对象可以运行在多个服务器上，从而可以动态平衡浏览器端请求的负载。
进行WebGIS设计的另外一个重要选择是，在浏览器端使用矢量地图或者栅格地图。如果使用矢量图形，一般需要在浏览器端事先安装插件(plug-in)，或者运行时自动下载Java Applet抑或ActiveX控件；在浏览器端使用栅格图像则不需要而任何额外程序。不过，正因为在浏览器端使用了插件、Java Applet或者ActiveX控件，采用矢量图形方式可以在本地执行许多操作，比如：地图放大缩小、漫游、就地选择并高亮显示，在一定程度上减少了服务器端的负载和网络上的数据传输量；采用栅格图像方式，在浏览器端只能读得鼠标的x， y坐标，进行地图缩放、平移和选择等操作都要传递x， y坐标到服务器端处理，生成新的栅格图传递到浏览器端显示，增加了服务器和网络传输的负担。  （科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布）
5．产品比较 
在网上数据发布方面已经有一定的进展，许多公司已经推出了WebGIS网络浏览器。如MapInfo公司的MapInfo ProServer 、Intergraph公司的GeoMedia Web Map、ESRI的Internet Map Server(IMS) for ArcView & MapObjects，著名的CAD厂商Autodesk公司也推出了MapGuide。这些产品大多发布于1996-1997年。最近Bently公司和MapInfo公司又相继推出了ModelServer/Discovery和MapX Site。
上述软件所采用的技术方法可以分为两类：一是公共网关接口（CGI）；另一种是插入法（Plugins）。前者由服务器向浏览器提供地图图像，但下载后的图像不能再做缩放和查询。后者将地图数据（矢量、栅格）下载到客户机，再由客户机作各种GIS操作。
从实用的角度看，这些软件包的模块化程度有待于提高，就必须解决不同公司间软件构件的混装问题。专家们认为：消费类的简单查询，用CGI型的地图浏览器是可行的，但应用复杂的WebGIS，则依托于高速互联网或高速内部网的建立。
6．应用前景 
基于Internet/Intranet的分布式环境，使得传统的GIS有望实现开放GIS的目标。信息共享和地理数据的互操作，以满足不同产业部门的需求。事实表明，Internet、Java/JDBC结合的网络地理信息系统从和实践上都是实现上述目标的解决之道。
随着宽带家庭化的到来，现在的互联网带宽已经基本上能够满足WebGIS数据传输的要求。而且各大软件厂商对各自软件开发的规范性加强，技术的提高，开发成本的降低。现在的WebGIS产品已经逐步走向成熟。可以预见，随着Internet技术的发展，WebGIS应用终将走上普通人的办工桌、走进千家万户的家用电脑，与Internet本身一样成为人们日常生活必不可少的实用工具。
WebGIS还可以应用于Intranet建立/部门内部的网络GIS，可以在科研机构、政府职能部门、企事业单位得到广泛应用。WebGIS提供了一种易于维护的分布式GIS解决方案。尽管目前的WebGIS软件提供的空间功能很难满足专业应用的需要，但是随着技术的发展，WebGIS终将取代传统的GIS。
 

[1] 阎正、何建帮等. 城市地理信息系统标准化指南[M]. 北京：出版社，  1999
[2] 修文群等.地理信息系统GIS数字化城市建设指南[M].北京：北京希望出版社，2001
[3] 刘南、刘仁义. Web GIS原理及其应用—主要Web GIS平台开发实例[M]. 北京：科学出版社，2002