GIS的发展方向-WebGIS摘要:比较了WebGIS和传统GIS的优缺点,论述了WebGIS是地理信息系统的发展方向,并介绍WebGIS的设计基础,包括技术难点、开发方法、实现方式和基本结构。
关键词:GIS;WebGISKey words:GIS; WebGISAbstract:This paper introduces to WebGIS,compares the merits and demerits between WebGIS and traditronal GIS.The WebGIS ,thedirection of development of GIS, is dissertated.At the same time the paper introduces the base of designing WebGIS, including thedifficulties of technology,the methods of research,the modes of realization and the basic structure.1 引言GIS(Geographic Information System)是一项以计算机为基础的新兴技术,是一门多学科综合的边缘学科,自从60年代世界上第一个GIS诞生以来,GIS如“星星之火”迅速发展,如今,GIS 正形成完整的技术系统并逐渐建立起独立的理论体系。
随着计算机技术和互联网技术的发展,特别是随着Internet的迅速普及和国际上“数字地球”研究的兴起,传统的基于客户端/服务器结构的GIS面临着丰富的、具有无限潜力的发展空间。
新一代GIS在组成结构和应用技术等方面与传统GIS有了很大的不同,随着第三代Web技术的出现,WebGIS应运而生。
基于Internet/Intranet的WebGIS是GIS发展的趋势,以现有网络为基础,建立基于Browser(浏览器)/Servers(服务器)的WebGIS,充分利用Web资源,向广大GIS用户提供更为广泛的地理信息服务,已经成为目前国际GIS发展的主要趋势,成为GIS发展到了一个崭新阶段的标志。
2 传统GIS与WebGIS的比较传统GIS在其诞生初期体现出很大的优越性,但随着技术的进步以及理论的不断完善,越来越体现出它的弊端。
如多数GIS都是基于文件共享的低级分布式结构,数据集中存放于服务器,由空间数据库系统进行统一管理,在客户端采用GIS桌面系统进行远程文件调用。
WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。
GIS通过因特网使功能得以扩展,成为一种真正的大众工具。
通过因特网上的任一个节点,用户都可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图、进行各种空间检索和空间分析。
3 WebGIS设计基础3.1WebGIS技术难点传统Web语言是被广泛使用的HTML,其实质只是一种文本显示语言,不利于表现类型丰富的地理信息数据,WebGIS因此而面临一些技术难点。
1)由于HTML仅仅擅长于数据表现,描述数据内部结构和联系的能力不强,不利于结构复杂的空间地理信息数据的查询和集成。
2)地理信息数据由数以千计的不同组织维护,要对传统GIS数据库中的地理信息数据进行适应于Web表达的高效率、低成本的转换,各个WebGIS需要资源和信息共享,要求GIS数据物理分散而逻辑集中。
3)WebGIS需要一定层次上的交互操作性,使得GIS数据参与多方面的应用,但HTML页面是静态信息,不能根据客户端的实际情况进行动态变化。
4)由于GIS处理海量的数据,而又受Internet的网络带宽以及其它路由限制,因此要建立快速的响应和传输机制,在满足用户交互操作需求的基础上,向用户提供更为快速的地理信息服务。
3.2WebGIS开发方法WebGIS开发的方法有CGI(Common GatewayInterface,通用网关接口)、ServerAPI和XML(eXtesible Markup Language,可扩展标识语言)。
CGI建立了Internet服务器与应用程序之间的接口。
基于CGI的WebGIS是按照如下方式实现WWW交互的:用户发送一个请求到服务器上,服务器通过CGI把该请求转发给后端运行的GIS应用程序,由应用程序生成结果交还给服务器,服务器再把结果传递给用户。
CGI 的缺点是服务器对每次请求都要重新启动GIS应用程序,从而降低了系统响应速度。
Server API是经过扩充的CGI工具,采用ServerAPI,服务器请求后端GIS应用程序时不用重新启动该程序,而是通过IPC(进程间通讯协议)与之进行信息交换。
不过由于Server API没有统一的标准,所以一旦采用了某种Server API,服务器端将依赖于这种程序,扩展性能不好。
XML不是类似于HTML的预定义标识语言,而是用于其它标识语言的一种元语言。
HTML只有固定数量的标识,而XML用于描述数据的各种标识都可以由设计者自行建立,以强化特定专业数据的结构和关联。
XML可以实现地理空间数据的标准化、结构化;具有数据来源的多样性和多种应用的灵活性、柔韧性和适应性;内容与形式分离,只描述GIS数据本身,数据的具体表现形式利用样式表语言进行转换,使地理信息能根据客户的配置和实际情况动态地表现;可在现有WEB上传输GIS数据,不需要改变网络基础,利用原有的HTTP协议,成本低;标准开放和众多软件公司的支持。
XML解决了数据结构问题。
4 WebGIS实现形式及结构为追随WebGIS这一发展趋势,各大GIS软件厂家纷纷推出通过Web提供交互式成图功能的工具。
ESRI公司最近推出了Internet Map Server forArcView,而MapInfo也已增强和重新打包了它的Web服务器,称之为MapXtreme.在应用系统方面,国外著名的GIS软件公司的网站上已大都使用了WebGIS技术,如ESRI公司和MAPINFO公司。
国内的有《中经网地图信息服务系统》网站,可为用户提供地理位置检索、信息分类查询和模糊检索等服务内容。
综观这些WebGIS系统,从实现形式上可分为以下2类:4.1动态WebGIS这类系统是目前WebGIS实现的主要形式。
最早的WebGIS出现时,只是简单地将固定的地图图片链接到网页上,对于所有的用户查询,系统返回的是预先制成的相同的地形文件和数据。
其局限性是显而易见的,随后的改进方案是在服务器端使用CGI技术,由CGI程序负责处理用户输入,将用户的操作指令传递到运行在后台的GIS服务器,然后将服务器返回的结果反馈给用户。
4.2主动WebGIS主动WebGIS不是由服务器处理用户的一切请求,而是通过服务器向客户端发送一段运行在本地机上的程序。
这个程序可以与用户进行交互,处理用户的一些简单请求,如地图开窗、放大等,所需矢量地形数据直接向服务器申请。
当客户发出一些较复杂、高级的操作要求而客户程序不能处理时,才请求WebGIS服务器处理,处理结果以矢量数据的形式发送给客户端。
WebGIS体系结构分为三种:集中模式,客户/服务器(C/S)模式和Web/Internet模式。
4.2.1集中模式GIS系统结构集中模式GIS系统结构图见图1。
WebGIS①终端功能:接受用户输入并通过网络将输入发送给服务器;接受服务器的处理结果,格式化并发送给用户;②服务器功能:接受终端输入;处理终端输入,格式化并传送给终端;维护数据库。
由此可知,集中模式GIS,信息库的存储、浏览、查询、检索、维护等都“集中”于服务器,服务的提供完全依赖于服务器,所以,这种模式对服务器性能要求极高,需要专门的服务器作为GIS服务器,这就提高了系统的成本,但系统结构相对简单。
图1集中模式系统框图4.2.2C/S模式GIS系统C/S模式GIS系统见图2。
客户终端功能:管理用户接口,处理应用逻辑;产生数据库请求,向服务器发送请求,从服务器接受结果;格式化结果并发送给用户。
服务器功能与集中模式服务功能相同。
C/S模式GIS,客户机执行前端处理,服务器执行后端处理。
整个系统的负载在客户/服务器间得到合理分配,在客户端运行应用程序符合实际应用多样性的需要,而对于整个系统的基础—数据库。
则集中于图2C/S服务器,以便于数据库的维护。
这种结构具有强大的数据操纵和事务处理能力,数据的安全性和完整性约束,因此,这种模式是比较合理的。
但是,C/S结构的开发和管理成本会越来越高,其客户端变得越来越庞大,系统的使用也比较复杂。
5结束语WebGIS技术是GIS与Internet技术相结合的成果,利用Internet技术GIS能更灵活方便地为用户服务。
早期的WebGIS由于Internet交互能力的局限,并没有太多的利用C/S技术,仅仅是一个信息发布中心;现在,Object Web技术真正地把这两种技术结合在一起,发挥出各自的优势。
WebGIS将GIS带入一个崭新的时期,成为GIS发展到了一个崭新阶段的标志。
参考文献【1】.WebGIS-基于Internet的地理信息系统[J].中国图像图形学报, 宋关福,等【2】.XML- WebGIS发展的解决之道[R]. 朱谓宁,等【3】. WebGIS技术剖析[R].中科院地理信息产业发展中心. 卓泳【4】.Intranet GIS概述[Z].中国科学院地理信息所. 修文群,等【5】.用ActiveX开发WebGIS应用的技术浅析.湖北邮电技术, 刘跃涟,等. 【6】.基于Internet的地理信息系统的研究和开发[J].图像图形学报, 郭杰华,等。