第5章WebGIS.ppt

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1、,第5章 WebGIS,WebGIS概述,什么是WebGIS?,为什么需要WebGIS？ WebGIS具有什么特点？ WebGIS能做什么? WebGIS的应用 WebGIS的组成,什么是WebGIS(定义)？,定义1 WebGIS是,(1)基于Web的GIS，,(2)不需要购买GIS软件。,WebGIS = GIS + Web GIS Software,定义2 WebGIS指在Internet/Intranet网络环境下，基于 TCP/IP和WWW协议，以支持标准Html的浏览器为统一的 客户端，通过Web Server向Gis Server提出GIS服务请求的 一种技术。,定义3 WebG

2、IS是指支持在Internet上发布地理信息和服务，,而用户可以随时随地获得分布的空间数据和服务的一种技 术，它是Web技术和GIS技术相结合的产物。,为什么需要WebGIS?,扩展GIS应用范围，通过在Internet发布GIS数据和服务可以满足更 广泛用户的GIS需求，GIS由专业系统转变为公众信息系统；,从多个数据源集成数据，通过Internet可以集成各种异构数据源的 数据，降低了数据散发成本，提高了地理数据共享程度；,空间信息基础设施的需要，运用基于Web的GIS技术，通过 Internet，可以构造跨地区、跨部门的地理信息服务网络。,WebGIS具有什么特点？,基于Web标准,TC

3、P, HTTP, Html, XML等,平台无关,通常，无论客户机是何种操作系统，只要支持通用的Web浏览器， 用户就可以访问WebGIS数据和服务。,分布式,全球化的Client/Server，GIS数据和服务分布在Internet的不同服务器 上，当需要时进行集成。,互操作,数据在不同的WebGIS之间无缝传输,一个应用系统可以调用另一个 系统的功能，来完成逻辑上的统一的任务。,WebGIS的特点-传统GIS vs. WebGIS,传统GIS的问题： 共享性差 系统成本高 没有面向大众 集中式 软件操作复杂 培训成本,WebGIS的优点： 访问范围广，面向大众 资源共享 发布速度快，范围广

4、，维 护方便 数据来源丰富、分布存储 分布式计算 系统建设投资少 操作简单 跨平台,WebGIS的特点-不足,网络带宽限制(WebGIS最大的问题就是数据传输量) 复杂地理信息的查询、分析和处理 图形信息的表达困难,总结：带宽问题，功能问题、可视化问题等,WebGIS能做什么(功能)？,WebGlS继承了大部分或者全部传统GIS软件所具有的功能； WebGIS侧重于空间数据和服务的共享。从Internet的任意节点，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 间信息检索和空间分析；,从应用趋势上看，WebGIS从在Internet上简单地发布地理信息发展 到实现地理信

5、息互操作和地理信息Web服务；,发展现状和趋势是越来越多的GIS应用架构在Web上。,WebGIS的应用,WebGIS的用户可以分为：,公众用户(外网) 专业用户(内网),其它应用(服务平台),根据用户划分，我们将WebGIS应用分为：,空间数据发布 空间查询检索,多用户数据编辑 空间模型服务,Web资源的组织 GIS服务平台,WebGIS的组成,客户端：浏览器,服务器端：Web服务器、Map服务器、GIS服务器和空间数据库,图1：WebGIS的组成,WebGIS的组成,1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.,Web浏览器是用户和WebGIS的交互接口，用来显示地图和实现客户 端的在线查询和

6、分析功能； Web服务器响应来自Web浏览器的请求，通过CGI、Servlet将请求传 递给Map服务器，并从Map服务器得到请求结果发还给浏览器； Map服务器是WebGIS的核心，它负责将Web服务器转发过来的用户 请求分配给相应的GIS服务器或空间数据库，并能够实现网络的负载 平衡； GIS服务器是WebGIS的底层GIS软件，它提供了空间数据的存取、查 询、分析、处理等功能； 空间数据库是用来存储和管理空间数据； 浏览器和服务器之间是通过超文本传输协议HTTP来发送请求和结果 数据，数据传输的格式有基于栅格的、基于矢量的和基于XML的； 以上不同的服务器可以部署在不同的计算机上。,3.

7、2 WebGIS的技术框架,WebGIS的网络传输协议 WebGIS的体系结构 WebGIS的实现技术,WebGIS的网络传输协议包括：,Web Server,定,议,WebGIS的网络传输协议,客户端通过JavaApplet或插件和Map服务器直接建立一个TCP连接，客 户端和服务器通过这个连接传输请求和响应； 这种方式高效，但比较封闭，不能满足互操作的需求，并且需要采用 专门的端口来实现，这种方式容易受到防火墙的阻隔。 基于http协议 浏览器和服务器之间通过超文本传输协议(HTTP)来发送请求和信息； 开放性，例如OGC的WMS、WFS和WCS。,HTTP,JavaApplet 请求/响

8、应协议 数据传输模型 请求/响应协议的实现一般有两种方法 自定义协议,自,义,协,Browser,CGI Application Application Extension,WMS命令实例-GetMap,http:/www2.demis.nl/mapserver/request.asp?Service=WMS&Version=1.1.0&Request=GetMap&BBox=-20,-40,60,40&SRS=EPSG:4326&Width=400&Height=400&Layers=Countries,Borders,Coastlines&Format=image/gif,WebGIS的网

9、络传输协议,数据传输模型，数据传输模型规定了WebGIS在Internet上传递 数据的格式。目前，实际应用中主要有3种传输模型：,基于栅格的数据传输模型 基于矢量的数据传输模型 基于XML的数据传输模型,基于栅格的数据传输模型,数据格式：raster,栅格文件类型：一般是JPG或GIF 客户端：浏览器,服务器端：需要对WEB服务器进行扩展，工作流程一般为：,服务器响应客户端用户的请求， 调用底层GIS提供的功能，,最后动态生成地图栅格，返回给客户端。,基于栅格的数据传输模型,优点：, ,带宽要求不高 客户端不需要安装任何额外软件，一般的浏览器都支持 数据安全，原始数据保存在服务器上，客户只得

10、到动态生成 的地图栅格,缺点：, ,和矢量格式相比，地图质量差 客户端交互功能差，比如选择地物，移动地物，编辑地物 客户端不作任何事情，服务器的负载大,基于矢量的数据传输模型,数据格式：vector,矢量文件类型：自定义格式,客户端：浏览器插件或JavaApplet，可以进行本地操作,服务器端：需要对WEB服务器进行扩展，工作的一般流程：,服务器响应客户端用户的请求， 调用底层GIS提供的功能， 将用户要求的数据以矢量的形式返回给客户端。,基于矢量的数据传输模型,优点：, ,在地理数据不大的情况下，传输速度比栅格快 矢量数据可以在本地进行处理，例如放大，缩小，漫 游，选择地物，编辑地物等，不需

11、要每一个操作都由服 务器来完成，减少了服务器负载,缺点：, ,客户端需要安装任何额外软件 在客户端编辑，存在数据一致性问题 如果是海量数据，网络数据传输量大 数据版权问题,基于XML的数据传输模型,栅格数据的应用具有局限性；,矢量数据功能强，但是矢量格式一般采用自定义格式，封闭不开 放，不利于数据共享和互操作；,扩展标记语言(extensible markup language,XML ) 是一种可提供 描述结构化资料的格式, 详细来说, XML 是一种用来描述数据的语 言, 它提供了一种独立的运行程序的方法来共享数据, 它是用来自 动描述信息的一种新的标准语言它已经在很多行业得到了应用, 制

12、定了各种与本行业有关的基于XML 的规范；,基于XML的数据传输模型,广泛用于描述地理信息的XML编码主要有SVG和GML：,SVG是一种基于XML的描述矢量图形的标记语言，它已经成为W3C 的标准。用户可以下载插件(例如Adobe公司的SVGViewer)，在浏览 器中显示和操作SVG矢量数据。,OGC的GML(Geography Markup Language )是一种用于地理信息 （包括地理要素的几何和属性）的表达、传输和存储的XML编码 。,WebGIS的设计与开发,开发中遵循的原则,1 通用网关接口 最早实现动态网页的技术，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。

13、CGI实现Web服务器对客户端的请求响应， 通过Web服务器激发CGI程序，读取HTML文件，并将读取的数据信息或文件经由服务器和网络送往客户端。 基于CGI的WebGIS是用外部CGI程序通过环境变量、命令行参数、标准输入、输出与Web服务器和GIS服务器进行通信，并传递有关参量和GIS处理结果。 CGI程序有两种调用方式：一是直接通过URL来发送请求；另一种是通过主页的FORM表单发送请求进行调用。多使用后一种。 表单是可以把浏览者输入的数据传送到服务器端的程序(比如ASP,PHP)的HTML元素，服务器端程序可以处理表单传过来的数据，从而进行一些动作。比如，bbs，blog的登陆系统等,

14、基于CGI模式的WebGIS体系结构,基于CGI的WebGIS是基于HTML的一种扩展，需要有GIS服务器在后台运行。通过CGI脚本将GIS服务器和Web服务器连接，客户端的所有GIS操作和分析都在GIS服务器上完成。GIS服务器和Web服务器既可以是同一台主机，又可以是两台或多台计算机。 工作流程： （1）Web浏览器的用户向Web服务器发出GIS相关功能的请求 （2）Web服务器接受请求，并通过CGI脚本将请求传送GIS服务器 （3）GIS服务器接受请求，进行相关的数据处理，图形数据以栅格结构表示 （4）GIS服务器将处理结果通过CGI脚本、Web服务器返回给客户浏览器,优点： （1）功能

15、强、资源利用率高 （2）跨平台性好 缺点： （1）资源竞争激烈，效率低 （2）网络负荷重 （3）功能操作困难,2 动态网页技术,动态网页是运行在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HTML文件流中，并返回给客户端的浏览器。常见技术：ASP、JSP、PHP等 用户需与服务器交互以获取不同状态下的地图，而且需要动态查询的功能；用户要根据实际情况定制网页，在用户的浏览器中显示不同的内容，即根据需要动态地在客户端的浏览器显示内容。 ASP是微软推出的服务器的的组件，与IIS协同使用，可以提供方便的服务器端开发接口和脚本开发环境。通过ASP能创建和运行

16、动态、交互和高效页面组成的Web服务程序。ASP能调用服务器端的组件来实现各种功能并将结果返回给客户端。 优点：,3 服务器应用程序接口模式（ Sever API ）,服务器应用程序接口模式一般依附于特定的Web服务器，如微软ISAPI依附于IIS，且不能脱离Windows平台，因为Sever API不像CGI可以单独运行，它运行于Web服务器的进程中，一旦启动，会一直处于运行状态，不需要每次都重新启动，因此运行效率远高于CGI程序。 ISAPI是微软用以扩充IIS/WWW功能及开发高效率CGI程序的接口，分为ISA和ISAPI Filter两部分。ISA（ISAPI DLL）可为程序开发人员

17、提供一些扩展功能，通过在客户端URL中指定名称而激活，其功能与CGI程序的功能对应。 ISAPI Filter用于构造能为服务器直接调用的模块，位于Web服务器和客户端之间。,工作流程： （1）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，例如用户身份验证等。 （2）由ISAPI DLL与GIS服务器交互作用得到结果信息 （3）结果信息经由Web服务器和ISAPI Filter传输到浏览器 优点： （1）运行效率比CGI高（2）安全可靠传输 缺点： （1） ISAPI DLL

18、与服务器密切相关，程序可移植性差 （2）受限于ISAPI DLL（3）系统维护复杂,基于ISAPI模式的WebGIS体系结构,4 插件技术,对浏览器功能进行扩展，使其支持空间数据处理是WebGIS的一种重要实现技术。这需要在普通的浏览器上安装与网络浏览器交换信息并执行的GIS软件。这种扩展Web浏览器功能的方法称为“插件技术”。 WebGIS中的”插件技术“，称为“GIS Plug-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服务器之间的通信提供条件，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。

19、,基于Plug-in模式的WebGIS体系结构,工作流程： （1）客户端的Web浏览器向Web服务器发出数据请求 （2） Web服务器对用户请求进行处理，将用户所需的GIS数据传给Web浏览器 （3）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，则转下一步 （4）在浏览器中搜索相关的GIS Plug-in，若有直接调用并显示GIS数据；没有，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,GIS Plug-in方式的优点： （1）客户端处理能力强 （2）GIS服务器与网络的负荷较

20、轻 （3）支持多种GIS数据 （4）速度快，效率高 GIS Plug-in方式的缺点 （1）平台相关性（2）数据相关性 （3）插件管理不便（4）更新困难 （5）客户端功能有限,5 ActiveX技术,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。与Plug-in一样，用于扩展Web浏览器的功能。但Plug-in技术与具体的浏览器有关，而ActiveX能使用在任何支持OLE标准的程序或应用系统中。 ActiveX有Html、Script和ActiveX组件组成，其关键部分为ActiveX控件。 ActiveX控件支持网络环境，用于完成具体任务和信息通信的软件模块，通过控件的属性、事件

21、、方法等与应用程序交互。 能实现GIS功能的ActiveX控件称为GISActiveX控件，它通常被包容在Html代码中，能与Web浏览器无缝结合在一起，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。,基于ActiveX的WebGIS体系结构,工作流程： （1）web浏览器向Web服务器发送数据请求 （2）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。若客户机已经安装GIS ActiveX控件，则不用下载，否则下载安装 （3）浏览器利用GIS ActiveX控件对GIS数据进行相应的处理 优点： （1）具有GIS Plu

22、g-in的所有优点（2）软件复用能力强 缺点： （1）平台相关（2）兼容性差（3）需下载（4）安全性不高,6 Java Applet技术,Java时美国SUN公司与1995年推出的一种程序设计语言，具有平台独立、结构简单、分布性、动态性强、运行稳定、安全易移植和多线程等特点。支持Web计算模式，是Internet重要的面向对象编程语言，任何支持Java虚拟机的系统平台都可以解释执行Java程序，与所在系统无关。“Write once，Run Anywhere” Java技术主要通过将Java Applet自动下载到客户端的浏览器上并利用URL对象来分布式地访问具有URL的数据对象。Java A

23、pplet是一种运行在浏览器环境中的小程序，也可视为Java插件，并由浏览器解释执行。由于是自动运行，只要服务器端对Java applet做了更新，浏览器就会将最近版本的Java Applet文件下载到本地。,Java和WebGIS结合，形成基于Java Applet的WebGIS，又称GIS java applet。它用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。但对于叠置分析、资源分配及优化等空间分析功能的实现，还比较薄弱。 在对空间数据的处理中，Java用JDBC（Java数据库连接）和扩展JDBC来分别访问

24、服务器中的关系属性数据和非关系型几何数据。利用Java开发WebGiS有两种方法。一是，利用Java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。特点是简单易行，由于能使用原有的软件，因此可加快开发速度，利用该方法开发的客户端GIS具有较强的地图制图和空间分析功能。另一是，客户端和服务器端均采用Java技术实现GIS功能。,基于Java Applet的WebGIS体系结构,工作流程： （1）Web浏览器向web服务器发出数据请求，访问服务器端的CGI程序 （2）web服务器对接收到的请求进行处理，由CGI程序将运行的结果传送给Web浏览器。若客户机已安装GIS Java Applet控件，则无需下载和传输。否则自动下载并安装 （3）浏览器利用GIS Java Applet控件对GIS数据进行相应的处理,优点： （1）平台无关，软件复用能力强 （2）动态运行 （3）服务器和网络传输负担轻 （4）安全可靠 缺点： （1）客户端负荷重 （2）速度不快 （3）分析功能有限,