第十讲网络地理信息系统.ppt

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1、第十讲 网络地理信息系统,程承旗 北京大学遥感与地理信息系统研究所,计算机网络的组成,1、网络工作站,网络工作站（Workstation）是计算机网络的用户终端设备，通常是PC机，主要完成信息浏览和桌面数据处理等功能。在客户/服务器网络中，网络工作站称为客户机。,2、网络服务器,网络服务器（Server）是可以被网络工作站访问的计算机系统，通常是一台高性能计算机。网络服务器包括各种网络信息资源，并负责管理资源和协调用户对资源的访问。,3、传输设备,（1）电缆 在局域网中，包括两类电缆（Cable），一类用于连结网络工作站和局域网交换设备的用户线电缆（在综合布线系统中称为水平电缆），另一类是用于

2、局域网交换设备之间互连的中继线电缆（在综合布线系统中称为主干电缆）。 （2）网络接口卡 网络接口卡（NIC）通常简称为网卡，用于连接计算机于电缆，并通过电缆实现在计算机局域网交换设备之间高速传输数据。每台网络工作站都应安装一个NIC，一般插在计算机扩展槽中。,4、局域网交换设备,局域网交换设备所使用的网络技术，有以下几种局域网交换设备： （1） ATM局域网交换设备，例如ATM局域网交换机（Switch），ATM集中器（HUB）。 （2） FDDI交换设备，如FDDI交换机，FDDI集中器。 （3） 以太网交换设备，例如以太网交换机，10Base-TX，100Base-TX集线器。 （4） 快

3、速以太网交换设备，例如快速以太网交换机，100Base-TX，100Base-FX集线器。 （5） 千兆位以太网交换设备，例如千兆位以太网交换机。,5、网络互连设备,（1）局域网间的互连 局域网之间的互连主要有两种情况：一种是指不同类型的局域网之间的互连，可通过网桥（Bridge）和路由器来实现；另一种是同类局域网之间的互连，可使用中继器（Repeater）来实现。 （2）局域网于广域网间的互连 局域网与广域网分为两种情况：一种是与数字数据通信网（例如DDN，X25，ISDN，真中继等）的互连，常采用路由器来实现；另一种是模拟电话网（例如公话网）的互连，通常使用访问服务（Access Serv

4、er）和调制解调器池（Modem Pool）来实现。,6、网络外部设备,网络外部设备是网络用户共享的硬件设备之一，通常是些昂贵的设备，例如高性能网络打印机（高质量的激光打印机），大容量硬盘和绘图仪等。,7、网络软件,如同计算机系统在计算机软件的控制下工作一样，网络也是网络软件控制之下工作的,（1）网络操作系统,1）UNIX是历史最悠久的网络系统，适合于大中型网络。 2）Windows NT是目前发展最快的操作系统，广泛应用于中小型网络系统。 3）Net Ware由于Internet/Intranet的发展而至适合于中小型局域网系统。,（2）网络应用软件,1） 数据库管理系统，控制用户对数据库的

5、访问、并发、安全、数据完整性等。 2） 电子邮件，电子邮件是计算机网络中应用最广泛的业务，也是网络用户通信联络最为有效的形式。 3） 网络GISWeb-GIS。 4） 办公自动化（OA）和管理信息系统（MIS）,网络分类,1、 广域网 2、 局域网 1） 基带局域网 2） 宽带局域网,（1） 局域网,局域网（LAN）的覆盖范围较小，一般从几十米到几公里，典型的在办公室，办公楼里使用。局域网的特点是传输速率高，组网灵活，成本低。,（1） 城域网,城域网（MAN）的覆盖范围从几公里到几十公里，通常是一座城市，而且具有较高的传输速率，通常城域网是有政府和大型集团组建，例如城市信息港，它作为城市的基础

6、设施，为公众提供服务，目前许多城市都在规划和建设自已的城市信息高速公路。对于某些大型企业集团来说，建设覆盖范围较大的企业Intranet网络，也是城域网的一种应用。,（3） 广域网,广域网（WAN）的覆盖范围很大，几个城市，一个或几个国家都属于广域网的范畴，从几十公里到几千，几万公里。例如CHINSNET是中的Internet，它借助CHINANET提供的高速中继线路，使用超高速路由器（例如Cisco7000系统），组成了覆盖中国各省市并连通国际Internet的计算机广域网。一些政府机关，大型企业通过租用专线或自建通信线路，建立自己的Internet的计算机广域网。,计算机网络拓扑结构及网络

7、分类,网络拓扑结构式网络规划和设计的重要内容，是网络中的各个组成部分相互连接的形式和方法，网络构成或形状，包括逻辑拓扑结构和物理拓扑结构。 逻辑拓扑结构是指各部分之间的逻辑关系，即信息如何流动； 物理拓扑结构是指各部分之间的物理关系，即连接方式。,网络拓扑结构,1、 星形拓扑 2、 总线拓扑 3、 环形拓扑 4、 树形拓扑 5、 星环拓扑 6、 无线网络,1.逻辑总线拓扑,以太网也许是人们最熟知的逻辑总线网络，也是最流行的LAN类型。 逻辑总线拓扑又是如何工作的呢？每一次一个节点总是占有其它节点的数据，并向各个网络传播这个数据。各个节点都可以收到这个数据，并检查此数据是否属于它自己的。如果是的

8、，这些节点就保留它；如果不是，就放过它直至其到达目的地。每个以太网卡都有一个48位的地址。每帧数据指定地址在网上传输，直至到达指定好的节点。,一、总线网络上的数据传送 在总线风张上，每个工作站都能以一种称为分组（Packet）的方式发出信息包。任何在网络上传送的数据都要遵守严格的格工，即数据链路层的帧（Data Link Layer Frame）格式。通过这种格式，网络来安排数据，以太网的数据链路层的帧结构,每个数据帧不能长于1518字节，这是为了使每个工作站不会过长地占有网络。在工作站向网络发出信息前，它先检查网络上是否有其它用户，如果没有，它就开始发送信息。 如果有其它的用户的怎么办呢？这

9、是以太网需要关注的一个问题。当每个节点需通过网络发送分组时，它将监听电缆是否当时有任何频率信号通过电缆，如果发送节点检测到电缆上有频率信号，它就等待该信号通过然后再发出自己的分组；如果栓测到线路是空的，则节点A就是直接发出自己的分组。,此种传输的最大问题是传输的距离。如果节点A和B间的距离过大，它们在网络上不会取得联系，当煞费苦心们同时传出分组时，就会发生分组的碰撞。出现这种碰撞的结果将是在电缆上出现频率“波纹”。检测到这个“波纹”的第一个节点将公发出更高的频率信号。,此信号将会掩盖抻所有的其它信号。这个更高的频率信号会通知网络上的其它节点，网络上已出现碰撞，所有的节点应该立即停止发送分驵。此

10、时，每个节点在沉默任意长的一段时间后，又重新开始试图传送信息。在节点放弃这种努力前，它可以进行多达16次的传送努力。 以上的过程都在以太网的网卡进行中。因此，如果你要使用以太网拓扑的话，你的所有节点必须安装以太网卡。以太网卡可在物理总线、物理星形或物理环形上运行。 以太网是用的最多的一种总线拓扑。,2.逻辑令牌环网络拓扑,以太网是一种广播系统，即如果一个站点传播信息的话，其它所有的站点都可以收听到。令牌环网则是不以这种方式工作。在令牌环网中，每个站必须重复它从前一个站收听到的信息，形成一种组桶式（bucket brigade）信息。,一、令牌分组 令牌环拓扑的中心是令牌公组（Token Pac

11、ket）。为了避免分组的碰撞，令牌环拓扑确保任一时刻在网络让只有一个工作站发送信息。实现这种功能的是令牌分组或移对话证。只有控制了此令牌公组后，节点才能在网络上发送信息。,令牌公组在网络中是如何传递的呢？当一个工作站持有它时，它就会向邻近的下一个站传递此令牌分组。如果没有站响彻云霄应它，这个站会第二次传递令牌分组。如果此次仍无站做出反应，那么持久令牌分组站会出一个普遍证询，即请求后继帧（Solicit Successor Frame）询问“谁想做下一个令牌持有者”，如果有一个站做出响应询问站就会确定做出响应的站地址，并将令牌传递过去。由于任何一个节点传送的时间不长于一帧数据在网络上运行一周的时

12、间，因此任何一个节点只需等待信息在网络上传送一周的时间就可以得到一次发送（自己）信息的机会。在以太网中分组碰撞会使网络堵塞，限制基它节点得到一次发送以及网不同，令牌环网络保证每个节点都有自己的机会。,局域网技术,1、 局域网组成,1） 网络服务器 2） 网络工作站 3） 网络适配器 4） 网络传输介质 5） 网络附属设备 6） 网络软件,2、网络操作系统,一个NOS性能的好环，主要取决于如下方面： 1） 硬件独立性。 2） 有桥接能力。 3） 支持多用户和多服务器 4） 安全存取控制。 5） 网络管理 6） 用户界面。,3、 局域网协议 4、无线局域网技术 5、网络文件系统,网络互连技术,1）

13、 同构型局域网的互连（LANLAN） 2） 异构型局域网的互连（LANLAN） 3） 局域网与广域网的互连（LANWAN） 4） 两个局域网经由广域网互连（LANWAN LAN） 1、 网络互连设备 1） 中继器（Repeater） 2） 网桥（Bridge） 3） 路由器（Router） 4） 网关（Gateway）,网络互连协议TCP/IP,特点： 1） 网络技术独立。 2） 极强的连通力 3） 端到端确认 4） 支持标准应用协议,网络性能评价,对网络系统的性能评价，不同的场合可用不同的方法，通常有以下几种： 1） 经验估计法。 2） 测量法。 3） 模拟法。 4） 分析法。 5） 综合评

14、价法,万维网地理信息系统,万维网地理信息系统，是GIS与www的有机结合，GIS通过www功能得到了扩展，从www的任意一个节点，人们可以浏览和获取Web上的各种地理空间数据及属性数据、图像、文件，以及进行地理空间分析，地理数据的概念已扩展为分布式的、超媒体特性的、相互关联的数据。,Internet的飞速发展，使传统GIS的发展更加广阔。它改变了GIS数据及应用的访问和传输方式，使GIS真正变成了大众使用的工具。 WebGIS是Internet和www技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径。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

15、专题图、进行各种空间信息检索和空间分析。,WebGIS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Inetrnet优势的特有功能。这些特有功能包括用户不必在自己的本地计算机上安装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，在Internet上提供交互的地图和数据。WebGIS的关键特征面向对象、分布式和互操作。任何GIS数据和功能都是一个对象。这些对部署在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。,WebGIS的基本特征,1、WebGIS是集成的全球化的客户

16、/服务器网络系统,客户/服务器的概念就是把应用分析为服务器和客户两者间的任务，一个客户/服务器应用有3个部分：客户、服务器和网络，每个部分都由特定的软硬件平台支持。客户发送请求给服务器然后服务器处理该请求，并把结果返回给客户，客户再把结果或数据提供给用户。客户和服务器间的连接根据像章TCP/IP这样的能信协议来建立。 WebGIS应用客户/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客户端两部分，客户可以从服务器请求数据、分析工具和模块，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客户端使用。,2、WebGIS是交互系统,通过超链接（Hype

17、rlink），www提供在Intenet上最自然的交互性，用户通过超链接，可以一页一页地浏览Web页面。然而，每个Web页面是由WWW开发者组织的静态图形和文本所组成。这些图形大部分是JPEG和GIF格式的文件，因此用户无法操作地图，甚至连像Zoom、Pan、Query这样简单的分析功能都无法执行。WebGIS却可使用户在Internet上操作GIS地图和数据，用Web浏览器执行像Zoom、Pan、Query和Label这样的基本GIS功能，甚至可以执行像“离你最近的旅馆或饭店在哪儿”这样的空间查询，或者更先进的空间分析，比如缓冲分析和网络分析等，在Web上作用WebGIS就和在本地计算机上使

18、用桌面GIS软件一样。,3、WebGIS是分布式系统,Internet的一个特点就是它可以访问分布式数据库和执行分布式处理，即信息和应用可以部署在跨越整个Internet的不同计算机上。WebGIS利用Internet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。GIS数据和分析工具是独立的组件和模块，用户可以随意从网络的任何地方访问这些数据和应用程序。用户不需要在自己的本地计算机上安装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组用户，达到Just-in-Time的性能。,4、WebGIS是动态系统,由于WebGIS是分布式系统，数据库和应

19、用程序部署在网络的不同计算机上，并由其管理员进行管理，因此，这些数据和应用程序一旦由其管理员进行更新，则它们对于Internet上的每个用户来说都将是最新可用的数据和应用。这也就是说，WebGIS和数据源是动态链接的，只要数据源发生变化，WebGIS将得到更新。和数据源的动态链接将保持数据和软件的现势性。,5、WebGIS是跨平台系统,WebGIS可以访问不同的平台，而不必关心用户运行的操作系统是什么（如Windows、UNIX、Macintosh）。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。随着Java的发展，未来的WebGI

20、S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。,6、WebGIS能访问Internet异构环境,在GIS用户组间访问和共享GIS数据、功能和应用程序，需要很高的互操作性。OGC提出的开放式地理数据互操作规范（Open Geodata Interoperablity Specification）为GIS互操作性提出了基本的规则。其中有很多问题需要解决，例如数据格式的标准、数据交换和访问的标准，GIS分析组件的标准规范等。随着Ineternet技术和标准的飞速发展，完全互操作的WebGIS将会成为现实。,7、WebGIS是图形化的超媒体信息系统,使用Web上超媒体系统技

21、术，WebGIS通过超媒体热链接可以链接不同的地图页面。例如，用户可以在浏览全国地图时，通过单击地图上的热链接，而进入相应的省地图进行浏览。 另外，WWW为WebGIS提供了集成多媒体信息的能力，把视频、音频、地图、文本等集中到相同的Web页面，极大地丰富了GIS的内容和表现能力。,WebGIS的基本要求,1、 WebGIS应当是开放的,WebGIS能够共享多种来源、多级尺度、存放在不同地点的地理数据，能够和其他应用软件集成，并通过Java、CORBA、DCOM等技术跨平台协作运行，支持C/S模式等。,2、 WebGIS能在Internet环境下运行,WebGIS使用Internet协议标准，

22、将GIS与Web服务器集成，通过普通浏览器，用户可以在任何地方操纵WebGIS，共享地理空间信息服务，从而将GIS扩展成为公众服务系统：通过Internet存取地理空间数据，提高了地理数据的共享程度，降低了数据分发的成本。,2、 WebGIS必须支持数据分布和计算分布,WebGIS服务器为网络用户提供GIS服务：地理数据存取服务、地理数据目录服务、地理信息分析服务和地图显示服务。通过互操作技术，GIS处理过程可由多个GIS服务器协调完成，它们共享分布的数据对象，在多个不同的平台上协同运行，最大限度地利用网络资源。,3、 WebGIS能在网络上直接查询和存取数据,建立地理时空数据结构标准和操作标

23、准，直接在Inernet上查询数据和存取数据，使用面向对象技术，定义空间对象查询语言（Spatial Object Query Language），或者通过定义通用空间语言CSL（Comman Spatial Language），以最基本的对象作为操作单元，既可实现高效的数据操作和大容量地理数据存储，又保证地理数据的共享性和一致性。,WebGIS的基础技术,1、 空间数据库管理技术,关系型数据库管理系统已经相当成熟，商业化的RDBMS不仅支持C/S模式，而且支持数据分布，通过SQL语言和ODBC，几乎所有GIS软件通过公共标识号都能和其协同运行。对象关系数据库技术和面向对象的数据库技术正有逐步

24、成熟起来，成为未来GIS空间数据管理的主要技术。,2、 面向对象方法,面向对象是一种认识方法。面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）、而面向对象语言（OOL）和面向对象数据管理（OODBM）贯穿整个信息系统的生命周期。面向对象控件数据库技术正在逐步成熟，空间对象查询语言（SOQL）、空间对象关系分析、面向对象数据库管理、对象化软件技术等，都和GIS密切相关。从面向对象技术的发展来看，它是描述地理问题非常理想的方法。,3、 客户/服务器模式,客户/服务器的含义非常广泛，数据库技术和分布处理技术都和它密世相关。通过平衡客户/服务器间的数据通信和地理运算，能够利用服务器的高性能处理复杂的关键

25、性业务，并降低网络数据流量；通过规划客户/服务器模式的GIS系统，用户能够最大限度地利用网络上的各种资源。,4、 组件技术,为避免系统重复编码，浪费软件资源，参照制造业成功经验，使用插件（Plug-in）、组件（ActiveX）和中间件（Middleware）技术组装软件产品：各软件生产商制作自己最好的组件，其他软件开发人员和系统集成人员，可直接使用该部件提供的功能，无须重新编码，从而扩大了软件开发社会分工，提高了软件生产效率。,5、 分布计算平台,分布计算平台（Distributed Computing Platfom）技术，目前有OMG的CORBA/Java标准和微软的DCOM/Activ

26、eX标准。两者各有千秋，相持不下。CORBA/java在运行速度上虽然不如DCOM/activeX，但和Java一样，CORBA/java规范的最大优势仍然在于其跨平台能力，适用于Window、Macintosh、Unix等。DCOM/ActiveX目前只能运行于32位Windows平台，但是其市场占有率达80%以上，在Internet客户端的计算机市场里占有率更高。具体选择何种标准，应根据设计目标权衡各方面因素。,和WebGIS相关的技术还包括下列各方面；多媒体数据操作标准ISO SQL/MM地理数据目录服务技术（Geodata Catalog Service）、数据仓库技术、地理信息高速公

27、路设施等。,WebGIS的应用模型,基于Internet的GIS，改变了传统的GIS运行模式，使用户可以在远程作用GIS，这一点对于GIS产业来说具有重大的意义。第一，Internet使GIS由专业人员使用的系统转变为公众信息系统，通过Internet，没有GIS专业知识的人，可以在任何地方操纵网络GIS应用系统，享用地理空间信息服务；第二，通过Inernet存取地理空间数据，降低了数据散发成本，提高了地理数据共享程度，可能避免信息资源的重复生产；第三，运用基于Internet的GIS技术，通过信息高公路设施，可以构造跨地区、跨部门的地理信息服务网络。根据Internet构成特点，适合我国管理

28、体制的基于Internet的地理信息系统可划分为4个部分：主要城市GIS中心、县市级GIS服务站、Internet服务网络和普通Inetrnet用户，如图所示。,GIS中心的服务器包括网络服务器、数据库管理服务器、GIS服务器、Web服务器等。操作系统一般采用UNIX或Windows NT。数据库管理系统RDBMS，使用高性能的Oracle或Sybase数据库系统，或简单易用的Access；数据存取采用较流行的ODBC或JDBC等数据库连接标准。GIS服务器提供数据存取、地图显示、空间分析、模型管理、目录索引等服务。通过扩充Web服务器，使GIS服务器透过WWW协议的Internet用户提供地

29、理信息服务。GIS服务器的设计是核心之一。,WebGIS的客户机/服务器模型,GIS客户/服务器模型表示如图所示，模型共分6个部分：数据库、GIS服务器、WEB服务器、GIS服务代理、本地GIS应用软件和远程用户GIS应用软件。,网页数据 目录数据 地理模型 空间数据 属性数据,服务器群,客户群,GIS服务器（数据存取、地图显示空间分析模型管理目录服务等）,GIS服务代理,WWW服务器,应用软件 空间数据管理维护 属性数据管理维护 评价模型管理维护 地理空间查询，等 （C/C+，Java，SQL等）,WWW浏览器 （Java，DCOM，CORRA等）,B2C空间信息动态服务系统模型,无线或网络

30、通讯,PDA用户,GIS服务器,GIS服务器是指能够为网络客户提供各种地理服务的软件系统和硬件系统的总称。 服务包括数据存取、地图显示、空间分析、模型管理、目录检索等。,数据存取服务指服务器响应客户的操作请求，以数据记录或空间图形要素为单位，通过数据库管理系统或GIS软件，完成存取空间数据及相关属性数据，数据存取服务要支持多用户请求，并保持空间数据的完整性和一致性。 地图显示服务指服务器能够按特定的要求，取出满足条件的空间信息。组织成地图格式（如CGM），或图像格式（JEPG），然后送给用户。 地理空间分析服务指服务器能够按照客户的请求，对特定的空间数据，进行最基本的空间分析，分析的结果可返回

31、给用户。 地理目录服务指服务器集中管理本地的空间数据目录，供给客户检索和判断所需的地理数据。,本地地理应用软件,指在本地LAN/Internet环境中运行的系列软件。如空间数据维护管理，包括空间数据采集、空间数据目录管理等；属性数据维护管理，包括空间属性数据管理、非空间关系型数据管理等；评价模型维护管理，包括模型的定义、建立、维护、运行等；地理空间查询系统，如土地登记图形查询、市政设施管理等。本地地理应用软件内容非常丰富，它为本地区提供地图服务、空间信息管理、地理问题分析等服务；这些应用软件部分是GIS，其他可以是用VB、C/C+、Java等工具编写的GIS相关应用。,远程用户地理应用软件,通

32、过Internet协议，为远程用户提供空间信息服务的软件。远程用户地理应用软件的运行，要求信息通信量尽可能少，地理分析工作尽可能在服务器端完成。远程用户地理应用软件主要采用Applet、ActiveX和Plug-In等技术。,WebGIS地理数据管理及检索机制,地理空间数据是GIS最重要的资源，因而对于WebGIS来说，地理数据目录管理及检索相当重要；通过有效的目录服务，可以开拓新的地图传播途径，快速扩散地理空间数据，提高地理空间信息共享程度，使地理空间信息更加大化。 地理数据目录服务的核心问题是地理目录数据标准、目录数据管理、目录数据服务、目录数据语义分析等。,地理目录数据（或称元数据，Me

33、tadata）是对地理空间数据的定量和定性描述，主要包括以下内容：所在区域、采集者、所有者、覆盖范围、涉及专题和用途、比例尺和精度（分辩率）、采集日期和更新、数据结构和属性、时空参照以及数据所在位置等。关于目录数据的标准已有很多，如FGDC、ISO、 15046-15、SDTS、SAIF、DIGEST等。 在分布环境中，数据对象是分布的，不同GIS“信息团体”内可能使用不同的语义。为满足分布式GIS要求，须引入语义分析机制通过这一机制达到语义“理解”，使GIS判别分布数据的可用必和可达性。 目录数据管理也相当重要，收于地理空间数据量非常巨大，手工维护目录数据相当困难，应当采取有效的手段，及时获

34、取和更新地理空间数据目录。目录数据管理软件，要能够自动读取地理数据，自动更新其大部分内容。,WebGIS地理分析“巨事务”处理方案,与数据库之类的事务处理相比，地理分析是一个相当长时间的事务，可称为“巨事务”。一个地理分析事务，可能在几秒内完成，也可能需要几十分钟，为适应地理分析“巨事务”，可以使用HTML网页技术和“Push”技术，即将地理分析结果存储在特制的网页中，并通过“Push”机制，将结果送到客户端。模型如图所示，地理分析巨事务处理将是一个实的WebGIS必备的功能。,WebGIS空间数据“动态”存取接口,现有的空间数据标准接口和数据交换软件，基本上是“静态的”数据交换，其功能是将空

35、间数据从一种格式转化为另一种格式，然后，才供系统使用。为使GIS直接存取空间数据，Clement 等提出了OGDI（Open Geospatial Datastore Interface），使用驱动程序和标准数据接口，在网络通信技术基础上，进行异种GIS数据存取；Rawlings也勾画了空间数据交换蓝图；孔云峰等则提出了“开放空间数据引擎”（Open Spatial Data Engine,OSDE），通过类型ODBC那样的数据接口，实现不同格式数据存取，模型如图所示。 OSDE的核心是采用某一空间数据标准，定义数据存取接口和操纵规范，依此开发该种格式的数据开发相应的驱动程序。OSDE将是一个

36、很好地解决数据继承和共享问题的方案。,开放空间数据引擎”技术要解决三大核心技术；数据标准和操作标准、开放引擎设计、标准驱动程序接口等。数据操纵标准可采用ISO SQL/MM、ISO OQL、SD*SQL、API等。 标准驱动程序接口类似ODBC，但比ODBC复杂得多。在分布计算环境中，设计数据引擎，也需要复杂的技术。,设计原则,（1）系统软件资源、硬件资源和数据资源能够共享； （2）系统可伸缩性强，容易扩大规模；（3）网络数据流量均衡，整个系统运行效率高； （4）遵循系统工程的原则，使用系统集成方便等。,WebGIS基本框架,WebGIS的客户端是Web浏览器；通过安装GIS Plug-In、

37、下载GIS ActiveX或GIS Java Applets，实现客户端的GIS计算。 WebGIS服务器端由WWW服务器、GIS服务器、GIS远数据服务器以及数据库服务器组成。其中WWW服务器负责接受客户端的GIS服务请求，传递给GIS服务器或GIS元数据服务器，交把结果送回给客户；GIS服务器完成客户的GIS服务请求的工能，将结果转为HTML页面或直接把GIS数据通过WWW服务器返回客户端；GIS服务器也能同客户端的GIS Plug-In/ActiveX/Java Applets直接通信，完成GIS服务；GIS元数据服务器管理服务器端的GIS数据，并为客户提供GIS数据检索、查询服务。加外

38、，在WWW服务器和GIS服务器间还可以增加GIS服务代理，协调服务器端GIS软件、GIS数据库和GIS应用程序间的通信，提高GIS服务器性能。,WebGIS客户端实现技术,客户端WebGIS允许GIS的数据和GIS计算能在用户本地计算机的浏览器上执行，客户端应用包括3种主要技术方案；GIS插件/Helper程序、GIS ActiveX控件和GIS Java Applets,GIS插件/Helper,GIS插件/Helper程序是工作在Netscape和IE这样的WWW浏览器上用于处理GIS数据和地图的插件程序。它们从Web服务器下载到用户的本地计算机上，安装后在浏览器中运行。正如Helper程

39、序，GIS插件处理嵌在HTML中的GIS数据，而这些特殊的GIS数据HTML不能识别。Mcrosoft ActiveX Document是种特殊的Helper程序。 Autodesk公司的MapGuide就是GIS插件的最典型的例子。,1、 GIS插件/Helper程序的工作方式,插件是动态代码模块，它们和一种Web流览器本身不支持的数据类相关联。当Web浏览器启动时，它接照一种特定平台的方式列举出可用的插件，并根据其MIME类型进行注册。当Web浏览器在HTML页面中遇到未知的数据类型 时（大多数GIS数据类型对于Web浏览器而言都是未知的），它会查找一个和该数据类型相关联的插件，并装截该插

40、件。客户端插件的工作流程如图示，可以简单地描述如下。,（1） Web浏览器用户单击URL的超链接向Web服务器发 出请求。 （2） Web服务器接受请求，对请求的数据或文档标识其MIME类型，并告诉浏览器要发送数据或文档的类型 。 （3） 由于浏览器不直接支持GIS MIME类型，因此它查找与此MIME类型相关的GIS插件或Helper程序时，用其打开数据或文档。 （4） 如果本地计算机上没有GIS插件或Helper程序，则必须先安装此插件或Helper程序，或者通过网络从服务器下载。 （5） GIS插件或Helper程序安装后，就可以解释和操作GIS数据。插件或Helper程序与GIS数据流

41、直接通信。,GIS插件可以嵌入到HTML文档中作为HTML页面的一个矩形区域。这和嵌入的GIF/JPEG地图图像类似，只是这些地图图像是动态的，用户可以通过缩放、移动和查询来操纵地图。 GIS插件也可以在HTML文档之外充满整个显示屏。该全屏插件用相应的GIS数据完全充满窗口，MapGuide和Adobe Acrobat就是这类插件两个例子。GIS Helper程序则通常充满HTML文档之外的全屏。,2、 GIS插件和Helper程序的优缺点,优点： GIS插件和Helper程序用于扩展Web浏览器的功能以便无缝地支持GIS数据。 一些简单的诸如缩放、移动和查询的功能可以做到插件中并在本地执行

42、 GIS数据以流的形式在网络上传输提供。GIS插件可以不用看到整个数据流就实现一个渐进的浏览器或作出某些特定的决定。 当GIS插件需要数据时，可以从服务器上提取。,缺点： 它们不是独立于平台的，因此插件和Helper程序开发者不得不为不同的平台开发多个版本的GIS插件或Helper程序。也就是说，需要为Unix、Windows和Macintosh操作系统创建单独的插件 GIS用户中许多GIS数据类型，每种GIS数据类型都需要有一个对应的插件支持。 GIS插件和Helper程序必须永久地安装在用户本地计算机的硬盘上，大量的下载插件将在用户本地计算机上占用很多硬盘空间。如果插件和Helper程序很

43、复杂，规模很大，数量很多，将会给用户带来极大的麻烦。,GIS控件,用Mcrosoft的ActiveX技术创建的GIS控件。这些GIS控件和GIS Pulg-Ins一样，用于扩展HTML的功能，以便使浏览器能处理GIS地图和数据。它们也是从服务器下载到用户本地计算机上，安装注册后执行。,ActiveX控件,ActeveX控件技术创建GIS控件。ActiveX是微软件开发的“使Internet变为活动”的一项新的软件技术，它建立在OLE标准之一，是为扩展IE的功能而提供的一个公共框架。,一个ActiveX控件是执行一特定任务并和特定信息通信的一组软件模块。它通过OLE和其他程序、模块和Intern

44、et进行通信，并可以被任何支持ActiveX控件的程序和计算语言使用和重用，例如IE3.0及以上版本、装有支持ActiveX插件的Netscape Navigtor等浏览器，或Visual Basic、Visual C+t Delphi等计算机语言。GIS控件具有计算、通信能力和自己的图形接口，而且能像插件和JavaApplets一样在Web页面中使用。有各种不同的ActiveX控件，每个控件都具有不同的功能和性能，而GIS控件是用于处理GIS数据和执行GIS分析 的ActiveX控件。 ActiveX控件和插件一样，都是可以扩展Web浏览器功能动态模块。但前者还可以由支持OLE标准的任何其他

45、应用和语言使用，而后者是专门用于浏览器的，只能在浏览器中使用。,1、 GIS ActiveX控件的工作方式,目前的浏览器并不直接支持GIS数据类型。当HTML页面中包含有GIS数据时，它需要加载特定的GIS插件、Helper程序或者GIS控件到客户的浏览器中去显示GIS数据。GIS控件由HTML文档引用并由浏览器执行。它们开始驻留在服务器上，当用户连接该Web站点并请求包含有对GIS控件引用（标记符）的HTML文档时，这些控件就下载到浏览器端。GIS控件当需要时从Web服务器上下载，或者若以前下载过，则它已经存在客户端计算机上而不再需要下载。,GIS控件下载时步骤,（1） 通过单击超链接的UR

46、L，用户可以向Web服务器发送请求。 （2） 服务器接受请求，加载HTML页面。 （3） 浏览器解释HTML文件，并检测GIS控件引用（OBJECT）标识符。 （4） 从服务器下载GIS控件。 （5） GIS控件引用的其他控件和数据文件被检测到并下载。 （6） 按照嵌入式控件、全屏控件或隐藏控件，在浏览器内部或外部显示GIS控件。 （7） GIS控件使用其内建功能，解释和操作从服务器端异步传的GIS数据。,2、 GIS控件的优缺点,和插件一样，GIS控件需要下载和安装到用户的本地计算机上，并根据需要一直驻留在硬盘上，它在不需要时不占内存。但它要占用本机硬盘空间。 GIS控件也像插件一样，不是跨

47、平台的。开发者必须为不同平台创建不同的GIS控件。而且对不同的GIS数据格式，也需要创建不同的GIS控件来处理和解释这些GIS数据格式。加外，Netscape Nacigator需要安装一个特殊的插件才能使用GIS控件。 ESRI的MapObject Internet Map Server,Intergraph的GeoMedia Web Server都是采用GIS控件的典型产品。,GIS Java Applets,最新的开发是用JavaInternet编程语言来创建GIS Java Applets。GIS Java Applets从服务器下载到本地计算机并在浏览器内立刻执行。GIS的功能和数据

48、被封装在一个包内，并根据需要迁移到客户端，但不需要像GIS Plug-Ins或GIS控件那样先进行安装。,Java,随着Java的出现和飞速发展，WebGIS又有了一条新的实现途径。Java是面向对象的编程语言，和其他语言相比，它更适于网络环境。Java Applets是能在支持Java的浏览器内运行的小应用程序，可以作到和浏览器无缝集成，并且根据需要从服务器下载到客户的浏览器端运行。Java对创建和显示图形提供了最广泛的支持，因此它最适合于操作Web上的GIS数据。为实现GIS功能的Java Applet，简称为GIS Applet。,GIS Applet工作方式,GIS Applet用于解

49、释GIS数据，执行GIS分析。每种GIS功能，如放大、缩小、区域放大、标注和查询及其输出等，都可以由一个Java Applet实现。 GIS Applet是可执行代码，它驻留在可访问的Web站点服务器上。它内嵌到HTML文档中，用标识符引用，并在客户端由浏览器执行。当支持Java的浏览器加载HTML文档和GIS Applet时，其过程如图所示。具体步骤如下：,（1） 通过单击超链接的URL，浏览器客户向服务器发送请求； （2） Web服务器接受请求，加载HTML文档； （3） 浏览器解释HTML文档，并检测到标识符； （4） 从服务器下载GIS Applet类文件； （5） 检测被该GIS Applet引用的其他Applet类文件和数据文件并下载； （6） GIS Applet在浏览器中或自己的窗口中显示； （7） GIS Applet解释和操作GIS数据。,GIS Applet优缺点,基于Java的GIS程序和传统的单机GIS应用程序的差别主要是Java程序是以网络为中心的，是真正的分布代码。GIS Applet为网络用户呈现了一个非常接近于在