基于WebGIS的物流信息系统的设计与实现_毕业设计论文.doc

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1、基于 WebGIS 的物流信息系统的设计与实现 单位名称：信息科学与工程学院 专业名称：计算机科学与技术 东 北 大 学 Design and Implementation of WebGIS-Based Logistics Information System by ZHANG Sanyi Supervisor: Professor LI Sier Northeastern University June 2008 东北大学本科毕业设计（论文） 毕业设计（论文）任务 书 -I- 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目： 基于基于 WebGIS

2、 的物流信息系统的设计与实现的物流信息系统的设计与实现 设计设计(论文论文)的基本内容：的基本内容： (1) 了解项目开发背景，分析项目进度管理系统功能需求，研究其设计及实现技术。 (2) 设计基于 WebGIS 的物流信息系统总体结构，实现物流企业中业务流程的所有必 需功能。作为物流企业的管理软件，系统必需能够实现诸如发送货物、运输货物、装载货 物、卸载货物、车辆线路编辑等功能。 (3) 总结归纳所完成的任务，弥补不足，以最短的时间用最少的投入实现项目的开发。 毕业设计（论文）专题部分：毕业设计（论文）专题部分： 题目：题目： 设计或论文专题的基本内容：设计或论文专题的基本内容： 学生接受毕

3、业设计（论文）题目日期学生接受毕业设计（论文）题目日期 第第 1 周周 指导教师签字：指导教师签字： 2007 年年 3 月月 5 日日 东北大学本科毕业设计（论文） 摘 要 -II- 基于 WebGIS 的物流信息系统的设计与实现 摘 要 随着经济的发展和通信技术的提高，物流作为一种先进的组织方式和管理 技术，被广泛认为是企业在降低消耗和提高劳动生产率以外的重要的利润源泉， 在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。本文在物流企业的正常运营中，基 于 GIS 的信息系统已经成为不可或缺的管理工具。在对 WebGIS 技术和物流企 业需求进行分析的基础上，结合不同企业的业务流程的具体特点，设计了一

4、套 扩展性较强的基于 WebGIS 的物流信息系统。 系统的主要功能是将企业管理人员与运输车辆之间通过服务器连接起来， 实现物流系统的监控和管理。系统采用 B/S 架构，服务器端通过网络与车辆终 端通信，向车辆发送控制信息并获取车辆的当前状态。同时它还和 Web 客户端 进行交互，向客户端提供地图服务，并执行 Web 客户端的请求。Web 客户端采 用 Ajax 技术与服务器端进行通信，通过动态地图监控车辆。它还实现了发送货 物、编辑线路、发送消息等功能。考虑到可扩展性，系统重点实现了服务器端 进行消息中转的消息队列，建立了 Web 客户端到车辆终端之间的消息通路，并 可以随时更新消息队列中消

5、息处理方式。本系统实现了物流系统的主要功能， 极大提高了企业的管理水平。 本文首先进行了系统的需求获取和业务分析。然后，采用分层的方法对系 统进行设计，叙述了消息队列框架的详细设计与实现，并叙述了服务器端和客 户端功能模块的设计和实现。并通过对系统的测试，对其功能和性能进行评估。 最后，进行了总结，介绍了系统的特点和不足之处，指出了下一步的工作方向。 关键词：物流；WebGIS；消息队列 东北大学本科毕业设计（论文） Abstract -III- Design and Implementation of WebGIS-Based Logistics Information System Abs

6、tract With development of economy and improvement of communication technology, as an advanced mode of organization and management skill, logistics is widely considered to be the major source of profits in the enterprise besides reducing consumption and raising labor productivity. It plays an importa

7、nt role in the national economy and social development. The GIS-based information system has become an indispensable management tool in the regular business of logistics enterprise. Based on the analysis of the WebGIS technology and requirements of logistics enterprise, a WebGIS-based logistics info

8、rmation system with high expansibility is designed, according to specific business processes of various logistics enterprises. The major function of the system is to make manager communicated with vehicles via the server, and to realize monitoring and management of logistics system. The B/S architec

9、ture is adopted in the system. The server communicates with vehicles through network, sending them control data and receiving status data from them. At the same time, server interacts with Web clients, providing web map service and executing client requests. Web client communicates with server with

10、Ajax technology, monitoring vehicles by watching dynamic maps. It also implements functions such as sending cargo, editing route, sending message, etc. Aiming at high expansibility of the system, message queue kept in server is seriously implemented. It means that a message channel between the Web c

11、lient and vehicles is established, and the handling methods of the messages in message queue can be updated at any time. The system meets primary requirements and enhances management quality of customer. Firstly, in this thesis the requirement elicitation and the business analysis are completed. The

12、n system is designed into multi-layer architecture. The particular design and implementation of message queue framework are described. Design and implementation of the functional modules of server and client are presented. Function and capability of the system are evaluated through test. At last, sy

13、stem traits and deficiencies are summarized, and next tasks are pointed out. Keywords：Logistics; WebGIS; Message Queue 东北大学本科毕业设计（论文） 目 录 -IV- 目 录 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 I 摘摘 要要.II ABSTRACT .III 第第 1 章章 引引 言言5 1.1 课题研究的背景和来源.5 1.2 课题研究成果应用的实际意义.5 1.3 本文的内容及主要工作.5 第第 2 章章 相关技术简介相关技术简介5 2.1 GIS 技术5 2.

14、2 WEBGIS 技术5 2.2.1 WebGIS 介绍5 2.2.2 WebGIS 协议介绍5 2.2.3 WebGIS 的开源平台5 2.3 AJAX 架构5 2.4 SPRING 架构.5 2.5 本章小结.5 第第 3 章章 需求分析需求分析5 3.1 系统实现目标.5 3.2 系统运行环境.5 3.3 系统的开发环境.5 3.4 功能性需求描述.5 3.4.1 发送货物5 3.4.2 查询货物状态5 3.4.3 提货5 3.4.4 查询系统信息5 3.4.5 配置车辆线路5 3.4.6 实时显示系统信息5 3.4.7 传递消息5 3.4.8 发送实时状态信息5 3.4.9 车辆完成运

15、输段5 3.4.10 操作货物5 东北大学本科毕业设计（论文） 目 录 -V- 3.4.11 补充需求5 3.5 非功能性需求描述.5 3.6 系统术语表.5 3.7 本章小结.5 第第 4 章章 系统设计系统设计5 4.1 系统设计原则.5 4.2 系统总体设计.5 4.3 数据访问层设计.5 4.4 服务层设计.5 4.5 WEB服务层设计 .5 4.6 消息处理部分设计.5 4.6.1 消息队列设计5 4.6.2 消息处理具体功能设计5 4.6.3 Socket 控制层详细设计.5 4.7 系统业务功能设计.5 4.7.1 货物发送功能设计5 4.7.2 线路编辑功能设计5 4.7.3

16、货物运输功能设计5 4.7.4 权限操作功能设计5 4.8 数据库设计.5 4.8.1 发货操作模块的表设计5 4.8.2 线路编辑模块的表设计5 4.8.3 货物运输模块的表设计5 4.8.4 权限控制模块的表设计5 4.8.5 消息处理模块的表设计5 4.9 本章小结.5 第第 5 章章 系统实现系统实现5 5.1 地图数据传输与显示.5 5.2 客户端设计与实现.5 5.2.1 JavaScript 语言面向对象编程.5 5.2.2 客户端请求协议和请求流程实现5 5.2.3 客户端框架实现5 5.3 系统安全控制实现.5 东北大学本科毕业设计（论文） 目 录 -VI- 5.4 货物处理

17、模块的实现.5 5.5 消息处理模块的实现.5 5.6 本章小结.5 第第 6 章章 系统测试系统测试5 6.1 单元测试.5 6.2 集成测试.5 6.3 系统测试.5 6.4 本章小结.5 第第 7 章章 结结 论论5 7.1 本文工作总结.5 7.2 进一步展望.5 参考文献参考文献5 致致 谢谢5 东北大学本科毕业设计（论文） 第 1 章 引 言 -1- 第 1 章 引 言 1.1 课题研究的背景和来源 随着现代科学技术迅猛发展，全球经济一体化的趋势加强，各国都面临着前所未有的 机遇和挑战。物流作为一种先进的组织方式和管理技术，被广泛认为是企业在降低物资消 耗，提高劳动生产率以外的重要

18、的利润源泉，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。 物流业产生于 20 世纪 60 年代，发展到 90 年代，是以满足客户要求为目的，对货物、 服务和相关信息在产出地和销售之间的实现高效率和低成本的正向和逆向的流动和存储所 进行的计划执行和控制过程。由于现代生产技术的发展，产品的生命周期越来越短，在社 会生产开始由单一品种的大批量生产向小批量、多品种定制化生产的同时，物流业开始由 大批量、长周期的物流向小批量、多频次的方向发展，使物流的控制越来越复杂。随着科 学技术特别是信息技术的发展，信息化的物流使企业能够在全球范围内进行超时空的交易， 又促进了物流业的进一步发展与繁荣。在整个物流决策中，运

19、输成本占到物流总成本的 35%50%左右。所以，物流信息化的重点在于物流运输系统信息化1。 物流信息化的技术主要包括：全球定位系统（GPS）、地理信息系统（Geographic Information System , GIS）、射频（RF）、条形码和电子数据交换技术等。其中 GIS 技术 起到一个非常重要的作用。GIS 是一种以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球 表面与空间地理分布有关数据的空间信息系统。在现代信息社会里，GIS 作为一种集地理 空间特征和各种统计信息为一体的特殊信息系统，是信息高速公路上的节点和基础设施， 受到全社会的广泛关注，成为目前国内热门的研究课题。GPRS，

20、GPS 技术的发展又为 GIS 数据的实时获取和实时传输奠定了坚实的基础。基于 GIS 的系统已经开始在各个领域出现。 尤其以交通运输、物流、森林数据分布等与地理数据关系最为紧密的领域为甚。在物流系 统中，GIS 技术可以在模型参考数据、车辆监控和实时调度、监控车辆位置与状态、车辆 导航以及选择最佳路径等大量涉及空间数据和属性数据的世纪应用中，提供有效的管理和 科学决策依据2。 对于基于 C/S 架构的 GIS 系统来说，服务器负责收集实时的地理数据，客户端负责访 问。这种架构虽然能够充分利用客户端计算机的计算能力，降低服务器所承受到的压力。 但是弊端也是很明显的，客户端过分臃肿，数据完整性不

21、可控，不能适应复杂网络环境， 安全性得不到保障，功能可扩展性低，代码维护困难重重和服务器资源浪费等。无法胜任 分布式应用系统的复杂性，客户端软件系统只能运行在单一操作系统平台上，采用相同的 网络传输协议等局限都大大影响了软件系统的可部署环境，这样就增加了企业在硬件及网 络资源重复性投入的成本。可扩展性受到限制，软件系统被安装在客户端，一旦软件发现 Bug，软件需要升级，对软件的修改将是企业的一笔不小的开支。对于 GIS 系统来说，数 据源可能分布在多个不同地点，客户端也分布在不同的地点，那么整个系统在物理架构上 来说就是一个分布式的系统。对于这种系统来说，要提高系统的运行效率、适应复杂的网 络

22、环境、降低维护费用，那么 B/S 架构相对于 C/S 架构有更大的潜力。 随着 Web 技术的发展，Web 技术与 GIS 相结合产生的 WebGIS 成为 GIS 技术发展的 必然趋势。相对于传统的 C/S 架构的 GIS 系统。WebGIS 系统采用 B/S 架构。部署和升级 时只需要对服务器进行操作，节省了企业的资源。目前 Web 软件架构的发展，使得 B/S 架 构已经向多层架构的方向发展，一般由客户端、Web 服务层、应用服务层、数据层等组成。 客户端即浏览器，负责用户的输入和结果的显示；Web 服务层提供 JSP 或者 Servlet 等的开 发、部署和运行，为客户端准备前端显示页

23、面代码；应用服务层实现企业业务逻辑和业务 实体，并提供开发、部署和运行环境，同时该层也提供对分布式网络环境的支持，使得 Web 软件架构具备跨操作系统平台和跨网络传输协议等优势；数据层封装了数据库的底层 操作，包括添加、查询、修改和删除等。B/S 可分布式的架构能够明显减轻各个服务器的 负载，提高系统的整体运行速度。通过 B/S 架构提供的 WebService 服务，客户端能够利用 JavaScript 代码控制对各个 WebService 的访问顺序，从而轻松地修改业务操作的实现流程， 东北大学本科毕业设计（论文） 第 1 章 引 言 -2- 这对于业务流程比较相似的物流企业来说，意味着开

24、发出来的系统经过简单配置能够方便 地运用到其他企业的运营管理中，大大提高了可系统的扩展性和复用性。 综上所述，需要一套基于 WebGIS 的物流信息系统来优化物流系统的流程，提高企业 的运行效率，降低运营成本。 1.2 课题研究成果应用的实际意义 本文研究的主要目的是实现一个Web客户端到GIS数据源之间进行消息传输的通用框架， 并在此基础上实现物流系统需求的功能。 由于各个企业有各自的业务流程和数据表示方法，平时开发的过程中需要对不同的企 业实现不同的数据结构和业务流程。而在系统开发的时候往往针对一个企业进行数据定义 和建模开发。这种开发方式偏重于应用，没有过多的考虑系统的复用。如果需求有了

25、变化， 往往要大面积地修改代码，甚至是重新开发。这样就浪费了大量的人力物力。要达到降低 开发成本的目的，最直接的方法就是复用以前的系统。但是企业之间业务流程和数据表达 方式的差异提高了系统复用的门槛，降低了不同企业之间软件复用的可能性。但是对于物 流系统来说，它们处理货物的业务流程过程中数据流向和处理处理方式是相同的，只是存 在不多的差异。而在基于WebGIS的系统中，由于GIS数据源和Web客户端的抽象化，使得 它们与服务器之间的数据流动更加清晰。最终能够整理出一份关于Web客户端和服务器进 行交互的通用需求和一份物流系统货物处理流程的通用需求。在软件复用中，如果一系列 的系统共享特定的领域

26、中的明确需求，那么这一系列的系统构成软件的产品线。它们之间 能够共享架构，从而缩短类似系统的开发时间，提高开发的效率3。所以本系统可以侧重 架构设计，从而产生一个能够复用的，支持GIS数据源、服务器、Web客户端之间进行数据 流动和数据处理的架构。架构确定了系统整体结构、层次划分、不同部分之间的协作关系 以后，所形成的具体实现组成了可复用的框架。框架的作用，在于确定企业各种业务的具 体技术实现，并规定它们在系统中的组织方式和协作方式，从而组成完整的企业应用解决 方案，快速的完成系统开发4。在框架的基础上，实现物流系统处理货物流程的通用需求， 提供尽可能小的WebService接口。这样，Web

27、客户端可以利用Ajax技术和服务器交互，将 WebService提供的服务连接起来，组成具体的业务流程。 本课题研究的系统，就是要通过 Web 服务器在企业的不同 GIS 数据源和 Web 客户单 的管理人员之间搭建一个实时的数据传输和处理架构，产生适用于 WebGIS 系统的通用模 板。并在此基础上添加数据结构和业务处理流程，实现物流企业中货物输入、线路定义、 车辆监控、实时消息传输等功能。考虑到物流企业需求之间的相似性，本系统的构建的框 架可以经过简单的配置并添加适当的数据结构，直接应用到其他的企业中。 1.3 本文的内容及主要工作 本文在分析介绍了 WebGIS 技术，WMS/WMF 协

28、议、WebGIS 相关的组件的基础上， 基于物流系统的需求特点，介绍了 GIS 数据转发传输和处理架构，并且实现了物流系统的 基本功能。 各章的内容组织如下： 第 2 章介绍了 GIS 技术、WebGIS 技术的协议和开源平台、Ajax 技术以及 Spring 框架 技术； 第 3 章分析了系统的开发环境，利用用例建模分析系统的功能需求，并且根据实际情 况补充了部分需求，提出了非功能性需求，并描述了系统术语表； 第 4 章对系统进行总体设计，并对服务层、Web 服务层、数据访问层、消息处理部分、 socket 控制层等进行详细设计，对系统中货物运输、线路编辑、权限控制、发送货物等功 能进行了详

29、细设计，对介绍了系统中数据库表； 第5章主要介绍了JavaScript语言的面向对象和事件驱动的实现，展示了Web客户端根据 相关协议与服务器交互的流程，并介绍了客户端框架的实现以及定时更新机制的实现。最 后是服务器端的具体实现，展示了安全控制机制下用户访问服务器的流程、货物从发货到 最后提货的整个处理流程，重点介绍了消息在管理人员、服务器端、车辆终端之间进行交 东北大学本科毕业设计（论文） 第 1 章 引 言 -3- 互的传输和处理流程； 第 6 章介绍了利用工具进行测试的情况，并对出现的错误进行了分析解决； 第 7 章结论部分是对整个论文工作的总结以及下一步工作的展望，指出我 们工作中有待

30、改进的地方，同时指明了下一步的研究方向。 东北大学本科毕业设计（论文） 第 2 章 相关技术简介 -4- 第 2 章 相关技术简介 2.1 GIS 技术 GIS 是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在 内）与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。它由硬件、软件、数据和用户有机结合 而构成。GIS 要实现的五个基本功能为：数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查 询与空间分析以及图形输出与交互操作。 GIS 始于 60 年代的加拿大与美国，尔后各国相继投入了大量的研究工作，自 80 年代 末以来，随着计算机技术的飞速发展，地理信息的处理、分析手段日趋先进，GIS

31、 技术日 臻成熟，已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、交通、公安、急救、航空、市 政治理、城市规划、经济咨询、灾难损失猜测、投资评价、政府治理和军事等与地理坐标 相关的几乎所有领域。 GIS 技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。进入 90 年代以来，随着计算 机技术的发展，计算机微处理器的处理速度愈来愈快，性能价格比更高；其存储器能实现 将大型文件映射至内存的能力，并且能存储海量数据。此外，随着多媒体技术、空间技术、 虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术、三维图形芯片、大容量光盘 技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展，消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能

32、够提供接近实时对地观测图像的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些为 GIS 技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。同时，也使当前的 GIS 已不能满足信 息时代、数字时代的要求，目前 GIS 总体上呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空 间多维性等发展趋势。 2.2 WebGIS 技术 2.2.1 WebGIS 介绍 WebGIS 是 GIS 技术与 WWW 技术的结合，是在 Internet 网络环境下的一 种传输、存储、处理、分析和显示与应用地理信息的计算机系统。称之为 WebGIS 的原因是大多数客户端应用采用了 WWW 协议。在 Internet 的支持下， 根据 TC

33、P/IP 和 HTTP 协议，WebGIS 把支持标准的 HTML 的浏览器作为统一的 客户端，所以狭义地讲 WebGIS 是一种在 Internet 上发展起来的新技术，其核心 是将 GIS 功能嵌入到满足 HTTP 和 TCP/IP 标准的 Internet 应用体系中，实现 Internet 环境下地理信息的有效管理和处理。与传统的地理信息系统相比较， WebGIS 有如下特点： (1) 更广泛的客户访问范围。客户可以同时访问多个位于不同地方的服务 器上的最新数据，而 Internet 所特有的优势大大扩展了 GIS 的数据的处理能力， 增强了空间数据的时效性。 (2) 客户端的平台独立

34、性。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 GIS 数据及服务器所提供的服务。 (3) 更简单的操作。要推广 GIS，使 GIS 系统为广大的普通用户所接受， 东北大学本科毕业设计（论文） 第 2 章 相关技术简介 -5- 而不仅仅局限于少数受过专业培训的用户，就要降低对系统的操作难度。通过 Web 浏览器提供友好的用户界面无疑是一种很好的选择。 (4) 更高效的计算负载平衡。传统的 GIS 大都使用文件服务器结构的处理 方式，其处理能力完全依赖客户端，效率较低。而当今的一些高级的 WebGIS 能充分利用网络资源，将复杂的处理交由服务器处理，而简单的操作则由

35、客户 端直接完成。这种计算能灵活地在服务器端和客户端之间合理地分配处理任务， 提高网络资源的利用效率，提高了系统的性能。 (5) 分布式的系统。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。 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，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

36、 户，达到实时部署的性能。 (6) 动态性。由于 WebGIS 是分布式系统，数据与应用程序部署在不同的 计算机上，随时可能被管理员更新，对于 Internet 上的每一个用户来说，都能得 到最新的数据和应用程序的最新版本，只要数据源发生变化，和数据源的动态 连接将保持数据的实时性。 (7) 交互性。WebGIS 可使用户在 Internet 上操作 GIS 地图和数据，用 Web 浏览器(IE，Netscape 等)执行部分基本的 GIS 功能：如缩放，漫游，查询和标 注，甚至可以执行空间查询：如“离你最近的旅馆或饭店在哪儿”，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

37、使用 WebGIS 就和在本 地计算机上使用桌面 GIS 软件一样。 (8) 经济性。一般专业的 GIS 软件非常昂贵，而对于普通用户来说，只使 用一些最基本的功能，想购买专业软件显得不太可能，也不经济。WebGIS 在 客户端只需要浏览器，GIS 数据和 GIS 软件的管理与维护基本上由服务器完成， 因此系统成本比以往全套 GIS 软件平台要少得多，客户端软件的简单化节省的 维护费用也是很可观的。 2.2.2 WebGIS 协议介绍 开放式地理信息系统协会（Open GIS Consortium, OGC）是非营利、国际自 发性、研究地理信息系统标准的国际组织。OGC 所提供的规范是帮助 G

38、IS 开发 者创造一个高效、无隔阂和透明的地理信息系统使用、分析、处理的环境5。 东北大学本科毕业设计（论文） 第 2 章 相关技术简介 -6- 开放式地理信息系统（OpenGIS）正是由 OGC 提出的一个为了实现开放式地理 信息系统而提出的开放式地理空间数据互操作规范。按照 OpenGIS 的规范，可 以构造一个能获取分布式地理空间数据和空间服务资源的软件框架。OpenGIS 给全世界的软件开发商一个详细的通用界面模板，使得不同开发商依照 OpenGIS 开发出来的不同 GIS 软件能够进行互操作。OpenGIS 围绕着地理空间 信息共享和提供地理空间处理服务两个技术目标，主要包括三部分内

39、容：开放 式地理空间数据模型、OpenGIS 服务模型和信息团体模型。其中与 WebGIS 有 关的协议主要有：GML（Geography Markup Language） ，WFS（Web Feature Service） ，WMS（Web Map Service） ，SLD（Styled Layer Descriptor） ， WCS（Web Coverage Service） 和 WSCS（Web Services Common Specification）等规范6。 其中 GML、WMS、WFS 和 WCS 可以作为 Web 服务的空间数据服务规范， 又可以作为空间数据的互操作实现。只

40、要某一个 GIS 软件支持这个接口，部署 在本地服务器上，其他 GIS 软件就可以通过这个接口得到所需要的数据。 2.2.2.1 GML 协议 GML 是一种用于建模、传输和存储地理及与地理相关信息的 XML 编码语 言，它包括了地理要素（Feature）与层（Coverage）的空间与非空间特征。 GML 建立在 W3C 系列标准之上，以一种互联网上容易共享的方式来描述、表 达地理信息，是第一个被 GIS 界广泛接受的元标记语言。在这之前开发的各种 用于存储和交换地理信息的文件格式或标准，由于缺少相应的支持工具，而没 有被广泛接受。GML 的一个重要优势就是它能够让开发者或用户非常灵活地使

41、用已被广泛接受的 XML 技术，它建立在 XML、XML Schema、XLink 和 XPointer 基础之上，GML 数据能够很容易地与非空间数据集成使用。GML 使 用 XML 对地理数据进行编码，为开发商和用户提供了一种开放的、中立于任 何厂商的地理数据建模框架，使地理信息能够在不同领域、不同部门进行语义 共享。 GML 采用要素来描述地理实体和地理现象，GML 要素是通过其属性 （property）来描述的，这些属性包括：空间属性、时态属性及其他非空间时态 属性。 OGC 先后推出了 3 个版本的 GML，GML 1.0 版本于 2000 年 4 月正式推 出，GML 2.0 版本

42、于 2001 年 2 月推出，GML 2.12 版本于 2002 年 9 月推出， 2003 年 1 月推出 GML 3.0 版本。3.0 版增加了对复杂的几何实体、拓扑、空间 参照系统、元数据、时间特征和动态要素等的支持，使其更加适合描述现实世 东北大学本科毕业设计（论文） 第 2 章 相关技术简介 -7- 界问题。GML 作为一个空间数据编码规范，它并没有强制采用它的用户使用规 定的 XML 标识，而是提供了一套基本的标签、公共的数据模型，以及用户构 建应用模式（GML Application Schemas）的机制7。 2.2.2.2 WMS 协议 WMS从动态的地理信息中位置数据，产生

43、空间参考数据的地图。地图的格式可以为 PNG/GIF/JPEG/SVG/WebCGM中的任意一种。这个规范定义了三个操作：GetCapabilities操 作返回XML格式的服务级元数据，它是对服务信息内容和可接受请求参数的一种描述； GetMap用来从地图服务器得到一副具有特定的地理位置坐标范围的地图图像，在构造请求 时需要设置图层名称、坐标范围、返回图像的高宽和格式等；GetFeatureInfo是WMS可选的 服务，用来提供进一步查询地图上的某些特殊要素的信息的接口8。 2.2.2.3 WFS 协议 WFS 向用户提供使用 GML 编码的地理空间要素数据，并支持在 HTTP 协 议的分布

44、式计算机平台上对地理要素进行查询、插入、更新和删除操作等。这 个规范定义了五个操作：GetCapabilities 返回 WFS 性能描述文档（用 XML 描 述） ；DescribeFeatureType 向用户提供一个列表，表示 WFS 服务器能提供的服 务的要素类型。列表还定义了请求具体要素实例时的请求格式以及输出时生成 要素实例的方法。 ；GetFeature 为一个获取要素实例的请求提供服务； Transaction 为事务请求提供服务；LockFeature 处理在一个事务期间对一个或多 个要素类型实例上锁的请求9。 在具体的 GIS 应用当中，WFS 经常用来实现对地图上数据的查

45、询与修改， 并经常与系统的领域层中的模型进行交互。 2.2.2.4 WCS 协议 WCS协议是面向空间影像数据的，它将包含地理位置值的地理空间数据作为“覆盖 （coverage）”在网上相互交换。WCS规范由三种操作组成：GetCapabilities，GetCoverage 和DescribeCoverageType。GetCapabilities操作返回描述服务和数据集的XML文档。WCS中 的GetCoverage操作是在GetCapabilities确定什么样的查询可以执行、什么样的数据能够获取 之后执行的，它使用通用的覆盖格式返回地理位置的值或属性。客户端能够指定获取哪些 覆盖，以及

46、对空间和非空间的查询进行约束。DescribeCoverageType操作允许客户端请求由 具体的WCS服务器提供的任一覆盖层的完全描述10。在MapBuilder库文件中，利用WCS进 行地理空间数据数据交换。 2.2.3 WebGIS 的开源平台 2.2.3.1 GeoServer 地图服务器 GeoServer 是全面遵循 OGC 开放标准的 J2EE 实现，可以方便地发布地图 数据，并且允许用户对特征数据进行更新、删除、插入等操作，通过 GeoServer 能够比较容易地在用户之间迅速共享空间地理信息。GeoServer 支持 PostGIS、oracle，mysql 等数据库数据源以

47、及 shapefile，mapinfo 等格式的文件 数据源；能够运行在任何基于 J2EE/Servlet 容器上；能够通过 WMS 将数据采用 东北大学本科毕业设计（论文） 第 2 章 相关技术简介 -8- maps/images 方式发布，也可以通过 WFS 协议直接发布实际数据。 GeoServer 集成了 GeoTools 工具。GeoTools 是一款基于 Java 的开源 GIS 工具集，允许用户对地理数据进行基本操作。通过 GeoTools 的各种接口和 helper 类，可以写入新的数据格式，通过 GeoTools 为 GeoServer 提供的插件， 在不进行重新编译的情况下

48、，可以让 GeoServer 支持更多的数据格式，甚至只 需要通过 GUI 的 option 设置即可。 2.2.3.2 PostGIS 数据库管理系统 PostGIS 是由 Refractions Research Inc 开发的，它是对象关系型数据库系统 PostgreSQL 的一个扩展，允许数据库存储处理 GIS 对象。PostGIS 提供了基于 WKT 和 WKB 格式的 EWKT 和 EWKB 格式，存储与访问 Geometry 对象的功 能；同时，也提供了丰富的维护、检索和空间运算函数，确保能对矢量格式的 空间数据及其属性数据进行有效地组织、索引，并能根据用户需求进行自定义 函数的扩充。PostGIS 旨在支持开发 PostGIS 以支持重要的 GIS 功能，包括对 OpenGIS 的完整支持，高级拓扑的构建，用于显示和编辑 GIS 数据的左面用户 界面工具和基于网络的访问工具。 与单纯使用 PostgreSQL 相比，开发人员应用 PostGIS 更易于实现空间几何 对象，PostGIS 主要优点有： (1) 在 3D 扩展下支持 OpenGIS 的 WKT 空间数据对象，支持 3DZ、3DM、4D 坐标表示。 (2) 支持 SQL 及空间查询处理空间数据对象。 (3) 提供大量空间算子进行空间操作，并提供了支持多种标准投影类型的 开源投影库（Proj