第一章WebGIS基础知识

第一章WebGIS基础知识本章内容•WebGIS概念和特征•WebGIS组成•WebGIS优点•WebGIS系统功能•实现策略•WebGIS原理•WebGIS的应用模式•互联网与GIS的结合发展•WebGIS即万维网地理信息系统，是利用交互网技术扩展和完善地理信息系统的一项新技术，是地理信息系统和交互网技术相结合的一种新的技术方法•通过它人们可以方便地从上的各种分布式地理空间数据以及进行各种在线的地理空间分析。•它的出现使GIS能够真正走向社会，为更广泛的社会群体服务。WebGIS概念一、WebGIS概念和特征WebGIS是GIS，但是基于Web的GIS不需要购买GIS软件WebGIS=GIS+Web-GISSoftware定义1：WebGIS指在Internet/Intranet网络环境下，基于TCP/IP和协议，以支持标准HTML的浏览器为统一的客户端，通过WebServer向GISServer提出GIS服务请求的一种技术。WebGIS是Internet技术和GIS技术相结合的产物；WebGIS的基本思想就是在Internet网上提供地理信息，让用户通过浏览器获得一个地理信息系统中的数据和服务由于客户端应用采用了协议，所以称之为WebGIS；•与传统的、基于桌面或局域网的GIS相比，WebGIS具有以下几个显著特征：2、WebGIS的特征•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，•而这一Internet/Intranet所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，•使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。（1）更广泛的访问范围•无论服务器／客户机是何种机器，无论WebGIS服务器端使用何种GIS软件，•由于使用了通用的Web浏览器，用户就可以透明地访问WebGIS数据，•在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据的共享。（2）平台独立性•普通GIS在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS软件，而用户使用的经常只是一些最基本的功能，这实际上造成了极大的浪费。•WebGIS在客户端通常只需使用Web浏览器（有时还要加一些插件），其软件成本与全套专业GIS相比明显要节省得多。•另外，由于客户端的简单性而节省的维护费用也不容忽视。（3）可以大规模降低系统成本•要广泛推广GIS,使GIS系统为广大的普通用户所接受，而不仅仅局限于少数受过专业培训的专业用户，就要降低对系统操作的要求。•通用的Web浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。（4）更简单的操作•传统的GIS大多使用文件服务器结构的处理方式，其处理能力完全依赖于客户端，效率较低。•而当今一些高级的WebGIS能充分利用网络资源，将基础性、全局性的处理交由服务器执行，而对数据量较小的简单操作则由客户端直接完成。（5）平衡高效的计算负载WebGIS在结构上属于分布式地理信息系统模型，通过Internet/机制可有效地实现分布式地理信息处理。WebGIS一般由四部分组成：二、WebGIS组成•WebGIS浏览器（Brower），可以通过Web服务器连通到任何地点的另一个数据服务器上，读取各种地理信息；•WebGIS信息代理（InformationAgent），是空间信息网络化的关键部门，主体（Agent）是信息代理机制和信息代理协议，提供直接访问数据库的功能；•WebGIS服务器，能解释中间代理请求及操作数据库服务器和实现浏览器和服务器的动态交互；•WebGIS编辑器（Editor）。具有可视化、交互式、多窗口的功能，能建立GIS对象、模型和进行空间数据的编辑及显示。•与以往的桌面GIS相比，WebGIS具有许多优点三、WebGIS优点•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。（1）集成的全球化的客户/服务器网络系统客户端服务器端请求数据、分析工具或模块结果或数据和分析工具•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Zoom（缩放）、Pan（移动）、Query（查询）、和Label（标注），甚至可以执行空间查询。（2）WebGIS是交互系统•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中不同的计算机上，•用户可以从网络上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递给用户，达到Just-in-time的性能。（3）WebGIS是分布式系统•由于WebGIS是分布式系统，数据库和应用程序部署在网络中不同的计算机上，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。（4）WebGIS是动态系统•在WebGIS以前，尽管一些厂商为不同的操作系统（如Windows、UNIX、Macintosh）分别提供了相应的GIS软件版本，但是没有一个GIS软件真正具有跨平台的特性。•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。（5）WebGIS是跨平台系统（6）WebGIS能访问Internet异构环境下的多种GIS数据和功能•此特性是未来WebGIS的发展方向。•异构环境下在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（OpenGeodataInteroperabilitySpecification）为GIS互操作性提出了基本的规则。•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。•使用Web上超媒体系统技术，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进入相应的省地图进行浏览。（7）图形化的超媒体信息系统•WebGIS的功能，根据其发展的不同阶段，会有不同的功能，通常可将WebGIS的发展划分为四个阶段：•空间信息浏览与查询阶段•地图制作阶段•地理信息系统阶段•网络空间信息阶段。四、系统功能•本阶段的主要功能是完成静态空间信息的网络发布，它除了具有地图浏览基本功能（如缩放、漫游）外，还提供简单的信息查询功能。（1）空间信息浏览与查询阶段•在该阶段除了具有前一阶段所具有的功能外，还具有地图制作的功能。•系统通过通用的Web浏览器让客户端用户选择制图区域，并设置各种制图参数，•服务器端的地图制作系统在获取这些参数后，则利用服务器上的空间数据库进行地图的制作，完成后的地图以浏览器能够接受的方式返回。（2）地图制作阶段这一阶段除了具有前一阶段所具有的功能外，还具有以下的功能：•数据更新。经过身份认证并具有特定权限的用户，可以对服务器上的数据进行更新，具体包括增加新的数据、编辑已有的数据以及创建新的图层等操作。•传统GIS操作在后端服务器的支持下，在前端通过Web页面实现传统GIS的功能。（3）地理信息系统阶段该阶段是WebGIS的发展目标，也是网络计算环境下空间信息服务的新形式。该阶段的功能除包括前面各阶段所具有的功能外，还具有以下功能：•在线专业分析。许多专业分析模型是针对特定数据库的，植被覆盖模型、水土流失模型等可以在网上针对特定的数据库运行这些模型，利用网络环境下多个站点的数据，进行分析并返回结果。（4）网络空间信息系统阶段•基于的网络协同计算。网络协同计算包括面向数据的协同计算和面向服务代理的协同计算。•前者是以数据为中心，其计算场地有时取决于数据所在地，有时取决于数据处理程序所在地；•后者则是网络上发布多种信息代理，负责接受用户的请求，在网络上寻找满足要求的数据，并自动选择最佳计算场地，处理之后把结果返回给用户。（4）网络空间信息系统阶段目前实现WebGIS的策略有三种：服务器端策略、客户端策略以及混合策略。五、实现策略（1）服务器端策略Web浏览器客户机GIS服务请求处理结果Web服务器通信接口GIS服务器服务器InternetCGI、ISAPI或ASP•在这种WebGIS体系结构中服务器完成来空间数据处理所有工作，而客户机仅用于发出服务请求和显示服务器的最终处理结果。•这是一种典型的瘦客户、胖服务器模型，对服务器的性能要求很高。•采用这种技术的产品有ESRI的InternetMapServer（IMS）、MapInfo的MapInfoProServer等。•由于所有的GIS操作都是通过GIS服务器来完成的，因此可在客户端配置很低的条件下能进行复杂的GIS操作，同时能充分利用现有的GIS资源。•由于在客户端使用的是支持标准HTML的Web浏览器，操作结果以静态的GIF或JPEG图像的形式来进行表示，因此客户端与平台无关。服务器策略的优点•网络传输的负担重由于客户端的每步操作都要将请求通过网络传给GIS服务器，同时GIS服务器也要将处理结果以静态图像的形式再返回给用户，因此加大了网络传输的负担。•服务器的负担重由于所有的服务请求都必须由GIS服务器来进行解释执行，当有多个用户同时发出请求时，服务器的负担就会很重，系统的性能就会收到很多的影响。•客户端的可操作性差由于在客户端显示的是静态栅格图像，因此在客户端用户就不能对单个地物进行诸如闪烁显示操作。服务器策略的缺点（2）客户端策略客户机Web浏览器Plug-inAppletActiveXGIS数据请求传送空间数据Web服务器GIS服务器GIS数据AppletActiveXInternet服务器•这里所说的客户端软件可采用三种不同的技术进行构建，它们是Plug-in、ActiveX控件以及Javaapplet。•目前，很多WebGIS产品采用的都是这种模式，如Intergraph公司的GeoMediaWebMap和Autodesk公司的MapGuide。•GIS操作速度快。由于所有的GIS操作，如地图的缩放、漫游、属性查询等，都在本地由客户端软件来完成，因此系统响应速度很快。•服务器和网络传输负担轻。由于服务器仅提供GIS数据服务，同时服务器和客户端仅进行一次数据传输，因此可大大减轻服务器和网络传输的负担。•基于Javaapplet的WebGIS可以在任何平台上使用。客户端策略的优点•客户端软件的功能有限，对于处理空间数据的能力也受客户机性能的限制。•由于空间数据的复杂性，使得空间数据可以有多种格式进行存储，这样在客户端在对于客户端直接请求空间数据的情况下，客户端对于不同的数据源就需要有不同的数据访问接口，从而大大增加了系统的开发难度。客户端策略的缺点•对于基于ActiveX技术开发的WebGIS只能在Microsoft的Windows下的IE中才能进行。•对于基于Plug-in技术开发的WebGIS需要事先在客户端安装Plug-in后才能使用。客户端策略的缺点•从以上分析可以看出，单纯的服务器策略和客户端策略都有其明显的局限性。•当服务器端策略涉及到频繁的数据传输时，它们的效率受到网络带宽和网络负荷的严重影响。•而在客户端策略中，当处理请求和处理能力不一致时，受计算能力的影响，某些任务可能运行较慢，甚至根本无法完成。（3）混合策略•当涉及大量的数据操作和复杂分析任务时，可以让计算能力很强的服务器来处理。•当涉及到用户交互较多的任务时，可以用客户机来进行处理。•在这种情况下，服务器和客户机可以共享它们的性能和数据处理能力，从而合理地把数据和数据处理程序分配，使系统的整体性能最优。（3）混合策略WebGIS是建立在Web技术上的一种特殊环境下的地理信息系统。其本质与一般的地理信息系统没有区别。但是由于早先的GIS一般在网络功能上比较差，因此建立在网络环境下的WebG