Web-GIS技术原理与应用开发

WebGIS技术原理与应用开发第一章绪论1.1WebGIS是Internet和开发的产物，是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径。1.2WebGIS的基本特点：（1）.WebGIS是全球化的客户/服务器网络系统；（2）.WebGIS是交互式系统；（3）.WebGIS是分布式系统；（4）.WebGIS是动态系统；（5）.WebGIS是跨平台系统；（6）.WebGIS能访问Internet异构环境；（7）.WebGIS是图形化的超媒体信息系统；1.3WebGIS的基础技术：空间数据库管理技术、面向对象方法、客户/服务器模式、组件技术、分布计算平台。1.4webGIS的几个应用层面：空间数据发布、空间查询检索、空间模型服务、Web资源的组织。1.5webGIS与GIS的不同之处：（1）它必须是基于网络的客户机/服务器系统（C/S），而传统的GIS大多数为独立的单机系统；（2）它利用Internet来进行客户端和服务器之间的信息交换，这就意味着信息的传递是全球性的；（3）它是一个分布式系统，用户和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上。第二章计算机网络的基本原理2.1计算机网络：凡是将地理位置不同、并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来、以功能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统，称之为计算机网络系统。2.2计算机网络的发展：a.远程联机系统阶段;b.计算机互连阶段;c.标准化系统的阶段,开放系统互联基本参考模型(OSI)；d.网络互连与高速网络系统阶段.2.3计算机网络分类:1.按覆盖范围分类:局域网、城域网、广域网；2.按通信媒体分类：有线网、无线网、无线有线混合网；3.按数据交换方式分类：线路交换方式、报文交换方式、分组交换方式。4.按使用范围分类：公用网、专用网。2.4几种基本的联网设备：根据网络互连所在的层次，通常的联网设备有以下几类：①物理层互连设备，即中继器（repeater）；②数据链路层互连设备，即网桥（bridge）；③网络层互连设备，即路由器（router）；④网络层以上的互连设备，通称为网关（gateway）或应用网关。2.5TCP/IP协议具有以下特点：①协议标准具有开放性，其独立于特定的计算机硬件及操作系统，可以免费使用。②统一分配网络地址，使得整个TCP/IP设备在网络中都具有唯一的IP地址。③实现了高层协议的标准化，能为用户提供可靠的服务。2.6域名是有层次的，Internet主机域名的一般格式为：四级域名．三级域名．二级域名．顶级域名（但不一定都分为四级），如．Sina．com．cn。2.7动态网页技术：CGI技术、ASP技术、JSP技术、DHTML技术、PHP技术。2.8TCP/IP协议体系与OSI体系结构的比较：ＯＳＩＴＣＰ／ＩＰ7.应用层应用层6.表示层（TELNET、FEP、SMTP等）5.会话层4.传输层传输层（TCP、UDP）3.网络层网际层2.数据链路层网络接口层1.物理层2.9IIS是一种Web服务组件，其中包括Web服务器、FTP服务器、ＮＮＴＰ服务器和SMTP服务器，分别用于网页浏览、文件传输、新闻服务和邮件发送等方面。第三章WebGIS基本原理3.1WebGIS的信息内容涉及信息组织、信息交互、信息的表达、综合分析、数据的安全和开放性等多个方面。3.2WebGIS的功能大致可分为：数据请求、信息查询、分析、制图、帮助、控制和元数据请求等七大类。3.3WebGIS的应用模式：①.空间数据发布。②.空间查询检索。③.空间模型服务。④.Web资源的组织。3.4.动态地图浏览工作原理：Web浏览器发出URL请求给Web服务器；Web服务器根据URL请求及响应的参数，启动地图生成器、GIS接口程序、GIS软件或制图脚本等，临时生成地图图像，并将其传送给Web浏览器显示。3.5WebGIS的基本实现方式：基于CGI方式、基于Plug－in方式、基于ActiveX方式、基于JavaApplet方式、基于“切片”方式。WebGIS实现方法:1）CGI方法公共网关接口方法就是互联网络服务器通过调用外部应用程序的接口扩展网络服务器的功能。2）Plug-in方法Plug-in技术方法是在客户端的浏览器上增加一个能识别矢量图形数据的插件。3）ActiveX方法ActiveX是Microsoft建立在OLE（ObjectLinkingandEmbedding对象连接与嵌入）基础上的可重用的组件标准，能被支持OLE标准的任何程序和应用系统所使用。4）JavaApplet方法普通的浏览器一般都是Applet的容器，在网页运行时，能自动从服务器下载可执行代码到客户端，代码在Java虚拟机上运行，与浏览器紧密结合，扩展浏览器功能。3.6基于地图切片的特点：优点：（1）与平台和操作系统无关，具有很良好的跨平台能力；（2）预先生成瓦片。减轻了服务器的负担；（3）能充分利用浏览器客户端缓存和多线程技术，提高响应效率；（4）能处理海量的GIS数据。缺点：（1）需要编写大量的客户端JavaＳｃｒｉｐｔ代码；（2）地图表现比较有限，无法进行图层控制；（3）空间分析有限，无法实现较高级的GIS功能，适合大众应用开发，很多专业应用的功能无法实现。3.7WebGIS空间数据特点，基于WebGIS的地理信息具有分布式、多源、异构和特定的用户显示界面的特点。3.8对于PC机客户端而言，主要有三种类型：专用的地理信息浏览器、通用浏览器加上地理信息显示插件、通用浏览器。3.9WebGIS地理信息服务中的信息流通通常需要经过以下3个角色：数据提供商、分布式地理信息服务提供商、服务消费者。3.10XML（eXtensibleMarkupLanguage,可扩展标记语言）是当今最热门的网络技术之一，被称为“第二代Web语言”、“下一代网络应用的基石”。XML和SGML一样，是一种“元语言”。即XML是一种用来定义其他语言的语法系统。3.11在Internet世界，XML的用途主要有两个，一是作为元标记语言，定义各种实例标记语言标准。二是作为标准交换语言，担负起描述交换数据的作用。XML用途：1）XML把数据从HTML分离；2）XML简化数据共享；3）XML简化数据传输；4）XML用于创建新的Internet语言。3.12HTML与XML对比HTMLXML不具有扩展性是元标记语言，可用于定义新的标记语言侧重于如何表现信息侧重于如何结构化地描述信息不要求标记的嵌套、配对等，不要严格要求嵌套、配对，并遵循DTD求标识之间具有一定的顺序（文档类型定义）的树形结构难以阅读、维护结构清晰，便于阅读、维护内容描述与显示方式整合为一体内容描述与显示方式相分离不具有保值性具有保值性已有大量的编辑、浏览工具编辑、浏览工具尚不成熟3.13地理标记语言GML（GeographyMarkupLanguage）是OGC开发的基于XML的地理信息编码工具，是对XML的一种扩展，其目标是解决全球地理参考信息的互操作问题。GML特点：1、提供适用于Internet环境的空间信息编码方式，用于数据传输和存储；2、能够扩展，用以支持对空间信息的多样化需求，不管是用于对空间信息的单纯描述，还是进行更深层次的分析使用；3、以一种可扩展和标准化的方式为基于Web的GIS建立良好的基础；4、允许对地理空间数据进行高效率编码；5、提供了一种容易理解的空间信息和空间关联的编码方式；6、实现空间和非空间数据的内容和表现形式的分离；7、易于将空间信息和非空间信息进行整合；8、易于将空间几何元素与其它空间或非空间元素连结起来；9、提供一系列公共地理建模对象，从而使各自独立开发的应用之间互操作成为可能。3.14WebGIS功能:1）地理信息的空间分布式获取。WebGIS可以在全球范围内通过各种手段获取各种地理信息，使数据的共享和传输更加方便。2）地理信息的空间查询、检索和联机处理。利用浏览器的交互能力，WebGIS可以实现图形及属性数据的查询检索，并通过与浏览器的交互使不同地区的客户端来操作这些数据。3）空间模型的分析服务。在高性能的服务器端提供各种应用模型的分析与方法，通过接收用户提供的模型参数，进行快速的计算与分析，即时将计算结果以图形或文字等方式返回至浏览器端.4）互联网上资源的共享。互联网上大量的信息资源多数都具有空间分布的特征，利用WebGIS对这些信息进行组织管理，为用户提供基于空间分布的多种信息服务，提高资源的利用率和共享程度。第四章WebGIS技术应用方法4.1SVG（ScalableVectorGraphics,矢量图形标记语言）是一种基于XMl标准的图形图像描述语言。4.2SVG地图具有：1）放大缩小；2）文字的查询；3）文件小，SVG是文本文件；4）可提供16位色支持，使地图颜色丰富多彩；5）可以很容易地实现和用户交互；6）支持超链接。4.3SVG在Web应用中的优势：1）基于XML格式，易于Web发布、传输，跨平台：2）交互性强，支持各种先进的网页交互技术；3)SCG是一种文本描述格式，可以很容易地查询和升级复杂数据；4）数据量少，传输效率高；5）能获得更广泛的硬件支持。4.4基于SVG的WebGIS：1)空间数据在SVG文档中的组织；2)基于SVG图元的空间数据表达；3）属性数据的编码；4）基本的地图操作功能实现；5）基于SVG的WebGIS体系结构。4.5GML（地理标记语言）与SVG的关系：GML与SVG都是基于XML且与几何图形相关的标记语言。其中，GML描述地理数据，包括空间几何、要素属性以及要素之间的拓扑关系；SVG描述图形、图像以及文本，但不支持拓扑表达，两者具有一定的对应关系。4.6VRML（虚拟现实标志语言）是一种三维造型和渲染的图形描述性语言，它把“虚拟世界”看成是一个场景，而场景中的一切都被看成是对象，对每一个对象的描述就构成了wrl文件（VRML文件的扩展名）。4.7VRML的功能：存在感；交互性；立体感的视觉效果；立体感的听觉效果；动态显示与网络无关；脚本功能；全球资讯网参考点；超连接功能。4.8基于GeoVRML的WebVRGIS：1）系统特点：配置灵活；开发成本低；部署方便；技术不断全新；网络宽带要求低。2）地理要素的GeoVRML模拟；3）体系结构：静态生成；动态生成。4.9海量遥感影像数据的发布关键技术:1)影像分块技术；2）空间索引技术；3）影像金字塔的建立；4）数据缓存技术。4.10Web服务（WebService）是基于XML和HTTPS的一种服务，其通信协议主要基于SOAP，服务的描述通过WSDL，通过UDDI来发现和获得服务的元数据。4.11WebService基本特征：1）互操作性；2）普遍性；3）易于使用；4）完好的封装性；5）松散藕合；6）使用协议标准规范；7）高度可集成能力。4.12WebService的基本结构：WebService目录；WebService发现；WebService说明；WebService对象传递。4.13基于WebService的OpenGIS的五个基本服务：地理数据服务；地图表现服务；过程处理服务；发布注册服务；客户端应用。OGC的几个开放式GIS服务标准：WMS，WFS，WCS。4.15WFS（WebFeatureService,Web要素服务）支持对地理要素的插入，更新，删除，检索和发现服务。该服务根据HTTP客户请求返回GML(GeographyMarkupLanguage、地理标识语言)数据。4.16OpenAPI提供的服务内容：搜索类，文字资讯类，多媒体类（图片、视频等），地理信息类，用户及关系类，电子商务类，注册类。4.17API（ApplicationProgrammingInterface,应用程序接口），又称为应用编程接口，就是软件系统不同组成部分衔接的约定。第六章ArcIMS开发指南6.1ArcIMS是ESRI公司推出的第二代互联网地理信息系统平台，用于创作、