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1、网络地理信息系统原理与技术主讲：王明军武汉大学资源与环境科学学院-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院2课程要点o 教材n 网络地理信息系统原理与技术 ，孟令奎、史文中、张鹏林，科学出版社，2005.3o 参考数目n WEBGIS原理及其应用，刘南、刘仁义，科学出版社，2003-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院3课程要点（Cont.）o 课程重点内容n 网络GIS基本原理n 网络GIS数据存储n WebGIS原理与实现n 移动GISn 网格GISn 网络GIS工程技术与工程管理n 常用网络GIS软件介绍-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院4
2、Chap1 概述o 学习目标与要求n 了解GIS的基本发展过程n 掌握GIS的基本功能与组成部分n 了解GIS的主要应用领域n 了解GIS网络化的基本要求与目标o 学习重点n 深刻理解GIS的空间查询与分析功能n 网络GIS相关技术的融合与技术的改造-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院5Chap1 概述(Cont.)n 地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是一种采集、传输、存储、管理、处理、分析、表达和使用地理空间数据的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理空间数据的通用技术。它集计算机软硬件、地理空间数据和最终用户等几个部分于一
3、体，借助其独有的空间分析功能，准确、真实、图文并茂地输出用户感兴趣的信息。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院6Chap1 概述(Cont.)o 1、GIS的发展 n 60年代是GIS的开拓期;n 70年代是GIS的稳步发展期;n 80年代是GIS的应用推广期;n 90年代为GIS的用户期;n 21世纪以来,计算机技术/通信技术/网络技术结合,GIS运用更加广泛。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院7Chap1 概述(Cont.)o 2、GIS的功能与特点 n GIS的基本功能 o 数据输入o 数据编辑o 数据存储与管理o 空间查询与空间分析o 图形输出与交
4、互操作-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院8Chap1 概述(Cont.)o GIS的功能与特点n GIS的基本特点o 空间数据组成 o 特有的空间分析能力 o 强大的图形处理和表达能力 o 辅助决策支持 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院9Chap1 概述(Cont.)o 3、GIS的主要运用领域n 数字城市 数字流域n 物流管理 位置服务-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院10Chap1 概述(Cont.)o 4、GIS的网络化n 网络化GIS(简称网络GIS)是以网络为平台的GIS。n 网络GIS是指在网络环境下为各种地理信息科学的
5、应用提供GIS的基本功能(如分析工具、制图功能)、分布式计算和空间数据管理的空间信息管理系统。本质上它是一个基于网络的分布式空间信息管理与服务系统，能实现空间数据管理、分布式协同作业、网上发布、地理信息应用服务等多种功能。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院11Chap1 概述(Cont.)n GIS网络化的优点：o 拓展了GIS的应用领域及服务范围o 为用户提供透明的操作方式o 降低用户购买GIS软件系统成本o 时效性强 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院12Chap1 概述(Cont.)n 网络GlS相关技术o 海量空间数据存储与管理技术 o 计算机网
6、络技术 o 无线通信与移动定位技术o 高性能并行计算技术 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院13Chap1 概述(Cont.)o 学习目标与要求n 了解GIS的基本发展过程n 掌握GIS的基本功能与组成部分n 了解GIS的主要应用领域n 了解GIS网络化的基本要求与目标o 学习重点n 深刻理解GIS的空间查询与分析功能n 网络GIS相关技术的融合与技术的改造-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院14Chap2 计算机网络基础o 学习目标与要求n 了解计算机网络基本概念与功能n 了解计算机网络的组成与分类方法n 解计算机网络基本通信技术n 掌握高速计算机信息网
7、络技术体系构成与原理o 学习重点n 计算机网络的基本原理n 广域网数据交换技术-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院15Chap2 计算机网络基础(Cont.)o 1 、计算机网络的形成和发展n 发展阶段o 以主机为中心的联机终端系统o 以通信子网为中心的主机互联o 开放式标准化网络n 网络协议的标准化进程o 20世纪70年代o 20世纪80年代-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院16Chap2 计算机网络基础(Cont.)o 2 、计算机网络的基本概念与功能n 计算机网络概念o 由物理上独立的计算机设备通过通信子网连接起来, 在遵循共同协议基础上实现信息共享
8、的计算机系统n 计算机网络的功能o 数据通信o 资源共享o 提高系统的可靠性和可用性o 促进分布式数据处理和分布式数据库的发展-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院17Chap2 计算机网络基础(Cont.)o 3 、计算机网络的组成与分类n 计算机网络的组成o 计算机/操作系统/传输介质o 连接设备(中继器/集线器/交换器/路由器等)n 计算机网络的分类o 按分布距离(局域网/城域网/广域网/Internet)o 按交换方式(电路交换/报文交换/分组交换)o 按拓扑结构(总线型网络/星型网络/环型网络)o 按服务性质(工作组网络/部门级别网络/企业级网络)-Wang Ming
9、jun-武汉大学资源与环境科学学院18Chap2 计算机网络基础(Cont.)o 4 、数据通信技术n 数据通信的基本概念o 信息/数据/信号(信道概念)o 通信与通信系统o 通信方式(串行与并行/单工、半双工与全双工)o 基带传输与频带传输o 信号的带宽-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院19Chap2 计算机网络基础(Cont.)n 数据编码与调制o 模拟数据编码n 调幅编码法n 调频编码法n 调相编码法o 数字数据编码n 不归零码n 曼彻斯特编码n 差分曼彻斯特编码o 模拟数据的数字信号编码n 采样 - 量化 - 编码-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学
10、院20Chap2 计算机网络基础(Cont.)n 传输介质及其特性o 传输介质的类型n 同轴电缆/双绞线/光纤/无线传输媒介o 常用传输介质特性n 双绞线（屏蔽双绞线/非屏蔽双绞线）n 同轴电缆n 光纤（单模光纤/多模光纤）n 无线通信-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院21Chap2 计算机网络基础(Cont.)n 多路复用技术o 频分多路复用（FDM）o 时分多路复用（TDM）o 波分多路复用（WDM）o 码分多路复用（CDMA）-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院22Chap2 计算机网络基础(Cont.)n 广域网数据交换技术o 电路交换n 通过网络
11、中的节点在信源和信宿两站之间建立一条专用通信线路。-电话o 报文交换n 网络中间节点具有存储能力的计算机设备承担，用户信息可以暂时保存在中间交换节点上。o 分组交换n 数据被划分成具有上限的固定长度单元传输，接收方收到数据后，按照原来顺序组织，从而减少信道占用时间的通信方式-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院23Chap2 计算机网络基础(Cont.)o 5 、无线网络技术n 无线网络分类o 无线广域网o 无线局域网n 无线局域网与有线局域网区别移动性/传输介质/拓扑结构/可靠性处理n 无线局域网组成无线网络接口卡/接入点/站点/传输介质/基本服务组等o 无线个人局域网-Wa
12、ng Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院24Chap2 计算机网络基础(Cont.)o 学习目标与要求n 了解计算机网络基本概念与功能n 了解计算机网络的组成与分类方法n 解计算机网络基本通信技术n 掌握高速计算机信息网络技术体系构成与原理o 学习重点n 计算机网络的基本原理n 广域网数据交换技术-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院25Chap3 网络GIS基本原理o 学习目标与要求n了解网络GIS的基本特点n掌握网络GIS的基本体系结构n掌握网络GIS数据的组织与管理并与传统GIS进行对比n掌握网络GIS数据共享的方式n掌握网络GIS的多服务器技术n了解网络GIS的
13、安全机制处理技术o 学习重点n网络GIS的基本体系结构n网络GIS数据组织与共享方式n网络GIS的安全机制-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院26Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 1 、网络GIS概述n 传统GIS的不足o 数据的互操作性差o GIS数据共享能力弱o 数据冗余严重o GIS的分析能力有限o 成本高昂-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院27Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 网络GIS的特点o 大规模降低成本，前面取代GIS桌面系统o 使企业的事务与GIS专业有机结合o 网络GIS的WebGIS采用浏览器实现GIS表达
14、，简单易用，降低操作难度o GIS处理能力大为提高o 网络GIS是一个动态系统，可提供个性化服务o 跨平台性好o 互操作能力强o 可快速实现大范围GIS数据分发-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院28Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 2 、网络GIS体系结构n 两层体系结构o 基于客户机的网络GIS体系结构o 基于服务器端的网络GIS体系结构-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院29Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 三层及多层体系结构o 三层体系结构突破了客户/服务器两层模式的限制，将各种逻辑分布在三层机构中实现，这样便可以将业务逻
15、辑/表示逻辑/数据逻辑分开，从而减轻客户机和服务器的压力，较好地平衡负载，并且形成了新的计算模式浏览器/服务器模式（B/S）-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院30Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 3 、网络GIS数据组织与管理n 网络GIS数据组织策略o 基于分层的数据组织策略n 地图集地图图层目标o 基于特征的数据组织n 点/线/面/体-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院31Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 网络GIS数据管理概述o 空间数据管理技术的发展过程n 文件形式阶段n 数据库管理阶段n 空间数据库管理阶段o 网络GI
16、S空间数据管理发展n 面向对象数据库管理系统n 分布式数据库管理系统与并行数据库管理系统-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院32Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 空间数据库技术概述o 空间数据建模n 基于场模型大气模拟/火灾与洪水模拟/温度与土壤变化n 基于对象模型离散的点对象/线对象/面对象等o 空间数据库内容n 地形要素矢量数据（数字线划图，DLG）n 数字正射影像图（DOM）n 数字高程模型（DEM）n 数字栅格地图（DRG）n 空间元数据-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院33Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n对象-关系型空
17、间数据管理技术o 面向对象数据库管理系统nOODBMS适用于空间数据库中复杂地物数据建模，但由于以下原因并未在空寂三年数据库中得到广泛应用OODBMS不支持混合数据模型关系数据库发展的SQL语言的广泛使用，使得OODBMS推广具有一定难度许多大型GIS厂商没有将OODBMS作为空间数据建库与管理的方案o 对象-关系型数据库管理系统n在关系数据库中增加新的数据类型，支持可变长数据存储n将复杂数据类型作为对象放入数据库，并提供索引机制-如ESRI的ArcSDE，MapInfo的Spatial Ware等-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院34Chap3 网络GIS基本原理(Con
18、t.)n 栅格数据的组织与管理o 栅格数据的组织策略n 基于像元n 基于层n 基于面域o 高分辨率遥感影像的组织管理n 对遥感影像进行必要的分级分块预处理，建立分级/分块索引机制，以数据库的形式存储和管理索引信息，而原始影像和分级/分块影像以磁盘文件来保存n 分级存储n 分块存储-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院35Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n网络GIS空间数据库技术新趋势o 分布式空间数据库系统n分布式数据库管理系统是一组物理上分布的数据库集合，由数据库管理软件进行统一管理。n可分为同构分布式数据库和异构分布式数据库n分布式数据存储n分布式事务n提交协议
19、o 并行空间数据库系统n并行数据库系统的体系结构（共享内存/共享磁盘/无共享）n并行数据库系统的评估标准（启动/干扰/偏斜/操作的并行化）-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院36Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 4 、网络GIS数据共享n 传统GIS数据共享方法o 数据格式互换模式n 将其他格式的数据经过专门软件转换过来，实现共享n 转换后有信息丢失问题/造成数据不一致性o 数据直接访问模式n 在同一个GIS中实现不同格式数据的直接访问n 开发难度大，需要不断开发新格式读取方法o 互操作数据共享模式n OpenGIS协会提出互操作规范-Wang Mingjun-
20、武汉大学资源与环境科学学院37Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 分布式空间数据共享o 地理信息的分布性及其表现n 空间数据的存储具有分布性n 空间数据的采集/处理具有分布性o 分布式空间数据库n 数据在物理上分布，逻辑上统一n 数据具有独立性n 适当的数据冗余o 地理信息的分布式计算o 分布式空间数据共享-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院38Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 空间数据共享平台框架o 空间数据共享基础平台n 基础网络平台n 基本数据平台o 空间数据共享服务体系n 目录服务是空间元数据系统利用元数据技术提供空间信息服务的一种标准模式，
21、它通过元数据标准的核心元素将信息以动态形式展现给用户n 数据服务进一步提供相关空间数据的服务，本质区别在于侧重点不同，前者为目录管理，后者各类型数据管理-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院39Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 空间数据共享应用体系n 基础服务模块n 空间数据论坛n 空间数据挖掘-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院40Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 5 、网络GIS中的多服务器技术n 三层客户/服务器WebGISde服务模型o 数据存储服务器o Web服务器和GIS功能中间件o GIS客户/浏览器-Wang Min
22、gjun-武汉大学资源与环境科学学院41Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 多服务器技术o 指物理上相互独立，逻辑上单一的一组网络计算机系统，以统一的系统模式加以调度和管理，为客户工作站提供高可靠性服务。当一台服务器发生故障时，驻留其上的应用和数据将被另一节点服务器自动接管，客户能很快连接到新的服务器上。o 其基本工作原理为：n 用户第一次请求对象服务时，首先向负载调控器发送获得服务对象实例引用的请求。负载调控器根据各后台服务器上的当前负载状态，从中选择一个合适的服务器，并由该服务器上的对象实例管理器分配服务对象实例，同时将该对象的引用返回给客户端。 -Wang Mingjun-武
23、汉大学资源与环境科学学院42Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 多服务器组件包括n 负载控制器n 对象实例管理器n Web应用服务器-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院43Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)n 扩展的多服务器技术在WebGIS中的应用-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院44Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 6 、网络GIS的安全机制n 空间信息的传输安全o 网络加密常用的技术有：链路加密/节点加密/端到端加密三种o 访问安全n 防火墙技术n 版权数据保护-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院
24、45Chap3 网络GIS基本原理(Cont.)o 学习目标与要求n了解网络GIS的基本特点n掌握网络GIS的基本体系结构n掌握网络GIS数据的组织与管理并与传统GIS进行对比n掌握网络GIS数据共享的方式n掌握网络GIS的多服务器技术n了解网络GIS的安全机制处理技术o 学习重点n网络GIS的基本体系结构n网络GIS数据组织与共享方式n网络GIS的安全机制-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院46Chap4 网络GIS数据存储o 学习目标与要求n 了解网络GIS数据存储的基本概念n 掌握网络GIS存储的基本分类n 了解网络GIS数据存储的模式o 学习重点n 网络GIS存储三种
25、分类n 网络GIS的基本存储模式-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院47Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)o 1 、数据存储概述o 数据存储应解决以下问题n 提供备份保护以防数据丢失而无法恢复；n 减少因丢失数据带来的费用开销；n 减少停机时间所造成的成本增加；n 允许现场(在线)或非现场(近线或离线)的存储；n 确保空间数据的快速存取；n 提供一定的数据纠错和恢复能力；n 防止非法用户获取有用数据。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院48Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)n 数据存储技术的发展与分类o 存储技术的发展趋势n 磁存储技术仍
26、有突破极薄磁层，存储密度由20Gbits/in2100Gbits/in2,存储容量将达到400GBn 光存储技术有重大进展光盘，有望将存储容量扩大10倍以上n 可生存存储系统目标是建立一个能永久可用、永久安全和平稳的存储系统n 基于微电子机械系统的存储器n 网络存储技术-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院49Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)o 数据存储技术分类n按连接方式直接连接存储（Direct Attached Storage, DAS）附网存储(Network Attached Storage, NAS)存储区域网(Storage Area Network,
27、 NAS)n按存储系统联机方式在线存储(On-line Storage)离线存储(Off-line Storage)近线存储(Near-line Storage)n按接口类型标准小型计算机系统接口（SCSI）光纤连接第三代输入输出总线InfiniBand-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院50Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)o 2、网络存储分类n 直接存储（DAS）o 存储设备以并行SCSI总线与主机连接，并被主机直接访问和控制，其他主机则必须经该主机(服务器)的存储和转发才能访问存储设备中的数据。这样的“以服务器为中心”的存储结构被称为DAS或SAS，该技术一直
28、和SCSI技术的发展紧密相关。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院51Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)n 附网存储（NAS）o 把存储设备和网络接口集成在一起，直接通过网络存取数据。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院52Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)n 存储区域网络（SAN）o 存储区域网是一种新的以数据存储为中心的网络存储体系结构，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过光通道直接连接方式为SAN内部任意节点提供多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。o SAN的实质就是一个独立的专门用于数据存取的局域网，是
29、在资源共享环境下连接存储器和服爹器的高速互联网络，它允许在主机和存储器之间快速进行信息交换而很少有带宽的限制。 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院53Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)o 3、网络存储模式n 网络存储模式集成式技术o NAS和SAN是两种互为补充的存储技术，分别提供对不同类型数据的访问。 o NAS提供文件级的数据访问功能，而SAN则主要提供海量、面向数据块的数据访问与传输能力。o SAN在数据块传输和扩展性方面表现优秀，并能够有效地管理设备。o NAS支持多台对等客户机之间的文件共享。 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院54C
30、hap4 网络GIS数据存储(Cont.)o SAN与NAS在技术层面的互补性表现如下：n NAS设备逐渐采用SAN来解决与存储扩展和备份恢复相关的问题，这将使得NAS和SAN之间的许多原有差别逐步消失；n 将NAS与SAN连接起来的“存储管理+应用”专用服务器能够使SAN像访问网内存储设备一样访问NAS；n 将SAN与NAS服务器连接，NAS服务器可以代替SAN中的文件服务器，同时也可提供文件共享服务。o NAS和SAN技术的融合可解决目前网络存储中的诸多问题 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院55Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)n 网络存储虚拟化技术o 将物
31、理存储设备和虚拟存储实体结合在一起以满足应用的需求。虚拟化的存储设备不受任何物理设备在容量、速度、可靠性方面的限制。o 虚拟化的主要方法n 基于主机/服务器的虚拟化n 基于存储设备的虚拟化n 基于存储网络的虚拟化o 虚拟化的作用n 实现存储管理的自动化与智能化n 提高各种存储设备的利用率和数据的可用性n 降低成本，增加投资回报-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院56Chap4 网络GIS数据存储(Cont.)o 学习目标与要求n 了解网络GIS数据存储的基本概念n 掌握网络GIS存储的基本分类n 了解网络GIS数据存储的模式o 学习重点n 网络GIS存储三种分类n 网络GIS
32、的基本存储模式-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院57Chap5 WebGISo 学习目标与要求n了解WebGIS基本功能与应用情况n掌握WebGIS基本分类与特点n了解WebGIS中常见的通信协议n掌握WebGIS的几种不同设计、开发手段n掌握分布式WebGIS的技术框架n了解WebGIS的几个基本应用领域o 学习重点nWebGIS的基本功能与分类nWebGIS的不同设计、开发手段n分布式WebGIS的技术框架-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院58Chap5 WebGIS(Cont.)o 1、WebGIS简介n WebGIS基本概念o 通俗地讲，WebG
33、IS是指工作在Web网上的GIS，是传统的GIS在网络上的延伸和发展，具有传统GIS的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等GIS基本功能，同时也是Internet上地理信息发布、共享和交流协作的基础。 o 狭义地讲，Web-GIS是一种在Internet技术上发展起来的新技术，其核心是将G1S的功能嵌人到满足HTTP和TCPIP标准的Internet应用体系中，实现Internet环境下地理信息的有效管理与处理。 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院59Chap5 WebGIS(Cont.)nWebGIS基本概念o 以网络为中心的GIS，它使用Internet
34、。环境，为各种GIS应用提供GIS功能(如分析功能、制图功能)和空间数据获取能力；o 基于Internet的GIS，常称为WebGIS，主要是由于大多数客户端应用采用了WWW的协议。随着技术的进步客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是In-ternet GIS。o 所谓WebGIS，其实质就是基于“客户机服务器”这种分布式计算模式的GIS，使GIS的空间数据查询、分析和可视化能在WWW上进行。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图以及进行各种空间检索和分析。 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院60Chap5 Web
35、GIS(Cont.)n WebGIS基本概念o 与传统GIS相比，WebGIS有其特殊之处，主要表现在：n 它必须是基于网络的“浏览器服务器”结构，而传统GIS多为独立的单机系统；n 它通过Internet来实现客户机和服务器之间的信息交换，这就意味着信息传递是全球性的，数据资源是分布的；n 它是分布式系统，客户机和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院61Chap5 WebGIS(Cont.)n WebGIS的功能和作用o 主要功能n 空间数据发布n 空间查询检索和联机处理n 空间数据可视化n 空间模型分析服务n Web资源的共享
36、-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院62Chap5 WebGIS(Cont.)o 主要作用n 促使传统工作站版的GIS走向分布式、大众化，使GIS真正走进人们的生活、工作和学习中；n 空间数据的分发、获取、浏览更加方便、快捷；n 更加友好的、互动的可视化界面，是对传统GIS的一种革新；n 使空间分析无处不在，人们能够随时随地使用GIS的分析功能；n 将GIS与其他软件系统之间的集成变得更加容易，推动了GIS向纵深快速发展，使GIS走向企业化、社会化、网络化、智能化。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院63Chap5 WebGIS(Cont.)n WebGIS
37、应用领域o 传统GIS应用领域n 改善传统GIS数据共享、数据更新等的不足，是传统GIS的补充和革新。o 管理部门n 例如土地管理、交通、物流运输等行业或部门，可利用WebGIS使网络(无论是内部网还是Internet)上已经使用的系统更好地与地理位置建立关联。o 大众化服务领域n 网上地图在线，LBS等o 辅助决策应用领域-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院64Chap5 WebGIS(Cont.)n WebGIS应用前景o 随着Web Service的兴起，一系列的服务、通信标准的制定，在网络上实现GIS互操作已成为可能。o WebGIS自身将与各种先进的计算机技术相结合
38、，如虚拟现实技术、多媒体技术等，这将会极大地扩展WebGIS的应用和发展空间。o 结合GPS、移动GIS等技术的研究与实用化，WebGIS将深入到人们的日常工作与生活中。WebGIS作为基于位置服务(LBS)的基础平台，将为人们提供丰富多彩的位置服务。o 电子商务、电子政务的应用离不开空间信息，WebGIS将为其提供良好的支持。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院65Chap5 WebGIS(Cont.)o 2、WebGIS分类与特点nWebGIS分类o 通常包括三个基本方面：客户端、服务器和空间数据库。o 客户端是由通用的Web浏览器(如IE)，必要时再加上插件(Plug-
39、in)共同构成的，它是用户使用WebGIS的界面，用户通过它提出请求，获得结果。o 服务器包括WWW、FTP服务器和GIS服务器，通过HTTP协议和TCPIP协议为用户提供信息交换的通道和地理信息处理功能；o 空间数据库则为客户的数据请求和WebGIS的各种处理功能提供空间数据。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院66Chap5 WebGIS(Cont.)o 基于浏览器服务器模式的WebGIS n 动态(Dynamic)WebGIS （被动的WebGIS）早期使用静态图片超链接形式，后来改进为服务器端使用公共网关接口(CGI)技术，由CGI程序负责处理客户请求，将请求指令发往
40、运行于后台的GIS服务器，再将服务器处理的结果返回给用户 n 主动(Active) WebGIS 由服务器向客户端发送一段能运行在客户机上的程序。由该程序处理用户的一些简单请求(如地图缩放、漫游等)，需要矢量数据时直接向服务器申请。特殊的空间信息服务，可在服务器端实现，再传给客户端显示。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院67Chap5 WebGIS(Cont.)o 基于中间件技术的WebGISn 客户端的请求均通过中间件处理，GIS服务器包含了多个中间件组成的分布式的多个进程。n 中间件间可以相互调用，一个中间件的进程可能是其他中间件进程的客户(要求得到服务)，同时它又可能
41、是其他中间件进程的服务(提供服务)。n 中间件内进程所访问的空间数据库也不再是单个的数据库，可能是分布式的异质、异构、多源数据库。n 基于中间件技术的WebGIS是一个多浏览器多服务器模式的复杂系统，各中间件的组织通过既定的接口实现，而用户的调用呈动态特性 -Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院68Chap5 WebGIS(Cont.)n WebGIS特点o 除具有传统GIS特点外，还具有以下特点：n 基于InternetIntranet标准 n 分布式体系结构 n 服务范围广 n 平台无关 n 成本低廉、操作简单 n 支持地理分布存储的多源数据 -Wang Mingjun-武
42、汉大学资源与环境科学学院69Chap5 WebGIS(Cont.)o 3、WebGIS通信协议及规范n 通用协议与规范o TCP/IP（计算机之间的数据传输格式和传送方式 ）o HTTP（采用请求应答模型实现客户机与服务器的信息通信 ）o HTML (Hyper Text Markup Language)o XML (eXtensible Markup Language)-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院70Chap5 WebGIS(Cont.)n空间数据相关标准与规范o GML（Geography Markup Language，GML ） OGCn专门用于表示空间和属性
43、数据的标记语言规范，是XML在地理空间信息领域的重要应用 nGML为WebGIS的空间数据编码提供了一种开放式的标准n主要优点：提供了适合网络数据传输与存储的空间信息编码方式，可以对地理空间数据进行高效编码；提供了一种易于理解的空间信息和空间关联的编码方式，并能实现空间与非空间数据在内容和表现形式上的分离，也便于空间与非空间数据的整合；能方便地实现空间几何元素同其他空间或非空间元素的联结；为方便应用系统之间互操作，提供一系列公共地理建模对象。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院71Chap5 WebGIS(Cont.)o SVG (Scalable Vector Graphi
44、cs，SVG) W3Cn 可伸缩矢量图形是由W3C组织开发，利用XML来描述二维矢量图形的一种标准。它由图形、影像和文字三个基本部分组成，三部分之间可以任意组合运用 n SVG具有以下优点：可伸缩矢量图可以保证图像的显示质量不会因为缩放而产生失真或受损特别适合网络应用支持交互性灵活易用-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院72Chap5 WebGIS(Cont.)o GeoVRMLn 地理虚拟建模语言(GeoVRML)是由Web3D联盟下属的一个官方工作组制定的，以虚拟建模语言(VRML)为基础来描述地理空间数据，目的是让用户通过一个在Web浏览器安装的标准VRML插件来浏览地
45、理参考数据、地图以及三维地形模型。n GeoVRML除具备VRML的优点外，还有自己的独特优点，主要包括：支持多种坐标系统和投影系统数据精度更高三维建模功能更加强大浏览模式的增强代码开放、易于集成-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院73Chap5 WebGIS(Cont.)o 4、WebGIS的设计与开发n CGI（Common Gateway Interface ）o 通用网关接口CGI是最早实现动态网页(有关动态网页技术请见本节后面)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。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院74Chap5 We
46、bGIS(Cont.)BrowserBrowserIE IE NetscapeNetscapeWEB ServerWEB ServerGIS ServerGIS ServerSpatialDatabaseRelationalDatabase客户端客户端服务器端服务器端请求返回HTML 栅格图像CGIODBC-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院75Chap5 WebGIS(Cont.)n CGIo CGI相当于在外部应用程序与InternetIntranet的Web网络服务器之间架设了一座桥梁，使Web服务器可以对客户端的请求作出响应。 o 工作流程如下：n Web浏览器的用户
47、向Web服务器发出GIS相关功能的请求；n Web服务器接受请求，并通过CGI脚本将用户的请求传送给GIS服务器；n GIS服务器接受请求，进行相关的数据处理，如：放大、缩小、漫游、查询、分析等，图形数据以栅格结构表示；n GIS服务器将处理结果通过CGI脚本、Web服务器返回给客户端浏览器。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院76Chap5 WebGIS(Cont.)n CGIo CGI方式的优点： n 功能强、资源利用率高 n 跨平台性好 o CGI方式的缺点 n 资源竞争激烈，效率较低 n 网络负荷重 n 功能操作困难 o 目前使用该方式的有：ESRI的ArcView
48、Map Server， MapInfo的MapInfo ProServer-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院77Chap5 WebGIS(Cont.)n动态网页技术o 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HTMI。文件流中，并返回给客户端的浏览器。o 常见的动态网页技术包括：Microsoft ASP(Active Server Page)，Sun JSP(Java Server Page)，PHP(Hypertext Preprocessor)，CodeFusion等 o ASP技术的主要优点是：n能与HTML集成
49、；n易于创建，能自动编译和连接；n面向对象技术，易于与ActiveX组件集成；n在客户端仅需一个浏览器，无其他特殊要求；n安全性和保密性较好。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院78Chap5 WebGIS(Cont.)n ServerAPI（服务器应用程序接口）o 服务器应用程序接口模式(Server API)一般依附于特定的Web服务器，如微软ISAPI o Server API不像CGI程序可以单独运行，它运行于Web服务器的进程中，而且一旦启动，会一直处于运行状态，并不需要每次都重新启动，因此其运行效率远高于CGI程序。-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科
50、学学院79Chap5 WebGIS(Cont.)BrowserBrowserIE IE NetscapeNetscapeWEB ServerWEB ServerISAPIISAPISpatialDatabaseRelationalDatabase客户端客户端服务器端服务器端请求返回HTML 栅格图像ODBC-Wang Mingjun-武汉大学资源与环境科学学院80Chap5 WebGIS(Cont.)o ServerAPI其工作流程如下 n 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