webgis的组成 - webgis的组成及特点

WebGIS的组成结构

为追随 WebGIS这一发展趋势，近期各大GIS软件厂家纷纷推出通过Web提供交互式成图功能的工具。ESRI公司最近推出了InternetMapServerforArcView，而MapInfo也已增强和重新打包了它的Web服务器，称之为MapXtreme。在应用系统方面，国外著名的GIS软件公司的网站上已大都使用了WebGIS技术，如http://www.esri http://www.mapinfo等。国内如中国经济信息网公众信息部与国家信息中心数据库部联合开发的《中经网地图信息服务系统》（网址http://serve.cei.gov**），可为用户提供地理位置检索、信息分类查询和模糊检索等服务内容。综观这些WebGIS系统，从实现形式上可分为以下两类：

1．动态（dynamic）的WebGIS

这类 GIS系统是目前WebGIS实现的主要形式。实际上，最早的WebGIS出现时，是简单地将固定的地图图片链接到网页上，对于所有的用户查询，系统返回的是预先制成的相同的地形文件和数据。这种方案的局限性是显而易见的，随后的改进方案是在服务器端使用CGI（CommonGatewayInte**ce）技术，由CGI程序负责处理用户输入，将用户的操作指令传递到运行在后台的GIS服务器，然后将服务器返回的结果反馈给用户。这种动态操纵空间数据库生成查询结果图形和数据的方式，我们称为动态的WebGIS。其中CGI可以用任何一种能运行在服务器上的语言如C、C++，VB甚至是Perl、Shell**等解释型语言写成。近期许多网站开始用ASP（ActiveServerPages）来代替CGI，它们的原理不同，但所起的作用是一致的，都起到了管理和传递输入输出的作用。动态的WebGIS的特点是：

（1）基本不用改变原有的GIS服务器端的调用函数，构造Web时较为简便迅速，开发效率高。

（2）针对不同的用户操作完成相应的响应，能完成GIS的大多数功能。

（3）对服务器要求较高。由于用户发出的所有指令最终都由GISServer来完成，用户端实际上是起了一个图形终端的作用，致使服务器端负担过重，要求服务器端的硬件速度快，内存容量大。当用户数量多时，容易在服务器端形成瓶颈，进而影响整个系统的效率。

（4）由于回传用户的地图是在服务器生成的图像数据，因此网络数据流量较大，在慢速的网络上用户的等待现象十分突出。

2．主动（active）的WebGIS

主动的 WebGIS方式不是由服务器包办处理用户的一切请求，而是通过服务器向客户端发送一段运行在本地机上的客户程序。这个程序可以与用户相交互，处理用户的一些简单请求，如地图的开窗、放大等，所需的矢量地形数据直接向服务器申请。当客户发出一些较复杂、高级的操作要求而客户程序不能处理时，才请求WebGIS服务器处理，其处理结果也以矢量数据的形式发还给客户端。目前有许多种方法可以建立主动的WebGIS，而Java是开发主动的WebGIS的主流技术。采用主动的WebGIS的优点在于：

（1）这种方法传送给用户的是矢量的地理元素实体，而不只是一幅由服务器处理好的静态图像，给予了用户更大的操作自由度，可以自由地处理每个元素，不但可以查询地图数据，还可以分析和更新数据。

（2）嵌入浏览器中运行的Java程序直接在用户机器上执行，无须安装，也不会产生复杂的软硬件兼容性问题，简便可靠。

（3）在网上传输的是各类矢量图形数据和属性数据，较之图像数据流量大大降低，同时由于程序是在用户端执行的，许多简单操作无须通过网络传交服务器处理，也减少了用户和服务器之间的数据流量，从而提高了整个网络的运行效率，加快了响应速度。

（4）服务器的处理负载降低，使之可以响应更多的请求。

（5）需要开发Java客户端程序，制定一套完整的C/S信息交换扩展协议并修改原有的GIS服务器软件，使之接受信息交换协议，在软件上需投入的工作量较大，周期较长。

WebGIS的基本特征

1、WebGIS是集成的全球化客户/服务器网络系统。

2、WebGIS应用客户/服务器概念来执行GIS的分析任务。

3、WebGIS是交互系统

4、WebGIS是分布式系统

5、WebGIS是动态系统

6、WebGIS是跨平台系统

综合来看，目前WebGIS具备以下这样一些基本特点：

（1）传输协议采用HTTP。

（2）主要的运算任务都在服务器端执行，比如绘制地图，查询空间数据库，空间分析等。

（3）用户端一般使用能解释HTML的通用浏览器。

（4）远程服务器端提供地理信息服务时，把WWW服务器作为信息进出的重要关口。

（5）WWW使用的通用标记语言在浏览器与服务器之间的GIS信息通讯中占有重要地位，即使使用其它数据格式或者将来HTML被其它标记语言所取代，大概这一点不会改变。

与传统的基于桌面或局域网的GIS相比，Web GIS具有以下优点：

1. 更广泛的访问范围。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。

2.平***立性。无论服务器/客户机是何种机器，无论Web GIS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Web GIS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。

3.可以大规模降低系统成本。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。Web GIS在客户端通常只需要使用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。

4.更简单的操作。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。

5.平衡高效的计算负载。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于客户端，效率较低。而当今一些高级的Web GIS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。这种计算模式能灵活高效地寻求计算负荷和网络流量负载在服务器端和客户端的合理分配，是一种较理想的优化模式。

开发基于万维网的开放式GIS，需要多种技术的支持，包括Internet/Intranet技术；数据库管理技术（DBMS）；面向对象方法；客户机/服务器模式（Client/Server）；分布式平台技术（Distributed Computing Platform）；插件技术（Component Plugging Software）、嵌入技术（如OLE）、中件技术（Middleware）和Java小程序（Applet）；多媒体数据操作标准ISO，地理数据目录服务技术（Geodata Catalog Service），数据仓储技术，地理信息高速公路设施（如美国的NSDI）和Web Server 等。下面，笔者将主要就分布式地理信息客户机/服务器模型（Distributed GIS Client/Server Model）和构件化的分布式Web GIS模型（Component-based Distributed Web GIS Model）技术进行探讨