网络GIS原理与应用PPT课件

网络GIS原理与应用主讲人：王明军武汉大学资源与环境科学学院1主要内容：网络GIS概述网络GIS基本理论网络GIS应用现状网络GIS发展趋势网络GIS应用软件介绍2一、网络GIS概述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。3一、网络GIS概述1、GIS的发展 p60年代是GIS的开拓期;p70年代是GIS的稳步发展期;p80年代是GIS的应用推广期;p90年代为GIS的用户期;p21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。4一、网络GIS概述2、GIS的功能与特点 nGIS的基本功能 p数据输入p数据编辑p数据存储与管理p空间查询与空间分析p图形输出与交互操作5一、网络GIS概述nGIS的基本特点p空间数据组成 p特有的空间分析能力 p强大的图形处理和表达能力 p辅助决策支持6一、网络GIS概述3、GIS的主要运用领域n数字城市n数字流域n物流管理n军事领域n位置相关服务n7一、网络GIS概述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。8一、网络GIS概述nGIS网络化的优点：p拓展了GIS的应用领域及服务范围p为用户提供透明的操作方式p降低用户购买GIS软件系统成本p时效性强 9一、网络GIS概述n网络GlS相关技术p海量空间数据存储与管理技术 p计算机网络技术 p无线通信与移动定位技术p高性能并行计算技术10二、网络GIS基本理论1、网络GIS的优势与特点n传统GIS的不足p数据的互操作性差pGIS数据共享能力弱p数据冗余严重pGIS的分析能力有限p成本高昂11二、网络GIS基本理论n网络GIS的特点p降低成本，全面取代GIS桌面系统p网络GIS的WebGIS采用浏览器实现GIS表达，简单易用，降低操作难度p网络GIS是一个动态系统，可提供个性化服务p跨平台性好p互操作能力强p可快速实现大范围GIS数据分发12二、网络GIS基本理论n网络GIS模型（WebGIS为例）Map ServerGIS DatabaseWeb BrowserRequestMap13二、网络GIS基本理论2、网络GIS体系结构n两层体系结构（C/S）p基于客户机的网络GIS体系结构p基于服务器端的网络GIS体系结构14二、网络GIS基本理论n三层及多层体系结构（B/S）p三层体系结构突破客户/服务器限制，将业务逻辑/表示逻辑/数据逻辑分开，减轻客户机和服务器的压力，较好地平衡负载。15二、网络GIS基本理论3、网络GIS数据共享n传统GIS数据共享方法p数据格式互换模式其他格式的数据经过专门软件转换信息丢失问题/数据不一致性p数据直接访问模式同一GIS实现不同格式数据访问开发难度大，需不断开发新格式读取方法p互操作数据共享模式OpenGIS协会提出互操作规范16二、网络GIS基本理论n分布式空间数据共享p地理信息的分布性及其表现空间数据的存储具有分布性空间数据的采集/处理具有分布性p分布式空间数据库数据在物理上分布，逻辑上统一数据具有独立性适当的数据冗余p地理信息的分布式计算p分布式空间数据共享17二、网络GIS基本理论4、网络GIS中的多服务器技术n三层客户/服务器WebGISde服务模型p数据存储服务器pWeb服务器和GIS功能中间件pGIS客户/浏览器18二、网络GIS基本理论n多服务器技术p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。19二、网络GIS基本理论p基本工作原理20二、网络GIS基本理论p扩展的多服务器技术在WebGIS中的应用21二、网络GIS基本理论5、网络GIS的安全机制n空间信息的传输安全p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p访问安全防火墙技术版权数据保护22二、网络GIS基本理论6、网络GIS主要分类nWebGISnMobileGISnGridGISnDistributed GISnDistributed GIServicen23二、网络GIS基本理论1)、WebGISComputer ProgrammingDatabase DevelopmentWeb Design&Internet MappingCartographic TheoryGraphic DesignDigital Mapping&GIS Analysis24二、网络GIS基本理论n基本发展：p静态地图发布p静态网络制图p交互式WebGISp分布式GIService25二、网络GIS基本理论p静态地图发布26二、网络GIS基本理论p静态地图发布GoogleEarth27二、网络GIS基本理论p静态地图发布(远图)28二、网络GIS基本理论n静态网络制图p客户端为栅格图片形式p服务器端需要特有程序实现地图请求与生成CGIISAPINSAPI其本质在于实现Web服务和地图服务之间通信29二、网络GIS基本理论p静态网络制图(ArcIMS)30二、网络GIS基本理论p静态网络制图(远图)31二、网络GIS基本理论n交互式网络制图p客户端可采用矢量形式p服务器端需要特有程序实现地图请求与生成CGIISAPINSAPIServlet其本质在于实现Web服务和地图服务之间通信p客户端主要有：ActiveX、Plug-In、Java Applet等32二、网络GIS基本理论p客户端采用ActiveX33二、网络GIS基本理论p客户端采用Java Applet34二、网络GIS基本理论p服务器端采用CGI模型体系结构BrowserIE NetscapeWEB 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CGIODBC35二、网络GIS基本理论p服务器端采用ServerAPI模型体系结构BrowserIE NetscapeWEB ServerISAPISpatialDatabaseRelationalDatabase客户端客户端服务器端服务器端请求返回HTML 栅格图像ODBC36二、网络GIS基本理论p服务器端主要技术比较CGI程序是单独可以运行的程序，Com、Exe形式Server API往往依附于特定的Web服务器，Dll形式Server API的动态连接模块启动后会一直处于运行状态,而不像CGI那样每次都要重新启动，其速度较CGI快得多。37二、网络GIS基本理论p客户端采用Plug-In体系结构服务器服务器客户机客户机WEB页、GIS数据请求Web浏览器GIS数据类型理解查询plug-in程序GISPlug-inGIS数据显示WWW服务器WEB页、GIS数据文件INTERNETINTERNET加载Plug-in38二、网络GIS基本理论p客户端采用ActiveX体系结构服务器服务器客户机客户机WEB页、GIS数据请求Web浏览器GIS数据类型理解查询ActiveX程序ActiveXGIS数据显示WWW服务器WEB页、GIS数据文件INTERNETINTERNET加载ActiveX39二、网络GIS基本理论p客户端采用Java Applet体系结构服务器服务器客户机客户机WEB页、GIS数据请求Web浏览器下载Applet程序GIS数据显示WWW服务器WEB页、GIS数据文件INTERNETINTERNET加载数据40二、网络GIS基本理论p客户端主要技术比较ActiveX与Plug-In需要安装ActiveX与Plug-In更新困难ActiveX与Plug-In与系统相关Applet需要虚拟机Applet每次加载空间数据需要先加载Applet41二、网络GIS基本理论类型工作模式实例优点缺陷基于CGI 的WEB GISCGIIMS,ProServer客户端很小；充分利用服务器的资源JPEG和GIF是客户端操作的唯一形式；互联网和服务器的负担重,CGI的应 用程序一般都是可执 行程序。基于Server API的WEB GISServer APIGeoBeansIMS客户端很小；充分利用服务器的资源,动态连接库的形 式存在.JPEG和GIF是客户端操作的唯一形式；互联网和服务器的负担重。基于Plug-in的WEB GISPlug-inMapGuide具有动态代码模块。比HTML更灵活，可直接操作GIS数据。与平台和操作系统相关；不同的GIS数据需要不同的Plug-in支持；必须安装在客户机的硬盘上基于ActiveX的WEB GISActiveXGeoMedia Web Map具有动态代码模块。通过OLE与其它程序、模块和互联网通讯。是一种通用的部件。需要下载、安装，占有硬盘空间；与平台和操作系统相关；不同的GIS数据需要不同的ActiveX控件支持。基于Java Applet的WEB GISJavaAppletActiveMap,GeoBeans在支持Java的互联网浏览器上运行，与平台和操作系统无关；完成GIS数据解释和GIS分析功能。对于处理较大的GIS分析任务的能力有限；GIS数据的保存、分析结果的存储和网络资源的使用能力有限。42二、网络GIS基本理论p分布式WebGIS技术框架分布式体系结构的WebGIS是指通过高速互联网把分布在不同地理位置的计算机、存储设备、路由设备、输入输出设备等连接起来形成的能够处理GIS数据、实现GIS功能的分布式结构，这种结构能将各种负载较均衡地分散到众多设备上，使系统整体性能更佳。43二、网络GIS基本理论p主要功能与技术允许来自不同部门的用户按自己的处理习惯和操作方式进行数据交互，同时也允许他们使用来自其他部门的数据；具备存储空间历史数据和属性历史数据的能力；确保数据更新的安全性；能为所有用户快速提供所需的空间数据。pJ2EE、DCOM、CORBA以及Net等几种技术方法44二、网络GIS基本理论p基于J2EE的WebGIS结构J2EE(Java 2 Enterprise Edition)技术是SUN公司推出的一种概念模型，它提供了一种利用组件来设计、开发、装配及部署企业应用程序的方法。J2EE规范所定义的应用组件有四种：应用客户组件、EJB组件、Java Servlet和JSP组件以及Applet组件。其中，应用客户端组件和Applet分布在客户层，Java Servlet和JSP分布在Web层，EJB为业务层组件。45二、网络GIS基本理论p基于J2EE的WebGIS结构46二、网络GIS基本理论p基于DCOMCOM+的WebGlS结构 组件对象模型(Component Object Model，COM)是基于windows平台的一套组件对象接口标准，由一组构造规范和组件对象库组成。COM支持客户服务器模式，客户机和服务器之间通过接口相互作用，客户机在请求创建组件对象后，首先要向组件对象申请一个接口指针，然后才能通过接口指针来操作组件对象，即通过接口指针调用函数表中的函数。47二、网络GIS基本理论 当把COM与微软的事务服务器(Microsoft Transaction Server，MTS)和分布式COM(DCOM)结合在一起时，就变成了COM+。COM+提供了一组面向中间层的服务以及进程管理、数据库与对象连接池处理等特色功能，它主要面向中间层应用程序开发，为大型分布式应用程序提供可靠性和可扩展性。48二、网络GIS基本理论p基于DCOMCOM+的WebGlS结构49二、网络GIS基本理论p基于CORBA的WebGIS结构 公共对象请求代理结构(Common Object Request Broker Architecher，CORBA)是对象管理组织(Object Management Group，OMG)针对数量激增的软硬件产品之间互操作的现实需求而提出的中间件解决方案。客户端可以利用ORB来激活远程服务器端已有的方法，并且不必知道所调用对象的具体位置、实现方式以及运行环境等。50二、网络GIS基本理论p基于CORBA的WebGIS结构51二、网络GIS基本理论p基于Net的WebGIS结构Net是一个集合，该集合由多种XML Web服务之间彼此松散耦合而形成，XML Web服务之间通过XML通信，协同完成特定任务。Net是一种理想的Internet环境。52二、网络GIS基本理论基于Web Service思想的分布式GIS结构 Net框架的核心是服务，即Web Service。Web Service以其突出的优点，几乎可以应用到任何场合。其中最为重要的用途可以分为三类：允许经由Internet，以可编程的方式访问各类应用程序。B2B(Business-to-Business)整合A2A(Application-to-Application)整合53二、网络GIS基本理论n分布式地理信息服务Distributed GIServices can connect to and interact with multiple and heterogeneous systems and servers at the same time and without the constraints of traditional client/server relationships.54二、网络GIS基本理论2)、Mobile GIS55二、网络GIS基本理论移动智能终端、GPS、无线互联网等新技术与GIS的结合将极大地丰富GIS理论和技术，拓展GIS应用领域。国际GIS界将GIS、GPS和无线互联网一体化的技术称为“移动GIS”(Mobile GIS，MGIS)。移动GIS所具有的信息处理智能化、信息服务个性化、信息来源多样化、位置服务动态化等优点正在改变着人们的生活和工作方式。56二、网络GIS基本理论p空间移动服务基于位置的服务(Location Based Service，LBS)移动位置服务(Mobile Location Service，MLS)空间移动服务技术主要包括GIS、遥感(Remote Sensing，RS)、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、移动通信、惯性导航(Inertial Navigation System，INS)、互联网通信等技术。在移动通信领域，无线接人技术可以分为两类：一是基于数字蜂窝移动电话网络(Cell Phone NetWork，CPN)的接入技术，目前已有GSM、CDMA、GPRS、TDMA、CDPD、EPGE记等多种无线承载网络；二是基于局域网的接入技术，如蓝牙(Bluetooth)、无线局域网(wireless LAN，WLAN)等。57二、网络GIS基本理论p移动GIS概述 掌上电脑、个人数字助理(PDA)和个人信息管理(Palm PC)、便携式计算机等移动电子设备称为移动智能终端或移动计算设备。p移动GIS的发展20世纪90年代初期，移动GIS解决的问题主要是数据双向通信以及数据管理，以便获取即时的简短信息、发布工作信息等。20世纪90年代中期以来，移动GIS主要被用作室外移动办公的辅助工具，典型的应用领域包括：图像导航、环境调查、国土资源调查等 目前，无线定位技术、空间位置信息服务使用越来越广58二、网络GIS基本理论p移动GIS组成 移动GIS主要由无线通信网络、移动终端设备、地理应用服务器及空间数据库组成。59二、网络GIS基本理论p移动GIS组成 无线通信网络20世纪90年代初移动GIS刚形成时的个人移动电台GPS卫星系统的通信网络；基于蜂窝通信系统的GSM、GPRS、CDMA移动终端设备 携式计算机、PDA、WAP手机等定位精度高而费用昂贵的手持GPS等地理应用服务器 位于固定场所，为移动GIS用户提供大范围的地理服务空间数据库60二、网络GIS基本理论p移动GIS应用协议无线互联网应用协议(Wireless Application Protocol，WAP)是移动GIS的主要通信协议，它是WAP论坛建立的工业标准。WAP是开发移动网络上类似Internet应用的一系列协议规范的组合，它与现有的Internet协议非常相似，是专为小屏幕、有限存储容量、低处理能力的移动终端和窄带宽、长时延的无线传输环境量身定制的。61二、网络GIS基本理论p移动GIS应用系统设计技术 客户端的负载量不能太大，符号显示应简洁、明了在系统实施和软件开发中，还必须考虑采用何种协议、何种编程语言实现移动GIS p基于WAP的移动GlS应用系统结构 在以WAP为协议的移动GIS应用系统设计和开发中，采用的标记语言是WML。它是继HTML之后设计的一种关于Web内容的基于XML的标记语言，许多内容与XML相似或相同。WML以及WMLScript对内存和浏览器处理能力要求比Javascript更低。62二、网络GIS基本理论p基于WAP的移动GlS应用系统结构63二、网络GIS基本理论p移动GIS应用移动GIS主要应用在公众服务、个人服务、商业服务及国防建设等领域。公众服务方面，主要体现为一些公益性的社会服务，如天气、新闻、娱乐、股市行情、消防抢险、智能交通系统、物流运输业、民用运输系统(如公路、海运)等，利用移动GIS方便灵活的特点，可以及时获取相关的信息，并加以及时处理或发布。个人服务领域，如城市地理导航、车辆自助导航、紧急呼救、电话增值业务等个性化信息服务。商业服务方面，如金融保险行业、房产中介行业、楼宇物业管理、网上购物、移动银行等领域。64二、网络GIS基本理论p移动GIS应用基础移动电子地图移动电子地图基础电子地图不像传统的纸质地图，指利用现代网络、通信、GlS、遥感、数字摄影测量等技术实现的一种新的地图服务方式。在移动GIS应用中，往往把配置在移动终端设备上的电子地图称为移动电子地图。移动电子地图作用 为空间移动服务提供数据基础 促进电子地图平台的建设 丰富各种移动终端设备的内容和功能 为数据更新提供了新的手段65二、网络GIS基本理论移动电子地图支撑技术 嵌人式技术数字蜂窝移动网络技术 GPS定位技术 空间数据库技术 并发处理技术 移动电子地图分类 掌上电脑移动电子地图 手机移动电子地图 66二、网络GIS基本理论p空间位置信息服务（LBS）空间位置信息服务LBS是一种融合了Internet、无线通信、移动定位与GIS的技术，它可以搜索移动设备的地理位置，实时地提供基于此位置的相关信息。LBS的体系结构LBS主要由四部分组成：客户端、网络基础设施、服务器端、地图空间数据库。客户端可以是手机、车载终端、PDA、便携式计算机等客户端需首先在CSM、GPRS、CDMA等通信网络上注册67二、网络GIS基本理论pLBS的车辆监控68二、网络GIS基本理论pLBS的车辆监控69二、网络GIS基本理论pLBS的车辆监控70二、网络GIS基本理论pLBS的车辆监控71二、网络GIS基本理论3)、Grid GIS72二、网络GIS基本理论p网格GIS概念GIS的网格化WebGIS存在的问题异构空间数据难以实现互操作 随着数据源的迅速增长，WebGIS的跨平台操作受到严重制约 网络传输负荷重 利用其他资源的能力低 随着大型应用软件需求的不断增加，WebGIS在开发、调试和维护难度方面越来越大73二、网络GIS基本理论pGIS的网格化应用网格技术来解决GIS中的问题的方法和技术称之为网格GIS(Grid GIS或Grid-based GIS)，它是GIS在网格环境下的一种新应用，将促进GIS沿着网络化、标准化、全球化、大众化、一体化和实用化的方向向纵深发展，最终实现空间信息的全面共享与互操作。网格GIS继承和发展了WebGIS目标是实现空间信息在广域网和Internet环境下的共享和协同服务，将地理上异构系统的各种计算资源、空间数据、存储子系统、GIS、虚拟现实系统等，通过高速互联网络连接并集成起来，并能对复杂的空间问题进行超大规模并行计算等。74二、网络GIS基本理论p网格GlS特点 空间数据的分布性和共享性 系统的异构性和统一性 空间数据的多源性和标准化 数据容量的海量特性 资源的动态性 网格环境中资源的存在是动态的 数据是动态变化的 GIS应用工具是动态变化的 开放性75二、网络GIS基本理论p网格GIS数据服务类型76二、网络GIS基本理论p网格GIS数据服务类型网络地图服务（WMS）网络地图服务(Web Mapping Service，WMS)是将具有地理空间信息的数据制作成为地图提供给用户。地图的形式通常以图像的格式进行表达，如PNG、GIF或JPEG，也可以是基于矢量图形的，例如SVG。GetCapabilities(必选)：该操作返回服务级元素，这些元素是对服务信息的内容和可接受参数的描述；GetMap(必选)：该操作返回地图图像，图像的地理空间参数都有明确的定义；GetFeatureInfo(可选)：该操作返回显示在地图上的某些特定要素的信息。77二、网络GIS基本理论p网格GIS数据服务类型网络覆盖服务（WCS）网络覆盖服务(Web Coverage Service，WCS)支持GetCapabilities：该服务返回客户能够获取覆盖区域内的数据集的XML描述文档；Getcoverage：该操作是在Getcapabilities确定数据服务的范围之后获取服务端的数据集，它返回地理空间对象的位置信息、空间对象属性列表信息等；DescribeCoverageType：该操作用于获取WCS返回的地理覆盖数据的结构化描述信息。78二、网络GIS基本理论p网格GIS数据服务类型网络要素服务（WFS）网络要素服务(Web Feature Service，WFS)为浏览器提供经过地理标记语言(GML)格式封装的地理空间数据，支持对地理要素数据的插入、更新、删除、查询和发现等操作。实现网络要素服务的必要条件是要素必须在交互过程中使用GML进行表达。网络要素服务分为两种类型：只读WFS（GetCapabilities、DescribeFeatureType和GetFeature）事务(Transaction)WFS（实现所有的地理要素事务处理接口(Transaction)，如果在要素事务处理过程中需要对要素进行锁定，则还需要实现LockFeature接口）79二、网络GIS基本理论p网格GIS数据服务类型网络要素服务（WFS）网络要素服务处理请求的过程如下：浏览器调用GetCapabilities服务接口，获取一个或多个WFS服务的要素类型；浏览器对获取的结果进行解析处理，根据WFS返回的结果，以要素类型为基础生成所需要素的请求参数；浏览器调用GetFeature接口，将请求参数发送给WFS；WFS根据请求的要素列表参数，读取地理要素，将结果返回给浏览器。80二、网络GIS基本理论网格GIS体系结构81二、网络GIS基本理论基础设施层网格GIS基础设施层包括硬件设施与软件设施两个部分。硬件设施是构造网格GIS的必备物质条件，它包括各种通信网络、各种仪器设备和计算设备等。软件设施是实现各种计算功能与服务的保障，其中包括底层操作系统、各种网络通信协议、空间数据资源和上层应用协议等。82二、网络GIS基本理论资源服务层资源服务层实现的共享资源包括计算资源、空间数据资源、空间知识、一般数据资源、软件资源等。按照功能需求可以将资源服务分为空间计算服务和空间数据服务两大类。空间计算服务主要是通过调用网格提供的各种应用分析模型完成相应的空间应用分析问题。空间数据服务则处理数据请求，即将上层计算需要的空间数据和其他类型的数据进行共享，或者将上层应用需要存储和更新的数据保存在本地的资源库中。网格GIS的服务分为两个层次83二、网络GIS基本理论核心服务层主要功能是协调使用多种共享的资源，包括协同任务分配与调度、远程任务控制与管理等，涉及的关键技术包括高性能调度、高吞吐率管理、数据集的收集、分析和可视化处理、安全控制与管理服务等。网格GIS性能依靠调度问题的解决（空间和时间上）网格GIS核心服务的另一项关键技术就是高吞吐率计算。网格GIS安全问题，保证数据不被更改与窃取，同时保证安全运算。84二、网络GIS基本理论应用层和实现层应用服务内容主要有网格GIS元信息服务、GIS应用接口、电子地图服务、空间查询与空间分析服务等。元信息服务主要为用户应用程序提供相关的网格资源信息，为网格计算的任务调度提供相关的计算资源与数据资源的动态信息等。网格GIS也为用户提供基础的电子地图服务功能。空间查询与空间分析是网格GIS实现的重点。该层是任务的接收人口，也是任务的管理者，既面向用户层的应用，处理用户的计算请求，又面向网格环境，将各子任务处理的结果进行汇集综合。85二、网络GIS基本理论用户层网格GIS用户层是连接用户与网格环境的接口，它负责将用户的请求提交给网格GIS应用服务与实现层，并且将网格GIS环境处理后的结果显示给用户。用户前端可以是工作站、PC，也可以是移动设备，如PDA、手机等。用户端与GIS服务端进行数据交换时需要遵循标准的网格GIS应用协议，即在任务提交过程中需要使用诸如GML的统一数据格式 。86二、网络GIS基本理论网格GIS关键技术及其实现安全技术体系元信息服务技术资源管理与分配技术数据服务技术网格GIS应用技术网格GIS集成技术87二、网络GIS基本理论安全技术体系现有Internet提供的安全机制：访问控制服务（防火墙技术和用户安全认证机制）通信安全服务 需要支持在网格GIS环境中主体之间的安全通信，防止主体假冒和数据泄密。同时还应支持跨虚拟组织的安全以及分布式存储管理环境下的资源安全管理。主要安全技术手段包括安全认证安全身份相互鉴别通信加密私钥保护安全委托与单点登录88二、网络GIS基本理论资源管理与分配技术资源管理与分配的主要任务是处理各种应用请求，执行远程应用、分配资源和管理网格GIS的各种活动等，并根据计算的情况把资源变化和更新的信息发送给网格GIS元信息服务系统。资源描述语言通过特定的属性值对作为资源描述交换语言 资源分配管理类似于服务器监听程序，处理用户资源资源请求动态协同分配代理具体的处理任务进行分解，并在各个资源上调度89二、网络GIS基本理论数据服务技术数据服务是网格GIS的中心任务，所有的网格GIS应用和计算分析都是围绕数据这个空间信息载体来进行的。空间数据具有多源性、空间分布性、时间动态性和数据量巨大的特点，因此，实现数据服务主要解决这样几个问题：空间数据标准（空间数据存储标准、空间元数据标准、空间数据交换标准）空间数据存储与管理远程数据传输策略90二、网络GIS基本理论网格GIS应用技术网格GIS应用技术主要的任务就是研究通用的网格GIS浏览器，该浏览器与网格上层服务的通信协议采用通用的空间数据描述和任务描述标准协议，其实现的功能除了满足传统GIS的需求外，通过网格协议和服务节点的交互还能实现对大量空间数据的空间分析，以及对计算过程非常复杂的空间决策信息处理、空间数据挖掘计算处理，为用户提供空间信息决策支持。91二、网络GIS基本理论网格GIS集成技术网格GIS集成的关键是实现各种服务之间的互操作。互操作包括两个层次：一个是指网格节点内的GIS服务组件之间的互操作(主要是指在同一个系统环境中不同功能组件的相互通信与操作)；另一个是指不同网格节点的GIS服务组件之间的互操作(主要是基于分布式的计算体系，实现跨平台、跨节点的异构服务功能的集成)。实现异构系统平台GIS的互操作有两方面内容，其中包括GIS数据的互操作和GIS功能的互操作。92二、网络GIS基本理论网格GIS集成技术空间数据互操作异构空间数据库的互操作有两种解决办法，一种是定义分布式计算的API标准接口或GeoSQL规范，另一种是定义数据的统一规范与格式。空间数据统一描述 为实现网格GIS平台上来源众多、数据模型各异的空间数据之间的互操作，需要为空间数据存储或转换过程建立一个统一的模型，即对空间数据进行统一描述和转换。网格GIS服务集成 功能集成、数据集成、语义集成 直接数据访问模式的集成 与 开放GIS的集成93二、网络GIS基本理论网格GIS应用空间信息网格（SIG）空间信息网格(Spatial Information Grid，SIG)是一种具有强大服务能力、空间数据管理与分析处理能力的空间信息基础设施，它连接着众多的空间数据资源、计算资源、存储资源和各种用户，对这些地理上分布的资源进行统一组织与管理，为各种应用提供智能化的高效信息服务，实现按需服务和一步到位的服务系统。SIG是一个分布式的网络化环境，它以一种新的结构、方法和技术来管理、访问、分析、整合该环境下分布的空间数据及其他资源，实现空间信息的有效共享与互操作。94二、网络GIS基本理论SIG的主要特点具备先进的海量空间数据处理能力 具备超强的空间资源共享功能 具有对现有系统进行集成的能力 具备远程访问数据与服务、一站式和无障碍服务能力具有较强的动态变化能力，以适应不断变化的业务需求、企业管理策略以及空间信息技术SIG主要研究内容理论模型研究 关键技术研究 应用研究95空间信息网格（SIG）96三、网络GIS应用现状实现方法软件系统存在问题97三、网络GIS应用现状p实现方法现有的网络GIS本质上是WebGIS。流行的Ajax技术实现的方式本质上是图片方式。98三、网络GIS应用现状p软件系统服务器CGIServerAPIServlet客户端ActiveXPlug-InApplet99三、网络GIS应用现状p存在问题数据共享相对困难互操作难以实现空间分析欠缺100三、网络GIS应用现状GML(1969)SGML(1985)XML(1998)HTML(1993)XHTMLSVGVMLGMLOEB通用置标语言标准通用置标语言可扩展置标语言超文本置标语言可扩展超文本置标语言可缩放矢量图形语言开放电子结构规范101三、网络GIS应用现状p什么是GML地理标记语言GML是由OGC开发的基于XML的地理信息编码工具。GML已经在OGC的Web Mapping Test Bed（WMT）计划中进行了一系列的试验（1999年9月）。这些试验包括 GML地图客户端（Mapping Clients）与GML的数据服务器（Data Servers）与服务提供者（service providers）之间的交互。102三、网络GIS应用现状p pGML对地理信息的表达GML所关注的是地理数据内容的表现。GML将地理信息世界中内容及其表现形式分离开来。当然我们也可以用GML来生成地图，这需要开发一个相应当解析工具来对GML数据进行解释。这又会违背GML对地理信息标准化以及将地理信息内容及其表现形式分离的初衷。从GML中生成地图，我们只需将GML的元素加以格式化成能被浏览器解释并加以图形的形式。可能的图形格式包括W3C的SVG（Scalable Vector Graphics）格式，微软的Vector Markup Language(VML)和X3D格式。地图解析器（map styler）将用来定位GML的元素并用特殊的图形形式来进行解析。103三、网络GIS应用现状104三、网络GIS应用现状p什么是SVGSVG的全称是可伸缩的矢量图形（Scalable Vector Graphics），它是W3C正在制订规范中的网络矢量图形标准。SVG采用的是像MacroMedia 的Flash技术一样的矢量图形格式，矢量图形最大的特点是图像可以任意放大或缩小而不损失任何细节。然而，SVG所带来的不只是这些，它可以对图形元素精确定位、可以内嵌字体、可以增加防锯齿功能，以及添加各种效果滤镜，web图形制作高手再也不用把他们精心设计好的作品存成JPEG或PNG等点阵格式，不用再担心分辨率的不同，缩放自如的SVG可以保证它们在客户端绘制出来之后都是相同的效果，它给web上的图形设计带来的将是一场革命。105三、网络GIS应用现状106四、网络GIS发展趋势分布式数据处理开放的地理数据交换体系一体化的空间数据管理与分析空间分析功能网络三维可视化虚拟地理环境移动通信技术扩展GIS应用网格GIS107四、网络GIS发展趋势p分布式数据处理含义分散的选择方案就是分布式数据处理(DDP)方案。分布式数据处理不仅是一种技术上的概念，也是一种结构上的概念。分布式数据处理的概念是建立在集中和分散这两种信息服务都能实现的原则基础上的。分布式计算环境是在具有多地址空间的多计算机系统上进行计算和信息处理的软件环境。而分布式软件系统是支持分布式处理的软件系统，它包括分布式操作系统，分布式程序设计语言及其编译系统，分布式文件系统和分布式数据库系统等。而CORBA，COM等是设计分布式软件系统的一些技术。108四、网络GIS发展趋势p分布式数据处理109四、网络GIS发展趋势110四、网络GIS发展趋势111四、网络GIS发展趋势112五、网络GIS应用软件介绍ArcIMSMapGuideTeleIMS（Java Applet）113五、网络GIS应用软件介绍1）ArcIMS pArcIMS 是一个基于Internet 的GIS。它允许您集中建立大范围的GIS 地图数据和应用并将这些结果提供给给您组织内部的或Internet 上的广大用户。pArcIMS包括了客户端和服务器端两方面的技术它扩展了普通站点使其能够提供GIS 数据和应用服务ArcIMS 包括了免费的HTML 和Java 浏览工具但ArcIMS 同时也支持其他的客户端比如ArcGISDesktop ArcPad 和无线设备.114五、网络GIS应用软件介绍p名门之后美国ESRI公司第二代Web GIS产品p功能强大（一切皆有可能）p广泛兼容支持多种操作系统平台：如NT4、Windows2000、UNIX等支持多种Web 服务器：IIS、iPlanet、Apache等p灵活多变客户端伸缩性：瘦客户端（栅格数据）包括HTML Viewer胖客户端（矢量数据）JAVA Viewer、ArcGIS Desktop115五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS包括了如下特征：简单易用的安装、应用和管理向导和模板；强大的客户端，支持流方式传输矢量数据；在Internet桌面浏览器中集成本地数据与网络中的数据；服务器构架的灵活性；高质量的地图符号显示。116五、网络GIS应用软件介绍 pArcGIS构架ArcInfoDataArcGIS ServerArcIMSArcSDERDBMSserverWebserverArcCatalogArcToolboxImageCoverageGridShapefileTINCADWebbrowserWorkstationArcEditorArcViewExtensions117五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS透过Web分享数据FileServerDataServerWebServerShapefileArcSDEServiceRemote dataClientdatabasefileData sourceWeb site118五、网络GIS应用软件介绍pARCIMS组成：服务器端软件ArcIMS Spatial ServerArcIMS Application ServerArcIMS Server ConnectorArcIMS Manager客戶端软件ArcIMS Java ViewerArcIMS HTML Viewer119五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS构架ArcIMS为multiter的架构客户端主要用来浏览数据伺服端包含了许多层次BrowserWeb ServerApplication ServerSpatial ServerData ServerInternetServerClient120五、网络GIS应用软件介绍p服务器端软件Web Server可以执行Web Site的软件ArcIMS Application Server监控ArcIMS ServiceArcIMS Spatial ServerArcIMS的主要对象以特定格式传送数据Data ServerInternetBrowserWeb ServerWeb ServerApplication ServerSpatial Server121五、网络GIS应用软件介绍p客户端ArcExplorerJava EditionCustom BrowserCustom ApplicationHTML and Java ViewersArcPadArcIMSMetadata ExplorerArcMap ArcCatalog122五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS数据流程ArcIMS Author建立map configuration file 画地图ArcIMS Administrator建立ArcIMS Service 提供服务ArcIMS Designer建立ArcIMS Viewer 定制网站Data sourceMapconfigurationfileArcIMSServiceArcIMSViewer123五、网络GIS应用软件介绍p制作地图的环境(Author)加入地图定义地图的显示方式124五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS交换格式以ArcXML格式储存125五、网络GIS应用软件介绍ArcXML格式作用126五、网络GIS应用软件介绍ArcIMS Service127五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS Service让制作的地图可以发布到网络上使用map configuration file登录于ArcIMS Spatial ServerFeature ServiceImage ServiceSpatial Server Spatial Data Information:Data Type:Vector Data Format:SDE Layer,GIF Data Projection:Geographic Data Scale:1:250000Metadata ServiceArcMap Image ServiceData source128五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS Designer以向导方式建立ArcIMS Viewer决定Viewer的内容设定功能及使用接口129五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS Viewers客户端浏览的窗口提供GIS功能提供沟通协议的工具自订功能及使用接口Java ViewerHTML Viewer130五、网络GIS应用软件介绍pArcIMS ManagerWeb-Based 应用程序AuthorAdministratorDesigner由远程来管理ArcIMS131五、网络GIS应用软件介绍p示例1132五、网络GIS应用软件介绍p示例2133五、网络GIS应用软件介绍2）Autodesk MapGuidep Autodesk MapGuide系统是由美国Autodesk公司研究和发布的Web GIS系统平台。Autodesk MapGuide 用于在整个 Internet、Intranet 或 Extranet 上发布信息，这样任何地方的任何用户都可以与实时空间信息进行交互。p 性能好、灵活性和易于部署等优点使 Autodesk MapGuide 软件与众不同，并使之成为支持地理信息系统(GIS)、绘图和数字设计应用程序的首选 Internet 解决方案。134五、网络GIS应用软件介绍pMapGuide4.0主要包含四个基本模块：MapGuide Server MapGuide Viewer MapGuide Author MapGuide SDF Loader135五、网络GIS应用软件介绍pMapGuide Server MapGuide Server是一个GIS服务器应用程序，负责响应客户端浏览器和MapGuide Author向服务端提出的请求，提供资源数据，经由Web服务器向客户端和MapGuide Author发送地图数据。136五、网络GIS应用软件介绍pMapGuide Viewer MapGuide Viewer 作为客户端插件（Plug-in），Web浏览器通过该插件向用户显示地图窗口文件。Autodesk公司还向用户提供了一套MapGuide Viewer的API函数，这是一套面向对象的开发工具，开发者可以通过这套API函数定制MapGuide Viewer浏览器的外观和行为。137五、网络GIS应用软件介绍pMapGuide Author MapGuide Author 是一个工具软件，用于生成和修改可在Internet/Intranet上发布的GIS地图文件（地图窗口文件MWF，Map Windows File）。MapGuide Author用于生成和修改可在Web上发布的GIS地图文件即地图窗口文件。它允许用户从已经存在的空间数据文件创建地图窗口文件（MWF）。138五、网络GIS应用软件介绍p矢量数据准备MapGuide SDF Loader是一个转换工具，用于将其他格式的文件如：MapInfo MIF，ArcView SHP，Arc/Info coverage等格式的地图数据转换成MapGuide专用的SDF格式的地图数据。发布数据格式为发布数据格式为SDFSDF（Spatial Data FileSpatial Data File）文本方式：文本方式：SDLSDL 二进制形式：二进制形式：SDFSDF SIF （Spatial Index File）139五、网络GIS应用软件介绍SDFLD32I /IM/INFO/KEY/LINK/NAME/TABLE InputFile OutputFilePointsM,“WuHanCity,UniqueKey,http:/,123.42564,75.12345Polylines L,MyRoad,MyUniqueKey2,50.0,0.01.0,1.00.0,2.02.0,4.02.0,5.0140五、网络GIS应用软件介绍PolygonsP,MyWarehouse,MyUniqueKey5,50.0,0.01.0,0.01.0,4.00.0,4.00.0,0.0141五、网络GIS应用软件介绍p栅格数据准备支持栅格数据格式：Tiff格式（非压缩）Bmp格式 （非压缩）转换工具：Rasterworkshop（基于Windows环境）将原始图片转换到具有地理意义的图片将原始图片压缩将原始图片建立索引最终发布格式：Tif（压缩）tfw142五、网络GIS应用软件介绍p制作环境(Author)143五、网络GIS应用软件介绍p管理监控环境(Administrator)144五、网络GIS应用软件介绍pIIS（地图发布Web服务）145五、网络GIS应用软件介绍p制作环境示例146五、网络GIS应用软件介绍p发布实现1（图片）147五、网络GIS应用软件介绍p发布实现2（矢量）148五、网络GIS应用软件介绍3）TeleIMS(Java Applet)pTeleIMS的特点面向对象特性（构造地图点、线、面目标方便，图层、图幅易扩展）操作平台无关性（跨越机器差异，实现地图访问、查询）安全问题（地图几何数据安全、地图属性数据库安全）多线程（多用户同时访问效率问题与共享数据的正确操作）149五、网络GIS应用软件介绍p平台主要组成服务器端以Application为主提供空间数据、专题数据、属性数据提供Web服务提供用户管理数据库系统客户端Web浏览器（嵌入Applet）负责图形表达、图层控制、专题信息查询等150五、网络GIS应用软件介绍p平台主要组成Java Map空间查询图层控制热点管理图形操作其他功能属性数据库空间数据Socket协议协议服务器端服务器端客户端客户端用户管理专题服务等ApplicationApplet151五、网络GIS应用软件介绍p主要功能地图符号化表达地图分层表达热点、热线、热面信息的查询与检索热点在线管理与维护公交线路查询道路名称查询等MIF格式数据地图显示与表达电子海图显示（000格式）152五、网络GIS应用软件介绍p数据主要流程153五、网络GIS应用软件介绍p地图数据压缩预处理数据压缩short型化坐标映射二进制zip压缩文件名文件名说明说明大小大小wuhanData11.aiwuhanData11.ai原始软件数据转出原始软件数据转出1834kb1834kbwuhanData11.aitwuhanData11.ait转换到自定义转换到自定义文本方式文本方式2014kb2014kbwuhanData11.dat1wuhanData11.dat1转换到二进制转换到二进制（未压缩）（未压缩）798kb798kbwuhanData11.datwuhanData11.dat转换到二进转换到二进（shortshort型压缩）型压缩）456kb456kbwuhanData11.zipwuhanData11.zip采用采用ZipZip压缩为压缩为最后发布形式最后发布形式260kb260kb不同处理阶段数据大小比较154五、网络GIS应用软件介绍p服务器端数据组织地图数据自定义格式/MIF格式/000格式经数据变换后压缩成zip形式进入内存备客户端访问专题信息点类目标以数据库形式保存（可在客户端授权添加、删除、修改等）线、面类目标以文件形式保存（在服务器端处理后发布）155五、网络GIS应用软件介绍数据库SQLServer or Oracle or Access数据库存储用户信息与热点信息存储地图目标属性信息专业应用文件或数据库存储数据组件或开发对应接口156五、网络GIS应用软件介绍p数据传输采用Socket协议实现数据传输服务器启动监听客户请求客户发送请求到服务器服务器根据”请求号“，判断请求类型，并处理请求客户端接收请求服务器关闭连接客户端关闭连接157五、网络GIS应用软件介绍p 客户端地图数据组织158五、网络GIS应用软件介绍p主要接口GetBaseMap 获取基础地图（分三级获取）GetSymbolLib 获取点状目标符号库GetRoadsData 获取专题道路数据GetHotSpotData 获取热点信息（数据库）AddHotSpotIntoDataBase 添加热点到数据库SelectedMode ZoomOutMode/ZoomInMode PanModeMeasureDist/MeasureAreaShowEagleEyeFullViewModeAddHotSpotMode/DelHotSpotMode159五、网络GIS应用软件介绍p地图服务器端160五、网络GIS应用软件介绍p实例1（武汉地图在线首页）161五、网络GIS应用软件介绍p实例1（武汉地图在线热点查询）162五、网络GIS应用软件介绍p实例1（武汉地图在线公交线路查询）163五、网络GIS应用软件介绍p实例1（武汉地图在线热点标注）164五、网络GIS应用软件介绍p实例2（电子海图显示）165五、网络GIS应用软件介绍p实例2（中国航道图目录）166五、网络GIS应用软件介绍p实例3（嘉兴地图在线首页）167五、网络GIS应用软件介绍p实例3（嘉兴地图在线道路查询