- 相關(guān)推薦
試論網(wǎng)絡(luò )地理信息系統研究與實(shí)現
網(wǎng)絡(luò )地理信息系統是利用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)擴展和完善地理信息系統的一項新技術(shù)，下面是小編搜集整理的一篇關(guān)于網(wǎng)絡(luò )地理信息系統研究的論文范文，供大家閱讀查看。
摘要:介紹了網(wǎng)絡(luò )地理信息系統的概念和組成，并詳細討論了它的理論研究與實(shí)現方法。
關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò )地理信息系統 體系結構 Java網(wǎng)絡(luò )應用
地理信息系統(GIS)可同時(shí)管理地理空間信息和數據庫屬性數據，在城市規劃、地下管線(xiàn)管理、市政設施、房地產(chǎn)、交通管理等領(lǐng)域有廣泛的應用價(jià)值。近年來(lái)，計算機技術(shù)的發(fā)展使GIS在組成結構和應用技術(shù)等方面較之以前有了很大的進(jìn)步。隨著(zhù)Internet技術(shù)的發(fā)展和人們對GIS的需求的提高，利用Internet在Web上發(fā)布和出版空間數據，為用戶(hù)提供空間數據瀏覽、查詢(xún)和分析的功能，已經(jīng)成為GIS發(fā)展的必然趨勢。于是，基于Internet技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )地理信息系統—WebGIS應運而生。它利用當今先進(jìn)的GIS技術(shù)和Internet網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將地理信息發(fā)布在國際互聯(lián)網(wǎng)上，為現有的信息服務(wù)行業(yè)注人新的血液，也將成為信息服務(wù)行業(yè)新的利潤增長(cháng)點(diǎn)。
1、網(wǎng)絡(luò )地理信息系統的特點(diǎn)和結構
1. 1特點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò )地理信息系統(WebG工S)是利用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)擴展和完善地理信息系統的一項新技術(shù)，是GIS與互聯(lián)網(wǎng)的有機結合，是GIS在廣域網(wǎng)環(huán)境下的一種應用，最終是實(shí)現空間信息的網(wǎng)絡(luò )化。GIS通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)延伸了功能，真正成為了一種大眾使用的信息工具。在互聯(lián)網(wǎng)的任意一個(gè)節點(diǎn)，人們都可以瀏覽網(wǎng)上分布的各種具有超媒體特性的地理空間數據、技術(shù)性數據，并進(jìn)行地理分析、查詢(xún)，以支持智能輔助決策。與傳統的GIS相比，WebGIS的特殊之處主要有如下表現:
(1)訪(fǎng)問(wèn)范圍更廣泛�？蛻�(hù)可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)多個(gè)位于不同地方服務(wù)器上的最新數據，這大大方便了GIS的數據管理，使分布式的多數據源的數據管理和合成更易于實(shí)現。
(2)平臺的獨立性。無(wú)論服務(wù)器/客戶(hù)機是何種機器，無(wú)論WebGIS服務(wù)器端使用何種GIS軟件，由于使用了通用的Web瀏覽器，用戶(hù)就可以透明地訪(fǎng)問(wèn)WebGIS數據，在本機或某個(gè)服務(wù)器上進(jìn)行分布式部件的動(dòng)態(tài)組合和空間數據的協(xié)同處理與分析，實(shí)現遠程異構數據的共享。
(3)大規模降低系統成本。普通GIS要求每個(gè)客戶(hù)端配備昂貴的專(zhuān)業(yè)GIS軟件，而用戶(hù)通常使用的只是一些最基本的功能，這造成極大的浪費。WebGIS在客戶(hù)端通常只需使用Web瀏覽器(有時(shí)還要加一些插件)，其軟件成本與全套專(zhuān)業(yè)GIS相比節省許多。另外，由于客戶(hù)端的簡(jiǎn)單性而節省的維護費用也不容忽視。
(4)操作更簡(jiǎn)單。要推廣GIS，使GIS系統為廣大的普通用戶(hù)所接受，就要降低對系統操作的要求。通用的Web瀏覽器無(wú)疑是降低操作復雜度的最好選擇。
(5)平衡高效的計算負載。傳統的GIS大都使用文件服務(wù)器結構的處理方式，其處理能力完全依賴(lài)于客戶(hù)端，效率較低。而今一些高級的WebGIS能充分利用網(wǎng)絡(luò )資源，將基礎性、全局性的處理交由服務(wù)器執行，而對數據量較小的簡(jiǎn)單操作則由客戶(hù)端直接完成。這種計算模式能靈活高效地尋求計算負荷和網(wǎng)絡(luò )流量負載在服務(wù)器端和客戶(hù)端的合理分配，是一種較理想的優(yōu)化模式。
1.2結構
WebGIS是在Internet信息發(fā)布、數據共享、交流協(xié)作基礎之上實(shí)現GIS的在線(xiàn)查詢(xún)和業(yè)務(wù)處理等功能的，Web分布式交互操作是工作的重心。WebGIS的基本組成包括:web服務(wù)器;Browser瀏覽器(GIS插件);頁(yè)面描述語(yǔ)言(HTML,VRML) ; Web交互程序(JAVA,CGI,Active X);GIS數據庫管理器(ARCSTORM , SDE ) 。
2、設計思想
2. 1 GIS網(wǎng)絡(luò )協(xié)議
HTTP協(xié)議基于TCP/IP，是屬于ISO/OSI模型應用層的通信協(xié)議。它面向的對象與可擴展的特性使其比TCP/IP協(xié)議支持更多的數據類(lèi)型，如文本、圖像、聲音等。www迅速崛起的經(jīng)驗啟示我們，開(kāi)發(fā)一組支持傳輸GIS空間數據的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議對GIS在Internet網(wǎng)絡(luò )中的生存和發(fā)展十分重要。作為HTTP協(xié)議的擴充，開(kāi)發(fā)基于HTTP的GIS數據通信協(xié)議是較好的解決辦法。
HTTP的可擴展性和面向對象的特性使得構造新的協(xié)議簡(jiǎn)單易行;TCP/IP與HTTP是非常流行的協(xié)議，處理專(zhuān)題信息的GIS網(wǎng)絡(luò )協(xié)議難以得到廣泛認可;與HTTP捆綁的GIS協(xié)議可迅速遍布Internet網(wǎng)絡(luò )。
2.2 WebGIS多源數據的集成
在Internet普及之前，GIS系統集成的重要性就被專(zhuān)家們意識到了，并且提出了全關(guān)系化、面向對象等解決方法，但是這些方法在多元數據的集成和專(zhuān)題模型與GIS系統的集成方面都存在著(zhù)一些問(wèn)題。隨著(zhù)Internet網(wǎng)絡(luò )的廣泛應用，C*IS面對的是一個(gè)松散的開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò )，它蘊藏著(zhù)豐富的信息資源。WebGIS如何訪(fǎng)問(wèn)外源數據庫并從中迅速檢索出webGIS所需要的信息，是WebGIS系統集成的新內涵。
WebGIS的系統集成應包括兩個(gè)方面:建立與外源數據的動(dòng)態(tài)鏈接;利用元數據庫實(shí)現數據與處理方法集的統一封裝。方法集是用一系列字符串表示的數學(xué)公式，用戶(hù)可以動(dòng)態(tài)編輯這些公式。
2. 3多線(xiàn)程并行式計算
GIS用戶(hù)會(huì )注意到:在應用程序讀/寫(xiě)文件或執行耗時(shí)較長(cháng)的復雜檢索、計算和圖形刷新時(shí)，整個(gè)應用程序都處于阻塞狀態(tài)，用戶(hù)只能處于被動(dòng)的等待狀態(tài)。同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò )帶寬非常有限，多個(gè)用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)同一服務(wù)器會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )性能急劇下降;網(wǎng)絡(luò )傳輸和I/O操作只占用小部分CPU資源，大部分的CPU空間閑置;此外，慢速的I/O操作和耗時(shí)、復雜的查詢(xún)和計算同樣使用戶(hù)被動(dòng)地等待一項任務(wù)完成后再執行其他比較迫切的任務(wù)。這些問(wèn)題都是由于應用程序采用了單線(xiàn)程運行機制的緣故，所以為了合理地利用網(wǎng)絡(luò )與機器的資源，WebGIS需要建立支持高度并發(fā)性的多線(xiàn)程模型。
2. 4平臺的獨立性
Internet網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò )，與其相連的主機運行著(zhù)各種各樣的平臺，這些操作系統惟一的共性是對TCP/IP協(xié)議的支持。在這個(gè)標準和開(kāi)放系統備受推崇的時(shí)代，跨平臺和可移植性在一定程度上決定了WebGIS的可應用性
3、網(wǎng)絡(luò )地理信息系統的實(shí)現技術(shù)
3. 1客戶(hù)端實(shí)現技術(shù)
客戶(hù)端WebGIS允許GIS的數據和GIS計算在用戶(hù)本地計算機的瀏覽器上執行。GIS數據和計算開(kāi)始都駐留在服務(wù)器上，用戶(hù)可以從服務(wù)器上請示這些數據和計算，接到服務(wù)請求后，服務(wù)器把數據和計算傳給客戶(hù)，在其本地計算機上進(jìn)行處理�？蛻�(hù)端應用包括三種主要技術(shù)方案GIS插件/Helper程序、GISActiveX控件和GISApplets,
3. 1. 1 GIS插件/Helper程序
GIS插件/Helper程序是工作在Netscape和IE這樣的WWW瀏覽器上用于處理G1S數據和地圖的插件程序。他們從Web服務(wù)器下載到用戶(hù)的本地計算機上，安裝后在瀏覽器中運行。正如Helper程序，GIS插件處理嵌在HTML中的GIS數據，而這些特殊的GIS數據，HTML不能識別。對WebGIS而言，GIS插件不但可以增加網(wǎng)絡(luò )瀏覽器處理地理空間數據的能力，使人們更容易獲取地理數據，而且，插件處理和傳輸的矢量格式空間數據，其數據量小，網(wǎng)絡(luò )也只需將GIS數據一次性傳輸，這樣就加快了用戶(hù)操作的反應速度，減少網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器的信息流量，從而使服務(wù)器更有效地為更多的用戶(hù)服務(wù)。
3.1.2 GISActiveX控件
ActiveX是在OLE技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的因特網(wǎng)新技術(shù)，其基礎是COM CComponent Object Model)，是為擴展Microsoft Web瀏覽器IE功能而提供的公共框架。ActiveX控件和Plug一in非常相似，是擴展Web瀏覽器的動(dòng)態(tài)模塊。但不同的是，ActiveX能被支持OLE標準的任何程序語(yǔ)言或應用系統所使用，相反，Plug - in只能在某一具體的瀏覽器中使用�；贕IS ActiveX控件的萬(wàn)維網(wǎng)地理信息系統依賴(lài)GIS ActiveX來(lái)完成GIS數據的處理和顯示。
ActiveX控件目前只有IE全面支持。在Netscape中則必須有特制的plug一in才熊運行，兼容性較差;并且只能運行在MS一Windows平臺上;需要下載占有客戶(hù)端機器的磁盤(pán)空間;由于可以進(jìn)行磁盤(pán)操作，其安全性較差。其優(yōu)點(diǎn)是執行速度快。由于A(yíng)ctiveX可以用多種語(yǔ)言實(shí)現，這樣就可以復用原有GIS軟件的源代碼，提高了軟件開(kāi)發(fā)效率。
3. 1. 3 Java Applet方法
Java語(yǔ)言具有跨平臺特性簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)性強、運行穩定、分布式、安全、容易移植等特點(diǎn)，因而是因特網(wǎng)上重要的編程語(yǔ)言。任何系統平臺只要支持Java虛擬機就可以解釋執行Java程序，而與程序在何種系統下開(kāi)發(fā)和編譯無(wú)關(guān)。JavaApplets Cij、應用程序)嵌人HTML文件中，在網(wǎng)絡(luò )瀏覽器下載該HTML文件時(shí)，Java程序的執行代碼也同時(shí)被下載到用戶(hù)端的機器上，由瀏覽器解釋執行。
GIS Java Applet最初為駐留在Web服務(wù)器端的可執行代碼。它能完成GI5數據解釋和GIS分析功能，具有以下優(yōu)點(diǎn):體系結構中立，與平臺和操作系統無(wú)關(guān);在具有Java虛擬機的Web瀏覽器上運行;寫(xiě)一次，可到處運行;動(dòng)態(tài)運行，無(wú)須在用戶(hù)端預先安裝;由于GI5 Java Applet是在運行時(shí)從Web服務(wù)器動(dòng)態(tài)下載的，所以當服務(wù)器端的GIS JavaApplet更新后，客戶(hù)機端總是可以使用最新的版本;服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )傳輸的負擔輕，服務(wù)器僅需提供GIS數據服務(wù)，網(wǎng)絡(luò )一也只需將GIS數據一次性傳輸;所有的GIS操作都是在本地由GIS Java Applet完成，服務(wù)器的負擔很小，網(wǎng)絡(luò )傳輸的負擔輕。
不足之處是:使用已有的GIS，操作分析資源的能力弱，處理大型的GIS，分析能力(疊置、資源分配等的能力)有限，無(wú)法與CGI模式相比;GIS數據的保存、分析結果的存儲和網(wǎng)絡(luò )資源的使用能力受到限制。
3. 2服務(wù)器端實(shí)現技術(shù)
服務(wù)器端應用的GIS要在服務(wù)器端執行GIS計算，并把執行的結果轉換為HTML格式返回客戶(hù)端。GIS數據和計算都部署在服務(wù)器上，對客戶(hù)請求相應的只是在服務(wù)器端進(jìn)行GIS計算，然后將結果形成新的中間GIS數據，返送給客戶(hù)，形成GI5數據遷移。服務(wù)器應用包括以下三種主要技術(shù)方案:
(1) GIS桌面系統擴展。以GIS桌面系統為基礎的WebGIS服務(wù)器的結構如圖1所示。
應用網(wǎng)關(guān)把客戶(hù)的服務(wù)請求從Web服務(wù)器通過(guò)OLE或者TCP/IP技術(shù)轉送給GIS服務(wù)器中的監控調度程序，監控調度程序選擇可用的GIS桌面系統運行實(shí)例，完成客戶(hù)請求的GIS計算，然后把結果返回給用戶(hù)，從而實(shí)現所有的GIS功能。
(2)基于A(yíng)ctiveX組件的GIS服務(wù)器。組件GIS服務(wù)器是在服務(wù)器端采用ActiveX組件技術(shù)實(shí)現GIS的服務(wù)器，其核心是GISActiveX組件系統，其構造如圖2所示。
ActiveX組件是一個(gè)完整的具有獨立功能的程序模塊，在服務(wù)器端可以按照實(shí)現功能等方式把服務(wù)器分解成具有獨立功能的ActiveX組件，從而形成可伸縮的GIS應用服務(wù)器。它可以靈活地實(shí)現可伸縮的應用系統，降低系統的成本，提高系統的性能。
(3)基于Java的GIS服務(wù)器�；贘ava的GIS服務(wù)器系統的核心是用Java實(shí)現的完成GIS功能的JavaGIS組件。該組件負責存取GIS數據，提供GIS服務(wù)。GIS服務(wù)代理通過(guò)TCP/IP Socket和Java GIS組件通訊，用于Java GI5組件和Web服務(wù)器之間建立鏈接，并管理GIS組件實(shí)例。
4、WebGIS的主要發(fā)展趨勢及前沿應用
地理信息技術(shù)經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，已經(jīng)逐步進(jìn)人了計算機技術(shù)主流，從而能夠在更廣泛的領(lǐng)域為更多的用戶(hù)提供空間信息服務(wù)。以下是未來(lái)WebGIS新的發(fā)展趨勢和發(fā)展方向:①地理標記語(yǔ)言一網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下開(kāi)放的空間數據交換格式.②開(kāi)放式地理信息系統，③一體化的空間數據管理與分析，④基于分布式計算的WebGIS.⑤網(wǎng)絡(luò )虛擬地理環(huán)境，⑥移動(dòng)通信技術(shù)擴展GIS應用。
空間技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)、寬帶網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )安全技術(shù)和移動(dòng)通訊技術(shù)迅猛發(fā)展，上網(wǎng)人數不斷增加，同時(shí)，WebGIS技術(shù)不斷發(fā)展，如基于超圖模型的WebGIS技術(shù)、WebGIS與空間數據庫的集成技術(shù)和地理信息互操作技術(shù)等.可以想象，未來(lái)的WebGIS將是價(jià)廉、方便、快捷、功能完善的大眾媒體。
【試論網(wǎng)絡(luò )地理信息系統研究與實(shí)現】相關(guān)文章：
試論如何實(shí)現校園網(wǎng)絡(luò )的德育功能07-27
試論思想道德建設的實(shí)現機制08-30
試論網(wǎng)絡(luò )非語(yǔ)言交際10-14
網(wǎng)絡(luò )書(shū)店設計與實(shí)現08-30
試論高校教師勞動(dòng)價(jià)值的實(shí)現08-31
試論環(huán)境弱勢群體-農民環(huán)境權利的實(shí)現05-15
試論建筑幕墻企業(yè)材料管理系統的研究與實(shí)現09-16