Web GIS的新技术

第30卷第3期计算机工程2004年2月Vol30腼3Computer EngineeringFebruary 2004●基金项目论文●文章编号: 1000- -3428(2004)03- 0019- -03文献标识码r A中圈分类号: P208Web GIS的新技术伏玉来,周濮汝(武汉大学计算机学院，武汉430072)擲要: 随着网络技术的发展，Web (iIS将成为今后GIS应用的发展方向，该文在回顺Web GIS技术的基础上，对目前新出现的两种Web GIS技术: Java Servlet和(iML进行了介绍，这两种新技术的出现为Web GIS的应用开辟了新的方向。关∈调:互联网地理信息系统; Java Scrvlet; XMLNew Technologies of Web GISFU Yuchen, ZHOU Dongru(Computer School, Wuhan University, Wuhan 430072)[Abstract] Web GIS is an increasingly important component of GIS implementation. This paper revicws the technologics used to implement Wcb GiS,and introduces two new technologics: Java Servlet and GML. They will be leading lcnologies in fcature.[Kcy words] Web GIS; JaVa Servlet; XML1概述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由于互联网地理信息系统(Web GIS)的重要性和它提寻求计算负载和网络流量负载在服务器端和客户端的合理分供的巨大商机，世界各大GIS厂商纷纷推出自己的WebGIS配，这是一种比较理想的优化模式。方案。其中较为成熟的方案有MapInfo公司的MapInfo2 Web GIS技术回顺ProServer, Intergraph公 司的GeoMedia Web Map, ESRI公 司综合各种WebGIS产品，我们大致可以分为动态WebGIS的Intermet Map Server([MS),Autodesk 公司的MapGui ,和主动WebGIS两类。动态WebGIS系统是基于服务器-一侧的deBenteley公司的ModelServer/Discovery等。解决方案，而主动WebGIS 则主要是基于客户端- -侧的解决虽然各个厂商推出的WebGIS方案的实现技术不同，但方案。传统的Web GIS技术主要有CGl、Plug-Ins 和Java是它们的体系结构和系统组织方式基本上是一致的。每个Applet3种。WebGIS系统包括了GIS浏览器、Web服 务器、GIS服务器、2.1遁用周关搂口数据库4部分。首先，用户通过GIS浏览器发出空间查询或Web GIS最先使用的方法是CGI (Common Gateway分析请求，请求通过互联网提交给Web服务器，在服务器Interface)技术。GIS厂 商在其成熟产品的基础上发展端，GIS服务器处理Web服务器提交给它的空间查询或分析Intranet解决方案，通常采用CGI方案，即提供专用空间资料请求，然后,按原路返回处理结果，在浏览器端用不同形式的Web管道。CGI是一种连接应用软件和Web Server的标准表示处理结果，如图形、图像、查询结果对话框等。技术，是HTML的功能延伸。HTML超文本语言是--种不可WebGIS可以简单地定义为在Web上的GIS,与传统的基在浏览器中编辑的静态式文件,它的设计原则是显示资料和于桌面或局域网的GIS相比，WebGIS具有以下的优点: (1)文件，而不是处理资料，因而不能用来产生动态的信息，觖更广泛的访问范围。客户可以同时访问多个地方的服务器上乏互动性。但是，灵活易用的CGI接口与HTML的结合实现的最新数据，而不管GIS服务器实际位于何处，这-Internet/了交互式的动态连接。例如，为了让User存取数据库中的信Intranet所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布的息，CGI可以被用来连接Server中的数据库，在系统中扮演多数据源的数据管理和合成更易于实现。(2)平 台独立性。桥梁的角色。1997年 ESRI推出了MapObjects !nternet Map无论服务器或客户机是何种机器，无论WebGIS服务器端使Server,使用HTML将客户端的请求传给Web Server,而Web用何种CIS软件，由于使用了通用的Web服务器，因此可以Server则通过专用的CGI接口与GIS Server连接，GIS Server透明地访问WebGIS数据，在本机或某个服务器.上进行分布承担了所有的查询、计算工作，将结果构建成-个HTML文式部件的动态组合和空间数据的协同处理和分析，实现远程件传回给Web Server,再将HTML文件传给客户端浏览器。异构数据的共享。(3) 可以大规模降低系统成本。普通GIS在2.2嵌入式(Plug-Ins)每个客户端都要配备昂贵的专业GIS软件,而用户使用的经因为CGI的系统仅提供给客户端有限的GIS功能，传给常只是一些最基本的GIS功能,这实际上形成了极大的浪用户的信息都是静态的，而且Client side的GIS操作都箭要由费。而WebGIS在客户端通常只需使用Web铡览器(有时还Server来处理。解决这个问题的方法是把一部分Server上的要加上一些插件) ,其软件成本与全套专业GIS相比明显节功能移到Client side上，这样不仅加快了使用者操作的反应省。另外，由于客户端的简单性而节省的维护费也不容忽速度，而中国煤化工标准WWW浏览器只提视。(4)平衡高效的计算负载。传统的GIS大都使用文件服务佥项目:CNM H S173045器结构的处理方式，其处理能力完全依赖于客户端，其效率作者简介:伏玉琛(1968一) ,男，博上，主研方向为计算机图肜较低。而当今- 些高级的WebGIS能充分利用网络资源，对学、地理信息系统、多媒体技术;周洞汝，教授，博导千基础性、全局性的处理交由服务器执行，而数据量较小的收稿日期: 2002-12-30E-mail: yuchenfuesina.com供了一些最基本的浏览和导航功能，而缺乏处理地理空间数网络加载，可以说Servlet对Server就如同Apple1对Client -据的能力。解决方法之- 是安装能与浏览器交换信息的专门样，但是，由于Servlet运行于Server中， 因此它们并不错要GIS软件。这种增加浏览器功能的方法就叫嵌入式接口(Plug-一个图形用户界面。从这个角度讲，Servlet也被称为-Ins)。这种嵌入式软件不但可以增加浏览器处理地理空间Faceless Objecto资料的能力，使人们更容易获取地理资料，而且可以减少Java Servlet具有以下优势:Web Server的流量，从而使Web Server更有效地为更多的使(1) Servlet可以和其他资源(文件、数据库、Applet、 Java应用程用者服务，因为大多数使用者的数据处理能力都可以由铡览序等)交互,以生成返回给客户端的响应内容。如果需要，还可以器嵌入式软件来完成。美国ARGUS公司的地图显示软件保存请求-响应过程中的信息。(2)采用Servlet,服务器可以完全授权对本地资源的访间(如数MapViewer (ttp://www.argusmap.com) 就属于这类嵌入式据岸),并EServlet自 身将会控制外部用户的访问数及访问性质。软件。与传统的应用软件类似,嵌入式软件也需要先安装再(3) Servlet可以是其它服务的客户端程序，例如，它们可以用于使用，因而传统软件中不同版本之间的不兼容性及版本管理分布式的应用系统中。问题仍然存在。(4)可以从本地硬盘，或者通过网络从远端硬盘激活Servlet.此外，对嵌入的URL的支持可允许使用者在Internet中(5) Servlet可被链按(chain)。一个Servler可以调用另一个或-系与其它网站建立直接的联系,从而使世界各地的设计人员能列Serve,即成为它的客户端。(6)采用Servlet Tag技术，可以在HTML页面中动态调用Servlet.够透过Inteme在设计项目.上进行合作。(7) Servlet API与协议无关.它不对传递它的协议有任何假设。2.3 Jav& Applet(8)像所有的Java程序-一样，Sarvlet拥有 面向对象Java语言的所尽管嵌入式软件可以和浏览器一起有效地处理空间资有优势。料，但这种方法仍有不少缺陷。首先，它将导致客户端负担Serviet提供了Java应用程序的所有优势可移植、稳健、过重，因为几乎每个软件厂商都希望它的软件能与网际网络易开发。使用SerVet 的Tag技术, Servlet能 够生成嵌于静态兼容。显然这不符合标准浏览器的设计概念。其次,众多嵌HTML页面中的动态内密。入式软件的管理会成为信息技术部门的一个大问题，因为无一个Servlet被客户端发送的第-个诸求激活，然后它将论任何人，只要可以进入网际网络就都可以下载安装最新的继续运行于后台，等待以后的请求。每个请求将生成-一个新嵌入式软件。为解决上述问题，网际网络程序语言应运而的线程，而不是一个完整的进程。多个客户能够在同一个进生。目前最普及的网际网络程序语言是Java,另- -种语言是程中同时得到服务。一般来说，Servlet进程只 是在Web由微软公司提出的Active X。而与Java相比, Active X尚有网Server卸载时被卸载。络安全问题。Java Setrvlet有着比CGI效能高、激活时间快、Servlet间网际网络程序语言与前面所述的几种方法的不同之处主内部通信容易、安全性高等优点。透过Applet与Serve成对要在于，允许可执行的Applet从 Web Server上传到客户端机的使用，可提供数据流的压缩及加密，新-代的WebGIS数器上，并直接在客户端机器上执行，从而省略了-整套传统据在网络封包加密采用SSL传输机制，并依认证签署解放资软件的安装过程。由于程序是在客户端执行的，因此避免了料，Java的保密方案采用DSA签署，若无对应的Key,是无用户和Server之间不必要的信息流量，提高了整个网络的执法拆解数据流的，这技术广泛地用在全球电子商务的信用卡行效率。另外，这种方法让用户可以自由地处理每个地理实交易方面。目前Web GIS主要仍着重在图形展示与查询功能体，而不只是获取一幅由Server处理好的静态地图。上，大多数的WebGIS目前主要功能仍在应用程序端的开发3 WebGIS技术的新越势(Applet),提供使用者查询及图形分类展示等，尚未能提供以上所述为传统开发WebGIS服务所常用的技术，而随空间、网络、叠加分析等之功能，未来将继续朝着服务器应着网际网络的蓬勃发展，有两种网际网络上的新技术是在开用(Java Servet)分析功能，以提供更多的高级应用。基于发WebGIS时值得注意的: - -是Java Servlt技术;另一个则Java Servlet的Web GIS结构如图1所示。是XML的技术。「ClientIClient 2厂 Client 33.1 Java Servlet. HTP HTPHTTPJava Servel是用Java编写的Server端程序，它与协议和平台无关。Servlet运 行于Java-enabled Web Server中。 JavaWeb Servermap-Servlet ConnectorServlet可以动态地扩展Server的能力,并采用请求-响应模Java Servlet式提供Web服务。. EngineTCPIP最早支持Servet技术的是JavaSoft的Java Web Server.此后，一些其它的基于Java的WebServer开始支持标准的Servlet API. Servlet的主要功能在于交互式地浏览和修改数Application Sever(NT Service/Java Application1据，生成动态Web内容。这个过程为:(|)客户端发送请求至服务器端。(2)服务器将请求信息发送至Servlet.(3)Serle生成响应内容并将其传给Servere响应内容动态生中国煤化工:Cierver，通常取决于客户端的请求。MYH.CNMH G(4)服务器将响应返回给客户端。圈1基于Java Servlet的Web GIS鲔枸Servlet看起来像是通常的Java程序。Servlet导 入特定的3.2地理标记语育(GML)属于Java Servlet API的包。因为是对象字节码，可动态地从XML是互联网联合组织(W3C) 创建的一组规范，以便f软件开发人员和内容创作者在网页上组织信息，其目的息抽象模型,即空间实体特征及需要封装。地理特征(Fealure)不仅在于满足不断增长的网络应用需求，同时还希望借此能包括- -系列的属性和相应的几何信息，- 一般来说属性由名够确保在通过网络进行交互合作时，具有良好的可靠性和交字类型和值组成，几何信息基本元素如点线、面、曲互操作性。与HTML一样，XML也源自SGML ( Standard线、多边形等组成。目前GML主要局限在2维应用，正扩展Generalize Markup Language ，一种老资格的通用标记语到2维半和3维空间以及特征间的拓扑关系。GML允许相当言)，它保留了SGML80%的功能，使复杂程度降低了复杂的特征，如特征闻的嵌套。例如飞机场由出租汽车道、20%，尽管如此，XML却有着HTML语言所欠缺的巨大伸缩飞机跑道等组成。GML封装了空间地理参考系统，空闻地性与灵活性。XML不再像HTML-样有着一成不变的格式。理参考系统是地理信息系统数据处理的基础。GML封装了XML实际上是:●种定义语言，即使用者叮以定义无穷无尽空间地理参考系统、主要的投影关系等，保证分布式处理的的标记来描述文件中的任何数据元素，从而突破了HTML团扩展性和灵活性。GML可以实现地理数据的分布式存储。定标记集合的约束，使文件的内容更丰富更复杂并组成-一个GML对地理数据的分发是非常方便的技术手段，但其作用完整的信息体系。不止局限于此，同样可以成为地理数据分布式存储的重要手OpenGIS联盟(Open GIS Consortium, Inc.)于2000年S段。主要的技术工具是XLink和Xpointer.月发表一种名为地理标记语言Geography Markup Language美国ESRI公司在IMS (nternet Map Server)运用了名为(GML)的文件标记语言，其目的在叙述、说明地理信息，可ArcXML (AXL) 卷标语言,其主要用途亦在处理空间信息以很容易地呈现空间信息的结构及内容，并能做开放式空间的叙述、呈现、交换及管理，并将空间信息在不同的机器上信息的交换及管理。运用GML，封装的地理数据种图形解进行通信。释是清楚分离的。如前所述，图形解释格式包括SVG、.文献VML和X3D等。1 邓广. Iterenc/Intranet 上的空间信息浏览微电脑世界,1998, (38)GML是使用文本表示地理信息的，文本比较简单、直2卓 泳. Web GIS技术剖析.微电脑世界，1998, (49)观，容易理解和编辑。已经在空间信息和3维显示上得到广3张犁互联网时代的地理信息系统.测绘学报,1998.27(1)泛应用的数据格式是虚拟现实建模语言VRML(Vitual4乔智君. XML在空间信息管理中的应用. h:://9.cn.ibm.com/deloperWorks/cnxm1xgis/index.shtmlReality Markup Langiage),现在这些VRML模型元素一样可5 Peter L. GIS on the Intemet: Applications, Technologies and Trends.以在GML.上应用。htp://www sicad.de/pages/ueber uns/puliationen/dr/v9902 _aw_在GML中封装了地理信息及其属性, GML基于地理信laste.pdf患臧癌※※※※※※※※※※*※※※※旅※※※※※※褒※※暇※熟※※※※※※※※※※※*※※※※※※※※※※※崇※※账※必※※※※※※※察粥嗽嫩※※*※承斑(上接第5页)资不贬值的一种好方法。而且XML技术对于元数据来说也主要的ETL厂商的产品中，都已经集合了MQ Series,而是至关重要的，因为在不同的元数据仓库和元数据工具之间Informatica更是利Vitria、WebMethods连接。XML可以完备、统一地描述元数据，这样它们就可以互相ETL和EAI的融合是必需的，主要有以下的几个原因:通信。总之，XML的出现使得工具之间协同工作能力增1)多样的异构数据源，尤其是后端ERP和遗留系统，这使得单强，丰富了最终用户的选择，提高了这些工具的效率。一的技术变得站不住脚了。2)由信息中间件并不能解决元教据的需(5)开发ETL程序的选择求，在系统的再利用和维持上仍然需要技术人员和管理人员来协由于每种ETLI具有自己的特性，尤其是它们的转换引助，EAI并不能单独地完成任务。3) 基于查询分析和基于事务处理擎都是黑箱操作,数据仓库开发人员和管理员应该在数据源的系统之间的基本差异,决定了批量ETL处理利快速消息的EAI同和目标数据仓库超过一定数量的情况下选择使用ETL.在没时并存。ETL.L具解决 了决策支持的查询分析的数据集成问题，目有ETLI具提供的自动化和元数据的情况下，开发团队要完前并没有新的想法可以替代它。3.3一种客项的ETL工具评测标准成大量的手写代码、很多源和目的接口。因此开发人员会选如果没有公正的第三方评测标准，厂商自己的评测将变择使用ETL工具来作为提高效率的主要手段。成一种变相的广告和竞争的游涡。公正的第三方评测会促进4结束语厂商花更多的精力在技术的提高上，有利于行业的发展。现本文从普通定制ETL需要的工作环境，ETL具体步纂开在TPC-H标准正在推出。始，剖析了ETL的整个流程;参考国外ETL产品发展状况,3.4元敷据标准CWM研究了ETL产品的现有特性，重点分析了Oralce的ETL处对于开发入员和管理人员来说压倒-一切的重点是在ETL理;分析了下一步的发展趋势。全文基本涵盖了ETL的方方的过程中(就是数据从原来事务系统中提取和加载到数据仓面面，希望对今后的开发研究工作能够有所帮助。库的这个点)抓住元数据。从整个体系结构看来，ETL工具所在的位置是抓住元数据的最佳点，它跨着源数据库和月标I Agosta L. The Data Warchousing ETL Too Murket Maures. htp:/www.metagroup.com-cgi-bin/incgi/jsp/displayArticlc.do?oid-32637数据仓库。XML是帶助规范化元数据的最好的选择，开发2 Agosta L. Extraction, Transformation and Loading in Transition. htp:/i人员和数据管理员都会寻找在设计、查找上和CWM的XMIwww.metagroup. com/gi-bin/ niciysp/displayAticle.do?oid-32539标准相融的ETL工具。31 Gil:中国煤化工suuu h/wwThe Common Warehouse Metamodel (CWM)的元数据标metArticlc do?oid=412344 OracAn Oracle White Paper.准已经被众多的厂商认可，也足够完备允许ETL的厂商来实hTMHCNMHGration_ owp.htm施。XML和在CWM中内部交换的XML标准一XMI将 会被5 The Common Warehouse Metamodel Specification. ht://ww.omg.广泛采纳。因为采用了统-标准,在今后的发展中还可以重org/cgi-bin/doc?ad/01-02-01.pdf复利用，所以它是保护在ETL.设计、数据表现工具中的投- -21-