Web GIS 技 术 剖 析
卓 泳
---- 地 理 信 息 系 统(GIS) 同 时 管 理 地 理 空 间 信 息 和 数 据 库 属 性 数 据, 在 城 市 规 划、 地 下 管 线 管 理、 市 政 设 施、 房 地 产、 交 通 管 理 等 领 域 有 着 广 泛 的 应 用 价 值。 随 着 近 年 来 计 算 机 技 术 的 发 展，GIS 在 组 成 结 构 和 应 用 技 术 等 方 面 已 与 传 统 的GIS 技 术 有 了 很 大 的 不 同, 而 基 于 Internet/Intranet 的Web GIS 则 是GIS 技 术 发 展 的 新 趋 势 之 一。
Web GIS 的 特 点
---- Web GIS 可 以 简 单 定 义 为 在Web 上 的GIS。 当 前Internet/Intranet 正 在 以 惊 人 的 速 度 迅 速 膨 胀 发 展， 在 这 样 的 形 势 下， 如 何 将GIS 引 入Internet/Intranet 世 界， 使GIS 充 分 利 用 和 发 挥 互 联 网 的 优 势， 就 成 为GIS 发 展 研 究 的 一 个 重 要 课 题。 与 传 统 的 基 于 桌 面 或 局 域 网 的GIS 相 比，Web GIS 具 有 以 下 的 优 点：---- 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。
---- 平 台 独 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。
---- 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 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。
---- 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。
---- 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。
---- 在 享 受 Web GIS 为 我 们 带 来 的 上 述 好 处 的 同 时， 还 应 看 到 目 前 Web GIS 还 存 在 着 许 多 不 成 熟 的 方 面， 如 进 入Internet 带 来 的 网 络 速 率 的 限 制 及 相 应 的 安 全 性 问 题 等 等。 因 此 预 计 在 今 后 的 一 段 时 期 内，Web GIS 将 首 先 在Intranet 上 获 得 更 为 广 泛 的 应 用。
Web GIS 的 组 成 结 构
---- 为 追 随Web GIS 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Internet Map Server for ArcView, 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Web GIS 技 术， 如 http://www.esri.com、http://www.mapinfo.com 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.cn)， 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Web GIS 系 统， 从 实 现 形 式 上 可 分 为 以 下 两 类：---- 1 ． 动 态(dynamic) 的Web GIS
---- 这 类GIS 系 统 是 目 前Web GIS 实 现 的 主 要 形 式。 实 际 上， 最 早 的Web GIS 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 (Common Gateway Interface) 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Web GIS。 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 Script 等 解 释 型 语 言 写 成。 近 期 许 多 网 站 开 始 用ASP(Active Server Pages) 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Web GIS 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GIS Server 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Web GIS
---- 主 动 的Web GIS 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Web GIS 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Web GIS， 而Java 是 开 发 主 动 的 Web GIS 的 主 流 技 术。 采 用 主 动 的Web GIS 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。
---- ( 作 者 地 址： 杭 州 市 延 安 路473 号 杭 州 市 城 市 建 设 档 案 馆，310006； 收 稿 日 期：1998 年11 月)
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