网络GIS原理与应用.ppt

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网络GIS原理与应用主讲人：

王明军Email:

武汉大学资源与环境科学学院主要内容：

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（GeographicInformationSystem，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）MapServerGISDatabaseWebBrowserRequestMap13二、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nWebGISnMobileGISnGridGISnDistributedGISnDistributedGIServicen23二、网络GIS基本理论1）、WebGISComputerProgrammingDatabaseDevelopmentWebDesign&InternetMappingCartographicTheoryGraphicDesignDigitalMapping&GISAnalysis24二、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、JavaApplet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JavaApplet34二、网络GIS基本理论p服务器端采用CGI模型体系结构BrowserIENetscapeWEBServerGISServerSpatialDatabaseRelationalDatabase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BrowserIENetscapeWEBServerISAPISpatialDatabaseRelationalDatabase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ServerAPI往往依附于特定的Web服务器，Dll形式ServerAPI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JavaApplet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WEBGISCGIIMS,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ServerAPI的WEBGISServerAPIGeoBeansIMS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WEBGISPlug-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WEBGISActiveXGeoMediaWebMap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JavaApplet的WEBGISJavaAppletActiveMap,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（Java2EnterpriseEdition）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、JavaServlet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，JavaServlet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（ComponentObjectModel，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（MicrosoftTransactionServer，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