WebGIS主流构建模式的研究及其发展趋势

WebGIS主流构建模式的研究及其发展趋势
[摘要]WebGIS技术是GIS系统与Internet技术相结合的成果，通过利用Internet 技术GIS能更灵活方便地为用户服务。

随着WebGIS 的飞速发展,其应用领域在不断扩大。

可以预见,随GIS 溶入IT 发展的主流和计算机通讯技术的不断发展,必然使得WebGIS 朝着一个分布式的、开放的、大众化的、全球性的方向发展。

[关键词]WebGIS 网络构建模式Java Applet
中图分类号：TP3 文献标识码：B 文章编号：1102－6908（2007）032－059－02
由于国际互联网（Internet）的迅速崛起，使得Web技术成为高效的全球信息发布技术。

因此，利用Internet技术在Web上发布地理信息，就能从WWW的任意一个节点浏览WebGIS站点中的地理信息，并进行各种信息检索和处理，这就为地理信息的开放和共享性提供了切实可行的技术。

一、WebGIS主流构建模式
（一）通用网关接口模式（Common Gateway Interface，
CGI）
通用网关接口CGI是最早实现动态网页的技术，可以通过浏览器进行交互操作，并返回相应的操作结果。

CGI相当于在外部应用程序与Internet/Intranet Web网络服务器之间架设了一座桥梁，使Web服务器可以对客户端的请求作出响应。

基于CGI的WebGIS是用外部CGI程序通过环境变量、命令行参数、标准输入、标准输出与Web服务器和GIS服务器进行通信，并传递有关参量和GIS处理结果。

CGI也是最早的Web数据库连接技术，几乎所有的Web服务器都支持CGI。

开发者可以使用任何一种语言，例如C、C++、Delphi、Visual Basic或Perl编写CGI应用程序。

这种方法的缺点是，对于每一个客户机的请求，都需要重新启动一个新的服务进程，当有多用户同时发出请求时，服务器的负担重。

目前市场上推出的WebGIS 系统软件, 有一部分是利用此原理实现的, 如Mapinfo公司开发的MapXtreme for Windows，它集成了地图控件MapX和网络应用开发工具Hatesite，组成一个集成的WebGIS解决方案软件包，提供了地图显示、专题图、缓冲区分析、地图编辑、空间选择等功能。

（二）服务器应用程序接口模式(Server API)
Server API是由Netscape公司提供的编程接口，是为了克服CGI方法的低效率问题而产生的。

通过编写服务器方插件（Plug-in）来实现数据访问，其过程与CGI方式相同，但是作为动态链接库加载，可以节约内存并大大提高软件运行效率。

这种方法的缺陷在于它依附于特定的服务器和计算机平台。

美国ESRI公司推出的Internet Map Server(IMS)软件产品就是这种模式的典型代表。

（三）插件技术（Plug-in）模式
在WebGIS中，“插件技术”被称为“GIS Plug-in”，简称GIS插件。

GIS Plug-in可使Web浏览器支持特定格式的GIS
数据处理，并为Web浏览器与GIS服务程序之间的通信提供条件，它能直接处理来自服务器的GIS矢量数据，同时，GIS Plug-in可以生成自己的数据，以供浏览器或其它Plug-in显示使用。

Plug-in必须安装在客户机，然后才能使用。

利用Plug-in插件实现ＷebGIS系统的有美国Autodesk公司的Mapguide，这一系统利用客
户端的MapGuide Plug-in插件和服务器端的MapGuide Server，通过其特有的“地图窗口文件”
（MWF）实现基于矢量图形数据和用户接口标准信息。

（四）ActiveX模式
ActiveX 是微软公司提出的一种建立在OLE标准之上的规范和公共框架。

能实现GIS功能的ActiveX控件称为GIS ActiveX控件，它通常被包容在HTML代码中，能与Web浏览器无缝地结合在一起，并通过标签来定义和获取，主要用于实现WebGIS中的空间数据处理和分析功能。

GIS ActiveX控件可以用多种语言实现，能被任何支持OLE 标准的程序语言或应用系统所使用（复用），因此比GISPlug-in 模式更加灵活和方便。

这也使得复用已有GIS软件的源代码成为可能，从而加快GIS软件的开发进程。

美国ESRI公司推出的MapObjects软件系统就采用了ActiveX控件技术，它包含了大量丰富的可编程组件，拥有很强的GIS功能和制图功能，用户可通过调用这些构件来建立自己的WebGIS应用系统。

二、WEBGIS构造模式分类
WebGIS应用客户端/服务器概念来执行任务,按照负载的轻重和处理性质可以将WebGIS构建模式分为以下两类：1．基于服务器端的WebGIS模式，称之为“胖服务器端，瘦客户端”的网络GIS。

其主要特点是服务器端的负载较重，GIS的绝大部分功能都是在服务器端实现的，客户机的浏览
器仅充当前端的对用户友好的接口。

这种模式对网络传输无疑是非常繁重的负担，基于服务器端的WebGIS构建模式有CGI模式和Server API模式。

2．基于客户端的WebGIS模式称之为“瘦服务器端，胖瘦客户端”的网络GIS。

基于客户端的构建模式将GIS数据和数据处理功能放在客户端，用户在客户端通过浏览器向服务器端发出请求，服务器通过计算将所需的数据和处理工具返回给客户机端。

客户机端在接收到所需的GIS数据和GIS处理工具以后，根据用户的操作指令，进行相应的GIS数据处理和分析等操作，此时将不再需要服务器的参与，所有的操作都将在客户端进行，因而具有操作方便、灵活、速度快等优点，但处理大型数数据库和完成复杂的GIS空间操作的能力十分有限。

基于客户端的WebGIS构建模式有GIS Plug-in 模式，GIS ActiveX模式和GIS Java Applet模式。

三、WebGIS构建模式发展展望
WebGIS 提供了一种地理信息表现、组织、共享、利用的有效机制。

与一些网络信息系统仅利用互联网进行信息共享不同的是，地理信息本身的区域性、层次性、综合性的特点决定分布式的因特网是其最佳形式，技术发展和社会需要把WebGIS从试验研究推向社会应用，随着网络物理线路通
讯能力的提高、网络浏览器和服务器软件的升级、软件技术的发展，WebGIS随之在服务能力、用户界面、易接近性、服务内容、服务范围等方面将有长足的进步，可以预见，在今后相当长的一段时间里，WebGIS 的应用将会有飞速的发展，是GIS研究的主要内容之一。

目前的各种WebG1S解决方案都不很完善，还有待于进一步发展，其发展趋势主要为：1．基于.NET平台的WebGIS构建模式。

Microsoft公司基于“软件就是服务理念”在2001年提出的 战略计划,.NET框架是生成、部署和运行Web服务及应用程序的平台,其战略核心是WebService。

由于WebService是在代码级上工作的,能够被其它软件调用,并与其它软件交换数据,最终形成一个能与用户交互的应用系统,因此基于WebService的GIS系统有望在更高层次上解决现有WebGIS 构建模式下不能很好地解决的在大范围内GIS数据集成和共享这一难题。

基于.Net平台建立的WebGIS系统将不再关注单个的网站和与因特网连接的单个设备,而是让所有的计算
机群。

相关设备和服务商协同工作提供更加广泛和丰富的解决方案,通过Internet标准的服务描述协议WSDL标准的服务调用协议SOAP和标准的数据描述语言XML建立的基于WebService的GIS系统可以解决WebGIS的分布式、互操作等目前的技术难点和运行瓶颈,做到真正的信息共享;
2．基于网格的WebGIS构建模式。

互联网技术正经历着
Internet->Web->网格的发展历程，网格技术已逐渐成为新一
代计算机网络技术发展的主流。

在基于网格技术的网络环境下,互联网应用更强调网上各种资源的共享与互操作性,这种
发展趋势必将对当前各种形式的WebGIS构建模式产生越来
越深刻的影响。

3．动态仿真、虚拟现实与WebGIS的结合。

基于三库(图形、影像、DEM)一体化的实时3D可视化技术发展非常迅速,在PC机上已实现GIS环境下的三维建筑物室内外漫游、信息查询、空间分析、剖面分析等功能。

随着数字地球、数字中国、数字城市等相关工作的开展,目前基于二维的WebGIS显然已不能满足日益需求的三维GIS在Internet/Intranet上应用。

结合虚拟现实的可视化优点和GIS的空间分析功能,运用WWW上构建虚拟现实环境的国际标准VRML(Virtual Reality Modeling Language)及OpenGL编程等技术在Internet环境下
实现虚拟3DGIS已成为国内外研究的热点。

虚拟现实地理信息系统(VR-GIS)主要是通过VRML转换文件格式,把GIS信息转到VR(虚拟现实)中表示,它是一个在传统GIS数据基础上,利用VR的制图功能,采用VRML标准的GIS系统把虚拟现实地理信息系统(VRGIS)应用到互联网上和WebGIS技术相结合实现WebVRGIS是地理信息系统发展的必然阶段;
四、结束语
WebGIS是GIS与Internet的有机结合，是Internet在GIS 领域的延伸，它极大地拓展了GIS技术的研究和应用的领域。

经过几年的发展，WebGIS已经积累了丰富的构造模式和实现方法，在GIS未来的发展方向上，WebGIS必将成为主流技术。

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