兼容多GIS系統(tǒng)的資源管理平臺的研究

楊 君

（遼陽技師學(xué)院，遼寧 遼陽111000）

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System 或Geo -information System,GIS）有時又可 稱為“地學(xué) 信息系統(tǒng)” 或“資源 與環(huán)境信息 系統(tǒng)”。 他是一 個特殊定位的非常重要的 立體信息系 統(tǒng)。 它要在計算機(jī)軟件系統(tǒng)、硬件 系統(tǒng)的支持 下，對整 個或是部分地 球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。 GIS 處理、管理的對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題

1 當(dāng)前主流的GIS 系統(tǒng)

1.1 ARCGIS

ArcGIS Desktop 是一個集成了眾多高級GIS 應(yīng)用的軟件套件，它包含了一套帶有用戶界面組件的Windows 桌面應(yīng)用。 ArcGIS 服務(wù)器的產(chǎn)品規(guī)格符合信息技術(shù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可以與其它企業(yè)所生產(chǎn)的軟件進(jìn)行完美合作，例如Web 服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）以及在企業(yè)級別的應(yīng)用開發(fā)框架中包括.NET 和JAVA2 企業(yè)級平臺（J2EE）。 這能夠使GIS 與其它海量的信息系統(tǒng)整理技術(shù)進(jìn)行整合。

1.2 Supermap

SuperMap GIS 2008 包括組件式開發(fā)平臺，開放式桌面平臺，空間數(shù)據(jù)庫引擎，嵌入式開發(fā)平臺，服務(wù)式GIS 開發(fā)平臺，導(dǎo)航應(yīng)用開發(fā)平臺和數(shù)據(jù)處理平臺七個主要的產(chǎn)品線。SuperMap GIS 開放式桌面平臺包括SuperMap Viewer、SuperMap Express 和SuperMap Deskpro 三個不同的產(chǎn)品。

1.3 Mapinfo

由于MapInfo 容易學(xué)習(xí)掌握，功能強(qiáng)大，擴(kuò)展能力強(qiáng)，又能與工作生活中的數(shù)據(jù)庫直接建立連接，因此發(fā)展迅速。 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，MapInfo 又相繼推出了DOC 版本的2.0 和Windows 版本的3.0 版。直到1995 年底，MapInfo 又推出了他的最新版本mapInfo Professional。這個版本是首個可以在Windows 95 和Windows NT 上運(yùn)行的桌面地圖信息軟件。 每一次的版本升級，MapInfo 都會做出很大改進(jìn)，使其功能越來越強(qiáng)大，界面越來越簡單易掌握。MapInfo 可對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)更新與維護(hù)，確保用戶數(shù)據(jù)的一致性。

2 系統(tǒng)兼容性研究

2.1 系統(tǒng)兼容性設(shè)計

GIS 系統(tǒng)在計算機(jī)和信息技術(shù)的快速發(fā)展下，正發(fā)展系統(tǒng)和數(shù)據(jù)規(guī)模的“大型化”、 面向整個社會，滿足社會各界對有關(guān)地理信息的需求的“社會化”，概括起來就是“簡化操作”，“開放數(shù)據(jù)”，“面向服務(wù)”，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)從數(shù)據(jù)乃至系統(tǒng)之間的完全共享和互動。 因此，GIS 發(fā)展的必然趨勢是WebGIS。根據(jù)對系統(tǒng)總體功能需求的分析，將本文的GIS 系統(tǒng)按照功能劃分為定制地圖和瀏覽地圖兩大部分，其中定制地圖和瀏覽地圖還有其他子模塊。 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 GIS 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

本GIS 系統(tǒng)主要包括以下幾個功能模塊， 即：GIS Map Service、GIS REST Service、Meta Data Management、WebGIS 客戶端。 本文根據(jù)需求從GIS 空間數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)作為該Web GIS 系統(tǒng)的背景地理圖片信息；GIS Map Service 實現(xiàn)對特定GIS 系統(tǒng)的圖層信息標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)化為REST 服務(wù)中的文件資源；GIS REST Service 以資源服務(wù)方式對外提供基礎(chǔ)地理信息圖片服務(wù)，同時也提高了二次開發(fā)所需的其他資源服務(wù)；Meta Data Management 模塊以HTTP/SOAP 方式訪問GIS Map Service 為前端客戶按需獲取地圖提供支持， 同時為用戶提供管理GIS 信息的界面；WebGIS 客戶端將使用Flex 技術(shù)提供各類GIS 服務(wù)， 同時預(yù)留出一部分接口供用戶二次開發(fā)使用。 本系統(tǒng)是在SuperMap 平臺上二次開發(fā)的地理信息系統(tǒng)。

本文運(yùn)用從整體到局部的設(shè)計方法將面向有線電視網(wǎng)絡(luò)管理的GIS 系統(tǒng)的各個部分劃分為各個小的功能模塊， 分別對其進(jìn)行設(shè)計。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，這樣有利于開發(fā)和維護(hù)，提高模塊復(fù)用率，減少開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，易于擴(kuò)展新的功能。

2.2 客戶端服務(wù)器

本系統(tǒng)采用B/S 結(jié)構(gòu)，因此客戶端實際上就是各種Web 瀏覽器。從功能上說，客戶端是用戶的交互界面，主要完成地圖的顯示、響應(yīng)用戶的操作、向服務(wù)器發(fā)送查詢請求并將請求結(jié)果進(jìn)行顯現(xiàn)。 本文選擇Flex 作為WebGIS 客戶端的實現(xiàn)技術(shù)。

傳統(tǒng)的Web 應(yīng)用程序是基于HTML 頁面靜態(tài)的數(shù)據(jù)傳遞模式，隨著Web 應(yīng)用復(fù)雜程度越來越高， 這種模式已經(jīng)不能滿足用戶更高的要求，這就促進(jìn)了豐富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序（RIA）的出現(xiàn)，RIA 具有高度的互動性、豐富的用戶體驗及功能強(qiáng)大的客戶端[25]。RIA 將桌面應(yīng)用程序響應(yīng)性和豐富性與Web 應(yīng)用程序廣度結(jié)合在一起， 以滿足用戶更為直觀和極具交互性的在線體驗?；赗IA 技術(shù)構(gòu)建WebGIS 已成為一個趨勢。

目前，RIA 領(lǐng)域異常熱鬧， 市場上主要的RIA 客戶端開發(fā)技術(shù)主要有Adobe Flash、Adobe Flex、Ajax、SilverLight 和JavaFX 等。這些技術(shù)各有特點，其中SilverLight 和JavaFX 技術(shù)由于推出不久，尚不成熟，因此不作考慮。 Ajax 技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛， 如GoogleMaps、Mapabc 等都采用了此技術(shù)，但是出于性能考慮，采用地圖切圖預(yù)生成的方式，雖然性能方面有所提高，但是不能實現(xiàn)復(fù)雜的交互計算功能。Ajax 針對不同的瀏覽器通過JavaScript 采用不同的技術(shù)處理矢量圖形，這種跨平臺跨瀏覽器的代價就是代碼異常復(fù)雜，交互性不強(qiáng)且效率較低。 同時Ajax 技術(shù)的其他缺陷比如：不被搜索引擎支持、不支持瀏覽器的后退功能、純粹的JavaScript、不支持智能終端設(shè)備等，限制了Ajax 技術(shù)的應(yīng)用推廣。 基于組件的Flex 技術(shù)是由FlashPlayer 運(yùn)行的RIA 應(yīng)用。Flash 最初是為了在瀏覽器中播放矢量動畫而設(shè)計的，因此能很好地處理矢量和柵格數(shù)據(jù)， 非常適合作為WebGIS 的客戶端，所以本文選擇Flex 技術(shù)構(gòu)建基于RIA 的WebGIS 系統(tǒng)。

2.2.1 Flex 概述

Flex 是目前最新開發(fā)富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的主要平臺，是同時期最完善的RIA 技術(shù)。 Flex 技術(shù)使得Web 地圖不再是單調(diào)的瀏覽和簡單的查詢，它使系統(tǒng)具有豐富的界面操作體驗、良好的視覺體驗。如地圖移動、拖拽、縮放時，會自動向服務(wù)器請求需要的圖片，圖片會自動補(bǔ)全新的顯示區(qū)域， 這些計算和處理全部都是使用Flex 在瀏覽器端完成的。

Flex 是Adobe 公司推出的一系列產(chǎn)品和技術(shù)，是目前最流行的富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序(Rich Internet Application, RIA)開發(fā)技術(shù)之一。Flex 是高效率的開放源碼框架，可用于構(gòu)建和維護(hù)在所有主流瀏覽器和操作系統(tǒng)部署的極具表現(xiàn)力的Web 應(yīng)用程序。 Flex 應(yīng)用程序框架由MXML、ActionScript 文件和Flex 類庫三部分構(gòu)成，如圖2 所示。 開發(fā)人員可以利用MXML 或ActionScript 編寫程序，MXML 負(fù)責(zé)應(yīng)用程序核心內(nèi)容的主要布局 （可視組件），ActionScript 用于以腳本形式編寫驅(qū)動應(yīng)用程序需要的所有邏輯。 順便說一句，MXML 在后臺會被編譯成ActionScript。也就是說，只是用ActionScript 就可以創(chuàng)建完備的Flex應(yīng)用程序。 同時Flex 框架還提供了豐富的控件， 大大提高了開發(fā)效率。

圖2 Flex 程序執(zhí)行的過程

Flex 可以創(chuàng)建一種能增強(qiáng)用戶體驗的應(yīng)用程序， 可以實現(xiàn)Web Services、遠(yuǎn)程對象、拖放、內(nèi)建動畫效果和其他簡單互動界面等功能，還可以用Java 做出一個應(yīng)用，把Flex 的技術(shù)融合到J2EE 中。 和傳統(tǒng)的HTML 應(yīng)用程序的用戶體驗相比，F(xiàn)lex 具有強(qiáng)大的優(yōu)勢。 總之，F(xiàn)lex解決了Web 應(yīng)用中最繁瑣的Web 客戶端問題。

2.2.2 Web 服務(wù)器

開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的第一步是安裝一個Web 服務(wù)器，在Linux 平臺下使用最廣泛的免費(fèi)HTTP 服務(wù)器是W3C 及Apache 服務(wù)器，而Windows 平臺使用IIS 的Web 服務(wù)器。 在選擇Web 服務(wù)器時應(yīng)從以下幾個方面來考慮：網(wǎng)站規(guī)模和用途、選擇商業(yè)的還是免費(fèi)的、考慮操作系統(tǒng)平臺、是否選用多功能的Web 服務(wù)器、考慮對Web 應(yīng)用程序的支持等，下面簡單介紹幾種主流的Web 服務(wù)器產(chǎn)品。

（1）Microsoft IIS

Microsoft 的Web 服務(wù)器產(chǎn)品為Internet Information Server（IIS），IIS 是Windows 的一個組件，使用Windows 安裝盤就可以安裝。 IIS 是目前最流行的Web 服務(wù)器產(chǎn)品之一。 Internet 服務(wù)管理器是IIS 的圖形界面的管理工具，用來控制Internet 服務(wù)和監(jiān)視配置。 IIS 服務(wù)器是一個綜合性的Internet 信息服務(wù)器， 它除了可用來建立Web 網(wǎng)站之外，還可用來建立FTP 網(wǎng)站、SMTP 服務(wù)器和NNTP 新聞服務(wù)器。

（2）IBM WebSphere

WebSphere 是一組專門為商務(wù)網(wǎng)站設(shè)計的套件，它為用戶提供了一個充分利用Internet 的集成解決方案。它能幫助客戶在Web 上創(chuàng)建自己的業(yè)務(wù)或?qū)⒆约旱臉I(yè)務(wù)擴(kuò)展到Web 上， 提供了一個可擴(kuò)展的可靠的跨平臺的解決方案。

WebSphere Application Server 是一種功能完善、開放的Web 應(yīng)用程序服務(wù)器，是IBM 電子商務(wù)計劃的核心部分，它是基于Java 的應(yīng)用環(huán)境，用于建立、部署和管理Internet 和Intranet Web 應(yīng)用程序。

（3）Apache

Apache 源自于NCSA 服務(wù)器httpd， 該服務(wù)器添加了一些功能后就成為了Apache 。 Apache（阿帕奇）是目前最為流行的Web 服務(wù)器，其源代碼完全開放， 完全能夠勝任每天有數(shù)百萬人次訪問的大型網(wǎng)站，它支持UNIX、Windows 和Mactonish 等操作系統(tǒng)平臺。 它快速、可靠并且可通過簡單API 擴(kuò)展，Perl/Python 等解釋器可被編譯到服務(wù)器中。

由于Microsoft IIS 服務(wù)器是作為Microsoft 系統(tǒng)的一部分而一起提供的，而且由于它本身也是一個很好的服務(wù)器，因此，絕大部分基于Microsofts 的Web 服務(wù)器使用的是IIS。 本文的應(yīng)用程序是基于Windows 平臺建立的， 所以在這里選擇了比較方便的Microsoft IIS 服務(wù)器。