（地圖學與地理信息系統(tǒng)專業(yè)論文）基于webgis的臺風信息檢索系統(tǒng)研究.pdf

華東師范大學碩士學位論文 摘要 摘要 臺風是世界上破壞性極大的自然災害之一。中國所處的西北太平洋地區(qū)是臺 風發(fā)生最頻繁的地區(qū)，同時中國是世界上遭受臺風影響最嚴重的國家之一。隨著 科學技術的發(fā)展，研究臺風、獲取數(shù)據(jù)的手段的增強，使得臺風數(shù)據(jù)迅速增加， 于是要求以一種高效的手段來管理、分析、檢索和共享臺風數(shù)據(jù)。 w e b g i s 是i n t e r a c t 與g i s 結合的產物。它不但具有g i s 的數(shù)據(jù)采集、管理、 分析等功能，還具有i n t e m e t 信息發(fā)布和共享的特點。它是目前g i s 發(fā)展的趨勢 之一。隨著g i s 在各領域應用的深入，w e b g i s 的應用也越來越廣泛，這證明 w e b g i s 是一種高效的數(shù)據(jù)管理和分析手段。因此，w e b g i s 為臺風數(shù)據(jù)的檢索 與共享提供了新的方法。本文將研究如何使用w e b g i s 為臺風信息檢索提供服務。 w e b 技術的發(fā)展給w c b 系統(tǒng)提出了更高的要求。在當前w e b 2 0 技術框架下， w e b g i s 具有怎樣的發(fā)展趨勢，怎么將w e b 2 0 的新技術與w e b g i s 結合起來， 使w e b g i s 系統(tǒng)具有更好的交互性，這也是本文將要探討的問題。 在研究w e b g i s 的特點及其在臺風領域的應用現(xiàn)狀，分析現(xiàn)有臺風w e b 系 統(tǒng)的特點的基礎上，本文探討了w e b g i s 在w e b 2 0 技術框架下的發(fā)展趨勢，分 析了a r c l m s 平臺的特點，設計了基于w e b 2 0 和a r c l m s 的臺風信息檢索系統(tǒng)， 并對系統(tǒng)三層結構進行了詳細的劃分，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織和系統(tǒng)的功能進行了詳 細設計。 為了提高系統(tǒng)的交互性以及實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務邏輯和表現(xiàn)形式的分離，本文 對w e b 2 0 的核心技術a j a x 和m v c 框架s t r u t s 進行了深入研究。a j a x 的特點是 數(shù)據(jù)的異步傳輸和局部刷新，系統(tǒng)采用a j a x 實現(xiàn)頁面的局部刷新和按需取數(shù)據(jù)， 對提高系統(tǒng)的交互性和減少網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)量起到了很好的作用；m v c 模式的優(yōu) 勢在于實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務邏輯和表現(xiàn)形式的分離，增加代碼的重用性，使系統(tǒng)更加靈 活，更容易維護和擴展。s t r u t s 是一個實現(xiàn)了m v c 模式的j a v a 開源框架，系統(tǒng) 采用s t r u t s 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢，分離了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式和業(yè)務邏輯，增加系統(tǒng) 的靈活性，為系統(tǒng)的維護和擴展提供了良好的基礎。 同時，本文對臺風路徑顯示的實現(xiàn)方法進行了研究。分析了幾種傳統(tǒng)實現(xiàn)方 法的特點，提出用a r c l m s 的j a v a v i e w e r 的方法實現(xiàn)基于圖層的路徑的添加和顯 示，并實現(xiàn)了這一方法。 最后，對本文所做的工作進行了總結和眨單。目前本文所實現(xiàn)的臺風信息檢 華東師范大學碩十學位論文 摘要 索系統(tǒng)功能還比較簡單，在以后的工作可以增強系統(tǒng)的查詢、數(shù)據(jù)分析和空間分 析方面的功能。 關鍵詞：臺風，w e b g i s ，w e b 2 0 ，a r c l m s ，a j a x ，m v c ，s t r u t s 華東師范大學碩l 學位論文 摘要 a b s t r a c t t y p h 0 0 ni so n eo ft h em o s td e s t r u c t i v ed i s a s t e r si nn a t u r e c h i n ai sl o c a t e di nt h e a r e ao fn o r t h w e s tp a c i f i co c e a n ，w h i c hh a st h em o s tf r e q u e n to c c u r r e n c eo ft y p h o o n m e a n w h i l e ，c h i n ai so n eo ft h em o s ts e r i o u s l yd i s a s t r o u sc o u n t r i e ss u f f e r i n gf r o m t y p h o o n w i t ht h ed e v e l o p m e n t o fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , t h em e t h o df o rs t u d y i n g t y p h o o na n da c q u i r i n gd a t ai si m p r o v e d ，w h i c hl e a d st oa d r a m a t i ci n c r e a s ei nt h ed a t a o ft y p h o o n s s ow ea r ee a g e rt os e e kab e t t e rw a yt om a n a g e ，a n a l y z e ，r e t r i e v ea n d s h a r et h ed a t a w e b g i si st h eu n i o np r o d u c to fi n t e r a c ta n dg i s i tn o to n l yh a st h ef u n c t i o n so f g i s ，b u ta l s ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n t e r n e t i ti so n eo ft h et e n d e n c i e so fg i s w i t h t h ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o n so fg i si nv a r i o u sf i e l d s ，w e b g i sb e c o m e sw i d e s p r e a d i t p r o v e sw e b g i si s ah i g h l ye f f e c t i v ea p p r o a c ho fd a t am a n a g e m e n ta n da n a l y s i s t h e r e f o r e ，w e b g i sw i l lp r o v i d ean e wm e t h o df o rd a t ar e t r i e v a la n ds h a r i n go f t y p h o o n i nt h ep a p e r , 1s t u d yh o wt o u t i l i z ew e b g i st op r o v i d et h es e r v i c ef o r i n f o r m a t i o nr e t r i e v a lo ft y p h o o n t h ed e v e l o p m e n to fw e b t e c h n o l o g yr e q u i r e st h ew e bs y s t e mh a v i n gah i g h e r p e r f o r m a n c e i nt h ec u r r e n tw e b 2 0f r a m e w o r k ，w h a ti st h et e n d e n c yo fw e b g i sa n d h o wt ou n i f yw e b 2 0a n dw e b g i st oe n a b l ew e b g i st oh a v eab e t t e ri n t e r a c t i o na r e t h ei s s u e st h a tw i l lb ed i s c u s s e di nt h ep a p e r a f t e rs t u d y i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ea p p l i c a t i o n so fw e b g i si nt y p h o o n sf i e l d a n d a n a l y z i n gt h ec u r r e n tw e bs y s t e mo ft y p h o o n ，t h ep a p e r d i s c u s s e st h et e n d e n c yo f w e b g i si nt h ew e b 2 0f r a m e w o r k , a n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so f a r c l m s ，d e s i g n s t h ei n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e mo ft y p h o o nb a s e do nw e b 2 0a n d c l m s ，d i v i d e s s y s t e mi n t ot h r e el e v e l so fs t r u c t u r ea n dd e s i g n st h ed a t as t r u c t u r ea n df u n c t i o n so f s y s t e m i no r d e rt oe n h a n c et h es y s t e m si n t e r a c t i o na n dr e a l i z et h es e p a r a t i o no fb u s i n e s s l o g i ca n dd a t av i e w , t h ep a p e ri n t r o d u c e sa j a xw h i c hi st h ec o r et e c h n o l o g yo fw e b 2 0 a n ds t r u t sw h i c hi saf r a m e w o r ko fm v c t h ec h a r a c t e r i s t i co f a j a xi st h e a s y n c h r o n o u st r a n s m i s s i o na n dp a r t i a lr e f r e s ho fd a t a t h es y s t e mu s e sa j a xt or e a l i z e p a r t i a lr e f r e s ha n df e t c hd a t aa c c o r d i n gt ot h eu s e r s n e e d s ，w h i c hc o n t r i b u t e st ot h e i “ 華東師范人學碩士學位論文 摘要 i m p r o v e m e n to ft h es y s t e m si n t e r a c t i o na n dr e d u c i n gt h en e t w o r kt r a n s m i s s i o n t h e s u p e r i o r i t yo fm v cp a t t e r nl i e si nr e a l i z i n gt h es e p a r a t i o no f b u s i n e s sl o g i ca n dd a t a v i e w , i n c r e a s i n gt h er e u s a b i l i t yo fc o d e ，w h i c hm a k e st h es y s t e mm o r ef l e x i b l ea n d e a s i e rt om a i n t a i na n d e x p a n d s t r u t si sao p e ns o u r c ef r a m e w o r ko fj a v at h a tr e a l i z e s m v c p a t t e r n t h es y s t e mu s e st h es t r u t st or e a l i z et h ed a t ai n q u i r y , s e p a r a t e sb u s i n e s s l o g i ca n dd a t av i e wa n di n c r e a s e st h es y s t e m sf l e x i b i l i t y , w h i c hp r o v i d e st h eg o o d f o u n d a t i o nf o rt h es y s t e m sm a i n t e n a n c ea n de x p a n s i o n a tt h es a m et i m e ，t h ep a p e ra l s os t u d i e sh o wt od i s p l a yt h et y p h o o n sm o v i n g t r a c k , a n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fv a r i o u sk i n d so ft r a d i t i o n a lm e t h o d s ，a n dt h e n u s e sa r c l m sj a v a v i e w e rt or e a l i z et h ed i s p l a yo ft y p h o o n sm o v i n gt r a c kb a s e do n l a y e r f i n a l l y , t h ew r i t e rs u m m a r i z e sa n dp r o s p e c t st h ew o r kt h a th a sb e e n d o n ei nt h e p a p e r a tp r e s e n t ，t h ef u n c t i o no ft h ei n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e mo ft y p h o o ni ss t i l l s i m p l e ，s oi tw i l lb ea ni n c r e a s ei nt h ef u n c t i o n so ft h es y s t e mi nd a t ai n q u i r y , d a t a a n a l y s i sa n ds p a t i a la n a l y s i si nt h el a t e rw o r k k e y w o r d ：t y p h o o n ，w e b g i s ，w e b 2 o ，a r c l m s ，a j a x ，m v c , s t r u t s 學位論文獨創(chuàng)性聲明 本人所呈交的學位論文是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果據(jù)我 所知，除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含其他個人已經發(fā)表或撰寫過的研究成 果對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，蚜已在文中作了明確說明并表示謝意 作者簽名：挈血絲。 日期：壘監(jiān)：! 【 學位論文授權使用聲明 本人完全了解華東師范大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，學 校有權保留學位論文并向國家主管部門或其指定機構送交論文的電 子版和紙質版有權將學位論文用于非贏利目的的少量復制并允許論 文進入學校圖書館被查閱有權將學位論文的內容編入有關數(shù)據(jù)庫進 行檢索。有權將學位論文的標題和摘要匯編出版。保密的學位論文在 解密后適用本規(guī)定 學位論文作者簽名：嗲謅被 日期： & 壘1 16 ：叢 導師簽名： 華東師范人學碩t 學位論文第一章緒論 1 1 研究意義 第一章緒論 臺風是世界上最嚴重的自然災害之一。在全球的臺風生成區(qū)中，西北太平洋 地區(qū)的發(fā)生頻率最高，占全球總數(shù)的1 3 以上，同時西北太平洋中的臺風強度也 是最強的。我國是世界上遭受臺風影響最頻繁和最嚴重的國家之一。受西北太平 洋臺風的影響，自1 9 4 9 年以來，我國每年的直接經濟損失達1 0 1 0 0 億元，死亡 人數(shù)在1 0 0 1 0 0 0 人以上。近年來，隨著沿海地區(qū)社會經濟的快速發(fā)展，臺風災 害所造成的社會損失也呈明顯上升趨勢。 隨著科學技術的快速發(fā)展，人類獲取臺風數(shù)據(jù)的技術愈加快速、準確，這使 得臺風信息內容更充實，決策輔助的準確性也大幅度提高。從過去的相關研究顯 示，對于空間資料的分析與決策，采用的技術手段相對落后。因此需要一種高效 的方法來管理，加強信息查詢的檢索效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為決策提供更好的支 持。 近年來，隨著地理信息系統(tǒng)在各領域應用的廣泛和深入，氣象領域的應用也 越來越普及。更多的氣象工作者玎始認識到地理信息系統(tǒng)技術的應用價值，無論 是在歷史氣象資料的管理、查詢、自動制圖、統(tǒng)計分析，還是氣象建模分析評價 及提供輔助決策方面，地理信息系統(tǒng)都發(fā)揮著不可替代的作用。地理信息系統(tǒng)的 發(fā)展，為臺風數(shù)據(jù)的管理提供了技術手段，同時，g i s 在氣象領域的應用也為地 理信息系統(tǒng)與臺風的有效結合提供了依據(jù)。隨著i n t e r n e t 技術的發(fā)展，g i s 與 i n t e r n e t 結合成為必然的趨勢，w e b g i s 順應而生。w e b g i s 是g i s 與i n t e r n e t 技術結合的產物，它不但具有g i s 的數(shù)據(jù)管理和空間分析的功能，而且具有 i n t e r n e t 信息發(fā)布功能和數(shù)據(jù)共享的特點，這為臺風信息的發(fā)布和數(shù)據(jù)的共享 提供了一個很好的平臺。因此，本文將研究如何使用w e b o i s 為臺風信息發(fā)布和 數(shù)據(jù)共享提供服務，并對基于w e b g i s 的臺風信息檢索系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)進行探 討。 同時，近年來w e b 2 0 概念的提出以及a j a x 等技術的使用，給整個互聯(lián)網(wǎng)帶 來了一系列的變化，標志著w e b 2 0 時代的來臨。w e b 2 0 時代是一個強調用戶參 與、用戶體驗的時代，那么在w e b 2 0 時代，w e b g i s 系統(tǒng)應該怎樣與w e b 2 0 的 新技術結合，如何增強系統(tǒng)的交互性，提高用戶的參與度，給用戶更好的體驗以 華東師范犬學碩士學位論文第一章緒論 符合w e b 發(fā)展的趨勢，這都是值得探索的問題。因此，本文將對w e b 2 0 的核心 技術a j a x 進行深入研究，并探討如何在本系統(tǒng)中使用a j a x ，增強系統(tǒng)的交互性。 1 2w e b g i s 及其特點 w e b g i s 是一個基于網(wǎng)絡的客戶朋艮務器的分布式系統(tǒng)，是g i s 在廣域網(wǎng)環(huán)境 下的一種應用。w e b g i s 的基本思想是在互聯(lián)網(wǎng)上提供地理信息，讓用戶通過瀏 覽器來獲得地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和功能服務。g i s 通過互聯(lián)網(wǎng)使其功能得以延 伸和擴展，并成為一種大眾化的工具。w e b g i s 為地理信息系統(tǒng)通過i n t e r n e t 在 更大范圍內發(fā)揮作用提供了新的平臺。 當前，w e b g i s 采用主流的通信、應用協(xié)議和體系結構，特別地，客戶端軟 件采用通用的瀏覽器，大大增強了g i s 軟件的開放性和易用性。與桌面地理信息 系統(tǒng)相比，w e b g i s 在體系上有著重大的革新和發(fā)展，這使w e b g i s 具有以下幾個 方面的特點嘲嘲”嘲： ( 1 ) 跨平臺性。桌面g i s 軟件針對不同的操作系統(tǒng)，對于不同的操作系統(tǒng) 使用相應的g i s 應用軟件。而w e b g i s 客戶端使用的是通用瀏覽器，無論客戶機 是何種操作系統(tǒng)，只要支持通用的w e b 瀏覽器，用戶就可以訪問w e b g i s 數(shù)據(jù)。 而利用j a v a 技術的w e b g i s 則能做到“一次編程，到處運行”，使系統(tǒng)不局限于 服務器的操作系統(tǒng)限制，真正發(fā)揮跨平臺的技術優(yōu)勢。 ( 2 ) 可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本。w e b g i s 在客戶端不需要配備昂貴的專業(yè)g i s 軟件，通常只需使用w e b 瀏覽器( 可能有時還要安裝一些插件，但通常是免費的) ， 從而大大地降低了終端客戶的成本和技術要求。 ( 3 ) 充分利用服務器和客戶機資源，實現(xiàn)平衡高效的計算負載。傳統(tǒng)的桌 面g t s 大都使用文件服務器結構的處理方式，其處理能力完全依賴于客戶端，效 率較低。而w e b g i s 系統(tǒng)能充分利用網(wǎng)絡資源，將基礎性、全局性、復雜性的處 理交由服務器執(zhí)行，而對數(shù)據(jù)量較小的簡單操作則由客戶端直接完成。這種計算 模式能靈活高效的尋求計算負荷和網(wǎng)絡流量負載在服務器端和客戶端的合理分 配方案。這樣在客戶端環(huán)境不變的情況下，通過提高服務器端機器性能和網(wǎng)絡速 度，即可以達到提高整個服務效率的目的，是一種較為理想的模式。 ( 4 ) 實現(xiàn)了更廣泛的信息共享。w e b g i s 可以通過瀏覽器進行信息發(fā)布，使 得不僅是專業(yè)人員，而且普通用戶也能獲取所需的信息，它擁有更多的應用群體。 客戶可以同時訪問多個位于不同地點的服務器上的最新的數(shù)據(jù)，這大大方便了 2 華東師范人學碩j ：學位論文 第一章緒論 g i s 的數(shù)據(jù)管理，使分布式的多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實現(xiàn)。此外，由 于i n t e r n e t 的迅猛發(fā)展，w e b 服務正在滲入千家萬戶，在全球范圍內任意一個 w e b 站點的i n t e r n e t 用戶都可以獲得w e b g i s 服務器提供的服務，因此極大地擴 展了g i s 的應用范圍，使得g i s 真正成為一種大眾使用的信息工具。 ( 5 ) 更簡單的操作。要推廣g i s 應用，使g i s 系統(tǒng)為廣大的普通用戶所接 受，而不僅僅局限于少數(shù)受過專門培訓的專業(yè)用戶，就要降低對系統(tǒng)操作的要求。 通用的w e b 瀏覽器無疑是降低操作難度的最好選擇。 1 3w e b g i s 應用現(xiàn)狀研究 1 9 9 5 年，一種基于i n t e r n e t 技術標準、以i n t e r n e t 為平臺的、采用分布式 體系結構的6 i s 系統(tǒng)w e b g i s 系統(tǒng)在美國出現(xiàn)，它使i n t e r n e t 用戶不需要購 買g i s 軟件，就可以通過w e b 瀏覽器訪問g i s 應用系統(tǒng)提供的各種數(shù)據(jù)和功能。 w e b g i s 的出現(xiàn)，使得6 i s 成為一種大眾化的工具，使全球范圍內實現(xiàn)地理信息 共享成為可能。隨著w e b g i s 技術的發(fā)展和人們對各種地理信息需求的增加，國 內外出現(xiàn)了大量以各種應用為目的的w e b g i s 系統(tǒng)，從其提供信息內容和服務對 象，大至可分為兩大類：提供公共信息的w e b g i s 和提供專業(yè)信息的w e b g i s 。 1 3 1 提供公共信息的w e b g i s 目前，國內外出現(xiàn)了很多提供公共信息的w e b g i s ，國外的有影響很大的 g o o g l em a p s ，國內的有5 l 地圖、m a p b a r 等。這類w e b g i s 網(wǎng)站提供的信息大都 與公眾的日常生活息息相關，如基本的地圖瀏覽、地點查詢、公交線路查詢、駕 車線路查詢等，有的甚至提供更詳細的分類信息的查詢，如m a p b a r 對休閑、旅 游、醫(yī)藥、商業(yè)等信息進行了分類，用戶可對自己感興趣的信息進行分類查詢； 這些站點大都有自己的技術體系，而不是使用商業(yè)的w e b g i s 平臺；同時他們都 使用了一些新的技術，如目前流行的a j a x 技術，地圖分割技術等，并且還提供 個性化的服務，使系統(tǒng)具有很強的交互性，這就增強了用戶體驗，體現(xiàn)了w e b 2 0 特點。這類w e b g i s 特點如下： 1 、類型多樣的地圖查詢 地圖查詢是提供公共信息的w e b g i s 最基礎也是應用最廣泛的功能，它們提 供了地圖瀏覽、地點查詢、交通查詢等基本的查詢功能，除此以外，有的網(wǎng)站還 華東師范大學碩十學位論文第一章緒論 提供類型多樣的地圖信息查詢。國內的m a p b a r ，它對信息進行了較詳細的分類， 如休閑、生活、醫(yī)藥、旅游、商業(yè)，并對這些類型又進行了細化，如休閑又分為 卡拉0 k 、酒吧茶座、影院劇場等，基本上只要能想得到的方面都可以查得到。 2 、很強的交互性w e b 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 從上世紀六十年代網(wǎng)絡的產生到今天，w e b 技術經歷了從靜態(tài)網(wǎng)頁到動態(tài)網(wǎng) 頁，再到當前強調交互性、強調用戶參與、強調用戶體驗的w e b 發(fā)展過程。有人 把從靜態(tài)網(wǎng)頁到動態(tài)網(wǎng)頁的這一時期稱為w e b l 0 ，而當前強調交互性、強調用 戶參與、強調用戶體驗的w e b 時代稱為w e b 2 o 伽。w e b 2 0 與w e b l 0 的重要區(qū)別 之一是：在w e b 2 0 技術體系下的w e b 系統(tǒng)具有更好的交互性，更強調用戶的參 與和用戶的體驗度。w e b 2 0 的這些特點在提供公共信息的w e b g i s 上都有很好的 體現(xiàn)。如曾經轟動一時的g o o g l ei d a p s 、g o o g l ee a r t h ，它采用了地圖分割技術 和流行的a j a x 技術，這樣可以大大加快數(shù)據(jù)傳輸，用戶提交的請求能很快得到 響應，系統(tǒng)交互性增強，使用戶在使用w e b 系統(tǒng)時有像使用桌面應用一樣的感覺； 同時它還提供一些個性化服務，如用戶添加自己的地標等，使用戶能自己動手參 與其中，增加了用戶的體驗度。國內的m a p b a r 也提供了不少個性化服務功能， 如個人地圖名片，能在用戶的個人電子名片上加注具有豐富內涵的地圖，直觀展 示用戶所賦予的位置信息；同時它也提供了類似于g o o g l em a p s 地標的功能，可 以讓用戶往地圖中添加想要的內容。 1 3 2 提供專業(yè)信息的w e b g i s 提供專業(yè)信息的w e b g i s ，一般是把w e b g i s 技術與具體的應用領域結合起來， 為該領域的信息檢索、數(shù)據(jù)共享等提供服務。目前，w e b g i s 在各行業(yè)應用廣泛， 此類提供專業(yè)信息的w e b g i s 在國內外都有很多的應用實例，如農業(yè)、林業(yè)、水 利、國土資源、環(huán)境保護、城市建設和規(guī)劃、交通、公共事業(yè)等部門都有相應的 w e b g i s 應用系統(tǒng)m 哪嘲。 國土資源領域，華南農業(yè)大學利用a r c i m s 建立了廣東省土壤資源信息 w e b g i s 系統(tǒng)，客戶使用普通的w e b 瀏覽器即可實現(xiàn)土壤資源空間信息遠程查詢 訪問，使土壤資源信息能夠更廣泛地為廣東省農業(yè)生產服務1 ； 水利方面，北京市利用數(shù)據(jù)庫、w e b g i s 和網(wǎng)絡技術建立了防洪搶險信息系 統(tǒng)，通過動念網(wǎng)頁技術實現(xiàn)對搶險相關信息的快速查詢“： 環(huán)境保護方面，國家環(huán)?？偩纸ㄔO了江蘇省環(huán)保信息奩詢管理系統(tǒng)，它足建 4 華東師范大學碩_ l 學位論文第一章緒論 立于w e b g i s 基礎上的環(huán)境m i s 系統(tǒng)與環(huán)境g i s 系統(tǒng)的集成系統(tǒng)，具有環(huán)境空間信 息共享、環(huán)境空間信息網(wǎng)絡查詢、空間數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡環(huán)境下環(huán)境空間數(shù)據(jù)專題 圖制作與發(fā)布、環(huán)境空間數(shù)據(jù)的分析、可視化環(huán)境管理等功能，改變了目前環(huán)境 空間信息開發(fā)、應用和共享的落后局面，滿足了社會各領域對環(huán)境空間數(shù)據(jù)共享 的需求n 3 1 。 1 3 3w e b g i s 在臺風領域的應用 近年來，w e b 與w e b g i s 技術在臺風方面的應用也有不少研究。王戰(zhàn)友等 ( 2 0 0 4 ) 開發(fā)了基于w e b 的臺風路徑信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)主要使用a s p + a p p l e t 技術實現(xiàn)，通過a s p 從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，并根據(jù)路徑數(shù)據(jù)在a p p l e t 中繪出臺 風路徑圖層“”，但系統(tǒng)中并未提及w e b g i s 概念；池毓榕( 2 0 0 6 ) 利用w e b g i s 實 現(xiàn)了對臺風路徑信息的管理，系統(tǒng)建立在s q ls e r v e r 2 0 0 0 和m a p l n f o 的m a p x 和m a p x t r e m e 上，實現(xiàn)了對當前臺風路徑的采集、編輯以及路徑的查詢等功能， 系統(tǒng)作為子系統(tǒng)運行在福建省防汛指揮決策支持系統(tǒng)中，主要用于獲取實時臺風 路徑信息及預報信息，為及時掌握臺風動態(tài)和防臺風部署提供及時準確的數(shù)據(jù) “”；鄭曉陽等( 2 0 0 6 ) 建立了基于w e b g i s 的臺風信息服務系統(tǒng)，系統(tǒng)使用 j a v a s c r i p t 、a r c x m l 、a s p 等技術對a r c l m s 進行二次開發(fā)實現(xiàn)，實現(xiàn)了臺風數(shù) 據(jù)獲取、路徑顯示、相似路徑查找等功能，主要用于為上海相關防汛單位提供準 確、及時、直觀的臺風信息服務，為防御臺風提供決策支持“。 總之，當前w e b g i s 的應用越來越普遍，許多行業(yè)和部門都有了相應的w e b g i s 系統(tǒng)，w e b 及w e b g i s 技術在臺風領域的應用也有了一定的研究，總結當前已有 臺風系統(tǒng)的特點如下： ( 1 ) 它們都實現(xiàn)了臺風路徑的顯示，但使用的技術各不相同，有的沒有使 用w e b g i s 技術，而是采用靜態(tài)圖片、a p p l e t 、v m l 等技術，空間分析等功能難 以實現(xiàn)； ( 2 ) 多數(shù)系統(tǒng)都只在部門內部使用，如池毓榕的臺風路徑信息管理系統(tǒng)是 作為臺風路徑子系統(tǒng)在福建省防汛指揮決策支持系統(tǒng)中運行，而鄭曉陽等的臺風 信息服務系統(tǒng)則是為上海相關防汛單位提供臺風信息服務，他們應用對象僅為某 一地區(qū)的某一部門內部人員； ( 3 ) 在數(shù)據(jù)查詢方面，這些系統(tǒng)大都未考慮將數(shù)據(jù)、業(yè)務邏輯和表現(xiàn)形式 分離丌來，因此系統(tǒng)維護和擴展會比較困難。 5 華東師范大學碩士學位論文 第一章緒論 隨著網(wǎng)絡的普及，人們對w e b 頁面的內容以及頁面的交互性等提出了更高的 要求，而w e b 及w e b g i s 技術的發(fā)展為滿足這一需求提供了條件。因此，針對目 前w e b g i s 在臺風領域的應用現(xiàn)狀，結合w e b 及w e b g i s 技術發(fā)展的趨勢，本文提 出了基于a r c l m s 與w e b 2 0 的a j a x 等技術建立臺風信息檢索系統(tǒng)，使用臺風信 息檢索系統(tǒng)更加符合當前技術發(fā)展的趨勢，更好地為公眾及專業(yè)人士檢索臺風信 息提供服務。 1 4 本文的主要研究內容 隨著網(wǎng)絡的普及、w e b 2 o 概念的提出以及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，當前網(wǎng)絡對w e b 系統(tǒng)的交互性、用戶體驗等方面提出了更高的要求，而w e b g i s 系統(tǒng)作為g i s 在i n t e r a c t 的應用，也需要不斷改進以更好地滿足這些需求。因此，本文的目標 是探索怎樣將w e b 2 0 的一些新技術與a r c l m s 平臺結合起來開發(fā)臺風信息檢索 系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有更好的交互性，能更好地為臺風信息檢索提供服務。本文的具 體研究內容如下： ( 1 ) 研究w e b g i s 在國內外各領域的應用情況，分析w e b g i s 在臺風領域的 應用現(xiàn)狀，深入研究w e b g i s 的發(fā)展過程以及每一階段w e b g i s 的相關實現(xiàn)技術， 分析w e b 2 0 的特點以及w e b g i s 在w e b 2 0 時代的發(fā)展趨勢，提出臺風信息檢索 系統(tǒng)的解決方案。 ( 2 ) 研究w e b 2 0 的核心技術a j a x ，并研究怎樣把a j a x 技術與a r c i m s 和 m v c 框架s t r u t s 結合起來，實現(xiàn)頁面的局部刷新和按需取數(shù)據(jù)，加快響應用戶 請求的速度，增強系統(tǒng)的交互性。 ( 3 ) 研究m v c 模式的特點和優(yōu)勢，分析當前流行的j a v am v c 框架s t r u t s 的特點和開發(fā)方法，實現(xiàn)基于m v c 模式的數(shù)據(jù)查詢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務邏輯和表現(xiàn)形 式的分離，增強系統(tǒng)的可擴展性和易維護性。 6 華東師范大學碩一 二學位論文第二章w e b g l s 技術發(fā)展研究及堆于a r c i m s 的技術方案 第二章w e b g i s 技術發(fā)展研究及基于a r c l m s 的技術方案 從1 9 9 5 年第一個w c b g i s 系統(tǒng)在美國產生至今，w c b g i s 系統(tǒng)經歷了從基于 服務器的w c b g l s 到基于客戶端的w e b g i s ，再到服務器客戶機混合的w e b g i s 的發(fā)展過程。當前的w e b 技術已經發(fā)展到了w e b 2 0 ，那么，在w e b 2 0 技術框 架下，w e b g i s 又是一種怎樣的發(fā)展趨勢呢? 本章在對w e b g i s 及其相關技術發(fā) 展歷程進行研究的基礎上，對這一問題進行了探討，并研究了本系統(tǒng)選擇的平臺 a r c i m s ，最后在此基礎上提出w e b 2 0 及a r c l m s 支持下的臺風信息檢索系統(tǒng)技 術方案。 2 1w e b g i s 發(fā)展歷程及其實現(xiàn)技術 w c b g i s 的發(fā)展與w e b 技術的發(fā)展是分不開的。隨著w e b 技術的發(fā)展， w e b g i s 技術體系也經歷了一個逐步完善的過程。總體來說，w c b g i s 經歷了從 基于服務器的w e b g l s 到基于客戶端的w e b g i s 再到服務器與客戶端混合的 w e b g i s 的發(fā)展過程。w e b g i s 發(fā)展歷程如圖2 1 所示。 0 品c g i - 卜 9 0 s 息刪 撒務器，客小端混臺的 鱗r 般務器的w c b 6 i s w e b g l s 圖2 1w e b g i s 發(fā)展歷程 2 1 1 基于服務器的動態(tài)可交互的w e b g i s 最初，基于w e b 的空間地理信息發(fā)布和其他的w e b 信息發(fā)布一樣，只是靜 態(tài)h t m l 的發(fā)布，其形式是靜態(tài)文字和地理圖像組成的h t m l 網(wǎng)頁。因為在靜 態(tài)網(wǎng)頁上，用戶不能主動交互地提出查詢請求，只能被動地接受信息，這只能被 稱為網(wǎng)上地圖，而不是嚴格意義上的w c b g i s 系統(tǒng)。 隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，動念網(wǎng)頁技術的產生，基于服務器的動念可交互的 7 華東師范大學碩t 學位論文 第- 二章w e b g i s 技術發(fā)腱研究及基于a r c l m s 的技術方案 w e b g i s 也隨之出現(xiàn)。1 9 9 3 年，通用網(wǎng)關接口( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) c g i 1 o 的標準草案由n c s a ( n a t i o n a l c e n t e r f o r s u p e r c o m p u t i n g a p p l i c a t i o n s ) 提出， 它是最早的用于實現(xiàn)動態(tài)w c b g i s 的技術，后來為了改進c g i 技術的不足，又 產生了服務器應用程序接口s e r v e r a p i 等技術，如1 9 9 6 年微軟的i s a p i 。 基于服務器端技術的w e b g i s 依賴服務器端的g i s 系統(tǒng)完成g i s 分析和結果 輸出工作，w e b 瀏覽器僅充當前端的對用戶友好的接口?？蛻舳说挠脩裘窟M行一 個g i s 操作( 通過u r l 發(fā)送請求) ，都需要將此請求通過互聯(lián)網(wǎng)送給服務器，服 務器接受此請求，進行處理，并將處理結果返回客戶端。 1 、通用網(wǎng)關接口( c g i ) 技術 c g i 是通用網(wǎng)關接口的簡稱，是連接外部應用程序和w e b 服務器的標準技 術，是w e b 服務器調用外部應用程序時的參數(shù)規(guī)范協(xié)議“”。它是h t m l 的功能 擴展。c g i 提供了一個在瀏覽器和服務器之間，以及服務器和服務器上其他軟件 之間的一個連接接口。通過c g i ，用戶可以發(fā)送一個請求到服務器上。服務器再 把這個請求傳到后端的應用軟件上，這個特定的應用軟件就按照給定的要求產生 結果并交給服務器，服務器再把這一結果送給遠程用戶。在這一過程中，c g i 起著溝通用戶與服務器上軟件的橋梁作用。 基于c g i 的w e b g l s ，在服務器端，g i s 軟件( 以應用服務器形式存在) 通 過c g i 與力維網(wǎng)的 i t r p 服務器相連。在客戶端，由萬維網(wǎng)瀏覽器以h t m l 建 立用戶界面，用戶通過h t m l 表格和柵格圖像輸入指令，所有g i s 操作和分析， 都是在g i s 服務器上完成的。服務器以圖像和h t m l 文件的方式反饋。 基于c g i 的w e b g i s 體系結構如圖2 2 所示，服務器端有兩個服務器w e b s e r v e r 和g i ss e r v e r ，這兩者是通過t c p i p 協(xié)議進行通訊的，所以既可以運行在 一臺主機上也可以分別運行在兩臺計算機上。 圖2 2 基丁c g i 的w e b g i s 體系結構 8 華東師范大學碩士學位論文 第二章w e b g i s 技術發(fā)袋研究及基于a r c l m s 的技術方案 基于c g l 的w e b g i s 工作模式的優(yōu)勢在于所有的g i s 操作都是由g i s 服務 器完成的，具有客戶端小、處理大型g i s 操作分析的功能強、充分利用現(xiàn)有的 g i s 操作分析資源等優(yōu)勢；另外，由于在客戶機端使用的是支持標準h t m l 的 w e b 瀏覽器，操作結果是以靜態(tài)的g i f 或j p e g 圖像的形式表現(xiàn)，因而客戶端與 平臺無關。但客戶端的功能受w e b 瀏覽器和h t m l 的限制，g 1 f 和j p e g 是客戶 端操作顯示的唯一的圖形格式；而且服務器對客戶端的每次請求都需要重新啟動 g i s 應用程序，增加了互聯(lián)網(wǎng)和服務器的負擔，降低了系統(tǒng)響應的速度和工作效 率。 2 、服務器應用程序接口( s e r v e r a p i ) 技術 s e r v e r a p i ( j i 匣務器應用程序接口1 技術，是為了克服c g l 方式的效率低下而開 發(fā)出來的擴充的c g i 工具，其基本原理與c g i 類似，不同的是c g i 程序可以單 獨運行，而由于s e w e ra p i 應用程序是w e b 服務器進程的組成部份，所以必須 在特定的服務器上運行“。s e r v e r a p i 作為一種進程內的擴充方法，進程創(chuàng)建和 進程間通信負載大大減少，運行速度比c g i 程序要快得多，在一定程度上改善 了w e b 服務器的響應性能。 目前，流行的s e r v e ra p i 有n e t s c a p e 的n s a p i 和m i c r o s o f t 的i s a p i “”。實 際應用中主要是m i c r o s o f t 的i s a p i 。i s a p i 設計的基本思想是基于動態(tài)鏈接庫 d l l ，使得s e r v e r 程序運行速度提高和減輕系統(tǒng)的負載。i s a p i 的體系結構由 i s a p i 應用程序的1 s a p i 過濾器程序組成，前者的功能和地位與c g i 程序相似， 后者用于擴展i l s w w w 服務器的功能。 i s a p i 的運行機制如下，i i s w w ws e r v e r 在需要時會將d l l 裝入系統(tǒng)中， 并直接調用它們，這些d l l 會繼續(xù)保留在系統(tǒng)中，與服務器共享資源，當服務 器發(fā)現(xiàn)有必要釋放某些資源時，會選擇釋放較少調用的d l l 模塊。圖2 3 表示 了基于i s a p i 的w e b g i s 體系結構。 幽2 3 基于i s a p i 的w e b g i s 體系結構 基于s e r v e r a p i 模式的w e b g i s 優(yōu)點在予用動態(tài)鏈接庫取代c g l 程序，不會 9 華東師范大學碩士學位論文 第二章w e b g i s 技術發(fā)展研究及基于a r c l m s 的技術方案 在系統(tǒng)中產生新的進程，資源共用，因而響應速度比c g i 快。但基于服務器a p i 的程序必須在特定的w e b 服務器上運行，其可移植性較差；且安全性不好，一 旦d l l 出現(xiàn)故障或產生內存泄露，會導致整個w c b g i s 服務器陷入癱瘓；系統(tǒng) 維護復雜，i s a p id l l 要為每個請求產生并維護一個獨立的線程，以避免沖突； 當優(yōu)化性能時，還得關閉w e b 服務器來更換或刪除己有的d l l ，而c g i 不存在 這些問題；同時它沒有解決客戶端是靜態(tài)圖像的問題。 2 1 2 充分利用客戶端資源的客戶端w e b g i s 從前面基于服務器的w e b g i s 的特點可以看出，基于服務器的w e b g i s 存在 客戶端的功能太簡單、對客戶端的資源利用不夠等不足。隨著w e b 技術的發(fā)展， 產生了一些擴展瀏覽器功能的技術，為解決這一問題提供了條件，基于客戶端的 w e b g i s 技術也隨之產生。1 9 9 6 年瀏覽器n e t s c a p e 在其2 0 版本中增加了對了j a v a a p p z e t 的支持，同時成功地引入了對插件( p l u g - i n ) 的支持；同年，m i c r o s o f t 推出的m3 0 也增加了對j a v a 的支持，并開始支持在中插入a c t i v e x 控件。 這是實現(xiàn)基于客戶端的w e b g i s 的三種主要技術。 基于客戶端的w e b g i s 允許g 1 s 分析和g i s 數(shù)據(jù)處理在客戶端執(zhí)行。這些 g i s 分析工具和g i s 數(shù)據(jù)最初駐留在服務器上。用戶通過瀏覽器向服務器發(fā)出需 要g i s 數(shù)據(jù)和g 1 s 處理工具的請求，服務器將所需要的g i s 數(shù)據(jù)和g 1 s 處理工 具傳送給客戶端。客戶端接受所需要的g i s 數(shù)據(jù)和g