地理信息系統(tǒng)-原理、方法和應(yīng)用13-網(wǎng)絡(luò)GIS

第十三章網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)導(dǎo)讀：本章首先介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)，包括定義、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分類(lèi)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，然后介紹了因特網(wǎng)以及目前流行的WWW和HTML語(yǔ)言。第二節(jié)講述了基于網(wǎng)絡(luò)的分布計(jì)算以及地理信息系統(tǒng)在分布計(jì)算環(huán)境下的具體實(shí)現(xiàn)方案。第三節(jié)主要介紹了在Web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)，即實(shí)現(xiàn)WebGIS的幾種技術(shù)方案，并進(jìn)行了比較。1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1．1網(wǎng)絡(luò)的基本概念1．1．1定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（ComputerNetwork）是指實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間通訊的軟件和硬件系統(tǒng)的統(tǒng)稱(chēng)，從廣義上講，利用磁盤(pán)在兩臺(tái)微機(jī)之間拷貝數(shù)據(jù)也可以認(rèn)為是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)。它的更加具體的定義是“以共享資源為目的，通過(guò)數(shù)據(jù)通訊線路將多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)而組成的系統(tǒng)”，共享的資源包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的硬件設(shè)備、軟件或者數(shù)據(jù)。1．1．2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)(Node)計(jì)算機(jī)或者終端的連接方式稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它影響著網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、功能、可靠性以及通訊費(fèi)用等方面，常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下類(lèi)型：（圖13-1）星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；樹(shù)形拓?fù)?；完全連接結(jié)構(gòu)；相交環(huán)形；不規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等等。圖13-1：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(A.S.Tanenbaum)（1）總線結(jié)構(gòu)，（2）環(huán)形結(jié)構(gòu)，（3）星形結(jié)構(gòu)，（4）樹(shù)形結(jié)構(gòu)，（5）完全連接，（6）相交環(huán)形，（7）不規(guī)則拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的種類(lèi)繁多，性能各異，按照不同的原則可以有不同的分類(lèi)方式，最常見(jiàn)的是根據(jù)其空間分布范圍的大小，區(qū)分為局域網(wǎng)(LAN-LocalAreaNetwork)、城域網(wǎng)(MAN-MetropolitanAreaNetwork)和廣域網(wǎng)(WAN-WideAreaNetwork)。1）局域網(wǎng)是指在比較小的區(qū)域——如一座辦公大樓，一個(gè)校園，一個(gè)公司等內(nèi)建立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其通訊距離較短，傳輸速率較快，誤碼率低。對(duì)于局域網(wǎng)而言，主要采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是總線結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)，前者如IEEE802.3，通常稱(chēng)為EthernetTM(以太網(wǎng))，后者如IEEE802.5，即IBM的令牌環(huán)網(wǎng)(TokenRing)。2）城域網(wǎng)基本上是一個(gè)大的局域網(wǎng)，采用類(lèi)似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它可以覆蓋一個(gè)城市，實(shí)現(xiàn)信息共享。3）廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)最根本的特點(diǎn)是其機(jī)器分布范圍廣，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的信息共享，籠統(tǒng)地講，因特網(wǎng)(Internet)就屬于廣域網(wǎng)范疇。廣域網(wǎng)可以采用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如星形，環(huán)形，樹(shù)型，完全連接，相交環(huán)形，甚至是不規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。上述的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，結(jié)點(diǎn)之間都是通過(guò)電纜進(jìn)行連接，近年來(lái)無(wú)線網(wǎng)(WirelessNetwork)得到較快的發(fā)展，利用無(wú)線網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)計(jì)算。1．2因特網(wǎng)(Internet)因特網(wǎng)是指全球最大的、開(kāi)放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其形成和發(fā)展無(wú)疑是信息技術(shù)發(fā)展過(guò)程中最為激動(dòng)人心的事情，目前大專(zhuān)院校，大學(xué)，政府部門(mén)，圖書(shū)館，企業(yè)以及個(gè)人都已經(jīng)連接到因特網(wǎng)，它允許網(wǎng)絡(luò)使用者在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)查閱任何網(wǎng)絡(luò)上的信息，它給信息傳播帶來(lái)了巨大便利，它正在改變著整個(gè)人類(lèi)社會(huì)的生活方式。1．2．1因特網(wǎng)發(fā)展歷史因特網(wǎng)的前身是1965年開(kāi)始由美國(guó)國(guó)防部設(shè)計(jì)的ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)net。經(jīng)過(guò)周密的策劃，1969年，分布于美國(guó)四所大學(xué)（UCLA,UCSB,SRI,UTAH）的計(jì)算機(jī)開(kāi)始進(jìn)行互相數(shù)據(jù)交換，標(biāo)志著ARPAnet的誕生，后來(lái)，特別是1983年TCP/IP協(xié)議被正式應(yīng)用于ARPAnet之后，其接入用戶(hù)飛速增長(zhǎng)。由于ARPAnet的軍方背景，給更加便捷的連入和訪問(wèn)造成不便，于是NSF(NationalScienceFoundation)建立了NSFnet，其管理和速度都優(yōu)越于ARPAnet，到1990年，很多用戶(hù)從ARPAnet轉(zhuǎn)到NSFnet，后來(lái)NSFnet與ARPAnet互連，其用戶(hù)成指數(shù)增長(zhǎng)。許多地區(qū)性（包括加拿大、歐洲、大洋州等）的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)入后，標(biāo)志著Internet的最終形成。1．2．2因特網(wǎng)提供的應(yīng)用服務(wù)在傳統(tǒng)上，因特網(wǎng)主要有以下四種應(yīng)用：電子郵件(ElectronicMail)；新聞組(News)；遠(yuǎn)程登錄；文件傳輸。直到八十年代初期，因特網(wǎng)還只是局限于學(xué)院、政府等等，但是WWW(WorldWideWeb)的出現(xiàn)改變了這一切，WWW使得一個(gè)站點(diǎn)可以建立一些包括文本、圖片、聲音甚至錄象的頁(yè)面，這些頁(yè)面用超文本標(biāo)志語(yǔ)言(HTML-HyperTextMarkupLanguage)寫(xiě)成，內(nèi)嵌指向其它頁(yè)面的鏈接。WWW為用戶(hù)查詢(xún)、檢索、瀏覽在因特網(wǎng)上發(fā)布的各種信息提供了極大的便利，為因特網(wǎng)帶來(lái)了大量的非學(xué)院用戶(hù)。實(shí)際上因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展，與WWW應(yīng)用是密不可分的，以至于今天提到Internet時(shí)常常就是特指WWW服務(wù)。后面將對(duì)WWW以及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。其它一些因特網(wǎng)應(yīng)用包括Gopher，WAIS等等。1．2．3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Protocol)和TCP/IP在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，為了使得相連的計(jì)算機(jī)或終端之間能夠正確的傳輸信息，必須有一整套關(guān)于信息傳輸順序、信息格式以及內(nèi)容的約定，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)發(fā)展和制定開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（OSI，OpenSystemInterconnectReferenceModel）制訂了數(shù)據(jù)通訊協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，盡管OSI模型并沒(méi)有真正地在實(shí)際中被應(yīng)用，但是其提供的概念和詞匯被計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)界廣泛地使用和認(rèn)可。OSI參考模型包括七個(gè)協(xié)議層來(lái)定義數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議功能，每一層是相對(duì)獨(dú)立的，完成數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的部分功能。目前，由于因特網(wǎng)的發(fā)展，TCP/IP作為其基礎(chǔ)協(xié)議，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。TCP/IP狹義特指兩個(gè)協(xié)議及傳輸控制協(xié)議(TCP，TransformationControlProtocol)和網(wǎng)際協(xié)議(IP，InternetProtocol)，廣義指由多個(gè)與因特網(wǎng)相關(guān)的協(xié)議組成的TCP/IP參考模型，或者稱(chēng)為T(mén)CP/IP協(xié)議棧(ProtocolStack)，TCP/IP模型類(lèi)似于OSI參考模型，但是較為簡(jiǎn)單，沒(méi)有表示層和會(huì)話層。TCP及IP是其中重要的兩個(gè)協(xié)議，IP是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，而TCP位于傳輸層。TCP/IP應(yīng)用層包括所有高層應(yīng)用協(xié)議，如虛擬終端（TELNET）、文件傳輸(FTP，F(xiàn)ileTransferProtocol)、電子郵件(SMTP，SimpleMailTransferProtocol和POP3-PostOfficeProtocol)、域名服務(wù)(DNS，DomainNameService)以及Web上用來(lái)傳遞頁(yè)面的超文本傳輸協(xié)議(HTTP，HyperTextTransferProtocol)。OSI參考模型結(jié)構(gòu)及其和TCP/IP參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖13-2：圖13-2：OSI參考模型和TCP/IP參考模型1．2．4因特網(wǎng)的地址、域名為了能夠在因特網(wǎng)上傳輸信息，必須有一種方法能夠識(shí)別計(jì)算機(jī)，其方案是為因特網(wǎng)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都賦予了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的32位地址，稱(chēng)為IP地址，該32位地址通采用用點(diǎn)號(hào)分割的十進(jìn)制數(shù)表示，每個(gè)字節(jié)為一個(gè)十進(jìn)制數(shù)值，其數(shù)值范圍從0到255，這樣，IP地址就表現(xiàn)為如下的形式：2（北京大學(xué)WWW服務(wù)器IP地址）。在因特網(wǎng)上，計(jì)算機(jī)之間的通訊是通過(guò)IP地址來(lái)進(jìn)行的。由于因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，有越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)連入，現(xiàn)有的32位IP地址已經(jīng)不太能夠滿(mǎn)足其進(jìn)一步發(fā)展的需要，因此，ITEF(InternetEngineeringTaskForce,因特網(wǎng)工程任務(wù)組)開(kāi)始制訂更新的IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為Ipv6，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，IP地址將采用16個(gè)字節(jié)來(lái)標(biāo)識(shí)。雖然計(jì)算機(jī)之間的通訊是利用其各自的IP地址來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是人們?cè)谑褂眠^(guò)程中，不愿意總是使用難以記憶的數(shù)字，而是希望使用更為方便的文字名稱(chēng)。這樣網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)主機(jī)除了IP地址之外，通常還有一個(gè)名稱(chēng)來(lái)表示。該名稱(chēng)稱(chēng)為域名（DomailName），與IP地址一樣，也是唯一的。這種在因特網(wǎng)上使用的名稱(chēng)系統(tǒng)稱(chēng)為域名系統(tǒng)（DNS，DomainNameSystem）。DNS是一個(gè)層次狀的命名系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)連接因特網(wǎng)的所有主機(jī)進(jìn)行名稱(chēng)和地址的管理。域名是以點(diǎn)號(hào)分割的字符串，如PKU.EDU.CNHYPERLINKhttp://WWW.PKU.EDU.CN和HYPERLINKhttp://WWW.OPENGIS.ORGOPENGIS.ORG等等。通常最右邊的字串稱(chēng)為頂級(jí)域名，頂級(jí)域名有兩類(lèi)，即類(lèi)頂級(jí)域名和國(guó)家頂級(jí)域名，前者有com(商業(yè))，edu(教育界)，gov(政府機(jī)構(gòu))，int（特定的國(guó)際組織），mil（軍隊(duì)系統(tǒng)），net（網(wǎng)絡(luò)提供者），org（非贏利機(jī)構(gòu)）等，類(lèi)頂級(jí)域名應(yīng)用于美國(guó)的站點(diǎn)；后者用兩個(gè)英文字母表示一個(gè)國(guó)家和地區(qū)，如cn（中國(guó)），ca（加拿大），jp（日本）等等。1．2．5WWW、HTML和URL正如前面描述的，萬(wàn)維網(wǎng)（WWW）的出現(xiàn)對(duì)于因特網(wǎng)來(lái)說(shuō)具有劃時(shí)代的意義，使得因特網(wǎng)的應(yīng)用走出專(zhuān)業(yè)化。WWW，通常又稱(chēng)為Web或3W，是存儲(chǔ)在全世界的Internet計(jì)算機(jī)中、彼此關(guān)聯(lián)、數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的文檔集合，它是世界上最大的電子信息倉(cāng)庫(kù)。在WWW應(yīng)用中，Web文檔存放于一臺(tái)或者多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，稱(chēng)為Web服務(wù)器(WebServer)，用戶(hù)利用瀏覽器(Browser)來(lái)訪問(wèn)Web站點(diǎn)。Web的第一個(gè)版本于1992年1月在瑞士的日內(nèi)瓦首先開(kāi)始運(yùn)行，研究人員可以從CERN(歐洲粒子物理研究所)的站點(diǎn)上訪問(wèn)Web信息。Web真正流行應(yīng)該歸功于Mosaic，第一個(gè)基于圖形的瀏覽器，該瀏覽器是由NCSA(美國(guó)國(guó)家超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心)設(shè)計(jì)編寫(xiě)的，其操作簡(jiǎn)便、界面友好的特點(diǎn)，使得人們可以方便的訪問(wèn)Web信息。目前廣為流行的瀏覽器是MicrosoftInternetExplorer和NetscapeNavigator。在Web站點(diǎn)上，采用HTML編寫(xiě)文檔，通常稱(chēng)為超文本(HyperText)，“超”的意思是指在文檔中包含對(duì)其它文檔的超鏈接（HyperLink），使用戶(hù)閱讀時(shí)可以通過(guò)關(guān)鍵字跳轉(zhuǎn)到其它的文檔。由于允許在超文本中加入音樂(lè)以及圖像等多媒體數(shù)據(jù)，又誕生了超媒體(HyperMedia)這個(gè)概念。HTML是一種標(biāo)記語(yǔ)言，與系統(tǒng)平臺(tái)和應(yīng)用程序無(wú)關(guān)，它通過(guò)特殊的標(biāo)記和參考字符來(lái)設(shè)定Web文檔的結(jié)構(gòu)或者格式，并且有特殊的HTML元素（如定位元素Anchor）來(lái)定義超鏈接，同時(shí)可以利用HTML表單元素從用戶(hù)那里獲取有關(guān)信息。在用戶(hù)訪問(wèn)Web站點(diǎn)時(shí)，瀏覽器和Web服務(wù)器之間通過(guò)超文本傳輸協(xié)議(HTTP)來(lái)發(fā)送請(qǐng)求和信息。在瀏覽Web時(shí)，首先會(huì)碰到URL(UniformResourceLocator,統(tǒng)一資源定位器)這一概念，它是Web文檔的因特網(wǎng)地址，它與文檔的關(guān)系就如同于書(shū)籍中目錄和正文的關(guān)系。URL的語(yǔ)法相當(dāng)簡(jiǎn)單，由兩部分組成，形如：<方法>：<方法指定部分>（<scheme>:<scheme-specific-part>）一個(gè)HTTPURL如下：HYPERLINKhttp://<host>:<port>?<search_part>http://<host>:<port>?<search_part>其中host部分由服務(wù)器的地址（IP地址或者域名）、文件路徑、文件名組成；port部分是HTTP端口號(hào)，其缺省為80，通?？梢院雎?；而search_part部分往往是瀏覽器向服務(wù)器發(fā)出的請(qǐng)求參數(shù)。下面是一個(gè)HTTPURL的例子：HYPERLINK/news1/index.htm/news1/index.htm除了Web以外，F(xiàn)TP、Gopher等也采用URL進(jìn)行資源定位。1．2．6企業(yè)內(nèi)部互連網(wǎng)在九十年代后半段，隨著因特網(wǎng)的發(fā)展，出現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部互連網(wǎng)（Intranet）這個(gè)嶄新的概念，簡(jiǎn)而言之，Intranet是企業(yè)自己的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，不過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)同樣采用了基于Internet的工具，如Email，Web瀏覽器和文件傳輸?shù)鹊?，因而使得一個(gè)企業(yè)內(nèi)部充分享用因特網(wǎng)的各種優(yōu)勢(shì)，如信息的共享和管理，實(shí)時(shí)通訊和協(xié)作，使用分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)等等。2．分布式地理信息系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，并在網(wǎng)絡(luò)支持下的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。由于GIS的固有的特點(diǎn)，使得運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)上的分布式系統(tǒng)特別適合于構(gòu)造較大規(guī)模的GIS應(yīng)用，其應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）數(shù)據(jù)的分布：在地理信息系統(tǒng)中，主要數(shù)據(jù)是空間數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)生產(chǎn)和更新的要求，常常需要存放在空間上分離的計(jì)算機(jī)上。2）應(yīng)用功能的分布：GIS的功能組成了由空間數(shù)據(jù)錄入到輸出的一個(gè)工作流程，不同的人員由于其關(guān)注的信息不同，需要不同的GIS功能服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將應(yīng)用分布在網(wǎng)絡(luò)上就可以解決該問(wèn)題。3）外設(shè)共享：外設(shè)的分布是服務(wù)分布的一種，由于許多GIS外設(shè)較為昂貴，如高精度平板掃描儀，噴墨繪圖儀，大幅面數(shù)字化儀等，而通過(guò)分布式系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的共享。4）并行計(jì)算：在地理信息系統(tǒng)中，許多模型具有較高的時(shí)間復(fù)雜性，利用分布系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算，縮短計(jì)算時(shí)間。下面將描述分布式系統(tǒng)以及一些網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的模式和實(shí)現(xiàn)。2．1分布式系統(tǒng)和C/S模型分布式系統(tǒng)(DistributedSystem)的定義是：一組獨(dú)立計(jì)算機(jī)的集合，但是從用戶(hù)的角度來(lái)看，如同于一臺(tái)計(jì)算機(jī)。較之于集中式系統(tǒng)(CentralizedSystem)以及獨(dú)立的微機(jī)系統(tǒng)，分布式系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)（表13-1，表13-2）：表13-1：分布式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)--與集中式系統(tǒng)比較[A.S.Tanenbaum]項(xiàng)目描述經(jīng)濟(jì)多個(gè)微處理器提供了更好的性能/價(jià)格比速度一個(gè)分布式系統(tǒng)比大型機(jī)有更好的總體計(jì)算能力固有的分布一些應(yīng)用系統(tǒng)需要運(yùn)行于空間上分離的機(jī)器可靠性如果一臺(tái)機(jī)器崩潰，整個(gè)系統(tǒng)還能夠運(yùn)行增量發(fā)展計(jì)算能力能夠以很小的增量增長(zhǎng)表13-2：分布式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)--與微機(jī)系統(tǒng)比較[A.S.Tanenbaum]項(xiàng)目描述數(shù)據(jù)共享允許多個(gè)用戶(hù)訪問(wèn)同一數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)備共享允許多個(gè)用戶(hù)共享昂貴的外設(shè)通訊使人與人之間的通訊變得簡(jiǎn)單，如電子郵件靈活性以最有效的方式將工作量分布在所有可用的機(jī)器上在具有上述優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，由于分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，對(duì)軟件硬件提出了更高的要求，它也具有以下不足之處（表13-3）：表13-3：分布式系統(tǒng)的不足之處[A.S.Tanenbaum]項(xiàng)目描述軟件當(dāng)前支持分布式系統(tǒng)的軟件較少網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)可能充滿(mǎn)了或者引發(fā)其它的錯(cuò)誤安全性容易使得需要保密的數(shù)據(jù)被訪問(wèn)客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(C/S,Client/Server)模型是一種分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在該體系中，客戶(hù)端通常是同最終用戶(hù)交互的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，而服務(wù)器由一組協(xié)作的過(guò)程構(gòu)成，為客戶(hù)端提供服務(wù)?？蛻?hù)機(jī)和服務(wù)器通常運(yùn)行相同的微內(nèi)核，一個(gè)客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器機(jī)制可以有多個(gè)客戶(hù)端，或者多個(gè)服務(wù)器，或者兼而有之?？蛻?hù)機(jī)/服務(wù)器模式基于簡(jiǎn)單的請(qǐng)求/應(yīng)答協(xié)議，即客戶(hù)端向服務(wù)器提出信息處理的請(qǐng)求，服務(wù)器端接收到請(qǐng)求并將請(qǐng)求解譯后，根據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)操作，并將操作結(jié)果傳遞回客戶(hù)端(圖13-3)?？蛻?hù)機(jī)/服務(wù)器體系的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單和高效。HTTP、FTP等協(xié)議都是遵循客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的模式。在網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模型是經(jīng)常采用的一種方案。目前，將服務(wù)器分解形成數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，形成三層結(jié)構(gòu)，可以更好地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)訪問(wèn)操作和應(yīng)用模型，這是經(jīng)常被采用的一種結(jié)構(gòu)。圖13-3：客戶(hù)端-服務(wù)器模型2．2網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的組合方式在分布式的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)中，客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器分別由相應(yīng)的軟件、硬件以及數(shù)據(jù)庫(kù)組成，其組合可以按照數(shù)據(jù)和應(yīng)用功能的分布分成五種（表13-4）：表13-4：網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的組合方式[李斌]組合方式數(shù)據(jù)應(yīng)用功能全集中式中央服務(wù)器中央服務(wù)器數(shù)據(jù)集中式中央服務(wù)器客戶(hù)端功能集中式客戶(hù)端中央服務(wù)器全分布式客戶(hù)端客戶(hù)端函數(shù)庫(kù)分布式客戶(hù)端或者服務(wù)器中央服務(wù)器存儲(chǔ)，客戶(hù)端動(dòng)態(tài)連接執(zhí)行2．2．1全集中式全集中式的地理信息系統(tǒng)把軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)全部集中在中央服務(wù)器上，客戶(hù)系統(tǒng)只負(fù)責(zé)用戶(hù)界面功能，即獲得用戶(hù)指令并傳遞給服務(wù)器，顯示查詢(xún)結(jié)果，提供系統(tǒng)的輔助功能（圖13-4）。常用的客戶(hù)設(shè)置有三種，第一種是以X-server為代表的，只負(fù)責(zé)表現(xiàn)邏輯的客戶(hù)系統(tǒng)，所有的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算均在服務(wù)器上執(zhí)行，客戶(hù)端由專(zhuān)門(mén)的X終端或者X模擬器通過(guò)X協(xié)議實(shí)現(xiàn)用戶(hù)與服務(wù)器之間的通訊；第二種是以ArcView為代表的客戶(hù)軟件系統(tǒng)，這類(lèi)系統(tǒng)除了提供一般的用戶(hù)界面以外，還具有相當(dāng)強(qiáng)的分析和處理功能。ArcView可以與ESRI的ARC/INFO、與作為服務(wù)器的SDE、Arcstorm，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)NFS或者網(wǎng)絡(luò)API構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)；第三種是目前在WebGIS上廣泛采用的客戶(hù)系統(tǒng)，用戶(hù)界面功能由瀏覽器執(zhí)行，WebGIS在后面還將進(jìn)一步的描述。圖13-4：全集中式網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)[李斌]2．2．2數(shù)據(jù)集中式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)設(shè)置集中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的其它部分成為數(shù)據(jù)客戶(hù)，它們一般都是帶有一定功能的地理信息系統(tǒng)軟件（圖13-5）。簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)服務(wù)可以由網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)（如NFS）提供，大型的管理系統(tǒng)則需要功能完備和高性能的數(shù)據(jù)服務(wù)器，如Arcstorm和Oracle。由于目前許多數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)開(kāi)始支持面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，更加方便于空間數(shù)據(jù)的管理，以建立數(shù)據(jù)集中式的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)。圖13-5：數(shù)據(jù)集中式地理信息系統(tǒng)組合模式[李斌](a)采用網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，(b)采用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器2．2．3功能集中式與數(shù)據(jù)集中式相反，功能集中式的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)把絕大部分的功能集中在一個(gè)或者幾個(gè)容量大、性能高的服務(wù)器上，由它們負(fù)責(zé)所有的分析和處理，數(shù)據(jù)則分散到客戶(hù)端存儲(chǔ)和管理（圖13-6）。由于在大多數(shù)GIS應(yīng)用中，數(shù)據(jù)量一般比較龐大，采用這種方式，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸量，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的性能。圖13-6：功能集中式的地理信息系統(tǒng)[李斌]2．2．4全分布式全分布系統(tǒng)是原有的非網(wǎng)絡(luò)化的信息系統(tǒng)自然進(jìn)化的結(jié)果。在全分布系統(tǒng)中，各個(gè)子系統(tǒng)具有完備的數(shù)據(jù)庫(kù)及地理信息系統(tǒng)軟件和其它應(yīng)用軟件，在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)扮演客戶(hù)和服務(wù)器的角色。各個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境和特性及擁有的數(shù)據(jù)都很可能不一樣，但同時(shí)又有很密切的聯(lián)系和互補(bǔ)性。系統(tǒng)的集成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及各子系統(tǒng)提供的API實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)全分布式的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，往往需要基于已有的系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，使它們能夠相互協(xié)作。2．2．5函數(shù)庫(kù)服務(wù)器傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)一般是靜態(tài)的，為了提供更多的功能，系統(tǒng)變得越來(lái)越大，而實(shí)際上，對(duì)于每一個(gè)用戶(hù)而言，通常只是需要有限的幾個(gè)功能，這樣就造成了系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。對(duì)于集中式系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的擴(kuò)大將加大中央服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，造成系統(tǒng)性能下降，而全分布系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)又較為復(fù)雜。函數(shù)服務(wù)器把優(yōu)化的功能函數(shù)存儲(chǔ)在服務(wù)器上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按用戶(hù)要求動(dòng)態(tài)合成應(yīng)用軟件，并使其在客戶(hù)機(jī)上運(yùn)行。從而從根本上改變了傳統(tǒng)的資源分配和軟件運(yùn)行及維護(hù)方式。基于分布構(gòu)件模型（CORBA或DCOM）構(gòu)造的軟件系統(tǒng)可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)函數(shù)庫(kù)服務(wù)器。2．3網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)從邏輯上講，基于用戶(hù)的功能需求進(jìn)行概念設(shè)計(jì)是大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件配置設(shè)計(jì)的第一步。概念設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)基于如下要點(diǎn)：對(duì)用戶(hù)的應(yīng)用意圖有充分的了解；掌握計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)通訊的基本概念知識(shí)；了解已經(jīng)存在的并有可能影響設(shè)計(jì)的條件，包括現(xiàn)有軟件系統(tǒng)以及通訊設(shè)施；對(duì)于有可能影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)及其發(fā)展的現(xiàn)有狀況應(yīng)有充分認(rèn)識(shí)。概念設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)對(duì)在地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置中的硬件、軟件的功能和作用給予說(shuō)明，并對(duì)設(shè)備和應(yīng)用之間的關(guān)系給予描述，應(yīng)當(dāng)能夠在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，有利于系統(tǒng)功能重新審核以及修改，有利于系統(tǒng)價(jià)值的估算，并且為更詳細(xì)的特殊定義提供基礎(chǔ)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)能夠在新的應(yīng)用、新的用戶(hù)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)方面給予描述。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)時(shí)，集中式、分布式和處理功能必須與特定的地址條件、用戶(hù)的應(yīng)用需求相適應(yīng)。下面給出了一些典型概念設(shè)計(jì)以及其說(shuō)明。（表13-5）表13-5：一些網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)描述圖示系統(tǒng)和組織類(lèi)型地址分布數(shù)據(jù)傳輸操作升級(jí)可能性一適用于地方政府、工程單位的單個(gè)部門(mén)的少量用戶(hù)用于數(shù)據(jù)獲取、地圖生產(chǎn)單一地址與其它已有站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸沒(méi)有特殊的要求，數(shù)據(jù)可以通過(guò)磁帶等介質(zhì)或者進(jìn)行批量傳輸可以升級(jí)為基于主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)或者具有其它智能工作站的網(wǎng)絡(luò)二作為小型多用戶(hù)系統(tǒng)，用來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)獲取、地圖生產(chǎn)、數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形查詢(xún)應(yīng)用，服務(wù)于政府機(jī)構(gòu)或企事業(yè)單位的一個(gè)或幾個(gè)部門(mén)擁有大量外圍處理單元被分配在一建筑物的一層或者相鄰幾層，遠(yuǎn)程用戶(hù)通過(guò)撥號(hào)上網(wǎng)與系統(tǒng)連接其它來(lái)源的數(shù)據(jù)可以通過(guò)磁帶等介質(zhì)或者直接進(jìn)行批量傳輸一些附加設(shè)備可以添加在異步端口上，可以升級(jí)為局域網(wǎng)三適用于中型到大型的政府或企事業(yè)單位的組織結(jié)構(gòu)，用戶(hù)通過(guò)進(jìn)入大型主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢(xún)、分析和制圖在同一建筑物內(nèi)，多個(gè)地址直接相連；新增加的工作站或其它設(shè)備可以通過(guò)遠(yuǎn)程聯(lián)結(jié)與圖形控制器以及通訊處理器相連周期性數(shù)據(jù)交換可以通過(guò)磁帶等介質(zhì)進(jìn)行，也可以利用網(wǎng)關(guān)與其它計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，微機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸容易建立設(shè)備可以靈活增加以達(dá)到大型主機(jī)處理器的計(jì)算容量四用于小型到中型的政府部門(mén)或公司單位分配于同一建筑物內(nèi)可以通過(guò)微機(jī)桌面?zhèn)鬏斞b置或撥號(hào)上網(wǎng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換增設(shè)的微機(jī)和服務(wù)器可以容易的添加到環(huán)形網(wǎng)絡(luò)上五適用于需要大量制圖與地理分析的中型到大型的政府、公共事業(yè)和公司單位組織的多個(gè)分組部門(mén)同一建筑物內(nèi)或者臨近建筑物之間的局域網(wǎng)上，其它用戶(hù)通過(guò)遠(yuǎn)程通訊線路與局域網(wǎng)相連數(shù)據(jù)傳輸在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，遠(yuǎn)程通過(guò)批量數(shù)據(jù)文件或磁帶交換，也可通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到其它網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)可以通過(guò)中繼器擴(kuò)展到更大的地區(qū)，多個(gè)局域網(wǎng)可以通過(guò)網(wǎng)橋連接在一起六設(shè)置在局域網(wǎng)上，支持具有主機(jī)處理單元的多用戶(hù)，適用于多部門(mén)背景同一建筑物內(nèi)或者臨近建筑物之間的局域網(wǎng)上，其它用戶(hù)通過(guò)遠(yuǎn)程通訊線路與局域網(wǎng)相連以主機(jī)來(lái)維持主數(shù)據(jù)庫(kù)，可以進(jìn)行批量文件或磁帶的數(shù)據(jù)傳輸可以增加外設(shè)，工作站和處理單元直至達(dá)到網(wǎng)絡(luò)限制，可以通過(guò)中繼器擴(kuò)展其它建筑物，多個(gè)局域網(wǎng)可以通過(guò)網(wǎng)橋連接在一起，可以增加網(wǎng)關(guān)連接多種網(wǎng)絡(luò)七在局域網(wǎng)上配置多個(gè)處理單元和外設(shè)，以支持多個(gè)功能相關(guān)組織處理單元和外設(shè)分布在多個(gè)建筑物內(nèi)，有些設(shè)備通過(guò)遠(yuǎn)程線路與局域網(wǎng)相連用戶(hù)可以訪問(wèn)局域網(wǎng)上的分布式數(shù)據(jù)，可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行其它網(wǎng)絡(luò)的批量或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)可以增加外設(shè)，工作站和處理單元直至達(dá)到網(wǎng)絡(luò)限制，局域網(wǎng)擴(kuò)展可以通過(guò)中繼器或網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)八一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的多用戶(hù)數(shù)據(jù)共享，或者是需要較大數(shù)據(jù)處理能力的具有地理分布的某個(gè)組織多個(gè)處理單元通過(guò)遠(yuǎn)程線路相連單個(gè)地址的數(shù)據(jù)更新以批量文件方式進(jìn)行，多個(gè)地址之間的相互訪問(wèn)依靠遠(yuǎn)程線路傳輸每個(gè)地址都可以擴(kuò)展，增加的處理單元可以加入到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中圖13-7：（一）擁有外設(shè)的超級(jí)微機(jī)工作站圖13-8：（二）通過(guò)異步線路支持設(shè)備的基于主機(jī)的集中式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備簡(jiǎn)介中繼器(Repeater)：是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)間連接器，提供對(duì)信號(hào)的放大和轉(zhuǎn)發(fā)，它只能連接具有相同物理協(xié)議的LAN。中繼器主要用于擴(kuò)充LAN電纜段的距離，在同一個(gè)LAN中，也可以采用LAN延長(zhǎng)介質(zhì)長(zhǎng)度。網(wǎng)橋(Bridge)：網(wǎng)橋是在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)LAN互連的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它獨(dú)立于高層協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)型局域網(wǎng)的互連。路由器(Router)：路由器工作在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層，能夠獲得更多的網(wǎng)絡(luò)信息，為來(lái)到的信息找到“最佳路由”。路由器結(jié)構(gòu)比網(wǎng)橋復(fù)雜，速度也慢，但是具有更大的靈活性和更強(qiáng)的異種網(wǎng)絡(luò)互連能力。網(wǎng)關(guān)(Gateway)：又稱(chēng)為協(xié)議轉(zhuǎn)換器，工作在OSI模型的傳輸層及以上層，用于互連不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)或者媒體。它不僅要連接分離的網(wǎng)絡(luò)，還必須確保從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與另一個(gè)兼容。圖13-9：（三）通過(guò)通訊控制器支持外圍設(shè)備的基于大型主機(jī)的系統(tǒng)圖13-10：（四）令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)微機(jī)系統(tǒng)圖13-11：（五）局域網(wǎng)上具有超級(jí)微機(jī)工作站的分布式處理和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)圖13-12：（六）具有主處理器，超級(jí)微機(jī)工作站和外設(shè)的局域網(wǎng)圖13-13：（七）具有多處理單元和中央數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的局域網(wǎng)圖13-14：（八）具有分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的遠(yuǎn)程處理幾種局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：以太網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)和FDDIIEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))確定了一些局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)稱(chēng)為IEEE802，包括CSMA/CD(帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路存取)，令牌總線，令牌環(huán)，而FDDI（FiberDistributedDataInterface，光纖分布式數(shù)據(jù)接口）應(yīng)用于高速LAN。下面對(duì)幾個(gè)常用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作以簡(jiǎn)單介紹。IEEE802.3：CSMA/CD，采用CSMA/CD在局域網(wǎng)中訪問(wèn)和傳輸數(shù)據(jù)，假如一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)出一條消息，那么首先檢查通信信道，看是否正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果沒(méi)有，就可以使用線路，發(fā)送自己的消息，否則必須等到信道空閑。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)試圖發(fā)出消息，就會(huì)發(fā)生沖突，此時(shí)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)各自等待隨機(jī)長(zhǎng)度的一段時(shí)間，再重發(fā)上一條消息。在最早的802.3中，規(guī)定傳輸速率為10Mbps，使用50歐姆的電纜，后來(lái)這些都有所改變。因?yàn)槠鋫鬏旊娎|的原因，很多人稱(chēng)之為以太網(wǎng)，其電纜有以下幾種，如表13-6。表13-6：通常的以太網(wǎng)電纜類(lèi)型名稱(chēng)電纜最大段長(zhǎng)每段最多節(jié)點(diǎn)好處10Base5粗同軸電纜500米100可以作為骨干線路10Base2粗同軸電纜200米30價(jià)格最低廉10Base-T雙絞線100米1024易于維護(hù)10Base-F光纖2000米1024可以用于建筑之間IEEE802.4：令牌環(huán)網(wǎng)，在令牌環(huán)網(wǎng)中，有一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)包，稱(chēng)為“令牌”，沿著網(wǎng)絡(luò)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)，該令牌包含著特殊的控制信號(hào)，使節(jié)點(diǎn)能夠知道令牌目前是正攜帶著一條消息，還是處于空閑狀態(tài)，可以接收一條消息。如果令牌空閑，同時(shí)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)出一條消息，以“捕獲”該令牌，并將自己的消息附加其中，隨后該令牌就不能再攜帶其它消息，除非將目前的消息“投遞”出去。FDDI：FDDI是高性能的光纖局域網(wǎng)，其傳輸速率為100Mbps，傳輸距離可達(dá)200KM，其間可以連接1000臺(tái)工作站。FDDI的使用類(lèi)同于IEEE802規(guī)范的LAN。但由于其高帶寬，可以作為連接銅質(zhì)局域網(wǎng)的骨干網(wǎng)。3．WebGIS——萬(wàn)維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)3．1因特網(wǎng)和GIS毋庸置疑，因特網(wǎng)的發(fā)展為GIS發(fā)展帶來(lái)了極大的便利，同時(shí)也GIS理論及技術(shù)研究提供了新的領(lǐng)域。作為信息系統(tǒng)以及一門(mén)學(xué)科，GIS可以從因特網(wǎng)的發(fā)展受到的影響主要有以下幾個(gè)方面：1）GIS研究者利用新聞組或者電子郵件進(jìn)行GIS技術(shù)問(wèn)題的探討。2）網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育，即教授將教案以HTML文檔形式放在網(wǎng)上，學(xué)生下載使用，并且可以利用電子郵件進(jìn)行提問(wèn)，這樣就形成了“虛擬大學(xué)（VirtualUniversity）”。GIS的教育也可以以該種方式進(jìn)行，目前有關(guān)GIS教育網(wǎng)址有，網(wǎng)址HYPERLINKhttp://giswww.kingston.ac.ukhttp://giswww.kingston.ac.uk*本文列出的一些URL極有可能在讀者看到時(shí)已經(jīng)“失效”，這幾乎是Web上司空見(jiàn)慣的事情了。，提供了三個(gè)與GIS有關(guān)的專(zhuān)題；網(wǎng)址HYPERLINK介紹了有關(guān)GIS和地理教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)，網(wǎng)址HYPERLINK/pub/geo/gis-faq.txt/pub/geo/gis-faq.txt有許多關(guān)于GIS常見(jiàn)問(wèn)題的問(wèn)答。*本文列出的一些URL極有可能在讀者看到時(shí)已經(jīng)“失效”，這幾乎是Web上司空見(jiàn)慣的事情了。3）GIS軟件的下載，GIS軟件公司可以定期將其開(kāi)發(fā)軟件的最新版本放在其站點(diǎn)上，以供用戶(hù)下載試用。典型地理信息系統(tǒng)方面WWW網(wǎng)址介紹[宮鵬]（1）GISWORLDINC.《地理信息系統(tǒng)世界》是目前國(guó)際有關(guān)GIS方面最暢銷(xiāo)的雜志，其網(wǎng)址上列出了該公司出版的任何一期的內(nèi)容目錄，用戶(hù)還可以利用搜索器進(jìn)行內(nèi)容搜索。（2）GIS軟件開(kāi)發(fā)商網(wǎng)址ESRI公司()，Intergraph公司()，MapInfo公司()。這些被認(rèn)為是一流的GIS網(wǎng)址，有豐富的GIS信息，包括的內(nèi)容有：公司介紹，產(chǎn)品，公司出版物，年度報(bào)告，會(huì)議預(yù)報(bào)，用戶(hù)信息，產(chǎn)品訂購(gòu)，技術(shù)咨詢(xún)，程序設(shè)計(jì)技巧，就業(yè)機(jī)會(huì)，產(chǎn)品展示和免費(fèi)軟件下載等等。（3）虛擬旅行家網(wǎng)該網(wǎng)址允許用戶(hù)進(jìn)行交互的地圖顯示，首先是世界地圖，然后是各國(guó)或各地區(qū)地圖，最后是城市地圖。其地圖是柵格圖像，利用空間位置實(shí)現(xiàn)用戶(hù)交互操作，有大量的文本、圖像等描述信息供用戶(hù)查閱。（4）加拿大地球信息科學(xué)網(wǎng)http://abbott.ccm.emr.ca該網(wǎng)站是一個(gè)國(guó)家級(jí)的對(duì)地球信息進(jìn)行管理的機(jī)構(gòu)，它提供大量的產(chǎn)品和服務(wù)，包括加拿大的衛(wèi)星圖像，國(guó)家地圖集數(shù)據(jù)，加拿大地名數(shù)據(jù)庫(kù)，地形數(shù)據(jù)庫(kù)，道路網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字地形數(shù)據(jù)等等。此外還提供了獲得以上數(shù)據(jù)的服務(wù)，用搜索器得到搜尋地區(qū)的數(shù)據(jù)。（5）填充式數(shù)據(jù)查詢(xún)和表達(dá)網(wǎng)址/cgi-bin/mapbrowse-tbl該網(wǎng)站采用填充式(fill-in-the-blanks)的方式進(jìn)行查詢(xún)。它提供了一個(gè)表格，用戶(hù)填寫(xiě)有關(guān)信息后，將請(qǐng)求傳入服務(wù)器端的GIS、制圖、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)等軟件運(yùn)行相應(yīng)的搜索和查詢(xún)，也可以是空間分析等，其結(jié)果可以是地圖或者表格，并傳回瀏覽器。微軟的門(mén)戶(hù)站點(diǎn)MSN也提供了類(lèi)似的功能/quickmaps.asp。（6）GIS論壇/gishome.html該網(wǎng)站包括GIS數(shù)據(jù)以及軟件的發(fā)布，GIS領(lǐng)域內(nèi)的事件，一些技術(shù)問(wèn)題的探討，GIS書(shū)籍的介紹等等，此外可以通過(guò)Email的方式進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的討論。4）空間數(shù)據(jù)發(fā)布和下載，數(shù)據(jù)是GIS系統(tǒng)中最為重要的部分，數(shù)據(jù)的錄入和預(yù)處理也是GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程中耗費(fèi)時(shí)間、資金最多的一個(gè)環(huán)節(jié)，而通過(guò)因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可以降低GIS工程的開(kāi)發(fā)成本。由于因特網(wǎng)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電子商務(wù)的興起，空間數(shù)據(jù)當(dāng)然也可以作為一種特殊的商品在因特網(wǎng)上發(fā)售。與后面提及的WebGIS方式相比，這里的數(shù)據(jù)下載還主要是利用文件傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)。由于因特網(wǎng)上信息量浩大，常常使得找到真正需要的數(shù)據(jù)成為一件困難的事情，而應(yīng)用空間元數(shù)據(jù)可以使用戶(hù)迅速定位需要的數(shù)據(jù)并進(jìn)行下載。1994年美國(guó)政府開(kāi)始發(fā)展國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI），通過(guò)確定元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，要求各級(jí)政府機(jī)構(gòu)采用元數(shù)據(jù)的方式在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)其所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，達(dá)到各機(jī)構(gòu)間數(shù)據(jù)生產(chǎn)和共享的目的。5）此外，由于因特網(wǎng)的發(fā)展，打破了傳統(tǒng)的時(shí)間——空間聯(lián)系方式，形成了空間事物的新的組織形式，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息空間(CyberSpace)，是目前人文地理學(xué)研究中的熱點(diǎn)，也將是GIS探討的重要課題。3．2WebGIS簡(jiǎn)介Web技術(shù)和GIS技術(shù)相結(jié)合，最為激動(dòng)人心的產(chǎn)物就是WebGIS(萬(wàn)維網(wǎng)地理信息系統(tǒng))。WebGIS，簡(jiǎn)言之，就是利用Web技術(shù)來(lái)擴(kuò)展和完善地理信息系統(tǒng)的一項(xiàng)新技術(shù)。由于HTTP協(xié)議采用基于C/S的請(qǐng)求/應(yīng)答機(jī)制，具有較強(qiáng)的用戶(hù)交互能力，可以傳輸并在瀏覽器上顯示多媒體數(shù)據(jù)，而GIS中的信息主要是需要以圖形、圖像方式表現(xiàn)的空間數(shù)據(jù)，用戶(hù)通過(guò)交互操作，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)分析。這些特點(diǎn)，就使得人們完全可以利用Web來(lái)尋找他們所需要的空間數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行各種操作。具體地講，WebGIS的應(yīng)用可以分為以下幾個(gè)層面：1）空間數(shù)據(jù)發(fā)布由于能夠以圖形方式顯示空間數(shù)據(jù)，較之于單純的FTP方式，WebGIS使用戶(hù)更容易找到需要的數(shù)據(jù)；2）空間查詢(xún)檢索利用瀏覽器提供的交互能力，進(jìn)行圖形及屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)檢索；3）空間模型服務(wù)在服務(wù)器端提供各種空間模型的實(shí)現(xiàn)方法，接收用戶(hù)通過(guò)瀏覽器輸入的模型參數(shù)后，將計(jì)算結(jié)果返回。換言之，利用Web不僅可以發(fā)布空間數(shù)據(jù)，也可以發(fā)布空間模型服務(wù)，形成瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Browser/Server，B/S)。4）Web資源的組織在Web上，存在著大量的信息，這些信息多數(shù)具有空間分布特征，如分銷(xiāo)商數(shù)據(jù)往往有其所在位置屬性，利用地圖對(duì)這些信息進(jìn)行組織和管理，并為用戶(hù)提供基于空間的檢索服務(wù)，無(wú)疑也可以通過(guò)WebGIS實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)相比，WebGIS有其特殊之處，主要表現(xiàn)在：1）它必須是基于網(wǎng)絡(luò)的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的GIS大多數(shù)為獨(dú)立的單機(jī)系統(tǒng)；2）它利用因特網(wǎng)來(lái)進(jìn)行客戶(hù)端和服務(wù)器之間的信息交換，這就意味著信息的傳遞是全球性的；3）它是一個(gè)分布式系統(tǒng)，用戶(hù)和服務(wù)器可以分布在不同地點(diǎn)和不同的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上。3．3WebGIS的實(shí)現(xiàn)技術(shù)WebGIS是網(wǎng)絡(luò)GIS的一個(gè)重要組成部分，網(wǎng)絡(luò)GIS的一些概念，如客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模式、分布式數(shù)據(jù)管理等，也可以應(yīng)用于WebGIS，但是在WebGIS實(shí)現(xiàn)時(shí)，還要著重考慮兩個(gè)問(wèn)題，即控制網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量以及必須通過(guò)瀏覽器與用戶(hù)進(jìn)行交互。目前已經(jīng)有多種不同的技術(shù)方法被應(yīng)用于研制實(shí)現(xiàn)WebGIS，包括CGI(CommonGatewayInterface,通用網(wǎng)關(guān)接口)方法、服務(wù)器應(yīng)用程序接口(ServerAPI)方法、插件(Plug-ins)法、JavaApplet方法以及ActiveX方法等等，下面對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述和比較。[夏福祥]3．3．1CGI方法CGI是一個(gè)用于Web服務(wù)器和客戶(hù)端瀏覽器之間的特定標(biāo)準(zhǔn)，它允許網(wǎng)頁(yè)用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的命令來(lái)啟動(dòng)一個(gè)存在于網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器主機(jī)的程序（稱(chēng)為CGI程序），并且接收到這個(gè)程序的輸出結(jié)果。CGI是最早實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)的技術(shù)，它使用戶(hù)可以通過(guò)瀏覽器進(jìn)行交互操作，并得到相應(yīng)的操作結(jié)果。利用CGI可以生成圖像，然后傳遞到客戶(hù)端瀏覽器（目前大多數(shù)主頁(yè)的訪問(wèn)者計(jì)數(shù)器就是采用CGI程序?qū)崿F(xiàn)的）。這樣，從理論上講，任何一個(gè)GIS軟件都可以通過(guò)CGI連接到Web上去，遠(yuǎn)程用戶(hù)通過(guò)瀏覽器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器將請(qǐng)求傳遞給后端的GIS軟件，GIS軟件按照要求產(chǎn)生一幅數(shù)字圖像，傳回遠(yuǎn)程用戶(hù)。實(shí)際上，由于設(shè)計(jì)的原因，大多數(shù)GIS軟件不能直接作為CGI程序連接到Web上，但是，有以下的兩種技術(shù)比較成功。1）用CGI啟動(dòng)后端的批處理制圖軟件，這種軟件的特點(diǎn)是用戶(hù)可以直接在計(jì)算機(jī)終端一行一行地輸入指令來(lái)制圖。其特點(diǎn)是用戶(hù)的每一個(gè)要求都要啟動(dòng)相應(yīng)的GIS軟件，如果軟件較大，啟動(dòng)時(shí)間就會(huì)很長(zhǎng)。2）CGI啟動(dòng)后端視窗(Windows)GIS軟件，CGI和后端GIS軟件的信息交換是通過(guò)“進(jìn)程間通訊協(xié)議（IPC-InterProcessCommunication）”來(lái)完成，常用的IPC有RPC(RemoteProcedureCall)和DDE(DynamicDataExchange)。其優(yōu)點(diǎn)在于，由于GIS軟件是消息驅(qū)動(dòng)的，CGI只要通過(guò)發(fā)送消息，驅(qū)動(dòng)GIS軟件執(zhí)行特定操作即可，不需要每次重新啟動(dòng)。3．3．2ServerAPI方法ServerAPI類(lèi)似于CGI，不同之處在于CGI程序是單獨(dú)可以運(yùn)行的程序，而ServerAPI往往依附于特定的Web服務(wù)器，如MicrosoftISAPI依附于IIS(InternetInformationServer)，只能在Windows平臺(tái)上運(yùn)行，其可移植性較差。但是ServerAPI啟動(dòng)后會(huì)一直處于運(yùn)行狀態(tài)，其速度較CGI快。3．3．3插件方法利用CGI或者ServerAPI，雖然增強(qiáng)了客戶(hù)端的交互性，但是用戶(hù)得到的信息依然是靜態(tài)的。用戶(hù)不能操作單個(gè)地理實(shí)體以及快速縮放地圖，因?yàn)樵诳蛻?hù)端，整個(gè)地圖是一個(gè)實(shí)體，任何GIS操作，如放大、縮小、漫游等操作都需要服務(wù)器完成并將結(jié)果返回。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量較高時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)變慢。解決該問(wèn)題的一個(gè)辦法是利用插件技術(shù)，瀏覽器插件是指能夠同瀏覽器交換信息的軟件，第三方軟件開(kāi)發(fā)商可以開(kāi)發(fā)插件以使瀏覽器支持其特定格式的數(shù)據(jù)文件。利用瀏覽器插件，可以將一部分服務(wù)器的功能轉(zhuǎn)移到客戶(hù)端，此外對(duì)于WebGIS而言，插件處理和傳輸?shù)氖鞘噶扛袷娇臻g數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量較小，這樣就加快了用戶(hù)操作的反應(yīng)速度，減少了網(wǎng)絡(luò)流量和服務(wù)器負(fù)載。插件的不足之處在于，象傳統(tǒng)應(yīng)用軟件一樣，它需要先安裝，然后才能使用，給使用造成了不方便。下面是利用WebGIS插件在因特網(wǎng)上顯示空間數(shù)據(jù)的例子，利用插件能夠方便地對(duì)地圖進(jìn)行漫游、縮放和查詢(xún)操作。圖13-15：WebGIS插件，來(lái)自于北京大學(xué)數(shù)字地球工作室(HTTP://WWW.CYBERGIS.ORG.CN)3．3．4JavaApplet（Java小應(yīng)用）方法WebGIS插件可以和瀏覽器一起有效地處理空間數(shù)據(jù)，但是其明顯的不足之處在于計(jì)算集中于客戶(hù)端，稱(chēng)為“胖客戶(hù)端”，而對(duì)于CGI方法以及ServerAPI方法，數(shù)據(jù)處理在服務(wù)器端進(jìn)行，形成“瘦客戶(hù)端”。利用Java語(yǔ)言可以彌補(bǔ)許多傳統(tǒng)方法的不足，Java語(yǔ)言是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它的最大的優(yōu)點(diǎn)，就是SUN公司提出的一個(gè)口號(hào)“寫(xiě)一次，任何地方都可以運(yùn)行(Writeonce,runanywhere.)”，即指其跨平臺(tái)特性，此外Java語(yǔ)言本身支持例外處理、網(wǎng)絡(luò)、多線程等特性，其可靠性和安全性使其成為因特網(wǎng)上重要的編程語(yǔ)言。Java語(yǔ)言經(jīng)過(guò)編譯后，生成與平臺(tái)無(wú)關(guān)的字節(jié)代碼(Bytecode)，可以被不同平臺(tái)的Java虛擬機(jī)(JVM-JavaVirtualMachine)解釋執(zhí)行。Java程序有兩種，一種可以獨(dú)立運(yùn)行，另一種稱(chēng)為JavaApplet，只能嵌入HTML文件中，被瀏覽器解釋執(zhí)行。用JavaApplet實(shí)現(xiàn)WebGIS，優(yōu)于插件方法的方面是：1）運(yùn)行時(shí)，Applet從服務(wù)器下載，不需要進(jìn)行軟件安裝；2）由于Java語(yǔ)言本身支持網(wǎng)絡(luò)功能，可以實(shí)現(xiàn)Applet與服務(wù)器程序的直接連接，從而使數(shù)據(jù)處理操作既可以在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，又可以在客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)兩端負(fù)載的平衡。圖13-16是利用JavaApplet實(shí)現(xiàn)的WebGIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖13-16：利用JavaApplet實(shí)現(xiàn)的WebGIS系統(tǒng)框架3．3．5Acti