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网络gis期末论文
南京师范大学
网络GIS学习及思考
学院：
地理科学学院
专业：
姓名：
学号：
****************
日期：
南京师范大学教务处
摘要
本文主要介绍了网络GIS的概念，同时针对网络GIS的基于Internet/Intranet标准，分布式服务体系结构，高效利用空间资源等特征做出了详细的阐述，同时还系统的描述了其实现技术：
空间数据库管理技术、组件技术、分布计算平台、多媒体数据操作标准ISOSQL/MM、地理数据目录服务技术（GeodataCatalogService）、数据仓库技术、面向对象方法客户/服务器模式。
详细的描述了网络GIS的三种体系架构：
集中模式的GIS系统、客户/服务器模式的GIS系统、Web/Internet模式的GIS系统。
以及介绍了其实现技术CGI、Plug-ins、COM/DCOM和ActiveX、Java等及其优缺点。
最后作者对于学习网络GIS的思考也做出了结合现实的分析。
本文通过查阅各种资料，然后总结出了网络GIS的一系列的系统知识，针对体系架构都有很好的图形作为解释说明，能够深刻的使读者了解其想表达的内容，可读性比较强。
关键词：
网络GIS实现技术体系架构发展趋势思考
一、网络GIS学习部分…………………………………………………………4
1.网络GIS的概念4
2.网络和GIS的结合对GIS的影响4
3.网络GIS的基本特征5
3.1基于Internet/Intranet标准5
3.2分布式服务体系结构6
3.3发布速度快，范围广，维护方便6
3.4其他7
4.网络GIS的基础技术7
4.1空间数据库管理技术7
4.2面向对象方法8
4.3其他8
5.网络GIS的体系架构及其应用模型9
5.1集中模式的GIS系统9
5.2客户/服务器模式的GIS系统10
5.3Web/Internet模式的GIS系统11
6.网络GIS的【服务器】和【客户端】实现技术及其优缺点11
6.1CGI12
6.2其他14
7.网络GIS的发展趋势18
二、网络GIS的思考部分……………………………………………19
一、网络GIS学习部分
1、网络GIS的概念
万维网地理信息系统（WebGIS）指基于Internet平台、客户端应用软件采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。
时常人们也将这一技术通称为互联网地理信息系统，即：
互联网GIS，因特网GIS，InternetGIS。
WebGIS是由多主机、多数据库与多台终端，通过Internet/Intranet连接而组成。
WebGIS在结构上属于分布式地理信息系统模型，通过Internet/www机制可有效实现分布式地理信息处理
WebGIS开拓了GIS资源利用的新领域，为GIS信息的高度社会化共享提供了可能，为GIS信息的提供者和使用者提供了有效途径，为GIS的发展提供了新的机遇
WebGIS不但具有大部分乃至全部传统GIS软件的功能，而且还具有利用Internet优势的特有功能。
这些特有功能包括用户不必在自己的本地计算机上安装GIS软件就可以在Internet上访问远程的GIS数据和应用程序，进行GIS分析，在Internet上提供交互的地图和数据处理，真正实现资源的共享。
网络GIS包括“狭义网络GIS”和“广义网络GIS”。
2、网络和GIS的结合对GIS的影响
随着网络的发展，网络与GIS的结合成为一种趋势。
网络具有资源共享功能；信息的快速转输和集中处理功能；均衡负荷及分布处理功能；综合信息服务功能；提高系统可靠性。
GIS的三大特性：
第一，具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性；
第二，由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务；
第三，计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能以快速、精确、综合地对复杂的地理系统进行空间定位和过程动态分析。
网络与GIS的结合使得GIS具有明显的优点：
大大降低了GIS的成本，GIS应用更加广泛；使GIS与企业相结合，更好地为企业服务；网络GIS中的WEBGIS采用网页操作取代了传统GIS操作，使得操作更加简单；GIS处理能力提高，互操作能力强。
同时，网络GIS也有其缺点：
网络带宽的限制；复杂地理信息的查询，处理和分析；图形信息的表达困难。
3、网络GIS的基本特征
3.1基于Internet/Intranet标准
WebGIS支持Internet网络通信和TCP/IP和HTTP（超文本传输协议），采用标准的HTML浏览器作为应用外壳。
实现这一层次的网络协议标准化是实现其它所有功能需求的基础和前提，也是WebGIS结构优越性的前提。
3.2分布式服务体系结构
分布式服务体系结构是在客户端和服务器端都能提供活跃的、可执行进程的体系结构；它能有效地平衡两者之间的处理负载。
分布式处理显著地降低了带宽要求并提高了系统的性能。
它允许用户嵌入自己定制的GIS服务，使用的数据既可以是本地的也可以是分布的数据集，从而使传统GIS向分布式GIS转变。
3.3发布速度快，范围广，维护方便
由于运用了Internet技术，WebGIS的信息更新之及时、发布速度之快、发布范围之广是其他传统地理信息系统难以比拟的。
只需维护服务器端的一套数据，用户端都能及时看到更新的数据
3.4数据来源丰富、分布存储
WebGIS能充分利用已有的GIS数据资源和属性数据库数据，将常用的多种GIS数据转换成自己的空间数据格式和相应的关系数据库，保护用户的先期投资。
服务器端的GIS数据（包括图形和属性数据）不需要全部集中在一台机器上，可以分散安装在不同的多台机器上。
这种分散存储数据的方式对于降低系统负载，加快访问速度，降低成本等方面都是很有帮助的。
3.5用户界面友好
WebGIS使用标准的Internet浏览器作为用户使用界面和工具，通过与用户交互可定制网页。
开发工具丰富，功能强大。
3.6系统建设投资少
利用Internet的基础设施，以较少的投资就可以建立一套覆盖整个企业或全行业甚至世界范围内的空间信息发布体系。
终端用户不需要购买任何专门的GIS软件，就可以享受到真正的、实时的GIS信息服务。
3.7系统安全性
有的WebGIS软件（如AutoGuide）还具有对数据访问的安全控制。
通过口令密码可以限制访问人员的范围以及可访问的内容。
对于面向全社会的专业信息系统，在实际应用中，往往要求根据不同的用户（如行政首长、各级部门工作人员、一般用户等）提供相应的信息。
3.8系统协同性
遍布全球的代理商可以直接为用户发布数据并提供服务。
用户可以将广泛分布的数据和本地数据结合在一起，使不同地区的计算机主机协同工作。
3.9高效利用空间数据资源
服务器端的GIS数据（包括图形和属性数据）不需要全部集中在一台机器上，可以分散安装在不同的多台机器上，这些机器可分布在空间距离很远的地方，只要通过Internet/Intranet相联就可以。
这种分散存储数据的方式对于降低系统负载，加快访问速度，降低成本等方面都是很有帮助的。
这是WebGIS一个极其重要的优势。
4、网络GIS的基础技术
4.1.空间数据库管理技术
关系型数据库管理系统已经相当成熟，商业化的RDBMS不仅支持C/S模式，而且支持数据分布，通过SQL语言和ODBC，几乎所有GIS软件通过公共标识号都能和其协同运行。
对象-关系数据库技术和面向对象的数据库技术正在逐步成熟起来，成为未来GIS空间数据管理的主要技术。
4.2.面向对象方法
面向对象是一种认识方法。
面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）、面向对象语言（OOL）和面向对象数据管（OODBM）贯穿整个信息系统的生命周期。
面向对象控件数据库技术正在逐步成熟，空间对象查询语言（SOQL）、空间对象关系分析、面向对象数据库管理、对象化软件技术等，都和GIS密切相关。
从面向对象技术的发展来看，它是描述地理问题非常理想的方法。
4.3.客户/服务器模式
客户/服务器的含义非常广泛，数据库技术和分布处理技术都和它密世相关。
通过平衡客户/服务器间的数据通信和地理运算，能够利用服务器的高性能处理复杂的关键性业务，并降低网络数据流量；通过规划客户/服务器模式的GIS系统，用户能够最大限度地利用网络上的各种资源。
4.4.组件技术
为避免系统重复编码，浪费软件资源，参照制造业成功经验，使用插件（Plug-in）、组件（ActiveX）和中间件（Middleware）技术组装软件产品：
各软件生产商制作自己最好的组件，其他软件开发人员和系统集成人员，可直接使用该部件提供的功能，无须重新编码，从而扩大了软件开发的社会分工，提高了软件生产效率。
4.5.分布计算平台
分布计算平台（DistributedComputingPlatfom）技术，目前有OMG的CORBA/Java标准和微软的DCOM/ActiveX标准，两者各有千秋。
CORBA/java在运行速度上虽然不如DCOM/activeX，但和Java一样，CORBA/java规范的最大优势仍然在于其跨平台能力，适用于Window、Unix等。
DCOM/ActiveX目前只能运行于Windows平台，但是其市场占有率达80%以上，在Internet客户端的计算机市场里占有率更高。
具体选择何种标准，应根据设计目标权衡各方面因素。
4.6.其他
和WebGIS相关的技术还包括下列各方面；多媒体数据操作标准ISOSQL/MM地理数据目录服务技术（GeodataCatalogService）、数据仓库技术、地理信息高速公路设施等。
5、网络GIS的体系架构及其应用模型
GIS系统的体系结构主要可以分为三种，一种是集中模式，一种是客户/服务器模式，另一种是Web/Internet模式；
5.1集中模式的GIS系统图示如下：
∙终端完成两种操作：
A.接受用户的输入，然后通过网络把输入发送给GIS服务器；
B.接受GIS服务器的处理结果，格式化并展现给用户；
∙GIS服务器相应的需要完成三种操作：
A.通过网络接受终端的输入；
B.处理终端输入；
C.格式化处理结果，并传送给终端；；
D.维护数据库；
由此可知，在集中模式下的GIS系统，顾名思义，信息库的存储、浏览、查询、检索、维护等都“集中”于GIS服务器，服务的提供完全依赖于GIS服务器，所以，这种模式对服务器的速度、可靠性等要求极高，一般需要专门的服务器作为GIS服务器，这就提高了系统的造价。
但它也有一个优点：
系统结构相对简单。
5.2客户/服务器模式的GIS系统图示如下：
∙客户端完成三种操作：
A.管理用户接口，处理应用逻辑；
B.产生数据库请求，并向GIS服务器发送请求，然后从GIS服务器接受结果；
A.格式化结果，并发布给用户；
∙GIS服务器相应的功能为：
A、从客户机接受数据库请求；
B、处理数据库请求；
A.格式化结果，并传送给客户机；
D、维护数据库；
由此可知，在客户/服务器模式下的GIS系统，客户机执行前端处理，服务器执行后端处理。
它把整个系统的负担在客户/服务器间进行适当的分配，在客户端运行应用程序符合实际应用多样性的需要，而对于整个系统的基础—数据库则集中于服务器，便于数据库的维护。
这种结构具有强壮的数据操纵和事务处理能力，以及数据的安全性和完整性约束，因此，这种模式的GIS系统是比较合理的。
但是，Client/Server的结构的开发和管理成本越来越高，其客户端变得越来越臃肿，系统的使用也较复杂。
5.3Web/Internet模式的GIS系统：
系统的客户端和服务器所完成的功能基本上与Client/Server模式下的功能是一致的，t它实质上是Client/Server技术与Internet技术相结合的成果，这种模式不仅利用了基于Web的Internet结构的简便和灵活性的特点，而且应用Client/Server技术大大地强化了其事务处理和安全性、完整性约束能力，从而实现了真正业务相关的WebGIS。
6、网络GIS的【服务器】和【客户端】实现技术及其优缺点
6.1WebGIS的技术现状
6.2CGI
CGI是CommonGatewayInterface的英文缩写，中文一般译为公共网关接口，是初始化软件服务的服务器端接口。
它定义了信息服务（如HTTP服务）和服务器主机资源（如数据库和其他程序）间通讯的规范。
当用户通过Web浏览器提交表单时，HTTP服务将执行一个程序（通常称为CGI脚本）并通过CGI把用户输入的信息传递给该程序。
然后，程序将通过CGI把信息返回到服务，HTTP服务器再把结果传递到用户端显示。
根据CGI规范，任何软件都可以是CGI程序，只要它能够根据CGI标准处理输入和输出即可，并且CGI应用程序总是在进程外运行。
•公共网关接口CGI（CommonGatewayInterface）
•初始化软件服务的服务器端接口
•定义了信息服务（如HTTP服务）和服务器主机资源（如数据库和其他程序）间通讯的规范
•根据CGI规范，任何软件都可以是CGI程序
•CGI是Web服务器技术的一种扩展
CGI的工作原理
当用户通过Web浏览器提交表单时，HTTP服务将执行一个程序（通常称为CGI脚本）并通过CGI把用户输入的信息传递给该程序。
然后，程序将通过CGI把信息返回到服务，HTTP服务器再把结果传递到用户端显示。
根据CGI规范，任何软件都可以是CGI程序，只要它能够根据CGI标准处理输入和输出即可，并且CGI应用程序总是在进程外运行。
基于CGI的WebGIS实现原理
CGI作为一种连接应用软件和WEB服务器的标准技术，定义了服务器和网关程序如何接口，所以，就可以通过编写CGI程序作为WEBSERVER与其他后台数据库和应用程序连接的桥梁。
由此，GIS厂商在其原有的成熟产品的基础上兼容发展的WEBGIS解决方案，通常采用CGI技术实现。
在一个WEBGIS平台的具体实现中，当用户发送一个地图服务请求到WEB服务器时，WEB服务器通过CGI把该请求转发给在后端运行的GIS服务程序,由GIS服务程序生成结果交给WEB服务器,WEB服务器再把结果传递到用户端显示
6.3ServerAPI
•ServerAPI类似于CGI，它可以让软件开发者修改服务器的预定行为，并赋予其新功能。
而且在修改、扩充服务器的功能时，不需要改变服务器的原来的代码，也不必重新编译和链接服务器代码。
相反，新代码是放在动态链接库（DLL）中的，服务器在运行的时候动态链接它。
此外，ServerAPI还具有和服务器共享数据和通信资源、记忆状态等优点。
但作为专用接口，各个Web服务器的API都只适用于它们各自的平台。
6.4MOIMS的工作原理
6.5COM/DCOM和ActiveX
•组件对象模型——ComponentObjectModel（COM），是微软的Windows对象的二进制标准，定义了对象如何在单个应用程序中或应用程序间相互作用的面向对象的程序设计模型。
•分布式组件对象模型（DCOM）是组件对象模型（COM）技术的网络扩展，该模式允许通过网络在进程间通讯。
•ActiveX是一套基于DCOM的可以使软件组件在网络环境中进行互操作而不管该组件是用何种语言创建的技术。
基于COM/DCOM和ActiveX的WebGIS实现
在基于COM/DCOM技术的WEBGIS平台的实现典型实现中，当Web浏览器发出GIS数据显示操作请求时，Web服务器接受到用户的请求，进行处理，并将用户所要的GIS数据和GISActiveX控件（ActiveX控件只需在客户端下载安装一次即可）传送给Web浏览器；客户机接受到Web服务器传来的GIS数据和GISActiveX控件，启动GISActiveX控件，对GIS数据进行处理，完成GIS操作，在具体的WEBGIS操作中，还会有客户端的ActiveX控件与服务器端的WEBGIS服务（组件）的交互操作。
6.6Plug-ins
•插件法（Plug-in）是由美国网景公司（Netscape）开发的增加网络浏览器功能的方法。
它提供了一套应用程序接口（API），可用于研制和网络浏览器直接交换信息的专门的软件包。
•最大优点在于当需要是暂时接入，用完后又可以脱开以释放系统资源
•减少网络、服务器的信息流量和压力
基于Plug-ins的WebGIS实现
在这类基于Plug-in的WebGIS平台的具体实现中，当客户端请求地图服务时，地图服务器发送地理数据到客户端，浏览器启动相应的插件解释地理数据（如果客户端未安装相应的Plug-in，则也需要先下载安装，这一点与AcitveX控件类似。
）并显示出相关的地理信息，此外也能根据用户的要求在客户端执行一些简单的空间操作和查询，复杂的空间操作和查询则被Plug-in提交服务器执行，Plug-in负责最后执行结果的显示。
Autodesk公司的WebGIS产品MapGuide是一个整体上基于Plug-in技术的WebGIS平台的典型实现。
这一系统利用位于客户端的MapGuideViewerPlug-in和服务器端的MapGuideServer地图服务器，通过其特有的“地图窗口文件”（MWF）来实现基于矢量的图形数据信息的各种操作和管理，包括图形数据的动态发布与图层管理等。
此外，美国Intergraph公司的WebGIS产品GeoMediaWebMap也提供了它的Plug-in，其插入件为ActiveCGM。
6.7Java
•Sun公司所倡导的Java语言是目前网络应用方面发展较快的一种解决方案
•利用Java的Applet实现跨平台特性。
•ESRI的新一代WebGIS平台ARCIMS
由于Java语言从一开始设计就面向网络，因而具有较强的网络访问能力。
ESRI的新一代WebGIS平台ARCIMS，在服务器端采用Java实现，在客户端则可采用JavaApplet或HTML实现。
由Web服务器负责WWW服务，处理和分发请求，应用服务器负责处理并发请求，实例化状态，交易处理，安全管理，数据库连接池管理等，应用组件则用于完成不同的用户应用功能，在有的系统实现中也充当代理
6.8现有实现技术小结
•CGI、ServerAPI：
早期的WebGIS平台实现技术，难有进一步发展的动力。
•Plug-ins、COM/DCOM&ActiveX、Java：
目前的主流WebGIS平台开发技术，“三分天下”，难见高下。
•J2EE作为Sun最新分布式技术框架，有明显优势。
7、网络GIS的发展趋势
当前，随着新技术和硬件设备不断发展更新，应用领域日益广泛，人们对信息利用的要求也在不断的加深和拓宽，这些都为WebGIS的应用提供了十分广阔的发展前景。
（1）基于.Net的WebGIS微软的.Net被称为下一代Internet计算模型，它为发出请求的用户提供所需的资源和服务，不论用户在何时、何地以及使用何种设备发出请求，也不需要知道他们所需要的资源和服务存于何地以及如何才能得到。
.Net技术的核心是服务，即WebService，客户端的计算机通过Internet连接网络中提供WebService接口的GIS应用程序，使其可通过Internet对分布在不同地点的空间数据进行访问。
通过WebService不仅可以整合企业内部的不同应用系统，还可以使分布于不同位置的GIS应用系统通过Internet实现整合。
（2）网格GIS技术网格技术被看成是“下一代Internet”，是由各种不同的硬件与软件组成的基础设施，它将计算机、互联网、大型数据库、远程设备等连接在一起，实现资源共享与协作，使人们更自由、更方便的使用网络资源，解决复杂问题。
网格GIS是GIS在网格环境下的一种新的应用，将促进GIS沿着网络化、全球化、标准化、大众化、实用化的方向发展，最终实现空间信息的全面共享与互操作。
（3）移动GIS无线通信技术和网络技术的快速发展，使Internet技术与无线通信技术、GIS技术的结合成为现实，形成了一种新技术——无线定位技术（WirelessLocationTechnology），随之衍生出一种新的服务，即空间位置信息服务（LBS）。
LBS是当前移动GIS的主要应用方向之一，它将通信技术与GIS技术进行整合，融合了移动通信与网络的技术，使移动GIS的移动环境发生了极大的变化和改善。
可以预见，在不久的将来，移动计算将成为主流计算环境，并将在辅助GIS野外工作方面发挥巨大的作用。
（4）数字地球1998年美国前副总统戈尔提出了“数字地球”这一概念，随即受到了各国专家学者的极大关注。
“数字地球”将地球上的一切与地理位置有关的信息用数字形式描述出来，然后透过网络形成丰富的资源，从而为全社会提供高质量的信息服务。
在“数字地球”中，涉及的主要技术是计算机、网络通信、遥感、全球定位系统、地理信息系统以及海量的数据存储处理、图像智能处理、数据库技术等。
二、网络GIS的思考部分
本学期学完网络GIS之后，让我对学习以及大学课堂有了一份重新的认识。
首先，课堂上老师并不是一味的照本宣科，而是更多的引入例子以及讲学习和生活结合起来，还会经常调动同学们的积极性回答问题，其中还不乏一些有趣的小故事。
其次，老师在讲课之中常常运用哲理的方法带入我们学习之中，使我们更加深刻的理解一些哲理，并且明白哲理是在于运用而不是牢记。
当然在学习的过程中，我的学习方法也是有所变化的，从狭窄的视角到站在高处观看全局就是一个不小的转变。
对于问题的多种联想与假设也是我以前缺乏的技巧。
总之，本堂课的学习使我以后的学习和生活都受益匪浅。
对于网络GIS的发展我主要认为一些基于Internet的公共信息在线服务：
如为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购物等与空间信息有关的信息服务需要与网络GIS更加完美的结合，而并不是一味的只是起到一个定位的作用，使之能够具有像gis平台软件上的功能多样化以及人性化。
就好像公共交通的定位，虽然现在有一些小软件设计了公交车的路线实时定位，但其实并未做到很精确或者说只能提示到达车站或者正开往车站，并不能很好的提示用户一个估计剩余时间，当然这其中需要更多的数据以及大量的模拟运算。
还有就是公交车一般都会比较拥挤，在下车的时候司机都不清楚哪里要下，需要下多少人，如果能够设计一些软件能够达到用户与公交公司或者公交司机的便捷显示，当然也是非常有用的。
对于网络GIS的另外一类应用为基于Intranet的企业内部业务管理。
如帮助企业进行设备管理、线路管理以及安全监控管理等我想也是将来必须强化的一个点。
我还记得但是我在一家工厂打暑假工的时候，该工厂因为属于小厂，并没有什么管理技术等，所以很多方面都存在问题，其中我就发现，如果在送货的车上拥有一个记录线路的gps，并且该线路具有多个目的地点，还可以设计一
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