第30卷第3期計算機工程2004年2月Vol30靦3Computer EngineeringFebruary 2004●基金項目論文●文章編號: 1000- -3428(2004)03- 0019- -03文獻標識碼r A中圈分類號: P208Web GIS的新技術(shù)伏玉來,周濮汝(武漢大學計算機學院，武漢430072)擲要: 隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，Web (iIS將成為今后GIS應用的發(fā)展方向，該文在回順Web GIS技術(shù)的基礎上，對目前新出現(xiàn)的兩種Web GIS技術(shù): Java Servlet和(iML進行了介紹，這兩種新技術(shù)的出現(xiàn)為Web GIS的應用開辟了新的方向。關∈調(diào):互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng); Java Scrvlet; XMLNew Technologies of Web GISFU Yuchen, ZHOU Dongru(Computer School, Wuhan University, Wuhan 430072)[Abstract] Web GIS is an increasingly important component of GIS implementation. This paper revicws the technologics used to implement Wcb GiS,and introduces two new technologics: Java Servlet and GML. They will be leading lcnologies in fcature.[Kcy words] Web GIS; JaVa Servlet; XML1概述簡單操作則由客戶端直接完成。這種計算模式能靈活高效地由于互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(Web GIS)的重要性和它提尋求計算負載和網(wǎng)絡流量負載在服務器端和客戶端的合理分供的巨大商機，世界各大GIS廠商紛紛推出自己的WebGIS配，這是一種比較理想的優(yōu)化模式。方案。其中較為成熟的方案有MapInfo公司的MapInfo2 Web GIS技術(shù)回順ProServer, Intergraph公 司的GeoMedia Web Map, ESRI公 司綜合各種WebGIS產(chǎn)品，我們大致可以分為動態(tài)WebGIS的Intermet Map Server([MS),Autodesk 公司的MapGui ,和主動WebGIS兩類。動態(tài)WebGIS系統(tǒng)是基于服務器-一側(cè)的deBenteley公司的ModelServer/Discovery等。解決方案，而主動WebGIS 則主要是基于客戶端- -側(cè)的解決雖然各個廠商推出的WebGIS方案的實現(xiàn)技術(shù)不同，但方案。傳統(tǒng)的Web GIS技術(shù)主要有CGl、Plug-Ins 和Java是它們的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組織方式基本上是一致的。每個Applet3種。WebGIS系統(tǒng)包括了GIS瀏覽器、Web服 務器、GIS服務器、2.1遁用周關摟口數(shù)據(jù)庫4部分。首先，用戶通過GIS瀏覽器發(fā)出空間查詢或Web GIS最先使用的方法是CGI (Common Gateway分析請求，請求通過互聯(lián)網(wǎng)提交給Web服務器，在服務器Interface)技術(shù)。GIS廠 商在其成熟產(chǎn)品的基礎上發(fā)展端，GIS服務器處理Web服務器提交給它的空間查詢或分析Intranet解決方案，通常采用CGI方案，即提供專用空間資料請求，然后,按原路返回處理結(jié)果，在瀏覽器端用不同形式的Web管道。CGI是一種連接應用軟件和Web Server的標準表示處理結(jié)果，如圖形、圖像、查詢結(jié)果對話框等。技術(shù)，是HTML的功能延伸。HTML超文本語言是--種不可WebGIS可以簡單地定義為在Web上的GIS,與傳統(tǒng)的基在瀏覽器中編輯的靜態(tài)式文件,它的設計原則是顯示資料和于桌面或局域網(wǎng)的GIS相比，WebGIS具有以下的優(yōu)點: (1)文件，而不是處理資料，因而不能用來產(chǎn)生動態(tài)的信息，觖更廣泛的訪問范圍。客戶可以同時訪問多個地方的服務器上乏互動性。但是，靈活易用的CGI接口與HTML的結(jié)合實現(xiàn)的最新數(shù)據(jù)，而不管GIS服務器實際位于何處，這-Internet/了交互式的動態(tài)連接。例如，為了讓User存取數(shù)據(jù)庫中的信Intranet所特有的優(yōu)勢大大方便了GIS的數(shù)據(jù)管理，使分布的息，CGI可以被用來連接Server中的數(shù)據(jù)庫，在系統(tǒng)中扮演多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)管理和合成更易于實現(xiàn)。(2)平 臺獨立性。橋梁的角色。1997年 ESRI推出了MapObjects !nternet Map無論服務器或客戶機是何種機器，無論WebGIS服務器端使Server,使用HTML將客戶端的請求傳給Web Server,而Web用何種CIS軟件，由于使用了通用的Web服務器，因此可以Server則通過專用的CGI接口與GIS Server連接，GIS Server透明地訪問WebGIS數(shù)據(jù)，在本機或某個服務器.上進行分布承擔了所有的查詢、計算工作，將結(jié)果構(gòu)建成-個HTML文式部件的動態(tài)組合和空間數(shù)據(jù)的協(xié)同處理和分析，實現(xiàn)遠程件傳回給Web Server,再將HTML文件傳給客戶端瀏覽器。異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。(3) 可以大規(guī)模降低系統(tǒng)成本。普通GIS在2.2嵌入式(Plug-Ins)每個客戶端都要配備昂貴的專業(yè)GIS軟件,而用戶使用的經(jīng)因為CGI的系統(tǒng)僅提供給客戶端有限的GIS功能，傳給常只是一些最基本的GIS功能,這實際上形成了極大的浪用戶的信息都是靜態(tài)的，而且Client side的GIS操作都箭要由費。而WebGIS在客戶端通常只需使用Web鍘覽器(有時還Server來處理。解決這個問題的方法是把一部分Server上的要加上一些插件) ,其軟件成本與全套專業(yè)GIS相比明顯節(jié)功能移到Client side上，這樣不僅加快了使用者操作的反應省。另外，由于客戶端的簡單性而節(jié)省的維護費也不容忽速度，而中國煤化工標準WWW瀏覽器只提視。(4)平衡高效的計算負載。傳統(tǒng)的GIS大都使用文件服務僉項目:CNM H S173045器結(jié)構(gòu)的處理方式，其處理能力完全依賴于客戶端，其效率作者簡介:伏玉琛(1968一) ,男，博上，主研方向為計算機圖肜較低。而當今- 些高級的WebGIS能充分利用網(wǎng)絡資源，對學、地理信息系統(tǒng)、多媒體技術(shù);周洞汝，教授，博導千基礎性、全局性的處理交由服務器執(zhí)行，而數(shù)據(jù)量較小的收稿日期: 2002-12-30E-mail: yuchenfuesina.com供了一些最基本的瀏覽和導航功能，而缺乏處理地理空間數(shù)網(wǎng)絡加載，可以說Servlet對Server就如同Apple1對Client -據(jù)的能力。解決方法之- 是安裝能與瀏覽器交換信息的專門樣，但是，由于Servlet運行于Server中， 因此它們并不錯要GIS軟件。這種增加瀏覽器功能的方法就叫嵌入式接口(Plug-一個圖形用戶界面。從這個角度講，Servlet也被稱為-Ins)。這種嵌入式軟件不但可以增加瀏覽器處理地理空間Faceless Objecto資料的能力，使人們更容易獲取地理資料，而且可以減少Java Servlet具有以下優(yōu)勢:Web Server的流量，從而使Web Server更有效地為更多的使(1) Servlet可以和其他資源(文件、數(shù)據(jù)庫、Applet、 Java應用程用者服務，因為大多數(shù)使用者的數(shù)據(jù)處理能力都可以由鍘覽序等)交互,以生成返回給客戶端的響應內(nèi)容。如果需要，還可以器嵌入式軟件來完成。美國ARGUS公司的地圖顯示軟件保存請求-響應過程中的信息。(2)采用Servlet,服務器可以完全授權(quán)對本地資源的訪間(如數(shù)MapViewer (ttp://www.argusmap.com) 就屬于這類嵌入式據(jù)岸),并EServlet自 身將會控制外部用戶的訪問數(shù)及訪問性質(zhì)。軟件。與傳統(tǒng)的應用軟件類似,嵌入式軟件也需要先安裝再(3) Servlet可以是其它服務的客戶端程序，例如，它們可以用于使用，因而傳統(tǒng)軟件中不同版本之間的不兼容性及版本管理分布式的應用系統(tǒng)中。問題仍然存在。(4)可以從本地硬盤，或者通過網(wǎng)絡從遠端硬盤激活Servlet.此外，對嵌入的URL的支持可允許使用者在Internet中(5) Servlet可被鏈按(chain)。一個Servler可以調(diào)用另一個或-系與其它網(wǎng)站建立直接的聯(lián)系,從而使世界各地的設計人員能列Serve,即成為它的客戶端。(6)采用Servlet Tag技術(shù)，可以在HTML頁面中動態(tài)調(diào)用Servlet.夠透過Inteme在設計項目.上進行合作。(7) Servlet API與協(xié)議無關.它不對傳遞它的協(xié)議有任何假設。2.3 Jav& Applet(8)像所有的Java程序-一樣，Sarvlet擁有 面向?qū)ο驤ava語言的所盡管嵌入式軟件可以和瀏覽器一起有效地處理空間資有優(yōu)勢。料，但這種方法仍有不少缺陷。首先，它將導致客戶端負擔Serviet提供了Java應用程序的所有優(yōu)勢可移植、穩(wěn)健、過重，因為幾乎每個軟件廠商都希望它的軟件能與網(wǎng)際網(wǎng)絡易開發(fā)。使用SerVet 的Tag技術(shù), Servlet能 夠生成嵌于靜態(tài)兼容。顯然這不符合標準瀏覽器的設計概念。其次,眾多嵌HTML頁面中的動態(tài)內(nèi)密。入式軟件的管理會成為信息技術(shù)部門的一個大問題，因為無一個Servlet被客戶端發(fā)送的第-個諸求激活，然后它將論任何人，只要可以進入網(wǎng)際網(wǎng)絡就都可以下載安裝最新的繼續(xù)運行于后臺，等待以后的請求。每個請求將生成-一個新嵌入式軟件。為解決上述問題，網(wǎng)際網(wǎng)絡程序語言應運而的線程，而不是一個完整的進程。多個客戶能夠在同一個進生。目前最普及的網(wǎng)際網(wǎng)絡程序語言是Java,另- -種語言是程中同時得到服務。一般來說，Servlet進程只 是在Web由微軟公司提出的Active X。而與Java相比, Active X尚有網(wǎng)Server卸載時被卸載。絡安全問題。Java Setrvlet有著比CGI效能高、激活時間快、Servlet間網(wǎng)際網(wǎng)絡程序語言與前面所述的幾種方法的不同之處主內(nèi)部通信容易、安全性高等優(yōu)點。透過Applet與Serve成對要在于，允許可執(zhí)行的Applet從 Web Server上傳到客戶端機的使用，可提供數(shù)據(jù)流的壓縮及加密，新-代的WebGIS數(shù)器上，并直接在客戶端機器上執(zhí)行，從而省略了-整套傳統(tǒng)據(jù)在網(wǎng)絡封包加密采用SSL傳輸機制，并依認證簽署解放資軟件的安裝過程。由于程序是在客戶端執(zhí)行的，因此避免了料，Java的保密方案采用DSA簽署，若無對應的Key,是無用戶和Server之間不必要的信息流量，提高了整個網(wǎng)絡的執(zhí)法拆解數(shù)據(jù)流的，這技術(shù)廣泛地用在全球電子商務的信用卡行效率。另外，這種方法讓用戶可以自由地處理每個地理實交易方面。目前Web GIS主要仍著重在圖形展示與查詢功能體，而不只是獲取一幅由Server處理好的靜態(tài)地圖。上，大多數(shù)的WebGIS目前主要功能仍在應用程序端的開發(fā)3 WebGIS技術(shù)的新越勢(Applet),提供使用者查詢及圖形分類展示等，尚未能提供以上所述為傳統(tǒng)開發(fā)WebGIS服務所常用的技術(shù)，而隨空間、網(wǎng)絡、疊加分析等之功能，未來將繼續(xù)朝著服務器應著網(wǎng)際網(wǎng)絡的蓬勃發(fā)展，有兩種網(wǎng)際網(wǎng)絡上的新技術(shù)是在開用(Java Servet)分析功能，以提供更多的高級應用?；诎l(fā)WebGIS時值得注意的: - -是Java Servlt技術(shù);另一個則Java Servlet的Web GIS結(jié)構(gòu)如圖1所示。是XML的技術(shù)?！窩lientIClient 2廠 Client 33.1 Java Servlet. HTP HTPHTTPJava Servel是用Java編寫的Server端程序，它與協(xié)議和平臺無關。Servlet運 行于Java-enabled Web Server中。 JavaWeb Servermap-Servlet ConnectorServlet可以動態(tài)地擴展Server的能力,并采用請求-響應模Java Servlet式提供Web服務。. EngineTCPIP最早支持Servet技術(shù)的是JavaSoft的Java Web Server.此后，一些其它的基于Java的WebServer開始支持標準的Servlet API. Servlet的主要功能在于交互式地瀏覽和修改數(shù)Application Sever(NT Service/Java Application1據(jù)，生成動態(tài)Web內(nèi)容。這個過程為:(|)客戶端發(fā)送請求至服務器端。(2)服務器將請求信息發(fā)送至Servlet.(3)Serle生成響應內(nèi)容并將其傳給Servere響應內(nèi)容動態(tài)生中國煤化工:Cierver，通常取決于客戶端的請求。MYH.CNMH G(4)服務器將響應返回給客戶端。圈1基于Java Servlet的Web GIS鮪枸Servlet看起來像是通常的Java程序。Servlet導 入特定的3.2地理標記語育(GML)屬于Java Servlet API的包。因為是對象字節(jié)碼，可動態(tài)地從XML是互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組織(W3C) 創(chuàng)建的一組規(guī)范，以便f軟件開發(fā)人員和內(nèi)容創(chuàng)作者在網(wǎng)頁上組織信息，其目的息抽象模型,即空間實體特征及需要封裝。地理特征(Fealure)不僅在于滿足不斷增長的網(wǎng)絡應用需求，同時還希望借此能包括- -系列的屬性和相應的幾何信息，- 一般來說屬性由名夠確保在通過網(wǎng)絡進行交互合作時，具有良好的可靠性和交字類型和值組成，幾何信息基本元素如點線、面、曲互操作性。與HTML一樣，XML也源自SGML ( Standard線、多邊形等組成。目前GML主要局限在2維應用，正擴展Generalize Markup Language ，一種老資格的通用標記語到2維半和3維空間以及特征間的拓撲關系。GML允許相當言)，它保留了SGML80%的功能，使復雜程度降低了復雜的特征，如特征聞的嵌套。例如飛機場由出租汽車道、20%，盡管如此，XML卻有著HTML語言所欠缺的巨大伸縮飛機跑道等組成。GML封裝了空間地理參考系統(tǒng)，空聞地性與靈活性。XML不再像HTML-樣有著一成不變的格式。理參考系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的基礎。GML封裝了XML實際上是:●種定義語言，即使用者叮以定義無窮無盡空間地理參考系統(tǒng)、主要的投影關系等，保證分布式處理的的標記來描述文件中的任何數(shù)據(jù)元素，從而突破了HTML團擴展性和靈活性。GML可以實現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的分布式存儲。定標記集合的約束，使文件的內(nèi)容更豐富更復雜并組成-一個GML對地理數(shù)據(jù)的分發(fā)是非常方便的技術(shù)手段，但其作用完整的信息體系。不止局限于此，同樣可以成為地理數(shù)據(jù)分布式存儲的重要手OpenGIS聯(lián)盟(Open GIS Consortium, Inc.)于2000年S段。主要的技術(shù)工具是XLink和Xpointer.月發(fā)表一種名為地理標記語言Geography Markup Language美國ESRI公司在IMS (nternet Map Server)運用了名為(GML)的文件標記語言，其目的在敘述、說明地理信息，可ArcXML (AXL) 卷標語言,其主要用途亦在處理空間信息以很容易地呈現(xiàn)空間信息的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容，并能做開放式空間的敘述、呈現(xiàn)、交換及管理，并將空間信息在不同的機器上信息的交換及管理。運用GML，封裝的地理數(shù)據(jù)種圖形解進行通信。釋是清楚分離的。如前所述，圖形解釋格式包括SVG、.文獻VML和X3D等。1 鄧廣. Iterenc/Intranet 上的空間信息瀏覽微電腦世界,1998, (38)GML是使用文本表示地理信息的，文本比較簡單、直2卓 泳. Web GIS技術(shù)剖析.微電腦世界，1998, (49)觀，容易理解和編輯。已經(jīng)在空間信息和3維顯示上得到廣3張犁互聯(lián)網(wǎng)時代的地理信息系統(tǒng).測繪學報,1998.27(1)泛應用的數(shù)據(jù)格式是虛擬現(xiàn)實建模語言VRML(Vitual4喬智君. XML在空間信息管理中的應用. h:://9.cn.ibm.com/deloperWorks/cnxm1xgis/index.shtmlReality Markup Langiage),現(xiàn)在這些VRML模型元素一樣可5 Peter L. GIS on the Intemet: Applications, Technologies and Trends.以在GML.上應用。htp://www sicad.de/pages/ueber uns/puliationen/dr/v9902 _aw_在GML中封裝了地理信息及其屬性, GML基于地理信laste.pdf患臧癌※※※※※※※※※※*※※※※旅※※※※※※褒※※暇※熟※※※※※※※※※※※*※※※※※※※※※※※崇※※賬※必※※※※※※※察粥嗽嫩※※*※承斑(上接第5頁)資不貶值的一種好方法。而且XML技術(shù)對于元數(shù)據(jù)來說也主要的ETL廠商的產(chǎn)品中，都已經(jīng)集合了MQ Series,而是至關重要的，因為在不同的元數(shù)據(jù)倉庫和元數(shù)據(jù)工具之間Informatica更是利Vitria、WebMethods連接。XML可以完備、統(tǒng)一地描述元數(shù)據(jù)，這樣它們就可以互相ETL和EAI的融合是必需的，主要有以下的幾個原因:通信?？傊?，XML的出現(xiàn)使得工具之間協(xié)同工作能力增1)多樣的異構(gòu)數(shù)據(jù)源，尤其是后端ERP和遺留系統(tǒng)，這使得單強，豐富了最終用戶的選擇，提高了這些工具的效率。一的技術(shù)變得站不住腳了。2)由信息中間件并不能解決元教據(jù)的需(5)開發(fā)ETL程序的選擇求，在系統(tǒng)的再利用和維持上仍然需要技術(shù)人員和管理人員來協(xié)由于每種ETLI具有自己的特性，尤其是它們的轉(zhuǎn)換引助，EAI并不能單獨地完成任務。3) 基于查詢分析和基于事務處理擎都是黑箱操作,數(shù)據(jù)倉庫開發(fā)人員和管理員應該在數(shù)據(jù)源的系統(tǒng)之間的基本差異,決定了批量ETL處理利快速消息的EAI同和目標數(shù)據(jù)倉庫超過一定數(shù)量的情況下選擇使用ETL.在沒時并存。ETL.L具解決 了決策支持的查詢分析的數(shù)據(jù)集成問題，目有ETLI具提供的自動化和元數(shù)據(jù)的情況下，開發(fā)團隊要完前并沒有新的想法可以替代它。3.3一種客項的ETL工具評測標準成大量的手寫代碼、很多源和目的接口。因此開發(fā)人員會選如果沒有公正的第三方評測標準，廠商自己的評測將變擇使用ETL工具來作為提高效率的主要手段。成一種變相的廣告和競爭的游渦。公正的第三方評測會促進4結(jié)束語廠商花更多的精力在技術(shù)的提高上，有利于行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)本文從普通定制ETL需要的工作環(huán)境，ETL具體步纂開在TPC-H標準正在推出。始，剖析了ETL的整個流程;參考國外ETL產(chǎn)品發(fā)展狀況,3.4元敷據(jù)標準CWM研究了ETL產(chǎn)品的現(xiàn)有特性，重點分析了Oralce的ETL處對于開發(fā)入員和管理人員來說壓倒-一切的重點是在ETL理;分析了下一步的發(fā)展趨勢。全文基本涵蓋了ETL的方方的過程中(就是數(shù)據(jù)從原來事務系統(tǒng)中提取和加載到數(shù)據(jù)倉面面，希望對今后的開發(fā)研究工作能夠有所幫助。庫的這個點)抓住元數(shù)據(jù)。從整個體系結(jié)構(gòu)看來，ETL工具所在的位置是抓住元數(shù)據(jù)的最佳點，它跨著源數(shù)據(jù)庫和月標I Agosta L. The Data Warchousing ETL Too Murket Maures. htp:/www.metagroup.com-cgi-bin/incgi/jsp/displayArticlc.do?oid-32637數(shù)據(jù)倉庫。XML是帶助規(guī)范化元數(shù)據(jù)的最好的選擇，開發(fā)2 Agosta L. Extraction, Transformation and Loading in Transition. htp:/i人員和數(shù)據(jù)管理員都會尋找在設計、查找上和CWM的XMIwww.metagroup. com/gi-bin/ niciysp/displayAticle.do?oid-32539標準相融的ETL工具。31 Gil:中國煤化工suuu h/wwThe Common Warehouse Metamodel (CWM)的元數(shù)據(jù)標metArticlc do?oid=412344 OracAn Oracle White Paper.準已經(jīng)被眾多的廠商認可，也足夠完備允許ETL的廠商來實hTMHCNMHGration_ owp.htm施。XML和在CWM中內(nèi)部交換的XML標準一XMI將 會被5 The Common Warehouse Metamodel Specification. ht://ww.omg.廣泛采納。因為采用了統(tǒng)-標準,在今后的發(fā)展中還可以重org/cgi-bin/doc?ad/01-02-01.pdf復利用，所以它是保護在ETL.設計、數(shù)據(jù)表現(xiàn)工具中的投- -21-