WebGIS原理与实践课件.pptx

1、课程内容nWebGIS基本概念和特点基本概念，发展现状，与其他GIS技术的关系，主要特点nWebGIS技术原理基本原理，技术框架，主要技术开发模式，常用的Web服务器、协议和标准nWebGIS服务器端开发技术地图引擎接口，服务器端脚本，客户端框架n基于Ajax的WebGIS前端开发技术Javascript,html/css,json,xmlhttprequest对象，地图服务接口的设计课程内容n切片地图服务开发技术切片地图的基本特点，原理，接口设计，前端实践GoogleMap API及应用开发Mushup技术n主要商业WebGIS平台原理分析ArcIMS/ArcGIS Server,MapXt

2、reme,SuperMapISn开源WebGIS项目介绍MapServer/KaMap,OpenLayernOGC与Web制图服务主要参考资料n参考教材1.WebGIS原理与实践（李治洪,2011）2.WebGIS原理与应用（刘南等,2002）3.网络地理信息系统原理与技术（孟令奎等,2005）4.WebGIS原理与方法教程（马林兵等,2008）n网站http:/www.opengeospatial.org（OGC）第1讲 概述n初识WebGIS(当前主要WebGIS网站)n计算机网络，互联网和WebnGIS技术发展回顾（WebGIS的产生）nWebGIS的定义和特点n网络GIS，Intern

3、et GIS与WebGIS关系n复习与思考初识WebGISnGoogle地图 n我要地图 nYahoo!地图 nSogou地图 nE都市 http:/ GoogleMap 2004年开始推出的GoogleMap是最早采用Ajax技术实现的新一代的网上电子地图服务。GoogleMap不仅提供大众化的、用户友好的地图查询服务，还提供了全球高分辨率的卫星影像服务，并且开放了GoogleMap API，可以让用户或第三方在不需要自己购买和配置地图服务器的情况下，将地图嵌入到自己的Web站点中，从而根本上改变了传统的WebGIS开发模式。像Google搜索引擎一样，GoogleMap一夜成名，这种新的W

4、eb地图服务模式也得到迅速传播。GoogleMapSogou地图 图形天下()是国内较早提供的、基于Web的商业化的地图信息服务产品。它以MapInfo公司的MapX/MapXtreme作为服务器端地图引擎，以自主开发的网络地图信息平台Go2map-MIP为基础，为公众用户提供Web地图应用服务。Go2Map在一段时间内代表了我国基于Web的地图服务和经营模式。Go2map的主要功能包括提供我国大中城市的电子地图数据服务，提供地址查询、公交换乘查询、路径和导航等地图服务，另外，它还提供如旅行游览、美食天地、金融地图、移动服务等专题地图服务内容。2006年前后，Sohu收购了Go2map，开发了

5、Sogou地图服务频道，Sogou地图采用了一些新的Web开发技术，提供了更加友好的电子地图服务功能，如分级缩放、拉框缩放、平移、点选、标注、测距、打印、保存地图、邮件、并提供了对部分城市地区的遥感影像数据服务等。Sogou地图Yahoo地图 Yahoo地图也是新一代的Web地图服务。与Google地图一样Yahoo也开放了自己的地图 API，以供用户免费进行地图服务的定制（图1-9）。Yahoo地图在2006年还推出了Flash版本的Yahoo地图，并同时开放了相关的API。Flash地图不仅有更丰富的表现方式，可以实现客户端地图渲染，同时还可以实现地图数据的保密。Yahoo地图我要地图（h

6、ttp:/ Operation Services Platform）。和YahooMap一样，51ditu也推出了flash版本的Web地图客户端。我要地图(51ditu)Virtual EarthVirtual EarthE都市E都市其他nMapABC(http:/ n以PC机为核心的GISn组件式GISnC/S模式的网络GISn基于互联网的WebGISWebGIS的产生和发展以主机为中心的GIS（1）直到20世纪80年代早期，计算机系统是由一台或多台主机（mainframe）以及与主机（terminal）相连的若干台终端组成，GIS软件驻留在主机上。终端通过SNA网关连接到大型机。主机-终

7、端式GIS体系结构可以认为是最初的网络GIS雏形。以主机为中心的GIS（2）以PC机为核心的GIS（1）以PC机为核心的GIS（2）以PC机为核心的GIS（3）组件式GIS（1）软件重用一直是程序设计人员追求的目标，人们希望能够像搭积木那样随意“装配”应用程序。传统GIS由于其开发工具的不灵活以及开发费用的昂贵，在相当大的程度上限制了GIS应用领域的发展。20世纪90年代中期以来，在软件开发领域正在悄然兴起的组件技术为GIS的应用和发展带来了巨大的生机。随着32位Windows操作系统（Windows98/2000/XP等）的成功发布，基于COM的组件开发技术也迅速被GIS厂商和技术人员采纳，

8、许多组件式GIS产品被推向市场。组件式GIS（2）当时，代表性的组件式GIS有AutoDesk公司的GeoMedia，MapInfo公司的MapX，ESRI公司的MapObjects等。基于标准的组件式GIS平台，各GIS组件之间不仅可能自由、灵活地重组，而且具有可视化的界面和方便的、标准的接口。组件式GIS有以下特点：（1）大众化的GIS，无须专门的GIS开发工具。（2）开发成本低。（3）开发周期缩短。（4）可扩展性增强。C/S模式的网络GIS基于互联网的WebGIS WebGIS的基本思想 WebGIS的基本思想就是在互联网上提供地理信息服务，让用户通过浏览器从WebGIS服务器上获取地理

9、数据和地理处理服务。WebGIS使全球范围内的用户拥有使用分布式地理信息的能力，用户可以从互联网的任意一个节点，通过Web浏览器访问或共享由一个或多个WebGIS服务器发布的数据和功能，而不必购买专业的GIS软件。WebGIS=Web+GISn几个相关概念的比较nWebGIS的技术特征nWebGIS的主要功能n给WebGIS下个定义几个相关的概念（1）n网络GISn互联网(Internet)GISnWebGISnWebMappingn网络电子地图 在给WebGIS下一个明确的定义之前，我们有必要先来区分几个相关的概念，即：网络GIS、互联网GIS或Internet GIS以及万维网GIS（We

10、bGIS）。区分这些概念，有助于我们对WebGIS的正确深入的理解。几个相关的概念（2）在所有这些概念中，网络GIS所包含的内容最广泛，包括基于各种分布式计算模型的C/S或B/S模式的、多层的、分布式GIS应用，它们可以基于J2EE框架，也可以基于COM/DCOM以及CORBA等分布式计算框架。这里网络的含意也很广，包括局域网、广域网以及互联网等。网络GIS使用的协议可以是TCP/IP，也可以是其他网络协议，甚至是无线通信协议如WAP，GPRS或蓝牙协议等。互联网GIS或Internet GIS是网络GIS的一个子集，是基于TCP/IP协议的网络GIS，因此可以分布在互联网上运行。这些GIS可

11、以是C/S模式也可以是B/S模式，Google公司的Google Earth，就是一种典型的网络地图的客户端工具。WebGIS的技术特征 WebGIS，即万维网GIS，一种B/S模式的Internet GIS，从技术角度看，WebGIS应具有以下特征：（1）是通过Web服务器（如IIS，Apache等）发布的动态的Web应用；（2）客户端是通用的Web浏览器，如IE，Firefox等。用户通过Web浏览器与地图进行交互。（3）是基于HTTP协议的B/S模式的分布式GIS。采用HTTP协议实现浏览器与Web服务器间的通信，用户通Web浏览器向Web服务器发出请求，服务器通常向用户返回可交互的、包

12、含地图信息的HTML或XML格式的文档、文档片断。WebGIS的主要功能 同传统的GIS相比，WebGIS提供的主要功能可以概括为：u地图服务：地图服务：用户可以通过浏览器实现地图的漫游和缩放，以及控制地图分层显示等。这是WebGIS的基本功能。u数据查询服务：数据查询服务：用户可以通过浏览器在与地图的交互中向服务器提交预定义的查询或创建新查询来获取特定的信息。服务器将查询结果以地图或其他形式返回给客户端。u地理编码服务：地理编码服务：用户可以在浏览器客户端提交文字形式的地址信息，从WebGIS服务器获取与地址匹配的位置信息，然后以地图或坐标的形式返回一个匹配的位置或一组候选匹配的位置列表。u

13、要素服务：要素服务：用户可以通过浏览器向WebGIS服务器请求特定的地理数据，服务器以要素集的形成返回指定格式（通常是XML格式）的地理数据。WebGIS的主要功能u导航或位置服务：导航或位置服务：用户可以通过WebGIS客户端规划自己的行车线路，并通过GPS等定位设备获取基于位置的服务。由于WebGIS客户端配置的简单性，还可以为相关行业提供基于WebGIS的车辆调度和动态监控服务。u个性化地图服务：个性化地图服务：个性化地图服务主要体现在用户可以自己在客户端地图上进行标注，并将标注后的地图进行共享、保存或发送给好友。u远程数据维护功能：远程数据维护功能：许多WebGIS门户网站可以让用户在

14、客户端帮助维护地图数据，目前可供维护的数据内容还比较有限，但是这种思路是值得探讨和发展的。WebGIS的定义 WebGIS是一种在Internet或Intranet环境下基于HTTP协议的用来存储、管理、分析、发布和共享地理信息的B/S模式的分布式计算机应用系统，是一种地理查询服务和应用分析系统。再看WebGISn优点与不足n发展及现状n与其他GIS技术的比较n主要实现技术概述n新一代WebGIS与发展趋势WebGIS的主要优点 与专业的桌面GIS或基于C/S模式的网络GIS应用相比，WebGIS具有以下几个方面的特点：（1）是一种大众化的）是一种大众化的GIS。WebGIS拥有更广泛的客户访

15、问范围，可以为互联网上的任何用户提供地理信息服务。面向公众WebGIS应用主要是为了满足大众的需求，操作方便，因而是一种大众化的GIS。（2）开发管理成本低。）开发管理成本低。WebGIS利用通用的Web浏览器来访问地理信息，从而大大地降低了终端客户的学习和培训成本。同时WebGIS采用常用的动态Web页（如ASP技术）开发技术，应用开发简单。（3）与其他）与其他Web应用的无缝集成。应用的无缝集成。Internet技术标准是开放的、非专用的，这为WebGIS与其他Web应用的无缝集成提供了可能，从而可以在任何需要GIS功能的Web应用中嵌入或集成WebGIS应用。WebGIS的主要优点（4）

16、客户端平台独立性。）客户端平台独立性。无论客户机是何种操作系统，只要支持通用的Web浏览器，用户就可以访问WebGIS数据和功能，不需要在客户机上进行额外的安装。（5）数据维护方便，现势性强。）数据维护方便，现势性强。WebGIS应用的数据通常集中在一个或若干个服务器上。WebGIS用户可以直接通过Web浏览器从网上获取所需要的各种地理信息、进行各种地理信息的分析，而不用关心空间数据库的维护和管理。WebGIS数据的采集、整理和更新工作可以专业化和社会化，让专业的数据公司来集中维护基础地理数据，从而减少不必要的重复工作。WebGIS的主要不足（1）有限的交互性。）有限的交互性。WebGIS与传

17、统的桌面GIS相比，用户与浏览器的交互显然要逊色得多。用户不能像桌面GIS或C/S模式的GIS客户端那样体验地图。（2）响应速度受带宽的影响。）响应速度受带宽的影响。对于WebGIS用户而言，最让人关心或害怕的是由于网络的延迟而带来的超长的等待。它不能像桌面或本地GIS系统那样对用户的请求作出迅速响应。（3）超时限制。）超时限制。对于许多WebGIS应用，出于性能和安全的需要，往往有超时设置。当用户两次请求超过一定时间间隔时，可能不能正确得到所需要的结果。新一代的WebGIS应用，综合使用了JavaScript，异步请求以及CSS等标准的Web技术，这种基于浏览器的富Internet应用（RI

18、A，Rich Internet Application）极大地改善WebGIS应用的性能和用户体验。WebGIS发展及现状 从技术和应用的角度来看，WebGIS的发展可以分为两个阶段，2004年以前或早些时候，由于当时Web客户端交互技术还没有成熟，人们对GIS应用开发主要还是基于组件技术和C/S模式的网络GIS。因而，WebGIS并没有得到足够的重视。但是C/S模式的GIS开发的确有太多的不便，除了开发和配置不灵活外，地图数据放在客户端，不仅给维护再来困难，数据安全也得不到保证。2004年以前，主要的商业WebGIS产品有MapInfo公司的MapXtreme产品系列、ESRI公司的IMS产

19、品系列、Intergraph公司的Geomedia Wap Map产品等，我国也推出如Geo-Surf、GeoBeans和SupperMap IS等国产化的WebGIS产品。而大型的面向公众的WebGIS门户网站非常少，在国外主要以MapQuest为代表，国内主要是图形天下（Go2Map）和城市通（ChinaQuest）。WebGIS发展及现状 这一切的真正改变是在2004年以后，这时候关于Web标准化的研究日趋成熟，Web应用开发技术以及Web浏览器技术不断发展，从而为WebGIS应用的普及铺平了道路。于是出现了以GoogleMap为代表性的新一代的大众化的WebGIS应用门户，包括：Goo

20、gleMap、51ditu、Yahoo地图、Sogou地图(go2map)和丁丁地图等。这些大众化的新一代WebGIS应用的共同特点是：u提供大众化和个性化的地图查询服务；u采用基于Ajax（Web2.0）的新一代Web开发技术；u服务器端以地图切片的形式提供预先渲染好的地图图片服务；u地图浏览采用分级缩放方式；u地图服务的功能丰富：主要包括基本的地图浏览，查询定位，地图黄页，路径规划，用户标注、LBS和导航服务等。WebGIS与其他GIS技术n桌面GISn组件式GISn网络GIS和WebGISn虚拟现实GIS或VRGISn嵌入式GISn(无线)导航GIS应用n多媒体GISn大型GIS空间服务

21、器WebGIS与其他GIS技术 同其他GIS技术形态相比，WebGIS更多表现为是一种综合性的集成性的GIS技术。在许多情况下，WebGIS的服务器端的地图服务功能是通过调度各种GIS组件来实现的，组件式GIS是WebGIS不可缺少的组成部分，这也包括在WebGIS的客户端浏览器中使用ActiveX技术。纯粹用Java技术实现的WebGIS应用，其中也少不了使用类似的技术如服务器端的Java组件技术。MapInfo公司的MapXtreme产品就使用MapJ Java组件来辅助进行服务器端或客户端的地图制图服务。早期的WebGIS应用通常是使用CGI技术实现的。这时地图服务器的功能是通常是通过桌

22、面GIS来辅助实现的，在桌面GIS与Web服务器之间的CGI程序是两者之间进行通讯的桥梁。MapInfo公司的MapInfo ProServer 和ESRI公司的ArcView IMS这两个产品这是这类解决方案的代表。WebGIS与其他GIS技术 随着无线网络应用的扩展，许多基于PDA和智能手机的移动GIS应用也越来越多地成为WebGIS扩展的客户端，并且这种发展趋势日趋明显，目前许多LBS（基于位置的服务）应用就是基于这种框架来实现的。近年来，基于Web的3D和虚拟GIS技术正在发展并形成一些标准，三维WebGIS在不远的将来会有更大的发展，目前三维WebGIS的主要有两种实现方式，一种是通

23、过浏览器插件实现Web客户端的3D渲染功能，另外一种是在服务器端进行3D渲染，然后将3D场景以图片的形式发送到Web客户端，相对而言，这种技术目前较为成熟和普遍。一个功能强大的企业级WebGIS应用，通常需要一个大型的空间数据库或空间数据引擎的支持，因而许多商业WebGIS产品都为用户提供了可选的空间数据库访问接口，如ESRI公司的ArcSDE以及MapInfo公司提供的SpatialWare产品等，它们的主要功能是通过关系数据库实现空间数据的管理与存储功能 WebGIS 的主要实现技术当前用来进行WebGIS开发的主要技术有：uCGI：通用网关接口技术uISAPI、NSAPI技术；uASP，

24、JSP，PHP等：活动的服务器端网页技术uActiveX、Plug-in、Java Applet技术，即插件技术；uJavaScript+DHTML技术，Ajax技术。新一代WebGIS应用nGoogle地图地图 n我要地图我要地图 nYahoo!地图地图 nSogou地图地图 ,n特点特点:n功能简化的大众化功能简化的大众化WebGIS:制图制图,查询查询,标注标注,地理编码地理编码,路径分析路径分析,n技术特点技术特点:异步请求异步请求ntile索引技术索引技术:客户端缓存已经浏览过的地图图片客户端缓存已经浏览过的地图图片趋势n手机地图+移动定位服务n云计算与WebGIS复习思考题复习思考题1.可以从哪些角度对计算机网络进行分类？2.什么是Internet，Internet和Web指的是同一个内容吗？3.从技术的角度，可以将GIS的发展分为哪几个阶段？4.什么是WebGIS，WebGIS与网络GIS、互联网GIS有什么区别和联系？5.WebGIS的主要特点及其与其他GIS技术之间的关系。6.当前WebGIS技术的发展有哪些新的特点和趋势？