网络地理信息系统 (2).ppt

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1、第十三章：网络地理信息系统 11.1 分布式系统11.2 分布式地理信息系统11.3 WebGIS万维网地理信息系统 11.1分布式系统v分布式系统定义：一组独立计算机的集合，但是从用户的角度来看，如同于一台计算机。项项目目描述描述经济多个微处理器提供了更好的性能/价格比速度一个分布式系统比大型机有更好的总体计算能力固有的分布一些应用系统需要运行于空间上分离的机器可靠性如果一台机器崩溃，整个系统还能够运行增量发展计算能力能够以很小的增量增长项项目目描述描述数据共享允许多个用户访问同一数据库设备共享允许多个用户共享昂贵的外设通讯使人与人之间的通讯变得简单，如电子邮件灵活性以最有效的方式将工作量分

2、布在所有可用的机器上分布式系统的优势与微机系统比较 分布式系统的优势与集中式系统比较11.1分布式系统vC/S 结构:C/S模型是一种分布式系统结构，在该体系中，客户端通常是同最终用户交互的应用软件系统，而服务器由一组协作的过程构成，为客户端提供服务11.1分布式地理信息系统vB/S结构（Browser/Server结构）结构浏览器和服务器结构它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓三层3-tier结构 特点：

3、维护和升级方式简单 成本降低，选择更多 应用服务器运行数据负荷较重 11.1分布式系统vB/S、C/S结构软件技术上的比较数据安全性比较数据一致性比较 数据实时性比较 数据溯源性比较 服务响应及时性比较 网络应用限制比较:C/S结构软件仅适用于局域网内部用户或宽带用户（1兆以上）B/S结构软件可以适用于任何网络结构（包括33.6K拨号入网方式），特别适于宽带不能到达的地方（例如迪信通集团的某些分公司，仅靠电话上网即可正常使用软件系统）11.1分布式系统v计算机网格网格(Grid)这个词来自于电力网格(Power Grid)。“网格”与“电力网格”形神相似。一方面，计算机网纵横交错，很像电力网另

4、一方面，电力网格用高压线路把分散在各地的发电站连接在一起，向用户提供源源不断的电力。用户只需插上插头、打开开关就能用电，一点都不需要关心电能是从哪个电站送来的，也不需要知道是水力电、火力电还是核能电分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机组成的一个超级虚拟计算机，常用来执行一些大型任务 最终目的是希望它能够把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来，形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机，满足不断增长的计算、存储需求，并使信息世界成为一个有机的整体 11.1分布式系统v云计算（Cloud Computing）分布式计算（Distributed Computing）、并行

5、计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化虚拟化（Virtualization）、负载均衡负载均衡（Load Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式 11.1分布式系统v云计算（Cloud Computing）IaaS(InfrastructureInfrastructure-as-a-Service-as-a-Service)：基础设施即服务PaaS(PlatformPl

6、atform-as-a-Service-as-a-Service)：平台即服务 SaaS(SaaS(SoftwareSoftware-as-a-Service-as-a-Service)：软件即服务：软件即服务 11.2 分布式地理信息系统 v随着计算机网络的发展，基于客户机/服务器体系结构，并在网络支持下的分布式系统结构已经成为地理信息系统的发展趋势v分布式的GIS应用表现在以下几个方面：数据的分布：空间数据存放在空间上分离的计算机上。应用功能的分布：GIS的功能组成了由空间数据录入到输出的一个工作流程，不同的人员由于其关注的信息不同，需要不同的GIS功能服务对数据进行处理，将应用分布在网络

7、上就可以解决该问题外设共享：许多GIS外设较为昂贵，如高精度平板扫描仪，喷墨绘图仪，大幅面数字化仪等，而通过分布式系统，可以实现这些设备的共享。并行计算：地理信息系统中的许多模型具有较高的时间复杂性，利用分布系统可以实现并行计算，缩短计算时间11.2分布式地理信息系统v网络地理信息系统的组合方式 在分布式的网络地理信息系统中，客户机和服务器分别由相应的软件、硬件以及数据库组成，其组合可以按照数据和应用功能的分布分成五种组组合方式合方式数据数据应应用功能用功能全集中式全集中式中央服务器中央服务器数据集中式数据集中式中央服务器客户端功能集中式功能集中式客户端中央服务器全分布式全分布式客户端客户端函

8、数函数库库分布式分布式客户端或者服务器中央服务器存储，客户端动态连接执行11.2分布式地理信息系统(1)(1)全集中式全集中式 软件、数据库管理系统和数据库全部集中在中央服务器上客户系统只负责用户界面功能，获得用户指令并传递给服务器，显示查询结果，常用的客户设置有三种：只负责表现逻辑的客户系统:以X-server为代表，所有的数据处理和运算均在服务器上执行，客户端由专门的X终端或者X模拟器通过X协议实现用户与服务器之间的通讯；以ArcView为代表的客户软件系统，这类系统除了提供一般的用户界面以外，还具有相当强的分析和处理功能BS模式:用户界面功能由浏览器执行11.2分布式地理信息系统（2 2

9、）数据集中式）数据集中式 专门设置集中的数据存储和管理服务，网络的其它部分成为数据客户，它们一般都是带有一定功能的地理信息系统软件简单的数据服务可以由网络软件系统提供，大型的管理系统则需要功能完备和高性能的数据服务器，如Arcstorm和Oracle。11.2分布式地理信息系统（3 3）功能集中式）功能集中式把绝大部分的功能集中在一个或者几个容量大、性能高的服务器上，由它们负责所有的分析和处理，数据则分散到客户端存储和管理由于在大多数GIS应用中，数据量一般比较庞大，采用这种方式，会增加网络的传输量，从而降低整个系统的性能11.2分布式地理信息系统（4 4）全分布式）全分布式各个子系统具有完备

10、的数据库及地理信息系统软件和其它应用软件，在网络中同时扮演客户和服务器的角色（5 5）函数库服务器）函数库服务器函数服务器把优化的功能函数存储在服务器上，通过网络按用户要求动态合成应用软件，并使其在客户机上运行11.2分布式地理信息系统v概念设计11.2分布式地理信息系统v概念设计11.3 WebGISv因特网和因特网和GISGIS因特网的发展为GIS发展带来了极大的便利，同时也GIS理论及技术研究提供了新的领域作为信息系统以及一门学科，GIS可以从因特网的发展受到的影响主要有以下几个方面：利用新闻组或者电子邮件进行GIS技术问题的探讨网络远程教育GIS软件的下载空间数据发布和下载11.3 W

11、ebGISvWebGIS简介 WebGIS的应用可以分为以下几个层面：空间数据发布：空间数据发布：由于能够以图形方式显示空间数据；空间查询检索：空间查询检索：利用浏览器提供的交互能力，进行图形及属性数据库的查询检索；空间模型服务：空间模型服务：在服务器端提供各种空间模型的实现方法，接收用户通过浏览器输入的模型参数后，将计算结果返回。WebWeb资源的组织：资源的组织：在Web上，存在着大量的信息，这些信息多数具有空间分布特征，如分销商数据往往有其所在位置属性，利用地图对这些信息进行组织和管理，并为用户提供基于空间的检索服务 11.3 WebGISvWebGIS简介 与传统的地理信息系统相比，W

12、ebGIS有其特殊之处，主要表现在：它必须是基于网络的客户机/服务器系统，而传统的GIS大多数为独立的单机系统；它利用因特网来进行客户端和服务器之间的信息交换，这就意味着信息的传递是全球性的；它是一个分布式系统，用户和服务器可以分布在不同地点和不同的计算机平台上。11.3 WebGISvWebGIS的实现技术 1.CGI(Common Gateway Interface,通用网关接口)方法2.服务器应用程序接口(Server API)方法3.插件(Plug-ins)法4.Java Applet方法5.ActiveX方法11.3 WebGIS(1)CGI方法方法利用CGI可以生成图像，然后传递到

13、客户端浏览器用用CGI启动后端的批处理制图软件启动后端的批处理制图软件用户可以直接在计算机终端一行一行地输入指令来制图用户的每一个要求都要启动相应的GIS软件，如果软件较大，启动时间就会很长CGI启动后端视窗(Windows)GIS软件CGI和后端GIS软件的信息交换是通过“进程间通讯协议（IPC-Inter Process Communication）”来完成常用的IPC有RPC(Remote Procedure Call)和DDE(Dynamic Data Exchange)由于GIS软件是消息驱动的，CGI只要通过发送消息，驱动GIS软件执行特定操作即可，不需要每次重新启动11.3 We

14、bGIS(2)Server API方法方法Server API类似于CGI，不同之处在于CGI程序是单独可以运行的程序，而Server API往往依附于特定的Web服务器，如Microsoft ISAPI依附于IIS(Internet Information Server)，只能在Windows平台上运行，其可移植性较差但是Server API启动后会一直处于运行状态，其速度较CGI快11.3 WebGIS(3)(3)插件方法插件方法利用CGI或者Server API，虽然增强了客户端的交互性，但是用户得到的信息依然是静态的浏览器插件是指能够同浏览器交换信息的软件，第三方软件开发商可以开发插件

15、以使浏览器支持其特定格式的数据文件利用浏览器插件，可以将一部分服务器的功能转移到客户端不足之处在于，象传统应用软件一样，它需要先安装，然后才能使用，给使用造成了不方便11.3 WebGIS(4)Java Applet方法方法用Java Applet实现WebGIS，优于插件方法的方面是：1）运行时，Applet从服务器下载，不需要进行软件安装；2）由于Java语言本身支持网络功能，可以实现Applet与服务器程序的直接连接，从而使数据处理操作既可以在服务器上实现，又可以在客户端实现，以实现两端负载的平衡11.3 WebGIS(5(5)ActiveX方法方法 ActiveX，它是在微软公司OLE

16、技术基础上发展起来的因特网新技术，其基础是DCOM(Distributed Component Object Model)基于这种标准开发出来的构件称为ActiveX控件，可以象Java Applet一样嵌入到HTML文件中，在因特网上运行与Java Applet相比，其缺点是只能运行于MS-Windows平台上，并且由于可以进行磁盘操作，其安全性较差，但是优点是执行速度快。11.3 WebGISvArcGIS WEB解决方案ArcGIS Server 体系结构ArcGIS Server架构数据库数据库ArcSDE文件数据SOCSOCSOCSOCSOCSOCSOCSOCSOMSOMGIS Se

17、rverGIS ServerWeb Server局域网局域网互联网互联网浏览器浏览器ArcEngineArcEngine桌面程序桌面程序ArcGISArcGIS Desktop Desktop表表表表现现现现层层层层应应用用层层数数据据层层ArcGIS Server 配置1.创作 GIS 资源v使使用用 ArcGISArcGIS Desktop Desktop 创创建建所所得得。下下表表显显示示了了可可以以使使用用 ArcGISArcGIS Server Server 发发布布的的 GIS GIS 资资源源的的类类型型、资资源源可可以以执执行行的的功功能能以以及及能能够够创创建建该资源的该资源

18、的 ArcGISArcGIS Desktop Desktop 应用程序。应用程序。注：通过上面的表格，我们了解到了为完成目标，就要使用ArcGIS Desktop中相关程序准备何种类型的 GIS 资源。ArcGIS Server发布服务步骤2.将 GIS 资源发布为服务v使用 ArcGIS Server 管理器将该资源发布为服务。还可以使用管理器查看这些服务、在文件夹中组织它们、监控它们的性能，以及创建使用这些服务的应用程序。v准备工作：首先，必须以服务器上所有服务器对象容器首先，必须以服务器上所有服务器对象容器 (SOC)(SOC)计算机都能访问引用资源及其数据。其次，必须授予计算机都能访问

19、引用资源及其数据。其次，必须授予 SOC SOC 帐户对包含资源及其数据的目录的适当权限帐户对包含资源及其数据的目录的适当权限v创建服务时，系统将询问您要启用 GIS 资源的哪些功能（下图）。一个服务的功能是否可用取决于它的 GIS 资源类型以及该资源所包含的数据和工具（见上页表格）。ArcGIS Server发布服务步骤3.通过客户端应用程序使用服务：v使使用用现现有有应应用用程程序序（例例如如ArcGISArcGIS ExplorerExplorer）来来查查看看服服务务（注注意意针针对对不不同同的的服服务务ArcGISArcGIS Explorer Explorer要选择要选择2D2D与

20、与3D3D切换切换vArcGISArcGIS Server Server 服服务务支支持持的的客客户户端端软软件件包包括括 ArcGISArcGIS ExplorerExplorer、ArcMapArcMap 和和 ArcGlobeArcGlobe。v创创建建 Web Web 应应用用程程序序:ArcGISArcGIS Server Server 管管理理器器包包含含一一个个向向导导，用用于于创创建建自自己己的的 Web Web 制制图图应应用用程程序序。可可以以选选择择地地图图要要显显示示的的图图层层、配配置置简简化化 GIS GIS 工工作作流流的的任任务务，以以及设置应用程序的主题和外观

21、。及设置应用程序的主题和外观。v创创建建移移动动应应用用程程序序:也也许许您您的的服服务务将将用用于于移移动动设设备备领领域域。ArcGISArcGIS MobileMobile（与与 ArcGISArcGIS Server Server for for the the Microsoft Microsoft.NET.NET Framework Framework 一一起起提提供供）提提供供了了为为移移动动设设备备（例例如如袖袖珍珍 PC PC 和和智智能能手手机机）。请请参参阅阅 ArcGISArcGIS Mobile Mobile 帮帮助助了了解解相相关关基基本本知识。知识。ArcGIS

22、Server发布服务步骤3.通过客户端应用程序使用服务：v创创建建 ArcGISArcGIS Explorer Explorer 地地图图:ArcGISArcGIS Explorer Explorer 可可以以将将 ArcGISArcGIS Server Server 服服务务作作为为数数据据添添加加到到 ArcGISArcGIS Explore Explore 中中，并并将将它它们们与与其其他他服服务务器器或或自自己己的的本本地地文文件件系系统中的数据合并。统中的数据合并。vOGC OGC 服服务务:分分别别是是 WMSWMS、WFS WFS 和和 WCS WCS 规规范范。发发布布地地图图

23、、影影像像或或地地理理数数据据服服务务时时，可以选择启用通过可以选择启用通过 OGC OGC 规范显示这些服务的功能。规范显示这些服务的功能。vKML KML 网网络络链链接接:使使用用管管理理器器，可可以以从从地地图图服服务务中中将将一一组组图图层层发发布布为为 KML KML 网网络络链链接接。其其他他人人可可以以使使用用能能够够读读取取 KML KML 的的客客户户端端（例例如如 ArcGISArcGIS Explorer Explorer 或或 Google Google 地地球球(?)(?)）查看图层。）查看图层。v创创建建其其他他客客户户端端:其其他他可可能能客客户户端端包包括括利

24、利用用 ArcGISArcGIS Engine Engine 构构建建的的桌桌面面应应用用程程序序，以以及及通通过过 Web Web 服服务务描描述述语语言言 (WSDL)(WSDL)与与 ArcGISArcGIS Server Server Web Web 服务进行通信的应用程序服务进行通信的应用程序 Web Web 服务。服务。ArcGIS Server发布服务步骤5 5、城市环境、城市环境、城市环境、城市环境管理管理管理管理二、GIS在城市管理中的应用举例登陆网站：登陆网站：1 1、深圳市环保深圳市环保局网局网Http:/ 2、江苏环保网江苏环保网http:/ 1、城市信息管理与、城市信

25、息管理与、城市信息管理与、城市信息管理与服务服务服务服务二、GIS在城市管理中的应用举例登陆网站：登陆网站：(中原中原地图）地图）1 1、如何利用如何利用GISGIS进行城市进行城市管理与信息管理与信息服务？服务？2 2、GISGIS可以可以解决城市管解决城市管理中的哪些理中的哪些问题？问题？2 2、城市规划、城市规划、城市规划、城市规划登陆网站登陆网站(cn(三亚城市规划三亚城市规划信息网）信息网）1 1、如何利用地理、如何利用地理信息系统信息系统GISGIS进行进行城市与区域多目标城市与区域多目标的开发和规划？的开发和规划？2 2、GISGIS在城市规划在城市规划中具有哪些优势与中具有哪些

26、优势与作用？能解决哪些作用？能解决哪些问题？问题？3 3、能否运用、能否运用GISGIS为为学校或自己的村庄学校或自己的村庄进行规划？进行规划？二、GIS在城市管理中的应用举例3 3、城市道路交、城市道路交、城市道路交、城市道路交通管理通管理通管理通管理二、GIS在城市管理中的应用举例登陆登陆 （北京公交网）北京公交网）1 1、如何利用地如何利用地理信息系统理信息系统GISGIS进行城市道路交进行城市道路交通管理？通管理？2 2、GISGIS在城市道在城市道路交通管理中具路交通管理中具有哪些优势与作有哪些优势与作用？能解决哪些用？能解决哪些问题？问题？3 3、城市道路交、城市道路交、城市道路交

27、、城市道路交通管理通管理通管理通管理二、GIS在城市管理中的应用举例登陆登陆 （北京公交网）北京公交网）1 1、如何利用地如何利用地理信息系统理信息系统GISGIS进行城市道路交进行城市道路交通管理？通管理？2 2、GISGIS在城市道在城市道路交通管理中具路交通管理中具有哪些优势与作有哪些优势与作用？能解决哪些用？能解决哪些问题？问题？4 4、城市环、城市环、城市环、城市环境管理境管理境管理境管理二、GIS在城市管理中的应用举例1 1、如何利用、如何利用地理信息系统地理信息系统GISGIS进行进行城市城市环境管理环境管理？2 2、GISGIS在在城市城市环境管理环境管理中具中具有哪些优势与有哪些优势与作用？能解决作用？能解决哪些问题？哪些问题？本章小结v分布式系统的优点v网络地理信息系统的组合方式全集中式全集中式数据集中式数据集中式功能集中式功能集中式全分布式全分布式函数函数库库分布式分布式vWEBGIS应应用的用的4个个层层面面vWEBGIS实现实现的技的技术术有那些？有那些？