(DGI,distributed geographic information)

         指使用网络技术,在诸如互联网的分布式计算环境下以多种形式发布的地理信息，如地图、图像、数据集合、分析操作和报告等。

分布式地理信息独特的特征

分布式：空间数据存储在不同部门、不同地点和  

                  由不同门户进行发布。

多比例尺:无论是影像、矢量和数字高程模型 

                   DEM,它们都有不同比例尺级别的数据

异构性:表现在空间数据库管理系统的异构性、数 

                据形式和格式的不同。

海    量:浏览、查询和使用往往达到GB甚至TB   

                  级的空间数据。

网络地理信息系统演化

    标准演化：

      多个国际组织进行对地理信息标准进行了制定。如：

   ISO/TC 211：国际标准化组织/地理信息工作组。

   FGDC：美国联邦地理数据委员会

   CEN/TC 287 欧洲标准化组织

   开放式GIS协会(Open GIS Consortium)。

           WMS ,WFS,WCS,WPS     

1.Web 地图服务（WMS）能够根据用户的请求返回相应的地图（包括PNG，GIF，JPEG等栅格形式或者是SVG和WEB CGM等矢量形式）。WMS支持网络协议HTTP，所支持的操作是由URL定义的。

2.Web 要素服务（WFS）支持对地理要素的插入，更新，删除，检索和发现服务。该服务根据HTTP客户请求返回GML数据。

3.Web地理覆盖服务（WCS）：提供的是包含了地理位置信息或属性的空间栅格图层，而不是静态地图的访问。

4.Web Processing Server（WPS）：WPS要做的就是暴露基于URL接口来实现客户端通过Web服务对此类方法的调用、并返回数据。 对GeoProcessing的调用！

服务演化

(3)网络平台演化

   ESRI：ArcExplore\\ArcIMS\\ArcServer

   SuperMap:IS.net/iServer/iClient

   MapInfo:Xtreme

   AutoDesk:MapGuide

   Intergraph：GeoMedia Web Map

案例名称：专线物流服务平台

(1)技术：Google Map API、GPS、GPRS、数据库

(2)技术特点:丰富的GIS开发接口、免费！

      Network GIS-指在网络环境下能够进行分布式地理信息采集、管理和在线共享的客户\\服务器应用系统，包含WWW地理信息系统和移动地理信息系统。

     技术特征:

广泛的网络协议(本章第二部份讲解)。

服务器和客户机计算体系结合。

灵活的客户端:客户端可以使浏览器、应用程序和广泛的信息设备。

     概念： WebGIS(万维网地理信息系统)。是指互联网环境，为各种地理信息系统应用提供空间数据和GIS功能(如查询、空间分析、地图制图功能等) 

  特征：(1)基于HTTP/HTTPS协议。(2)服务器和浏览器计算体系结合。(3)分布式系统。(4)跨平台。(5)超媒体信息系统。(6)互操作能力。

狭义网络GIS：

     (基于C/S、B/S、Web服务GIS…)狭义网络GIS实际上代表了GIS的某个重要技术特征，反映了GIS在某个时期的应用特点，它们的定位是等同的，不是简单的更替。它们在体系结构、数据存储和访问方式、数据组织与存储策略等方面存在较大差异。

(2)广义网络GIS：

      不仅是对所有狭义网络GIS的统称，同时也代表了各种狭义网络GIS结合的产物，它可以是局域网、城域网、广域网、无线网络GIS、移动与嵌入GIS的各种组合。其包含了以各种网络协议和不同分布式软件体系构建起来的GIS应用。

网络GIS组成：

    (1)异构空间数据库 （2）地图服务器 (3)浏览客户机 (4)浏览器客户机生成器 （5）服务目录

网络GIS功能：

    (1)空间数据采集 ：如PDA+地图 +GPS 野外数据采集；(2)空间数据管理(3)空间数据服务 (4)地理信息处理服务。

网络GIS应用类型： 

(1)原数据下载 (2)静态图像显示 

(3)元数据查询 (4)动态地图浏览

(5)数据预处理 (6)基于Web的GIS查询

(7)移动定位服务(LBS) 。。

计算机网络是一个复杂的主题，它存在许多技术，每种技术各有不同特点。

使网络变得复杂的原因在于有多种技术可被用来连接两个或多个网络，这就导致网络间有多种可能的连接方式  

1) 局域网技术    星型拓扑: 所有计算机都连在一个中心站点上

环状拓扑: 使用环状拓扑（Ring Topology）的网                    络将计算机连接成一个封闭的圆环。

总线拓扑：任何连接在总线上的计算机都能通过总线发送信号，并且所有计算机也都能接收信号。 

(2) Internet技术：

          Internet 的本质是计算机与计算机之间互相通信和信息交换，计算机设备之间的信息交换通过协议和地址，从而形成网络。

（1）网络协议

        TCP/IP 是目前应用于 Internet 的标准应用程序协议。HTTP 协议是基于 TCP/IP 协议、应用于 WWW 信息服务的网络应用程序协议。目前的大多数地图服务软件一般通过 CGI（或ISAPI、NSAPI、Servlet 等）接受 HTTP 协议，然后使用原始协议与 GIS 应用服务器通讯。     Web GIS 系统真正运行在 Internet 环境中，需要支持 HTTP。OGC（Open GIS Consortium）为了推动 WebGIS 系统的开放性和互操作，制定了 WMS，WFS、WCF、WPS(W*S) 等规范。

(2)数据格式

     矢量格式有：CGM，VRML，以及 GIS 厂商自定义 XML 文档结构的矢量数据格式，GIS 厂商自定义的二进制格式数据流等；

   影像格式主要为GIF、JPEG 和 PNG 格式，其中 JPEG 包括 JPEG2000。这几种格式各有优缺点，适用于不同的应用类型。在主流 Web GIS 系统和开发平台中，以传输影像格式为主要方式。

矢量格式一般需要插件，了其应用，在较小数据量的情况下适合，能提供较好的响应速度。

    而影像方式对于数据量大的应用更加适用，特别是数据中叠加有影像数据的情况下，影像传输方式能提供更好的效果。

     XML Web Services 技术在 Internet GIS 中的应用，可以称之为 GIS Web Service。

   在 GIS Web Service 编程模型的系统框架中，GIS Web Service 作为向互联网提供空间信息服务的接口组件，在客户应用程序和内部空间数据处理系统之间起到了桥梁作用，它们向互联网用户（各种网络应用程序）提供了一种统一的接口方法。



网络GIS的构造模式

 (1)服务器端构造方法：网关接口CGI、动态服务页面ASP和GIS桌面扩展模式。

 (2)客户端构造方法：Plug-in模式、GIS Java Applet、Activx控件；

 (3)服务器端与客户端并重的重构方法：Java EE、.Net；

软件体系结构是关于软件系统的高层描述，对于软件系统的理解、复用、构造、演化、分析及维护都具有十分重要的作用。

一个软件的体系结构主要涉及下列内容:  

 (1)构件，即软件系统由哪些部分构成，例如：功能模块，   

         数据表等。

 (2)构建之间的关系:即构件之间的交互关系是什么，例如:   

         RPC（Remote Procedure Call Protocol）---远程过程   

         调用协议、共享内存等。

 (3)约束，即构件及关系有什么约束，例如：互斥、依赖、

     安全性等。软件体系结构=构件+关系+约束。 

软件体系结构近代定义：

       程序或计算系统的软件体系是系统的结构或结构体(组成软件的元素)，包含软件元素、软件元素的外部可视属性和软件元素之间的内在关系。

网络GIS规模的变迁

(1) 桌面级应用系统 ：

       通常是指在单台计算机上运行的、不需要网络环境的小型应用程序或系统。所有的系统资源都由单个用户使用。应用程序使用的数据多为本地文件或者是本地的小型数据库系统。 

(2)部门级应用系统 ：

      是指在企事业单位内某一部门内使用的应用系统。其特征表现为：信息在该部门内使用；一般建立在部门内部的局域网（Local Area Network ：简称 LAN）上；使用系统的人员数目相对固定；体系结构上多采用文件服务器方式或两层的 C/S 方式；操作系统和大型数据库系统上一般是同构的。这种类型的应用系统非常众多。 

(3)企业级应用系统

      所谓企业级的应用是指那些为商业组织、大型企业而建立的解决方案及应用程序。这些大型的企业级应用具有用户数多、数据量大、事务密集等特点，往往需要专门的开发小组来构建和实现。 

(4)企业的空间信息化需求 ：

        设施管理；产品追踪；资源整合；物流配送；网点规划；

(5) GIS 在企业信息化中的应用 

     背景图;展示平台;集成工具;空间分析;业务模型 

(6) 企业级应用系统的特点 

    大型企业具有分布范围广泛的特点，可能在一个地区，也可能是跨地域甚至是全球性的。

    虽然企业的用户数量是不确定的，但可以肯定是众多的。为适应激烈的竞争环境，企业的内部结构和对外业务经常发生变化。

    大型企业是由很多部门组成的，系统的软硬件资源存在差别。

    大型企业的数据是需要保护的重要资源，要求系统必须具有支持多用户并发操作、事务处理等能力来保证数据完整性和一致性。同时必须具有很高的数据安全性。 

(7)企业级应用系统的要求 

(1) (Client\\Server)概念：

         客户机：通常指服务器/客户机系统前后端的用户交互使用的软件。客户机包含了表达管理和应用逻辑。

          服务器：通常指提供共享资源的整体

      按功能分：文件、打印、数据库服务器、Web服务器；

      按结构分：事务处理服务器、数据库服务器、本地服务器。

分布式计算实例

     以Supermap为例，不同的分布式计算技术直接导致不同的软件产品

WebGIS 基本特征

(1)webGIS是集成的全球化的客户/服务器网络系统

(2)webGIS是分布式系统。

(3)weGIS是动态系统

(4)webGIS能访问异构环境下的多种GIS数据和功能

(5)webGIS是真正大众化的GIS;

(6)webGIS使GIS具有良好的可可扩展性；

(7)webGIS是GIS成本降低。 

基础技术：HTML、DHTML、CSS、XML；

交互技术：VbScript、JavaScript、CGI、ISAPI、NSAPI、ActiveX，Applet、ASP、JSP、Ajax… 

Web GIS 构件技术

在传统WebGIS的实现技术中，较常用的有：

(1)公共网关接口技术

(2)服务器应用程序接口技术

(3)插件技术

(4)ActiveX技术

(5)JavaApplet技术

(6)JSP技术或ASP技术等。

而推动WebGIS发展的新信息技术则包括Web Service、OpenAPI、RIA等。

 

RIA（Rich Internet Applications）富互联网应用,具有高度互动性、丰富用户体验以及功能强大的客户端。RIA 是集桌面应用程序的最佳用户界面功能与Web应用程序的普遍采用和快速、低成本布署以及互动多媒体通信的实时快捷于一体的新一代网络应用程序。

丰富的数据模型：RIA技术提供了多种数据模型来处理客户端复杂的数据操作。使用RIA可以将部分原本需要在后台程序处理的问题转移到客户端，使数据能够被缓存在客户端，从而可以实现一个比基于HTML的响应速度更快，且数据往返于服务器的次数更少的用户界面。丰富的界面元素：RIA技术提供了比HTML更为丰富的界面表现元素，密集、响应速度快和图形丰富的页面元素与数据模型结合在一起，为用户提供好的使用体验。RIA 具有的桌面应用程序的特点包括：在消息确认和格式编排方面提供互动用户界面；在无刷新页面之下提供快捷的界面响应时间；提供通用的用户界面特性如拖放式（drag and drop）以及在线和离线操作能力。RIA具有的Web应用程序的特点包括如：立即部署、跨平台、采用逐步下载来检索内容和数据以及可以充分利用被广泛采纳的互联网标准。RIA具有通信的特点则包括实时互动的声音和图像。客户机在RIA中的作用不仅是展示页面，它可以在幕后与用户请求异步地进行计算、传送和检索数据、显示集成的用户界面和综合使用声音和图像，这一切都可以在不依靠客户机连接的服务器或后端的情况下进行。

基于构件的WebGIS体系结构    

概 述：

       构件式WebGIS体系结构建立在传统的WebGIS三层结构之上，一共由5个层次组成：表现层，Web服务器层，GIS构件层，空间数据管理服务层和数据层，其中，Web服务器层，GIS构件层，空间数据管理服务层共同构成中间层。在该模型中，这5个层次可以分布于网络不同节点，通过远程调用协议来进行通讯。

SueprMap IS.net 产品结构

(1)概 述：

    SuperMap IS .NET是网络地理信息系统开发平台，是基于Microsoft .NET技术和SuperMap Objects组件技术开发的。SuperMap IS .NET能够通过网络发布管理GIS数据，并对GIS数据各种功能需求的处理，它采用面向Internet的分布式计算技术和组件式设计结构，支持跨区域、跨网络的复杂大型网络应用系统集成。

    通过SuperMap IS .NET 构建的面向网络的GIS

服务系统一般具有以下几个结构层次:

提供GIS数据的数据服务器;

提供GIS数据获取与处理的GIS服务层

用于实现业务功能并与客户端

GIS服务器交互的Web服务层

以及系统客户端。

SuperMap IS.net 组件描述

2.1 GIS服务器组件

2.2 格式转换与影像处理组件

2.3 引擎组件 

2.4 GIS组件

2.5 服务器集群组件 

2.6 服务器管理组件 

空间数据库技术基本概念：

      空间数据库是指存储、管理有关空间数据的数据库。空间数据库以大型关系型数据库为存储容器，通过空间数据库引擎进行管理和操作，将空间数据和属性数据一体化存储到大型关系型数据库中，如Oracle、SQL Server、Sybase 和DM3 等。

与传统文件方式相比，空间数据库技术在海量数据管理能力、图形和属性数据一体化存储、多用户并发访问(包括读取和写入)、完善的访问权限控制和数据安全机制等方面都有明显的技术优势。 

空间数据模型复杂

　　空间数据库存储的不是单一性质的数据，而是涵盖了几乎所有与地理相关的数据类型，这些数据类型主要可以分为 3 类：

　　（1）属性数据：与通用数据库基本一致，主要用来描述地学现象的各种属性，一般包括数字、文本、日期类型。

　　（2）图形图像数据：与通用数据库不同，空间数据库系统中大量的数据借助于图形图像来描述。

　　（3）空间关系数据：存储拓扑关系的数据，通常与图形数据是合二为一的。

　　4、属性数据和空间数据联合管理。

　　5、应用范围广泛。

SuperMap Objects的主要功能(描述)

SuperMap Objects的对象结构图

二次功能开发过程

(1)网络通讯技术： 有线()=>无线通讯；2G、2.5G、3G、4G。

(2)WWW技术：URL、HTTP、HTML(以及XML)、Web服务器和Web浏览器。

(3)分布式对象计算技术：Microsoft COM/DCOM、Sun Java、OMG COBRA。

(4)应用服务器技术：解决分布式应用中的产品体系结构、负载均衡、高可靠性、数据库连接池、分布会话管理和高速缓存等技术难题。

     主要产品包括：BEA WebLogic、IBM WebSphere、OracleInternet Application Server等。

(5)(空间)数据库技术：在DBMS基础上加入支撑空间数据存储的组件,如ESRI 的ArcSDE、Oracle 的 Spatial Ware、SuperMap SDX+、MapInfo的Spatial Ware。   

(6)网络环境下的3S技术：如网络GPS、网络GIS、物联网等。下载本文