【正文】 采用瀏覽器與OpenLayers 相結(jié)合，為用戶提供柵格或者矢量地理信息。2）中間層：包括Web 層、Web 應(yīng)用服務(wù)層。Web 層采用Tomcat 作為Web 容器，在此容器中提供了JSP（JavaServer Pages）以及Servlet 組件，負(fù)責(zé)客戶端與應(yīng)用服務(wù)器的通訊和客戶端的請(qǐng)求。Web 應(yīng)用服務(wù)層是系統(tǒng)的核心，它運(yùn)行在WebGIS 應(yīng)用服務(wù)器上，由運(yùn)行在EJB 容器中的實(shí)體EJB組件與會(huì)話EJB 組件組成。本系統(tǒng)的GIS ，由它來處理各種來自于瀏覽器或者其他應(yīng)用程序的WMS 與WFS 請(qǐng)求，完成WebGIS 空間數(shù)據(jù)訪問和復(fù)雜的空間任務(wù)，并可以通過多種數(shù)據(jù)源接口直接訪問空間數(shù)據(jù)，將處理的結(jié)果以柵格、矢量或者GML 的形式傳輸?shù)娇蛻舳恕?）數(shù)據(jù)層：空間數(shù)據(jù)源可以有多種，可以是單獨(dú)的文件或者是數(shù)據(jù)庫。本文采用了PostGIS 空間數(shù)據(jù)庫存放數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源可由應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)的EJB 通過JDBC 訪問。圖 4是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖 4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 WMS 規(guī)范和WFS 規(guī)范OGC 的宗旨是讓用戶能從任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序或計(jì)算機(jī)平臺(tái)中，方便地獲取地理信息和服務(wù)；通過共同的接口規(guī)范，讓數(shù)據(jù)、服務(wù)提供者、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)者和信息整合者，能在短時(shí)間內(nèi)花最少的費(fèi)用，讓使用者容易獲取、使用數(shù)據(jù)及服務(wù)[5]。在OGC 完成的正式規(guī)范中，用于網(wǎng)絡(luò)客戶端與服務(wù)器端之間通信的共同接口規(guī)范Web 地圖服務(wù)接口規(guī)范（WMS）和Web 要素服務(wù)實(shí)現(xiàn)規(guī)范（WFS）等在不同程度上解決了地理空間數(shù)據(jù)和服務(wù)的互操作問題。WMS 規(guī)范WMS 是OGC 提出的Open Web Services 規(guī)范之一。它利用具有空間地理位置信息的數(shù)據(jù)制作地圖。在WMS 規(guī)范中，將地圖定義為地理數(shù)據(jù)可視化表現(xiàn)，通過請(qǐng)求WMS 返回的是地圖圖像，而不是地理數(shù)據(jù)。此規(guī)范定義了三個(gè)基礎(chǔ)性操作協(xié)議：GetCapabilities、GetMap、GetFeatureInfo。這些協(xié)議共同構(gòu)成了利用WMS 創(chuàng)建和疊加顯示不同來源的遠(yuǎn)程異構(gòu)地圖服務(wù)的基礎(chǔ)[6]。1）GetCapabilities 用來請(qǐng)求獲得WMS 的服務(wù)級(jí)元數(shù)據(jù)，服務(wù)器端返回包括版本信息、服務(wù)類型、請(qǐng)求內(nèi)容等元數(shù)據(jù)使用XML 形式來表示。2）GepMap 根據(jù)請(qǐng)求內(nèi)容的不同，返回不同格式的數(shù)據(jù)?？梢苑祷爻Ｓ脠D片格式的柵格地圖片段，也可以通過安裝第三方插件返回矢量地圖供用戶瀏覽。地圖的渲染是通過一個(gè)樣式文件SLD（Styled Layer Descriptor）生成的，此文件用XML 編寫。3） GetFeatureInfo 操作是可選操作，可提供給用戶地理要素信息，如用戶在客戶端點(diǎn)擊地圖上的某一元素，GetFeatureInfo 操作即可返回該元素的相關(guān)屬性信息。WFS 規(guī)范WFS 也是由OGC 提出的Open Web Services 規(guī)范。WFS 更透明更開放的提供了網(wǎng)絡(luò)地圖應(yīng)用。它不像WMS 一樣只提供圖片給用戶，而是以GML 格式把源地理信息數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，GML 是一種基于XML 的數(shù)據(jù)格式，它可以完整的再現(xiàn)數(shù)據(jù)，使得服務(wù)器端和客戶端能夠在要素層面進(jìn)行“通訊”。這些GML 數(shù)據(jù)可以下載并可以與其他數(shù)據(jù)結(jié)合做分析，也可以與其他的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相結(jié)合，給網(wǎng)絡(luò)提供更豐富的應(yīng)用[8]。WFS 可以分為兩種服務(wù)類型：Basic WFS 與Transaction WFS 服務(wù)。BasicWFS 提供了三種操作：2 基于PostgreSQL和PostGIS的地圖呈現(xiàn)1986年，加州大學(xué)伯克利分校的Michael Stonebraker教授領(lǐng)導(dǎo)了Postgres的項(xiàng)目，它是PostgreSQL的前身。隨后出現(xiàn)了PostGIS，PostGIS是對(duì)象－關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)PostgreSQL的一個(gè)擴(kuò)展，它的出現(xiàn)讓人們開始重視基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的空間擴(kuò)展方式，而且使PostGIS有望成為今后管理空間數(shù)據(jù)的主流技術(shù)。 由于空間數(shù)據(jù)具有空間位置、非結(jié)構(gòu)化、空間關(guān)系、分類編碼、海量數(shù)據(jù)等特征，一般的商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)難以滿足要求。 為了提高數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理能力，國內(nèi)外先后出現(xiàn)過:文件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫混合管理系統(tǒng)、全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫＋空間數(shù)據(jù)引擎、擴(kuò)展對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以及面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等多種解決方案。目前，國內(nèi)外較為流行的主要集中在“關(guān)系型數(shù)據(jù)庫＋空間數(shù)據(jù)引擎”、“擴(kuò)展對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫”兩方面。緣起PostgrSQL 1986年，加州大學(xué)伯克利分校的Michael Stonebraker教授領(lǐng)導(dǎo)了Postgres的項(xiàng)目，它是PostgreSQL的前身。這個(gè)項(xiàng)目的成果非常顯著，在現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的許多方面都作出了大量的貢獻(xiàn)，如在面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫、部分索引技術(shù)、規(guī)則、過程和數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展方面都取得了顯著的成果。同時(shí)，Stonebraker將PostgreSQL納入到BSD版權(quán)體系中，使得PostgreSQL在各種科研機(jī)構(gòu)和一些公共服務(wù)組織得到了廣泛的應(yīng)用。 在PostgreSQL中已經(jīng)定義了一些基本的集合實(shí)體類型，這些類型包括:點(diǎn)（POINT）、線（LINE）、線段（LSEG）、方形（BOX）、多邊形（POLYGON）和圓（CIRCLE）等。另外，PostgreSQL定義了一系列的函數(shù)和操作符來實(shí)現(xiàn)幾何類型的操作和運(yùn)算。同時(shí)，PostgreSQL引入空間數(shù)據(jù)索引Rtree。 盡管在PostgreSQL提供了上述幾項(xiàng)支持空間數(shù)據(jù)的特性，但其提供的空間特性很難達(dá)到GIS的要求，主要表現(xiàn)在:缺乏復(fù)雜的空間類型。沒有提供空間分析。沒有提供投影變換功能。為了使得PostgreSQL更好的提供空間信息服務(wù)，PostGIS應(yīng)運(yùn)而生。 PostGIS簡介 PostGIS是對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)PostgreSQL的一個(gè)擴(kuò)展，PostGIS提供如下空間信息服務(wù)功能:空間對(duì)象、空間索引、空間操作函數(shù)和空間操作符。同時(shí)，PostGIS遵循OpenGIS的規(guī)范。 PostGIS的版權(quán)被納入到GNU的GPL中，也就是說任何人可以自由得到PostGIS的源碼并對(duì)其做研究和改進(jìn)。正是由于這一點(diǎn)，PostGIS得到了迅速的發(fā)展，越來越多的愛好者和研究機(jī)構(gòu)參與到PostGIS的應(yīng)用開發(fā)和完善當(dāng)中。PostGIS特性 PostGIS支持所有的空間數(shù)據(jù)類型，這些類型包括:點(diǎn)（POINT）、線（LINESTRING）、多邊形（POLYGON）、多點(diǎn)（MULTIPOINT）、多線（MULTILINESTRING）、多多邊形（MULTIPOLYGON）和集合對(duì)象集（GEOMETRYCOLLECTION）等。PostGIS支持所有的對(duì)象表達(dá)方法，比如WKT和WKB。 PostGIS支持所有的數(shù)據(jù)存取和構(gòu)造方法，如GeomFromText()、AsBinary()，以及GeometryN()等。 PostGIS提供簡單的空間分析函數(shù)（如Area和Length）同時(shí)也提供其他一些具有復(fù)雜分析功能的函數(shù)，比如Distance。 PostGIS提供了對(duì)于元數(shù)據(jù)的支持，如GEOMETRY_COLUMNS和SPATIAL_REF_SYS，同時(shí)，PostGIS也提供了相應(yīng)的支持函數(shù)，如AddGeometryColumn和DropGeometryColumn。 PostGIS提供了一系列的二元謂詞（如Contains、Within、Overlaps和Touches）用于檢測(cè)空間對(duì)象之間的空間關(guān)系，同時(shí)返回布爾值來表征對(duì)象之間符合這個(gè)關(guān)系。 PostGIS提供了空間操作符（如Union和Difference）用于空間數(shù)據(jù)操作。比如，Union操作符融合多邊形之間的邊界。兩個(gè)交迭的多邊形通過Union運(yùn)算就會(huì)形成一個(gè)新的多邊形，這個(gè)新的多邊形的邊界為兩個(gè)多邊形中最大邊界。 PostGIS還提供以下功能: 數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)變換 數(shù)據(jù)庫中的幾何類型可以通過Transform函數(shù)從一種投影系變換到另一種投影系中。在OpenGIS中的幾何類型都將SRID作為自身結(jié)構(gòu)的一部分，但不知什么原因，在OpenGIS的SFSQL規(guī)范中，并沒有引入Transform。 球體長度運(yùn)算 存儲(chǔ)在普通地理坐標(biāo)系中的集合類型如果不進(jìn)行坐標(biāo)變換是無法進(jìn)行程度運(yùn)算的，OpenGIS所提供的坐標(biāo)變換使得積累類型的程度計(jì)算變成可能。 三維的幾何類型 SFSQL規(guī)范只是針對(duì)二維集合類型。OpenGIS提供了對(duì)三維集合類型的支持，具體是利用輸入的集合類型維數(shù)來決定輸出的表現(xiàn)方式。例如，即便所有幾何對(duì)象內(nèi)部都以三維形式存儲(chǔ)，純粹的二維交叉點(diǎn)通常還是以二維的形式返回。此外，還提供幾何對(duì)象在不同維度間轉(zhuǎn)換的功能。 空間聚集函數(shù) 在數(shù)據(jù)庫中，聚集函數(shù)是一個(gè)執(zhí)行某一屬性列所有數(shù)據(jù)操作的函數(shù)。比如Sum和Average，Sum是求某一關(guān)系屬性列的數(shù)據(jù)總和，Average則是求取某一關(guān)系屬性列的數(shù)據(jù)平均值。與此對(duì)應(yīng)，空間聚集函數(shù)也是執(zhí)行相同的操作，不過操作的對(duì)象是空間數(shù)據(jù)。例如聚集函數(shù)Extent返回一系列要素中的最大的包裹矩形框，如“SELECT EXTENT(GEOM) FROM ROADS”這條SQL語句的執(zhí)行結(jié)果是返回ROADS這個(gè)數(shù)據(jù)表中所有的包裹矩形框。 柵格數(shù)據(jù)類型 PostGIS通過一種新的數(shù)據(jù)類型片，提供對(duì)于大的柵格數(shù)據(jù)對(duì)象的存儲(chǔ)。片由以下幾個(gè)部分組成:包裹矩形框、SRID、類型和一個(gè)字節(jié)序列。通過將片的大小控制在數(shù)據(jù)庫頁值（3232）以下，使得快速的隨即訪問變成可能。一般大的圖片也是通過將其切成3232像素的片然后再存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的。 PostgreSQL和PostGIS的安裝PostgreSQL是基于加州大學(xué)伯克利分校計(jì)算機(jī)系寫的 POSTGRES（Version ）軟件包開發(fā)的對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ORDBMS），是開源的，發(fā)布在 BSD許可下 。經(jīng)過二十幾年的發(fā)展（起始與1986年）， PostgreSQL 是世界上可以獲得的最先進(jìn)的開放源碼的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)， 它提供了多版本并行控制，支持幾乎所有 SQL 構(gòu)件（包括子查詢，事務(wù)和用戶定 義類型和函數(shù)）， 并且可以獲得非常廣闊范圍的（開發(fā)）語言綁定 （包括 C，C++，Java，perl，tcl，和 python），目前最新的版本是 。PostgreSQL 使用一種客戶端/服務(wù)器的模式，即一次 PostgreSQL 會(huì)話在，需要執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作的用戶的客戶端（前端）應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器程序（postmaster）之間完成。這跟典型的客戶端/服務(wù)器應(yīng)用（C/S應(yīng)用）一樣，這些客戶端和服務(wù)器可以在不同的主機(jī)上，它們通過 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接通訊。兩個(gè)圖形界面工具：pgAdmin III ： 圖形界面形式的管理工具PhpPgAdmin ：Webbased PostgreSQL 管理工具PostSQL+PostGIS的安裝（windows環(huán)境下）下載 PostgreSQL安裝程序。安裝過程大概會(huì)遇到： Secongdary Logon服務(wù)沒有運(yùn)行 的問題。在系統(tǒng)服務(wù)里，找到 Secongdary Logon服務(wù)，啟動(dòng)之，即可。這樣，完成之后， pgAdmin III 同時(shí)也會(huì)被安裝。對(duì)于不使用命令進(jìn)行操作的朋友來說，圖形用戶界面是直觀方便、容易上手的，其主窗口如下圖：新版本的PostgreSQL在其安裝程序中集成了PostGIS，只需要在安裝過程中選中PostGIS和pgsql項(xiàng)就可以了。 PostGIS中的幾何類型PostGIS支持所有OGC規(guī)范的“Simple Features”類型，同時(shí)在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了對(duì)3DZ、3DM、4D坐標(biāo)的支持。1. OGC的WKB和WKT格式OGC定義了兩種描述幾何對(duì)象的格式，分別是WKB（WellKnown Binary）和WKT（WellKnown Text）。在SQL語句中，用以下的方式可以使用WKT格式定義幾何對(duì)象：POINT(0 0) ——點(diǎn)LINESTRING(0 0,1 1,1 2) ——線POLYGON((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1, 2 1, 2 2, 1 2,1 1)) ——面MULTIPOINT(0 0,1 2) ——多點(diǎn)MULTILINESTRING((0 0,1 1,1 2),(2 3,3 2,5 4)) ——多線MULTIPOLYGON(((0 0,4 0,4 4,0 4,0 0),(1 1,2 1,2 2,1 2,1 1)), ((1 1,1 2,2 2,2 1,1 1))) ——多面GEOMETRYCOLLECTION(POINT(2 3),LINESTRING((2 3,3 4))) ——幾何集合以下語句可以使用WKT格式插入一個(gè)點(diǎn)要素到一個(gè)表中，其中用到的GeomFromText等函數(shù)在后面會(huì)有詳細(xì)介紹：INSERT INTO table ( SHAPE, NAME )VALUES ( GeomFromText(39。POINT( )39。, 4326), 39。北京39。)。2. EWKT、EWKB和Canonical格式EWKT和EWKB相比OGC WKT和WKB格式主要的擴(kuò)展有3DZ、3DM、4D坐標(biāo)和內(nèi)嵌空間參考支持。以下以EWKT語句定義了一些幾何對(duì)象：POINT(0 0 0) ——3D點(diǎn)SRID=32632。POINT(0 0) ——內(nèi)嵌空間參考的點(diǎn)POINTM(0 0 0) ——帶M值的點(diǎn)POINT(0 0 0 0) ——帶M值的3D點(diǎn)SRID=4326。MULTIPOINTM(0 0 0,1 2 1) ——內(nèi)嵌空間參考的帶M值的多點(diǎn)以下語句可以使用EWKT格式插入一個(gè)點(diǎn)要素到一個(gè)表中：INSERT INTO table ( SHAPE, NAME )VALUES ( GeomFromEWKT(39。SRID=4326。POINTM( 10)39。), 39。北京39。 )Canonical格式是16進(jìn)制編碼的幾何對(duì)象，直接用SQL語句查詢出來的就是這種格式。3. SQLMM格式SQLMM格式定義了一些插值曲線，這些插值曲線和EWKT有點(diǎn)類似，也支持3DZ、3DM、4D坐標(biāo)，但是不支持嵌入空間參考。以下以SQL