【文章內容簡介】 WebGIS信息代理反映著地理信息的數據結構，是空間信息網絡化的關鍵部分。它介于WebGIS瀏覽器和WebGIS服務器之間，主體是信息代理機制和信息代理協議，負責定義WebGIS瀏覽器與WebGIS服務器間查詢請求和響應的通訊協議，提供直接訪問GIS數據庫的功能。通過信息代理機制，可以在Client/Server結構中合理地分配各部分功能，平衡網絡負載，以達到減少網絡傳輸帶寬，增大請求響應速度的目的。(3)WebGIS服務器(Server)提供易于配置和管理的WebGIS服務器，該服務器能解釋中間代理請求并根據查詢請求對GIS數據庫進行空間操作，實現WebGIS瀏覽器和WebGIS服務器的動態(tài)交互。采用空間元數據管理技術，對分布異構的空間數據源進行描述與索引，提供網絡空間信息導航訪問:結合分布式對象技術，提供對分布式超媒體GIS數據的訪問。(4)WebGIS編輯器(Editor)該編輯器提供一個所見即所得的編輯生成環(huán)境，具有可視化、交互式窗口的功能，能建立GIS對象、模型和實現瀏覽器與服務器的動態(tài)交互，提供對空間數據庫數據導入功能，可對多源GIS數據按指定結構導入空間數據庫。實現編輯器與Web服務器、瀏覽器及相關的子系統的無縫連接，形成完整的GIS對象、GIS模型和GIS數據結構的編輯及表現環(huán)境。以嵌入式方式向瀏覽器及Web服務器的網頁制作提供GIS對象編輯及表現功能。WebGIS模式下的客戶端和服務器所完成的功能基本上與Client/Server模式下的功能是一致的，但是它是通過中間件來實現的。也就是說，客戶在向某一個服務器提出服務請求時，它并不要求知道所要求的信息是否在這個服務器上以及信息在哪，而是由服務器來解決。如果服務器發(fā)現所請求的信息不在服務器上，它就會通過向其他服務器發(fā)送帶URL的信息請求而找到所需的信息。因此，這種網絡拓撲結構與C/S結構已經有了較大的差別。這其實是一種Internet上的三層C/S結構,它實質上是Client/Server技術與Internet技術相結合的成果，這種模式不僅利用了基于Web的Internet結構的簡便和靈活性的特點，而且應用Client/Server技術大大地強化了其事務處理和安全性、完整性約束能力，從而實現了真正業(yè)務相關的WebGIS[l618]。和傳統GIS相比，WebGIS具有三個特點:(l)它是一個基于網絡的Client/Server系統，而不再是獨立的單機系統；(2)它利用Internet/Intranet進行客戶和服務器之間的信息交換，傳統GIS即使能作為服務器。其服務器和用戶端之間的信息交換通常也是限于單機或局域網上；(3)它是一個分布式系統，客戶和服務器可以位于不同地點和不同的計算機平臺上。為了滿足以上這些特點，在WebGIS的實現時，就需要考慮到下面這些情況:(l)支持Internet/Intranet技術標準，或與Internet/Intranet技術標準相兼容。對于WebGIS來說也就是實現客戶機端與服務器端數據傳輸通信。包括支持TCP/IP網絡通信協議、HTTP文檔與文件傳輸協議、文檔顯示與應用程序集成(HTML和 HTMLBrower)、服務器端集成 (WebServerCGI或API)、客戶端擴展(HTML，Java和JavaSeript)、服務器端擴展(CGI和ServerAPI)、可執(zhí)行的客戶機與服務器、進程的邏輯分布、多線程可擴展服務器、支持動態(tài)訪問、強大的客戶部件、遠程制作(包括可視化遠程制作工具)、圖形文檔支持嵌入的URLS等功能。(2)分布式應用體系結構。分布式應用體系結構能實現在客戶機端與服務器端都具備提供功能強大的、可執(zhí)行進程的體系結構，達到真正有效地平衡客戶機與服務器之間的處理負荷，實現計算分布和數據分布的目標，使系統具有可互操作性。從而可以把數據量集中的處理任務交由服務器端執(zhí)行，在客戶端則完成諸如空間查詢、專題地圖生成等進程，以充分發(fā)揮客戶機與服務器各自的優(yōu)勢，最大限度地發(fā)揮應用系統的作用。(3)系統的開放性。系統的開放性要求具有硬、軟件資源共享、數據多重應用、跨平臺運行，且系統易于集成等方面的特性。相對于Internet/Intranet網而言，WebGIS系統是一個建立于Internet/Intranet之上的一個開放式、具有統一標準和廣泛適應性的網絡應用系統。WebGIS系統一旦建成，客戶端用戶不僅能使用服務器端的硬軟件資源，而且可以方便地利用Internet主干網的數據信息資源等。目前，WebGIS的解決方案主要有公共網關接口法 (CGI)、服務器應用程序法 (Server API)、插件/控件法(Plugin ActiveX Control)和Java編程法[19]等。目前流行的Iniernet/Intranet網絡瀏覽器都具有應用程序開發(fā)接口(API)，目的就是方便網絡開發(fā)商擴展網絡相關功能。用這種方法構造WebGIS的思路在于用Plugni技術在客戶端瀏覽器上增加一個能識別矢量圖形數據的插件[20]?？傊?，地理信息系統和Internet的結合是必然的趨勢，Client/Server計算模式的成熟和網絡計算的迅速發(fā)展為WebGIS的實現提供了堅實的基礎。遵循于標準的Internet/Intranet協議，構建于分布式計算平臺的WebGIS，把空間信息在國民經濟中的應用推向了一個更為廣闊的天地，它的應用范圍將從國家一級的宏觀決策支持一直延伸到人民群眾的日常生產生活中，是GIS走向社會化、大眾化的必由之路，也是提高國民信息待遇的最佳途徑。圖24 WebGIS的體系結構和數據流戶心GIS是ESRI在全面整合了GIS與數據庫、軟件工程、人工智能、網絡技術及其它多方面的計算機主流技術之后，成功地推出了代表GIS最高技術水平的全系列GIS產品。ArcGIS是一個全面的，可伸縮的GIS平臺，為用戶構建一個完善的GIS系統提供完整的解決方案。ArcGIS的基本體系能夠讓用戶在任何需要的地方部署GIS功能和業(yè)務邏輯，無論是在桌面、服務器、網絡還是在野外，這方面ArcIMS是一個杰出的代表，它為客戶提供了多個良好的解決方案[2l23]。ArcIMS是ArcGIS系列中的WebGIS服務器平臺，它是ArcGIS系列軟件的擴展模塊，能夠提供數據服務和基于Web的應用服務。ArcIMS提供了一種通過網絡獲取動態(tài)地圖GIS數據以及各種服務的途徑。它為適應局域網絡和國際互聯網需求而建立的GIS網頁發(fā)布提供了高效的分層框架結構ArcIMS服務可被應用于多種客戶端中，如自定義網頁應用、ArcGIS桌面系統、移動及無線設備。圖25 ArcIMS體系架構層ArcIMs[IMs(internet map server)][24]由兩大部分組成:客戶端(瀏覽器)和服務器端，屬于典型的B/S(C/S)結構?？蛻舳藶g覽器分兩種 :JAVA Applet瀏覽器、HTML瀏覽器。服務器端的最前端是Web服務器，客戶端使用普通的瀏覽器與之直接交互；Web Server通過ArcIMS Conneetors與Application Server連接。Manager和 Spatial Server則在后臺支持 Application Server運行。各組成部分依賴TCP/IP協議通訊，不僅僅是當它們運行在不同的計算機上時是這樣，即使其中的數個部分運行在同一臺計算機上依然如此；這種通訊則是通過ArcXML格式進行的。實際上，ArcXML作為一個軸，把ArcIMS的客戶端、Web服務器、應用服務器端、空間數據服務器端，緊密聯系在一起。對于WebGIS而言，eXtensible Markup Language(可擴展標記語言，簡稱XML)主要用于地理空間數據的規(guī)范化存儲，地理數據共享，地理數據網絡傳輸，電子地圖顯示和GIS軟件體系架構的建立等。ArcXML是ESRI結合網絡GIS系統的特點，通過對XML進行擴展和修訂而衍生出來，文件擴展名為AXL；它包括一系列對服務器的請求指令和服務器端的應答，和一套完整的空間對象描述，以及ArcIMs的 Map Service的配置信息。比較適合于客戶端和服務器端在網絡上進行通信。在ArcIMS的服務器端最核心的部分，也就是 Spatial Server+Application Server部分，可以劃分為如下三個邏輯層次:Server、Virtual Server、Map Service。見下圖:圖26 ArcIMS的邏輯層次[6l]Server是基于TCP/IP協議構建的網絡中實際存在的計算機。Virtual Server是運行在某一個具體的Server上的 ArcIMS服務，包括Feature、Image、Query、Geocode、Extract這五種。一個Server可以對應多個Virtual Server，其中必須至少包括一個Feature、一個Image類型的Virtual Server。Map service(地圖服務)則是服務器端最接近客戶端的層次，對客戶端來說是整個服務器端在邏輯上的接口，是包含著數據和與之相關的數據請求指令、專題地圖配置，直接為客戶端服務的服務器組件；它和Virtual Server之間可以為多對多關系，和客戶端則可以為多對一關系。我們之所以強調它是邏輯上的接口，是因為在物理結構上這一角色實際由應用服務器(ArcIMS Appliction Server)扮演。ArcIMS在物理上按從上到下的順序是這樣一個結構(如圖27):ArcIMS Spatial Server(空間服務器)是ArcIMS的承擔重負載工作的組件。它負責讀取、綁定空間數據、和屬性數據，并把它們轉化為正確的格式并傳遞給瀏覽器。Image Server:地圖在服務器端生成，以圖像格式(jpg、png、gif等)傳遞給客戶端。地圖圖像可以從Shape文件、SDE數據集和支持的圖像格式生成。Feature Server:服務器從shape文件和ArcSDE數據集讀取數據，并轉換為經過數據壓縮和流化的矢量格式以ArcXML)傳遞給客戶端。Query Server:查詢功能用來返回對空間和屬性數據的查詢結果；這種查詢可以針對shape文件、ArcSDE數據和聯結的外部表。當使用Image Server的時候，必須使用 QueryServer處理屬性數據的查詢。Geocode Server:地理編碼功能是根據地址、交叉路口或地名，在地圖上確定點位；它基于shape文件和ArcSDE數據集中包含的地址信息實現該功能。Extract Server:根據客戶端的請求，從服務器端(shape文件或SDE的圖層)抽取指定的數據，把該數據以壓縮過的shape文件格式返回給客戶端。應用服務器是一個后臺運行的進程(Windows上是一個服務，UNIX下是一個后臺程序)，用來處理所接收到的請求，它把服務器端所運行著的空間服務器、以及各個空間服務器上面所運行的地圖服務(Map Serviee)的情況統一管理，并以此決定每一個來自客戶端的請求該提交給哪一個空間服務器上的哪一個地圖服務加以處理。圖27 ArcIMs的物理層次[61]監(jiān)視器用于監(jiān)控空間服務器的狀態(tài)，當系統重啟的時候，MapService被它恢復。任務管理器用來在規(guī)定時間間隔內移除Image服務產生的輸出圖像，只有在我們設計的頁面使用了Irnage服務的時候它才發(fā)揮作用。這個時間間隔由用戶在服務器管理工具中設定。連接器 (ArcIMS Connector)提供了一個連通Web服務器和第三方服務引擎及ArcIMS應用服務器的管道，它把來自第三放服務引擎的請求(根據引擎的不同類型，屬于不同的格式)轉換為ArcXML格式，遞交給應用服務器。而來自應用服務器的回復直接返回給客戶端(格式不定，以ArcXML為主，但是如果是來自Image服務的回復，則為圖像格式數據)。ArcIMS通過接收客戶端的一個操作，轉換為一個具體指令，發(fā)送給Web服務器，再通過Cormector提交給ArcIMS的 Applicationse Server處理，Applicationse server根據客戶端的具體請求和客戶端的類型、配置，提交給ArcIMS的SpatialServer去讀取數據集、進行具體的處理。處理的結果再按照相反的順序回應給客戶端，由客戶端進行顯示或其它操作。ArcIMS的幾種基本功能:(1)放大、縮小、平移地圖顯示窗口。(2)查詢空間及屬性數據，包括圖查文(屬性數據)、文查圖兩種方式。(3)緩沖區(qū)分析。(4)距離量算。如果客戶端為標準類型且使用Feature Service，則由客戶端處理；否則向服務器提交請求，由服務器處理。(5)增加諸如文本、圖像或圖形一類的 Map Notes，到客戶端顯示的地圖上并提交，以供以后察看。(6)創(chuàng)建 Edit Notes到地圖的空間和屬性數據，并將其向服務器端提交，以供以后使用。但是，這并不是完整意義上的分布式地理信息系統中客戶端對服務器端的數據進行更改，所作更改實際是存儲在ArcIMS服務器上一個特定目錄，管理員可以察看并以Shape格式導出。(7)進行地理定位。這一功能是利用Geocode服務的功能，并不是我們通常意義上理解的地理定位，無論何種情況下，都是提交給服務器端處理。以上功能均為標準客戶端瀏覽器 (JAVA Applet和HTML/DHTML)所提供，某些功能只局限在JAVA Applet瀏覽器上；完全自定義的客戶端瀏覽器有所不同。ArcIMS采用三層體系結構—展示層(Presentation Tier)、邏輯事務層(Business Logic Tier)和數據存儲層(Data storage Tier)。展示層是指ArcIMS Viewer，包括HTML Viewer、 Java viewer、 Metadata Explorer及其他客戶端，用于系統將用戶所需的信息或請求處理結果返回給用戶，方式主要為以網頁形式組織起來的圖片、文字。邏輯事務層是由Web服務器、ArcIMS應用服務器、ArcIMS應用服務器連接器及ArcIMS空間服務器組成，主要是響應用戶的各種請求和查詢操作，通過A