基于CS的WebGIS系统的开发

基于 C/S 的 WebGIS 系统的开发
董明，刘佳，江崇礼
大连理工学自动化系，辽宁大连 (116024)
E-mail：liujia_nancy@
摘 要：WebGIS 是 Internet 和 WWW 技术应用于 GIS 开发的产物，是实现 GIS 互操作的一 条最佳解决途径。从 Internet 的任意节点，用户都可以浏览 WebGIS 站点中的空间数据、制 作专题图、进行各种空间信息检索和空间分析。 因此，WebGIS 不但具有大部分乃至全部 传统 GIS 软件具有的功能， 而且还具有利用 Internet 优势的特有功能,即用户不必在自己的本 地计算机上安装 GIS 软件就可以在 Internet 上访问远程的 GIS 数据和应用程序， 进行 GIS 分 析，在 Internet 上提供交互的地图和数据。本文则是基于 C/S 对 WebGIS 进行开发。 关键词：C/S；WebGIS； 套接字
1. 引言
C/S 的含义非常广泛， 数据库技术和分布处理技术都和它密切相关。 通过平衡客户/服务 器间的数据通信和地理运算， 能够利用服务器的高性能处理复杂的关键性业务， 并降低网络 数据流量：通过规划 C/S 模式的 GIS 系统，用户能够最大限度地利用网络上的各种资源。 采用 C/S（Client/Sever）模式的地理信息系统在 Internet 上的应用，充分利用服务器强 大的处理优势，合理分配服务器与客户端的资源，均衡负载的处理能力，降低系统对网络带 宽的要求，提高运行效率，实现地理信息数据在 Internet 上真正意义的资源共享与维护。
2. WebGIS 的体系结构
网络 GIS 是由多主机、多数据库与多台终端，通过 Internet/Internet 连接而组成的。实 际上网络 GIS 常常是通过 Internet 连接大量的、分布在不同地点的不同部门的独立的 GIS 系统组成。由于 WebGIS 具有客户/服务器结构，因而客户端具有获得各种空间信息和应用 的功能，在服务器端系统向用户端提供信息或系统服务。对于 GIS 应用来说，人们要求在 互联网上不仅能够浏览文字信息， 而且需要浏览大量的动态交互图形信息， 并且不同的用户 有着不同的需求。静态的主页不能满足要求，需要采取双向交互式的动态主页来实现，根据 用户的指定从数据库里查询数据生成页面，分发给用户[1-2]。
2.1 C/S 结构
WebGIS基本体系结构即为客户机/ 服务器 (Client/ Server ,简称C/ S) 模式,它是一种分 布式系统结构,客户机/ 服务器模式基于简单请求/ 应答协议,即客户端向服务器提出信息处 理的请求服务器端接收到请求并将请求解译后,根据请求的要求执相应操作,并将操作结果传 递回客户端。在WebGIS的实现中,客户机/ 服务器模型是经常采用的一种方案[3]。 WebGIS 一般由四部分组成：WebGIS 浏览器供客户端使用即客户机（Client），可以通 过网络连接到 Web 服务器上，读取各种地理信息；WebGIS 信息代理（Information Agent）， 是空间信息网络化的关键,代理（Agent）是信息代理机制和信息代理协议，提供直接访问数 据库的功能；WebGIS 服务器，能提供中间代理请求及操作数据库服务器和实现浏览器和服 务器的动态交互；WebGIS 编辑器(Editor)，具有可视化、交互式、多窗口的功能，能建立 GIS 对象、模型和进行空间数据编辑及显示[4]。 C/S 模式 WebGIS 结构图如图 1.1 所示：
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图 1.1 WebGIS 的 C/S 的模式结构示意图 Fig. 1 .1 The sketch map of C/S model
2.2 B/S 结构
WebGIS 的体系结构采用 Web 浏览器/ 服务器(Browser/ Server ,简称 B/ S) 模式,B/ S 模式是在传统 C/ S 模式的基础上发展起来的,此模式简化了客户端软件,以简单易用的浏览器 作为客户端运行平台,将应用程序(传统 C/ S 模式中的客户软件) 的开发、 维护和更新放在中 间层的应用服务器上,而将数据库的管理和维护放在数据库服务器上,从而形成一个由客户 层、中间层和数据库服务器组成的三层体系结构。 其结构图示如图 1.2 所示：
图 1.2 Web GIS 的 B/ S 模式结构示意图 Fig.1.2 The sketch map of B/S model
3. 系统的设计思路
3.1 地图管理模块
给用户提供方便， 快捷的地图操作界面， 完成地图的基本操作并提供与服务器端通信的 接口。 地图基本操作包括地图管理和视图管理两部分。 地图管理主要对组成地图的各地理要 素图层进行绘制、添加、删除、保存、隐藏、显示操作。使地图更具用户可操作性。视图管 理为本系统提供了全景、放大、缩小、漫游等基本地图操作。同时，还提供了鹰眼功能使用 户能随时了解当前窗口显示范围在整个地图中的位置。在通信部分，建立服务器的连接、关 闭与服务器的连接、向服务器端发送数据、从服务器端接收数据等等。 地图管理模块的功能模型如图 2.1 所示。本系统大致可以分为文件、编辑、绘制、查询、 统计、报表、表管理、系统管理、地图管理、系统管理、窗口、网络连接、帮助共 13 个功 能菜单，具有商用地理信息系统软件的基本功能，还具有应用管网方面的专用功能。
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图 2.1 用户浏览界面功能结构图 Fig. 2.1 The frame of functions for user Interface
3.2 操作命令响应模块
操作命令响应模块按照自定义的命令协议格式， 生成各种操作命令， 并传送到数据通信 模块，通过数据通信模块发送到服务器端。具体工作流程如图 2 所示。 网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等）之间 通信规则的集合，它定义了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义[5]。大多数网络都 采用分层的体系结构，每一层都建立在它的下层之上，向它的上一层提供一定的服务，而把 如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。一台设备上的第 n 层与另一台设备上的第 n 层进行通信的规则就是第 n 层协议。 在网络的各层中存在着许多协议， 接收方和发送方同层 的协议必须一致， 否则一方将无法识别另一方发出的信息。 网络协议使网络上各种设备能够 相互交换信息。如 TCP/IP 协议、IPX/SPX 协议、NetBEUI 协议等。在局域网中用得的比较 多的是 IPX/SPX。用户如果访问 Internet，则必须在网络协议中添加 TCP/IP 协议。 本文采用标准的网络通信协议 TCP/IP 协议，但此过程只能实现客户端与服务器端的数 据传输，只是在网络通信过程中所处理使用的协议。如何建立服务器和客户端的联系规则， 也就是服务器和客户端的地图操作部分的协议， 它是发送端数据包到接收端的数据包双方解 释规则。如图 2.2 所示：
图 2.2 用户操作处理流程图 Fig. 2 .2 Chart of processing the user operation
3.3 数据通信模块与数据解析模块
数据通信模块，包括用户端数据通信模块和 Server 端数据通信模块两个部分，它是客
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