摘 要：隨著網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)成為GIS發(fā)展的熱點(diǎn)問題。本文簡(jiǎn)述了WebGIS的概念，綜述其原理和開發(fā)應(yīng)用，輔以在土地利用規(guī)劃中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行闡述，并討論現(xiàn)存問題和發(fā)展方向，以期為webGIS的應(yīng)用和開發(fā)提供方向。

關(guān)鍵詞：WebGIS；基本原理；實(shí)例研究；問題研究；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TU984.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0422（2012）06-0103-02

1 引言

二十世紀(jì)以來，面對(duì)呈指數(shù)增長(zhǎng)的各種海量信息，GIS作為地理空間信息處理手段，應(yīng)用日益廣泛且需求量巨大?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速普及更使GIS的發(fā)展發(fā)生了質(zhì)的變化， GIS也面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。Internet已成為GIS新的操作平臺(tái)，與Internet技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)融合后的WebGIS是GIS學(xué)界研究的熱點(diǎn)問題。

宋關(guān)福[1]從用戶實(shí)用角度將WebGIS定義為：WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物。簡(jiǎn)單地說，所謂WebGIS是一個(gè)基于Internt/Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一種分布式計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，是利用萬維網(wǎng)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)GIS 的改造和發(fā)展，它能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地理信息的動(dòng)態(tài)發(fā)布、共享、交互分析和查詢，Web分布式交互操作是WebGIS的重心。WebGIS的基本思想就是在互聯(lián)網(wǎng)上提供地理信息，為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、制作專題地圖和分析的功能。

2 webgis基本原理

2.1信息發(fā)布實(shí)現(xiàn)技術(shù)

目前用來構(gòu)建WebGIS 系統(tǒng)的技術(shù)方法主要有: 通用網(wǎng)關(guān)接口法( Common Gateway Interface- CGI) 、服務(wù)器應(yīng)用程序接口法( Server API) 、插入軟件法( Plug- ins) 、ActiveX 構(gòu)件法和Java 編程法等，如表1所示。

2.2數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)

數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)包括以下幾點(diǎn)[2]：

① 由關(guān)系型數(shù)據(jù)庫( RDBMS )管理屬性數(shù)據(jù)。地理空間數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)，由空間數(shù)據(jù)管理軟件包進(jìn)行空間操作。地理空間數(shù)據(jù)文件和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫之間以指針或關(guān)鍵字建立聯(lián)系。

② 對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完善，使其統(tǒng)一管理屬性數(shù)據(jù)和地理空間數(shù)據(jù)。

③ 在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中引入面向?qū)ο蠹夹g(shù)，建立對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(ORDB)或純對(duì)象數(shù)據(jù)庫(OODB)，對(duì)象與底層表示分離，空間屬性與非空間屬性定位平等，實(shí)現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)一體化管理。

2.3實(shí)現(xiàn)模型

目前基于 Internet/Intranet 的 WebGIS 應(yīng)用開發(fā)模型一般是 C(客戶機(jī))/S(服務(wù)器)的結(jié)構(gòu)以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 B(瀏覽器)/S(服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，體系結(jié)構(gòu)由最開始的二層結(jié)構(gòu)發(fā)展到多層結(jié)構(gòu)。其實(shí)現(xiàn)模型，歸納起來主要有瘦客戶端/胖服務(wù)器模型、胖客戶端/瘦服務(wù)器模型、均衡客戶端/服務(wù)器模型三種[3]，其中均衡客戶端/服務(wù)器模型是目前最常用的模型。其原理、優(yōu)劣歸納如下表2所示。

3 案例研究——基于webGIS的土地利用總體規(guī)劃信息發(fā)布與管理系統(tǒng)

土地利用總體規(guī)劃的規(guī)劃成果（包括圖件、文本、說明和表格）基本上都是以圖紙、文本的形式保存和管理，存在共享性差、利用效率低、形式單一、成果保存難度大等缺點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行土地利用規(guī)劃信息的發(fā)布，推進(jìn)土地利用規(guī)劃信息的全社會(huì)共享，提高規(guī)劃的開放性和公眾參與性，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值[4]。土地利用總體規(guī)劃網(wǎng)上信息發(fā)布與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

4 問題研究

WebGIS的發(fā)展拓展了GIS的應(yīng)用領(lǐng)域，但是從WebGIS的應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出，這項(xiàng)技術(shù)遠(yuǎn)未成熟，仍面臨著一系列的技術(shù)瓶頸和挑戰(zhàn)：

1）地理空間信息的繼承、共享問題[5]

在開發(fā)新的GlS應(yīng)用的過程中，不可避免要使用舊的地理數(shù)據(jù)，還要使用其它GIS應(yīng)用程序生成或處理的地理數(shù)據(jù)。如何繼承性地使用這些數(shù)據(jù)對(duì)GIS互操作性提出要求。

2）缺乏豐富的空間信息表現(xiàn)手法[6]

傳統(tǒng)的WebGIS以HTML，ASP作為主要的空間信息表達(dá)語言，這類語言因不能準(zhǔn)確地描述數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而難以表達(dá)多源、多語義、多尺度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上空間信息的查詢、整合和定位。

3）無法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)訪問

雖然目前微軟的DCOM ， OMG的CORBA和SUN的RMI等中間件技術(shù)提供了強(qiáng)大的分布式計(jì)算的實(shí)現(xiàn)手段，但是它們有一個(gè)共同的缺陷，就是在實(shí)際應(yīng)用中屬于封閉式的網(wǎng)絡(luò)。這使它們無法擴(kuò)展到迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)上。這樣的系統(tǒng)往往十分脆弱，如果一端的執(zhí)行機(jī)制發(fā)生變化，那么另一端便會(huì)崩潰，使得WebGIS無法實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)訪問。

4）傳輸速率瓶頸和可視化

目前互聯(lián)網(wǎng)的帶寬還處于較低的水平，海量空間數(shù)據(jù)的傳輸和圖像圖形的表達(dá)成了WebGIS體系模型的技術(shù)瓶頸。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和硬件條件下，如何建立快速的響應(yīng)和傳輸機(jī)制，如何向用戶提供多樣化的、直觀易懂的圖形用戶界面，動(dòng)態(tài)地、客戶化地表現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)是目前WebGIS的一大難題。

5）分布式操作問題

分布式工作包括空間信息的分布式獲取、存儲(chǔ)和處理、分布式查詢、分析和輸出[7]。在目前的技術(shù)條件下，分布式存儲(chǔ)和獲取空間信息已經(jīng)沒有多少問題，但協(xié)同不同地區(qū)的計(jì)算機(jī)來處理、分析分布式數(shù)據(jù)還不能夠很好地實(shí)現(xiàn)。

6）數(shù)據(jù)的安全性問題

Web-GIS的出現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和GIS數(shù)據(jù)共享的要求使GIS安全問題變得更加突出。WebGIS安全問題關(guān)心的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的WebGIS的系統(tǒng)、程序、數(shù)據(jù)等的安全[8]，其中數(shù)據(jù)的安全仍然是核心問題。

5 WebGIS發(fā)展趨勢(shì)

GIS發(fā)展方向是高性能、低成本、開放性、互操作性和靈活性[9]。隨著空間理論和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，WebGIS 從技術(shù)上將向著更具有互操作性和更加開放化、網(wǎng)絡(luò)化、分布化、移動(dòng)化、可視化的方向發(fā)展；從應(yīng)用上將向著更高層次的數(shù)字地球、地球信息科學(xué)及大眾化的方向擴(kuò)展。其發(fā)展趨勢(shì)包括：

1）基于分布式計(jì)算的WebGIS

目前，分布式WebGIS應(yīng)用已從簡(jiǎn)單的在分布式Web瀏覽器上顯示地圖，發(fā)展到了基于互聯(lián)網(wǎng)的功能綜合，遠(yuǎn)程的用戶可以享受普通的GIS數(shù)據(jù)，并與其他用戶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。現(xiàn)階段，發(fā)展分布式WebGIS應(yīng)用技術(shù)集中體現(xiàn)在用品、客戶機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊3個(gè)方面[10]。目前，國際、國內(nèi)都十分注重分布式WebGIS的發(fā)展，有關(guān)專家認(rèn)為GIS發(fā)展趨勢(shì)的核心是地理信息開放的分布式計(jì)算[11]。

2）第二代互聯(lián)網(wǎng)(Next Generation In-ternet，NGI)

第二代互聯(lián)網(wǎng)(NGI)是指高性能的計(jì)算機(jī)及其通信協(xié)議，它主要解決的問題是提高網(wǎng)上信息的傳輸速率。許多國家都非常重視NGI的研究，中國正在推廣作為NGI關(guān)鍵技術(shù)的 Ipv6。隨著NGI技術(shù)的發(fā)展，WebGIS的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸將被打破，其發(fā)展和應(yīng)用將得到更大的提高。

3）互操作和開放式GIS的應(yīng)用

如何能使不同格式、不同代碼、不同標(biāo)準(zhǔn)體系的數(shù)據(jù)和不同比例尺、不同精度、不同時(shí)序的地理空間信息進(jìn)行互操作、共享，已成為WebGIS進(jìn)一步發(fā)展中急待解決的問題?；ゲ僮鱃IS、開放式GIS的出現(xiàn)和地理標(biāo)記語言(Geography Markup Language，GML)的應(yīng)用為解決這些難題提供了很好的方法，是未來WebGIS一個(gè)重要的發(fā)展方向[12]。

4）基于.NET平臺(tái)的WebGIS模式

NET是一個(gè)建立下一代互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是一種分布式運(yùn)算的框架。它以XML為基礎(chǔ)，以Web服務(wù)為核心，是生成、部署和運(yùn)行Web服務(wù)及應(yīng)用程序的平臺(tái)，解決了當(dāng)今軟件開發(fā)中有關(guān)互操作、集成性、異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享等核心問題。因此，基于Web Service的GIS系統(tǒng)有望在更高層次上解決目前WebGIS所面臨的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、共享、分布式、互操作及運(yùn)行瓶頸等諸多技術(shù)難題。

5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與WebGIS的結(jié)合

虛擬現(xiàn)實(shí)GIS(VRGIS)是目前GIS發(fā)展的一個(gè)前沿。虛擬GIS就是GIS與虛擬地理環(huán)境 (VR)技術(shù)的結(jié)合[13]。VRGIS 的關(guān)鍵技術(shù)是3D和4D的建模技術(shù)、數(shù)據(jù)模型的研究、海量數(shù)據(jù)的存貯和管理、三維顯示技術(shù)與可視化技術(shù)的集成、面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫研究及其與三維實(shí)時(shí)顯示技術(shù)的集成等。

6）WebGIS 的大眾化應(yīng)用——無線GIS

無線通信技術(shù)、移動(dòng)定位技術(shù)和WebGIS的結(jié)合形成了移動(dòng)GIS和無線定位服務(wù)。它一方面可以使GIS用戶隨時(shí)方便雙向互動(dòng)地獲取網(wǎng)絡(luò)提供的各種地理信息服務(wù)，另一方面可以使地理信息隨時(shí)隨地地為任何人、任何事進(jìn)行服務(wù)。目前，無線GIS的關(guān)鍵技術(shù)是移動(dòng)存貯設(shè)備、實(shí)時(shí)性GPS和GSM集成等[14]。

7）基于網(wǎng)格計(jì)算的新一代WebGIS

網(wǎng)格計(jì)算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)把地理上分布的各種計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等集成在一起?；诰W(wǎng)格計(jì)算的GIS平臺(tái)，能夠分布式、協(xié)作化和智能化地處理地理信息，特別適合用于解決涉及大量空間分析的問題，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空間信息的網(wǎng)格化[15]。

8）GIS 的更高層次——數(shù)字地球

數(shù)字地球是指以地球?yàn)閷?duì)象，以地理空間為主線，將信息組織起來以實(shí)現(xiàn)地球數(shù)字化或信息化的復(fù)雜系統(tǒng)。數(shù)字地球具有空間化、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化等特征，它為人類提供了一種全新認(rèn)識(shí)地球的方式。

9）網(wǎng)絡(luò)三維可視化

在WebGIS中，結(jié)合三維可視化技術(shù)，完全再現(xiàn)地理環(huán)境的真實(shí)情況，把所有管理對(duì)象都置于一個(gè)真實(shí)的三維世界里，真正做到了管理意義上的“所見即所得”。

6 結(jié)語

隨著信息社會(huì)的到來，WebGIS的應(yīng)用涉及軍事、教育、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，而且將滲透到城市建設(shè)和管理中的方方面面，未來其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)大。WebGIS為傳統(tǒng)的GIS發(fā)展提供新機(jī)遇，隨著技術(shù)的進(jìn)步，開放、分布式、全球化、大眾化的WebGIS將會(huì)得到實(shí)現(xiàn)。

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