基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS解決方案初探

1、基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS解決方案初探16測繪通報2005年第12期文章編號:04940911(2005)12001604中圖分類號:P208文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS解決方案初探黃慧,邊馥苓(武漢大學(xué)空間信息與數(shù)字工程研究中心,湖北武漢430079)PrimaryExplorationofaSolutiontoInternetGISBasedonSmartClientHUANGHui,BIANFu-ling摘要:網(wǎng)絡(luò)GIS是當(dāng)前GS研究的一個熱點(diǎn)課題.首先介紹幾種常用的網(wǎng)絡(luò)GIS解決策略,進(jìn)而分析基于客戶端的策略對高訪問量,大量GIS分析功能要求處理的優(yōu)越性,在此基礎(chǔ)上,利用M

2、icrosoft.NET框架對網(wǎng)絡(luò)GIS體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計.實(shí)踐表明,基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS可以加快對用戶清求的響應(yīng)速度,并且客戶端成為強(qiáng)大的智能型,降低服務(wù)器的處理負(fù)載,具有使負(fù)載均衡的特點(diǎn).一,引言送到客戶端.這是典型的瘦客戶,胖服務(wù)器模網(wǎng)絡(luò)GIS是地理信息系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)(Internet/輸,處理計算,信息發(fā)布等功能為GIS所需要的數(shù)據(jù)采集,分析計算,共享等功能提供了有效的技術(shù)支過去的短短十年間,網(wǎng)絡(luò)G1S取得了巨大的發(fā)展,正處在發(fā)生重大技術(shù)變革的關(guān)鍵時期,新技術(shù)的出現(xiàn),新標(biāo)準(zhǔn)的頒布,如分布式技術(shù),組件技術(shù),XML多的網(wǎng)絡(luò)GIS實(shí)現(xiàn)技術(shù),如何針對具體的應(yīng)用選擇合適的技術(shù)來組織開發(fā),以取得

3、滿意的應(yīng)用效果,就顯得尤其重要.二,網(wǎng)絡(luò)GlS解決方案分析雖然實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)GIS的方法有多種,如CGI,API,3ava,ActiveX,Plugin等,但其基本體系結(jié)構(gòu)一般都采用客戶/服務(wù)器(C/S)模式,即客戶端向服務(wù)器端提出信息處理的請求,服務(wù)器端接收請求后,根據(jù)要求執(zhí)行數(shù)據(jù)的各種查詢,檢索,分析等相應(yīng)操器端負(fù)載的分配策略不同,主要分為以下三種l2:1.基于GIS服務(wù)器的模型,這種模型由客戶端瀏覽器向通用網(wǎng)關(guān)接口(CGI)發(fā)出服務(wù)請求,CGI接到服務(wù)請求后調(diào)用GIS眼務(wù)器的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最后將處理結(jié)果以靜態(tài)HTML頁面的形2.基于客戶端的模型,這種模型一般采用配套的服務(wù)器和客戶端軟件

4、,把需要的地理空間數(shù)據(jù)從服務(wù)器端下載到客戶端,由客戶端軟件進(jìn)行處理.3.部分基于客戶端的模型,這種模型采用前端捅件技術(shù)(Plugin,ActiveX,JavaAppIet等)將GIS客戶端的處理能力,平衡客戶和服務(wù)器兩端的數(shù)據(jù)處理量,減輕網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān).這三種模型在實(shí)際應(yīng)用中各有優(yōu)缺點(diǎn),基于GIS服務(wù)器的模型雖然簡化了客戶端,但把所有處理工作集中在服務(wù)器端,加大了服務(wù)器端處理的數(shù)據(jù)量和網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān);基于客戶端的模型雖然增加了客戶端處理能力,減少了服務(wù)器端處理的數(shù)據(jù)量和網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān),但是由于客戶端軟件功能有限,對于地理空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)有局限性,需要及時對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行更新;部分基于客戶端的模型將基于

5、GIS服務(wù)器模型中服務(wù)器的部分功能轉(zhuǎn)移到客戶端處理,在一定程度上減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸量,利用了客戶端資源,但需要確定哪些數(shù)據(jù)和操作在服務(wù)器端執(zhí)行,哪些在客戶端執(zhí)行,軟件的設(shè)計成本較高,而且三種模型的網(wǎng)絡(luò)GIS都有相應(yīng)較成熟的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和適用范圍,但在實(shí)際應(yīng)用中還存在以下問題:第一,GIS數(shù)據(jù)是海量的,且空間信息的復(fù)雜性高,對于高訪問量及需要大量空間分析功能的網(wǎng)絡(luò)GIS,服務(wù)器處理的數(shù)據(jù)量較大,網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)較重.作者簡介:黃慧(1978.),女,湖北武漢人,博士生,主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)的建立與應(yīng)用.2005年第12期測繪通報17第二,以瀏覽器作為靜態(tài)網(wǎng)頁的瀏覽工具難以用來表達(dá)豐富的空間信息,也難

6、以進(jìn)行以下復(fù)雜的空間操作,如平滑縮放等.第三,通過Internet實(shí)現(xiàn)空間只能在登錄后才能瀏覽數(shù)據(jù),進(jìn)行相應(yīng)操作,并且隨著用戶的不斷增多,還需針對不同用戶需求設(shè)置不同的權(quán)限.第四,從資源的合理利用角度來看,目前還有很多空閑資源.據(jù)統(tǒng)計,大型機(jī)有40%的時間處于空閑狀態(tài),多數(shù)的PC有95%的時間處于空閑狀態(tài).因此,本文提出了基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS.與目前的網(wǎng)絡(luò)GIS解決方案相比,該方案具有充分利用客戶端資源,減少網(wǎng)絡(luò)流量,個性化用戶界面,利于部署,更新方便等特點(diǎn).三,基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS智能客戶端是一種"智能的"客戶端應(yīng)用程序,能夠適應(yīng)多種客戶端使用情況和不同的運(yùn)行

7、環(huán)境.它代表了一種全新的開發(fā)模式,既有客戶端應(yīng)用程序強(qiáng)大的用戶界面,又具有Web應(yīng)用升級和更新的便捷,可以說是充分利用了客戶端和Web技術(shù)的優(yōu)勢.它具有以下特征:術(shù),用戶安裝時只要將一個主程序文件下載到客戶端,直接運(yùn)行即可,無需改變注冊表或共享的系統(tǒng)組件,其他應(yīng)用組件將在第一次運(yùn)行時自動下載.務(wù)器上,由客戶端自動發(fā)現(xiàn)最新版本的程序和應(yīng)用版本的DLL,解決了DLL的版本沖突問題.運(yùn)行,又允許脫離服務(wù)器時,利用本地的客戶端程序和應(yīng)用組件進(jìn)行工作.接口開發(fā)的應(yīng)用組件可發(fā)布在服務(wù)器上,客戶端應(yīng)用程序?qū)⒆詣影l(fā)現(xiàn)并加載這些應(yīng)用組件.置客戶端應(yīng)用程序,配置信息被保存到服務(wù)器上.下次登錄后,用戶從服務(wù)器獲取并

8、解析這些個性化配置信息來恢復(fù)用戶定制的應(yīng)用程序.因此,基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS的實(shí)現(xiàn)方式,也可以說是結(jié)合了基于客戶端模型的強(qiáng)大功能與彈性,以及基于GIS服務(wù)器模型的容易部署,更型的不足,與基于GIS服務(wù)器的模型相比也更具優(yōu)越性.臺的一個特性而被提出的,.NET平臺從系統(tǒng)和語言級別對它提供了支持,使開發(fā)智能客戶端應(yīng)用程.對下一代網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn),可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)的器端的通信語言,能夠?qū)崿F(xiàn)Web中多源,多維,多層次空間信息的互操作.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)GIS體系結(jié)構(gòu)的分層標(biāo)準(zhǔn),可將基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS體系結(jié)構(gòu)劃分為三個層次(如圖1所示):客戶端,即用戶在客戶端安裝的智能客戶端應(yīng)用程序;應(yīng)用服務(wù)層,

9、處理客戶端請求,進(jìn)行任務(wù)分配以及提供GIS應(yīng)用服務(wù);數(shù)的網(wǎng)絡(luò)GIS的三層體系結(jié)構(gòu)在表現(xiàn)形式上非常相似,但在各層的功能和實(shí)現(xiàn)過程上卻存在很大的不同.下面分別討論各層的具體實(shí)現(xiàn).客客戶應(yīng)用程序戶lJ一1端XML1llWeb服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器UXML工工XML應(yīng)空間數(shù)據(jù)訪uJ管理器數(shù)據(jù)濟(jì)管理器用服查詢用戶信息務(wù)數(shù)據(jù)提取產(chǎn)品信息層空間分析配置信息1,f'卜r兒XMLUXML數(shù)F=f(=據(jù)皇塑Jl旦呈j層圖l基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS體系結(jié)構(gòu)(1)客戶端這里所說的客戶端不是簡單的Web瀏覽器或下載到客戶端運(yùn)行的ActiveX,JavaApplet等插件,種運(yùn)行方式:網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和本地運(yùn)行,這是與傳統(tǒng)的

10、網(wǎng)絡(luò)GIS最大的差別.網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時,可執(zhí)行程序被下l8測繪通報2005年第12期載到磁盤上稱為程序集下載緩存的位置,同時該程序集本身以及它引用的相關(guān)程序集也被下載到本地的環(huán)境中被啟動,默認(rèn)狀態(tài)下,這種運(yùn)行方式與傳統(tǒng)的基于服務(wù)器的策略一樣,只擁有非常有限的安全能客戶端可以利用.NET的代碼訪問安全(CAS,CodeAccessSecuritv)來增加程序集對本地資源訪用戶的,而是基于代碼所在的位置,例如本地計算機(jī)的程序被授予"完全信任"的許可,而本地網(wǎng)絡(luò)上的本地資源的操作權(quán)限.在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中,自動更新是運(yùn)行一個應(yīng)用程序時,IE將向Web服務(wù)器發(fā)送一最新更新日期,如果該日期大于本地

11、緩存的程序的日期或者本地緩存中不存在該程序,則從服務(wù)器上下載,否則直接使用本地緩存的程序.在本地運(yùn)行方式下,客戶端應(yīng)用程序和其他應(yīng)用組件并不在IE緩存和.NET下載緩存中運(yùn)行,需要用戶首先下載并保存客戶端程序集,然后運(yùn)行.這樣客戶端應(yīng)用程序以及其他應(yīng)用組件就擁有了所有的本地安全權(quán)限,真正實(shí)現(xiàn)了充分利用客戶端資源.但本地運(yùn)行時,應(yīng)用程序及組件的更新和下載要啟動后臺更新線程,且每次更新時需下載所有的文件.這兩種運(yùn)行方式給用戶提供了較大的靈活性,時,只通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式從服務(wù)器端查詢并獲取所需數(shù)據(jù),而將復(fù)雜的空間分析,統(tǒng)計工作在本地運(yùn)行時利用客戶端資源由客戶端的應(yīng)用程序和組件來完成,這樣就同時具備基于

12、服務(wù)器和基于客戶端兩種模型的優(yōu)勢.客戶端應(yīng)用程序的執(zhí)行步驟如下:1.用戶登錄.為保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的安全,合法的用戶需通過輸入用戶名和密碼或其他方式進(jìn)行系統(tǒng)登錄.證通過后,從服務(wù)器上獲取由可加載的應(yīng)用組件和相應(yīng)的配置信息,以及用戶的個性化配置信息組成的配置文件流.配置文件流,根據(jù)個性化配置信息設(shè)置用戶界面樣式,根據(jù)應(yīng)用組件配置信息加載相應(yīng)的程序集文件.保存該配置文件以備本地運(yùn)行時使用.時,根據(jù)本機(jī)保存的配置文件設(shè)置用戶界面及應(yīng)用組件,并啟動后臺更新線程,該線程定時搜索應(yīng)用服務(wù)器上是否有最近版本的程序,如果有則自動下載,并提示用戶更新.4.運(yùn)行客戶端應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)用戶需求的操作.(2)應(yīng)用服務(wù)層應(yīng)

13、用服務(wù)層由三個部分組成:Web服務(wù)器,應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)訪問管理器.Web服務(wù)器與客戶端進(jìn)行交互,對用戶的請求問有關(guān),則需要通過應(yīng)用服務(wù)器傳到數(shù)據(jù)訪問管理Web服務(wù)器返回客戶端.應(yīng)用服務(wù)器是系統(tǒng)應(yīng)用的核心,它從Web服務(wù)器接受請求,通過適當(dāng)?shù)奶幚?將任務(wù)進(jìn)行合理分配,再傳給數(shù)據(jù)訪問管理器,并將處理結(jié)果返回給據(jù)在外部表現(xiàn)和內(nèi)部表現(xiàn)之間進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換,并根據(jù)不同的請求調(diào)用不同的數(shù)據(jù)訪問管理器功能的某個功能處理,復(fù)雜的業(yè)務(wù)處理,往往被分解為多端的網(wǎng)絡(luò)GIS,應(yīng)用服務(wù)器還必須完成兩項(xiàng)重要任務(wù).第一是在服務(wù)器上配置一個虛擬目錄,將應(yīng)用程序的所有文件放置在相應(yīng)的目錄下,以便更新和下載.第二是保存客戶端應(yīng)用程

14、序的配置信息,在在當(dāng)前計算機(jī)內(nèi)就不能訪問其文件系統(tǒng),并且Internet上的程序也被設(shè)定為不可以訪問客戶計算機(jī)資源的模式,因此,客戶端的個性化定制信息難以獲取.智能客戶端利用微軟提高的隔離存儲機(jī)制,為通過Internet運(yùn)行的程序在服務(wù)器上開辟一塊可讀置信息時,應(yīng)用服務(wù)器從該操作空間中獲取用戶允許執(zhí)行的應(yīng)用組件及其相應(yīng)的配置信息,同時通過數(shù)據(jù)訪問管理器提供的獲取配置信息的功能從數(shù)據(jù)庫中獲取用戶的個性化配置信息,將這些配置信息組合成一個XML配置文件流通過Web服務(wù)器傳遞給客戶端應(yīng)用程序,以恢復(fù)客戶端用戶配置的特性.數(shù)據(jù)訪問管理器負(fù)責(zé)訪問數(shù)據(jù)庫,在本系統(tǒng)中2005年第12期測繪通報19根據(jù)訪問的

15、數(shù)據(jù)類型的不同分為空間數(shù)據(jù)管理器和數(shù)據(jù)管理器,分別負(fù)責(zé)對空間數(shù)據(jù)的訪問和對一般數(shù)量可能很多,Web服務(wù)器不可能為每一個用戶維計成提供非連接式的數(shù)據(jù)庫訪問,從應(yīng)用服務(wù)器到數(shù)據(jù)庫直接的連接只在需要獲取或更新數(shù)據(jù)的時候才進(jìn)行連接,而操作完成后立即關(guān)閉,以釋放資源.NET環(huán)境能自動回收被關(guān)閉的數(shù)據(jù)庫連接資源到連接池當(dāng)中,供后來的數(shù)據(jù)庫訪問使用,以提高數(shù)據(jù)庫訪問效率.(3)數(shù)據(jù)存儲層數(shù)據(jù)存儲層包括空間數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫兩種類型的數(shù)據(jù)源,分別用來存儲空間信息和系統(tǒng)基礎(chǔ)信息.由于系統(tǒng)采用XML作為通信語言,應(yīng)用服務(wù)層可以將不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML進(jìn)行處理,因此,數(shù)據(jù)存儲層可以有各種類型的數(shù)據(jù)庫資源,如Syba

16、se,Oracle,MSSQLServer以及XML數(shù)據(jù)庫,甚至可以將www上的HTML轉(zhuǎn)換為XML后存人數(shù)據(jù)庫.通過以上對基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS體系結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)的分析,可以看出該應(yīng)用系統(tǒng)與傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點(diǎn).(1)減少了網(wǎng)絡(luò)流量基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS提供了兩種客戶端應(yīng)用程序的運(yùn)行方式,用戶可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量選擇合適的運(yùn)行方式,能有效地減少網(wǎng)絡(luò)流量.(2)安全高效地利用客戶端資源傳統(tǒng)的基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)GIS實(shí)現(xiàn)方式不能訪問客戶端資源,部分或完全基于客戶端的實(shí)現(xiàn)方式由于有限的安全設(shè)置只能在很小的程度上利用客限,在保證客戶端安全的同時使其高效地利用客戶端的資源

17、,而本地運(yùn)行方式使應(yīng)用程序完全具備使用客戶端資源的權(quán)限.(3)個性化定制服務(wù)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)GIS受瀏覽器功能的限制,難以提供豐富友好的用戶界面,即使能設(shè)計豐富的用戶界面,用戶也難以定制滿足自己風(fēng)格的界面,且界面定存儲機(jī)制將用戶配置信息保存到服務(wù)器上,使用戶在運(yùn)行客戶端程序時能方便地恢復(fù)個性化的配置.(4)可擴(kuò)展性智能客戶端的應(yīng)用程序組件是在運(yùn)行時動態(tài)加載的,并且這些組件可以及時地在服務(wù)器端更新.通過應(yīng)用系統(tǒng)提供的公共接口,也可開發(fā)符合特定需求的應(yīng)用組件,并發(fā)布在服務(wù)器上,客戶端應(yīng)用程加了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性.(5)安全性這里的安全性主要指應(yīng)用層次的安全性,基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS通過用戶權(quán)限,角色分配以及用戶登錄后的身份認(rèn)證來實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫訪型來實(shí)現(xiàn),給予應(yīng)用程序足夠的權(quán)限.四,結(jié)束語智能客戶端是微軟提出的新開發(fā)模式,基于智能客戶端的網(wǎng)絡(luò)GIS能有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)GIS用戶來說,該方案是一個較好的選擇.隨著Mi.crosoft.NET平臺的不斷完善,智能客戶端的不斷發(fā)展,基于智能客