收稿日期:2005-04-07;修返日期:2005-05-29

基金项目:国家"863"计划资助项目(2002AA243021)基于.
NET和MapObjects的WebGIS系统*李育森1,钱跃良2,刘金刚1(1.
首都师范大学计算机联合研究院,北京100037;2.
中国科学院计算技术研究所数字化室,北京100080)摘要:以国家"863"计划子课题"国家草业信息化平台"系统应用为背景,结合微软最新开发平台.
NET和ES-RI公司的MapObjects,研究并实现了一个新的WebGIS.
通过分离地图图素数据和属性数据达到提高访问效率和属性数据安全目的,实现了简易的数据维护界面,并且可以结合现有的流媒体服务实现图素和多媒体资料间的关联.
关键词:WebGIS;MapObjects;.
NET;图素数据;属性数据中图法分类号:TP311.
11文献标识码:A文章编号:1001-3695(2006)05-0175-02WebGISBasedon.
NETandMapObjectsLIYu-sen1,QIANYue-liang2,LIUJin-gang1(1.
JoinLaboratoryforComputerApplication,CapitalNormalUniversity,Beijing100037,China;2.
DigitalLaboratory,InstituteofComputingTechnology,ChineseAcademicofSciences,Beijing100080,China)Abstract:Inthispaper,thedesignandimplementationofanewWebGISisintroduced,whichisfulfilledbymeansofMi-crosoft.
NETdevelopmentplatformandMapObjectsofESRIoftheUnitedStates.
Accordingtotheapplicationrequirementof"Nationalgrassinformationplatform",thissystemprovidesfriendlydata-manipulatinginterfaceandachieveshighsecuritybyseparatingmapelementdatafrompropertydata.
Itcanalsoconnectmapelementwithmultimediamaterialusingpopularstreammediaservice.
Keywords:WebGIS;MapObjects;.
NET;MapElementData;MapPropertyData1WebGIS现状介绍1.
1WebGIS的主要构造方法从WebGIS开发的角度来看,主要涉及到客户端、服务器端.
客户端一般采用浏览器通过HTML和脚本、控件、插件来实现;服务器端由WWW服务器、应用服务器和数据库服务器组成.
当前WebGIS主要的构造方法如下:(1)通用网关接口(CommonGatewayInterface,CGI).
它是Web服务器调用外部程序的接口.
根据CGI界面的特点,应用于GIS的CGI可以分为两类,即CGI启动图形产生器和CGI启动后端GIS软件.
两种方法所产生的结构都是栅格图像,所有的处理都必须在服务器端完成,服务器的负载大,没有充分利用客户端的处理能力.
(2)服务器应用程序接口(ServerAPI)法.
ServerAPI类似于CGI,不同之处在于CGI是单独运行的程序,而ServerAPI是依附于某一个特定的服务器,如Microsoft的ISAPI只依附于IIS(InternetInformationServer),只能在Windows平台上,移植性较差.
但是基于ServerAPI的动态链接模块启动后一直处于运行状态,不像CGI每次都要重新启动,速度快.
(3)插件(Plug-in)法.
把一部分服务器上的功能移到客户端,这样不仅加快了操作的反应速度,而且也减轻了网络的负载.
但是标准的浏览器只提供了一些简单的导航和浏览功能,缺乏处理地理空间数据的能力.
GIS插件不但可以增加浏览器处理地理空间数据的能力,使人们更容易获取地理信息,而且可!
轻服务器的负载,从而使服务器更有效地为更多的用户服务,因为部分的数据处理工作可由浏览器插件来完成.
(4)ActiveX控件法.
ActiveX是建立在OLE(ObjectLin-kingandEmbedding,OLE)技术之上发展起来的新的因特网技术.
ActiveX控件和插件技术非常相似,是扩展Web浏览器功能的动态模块.
所不同的是,ActiveX能被所有支持OLE标准的任何应用程序所使用;相反,插件只能在某一个具体的浏览器中使用.
基于ActiveX的万维网地理信息系统就是依赖Ac-tiveX来完成GIS数据的处理和显示.
(5)Java小程序(Applet)法.
Java语言具有跨平台、简单、动态性强、运行稳定、分布式、安全、容易移植等特点,是网络的重要编程语言.
任何系统的平台,只要支持Java虚拟机就可以解释执行Java程序,而与程序在何种系统下开发与编译的无关.
JavaApplet是一种能嵌入到HTML文档中的Java程序,当浏览器读取一个带有Applet的文档时,JavaApplet被下载到客户端并且开始执行.
(6)JavaServlet.
JavaApplet运行于客户端,加强客户端的能力对应,而JavaServlet是在Java型的Web服务器中执行,并且可以扩展服务器的功能.
Servlet可以建立一个框架,通过Web提供请求和响应服务,用这种方式来扩展服务器的功能.
当客户端向服务器提出请求时,服务器将请求的信息传给·571·第5期李育森等:基于.
NET和MapObjects的WebGIS系统Servlet,并且让Servlet作出响应,再通过服务器传回客户端.
Servlet可以在Web服务器启动时自动载入,也可以在客户第一次请求时载入,载入之后,Servlet可以继续执行,等待其他客户请求.
JavaServlet有着比CGI高效、启动时间快、Servlet内部通信容易和安全性好等优点.
(7)可扩展标记语言(XML)法.
XML使用标记定义文件的结构、文件的内容、显示的方法.
XML是一套原则,能让各行各业定义像HTML一样的标签,以利于数据的存取、处理、交换及转换等.
开放地理信息系统协会(OGC)于2000年5月发布的地理标记语言是一个基于XML的应用,其目的在于叙述、说明地理空间信息,可以很清晰地表现空间实体的结构及其内容,并且能做到开放式空间信息的交换与管理.
GML为空间信息的描述、管理、呈现提供一个标准的解决方案,并能使跨平台的分布式的空间数据之间的转换与整合更有效率.
1.
2WebGIS中空间数据处理的服务模型空间数据的显示(或可视化)要经过四个处理过程:从空间数据源中选择出要显示的地理实体的数据;把选择出来的地理实体数据组合生成一个显示元素的序列;将显示元素系列生成最终要显示的地图结果;将准备好的地图送往显示设备进行最终显示.
当其中某两个相邻步骤被因特网分开时,就得到了三种可能的WebGIS体系结构,即客户端请求地图图像的方式、客户端请求图形元素的方式和客户端请求空间数据的方式.
WebGIS的这三种体系结构各有特点,可满足万维网对不同的客户端和服务器端的应用要求.
按照客户端功能的多少划分出客户端的类型:瘦客户端只提供显示功能,中等客户端提供显示和提取服务功能,胖客户端提供显示、提取服务和查询分析服务.
采用该空间数据模型的WebGIS就可以保证每个系统上面的一个步骤可以调用其他WebGIS的相应下面步骤的服务.
从这个角度来看,不同的客户/服务器结构仅仅是让两个处理步骤之间的服务调用跨越因特网而已,不会影响整个系统集成多个异构系统中空间数据的能力.
2基于.
NET和MapObjects的WebGIS架构基于对WebGIS应用现状的分析和国家草业信息化平台课题的要求,我们提出并实现了基于.
NET和MapObjects的WebGIS服务器端和客户端模块,如图1所示.
!
.
"服务器端模块(1)数据预处理模块.
把系统管理员提交的完整的Shape文件进行分离处理,即把该文件对应的属性数据提取出来并传入属性数据库,重新生成新的不含属性数据的Shape文件,并建立属性数据库中的属性表与新的Shape文件中图素的对应关系.
(2)属性数据库模块.
集中提供有关属性数据的存储、检索、更新和其他应用的功能.
(3)图素文件下载模块.
提供图素文件下载.
(4)流媒体服务模块.
结合属性数据库模块提供与特定图素对应的流媒体服务.
(5)IIS服务模块.
提供身份验证、属性数据访问及其他业务逻辑功能.
(6)其他,如客户定制的远程地理图层叠加.
!
.
!
客户端组件模块(1)树型图素目录.
提供最直接的图素检索.
(2)集成MapObjects地图控件的地图显示控件.
提供地图的显示、漫游、放缩、图例等功能,并通过对该部分的操作来检索相关图素对应的属性数据和其他业务逻辑.
(3)集成的Web浏览器.
结合地图显示控件或独自完成用户验证、属性数据检索、流媒体服务访问等功能.
WebGIS客户端组件运行截图如图2所示.
3WebGIS的主要技术特点WebGIS采用MapObjects作为地图控件在微软最新开发平台.
NET上开发,充分利用了MapObjects显示地图的功能,结合ASP.
NET强大的Internet开发功能,较好地达到了"863"子课题的要求.
总的说来,该WebGIS有如下的技术特点:(1)完全分离Shape格式地图文件的图素数据和属性数据.
一般而言,图素数据离开属性数据后其价值就大幅降低或者变得毫无价值.
只要我们能保证属性数据的安全,图素数据可以在经过用户身份验证后下载到客户端,这样既保证了数据的安全,又能大幅度提高系统的访问速度.
本系统中的属性数据ASP.
NET+SQLServer进行管理和访问,结合ASP.
NET的身份验证,可以保证属性数据的安全.
这样,通过充分利用MapObjects在本地的强大的GIS功能可以获得其他WebGIS难以提供的功能.
(2)用户定制的远程地理图层叠加.
使用图3所示的流程,客户可以在基础数据之上进行图层叠加数据组合获得综合的地理特性,比如同一地域的降水和最高温度情况,这正是课题中所提出的技术目标之一.
(3)流媒体服务与地图图素通过地图属性数据结合提供从图素直接检索和观看相关多媒体资料的功能.
具体实现如下:把现有的相关视频发布在流媒体服务器上,在分离完地图属性数据后,在属性表上新建一个数据项存储对应记录的流媒体链接.
当用户完成查询后,使用ASP.
NET中的DataGrid提交查询结果,使用DataGrid的功能,可以把上面的流媒体链接做成DataGrid中的一个按钮,当用户查询点击时直接打开相应的视频链接.
(下转第179页)·671·计算机应用研究2006年其中,Ropt表示计算所得最优路径条数;Reff表示有效路径条数;T表示求解一条有效或最优路径遗传算法所用时间;Ac-curacy表示采用遗传算法对研究路网计算得出最优路径的准确率,该值等于找到最优路径的OD对与全部OD对数目的比值;Effectiveness表示有效率,该值等于找到有效路径的OD对与全部OD对数目的比值.
仿真结果表明,对于176个OD对寻优,遗传算法计算得到159条最优路径,173条有效路径,求解准确率为0.
9034,有效率为0.
983,平均寻优时间为15s~30s,满足了路径诱导的准确性和实时性.
对随机产生的OD对(1,23)分别求解T1,T2,T3时刻的最优路径,结果如表3所示.
R1为T1时刻最优路径1-2-5-9-13-14-15-23,R2为T2时刻最优路径1-2-3-6-10-14-15-23,R3为T3时刻最短路径1-2-3-6-10-14-19-22-23.
此路径为行驶距离最短路径;D表示路径距离,T表示通过某路径所用时间,V表示行驶的平均速度.
该路网的自由流速度为40km/h,从路网节点1行驶到节点9,在不同时刻对应着不同的最优路径.
由于道路的拥挤程度随时间变化,路网权值也随之变化,因此,行驶距离最短的路径并不一定是行驶时间最短路径.
表3仿真结果RouteD(km)T(min)V(km/h)T1T2T3T1T2T3R113.
712526.
423.
8333134.
5R213.
627.
223.
924.
7303433R313.
330.
926.
619.
9263040#结论仿真结果表明,基于神经网络和遗传算法的动态路径诱导方法可以对交通信息进行实时预测,并且其最优路径求解效率达到98.
3%,准确率达到90.
34%,平均寻优时间小于40s,解决了传统路径诱导方法存在的实时性差和收敛速度慢等问题,满足了路径诱导的实时性要求.
但是,对于大规模的复杂路网,为了保证遗传算法在求解时能够快速收敛,需要进一步研究路网冗余节点的约简问题.
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作者简介:吴成东(1960-),男,辽宁大连人,教授,博士生导师,博士,主要研究方向为智能交通、模式识别、机器人;杨丽英(1979-),女,山西太原人,助教,硕士,主要研究方向为智能交通;许可(1978-),男,辽宁沈阳人,助教,硕士,主要研究方向为数据挖掘.
(上接第176页)(4)易于进行数据更新.
由于图素和数据表已经完全隔离,可以方便地更新属性数据;由于数据导入实现了自动分离程序,一般操作人员也能导入新的Shape格式数据.
至于其他格式的数据,可以通过ArcView等软件进行转换后导入.
(5)因为针对属性数据的业务逻辑是通过ASP.
NET页面实现,所以只要少量的工作量就可以修改、更新这方面的内容,不会对整个系统有根本性的影响.
$小结综上所述,我们基于.
NET和MapObjects开发的WebGIS有如下优点:地图图素数据和属性数据的分离使得带宽和属性数据安全问题得到了较好的解决,客户控制下的地图远程叠加扩充了业务内容,结合已有的流媒体服务技术,实现图素与多媒体资料的整合,做到了系统的易维护性、易用性.
与其他主流WebGIS相比,虽然本系统需要用户下载并安装MapObjects相关组件(约15MB大小)、特有的客户端组件以及微软的.
NET平台(约20MB大小,微软网站免费下载),但是在宽带技术越来越成熟的今天,显然不是问题,在做好相关的下载安装程序后,不会给最终用户带来任何使用上的困难.
所以我们认为这是一种低成本、低难度的WebGIS应用推广方案,必将为相关领域的应用发展起到推动作用.
事实上本方案已经应用到了国家"863"计划草业信息化平台WebGIS上,得到有关专家的认可.
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作者简介:李育森(1975-),男,湖南岳阳人,硕士研究生,主要研究方向为组件化WebGIS;钱跃良(1960-),男,上海人,研究员,主要研究方向为中文信息处理、智能人机接口技术;刘金刚(1963-),男,辽宁铁岭人,研究员,博士生导师,博士,主要研究方向为智能接口技术.
·971·第5期吴成东等: