1、基于智能客戶端的網絡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文獻標識碼:B基于智能客戶端的網絡GIS解決方案初探黃慧,邊馥苓(武漢大學空間信息與數字工程研究中心,湖北武漢430079)PrimaryExplorationofaSolutiontoInternetGISBasedonSmartClientHUANGHui,BIANFu-ling摘要:網絡GIS是當前GS研究的一個熱點課題.首先介紹幾種常用的網絡GIS解決策略,進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越性,在此基礎上,利用M

2、icrosoft.NET框架對網絡GIS體系結構進行設計.實踐表明,基于智能客戶端的網絡GIS可以加快對用戶清求的響應速度,并且客戶端成為強大的智能型,降低服務器的處理負載,具有使負載均衡的特點.一,引言送到客戶端.這是典型的瘦客戶,胖服務器模網絡GIS是地理信息系統與互聯網(Internet/輸,處理計算,信息發布等功能為GIS所需要的數據采集,分析計算,共享等功能提供了有效的技術支過去的短短十年間,網絡G1S取得了巨大的發展,正處在發生重大技術變革的關鍵時期,新技術的出現,新標準的頒布,如分布式技術,組件技術,XML多的網絡GIS實現技術,如何針對具體的應用選擇合適的技術來組織開發,以取得

3、滿意的應用效果,就顯得尤其重要.二,網絡GlS解決方案分析雖然實現網絡GIS的方法有多種,如CGI,API,3ava,ActiveX,Plugin等,但其基本體系結構一般都采用客戶/服務器(C/S)模式,即客戶端向服務器端提出信息處理的請求,服務器端接收請求后,根據要求執行數據的各種查詢,檢索,分析等相應操器端負載的分配策略不同,主要分為以下三種l2:1.基于GIS服務器的模型,這種模型由客戶端瀏覽器向通用網關接口(CGI)發出服務請求,CGI接到服務請求后調用GIS眼務器的地理空間數據進行處理,最后將處理結果以靜態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器和客戶端軟件

4、,把需要的地理空間數據從服務器端下載到客戶端,由客戶端軟件進行處理.3.部分基于客戶端的模型,這種模型采用前端捅件技術(Plugin,ActiveX,JavaAppIet等)將GIS客戶端的處理能力,平衡客戶和服務器兩端的數據處理量,減輕網絡傳輸負擔.這三種模型在實際應用中各有優缺點,基于GIS服務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器端,加大了服務器端處理的數據量和網絡傳輸負擔;基于客戶端的模型雖然增加了客戶端處理能力,減少了服務器端處理的數據量和網絡傳輸負擔,但是由于客戶端軟件功能有限,對于地理空間數據標準有局限性,需要及時對地理空間數據進行更新;部分基于客戶端的模型將基于

5、GIS服務器模型中服務器的部分功能轉移到客戶端處理,在一定程度上減少了網絡傳輸量,利用了客戶端資源,但需要確定哪些數據和操作在服務器端執行,哪些在客戶端執行,軟件的設計成本較高,而且三種模型的網絡GIS都有相應較成熟的實現機制和適用范圍,但在實際應用中還存在以下問題:第一,GIS數據是海量的,且空間信息的復雜性高,對于高訪問量及需要大量空間分析功能的網絡GIS,服務器處理的數據量較大,網絡傳輸的負擔較重.作者簡介:黃慧(1978.),女,湖北武漢人,博士生,主要研究方向為地理信息系統的建立與應用.2005年第12期測繪通報17第二,以瀏覽器作為靜態網頁的瀏覽工具難以用來表達豐富的空間信息,也難

6、以進行以下復雜的空間操作,如平滑縮放等.第三,通過Internet實現空間只能在登錄后才能瀏覽數據,進行相應操作,并且隨著用戶的不斷增多,還需針對不同用戶需求設置不同的權限.第四,從資源的合理利用角度來看,目前還有很多空閑資源.據統計,大型機有40%的時間處于空閑狀態,多數的PC有95%的時間處于空閑狀態.因此,本文提出了基于智能客戶端的網絡GIS.與目前的網絡GIS解決方案相比,該方案具有充分利用客戶端資源,減少網絡流量,個性化用戶界面,利于部署,更新方便等特點.三,基于智能客戶端的網絡GIS智能客戶端是一種"智能的"客戶端應用程序,能夠適應多種客戶端使用情況和不同的運行

7、環境.它代表了一種全新的開發模式,既有客戶端應用程序強大的用戶界面,又具有Web應用升級和更新的便捷,可以說是充分利用了客戶端和Web技術的優勢.它具有以下特征:術,用戶安裝時只要將一個主程序文件下載到客戶端,直接運行即可,無需改變注冊表或共享的系統組件,其他應用組件將在第一次運行時自動下載.務器上,由客戶端自動發現最新版本的程序和應用版本的DLL,解決了DLL的版本沖突問題.運行,又允許脫離服務器時,利用本地的客戶端程序和應用組件進行工作.接口開發的應用組件可發布在服務器上,客戶端應用程序將自動發現并加載這些應用組件.置客戶端應用程序,配置信息被保存到服務器上.下次登錄后,用戶從服務器獲取并

8、解析這些個性化配置信息來恢復用戶定制的應用程序.因此,基于智能客戶端的網絡GIS的實現方式,也可以說是結合了基于客戶端模型的強大功能與彈性,以及基于GIS服務器模型的容易部署,更型的不足,與基于GIS服務器的模型相比也更具優越性.臺的一個特性而被提出的,.NET平臺從系統和語言級別對它提供了支持,使開發智能客戶端應用程.對下一代網絡通信標準,可擴展標記語言(XML)的器端的通信語言,能夠實現Web中多源,多維,多層次空間信息的互操作.根據網絡GIS體系結構的分層標準,可將基于智能客戶端的網絡GIS體系結構劃分為三個層次(如圖1所示):客戶端,即用戶在客戶端安裝的智能客戶端應用程序;應用服務層,

9、處理客戶端請求,進行任務分配以及提供GIS應用服務;數的網絡GIS的三層體系結構在表現形式上非常相似,但在各層的功能和實現過程上卻存在很大的不同.下面分別討論各層的具體實現.客客戶應用程序戶lJ一1端XML1llWeb服務器應用服務器UXML工工XML應空間數據訪uJ管理器數據濟管理器用服查詢用戶信息務數據提取產品信息層空間分析配置信息1,f'卜r兒XMLUXML數F=f(=據皇塑Jl旦呈j層圖l基于智能客戶端的網絡GIS體系結構(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行的ActiveX,JavaApplet等插件,種運行方式:網絡運行和本地運行,這是與傳統的

10、網絡GIS最大的差別.網絡運行時,可執行程序被下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程序集也被下載到本地的環境中被啟動,默認狀態下,這種運行方式與傳統的基于服務器的策略一樣,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,例如本地計算機的程序被授予"完全信任"的許可,而本地網絡上的本地資源的操作權限.在網絡運行中,自動更新是運行一個應用程序時,IE將向Web服務器發送一最新更新日期,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,則從服務器上下載,否則直接使用本地緩存的程序.在本地運行方式下,客戶端應用程序和其他應用組件并不在IE緩存和.NET下載緩存中運行,需要用戶首先下載并保存客戶端程序集,然后運行.這樣客戶端應用程序以及其他應用組件就擁有了所有的本地安全權限,真正實現了充分利用客戶端資源.但本地運行時,應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.這兩種運行方式給用戶提供了較大的靈活性,時,只通過網絡運行方式從服務器端查詢并獲取所需數據,而將復雜的空間分析,統計工作在本地運行時利用客戶端資源由客戶端的應用程序和組件來完成,這樣就同時具備基于

12、服務器和基于客戶端兩種模型的優勢.客戶端應用程序的執行步驟如下:1.用戶登錄.為保證系統和數據庫的安全,合法的用戶需通過輸入用戶名和密碼或其他方式進行系統登錄.證通過后,從服務器上獲取由可加載的應用組件和相應的配置信息,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,根據個性化配置信息設置用戶界面樣式,根據應用組件配置信息加載相應的程序集文件.保存該配置文件以備本地運行時使用.時,根據本機保存的配置文件設置用戶界面及應用組件,并啟動后臺更新線程,該線程定時搜索應用服務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.運行客戶端應用程序,實現用戶需求的操作.(2)應用服務層應

13、用服務層由三個部分組成:Web服務器,應用服務器和數據訪問管理器.Web服務器與客戶端進行交互,對用戶的請求問有關,則需要通過應用服務器傳到數據訪問管理Web服務器返回客戶端.應用服務器是系統應用的核心,它從Web服務器接受請求,通過適當的處理,將任務進行合理分配,再傳給數據訪問管理器,并將處理結果返回給據在外部表現和內部表現之間進行必要的轉換,并根據不同的請求調用不同的數據訪問管理器功能的某個功能處理,復雜的業務處理,往往被分解為多端的網絡GIS,應用服務器還必須完成兩項重要任務.第一是在服務器上配置一個虛擬目錄,將應用程序的所有文件放置在相應的目錄下,以便更新和下載.第二是保存客戶端應用程

14、序的配置信息,在在當前計算機內就不能訪問其文件系統,并且Internet上的程序也被設定為不可以訪問客戶計算機資源的模式,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制,為通過Internet運行的程序在服務器上開辟一塊可讀置信息時,應用服務器從該操作空間中獲取用戶允許執行的應用組件及其相應的配置信息,同時通過數據訪問管理器提供的獲取配置信息的功能從數據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服務器傳遞給客戶端應用程序,以恢復客戶端用戶配置的特性.數據訪問管理器負責訪問數據庫,在本系統中2005年第12期測繪通報19根據訪問的

15、數據類型的不同分為空間數據管理器和數據管理器,分別負責對空間數據的訪問和對一般數量可能很多,Web服務器不可能為每一個用戶維計成提供非連接式的數據庫訪問,從應用服務器到數據庫直接的連接只在需要獲取或更新數據的時候才進行連接,而操作完成后立即關閉,以釋放資源.NET環境能自動回收被關閉的數據庫連接資源到連接池當中,供后來的數據庫訪問使用,以提高數據庫訪問效率.(3)數據存儲層數據存儲層包括空間數據庫和關系數據庫兩種類型的數據源,分別用來存儲空間信息和系統基礎信息.由于系統采用XML作為通信語言,應用服務層可以將不同的數據轉換成XML進行處理,因此,數據存儲層可以有各種類型的數據庫資源,如Syba

16、se,Oracle,MSSQLServer以及XML數據庫,甚至可以將www上的HTML轉換為XML后存人數據庫.通過以上對基于智能客戶端的網絡GIS體系結構以及系統的具體實現的分析,可以看出該應用系統與傳統的客戶/服務器應用系統相比有如下優點.(1)減少了網絡流量基于智能客戶端的網絡GIS提供了兩種客戶端應用程序的運行方式,用戶可以根據網絡流量選擇合適的運行方式,能有效地減少網絡流量.(2)安全高效地利用客戶端資源傳統的基于服務器的網絡GIS實現方式不能訪問客戶端資源,部分或完全基于客戶端的實現方式由于有限的安全設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、,而本地運行方式使應用程序完全具備使用客戶端資源的權限.(3)個性化定制服務傳統的網絡GIS受瀏覽器功能的限制,難以提供豐富友好的用戶界面,即使能設計豐富的用戶界面,用戶也難以定制滿足自己風格的界面,且界面定存儲機制將用戶配置信息保存到服務器上,使用戶在運行客戶端程序時能方便地恢復個性化的配置.(4)可擴展性智能客戶端的應用程序組件是在運行時動態加載的,并且這些組件可以及時地在服務器端更新.通過應用系統提供的公共接口,也可開發符合特定需求的應用組件,并發布在服務器上,客戶端應用程加了系統的可擴展性.(5)安全性這里的安全性主要指應用層次的安全性,基于智能客戶端的網絡GIS通過用戶權限,角色分配以及用戶登錄后的身份認證來實現服務器和數據庫訪型來實現,給予應用程序足夠的權限.四,結束語智能客戶端是微軟提出的新開發模式,基于智能客戶端的網絡GIS能有效地彌補傳統網絡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展,基于智能客