基于Ajax/REST的GIS WEB服务研究与实现

论文摘要

地理信息系统（Geographical Information System,简称GlS）是用于获取、储存、查询、综合、处理、分析和显示地理空间数据及其与之相关信息的计算机信息系统。Web是提供人们交流、共享信息的平台。将Web与GIS相结合一直是GIS领域近年来的研究热点。随着Web2.0时代的到来,许多新的应用技术出现,为解决GIS在Web上实现异构空间数据共享、提高浏览器端地图显示速度等问题带来了新的解决途径。REST是一种新的Web服务风格,它将服务器上准备共享的任何信息看作是资源,并且为每个资源确定一个标识符,客户端可以通过标识符去操作资源,获得资源的表示。Ajax是一种使客户端与服务器异步交流的一种Web应用开发技术,它解放了在等待过程中的浏览器,使得用户在等待数据传送时可以进行其它操作。本文基于上述两种新技术,以GIS Web服务为研究对象,设计了“数据中心+增值服务”的GIS Web服务架构,并且通过实践证明了架构的实用性。论文首先通过研究Web与GIS应用结合的发展历史,提出GIS在Web的应用正经历从Web GIS向Web服务发展的趋势,并认为Web GIS与GIS Web服务是两种不同的架构,并将论文的研究对象锁定为“GIS Web服务”。然后论文研究了两种新技术的特性以及它们对GIS Web服务的影响。第一,通过研究与对比现有两种主要类型的Web服务:REST风格的Web服务与基于SOAP协议栈的Web服务,提出REST风格的Web服务更贴近与网络本身的基础特性,更适应于GIS在Web上提供地图服务;第二,通过对Google Map这一典型地图服务进行详细分析,提出Ajax技术在地图服务中应用的优势,同时,通过对相应Ajax技术使用前后网络流量对比实验的分析,指出在GIS Web服务客户端部署Ajax引擎的优越性。接着,在研究REST与Ajax技术的基础之上,结合REST与Ajax各自的优势,提出在服务器部署基于REST的Web服务,在客户端部署Ajax引擎的“数据中心+增值服务”GIS Web服务架构,这是本论文的重点。最后,结合“乌鲁木齐铁路桥梁地理信息系统”项目,分别实现了集中式的GIS——以MapInfo为平台,Web GIS——以MapXtreme为平台,以及GIS Web服务——以微软Virtual Earth为平台。并通过对这三种架构的GIS应用的纵向对比,印证了论文中提出的基于Ajax/REST的GIS Web服务架构的优势。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究问题的提出
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 重量级Web 服务研究
• 1.3.2 关于Ajax 技术的研究
• 1.3.3 关于REST 的研究
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文组织
• 2 从WEB GIS 到GIS WEB 服务
• 2.1 WEB GIS 阶段
• 2.1.1 什么是Web GIS
• 2.1.2 Web GIS 系统模型
• 2.1.3 Web GIS 发展的局限
• 2.2 重量级GIS WEB 服务阶段
• 2.2.1 Web 服务和GIS Web 服务
• 2.2.2 Web 服务协议栈
• 2.2.3 OGC 与Web 服务
• 2.3 向轻量级发展
• 2.3.1 客户端空间数据表达
• 2.3.2 客户端GIS 功能的变化
• 3 REST 风格的WEB 服务
• 3.1 REST 的定义
• 3.2 REST 架构的重要元素
• 3.2.1 资源（resource）
• 3.2.2 资源标识（Resource Identifier）
• 3.2.3 表示（Representation）
• 3.3 REST 风格与SOAP 协议栈的比较
• 3.3.1 服务提供者状态
• 3.3.2 对Web 的不同理解
• 3.3.3 URI 的使用
• 3.3.4 接口是否应该统一
• 3.3.5 结果的表现形式
• 3.4 REST 开发框架
• 3.4.1 Rails
• 3.4.2 Axis2
• 3.4.3 其他RESTful 框架
• 4 AJAX 客户端的优越性
• 4.1 AJAX 的定义
• 4.2 典型AJAX WEB 应用分析——GOOGLE MAP
• 4.2.1 Google 地图服务
• 4.2.2 Google 影像服务
• 4.2.3 Google Map 的特点
• 4.3 使用AJAX 技术前后对比实验
• 4.4 AJAX 的核心技术
• 4.4.1 XMLHttpRequest
• 4.4.2 DOM （Document Object Model）
• 4.4.3 JavaScript
• 4.5 AJAX 的模式
• 4.5.1 预先获取模式
• 4.5.2 提交节流模式
• 4.5.3 多阶段下载模式
• 4.5.4 失效处理模式
• 4.6 AJAX 开发框架
• 4.6.1 浏览器端框架
• 4.6.2 服务器端框架
• 5 基于AJAX/REST 的GIS WEB 服务架构
• 5.1 整体架构
• 5.1.1 数据中心
• 5.1.2 增值服务
• 5.1.3 架构
• 5.2 REST 风格的服务器端部署
• 5.2.1 数据
• 5.2.2 资源
• 5.2.3 表示和URI
• 5.2.4 操作
• 5.2.5 响应
• 5.3 基于AJAX 的客户端部署
• 5.3.1 步骤
• 5.3.2 缓存
• 5.3.3 安全
• 5.4 AJAX/REST 的架构的特点
• 6 基于AJAX/REST 的GIS WEB 服务实现
• 6.1 项目背景
• 6.2 数据准备
• 6.2.1 空间数据库
• 6.2.2 属性数据库
• 6.3 桌面应用的实现
• 6.3.1 桌面应用架构
• 6.3.2 桌面应用实现
• 6.4 WEB GIS 的实现
• 6.4.1 Web GIS 的架构
• 6.4.2 Web GIS 的实现
• 6.5 WEB 服务的实现
• 6.5.1 Web 服务架构
• 6.5.2 Web 服务实现
• 6.6 架构与需求的关系
• 7 结论与展望
• 致谢
• 英文缩写索引
• 参考文献