GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中若干技術(shù)問(wèn)題 3300字

GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中若干技術(shù)問(wèn)題3300字摘要：分析了幾種網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式的特點(diǎn)，針對(duì)客戶機(jī)/效勞器模式設(shè)計(jì)了一個(gè)地理信息系統(tǒng)(GIS)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)框架——客戶端分為GIS功能層和數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求層兩層，效勞器寄存數(shù)據(jù)，并將此結(jié)構(gòu)與ESRI公司的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE)作了比照;通過(guò)比擬幾種數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的程序?qū)崿F(xiàn)方式，認(rèn)為ODBCAPI在開(kāi)放性方面是良好的.最后給出的MAPGIS實(shí)例說(shuō)明：采用上述設(shè)計(jì)思路的應(yīng)用系統(tǒng)不但利用了原有MAPGIS的研究成果，實(shí)現(xiàn)了GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，而且還具有良好的開(kāi)放性.

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE)，C/S模式，ODBC.

引言

近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅速的開(kāi)展，這就為信息資源的共享提供了技術(shù)上的可能.作為信息密集型的地理信息系統(tǒng)(GIS)回升到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可謂適逢其時(shí).但從目前的應(yīng)用情況來(lái)看，除了國(guó)外極少的公司擁有網(wǎng)絡(luò)版的GIS之外，在國(guó)內(nèi)還處于試驗(yàn)研制的階段.因此，盡快地研制出我國(guó)自主版權(quán)的網(wǎng)絡(luò)GIS的原型和產(chǎn)品，并在技術(shù)伎倆上到達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，是擺在我們面前的一項(xiàng)迫切的任務(wù).

1網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的幾種模式及特點(diǎn)

(1)傳統(tǒng)的集中式.這是一種主機(jī)-終端模式，所有的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)管理任務(wù)都集中在主機(jī)上，終端只是主機(jī)輸入/輸出設(shè)備的延長(zhǎng).這種模式的優(yōu)點(diǎn)是容易管理，缺點(diǎn)是對(duì)主機(jī)的性能要求很高，也浪費(fèi)了作為終端的計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，并且從性能價(jià)格比來(lái)看，在購(gòu)買費(fèi)用相當(dāng)?shù)那闆r下，一臺(tái)主機(jī)的性能往往比不上幾臺(tái)計(jì)算機(jī)所組成網(wǎng)絡(luò)的性能;因此這種模式已逐漸退出主流.

(2)客戶機(jī)/效勞器(client/server，簡(jiǎn)稱C/S)模式.一般說(shuō)來(lái)，在這種模式下，效勞器只集中管理數(shù)據(jù)，而計(jì)算任務(wù)分散在客戶機(jī)上，客戶機(jī)和效勞器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)進(jìn)行通訊.客戶機(jī)向效勞器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，效勞器將數(shù)據(jù)傳送給客戶機(jī)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完畢，計(jì)算結(jié)果可返回給效勞器.這種模式的優(yōu)點(diǎn)充沛利用了客戶機(jī)的性能，使計(jì)算能力大大提高;另外，由于客戶機(jī)和效勞器之間的通訊是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行的，是一種邏輯的聯(lián)系，因此物理上在客戶機(jī)和效勞器兩端是易于擴(kuò)充的.它是目前占主流的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式.

(3)瀏覽器/效勞器(browser/server)模式.在這種模式下，用戶端只需一通用的瀏覽器，如Netscape或Explore，便代替了形形色色的各種應(yīng)用軟件.效勞器那么為Web效勞器.瀏覽器和效勞器之間通過(guò)TCP/IP這一通訊協(xié)議進(jìn)行連接.瀏覽器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，由Web效勞器向后臺(tái)取出數(shù)據(jù)并計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果返回給瀏覽器.這種模式的優(yōu)點(diǎn)是：由于用戶端所用軟件只是一個(gè)簡(jiǎn)單的瀏覽器，用戶根本上無(wú)需培訓(xùn)，用戶端軟件也無(wú)需維護(hù);軟件的升級(jí)與修改只在效勞器端進(jìn)行，對(duì)用戶透明;效勞器與瀏覽器可處于不同的操作系統(tǒng)平臺(tái).其缺點(diǎn)為：Web動(dòng)態(tài)技術(shù)不夠成熟，各種規(guī)范有待統(tǒng)一，如各廠家發(fā)布的動(dòng)態(tài)協(xié)議互不支持、瀏覽器之爭(zhēng)等.總之，它是一種先進(jìn)的但開(kāi)展還未成熟的技術(shù).

基于以上的分析，故選擇客戶機(jī)/效勞器模式作為GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)模式.

2C/S模式下的GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)在總體上分為C/S兩層(見(jiàn)圖1)，以充沛利用C/S模式的跨平臺(tái)、易擴(kuò)充、數(shù)據(jù)獨(dú)立等優(yōu)點(diǎn).在client端又分兩層來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)——GIS功能層和數(shù)據(jù)請(qǐng)求層，GIS功能層是GIS的功能實(shí)現(xiàn)局部，數(shù)據(jù)請(qǐng)求層是GIS的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)局部.數(shù)據(jù)請(qǐng)求層作為一中間層，起到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的作用，對(duì)上是具有GIS特點(diǎn)的數(shù)據(jù)文件，對(duì)下是規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄.這種分層設(shè)計(jì)的形式一方面充沛利用了現(xiàn)有的單機(jī)版本GIS研究成果;另一方面，GIS功能層和數(shù)據(jù)請(qǐng)求層的開(kāi)發(fā)可同時(shí)進(jìn)行，只要接口規(guī)范不變，本層的變動(dòng)不會(huì)影響到另一層.

Fig.1ThegeneralframeworkofGISaccessingdatabasebasedonC/Smodel

值得一提的是ESRI公司的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(spatialdatabaseengine，簡(jiǎn)稱SDE)的設(shè)計(jì)計(jì)劃(見(jiàn)圖2).它是目前國(guó)際上當(dāng)先的GIS數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型.其數(shù)據(jù)的訪問(wèn)形式為：由用戶的應(yīng)用程序(userapplication)通過(guò)SDE應(yīng)用編程接口(SDEAPI)向SDE效勞器提出空間數(shù)據(jù)請(qǐng)求，SDE效勞器內(nèi)寄存有空間對(duì)象模型，并依據(jù)空間對(duì)象的特點(diǎn)在本地完成空間數(shù)據(jù)的搜索，并將搜索結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向用戶的應(yīng)用程序返回.

比照?qǐng)D1和圖2可以看出兩者采用的都是C/S模式，并且都將GIS功能實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行分層處理;所不同的是面向數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)的位置：圖1在客戶機(jī)端實(shí)現(xiàn)，圖2在效勞器端實(shí)現(xiàn).在效勞器端實(shí)現(xiàn)的主要優(yōu)點(diǎn)為：(1)對(duì)于空間對(duì)象模型及相關(guān)的計(jì)算模式的升級(jí)可以只在效勞器端實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)客戶機(jī)端透明;(2)由于SDE效勞器與數(shù)據(jù)庫(kù)ORACLE7.2的結(jié)合非常緊密，因此數(shù)據(jù)的搜尋速度非?？?對(duì)于圖1來(lái)說(shuō)，把數(shù)據(jù)請(qǐng)求層放在客戶機(jī)端，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的依賴程度就不同于SDE效勞器，后者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的選型有極強(qiáng)的依賴性(目前SDE效勞器只在ORACLE7.2實(shí)現(xiàn))，相反，它是一種非常開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，它所支持的效勞器不但可跨數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái)，而且還可跨操作系統(tǒng)平臺(tái).可以說(shuō)，圖1和圖2兩種設(shè)計(jì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)是相互對(duì)應(yīng)的.

3數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)方式的比擬

基于程序的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的幾種辦法如下.

(1)專用的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)工具.如PowerBuilder，Delphi等，它偏向于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的管理和顯示，具有限的計(jì)算功能.既不適于用它來(lái)開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)，也難以將它們的數(shù)據(jù)操縱功能與現(xiàn)有的GIS應(yīng)用系統(tǒng)緊密結(jié)合.

(2)嵌入數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的常規(guī)語(yǔ)言.各數(shù)據(jù)庫(kù)廠家為了讓用戶程序能直接訪問(wèn)自已的數(shù)據(jù)庫(kù)，根本上都提供了專有的面向C語(yǔ)言的預(yù)編譯頭和靜態(tài)庫(kù)，如Sybase公司的OPENCLIENT和ORACLE的PRO*C.

(3)開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連性應(yīng)用編程接口(opendatabaseconnectivityapplicationprogramminginterface，簡(jiǎn)稱ODBCAPI)[2，3].它是微軟(Microsoft)公司提出的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)形式.它通過(guò)確保所有的應(yīng)用系統(tǒng)遵循規(guī)范的調(diào)用層接口，提供對(duì)特定數(shù)據(jù)源命令進(jìn)行解釋的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)保持應(yīng)用系統(tǒng)的互用性.這樣的應(yīng)用系統(tǒng)是開(kāi)放的，只要有相應(yīng)數(shù)據(jù)源的ODBC的驅(qū)動(dòng)，它就無(wú)需改變代碼而可訪問(wèn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù).

在確定訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式時(shí)，ODBCAPI的開(kāi)放性的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的，但這種方式在效率上不如第二種訪問(wèn)形式.應(yīng)表明的是：ODBCSQL語(yǔ)法分為3層，即最小層、核心層和擴(kuò)展層，盡管目前的大型數(shù)據(jù)庫(kù)都能支持到擴(kuò)展層，但為了保證應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)放性，在具體編程實(shí)現(xiàn)時(shí)，盡量只使用最小層和核心層的語(yǔ)法.

4某電信局配線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

客戶機(jī)為MAPGIS/ODBC/WINDOWS95，效勞器為SQLSERVER/WINDOWSNT，要訪問(wèn)的相關(guān)表中記錄約為13萬(wàn)條.要求從地理底圖上選中某一DP，在數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找出從這一DP到配線架的可用通路，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中作相應(yīng)配線修改.如圖3所示.結(jié)果說(shuō)明：(1)程序?qū)崿F(xiàn)了MAPGIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能;(2)客戶機(jī)和效勞器均為PC機(jī)(主頻166MHz)，每次操作反饋時(shí)間為數(shù)秒，換機(jī)察看，發(fā)現(xiàn)效勞器的性能是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的瓶頸