WebGIS原理及開發(fā)-基于開源框架的WebGIS技術 課件 01-WebGIS概述、02-WebGIS基礎技術

基于開源框架的WebGIS技術WebGIS原理及開發(fā)主要參考書目1.WebGIS概述2.WebGIS基礎技術3.WebGIS技術原理4.WebGIS的Web服務8.OpenLayers進階9.移動GIS10.三維WebGIS5.地圖發(fā)布6.WebGIS客戶端開發(fā)7.OpenLayers多源數(shù)據(jù)匯聚11.WebGIS應用案例12.未來展望與研究熱點第1章WebGIS概述WebGIS的功能和應用1.4Web的發(fā)展1.1GIS簡介和發(fā)展歷程1.2WebGIS的起源和概念1.3WebGIS的優(yōu)點、挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇1.5常用的GIS軟件1.6第1章WebGIS概述了解互聯(lián)網(wǎng)、萬維網(wǎng)的誕生了解WebGIS的歷史掌握WebGIS的概念、功能了解WebGIS的優(yōu)點、應用了解GIS常用軟件學習目標1.1Web的發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)前身20世紀60年代，美國國防高級研究計劃局的高級研究計劃署(ARPA)建立的分布式計算機網(wǎng)絡——阿帕網(wǎng)（ARPANet）,當部分節(jié)點不能工作時,仍可以進行信息交換。1969年，阿帕網(wǎng)項目組成功地連接了美國西部四所大學（斯坦福大學、加利福尼亞大學圣芭芭拉分校、加利福尼亞大學洛杉磯分校和猶他州立大學）的計算機，這標志著互聯(lián)網(wǎng)的誕生?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)1.1Web的發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)前身阿帕網(wǎng)就是今天互聯(lián)網(wǎng)的前身。隨后，阿帕網(wǎng)由軍用轉為民用，一些政府部門、大學和研究機構的計算機逐步加入該網(wǎng)絡中，到1975年年底阿帕網(wǎng)中的計算機數(shù)量達到57臺，到1989年年底達到10萬臺。ARPANet用戶基本是研究機構和政府部門。1.1Web的發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)1990年，他編寫了第一個網(wǎng)頁以實現(xiàn)他的設想。在這個研究中，他發(fā)明了HTTP、HTML和URL，把自己的發(fā)明命名為萬維網(wǎng)，開發(fā)了世界上第一個Web服務器和Web瀏覽器，因而被稱為“萬維網(wǎng)之父”。萬維網(wǎng)迅速擴展，互聯(lián)網(wǎng)中的計算機數(shù)量、網(wǎng)站數(shù)量、資源類型和用戶數(shù)量呈指數(shù)級增長。互聯(lián)網(wǎng)前身1989年，歐洲粒子物理研究所的科學家蒂姆·伯納斯·李（TimBerners-Lee）極大地改變了互聯(lián)網(wǎng)的使用方式。1.1Web的發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)移動網(wǎng)近年來，iPhone和iPad以其讓人著迷的用戶體驗而風靡全球，引領智能手機和平板電腦的發(fā)展潮流，智能手機及平板電腦如雨后春筍般迅速普及，移動用戶的數(shù)量不斷壯大。展望未來，無線網(wǎng)絡將比有線網(wǎng)絡更龐大，讓人們能夠隨時隨地享受到上網(wǎng)的自由和樂趣。1.1Web的發(fā)展從Web站點發(fā)展為Web服務Web服務從開放地理空間信息聯(lián)盟（OpenGeospatialConsortium，OGC）制定的規(guī)范名稱中也可以看出GIS向Web服務的發(fā)展趨勢，從WebFeatureServerImplementationSpecification（OGC01-065）到WebFeatureServiceImplementationSpecification（OGC04-094），原先用Server，后來用Service，這實際上體現(xiàn)了從傳統(tǒng)的WebGIS向Web服務的轉變。1.1Web的發(fā)展從SOAP發(fā)展為RESTREST應運而生在Web服務發(fā)展的初期，XML格式消息得到了廣泛的應用。為了標準化，跨平臺又產(chǎn)生了基于簡單對象訪問協(xié)議（SimpleObjectAccessProtocol，SOAP）的消息通信模型。并不是每個廠商都愿意升級自己的系統(tǒng)來支持SOAP，而且SOAP的解析也不是支持所有編程語言的。REST（RepresentationalStateTransfer）應運而生。REST采用簡單的URL來代替一個對象，其優(yōu)點是輕量、可讀性較好且不需要其他類庫的支持，其缺點是URL可能很長且不容易閱讀。1.1Web的發(fā)展從Web1.0到Web2.0、Web3.0Web1.0：技術創(chuàng)新的主導模式。Web1.0基本采用的是技術創(chuàng)新主導模式，在創(chuàng)始階段的技術痕跡相當之重。Web1.0的盈利都基于一個共同點—巨大的點擊流量。充分地體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)的“眼球經(jīng)濟”色彩。Web1.0的發(fā)展出現(xiàn)了向綜合門戶合流的現(xiàn)象，更加有效地實現(xiàn)增值，并延伸到主營業(yè)務之外的各類服務。Web1.0在合流的同時，還形成了主營與兼營結合的清晰產(chǎn)業(yè)結構，形成多元發(fā)展方式。在Web1.0時代，動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)廣泛應用，如論壇等。1.1Web的發(fā)展從Web1.0到Web2.0、Web3.0Web2.0：用戶主導生成內(nèi)容的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品模式。用戶分享。在Web2.0模式下，用戶可以不受時間和地域的限制分享各種信息。信息聚合。信息在網(wǎng)絡上不斷積累，不會丟失。以興趣為聚合點的社群。在Web2.0模式下，已經(jīng)產(chǎn)生了細分市場。開放的平臺、活躍的用戶。1.1Web的發(fā)展從Web1.0到Web2.0、Web3.0Web3.0：思想的創(chuàng)新模式。Web3.0包含多層含義，例如，用來概括互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中某一階段可能出現(xiàn)的各種不同的方向和特征，包括將互聯(lián)網(wǎng)本身轉化為一個泛型數(shù)據(jù)庫；跨瀏覽器、超瀏覽器的內(nèi)容投遞和請求機制；人工智能技術的運用；語義網(wǎng)；地理映射網(wǎng)；運用三維技術搭建的網(wǎng)站甚至虛擬世界或網(wǎng)絡公國等。Web3.0和Web2.0一樣，仍然不是技術的創(chuàng)新，而是思想的創(chuàng)新，進而指導技術的發(fā)展和應用。1.2GIS簡介和發(fā)展歷程GIS簡介GIS定義GIS是一門處理與地理位置有關問題的，能夠對地理數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、分析、表達和共享，幫助人們做出正確決策的技術和科學。1967年，羅杰·湯姆林森為加拿大聯(lián)邦政府林業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展部開發(fā)了世界上第一個可操作的GIS，稱為“加拿大地理信息系統(tǒng)”，用于加拿大的土地利用詳查、統(tǒng)計和規(guī)劃，被稱為“地理信息系統(tǒng)之父”。1.2GIS簡介和發(fā)展歷程GIS簡介GIS地理數(shù)據(jù)模型盡管GIS通常用于編制地圖，但它的功能遠不限于此。GIS具有強大的分析功能，能將很多看似無關的數(shù)據(jù)以它們共同的地理位置為基礎關聯(lián)起來，并進行綜合分析，將那些在電子表格或統(tǒng)計軟件包中隱藏的或不容易顯示的關系、規(guī)律和趨勢挖掘出來，以支持人們做出科學決策。GIS可以把現(xiàn)實世界抽象成一系列的空間數(shù)據(jù)層，如土地利用、高程、圖像、街區(qū)、道路和商業(yè)客戶等。1.2GIS簡介和發(fā)展歷程GIS簡介GIS空間分析GIS可以通過多種方法把這些圖層組合起來，繪制出多種專題地圖，并對這些圖層進行更進一步的分析，從中提取大量有用的信息，解決諸如下面的問題。1．如果有一場洪水，哪些區(qū)域比較危險？2．哪些客戶可能會受到影響？3．如果洪災發(fā)生，應如何應對？1.2GIS簡介和發(fā)展歷程GIS簡介GIS地理分析及應用GIS的作用遠遠超出了制圖范疇，其豐富的分析功能幫助人們利用空間思維模式，發(fā)現(xiàn)事物的隱含關系、空間分布規(guī)律和演變趨勢，做出智慧的決策。1.2GIS簡介和發(fā)展歷程GIS發(fā)展歷程GIS發(fā)展歷程第一代GIS（20世紀60年代至80年代中期），以系統(tǒng)為中心；第二代GIS（20世紀80年代中期至90年代中期），多機多用戶；第三代GIS（20世紀90年代中期至21世紀初），初級B/S架構；第四代GIS（21世紀初至今），高層次WebGIS。1.3WebGIS的起源和概念WebGIS的起源WebGIS的誕生1993年，施樂公司帕洛阿爾托研究中心開發(fā)了首個基于Web的地圖瀏覽器，開發(fā)了交互式的地圖網(wǎng)站，提供了簡單的地圖縮放、圖層選擇和地圖投影轉換等功能。1.3WebGIS的起源和概念WebGIS的起源WebGIS的誕生1994年，加拿大國家地圖信息服務網(wǎng)發(fā)布了加拿大第一個在線國家地圖集。1995年，加利福尼亞大學等機構開發(fā)了亞歷山大數(shù)字圖書館，美國地質調(diào)查局（USGS）研發(fā)了全美地理數(shù)據(jù)倉庫。1995年，美國人口普查局發(fā)布了全國人口信息在線地圖。1995年，加利福尼亞大學研發(fā)了GRASSLinks。GRASSLinks是利用WebGIS進行地理分析的一個早期例子。1996年，MapQuest發(fā)布了面向大眾的在線地圖。2000年以后，我國WebGIS技術和應用越來越多，經(jīng)過多年的發(fā)展和實踐，政府部門和科研機構的WebGIS（如天地圖、地質云等）、商業(yè)機構的WebGIS（如高德地圖、百度地圖等）和個人愛好者開發(fā)的WebGIS逐漸成熟起來。1.3WebGIS的起源和概念WebGIS的概念WebGIS的基本結構廣義而言，WebGIS是使用了Web技術的各種GIS。狹義而言，WebGIS是通過Web技術來連接其組成部分的GIS。WebGIS是一種分布式系統(tǒng)，它至少需要一臺服務器和一個客戶端，這個客戶端不限于Web瀏覽器，也可以是桌面應用程序或移動應用程序。1.3WebGIS的起源和概念WebGIS的概念WebGIS與互聯(lián)網(wǎng)GISWebGIS與互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（InternetGIS）的概念很接近。嚴格來說，兩者還有著細微的差別，互聯(lián)網(wǎng)支持很多種服務，而萬維網(wǎng)只是其中的一種，因此InternetGIS比WebGIS涵蓋的范圍更廣。但實際上，萬維網(wǎng)是Internet中最吸引人和最常用的服務，因此WebGIS是InternetGIS的主要形式，兩者基本等同。WebGIS主要功能地圖查詢地理信息傳播地理空間分析數(shù)據(jù)采集1.4WebGIS的功能和應用WebGIS的功能空間查詢（如這里是什么）屬性查詢（如書店在哪里）利用互聯(lián)網(wǎng)來采集地理信息自發(fā)式地理信息提高數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性例如，量算地物的距離和面積、尋找最佳的駕車或公交路線、查找地址或地名的位置、利用鄰近分析來查找最近的商店。可量身定制針對性的服務，解決實際問題。傳播地理信息的平臺共享空間信息，促進各部門的合作避免數(shù)據(jù)的重新采集，既降低了費用，又提高了效率WebGIS的應用1．WebGIS作為新的商業(yè)模式和新的商品基于地理位置的廣告服務，比傳統(tǒng)的電視和廣播等廣告模式更精確，有更高的回報率。通過軟件即服務的商業(yè)模式，WebGIS本身也能作為商品來銷售。讓很多中小型企業(yè)也能用得起GIS，它們不需要購買自己的GIS硬件、軟件和數(shù)據(jù)庫。使用WebGIS進行戰(zhàn)略規(guī)劃、市場營銷、客戶服務和日常管理。1.4WebGIS的功能和應用WebGIS的應用2．WebGIS作為電子政務的一種強大而具有親和力的工具WebGIS能夠為決策者提供廣泛的地理智能和輔助決策方案，政府部門也正轉向使用WebGIS。例如，地質云面向社會大眾、地質調(diào)查技術人員、地學科研機構、政府部門，提供了豐富的地質信息服務。1.4WebGIS的功能和應用WebGIS的應用3．WebGIS作為數(shù)字化科研的基礎平臺WebGIS和云計算為數(shù)字化科研提供了計算能力強大、數(shù)據(jù)豐富、成本低廉、容易使用的基礎設施。目前，WebGIS已經(jīng)日益成為一個巨大的分布式數(shù)據(jù)庫、強大的計算平臺和一個協(xié)同實驗室。直接連接WebGIS的傳感器和實時數(shù)據(jù)都在不斷地增多，越來越多的機構把它們的地圖服務、空間分析服務發(fā)布到了“云”中。根據(jù)自己的科研需求、采用聚合技術，科學家們可以把這些豐富的資源整合起來，支撐自己的研究。WebGIS入門容易、成效明顯，已經(jīng)成為數(shù)字科研的新平臺。1.4WebGIS的功能和應用WebGIS的應用1.4WebGIS的功能和應用4．WebGIS成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾ぞ呷藗兘?jīng)常會遇到諸如到哪里吃飯、到哪里入住、到哪里購物、如何從這里到那里等問題，這些問題都與GIS有關。近年來，空間認知能力被認為是第4項基本能力。而WebGIS，特別是在線地圖和手機地圖，是人們了解自己生活空間和獲得空間認知能力的重要手段。WebGIS的優(yōu)點1.5WebGIS的優(yōu)點、挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇對開發(fā)者來說，可以向全世界展示W(wǎng)ebGIS；對使用者來說，可以坐在家里通過瀏覽器或其他軟件來使用全世界的WebGIS（被防火墻或其他安全措施隔絕的系統(tǒng)除外）。WebGIS的傳播具有全球性。（1）傳播的廣遠性一般來說，一個傳統(tǒng)的桌面GIS在某段時間內(nèi)只能供一個用戶使用；而WebGIS能支持多個用戶，甚至是成千上萬的用戶同時使用。這是WebGIS的一個優(yōu)勢，同時也要求WebGIS具有較高的性能和擴展能力。（2）用戶的眾多性WebGIS的主要客戶端是Web瀏覽器，因此對于桌面應用，基于Web瀏覽器的WebGIS有較好的跨平臺性。當前由于移動平臺操作系統(tǒng)的多樣性和各個平臺所提供的編程接口不同，移動GIS的跨平臺性相對較差。（3）較好的跨平臺性WebGIS的優(yōu)點1.5WebGIS的優(yōu)點、挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇不必為每個用戶購買一套桌面GIS，可以構建一個WebGIS，供多個用戶分享。平均費用往往比前者低廉。對最終用戶來說，大量的電子地圖網(wǎng)站、政府部門提供的公共信息服務地圖網(wǎng)站等WebGIS服務都是免費的。（4）平均費用的低廉性用戶往往是非GIS專業(yè)人員和廣大的網(wǎng)民。需要WebGIS簡單易用，像傻瓜相機一樣，同時又要有好的用戶體驗。這就要求WebGIS的開發(fā)者注重人性化的操作界面設計，以降低使用的復雜性。（5）對最終用戶的易用性如果一個桌面GIS有了新的版本或數(shù)據(jù)，則需要在每臺計算機上安裝。WebGIS則不同，管理員只需要對服務器進行更新，那么用戶下次使用WebGIS時，客戶端大都會自動更新，得到最新的程序和數(shù)據(jù)。因此，在很多情況下，WebGIS能降低系統(tǒng)維護的復雜性，非常適合那些對時效性要求較高的應用，如應急管理等。（6）更新的統(tǒng)一性WebGIS的優(yōu)點1.5WebGIS的優(yōu)點、挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇針對人們五花八門的需求，政府機關、商業(yè)機構和一些愛好者開發(fā)出了各種各樣的WebGIS，如傳染病的分布、各地環(huán)境污染源的分布、餐館書店的位置、網(wǎng)絡交友、照片和視頻地圖、新聞位置圖、旅游圖集，甚至公共洗手間的分布圖等。WebGIS助長了“新地理學”的發(fā)展?！靶碌乩韺W”是指非專業(yè)用戶因個人或公共目的使用地理學科技和工具，這一現(xiàn)象突破了專家與非專家之間的傳統(tǒng)障礙，促進了公眾的參與和GIS的社會化。（7）應用的廣泛性以上特點為WebGIS增添了很多優(yōu)勢，同時也對WebGIS的開發(fā)提出了相應的要求，如用戶要求WebGIS具有穩(wěn)定性和伸縮性。WebGIS的挑戰(zhàn)1.5WebGIS的優(yōu)點、挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇WebGIS要處理大量的圖形、圖像、三維數(shù)據(jù)，使得訪問WebGIS的速度越來越慢，已經(jīng)構成了WebGIS體系模型的技術瓶頸。首先面臨的是三維模型在網(wǎng)絡上渲染速度慢的問題，用戶體驗不佳。網(wǎng)絡上渲染的圖像質量受網(wǎng)絡帶寬和服務器性能的限制，可能會出現(xiàn)模糊、失真等問題。其次面臨的是兼容性問題，導致渲染效果不一致。如果服務器的安全性不夠高，就可能導致三維模型數(shù)據(jù)泄露或者被篡改。在網(wǎng)絡上渲染三維模型時，用戶需要下載渲染軟件，這就存在惡意軟件的風險。三維模型在網(wǎng)絡上渲染時，可能會涉及版權問題。。2．網(wǎng)絡虛擬地理環(huán)境的渲染問題3．三維模型渲染的數(shù)據(jù)安全問題1．傳輸速率瓶頸和可視化問題WebGIS的發(fā)展機遇1.5WebGIS的優(yōu)點、挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇目前，WebGIS在大眾化市場和專業(yè)化市場都有大量的空白領域有待人們?nèi)ヌ剿骱烷_發(fā)，而且這兩類市場可以相互補充。大眾在線地圖和手機應用為廣大用戶提供了地理可視化和常用的分析功能，展現(xiàn)了WebGIS的巨大商業(yè)價值和廣泛的應用前景。產(chǎn)生新的專業(yè)需求，為專業(yè)化市場帶來新的機遇。GIS專業(yè)人員在開拓WebGIS的潛能方面具有重要的作用。GIS專業(yè)人員肩負著提供權威地理信息、設計高質量的可視化工具、構建專業(yè)的分析模型、使WebGIS成為本單位業(yè)務系統(tǒng)的有機組成部分、構建地理信息共享平臺等任務。19世紀是鐵路的世紀，20世紀是公路的世紀，21世紀是信息高速公路的世紀。隨著萬維網(wǎng)的繼續(xù)壯大和普及，GIS的應用和影響將繼續(xù)擴大，WebGIS將繼續(xù)迅猛發(fā)展，滲透到人們工作和生活的方方面面，為人類社會的發(fā)展做出巨大貢獻。常用的GIS軟件1.5常用的GIS軟件按GIS軟件的性質可將其分為商業(yè)軟件和開源軟件，按應用類型可將其分為桌面端、服務器端、云端、移動端、Web端、數(shù)據(jù)庫軟件、工具軟件等軟件。QGIS1.5常用的GIS軟件QGIS是基于Qt、使用C++開發(fā)的一個用戶界面友好、跨平臺的開源版桌面端地理信息系統(tǒng)，可運行在Linux、UNIX、MacOSX和Windows等操作系統(tǒng)中。ArcGIS1.5常用的GIS軟件ArcGIS是ESRI推出的一個由共享GIS組件組成的可伸縮的平臺，無論桌面端、服務器端，還是Web端，都可以為個人用戶、群體用戶提供GIS的功能。SuperMap1.5常用的GIS軟件SuperMAP是北京超圖軟件股份有限公司研發(fā)的一款國產(chǎn)化的GIS軟件，是數(shù)字中國、企業(yè)數(shù)字化、數(shù)字孿生、智慧城市的重要技術底座。ZGIS1.5常用的GIS軟件ZGIS是武漢智博創(chuàng)享科技股份有限公司研發(fā)的一款國產(chǎn)化自主知識產(chǎn)權的專業(yè)GIS平臺，可幫助用戶打造一套全新的系統(tǒng)開發(fā)模式，提供快速開發(fā)和定制企業(yè)級的應用系統(tǒng)及解決方案，廣泛應用于地質礦產(chǎn)、環(huán)保、市政、管網(wǎng)、數(shù)字鄉(xiāng)村、智慧城市等領域。ZGIS平臺針對不同的用戶終端和部署方式提供了多個平臺產(chǎn)品。ZGIS1.5常用的GIS軟件ZGIS專注于行業(yè)應用及解決方案，能夠為用戶提供強大的集成開發(fā)框架、豐富多樣的功能插件、完整的業(yè)務數(shù)據(jù)模型。MapGIS1.5常用的GIS軟件MapGIS是武漢中地數(shù)碼科技有限公司開發(fā)的、應用于地質、國土等領域的國產(chǎn)化GIS軟件，采用面向服務的設計思想、分布式多層體系結構。OpenLayers1.5常用的GIS軟件OpenLayers是一個用于開發(fā)WebGIS客戶端的完全免費的開源JavaScript包，為互聯(lián)網(wǎng)客戶端提供強大的地圖展示功能，包括地圖數(shù)據(jù)顯示與相關操作，并具有靈活的擴展機制。目前OpenLayers已經(jīng)成為一個擁有眾多開發(fā)者和社區(qū)的成熟、流行的框架。GeoServer1.5常用的GIS軟件GeoServer是OGC服務器規(guī)范的J2EE實現(xiàn)。利用GeoServer，用戶可以方便地發(fā)布地圖數(shù)據(jù)，對地圖數(shù)據(jù)進行更新、刪除、插入等操作，比較容易地在用戶之間迅速共享地理空間信息。MapServer1.5常用的GIS軟件MapServer是一個基于胖服務器/瘦客戶端模式的實時地圖發(fā)布系統(tǒng)，核心部分是采用C語言編寫的地圖操作模塊，依賴于一些開源的或免費的庫，如Shapelib、FreeType、Proj.4、GDAL/OGR。另外，MapServer還集成了PostGIS和開源數(shù)據(jù)庫PostgreSQL。PostGIS/PostgreSQL1.5常用的GIS軟件PostGIS是一個開源程序，是對象關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)PostgreSQL的一個擴展，它為對象關系型數(shù)據(jù)庫PostgreSQL提供了存儲空間地理數(shù)據(jù)的支持，是目前開源空間信息軟件領域中性能最優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫軟件之一。構建在PostgreSQL上的空間對象擴展模塊PostGIS，使PostgreSQL成為一個真正的大型空間數(shù)據(jù)庫。小結WebGIS的起源WebGIS的概念、功能WebGIS的優(yōu)點、應用常用GIS軟件第1章WebGIS概述問題在你的日常生活中還需要哪些WebGIS功能？（發(fā)揮想象力，越多越好）第1章WebGIS概述歡迎提問基于開源框架的WebGIS技術WebGIS原理及開發(fā)1.WebGIS概述2.WebGIS基礎技術3.WebGIS技術原理4.WebGIS的Web服務8.OpenLayers進階9.移動GIS10.三維WebGIS5.地圖發(fā)布6.WebGIS客戶端開發(fā)7.OpenLayers多源數(shù)據(jù)匯聚11.WebGIS應用案例12.未來展望與研究熱點第2章WebGIS基礎技術WebGIS的體系結構2.4計算機網(wǎng)絡基礎2.1TCP/IP協(xié)議2.2HTTP、HTTPS、WebSocket協(xié)議2.3Web服務器2.5實現(xiàn)Web的主要技術方案2.6Ajax簡介2.7HTML、CSS、JS簡介2.8JSON、XML簡介2.92.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡也稱為計算機通信網(wǎng)，通常定義是：一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。從邏輯功能上看，計算機網(wǎng)絡是以傳輸信息為目的，用通信線路將多臺計算機連接起來的計算機系統(tǒng)的集合；從用戶角度看，計算機網(wǎng)絡是一個能自動管理的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，由它調(diào)用完成用戶所需資源。通用的定義是：利用通信線路將地理上分散的、具有獨立功能的計算機系統(tǒng)和通信設備按不同的形式連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件及協(xié)議實現(xiàn)資源共享和信息傳輸?shù)南到y(tǒng)?？偟膩碚f：計算機網(wǎng)絡就是把分布在不同區(qū)域的計算機與專門的外部設備通過通信線路連接成一個規(guī)模大、功能強的系統(tǒng)，從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源。計算機網(wǎng)絡概述OSI參考模型OSI參考模型將計算機網(wǎng)絡體系結構劃分為七層，自下而上依次為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。其中第四層完成數(shù)據(jù)傳輸服務，上面三層面向用戶。物理層（PhysicalLayer）：為上層提供傳輸數(shù)據(jù)的可靠介質。數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）：在物理層基礎上向網(wǎng)絡層提供服務，將網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點的網(wǎng)絡層。網(wǎng)絡層（NetworkLayer）：實現(xiàn)兩個端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳輸。傳輸層（TransportLayer）：將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端、可靠或不可靠的傳輸。會話層（SessionLayer）：管理主機之間的會話進程，負責建立、管理、終止進程之間的會話。表示層（PresentationLayer）：對上層數(shù)據(jù)或信息進行變換，保證一個主機的應用層信息可以被另一個主機的應用程序理解。應用層（ApplicationLayer）：為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡應用程序提供訪問Web服務的接口。2.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡的分類按是否涉密可分為涉密網(wǎng)和非涉密網(wǎng)按照一定的應用目標和規(guī)則存儲、處理、傳輸國家機密信息的系統(tǒng)或者網(wǎng)絡稱為涉密信息系統(tǒng)或者涉密網(wǎng)不允許存儲、處理、傳輸國家機密信息的系統(tǒng)或者網(wǎng)絡統(tǒng)稱為非涉密信息系統(tǒng)或者非涉密網(wǎng)按應用目標不同可分為內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)與公共網(wǎng)絡物理隔離、獨立封閉運行的、用于黨政機關、企事業(yè)單位內(nèi)部事務信息存儲、處理、傳輸?shù)木W(wǎng)絡稱為內(nèi)部網(wǎng)或者專網(wǎng)以協(xié)議的方式接入公共網(wǎng)絡，用于信息傳播、Web服務、資源共享、商務活動等的網(wǎng)絡稱為外部網(wǎng)2.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡的分類按覆蓋區(qū)域的不同可分為廣域網(wǎng)（WAN）、城域網(wǎng)（MAN）和局域網(wǎng)（LAN）單位網(wǎng)絡或覆蓋區(qū)域小于10km的網(wǎng)絡稱為局域網(wǎng)，通常采用有線方式連接，局域網(wǎng)結構簡單、布線容易覆蓋范圍局限在一座城市內(nèi)或者覆蓋范圍在10～100km的網(wǎng)絡稱為城域網(wǎng)覆蓋一省、數(shù)省、全國、跨國界、跨洲界，甚至全球范圍的網(wǎng)絡統(tǒng)稱為廣域網(wǎng)，廣域網(wǎng)的傳輸速率較低，結構較復雜但隨著廣域網(wǎng)技術的發(fā)展，廣域網(wǎng)的傳輸速率正在不斷提高，目前通過光纖介質，傳輸速率可達到兆比特每秒，甚至更高2.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡的分類按傳輸介質不同可分為有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、光纖網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)隨著通信技術、信息技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，不同網(wǎng)絡正在快速融合，特別是電信網(wǎng)、電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，三網(wǎng)融合后，有線傳輸介質無線傳輸介質在網(wǎng)絡中被廣泛交互使用，已經(jīng)很難用有線網(wǎng)還是無線網(wǎng)來定義一個網(wǎng)絡了。2.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡的分類按交換方式的不同可分為線路交換網(wǎng)絡、報文交換網(wǎng)絡和分組交換網(wǎng)絡線路交換網(wǎng)絡最早出現(xiàn)在電話系統(tǒng)中，早期的計算機網(wǎng)絡就是采用該方式來傳輸數(shù)據(jù)的，數(shù)字信號轉換為模擬信號后才能在線路上傳輸。報文交換網(wǎng)絡是一種數(shù)字化網(wǎng)絡。當通信開始時，源節(jié)點發(fā)出的報文被存儲在交換器中，交換器根據(jù)報文的目的地址選擇合適的路徑發(fā)送報文，這種方式稱為存儲-轉發(fā)方式。分組交換網(wǎng)絡也采用報文傳輸，但它不是以不定長的報文作為傳輸基本單位的，而是將一個長的報文劃分為許多定長的報文分組，以分組作為傳輸基本單位。這不僅簡化了對計算機存儲器的管理，也加速了信息在網(wǎng)絡中的傳輸速率。由于分組交換優(yōu)于線路交換和報文交換，具有許多優(yōu)點，因此已成為計算機網(wǎng)絡的主流。2.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡的分類按拓撲結構可分為星狀網(wǎng)絡、樹狀網(wǎng)絡、總線狀網(wǎng)絡、環(huán)狀網(wǎng)絡和網(wǎng)狀網(wǎng)絡在星狀拓撲結構中，網(wǎng)絡的各節(jié)點通過點到點的方式連接到一個中央節(jié)點，由該中央節(jié)點向目的節(jié)點傳輸信息。環(huán)狀拓撲結構是一個像環(huán)一樣的閉合鏈路，它由許多中繼器和通過中繼器連接到鏈路上的節(jié)點連接而成?？偩€狀拓撲結構是指將網(wǎng)絡中的各個節(jié)點用一根總線掛接起來，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡的功能。樹狀拓撲結構是從總線狀拓撲結構演變而來的，該結構的形狀像一棵倒置的樹，任何一個節(jié)點發(fā)送的信息都可以傳遍整個傳輸介質，也是廣播式網(wǎng)絡。樹狀拓撲結構具有較強的可折疊性，非常適用于構建網(wǎng)絡主干，還能夠有效地保護布線投資。網(wǎng)狀拓撲結構是指各節(jié)點通過傳輸介質連接起來，并且每一個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連。2.1計算機網(wǎng)絡基礎網(wǎng)絡互聯(lián)設備互聯(lián)設備工作層次主要功能中繼器物理層對接收到的信號進行再生和發(fā)送，起到增加傳輸距離的作用，對高層協(xié)議來說中繼器是透明的，中繼器的使用個數(shù)有限集線器物理層多端口中繼器網(wǎng)橋數(shù)據(jù)鏈路層根據(jù)幀的物理地址對其在網(wǎng)絡間進行轉發(fā)，可緩解網(wǎng)絡通信的繁忙度，提高效率。網(wǎng)橋具有存儲和轉發(fā)功能，可使其用于連接使用不同MAC協(xié)議的兩個局域網(wǎng)，不同的局域網(wǎng)連接在一起可形成混合的網(wǎng)絡環(huán)境二層交換機數(shù)據(jù)鏈路層傳統(tǒng)的交換機，多端口網(wǎng)橋三層交換機網(wǎng)絡層帶路由功能的二層交換機路由器網(wǎng)絡層通過邏輯地址在網(wǎng)絡之間轉發(fā)信息，可實現(xiàn)異構網(wǎng)絡之間的互聯(lián)互通，只能連接使用相同網(wǎng)絡協(xié)議的子網(wǎng)多層交換機高層（第4～7層）帶協(xié)議轉換的交換機網(wǎng)關高層（第4～7層）最復雜的網(wǎng)絡互聯(lián)設備，用于連接網(wǎng)絡層以上的采用不同協(xié)議的子網(wǎng)2.1計算機網(wǎng)絡基礎網(wǎng)絡互聯(lián)設備2.1計算機網(wǎng)絡基礎TCP/IP協(xié)議2.2TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)最基本的協(xié)議，由網(wǎng)絡層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成。TCP協(xié)議負責發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，一旦有問題就發(fā)出信號，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)都被安全正確地傳輸?shù)侥康墓?jié)點為止。IP協(xié)議的作用就是為互聯(lián)網(wǎng)中每臺聯(lián)網(wǎng)設備規(guī)定一個地址。應用層：為用戶提供各種服務，如FTP、Telnet、DNS、SMTP等。傳輸層：為應用層提供端到端的通信功能，保證數(shù)據(jù)報的傳輸順序及數(shù)據(jù)的完整性。該層有兩個主要的協(xié)議，即TCP和UDP。網(wǎng)絡層：主要解決主機到主機的通信問題。網(wǎng)絡層有三個主要協(xié)議，即IP、IGMP和ICMP。網(wǎng)絡接口層：負責監(jiān)視數(shù)據(jù)在主機和網(wǎng)絡之間的交換。IP地址原理2.2TCP/IP協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)中的每臺計算機和其他設備都有唯一的地址，即IP地址。正是因為這種唯一的地址，才保證了用戶在連網(wǎng)的計算機上進行操作時，能夠高效且方便地從千千萬萬臺計算機中選出自己所需的對象。IP地址就像我們的家庭住址一樣，如果你要給一個人寫信，就要知道這個人的地址，這樣郵遞員才能把信送到。計算機發(fā)送信息就好比郵遞員，它必須知道唯一的“家庭地址”才能把信送到“家”。不過我們的家庭地址是用文字來表示的，互聯(lián)網(wǎng)中的計算機地址是用二進制數(shù)表示的。IPv4地址是一個32位的二進制數(shù)，被分割為4個8位二進制數(shù)（也就是4B）。IPv4地址用點分十進制整數(shù)表示成“a.b.c.d”的形式，其中a、b、c、d是0～255之間的十進制整數(shù)。

例如，32位的二進制數(shù)表示的IP地址“01100100.00000100.00000101.00000110”，對應的十進制數(shù)表示的IP地址是“”。IPv4地址由兩部分組成，即網(wǎng)絡地址（網(wǎng)絡號）和主機地址（主機號）IPv4地址：：={<網(wǎng)絡號>，<主機號>}

網(wǎng)絡號表示屬于互聯(lián)網(wǎng)的邏輯網(wǎng)絡，主機號表示網(wǎng)絡中的具體主機。2.2TCP/IP協(xié)議IPv4地址2.2TCP/IP協(xié)議IPv4地址分為A、B、C三類常規(guī)地址，以及D、E兩類特殊地址A類地址：范圍～54，一般用于大型網(wǎng)絡。B類地址：范圍～54，一般用于中等規(guī)模網(wǎng)絡。C類地址：范圍～54，一般用于小型網(wǎng)絡。D類地址：范圍～55，一般用于多路廣播用戶。E類地址：范圍～55，E類為保留地址，留待特殊用途。IPv4地址分類IPv6地址采用十六進制數(shù)表示，128位，由64位的網(wǎng)絡號和64位主機號組成。64位的網(wǎng)絡號又分為48位的全球網(wǎng)絡標識符和16位的本地子網(wǎng)標識符IPv6地址最終的顯示結果分為8組，每組16位，每組表示4個十六進制數(shù)，各組之間用“:”號隔開，

如“0:0:0:0:0:0:0:0”

連續(xù)的幾組0，可以用“::”代替，但一個地址中只能出現(xiàn)一次“::”“1080:0:0:0:8:800:200C:417A”可以寫成“1080::8:800:200C:417A”“FF01:0:0:101:0:0:1:101”可以寫成“FF01::101:0:0:1:101”或“FF01:0:0:101::1:101”“0:0:0:0:0:0:0:1”可以寫成“::1”IPv4地址包含在IPv6地址中，IPv6地址的最后兩組可用IPv4的十進制表示法，前6組用IPv6表示例如，將IPv4地址“”包含在IPv6地址中，可以寫成“0:0:0:0:0:0:”或者“::”2.2TCP/IP協(xié)議IPv6地址（1）更大的地址空間。IPv6地址空間是IPv4地址空間的296倍。

（2）簡化的報頭和靈活的擴展性。IPv6對數(shù)據(jù)報頭做了簡化，減少了處理器開銷并節(jié)省了網(wǎng)絡帶寬。

（3）層次化的地址結構。IPv6采用層次化的地址結構，利于骨干網(wǎng)路由器對數(shù)據(jù)報的快速轉發(fā)。

（4）即插即用的連網(wǎng)方式。IPv6地址允許主機發(fā)現(xiàn)自身地址并自動完成地址更改。IPv6地址有兩種自動設定功能，一種是和IPv4地址自動設定功能相同的全狀態(tài)自動設定功能；另一種是無狀態(tài)自動設定功能。

（5）網(wǎng)絡層的認證與加密。網(wǎng)絡層對數(shù)據(jù)分組提供加密和鑒別等安全服務。IPSec提供了認證和加密兩種安全機制。

認證機制：數(shù)據(jù)接收方能夠確認數(shù)據(jù)發(fā)送方的真實身份，以及數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否遭到改動。

加密機制：通過對數(shù)據(jù)進行編碼來保證數(shù)據(jù)的機密性，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被他人截獲而失密。

（6）服務質量的滿足。IPv6數(shù)據(jù)報包含一個8位的業(yè)務流和一個20位的流標簽，允許發(fā)送業(yè)務流的源節(jié)點和轉發(fā)業(yè)務流的路由器在數(shù)據(jù)報上添加標記。

（7）對移動通信的支持更好。IPv6為用戶提供了可移動的IP數(shù)據(jù)服務，讓用戶可以在世界各地都使用同樣的IPv6地址，非常適合無線上網(wǎng)。2.2TCP/IP協(xié)議IPv6地址特點2.2三維WebGIS概述IP地址解決了在網(wǎng)絡通信時網(wǎng)絡中的主機定位問題端口號用于定位主機中的進程端口可分為3大類：1．公認端口（WellKnownPorts）公認端口號的范圍是0～1023，用于“緊密”綁定一些服務。通常，公認端口的通信明確表明了某種服務的協(xié)議。2．注冊端口（RegisteredPorts）注冊端口號的范圍是1024～49151，用于“松散”綁定一些服務。也就是說，很多服務都可以綁定到這些端口，但這些端口也可以用于其他目的。3.動態(tài)和/或私有端口（Dynamicand/orPrivatePorts）動態(tài)和/或私有端口號的范圍是49152～65535。理論上講，不應為服務分配這些端口。實際上系統(tǒng)通常是從1024開始分配動態(tài)端口號的，但也有例外，如SUN系統(tǒng)的RPC端口號是32768開始的。IP端口2.2三維WebGIS概述域名域名系統(tǒng)（DomainNameSystem，DNS）的作用是將人們可以記憶的主機名與計算機可以記憶的IP地址關聯(lián)在一起，通過一個域名對應多個IP地址，可以實現(xiàn)DNS的負載均衡。國家名稱國家域名國家名稱國家域名美國.us西班牙.es中國.cn意大利.it英國.uk日本.jp法國.fr俄羅斯.ru德國.de瑞典.se加拿大.ca挪威.no澳大利亞.au韓國.kr國際頂級域名說明.com商業(yè)組織（CommercialOrganization）、公司.org非營利組織.gov政府部門.edu教育機構.netWeb服務商.int國際組織常用的國家頂級域名常用的國際頂級域名域名可分為不同級別，包括頂級域名、二級域名等，由兩個或兩個以上的詞構成，中間由點號分隔開。例如，在域名“”中，“.cn”表示頂級域名，“.com”表示二級域名，“whzbcx”表示三級域名，“www”表示主機名。2.2三維WebGIS概述域名解析域名解析是指將域名轉換為IP地址的過程，由專門的域名服務器來完成。當主機域名轉換為IP地址時，需要調(diào)用域名解析函數(shù)，將待轉換的域名放在DNS請求中，以UDP報文方式發(fā)給本地域名服務器。本地的域名服務器查到域名后，將對應的IP地址放在返回的應答報文中。同時，域名服務器具有連接其他服務器的信息，以便在不能解析域名時轉發(fā)域名。若域名服務器不能響應該請求，則域名服務器就暫時變成DNS中的另一個客戶，向根域名服務器發(fā)出域名解析請求，根域名服務器查找下面所有的二級域名的域名服務器，以此類推，一直向下解析，直到查詢到所請求的域名為止。2.2三維WebGIS概述URLURL由三部分組成：資源類型、存放資源的主機域名、資源文件名。格式為：協(xié)議://IP地址（域名）:端口號/路徑?參數(shù)#信息片段如，/news/shownews.php?id=94#DocLochttp是協(xié)議，通常是HTTP或HTTPS，也支持其他協(xié)議，如FTP等。是域名，表示正在請求哪個Web服務器，也可以直接使用IP地址。80是端口號，表示訪問Web服務器上的資源端口。/news/shownews.php是Web服務器上資源的路徑。早期，這樣的路徑表示W(wǎng)eb服務器上的物理文件位置?，F(xiàn)在，路徑是由沒有任何物理實體的Web服務器處理而形成的。?id=94是提供給Web服務器的額外參數(shù)。這些參數(shù)是用&符號分隔的鍵-值對列表。#DocLoc是資源的信息片段。信息片段是資源中的一種“書簽”，告訴瀏覽器顯示位于該位置的內(nèi)容。2.3HTTP、HTTPS、WebSocket協(xié)議HTTP是互聯(lián)網(wǎng)上應用最為廣泛的協(xié)議之一，所有的WWW文件都遵守這個標準支持客戶端/服務器模式。簡單快速：當客戶端向服務器請求服務時，只需要傳輸請求的方法和路徑。常用的請求方法有GET、POST、HEAD、PUT、DELETE等，每種方法都規(guī)定了客戶端與服務器的通信類型。由于HTTP比較簡單，使得HTTP服務器的程序規(guī)模很小，因而通信速率很快。靈活：HTTP允許傳輸任意類型的數(shù)據(jù)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型由Content-Type加以標記。無連接：無連接的含義是限制每次連接只處理一個請求。服務器處理完客戶端的請求并收到客戶端的應答后，就斷開連接，采用這種方式可以節(jié)省傳輸時間。通過設置Keep-Alive模式，可以保持TCP連接，這樣可避免在客戶端向服務器發(fā)送后續(xù)請求時重新建立連接。無狀態(tài)：HTTP是無狀態(tài)協(xié)議。無狀態(tài)是指協(xié)議對事務處理而言是沒有記憶能力的。缺少狀態(tài)意味著當后續(xù)處理需要前面的信息時，必須重傳信息，這樣可能會導致每次連接的數(shù)據(jù)傳輸量增大。明文傳輸：HTTP不支持加密處理，所以在安全性方面存在隱患。目前解決安全問題的方法是使用HTTPS。HTTP2.3HTTP、HTTPS、WebSocket協(xié)議HTTP請求HTTP1.0定義了3種請求方法，即GET，POST和HEAD；HTTP1.1新增了6種請求方法，即OPTIONS、PUT、PATCH、DELETE、TRACE和CONNECT。HTTP常用于請求和響應的過程。Request表示用戶通過瀏覽器向服務器發(fā)起請求，Response表示服務器對用戶請求的資源數(shù)據(jù)進行響應。2.3HTTP、HTTPS、WebSocket協(xié)議HTTPSHTTPS是一種通過計算機網(wǎng)絡進行安全通信的傳輸協(xié)議，主要作用是對服務器的身份進行認證，同時保護數(shù)據(jù)的隱私性與完整性。HTTPS之所以是安全的通信協(xié)議，是因為它在HTTP中加入了SSL。該協(xié)議可提供三層防護：（1）加密：對交換數(shù)據(jù)進行加密，避免他人窺視。這意味著用戶在與網(wǎng)站進行數(shù)據(jù)傳輸時，第三方是無法跟蹤及竊取其中的數(shù)據(jù)的。（2）數(shù)據(jù)完整性：保證數(shù)據(jù)的完整性。在數(shù)據(jù)傳輸期間，第三方無法通過任何工具檢測或篡改已受保護的信息數(shù)據(jù)。（3）身份驗證：用戶可對網(wǎng)站的真實性進行驗證，可幫助用戶驗證網(wǎng)站的真實身份，免受中間的攻擊或誤入釣魚網(wǎng)站，建立用戶對網(wǎng)站真實性的信任。2.3HTTP、HTTPS、WebSocket協(xié)議傳輸信息安全性不同。HTTP是超文本傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)是明文傳輸，一旦截取，可以直接讀懂其中的信息。HTTPS是具有安全性的傳輸協(xié)議，可對瀏覽器和服務器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，確保數(shù)據(jù)安全性。連接方式不同。HTTP的連接很簡單，是無狀態(tài)的。HTTPS是由SSL+HTTP構建的可進行加密傳輸、身份認證的協(xié)議。端口號不同。HTTP默認使用的端口號是80。HTTPS默認使用的端口號是443。證書申請方式不同。HTTP無須申請證書。HTTPS需要到CA（證書頒發(fā)機構）申請證書，但免費證書往往很少，需要交費。HTTPS和HTTP的區(qū)別2.3HTTP、HTTPS、WebSocket協(xié)議WebSocketWebSocket協(xié)議允許客戶端和服務器之間進行全雙工通信，以便任意一端都可以通過建立的連接將數(shù)據(jù)發(fā)送到對端。并在建立連接后可以一直保持連接狀態(tài)，相比于輪詢方式的不停建立連接，效率得到了很大提高保持連接狀態(tài)。WebSocket協(xié)議是一種有狀態(tài)的協(xié)議，建立連接后，通信可以省略部分狀態(tài)信息。更好支持二進制數(shù)據(jù)。WebSocket協(xié)議定義了二進制的數(shù)據(jù)幀，相對于HTTP，WebSocker協(xié)議可以更輕松地處理二進制數(shù)據(jù)。支持用戶擴展。WebSocket協(xié)議支持用戶擴展，實現(xiàn)部分自定義的子協(xié)議，如部分瀏覽器支持壓縮等。更好的壓縮效果。一般會采用WebSocket協(xié)議來改善用戶體驗，如消息訂閱、協(xié)同辦公、語音/視頻聊天、三維模型、任務提醒等。2.4WebGIS的體系結構集中式體系結構集中式體系結構。使用的是終端/工作站模式，所有的計算、數(shù)據(jù)處理工作由工作站（服務器）完成，終端僅為用戶操作計算機的界面，用來顯示數(shù)據(jù)處理結果，終端用戶不能對數(shù)據(jù)進行操作，得到的圖形是靜態(tài)的，不能進行放大、漫游和分析等操作。如今這一模式已被淘汰了。分布式兩層體系結構。采用客戶端/服務器模式，客戶端和服務器通過網(wǎng)絡協(xié)議進行通信。根據(jù)網(wǎng)絡負載的分配策略，客戶端/服務器模式可以分為胖客戶端/瘦服務器（基于客戶端）和胖服務器/瘦客戶端（基于服務器）兩種形式。WebGIS的體系結構可以看成全程管理系統(tǒng)設計和演化的組件、關系、法則與指導方針等的組合模式，其外在反映是系統(tǒng)的層次結構和功能實現(xiàn)方式。WebGIS的體系結構經(jīng)歷了集中式體系結構、分布式兩層體系結構、分布式三層體系結構和分布式多層體系結構。2.4WebGIS的體系結構分布式兩層體系結構瘦客戶端架構client承擔較少的任務，主要負責向服務器發(fā)送請求；server承擔大部分任務，如生成地圖和執(zhí)行分析處理。優(yōu)點：（1）除了Webbrowser，用戶不需安裝任何GIS軟件和插件（2）client不需配置功能強大的PC，在低端PC上也可以運行不足：（1）server端負擔較重（2）交互性弱，UI使用普通HTML和部分簡單的JS，表現(xiàn)力一般2.4WebGIS的體系結構分布式兩層體系結構胖客戶端架構client承擔較多的任務，客戶端上需安裝相應的Web瀏覽器插件，或采用客戶端本地（或嵌入式）應用程序來實現(xiàn)。優(yōu)點：（1）用戶交互速度快，很多數(shù)據(jù)和程序在客戶端（2）server端負擔較輕不足：（1）需要事先完成相應安裝，下載插件或本地程序。（2）面臨網(wǎng)絡帶寬和客戶機計算能力的限制，傳輸大量數(shù)據(jù)或在client端執(zhí)行高強度的地理分析計算，往往不可行。2.4WebGIS的體系結構

數(shù)據(jù)層：一般通過地理信息數(shù)據(jù)庫和業(yè)務數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的存儲。地理信息數(shù)據(jù)庫用于存儲地理信息數(shù)據(jù)，包含矢量、地名地址、專題及切片數(shù)據(jù)，而業(yè)務數(shù)據(jù)庫用于存儲前端網(wǎng)站或者行業(yè)應用的關系型數(shù)據(jù)。

邏輯層：由GIS服務器和Web服務器組成，GIS服務器用于提供WMS、WTMS、WFS和WCS等GIS服務；Web應用服務器主要針對行業(yè)應用，調(diào)取GIS服務和后臺業(yè)務數(shù)據(jù)在前端展示。

表現(xiàn)層：主要通過客戶端（Web瀏覽器、移動客戶端或桌面應用程序）使用特定框架對服務器返回的數(shù)據(jù)進行展示。分布式三層體系結構2.4WebGIS的體系結構不同于分布式三層體系結構，分布式多層體系結構更加復雜和靈活，可以實現(xiàn)更多的功能和支持更多的應用場景，但也需要更多的資源和技術支持?？蛻舳藢樱贺撠熡脩艚换ズ蛿?shù)據(jù)展示，通常包括Web瀏覽器或移動設備等。Web服務器層：負責處理HTTP請求和響應，通常包括Web服務器、中間件以及相關的Web工具軟件。應用服務器層：負責處理業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)邏輯，通常包括Web服務器、相關的編程語言環(huán)境和應用框架。數(shù)據(jù)服務器層：負責存儲和管理數(shù)據(jù)，通常包括關系型數(shù)據(jù)庫或非關系型數(shù)據(jù)庫等。分布式多層體系結構WebGIS分布式多層體系結構由四層或更多層組成2.5Web服務器Apache服務器主要是靜態(tài)網(wǎng)頁服務器，是世界上用得最多的Web服務器。Apache服務器源于NCSAWWW服務器，在NCSAWWW服務器項目停止后，那些使用NCSAWWW服務器的用戶開始交換用于Apache服務器的補丁，這也是Apache服務器名稱的由來（Pache補丁）。世界上很多著名的網(wǎng)站都是Apache服務器的用戶，Apache服務器的優(yōu)勢主要在于源代碼開放、支持跨平臺的應用（可以運行在UNIX、Windows、Linux等操作系統(tǒng)），以及可移植性等。Apache服務器的模塊非常豐富，雖然它在速度和性能方面不如其他的輕量級Web服務器，但屬于重量級產(chǎn)品，所消耗的內(nèi)存等資源也比其他的Web服務器要高。Apache服務器2.5Web服務器Tomcat服務器主要是動態(tài)網(wǎng)頁服務器，是一個開放源代碼、運行Servlet和JSPWeb應用軟件的，基于Java的Web應用軟件容器。Tomcat服務器是根據(jù)Servlet和JSP規(guī)范執(zhí)行的，因此也可以說Tomcat服務器符合Apache-Jakarta規(guī)范。Tomcat服務器比絕大多數(shù)商業(yè)應用軟件服務器要好，但它對靜態(tài)文件、高并發(fā)的處理能力較弱。Tomcat服務器2.5Web服務器Nginx服務器是一款輕量級的Web服務器、反向代理服務器、電子郵件（IMAP/POP3）代理服務器，遵循BSD-like協(xié)議（是由BSD派生而來的協(xié)議）。Nginx服務器是由俄羅斯的程序設計師IgorSysoev開發(fā)的，供俄羅斯的大型入口網(wǎng)站及搜索引擎Rambler使用。Nginx服務器因其穩(wěn)定性、豐富的功能集、示例配置文件和低系統(tǒng)資源消耗而聞名，其特點是占用內(nèi)存少、并發(fā)能力強。Nginx服務器的并發(fā)能力在同類型的網(wǎng)頁服務器中表現(xiàn)較好，ZGis、ArcGIS、SuperMap等常用WebGIS服務都支持Nginx代理。Nginx服務器2.5Web服務器Lighttpd服務器是由一個德國人寫的開源軟件，其目標是為高性能的網(wǎng)站提供一個安全、快速、兼容性好且靈活的Web服務器。Lighttpd服務器具有內(nèi)存開銷低、CPU資源占用率低、效能好，以及模塊豐富等特點，支持FastCGI、輸出壓縮、URL重寫及別名（Alias）等重要功能。和Nginx服務器一樣，Lighttpd服務器也是一款輕量級Web服務器，是Nginx服務器的競爭對手之一。Lighttpd服務器2.5Web服務器IIS服務器是允許在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布信息的Web服務器，是目前最流行的Web服務器產(chǎn)品之一，很多著名的網(wǎng)站都是建立在IIS服務器上。IIS服務器提供了一個圖形界面的管理工具，稱為互聯(lián)網(wǎng)（Internet）服務管理器，可用于監(jiān)視配置和控制互聯(lián)網(wǎng)服務。IIS服務器是一種Web服務組件，包括Web服務器、FTP（FileTransferProtocol）服務器、NNTP（NetworkNewsTransportProtocol）服務器和SMTP（SimpleMailTransferProtocol）服務器，分別用于網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸、新聞服務和郵件發(fā)送。IIS服務器使得用戶在網(wǎng)絡上發(fā)布信息變得更加簡單，提供了擴展Web服務器功能的編程接口和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫連接器，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)庫的查詢和更新等功能。IIS服務器只能運行在WindowsServer、Linux等操作系統(tǒng)。IIS服務器2.5Web服務器WebSphere服務器是一種功能完善、開放的Web應用程序服務器，是IBM電子商務的核心部分。WebSphere服務器是基于Java的應用環(huán)境建立、部署和管理互聯(lián)網(wǎng)和Web應用程序的。WebSphere服務器目前已經(jīng)進行了擴展，以適應Web應用程序服務器的需要，范圍從簡單到高級，直到企業(yè)級應用。據(jù)IBM官方的介紹，已有10000多家企業(yè)正在使用WebSphere服務器。相對于其他流行的Web服務器，WebSphere服務器的應用數(shù)量較少。WebSphere服務器2.5Web服務器WebLogic服務器是Oracle公司的主要產(chǎn)品之一，是商業(yè)市場上主要的Java（J2EE）應用服務器之一，是世界上第一個成功商業(yè)化的J2EE應用服務器。WebLogic服務器延伸出了WebLogicPortal、WebLogicIntegration等企業(yè)用的中間件。WebLogic服務器最早是由WebLogic公司開發(fā)的，該公司后來并入了BEA公司，最終BEA公司又并入了Oracle公司。長期以來，WebLogic服務器一直被認為是市場上最好的J2EE工具之一。WebLogic服務器最常用的使用方式是為Internet或Intranet上的Web服務提供安全、數(shù)據(jù)驅動的應用程序，為集成后端系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)），以及為實現(xiàn)企業(yè)級計算提供了一個簡易、開放的標準。Weblogic服務器2.6實現(xiàn)Web的主要技術方案基于CGI的WebGIS是對HTML的擴展，后臺運行GIS服務器，GIS服務器和Web服務器通過CGI相連。在客戶端中，Web瀏覽器通過HTML建立用戶界面；在GIS服務器，應用程序通過CGI與Web服務器相連。優(yōu)勢：所有的操作、分析由GIS服務器完成，因而客戶端是瘦客戶端，有利于充分利用服務器的資源ServerAPI的基本原理與CGI類似，不同的是CGI中的程序是可以單獨運行的程序，而基于ServerAPI的程序必須在特定的服務器上運行。優(yōu)勢：速度要比CGI方法快得多缺點：需要依附于特定的服務器和計算機平臺。Plug-in克服了HTML的不足，比HTML更靈活，客戶端可直接操作矢量GIS數(shù)據(jù)，無縫支持與GIS數(shù)據(jù)的連接，實現(xiàn)GIS功能。優(yōu)勢：由于所有的GIS操作都是在本地由GIS插件完成的，因而運行速度快。服務器僅需提供GIS數(shù)據(jù)服務，網(wǎng)絡也只需要傳輸一次GIS數(shù)據(jù)，服務器的任務很少，網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摀p

缺點：需要安裝插件CGIServerAPIPlug-in2.6實現(xiàn)Web的主要技術方案微軟公司的ActiveX是一種對象鏈接與嵌入技術。ActiveX的基礎是分布式組件對象模型。優(yōu)點：執(zhí)行速度快。由于ActiveX可用多種語言實現(xiàn)，可以復用原有GIS軟件的源代碼，提高軟件開發(fā)缺點：目前只有全面支持IE，只能運行在Windows上，需要下載，占用客戶端存儲空間；由于可以操作磁盤，其安全性較差。Java是Sun公司推出的基于網(wǎng)絡應用開發(fā)的面向對象的計算機編程語言，具有跨平臺、簡單、動態(tài)性強、運行穩(wěn)定、分布式、安全、容易移植等特點優(yōu)點：體系結構中立，與平臺和操作系統(tǒng)無關；動態(tài)運行，無須預先安裝；服務器和網(wǎng)絡傳輸負擔輕；GIS操作速度快。缺點：使用已有的GIS操作分析資源能力弱，處理大型的GIS分析能力的能力有限，無法與CGI相比；GIS數(shù)據(jù)分析結果的存儲和網(wǎng)絡資源的使用能力受到限制。ActiveXJavaApplet2.6實現(xiàn)Web的主要技術方案客戶端完全使用JS腳本，通過異步回調(diào)實現(xiàn)的WebGIS。RIA具有高度互動性、豐富用戶體驗，以及功能強大的客戶端。RIA技術包括Adobe的Flex、微軟的Silverlight、Sun的JavaFX。微軟的Silverlight是一個跨瀏覽器和跨平臺的插件，能在微軟的.NET上交付炫目的多媒體體驗和交互功能豐富的Web應用；JavaFX可以讓用戶利用Java運行環(huán)境（JavaRuntimeEnvironment，JRE）的一次編寫、處處運行優(yōu)勢，在現(xiàn)有的技術上創(chuàng)建跨設備的應用。AjaxRIA最早的ArcIMS采用的是ArcXML標記語言，ArcIMS是以ArcXML為基礎的地理信息表達和交換機制，提供了一個開放且可伸縮的互聯(lián)網(wǎng)地理信息框架。后來相繼出現(xiàn)的GML、VML、KML等WebGIS均屬于這一技術方案標記語言2.7Ajax簡介Ajax是一種用于創(chuàng)建動態(tài)網(wǎng)頁的技術，在2005年由JesseJamesGarrett提出，是一種用來描述使用現(xiàn)有技術集合的新方法，集合中包括HTML、CSS、JavaScript、DOM、XML和XMLHttpRequest等技術。Ajax技術包括以下內(nèi)容：使用基于HTML/XHTML和CSS標準的表示方法呈現(xiàn)客戶端元素。使用文檔對象模型（DOM）呈現(xiàn)動態(tài)的頁面內(nèi)容。使用XML或JSON格式進行數(shù)據(jù)交換和操作。使用XMLHttpRequest完成客戶端與服務器的異步交互。使用JavaScript綁定以上技術。Ajax2.7Ajax簡介通過Ajax技術，在傳統(tǒng)的Web應用程序中增加了一個中間層（Ajax引擎），用來實現(xiàn)客戶端操作與服務器響應的異步化。首先通過調(diào)用XMLHttpRequest對象完成客戶端與服務器的數(shù)據(jù)交互，然后利用DOM解析數(shù)據(jù)，并完成HTML頁面內(nèi)容的局部更新。在系統(tǒng)的運行過程中，當客戶端提交交互請求時，系統(tǒng)首先將數(shù)據(jù)發(fā)送給Ajax引擎，然后通過Ajax引擎向服務器發(fā)送請求，并不需要等待服務器響應，可以繼續(xù)別的操作，網(wǎng)頁不會出現(xiàn)閃爍或消失現(xiàn)象；服務器處理客戶端的交互請求后，Ajax引擎接收處理結果，更新到頁面指定位置，并不需要進行整個頁面的更新Ajax的工作原理2.7Ajax簡介Ajax的技術特點減輕服務器負擔：使用Ajax技術可以實現(xiàn)按需向服務器發(fā)送請求，不用每次發(fā)送整個頁面，減輕了冗余請求，降低服務器的負擔。改善用戶體驗：頁面不會出現(xiàn)白屏情況，呈現(xiàn)給用戶的依然是原來的頁面，在交互完成后只對頁面進行局部更新，更新過程非常短暫，用戶幾乎感覺不到延遲。降低網(wǎng)絡負擔：Ajax技術采用的是按需發(fā)送請求，減少了重復數(shù)據(jù)的傳輸，降低了網(wǎng)絡負擔，節(jié)約了帶寬。促進頁面表現(xiàn)與數(shù)據(jù)的分離：在基于Ajax技術的Web應用程序中，Ajax引擎只要從服務端獲取相應的數(shù)據(jù)，便可進行Web頁面的更新，服務器只進行數(shù)據(jù)邏輯處理，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的工作交給了Ajax引擎，減少了對頁面修改造成的Web應用程序錯誤，提高了效率。2.7Ajax簡介XMLHttpRequestXMLHttpRequest是Ajax的核心技術，它是客戶端與服務器異步交互的基礎。通過XMLHttpRequest對象，用戶可以不向服務器提交整個頁面，只需要按需發(fā)送并接收請求，就可以實現(xiàn)頁面的局部更新。XMLHttpRequest對象是客戶端應用請求與服務器溝通的橋梁，通過該對象，客戶端可以向服務器請求數(shù)據(jù)、從服務器接收數(shù)據(jù)、向服務器傳送數(shù)據(jù)2.8HTML、CSS、JS簡介HTML的全稱為超文本標記語言（HyperTextMarkupLanguage），是一種不需要編譯，由瀏覽器直接執(zhí)行的標記語言。HTML包括一系列標簽，通過這些標簽可以統(tǒng)一網(wǎng)絡上的文檔格式，使分散的互聯(lián)網(wǎng)資源成為一個邏輯整體，HTML命令可以說明文字、圖形、動畫、聲音、表格、鏈接等。HTML文件由頭部（Head）、主體（Body）兩大部分組成，其中頭部主要描述瀏覽器所需的信息，而主體則用于標記網(wǎng)頁的具體內(nèi)容。就HTML的發(fā)展而言，經(jīng)歷了從1.0到4.0，到XHTML，再到HTML5的過程。HTML的功能和標準都隨著網(wǎng)絡的發(fā)展在不斷進步和完善，使其始終是Web網(wǎng)頁開發(fā)不可或缺的要素。2.8HTML、CSS、JS簡介HTML5是由W3C與網(wǎng)頁超文本技術工作小組（WebHypertextAppli