第4章-地理信息的聚合

WebGIS原理與應(yīng)用朱進(jìn)蘇州科技大學(xué)環(huán)境學(xué)院2024年5月30日第4章地理信息的聚合2024/5/30slide2地理信息的聚合4.1演化與影響4.2Web資源的類(lèi)型4.3聚合應(yīng)用的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)4.4挑戰(zhàn)與前景2024/5/30slide3學(xué)習(xí)目標(biāo)了解2024/5/30slide44.1演化與影響2024/5/30slide5演化與影響概念聚合(Mashup)起源于Popmusic，俗稱(chēng)混搭，是將多首歌曲混合或拼接而做成一首新的歌曲-創(chuàng)新的方式古巨基-情歌王2024/5/30slide6演化與影響概念混搭服飾-西裝搭配運(yùn)動(dòng)鞋2024/5/30slide7演化與影響概念聚合是動(dòng)態(tài)地組合多個(gè)網(wǎng)站的資源，從而創(chuàng)建新的網(wǎng)頁(yè)或應(yīng)用的一種開(kāi)發(fā)方法在20世紀(jì)90年代web服務(wù)出現(xiàn)時(shí)已經(jīng)存在但到2005年瀏覽器端API的普遍使用，極大的降低了集成多個(gè)網(wǎng)站資源的技術(shù)門(mén)檻，使聚合變得容易2024/5/30slide8演化與影響概念GIS將多個(gè)來(lái)源的多個(gè)圖層或數(shù)據(jù)集集成起來(lái)，因此GIS對(duì)聚合有天然的需求聚合使得人們可以容易地使用其他結(jié)構(gòu)的web資源，如數(shù)據(jù)、地圖和分析功能今天WebGIS應(yīng)用絕大部分都屬于聚合2024/5/30slide9演化與影響聚合實(shí)例惠惠網(wǎng)(/)等比價(jià)網(wǎng)站從多個(gè)零售網(wǎng)站提取商品的價(jià)格信息，并將其組織在一個(gè)頁(yè)面上，因此買(mǎi)家可以找到最合算的商品2024/5/30slide10演化與影響聚合實(shí)例搜房網(wǎng)(/)組合房屋租售信息和百度地圖，能查看哪里有房屋、了解房屋的地理位置和周邊環(huán)境2024/5/30slide11演化與影響聚合實(shí)例CrimeMapping網(wǎng)(http://www.crimemapping.it/)顯示犯罪數(shù)據(jù)和地圖，為公眾提供社區(qū)犯罪活動(dòng)信息2024/5/30slide12演化與影響聚合實(shí)例中國(guó)臺(tái)風(fēng)網(wǎng)(/)顯示當(dāng)前和歷史臺(tái)風(fēng)信息，為公眾提供臺(tái)風(fēng)路徑和預(yù)報(bào)等信息2024/5/30slide13演化與影響聚合實(shí)例ArcGISonline(http:///)中注冊(cè)的數(shù)以千計(jì)的地圖應(yīng)用是將ArcGISonline基礎(chǔ)底圖與用戶發(fā)布的各種專(zhuān)題地理信息聚合而成的2024/5/30slide14演化與影響聚合實(shí)例LandScope網(wǎng)站(http:///map)是NaturServe與國(guó)家地理雜志(NationalGeographic)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的，聚合了自然保護(hù)地圖圖層、多媒體數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)。2024/5/30slide15演化與影響聚合的三個(gè)要點(diǎn)Web資源：web資源可以是內(nèi)容（數(shù)據(jù)和地圖）或功能（操作或過(guò)程）動(dòng)態(tài)性：聚合應(yīng)用與其資源之間是動(dòng)態(tài)連接的，如果信息源被更新，聚合也會(huì)自動(dòng)更新多個(gè)網(wǎng)站：其中的資源也可以是聚合應(yīng)用本身2024/5/30slide16地理聚合概念是包含至少一項(xiàng)地理內(nèi)容或功能的聚合地理聚合將具有相同地理位置的多種數(shù)據(jù)源集成，蘊(yùn)含著“疊加”這一GIS核心概念疊加包括拓?fù)浏B加（疊加分析）和視覺(jué)疊加，前者設(shè)計(jì)多個(gè)圖層之間的分割計(jì)算，后者未進(jìn)行分割計(jì)算目前地理聚合大多是視覺(jué)疊加，在基礎(chǔ)底圖上顯示專(zhuān)題信息拓?fù)浏B加也有應(yīng)用，如洪水邊界與城市邊界進(jìn)行拓?fù)浏B加，計(jì)算城市被洪水淹沒(méi)面積2024/5/30slide17服務(wù)端/客戶端聚合服務(wù)端聚合2005年之前，聚合主要由政府部門(mén)、研究機(jī)構(gòu)所倡導(dǎo)，在服務(wù)端調(diào)用和組合多個(gè)Web服務(wù)需要專(zhuān)用編程工具和復(fù)雜的服務(wù)器端開(kāi)發(fā)，涉及復(fù)雜的服務(wù)器端部署，工作量和難度都很大2024/5/30slide18服務(wù)端/客戶端聚合服務(wù)端聚合2024/5/30slide19服務(wù)端/客戶端聚合客戶端聚合2005年，聚合開(kāi)始在客戶端，特別是瀏覽器端盛行，在線地圖使用Javascript和AJAX(異步Javascript與XML)技術(shù)提供地圖，其它開(kāi)發(fā)人員破解其源碼，構(gòu)建聚合應(yīng)用谷歌、微軟、雅虎等大公司開(kāi)始發(fā)布瀏覽器端Javascript

API，ESRI也發(fā)布了針對(duì)JS、Flex、Silverlight的API這些API大大降低了構(gòu)建地理聚合的難度，聚合開(kāi)始盛行2024/5/30slide20聚合對(duì)GIS的重要影響建立了一種良好的、被普遍采用的WebGIS設(shè)計(jì)模式共同的設(shè)計(jì)模式(DesignPattern)：該模式快速、簡(jiǎn)單目前絕大多數(shù)WeGIS應(yīng)用都是聚合，并采用該設(shè)計(jì)模式2024/5/30slide21WebGIS應(yīng)用=基礎(chǔ)底圖+操作圖層+任務(wù)聚合對(duì)GIS的重要影響推動(dòng)了WebGIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)的大眾化聚合的簡(jiǎn)單性鼓勵(lì)了公眾的積極參與，促進(jìn)了新地理學(xué)(Neogeography)和自發(fā)式地理信息(VGI)的發(fā)展聚合將家庭照片、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、微博、新聞事件、球賽、拍賣(mài)、奧運(yùn)火炬接力等顯示在地圖上很多聚合應(yīng)用沒(méi)有清晰的商業(yè)目的，純碎為了好玩2024/5/30slide22聚合對(duì)GIS的重要影響萬(wàn)維網(wǎng)作為你的數(shù)據(jù)庫(kù)和GIS服務(wù)器Sun公司的JohnGage(1942-)與1984年提出了名言“Thenetworkisthecomputer”設(shè)想未來(lái)的單個(gè)計(jì)算機(jī)將能利用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上分布的資源來(lái)擴(kuò)展存儲(chǔ)能力，提高計(jì)算性能很多單位業(yè)務(wù)資金不足，沒(méi)有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器，但可以利用聚合從web上獲得所需的數(shù)據(jù)、地圖和分析模型2024/5/30slide234.2Web資源的類(lèi)型2024/5/30slide24Web資源分類(lèi)聚合的基礎(chǔ)：包含web內(nèi)容和功能的web資源分為兩大類(lèi)：有編程接口的資源、無(wú)編程接口的資源有編程接口的資源包含web服務(wù)和客戶端API，特別是瀏覽器端API，比較容易聚合無(wú)編程接口的資源主要是HTML文檔，需進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)提取，難以直接聚合2024/5/30slide25Web資源分類(lèi)2024/5/30slide26瀏覽器端API介紹比較容易聚合，是最受歡迎的一類(lèi)接口它一方面解決了與web服務(wù)的互動(dòng)，另一方面可以與用戶互動(dòng)（檢測(cè)客戶鼠標(biāo)移動(dòng)、計(jì)算新的地圖范圍等）包括JS、Flex、SilverlightAPI和Web微件JS配合Dojo工具包，可以支持復(fù)雜的圖形顯示和用戶交互Flex和SilverlightAPI具有良好的圖形支持、動(dòng)畫(huà)效果和用戶交互性能，適合于富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用2024/5/30slide27瀏覽器端API和Web服務(wù)的比較2024/5/30slide28Web服務(wù)瀏覽器端API執(zhí)行位置Web服務(wù)器瀏覽器使用語(yǔ)言獨(dú)立于編程語(yǔ)言，可使用任何語(yǔ)言編寫(xiě)和調(diào)用取決于特定的編程語(yǔ)言，JS、Flex和Silverlight需要相應(yīng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言性能提供服務(wù)器端功能，能操作數(shù)據(jù)庫(kù)；不提供用戶界面和用戶交互功能提供瀏覽器端功能，包括用戶交互和鼠標(biāo)控制等關(guān)系等待瀏覽器端API或其它語(yǔ)言調(diào)用通常包裝Web服務(wù)，特別是REST風(fēng)格的Web服務(wù)；能根據(jù)用戶的交互自動(dòng)地調(diào)用Web服務(wù)瀏覽器端API對(duì)應(yīng)聚合設(shè)計(jì)模式三部分的類(lèi)對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)底圖、業(yè)務(wù)圖層和任務(wù)三部分，瀏覽器端API提供對(duì)應(yīng)的類(lèi)地圖：ArcGISServer支持制作動(dòng)態(tài)地圖和瓦塊地圖、WMS、WMTS、KML等。地圖類(lèi)包含有鼠標(biāo)與鍵盤(pán)事件的監(jiān)聽(tīng)功能，方便實(shí)現(xiàn)地圖與用戶間的交互2024/5/30slide29瀏覽器端API對(duì)應(yīng)聚合設(shè)計(jì)模式三部分的類(lèi)圖形：表達(dá)可操作圖層，包括查詢(xún)與分析的結(jié)果。圖形是矢量的，具有坐標(biāo)和屬性，以符號(hào)顯示，以信息窗口顯示其詳細(xì)信息圖形的坐標(biāo)和屬性被下載到瀏覽器端，其顯示符號(hào)可以在服務(wù)器端指定(在MXD文件中指定)，也可以在瀏覽器端指定2024/5/30slide30圖形=幾何坐標(biāo)+屬性+符號(hào)+信息窗口瀏覽器端API對(duì)應(yīng)聚合設(shè)計(jì)模式三部分的類(lèi)圖形：瀏覽器API能以多種方式顯示圖形（下圖）2024/5/30slide31瀏覽器端API對(duì)應(yīng)聚合設(shè)計(jì)模式三部分的類(lèi)圖形：瀏覽器端能同時(shí)顯示的矢量圖形數(shù)量是有限的，大致在數(shù)千個(gè)左右，超過(guò)之后性能降低。如果數(shù)據(jù)量很大，可以采用比例尺依賴(lài)(放大到一定比例尺時(shí)才顯示該業(yè)務(wù)圖層)或采用地圖類(lèi)(瓦塊和動(dòng)態(tài)地圖)2024/5/30slide32放大瀏覽器端API對(duì)應(yīng)聚合設(shè)計(jì)模式三部分的類(lèi)任務(wù)：瀏覽器與服務(wù)端交互，執(zhí)行查詢(xún)、編輯、地理編碼、路徑分析和幾何投影等地理處理任務(wù)（下圖）2024/5/30slide33Web微件概念Web微件(Webwidget)進(jìn)一步簡(jiǎn)化了聚合開(kāi)發(fā)是嵌入網(wǎng)頁(yè)的短代碼，封裝了若干行HTML和JS代碼，也有Flex或Silverlight的微件2024/5/30slide34Web微件實(shí)例幾行簡(jiǎn)單的HTML源碼，嵌入到另一個(gè)HTML頁(yè)面，即可顯示一個(gè)地圖應(yīng)用（圖）2024/5/30slide35移動(dòng)平臺(tái)API概念智能手機(jī)和平板電腦的開(kāi)發(fā)接口原理類(lèi)似瀏覽器端接口，調(diào)用和組合web服務(wù)，通過(guò)觸摸屏與用戶交互需要采用ObjectC(iOS)，Java(Android)等語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)難度略大2024/5/30slide36幕后英雄Web服務(wù)概念瀏覽器端API的幕后英雄是Web服務(wù)（主要是REST接口）ArcGIS.com地理信息門(mén)戶網(wǎng)站發(fā)布各種Web服務(wù)如果網(wǎng)上沒(méi)有自己所需資源，各種機(jī)構(gòu)也可以發(fā)布自己的Web服務(wù)，如USGS美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布地震信息2024/5/30slide372016年2月6日高雄地震幕后英雄Web服務(wù)概念GeoNames-全球地名數(shù)據(jù)庫(kù)-地理編碼(Geocoding)把各種來(lái)源的免費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成并制作成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或一系列的Web服務(wù)GeoNames：

http:///回答了諸如此類(lèi)的問(wèn)題：這個(gè)地方在哪兒？它的坐標(biāo)是多少？它屬于哪個(gè)地區(qū)或哪個(gè)?。?024/5/30slide38幕后英雄Web服務(wù)概念GeoNames將RSS（無(wú)地理信息）轉(zhuǎn)化為GeoRSS（包含地理信息）的Web服務(wù)也是一種聚合方式從RSS中抽取地址和地名，找到其經(jīng)緯度，并補(bǔ)充到RSS中，生成GeoRSS說(shuō)明：http:///rss-to-georss-converter.html2024/5/30slide39幕后英雄Web服務(wù)概念A(yù)PI：/rssToGeoRSS?Ex:/rssToGeoRSS?feedUrl=/reuters/worldNews&username=demo返回一個(gè)RSS種子(feed)，包含了其中每個(gè)地名的經(jīng)緯度信息，由于性能限制，最多20個(gè)地名2024/5/30slide40無(wú)正式接口的Web資源概念萬(wàn)維網(wǎng)上最主要的資源：HTML頁(yè)面難以供Mashup使用：HTML是供人閱讀的，沒(méi)有正式的編程接口，它混合了內(nèi)容和樣式，計(jì)算機(jī)難以解析對(duì)HTML源代碼字符串進(jìn)行處理，抓取信息的方式稱(chēng)為屏幕抓?。╓ebscraping）或抓屏抓取的內(nèi)容若沒(méi)有地理坐標(biāo)，還需進(jìn)行地理編碼2024/5/30slide41Webscraping2024/5/30slide42無(wú)正式接口的Web資源概念Web抓取與地理編碼通常在服務(wù)端完成，因?yàn)楸容^復(fù)雜只需處理一次，client都可以使用抓取結(jié)果用XML（GeoRSS）、JSON或其它格式表示2024/5/30slide43無(wú)正式接口的Web資源概念Web抓取與地理編碼通常在服務(wù)端完成，因?yàn)楸容^復(fù)雜只需處理一次，client都可以使用抓取結(jié)果用XML（GeoRSS）、JSON或其它格式表示2024/5/30slide44無(wú)正式接口的Web資源概念抓屏是一種不雅的解決方案1，開(kāi)發(fā)者需針對(duì)資源編寫(xiě)特點(diǎn)程序，不具有通用性，且web頁(yè)面常常發(fā)生變化，導(dǎo)致其不再適用。2，調(diào)用者和提供者之間的關(guān)系不明確，有可能產(chǎn)生糾紛2024/5/30slide454.3聚合應(yīng)用的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)2024/5/30slide46構(gòu)建聚合的步驟需求分析，明確目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，按基礎(chǔ)底圖、業(yè)務(wù)圖層和任務(wù)分別列出所需的web資源使用地理信息門(mén)戶網(wǎng)站和Web搜索引擎查找所需資源，評(píng)估資源質(zhì)量、可用性和編程接口，并估算費(fèi)用和工作量（可選）使用自己采集或購(gòu)買(mǎi)的數(shù)據(jù)，發(fā)布服務(wù)聚合測(cè)試、調(diào)試部署、發(fā)布2024/5/30slide47聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）使用ArcGISViewForFlex，ArcGISViewForSilverlight能夠聚合多種資源，無(wú)需編程。舉例：ArcGISViewForFlex/en/communities/flex-viewer/2024/5/30slide48聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）-ArcGISViewForFlex兩種使用方式快速搭建WebGIS應(yīng)用，數(shù)據(jù)顯示、圖形查詢(xún)、屬性查詢(xún)、在線編輯、數(shù)據(jù)提取、地理編碼等功能手工修改XML配置文件使用ArcGISApplicationBuilderforFlex，“所見(jiàn)即所得”自動(dòng)修改XML配置文件來(lái)配置2024/5/30slide49聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide50聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide51聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide52聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide53聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide54聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide55聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide56聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide57聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide58聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide59聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide60聚合的兩種方式配置（無(wú)需編程）2024/5/30slide61聚合的兩種方式編程ArcGISViewForFlex，ArcGISViewForSilverlight的源代碼可以下載，可以在其基礎(chǔ)之上進(jìn)行修改，以便快速開(kāi)發(fā)。https:///Esri/arcgis-viewer-flex/releases開(kāi)發(fā)全新應(yīng)用，利用ArcGISJS、Flex和Silverlight的編程接口來(lái)開(kāi)發(fā)2024/5/30slide62聚合的兩種方式2024/5/30slide63聚合適用于多種應(yīng)用，特別是事態(tài)感知、應(yīng)急管理和制作情勢(shì)圖。指揮中心需要掌握全面的信息，以便快速?zèng)Q策。聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide64美國(guó)洛馬琳達(dá)大學(xué)醫(yī)療中心的高級(jí)應(yīng)急響應(yīng)GIS（AdvancedEmergencyGIS，AEGIS）使用聚合進(jìn)行醫(yī)療應(yīng)急響應(yīng)項(xiàng)目目標(biāo)和需求位于加州東部，是地震和山林野火的高發(fā)區(qū)，醫(yī)療中心需要應(yīng)對(duì)車(chē)禍、緊急病癥、暴力犯罪、地震、火災(zāi)等和醫(yī)療相關(guān)的突發(fā)性事件把本地的實(shí)時(shí)事態(tài)可視化，實(shí)時(shí)顯示突發(fā)性事件的位置、應(yīng)急人員和設(shè)備的分布、地面交通和氣象條件，以作出最快、最優(yōu)的決策、把病人最快的運(yùn)送到最合適的醫(yī)院聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide65項(xiàng)目所需的Web資源基礎(chǔ)底圖街道圖：ArcGISOnline航空影像：ArcGISOnline重要設(shè)施：從政府獲取，包括消防站、警局、機(jī)場(chǎng)、商廈、學(xué)校等，利用ArcGISServer發(fā)布成地圖服務(wù)聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide66項(xiàng)目所需的Web資源可操作圖層交通事故：加州告訴公路巡警網(wǎng)站，HTML高速公路車(chē)速與照片：加州交通部網(wǎng)站，txt格式救援飛機(jī)和地面車(chē)輛：醫(yī)療直升機(jī)、警用直升機(jī)、消防車(chē)、救護(hù)車(chē)和警車(chē)的實(shí)時(shí)位置，來(lái)自Air-Talk公司的SOAP類(lèi)型Web服務(wù)醫(yī)院分流狀態(tài)：各醫(yī)院急救部的狀態(tài)、目前是否滿員、是否能接受新病人，來(lái)自于南加州醫(yī)院協(xié)會(huì)的Web服務(wù)，XML格式聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide67項(xiàng)目所需的Web資源任務(wù)地址匹配：ArcGISOnline的Web服務(wù)，把緊急求救電話的地址轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)事故查詢(xún)：本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的RESTWeb服務(wù)其他：如基于實(shí)時(shí)的道路堵塞情況計(jì)算最佳行車(chē)路徑、計(jì)算危險(xiǎn)品泄漏的大氣擴(kuò)散模型和影響范圍等。聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide68系統(tǒng)架構(gòu)不是所有的內(nèi)容和功能都可以使用BrowserAPI實(shí)現(xiàn)交通事故、車(chē)速信息-沒(méi)有正式編程接口地面車(chē)輛、直升機(jī)基于SOAP的Web服務(wù)，難以被Browser語(yǔ)言使用醫(yī)院分流狀態(tài)沒(méi)有地理坐標(biāo)以上信息需要使用抓品、地址匹配、投影轉(zhuǎn)換和格式轉(zhuǎn)換等技術(shù)處理，生成GeoRSS這一容易使用的格式，由于處理復(fù)雜，因此放在服務(wù)器端使用DotNet程序處理聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide69系統(tǒng)架構(gòu)聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide70聚合數(shù)據(jù)處理在服務(wù)端使用DotNet程序?qū)崿F(xiàn)瀏覽器端使用ArcGISJSAPI實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端使用ArcGISMobile實(shí)現(xiàn)底圖聚合：ArcGISJSAPI聚合ArcGISServer地圖服務(wù)可操作圖層聚合：使用AJAX技術(shù)，對(duì)不同的數(shù)據(jù)層，以數(shù)秒到數(shù)分鐘的頻率，不斷地把GeoRSS數(shù)據(jù)讀取到