WebGIS设计与实现原理

WebGIS 设计与实现原理

褫其华衮，示人本相系列之一

2006-2-18

cheungmine

1 什么是WebGIS

    我的定义是：在 internet领域内，向WWW服务器请求地图数据或与之相关的操作，从而获得地图并呈现给最终用户的过程。几点共识是：客户端不必安装任何插件（当然必要的浏览器和XML支持是少不了的）；服务端动态生成地图（强调这一点，是因为这样的Webgis引擎才符合工业标准。否则只能称为带有地图图片的网站）。符合上述定义的Webgis的优点是显而易见的：

（ 1）地图由服务器动态按需生成，发送给客户端只是最终生成的图片（我的经验是png格式为好），对客户端的要求降到最低。

（ 2）利用服务器的中心控制、监视和审计，保障了数据的安全和实现的一致性。

（ 3）方便部署的特征，使升级和扩展都异常简单。

因此，我希望以后在谈论 Webgis的时候，再也不要听到Plugin、ActiveX、Applet之类的字眼。

2 Webgis 技术原理

    说了一大堆，就要谈到核心实现了。别以为我在这里胡吹海侃，我确实是真的把自己的体会和经验（教训）无偿的奉献给莘莘学子。我的体会是：

（ 1）一种技术，如果太过复杂，就称不上是好技术。比如质能方程E=MC­­*C其简单和优美。所以，我以为宇宙的定律就是简单的规则，当然，多数我们还没发现。

（ 2）一种实现，如果要写一大堆的代码，仍然不是一种好的实现。就比如夸一个人长的美，说一千道一万，不如就2个字：好看。

秉承这个原则，下面介绍我的技术：

（ 1）客户端（IE）采用AJAX，直接调用服务端的Services。

（ 2）服务端编写Web Services，响应客户的请求。

原理就这些，为什么我就不说了，如果你不知道，说明你还需要学啊学啊学。

3 Webgis 实现

    先说服务端的实现。按上面说的，就是写 Web Services（Web服务）。可能目前没有比写Web Services更时髦的了。还有人说Google Web API要代替传统的Win32API。其实这完全是2种计算模式，谁也代替不了谁。许多专家就喜欢炒作，把媒体那一套应用到我们这个技术领域，误导消费者。

    其实，若不是浏览器大行其道， Webgis算个啥啊。这社会从来就没公平过，好好的C/S不用，非强迫我们在浏览器里搞啊搞的。没办法，就搞吧，看谁搞得过谁？

    写 Web Services有很多语言可写，什么C#、Java、C++等等等等。需要一套称之为Webgis API的东西。设计这样一套API让AJAX调用。怎么设计呢，我会把我的接口公布出来，供大家参考漫骂。

    其实最重要的是服务端的地图生成引擎（引擎就是发动机）。我自己实现了一个（带 VVT-i的啊），没有的要自己实现，或者买个现成的（比如MapObjects）。

    该说客户端了。 AJAX吗，其实就是JavaScript + XMLHttpRequest（微软版本）对象啊。就别用什么Webservices.htc了，虽然是微软写的，还真他妈不好用。我从高人那里抄了一个，改了改，就用上了。看我上篇文章啊，那个是100%的源代码，没错误的啊。

    剩下的再说就显得多余了。画个体系结构图吧：

 (图象怎么显示不出来??)

WebGIS体系结构图

4 小贴示

    看到这里你是不是觉得恶心了，提示就提示干嘛贴示啊。不是有国内北大高人翻译《 ATL 技术内幕》非满纸的“控制”。我看了就别扭，国内叫“控件”，这个还比较舒服。翻译的就别提多牵强了。

（ 1）服务端要以多线程（IIS进程）服务请求。

（ 2）地图引擎加载数据，要能够静态和动态2种模式载入。

（ 3）绝对不要想着传矢量的数据，传图片最好，哪怕未来网络带宽提高100倍。

（ 4）写的要绝对健壮，不然把IIS搞瘫了。

（ 5）记得在服务端保持客户状态啊。

5 附录：Webgis WebServices 接口和方法

也许一不小心成了标准呢？其实就是想让读者在做这方面的设计时，有个参考，反面典型也好。我把修改数据方面的 API去掉了，太危险了，还是不说出来的好。

// Webgis
 接口方法说明
 
// 2006
 年8月
 
// ATL Server Webgis Services Created by [email protected]
 
//
 
// 
 关于MtkWebgisService
 
//
 
// 
 取得服务相关信息
 
HRESULT 
 about
 ([out, retval] BSTR *Info);
 

  

 
// 
 取得服务器日期时间
 
HRESULT 
 svrtime
 ([out, retval] mtkTime *time
 );
 

  

 
//
 
// 
 登入与登出, login必须是第1个调用的服务端方法
 
//
 
// 
 登入系统, 获得用户令牌和全图URL, 以后任何方法调用必须给出令牌
 
HRESULT 
 login
 ([in] BSTR Username, [in] BSTR Password);
 

  

 

  

 
// 
 登出系统, 注销用户令牌
 
HRESULT 
 logout
 ();
 
　
 
//
 
// 
 基本信息
 
//
 
// 
 当前MTK Canvas版本
 
HRESULT 
 version
 ([out, retval] BSTR *Ver);
 

  

 
// 
 取得全部图层信息, 以XML内联返回
 
HRESULT 
 mapinfo
 ([out, retval] BSTR *xmlInfo);
 

  

 
// 
 取得全部图层信息, 返回生成的XML的URL
 
HRESULT 
 mapxml
 ([out, retval] BSTR *xmlURL);
 

  

 
// 
 取得图层信息, 以XML内联返回
 
HRESULT 
 layinfo
 ([in] LONG LayerIndex, [out, retval] BSTR *xmlInfo);
 

  

 
// 
 取得图形属性信息, 以XML内联返回. 若图层索引为>=MTK_TMPLAYER_INDEX, 则在临时层上
 
HRESULT 
 shpinfo
 ([in] LONG LayerIndex, [in] LONG fromShapeIndex, [in] LONG fetchCount, [out, retval] BSTR *xmlInfo);
 

  

 
// 
 取得图形属性信息, 返回生成的XML的URL. 若图层索引为>=MTK_TMPLAYER_INDEX, 则在临时层上
 
HRESULT 
 shpxml
 ([in] LONG LayerIndex, [in] LONG fromShapeIndex, [in] LONG fetchCount, [out, retval] BSTR *xmlURL);
 
　
 
//
 
// 
 地图浏览和点查
 
//
 
// 
 刷新地图, 取地图imgURL
 
HRESULT 
 refresh
 ([out] DOUBLE* Scale, [out, retval] BSTR *imgURL);
 

  

 
// 
 地图控制显示比例
 
HRESULT 
 scale
 ([out] DOUBLE* minScale, [out] DOUBLE* maxScale);
 

  

 
// 
 按比例显示地图, 不改变当前地图中心位置
 
HRESULT 
 zoom
 ([in] DOUBLE Scale);
 

  

 
// 
 指定视图位置放大或缩小地图, 指定放大缩小的百分比
 
HRESULT 
 zoomat
 ([in] mtkPoint Pos, [in] SHORT Percent);
 

  

 
// 
 开窗显示地图, 指定视图上的2点
 
HRESULT 
 zoomext
 ([in] mtkPoint Pos1, [in] mtkPoint Pos2);
 
// 
 开窗显示地图, 指定地图上的2点
 
HRESULT 
 zoomext2
 ([in] mtkPoint Pt1, [in] mtkPoint Pt2);
 

  

 
// 
 移动地图, 指定视图上的2点
 
HRESULT 
 move
 ([in] mtkPoint fromPos, [in] mtkPoint toPos);
 

  

 
// 
 选中图形对象, 指定视图上的点. 返回对象的sid负值和所在的图层索引和对象信息
 
HRESULT 
 identify
 ([in] mtkPoint Pos, [out] LONG* _sid, [out] LONG* layId, [out, retval] BSTR* shpInfo);
 

  

 
// 
 设置图层状态属性, 指定层的索引和状态名称, 状态值
 
HRESULT 
 setlayer
 ([in] LONG LayerIndex, [in] mtkEnumLayerState State, [in] bool
 

  

 
// 
 以指定视图上的点为中心, 定位地图
 
HRESULT 
 centerat
 ([in] mtkPoint Pos);
 

  

 
// 
 以指定地图坐标点为中心, 定位地图
 
HRESULT 
 centerat2
 ([in] mtkPoint Pt);
 

  

 
// 
 地图翻页, 指定方向Up,Down,Right,Left和页面重叠百分率0%~100%"
 
HRESULT 
 flip
 ([in] mtkEnumFlip Direction, [in] SHORT Overlap);
 

  

 
// 
 清除选中的对象
 
HRESULT 
 clear
 ();
 

  

 
//
 
// 
 地图测量, 视图上的点串
 
//
 
// 
 地图测量, 返回距离, 面积和地图单位
 
HRESULT 
 measure
 ([in] mtkPoints PathPoints, [out] DOUBLE* Length, [out] DOUBLE* Area, [out] BSTR* Unit);
 

  

 
// 
 地图测量, 返回距离, 面积和地图单位
 
HRESULT 
 measure2
 ([in] BSTR PathString, [out] DOUBLE* Length, [out] DOUBLE* Area, [out] BSTR* Unit);
 
　
 
//
 
// 
 坐标变换: 视图(view)与数据(data)之间的正反坐标变换
 
//
 
// 
 取得地图当前数据坐标范围
 
HRESULT 
 extent
 ([out] DOUBLE* MinX, [out] DOUBLE* MinY, [out] DOUBLE* MaxX, [out] DOUBLE* MaxY);
 

  

 
// 
 视图点变换到数据坐标点
 
HRESULT 
 vp2dp
 ([in] LONG VX, [in] LONG VY, [out] DOUBLE* DX, [out] DOUBLE* DY);
 

  

 

  

 
// 
 数据坐标点变换到视图点
 
HRESULT 
 dp2vp
 ([in] DOUBLE DX, [in] DOUBLE DY, [out] LONG* VX, [out] LONG* VY);
 

  

 
// 
 视图点串变换到数据坐标点串
 
HRESULT 
 vs2ds
 ([in] BSTR VS, [out, retval] BSTR* DS);
 

  

 
// 
 数据坐标点串变换到视图点串
 
HRESULT 
 ds2vs
 ([in] BSTR DS, [out, retval] BSTR* VS);
 

  

 
//
 
// 
 空间查询与分析
 
//
 
// 
 重置过滤器. 清除所有以前设置的过滤器
 
HRESULT 
 resetFilters
 ();
 

  

 
// 
 设置过滤器, 可以多次调用此方法以设置多个过滤器, 只要服务端支持多过滤. 返回过滤器总数
 
HRESULT 
 addFilter
 ([in] mtkFilter Filter, [out, retval] LONG* Count);
 

  

 
// 
 根据条件查找图形对象, 返回查询到的对象数. 查询结果图层为临时层, 索引为i+MTK_TMPLAYER_INDEX
 
HRESULT 
 findShapes
 ([in] LONG LayerIndex, [in] BSTR SqlClause, [in] bool
 

  

 
// 
 生成缓冲区图形, 返回目标图形sid. 此操作都在跟踪层中
 
HRESULT 
 bufferShape
 ([in] LONG sid, [in] DOUBLE Distance, [out, retval] LONG* sidDst);
 

  

 
// 
 将非跟踪层中的图形数据保存到跟踪层中, 返回图形sid
 
HRESULT 
 trackShape
 ([in] LONG LayerIndex, [in] LONG ShapeIndex, [out, retval] LONG* sid);
 

  

 
//
 
// 
 图形编辑
 
//
 
// 
 创建新图形对象, 返回图形对象的ID
 
HRESULT 
 createShape
 ([in] mtkEnumGeometry GType, [out, retval] LONG* sid);
 

  

 
// 
 向新图形对象中增加视图上的点, 象素坐标
 
HRESULT 
 addPt
 ([in] LONG sid, [in] mtkPoint Pos);
 

  

 
// 
 向新图形对象中增加点, 地图坐标
 
HRESULT 
 addPt2
 ([in] LONG sid, [in] mtkPoint Pt);
 

  

 
// 
 向图形对象中增加单一属性, 指明列索引0-based, 列值
 
HRESULT 
 setCol
 ([in] LONG sid, [in] SHORT colId, [in] BSTR colVal);
 

  

 
// 
 清除指定sid的图形. 绘制的图形都保存在跟踪层中. sid=0全部删除
 
HRESULT 
 clearShape
 ([in] LONG sid);