WebGIS原理與應用朱進蘇州科技大學環(huán)境學院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資源的類型4.3聚合應用的設計與開發(fā)4.4挑戰(zhàn)與前景2024/5/30slide3學習目標了解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-西裝搭配運動鞋2024/5/30slide7演化與影響概念聚合是動態(tài)地組合多個網(wǎng)站的資源，從而創(chuàng)建新的網(wǎng)頁或應用的一種開發(fā)方法在20世紀90年代web服務出現(xiàn)時已經(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網(wǎng)站資源的技術(shù)門檻，使聚合變得容易2024/5/30slide8演化與影響概念GIS將多個來源的多個圖層或數(shù)據(jù)集集成起來，因此GIS對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應用絕大部分都屬于聚合2024/5/30slide9演化與影響聚合實例惠惠網(wǎng)(/)等比價網(wǎng)站從多個零售網(wǎng)站提取商品的價格信息，并將其組織在一個頁面上，因此買家可以找到最合算的商品2024/5/30slide10演化與影響聚合實例搜房網(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)犯罪活動信息2024/5/30slide12演化與影響聚合實例中國臺風網(wǎng)(/)顯示當前和歷史臺風信息，為公眾提供臺風路徑和預報等信息2024/5/30slide13演化與影響聚合實例ArcGISonline(http:///)中注冊的數(shù)以千計的地圖應用是將ArcGISonline基礎(chǔ)底圖與用戶發(fā)布的各種專題地理信息聚合而成的2024/5/30slide14演化與影響聚合實例LandScope網(wǎng)站(http:///map)是NaturServe與國家地理雜志(NationalGeographic)聯(lián)合開發(fā)的，聚合了自然保護地圖圖層、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要點Web資源：web資源可以是內(nèi)容（數(shù)據(jù)和地圖）或功能（操作或過程）動態(tài)性：聚合應用與其資源之間是動態(tài)連接的，如果信息源被更新，聚合也會自動更新多個網(wǎng)站：其中的資源也可以是聚合應用本身2024/5/30slide16地理聚合概念是包含至少一項地理內(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，蘊含著“疊加”這一GIS核心概念疊加包括拓撲疊加（疊加分析）和視覺疊加，前者設計多個圖層之間的分割計算，后者未進行分割計算目前地理聚合大多是視覺疊加，在基礎(chǔ)底圖上顯示專題信息拓撲疊加也有應用，如洪水邊界與城市邊界進行拓撲疊加，計算城市被洪水淹沒面積2024/5/30slide17服務端/客戶端聚合服務端聚合2005年之前，聚合主要由政府部門、研究機構(gòu)所倡導，在服務端調(diào)用和組合多個Web服務需要專用編程工具和復雜的服務器端開發(fā)，涉及復雜的服務器端部署，工作量和難度都很大2024/5/30slide18服務端/客戶端聚合服務端聚合2024/5/30slide19服務端/客戶端聚合客戶端聚合2005年，聚合開始在客戶端，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，其它開發(fā)人員破解其源碼，構(gòu)建聚合應用谷歌、微軟、雅虎等大公司開始發(fā)布瀏覽器端Javascript

API，ESRI也發(fā)布了針對JS、Flex、Silverlight的API這些API大大降低了構(gòu)建地理聚合的難度，聚合開始盛行2024/5/30slide20聚合對GIS的重要影響建立了一種良好的、被普遍采用的WebGIS設計模式共同的設計模式(DesignPattern)：該模式快速、簡單目前絕大多數(shù)WeGIS應用都是聚合，并采用該設計模式2024/5/30slide21WebGIS應用=基礎(chǔ)底圖+操作圖層+任務聚合對GIS的重要影響推動了WebGIS應用開發(fā)的大眾化聚合的簡單性鼓勵了公眾的積極參與，促進了新地理學(Neogeography)和自發(fā)式地理信息(VGI)的發(fā)展聚合將家庭照片、網(wǎng)絡攝像頭、微博、新聞事件、球賽、拍賣、奧運火炬接力等顯示在地圖上很多聚合應用沒有清晰的商業(yè)目的，純碎為了好玩2024/5/30slide22聚合對GIS的重要影響萬維網(wǎng)作為你的數(shù)據(jù)庫和GIS服務器Sun公司的JohnGage(1942-)與1984年提出了名言“Thenetworkisthecomputer”設想未來的單個計算機將能利用整個網(wǎng)絡上分布的資源來擴展存儲能力，提高計算性能很多單位業(yè)務資金不足，沒有自己的數(shù)據(jù)庫和服務器，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資源的類型2024/5/30slide24Web資源分類聚合的基礎(chǔ)：包含web內(nèi)容和功能的web資源分為兩大類：有編程接口的資源、無編程接口的資源有編程接口的資源包含web服務和客戶端API，特別是瀏覽器端API，比較容易聚合無編程接口的資源主要是HTML文檔，需進行復雜的數(shù)據(jù)提取，難以直接聚合2024/5/30slide25Web資源分類2024/5/30slide26瀏覽器端API介紹比較容易聚合，是最受歡迎的一類接口它一方面解決了與web服務的互動，另一方面可以與用戶互動（檢測客戶鼠標移動、計算新的地圖范圍等）包括JS、Flex、SilverlightAPI和Web微件JS配合Dojo工具包，可以支持復雜的圖形顯示和用戶交互Flex和SilverlightAPI具有良好的圖形支持、動畫效果和用戶交互性能，適合于富互聯(lián)網(wǎng)應用2024/5/30slide27瀏覽器端API和Web服務的比較2024/5/30slide28Web服務瀏覽器端API執(zhí)行位置Web服務器瀏覽器使用語言獨立于編程語言，可使用任何語言編寫和調(diào)用取決于特定的編程語言，JS、Flex和Silverlight需要相應的開發(fā)語言性能提供服務器端功能，能操作數(shù)據(jù)庫；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控制等關(guān)系等待瀏覽器端API或其它語言調(diào)用通常包裝Web服務，特別是REST風格的Web服務；能根據(jù)用戶的交互自動地調(diào)用Web服務瀏覽器端API對應聚合設計模式三部分的類對應基礎(chǔ)底圖、業(yè)務圖層和任務三部分，瀏覽器端API提供對應的類地圖：ArcGISServer支持制作動態(tài)地圖和瓦塊地圖、WMS、WMTS、KML等。地圖類包含有鼠標與鍵盤事件的監(jiān)聽功能，方便實現(xiàn)地圖與用戶間的交互2024/5/30slide29瀏覽器端API對應聚合設計模式三部分的類圖形：表達可操作圖層，包括查詢與分析的結(jié)果。圖形是矢量的，具有坐標和屬性，以符號顯示，以信息窗口顯示其詳細信息圖形的坐標和屬性被下載到瀏覽器端，其顯示符號可以在服務器端指定(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+屬性+符號+信息窗口瀏覽器端API對應聚合設計模式三部分的類圖形：瀏覽器API能以多種方式顯示圖形（下圖）2024/5/30slide31瀏覽器端API對應聚合設計模式三部分的類圖形：瀏覽器端能同時顯示的矢量圖形數(shù)量是有限的，大致在數(shù)千個左右，超過之后性能降低。如果數(shù)據(jù)量很大，可以采用比例尺依賴(放大到一定比例尺時才顯示該業(yè)務圖層)或采用地圖類(瓦塊和動態(tài)地圖)2024/5/30slide32放大瀏覽器端API對應聚合設計模式三部分的類任務：瀏覽器與服務端交互，執(zhí)行查詢、編輯、地理編碼、路徑分析和幾何投影等地理處理任務（下圖）2024/5/30slide33Web微件概念Web微件(Webwidget)進一步簡化了聚合開發(fā)是嵌入網(wǎng)頁的短代碼，封裝了若干行HTML和JS代碼，也有Flex或Silverlight的微件2024/5/30slide34Web微件實例幾行簡單的HTML源碼，嵌入到另一個HTML頁面，即可顯示一個地圖應用（圖）2024/5/30slide35移動平臺API概念智能手機和平板電腦的開發(fā)接口原理類似瀏覽器端接口，調(diào)用和組合web服務，通過觸摸屏與用戶交互需要采用ObjectC(iOS)，Java(Android)等語言，開發(fā)難度略大2024/5/30slide36幕后英雄Web服務概念瀏覽器端API的幕后英雄是Web服務（主要是REST接口）ArcGIS.com地理信息門戶網(wǎng)站發(fā)布各種Web服務如果網(wǎng)上沒有自己所需資源，各種機構(gòu)也可以發(fā)布自己的Web服務，如USGS美國地質(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服務概念GeoNames-全球地名數(shù)據(jù)庫-地理編碼(Geocoding)把各種來源的免費數(shù)據(jù)進行集成并制作成一個數(shù)據(jù)庫或一系列的Web服務GeoNames：

http:///回答了諸如此類的問題：這個地方在哪兒？它的坐標是多少？它屬于哪個地區(qū)或哪個省？2024/5/30slide38幕后英雄Web服務概念GeoNames將RSS（無地理信息）轉(zhuǎn)化為GeoRSS（包含地理信息）的Web服務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，并補充到RSS中，生成GeoRSS說明：http:///rss-to-georss-converter.html2024/5/30slide39幕后英雄Web服務概念API：/rssToGeoRSS?Ex:/rssToGeoRSS?feedUrl=/reuters/worldNews&username=demo返回一個RSS種子(feed)，包含了其中每個地名的經(jīng)緯度信息，由于性能限制，最多20個地名2024/5/30slide40無正式接口的Web資源概念萬維網(wǎng)上最主要的資源：HTML頁面難以供Mashup使用：HTML是供人閱讀的，沒有正式的編程接口，它混合了內(nèi)容和樣式，計算機難以解析對HTML源代碼字符串進行處理，抓取信息的方式稱為屏幕抓取（Webscraping）或抓屏抓取的內(nèi)容若沒有地理坐標，還需進行地理編碼2024/5/30slide41Webscraping2024/5/30slide42無正式接口的Web資源概念Web抓取與地理編碼通常在服務端完成，因為比較復雜只需處理一次，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無正式接口的Web資源概念Web抓取與地理編碼通常在服務端完成，因為比較復雜只需處理一次，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無正式接口的Web資源概念抓屏是一種不雅的解決方案1，開發(fā)者需針對資源編寫特點程序，不具有通用性，且web頁面常常發(fā)生變化，導致其不再適用。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聚合應用的設計與開發(fā)2024/5/30slide46構(gòu)建聚合的步驟需求分析，明確目標系統(tǒng)設計，按基礎(chǔ)底圖、業(yè)務圖層和任務分別列出所需的web資源使用地理信息門戶網(wǎng)站和Web搜索引擎查找所需資源，評估資源質(zhì)量、可用性和編程接口，并估算費用和工作量（可選）使用自己采集或購買的數(shù)據(jù)，發(fā)布服務聚合測試、調(diào)試部署、發(fā)布2024/5/30slide47聚合的兩種方式配置（無需編程）使用ArcGISViewForFlex，ArcGISViewForSilverlight能夠聚合多種資源，無需編程。舉例：ArcGISViewForFlex/en/communities/flex-viewer/2024/5/30slide48聚合的兩種方式配置（無需編程）-ArcGISViewForFlex兩種使用方式快速搭建WebGIS應用，數(shù)據(jù)顯示、圖形查詢、屬性查詢、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，“所見即所得”自動修改XML配置文件來配置2024/5/30slide49聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide50聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide51聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide52聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide53聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide54聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide55聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide56聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide57聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide58聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide59聚合的兩種方式配置（無需編程）2024/5/30slide60聚合的兩種方式配置（無需編程）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)之上進行修改，以便快速開發(fā)。https:///Esri/arcgis-viewer-flex/releases開發(fā)全新應用，利用ArcGISJS、Flex和Silverlight的編程接口來開發(fā)2024/5/30slide62聚合的兩種方式2024/5/30slide63聚合適用于多種應用，特別是事態(tài)感知、應急管理和制作情勢圖。指揮中心需要掌握全面的信息，以便快速決策。聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide64美國洛馬琳達大學醫(yī)療中心的高級應急響應GIS（AdvancedEmergencyGIS，AEGIS）使用聚合進行醫(yī)療應急響應項目目標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)療中心需要應對車禍、緊急病癥、暴力犯罪、地震、火災等和醫(yī)療相關(guān)的突發(fā)性事件把本地的實時事態(tài)可視化，實時顯示突發(fā)性事件的位置、應急人員和設備的分布、地面交通和氣象條件，以作出最快、最優(yōu)的決策、把病人最快的運送到最合適的醫(yī)院聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide65項目所需的Web資源基礎(chǔ)底圖街道圖：ArcGISOnline航空影像：ArcGISOnline重要設施：從政府獲取，包括消防站、警局、機場、商廈、學校等，利用ArcGISServer發(fā)布成地圖服務聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide66項目所需的Web資源可操作圖層交通事故：加州告訴公路巡警網(wǎng)站，HTML高速公路車速與照片：加州交通部網(wǎng)站，txt格式救援飛機和地面車輛：醫(yī)療直升機、警用直升機、消防車、救護車和警車的實時位置，來自Air-Talk公司的SOAP類型Web服務醫(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，來自于南加州醫(yī)院協(xié)會的Web服務，XML格式聚合案例-事態(tài)感知聚合2024/5/30slide67項目所需的Web資源任務地址匹配：ArcGISOnline的Web服務，把緊急求救電話的地址轉(zhuǎn)換為地理坐標事故查詢：本項目開發(fā)的RESTWeb服務其他：如基于實時的道路堵塞情況計算最佳行車路徑、計算危險品泄漏的大氣擴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實現(xiàn)交通事故、車速信息-沒有正式編程接口地面車輛、直升機基于SOAP的Web服務，難以被Browser語言使用醫(yī)院分流狀態(tài)沒有地理坐標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，由于處理復雜，因此放在服務器端使用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)處理在服務端使用DotNet程序?qū)崿F(xiàn)瀏覽器端使用ArcGISJSAPI實現(xiàn)移動端使用ArcGISMobile實現(xiàn)底圖聚合：ArcGISJSAPI聚合ArcGISServer地圖服務可操作圖層聚合：使用AJAX技術(shù)，對不同的數(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