浅谈基于公有云平台ArcgisOnline的WebGIS实现

1、浅谈基于公有云平台ArcgisOnline的WebGIS实现引言 传统网络地理信息系统架构主要基于某一地理信息服务提供商的软件平台构建， 因此在数据存储结构、 数据库访问方式以及服务的调用 方式等方面都与特定的底层技术架构藕合在一起， 降低了系统的互操 作性，各个系统之间封闭性强 ,因此难以共享和扩展 . 为了探索轻量级 低成本可扩展的网络地理信息系统的开发方案，探讨基于公有云 GIS (GeographicInformation SystemGlS)平台 ArcgisOnline 以及 REST (Representa-tionalStateTransfer)服务搭建轻量级的 WebGIS

2、应用的技术路线和可行性 .1 传统系统架构与云平台架构对比现 在 国 内 主 要 的 地 理 信 息 服 务 器 软 件 有 超 图 公 司 的SuperMapiServer 7C,通过 SDX 空间数据库引擎支持发布 OGC 勺 WMS,WFS,WMTS, WCS, WPS, CSW, IML 等服务和 ESRI 公司的 ArcgisforServer，提供多种遵循 REST,SOA 及 OGC 标准的 Web 服务，包括 二三维地图服务、影像服务、要素服务、地理处理服务等多种服务类 型.云平台包括超图公司的 SuperMapiPortal 7 C 以及 ESRI 公司的ArcgisOnli

3、ne 公有云平台以及 Portalfor Arcgi 、私有云平台 .1. 1 传统地理信息系统架构优缺点地理信息系统由于其处理数据主要面向矢量数据，栅格数据，无论 在网络传输负载， 数据库查询方式以及前端数据渲染方面都与一般的 互联网应用程序有所区别因此整个系统的服务器端架构主要包括应 用程序服务器，关系数据库服务器，地理数据库服务器，地理服务引 擎.(1)传统的分布式 GIS 应用的地理信息数据分布在不同组织的不同 地理数据引擎架构基础上具有不同的数据存储结构和访问方式 . 通常 需要利用不同数据服务层技术如 SuperMap 公司的 SDX + ( Spatial DatabaseExt

4、ension Plus) 以及 ES-RI 公司的 SDE( Spatial Database Engine) 访问地理数据库，扩展的关系型数据库上的矢量数据、栅格 数据以及业务数据，这导致了数据具有明显的异构性， 使得数据和应 用的互操作性降低 .(2)数据的存储格式主要依赖于平台设计时采用的地理信息服务提 供商的地理数据库结构如常见的 ShapeFile, KML, DXF, DWG， TIF 等矢量栅格数据结构 . 由于各地理信息厂商提供采用的底层技术差异 使得各平台下的数据结构都不一致，在开发过程中要花费大量的精力 用于数据格式的转换，通过中间数据格式实现数据的传递， 这种数据 格式间

5、的转换在增加系统开发难度的同时也降低了系统的运行性能 .(3) GIS 应用随着系统运行时间的增长以及特殊业务的需求使得要 处理的地理数据量将会达到 GB 甚至 TB 级别，无论是在数据存储空间 还是运算能力上都对硬件资源有很高的要求， 但是这种大数据的处理 并非在系统运行期间始终存在因此在硬件资源配置上很难找到一个 平衡点，而这种对数据存储能力和计算性能的动态调整需求也是限制 GIS 发展的重要原因 .传统地理信息系统架构的优势在于 GIS 服务器的本地部署使得数据 的安全性以及资源的调度具有高度的可控性 . 因而提供对数据、安全 性和服务质量的最有效控制 . 公司或组织拥有基础设施，并可以

6、控制 在此基础设施上部署应用程序的方式和外部的访问权限 .1.2 基于公有云平台地理信息系统架构优缺点公有云服务平台 AregisOnline 不同于传统的 WebGIS 的本地化部署 策略以及面向数据的系统开发架构，平台基于亚马逊的 AW 舔口微软的WindowsAzure 搭建而成，充分利用了云技术的资源池化和资源的动 态配置特性 . 公有云是目前通用的云计算利用方式 . 在这种模型下用 户使用的资源和服务都是云计算服务提供商以云服务的方式提供， 用 户无需管理和维护直接使用 . 也就说 AregisOnline 。将传统架构模式 中的数据库引擎统一为服务通过提供WebService 将信

7、息资源包装成统一的 REST 接口形式， 在空间数据访问、 传输和存储的过程中使用 JSO N等数据格式作为的标准格式，用面向服务的思想代替面向数据 的思想屏蔽了数据多源异构的特点实现了异构资源的集成， 使开发的 应用具有高度的互操作性 z. 按需自服务，利用云计算算法自动地 按实际需求分配计算资源和服务以及硬件资源， 通过标准的网络接入 和数据访问协议可以同时对不同类型的网络终端提供支持 . 资源池化， 具备动态的资源配置以及释放计算资源的能力 ; 同时平台的使用安装 按需付费.节约系统建设开支，缩短了 GIS 应用系统开发部署周期.公有云平台的劣势在于所有的数据和服务都托管在云服务提供商的

8、 服务器上，企业或组织对资源的控制性降低 .2 ArcgisOnline 云平台分析AregisOnlin 。是基于公有云技术的地理信息平台同时是 ESRI（ 美国 环境研究所 ）产品 AreGIS 系统的组成部分 . 通过这个云平台无论是组 织机构，专业 GIS 人员还是普通用户都可以实现使用、 创建和共享地 图、应用程序和数据， 这种开放式的互操作模式充分利用了众包的思 想即每个人既是数据和服务的使用者同时也是提供者 . 此外由于具有 了访问平台上既有的权威性底图和 AreGIS 即用型应用节省了自建基 础数据和投资硬件环境的成本 . 通过 AreGIS Online 的安全云可将采 集的

9、地理数据在云端以 web 图层的方式进行管理、创建和存储.基于AreGIS 的扩展功能 ArcGIS for Desktop,ArcGISfor Server ,ArcGIS WebAPI和 AreGIS RuntimeSDK 可以低成本的方式创建分享地理数据 并轻松创建轻量级以及企业级地理信息系统 .2. 1 ArcgisOnline Web 地图服务 使 用 AreGIS Online 创 建 的 ArcGISWeb 地 图 以 详 细 记 录 的JavaScript 对象标记法（JSON）格式存储，各种应用程序和设备都可 对这些地图进行访问 . 每个地图使用唯一的 ID 进行存储，可通过

10、任何 Web地图客户端对其进行访问.平台上拥有多种高精度的底图和专题 地图数据 .包括全球各种经度的 DEM （ Digital Elevation Model） 、 地图和影像以及地质图等 .2.2 ArcgisOnline 地理处理工具和服务AregisOnline 通过 SOAP 和 REST 协议提供了基于地理信息的分析服 务，这就使得用户和开发人员通过 URL 的方式就可以获得，包括缓冲 区分析，流域分析，路线导航，打印地图服务，地名地址服务等 . 开 发人员可以基于 Aregis API 开发 WebGISS 用以异步或者同步的方式 访问这些服务并获得返回的数据，由于 Aregis

11、Online ，的面向服务 的架构模式是的调用这些服务的过程与加载Web 地图服务的体验是一致的降低了开发的时间成本具有很高的易用性 3. 地理处理工具 在云端以服务的方式提供给用户，改变了传统 GIS 系统地理处理本地 化执行的局限性实现了真正的多用户工作协同和内容的共享 .2.3 ArcgisOnline 应用程序AregisOnline 提供了除自己开发 Web 应用外的另一种利用平台资源 的可能性.访问基于 Mashup 思想调用并组合遵循了开放地理框架协 议的所有服务和资源以及 ESRI 提供的应用模板引擎自定义一个可配 置的 Web 应用保存后并最终部署到 AregisOnline

12、 云平台上供具有访 问权限的用户访问.当然下载模板后配置应用并托管在自己的Web 服务器上也是一种不错的选择 .总之这种基于 GIS 云平台的开发方式是 的应用具有很强的扩展性和灵活性 .3 基于 ArcgisOnline 的 WebGIS 开发AregisOnline 是一种面向服务的公有云架构， 在平台上创建，管理， 共享的地图，要素，分析工具，应用都统一的以REST API 的方式访问.基于 Html5 和 JavaScript API 进行 WebGIS 开发是一个很好的选 择. 因为 JavaScript 是世界上开发轻量级应用最广泛的客户端语言己经被各厂商浏览器很好的支持无需安装额

13、外的插件开发的程序即 可运行.3. 1 地图控件创建及服务的调用基于 WebGISAPI 开发的应用的核心组件就是地图对象即下面代码创 建的 map 变量.地图对象组件是整个 WebGIS 前端界面的核心.地图是 以图层的方式组织底图数据和专题数据，而地图对象 Map 就是负责渲 染服务器传输到前端的地图数据和地理处理工具生成的结果 . 才外地 图导航组件以及底图库都是依赖于Map 对象实现其功能.由于访问的资源全部以 REST 接口封装，在开发过程用对云端资源的调用具有 了高度的一致性 . 无论是传统的地图、影像等地图服务还是用于处理 特定地理处理任务的工具开发人员都可以通过URL 的方式从

14、云端访问.3.2 WebGIS 开发中 HTML5 /CSS 的新特性由于 HTM 的语言特性对 WebGISf 发的限制，使得相当一段时间内， 基于 Flex 和 Silver-Light等富客户端技术实现 WebGIS 是系统开发人员的首选， 但是富客户端技术都是基于浏览器插件实现客户端交互 这也对系统的适用性产生了限制.随着 HTML5 技术的成熟开发人员现 在可以基于 HTML 侨口 JavaSeript API 实现 WebGIS 勺二三维展示和交 互.(1)大部分对 REST 资源的访问都是通过 AJAX 实现的，但是 AJAX 技 术存在跨域资源访问限制的问题，利用HTML5 在

15、基于 AregisOnline的开发过程中，首先要解决的问题就是AJAX 资源跨域访问的问题.以往都是通过 Proxy 解决这个问题.现在 AregisOnline 利用 HTML5 勺 新特性只需要少量的配置以及代码就可以解决这个问题 . 这样做可以 提升程序勺性能 . 因为客户端直接访问跨域勺资源而非以往需要服务 器去请求特定勺资源并将处理结果返回到客户端 . esri. eonfig.defaults. in. eorsE nabledServers(servieebeta.esri. eom /URL 参数为要跨域访问域名(2) 利用 CSS3()实现地图层级间过度利用CSS3的过度效果而非简单的地图瓦片的增加删除无论在视觉 美感还是程序性能上都会获得极佳勺体验， 尤其当程序通过移动客户 端访问时可以调用浏览器的硬件加速功能 .(3) 利用 HTMLS We 存储实现地图客户端缓存优化 WebGIS 使用体验的方式之一就是将不需要经常变更的数据提 前制作成地图瓦片减少网络传输压力 . 以往的客户端缓存主要通过 Cookie