第4章-地理信息的聚合

WebGIS原理与应用朱进苏州科技大学环境学院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演化与影响4.2Web资源的类型4.3聚合应用的设计与开发4.4挑战与前景2024/5/30slide3学习目标了解2024/5/30slide44.1演化与影响2024/5/30slide5演化与影响概念聚合(Mashup)起源于Popmusic，俗称混搭，是将多首歌曲混合或拼接而做成一首新的歌曲-创新的方式古巨基-情歌王2024/5/30slide6演化与影响概念混搭服饰-西装搭配运动鞋2024/5/30slide7演化与影响概念聚合是动态地组合多个网站的资源，从而创建新的网页或应用的一种开发方法在20世纪90年代web服务出现时已经存在但到2005年浏览器端API的普遍使用，极大的降低了集成多个网站资源的技术门槛，使聚合变得容易2024/5/30slide8演化与影响概念GIS将多个来源的多个图层或数据集集成起来，因此GIS对聚合有天然的需求聚合使得人们可以容易地使用其他结构的web资源，如数据、地图和分析功能今天WebGIS应用绝大部分都属于聚合2024/5/30slide9演化与影响聚合实例惠惠网(/)等比价网站从多个零售网站提取商品的价格信息，并将其组织在一个页面上，因此买家可以找到最合算的商品2024/5/30slide10演化与影响聚合实例搜房网(/)组合房屋租售信息和百度地图，能查看哪里有房屋、了解房屋的地理位置和周边环境2024/5/30slide11演化与影响聚合实例CrimeMapping网(http://www.crimemapping.it/)显示犯罪数据和地图，为公众提供社区犯罪活动信息2024/5/30slide12演化与影响聚合实例中国台风网(/)显示当前和历史台风信息，为公众提供台风路径和预报等信息2024/5/30slide13演化与影响聚合实例ArcGISonline(http:///)中注册的数以千计的地图应用是将ArcGISonline基础底图与用户发布的各种专题地理信息聚合而成的2024/5/30slide14演化与影响聚合实例LandScope网站(http:///map)是NaturServe与国家地理杂志(NationalGeographic)联合开发的，聚合了自然保护地图图层、多媒体数据和地图数据。2024/5/30slide15演化与影响聚合的三个要点Web资源：web资源可以是内容（数据和地图）或功能（操作或过程）动态性：聚合应用与其资源之间是动态连接的，如果信息源被更新，聚合也会自动更新多个网站：其中的资源也可以是聚合应用本身2024/5/30slide16地理聚合概念是包含至少一项地理内容或功能的聚合地理聚合将具有相同地理位置的多种数据源集成，蕴含着“叠加”这一GIS核心概念叠加包括拓扑叠加（叠加分析）和视觉叠加，前者设计多个图层之间的分割计算，后者未进行分割计算目前地理聚合大多是视觉叠加，在基础底图上显示专题信息拓扑叠加也有应用，如洪水边界与城市边界进行拓扑叠加，计算城市被洪水淹没面积2024/5/30slide17服务端/客户端聚合服务端聚合2005年之前，聚合主要由政府部门、研究机构所倡导，在服务端调用和组合多个Web服务需要专用编程工具和复杂的服务器端开发，涉及复杂的服务器端部署，工作量和难度都很大2024/5/30slide18服务端/客户端聚合服务端聚合2024/5/30slide19服务端/客户端聚合客户端聚合2005年，聚合开始在客户端，特别是浏览器端盛行，在线地图使用Javascript和AJAX(异步Javascript与XML)技术提供地图，其它开发人员破解其源码，构建聚合应用谷歌、微软、雅虎等大公司开始发布浏览器端Javascript

API，ESRI也发布了针对JS、Flex、Silverlight的API这些API大大降低了构建地理聚合的难度，聚合开始盛行2024/5/30slide20聚合对GIS的重要影响建立了一种良好的、被普遍采用的WebGIS设计模式共同的设计模式(DesignPattern)：该模式快速、简单目前绝大多数WeGIS应用都是聚合，并采用该设计模式2024/5/30slide21WebGIS应用=基础底图+操作图层+任务聚合对GIS的重要影响推动了WebGIS应用开发的大众化聚合的简单性鼓励了公众的积极参与，促进了新地理学(Neogeography)和自发式地理信息(VGI)的发展聚合将家庭照片、网络摄像头、微博、新闻事件、球赛、拍卖、奥运火炬接力等显示在地图上很多聚合应用没有清晰的商业目的，纯碎为了好玩2024/5/30slide22聚合对GIS的重要影响万维网作为你的数据库和GIS服务器Sun公司的JohnGage(1942-)与1984年提出了名言“Thenetworkisthecomputer”设想未来的单个计算机将能利用整个网络上分布的资源来扩展存储能力，提高计算性能很多单位业务资金不足，没有自己的数据库和服务器，但可以利用聚合从web上获得所需的数据、地图和分析模型2024/5/30slide234.2Web资源的类型2024/5/30slide24Web资源分类聚合的基础：包含web内容和功能的web资源分为两大类：有编程接口的资源、无编程接口的资源有编程接口的资源包含web服务和客户端API，特别是浏览器端API，比较容易聚合无编程接口的资源主要是HTML文档，需进行复杂的数据提取，难以直接聚合2024/5/30slide25Web资源分类2024/5/30slide26浏览器端API介绍比较容易聚合，是最受欢迎的一类接口它一方面解决了与web服务的互动，另一方面可以与用户互动（检测客户鼠标移动、计算新的地图范围等）包括JS、Flex、SilverlightAPI和Web微件JS配合Dojo工具包，可以支持复杂的图形显示和用户交互Flex和SilverlightAPI具有良好的图形支持、动画效果和用户交互性能，适合于富互联网应用2024/5/30slide27浏览器端API和Web服务的比较2024/5/30slide28Web服务浏览器端API执行位置Web服务器浏览器使用语言独立于编程语言，可使用任何语言编写和调用取决于特定的编程语言，JS、Flex和Silverlight需要相应的开发语言性能提供服务器端功能，能操作数据库；不提供用户界面和用户交互功能提供浏览器端功能，包括用户交互和鼠标控制等关系等待浏览器端API或其它语言调用通常包装Web服务，特别是REST风格的Web服务；能根据用户的交互自动地调用Web服务浏览器端API对应聚合设计模式三部分的类对应基础底图、业务图层和任务三部分，浏览器端API提供对应的类地图：ArcGISServer支持制作动态地图和瓦块地图、WMS、WMTS、KML等。地图类包含有鼠标与键盘事件的监听功能，方便实现地图与用户间的交互2024/5/30slide29浏览器端API对应聚合设计模式三部分的类图形：表达可操作图层，包括查询与分析的结果。图形是矢量的，具有坐标和属性，以符号显示，以信息窗口显示其详细信息图形的坐标和属性被下载到浏览器端，其显示符号可以在服务器端指定(在MXD文件中指定)，也可以在浏览器端指定2024/5/30slide30图形=几何坐标+属性+符号+信息窗口浏览器端API对应聚合设计模式三部分的类图形：浏览器API能以多种方式显示图形（下图）2024/5/30slide31浏览器端API对应聚合设计模式三部分的类图形：浏览器端能同时显示的矢量图形数量是有限的，大致在数千个左右，超过之后性能降低。如果数据量很大，可以采用比例尺依赖(放大到一定比例尺时才显示该业务图层)或采用地图类(瓦块和动态地图)2024/5/30slide32放大浏览器端API对应聚合设计模式三部分的类任务：浏览器与服务端交互，执行查询、编辑、地理编码、路径分析和几何投影等地理处理任务（下图）2024/5/30slide33Web微件概念Web微件(Webwidget)进一步简化了聚合开发是嵌入网页的短代码，封装了若干行HTML和JS代码，也有Flex或Silverlight的微件2024/5/30slide34Web微件实例几行简单的HTML源码，嵌入到另一个HTML页面，即可显示一个地图应用（图）2024/5/30slide35移动平台API概念智能手机和平板电脑的开发接口原理类似浏览器端接口，调用和组合web服务，通过触摸屏与用户交互需要采用ObjectC(iOS)，Java(Android)等语言，开发难度略大2024/5/30slide36幕后英雄Web服务概念浏览器端API的幕后英雄是Web服务（主要是REST接口）ArcGIS.com地理信息门户网站发布各种Web服务如果网上没有自己所需资源，各种机构也可以发布自己的Web服务，如USGS美国地质调查局发布地震信息2024/5/30slide372016年2月6日高雄地震幕后英雄Web服务概念GeoNames-全球地名数据库-地理编码(Geocoding)把各种来源的免费数据进行集成并制作成一个数据库或一系列的Web服务GeoNames：

http:///回答了诸如此类的问题：这个地方在哪儿？它的坐标是多少？它属于哪个地区或哪个省？2024/5/30slide38幕后英雄Web服务概念GeoNames将RSS（无地理信息）转化为GeoRSS（包含地理信息）的Web服务也是一种聚合方式从RSS中抽取地址和地名，找到其经纬度，并补充到RSS中，生成GeoRSS说明：http:///rss-to-georss-converter.html2024/5/30slide39幕后英雄Web服务概念API：/rssToGeoRSS?Ex:/rssToGeoRSS?feedUrl=/reuters/worldNews&username=demo返回一个RSS种子(feed)，包含了其中每个地名的经纬度信息，由于性能限制，最多20个地名2024/5/30slide40无正式接口的Web资源概念万维网上最主要的资源：HTML页面难以供Mashup使用：HTML是供人阅读的，没有正式的编程接口，它混合了内容和样式，计算机难以解析对HTML源代码字符串进行处理，抓取信息的方式称为屏幕抓取（Webscraping）或抓屏抓取的内容若没有地理坐标，还需进行地理编码2024/5/30slide41Webscraping2024/5/30slide42无正式接口的Web资源概念Web抓取与地理编码通常在服务端完成，因为比较复杂只需处理一次，client都可以使用抓取结果用XML（GeoRSS）、JSON或其它格式表示2024/5/30slide43无正式接口的Web资源概念Web抓取与地理编码通常在服务端完成，因为比较复杂只需处理一次，client都可以使用抓取结果用XML（GeoRSS）、JSON或其它格式表示2024/5/30slide44无正式接口的Web资源概念抓屏是一种不雅的解决方案1，开发者需针对资源编写特点程序，不具有通用性，且web页面常常发生变化，导致其不再适用。2，调用者和提供者之间的关系不明确，有可能产生纠纷2024/5/30slide454.3聚合应用的设计与开发2024/5/30slide46构建聚合的步骤需求分析，明确目标系统设计，按基础底图、业务图层和任务分别列出所需的web资源使用地理信息门户网站和Web搜索引擎查找所需资源，评估资源质量、可用性和编程接口，并估算费用和工作量（可选）使用自己采集或购买的数据，发布服务聚合测试、调试部署、发布2024/5/30slide47聚合的两种方式配置（无需编程）使用ArcGISViewForFlex，ArcGISViewForSilverlight能够聚合多种资源，无需编程。举例：ArcGISViewForFlex/en/communities/flex-viewer/2024/5/30slide48聚合的两种方式配置（无需编程）-ArcGISViewForFlex两种使用方式快速搭建WebGIS应用，数据显示、图形查询、属性查询、在线编辑、数据提取、地理编码等功能手工修改XML配置文件使用ArcGISApplicationBuilderforFlex，“所见即所得”自动修改XML配置文件来配置2024/5/30slide49聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide50聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide51聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide52聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide53聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide54聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide55聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide56聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide57聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide58聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide59聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide60聚合的两种方式配置（无需编程）2024/5/30slide61聚合的两种方式编程ArcGISViewForFlex，ArcGISViewForSilverlight的源代码可以下载，可以在其基础之上进行修改，以便快速开发。https:///Esri/arcgis-viewer-flex/releases开发全新应用，利用ArcGISJS、Flex和Silverlight的编程接口来开发2024/5/30slide62聚合的两种方式2024/5/30slide63聚合适用于多种应用，特别是事态感知、应急管理和制作情势图。指挥中心需要掌握全面的信息，以便快速决策。聚合案例-事态感知聚合2024/5/30slide64美国洛马琳达大学医疗中心的高级应急响应GIS（AdvancedEmergencyGIS，AEGIS）使用聚合进行医疗应急响应项目目标和需求位于加州东部，是地震和山林野火的高发区，医疗中心需要应对车祸、紧急病症、暴力犯罪、地震、火灾等和医疗相关的突发性事件把本地的实时事态可视化，实时显示突发性事件的位置、应急人员和设备的分布、地面交通和气象条件，以作出最快、最优的决策、把病人最快的运送到最合适的医院聚合案例-事态感知聚合2024/5/30slide65项目所需的Web资源基础底图街道图：ArcGISOnline航空影像：ArcGISOnline重要设施：从政府获取，包括消防站、警局、机场、商厦、学校等，利用ArcGISServer发布成地图服务聚合案例-事态感知聚合2024/5/30slide66项目所需的Web资源可操作图层交通事故：加州告诉公路巡警网站，HTML高速公路车速与照片：加州交通部网站，txt格式救援飞机和地面车辆：医疗直升机、警用直升机、消防车、救护车和警车的实时位置，来自Air-Talk公司的SOAP类型Web服务医院分流状态：各医院急救部的状态、目前是否满员、是否能接受新病人，来自于南加州医院协会的Web服务，XML格式聚合案例-事态感知聚合2024/5/30slide67项目所需的Web资源任务地址匹配：ArcGISOnline的Web服务，把紧急求救电话的地址转换为地理坐标事故查询：本项目开发的RESTWeb服务其他：如基于实时的道路堵塞情况计算最佳行车路径、计算危险品泄漏的大气扩散模型和影响范围等。聚合案例-事态感知聚合2024/5/30slide68系统架构不是所有的内容和功能都可以使用BrowserAPI实现交通事故、车速信息-没有正式编程接口地面车辆、直升机基于SOAP的Web服务，难以被Browser语言使用医院分流状态没有地理坐标以上信息需要使用抓品、地址匹配、投影转换和格式转换等技术处理，生成GeoRSS这一容易使用的格式，由于处理复杂，因此放在服务器端使用DotNet程序处理聚合案例-事态感知聚合2024/5/30slide69系统架构聚合案例-事态感知聚合2024/5/30slide70聚合数据处理在服务端使用DotNet程序实现浏览器端使用ArcGISJSAPI实现移动端使用ArcGISMobile实现底图聚合：ArcGISJSAPI聚合ArcGISServer地图服务可操作图层聚合：使用AJAX技术，对不同的数据层，以数秒到数分钟的频率，不断地把GeoRSS数据读取到