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《中国科学院研究生院(遥感应用研究所)》 2004年
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嵌入空间数据库的地图服务及Web地图服务集群技术研究

王盼成  
【摘要】:WFS(Web Feature Service)和WMS(Web Map Service)是当前Web地理信息服务中的两种主要形式,它们的区别在于服务器和客户端在整个WebGIS体系中的地位和作用不同。WFS将矢量格式的空间数据从服务器端传输到客户端进行渲染显示,WMS事先在服务器端绘制好地图传送到客户端。WFS适合小数据量的地理信息应用,WMS在空间数据量大时则是好的选择。 传统的Web地图服务由一个运行在独立进程中的地图服务器提供。空间信息首先从数据库中获取,传输到地图服务器进程。然后在地图服务器进程里进行地图的渲染。空间数据库在整个WebGIS服务体系中的作用仅仅是一个数据的提供者。本文在详细分析Web地图服务的体系结构基础上,提出将地图服务功能嵌入空间数据库的新思路,避免海量空间数据在地图服务器进程和数据库进程之间的传输,同时也有利于Web地图服务的二次开发和用户定制。本文研究的主要内容包括: (1)深入研究了Web地图服务的体系结构,详细分析了空间数据库在Web地图服务体系中的地位和作用、空间数据组织管理和Web地图服务之间的关系。指出空间数据库不仅仅可以为Web地图服务提供一个数据的存储环境,还提供了基本的GIS分析功能和投影变换的功能,在GIS的应用中应该充分利用这些已有的功能。 (2)比较了传统Web地图服务的实现架构,认为传统的Web地图服务都必需实现一个运行在独立进程中的地图服务器,空间数据必需首先从数据库中传输到地图服务器中才能进行地图的渲染,海量的空间数据的交换将影响到Web地图服务的整体性能。因此本文提出直接将地图渲染的功能嵌入空间数据库的方法,能够使用SQL语言的查询谓词“select”直接将矢量格式的空间数据转换成地图图片输出,使得空间数据库具备地图服务的功能,避免海量空间数据在不同进程之间的传输。 (3)为丰富Web地图的表达效果,本文设计了地图符号数据模型,第一次成功地在数据库中扩充了地图符号数据类型(Symbol),使得空间数据不仅仅能支持空间数据,还支持空间数据的地图符号化表达。同时为地图符号提供了面向SQL的外部WKT交换格式,在数据库中可以直接通过SQL语句进行地图符号的定制,并不需要专用的客户端。 (4)提出了面向网络地图服务的空间数据的组织和管理方法。将图层的地图符号化表达看作是“皮肤”。用户通过给图层提供不同的“皮肤”将自由地定制 中科院巡感所博士论文 嵌入空间数据库的地图服务及戏b地图服务集群技术研究 地图。为方便空间数据的组织和管理,在数据库中用过程语言编写了空间数据的 组织和管理模块。 (5)基于扩充了地图服务功能的空间数据库,设计并实现了WebGIS平台软 件产品GeoBeans的Linux版本。 (6)为提高地图发生的效率,本文提出一种基于Linux集群的地图并行生成 算法,研究了并行过程中的负载均衡。提出可以将典型的WMS请求中的地图范 围(矩形)进行分割成更小一级的请求矩形,交付给多个实际的服务节点分别产生 地图图片,然后再将地图图片进行合成的方法。由于各节点的负载能力往往不一 致,因此任务的分割不能采用等分的办法。本文提出可以根据地图的内容对不同 空间区域的“负载需求”进行统计,然后根据二维的“负载需求”分布进行任务 的分割。
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