WebGIS入门

WebGIS（网络地理信息系统）是指基于网络平台，客户端应用软件采用网络协议，运行在网络上的地理信息系统，即将GIS所能提供的功能通过网络展现给用户。顾名思义，WebGIS就是展现在网络上的GIS，是GIS 与Web 融合的产物。GIS 通过Web功能得以扩展，使得GIS冲破专业圈子，真正成为大众化的GIS。如今，网络已成为日常生活中不可或缺的工具，人们可以在网上订餐、购物、查找路线信息、实现定位分析等。地理信息普惠大众，越来越多的人使用地理信息服务，享受地理信息所带来的便利与乐趣。

随着技术的不断发展，GIS经历了单机环境应用向网络环境应用发展的过程。从21世纪开始，网络进入了爆发式增长阶段，这为 WebGIS 的发展提供了坚实的基础。网络环境 GIS应用从C/S（Client/Server，客户机/服务器）模式向网络环境下的B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）架构发展，逐步成为GIS应用的主流。相比C/S架构，B/S架构的WebGIS具有部署方便、使用简单、便于推广等优势，为地理信息服务的发展奠定了基础。于是，WebGIS应用需求剧增，基于B/S架构的GIS系统越来越多地开始提供服务，并且随着RIA技术、Ajax技术等的涌现和成熟，WebGIS能够以更好的视觉效果与交互效果展现，越来越受到广大用户的关注。

网络的大发展为人类创造了极大的物质财富和精神财富，各种信息资源通过手指轻轻一点便可轻易获取。网络与GIS的融合成为GIS应用的催化剂，标志着GIS迎来一个新的时代，GIS真正走向大众化，其应用全面融入人们的工作与生活，并彰显出了巨大的活力。WebGIS激活了GIS大众应用的市场。网络的嗅觉早已敏锐地嗅到了商机，大量资本与外界力量进驻，网络巨头纷纷跨界布局地图领域，Google地图、百度地图等服务提供商的大规模扩张便是最好的证明。

移动互联网成功的关键是为用户提供优质便捷的生活服务，地图则是实现移动端增值服务的最佳入口。因此，当移动互联网遇上无处不在的地理信息位置服务时，LBS 应用市场需求旺盛，移动端必将涌现出更多意想不到的特色应用。随着终端定位能力、网络及资费等外部条件的成熟，位置服务可能会在很多应用上成为标配，更有希望基于位置信息维度重新组织网络中的海量信息，创新地理信息价值。如今，GIS 早已融入人们的日常生活，网络在线地图不再限于导航，人们可以通过地图快速获取周围的景点、餐馆信息，甚至能在同一种应用下实现订餐、订房、支付等一站式服务。有了移动互联网的支撑，地图所承载的应用会更加丰富、多元化，WebGIS应用将更加宽泛和深入。随着网络新技术的发展，广义WebGIS 被赋予了更多内容。我们所讨论的WebGIS 通常为狭义的WebGIS，即仅仅是指基于B/S架构通过Web浏览器访问的WebGIS。

WebGIS的应用非常广泛，几乎可以应用到所有的领域，主要分为行业应用与大众应用。行业应用通常为传统专业领域的应用，如地矿、国土、公安、市政、应急防灾等领域；大众应用则主要为互联网方向服务于人们日常生活的GIS应用，诸如百度地图等在线地图产品，以及旅游、餐饮、购物、公交出行等各类 WebGIS 应用系统，而公众接触最多的也就是这些大众应用类产品，只是很多时候我们并不清楚这些就是WebGIS应用而已。

得益于网络的发展，WebGIS快速发展前进，开发工具与平台也呈现出百花齐放之势。目前，涌现出大量用于二次开发的WebGIS产品，主要包括开发API、开源与商业WebGIS开发平台等。在互联网方向，如百度地图API、天地图API、高德地图API、腾讯地图API、Google地图API等；在行业应用方向，有很多诸如GeoServer的开源WebGIS平台，还有中地数码、超图、ESRI等GIS厂商提供的专业WebGIS开发平台产品，如MapGIS IGServer、ArcGIS for Server等相关产品。

见的开源WebGIS平台

WebGIS市场需求旺盛，更多的人开始关注WebGIS应用，很多开发者投身于GIS开发大军，催生了众多开源GIS项目，推动了WebGIS的普及。部分开源GIS项目如表1-1所示。

1.uDig

uDig是一个开源的桌面应用程序框架，是构建在Eclipse RCP 和GeoTools（一个开源基于Java的GIS工具包）上的桌面GIS。uDig作为一款开源桌面GIS软件，基于Java和Eclipse平台，可以进行shp格式地图文件的编辑和查看，是一个开源空间数据查看器与编辑器。uDig页面如图1-1所示。

2.QGIS

QGIS是一个用户页面友好的桌面GIS，可运行在Linux、UNIX、Mac OS X和Windows等平台之上。QGIS是基于Qt（跨平台的图形工具软件包）、使用C++开发的一个用户页面友好、跨平台的开源版桌面地理信息系统。

3.GeoServer

GeoServer是OpenGIS Web服务器规范的J2EE实现，利用GeoServer可以方便地发布地图数据，允许用户对特征数据进行更新、删除、插入操作，通过 GeoServer 可以比较容易地在用户之间迅速共享空间地理信息。GeoServer是社区开源项目，可以直接通过社区网站（如中文社区网站http：//www.opengeo.cn/）下载相关资料。

GeoServer 支持 OGC 标准规范的系列服务，支持 PostgreSQL、MySQL 等数据库以及ArcSDE、Shapefile等中间件和文件资源，能够将网络地图输出为jpeg、png、KML等多种图片和数据格式，可以运行在任何基于 J2EE/Servlet 的容器之上，支持多种客户端框架，如OpenLayers等。

4.MapServer

MapServer是美国明尼苏达大学（University of Minnesota）在20世纪90年代利用C语言开发的开源WebGIS项目。
MapServer是一套基于胖服务器端/瘦客户端模式的实时地图发布系统，当客户端发送数据请求时，服务器端实时处理空间数据，并将生成的数据发送给客户端。MapServer的核心部分是 C 语言编写的地图操作模块，它本身许多功能的实现依赖一些开源或免费的库。MapServer遵循OGC标准规范，可以集合PostGIS和开源数据库PostgreSQL对空间数据进行存储和查询操作，同时还支持其他客户端API实现空间数据的传输与表达。

5.OpenLayers

OpenLayers是一个专为WebGIS客户端开发提供的JavaScript类库，用于访问以标准格式发布的地图数据，实现访问空间数据的方法都符合行业标准，支持各种公开的和私有的数据标准和资源。OpenLayers采用纯面向对象的JavaScript方式开发，同时借用了Prototype框架和Rico库的一些组件。

OpenLayers是一个开源的项目，其目的是为互联网客户端提供强大的地图展示功能，包括地图数据显示与相关操作，并具有灵活的扩展机制。目前，OpenLayers已经成为一个拥有众多开发者和帮助社区的成熟、流行的框架。目前OpenLayers 3 已经升级为OpenLayers 5，可从其官方网站（http：//openlayers.org/）下载相关资源

6.OpenScales

OpenScales是一个基于Flex的优秀的前台地图框架，开发者可以在此开发各种网络版、手机版和桌面版的地图程序。

OpenScales是基于ActionScript 3和Flex开发的，能够支持各种标准的地图服务，如WMS、WFS、TMS、OSM等。OpenScales是开源的、免费的客户端开发框架，基于LGPL开源协议，并且基于 FlashPlayer 运行，可以运行在各个浏览器上，具有很好的跨平台特性。OpenScales作为一个开源的 GIS 客户端框架，具有非常大的应用潜力，可从其官方网站（http：//www.openscales.org/）下载相关资源，如图1-5所示。

图1-5 OpenS cales官网

OpenScales可看成对OpenLayers的ActionScript翻译，所以在学习OpenScales时可以适当参考 OpenLayers 的官方教程。相比之下，虽然 OpenLayers 的教程也是英文的，不过非常详细，提供的示例也远比OpenScales丰富。

针对 WebGIS 应用开发，最具代表性的开源 GIS 项目是：服务器端为 GeoServer 与MapServer，客户端为 OpenLayers 与 OpenScales。总体来说，GeoServer 功能要稍强于MapServer，MapServer对WMS的支持更高效，而GeoServer更擅长结合WFS规范进行属性查询。

不同的GIS开源项目所采用的技术框架不同，根据开发环境可以将主流的WebGIS开源解决方案分成两派，一派是C/C++，另一派是Java。常用的WebGIS全套解决方案为：

（1）基于 C/C++的解决方案：MapServer（服务器）+QGIS（桌面软件）+Tomcat（中间件）+PostGIS或MySQL空间扩展（数据库）+OpenLayers（JS）或OpenSc ales（Flex）（浏览器客户端）；
（2）基于 JavaEE 的解决方案：GeoServer（服务器）+uDig（桌面软件）+Tomact（中间件）+PostGIS|MySQL空间扩展（数据库）+OpenLayers（JS）/OpenScales（Flex）（浏览器客户端）。
采用开源 WebGIS 平台进行二次开发，一般是从客户端、服务器端、数据源与数据存储方面进行设计和实现的。
Web客户端：可以选择使用OpenLayers、OpenScales等开源框架，也可以结合互联网方向的在线地图API（如百度地图API等）。
服务器端：使用最具代表性的GeoServer或MapServer作为地理信息服务器，基于服务器发布地图数据服务（如OGC的WMS、WFS、WCS等），Web应用程序则通过HTTP请求访问服务器发布的服务。若设计简单的大众应用WebGIS，可以不使用服务器端开源GIS平台，直接访问第三方提供的数据服务、数据接口，或者存储在关系数据库中的POI数据等。
数据层：数据源可使用公共在线地图服务（如百度地图、天地图、Google地图等），一般将它们作为底图，或者GIS服务器发布的地图服务数据，以及开放格式的文件数据等。针对空间数据的存储，一般可选择开源的空间数据库，如使用PostgreSQL作为关系数据库，用其扩展模块PostGIS存储空间数据。
尽管这些开源GIS项目为开发者提供了很多进行二次开发的资源，给广大GISer带来了便利，但只能满足一部分WebGIS开发需求，无法应对更多的面向大众的互联网应用。目前，GIS 开源项目的不足主要表现在对底图处理能力不足、对空间数据的管理能力不足、空间分析能力较弱、无法实现一体化的系统构建与应用等。针对开源GIS项目的不足，往往需要借助专业的WebGIS开发平台，满足更多应用的需求。