WebGIS综述

田楠++宗祥

摘 要：基于Internet技术的地理信息系统— Web GIS与传统 GIS的优势对比入手 ，对 Web GIS技术的特点、技术架构以及发展历程进行了综述 ，简要介绍了在 Web GIS在未来的发展方向。

关键词：GIS bGIS 展

Abstract：WebGIS is a development trend of GIS in network ages. This paper gives a summary of the concept， characteristics and system structures of WebGIS，then through making an analysis on several realization technologies of WebGIS gives a prospect of the development trend of WebGIS.

Key Words： GIS，WebGIS，Development trend

引言

GIS（geographic information system）概念自提出以来，经过五十多年的摸索前行，GIS无论是在理论体系探索、技术突破，还是业务拓展以及大众普及方面都有了巨大进步。随着Internet的迅猛发展，尤其是近几年的移动互联网产业的井喷式爆发，人们对地理信息系统的需求日益增长，Internet作为其他产业的全新依托平台，与GIS结合而形成的WebGIS是GIS软件发展的必然趋势（姬婧；孟景风，2006.04）。WebGIS是一种利用Internet技术，实现对地理信息资源的分布式部署、存储、发布、获取的地理信息系统（谢小刚，2009.06）。

一、Webgis概述

地理信息系统技术的产生、发展与计算机技术的发展有紧密联系。随着空间信息的获取能力增加和建设发展需要，人们需要利用计算机处理和分析地图数据，GIS的概念开始形成。“地理信息系统”（Geographic Information System，GIS）这一术语是由加拿大Roger Tomlison博士在20世纪60年代中期提出。他也在1969年开发设计出世界上第一个真正的GIS软件——CGIS，用于加拿大±地详查工作的地理信息系统。Tomlison博±也因此被公认为"GIS之父"。从GIS产生至今，GIS技术经历了以下5个阶段：（图1）

1995年后，在美国开始出现一种基于网络技术标准、以互联网为平台、采用分布式体系结构的GIS系统，即WebGIS系统。WebGIS通过互联网或局域网对地理空间数据进行发布和应用，实现空间数据的共享和互操作。

WebGIS作为Web与GIS产业结合的產物。GIS通过通过Web这一媒介，才真正走进大众视野，被大众所使用。从Web上任意一个节点，Web用户即可浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，进行各种空间检索和空间分析，完成从前很可能需要专业设备才能进行的作业，降低了对于GIS的使用门坎，从而使GIS进入千家万户（宋关福，1998）。与Web的集成使GIS从从前孤立、单一的专用系统变成一个容易与大众进行交互的基于Web的服务（Anderson & Moreno-Sanchez， 2003）。

通过在线地理信息系统，地理信息已经比以前更容易获取，对使用者也更友好，这些变化使GIS从曾经限于少数专业人士使用的工具变成大众都能使用的产品，从专门的研究工具变成了人们日常生活的重要组成部分（Grace， 2009）。4G乃至后续的5G技术的推出，在给WebGIS带来更新的运维支撑的同时，也是在给WebGIS提出了更高的要求，诸如基于地理信息实景增强技术（李德仁、邵振峰，2009）。

二、WebGIS的特点

从技术和应用方面来看，WebGIS的发展可分为两个阶段。2004年前，由于当时Web应用程序客户端交互技术不成熟，人们对GIS的应用开发主要还是采用组件技术和客户机/服务器模式的网络GIS。这种模式的缺点是：开发配置不灵活，地图数据存储在客户端，系统维护困难，数据安全性较差。

2004年后，Web技术逐渐成熟，Web应用程序开发技术及Web浏览器技术不断进步，从而为WebGIS应用的普及奠定了良好基础，涌现出了GoogleMap为代表的新一代大众化GIS应用网站，主要包括Google Map、天地图、百度地图、高德地图等。

与传统的基于桌面或局域网的GIS相比，WebGIS主要有以下特点：

（1）系统成本降低。WebGIS利用服务终端进行信息发布，在客户端通常只需使用Web浏览器，其系统部署成本相较于全套专业GIS软件明显要节省的多，同时维护费也大大降低。

（2）与其它Web应用的无缝集成。开放的Internet技术标准为WebGIS进一步扩展提供了空间，基于标准技术平台，使得其他产业接入WebGIS的门坎降低。

（3）平台的独立性。不论客户端的软硬件如何，只要能用Web浏览器，就可以访问WebGIS服务， “一次开发，多端使用”不再限于理论。同时，未来基于JavaScript构建的WebGIS的发展必然更进一步，开发成本降低，最终体验效果提升。

（4）更广泛的访问范围。有别于传统GIS软件，以B/S为架构的WebGIS在服务推广方面存在先天优势。全球范围内任意一个Web站点的用户都能获得该Web站点所提供的GIS服务，并且由于GIS数据存在于服务器端，并不存在于客户端，所以服务提供商可以更加容易的向客户提供最新的GIS数据。

三、WebGIS的体系结构

WebGIS是基于Internet的GIS，实现的方法有多种，现阶段常见的主要是C/S和B/S两种结构模式。

（1）C/S结构

C/S结构即为客户机/服务器（Client/Server，简称 C/S）模式，它是一种分布式系统结构，客户机/服务器模式基于简单请求/应答协议。C/S结构的好处在于可以充分发挥客户端PC的处理能力，操作会很流畅。

但此结构也存在弊端，客户端必须安装专用软件，才可使用，往往专用软件的价格都很昂贵。

（2）B/S结构

B/S结构采用Web浏览器/服务器（Browser/Server，简称B/S）模式，WebGIS即采用此结构。B/S模式简化了客户端软件，不再需要客户端安装专用软件，仅仅使用客户端自带的浏览器即可访问GIS数据。同时将数据处理、维护、更新等工作实现迁移至服务器，降低了GIS对于客户端硬件配置的要求，减少了维护成本。

此结构也有其弊端，而随着CPU、内存性能的提升，服务器集群部署，服务器的处理能力不断加强，所以B/S结构相较于C/S的优势愈发明显。

四、发展历程及技术实现

截至到2016年底，ArcGIS Server主题在中CNKI上共发表161篇文献。比较早的有，张强（2006）基于ArcGIS Server平台和.NET体系结构，使用城市道路交通网络模型，对.NET环境下GIS服务端进行二次开发，实现了用于环境应急监测的最短路径分析功能，并以南通市环境污染事故区域预警系统为例介绍了实现过程。随后ArcGIS Server被应用于国土政务油田、森林、海洋、电力、水务、农业、气象、地震、物流、公路、城市安全、城乡规划和数字城市等众多领域。从利用WebGIS开发工具从事研究所发表的文献可看出，近十年来，采用国外ArcGIS Server和MapXtreme技术开发的WebGIS仍然占主导地化，特别是美国ESRI公司旗下的ArcGIS Server应用领域极其广泛。随着手机4G时代的发展，智能手机作为人们生活中最普及的设备，其内置的GPS模块为WebGIS的民用发展提供了更多可能。目前WebGIS的开发技术主要有服务器应用（ServerAPI）、客户端（ActiveX、JavaScript）。几种技术优缺点见下表。

五、WebGIS的发展趋势

随着GIS和Internet的发展，WebGIS以其独到的优势在诸多行业领域得到愈来愈广泛的应用。

（1）分布式数据处理

分布式的WebGIS本身并不要求数据统一管理，只需要网络连接、并提供相应的用户身份验证，即可访问他人所提供的GIS数据信息，并且由于GIS数据存在于服务器，所以数据的实时更新也可以实时的提供给客户。

这套体系的建立，使得系统扩展性得到了保证，为未来WebGIS的发展提供了保证，诸如现在的移动网络、物联网以及基于大数据的“云计算”发展，都可以与WebGIS相结合，为用户提供更多服务。

（2）开放的数据标准

地理标记语言（Geography Markup Language，GML）是由开放地理空间信息联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）定义的可扩展标识语言（Extensible Markup Language，XML）的子集，用来表达地理信息要素。GML作为一种标记语言，它可以用来描述地理要素（Feature）和层（Coverage）的空间、非空间特征信息。由于GML是建立在W3C标准之上，是用一种通用方式来描述地理信息的標记语言，所以更好被GIS界所接受。

（3）空间分析功能

基于Web直接进行空间分析是WebGIS日后发展过程中的一个重要使用场景，通过空间分析功能，用户基于已知的地理数据，分析得到隐含的诸多结果，对于许多行业的决策可以提供有力的旁证。

（4）增强现实

WebGIS与三维可视化技术，AR技术的兴起，使得GIS的应用又得到了进一步的提升。将虚拟三维场景与现实相结合，势必会推动WebGIS的三维技术的演进。

六、结语

随着WebGIS的技术发展、效果提升，其在不同行业内的影响力必将不断扩大。可以预见，随GIS行业与Web的互相渗透，WebGIS必将随同Web一起，向着一个全球的、开放的、平民的方向发展，未来的WebGIS终将会同现在习以为常的Web信息服务一样，以极其简单、方便的形式展现在用户面前。

参考文献

[1]姬婧；孟景风.浅论WebGIS系统《煤炭技术》.

[2]谢小刚.基于Web-GIS的SAR数据管理与共享交互平台.

[3]舒永钢.WebGIS旅游信息搜索功用研究及应用.

[4]邹晓涛.基于WEBGIS的北京市村庄规划管理信息系统的研究与设计.

[5]柳家友；索莉.WebGIS的特点和发展趋势.

[6]王帅.基于WebGIS的Argo数据共享与综合服务系统研究，2010.

[7]李文杰.基于WebGIS的村镇土地管理系统的研究，2010.

[8]张衡.基于ArcIMS的WebGIS构建与应用实践，2006.

[9]舒永钢.WebGIS旅游信息搜索功用研究及应用，2012.

[10]范莎莎.WebGIS在电信网络资源查勘应用中的性能分析与研究，2012.