基于 RIA 的构件式WebGIS的研究与实现

摘要
丰富互联网应用（Rich Internet Applications)是一种新型 Web 技术，它能够为互联网的用户带来丰富的体验。 RIA 目前已经成为 Web 技术领域研究的热点，深深地影响了 Web 应用。RIA 为当前 Web 技术的发展提供了捷径，它可以提供良好的用户体验，能够使应用能像 Web 程序一样易于部署。网络地理信息系统（Web Geographical Information System）是一种基于网络的地理信息系统。构件技术的发展为解决 GIS 功能重用提供了良好的解决方案。但是，随着 Web 2.0 时代的来临，GIS 应用越来越复杂，单纯的构件式WebGIS已经不能满足用户日益增长的需求。针对构件式WebGIS表现力不足和数据交互能力差的问题，本文提出了基于RIA 的构件WebGIS的体系架构，结合 Silverlight 的 WPF、WCF 技术，探索了具有良好用户体验的 Web 前端技术以及在WebGIS领域所解决的重要问题。本文将 RIA 技术作为 Web 前端技术引入到构件式WebGIS的客户端，所展开的工作以及取得的成果表现在以下几个方面：
(1) 研究和实现了基于 RIA 的构件式WebGIS的体系架构，在分析 RIA 的原理和基本特性之后，研究 Silverlight 的关键技术之后，针对如何提高构件式WebGIS的客户端表现力和数据交互能力，本文提出了解决方案。
(2) 设计和实现了基于 Silverlight 的WebGIS表示层构件。本文研究了DeepEarth的模型和算法，研究和实现了空间投影系构件、矢量数据构件、缓冲区分析等构件。
(3) 设计了基于 Silverlight 的原型系统，详细介绍了Deepzoom算法、设计了 GIS 服务共享与聚合模型来表现地理数据以及实现异步通信技术的 WPF 和WCF 技术。本文还实现了栅格图片的缓存框架。
(4) 对基于OpenLayers的 Ajax 客户端、基于OpenScales的 Flex 客户端和基于 Silverlight 原型系统的三种WebGIS方案进行实验，得出实验结果，并且分析不同条件下WebGIS的性能。
(5) 设计和实现了“河南省质检系统地理空间数据库共享服务”，该项目是本文理论在实践中的应用，验证了基于 RIA 的构件式WebGIS的构架的可行性。
关键词：丰富互联网应用；构件；网络地理信息系统；Silverlight
目录
摘要...................................................................................................... I
Abstract................................................................................................... II
图清单................................................................................................... IV
表清单.................................................................................................... V
目录................................................................................................... VI
1 绪论................................................................................................... 1
1.1 研究目的................................................................................................... 1
1.2 研究背景和意义....................................................................................... 1
1.3 论文组织................................................................................................... 4
2 RIA 技术体系.................................................................................... 6
2.1 RIA 概述................................................................................................... 6
2.2 RIA 实现关键技术....................................................................................7
2.3 Silverlight 简介......................................................................................... 9
2.4 WPF/WCF 技术.......................................................................................11
2.5 本章小结................................................................................................. 11
3 构件式WebGIS技术及扩展........................................................... 12
3.1 构件技术概论......................................................................................... 12
3.3 WebGIS的发展策略............................................................................... 14
3.3.1 服务器端策略.................................................................................................. 14
3.3.2 客户端策略...................................................................................................... 14
3.3.3 综合策略.......................................................................................................... 15
3.4 构件式WebGIS的体系结构.................................................................. 15
3.4.1 客户端表现层.................................................................................................. 16
3.4.2 网络服务层...................................................................................................... 16
3.4.3 分布式 GIS 构件层.......................................................................................... 17
3.4.4 空间数据管理层.............................................................................................. 17
3.4.5 数据层.............................................................................................................. 18
3.5 基于 RIA 的构件式WebGIS体系结构.................................................. 18
3.6 本章小结................................................................................................. 19
4 基于 Silverlight 的原型系统开发.................................................... 20
4.1 Silverlight 应用程序模型........................................................................ 20
4.2 空间数据多尺度表达.............................................................................. 21
4.2.1 栅格数据切片预取系统.................................................................................. 21
4.2.2 R-Tree 算法...................................................................................................... 25
4.2.3 矢栅一体化...................................................................................................... 27
4.3 GIS 服务共享与聚合.............................................................................. 29
4.3.1 基于 Silverlight 的WebGIS服务共享与聚合................................................ 29
4.3.2 WFS+GML+WPF 模型................................................................................... 30
4.4 GIS 构件设计与开发................................................................................. 31
4.4.1 DeepEarth框架技术........................................................................................ 31
4.4.2 几何图形基础框架模型.................................................................................. 32
4.4.3 地图投影构件.................................................................................................. 34
4.4.4 矢量数据浏览构件.......................................................................................... 35
4.4.5 缓冲区分析构件.............................................................................................. 36
4.5 基于PostgreSQL的海量空间数据存储设计........................................... 37
4.5.1 海量空间数据存储模型与设计...................................................................... 37
4.5.2 扩展PosgterSQL的统一数据库访问接口..................................................... 39
4.6 本章小结................................................................................................. 39
5 原型系统实验与项目验证.............................................................. 40
5.1 原型系统实验......................................................................................... 40
5.1.1 实验环境.......................................................................................................... 40
5.1.2 实验流程.......................................................................................................... 44
5.1.3 实验分析.......................................................................................................... 47
5.2 项目设计................................................................................................. 47
5.2.1 项目设计背景.................................................................................................. 47
5.2.2 项目开发平台.................................................................................................. 49
5.2.3 项目总体设计.................................................................................................. 49
5.2.4 集成原型系统.................................................................................................. 50
5.3 项目实现................................................................................................... 51
5.3.1 综合查询功能.................................................................................................. 52
5.3.2 动态标注功能.................................................................................................. 53
5.3.3 系统管理功能.................................................................................................. 54
5.4 实验和项目成果分析和结论.................................................................. 56
5.5 本章小结................................................................................................. 57
6 总结与展望......................................................................................58
6.1 总结.........................................................................................................58
6.2 进一步工作............................................................................................. 59
参考文献............................................................................................... 60
附录................................................................................................... 62
致谢....................................................................................................... 63