[置顶] 遵循Java EE标准体系的开源GIS服务平台架构

 

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1、平台现状

        近年来因为信息科技的演进，在其推进下地理信息系统的应用也较以往更为普遍；而对于空间资料（Spatial Data）的生成也已从早期必须经由专家学者处理才能发布，到如今普通人只须要简单的工具，甚至是经过自动设备就有可能生成这些具备地理信息的资料。
        然而空间资料的创建仅仅是提供服务最基本的一环，若是须要将这些原始的资料转变成能够提供他人使用的服务，则须要额外的处理。完整的服务平台架构以下所示。分为用户端（Client）、应用服务（Application Services）和服务提供者（Service Provider）三个部分。 

        就目前市面上的商用软件而言，若是要创建地理信息的服务，已经存在不少种解决方案，在此不便评述。本文主要探讨的是如何经过整合开源软件（Open Source）来构建此服务平台。此外，笔者从事过Java EE和Android开发，对Java EE平台较为熟悉。结合近期的业务需求，须要提供一种基于Java EE标准体系的GIS解决方案。所以，指望经过本文的介绍，能给那些想要转型Web GIS应用的童鞋提供参考。
2、应用服务
        以通常的信息系统为例，即使后台拥有功能强大的服务器主机与系统，经过该系统能够处理想打庞大的资料，不过资料毕竟是要给人操做的，如何提供友好的用户界面也是至关关键的一环。对于地理信息系统，纵然咱们拥有高效的服务器与强大的计算能力，也一样须要提供一个良好的操做界面给用户。
        在地理信息系统中，除了后台能够处理地图资源之外，在前端亦须要有一个合适的界面能够提供GIS的基本操做（如：缩放、平移、叠加图层等）。
OpenLayers
        OpenLayers是经过JavaScript脚本语言所开发的一种工具，提供丰富的地图资源支持，包含由ArcGIS Server所发布的资料（ArcGIS Cache）、服务（ArcGIS REST、ArcIMS等），对于其余在线地图服务（如：Google Map、Bing Map等）都有很好的支持。很是适合用于开发地理信息系统的用户界面。

3、服务提供者
        在地理信息系统中，若是须要将具备空间属性的资源显示在网络上，必须先借助适当的软件才能达到，经过客户端才能存取服务端提供的服务。
GeoServer
        GeoServer是一套由Java语言开发的免费软件，它提供分享和编辑具备空间信息的资源的功能。虽然说它只是一套由社区所维护的软件，不过对于通常商用软件所具备的功能，它大多都也提供相似的服务。值得一提的是，因为它是免费软件，因此对于标准的交换格式也都支持。在GIS领域中，由开发地理空间协会（Open Geospatial Consortium）所订制的网络地图服务（Web Map Service，WMS）、网络图徽服务（Web Feature Service，WFS）、网络网格资源服务（Web Coverage Service，WCS）、KML等资源交换规范，GeoService都支持。

        在地理信息系统中，为了让整个系统的实用性更高，每每都会搭配层叠丰富的形象资源，包含地图、卫星影像、航空照片影像等。然而，若是资源数量庞大到须要耗费时间才能经过网络传送，能够预见整个系统的效率会大幅度下降。为了解决加载大量地图资源的问题，瓦片地图（Map Tile）的技术相继被提出。
        瓦片地图就是将影像资源依据必定的比例尺、命名规则、存储目录结构等事先定义好的规范进行处理。当须要展现特定区域的资源时，仅取出该范围的若干片拼接在一块儿便可。如此一来，不只能够节省即时处理庞大影像所花费的系统资源，并且大大下降了系统的延迟时间。由于图片资源都是已处理好的瓦片，获取时仅需经过服务器提供服务便可。

        生成瓦片地图的机制多种多样，其中包括商用软件的解决方案（如：ESRI ArcGIS Server生成Cache的方式），或者开发者能够依照相关规范自行编写程序来生成切片；不过在免费软件中，也有提供相似服务的软件GeoWebCache。
GeoWebCache
        GeoWebCache是一个采用Java实现用于缓存WMS（Web Map Service）Tile的开源项目。当地图客户端请求一张新地图和Tile时，GeoWebCache将拦截这些调用而后返回缓存过的Tiles。若是找不到缓存再调用服务器上的Tiles，从而提升地图展现的速度。实现更好的用户体验。

        针对大量数据的进行处理时，每每会使用数据库系统（DBMS）进行管理，以加强其运行效率。所以，数据库系统的使用在整个系统运行中是很是常见的一环。这类软件包括商用软件的解决方案，如：Oracle、SQL Server等，或者免费软件MySQL等。
        一样的问题也会出如今地理信息系统上，若是大量的数据须要存放在GIS上，采用原有的数据存储方式，系统的执行效率势必大大地下降。若是想要获得改善，就必须经过数据库系统来管理大量的数据资源。然而地理信息的资源与普通资源最大的差别，也就是再于地理信息资源中含有大量的空间属性。所以，被选为处理空间资源的数据库必须具备这项能力。
        近几年来，Orace数据库针对这个部分进行研发，诞生了Oracle Spatial；而Microsoft在新版本的SQL Server中也添加了处理空间属性的功能。对于免费数据库这块，PostgreSQL自己做为一个至关不错的数据库，再搭配PostGIS以后，也具备处理空间信息的能力。
PostgreSQL
        PostgreSQL是一种对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS），也是目前功能最强大、特性最丰富和最复杂的自由软件数据库系统。它起源于伯克利（BSD）的数据库研究计划，目前是最重要的开源数据库产品开发项目之一， 有着很是普遍的用户。PostGIS在对象关系型数据库PostgreSQL上增长了存储管理空间数据的能力，至关于Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特色是符合而且实现了OpenGIS的一些规范，是最著名的开源GIS数据库。

4、总结         因为地理信息技术的不断发展，GIS在开源软件阵营中也获得了长足的进步。开源软件的特色就是须要遵循必定的规范才能协同工做。故而，本文提供了一种基于Java EE标准体系的GIS服务平台架构：OpenLayers+GeoServer+GeoWebCache+PostgreSQL+Eclipse/MyEclipse+Tomcat/Jetty，同时对所涉及的软件进行了简单介绍和职责分派。说明了在不借助商用软件提供的解決方案的前提下，咱们一样也能够构建出具备高效能品质的地理信息服务。