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WebGIS在物流信息系统的应用:设计与实现
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更新于2024-06-24
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"这篇学士学位论文探讨了基于WebGIS的物流信息系统的设计与实现,作者为张三,指导教师为李四二教授,来自东北大学信息科学与工程学院的计算机科学与技术专业。该论文于2008年6月完成,主要目标是设计一个能够满足物流企业管理需求的系统,利用WebGIS技术实现物流业务流程的全面覆盖,包括货物发送、运输、装载、卸载以及车辆线路编辑等关键功能。" 在当前经济全球化和信息技术快速发展的背景下,物流业的重要性日益凸显,被认为是企业提升效率和降低成本的重要手段。而基于GIS的信息系统在物流管理中的应用则进一步提升了这一领域的管理水平。论文首先分析了WebGIS技术的特点和物流企业的实际需求,旨在构建一个具有高度扩展性的物流信息系统。 系统设计采用B/S架构,即浏览器/服务器模式,使得用户可以通过Web客户端进行操作,减轻了客户端的负担。服务器端则负责与各个运输车辆终端进行通信,实时获取并控制车辆的状态信息。同时,系统通过Web服务向客户端提供地图展示和车辆位置追踪功能,客户端利用Ajax技术实现与服务器的异步通信,保证了用户界面的流畅性和实时性。此外,客户端还集成了发送货物、编辑运输线路和发送消息等多种实用功能,以满足物流企业的日常运营需求。 为了确保系统的可扩展性和适应未来业务变化,系统架构和模块设计都留有充分的空间,以便后续添加新的功能或对接其他系统。这样的设计思路不仅考虑到了当前的需求,也为系统的长期发展和维护奠定了基础。 这篇论文详细阐述了如何运用WebGIS技术构建一个高效、灵活的物流信息系统,为物流行业的信息化进程提供了理论依据和技术支持,对于从事相关领域的研究人员和开发者具有较高的参考价值。
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东北大学本科毕业设计(论文) 第 2 章 相关技术简介
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第2章 相关技术简介
2.1 GIS 技术
GIS 是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面(包括
大气层在内)与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。它由硬件、软件、数
据和用户有机结合而构成。GIS 要实现的五个基本功能为:数据输入、数据编辑、
数据存储与管理、空间查询与空间分析以及图形输出与交互操作。
GIS 始于 60 年代的加拿大与美国,尔后各国相继投入了大量的研究工作,
自 80 年代末以来,随着计算机技术的飞速发展,地理信息的处理、分析手段日
趋先进,GIS 技术日臻成熟,已广泛地应用于环境、资源、石油、电力、土地、
交通、公安、急救、航空、市政治理、城市规划、经济咨询、灾难损失猜测、投
资评价、政府治理和军事等与地理坐标相关的几乎所有领域。
GIS 技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。进入 90 年代以来,
随着计算机技术的发展,计算机微处理器的处理速度愈来愈快,性能价格比更高;
其存储器能实现将大型文件映射至内存的能力,并且能存储海量数据。此外,随
着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图
形技术、三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展,消
除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立,以及能够提供接近实时对地观测图像的高
分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射,这些为 GIS 技术的广泛、深入应用
展示了更加光明的前景。同时,也使当前的 GIS 已不能满足信息时代、数字时代
的要求,目前 GIS 总体上呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性
等发展趋势。
2.2 WebGIS 技术
2.2.1 WebGIS 介绍
WebGIS 是 GIS 技术与 WWW 技术的结合,是在 Internet 网络环境下的一种
传输、存储、处理、分析和显示与应用地理信息的计算机系统。称之为 WebGIS
的原因是大多数客户端应用采用了 WWW 协议。在 Internet 的支持下,根据
TCP/IP 和 HTTP 协议,WebGIS 把支持标准的 HTML 的浏览器作为统一的客户
端,所以狭义地讲 WebGIS 是一种在 Internet 上发展起来的新技术,其核心是将
GIS 功能嵌入到满足 HTTP 和 TCP/IP 标准的 Internet 应用体系中,实现 Internet
环境下地理信息的有效管理和处理。与传统的地理信息系统相比较,WebGIS 有
东北大学本科毕业设计(论文) 第 2 章 相关技术简介
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如下特点:
(1) 更广泛的客户访问范围。客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器
上的最新数据,而 Internet 所特有的优势大大扩展了 GIS 的数据的处理能力,增
强了空间数据的时效性。
(2) 客户端的平台独立性。无论客户机是何种操作系统,只要支持通用的 Web
浏览器,用户就可以访问 GIS 数据及服务器所提供的服务。
(3) 更简单的操作。要推广 GIS,使 GIS 系统为广大的普通用户所接受,而
不仅仅局限于少数受过专业培训的用户,就要降低对系统的操作难度。通过 Web
浏览器提供友好的用户界面无疑是一种很好的选择。
(4) 更高效的计算负载平衡。传统的 GIS 大都使用文件服务器结构的处理方
式,其处理能力完全依赖客户端,效率较低。而当今的一些高级的 WebGIS 能充
分利用网络资源,将复杂的处理交由服务器处理,而简单的操作则由客户端直接
完成。这种计算能灵活地在服务器端和客户端之间合理地分配处理任务,提高网
络资源的利用效率,提高了系统的性能。
(5) 分布式的系统。Internet 的一个特点就是它可以访问分布式数据库和执行
分布式处理,即信息和应用可以部署在跨越整个 Internet 的不同计算机上。GIS
数据和分析工具是独立的组件和模块,WebGIS 利用 Internet 的这种分布式系统
把 GIS 数据和分析工具部署在网络不同的计算机上,用户可以从网络的任何地方
访问这些数据和应用程序,不需要在本地计算机上安装 GIS 数据和应用程序,只
要把请求发送到服务器,服务器就会把数据和分析工具模块传送给用户,达到实
时部署的性能。
(6) 动态性。由于 WebGIS 是分布式系统,数据与应用程序部署在不同的计
算机上,随时可能被管理员更新,对于 Internet 上的每一个用户来说,都能得到
最新的数据和应用程序的最新版本,只要数据源发生变化,和数据源的动态连接
将保持数据的实时性。
(7) 交互性。WebGIS 可使用户在 Internet 上操作 GIS 地图和数据,用 Web
浏览器(IE,Netscape 等)执行部分基本的 GIS 功能:如缩放,漫游,查询和标注,
甚至可以执行空间查询:如“离你最近的旅馆或饭店在哪儿”,或者更先进的空
间分析:比如缓冲分析和网络分析等。在 Web 上使用 WebGIS 就和在本地计算
机上使用桌面 GIS 软件一样。
(8) 经济性。一般专业的 GIS 软件非常昂贵,而对于普通用户来说,只使用
一些最基本的功能,想购买专业软件显得不太可能,也不经济。WebGIS 在客户
端只需要浏览器,GIS 数据和 GIS 软件的管理与维护基本上由服务器完成,因此
东北大学本科毕业设计(论文) 第 2 章 相关技术简介
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系统成本比以往全套 GIS 软件平台要少得多,客户端软件的简单化节省的维护费
用也是很可观的。
2.2.2 WebGIS 协议介绍
开放式地理信息系统协会(Open GIS Consortium, OGC)是非营利、国际自
发性、研究地理信息系统标准的国际组织。OGC 所提供的规范是帮助 GIS 开发
者创造一个高效、无隔阂和透明的地理信息系统使用、分析、处理的环境
[5]
。开
放式地理信息系统(OpenGIS)正是由 OGC 提出的一个为了实现开放式地理信
息系统而提出的开放式地理空间数据互操作规范。按照 OpenGIS 的规范,可以
构造一个能获取分布式地理空间数据和空间服务资源的软件框架。OpenGIS 给全
世界的软件开发商一个详细的通用界面模板,使得不同开发商依照 OpenGIS 开
发出来的不同 GIS 软件能够进行互操作。OpenGIS 围绕着地理空间信息共享和
提供地理空间处理服务两个技术目标,主要包括三部分内容:开放式地理空间数
据模型、OpenGIS 服务模型和信息团体模型。其中与 WebGIS 有关的协议主要有:
GML(Geography Markup Language),WFS(Web Feature Service),WMS(Web
Map Service),SLD(Styled Layer Descriptor),WCS(Web Coverage Service)
和 WSCS(Web Services Common Specification)等规范
[6]
。
其中 GML、WMS、WFS 和 WCS 可以作为 Web 服务的空间数据服务规范,
又可以作为空间数据的互操作实现。只要某一个 GIS 软件支持这个接口,部署在
本地服务器上,其他 GIS 软件就可以通过这个接口得到所需要的数据。
2.2.2.1 GML 协议
GML 是一种用于建模、传输和存储地理及与地理相关信息的 XML 编码语
言,它包括了地理要素(Feature)与层(Coverage)的空间与非空间特征。GML
建立在 W3C 系列标准之上,以一种互联网上容易共享的方式来描述、表达地理
信息,是第一个被 GIS 界广泛接受的元标记语言。在这之前开发的各种用于存储
和交换地理信息的文件格式或标准,由于缺少相应的支持工具,而没有被广泛接
受。GML 的一个重要优势就是它能够让开发者或用户非常灵活地使用已被广泛
接受的 XML 技术,它建立在 XML、XML Schema、XLink 和 XPointer 基础之上,
GML 数据能够很容易地与非空间数据集成使用。GML 使用 XML 对地理数据进
行编码,为开发商和用户提供了一种开放的、中立于任何厂商的地理数据建模框
架,使地理信息能够在不同领域、不同部门进行语义共享。
GML 采用 要 素来描述地理 实 体和地理现象 , GML 要素 是 通过其属性
(property)来描述的,这些属性包括:空间属性、时态属性及其他非空间时态
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属性。
OGC 先后推出了 3 个版本的 GML,GML 1.0 版本于 2000 年 4 月正式推出,
GML 2.0 版本于 2001 年 2 月推出,GML 2.12 版本于 2002 年 9 月推出,2003
年 1 月推出 GML 3.0 版本。3.0 版增加了对复杂的几何实体、拓扑、空间参照系
统、元数据、时间特征和动态要素等的支持,使其更加适合描述现实世界问题。
GML 作为一个空间数据编码规范,它并没有强制采用它的用户使用规定的 XML
标识,而是提供了一套基本的标签、公共的数据模型,以及用户构建应用模式
(GML Application Schemas)的机制
[7]
。
2.2.2.2 WMS 协议
WMS从动态的地理信息中位置数据,产生空间参考数据的地图。地图的格
式可以为PNG/GIF/JPEG/SVG/WebCGM中的任意一种。这个规范定义了三个操
作:GetCapabilities操作返回XML格式的服务级元数据,它是对服务信息内容和
可接受请求参数的一种描述;GetMap用来从地图服务器得到一副具有特定的地
理位置坐标范围的地图图像,在构造请求时需要设置图层名称、坐标范围、返回
图像的高宽和格式等;GetFeatureInfo是WMS可选的服务,用来提供进一步查询
地图上的某些特殊要素的信息的接口
[8]
。
2.2.2.3 WFS 协议
WFS 向用户提供使用 GML 编码的地理空间要素数据,并支持在 HTTP 协议
的分布式计算机平台上对地理要素进行查询、插入、更新和删除操作等。这个规
范定义了五个操作:GetCapabilities 返回 WFS 性能描述文档(用 XML 描述);
DescribeFeatureType 向用户提供一个列表,表示 WFS 服务器能提供的服务的要
素类型。列表还定义了请求具体要素实例时的请求格式以及输出时生成要素实例
的方法。;GetFeature 为一个获取要素实例的请求提供服务;Transaction 为事务
请求提供服务;LockFeature 处理在一个事务期间对一个或多个要素类型实例上
锁的请求
[9]
。
在具体的 GIS 应用当中,WFS 经常用来实现对地图上数据的查询与修改,
并经常与系统的领域层中的模型进行交互。
2.2.2.4 WCS 协议
WCS协议是面向空间影像数据的,它将包含地理位置值的地理空间数据作
为 “ 覆 盖 ( coverage ) ” 在 网 上 相 互 交 换 。 WCS 规 范 由 三 种 操 作 组 成 :
GetCapabilities,GetCoverage和DescribeCoverageType。GetCapabilities操作返回
描述服务和数据集的XML文档。WCS中的GetCoverage操作是在GetCapabilities确
定什么样的查询可以执行、什么样的数据能够获取之后执行的,它使用通用的覆
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