浅谈基于公有云平台ArcgisOnline的WebGIS实现论文
引言
传统网络地理信息系统架构主要基于某一地理信息服务提供商的软件平台构建，因此在数据存储结构、数据库访问方式以及服务的调用方式等方面都与特定的底层技术架构藕合在一起，降低了系统的互操作性，各个系统之间封闭性强,因此难以共享和扩展.为了探索轻量级低成本可扩展的网络地理信息系统的开发方案，探讨基于公有云GIS ( Geographic Information SystemGIS)平台ArcgisOnline以及REST ( Representa-tional StateTransfer)服务搭建轻量级的WebGIS应用的技术路线和可行性.
1传统系统架构与云平台架构对比
现在国内主要的地理信息服务器软件有超图公司的SuperMapiServer 7C，通过SDX+空间数据库引擎支持发布OGC的WMS, WFS,WMTS, WCS, WPS, CSW, I}ML等服务和ESRI公司的Arcgis forServer，提供多种遵循REST,SOAP及OGC标准的Web服务，包括二三维地图服务、影像服务、要素服务、地理处理服务等多种服务类型.
云平台包括超图公司的SuperMapiPortal 7 C以及ESRI公司的ArcgisOnline公有云平台以及Portalfor Arcgi、私有云平台.
1. 1传统地理信息系统架构优缺点
地理信息系统由于其处理数据主要面向矢量数据，栅格数据，无论在网络传输负载，数据库查询方式以及前端数据渲染方面都与一般的互联网应用程序有所区别因此整个系统的服务器端架构主要包括应用程序服务器，关系数据库服务器，地理数据库服务器，地理服务引擎.
(1)传统的分布式GIS应用的地理信息数据分布在不同组织的不同地理数据引擎架构基础上具有不同的数据存储结构和访问方式.通常需要利用不同数据服务层技术如SuperMap公司的SDX + ( Spatial Database Extension Plus)以及ES-RI公司的SDE ( Spatial Database Engine)访问地理数据库，扩展的关系型数据库上的矢量数据、栅格数据以及业务数据，这导致了数据具有明显的异构性，使得数据和应用的互操作性降低.
(2)数据的存储格式主要依赖于平台设计时采用的地理信息服务提供商的地理数据库结构如常见的ShapeFile, KML, DXF, DWG， TIF等矢量栅格数据结构.由于各地理信息厂商提供采用的底层技术差异使得各平台下的数据结构都不一致，在开发过程中要花费大量的精力用于数据格式的转换，通过中间数据格式实现数据的传递，这种数据格式间的转换在增加系统开发难度的同时也降低了系统的运行性能.
(3) GIS应用随着系统运行时间的增长以及特殊业务的需求使得要处理的地理数据量将会达到GB甚至TB级别，无论是在数据存储空间还是运算能力上都对硬件资源有很高的要求，但是这种大数据的处理并非在系统运行期间始终存在因此在硬件资源配置上很难找到一个平衡点，而这种对数据存储能力和计算性能的动态调整需求也是限制GIS发展的重要原因.
传统地理信息系统架构的优势在于GIS服务器的本地部署使得数据的安全性以及资源的调度具有高度的可控性.因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制.公司或组织拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式和外部的访问权限.
1.2基于公有云平台地理信息系统架构优缺点
公有云服务平台AregisOnline不同于传统的WebGIS的本地化部署策略以及面向数据的系统开发架构，平台基于亚马逊的AWS和微软的WindowsAzure搭建而成，充分利用了云技术的资源池化和资源的动态配置特性.公有云是目前通用的云计算利用方式.在这种模型下用户使用的资源和服务都是云计算服务提供商以云服务的方式提供，用户无需管理和维护直接使用.也就说AregisOnline。将传统架构模式中的数据库引擎统一为服务通过提供WebService将信息资源包装成统一的REST接口形式，在空间数据访问、传输和存储的过程中使用JSON等数据格式作为的标准格式，用面向服务的思想代替面向数据的思想屏蔽了数据多源异构的特点实现了异构资源的集成，使开发的应用具有高度的互操作性[}z}.按需自服务，利用云计算算法自动地按实际需求分配计算资源和服务以及硬件资源，通过标准的网络接入和数据访问协议可以同时对不同类型的网络终端提供支持.资源池化，具备动态的资源配置以及释放计算资源的能力;同时平台的使用安装按需付费.节约系统建设开支，缩短了GIS应用系统开发部署周期.
公有云平台的劣势在于所有的数据和服务都托管在云服务提供商的服务器上，企业或组织对资源的控制性降低.
2 ArcgisOnline云平台分析
AregisOnlin。是基于公有云技术的地理信息平台同时是ESRI(美国环境研究所)产品AreGIS系统的组成部分.通过这个云平台无论是组织机构，专业GIS人员还是普通用户都可以实现使用、创建和共享地图、应用程序和数据，这种开放式的互操作模式充分利用了众包的思想即每个人既是数据和服务的使用者同时也是提供者.此外由于具有了访问平台上既有的权威性底图和AreGIS即用型应用节省了自建基础数据和投资硬件环境的成本.通过AreGIS Online的安全云可将采集的地理数据在云端以web图层的方式进行管理、创建和存储.基于AreGIS的扩展功能ArcGIS for Desktop,ArcGISfor Server ,ArcGIS WebAPI和AreGIS RuntimeSDK可以低成本的方式创建分享地理数据并轻松创建轻量级以及企业级地理信息系统.
2. 1 ArcgisOnline Web地图服务
使用AreGIS Online创建的ArcGIS Web地图以详细记录的JavaScript对象标记法(JSON)格式存储，各种应用程序和设备都可对这些地图进行访问.每个地图使用唯一的ID进行存储，可通过任何Web地图客户端对其进行访问.平台上拥有多种高精度的底图和专题地图数据.包括全球各种经度的DEM ( Digital Elevation Model)、地图和影像以及地质图等.
2.2 ArcgisOnline地理处理工具和服务
AregisOnline通过SOAP和REST协议提供了基于地理信息的分析服务，这就使得用户和开发人员通过URL的方式就可以获得，包括缓冲区分析，流域分析，路线导航，打印地图服务，地名地址服务等.开发人员可以基于Aregis API开发WebGIS应用以异步或者同步的方式访问这些服务并获得返回的数据，由于AregisOnline，的面向服务的架构模式是的调用这些服务的过程与加载Web地图服务的体验是一致的`降低了开发的时间成本具有很高的易用性[3].地理处理工具在云端以服务的方式提供给用户，改变了传统GIS系统地理处理本地化执行的局限性实现了真正的多用户工作协同和内容的共享.
2.3 ArcgisOnline应用程序
AregisOnline提供了除自己开发Web应用外的另一种利用平台资源的可能性.访问基于Mashup思想调用并组合遵循了开放地理框架协议的所有服务和资源以及ESRI提供的应用模板引擎自定义一个可配置的Web应用保存后并最终部署到AregisOnline云平台上供具有访问权限的用户访问.当然下载模板后配置应用并托管在自己的Web服务器上也是一种不错的选择.总之这种基于GIS云平台的开发方式是的应用具有很强的扩展性和灵活性.
3基于ArcgisOnline的WebGIS开发
AregisOnline是一种面向服务的公有云架构，在平台上创建，管理，共享的地图，要素，分析工具，应用都统一的以REST API的方式访问.基于Html5和JavaScript API进行WebGIS开发是一个很好的选择.因为JavaScript是世界上开发轻量级应用最广泛的客户端语言己经被各厂商浏览器很好的支持无需安装额外的插件开发的程序即可运行.
3. 1地图控件创建及服务的调用
基于WebGIS API开发的应用的核心组件就是地图对象即下面代码创建的map变量.地图对象组件是整个WebGIS前端界面的核心.地图是以图层的方式组织底图数据和专题数据，而地图对象Map就是负责渲染服务器传输到前端的地图数据和地理处理工具生成的结果.才外地图导航组件以及底图库都是依赖于Map对象实现其功能. 由于访问的资源全部以REST接口封装，在开发过程用对云端资源的调用具有了高度的一致性.无论是传统的地图、影像等地图服务还是用于处理特定地理处理任务的工具开发人员都可以通过URL的方式从云端访问.
3.2 WebGIS开发中HTML5 /CSS的新特性
由于HTML的语言特性对WebGIS开发的限制，使得相当一段时间内，基于Flex和Silver-Light等富客户端技术实现WebGIS是系统开发人员的首选，但是富客户端技术都是基于浏览器插件实现客户端交互这也对系统的适用性产生了限制.随着HTML5技术的成熟开发人员现在可以基于HTML5和JavaSeript API实现WebGIS的二三维展示和交互.
(1)大部分对REST资源的访问都是通过AJAX实现的，但是AJAX技术存在跨域资源访问限制的问题，利用HTML5在基于AregisOnline的开发过程中，首先要解决的问题就是AJAX资源跨域访问的问题.以往都是通过Proxy解决这个问题.现在AregisOnline利用HTML5的新特性只需要少量的配置以及代码就可以解决这个问题.这样做可以提升程序的性能.因为客户端直接访问跨域的资源而非以往需要服务器去请求特定的资源并将处理结果返回到客户端. esri. eonfig. defaults. in. eorsEnabledServers(`servieebeta. esri. eom ' );/ /URL参数为要跨域访问域名
(2)利用CSS3()实现地图层级间过度
利用CSS3的过度效果而非简单的地图瓦片的增加删除无论在视觉美感还是程序性能上都会获得极佳的体验，尤其当程序通过移动客户端访问时可以调用浏览器的硬件加速功能.
(3)利用HTMLS Web存储实现地图客户端缓存
优化WebGIS使用体验的方式之一就是将不需要经常变更的数据提前制作成地图瓦片减少网络传输压力.以往的客户端缓存主要通过Cookie实现，但是由于Cookie要在Http请求中传递因此其对大数据的缓存支持的并不好.利用HTML5提供的Web存储功能可以实现地图的客户端缓存.
3. 3基于OGC协议的互操作
系统对其他平台的多源异构地理信息数据的互操作对于系统的健壮性和扩展性十分重要，利用MashUp以及面向服务编程思想可以充分利用互联网资源开发应用.Arcgis API for JavaScript己经在底层提供了很好的支持.下面的代码访问了复合OGC的地图服务.
4结束语
ArcgisOnline是基于云计算的公有云GIS平台，以面向服务的架构提供各种地图服务，分析工具以及应用.通过HTML5和Arcgis API forJavaScript开发的应用程序可以通过多终端访问这些云端的资源和服务，相较于传统的WebGIS架构和部署方式，基于ArcgisOnline的WebGIS在硬件资源和开发成本上都有很大的优势，因为云计算的特性使得程序和数据所占用的资源是动态按需分配的，这样在程序访问的高峰期不会出现负载过高，同样在低谷期也不会存在资源浪费.
通过对比分析可以发现在对数据本地化部署需求不大的情况下可以在系统架构设计阶段充分考虑对公有云GIS平台的利用实现程序的互操作性和扩展性.
【浅谈基于公有云平台ArcgisOnline的WebGIS实现论文】相关文章：
基于WebGIS的税务征管系统设计与实现10-07
基于SuperMap IS Java技术杨凌WebGIS实现07-08
基于WebGIS的税务征管系统设计与实现07-10
基于COM+的WebGIS系统设计与实现07-19
基于多服务器的WebGIS的设计与实现08-08
基于.NET的教学平台的设计与实现10-05