基于RIA的WEBGIS技術(shù)研究及應(yīng)用進(jìn)展

宣翠仙 顏鈺琳

摘要：基于RIA的WEBGIS是當(dāng)前WEBGIS領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。文章對(duì)當(dāng)前主流RIA技術(shù)、服務(wù)端技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了比較和總結(jié)，最后指出了發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：RIA； WEBGIS； FLEX； SilverLight； AJAX

中圖分類號(hào)： TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）25-6008-03

Research Progress of WEBGIS Technology Based on RIA

XUAN Cui-xian， YAN Yu-lin

（Jinhua Polytechnic， Jinhua 321013，China）

Abastract： RIA based WEBGIS is research hotspot in the field of WEBGIS. The mainstream technology， RIA technology and its application server are compared and summarized， finally points out the development trend.

Key words： RIA； WEBGIS； FLEX； SilverLight； AJAX

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及人們對(duì)GIS信息的需求，WebGIS使得用戶可以通過瀏覽器使用GIS，成為GIS發(fā)展的重要方向。但是，傳統(tǒng)架構(gòu)下的WebGIS系統(tǒng)存在一定局限性：由于把表示層建立于HTML頁面之上，語義性差，可擴(kuò)展性不強(qiáng)；同時(shí)采用服務(wù)器端數(shù)據(jù)傳遞的模式，未充分利用客戶端優(yōu)勢，使得多數(shù)計(jì)算集中于服務(wù)器，服務(wù)器端負(fù)擔(dān)重；此外，傳統(tǒng)WEBGIS圖形顯示與交互能力較弱，已經(jīng)漸漸不能滿足網(wǎng)絡(luò)瀏覽者更高、全方位、多媒體化的GIS體驗(yàn)。為解決上述問題，具有更強(qiáng)交互性客戶端的RIA技術(shù)逐漸被引入WEBGIS系統(tǒng)以讓用戶在客戶端體驗(yàn)快速、流暢的WEBGIS。該文對(duì)近些年基于RIA的WEBGIS技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)行研究總結(jié)與比較，最后指出了發(fā)展趨勢。

1 RIA主流技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀

RIA（RIA Internet Application）是指富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，它將交互技術(shù)與WEB應(yīng)用結(jié)合，為用戶提供視頻、聲音、實(shí)時(shí)通話，使用戶體驗(yàn)、交互性和響應(yīng)性更強(qiáng)。當(dāng)前比較有代表性的RIA開發(fā)技術(shù)有Adobe公司的Flex、Microsoft公司的SilverLight、Sun公司的Ajax等。

1） Flex技術(shù)。Flex 是2004年由Adobe 公司提出的免費(fèi)開源框架，可用于構(gòu)建界面豐富的Web應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序利用客戶端運(yùn)行環(huán)境Adobe Flash Player和Adobe AIR， 實(shí)現(xiàn)跨瀏覽器、桌面和操作系統(tǒng)。Flex開發(fā)模型由 Flash ActionScript3、MXML語言及擴(kuò)展類庫組成，最終由Flex編譯器編譯成SWF格式，由Flash Player運(yùn)行。由于Flash Player基于異步客戶端-服務(wù)器通信模型，可利用客戶端計(jì)算資源進(jìn)行計(jì)算，將原本服務(wù)器上執(zhí)行的部分簡單的計(jì)算任務(wù)交給它完成，從而減少客戶端與服務(wù)器的交互，提高系統(tǒng)效率；同時(shí)由于Flash Player支持不同系統(tǒng)和平臺(tái)運(yùn)行，因此Flex具有良好的跨平臺(tái)特性。Yahoo、Google、百渡的地圖服務(wù)系統(tǒng)，大多采用了Flex RIA技術(shù)。以雅虎為例，其開發(fā)包為Yahoo Maps Flash API。作為GIS行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的ERSI公司，初期也推出了ArcGIS API for Flex，并成功用于意大利的列車信息查詢系統(tǒng)中。

2） SilverLight技術(shù)。SilverLight是2006年由Microsoft提出的跨瀏覽器的、跨平臺(tái)的插件，為網(wǎng)絡(luò)帶來下一代基于.NET Framework的媒體體驗(yàn)和豐富的交互式應(yīng)用程序。因此，此技術(shù)能與.NET框架實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。比較典型的應(yīng)用系統(tǒng)有：2008年奧運(yùn)會(huì)Silverlight被用來完成互聯(lián)網(wǎng)上的奧運(yùn)火炬?zhèn)鬟f項(xiàng)目；20th Centry Fox、Sony Pictures Television等著名國際公司提供網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)的Maven Networks也把Silverlight帶入自己的網(wǎng)絡(luò)電視平臺(tái)。在GIS領(lǐng)域，ERSI公司推出了ArcGIS API for SilverLight的WebGIS系統(tǒng)的開發(fā)支持。但這些地圖系統(tǒng)都只支持基本的地圖瀏覽，不具備地理空間數(shù)據(jù)分析等高級(jí)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用功能。中國地質(zhì)大學(xué)的方坤提出了將構(gòu)件概念融入SilverLight的WebGIS界面開發(fā)中，將部分地圖操作功能置于客戶端實(shí)現(xiàn)，從而提高系統(tǒng)交互功能。SilverLight技術(shù)還提供了與AJAX技術(shù)的交互，可以將兩者結(jié)合，提供更好的功能與用戶體驗(yàn)。

3） AJAX技術(shù)

AJAX即“Asynchronous Javascript And XML”（異步JavaScript和XML），是一種創(chuàng)建異步、局部刷新的交互式網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)。它不是新的編程語言，而是一種使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的新方法。由于AJAX能在不重新加載整個(gè)頁面的情況下，與服務(wù)器交換數(shù)據(jù)并更新部分網(wǎng)頁，因此其最大的優(yōu)點(diǎn)是在不更新整個(gè)頁面的前提下維護(hù)數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是可能破壞瀏覽器的后退功能。與其他RIA技術(shù)相比，由于采用的是JavaScript和XML，因此瀏覽時(shí)不需要任何瀏覽器插件。而Javascript是一種腳本語言，寫法自由，這提高了開發(fā)難度，且不同瀏覽器對(duì)Javascript解釋有差別，因此完成跨平臺(tái)特性及三維展現(xiàn)等高級(jí)應(yīng)用需要編寫大量代碼，開發(fā)周期長。Google在Google討論組、Google地圖、Google搜索建議、Gmail等應(yīng)用中都采用了AJAX技術(shù)。如在Google Maps中，AJAX允許用戶以一種似乎無縫的方式拖拉及滾動(dòng)地圖。

上述三種主流RIA技術(shù)，優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。

2 RIA對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)的調(diào)用

1） SOAP技術(shù)

SOAP，即簡單對(duì)象訪問協(xié)議，它是一種基于XML的輕量級(jí)Web協(xié)議。旨在通過XML使得不同應(yīng)用程序能按照HTTP進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，縮短Web Server從XML數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)時(shí)的格式化網(wǎng)頁頁面時(shí)間。優(yōu)點(diǎn)在于良好的可擴(kuò)展性，獨(dú)立于平臺(tái)和操作系統(tǒng)。但由于Soap采用自定義接口方法對(duì)Web服務(wù)進(jìn)行抽象，無特定標(biāo)準(zhǔn)，因此容易產(chǎn)生接口不對(duì)等問題?；赟oap的消息都是在HTTP POST，在緩存服務(wù)器不了解消息語議的情況下，服務(wù)器無法知道請(qǐng)求是否需要獲取需要請(qǐng)求哪條數(shù)據(jù)，造成基于Soap的緩存機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜。比較典型的應(yīng)用如google的Web Service基本上采用Soap方式。

2） REST技術(shù)

REST，即表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移（Representational State Transfer，簡稱REST）是Roy Fielding博士于2000年在其博士論文中提出的一種輕量級(jí)軟件架構(gòu)風(fēng)格。它是一套針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，用來創(chuàng)建Web Service的開發(fā)方式：程序可通過選擇一個(gè)帶鏈接的WEB頁面的鏈接，使另一個(gè)Web服務(wù)，即程序的下一狀態(tài)返回到用戶，使程序進(jìn)一步運(yùn)行，從而降低開發(fā)復(fù)雜性，提高系統(tǒng)可伸縮性。相對(duì)于Soap，可以完全通過HTTP協(xié)議出現(xiàn)。比較典型的應(yīng)用如亞馬遜網(wǎng)站提供接近REST風(fēng)格的Web服務(wù)進(jìn)行圖書查找；在WEBGIS方面，ERSI公司開發(fā)的支持JavaScript、Flex、SilverLight三種不同RIA技術(shù)的組件，都是通過REST模式實(shí)現(xiàn)對(duì)后臺(tái)地圖數(shù)據(jù)服務(wù)有調(diào)用，且為簡化開發(fā)過程，公司開發(fā)了ArcGIS Server REST API。張馳提出了基于REST與AMF協(xié)議的C/交互方式。

3 基于RIA的WEBGIS開發(fā)框架

在WebGIS開發(fā)中，RIA體系主要采用三層開發(fā)框架：

1） 表示層。主要負(fù)責(zé)與用戶的交互，為空間與屬性數(shù)據(jù)獲取客戶終端。

2） 應(yīng)用邏輯層。主要負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端請(qǐng)求，通過服務(wù)器應(yīng)答空間和屬性數(shù)據(jù)的查詢請(qǐng)求，進(jìn)行緩沖處理與并發(fā)控制，同時(shí)與數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互以獲取屬性數(shù)據(jù)。

3） 數(shù)據(jù)層。負(fù)責(zé)空間與屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫存取與管理，為前端數(shù)據(jù)的獲取提供數(shù)據(jù)源。

基于RIA的WebGIS系統(tǒng)開發(fā)框架如圖1所示。

ESRI公司早期的版本支持SOAP接口，但使用的SOAP的接口非常復(fù)雜。首先用戶需要從WSDL產(chǎn)生一系列SOAP工具包，然后研究SOAP接口使用方法，最后才進(jìn)行代碼編寫。2008年引入的基于REST的Web服務(wù)架構(gòu)，其ArcGIS Server提供了REST接口，陸續(xù)推出各類RIA API。用REST開發(fā)應(yīng)用程序相對(duì)簡單，只需要建立一個(gè)對(duì)應(yīng)資源的URL就能實(shí)現(xiàn)所需服務(wù)，以訪問Web Services的方式訪問，調(diào)用ArcGIS Server的服務(wù)資源，不需要SOAP工具包。

4 未來研究的方向

隨著用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)要求的多元化，基于FLEX 與SilverLight RIA的技術(shù)相比較Ajax對(duì)于開發(fā)富含動(dòng)畫、3D場景、視頻、音頻等多媒體資源立體化更有技術(shù)優(yōu)勢，而REST方式相比SOAP更簡單明了，因此，F(xiàn)LEX 、SilverLight RIA與REST結(jié)合的系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩舫尸F(xiàn)更加豐富、體驗(yàn)性更強(qiáng)的用戶界面，為WebGIS提供嶄新的表現(xiàn)機(jī)制。通過云平臺(tái)提供的強(qiáng)大計(jì)算功能，能大大提高圖像、圖形的傳輸速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理數(shù)據(jù)的分析與有效管理?；谠品?wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的信息資源共享及標(biāo)準(zhǔn)化是未來GIS發(fā)展的趨勢。

5 結(jié)束語

基于RIA的技術(shù)克服了傳統(tǒng)WebGIS存在的交互性差、響應(yīng)速度慢等問題，界面與體驗(yàn)性更豐富，為WebGIS的應(yīng)用提供了新的表現(xiàn)機(jī)制。隨著RIA技術(shù)和軟件架構(gòu)風(fēng)格的不斷完善，將促進(jìn)WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)用戶體驗(yàn)的不斷豐富。

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