[置頂] 遵循Java EE標準體系的開源GIS服務平臺架構

 

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1、平臺現狀

        近年來因爲信息科技的演進，在其推進下地理信息系統的應用也較以往更爲普遍；而對於空間資料（Spatial Data）的生成也已從早期必須經由專家學者處理才能發佈，到如今普通人只須要簡單的工具，甚至是經過自動設備就有可能生成這些具備地理信息的資料。
        然而空間資料的創建僅僅是提供服務最基本的一環，若是須要將這些原始的資料轉變成能夠提供他人使用的服務，則須要額外的處理。完整的服務平臺架構以下所示。分爲用戶端（Client）、應用服務（Application Services）和服務提供者（Service Provider）三個部分。 

        就目前市面上的商用軟件而言，若是要創建地理信息的服務，已經存在不少種解決方案，在此不便評述。本文主要探討的是如何經過整合開源軟件（Open Source）來構建此服務平臺。此外，筆者從事過Java EE和Android開發，對Java EE平臺較爲熟悉。結合近期的業務需求，須要提供一種基於Java EE標準體系的GIS解決方案。所以，指望經過本文的介紹，能給那些想要轉型Web GIS應用的童鞋提供參考。
2、應用服務
        以通常的信息系統爲例，即使後臺擁有功能強大的服務器主機與系統，經過該系統能夠處理想打龐大的資料，不過資料畢竟是要給人操做的，如何提供友好的用戶界面也是至關關鍵的一環。對於地理信息系統，縱然咱們擁有高效的服務器與強大的計算能力，也一樣須要提供一個良好的操做界面給用戶。
        在地理信息系統中，除了後臺能夠處理地圖資源之外，在前端亦須要有一個合適的界面能夠提供GIS的基本操做（如：縮放、平移、疊加圖層等）。
OpenLayers
        OpenLayers是經過JavaScript腳本語言所開發的一種工具，提供豐富的地圖資源支持，包含由ArcGIS Server所發佈的資料（ArcGIS Cache）、服務（ArcGIS REST、ArcIMS等），對於其餘在線地圖服務（如：Google Map、Bing Map等）都有很好的支持。很是適合用於開發地理信息系統的用戶界面。

3、服務提供者
        在地理信息系統中，若是須要將具備空間屬性的資源顯示在網絡上，必須先借助適當的軟件才能達到，經過客戶端才能存取服務端提供的服務。
GeoServer
        GeoServer是一套由Java語言開發的免費軟件，它提供分享和編輯具備空間信息的資源的功能。雖然說它只是一套由社區所維護的軟件，不過對於通常商用軟件所具備的功能，它大多都也提供相似的服務。值得一提的是，因爲它是免費軟件，因此對於標準的交換格式也都支持。在GIS領域中，由開發地理空間協會（Open Geospatial Consortium）所訂製的網絡地圖服務（Web Map Service，WMS）、網絡圖徽服務（Web Feature Service，WFS）、網絡網格資源服務（Web Coverage Service，WCS）、KML等資源交換規範，GeoService都支持。

        在地理信息系統中，爲了讓整個系統的實用性更高，每每都會搭配層疊豐富的形象資源，包含地圖、衛星影像、航空照片影像等。然而，若是資源數量龐大到須要耗費時間才能經過網絡傳送，能夠預見整個系統的效率會大幅度下降。爲了解決加載大量地圖資源的問題，瓦片地圖（Map Tile）的技術相繼被提出。
        瓦片地圖就是將影像資源依據必定的比例尺、命名規則、存儲目錄結構等事先定義好的規範進行處理。當須要展現特定區域的資源時，僅取出該範圍的若干片拼接在一塊兒便可。如此一來，不只能夠節省即時處理龐大影像所花費的系統資源，並且大大下降了系統的延遲時間。由於圖片資源都是已處理好的瓦片，獲取時僅需經過服務器提供服務便可。

        生成瓦片地圖的機制多種多樣，其中包括商用軟件的解決方案（如：ESRI ArcGIS Server生成Cache的方式），或者開發者能夠依照相關規範自行編寫程序來生成切片；不過在免費軟件中，也有提供相似服務的軟件GeoWebCache。
GeoWebCache
        GeoWebCache是一個採用Java實現用於緩存WMS（Web Map Service）Tile的開源項目。當地圖客戶端請求一張新地圖和Tile時，GeoWebCache將攔截這些調用而後返回緩存過的Tiles。若是找不到緩存再調用服務器上的Tiles，從而提升地圖展現的速度。實現更好的用戶體驗。

        針對大量數據的進行處理時，每每會使用數據庫系統（DBMS）進行管理，以加強其運行效率。所以，數據庫系統的使用在整個系統運行中是很是常見的一環。這類軟件包括商用軟件的解決方案，如：Oracle、SQL Server等，或者免費軟件MySQL等。
        一樣的問題也會出如今地理信息系統上，若是大量的數據須要存放在GIS上，採用原有的數據存儲方式，系統的執行效率勢必大大地下降。若是想要獲得改善，就必須經過數據庫系統來管理大量的數據資源。然而地理信息的資源與普通資源最大的差別，也就是再於地理信息資源中含有大量的空間屬性。所以，被選爲處理空間資源的數據庫必須具備這項能力。
        近幾年來，Orace數據庫針對這個部分進行研發，誕生了Oracle Spatial；而Microsoft在新版本的SQL Server中也添加了處理空間屬性的功能。對於免費數據庫這塊，PostgreSQL自己做爲一個至關不錯的數據庫，再搭配PostGIS以後，也具備處理空間信息的能力。
PostgreSQL
        PostgreSQL是一種對象-關係型數據庫管理系統（ORDBMS），也是目前功能最強大、特性最豐富和最複雜的自由軟件數據庫系統。它起源於伯克利（BSD）的數據庫研究計劃，目前是最重要的開源數據庫產品開發項目之一， 有着很是普遍的用戶。PostGIS在對象關係型數據庫PostgreSQL上增長了存儲管理空間數據的能力，至關於Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特色是符合而且實現了OpenGIS的一些規範，是最著名的開源GIS數據庫。

4、總結         因爲地理信息技術的不斷髮展，GIS在開源軟件陣營中也獲得了長足的進步。開源軟件的特色就是須要遵循必定的規範才能協同工做。故而，本文提供了一種基於Java EE標準體系的GIS服務平臺架構：OpenLayers+GeoServer+GeoWebCache+PostgreSQL+Eclipse/MyEclipse+Tomcat/Jetty，同時對所涉及的軟件進行了簡單介紹和職責分派。說明了在不借助商用軟件提供的解決方案的前提下，咱們一樣也能夠構建出具備高效能品質的地理信息服務。