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摘要：介绍了WebGIS的特点、结构模型、构造技术。为了开发WebGIS系统，采用ESRI公司的ArcIMS开发平台，介绍了ArcIMS的概念、体系结构、基本操作。针对标准的地图服务界面，结合ArcXML、JavaScript、HTML语言和Java Applet，对WebGIS站点的地图数据配置和浏览器工具的设计等进行定制。
关键词：ArcIMS；WebGIS；地图服务界面
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)27-1979-03
Design Principle of WebGIS Based on ArcIMS
YANG Yang
(School of Software, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: The features, structural model, and construction technology of WebGIS were introduced. To develop WebGIS system, and then the concept, architecture, basic operation of ArcIMS were introduced. Focused on the standard map service interface, and combined with ArcXML, JavaScript, HTML Language and Java applet, a customization for the WebGIS site’s map configuration, interface in Chinese and tools of browser was discussed.
Key words: ArcIMS; WebGIS; map service interface
1 引言
ArcIMS是一个可伸缩的开发网络地图服务软件平台。它广泛地应用于大量的网络用户发布网络GIS地图、数据和元数据，ArcIMS提供对GIS目录门户的基于浏览器的访问，使用户能够容易地发布和共享地理信息。ArcIMS由客户端（浏览器）和服务器端两部分组成，客户端浏览器可以是通用浏览器、ArcExplorer或根据需要灵活定制。服务器端组件主要有ArcIMS空间服务器、ArcIMS应用服务器、ArcIMS连接器和ArcIMS管理工具等。ArcIMS底层用ArcXML格式传输，当Web服务器收到用户请求，通过ArcIMS连接器提交给应用服务器处理，应用服务器根据具体请求，提交给空间服务器去读取数据集，进行具体的处理操作。
2 ArcIMS特征
ArcIMS的一个显著特点是可以在服务器和浏览器或其它客户间建立“数据流”，这一功能使得用户可以将本地数据与Internet上的数据结合起来，从而为用户和数据发布者提供一个更广阔的空间。ArcIMS可以和许多客户端一起工作，包括HTML、Java Viewers和ArcExplorer Java版；ArcIMS具有把多个数据源的数据结合在一起的能力；ArcIMS还可实现同ArcGIS的Desktop产品系列（ArcView、ArcEditor、ArcInfo等）的无缝协同工作；ArcIMS还具有其它包括高度可升级的服务器结构、为浏览元数据创建中心知识库、安全访问地图服务、基于标准通讯、索引和共享地理信息等特征。
3 ArcIMS体系结构
ArcIMS属于典型的B/S结构，如图1所示。
它有两大部分组成：客户端（浏览器）和服务器端。
客户端浏览器，可以是通用浏览器如Microsoft公司的IE4.0或以上版本的浏览器，也可以是专用浏览器如ESRI公司的ArcExplorer等。还可以根据需要灵活定制。
服务器端组件有：ArcIMS空间服务器(ArcIMS Spatial Server)，ArcIMS应用服务器(ArcIMS Application Server)和ArcIMS连接器(ArcIMS Connectors)和ArcIMS管理工具(Manager)。客户端向服务器发送请求，服务器处理请求信息并向客户端返回响应信息，然后客户端呈现所接收到的信息。
ArcIMS的服务器端核心部分，即空间服务器和应用服务器，在逻辑层次上可以划分为以下三个逻辑层次：
1） Server：它是基于TCP/IP协议构建的网络中实际存在的计算机。
2） Virtual Server：它是运行在某一个具体的Server上的ArcIMS服务，包括Feature、Image、Query、Image ArcMap等几种。1个Server可以对应多个Virtual Server，其中至少包括1个Feature、一个Image类型的Virtual Server。
3）Map Service(地图服务)：是在服务器端最接近客户端的层次，对客户端来说是整个服务器端在逻辑上的接口，是包含着数据和与之相关的数据请求指令、专题地图配置，直接为客户端服务的服务器组件。它和Virtual Server之间可以为多对多关系，和客户端可以为多对一关系。
3.1 服务器端部件
ArcIMS服务器端部件包括：ArcIMS空间服务器（ArcIMS Spatial Server）、ArcIMS应用服务器（ArcIMS Application Server）、ArcIMS应用服务器的连接器（ArcIMS Application Server Connectors）、ArcIMS管理器（ArcIMS Manager）。
3.2 ArcIMS管理器
这是一组非常容易使用的Web页面，能提供ArcIMS服务器端所有功能和工具的使用。通过ArcIMS管理器，用户能够快速设置和管理Internet服务。ArcIMS管理器包括三个独立的功能部件：Author——制作地图服务文件、Designer——设计Web页面、Administrator——发布地图服务和管理ArcIMS空间服务器。
3.3 客户端部件
ArcIMS Viewers提供的功能包括地图的放大和移动、空间和属性数据查询、缓冲区分析、测量、添加注释（如文字、图形活影像，同时提交给ArcIMS服务器）、对空间和属性数据的简单编辑，并提交给ArcIMS服务器、地理编码、图例、索引图、保存和调用工程文件及地图输出功能等。
ArcIMS支持HTML Viewer和Java Viewer两种浏览器。
3.4 HTML Viewer
HTML Viewer由HTML,DHTML和JavaScript写成，是一个小巧但功能强大的浏览器。它可以嵌入到任何HTML网页中提供动态和互动的地图服务。HTML Viewer同时只能支持一个Image MapService。HTML Viewer不支持与本地数据的集成，但有最高的可定制性和最广泛的浏览器支持。
3.5 Java Viewer
与HTML/DHTML Viewers不同，Java Viewer属于较重量级的客户端，它可以同时支持Image MapService和Feature MapService，并且集成本地数据显示在同一个Java Viewer里。Java Viewer具有支持矢量数据流（Feature Streaming）和更丰富的客户端的功能，还可以借助EditNotes要素编辑工具实现对空间和属性数据的简单编辑并提交给ArcIMS服务器。ArcIMS支持两种Java Viewers；可定制的Java Viewer和标准的Java Viewer。
3.6 地图服务
ArcIMS地图服务(Map Service)是通过Web Server实现的特定用途的空间数据和元数据的一种表现。服务的符号、标注以及图层顺序在一个叫做地图配置文件中定义，这个地图配置文件可以是一个ArcXML文件或一个ArcMap文档文件(如果使用了ArcMap Server扩展)。服务是通过虚拟服务器来访问空间服务器中的功能的。
4 ArcIMS连接器
ArcIMS连接器用于连接Web服务器和ArcIMS应用服务器的。其中Servlet Connector是ArcIMS的默认连接器，可以用在所有的ArcIMS的客户端中。ColdFusion和ActiveX Connector通过定制的客户端将各自的语言翻译为ArcXML，用来和ArcIMS的应用服务器进行通讯。Java Connector是ArcIMS4.0新引入的一个连接器，它允许用户使用JSP或Servlet来开发地图站点。4种连接器如图2所示。
1）Servlet Connector
ArcIMS Servlet Connector是运行在服务器端的Java应用，它是ArcIMS默认的连接器。
2） ActiveX Connector
ArcIMS ActiveX Connector是一个可用于Visual Basic或Active Server Pages(ASP)应用程序的动态链接库。使用该连接器的浏览器可以是基于Visual Basic的，也可以是基于HTML的。
3）ColdFusion Connector
使用ArcIMS ColdFusion Connector的客户端是基于HTML的，所有它的解析操作都是在服务器端执行的。在这种配置下，客户端触发ColdFusion应用服务器上执行ColdFusion标签的事件。该定制的标签由ArcIMS ColdFusion连接器处理，并被解析成ArcXML，最终由ArcIMS应用服务器和ArcIMS空间服务器处理该请求。ArcIMS ColdFusion连接器在Windows和UNIX平台下都可用。
4） Java Connector
Java Connector[11]是Java应用程序、Java Servlet或Java Server Pages (JSP)客户端与ArcIMS站点之间沟通的连接器。Java连接器是由Java连接器对象模型和Java连接器标签库组成的。它用于Java EE环境中，工作流程如图3所示。
使用Java Connector可以把ArcXML文档用Java对象封装起来，组合ArcXML的工作由纯面向对象的Java语言来做，com.esri.aims.mtier.io.ConnectionProxy对象请求IMS服务器，返回对象的响应。由于Java的面向对象语言优势，采用Java Connector在处理排序、动态图层、遥感影像图的叠加等技术时就显得比较方便易用。
5 界面设计
一般的Java Viewer站点由ArcIMS Manager所定制和发布。但用户常常需要一些特殊的功能，使用Designer定制站点很难完全满足用户的需求。通过修改定制文件，可以实现某些用户需要但通过ArcIMS Designer很难实现的功能，也可以修改已生成的站点配置。下面以一个已创建的ArcIMS站点kkii的修改为例介绍一些实用设计的定制方法。
5.1 站点结构
一般的站点都是通过ArcIMS Manager向导设计生成的，生成的文件包括ArcIMS\AXL中的kkii.axl文件和ArcIMS\WebSite中的kkii文件夹。Kkii文件夹内有一组HTML和JavaScript文件、default.axl文件、包含网页上及所有工具栏的图表的images文件夹和META—INF文件夹。
5.2 地图配置文件
Kkii.axl文件用于配置显示的图层，用ArcXML语言写成。下面的代码显示了如何从sde中取得显示的图层：
………………
＜WORKSPACES＞
＜SDEWORKSPACE name=”sde_ws-12”server=”data”instance=”port:5151”database=”oradata”user=”sde”encrypted=”true”password=”EPYCJM”geoindexdir=”C:DOCUME~1 ADMINI~1 LOCALS~1 Temp”/＞
＜/WORKSPACES＞
＜LAYER type=”featureclass”name=”SDE.TDYT_张家镇”visible=”true”id=”0”＞
＜DATASET name=”SDE. TDYT_郭杜镇”type=”point”workspace=”sde_wa-12”/＞
＜GROUPRENDERER＞………………＜/GROUPRENDERER＞
＜/LAYER＞
＜LAYER＞………………/LAYER＞
＜/MAP＞
＜/CONFIG＞
＜/ARCXML＞
其中CINFIG元素的子元素是用于辅助定义地图的特征，如PROPERTIES、WORKSPACE和LAYER等子元素。
5.3 工具栏的设计
可以通过对functions.js、default.js、toolbar.htm文件的修改添加新的工具。首先在functions.js文件中添加工具的功能函数，然后在toolbar.htm中添加工具，最后在default.js中声明buttom可用。Bottom的图标放在images文件夹中。
下面以一个自定义的“打开新窗口”buttom的实现，具体说明工具栏的设计过程。
1） 在functions.js中添加clickFunction事件中的case语句，代码如下：
Case”urltool”://自定义函数
Var win=windou.open(javascript:”＜h1＞Open!＜/h1＞”,””,” width=” 200 ”，height=” 200);
Break
2） 在script语句中添加一个if语句：
If(parent. useURL){
document. write(‘＜td align =”center” v align = “middle”＞’);
document.write(‘＜img src = “image/url.gif” width = 16 height =16 hspace=1 vspace =1 border=0 alt= “打开新界面” onmousedown = “ clickFunction(‘urltool’);”)
isSecond= ! isSecond;
document.writeln(‘＜/td＞’);
//if(isSecond)document.write(‘＜/tr＞ ＜tr＞’);
}
3） 在default.js中设置buttom可用：
在文件最后加上：var useURL=true;
4） 将图标url.gif拷到images文件内。
6 结语
目前，无线通信技术将GIS应用从室内带到室外，极大地扩展了其应用范围，并使其成为主流地IT技术领域之一。ArcIMS是一种有些地基于Internet地GIS应用系统开发软件，一个功能强大、具有可扩展性的软件，提供了多方位的WebGIS解决策略。因此使用该软件进行WebGIS的开发应用是比较理想的选择。
参考文献：
[1] 毛志红.地理信息系统(GIS)发展趋势综述[J].城市勘测，2002，(2).
[2] 李琦，杨超伟，陈爱军.WebGIS中的地理关系数据库模型研究[J].中国图象图形学报,2000，5(A版).
[3] Yee, Leung. Intelligent spatial decision support systems. Berlin: Heidelberg: Springer-Verlin, 1997.
[4] 陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社, 1999.
[5] 彭明军，李宗华，杨存吉.WebGIS实现技术及发展研究[J].测绘信息与工程, 2001,(1): 41-44.
[6] 肖国强，冯燕.一个基于Java/J2EE的WebGIS的模型研究[J].计算机应用研究,2003,(5): 110-112.
关键词：ArcIMS；WebGIS；地图服务界面
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)27-1979-03
Design Principle of WebGIS Based on ArcIMS
YANG Yang
(School of Software, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: The features, structural model, and construction technology of WebGIS were introduced. To develop WebGIS system, and then the concept, architecture, basic operation of ArcIMS were introduced. Focused on the standard map service interface, and combined with ArcXML, JavaScript, HTML Language and Java applet, a customization for the WebGIS site’s map configuration, interface in Chinese and tools of browser was discussed.
Key words: ArcIMS; WebGIS; map service interface
1 引言
ArcIMS是一个可伸缩的开发网络地图服务软件平台。它广泛地应用于大量的网络用户发布网络GIS地图、数据和元数据，ArcIMS提供对GIS目录门户的基于浏览器的访问，使用户能够容易地发布和共享地理信息。ArcIMS由客户端（浏览器）和服务器端两部分组成，客户端浏览器可以是通用浏览器、ArcExplorer或根据需要灵活定制。服务器端组件主要有ArcIMS空间服务器、ArcIMS应用服务器、ArcIMS连接器和ArcIMS管理工具等。ArcIMS底层用ArcXML格式传输，当Web服务器收到用户请求，通过ArcIMS连接器提交给应用服务器处理，应用服务器根据具体请求，提交给空间服务器去读取数据集，进行具体的处理操作。
2 ArcIMS特征
ArcIMS的一个显著特点是可以在服务器和浏览器或其它客户间建立“数据流”，这一功能使得用户可以将本地数据与Internet上的数据结合起来，从而为用户和数据发布者提供一个更广阔的空间。ArcIMS可以和许多客户端一起工作，包括HTML、Java Viewers和ArcExplorer Java版；ArcIMS具有把多个数据源的数据结合在一起的能力；ArcIMS还可实现同ArcGIS的Desktop产品系列（ArcView、ArcEditor、ArcInfo等）的无缝协同工作；ArcIMS还具有其它包括高度可升级的服务器结构、为浏览元数据创建中心知识库、安全访问地图服务、基于标准通讯、索引和共享地理信息等特征。
3 ArcIMS体系结构
ArcIMS属于典型的B/S结构，如图1所示。
它有两大部分组成：客户端（浏览器）和服务器端。
客户端浏览器，可以是通用浏览器如Microsoft公司的IE4.0或以上版本的浏览器，也可以是专用浏览器如ESRI公司的ArcExplorer等。还可以根据需要灵活定制。
服务器端组件有：ArcIMS空间服务器(ArcIMS Spatial Server)，ArcIMS应用服务器(ArcIMS Application Server)和ArcIMS连接器(ArcIMS Connectors)和ArcIMS管理工具(Manager)。客户端向服务器发送请求，服务器处理请求信息并向客户端返回响应信息，然后客户端呈现所接收到的信息。
ArcIMS的服务器端核心部分，即空间服务器和应用服务器，在逻辑层次上可以划分为以下三个逻辑层次：
1） Server：它是基于TCP/IP协议构建的网络中实际存在的计算机。
2） Virtual Server：它是运行在某一个具体的Server上的ArcIMS服务，包括Feature、Image、Query、Image ArcMap等几种。1个Server可以对应多个Virtual Server，其中至少包括1个Feature、一个Image类型的Virtual Server。
3）Map Service(地图服务)：是在服务器端最接近客户端的层次，对客户端来说是整个服务器端在逻辑上的接口，是包含着数据和与之相关的数据请求指令、专题地图配置，直接为客户端服务的服务器组件。它和Virtual Server之间可以为多对多关系，和客户端可以为多对一关系。
3.1 服务器端部件
ArcIMS服务器端部件包括：ArcIMS空间服务器（ArcIMS Spatial Server）、ArcIMS应用服务器（ArcIMS Application Server）、ArcIMS应用服务器的连接器（ArcIMS Application Server Connectors）、ArcIMS管理器（ArcIMS Manager）。
3.2 ArcIMS管理器
这是一组非常容易使用的Web页面，能提供ArcIMS服务器端所有功能和工具的使用。通过ArcIMS管理器，用户能够快速设置和管理Internet服务。ArcIMS管理器包括三个独立的功能部件：Author——制作地图服务文件、Designer——设计Web页面、Administrator——发布地图服务和管理ArcIMS空间服务器。
3.3 客户端部件
ArcIMS Viewers提供的功能包括地图的放大和移动、空间和属性数据查询、缓冲区分析、测量、添加注释（如文字、图形活影像，同时提交给ArcIMS服务器）、对空间和属性数据的简单编辑，并提交给ArcIMS服务器、地理编码、图例、索引图、保存和调用工程文件及地图输出功能等。
ArcIMS支持HTML Viewer和Java Viewer两种浏览器。
3.4 HTML Viewer
HTML Viewer由HTML,DHTML和JavaScript写成，是一个小巧但功能强大的浏览器。它可以嵌入到任何HTML网页中提供动态和互动的地图服务。HTML Viewer同时只能支持一个Image MapService。HTML Viewer不支持与本地数据的集成，但有最高的可定制性和最广泛的浏览器支持。
3.5 Java Viewer
与HTML/DHTML Viewers不同，Java Viewer属于较重量级的客户端，它可以同时支持Image MapService和Feature MapService，并且集成本地数据显示在同一个Java Viewer里。Java Viewer具有支持矢量数据流（Feature Streaming）和更丰富的客户端的功能，还可以借助EditNotes要素编辑工具实现对空间和属性数据的简单编辑并提交给ArcIMS服务器。ArcIMS支持两种Java Viewers；可定制的Java Viewer和标准的Java Viewer。
3.6 地图服务
ArcIMS地图服务(Map Service)是通过Web Server实现的特定用途的空间数据和元数据的一种表现。服务的符号、标注以及图层顺序在一个叫做地图配置文件中定义，这个地图配置文件可以是一个ArcXML文件或一个ArcMap文档文件(如果使用了ArcMap Server扩展)。服务是通过虚拟服务器来访问空间服务器中的功能的。
4 ArcIMS连接器
ArcIMS连接器用于连接Web服务器和ArcIMS应用服务器的。其中Servlet Connector是ArcIMS的默认连接器，可以用在所有的ArcIMS的客户端中。ColdFusion和ActiveX Connector通过定制的客户端将各自的语言翻译为ArcXML，用来和ArcIMS的应用服务器进行通讯。Java Connector是ArcIMS4.0新引入的一个连接器，它允许用户使用JSP或Servlet来开发地图站点。4种连接器如图2所示。
1）Servlet Connector
ArcIMS Servlet Connector是运行在服务器端的Java应用，它是ArcIMS默认的连接器。
2） ActiveX Connector
ArcIMS ActiveX Connector是一个可用于Visual Basic或Active Server Pages(ASP)应用程序的动态链接库。使用该连接器的浏览器可以是基于Visual Basic的，也可以是基于HTML的。
3）ColdFusion Connector
使用ArcIMS ColdFusion Connector的客户端是基于HTML的，所有它的解析操作都是在服务器端执行的。在这种配置下，客户端触发ColdFusion应用服务器上执行ColdFusion标签的事件。该定制的标签由ArcIMS ColdFusion连接器处理，并被解析成ArcXML，最终由ArcIMS应用服务器和ArcIMS空间服务器处理该请求。ArcIMS ColdFusion连接器在Windows和UNIX平台下都可用。
4） Java Connector
Java Connector[11]是Java应用程序、Java Servlet或Java Server Pages (JSP)客户端与ArcIMS站点之间沟通的连接器。Java连接器是由Java连接器对象模型和Java连接器标签库组成的。它用于Java EE环境中，工作流程如图3所示。
使用Java Connector可以把ArcXML文档用Java对象封装起来，组合ArcXML的工作由纯面向对象的Java语言来做，com.esri.aims.mtier.io.ConnectionProxy对象请求IMS服务器，返回对象的响应。由于Java的面向对象语言优势，采用Java Connector在处理排序、动态图层、遥感影像图的叠加等技术时就显得比较方便易用。
5 界面设计
一般的Java Viewer站点由ArcIMS Manager所定制和发布。但用户常常需要一些特殊的功能，使用Designer定制站点很难完全满足用户的需求。通过修改定制文件，可以实现某些用户需要但通过ArcIMS Designer很难实现的功能，也可以修改已生成的站点配置。下面以一个已创建的ArcIMS站点kkii的修改为例介绍一些实用设计的定制方法。
5.1 站点结构
一般的站点都是通过ArcIMS Manager向导设计生成的，生成的文件包括ArcIMS\AXL中的kkii.axl文件和ArcIMS\WebSite中的kkii文件夹。Kkii文件夹内有一组HTML和JavaScript文件、default.axl文件、包含网页上及所有工具栏的图表的images文件夹和META—INF文件夹。
5.2 地图配置文件
Kkii.axl文件用于配置显示的图层，用ArcXML语言写成。下面的代码显示了如何从sde中取得显示的图层：
………………
＜WORKSPACES＞
＜SDEWORKSPACE name=”sde_ws-12”server=”data”instance=”port:5151”database=”oradata”user=”sde”encrypted=”true”password=”EPYCJM”geoindexdir=”C:DOCUME~1 ADMINI~1 LOCALS~1 Temp”/＞
＜/WORKSPACES＞
＜LAYER type=”featureclass”name=”SDE.TDYT_张家镇”visible=”true”id=”0”＞
＜DATASET name=”SDE. TDYT_郭杜镇”type=”point”workspace=”sde_wa-12”/＞
＜GROUPRENDERER＞………………＜/GROUPRENDERER＞
＜/LAYER＞
＜LAYER＞………………/LAYER＞
＜/MAP＞
＜/CONFIG＞
＜/ARCXML＞
其中CINFIG元素的子元素是用于辅助定义地图的特征，如PROPERTIES、WORKSPACE和LAYER等子元素。
5.3 工具栏的设计
可以通过对functions.js、default.js、toolbar.htm文件的修改添加新的工具。首先在functions.js文件中添加工具的功能函数，然后在toolbar.htm中添加工具，最后在default.js中声明buttom可用。Bottom的图标放在images文件夹中。
下面以一个自定义的“打开新窗口”buttom的实现，具体说明工具栏的设计过程。
1） 在functions.js中添加clickFunction事件中的case语句，代码如下：
Case”urltool”://自定义函数
Var win=windou.open(javascript:”＜h1＞Open!＜/h1＞”,””,” width=” 200 ”，height=” 200);
Break
2） 在script语句中添加一个if语句：
If(parent. useURL){
document. write(‘＜td align =”center” v align = “middle”＞’);
document.write(‘＜img src = “image/url.gif” width = 16 height =16 hspace=1 vspace =1 border=0 alt= “打开新界面” onmousedown = “ clickFunction(‘urltool’);”)
isSecond= ! isSecond;
document.writeln(‘＜/td＞’);
//if(isSecond)document.write(‘＜/tr＞ ＜tr＞’);
}
3） 在default.js中设置buttom可用：
在文件最后加上：var useURL=true;
4） 将图标url.gif拷到images文件内。
6 结语
目前，无线通信技术将GIS应用从室内带到室外，极大地扩展了其应用范围，并使其成为主流地IT技术领域之一。ArcIMS是一种有些地基于Internet地GIS应用系统开发软件，一个功能强大、具有可扩展性的软件，提供了多方位的WebGIS解决策略。因此使用该软件进行WebGIS的开发应用是比较理想的选择。
参考文献：
[1] 毛志红.地理信息系统(GIS)发展趋势综述[J].城市勘测，2002，(2).
[2] 李琦，杨超伟，陈爱军.WebGIS中的地理关系数据库模型研究[J].中国图象图形学报,2000，5(A版).
[3] Yee, Leung. Intelligent spatial decision support systems. Berlin: Heidelberg: Springer-Verlin, 1997.
[4] 陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社, 1999.
[5] 彭明军，李宗华，杨存吉.WebGIS实现技术及发展研究[J].测绘信息与工程, 2001,(1): 41-44.
[6] 肖国强，冯燕.一个基于Java/J2EE的WebGIS的模型研究[J].计算机应用研究,2003,(5): 110-112.