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GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中若干技術(shù)問(wèn)題的探討

時(shí)間:2023-03-18 23:05:14 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中若干技術(shù)問(wèn)題的探討

摘 要分析了幾種網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式的特點(diǎn),針對(duì)客戶機(jī)/服務(wù)器模式設(shè)計(jì)了一個(gè)地理信息系統(tǒng)(GIS)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)框架——客戶端分為GIS功能層和數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求層兩層,服務(wù)器存放數(shù)據(jù),并將此結(jié)構(gòu)與ESRI公司的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE)作了對(duì)比;通過(guò)比較幾種數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的程序?qū)崿F(xiàn)方式,認(rèn)為ODBCAPI在開(kāi)放性方面是良好的.最后給出的MAPGIS實(shí)例表明:采用上述設(shè)計(jì)思路的應(yīng)用系統(tǒng)不但利用了原有MAPGIS的研究成果,實(shí)現(xiàn)了GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能,而且還具有良好的開(kāi)放性.

  關(guān)鍵詞 地理信息系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn),空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE),C/S模式,ODBC.

  引言      

  近年來(lái),網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅速的發(fā)展,這就為信息資源的共享提供了技術(shù)上的可能.作為信息密集型的地理信息系統(tǒng)(GIS)上升到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可謂適逢其時(shí).但從目前的應(yīng)用情況來(lái)看,除了國(guó)外極少的公司擁有網(wǎng)絡(luò)版的GIS之外,在國(guó)內(nèi)還處于試驗(yàn)研制的階段.因此,盡快地研制出我國(guó)自主版權(quán)的網(wǎng)絡(luò)GIS的原型和產(chǎn)品,并在技術(shù)手段上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,是擺在我們面前的一項(xiàng)迫切的任務(wù).

  1 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的幾種模式及特點(diǎn)      

  (1)傳統(tǒng)的集中式.這是一種主機(jī)-終端模式,所有的計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)管理任務(wù)都集中在主機(jī)上,終端只是主機(jī)輸入/輸出設(shè)備的延長(zhǎng).這種模式的優(yōu)點(diǎn)是容易管理,缺點(diǎn)是對(duì)主機(jī)的性能要求很高,也浪費(fèi)了作為終端的計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,并且從性能價(jià)格比來(lái)看,在購(gòu)置費(fèi)用相當(dāng)?shù)那闆r下,一臺(tái)主機(jī)的性能往往比不上幾臺(tái)計(jì)算機(jī)所組成網(wǎng)絡(luò)的性能;因此這種模式已逐漸退出主流.   

  (2)客戶機(jī)/服務(wù)器(client/server,簡(jiǎn)稱(chēng)C/S)模式.一般說(shuō)來(lái),在這種模式下,服務(wù)器只集中管理數(shù)據(jù),而計(jì)算任務(wù)分散在客戶機(jī)上,客戶機(jī)和服務(wù)器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)進(jìn)行通訊.客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求,服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳送給客戶機(jī)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算完畢,計(jì)算結(jié)果可返回給服務(wù)器.這種模式的優(yōu)點(diǎn)充分利用了客戶機(jī)的性能,使計(jì)算能力大大提高;另外,由于客戶機(jī)和服務(wù)器之間的通訊是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行的,是一種邏輯的聯(lián)系,因此物理上在客戶機(jī)和服務(wù)器兩端是易于擴(kuò)充的.它是目前占主流的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式.   

  (3)瀏覽器/服務(wù)器(browser/server)模式.在這種模式下,用戶端只需一通用的瀏覽器,如Netscape或Explore,便代替了形形色色的各種應(yīng)用軟件.服務(wù)器則為Web服務(wù)器.瀏覽器和服務(wù)器之間通過(guò)TCP/IP這一通訊協(xié)議進(jìn)行連接.瀏覽器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求,由Web服務(wù)器向后臺(tái)取出數(shù)據(jù)并計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果返回給瀏覽器.這種模式的優(yōu)點(diǎn)是:由于用戶端所用軟件只是一個(gè)簡(jiǎn)單的瀏覽器,用戶基本上無(wú)需培訓(xùn),用戶端軟件也無(wú)需維護(hù);軟件的升級(jí)與修改只在服務(wù)器端進(jìn)行,對(duì)用戶透明;服務(wù)器與瀏覽器可處于不同的操作系統(tǒng)平臺(tái).其缺點(diǎn)為:Web動(dòng)態(tài)技術(shù)不夠成熟,各種標(biāo)準(zhǔn)有待統(tǒng)一,如各廠家發(fā)布的動(dòng)態(tài)協(xié)議互不支持、瀏覽器之爭(zhēng)等.總之,它是一種先進(jìn)的但發(fā)展還未成熟的技術(shù).   

  基于以上的分析,應(yīng)選擇客戶機(jī)/服務(wù)器模式作為GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)模式.

  2 C/S模式下的GIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)      

  設(shè)計(jì)在總體上分為C/S兩層(見(jiàn)圖1),以充分利用C/S模式的跨平臺(tái)、易擴(kuò)充、數(shù)據(jù)獨(dú)立等優(yōu)點(diǎn).在client端又分兩層來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)——GIS功能層和數(shù)據(jù)請(qǐng)求層,GIS功能層是GIS的功能實(shí)現(xiàn)部分,數(shù)據(jù)請(qǐng)求層是GIS的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)部分.數(shù)據(jù)請(qǐng)求層作為一中間層,起到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的作用,對(duì)上是具有GIS特點(diǎn)的數(shù)據(jù)文件,對(duì)下是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄.這種分層設(shè)計(jì)的形式一方面充分利用了現(xiàn)有的單機(jī)版本GIS研究成果;另一方面,GIS功能層和數(shù)據(jù)請(qǐng)求層的開(kāi)發(fā)可同時(shí)進(jìn)行,只要接口標(biāo)準(zhǔn)不變,本層的變動(dòng)不會(huì)影響到另一層.

Fig.1 The general framework of GIS accessing database based on C/S model
  值得一提的是ESRI公司的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(spatial database engine,簡(jiǎn)稱(chēng)SDE)的設(shè)計(jì)方案(見(jiàn)圖2).它是目前國(guó)際上領(lǐng)先的GIS數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型.其數(shù)據(jù)的訪問(wèn)形式為:由用戶的應(yīng)用程序(user application)通過(guò)SDE應(yīng)用編程接口(SDE API)向SDE服務(wù)器提出空間數(shù)據(jù)請(qǐng)求,SDE服務(wù)器內(nèi)存放有空間對(duì)象模型,并依據(jù)空間對(duì)象的特點(diǎn)在本地完成空間數(shù)據(jù)的搜索,并將搜索結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向用戶的應(yīng)用程序返回.   
  對(duì)比圖1和圖2可以看出兩者采用的都是C/S模式,并且都將GIS功能實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行分層處理;所不同的是面向數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)的位置:圖1在客戶機(jī)端實(shí)現(xiàn),圖2在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn).在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)的主要優(yōu)點(diǎn)為:(1)對(duì)于空間對(duì)象模型及相關(guān)的計(jì)算模式的升級(jí)可以只在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn),而且對(duì)客戶機(jī)端透明;(2)由于SDE服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)ORACLE 7.2的結(jié)合非常緊密,因此數(shù)據(jù)的搜尋速度非?.對(duì)于圖1來(lái)說(shuō),把數(shù)據(jù)請(qǐng)求層放在客戶機(jī)端,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的依賴(lài)程度就不同于SDE服務(wù)器,后者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的選型有極強(qiáng)的依賴(lài)性(目前SDE服務(wù)器只在ORACLE 7.2實(shí)現(xiàn)),相反,它是一種非常開(kāi)放的結(jié)構(gòu),它所支持的服務(wù)器不但可跨數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái),而且還可跨操作系統(tǒng)平臺(tái).可以說(shuō),圖1和圖2兩種設(shè)計(jì)模式的優(yōu)缺點(diǎn)是相互對(duì)應(yīng)的.

  3 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)方式的比較      

  基于程序的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的幾種方法如下.   

  (1)專(zhuān)用的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)工具.如Power Builder,Delphi等,它偏向于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的管理和顯示,具有限的計(jì)算功能.既不適于用它來(lái)開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng),也難以將它們的數(shù)據(jù)操縱功能與現(xiàn)有的GIS應(yīng)用系統(tǒng)緊密結(jié)合.   

  (2)嵌入數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的常規(guī)語(yǔ)言.各數(shù)據(jù)庫(kù)廠家為了讓用戶程序能直接訪問(wèn)自已的數(shù)據(jù)庫(kù),基本上都提供了專(zhuān)有的面向C語(yǔ)言的預(yù)編譯頭和靜態(tài)庫(kù),如Sybase公司的OPEN CLIENT和ORACLE的PRO*C.   

  (3)開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連性應(yīng)用編程接口(open database connectivity application programming interface,簡(jiǎn)稱(chēng)ODBCAPI)[2,3].它是微軟(Microsoft)公司提出的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)形式.它通過(guò)確保所有的應(yīng)用系統(tǒng)遵循標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)用層接口,提供對(duì)特定數(shù)據(jù)源命令進(jìn)行解釋的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)保持應(yīng)用系統(tǒng)的互用性.這樣的應(yīng)用系統(tǒng)是開(kāi)放的,只要有相應(yīng)數(shù)據(jù)源的ODBC的驅(qū)動(dòng),它就無(wú)需改變代碼而可訪問(wèn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù).   

  在確定訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式時(shí),ODBCAPI的開(kāi)放性的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的,但這種方式在效率上不如第二種訪問(wèn)形式.應(yīng)說(shuō)明的是:ODBC SQL語(yǔ)法分為3層,即最小層、核心層和擴(kuò)展層,盡管目前的大型數(shù)據(jù)庫(kù)都能支持到擴(kuò)展層,但為了保證應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)放性,在具體編程實(shí)現(xiàn)時(shí),盡量只使用最小層和核心層的語(yǔ)法.

  4 某電信局配線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)      

  客戶機(jī)為MAPGIS/ODBC/WINDOWS 95,服務(wù)器為SQL SERVER/WINDOWS NT,要訪問(wèn)的相關(guān)表中記錄約為13萬(wàn)條.要求從地理底圖上選中某一DP,在數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找出從這一DP到配線架的可用通路,并在數(shù)據(jù)庫(kù)中作相應(yīng)配線修改.如圖3所示. 結(jié)果表明:(1)程序?qū)崿F(xiàn)了MAPGIS訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能;(2)客戶機(jī)和服務(wù)器均為PC機(jī)(主頻166MHz),每次操作反應(yīng)時(shí)間為數(shù)秒,換機(jī)觀察,發(fā)現(xiàn)服務(wù)器的性能是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的瓶頸.

  5 結(jié)論      

  (1)C/S模式為目前網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)GIS的首選,將GIS功能與數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)分層實(shí)現(xiàn)有利于保護(hù)現(xiàn)有的開(kāi)發(fā)成果;(2)將數(shù)據(jù)請(qǐng)求層放在客戶端和以O(shè)DBC作為數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)方式保證了應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)放性,其訪問(wèn)可跨越數(shù)據(jù)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)平臺(tái);(3)實(shí)例表明,應(yīng)用系統(tǒng)的反應(yīng)速度更多取決于服務(wù)器的性能,而不是ODBC的效率.

參考文獻(xiàn)

1 http:///base/common/userconf/proc96/TO100/PAP094/P94A.HTM.1998.4

2 http:///odbc/start.htm.1998.4

3 Signor R, Creamer J, Stegman M O;侯雪萍譯.開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)互連ODBC方案集粹.北京:電子工業(yè)出版社,1995. 12 論文出處(作者):
基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)思
9202工程-為政府服務(wù)的GIS

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