数字地球网络数据扩展服务

7.4.1　数字地球网络数据扩展服务

对数字地球网络数据扩展服务的实现，首先需要考虑空间数据库和地图服务器。下面对这几种技术和实现框架作概要介绍。

7.4.1.1　PostgreSQL和PostGIS

PostgreSQL 是一种对象——关系型数据库管理系统（ORDBMS），它起源于伯克利（BSD）的数据库研究计划，是目前最重要的开源数据库产品开发项目之一，有着非常广泛的用户，可以说PostgreSQL是最富特色、最强大的自由软件数据库管理系统。PostgreSQL是唯一支持事务、子查询、多版本并行控制系统、数据完整性检查等特性的OpenSourse数据库管理系统。能在多平台下运行，包括Linux、FreeBSD和Windows等，支持多语言开发。在开源数据库产品中，PostgreSQL性能更为先进，提供很多高级特性，如触发器、视图、存储过程等，在记录数超千万之后性能表现尤其出色。

PostGIS在PostgreSQL上增加的空间数据引擎，相当于Oracle Spatial。PostGIS提供如下空间信息服务功能：空间对象、空间索引、空间操作函数和空间操作符，同时遵循OpenGIS的规范。

PostGIS支持所有的空间数据类型，这些类型包括：Point、LinrString、Polygon、Mulltipoint、MultilineString、Mulitipolygon和集合对象集GeometryCollection等。PostGIS函数大致分为四类：

（1）字段处理函数。

PostGIS提供了对于元数据的支持，如GEOMETRY_COLUMNS和SPATIAL_REF_SYS，这类函数，同时PostGIS也提供了相应的支持函数，如AddGeometryColumn和DropGeometryColumn。

（2）几何关系函数。

PostGIS提供了一系列用于检测对象空间关系的二元谓词，通过返回布尔值来表征对象之间符合这个关系。这类几何关系函数目前共有10个，如表7-3所示。

表7-3　PostGIS几何关系函数功能简表

（3）几何分析函数。

PostGIS提供了空间数据操作的几何分析函数，共有12个，如表7-4所示。

表7-4　PostGIS几何分析函数功能简表

（4）读写函数。

这类函数很多，主要是用于在各种数据类型之间的转换，尤其是在Geometry与其他数据类型之间的转换，函数名如AsText、GeomFromText等。

7.4.1.2　图层样式描述符

图层样式描述符（Styled Layer Descriptor，SLD）告诉服务器如何渲染地图，例如，是要用黑色画线还是要用蓝色上色并带好看的轮廓和文本标签。SLD是一种基于 XML 的语言，GeoServer 创建的SLD文件可被任何与 Web 地图服务（WMS）兼容的应用复用。标签之间的关系如图7-8所示。

图7-8　SLD各种标签之间关系图

SLD详情请查阅OGC规范。标签概要解释如表7-5所示。

表7-5　SLD各标签功能说明表

如图7-9、图7-10所示为不同SLD渲染的西藏自治区日喀则市的县界图。

图7-9　不同SLD渲染的地图对比图1

图7-10　不同SLD渲染的地图对比图2

GeoServer中的SLD样式编辑器的截图如图7-11所示。

图7-11　在Geoserver中生成SLD的可视化向导

7.4.1.3　基于GeoServer的网络地图服务框架

GeoServer是基于JavaEE的WebGIS服务器，系统建立在J2SDK的环境和Servlet/EJB容器上运行。与众多商业WebGIS解决方案相比，GeoServer是开源项目。与其他开源软件类似，GeoServer作为一个社区驱动的项目，由来自世界各地的开源爱好者进行开发，测试和维护。GeoServer实现了Open Geospatial Consortium（OGC），Web Feature Service（WFS）和Web Coverage Service（WCS）三个标准，以及一个高性能的认证标准网络地图服务（WMS）。GeoServer是搭建一套是地理信息网络的核心组件。Geoserver可以通过WMS协议，把数据以maps/images等格式发布出去，也可以直接发布WFS格式的数据。

GeoServer的技术体系结构如图7-12所示。

图7-12　GeoServer的技术体系结构

GeoServer还有以下众多的优点：

（1）用Java语言编写，标准的J2EE架构，基于Servlet和Struts框架，支持高效的Spring框架开发。能够运行在任何基于 J2EE Servlet 容器之上。

（2）以获取各种格式的数据，高级数据库支持PostGIS、Shapefile、ArcSDE、Oracle、IBM DB2、VPF、MySQL、MapInfo等；支持上百种投影。

（3）能够将网络地图输出为JPEG、GIF、PNG、SVG、GML、KML、GeoJSON、GeoRSS等格式。

（4）兼容 WMS1.1.1 和 WFS1.1.0 特性，支持WFS-T规范；支持WCS and WMS Raster；完全支持SLD；完全支持Filter。

（5）支持将各种格式的数据通过WFS进行数据库事务处理；实现了WFS的lock规则部分，能够支持长事务处理。

（6）能够对插入特征进行规则验证，以保证数据的完整性。

（7）支持“component WMS”，允许GeoServer对寄居在其他服务器上的图层进行渲染，在WMS请求中，你只需指定特定的SLD和WFS的位置。

（8）能够很好地支持Google Maps、Yahoo Maps和Virtual Earth；可发布KML数据，与Google Earth影像叠加，做出生动的应用。

在GeoServer1.5.4的基础上，对其进行了功能的扩展，对WCS的部分功能进行了增强，扩展了WPS的处理模块。扩展后的系统总体结构如图7-13所示。

图7-13　基于GeoServer扩展的系统总体结构