這是2009年寫的文章，當(dāng)時很想自己做一個實(shí)現(xiàn)，可是沒時間，團(tuán)隊(duì)也沒有?，F(xiàn)在LBS非?；馃幔瑐€人預(yù)計(jì)會成為GIS未來5年以內(nèi)的大趨勢。
WebGIS與SNS技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn) WebGIS
應(yīng)用的新形態(tài) ?。ㄎ錆h大學(xué)）
摘要：伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸改變世界，社會對于地理信息系統(tǒng)萬維網(wǎng)服務(wù)WebGIS的需求，包括地理信息數(shù)據(jù)查詢、檢索等也急劇增加。同時，社會性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)SNS（Social Networking Services）的逐漸成長，給互聯(lián)網(wǎng)世界帶來了新的焦點(diǎn)。有效結(jié)合WebGIS和SNS網(wǎng)站的技術(shù)特點(diǎn)，將會更大程度的發(fā)掘地理信息系統(tǒng)的潛力，可能會帶來地理信息系統(tǒng)的發(fā)展高潮，使得地理信息系統(tǒng)能夠進(jìn)一步為全球用戶提供更加便捷高效的服務(wù)。
關(guān)鍵字：SNS；WebGIS；P2P；空間數(shù)據(jù)庫
引言 WebGIS發(fā)展現(xiàn)狀和前景
地理信息系統(tǒng)自從20世紀(jì)60年代誕生以來，理論和技術(shù)逐漸完善，并且應(yīng)用也滲透到水利、電力、國土等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的諸多部門，成為信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和具體應(yīng)用需求的推動下，WebGIS應(yīng)運(yùn)而生，并且成為地理信息系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一.[1][2]WebGIS利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在Web頁面中進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的傳輸、顯示、存儲、分析、查詢等操作。這樣就使得Internet用戶可以直接通過瀏覽器獲得所需空間數(shù)據(jù)操作，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。[3]
SNS網(wǎng)站發(fā)展現(xiàn)狀和前景
SNS網(wǎng)站是信息時代的產(chǎn)物，它一種社交服務(wù)性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，隨著Web2.0誕生逐漸成長，具有廣大的用戶群是其主要特征，SNS提供給用戶的主要服務(wù)是用戶之間的互動，而不是網(wǎng)站本身的服務(wù)，因此具備廣闊的市場空間和用戶潛力。[4]
研究意義 WebGIS的應(yīng)用一直是地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域的難題，從傳統(tǒng)的GIS到WebGIS是一次巨大的飛躍，真正意義上實(shí)現(xiàn)了讓所有用戶都可以使用的GIS方式。但是，實(shí)際上WebGIS究竟可以用在那些領(lǐng)域，怎么樣發(fā)揮最大的作用還有許多探索的地方。主流的WebGIS產(chǎn)品都依舊還是沿著傳統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的路線在演變，和真正意義上的Internet并沒有完全交融。比如很多地圖檢索服務(wù)依舊還是一個單獨(dú)的服務(wù)，與Internet領(lǐng)域流行的博客、門戶、社區(qū)等等都沒有實(shí)現(xiàn)有效的協(xié)作。因此WebGIS的內(nèi)在應(yīng)用還有很大的發(fā)展空間。
SNS即是社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是最近流行起來的一種Internet服務(wù)形式，一方面它根據(jù)六度理論，實(shí)現(xiàn)用戶之間的無限互聯(lián)，另一方面它采用P2P技術(shù)，使得一些Web應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了與服務(wù)器獨(dú)立的分布式計(jì)算與存儲功能，充分發(fā)掘了所有用戶終端的計(jì)算和存儲潛力。廣義來講，P2P技術(shù)甚至可以超過服務(wù)器模式的效率和功能。[5]
以上的兩種技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域都在蓬勃發(fā)展，但是一直沒有出現(xiàn)交集。而實(shí)際上，二者在應(yīng)用中存在很多交集，廣大的互聯(lián)網(wǎng)用戶群在日常生活中隨時隨地都需要使用地理空間信息，而不是僅限于地圖服務(wù)；在社區(qū)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的用戶互聯(lián)可以使得空間信息的價值得到高度體現(xiàn)，用戶可以根據(jù)與自己所需問題空間關(guān)系相關(guān)的用戶群空間分布情況做出眾多決定。包括大型的項(xiàng)目決策，中型的旅游路線決策，乃至小型的購物策略。數(shù)以百萬計(jì)的龐大用戶空間信息數(shù)據(jù)和相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，能夠完全實(shí)現(xiàn)信息整合的目的，地理信息系統(tǒng)的功能就可以完全發(fā)揮出來。
技術(shù)支持 1) WebGIS技術(shù)概述
WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物。GIS通過WWW功能得到擴(kuò)展，真正成為一種大眾使用的工具。
首先，WebGIS是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的，一般情況下WebGIS應(yīng)用于Internet，細(xì)節(jié)上依舊是依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的所有相關(guān)協(xié)議。WebGIS的體系結(jié)構(gòu)一般有兩層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)。[4]對應(yīng)于客戶端和服務(wù)器的角色不同，也有各種不同類型的數(shù)據(jù)處理方式。并且在具體實(shí)現(xiàn)上采用了更多的技術(shù)，包括多服務(wù)器技術(shù)、分布式存儲計(jì)算技術(shù)、磁盤陣列技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)存儲模式、分布式空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、GML/SVG傳輸模型等等。相比于傳統(tǒng)GIS來看，WebGIS的優(yōu)點(diǎn)十分明顯：面向大眾，資源共享；分布式體系結(jié)構(gòu)；建設(shè)投資少；操作簡單；跨平臺；協(xié)同性好，發(fā)布快，范圍廣。WebGIS的這些特點(diǎn)，保證了其必然會成為面向大眾的最流行有效的GIS服務(wù)，并且服務(wù)于社會的各行各業(yè)。
同時，市面上已經(jīng)出項(xiàng)了相當(dāng)多的WebGIS產(chǎn)品，典型的例子比如ESRI公司的ArcIMS和ArcServer（前者正在逐漸被后者取代），這些產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)比較全面的空間信息處理和存儲能力，但是總體來講還有很大的提升空間。
2) SNS技術(shù)概述
SNS，即是Social Network Service，中文名稱是社會性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，一般指幫助人們建立社會性網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)。理論上依據(jù)了哈佛大學(xué)的心理學(xué)教授StanleyMilgram的“六度理論”。SNS使得用戶成為Web的主體，極大地增加了用戶交互程度，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸成為Internet領(lǐng)域的用戶集聚中心。同時，SNS借鑒了分布式計(jì)算的理論，將所有的終端包括PC機(jī)、智能手機(jī)等的計(jì)算及帶寬資源進(jìn)行重新分配與共享，這些設(shè)備有可能具備比那些服務(wù)器更加強(qiáng)大的能力。因此，SNS網(wǎng)站可以不需要非常強(qiáng)大的服務(wù)器群，不需要處理用戶之間的Web應(yīng)用。所以，SNS可以高效的將所有用戶連接起來，而不需要太多的服務(wù)器負(fù)載。而且，在Web 2.0的潮流下，SNS無疑是很有前景的，其主要特點(diǎn)用戶交互使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營模式的觀念得到很大改善，不像傳統(tǒng)門戶網(wǎng)站基于內(nèi)容瀏覽、搜索引擎基于廣告和競價排名等等模式，SNS讓用戶在頁面自由交互，帶來相當(dāng)可觀的價值潛力。[4,5]
SNS的出現(xiàn)時間不長，但是已經(jīng)取得巨大的影響，比如人人網(wǎng)。但是，SNS也存在諸多問題，包括模式上的、應(yīng)用上的等等，這些都需要進(jìn)一步發(fā)展。
3) 研究路線
本文將WebGIS的相關(guān)技術(shù)和SNS相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來，從整體結(jié)構(gòu)到實(shí)現(xiàn)架構(gòu)上討論二者結(jié)合的可行性和高效性。最終得到WebGIS的一種全新的應(yīng)用模式，進(jìn)一步將WebGIS應(yīng)用到大眾生活中，最大限度地實(shí)現(xiàn)WebGIS的強(qiáng)大功能。
4) 系統(tǒng)預(yù)覽
基于WebGIS和SNS的結(jié)合體，這里稱之為“WebGIS+SNS”，是一個運(yùn)行于Web瀏覽頁面的服務(wù)，通過給瀏覽安裝相關(guān)插件，可以實(shí)現(xiàn)在在Web頁面建立廣泛的人際關(guān)系結(jié)構(gòu)。同時，通過WebGIS技術(shù)，用戶更多的接收到空間信息，比如用戶可以選擇人際關(guān)系的地理可視化分布。在地理可視化視圖下，可以進(jìn)行相應(yīng)的WebGIS功能，具體來講例如查詢位于用戶城市內(nèi)的人際關(guān)系分布；指定好友的地理位置；指定空間位置正在進(jìn)行的事件等等。這些功能可以完全與我們的日常生活緊密聯(lián)系在一起，給全社會的不同類型，不同角色的用戶帶來便捷的體驗(yàn)，從宏觀尺度的重大決策到微觀尺度的微小問題都可以提供相應(yīng)的輔助，讓W(xué)ebGIS真正服務(wù)于社會，服務(wù)于每一個人。[6，7]
5) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是整個應(yīng)用的核心問題，它關(guān)系著系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、高效、
安全等等多方面問題，而對于WebGIS應(yīng)用來講，首先需要解決的就是基本結(jié)構(gòu)。而基于三層結(jié)構(gòu)的WebGIS的B/S服務(wù)模型是本系統(tǒng)采用的主要結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)如下圖（一）：
圖（一）
其中，在用戶層的主要界面和軟件就是瀏覽器以及WebGIS插件和SNS插件。由于相對應(yīng)廣大互聯(lián)網(wǎng)用戶對于地理信息數(shù)據(jù)的需求不同，一般情況下的空間數(shù)據(jù)操作應(yīng)該直接在客戶端完成，其優(yōu)點(diǎn)主要是響應(yīng)速度快，同時減輕了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸問題。一般采用的技術(shù)是ActiveX控件或者Java Applet等等。另一方面SNS插件的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立于服務(wù)器的應(yīng)用模式，發(fā)揮P2P技術(shù)的優(yōu)勢，在提高網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的同時，也使得服務(wù)器的負(fù)載大大減小，也提高了用戶之間的交互程度。[8,9,10]
服務(wù)器層的主要功能主要包括接受和處理用戶操作請求和重新配置數(shù)據(jù)服務(wù)器。在WebGIS應(yīng)用上，GIS服務(wù)器需要處理高級的空間信息請求，包括查詢、分析、顯示等等。它主要通過接受用戶的GIS請求，處理命令以后在數(shù)據(jù)服務(wù)器中進(jìn)行處理操作，將返回的結(jié)果返回給用戶界面。Web服務(wù)器主要處理用戶的一般性請求，即SNS頁面的非空間信息請求。
而且，在服務(wù)器層還應(yīng)該添加負(fù)載調(diào)控服務(wù)器，由于眾多SNS用戶的實(shí)時操作以及空間數(shù)據(jù)的海量處理，必須通過負(fù)載調(diào)控來保證各個數(shù)據(jù)服務(wù)器的穩(wěn)定高效運(yùn)行。[11]
最后，數(shù)據(jù)層的主要功能主要是空間信息數(shù)據(jù)的存儲管理和非空間信息以及屬性信息的存儲管理。由于空間數(shù)據(jù)的特殊性，在存儲管理過程中，必須使用特殊的方式，以達(dá)到需要的管理能力，這些內(nèi)容在下面詳細(xì)介紹。
6) 存儲與共享
首先，空間數(shù)據(jù)的存儲必須采用對應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)。
現(xiàn)在主要的方法是利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫引擎，比如ArcSDE+Oracle，采用面向?qū)ο蠓绞酱鎯臻g數(shù)據(jù)類型。
同時，采用分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，將不同類型，不同區(qū)域等數(shù)據(jù)分別存儲在不同地區(qū)，不同網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器上，可以保證更好、更
安全的數(shù)據(jù)存儲和更新，以及有效的數(shù)據(jù)恢復(fù)和組織查詢等等。
另外，利用并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)，可以數(shù)據(jù)訪問速度得到極大提高。具體實(shí)現(xiàn)分別是Shared Memory、Shared Disk和Shared Nothing三種體系結(jié)構(gòu)。但是一般采用SN模式，這樣可以最大限度的減少各個服務(wù)器之間的訪問沖突，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
還有，合理的空間數(shù)據(jù)庫索引技術(shù)可以極大的提高獲取數(shù)據(jù)的效率。采用B樹或者R樹是主流空間數(shù)據(jù)庫的索引機(jī)制，同時一些更加深入的索引機(jī)制也可以引入其中，進(jìn)一步提高訪問空間數(shù)據(jù)庫的速度。
然后，具體的數(shù)據(jù)存儲上采用磁盤陣列技術(shù)，對于不同類型的數(shù)據(jù)也可以分別采用RAID0、RAID1、RAID3、RAID5中的一種，提高數(shù)據(jù)恢復(fù)效率、數(shù)據(jù)
安全和訪問速度。而且可以采用SAN技術(shù)對指定數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)存儲，它具備了可靠性、高性能、動態(tài)配置存儲結(jié)構(gòu)這三個特點(diǎn)。但是這種技術(shù)在通信和硬件上還存在問題，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此，將附網(wǎng)存儲NAS和SAN結(jié)合使用是十分合適的解決方案，將NAS用于文件級別的數(shù)據(jù)訪問，而SAN針對于海量、面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)傳輸。
其次，非空間數(shù)據(jù)庫的存儲管理可以借鑒空間數(shù)據(jù)庫的存儲管理，同樣也是根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)存儲需求采用對應(yīng)的解決方案，保證數(shù)據(jù)訪問的效率和數(shù)據(jù)恢復(fù)
安全性等等問題。
7) 空間數(shù)據(jù)顯示與發(fā)布
在WebGIS實(shí)現(xiàn)中，需要考慮空間數(shù)據(jù)的傳輸和現(xiàn)實(shí)效率問題，傳統(tǒng)的方式一般基于位圖比如JPEG，BMP等等，沒有考慮到數(shù)據(jù)
安全和傳輸顯示效率問題。更加合適的方案是采用GML、SVG和KML相關(guān)技術(shù)，在數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器之間進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)傳輸方式，以及在客戶端進(jìn)行高效的顯示和基本圖形圖像操作。[12,13,14]
采用以上技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)有：
首先，它提高了異源異形數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，由于不同類型空間數(shù)據(jù)的格式差異，不同服務(wù)器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的差異，需要在整體傳輸設(shè)計(jì)中進(jìn)行統(tǒng)一管理，因此采用GML、SVG和KML技術(shù)可以一定程度上解決這個沖突問題。
另外，GML、SVG和KML技術(shù)屬于廣泛采用的XML標(biāo)記語言子類，在數(shù)據(jù)交互上相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)類型更加靈活，可以接受基于XML的高級操作。 還有，SVG和KML能夠在客戶端得到更加優(yōu)秀的顯示效果，這也是系統(tǒng)用戶界面的要求。
8) P2P分布計(jì)算
由于SNS的特色就是用戶交互，而且具有海量用戶群的交互，而P2P技術(shù)正好適應(yīng)于這種SNS模式。P2P技術(shù)弱化了集中服務(wù)器的功能，重視網(wǎng)絡(luò)中所有個體的作用，強(qiáng)調(diào)的是個體之間、系統(tǒng)之間、計(jì)算機(jī)之間的直接通信和聯(lián)系，每一個參與者既是客戶又是服務(wù)方，它與現(xiàn)行以中間件為主的分布式計(jì)算技術(shù)所采用的Client/Server模式有本質(zhì)區(qū)別。因此，P2P技術(shù)是對以上B/S模式的良好補(bǔ)充，一方面減輕了服務(wù)器的負(fù)載，另一方面給了用戶更多自由和交互。[15]
P2P架構(gòu)天生具有耐攻擊、高容錯的優(yōu)點(diǎn)。多副本沒有單點(diǎn)失效問題，部分結(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)遭到破壞對其它部分的影響很小。
綜上，對于基于WebGIS和SNS結(jié)合的Web應(yīng)用，可以采用P2P技術(shù)，更好的實(shí)現(xiàn)了整個網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，使得整個系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
9)
安全 WebGIS和SNS這兩個模式的Web服務(wù)形態(tài)本身就需要高度的
安全措施確保系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的
安全。而且二者的結(jié)合使得這個問題尤其重要。
具體來講，按照整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同組成來說，系統(tǒng)
安全問題主要在以下幾個方面：
用戶數(shù)據(jù)
安全：WebGIS+SNS用戶不同于普通的WebGIS用戶和SNS用戶，普通WebGIS用戶可以是匿名用戶，不具備個人屬性信息和空間信息，而普通SNS用戶在空間信息上也一般比較匱乏，而WebGIS+SNS用戶會同時具有屬性信息和空間信息，十分接近于實(shí)名制模式，因?yàn)楦鶕?jù)屬性信息和空間信息是基本可以定位用戶實(shí)體的。因此，在用戶的隱私問題上要十分注意，解決方法也有多種：首先基于P2P技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一部分獨(dú)立于中央服務(wù)器應(yīng)用，這樣信息的傳輸分散在各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行而無需經(jīng)過某個集中環(huán)節(jié)，用戶的隱私信息被竊聽和泄漏的可能性大大縮小，所有參與者都可以提供中繼轉(zhuǎn)發(fā)的功能，因而大大提高了匿名通訊的靈活性和可靠性，能夠?yàn)橛脩籼峁└玫碾[私保護(hù)；對于數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲，采用磁盤陣列、分布式存儲、防火墻技術(shù)等等，可以實(shí)現(xiàn)針對不同類型數(shù)據(jù)分別管理、災(zāi)難數(shù)據(jù)恢復(fù)重建等等
安全問題，這些技術(shù)可以完全采用空間數(shù)據(jù)庫
安全措施，從而使得集中管理固定數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)庫和非空間數(shù)據(jù)庫
安全得到保障。
總結(jié) 本文從系統(tǒng)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、系統(tǒng)
安全等多方面研究討論了將WebGIS與SNS這兩種Internet服務(wù)模式進(jìn)行結(jié)合的可行性和實(shí)現(xiàn)方法，并且在整個實(shí)現(xiàn)過程中考慮到了二者的特色和優(yōu)缺點(diǎn)，以及在結(jié)合過程中應(yīng)該注意的問題和解決方法。相信隨著WebGIS的廣泛應(yīng)用，對于SNS以及類似具備海量用戶群的網(wǎng)絡(luò)群體，將二者結(jié)合將會產(chǎn)生非常有趣甚至巨大的網(wǎng)絡(luò)變革，而WebGIS則會進(jìn)一步服務(wù)于社會，服務(wù)于每一個人。
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