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【GIS基础知识】关于地图服务(4)

【GIS基础知识】关于地图服务(4)

作者: JessChen | 来源:发表于2024-01-13 22:41 被阅读0次

    20世纪60年代和70年代,地理信息系统(GIS)的概念开始出现之后,越来愈多相应的软件和硬件工具被开发出来。这些GIS系统主要用于地理数据的存储、检索和分析。然而,当时的GIS系统主要是局部的,数据难以共享和交流。

    随着互联网的普及,90年代中期以后,GIS地图服务逐渐兴起。互联网的发展使得地理数据可以通过网络进行传输和共享,同时,浏览器技术的进步也为用户提供了访问和使用GIS地图服务的便利性。

    1.地图服务概念

    GIS地图服务是指通过互联网提供GIS地理信息数据和功能的服务。

    GIS地图服务可以包括地图图层、地理数据、地理分析工具以及与地图相关的其他功能。这些服务可以用于展示地图、查询和分析地理数据、进行地理空间分析等。

    GIS地图服务通常以Web服务的形式提供,用户可以通过浏览器或移动设备访问并使用这些服务。通过GIS地图服务,用户可以获取实时的地理信息,并进行相关的地理分析和决策支持。常见的GIS地图服务有谷歌地图、百度地图、高德地图等。

    2.地图服务标准

    GIS服务需要满足一定的规范和标准,并使用特定的技术和工具来实现,以便用户可以采用统一接口来访问和使用它们。

    地图服务标准:是指对于地图服务的数据格式、接口规范、元数据描述等方面进行统一规范和管理的标准。主要目的是为了让不同厂商开发的地图应用程序可以互相兼容、互相交互,提高地图数据的可用性和互操作性。

    目前最常见的地图服务标准就是开放地理空间信息联盟 (Open Geospatial Consortium-OGC)组织制定和管理。主要包括以下几种类型:OGC WMS(Web Map Service)、OGC WMTS(Web Map Tile Service)、OGC WFS(Web Feature Service)、OGC WCS(Web Coverage Service)

    2.1OGC WMS

    WMS定义了一种基于HTTP的接口,可以用来请求和返回地图图像数据,主持GET和POST请求。WMS可以用于在Web上显示地理信息,比如在Web地图应用程序中展示地图图像。

    WMS支持多种地图投影和坐标系,可以动态生成地图图像数据。WMS还支持多种输出格式,如PNG、JPEG、GIF等,可以根据用户需求生成不同格式的地图图像数据。

    该标准主要定义了用于创建和显示地图的三大操作,包括:

    ● GetCapabilities,该操作用于获取服务级元数据。该操作是必需的。

    ● GetMap,核心操作,该操作用于获取地理空间参数和大小已明确定义的地图图像。该操作是必需的。

    ● GetFeatureInfo,该操作用于获取显示在地图上的某些特殊要素(feature)的信息。该操作可选择。

    2.2OGC WMTS

    WMTS,即Web Map Tile Service,指Web地图瓦片服务。WMTS与WMS相似也是一种基于HTTP的接口,但是用来请求和返回地图瓦片数据的。WMTS可以用于在Web上高效地显示大规模地图数据。

    WMTS协议与WMS协议类似,但是WMTS采用了基于瓦片的方式来传输地图数据。WMTS将地图数据划分成多个瓦片,每个瓦片都是一个固定大小的图片,客户端可以通过指定瓦片编号和地图图层名称等参数来请求地图瓦片数据。

    WMTS协议相对于WMS协议的优势在于,它能够快速加载和显示大规模地图数据,同时也能够减少对服务器的访问压力。因为客户端只需要请求所需的瓦片数据,而不是整个地图图像数据,这样可以减少网络带宽的消耗。另外,WMTS还支持多种地图投影和坐标系,可以根据用户需求动态生成地图瓦片数据。

    瓦片矩阵集

    WMTS服务包含地图切片、瓦片矩阵集、样式、坐标系和GetTile操作等内容。可实现高效、灵活的地图显示和交互。 定义了 ServiceMetadata(服务原数据)、Tile(瓦片数据)、FeatureInfo(要素信息)三种资源,分别与 GetCapabilities、GetTile、GetFeatureInfo 操作相对应。

    ● GetCapabilities,返回服务元数据(ServiceMetadata),即服务能力和信息内容。

    ● GetTile,返回瓦片地图(Tile)。

    ● GetFeatureInfo,返回显示在瓦片地图上的要素信息(FeatureInfo),是可选操作。

    2.3OGC WFS

    OGC WFS(Web Feature Service)是开放地理空间联盟(OGC)定义的一种用于发布和查询地理要素数据的标准协议。WFS允许客户端通过HTTP协议请求和获取地理要素数据,以进行地理要素的查询、浏览和编辑等操作。WFS支持多种地理要素数据格式,如GML(Geography Markup Language)、JSON(JavaScript Object Notation)等,可以根据用户需求选择合适的数据格式进行数据交互。

    WFS协议主要包括以下几个关键操作:

    ● GetCapabilities:客户端请求服务端提供服务能力描述信息,包括可用的数据集、支持的查询操作、数据格式等信息。

    ● DescribeFeatureType:客户端请求获取数据集的元数据描述信息,包括数据集的属性字段、几何类型、坐标系等信息。

    ● GetFeature:客户端请求获取地理要素数据,可以根据属性条件、空间范围等参数来查询要素数据。

    ● Transaction:客户端可以通过Transaction操作来对地理要素进行增加、修改和删除等编辑操作。

    2.4OGC WCS

    WCS允许客户端通过HTTP协议请求和获取包括栅格数据、遥感影像、数值模型等在内的多维空间数据。WCS支持多种数据格式,如GeoTIFF、NetCDF、HDF等。WCS被广泛应用于各种地理信息系统和科学研究领域,如环境监测、气象预报、农业资源管理等

    WCS协议主要包括以下几个关键操作:

    ● GetCapabilities:客户端请求服务端提供服务能力描述信息,包括可用的数据集、支持的操作、数据格式等信息。

    ● DescribeCoverage:客户端请求获取数据集的描述信息,包括数据集的范围、分辨率、坐标系等信息。

    ● GetCoverage:客户端请求获取基于位置的数据集,可以根据空间范围、时间范围、分辨率等参数来获取数据。

    3.如何发布地图服务

    发布GIS地图服务需要以下步骤:

    准备数据:将要发布的地图数据准备好,可以是矢量数据、栅格数据或其他格式的地理数据。确保数据的格式、投影等符合要求。

    部署服务:通过GIS服务器,如ArcGIS Server、GeoServer等,进行发布。

    发布地图:登录到GIS服务器管理界面,创建地图文档或工程,并将地图数据上传到服务器端。通过地图文档或工程配置图层、样式、标注等信息。

    配置地图服务:在GIS服务器管理界面上为地图设置服务属性,如服务名称、服务类型、服务URL等。可以设置服务的访问权限、缓存策略和其他高级属性。

    测试服务:在GIS客户端或浏览器中访问服务,检查地图显示效果、数据查询和分析等功能是否正常工作。

    发布服务:如果服务测试通过,可以正式发布服务。在Web应用程序中嵌入服务URL或在移动设备上使用API调用服务,以便用户访问和使用地图服务。

    目前常用的GIS服务器有以下几种:

    ArcGIS Server:由Esri公司开发的GIS服务器软件,支持多种数据格式和服务类型,包括地图服务、特征服务、影像服务、分析服务等。

    GeoServer:由OpenGeo开发的开源GIS服务器软件,支持多种数据格式和服务类型,包括OGC标准的WMS、WFS、WCS等服务。GeoServer具有高度的可定制性和灵活性,可以通过插件扩展功能,同时还支持REST API和JDBC连接等特性。

    MapServer:由UMN MapServer开发团队开发的开源GIS服务器软件,支持多种数据格式和服务类型,包括OGC标准的WMS、WFS服务。MapServer具有高度的可定制性和灵活性,同时还支持CGI、FastCGI、ISAPI和NSAPI等多种Web服务器接口。

    超图 iServer:由国内超图软件公司开发的。

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