WEB GIS的智能代理系统IAS

WEB GIS的智能代理系统IAS

李琦 崔晋川 常维宝（北京大学数字地球工作室 中科院应用数学所）


摘要： Internet作为信息的高速载体，缩短了人们的距离，实现了全球信息的共享。但目前的应用仅限于文本信息和简单的图视信息。随着信息化进程的推进，GIS技术将逐步踏进WEB服务器，极大地满足人们对地理信息的渴求。本文介绍WEB GIS的体系结构，和通过智能信息代理系统完成WEG GIS设计的方案。

关键字：WEB、GIS、Internet、信息代理、智能。


引 言

Internet使人们的信息交流突破了空间的限制，带来一场全球化的信息革命。有了它，信息源变得丰富多彩。任何一个单位和个体都可成为信息的制造者，不再依赖于其它的编辑和载体，从而大大缩短了信息发布周期。人们有理由从Internet上获取更多、更快、更大范围的信息。然而，目前的这场信息革命还仅仅是个开始，远没有达到人们期望的目标。人们从网上只能看到那些人为化的描述性的信息或是那些生硬的动态映象，地理信息却是微乎其微。这与社会的需求相距甚远。

没有地理信息的世界是枯燥乏味的，我们毕竟生活在三维世界的地理空间中。＂数字地球＂已被媒体吵得越来越热，这是众望所归。人们对地理信息的渴求正如戈尔在演讲中设想的小女孩一样，只要戴上显示头盔，便能够看清楚世界上的任何一个角落及其这里发生的事情。这不是久远的梦想，二十一世纪的科技将会比此走得更远。

实现＂数字地球＂的基础工程是建立WEB GIS. 也就是说建立GIS(地理信息系统)的WEB服务器。使世界上任何一台服务器都可以建立和发布地理信息。通过Internet把各个网点联接起来，让这些网点象大脑细胞一样协同工作。以点代面、以面代体，从数字化乡村到数字化城市，最终建立数字化地球。

实现WEB GIS，就是说所有的地理信息（包括各种类型和格式的地图和属性）都可在网上发布，可以实现超连接调用。要实现这一点，需要将一般的地理信息通过一个智能信息代理系统，转化为___________________________________________________________

本文的完成受国家九五攻关项目＂超媒体空间信息系统及技术集成研究＂的资助


WEB服务器可接受的数据索引(IAF文件)。以下的第一部分介绍WEB GIS的构成；第二部分介绍WEB MAP的IAF的数据结构；第三部分介绍智能信息代理系统IAS的功能；第四部分给出系统设计的结论。


一、WEB GIS的构成

WEB GIS系统由三部分构成：GIS服务器、GIS编辑器、GIS浏览器。

GIS服务器是一个WEB服务器，它存储着已发布的GIS地图和属性文件，供浏览器浏览。在WEB服务器上并不是真正地存储原始的GIS数据文件，而是一个比它小得多的智能代理的索引文件(IAF文件)。通过IAF文件的索引，可以在GIS数据库中搜索原始的地图和属性数据，发布到网上提供给浏览器。例如：要浏览调用上海市交通图，此图是MapInfo格式的文件。首先，要生成此图的IAF文件发布到网上，用户浏览此图时，通过IAF文件，自动读取原始的MapInfo格式的文件，形成此图的网页，提供给用户。

IAF文件的结构见下一部分的介绍。一般在WEB上需要有一个数据库服务器用于存储地理数据文件。根据不同的操作系统可有不同的选择。如在Unix操作系统下可选用Oracle式Informix数据库；在Microsoft Windows NT下可选用Microsoft SQL Server。后者是较为简单廉价的选择。数据结构都是一样的，与具体的数据库无关。

GIS浏览器是众多用户的前端软件。系统定制了专门用于浏览地理数据的Active X控件。用户只要在一般的浏览器(IE、Netsgape)上下载这些Active X控件，就可以在原来的浏览器下浏览GIS地图和属性信息。

GIS编辑器是制作GIS网页的通用工具，这便是本文谈到的智能信息代理系统（IAS）的工作。与一般的网页制作软件(如frontpage等)不同的是，它可以制作GIS的地图对象的页面，也就是说，通过IAS，GIS的基本对象将成为普通浏览器可以识别的超连接对象。例如：我可以显示一幅北京市政区图，在北京市的各个区县地理位置上加上各个区县的地图(可能不在本服务器上)的超连接。用户在浏览时，不管点击海淀区的任何一个位置，都可以将海淀区地图调出来显示。

要完成GIS编辑器的功能，需要对原始的GIS地图作一步智能索引的预处理，产生信息代理文件IAF。一个原始的GIS地图可能是来自不同的GIS系统，如：Arc/Info, MapInfo, Autodesk, Intergraph等等，通过IAS可以产生IAF文件，从而可以成为任何一个对象的超连接的目标，也可以将自身的点、线、面的对象与其他文本或地图进行超连接。

智能信息代理系统(IAS)是WEB GIS的核心技术。通过IAS，任何一种格式的GIS地图都可以作为一个对象，成为浏览器超连接的目标；同时，也可以将任何一种格式的GIS地图的基本因素（点、线、面）与其他对象进行超连接。有了IAS，带有GIS对象的编辑器和浏览器的操作完全类似于普通的文本、图形的编辑器和浏览器的操作。


二、IAF文件的数据结构

上一部分谈到我们设计的WEB GIS中的地图采用通用的IAF文件索引格式。IAF(信息代理文件)是由IAS(智能信息代理系统)自动索引产生。通过IAF索引，所有的地图，无论由哪个GIS系统产生，无论具备什么样的文件格式(如：Arc/Info, MapInfo, Autodesk, Intergraph等等)都可作为一般的对象一样，被定制的编辑器和浏览器所接受。

IAF仅仅是一个索引文件，当编辑器和浏览器读取对应的地图时，还要通过IAF索引，找到对应的地图的物理文件。地图的物理文件可以是在任意数据库服务器上的任何格式的文件。

IAF文件包括整幅地图的定位和描述信息，因篇幅关系，这里就不详细介绍了。IAF的核心内容是对整幅图的点、线、面的描述。对点、线、面每个对象的描述主要有三个方面：

l 对象类型：0、1、2、……

l 对象载体

l 对象位置

对象类型：0－常规对象（如一般的文本、图形对象等等）

1－索引地图（另一个IAF文件描述的地图）

2－物理地图（实际在服务器上的地图文件）

对象载体：对于类型为0或1的给出具体的对象实体名。

对于类型2，给出具体的Arc/Info, MapInfo, Autodesk, Intergraph等文件的文件名。

对象位置：如是超连接给出URL网址。

对于具体的文件给出对象在文件中的定位。


由上所述IAF文件的结构是可以嵌套的。也就是说一个IAF文件可以包含另一个IAF文件的描述。这样就使得一个IAF文件无需占用太多的物理空间。

IAF文件的作用是对具体的地理对象的索引描述，真正来解释IAF文件需要IAS智能信息代理系统。下一部分介绍IAS的功能。

三、IAS的功能

智能信息代理系统(IAS)服务于WEB GIS系统。IAS的功能包括三个方面

l 对任意一个类型的地图进行智能索引，形成IAF文件

l 通过IAF，编辑和修改原始地图

l 制作GIS网页，在网上发布地图

IAS的实质是将地理对象，作为一般的Internet对象进行调用和超连接。普通用户通过下载Active X控件，来定制WEB GIS浏览器，便可通过定制的浏览器来查看GIS网页。

IAS的具体功能描述如下：

(一)、地图调用与发布

l 将地图进行索引形成IAF文件

l 有IAF索引的文件的打开与存储

l 地图的打印

l 属性文件的输出

l 将编辑结果存储成html文件

(二)、地图编辑：

l 夭量图的点、线、面的可视化的增、删、改

l 属性数据的增、删、改

l 属性文件的连接

l 对象的超连接

(三)、地图显示

l 地图的正常显示

l 图例的自动控制

l 放大与缩小的操作

l 地图的滚动漫游

l 对象的自动标识

l 以浮标的形式显示对象的标识

(四)、地图检索

l 通过点击、多边形或列表来选择图上的对象 l 选定对象的属性检索

l 从属性的综合查询检索地图对象

(五)、地图测量

l 计算两点间的距离

l 计算曲线的长度

l 计算多边形的面积

(六)、层的控制

l 根据比例尺实现层的自动显示

l 层的分级管理和交互控制

l 层的属性的标识

l 层的检索

(七)、纵向ZOOM

l 从某一地图开始进行纵向检索

l 根据比例尺自动导入超连接的地图



结论

本文的结果已完成的初步的计算机原型的设计。笔者认为通过IAS作为信息代理的WEB GIS的方案切实可行。

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