6.1　WebGIS架构

基于空间近似查询引擎的WebGIS架构总体上可以分为服务端和客户端两个部分。其中服务端部分由基础源数据库、分布式计算预处理工具、近似查询数据集、空间近似查询引擎、空间数据服务引擎,客户端部分包括地图引擎与地图应用。本书所开发的基于空间近似查询引擎面向网络的WebGIS应用的总体架构如图6-1所示。

图6-1　基于空间近似查询的WebGIS架构

空间近似查询引擎是WebGIS架构的核心,该引擎通过处理用户实时请求的窗口近似查询,从而实现近实时的地理要素对象的生成,其中基础源数据库的空间数据模型采用以顶点为基本单元的拓扑模型,而非目前被广泛使用的OGC简单要素模型。基础源数据库以关系数据库管理系统为存储层,能够有效利用关系数据库成熟严密的理论成果与稳定可靠的功能特性,特别是数据库事务所具有的原子性、一致性、隔离性、持久性等。(https://www.daowen.com)

空间近似查询处理系统由三部分组成,分别为分布式内存计算预处理系统、近似查询数据结构、近似查询引擎。其中分布式内存计算预处理系统以Spark为处理框架,对地理对象进行计算以生成顶点误差。数据预处理对于一个特定的地理空间数据集而言只需要运行一次。近似查询数据结构是预处理结果的存储形式,同样以关系模型为基础。近似查询引擎以PostgreSQL关系数据库管理系统提供的数据库扩展的形式出现,该引擎通过SQL函数的形式利用近似查询数据结构来处理用户查询所指定的空间条件与限制条件,并实时生成空间对象。

空间数据服务引擎是服务端的应用逻辑运行容器,主要处理客户端通过Web协议进行的服务请求。空间数据服务引擎主要负责Web协议的处理与转发,空间对象的编码及响应返回等。

客户端包括地图引擎与地图应用。地图引擎是客户端主要功能的集中实现,包括但不限二维图形渲染、三维图形渲染、符号设置、投影变换、数据解析、空间数据处理、服务请求、缓存处理、空间数据分析等。可以说除了数据管理,客户端的地图引擎基本实现了一个GIS应用所需要的大部分功能。地图应用则是根据实际的应用需求,提供界面配置、数据配置、用户交互、页面元素布局设计、页面自定义等与用户交互及图形界面相关的功能,提供地图在线编辑和可视化地图分析功能。地图应用是用户最终使用的Web应用程序,它是地理空间数据的直接展现窗口。