摘　要：分析了在WebGIS平臺 MapXtreme的條件下，利用空間數據庫管理系統OracleSpatial管理數據可能遇到的問題，并提出了解決的方法。描述了基于MapXtreme的WebGIS的4層體系結構，并分析了在這種結構下網站的擴展性策略等關鍵技術，最后簡要介紹了一個基于OracleSpatial的運行實例。　　

關鍵詞：WebGIS； Mapxtreme；Oraclespatial；擴展性  　
　
Abstract : This paper analyzes the principle and structure of the MapXtreme which is a representative Web GIS software platform, and analyzes the problems happened in the process managing data with OracleSpatial and provides the methods of resolvent .It describes a WebGIS architecture based on MapXtreme, and describes the scalability based on this architecture .At last, an actual running example is given.　　 
Key words : WebGIS; MapXtreme; OracleSpatial; Scalability　　

Internet技術和地理信息系統技術(GIS)作為當代信息技術飛速發展的前沿，已經結合得非常緊密。如何把GIS和Internet結合起來，即采用B/S的計算模式，客戶方不需要任何特殊的配置便可進行交互式地圖操作以及方便的信息查詢，是當前地理信息系統領域的一個研究熱點。　
　
傳統的GIS系統，地圖數據以文件的格式存放，地圖數據與屬性數據分開存放，但是基于文件格式的GIS數據管理方法不能實現并發控制，不支持多用戶并發操作，對于海量數據容易引起混亂，并且空間數據和屬性數據的分開管理，會帶來數據的不一致性和操作效率等問題。因此如何利用空間數據庫來實現空間數據和屬性數據的一體化管理，充分利用目前大型商業數據庫的優勢，實現分布式結構，多用戶等功能，在GIS領域已經引起了越來越多的重視和研究。　　

MapXtreme是MapInfo公司推出的WebGIS 解決方案，具有地圖功能強大、容易擴充、開發簡單等特點。本文提出并實現了一種用MapXtreme來開發WebGIS的機制，并對利用空間數據庫管理系統OracleSpatial 管理GIS數據進行了探討。

1　MapXtreme原理及特點　　 

MapXtreme是MapInfo公司推出的基于Internet/Intranet的地圖服務器。通過對GIS 軟件MapInfo和MapX的功能集成，信息管理員只需要在Web服務器上安裝MapXtreme，并對其進行編程和管理，用戶即可通過Internet/Intranet利用Web瀏覽器訪問 MapXtreme，并獲得MapXtreme所提供的GIS功能，如地圖的顯示、縮放、漫游、訪問地圖上連接的信息，以及制作專題地圖進行地理分析等。　　

MapXtreme系統主要由個3層次組成。頂層是Internet技術，采用TCP/IP、CGI、HTML等技術標準，保證了系統的標準性、開放性和先進性；底層是圖形平臺MapInfo Professional和基 于ActiveX 技術的MapX控件技術；中間是MapXtreme，作為服務器端的新一代地圖應用服務運行模式，采用內置開發工具、進程調度器、分布應用模式等多種新技術。 MapXtreme基本不改變服務器端的原有的GIS系統函數，幾乎承擔了所有的操作分析，此運行模式有利于充分利用服務器端的資源，最大限度地發揮服務器的潛力，如 圖1所示。

2　4層體系結構　　

我們采用4層體系結構(如圖2)，4層結構包括瀏覽器、Web服務器、應用服務器以及GIS數據服務器(Oracle-Spatail)。瀏覽器用于向服務器發送數據請求并顯示所請求的數據，Web 服務器接收請求，并把應用服務器的處理結果返回給用戶，應用服務器負責應用處理過程，數據服務器端只進行數據的管理工作。在基于MapXterme的工作方式下，所有的地圖數據和應用程序都放在Server端，客戶端只是提出請求，所有的響應都在 Server端完成，只需在Server端進行系統維護即可，客戶端無須任何維護，大大降低了系統維護的工作量。實際操作時，應用服務器和Web服務器可以安裝在同一個服 務器機器上。數據庫服務器可以單獨安裝，也可以與應用服務器和Web服務器安裝在 一起。

3 基于OracleSpatial的GIS數據管理　　

GIS數據分為空間數據和屬性數據，二者的緊密結合形成對地物 的描述，對一類數據的操作必然會影響與之相關的另一類數據，如何在計算機中有效地存儲和管理這兩類數據是GIS 的基本問題，也是GIS中最底層和最基本的技術。　　

傳統的GIS系統，地圖數據以文件的格式存放，地圖數據與屬性數據分開存放，地圖信息通過ID與屬性信息掛接，這種處理方式結構簡單，可以根據應用自行定制文件格式，對于小系統來說，用文件格式開銷比較小。但文件的缺點是不能并發控制，數據幾乎都不支持多用戶并發操作，對于海量數據容易引起混亂；并且空間數據和屬性數據的分開管理，會帶來數據的不一致性和操作效率等問題。空間數據庫型GIS采用空間數據庫來實現空間數據和屬性數據的一體化管理，這可以充分利用目前大型商業數據庫的優勢，容易實現分布式結構，多源數據庫連接，多用戶等功能，因此空間數據庫是GIS領域的一個研究熱點。　　

我們采用Oracle公司的空間數據庫管理系統OracleSpatial來管理地圖數據，利用OracleSpatial需要注意以下幾個問題：　　

(1)地圖數據的導入　　

現有的地圖數據大多以.tab文 件的格式存放，首先需要把以文件格式存放的GIS數據導入服務器端的 OracleSpatial中，數據導入工具采用Mapinfo公司的數據轉化工具Easyloader，導入操作可以在客戶端執行也可以在服務器端執行。導入結束后，OracleSpatial會為每一個導入的.tab文件在數據庫中新建一個同名的表格，表格的字段包含.tab文件中地圖對象的所有屬性字段和GEOM子段，GEOM的子段類型是SDO_GEOMETRY，它是 OracleSpatial定義的用來存放地圖對象的空間結構；.tab文件中的每一個地圖對象對應于表格中的一條記錄，空間數據存放在GEOM子段中，屬性數據存放在表格的對應字段中。　　

(2)地圖對象樣式的恢復　　

由于在將Mapinfo的文件格式的GIS數據上載到OracleSpatial空間數據庫中時，OracleSpatial只將.tab文件中每一類空間對象(點、線、面)的第個對象的對象樣式保存到MAPINFO_MAPCATALOG視圖中(地圖數據導入時自動建立)，當用戶再通過Mapinfo Professional將上載表下載到Mapinfo中顯示時，Mapinfo只能將該表中的每一種對象(點、線、面)恢復成其第一個對象的樣式，這引起了地圖對象樣式的丟失，如一個圖層上既有鐵路也有公路，這兩種對象采用不同的線形分別表示，數據上傳時在OracleSpatial中僅保留一種線形，當這個表重新下載顯示時，圖層中的鐵路和公路就會是同一種線形。　　

利用Easyloader上載Mapinfo表之前，可以先在表中增加幾個屬性字段，將點、線、面的樣式特性當作對象的屬性值保存到表中，并連同表的其它屬性一起上載到 Oracle數據庫中。當用戶通過程序將該表從OracleSpatial中下載到Mapinfo中后，再根據點、線、面的樣式信息，利用程序將點、線、面的樣式恢復出來，這就可以解決對象樣式的丟失問題。　　

讓EasyLoader自動將樣式信息提取出來， EasyLoader程序支持帶參數運行，用戶通過Command Line方式帶參數運行 Easyloader(EasyloaderEasyloader /Y)，就可將點、線、面的樣式自動提取到一個名為MI_SYMBOLOGY的字段中，并隨Mapinfo表一起上載，如表1。MapXtreme的處理模塊MapX具有分析這些樣式字段的功能，能對字段MI_SYMBOLOGY進行分析，并把分析結構用于地圖對象的顯示。　　RoadName　　　　MI_SYMBOLOGY　　　　 Linewidth　　　　......　　北京大道　　　　Pen[2,2,16711680]　　　2　　　　　　　.....　　新華路　　　　　Pen[2,30,0]　　　　　　2　　　　　　　......　　南陽路　　　　　Pen[2,2,16711680]　　　2　　　　　　 　.....　　

(3) 文本對象的顯示　　

因為現在OracleSpatial還無法接收 Mapinfo的文本對象，所以用戶將Mapinfo的文本對象圖層上載到Oracle表中后，再下載到Mapinfo環境中時，所有的文本對象都會丟失。利用Easyloader上載Mapinfo 表之前，先在表中增加幾個屬性字段，將文本對象的信息(如文本對象的內容、文本 樣式等)當作對象的屬性值保存到表中，并連同表的其它屬性一起上載到Oracle數據 庫中，實現的方法和點、線、面的方式相同。當用戶通過程序將該表從Oracle Spatial中下載到Mapinfo中后，再根據保存在表中的文本對象的信息，利用程序為每個記錄再重新創建一個文本對象。　　
(4)地圖數據的讀取顯示　　

利用 MapXtreme提供的接口連接并讀取OracleSpatial中的GIS數據，OracleSpatial中每一個表格對應于MapInfo中一個實際的圖層，MapXtreme的功能模塊MapX本身提供處理表格中的空間數據的功能，可以把每一個表格中的GIS數據進行分析并顯示為一個圖層，把所有的圖層疊加就可以形成一幅完整的地圖。在顯示的地圖上可以進行縮放、漫游、訪問地圖上連接的信息，以及制作專題地圖進行地理分析等相關的操作 ，連接OracleSpatial并生成圖層的代碼如下。    ...    Set Info = CreateObject(mapx.layerinfo.5)     Info.Type = 4 設置type為miLayerInfoTypeServer     Info.AddParameter TOOLKIT,ORAINET     連接數據庫   Info.AddParameterCONNECTSTRING,SRVR=OraDB;UID=SYSTEM;PWD=MANAGER& nbsp;   Info.AddParameter CACHE,ON     Info.AddParameter MBRSEARCH,ON     讀取空間數據庫 中圖層ASIA上的數據    Info.AddParameter SELECT GEOLOC,COUNTRY,MI_ SYMBOLOGY FROM ASIA     Info.AddParameter NAME,ASIA 生成圖層名字    Session(cMapXObject).Layers.Add Info     ...

4　擴展機制　　

在構建WebGIS應用之前，應事先考慮到網站的擴展問題。對MapXtreme來說，地圖引擎在用戶的每一個會話期間都要創建一個MapXServer對象實例，并保持其激活狀態直至用戶會話結束；每個MapXServer都會占用自己獨立的處理空間(CPU 、內存硬件資源)，如同時有幾百甚至上千個用戶同時訪問，服務器將面臨嚴峻的考驗，嚴重時還將導致服務器崩潰；另外為每一個用戶都維持一個激活的MapXServer實例是一種低效的做法，如何解決這個問題將直接關系到開發的系統是否具有實用價值，是否具有生存價值 。　　

可以采用兩種工作機制來實現平衡以解決這個問題：橫向擴展和縱向擴展。　　

(1)橫向擴展。橫向擴展指的是一種分布式配置方式，這種擴展方式，是通過增加服務器的數目來分擔單臺服務器的過重負載的。這種方式，需要在每臺服務器上安裝MapXtreme，適合于訪問量非常大的系統，但是代價非常昂貴。　　

(2)縱向擴展。縱向擴展是通過MapXtreme的MapXBroke組件優化Web服務器來實現的。MapXBroker是作為一種系統服務運行于服務器系統上的，當它啟動時就會創建一個MapXServer的共享池(稱為預啟動機制)，當一個MapXtreme應用程序需要執行與地圖操作相關的請求時，就向MapXBroker申請一個MapXServer對象實例；當含地圖的主頁動態生成以后，再把MapXServer實例釋放給共享池，以便其它用戶申請。這種共享機制使有限的資源可以支持多個用戶并發請求；這種機制的另一個好處在于當應用程序申請MapXServer對象時，該對象已經存在于共享池中并運行著(預啟動機制)，因而比申請時再創建一個MapXServer對象要快得多，如圖3。在實際的應用中，可以根據具體的情況采用橫向擴展與縱向擴展相結合的方法。

5　OracleSpatial在城市電子信息查詢系統中的實現　　

作者開發的城市電子信息查詢系統，是一個基于Internet 的地理信息系統。系統采用B/S的結構模式，后臺服務器端運行MapXtreme，采用OracleSpatial管理GIS數據，采用縱向擴展的方式解決多用戶并以訪問的問題。該系統已成功地實現了有關領導和部門通過Internet/Intranet快速方便的查詢城市的住宅建設、城鄉總局、線路走向等基礎地理數據。基于MapXtreme運行的程序、圖形數據庫、屬性數據庫及其它組件集中存放在服務器端，客戶端除了瀏覽器外不需要任何的插件。圖4為系統運行的界面，系統實現了縮放、漫游、不同信息分層、地圖對象的添加刪除、保存地圖文件、對象查找功能。

6　結束語　　

隨著地理信息系統技術的逐步推廣以有互聯網應用的普及，通過Web運作發布地理信息已成為當前地理信息技術發展的一個重要方向。本文對于通過互聯網實現具有空間特征的信息發布以及利用空間數據庫管理系統OracleSpatial進行數據管理等一系列技術問題進行了探討，并提出了相關問題的解決方法。但是，利用空間數據庫管理空間數據速度比 較慢，如何提高空間數據的存取效率，還有待于進一步的研究