淺談基于OGC規(guī)范的GET和POST請求的WMS實現(xiàn)
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摘要：本文介紹了WebService及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并詳細(xì)闡述了OGC規(guī)范中WMS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求。結(jié)合需要，自主在VS 2005 C#平臺下實現(xiàn)了WMS的服務(wù)開發(fā)與用戶測試，并進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)總結(jié)與歸納。
論文關(guān)鍵詞：WebService,OGC,WMS服務(wù)
近幾年WebGIS 取得了快速發(fā)展，其應(yīng)用也擴(kuò)展到GIS應(yīng)用領(lǐng)域的各個方面。但傳統(tǒng)的WebGIS軟件技術(shù)中仍存在一些局限，具體表現(xiàn)在：并發(fā)處理能力差，響應(yīng)速度慢；系統(tǒng)的異購兼容性不足。解決傳統(tǒng)WebGIS軟件的上述問題，Web Services技術(shù)以及.NET,J2EE等主流開發(fā)平臺為我們提供了很好的解決方案。本文的目的就是要弄清楚Web Services技術(shù)架構(gòu)，并且分析如何采用基于.net的開源庫Sharpmap，實現(xiàn)符合OGC(Open Geospatial Consortium)標(biāo)準(zhǔn)之一Web Map Service的網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)。證明采用Web Services技術(shù)封裝與發(fā)布空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的功能變?yōu)閃eb服務(wù)的可行性。
2 相關(guān)技術(shù)介紹
2.1 WebService介紹及相關(guān)技術(shù)
Web Service的實現(xiàn)包括三個核心技術(shù)：UDDI(統(tǒng)一描述，發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議Universal Description,Discovery and integration)用于規(guī)范服務(wù)的注冊，查找和發(fā)現(xiàn)過程，WSDL（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語言Web Service Description Language）用于規(guī)范服務(wù)的描述，SOAP（簡單對象訪問協(xié)議Simple Object Access Protocol）用于規(guī)范調(diào)用服務(wù)時采用的通訊協(xié)議。
Web Service的工作流程如圖[1]所示：
圖[1] Web Service工作流程
Web Service是由一系列的協(xié)議組成，Web Service的協(xié)議棧如圖[2]所示，當(dāng)然目前的協(xié)議棧還在不斷的擴(kuò)展，有進(jìn)一步發(fā)展的巨大空間：
圖[2] Web Service協(xié)議棧
從以上的協(xié)議�？矗合旅鎯蓪邮窍惹耙呀�(jīng)定義好的并且廣泛使用的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層的標(biāo)準(zhǔn)，如:IP, HTTP，SMTP等。而中間的四層是目前開發(fā)的Web Service的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也是Web Service的核心技術(shù)，包括服務(wù)調(diào)用協(xié)議SOAP、服務(wù)描述協(xié)議WSDL，服務(wù)發(fā)現(xiàn)/集成協(xié)議UDDI，以及服務(wù)工作流描述語言WSFL。最上層描述的是更高層的待開發(fā)的關(guān)于路由、可靠性以及事務(wù)等方面的協(xié)議。右邊的部分是各個協(xié)議層的公用機(jī)制，這些機(jī)制一般由外部的正交機(jī)制來完成。
以下主要介紹協(xié)議棧的三個主要協(xié)議具體體現(xiàn)在服務(wù)調(diào)用的時候的角色以及分工：如圖[3]在機(jī)器B上部署Web Service服務(wù)，在機(jī)器A上部署著調(diào)用該服務(wù)的站點(diǎn)。A發(fā)送請求給B，B發(fā)送響應(yīng)給A。他們通訊的協(xié)議是HTTP，發(fā)送請求和相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式都是基于XML（SOAP）的數(shù)據(jù)，A機(jī)器的代理和存根真正負(fù)責(zé)起A與B之間服務(wù)的調(diào)用。WSDL是用于描述A與B通訊接口的協(xié)議；UDDI相當(dāng)于我們的電話黃頁簿，所有的Web Service服務(wù)可以在UDDI上進(jìn)行處理，即需要在UDDI上注冊WSDL文檔。
因此整個調(diào)用的過程我們可以描述如下：A要調(diào)用B的某個服務(wù)，它可以先到UDDI服務(wù)器上去查找描述服務(wù)的WSDL文檔。生成WSDL Proxy，然后再與機(jī)器B上的WSDL Stub通訊，這樣我們可以明確Web Service調(diào)用中的通訊協(xié)議，消息格式，描述語言以及發(fā)現(xiàn)機(jī)制分別如圖[3]中①②③④所示。
圖[3] Web Service調(diào)用過程圖
2.2 OGC規(guī)范的WMS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
OGC WMS屬于OGC圖示表達(dá)服務(wù)，在WMS規(guī)范中將地圖定義為地理數(shù)據(jù)可視的表現(xiàn)，WMS返回的不是地圖數(shù)據(jù)，而是地圖圖象，WMS規(guī)范定義了三個操作：
GetCapabilities操作返回服務(wù)級元數(shù)據(jù)，它是對服務(wù)信息內(nèi)容和請求參數(shù)的一種描述，元數(shù)據(jù)使用XML形式文件表示；
GetMap操作根據(jù)客戶端發(fā)出的請求參數(shù)在服務(wù)端進(jìn)行檢索，服務(wù)器返回一個地圖圖象，其地理空間參數(shù)和大小是已經(jīng)明確定義的，返回的地圖圖象可以是GIF，JPEG，PNG或SVG格式的；
GetFeatureInfo操作根據(jù)用戶請求的X，Y坐標(biāo)或感興趣的圖層，返回這些特殊要素的信息，信息以HTML，GML或者ASCII格式表示。
在 WMS 中GetMap是最重要的一個接口。GetMap的參數(shù)有很多，在調(diào)用時必須的主要參數(shù)如表[1]:
請求參數(shù)
定義
VERSION=1.3.0
請求版本號
REQUEST=GetMap
請求的名稱
LAYERS=layer_list
以逗號分隔的圖層列表
STYLES=style_list
以逗號分隔的每層渲染樣式列表
CRS=namespace:identifier
空間參考系統(tǒng)
BBOX=minx,miny,maxx,maxy
矩形框四角的SRS坐標(biāo)
WIDTH=output_width
地圖圖象的寬度
HEIGHT=output_height
地圖圖象的高度
FORMAT=output_format
地圖的輸出格式
表[1] GetMap主要調(diào)用參數(shù)
用戶可以通過標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器向WMS發(fā)送地圖服務(wù)請求，請求的方式可以通過在URL中添加請求的類型參數(shù)來實現(xiàn)。WMS的GetMap操作支持分布式的地圖服務(wù)網(wǎng)絡(luò)來提供給用戶。以下給出請求的字符串：
'VERSION=1.3.0&REQUEST=GetMapExtended&Layers=Dq,Dqboundary,DqLabel&STYLES=&CRS=EPSG:21413&BBOX=-399387.65172,16569.92082,493752.18997,648496.04222&FORMAT=image/png&WIDTH=677&HEIGHT=479&ACTIVELAYER=Dq'；
在該字符串前再加上完整的域名或者固定的IP地址，就可以返回得到該字符所制定的具體的地圖圖像。
2.3.開源代碼sharpmap的相關(guān)介紹
SharpMap是一個基于.net 2.0使用C#開發(fā)的Map渲染類庫，可以渲染各類GIS數(shù)據(jù)（目前支持ESRI Shape和PostGIS格式），可應(yīng)用于桌面和Web程序。SharpMap的發(fā)布許可（License）為GNU General Public License，實現(xiàn)了以下功能：
1)支持的數(shù)據(jù)格式：PostGreSQL/PostGIS，ESRI Shapefile，支持WMS layer支持ECW 和JPEG2000 柵格數(shù)據(jù)格式；
2)Windows Forms 控件，可以移動和縮放；
3)通過HttpHandler支持ASP.net程序；
4)點(diǎn)、線、多邊形、多點(diǎn)、多線和多多邊形等幾何類型和幾何集合（Geome
tryCollections）等OpenGIS簡單要素規(guī)范；
5)可通過Data Providers（增加數(shù)據(jù)類型支持）、Layer Types（增加層類型）和Geometry Types等擴(kuò)展；
6)圖形使用GDI+渲染，支持anti-aliased等；
7)專題圖。
3 實驗結(jié)果
數(shù)據(jù)：安徽省的shape數(shù)據(jù)；開發(fā)環(huán)境：VS2005，IIS；開發(fā)語言：c#。
實現(xiàn)步驟：
1)新建一個WebService，實現(xiàn)WMS的函數(shù)：GetMap，Getcapabilities；
2)配置Webcong，使該WebService支持GET和POST請求兩種方式；
3)GET方法實現(xiàn)如下：
第一步：新建asp.net website，獲取http GET請求的相關(guān)參數(shù)；
第二步：通過GET方法，根據(jù)上一步參數(shù)調(diào)用新建的WebService,獲得地圖字節(jié)流；
第三步：所獲得的字節(jié)流是以XML文檔傳輸?shù)�，并對地圖字節(jié)流采取一定的編碼方式，對該XML文檔進(jìn)行解譯，并對字節(jié)流進(jìn)行解碼，獲得地圖的原始數(shù)據(jù)；
第四步：將所獲得地圖渲染出來；
第五步：利用IIS發(fā)布WebService和asp.net website即可。
效果如圖[4]和圖[5]：
所給請求字符串1：
http://localhost/WMS/Default.aspx?VERSION=1.3.0&REQUEST=GetMapExtended&Layers=Xian,Xianboundary,XianLabel&STYLES=&CRS=EPSG:21413&BBOX=-176102.69,174551.45,270467.229,490514.5&FORMAT=image/png&WIDTH=1024&HEIGHT=768&ACTIVELAYER=Xian
所給請求字符串2：
http://localhost/WMS/Default.aspx?VERSION=1.3.0&REQUEST=GetMapExtended&Layers=Dq,Dqboundary,DqLabel&STYLES=&CRS=EPSG:21413&BBOX=-176102.69,174551.45,270467.229,490514.5&FORMAT=image/png&WIDTH=1024&HEIGHT=768&ACTIVELAYER=Dq
圖[4] 圖[5] 圖[6] POST界面
4)POST方法實現(xiàn)如下：
第一步：新建asp.net Website；
第二步：設(shè)計POST界面如圖[6]所示，主要包括REQUEST描述，POST地址，POST數(shù)據(jù)；
第三步：獲取post地址，及要post的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用該值初始化HttpWebRequest對象，設(shè)置POST方法，利用HttpWebResponse 獲得post的XML，對該XML文檔進(jìn)行解譯，并對字節(jié)流進(jìn)行解碼，獲得地圖的原始數(shù)據(jù)；
第四步：將所獲得地圖渲染出來；
第五步：利用IIS發(fā)布asp.net website即可。
核心代碼如下：
public byte[] GetMap(string UserRequest)
{
byte[] bytesmap=null;
byte[] bytesmap1 = null;
System.Drawing.Imaging.ImageCodecInfo imageEncoder;
。。。。。。
{
string splitstringLower = splitstring.ToLower();
//Request中的參數(shù)名稱大小寫不敏感，因此在涉及到參數(shù)名稱時，使用splitstringLower，涉及到參數(shù)值時，使用splitstring
int exist = splitstringLower.IndexOf('request');
if (exist >= 0)
{
string[] requestvalue = splitstring.Split(new char[] { '=' });
haveREQUEST = true;
REQUEST = requestvalue[1];
break;
}
}
System.IO.MemoryStream MS = new System.IO.MemoryStream();
img.Save(MS, imageEncoder, null);
img.Dispose();
byte[] buffer = MS.ToArray();
bytesmap = buffer;
}
return bytesmap;
}
}
POST方法獲得地圖數(shù)據(jù)，并渲染地圖：
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
# region 創(chuàng)建HttpWebRequest對象
string service = Session['URL'].ToString();
。。。
image.Dispose(); // 釋放圖像資源
using (MemoryStream ms = new MemoryStream())// 采用二進(jìn)制流的方式輸出圖片
{
newImage.Save(ms, ImageFormat.Jpeg); //圖片格式指定為Jpeg
Response.ClearContent(); //清除緩沖區(qū)流中的所有輸出
Response.ContentType = 'image/jpeg'; //輸出流的HTTP MIME類型設(shè)置為'image/Png'
Response.BinaryWrite(ms.ToArray()); //輸出圖片的二進(jìn)制流
}
newImage.Dispose(); // 釋放圖像資源
Response.Flush(); // 輸出
Response.End();
}
4 結(jié)論
.NET是 Microsoft用以創(chuàng)建Web服務(wù)平臺，該平臺將信息、設(shè)備和人以一種統(tǒng)一的、個性化的方式聯(lián)系起來。借助于.NET平臺，可以創(chuàng)建和使用基于XML的應(yīng)用程序、進(jìn)程和Web站點(diǎn)以及服務(wù)。通過.NET，所有的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備共同組成了一個無處不在的分布式計算平臺，能夠進(jìn)行最有效的計算。通過Web Service,用戶可以在任何時間、任何地點(diǎn)、通過任何設(shè)備獲得信息。
Web Service的出現(xiàn)，改變了網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)的方式，甚至改變了網(wǎng)絡(luò)軟件的使用方式。從開發(fā)方式來講，Web Service就是網(wǎng)絡(luò)上的組件，可以使用Web Service構(gòu)建基于組件的WebGIS軟件。而從使用方式來看，WebGIS軟件的開發(fā)已經(jīng)不局限于網(wǎng)絡(luò)制圖，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換等功能，目前已經(jīng)在向服務(wù)使用的方向發(fā)展。由第三方將數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作及使用等功能以Web Service的方式提供出來，將大大減輕開發(fā)者在利用GIS數(shù)據(jù)開發(fā)WebGIS軟件和應(yīng)用過程中的困難，更好地解決WebGIS中出現(xiàn)的各種問題。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 李新通,何建邦. GIS互操作與OGC規(guī)范[M]. 地理信息世界.2003
[2] 賈文玨，陳玉敏，龔健雅，李愛霞. 基于WebService的OGC地圖服務(wù)實現(xiàn)方法[J].測繪信息與工程.2004
[3] 陳 博,徐滿武. 基于Web 服務(wù)的計算模型———Web Service[J]. 計算機(jī)應(yīng)用研究.2003
[4] 顧寧 等編著. Web Services原理與研發(fā)實踐[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2006
