OpenGIS相关概念和开源软件(转)

一、OpenGIS和WebGIS相关概念　

GPL：GNU全局公共许可证（General Public License）简称为GPL，是GNU的开源软件许可证的一种，大多数的 GNU 程序和超过半数的自由软件使用它。同时，它也是开源软件领域对许可人权力限制最严的许可证。GPL首先是承认软件的版权——软件有原始的版权所有者，然后纳入自由软件的版权许可约束。在承认版权的前提下，通过软件的版权许可来实现自由权利的要求。GPL许可证最重要的特点在于它要求根据GPL许可证发布的软件（如：最有影响力的Linux）修改、翻译的演绎作品，甚至只要其任何一部分代码是以GPL发布的，那么全部程序也必须受GPL许可证的约束，即继续遵守 GPL许可证的规定，有些人将其称之为GPL的“病毒效应”。GeoTools、GeoServer都使用GPL授权协议。

AJAX：Asynchronous Javascript and XML（异步Javascript和XML），AJAX是Web2.0时代的主要技术之一，它通过JS与服务器通信，中间传输数据使用XML（当然采用 XML不是必须的，如本系统为JSON），实现网页内容无刷新更新。网上地图的请求与显示通常采用此技术，最典型的如：Google Map。本文中的OpenLayers也使用了此技术。

JSON：JavaScript Object Notation（JavaScript对象符号），JSON是一种用简单文本描述JavaScript对象的开放格式标准，它易于构建和解析。换句话说，可以将发往浏览器的数据编码格式从XML改为JSON对象，而JSON对象能够很容易地转成JavaScript对象。

MVC设计模式：模型-视图-控制(Model、View、Controller)的缩写。模型（Model）是应用程序的主体；视图（View）负责生成用户界面部分；控制器可以根据用户的输入，控制用户界面数据显示及更新Model对象状态。MVC设计模式要求在应用程序开发中将模型逻辑，界面显示，数据层相分离。MVC设计模式由事件驱动。OpenLayers就实现了这种设计模式。　　OGC：OpenGIS联盟。
WMS：Web Map Server 网上地图服务，最简单的功能就是：通过HTTP请求，获得相应的地图，地图为图片格式，如：JPG/GIF/PNG。

WFS：Web Feature Server 网上要素服务，最简单的功能就是：通过HTTP请求，获得相关的地理要素信息。

WCS：Web Coverage Server，简单地说就是对栅格数据的服务，它允许用户得到连续的栅格图像，这些图像可能包含多个波段，因此你可以将一幅完整的多波段遥感影像放到你的 WCS服务器上用WCS进行Internet共享，而用户利用浏览器或者其它胖客户端工具通过HTTP请求就可以得到这个影像数据。当然可以对请求参数进行限定，取得其中的一部分（空间的一部分或波段的一部分）数据。

SLD：风格化图层描述器（Styled Layer Descriptor）的简称，用于定义地图显示样式，GeoServer支持SLD，通过自定义SLD，可以在地图中显示文本和图片符号，还可以设置过滤器，自定义图例。
GML：地理标记语言，是WFS规范指定的地理要素的XML编码声明和数据格式。

WKB/WKT：OpenGIS规范定义了两种表达空间数据的标准方法：Well-Known Text (WKT) 和Well-Known Binary (WKB)

二、相关软件介绍：

2.1 GeoTools：一个基于JAVA的开源的GIS工具包，提供了实现OGC规范的一系列函数。是一个松散的工具包，用户可以调用其中的相应的包进行开发。Geoserver、uDig就是基于Geotools的。

2.2 GeoServer：GeoServer基于JAVA的开源软件，通过调用GeoTools，提供遵循OGC标准的WFS-T和WMS服务。其WMS结果的显示演示采用了OpenLayers。

2.3 OpenLayers：一个基于AJAX技术的网上地图显示客户端，支持WMS地图显示、WMS时间序列地图动态显示、GML/Feature数据显示等。

2.4 PostgreSQL/PostGIS：最先进的开源数据库，PostGIS是其在空间数据上的扩展。

三、OpenGIS规范

3.1、WFS/WMS：

3.1.1、版本与流通：

版本号为三段数字表示，现在(2006-5-17)WFS的最新版本是1.1.0，旧版本有0.9.1、1.0.0；WMS的版本有：1.0、1.1、1.1.1、1.3.0。Geoserver支持WFS1.0、WMS1.1.1，其返回的GML版本是2.1.2。
版本号必须出现在两个地方，一是客户端请求参数中、再是服务器GetCapabilities 操作返回的Capabilities XML文档中。
需要注意的是，客户端请求的版本号应该与服务器支持的版本号匹配，否则按最近匹配原则：
1、    如果客户端请求的版本号高于服务器支持的，服务器按其支持的最高的版本号执行，相反，则按最低版本号执行。
2、    如果服务器响应的版本号高于客户端支持的，客户端会重新发送一个较低版本号的请求，相反，发送一个较高的版本。下面以WFS为例
版本匹配示意图

3.1.2、请求规则：有两种请求方式：Get、Post。

WFS的Post请求是提交一个符合WFS规范的XML文本，服务器来对这个XML文本进行解析后执行，下面是两个Get请求：
请求一：
http://127.0.0.1/geoserver/wfs?request=GetCapabilities&service=WFS&version=1.0.0
解释说明：
操作：GetCapabilities
服务：WFS
版本：1.0.0
请求二：
http://127.0.0.1/geoserver/wms?VERSION=1.1.1&REQUEST=GetMap&SERVICE=WMS&SRS=EPSG:4326&BBOX=146.9632808102,-42.2041379916633,147.0813008202,-42.1368665859633&WIDTH=500&HEIGHT=285&LAYERS=topp:tasmania_roads&FORMAT=image/png&STYLES=&TRANSPARENT=TRUE&TIME=
解释说明：
version=1.1.1 版本号为1.1.1
request=GetMap 执行GetMap操作
服务：WMS
坐标参考系统为EPSG:4326
地图范围：
地图大小：500*285
图层：topp:Tasmania_roads
地图格式：png
地图样式：默认样式
透明显示：是

3.1.3、响应规则：如果请求正常，服务器将返回一个对象，并伴随这个对象的MIME(多用途因特网邮件扩展，常用的文件格式都伴随着一个MIME类型，如邮件附件，GIF图片image/gif)类型和描述(如对象大小、编码类型等等)。否则，应该返回一个服务器异常。

3.1.4、WFS请求编码：规范定义了两种WFS请求编码方法，一是使用XML，二是使用KVP(键值对)
WFS操作与请求编码：

操作
请求编码

GetCapabilities
XML & KVP

DescribeFeatureType
XML & KVP

GetFeature / GetFeatureWithLock
XML & KVP

LockFeature
XML & KVP

Transaction
XML & limited KVP



3.1.5、WFS名称空间：有三个标准化的名称空间：
(http://www.opengis.net/wfs) - for the WFS interface vocabulary
(http://www.opengis.net/gml) - for the GML vocabulary
(http://www.opengis.net/ogc) - for the OGC Filter vocabulary

3.1.6、坐标参考系统：
使用EPSG 标准，其值通常是4326。

3.1.7、WFS操作：
DescribeFeatureType(要素类型特征描述)操作：此操作产生一个WFS服务器所提供的地理要素的大纲描述，这个描述定义了WFS地理要素实例怎样被输入、编译和输出。对于一个DescribeFeatureType请求，应返回一个由XML Schema定义的GML3应用程序大纲。
GetFeature(获取对象) 操作：因为地理要素的规范表示是使用GML，所以GetFeature操作涉及到GML规范中的地理要素模型。在GML中，一个地理要素表现为XML文档中的一个元素，一个GML文档可包含多个地理要素。当GetFeature请求的输出格式设为text/gml; subtype=gml/3.1.1时，一个GML实例将被返回给客户端。
GetGMLObject(获取GML对象) 操作：允许通过ID号从服务器上获取地理要素和元素，该操作将返回一个XML片段。注意GetGMLObject操作不是可选的，不是服务器必需支持的。
LockFeature (锁定要素)操作：网络连接本身是不稳定的，要实现事务操作的正确执行，解决并发冲突问题，需要锁定地理要素，这类似数据库中的相关操作(实际上也确实是一种空间数据库操作)。
Transaction(事务操作)：事务操作描述了从网上获得的地理要素实例的数据事务操作。当事务操作完成时，WFS服务器将返回一个XML文档指示事务的完成状况。
GetCapabilities(获取服务能力)操作：任何OGC的web服务器，包括WFS、WMS，必须提供GetCapabilities操作，用于描绘服务器性能容量。GetCapabilities请求将返回服务器元数据。

3.1.8、WMS操作：
GetCapabilities(强制)操作：反映服务器性能信息，与WFS的GetCapabilities操作相似。
GetMap(强制)操作：返回地图，这是最常用的操作，可参考前面请求规则的请求二例子。
GetFeatureinfo(可选)：该操作是可选操作，能提供给客户端更多地理要素的信息，如在客户端选择地图上某一点，GetFeatureinfo操作可以返回该点的相关信息。

3.2、空间数据格式WKB/WKT
OpenGIS规范定义了两种表达空间数据的标准方法：Well-Known Text (WKT) 和Well-Known Binary (WKB) 形式。WKT和WKB都包括对象的类型和坐标系。OpenGIS规范还需要空间对象的internal存储格式包括空间参考系统标示符(SRID)，在空间对象装入数据库时需要提供SRID。
OGC的更多信息，请访问：http://www.opengeospatial.org
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