Ajax技术与Web GIS

第18卷第4期计算机技术与发展Vol.18 No.42008年4月”COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENTApr. 2008Ajax技术与Web GIS龙腾飞.(武汉大学,湖北武汉430079)摘要:介绍了Ajax技术的基本概念及其关键技术，以ArlIMS为例分析了传统的网络地理信息系统(Web GIS)在数据传输模式和客服交互方式等方面存在的不足,阐述了在Web GIS中使用Ajax技术带来的优势,如减轻服务器的负担、平衡服务器和客户端的负载、无刷新更新页面、减少用户心理和实际的等待时间、实现地图的动态更新、实现地图的可视化交互以及开发效率高等,并指出在Web GIS中使用Ajax技术应该注意的诸如兼容性和用户习惯等问题。Ajax 技术的应用将会为传统的Web GIS带来新的生命力。关键词:Web GIS;Ajax;异步传输中图分类号:P208;TP393文献标识码:A文章编号:1673 - 629X(2008)04 -0165-03Ajax Technology and Web GISLONG Teng-fei(Wuhan University, Wuhan 430079, China)Albstraet: Itroduced the basic concepts and key technologies of Aiax, analyed the eisting indequate of the taditinel Web geographiceinformation system (Web GIS) in the data tansmissin mode and custoner - serice interactive mode, taking ArcIMS as an example;Expounded the advantages of using the Ajax technology in Web GIS, such as reducing the burden of belancing the server and client loed,updating pPags without refreshing, reducing users' pasychologial and actual waiting timne, updating the map dmamically, implementingthe map's visul interactive, developing high eficientl, and s on. Then pointed out some problemns which should be peid atention towhen using the Ajax technology in Web GIS, such as cmpatibility and user habits and other ises. Ajax technology applications for uradi-tional Web GIS will bring new viality.Key words: Web GIS; Ajax; asynchronous transfer0引言缝结合体。.随着网络平台的不断成熟,越来越多的神奇的技随着Ajax在Google Mail、Google Suggestion等产术使地理信息系统(GIS)的应用走上- -个又-一个新的品中的广泛应用,Ajax正逐渐吸引着Web开发界的眼台阶。通过把这些新的强大的技术整合到GIS系统中球,成为Web开发的热点。Ajax通过综合运用来,可以得到许多新的功能或者使已有功能的性能得JavaScript、XHTML和CSS、 DOM、XML和XSIL到很大程度的提升。而目前正风靡于Web开发界的XMLHttpRequest等技术,在提高数据交互速度,改善Ajax技术正是这样一项能够给现行的网络GIS带来用户体验等方面发挥着重要作用。其中[1:福音的技术。1)XHTML和CSS具有灵活、可拼装、基本、结构化等特点,被Ajax用来将系统数据呈现给用户,构建1 Ajax 技术简述一个标准化的用户界面。Ajax ( Asynchronous JavaScript and XML, 异步2)DOM由于对HTML.XHTML.XML拥有强大JavaScript + XMLHtp Request)是 2005年2月才由的操作能力以及结构化的操作方法,故被Ajax用来实Jesse James Garrett正式提出的- -项综合技术,它并不现数据的动态显示与交互。是一项全新的技术,而是几项已经很成熟的技术的无3)XML和XSTL在结构化的数据表示、传输、交互共中国煤化工比, XML和XSTL收稿日期:2007-07- 09在AjiaYHCNMHGo作者简介:龙腾飞(1986 - ),男,湖北武汉人,研究方向为地理信息4)XMLHttpRequest是XMLHtp组件的对象,它系统。使Ajax可以向服务器发起异步的通信请求,并接收服166●计算机技术与发展第18卷务器返回的数据。这样,Ajax可以像桌面应用程序一游 、放大、缩小等操作,并且只有当数据接收完毕之后样在不刷新界面的情况下与服务器进行数据交换。才更新相应部分的内容。这种更新是瞬间的,用户几5)JavaScript 因其具有简单、灵活、丰富的客户端乎感觉不到,这将带来更好的用户体验。控制和表现等优点,所以被用来操作HTML、2.4实现地图的动态更新XHTML、CSS,绑定和处理所有的数据。传统的WebGIS系统更新的将是整个地图内容,基于Ajax技术的网络应用模型与传统的网络应而Ajax只更新需要更新的部分,其余部分则保持不用模型的不同如图1所示[2]。变,更容易做到实时更新[4]。.2.5实现地图的可视化交互浏览器客户端Web应用程序越来越绚丽多彩,但其交互方式还户搂口停留在20世纪70年代的基于表单提交的模式。AjaxJevsScript callHTML+CSS敷据将类似桌面系统的交互方式引人到了Web应用程序用户楼口Ajex 引擘中,用户可以像使用桌面系统那样更加方便、交互地实现与系统的通信,并实现动态响应的效果,这给We-H中p请求Htp请求↑HnML+CSS数据XML数据bGIS系统带来了不少生气。2.6连贯的 用户体验Web服务器传统的Web应用程序强迫用户必须提交表单,然后等待页面重载并更新内容。如果忘记了填写表单的数据仓后端系统. .数据仓，后端系绕，某些信息,就必须重新填写。而Ajax能够提供持续的加工，Legacy 系绕加工，Legncy 系统用户体验,不需要重载页面,用户需要做的只是填写需服务器端服务器墙要的信息而已。传绕网络应用模型Ajax 网络应用模型2.7 Ajax 技术可以用于移动GIS系统的开发日1传统网络应用模型和Ajax模型的比较这种开发方法具有开发周期短,维护方便,扩展性强,能适应各种平台的特点。基于Ajax技术的移动设2 Web GIS中采用Ajax技术的必然性备的实现在参考文献[5]中有具体的阐述。除此之外，Ajax技术的最大特点就是异步传输,通过Ajax引Ajax还具有:开放性、无需插件、可以调用外部数据、擎能够很好地实现客户端和服务器之间的请求、应答进一步促进页面呈现和数据的分离等优点。机制。Ajax的出现颠覆了传统网页的使用形式。不过基于Ajax技术的Web GIS系统具有以下优于传Ajax 程序的编写相当困难,这种技术难度曾经一度限统Web GIS的特性。制了Ajax 的广泛应用,大多数人只能够粗略地了解2.1减轻服务器的负担Ajax而不能够真正使用Ajax进行程序的设计。但是，Ajax的原则是‘按篅取数据" ,当其应用于数据量自从微软公司推出ASP. NET AJAX之后,开发者可以特别大的GIS系统中时,可以在相当程度上减少冗余使用ASP. NET 2.0的服务器端开发模式快速建立A-请求和响应对服务器造成的负担。jax网页,而在丰富的Ajax Control Toolkit 支持下,不2.2平衡服务器和客户端的负载会编写JavaScript也能为Ajax 网页加入强大的客户端利用Ajax技术,可以将过去的一些服务器的工作功能。另一方面,越来越多成熟的Ajax开发框架的完负担转嫁给客户端,利用客户端闲置的能力来处理,减成也使得Ajax技术更加深人人心。这也为Ajax在轻服务器和带宽的负担,节约空间和宽带租用的成本。Web GIS中的应用创造了机遇。2.3无刷新更新页 面,减少用户心理和实际等待时间GIS系统的数据量很大，传统的Web GIS系统在3 ArcIMS 中传输模式的分析读取大量数据时,容易出现白屏的情况3。Ajax使用在ArclIMS中,浏览器同服务器之间的通信是基XMLHttpRequest对象发送请求并得到服务器响应，可(图2[6]显示从客户以借助JavaScript在不重新载人整个页面的情况下使端写RYH中国煤化工处理请求并返回响用DOM更新页面。因此,在系统响应用户请求读取应的CNMHG空间服务器的Ar.服务器数据的过程中,用户所面对的不是空白的屏幕，cXML响应通过应用服务器被发送回Servlet 连接器，而是原来交互页面的内容,甚至还可以进行地图的漫- 个新的HTML页面被动态地送回PostFrame并被替第4期龙腾飞:Ajax技术与Web GIS●167换先前的HTM页面。新的页面包含一个名为果。passXML的JavaSript方法。它响应传递给另外-个第二,用户的习惯性很多用户习惯于使用传统的在MapFrane页面中名为poces xXML的Jvacripr方式来 与服务器进行交互,虽然他们也许已经厌倦,但法。然后procsXML方法又将AreXML响应传递给是习惯就是习惯,突然出现- -种新的方式的时候反而其他的方法来处理。会让他们不知所错。Ajax 不需要刷新浏览器,因此在很多情况下用户执行一个操作后发现浏览器并没什么动静会传递应答到PostFrame提交应AreXMLSeodToServer0PostFrame FormForm表单用请求感到很迷茫,特别是当网络速度慢的时候,用户的一个请求务I需要很长时间才能反应,在等发送请求到New PostFrane写新器AreXML待的这段期间,用户也许会认processXMLO页面!响应为Web有问题,可能关掉浏览器或则再做别的什么事情。另围2 ArcXML. 请求/响应模型外,用户会习惯于浏览器提供AreIMS的这种基于ArcXML的请求/响应方式是的一些功能，比如前进、后退、刷新、停止,这些功能是-种很灵活的客户机与服务器进行通讯、交互的方用户会经常并习惯用到的,当采用Ajax的时候会导致式[7] ,非常类似于Ajax技术中的请求应答机制,具有这些功能失效,当然现在有很多人正在探索各种各样相当程度的优越性。但是它毕竟还不是Ajax技术,只的解决方案,并取得了一定的成绩。是限于同步传输的方式。即要求请求和响应同时进第三,Ajax对流媒体的支持没有FlashJava Applet行并列进行,只有当收到响应后才能继续提出请求;好[1],因此在超媒体网络GIS系统中应用Ajax技术时请求是通过提交表单的方式实现的,而这种方式的效必须考虑这- -问题。率是很低的,这些便是ArcIMS乃至所有传统网络应用程序的弊端。例如在ArcIMS中对地图进行放大操5结语作时，如果前一次放大操作的结果还没有从服务器端Ajax 技术一经推出便成为了网络应用的热点,再发送回来而又进行了下一次操作,应用程序就会提示加上微软、Google等巨头的支持和推崇,Ajax必将成为地图数据尚未就绪,不允许操作,这样既影响了操作的网络技术的发展方向。而GIS系统的特点正好让A-连续性又使用户界面十分不友好一- -用户 会经常面对，jax技术充分地发挥其优势,ESRI和MapInfo等公司白屏的数据处理期。就已经将Ajax技术引入自己的产品,相信Ajax技术采用异步传输的模式就能够避免这种尴尬。当服的应用- -定会为传统的 Web GIS带来新的生命力。务器端在处理客户端的用户请求时,用户仍然可以继续进行其它的操作[8],在服务器端完成应答后,客户端参考文献:可以及时地转人接受服务器端的应答[9],这样用户感.[1] 柯自聪. Ajx开发精要[M].北京:电子工业出版社,2006.觉到服务器对客户机的响应是瞬时的,大大地改善了2] GaretJJ. Ajax:A New Approech to Web Apications[M].应用界面的友好性。[s.I. ];[sn.],2006.3] 栾绍鹏,朱长青.基于Aiax的Web GIS开发新模式[]/OL].测绘工程, 2006, 12:30 - 33. htp:/www. adep-4 Ajax 技术的问题tivepeth. com/pubicatios/essaysy achivs/000385 php.虽然Ajax技术的使用能够显著地提高GIS数据[4] Sayar A. Piere M, Fox G. Integzating AAX Approech into传输的效率和用户界面的友好性,但仍有一些问题需GIS Visulization Web Srvics[J]. IEEE Computer Society,要引起注意。.2006(2):169- 170.第一,由于Ajax需要JavaScript的支持,另外还需[s] 陈敬志,熊前兴,袁 泉,等.基于Ajax的移动设备客户端要用到XMLHtp对象[10],所以对于浏览器的兼容性的设计与实现[J].武汉理工大学学报:信息与管理工程需要考虑。可喜的是,市面上绝大多数的浏览器都已中国煤化工经支持XMLHtp以及JavaScripto到目前,几乎可以[6]HCNMH G;WebGIS中的应用最小程度地考虑兼容问题,但并不代表可以忽略它,毕(下转第173页)竟不同的浏览器执行相同客户端代码会产生不同的效第4期耿波等:用关联分析法对负 荷预测结果进行二次处理. 173表3置信度表并采取关联规则算法对预测后的结果进行处理。并且在实验中证明,预测准确率得到- -定的提高。-3|-2|-1| 0| 1| 2| 3然而，在电力负荷数据库中隐藏着很多有价值的20 0.01 0.090.07 |0.160.310.270.140.05 00 !0 | 0，0.060.100.140.270.140.140.090.01 0规则,远远没有被充分挖掘。0| 00.01|0.05 0.13|0.160.300.130.12|0.070.02 0表4月负荷预测准确率对比表0 0.01 0.030.09 0.130.36 0.21 0.12 0.050.01| 0采用了线性插值采用关联规则0 0.050.080.09 0.30|0.22 0.160.070.02| 0 I日期方法的准确率处理的准碗率2005 年7月96.90%96.93%接下来,找出置信度大于置信度阈值的关联规则2005年8月95.61%96.11%即为A→B的频繁规则集,例如从表中可以看到有如2005年9月94.31%94. 12%下规则(-2)=(- 1)的支持度为0. 145,置信度为0.2005年10月96.72%96. 88%16(意思是:“如果2点45分到3点的负荷变化率在-2005年11月.95.13%0.02到-0.03之间,则3点到3点15分的负荷变化2005年12月95.44%96. 12%率在-0.01到-0.02之间”这条规则的支持度为0.145,置信度为0.16)。其他规则不再一- -说明。在得参考文献:到频繁规则集后,如果3点15分的预测数据冒大数,[1] 蔡佳宏.超短期负荷预测中相似日的选择方法[J].华北电就用得到的频繁规则集对该点进行处理。实验证明通力大学学报,2006(1):38-41.过这种关联规则分析的方法对预测结果进行处理后得2] 路广.数据仓库与数据挖掘技术在电力系统中的应用到的最终预测结果的准确率比原系统有所提高。[J].电网技术,2001(8):54-57.3] Niu xiao - dong. Techniques and application of electric loead3实验结果prediction[M]. Bejing:China Eletic Power Press, 1998.笔者采用2003年6月到2005年6月的黄山市负[4] 洪流.一种基于数据挖掘算法的电力负荷预测系统[J].荷数据作为训练数据,对2005年7月到12月黄山市小型微型计算机系统,2004(3):434 - 437.[5] 龙立波.短期电力负荷预测中的数据处理技术[J].电力需的负荷量进行预测。求侧管理,2007(1)11-14.通过对几个月的负荷量的预测,和与实际负荷量6] Han jiawi, Kanber M.数据挖掘概念与技术[M].范的比较得到各月的平均准确率见表4。可以看到采用明,孟小峰,等译.北京:机械工业出版社,2001.关联规则处理后的准确率比原系统有了明显提高。[7] Agrawal R, Imidlinski T, Swarni A Mining asciation rulesberwen sets of itemns in large dabses[C]// In Proc. 19934结束语ACM- SIGMOD Int. Conf. Managenent of Data. Washing-在原有负荷预测系统基础上,对其算法进行改进,ton, D.C. :[s.n.], 1993:207 - 216.(上接第167页)[7]孟令奎, 史文中,张鹏林.网络地理系统原理与技术[M].change ArchitecurelJ]. IEEE Computer Society , 2006(10):北京:科学出版社,2005.26-33.[8]孙美娟. 基于XML技术的空间信息发布方法研究[D].北[10] 芦东昕,李典蔚 ,柳长安.基于AJAX和Serlet的Web京:北京林业大学,2006.GIS的研究与实现[J].计算机技术与发展,2007,17(3):[9] Zimmermann R, Ku Wei - Shinn, Wang Haojun,etal. A193- 195.Distributed Geotechnical Information Management and Ex-(上接第170页)版社,000.over Unreliable Nertworks[J]. IEEE Signal Poesing Maga-[4] Rosenberg J, Schulrinne H. An RTP Payload Format forzine,2000(7):61 -82.Generic Forward Error Crrection[S]. IEIF Draft. RFC[6]中国煤化工smn Test Conditions for2733. 199Endments and Sofware[$] Wang Yo，Wenger s, Wen Jingtao,et al. Eror rsilineMHC N M H G37.Santa Barbers, CA,Video Coding Techniques, Real- Time video CommunicationUSA:[s. n. ],2001.