Web GIS体系结构

一般而言，信息系统的体系结构可认为是全程管理系统设计和演化的组件、关系、法则和指导方针等的组合模式，其外在反映即为系统的层次结构和功能实现方式。随着网络技术和计算机技术的发展，其体系结构经历集中式体系结构、分布式两层体系结构和分布式多层体系结构。下面依次展开描述。

1.集中式体系结构

集中式体系结构使用的是终端/工作站模式，工作站集中了所有的计算，数据处理全部在服务器端完成，终端仅为用户操作计算机的界面，用来显示数据处理结果，终端用户不能进行任何操作，所得图形数据是静态的，不能进行放大、漫游和分析等操作，形如把地图搬到了计算机上显示。如今这一模式已经不能满足用户需求而逐渐被淘汰。

2.两层体系结构

鉴于集中式服务体系结构的缺点，如何高效、合理地实现客户请求，完成数据处理及信息交互成为两层体系结构的突破点。按照逻辑关系，一个复杂的应用程序可以分为表示逻辑、业务逻辑、事务逻辑和数据逻辑，如何均衡这些逻辑关系的分配是WebGIS体系结构的主要问题。一般来讲，服务器端实现事务逻辑和数据逻辑，负责应用程序访问数据的安全性、完整性以及数据库的存取和管理。表示逻辑和业务逻辑则由服务器和客户端共同承担，负责应用计算工作。

两层体系结构采用客户/服务器模式，客户机和服务器通过网络协议进行信息交互。根据网络负载的分配策略，可以分为胖客户机/瘦服务器(基于客户机)和胖服务器/瘦客户机(基于服务器)两种形式。胖客户机的WebGIS大部分功能在客户端实现，客户机向服务器发出数据和GIS数据处理工具请求，服务器根据请求将数据和数据处理工具一并传送给客户机，客户机根据用户操作完成数据处理和分析。胖服务器的绝大多数功能在服务器实现，客户机向服务器发送数据处理请求，服务器接受请求并进行数据处理，将处理结果返回客户端，客户机按适当的方式显示。两层体系结构可根据实际情况合理分配负载。

3.WebGIS的多层体系结构

多层体系结构的代表是三层体系结构，和两层体系结构相比，三层体系结构在客户机和服务器之间增加了一个中间层即Web服务层，将表示逻辑、业务逻辑和数据逻辑分开，使得数据服务器和客户机变得很单纯，较好地实现了逻辑的负载平衡。三层体系结构中，客户端承载表示逻辑，中间层承载业务逻辑，数据服务器处理数据逻辑。

多层体系结构屏蔽了客户机和服务器的直接连接，由中间层Web服务器接受客户机请求，然后寻找相应的数据库以及处理程序，经由GIS数据处理器处理将结果返回客户端。这种模式实现了客户与服务器的透明连接，使得无论用户以何种方式提出请求，Web服务器均可调用相应的程序和数据提供服务。

4.多体系结构的比较

一般来说，胖客户模式对客户端的处理能力要求较高，用户需要对数据处理过程进行控制，当处理需求和处理能力之间发生矛盾时，执行效率会大大降低；瘦客户模式适合于广域网环境，对GIS分析功能有较高要求，但当遇到多用户并发访问，需要频繁的数据传输时，系统的执行效率会受带宽和网络流量的制约。因此，有人提出将两种模式的优点结合在一起构成混合模式。相对来说，三层体系结构结合了前面两种模式的优点，有效实现了负载平衡。三层体系结构的优点是明显的，但其结构复杂，构造难度较大，选择哪种结构模式要视具体情况而定，小范围的WebGIS依然选择两层体系结构较为合适。