摘 要 ITS 支撑平台是地理信息系统,而网络地理信息系统（WebGIS）是当前GIS 的技术热点。WebGIS 的发展实现
了系统的开放性，满足了数据的共享与远程操作、广泛的访问范围以及平衡高效的计算负载。文中首先介绍了ITS 中
WebGIS 的发展和体系结构。通过分析新一代互联网地图服务平台ArcIMS3.1 的特点及体系结构，探讨了ArcIMS 在ITS
中的应用。最后通过实例说明了ArcIMS 站点的设计与实现。
关键词 ArcIMS, WebGIS, 体系结构，地价管理。
1 引 言
自从60 年代世界上第一个GIS 诞生以来，地理信息系统正
形成完整的技术系统并逐渐建立起独立的理论体系。ITS 对GIS
的需求日益紧迫，随着计算机软、硬件技术和全球信息网络技
术的发展，ITS 中的GIS 技术也经历了不同的发展阶段。第三
代基于Web 联机事务处理技术的出现，ComGIS 和WebGIS 应运
而生，标志着GIS 系统集成技术的发展进入了一个崭新的阶段。
随着国家和国际高速信息公路的建立，为全社会信息共享
创造了条件。互联网（Internet）和地理信息系统（GIS）改善
着地理空间信息的获取、共享、发布与分析。地理信息的特征
是分布的，并具有基础性、共享性和综合性。目前出现的分布
式对象计算技术可使地理信息的计算应用于社会各领域，成为
信息基础设施的重要内容。融合空间信息系统与网络技术、基
于Internet 的WebGIS则为地理空间数据及其属性数据的发布、
共享、查询与分析等提供了新的途径，具有广阔的应用前景。:
2 WebGIS 的体系结构
GIS 在发展过程中，经历了由主机终端系统的集中模式到局
域网系统的分布模式，从简单的客户/服务器模式到多层客户/服
务器模式，从局域网到广域网以及Internet 的连续发展过程，
即从单计算机GIS 发展到局域网GIS，从局域网GIS 发展到广
域网GIS 和Internet 超媒体网络WebGIS。WebGIS 软件系统应
实现平台的独立性，运行在基于开放的TCP/IP 传输协议的
Internet 网络之上，并且通过Web 浏览器运行。在Internet
环境下开发WebGIS，关键是使用何种技术来访问Web 站点发布
的GIS 数据，在客户端浏览器上显示地理空间信息，以及如何
实现互操作性。可以按下述三种策略组织WebGIS。
Ÿ 基于服务器的WebGIS：这种模型由客户端浏览器向Web
服务器发出服务请求，服务器接收服务请求，调用有关的GIS
服务程序，处理用户的请求和地理空间数据，最后将处理结果
以静态Web 页面的形式发送到客户端。这是典型的瘦客户、胖
服务器模型。
Ÿ 基于客户机的WebGIS：:这种模型一般采用配套的服务
器端和客户端软件，把需要的地理空间数据从服务器端下载到
客户机，由客户端软件进行处理。其处理过程可概述为：用户
从浏览器发请求后，通过Internet 传送给Web 服务器；服务器
处理请求后把数据和处理数据的Applet 传送给浏览器，Applet
在客户机上处理数据。这种处理模型增强了客户端处理能力，
通过使用GIS 的Java Applets 可以增加Web 浏览器的GIS 分析
和制图功能，并减少了服务器端处理的数据量和网络传输负荷。
它的缺点是客户机和客户端软件功能有限，对于处理空间数据
库和地理空间数据的能力受客户机性能的限制，有局限性，速
度慢。
Ÿ 组合客户机和服务器的混合式WebGIS：纯服务器和客户
机的WebGIS 模型各有优缺点，混合式WebGIS 模型综合考虑
客户机、服务器的计算能力和网络通信量，适当地分配GIS
的任务，以充分使用客户机和服务器的计算功能，提高互操
作性和系统性能。例如，对空间数据库的查询、空间数据管
理和复杂的空间分析功能应安排在服务器上实现；用户的交
互操作和控制，对Web 页面的局部空间查询、专题分析则在
客户机上进行。这样，客户机和服务器协同完成GIS 的任务，
提高了系统性能。
3 ArcIMS 的特点及体系结构
ArcIMS 3 是ESRI 推出的基于网上制图和分布式GIS 的新
一代产品。ArcIMS 允许用户在Internet 和Intranet 环境下为
浏览器端的客户提供GIS 应用和地图数据。ArcIMS 的一个显著
特点是可以在服务器和浏览器或其他客户间建立"数据流"。这
一功能使得用户可以将本地数据与Internet 上的数据结合起
来，从而为用户和数据发布者提供了一个更广阔的空间。

此主题相关图片如下：

ArcIMS 主要用于在Internet 上提供GIS 服务，ArcIMS 可
以很容易地制作地图服务(Mapservices)、开发与地图服务进行
通讯的Web 页面，并且进行站点管理。ArcIMS 是一个由客户端
部件和服务器端部件组成的分布式系统。客户经过Internet 或
Intranet 服务器向ArcIMS 发出请求信息，ArcIMS 服务器处理
该请求，并将结果返回到客户浏览器。
3.1 服务器端部件
ArcIMS 服务器端部件包括：
Ÿ ArcIMS 空间服务器（ArcIMS Spatial Server）。
Ÿ ArcIMS 应用服务器(ArcIMS Application Server)。
Ÿ ArcIMS 应用服务器的连接器(ArcIMS Application
Server Connectors)。
Ÿ ArcIMS 管理器(ArcIMS Manager)。
3.2 ArcIMS 空间服务器
ArcIMS 空间服务器处理对地图及相关信息的请求。当接收
到一个请求后，ArcIMS 空间服务器主要执行以下功能：
Ÿ 产生地图影像文件。
Ÿ 将地图要素生成矢量流。
Ÿ 查询数据库。
Ÿ 使用地理编码，执行地址匹配操作。
Ÿ 抽取或裁剪数据，返回一个Shape 文件格式的数据子集。
Ÿ ArcIMS 监控器（Monitor）和ArcIMS 任务分配器（Tasker），
作为两个中间进程在后台运行，支持ArcIMS 空间服务器。它们
可以作为Windows NT 的服务或者UNIX 的后台进程存在。
3.3 ArcIMS 应用服务器
ArcIMS 应用服务器处理请求的负载平衡，并且追踪地图服
务（MapService）运行在哪一个ArcIMS 空间服务器上。ArcIMS
应用服务器可以将请求传递到一个适当的ArcIMS 空间服务器。
ArcIMS 应用服务器是一个基于Java 的应用，作为Windows NT
的服务或者UNIX 的后台进程存在。
3.4 ArcIMS 应用服务器连接器
ArcIMS 应用服务器连接器用于连接Web 服务器到ArcIMS
应用服务器。ArcIMS 提供了三个连接器：Servlet Connector，
ColdFusion Connector，ActiveX Connector。Servlet
Connector 是ArcIMS 标准的连接器。它使用ArcIMS 语言，即
ArcXML，在Web 服务器与ArcIMS 应用服务器之间进行通讯。
ArcXML 是ArcIMS 版本的扩展标记语言（XML）。Cold Fusion
和ActiveX 连接器应用于特定的客户端，并将它们的语言翻译
成ArcXML。
3.5 ArcXML
XML 是一种可扩展的标记语言，ArcXML 文件的结构与HTML
页面类似，但HTML 主要用于描述页面整体布局和显示结构，而
ArcXML 更注重结构化的描述内容。它的主要功能是设置地图服
务内容，并且在客户、中间层和服务器之间处理请求和应答。
实际上，ArcIMS 站点各部分之间的通讯都是通过ArcXML 格式
进行的。
ArcXML 的标记和属性用于描述下列结构：
Ÿ 地图服务（MapService）的配置文件。这些文件描述地
图如何显示，包括图层清单及图层的显示符号等内容。
Ÿ 请求。请求可以在一个已经存在的地图服务配置文件上
设置一个过滤器，指定地图上的哪一部分及相关的数据将会被
处理。
Ÿ 应答。应答向客户端返回信息。
Ÿ ArcXML 设置地图服务内容，并且在客户、中间层和服务
器之间处理请求和应答。
3.6 客户端部件
ArcIMS 支持HTML Viewer 和Java Viewer。在ArcIMS 软
件包中包含三种Viewers：HTML Viewer，可定制的Java Viewer
和标准的Java Viewer。在ArcIMS 构架中，新的客户端变得更
加强大，它可以直接在客户机上处理数据完成许多功能，而无
需与服务器进行通讯。ArcIMS Viewers 提供诸如显示、空间和
属性数据查询以及空间分析的工具，包括选择要素、缓冲区分
析、地图注释（Map Notes）、地图编辑（Edit Notes）等。ArcIMS
Viewers 还包括图例、索引图、保存和调用工程文件以及地图
输出功能。
HTML Viewer 由HTML、DHTML 和javascript 实现。在HTML
Viewer 里同时只能支持一个影像服务地图。当客户端使用图形
工具后，HTML Viewer 生成一个请求并通过Servlet Connector
将请求发送到ArcIMS 的空间服务器端。当响应返回时，客户端
解析响应结果并完成显示操作。HTML Viewer 要求4.0 或更高
版本的浏览器。
与HTML Viewer 相比，Java Viewer 属于胖客户端，可以
同时支持Image 和Feature MapService。它支持矢量数据流和
更丰富的客户端的功能，并且多个地图服务的数据可以与本地
数据一起显示在一个Java Viewer 里。ArcIMS 支持两种Java
Viewer: 可定制的Java Viewer 和标准的Java Viewer。它们
具有相似的功能。可定制的Java Viewer 通过javascript 与
applets 通讯。通过Viewer 的对象模型应用编程接口（Object
Model API）可以定制Viewer 的功能。标准的Java Viewer 不
使用javascript。所有的工具和功能都是预先设定的，不能通
过对象模型接口（Object Model API）进行定制。标准的Java
Viewer 同时支持Netscape 和Internet Explorer 4.0 及更高
版本。与HTML/DHTML Viewers 不同，Java Viewer 可以同时支
持Image 和Feature MapService。多个MapServices 的数据可
以与本地数据一起显示在一个Java Viewer 里。Java Viewer
通过Java 2 Applet 来显示地图和处理请求。Java Viewer 支
持矢量数据流（feature streaming）和更丰富的客户端功能。
经压缩的数据临时下载到客户机的缓冲区中。除非需要下载新
的数据，其他所有的请求都由客户机来完成。当Viewer 关闭时，
临时缓冲区被清空。
4 ArcIMS 站点的设计与实现
4.1 创建ArcIMS 站点
ArcIMS 管理器是一组非常容易使用的Web 页面，提供
ArcIMS 服务器端所有功能和工具的使用。通过ArcIMS 管理器，
用户能够快速设置和管理Internet 服务。ArcIMS 管理器包括
三个独立的功能部件：

此主题相关图片如下：

Ÿ ArcIMS Author。ArcIMS Author 允许用户定义地图应用
的内容，包括添加数据、设置地图属性，产生一个在线地图作
为地图服务。地图服务允许地图配置文件的内容在Internet 上
发布，并且设置Web 站点的功能框架。ArcIMS Author 输出一
个地图配置文件。该文件可以独立于ArcIMS Author 环境用文
本编辑器进行编辑。Internet 地图能够由Shape 文件、ArcSDE
数据集和影象文件组成。ArcIMS Author 允许用户定义到数据
库的连接，显示符号和其它地图，将数据源编辑为图层
（layers），设置图层显示方式，设置根据比例尺显示图层，
建立查询和地理编码功能和增加描述地图要素的标注。ArcIMS
Author 允许用户生成基于ArcXML 的配置文件。地图配置文件
输入到一个地图服务中。ArcXML 文件可以指定数据如何显示、
有哪些标注。
Ÿ ArcIMS Designer。根据ArcIMS Author 定义的数据，
ArcIMS Designer 生成用户可以浏览的Web 服务。ArcIMS
Designer 通过一系列对话框帮助用户选择客户浏览器使用的地
图服务、模板和功能。使用ArcIMS Designer，选择最终用户
可以执行的操作及工具。一个Web 站点可以有多个地图服务。
当用户决定客户端采用的Viewer 类型（HTMLViewer、定制的
Java Viewer 及非定制的Java Viewer）后，ArcIMS Designer
管理工具
Author
Designer
Administrator
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指导用户定制一系列Web 页面。通过ArcIMS Designer，可以
定义浏览器端用户所访问的Web 页面。ArcIMS Designer 让用
户定义是否允许查询、编辑、地图公告牌、编辑及地图综合功
能。ArcIMS Designer 通过一系列步骤让用户生成一个Web 站
点和地图服务，定义页面元素、地图范围、图层可见性、鹰眼和
比例尺。使用ArcIMS Designer，用户可以在预先定义的菜单中
选择工具条上的功能按钮。ArcIMS Designer 通过与用户的交互
操作，生成一个包含地图服务功能的ArcIMS Viewer，其输出
结果是一系列HTML 页面。Web 页面可以包含所有工具，也可以
为满足特殊需要进行定制。
Ÿ ArcIMS Administrator。ArcIMS Administrator 控制台
控制Web 地图站点的操作。管理工具允许用户管理地图服务、
服务器和文件夹。使用ArcIMS Administrator，用户可以完成
以下功能：增加并且重新配制ArcIMS 站点，执行负载平衡，管
理ArcIMS 空间服务器，向服务器分派任务，监视客户端和服务
器端通讯，自动修改Web 站点的配制，统计信息管理。在ArcIMS
中，站点管理的目的是管理IMS 系统的所有部件，支持在
Internet 上进行地图发布和实现GIS 功能。
4.2 应用实例
随着社会经济的日趋多样化，交通部门的业务工作及范围
也在不断扩大，靠原有的手工操作、图纸管理的模式已经越来
越不能满足高效管理的需要。这就决定了必须采用先进的GIS
技术及网络技术来管理业务工作，提供高效、高精度、现代化
的有力工具。
网上发布信息部分，即系统的WebGIS 部分，是将交通管
理的有关信息通过大屏幕、触摸查询和Internet 方式向公众发
布。公众可以通过相关网站了解交通信息，最新的政策发布，
查询交通状况和相关的空间信息。运行界面如图3。

此主题相关图片如下：

网上发布系统由于面向社会公众，针对不同的用户群，地
域分散，硬件设施差异大，因此采用B/S 结构。本系统采用
ArcIMS 进行网络发布，空间数据引擎采用ArcSDE，后台数据源
采用Oracle8i 数据库。基于ArcXML 的彬县交通地图配置文件
如下：
<?xml version=“1.0” encoding=“UTF-8”?>
<ARCXML version=“1.1”>
<CONF IG>
<AMP>
<PROPERTIES>|
<ENVELOPE minx=“483025.031229259” miny=
“3856719.06250288”>
maxx=“534008.375020741”
maxy=“3906375.37499712”
name=“Initial _Extent”/>
<MAPUNITS units=“decimal_degrees”/>
</PROPERTIES>
<WORKSPACES>
<FEATURESERVERWORKSPACE
name=“ifs_ws-12”>
url=“ http://data/servlet/com.esri.esri.esrimap.Esrimap”
service=“landuse”/>
</WORKSPACES>
<LAYER type=“featureclass” name=“SDE.彬县”
visible=“true” id=“0”>
<DATASET name=“0” type=“polygon”
workspace=“ifs_ws-12”/>
</LAYER>
</MAP>
</CONFIG>
</ARCXML>
利用ArcIMS 建立的WebGIS 站点具有如下特点：
（1）该系统实现了业务数据和地图数据的分类，可以使用
户负责管理和维护各自的专业数据库，完全控制数据的访问和
真正实现用户数据的自行管理。
（2）该系统实现了多现程事物处理，可以同时响应多个客
户端的并发请求，还可以扩展服务器以满足日益增长的请求。
（3）该系统通过服务器端的ArcIMS Connector，可以控制
数据是通过Web 访问还是通过局域网访问，提高了系统的安全
性。
（4）该系统除了能够实现地图的缩放、漫游、信息查询等
常规功能外，还可以实现专题图生成、缓冲区分析等决策辅助
功能。
（5）该系统能提供个性化界面，在客户端有多种定制方式。
可以利用ArcIMS 自带的VOM (Viewer Object Model) API 进行
开发，也可以使用HTML 或javascript 改变浏览工具的外观，
实现一些特殊功能。可以通过ASP、ADO 等工具实现对常规数据
的查询与输出等服务。服务器端通过改变地图配置文件，可以
把定制服务和高级服务以及工具集成起来，以满足用户的多样
需求。
5 结束语
目前，世界各国的政府和商业数据库中，80％的信息与地
理空间位置有关。地理空间信息为其他信息提供了参考基础，
为各部门组织和决策提供服务。所以，传统的终端/主机和基于
局域网的GIS 已不能满足互联网时代信息社会的要求。研究基
于Internet 和Web 操作平台的分布式地理信息系统的WebGIS，
是地理信息系统的发展方向之一。而ArcIMS 在建立WebGIS 方
面具有操作简单、响应快、安全性好等优点，将会在交通行业
得到广泛的应用。
参考文献
1 The ArcIMS3.1 Architecture and Functionality. ESRI, 2000.
2 陈彭, 鲁爱军, 周成虎. 地理信息系统导论. 北京: 科学出版社, 2000.
3 Modeling Our World. ESRI, 2000.
4 Using ArcIMS3.1. ESRI, 2000.
5 Map Objects Programmer’s Reference. ESRI, 1999.
6 宋关福, 钟耳顺. 组件式地理信息系统研究与开发. 中国图像图形学报,
1998, (5).
7 吴信才. 地理信息系统原理与应用. 北京: 电子工业出版社, 2002.
作者简介：张建军，男，副教授，博士研究生，主要研究方向
是交通工程；何卫，男，西安电子科技大学机电工程学院硕士
研究生，主要研究方向为计算机应用；王保保，男，西安电子
科技大学副教授，博士，主要研究方向为网络数据库和智能计
算、数字图像处理。