使用ArcGIS REST構(gòu)建高性能WebGIS服務(wù)

周兆濱、王琴、顧 亮、張永軍

（1. 北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所，北京 100120；2. 中國國際工程咨詢公司，北京 100048）

0 引 言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，兩者的結(jié)合日趨緊密，WebGIS體系結(jié)構(gòu)也在不斷地發(fā)生變化，由傳統(tǒng)的C/S體系到B/S體系，再到目前的RIA體系。每一次發(fā)展都給GIS注入了新的活力。目前流行的RIA技術(shù)包括Silverlight、Flex、JavaFx等，但是無論使用哪一種RIA技術(shù)，最終都需要ArcGIS REST來提供服務(wù)。

本文將詳細(xì)介紹使用REST構(gòu)建可靠、安全、高性能的WebGIS服務(wù)。

1 REST概述

REST，即表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移，是Roy Fielding在其2000年的論文中首次提出的一種軟件架構(gòu)。具體地說，REST用來定義一個Web服務(wù)應(yīng)用程序編程接口（API），通過HTTP來進(jìn)行資源管理，例如CRUD（創(chuàng)建、讀取、更新和刪除）。

ArcGIS REST中，CRUD意味著創(chuàng)建/讀取/更新/刪除地圖服務(wù)的子組件，也就是一個層。一個功能齊全的REST地圖服務(wù)可以讓使用者建立層，讀取層，更新層，或刪除層。REST類型的Web服務(wù)遵循以下基本原則：

設(shè)定地址資源：可以使用一個網(wǎng)址訪問任何資源；

通用接口：標(biāo)準(zhǔn)的Put,Get,Post和Delete操作都需要得到請求才能完成；

無狀態(tài)消息：每個請求都是獨立的，每個請求都必須包括自己的參數(shù)，來完成操作；

表達(dá)：請求結(jié)果的渲染可以通過多個形式實現(xiàn)，例如地圖和影像，XML和JSON。

ArcGIS Server 9.3中引入了創(chuàng)新的和強(qiáng)大的基于REST的Web服務(wù)架構(gòu)。面向ArcGIS Server的REST API是對SOAP API的增強(qiáng)和改進(jìn)。

2 REST服務(wù)的創(chuàng)建和發(fā)布

ArcGIS Server發(fā)布的GIS服務(wù)都可以通過各級端點或者統(tǒng)一資源定位器（URL）訪問針對REST API開放的所有資源和操作。

創(chuàng)建和發(fā)布REST服務(wù)包括以下幾個部分的內(nèi)容：

1）服務(wù)支持的類型——根據(jù)需要建立ArcGIS Server服務(wù)類型。服務(wù)類型包括地圖服務(wù)、地理編碼服務(wù)、地理處理服務(wù)、幾何服務(wù)、圖片服務(wù)、地球模型服務(wù)（Globe服務(wù)）和網(wǎng)絡(luò)分析服務(wù)。

2）創(chuàng)建GIS資源——根據(jù)服務(wù)類型，創(chuàng)建地理信息系統(tǒng)資源。不同類型的服務(wù)需要不同類型的地理信息系統(tǒng)資源，而這些資源分別可以在不同的ArcGIS模塊中創(chuàng)建。

3）發(fā)布資源與服務(wù)——使用REST API將資源發(fā)布為Web 服務(wù)，這樣，這些服務(wù)就可以被Internet或Intranet客戶端應(yīng)用程序遠(yuǎn)程調(diào)用。

4）瀏覽服務(wù)——在ArcGIS Server的服務(wù)瀏覽器中瀏覽服務(wù)和服務(wù)目錄。服務(wù)目錄格式是基于ArcGIS Server REST API的HTML。通過服務(wù)瀏覽器，可以瀏覽服務(wù)器內(nèi)容，查看可用的GIS Web服務(wù)，獲取對開發(fā)的有用信息，可以測試用戶自定義的服務(wù)。

5）管理服務(wù)——通過ArcCatalog，ArcGISServer管理器，或者通過REST API管理控制臺來停止，啟動或暫停這些服務(wù)，更新緩存，并且啟用/禁用服務(wù)瀏覽器。

3 應(yīng)用REST服務(wù)

從根本上說，REST API就是由網(wǎng)址組成的，所以使用REST API的過程分為以下四個步驟。

1）構(gòu)建請求網(wǎng)址；

2）發(fā)送請求到ArcGIS Server；

3）接收服務(wù)器的響應(yīng)；

4）解析和使用服務(wù)器響應(yīng)。

可以基于多種客戶端訪問REST服務(wù)，如使用Flex、Silverlight、python、javascript、Asp.Net等客戶端訪問REST建立好的各種服務(wù)。例如，使用ArcGIS Server Flex API可以實現(xiàn)：

1）互動顯示用戶數(shù)據(jù)的地圖；

2）執(zhí)行服務(wù)器上的一個地理信息系統(tǒng)模型，并顯示模型結(jié)果；

3）在ArcGIS Online基礎(chǔ)地圖上顯示用戶數(shù)據(jù)；

4）查找用戶地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的要素或?qū)傩裕@示查找結(jié)果；

5）搜索地址，并顯示搜索結(jié)果；

6）創(chuàng)建Mashups（整合來自多個網(wǎng)站源的信息）。

使用ArcGIS Server Flex API訪問ESRI網(wǎng)站上REST服務(wù)的效果。

肉牛在不同年齡階段中飼料利用率也存在比較大的差異性，如犢牛期的肉牛生長發(fā)育速度比較快，對于各種營養(yǎng)物質(zhì)也有非常大的需求量，其飼料利用率相對比較高。但是隨著肉牛年齡的不斷增長，導(dǎo)致肉牛采食量不斷增加，體內(nèi)脂肪沉積量也得到一定程度的提升，使飼料利用率開始降低，這時攝入的營養(yǎng)物質(zhì)多用來維持肉牛的生存需求。因此還需要結(jié)合不同生長時期進(jìn)行飼料的合理選擇，以提升肉牛的飼料利用率。

下圖將不同地區(qū)的人口年齡分布使用餅狀圖表示出來，其使用的REST服務(wù)地址為：http://sampleserver1.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/Specialty/ESRI_StatesCitiesRivers_USA/MapServer/0

4 REST服務(wù)的安全性與性能

4.1 安全機(jī)制

ArcGIS網(wǎng)絡(luò)管理器中基于角色的安全機(jī)制可以確保Web服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及所有提供服務(wù)的安全。

REST API安全機(jī)制與ArcGIS Server中安全規(guī)則相互配合。通過ArcGIS管理器產(chǎn)生令

牌或者登錄到服務(wù)，可以使所有服務(wù)具備安全機(jī)制。

4.2 提升性能

4.2.1 緩存

緩存是改善REST地圖性能的關(guān)鍵技術(shù)。實時創(chuàng)建地圖是最耗時的，所以從地圖高速緩存中找回地圖將大大提高性能。最好的方法就是建立一個緩存地圖。如果存儲空間不受限制，高速緩存是最佳的選擇方案。

4.2.2 響應(yīng)格式

REST服務(wù)應(yīng)對每個請求能夠返回四種不同的響應(yīng)格式：HTML格式，JSON，圖片或KMZ（壓縮版本的KML，或鎖孔標(biāo)記語言）。默認(rèn)情況下，響應(yīng)格式是HTML和嵌入圖像的HTML。

四個響應(yīng)格式中，圖片和JSON具有最好的綜合效果。圖片提供了最快的響應(yīng)速度，而JSON不僅返回元數(shù)據(jù)，而且提供鏈接來下載圖片。JSON比KMZ更加簡單并且節(jié)省帶寬。

另外，還可以通過改變壓縮和響應(yīng)格式的設(shè)置來提高REST服務(wù)的性能，所有性能相關(guān)的設(shè)置可以通過修改rest.config配置文件來實現(xiàn)。

5 結(jié)論

REST服務(wù)相比以前的SOAP服務(wù)具有很明顯的優(yōu)勢。通過ArcGIS REST，能夠建立可靠、安全、高性能的GIS服務(wù)。為基于ArcGIS REST服務(wù)的Flex、Silverlight等RIA應(yīng)用提供了良好的服務(wù)基礎(chǔ)。將RIA技術(shù)與REST服務(wù)相結(jié)合，可實現(xiàn)完美的WebGIS。

[1] ESRI中國有限公司.ArcGIS9.3新特性,2009.

[2] ESRI中國有限公司.ArcGIS Server9.3REST基礎(chǔ)教程,2009.

[3] 劉光,唐大仕.Web GIS開發(fā):ArcGIS Server與.NET[M].清華大學(xué)出版社,2009.

[4] 汪旻琦.基于ArcGIS Server的企業(yè)級GIS系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用,2007.