5-1 前言
自從1960 年代加拿大地理資訊系統（CGIS）開始運作至今已有 40 年歷史，在 GIS 應用仍繼續發展推動的同時，GIS 和計算機的領域受到相當程度的重視。此架 構模式改變了GIS 處理圖形資料的方式，稱為 DGIS(分散式地理資訊系統)。而 DGIS 並將傳統桌上型單機作業之 GIS 概念延伸至網際網路(WEB)，以能符合現行系統圖 資處理之需求。而此種以分散式概念延伸至網際網路的架構稱之為網際網路地理資 訊系統（WebGIS 或 Internet GIS）。
所謂WebGIS，從字面上看來，即表示不再是用紙張來傳遞，而是利用電子訊 號，因此有著許多絕對的優勢是以往使用傳統地圖無法完到的，例如：查詢圖層分 析、路徑規劃、及時訊息傳遞…等。 WebGIS 是結合 INTERTNET 來擴展地理資訊 系統功能的新技術。人們透過WebGIS 所提供的基本概念、設計原理、功能特點…
等，滿足使用者本身不同的應用需求，進行與地理資訊系統相關方面的處理及分析，
如今地理資訊系統已可輕易地在個人電腦上，因此，地理資訊系統是因運電腦系統 而生。但由於網際網路的蓬勃發展，各GIS 產品製造商也致力於開發 Web Base 的 相關性產品，電子地圖才能走向大眾化普及化。目前已有許多GIS 廠商推出 Internet 上GIS 的方案，如 ESRI 公司的 ArcView IMS、MapObjects IMS 及 ArcIMS、 AutoDesk 公司的MapGuide、MapInfo 公司的 Mapxsite、Mapxtreme、 Intergraph 公司的 GeoMedia Web Map 等。使用者只要透過網際網路瀏覽軟體，就能獲得許多豐富的地圖資訊。
至目前為止，Google Map 與 Google Earth 為最主要之代表。
人類在進入 21 世紀後，INTERTNET 技術也正在改變著全世界，而社會對地理 資訊系統的需求也在不斷地增長，為日新月異的科技領域往前邁向一大步。日後，
該如何善加運用3S（GIS:地理資訊系統；RS:遙感探測；GPS:全球定位系統）技術，
融合為一體，彼此互動互補。也是現今一直不斷在研究的課題。
我們針對Web GIS 的技術來說，大致上可分為 CGI、Plug In、Java Applet 及 FLASH 四種，說明如下:
1. 共通閘道介面（Common Gateway Interface；CGI）
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Web GIS 最先使用的方法是 CGI 技術。GIS 廠商在其成熟產品的基礎上發 展 Intranet 解決方案，通常採用 CGI 方案，即提供專用空間資料的 Web 管道。
CGI 是一種連接應用軟體和 Web Server 的標準技術，是 HTML 的功能延伸。
HTML 超文字語言是一種不可在瀏覽器中編輯的靜態式文件，它的設計原則是顯 示資料和文件，而不是處理資料，因而不能用來產生動態的資訊，缺乏互動性。
但是，靈活易用的 CGI 介面與 HTML 的結合實現了互動式的動態連結。由於 CGI 是 Web Server 上可執行的程序，任何人要與 Web Server 進 行溝通，都可以 透過CGI 介面。基本上所有的計算機語言都可以用 來開發 CGI 介面，最常用的 幾種包括C、C＋＋、Perl 和 VB。Web 一 出現，CGI 技術很快就被用於建構能 產生動態地圖的Web 網站。
2.嵌入式介面(Plug-Ins)
因為 CGI 的系統僅提供給用戶端有限的 GIS 功能，傳給用戶的資訊都是靜 態的，而且Client side 的 GIS 操作都需要由 Server 來處理。解決這個問題的方法 是把一部分Server 上的功能移到 Client side 上，這樣不僅加快了使用者操作的反 應速度，而且也減少了網上的流量。但標準 WWW 瀏覽器只提供了一些最基本 的瀏覽和導航功能，而缺乏處理地理空間數據的能力。解決方法之一，是安裝能 與瀏覽器交換資訊的專門GIS 軟體。這種增加瀏覽器功能的方法就叫嵌入式介面
（Plug-Ins）。目前這種嵌入式軟體已被普遍採用，在多媒體領域尤為明顯。這 種嵌入式軟體不但可以增加瀏覽器處理 地理空間資料的能力，使人們更容易獲 取地理數據，而且可以減少Web Server 的流量，從而使 Web Server 更有效的為 更多使用者服務，因為大多數使用者的資料處理能力都可以由瀏覽器嵌入式軟體 來完成。
3. Java Applet
儘管嵌入式軟體可以和瀏覽器一起有效地處理空間資料，但這種方法仍有 不少缺陷。首先，它將導致用戶端負擔過重，因為幾乎每個軟體廠商都希望它的 軟體能與網際網路兼容。顯然這是不符合標準瀏覽器的設計概念；其次，眾多嵌 入式軟體的管理會成為 資訊技術部門的一個大問題，因為無論任何人，只要可 以連入網 際網路，就都可以下載安裝最新的嵌入式軟體。為解決上述問題， 網 際網路程式語言應運而生。目前最普及的網際網路程式語言是 Java，另一種語
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言是由微軟公司提出的Active X。與 Java 相比，Active X 目前還沒有解決非常重 要的網路安全問題。
4. FLASH
近一兩年由 Macromedia 公司所發展的 Flash 亦有人將之拿來發展 Web GIS。雖然 Flash 表面上亦能做出品質精美的電子地圖，但由於此一技術所發展 的Web GIS 並不能完全符合 GIS 的精神，暫不做任何討論。
Web GIS 系統研發最初採用通用網路介面技術，以及相繼發展起來的 IDC、
ASP、ISAPI、NSAPI 等技術方法，後來又產生了被稱為”插件”(PLUG-in)的應用技 術。目前採用比較流行的技術，一是Java 語言，包括 Java 子程式 Applet 和 Java 虛 擬技術(VRM)等；二是採用 ActiveX 控件及 COM 組件物件模型等網路研發技術。目 前採用四種技術方法實現的Web GIS 系統平台在許多領域都有廣泛的應用。
5-2 大型影像資料庫的資料管理需求和系統設計原則
影像資料作為空間資料的一種載體,在地理資訊領域中的地位變得越來越重 要。近年來，影像空間資訊技術朝向多感測器、高空間解析度 、高光譜解析度與高 時間解析度之發展，影像資料已成為地理資料中之『巨量資料』，因此如何有效地 管理這些大型的影像資料，使之能夠為我國的空間資料基礎設施，是一個值得深入 研究的問題。有關巨量影像資料庫的研究從20 世紀 80 年代末開始初見端倪，到 21 世紀初，已有若干初步成果，也推出了一些巨量影像資料庫管理系統，如國外ERDAS 公司的 Image Catalog、ERSI 公司的 ArcSDE 網格資料管理模組，而 ERSI 公司的 ArcIMS 為其中主要的代表。然就實際應用觀點而言，目前市場的地理資訊系統與空 間資料庫仍無法有效儲存、管理、展示大型且巨量的影像資料，不易在網路上展示 巨量的影像資料，也難以在網路上以有限的頻寬展示大型三維立體化影像。
隨著目前影像空間資料獲取快速成長，如何設計滿足「在網路上可展現或即時 瀏覽大型的三維影像資料」之需求，為目前對影像空間資料管理系統所面臨的一項 挑戰。
作為一個以影像資料管理為核心內容的大型巨量無縫影像資料庫管理系統,應 該滿足以下一些需求：必須滿足多解析度的特性，即支援多解析度影像金字塔的結 構，必須具有高效的空間索引和空間查詢特性，能夠整合化地管理多種資料源，同
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時高效地管理影像資料的詮釋資料，必須考慮商用資料庫的支援，所能管理的影像 資料量必須是巨量的，應該達到TB (1TB =106M) 級，採用有效的壓縮演算法對資料 進行壓縮，從資料視覺化的角度上講，應該以零延遲作為系統追求的目標。
針對以上的資料管理要求，系統設計應該採用以下的原則。
(1)資料的獨立性和共用原則。資料的獨立性是指要管理的資料與應用程式之間是分 離的，這樣就使得同樣的資料可以被不同的應用程式使用。共用原則是指對資料 的存儲和管理不依賴於某個特定的軟體系統，從而提高資料存儲和管理的可操作 性和延續性。
(2)開放性原則。開放性原則主要包括資料的開放性和系統的開放性。資料的開放性 原則是指系統可以讀取多種影像資料格式。系統的開放性是考慮到系統的統一性 和實施的可操作性，要使各級系統既相互聯繫又相對獨立，保證系統具有良好的 開放性。
(3)資料庫的可擴展性原則。由於影像資料生產的週期一般來說比較長，隨著新資料 源的出現和用戶需求的增加，資料庫中所包含的資料種類可能還會增加，因此就 要求系統具有一定的可擴充性。當增加新種類的資料時，系統只要在原來的基礎 上增加一個對新資料的管理模組和若干資料庫表後，就可實現對新資料的存儲和 管理。
(4)資料檢索和管理的高效性原則。資料管理和檢索是影像資料管理的核心，因此如 何高效地實現“知道有什麼資料、在什麼地方、迅速提取資料並加工成用戶所要 求的資料＂是設計系統時考慮的一個主要因素。
5-3 Arc IMS 的工作原理與特點
Internet Map Server for ArcView(簡稱 ArcIMS)，服務器端有兩個服務過程 Web Server 和 GIS Srver 即可以在一台主機上也可以分別在兩台主機上運行，兩者通過 TCP/IP 協議執行通信。在 Web Server 端運行一個擴展 DLL：ESRIMAP，在 GIS Srver 端執行著WebLink 應用，透過這兩部分能有效地把 Web Server 和 GIS Srver 連接起 來。客戶(Client)端的 Web 瀏覽器通過 Web 服務器與 ArcView 應用程式執行通信。
用戶發出的地圖請求由 MapObjects(ArcView)應用程式執行處理，而結果以資料、
HTML 文件以及 GIF/JPEG 影像資料返回給用戶。任何的 GIS 資料處理和繪圖工作
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都由服務器(Server)端的 ArcView 應用程式完成。
目前瀏覽器提供的對於交互操作功能有限。為解決這個問題 ESRI 研發了一個 Java 子程式(Java Applet-MapCafe)它可以在客戶端提供一些簡單的圖形交互操作功 能。當一個用戶端連接到服務器端的ArcIMS Web 的點後，MapCafe 就自動下載到 客戶端的 Web 瀏覽器，為客戶端 Web 瀏覽器和服務器端的 ArcView 之間建立一個 交互、易使用的製圖、GIS 功能介面。ArcIMS 的系統運作特徵：
目前瀏覽器提供的對於交互操作功能有限。為解決這個問題 ESRI 研發了一個 Java 子程式(Java Applet-MapCafe)它可以在客戶端提供一些簡單的圖形交互操作功 能。當一個用戶端連接到服務器端的ArcIMS Web 的點後，MapCafe 就自動下載到 客戶端的 Web 瀏覽器，為客戶端 Web 瀏覽器和服務器端的 ArcView 之間建立一個 交互、易使用的製圖、GIS 功能介面。ArcIMS 的系統運作特徵：