OGC的WebGIS相關標準

OGC 表示開放地理空間信息聯盟 （Open Geospatial Consortium-OGC） ，致力于提供地理信息行業軟件和數據及服務的標準化工作。

OGC在1994年到2004年期間機構名為Open GIS Consortium， 后因業務需要更名。

OGC是一個非盈利的志愿的國際標準化組織，引領著空間地理信息標準及定位基本服務的發展。在空間數據互操作領域，基于公共接口訪問模式的互操作方法是一種基本的操作方法。通過國際標準化組織（ISO/TC211）或技術聯盟（如OGC）制定空間數據互操作的接口規范，GIS軟件商開發遵循這一接口規范的空間數據的讀寫函數，可以實現異構空間數據庫的互操作。

OGC制定與推進的標準包括 WMS、WMTS、WFS、WCS、CSW、WPS等Web服務規范，及相關的GML、KML和GeoRSS規范。

相關標準化組織機構介紹

OGC（開放地理空間信息聯盟）：

是一個專門從事地理空間信息技術標準化際標準的國際組織。它成立于1994年，目前有400多個成員，包括來自不同國家和地區的公司、科研院所、髙校和政府機構等。OGC的重要工作之一就是 OWS(OGC網絡服務)研究計劃，其目的是建立一個標準的框架，讓地理信息能夠無縫地應用在各種Web、無線、基于位置的服務和主流的信息技術應用之中。

ISO/TC 211(國際標準化組織地理信息技術委員會211)：

ISO/TC 211是國際化組織于1994年設立的一個專門制定地理空間信息標準的技術委員會。TC 211制定的標準編號從19101開始。一般來說，ISO的標準更抽象，而OGC 的標準相對更具體。近年來，ISO/TC 211與 OGC 緊密合作。例如，OGC 的WMS標準同時也是ISO標準。

W3C（萬維網聯盟）：

W3C是一個從事萬維網信息技術標準化的組織。它于1994年在麻省理工學院計算機科學實驗室成立，創建者是萬維網之父TimBemers-Lee。萬維網聯盟制定了一系列規范，其中發布的 HTML、CSS、XML Schema、RDF 和 SVG 等影響廣泛。W3C 制定的 Basic GeoRSS規范盡管略顯過時，但仍在被使用。

開放規范的使用

這里要介紹的是兩類開放規范。

(1)開放數據格式。

如果某數據格式有完備的描述文檔，對于各種GIS軟件都能讀寫，并且格式的發明者沒有宣稱任何版稅的權利，那么該數據格式就是開放的。

文本格式的開放數據格式包括KML（Keyhole Markup Language, Keyhole標記語言）、GeoJSON與TopoJSON等，JPEG與PNG是柵格中開放的數據格式。

ESRI Shapefile 簡稱為Shapefile，是美國環境系統研究所公司（ESRI）開發的一種空間數據開放格式。目前，該文件格式已經成為了地理信息軟件界的一個開放標準，這表明ESRI公司在全球的地理信息系統市場的重要性。Shapefile 也是一種重要的交換格式，它能夠在 ESRI 與其他公司的產品之間進行數據互操作。

與此相反的是ESRI的文件地理數據庫（File Geodatabase)，該格式是封閉的，除了ESRI的工具之外，其他軟件不能打開與創建。

(2)開放規范。

GIS界最主要的開放規范就是OGC制定的一系列規范。國際標準化組織（ISO)技術委員會211(TC211)也是最主要的空間信息標準組織之一。目前ISO/TC 211己經完成或正在制定的地理信息國際標準約有40余項，包括《地理信息參考模型》《地理信息概念模式語言》與《地理信息術語》等。

此外，ESRI與多個其他組織合作進行開發，正在推動開放式GeoServices REST規范的使用。此規范為Web客戶端利用REST技術與GIS服務器進行通信提供了標準方法。通過ArcGIS for Server發布的Web服務遵守此規范。這意味著非ESRI的開發者可以自由地創建應用來發布與訪問符合該標準的Web服務。雖然GeoServices REST并沒有得到OGC的采納，但這是一個商業軟件自愿公開規范的典型例子。

OGC地圖服務標準介紹

OGC1999年開始 WMT1（Web Map Tested）和 WMT2 互操作項目。其中著名的GML來自WMT1的成果。在WMT2中OGC定義了三種地理參考信息模型：Web Map Server(WMS) , Web Feature Server(WFS) ，Web Coverage Server(WCS) .

• WMT1
• WMT2

網絡空間數據服務是數據層對外提供的最主要的功能服務。為了實現空間數據共享與互操作，數據層將提供符合OGC規范的國際標準訪問接口，采用OWS服務模型實現W*S服務。各服務類型將符合目前最新的協議和規范，實現地圖數據的可視化訪問。

OGC 地圖服務協議，包括 WMS、WFS、WCS、WMTS、WPS 。其中比較重要的現在用得比較多的標準是GML、WMS和WFS。

網絡地圖服務（WMS）

Web 地圖服務（WMS）能夠根據用戶的請求返回相應的地圖（包括PNG，GIF，JPEG等柵格形式或者是SVG和WEB CGM等矢量形式）。

WMS支持網絡協議HTTP，所支持的操作是由URL定義的。

有三個重要操作 GetCapabilities ， GetMap ， GetFeatureinfo 。

• GetCapabilities 返回服務級元數據。
• GetMap 返回一個地圖影像。
• GetFeatureinfo 返回顯示在地圖上的某些特殊要素的信息。　 還有一些其它操作如 DescribeLayer ， GetLegendGraphic ，GetStyles ， SetSytles 。　 事實上用傳統的觀點來解釋，GetMap 獲得的就是在桌面程序中畫在控件上的里的結果，是數據的表現。

GetFeatureInfo 更容易理解，它和幾乎所有的桌面程序上都用的 Info 按鈕功能相同，都是用來獲得屏幕坐標某處的信息，GetFeatureInfo 中的參數是屏幕坐標、當前視圖范圍等，在一定程度上也方便了客戶端的編寫。

GetFeatureInfo 可以同時返回多個圖層中的要素信息，這一點和GIS桌面應用中的操作也都是相同的。WMS還包括一些 GetLegend 之類的返回圖例信息的請求，也是完全按照桌面既有的標準定義的。

WMS全稱是“Web Map Service”（網絡地圖服務）。此標準主要定義了用于創建和顯示地圖圖像的三大操作： GetCapabilities （獲取服務能力）, GetMap （獲取地圖）和 GetFeatureInfo （獲取對象信息）。其中 GetMap 為常用操作，此操作得到一幅地圖圖像。

WFS是一個基于Web服務技術的地理要素在線服務標準，它有兩方面的作用。

一是實現地理數據的Web服務。數據服務部門建立了地理空間數據庫的系統，對外提供在線服務，用戶可以通過該標準得到自己所需要的地理空間數據。

二是用于異構系統互操作規范。兩個不同的地理信息系統可以實現異構數據互操作，包括數據查詢、瀏覽、提取、修改、更新等操作。它基于Web技術可以實現遠程互操作。

網絡地圖服務（WMS）利用具有地理空間位置信息的數據制作地圖。其中將地圖定義為地理數據可視的表現。能夠根據用戶的請求返回相應的地圖（包括PNG，GIF，JPEG等柵格形式或者是SVG和WEB CGM等矢量形式）。WMS支持網絡協議HTTP，所支持的操作是由URL定義的。

WMS提供如下操作:

• GetCapabitities：返回服務級元數據，它是對服務信息內容和要求參數的一種描述。
• GetMap：返回一個地圖影像，其地理空間參考和大小參數是明確定義了的。
• GetFeatureInfo：返回顯示在地圖上的某些特殊要素的信息。
• GetLegendGraphic：返回地圖的圖例信息。

Web Map Server（WMS）能夠根據用戶的請求返回相應的地圖（包括PNG，GIF，JPEG等柵格形式或者是SVG和WEB CGM等矢量形式）。WMS支持網絡協議HTTP，所支持的操作是由URL定義的。有三個重要操作 GetCapabilities ， GetMap ， GetFeatureinfo 。

• GetCapabilities返回服務級元數據。
• GetMap返回一個地圖影像。
• GetFeatureinfo返回顯示在地圖上的某些特殊要素的信息。

還有一些其它操作如 DescribeLayer ， GetLegendGraphic ， GetStyles ， SetSytles 。

事實上用傳統的觀點來解釋，GetMap獲得的就是在桌面程序中畫在控件上的里的結果，是數據的表現。GetFeatureInfo更容易理解，它和幾乎所有的桌面程序上都用的Info按鈕功能相同，都是用來獲得屏幕坐標某處的信息，

• GetFeatureInfo 中的參數是屏幕坐標、當前視圖范圍等，在一定程度上也方便了客戶端的編寫。
• GetFeatureInfo 可以同時返回多個圖層中的要素信息，這一點和ArcGISDesktop等也都是相同的。

WMS還包括一些GetLegend之類的返回圖例信息的請求，也是完全按照桌面既有的標準定義的。

Web地圖服務（WMS）

利用具有地理空間位置信息的數據制作地圖。其中將地圖定義為地理數據可視的表現。這個規范定義了三個操作：

• GetCapabitities返回服務級元數據，它是對服務信息內容和要求參數的一種描述；
• GetMap返回一個地圖影像，其地理空間參考和大小參數是明確定義了的；
• GetFeatureInfo（可選）返回顯示在地圖上的某些特殊要素的信息。

網絡要素服務（WFS）

Web 要素服務（WFS）支持對地理要素的插入，更新，刪除，檢索和發現服務。該服務根據HTTP客戶請求返回GML數據。

其基礎接口是：GetCapabilities，DescribeFeatureType，GetFeature　 GetCapabilities同上。　 DescribeFeatureType返回要素結構，以便客戶端進行查詢和其他操作。　　 GetFeature可根據查詢要求返回一個符合GML規范的數據文檔。GetFeature是最重要的接口。　　 其它接口如Transaction 它不僅能提供要素讀取，同時支持要素在線編輯和事務處理。

WFS對應于常見桌面程序中的條件查詢功能，WFS通過OGC Filter構造查詢條件，支持基于空間幾何關系的查詢，基于屬性域的查詢，當然還包括基于空間關系和屬性域的共同查詢。

在Web上，WFS的請求不是以SQL實現的，而是通過Filter XML來實現，可擴展性更強。WFS所返回的是查詢的結果集，從某種程度上說，區別于WMS的“數據的表現”，

WFS的結果集是由完整的Schema定義和約束的結果集，以GML為載體。這個結果集，類似于桌面程序查詢結果的數據表。

WFS的功能包括5個操作：

• GetCapabilities （獲取服務能力）
• DescribeFeatureType （要素類型特征描述）
• GetFeature （獲取對象）
• Transaction （事務處理包括增、刪、修改要素）
• LockFeature （鎖要素）

其中前三個操作為必須實現的操作，它可以獲取地理要素；后兩個為可選操作，它主要用于增、刪、修改地理要素。

網絡要素服務（WFS）支持用戶在分布式的環境下通過HTTP對地理要素進行插入，更新，刪除，檢索和發現服務。該服務根據HTTP客戶請求返回要素級的GML（Geography Markup Language、地理標識語言）數據，并提供對要素的增加、修改、刪除等事務操作，是對Web地圖服務的進一步深入。WFS通過OGC Filter構造查詢條件，支持基于空間幾何關系的查詢，基于屬性域的查詢，當然還包括基于空間關系和屬性域的共同查詢。WFS提供如下操作:

• GetCapabitities：返回服務級元數據，它是對服務信息內容和要求參數的一種描述。
• DescribeFeatureType：生成一個Schema用于描述WFS實現所能提供服務的要素類型。 Schema描述定義了在輸入時WFS實現如何對要素實例進行編碼以及輸出時如何生成一個要素實例。
• GetFeature：可根據查詢要求返回一個符合GML規范的數據文檔。
• LockFeature：用戶通過Transaction請求時，為了保證要素信息的一致性， 即當一個事務訪問一個數據項時，其他的事務不能修改這個數據項，對要素數據加要素鎖。
• Transaction： 與要素實例的交互操作。 該操作不僅能提供要素讀取，同時支持要素在線編輯和事務處理。 Transaction操作是可選的，服務器根據數據性質選擇是否支持該操作。

Web 要素服務（WFS）支持對地理要素的插入，更新，刪除，檢索和發現服務。該服務根據HTTP客戶請求返回GML數據。其基礎接口是： GetCapabilities ， DescribeFeatureType ， GetFeature。

• GetCapabilities 同上。
• DescribeFeatureType 返回要素結構，以便客戶端進行查詢和其他操作。
• GetFeature 可根據查詢要求返回一個符合GML規范的數據文檔。GetFeature是最重要的接口。

其它接口如Transaction 它不僅能提供要素讀取，同時支持要素在線編輯和事務處理。WFS對應于常見桌面程序中的條件查詢功能，WFS通過OGC Filter構造查詢條件，支持基于空間幾何關系的查詢，基于屬性域的查詢，當然還包括基于空間關系和屬性域的共同查詢。

在Web上，WFS的請求不是以SQL實現的，而是通過Filter XML來實現，可擴展性更強。

… ToDo: 有點問題。 不僅僅是查詢。 還有處理。此處僅從操作上說明，不全面。

WFS所返回的是查詢的結果集，從某種程度上說，區別于WMS的“數據的表現”，WFS的結果集是由完整的Schema定義和約束的結果集，以GML為載體。這個結果集，類似于桌面程序查詢結果的數據表。

Web要素服務（WFS）

Web地圖服務返回的是圖層級的地圖影像，Web要素服務（WFS）返回的是要素級的GML編碼，并提供對要素的增加、修改、刪除等事務操作，是對Web地圖服務的進一步深入。OGC Web要素服務允許客戶端從多個Web要素服務中取得使用地理標記語言（GML）編碼的地理空間數據，這個遠東定義了五個操作：

• GetCapabilites返回Web要素服務性能描述文檔（用XML描述）；
• DescribeFeatureType返回描述可以提供服務的任何要素結構的XML文檔；
• GetFeature為一個獲取要素實例的請求提供服務；
• Transaction為事務請求提供服務；
• LockFeature處理在一個事務期間對一個或多個要素類型實例上鎖的請求。

網絡覆蓋服務（WCS）

Web地理覆蓋服務（WCS）：提供的是包含了地理位置信息或屬性的空間柵格圖層，而不是靜態地圖的訪問。

根據HTTP客戶端要求發送相應數據，包括影像，多光譜影像和其它科學數據. 有二個重要操作GetCapabilities，GetCoverage GetCapabilities返回一個描述服務和XML文檔，從中可獲取覆蓋的數據集合。

GetCoverage是在GetCapabilities確定查詢方案和需要獲取的數據之后執行，返回覆蓋數據。

還有可選操作DescribeCoverageType。

WCS對應基于柵格數據的功能，與WMS基于矢量數據的特點相對應。

網絡覆蓋服務是面向空間影像數據，它將包含地理位置的地理空間數據作為“覆蓋（COverage）”在網上相互交換，如衛星影像、數字高程數據等柵格數據。WCS提供如下操作:

• GetCapabitities：返回服務級元數據，它是對服務信息內容和要求參數的一種描述。
• DescribeCoverage：支持用戶從特定WCS服務器獲取一個或多個覆蓋的詳細的描述文檔。
• GetCoverage：可根據查詢要求返回一個包含或者引用被請求的覆蓋數據的響應文檔。

Web地理覆蓋服務（WCS）：提供的是包含了地理位置信息或屬性的空間柵格圖層，而不是靜態地圖的訪問。根據HTTP客戶端要求發送相應數據，包括影像，多光譜影像和其它科學數據. 有二個重要操作 GetCapabilities ， GetCoverage 。

• GetCapabilities 返回一個描述服務和XML文檔，從中可獲取覆蓋的數據集合。
• GetCoverage 是在GetCapabilities確定查詢方案和需要獲取的數據之后執行，返回覆蓋數據。

還有可選操作 DescribeCoverageType 。WCS對應基于柵格數據的功能，與WMS基于矢量數據的特點相對應。

Web覆蓋服務（WCS）面向空間影像數據，它將包含地理位置值的地理空間數據作為“覆蓋（COverage）”在網上相互交換。網絡覆蓋服務由三種操作組成：GetCapabilities，GetCoverage和DescribeCoverageType。GetCapabilities操作返回描述服務和數據集的XML文檔。網絡覆蓋服務中的GetCoverage操作是在GetCapabilities確定什么樣的查詢可以執行、什么樣的數據能夠獲取之后執行的，它使用通用的覆蓋格式返回地理位置的值或屬性。DescribeCoverageType操作允許客戶端請求由具體的WCS服務器提供的任一覆蓋層的完全描述。

以上三個規范既可以做為Web服務的空間數據服務規范，又可以做為空間數據的互操作實現遠東。只要某一個GIS軟件支持這個接口，部署在本地服務器上，其他GIS軟件就可以通過這個接口得到所需要的數據。從技術實現的角度，可以將Web服務理解為一個應用程序，它向外界暴露出一個能通過Web進行調用的接口，允許被任何平臺、任何系統，用任何語言編寫的程序調用。這個應用程序可以用現有的各種編程語言實現。Web服務最大的特點是可以實現跨平臺、跨語言、跨硬件的互操作，正是Web服務中的SOAP、WSDL和UDDI保證了Web服務的跨平臺互操作的特性，所以，如何使用SOAP、WSDL和UDDI來部署、描述、傳輸和注冊一個Web服務是實現Web服務的關鍵。由于SOAP、WSDL和UDDI是一套標準，不同的廠商可以有實現這些標準的不同產品，例如SUN、APACHE、IBM、Borland等公司推出的基于JAVA平臺的Web服務工具包，以及微軟提出的.NET平臺等，這些工具為實現Web服務的開發、部署、描述提供了方便的工具，極大的降低了開發Web服務的復雜度。

切片地圖服務（TMS）

切片地圖服務（TMS）定義了一些操作，這些操作允許用戶訪問切片地圖。WMTS可能是OGC首個支持RESTful訪問的服務標準。

WPS

這些規范基本在各大主流GIS平臺和開源GIS軟件中得到支持。

Intergraph早就推出了WFS服務器和互操作開發包。

ESRI在ArcIms 中開發了支持WMS，WFS等規范的相關部件。

另：Web Processing Server（WPS）是新近推出的標準，它的功能其實我們已經耳熟能詳了。Processing即ArcView中的GeoProcessing，諸如 Union，Intersect等方法。WPS要做的就是暴露基于URL接口來實現客戶端通過WebService對此類方法的調用、并返回數據。這些規范基本在各大主流GIS平臺和開源GIS軟件中得到支持。

MapInfo8.5也已經增加了能訪問WMS和WFS服務，也有讀取GML數據的借口功能。

GeoServer，MapServer地圖服務器扮演向網絡中的客戶端提供地圖服務的角色。這類地圖服務器可以接收統一規范的WMS和WFS請求（request），返回多種格式的數據。這個過程有WMS/WFS規范的嚴格規定， 所以，對客戶端來說其地圖服務器的實現究竟是什么并不會造成太大影響。這樣的規范，為公共的、聯合的地圖服務創造了可能。

OpenLayers/MapBuilder，uDig，QGIS這些客戶端軟件分為瀏覽器和桌面客戶端程序兩種。以OpenLayers為代表的 B/S 系統客戶端現在已經非常強大，它可以封裝WMS請求，在瀏覽器上實現地圖的切片載入功能。另外拖動、縮放都功能也非常完善，可以實現跨瀏覽器操作。最近的OpenLayers版本還支持了矢量編輯功能，可以通過WFS-t提交。而傳統的桌面客戶端程序功能則更加強大，支持多種包括WMS和WFS在內的 數據源，另外編輯功能、操作性也要比瀏覽器中的強大。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的OGC的WebGIS相关标准的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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