来源：第三维度
    作者：刘艳,马劲松，程旭
    单位：西藏大学城市与资源学系
          南京大学地理与海洋科学学院

    摘要：当前，WebGIS技术发展迅速，将不断成熟的Web3D技术应用于GIS的网络三维方向已有不少解决方案，而利用AJAX技术的优势可避免其中的插件下载问题。本文将ASP_NET AJAX 技术与Web3D技术相结合进行尝试，首先概述了AJAX技术的含义，之后较为详细地介绍了ASP.NET AJAX框架的原理机制。利用该框架中页面局部刷新的功能对Web3D进行了可行性研究和实验，并提出了初步的解决方案。将该技术与其他实现方案相比较可以看出，该解决方式在WebGIS应用中具有一定的现实意义。

    1 引言

    WebGIS是基于因特网平台、客户端应用软件采用www协议运行在万维网上的地理信息系统[1]，当前已成为实现地理信息互操作和地理信息Web服务的关键技术。

    由于webGIS技术的重要性，人们越来越关注webGIS的研究、开发和应用，而且推出了大量的GIS平台产品。然而，webGIS的复杂性使其实现起来具有一定的难度，尤其是在三维方面。当前的Web3D技术已经较为成熟，Web3D的主流呈现方式基本是通过Applet或Active)(控件下载的方法予以实现。例如，LIVE SEARCH MAPS的强大3D效果需要下载Virtual Earth 3D软件进行支持。

    而AJAX技术炙手可热，基于AJAX的网络地理信息服务不断涌现，微软也推出了颇具特色的ASP.NET AJAX技术，从Atlas到ASP.NET AJAX 的正式版，以及未来的Vs2o08环境中的直接集成。可见，AJAX 技术正逐渐走向主流。那么，如果用户为了安全性而希望通过避免下载控件或软件来实现Web3D的显示功能，在B/S的架构中利用ASP.NET AJAX技术不失为一种较好的解决方案。

    2 AJAX技术概述

    早在2005年，Garrett就提出了AJAx一词，根据他的定义，AJAX技术包括以下内容：

    (1)使用基于XHTML和CSS标准的表示方法；

    (2)使用Document Object Model(CoM)进行动态显示和交互；

    (3)使用XML和XsLT进行数据交换和操作；

    (4)使用XMLHttpRequest与服务器进行异步通信；

    (5)使用JavaScript绑定以上技术[2]。

    从以上即可发现，AJAX并不是一门新技术，而是一种技巧，是对现有web技术如Ⅺ 几、JavaScript等技术的一种融合 这个词的提出使得这些技术深受重视，并发挥出极大的作用。

    AJAX的工作模式与传统的web应用模型相比有了明显的提高。在传统的模式下，大部分界面上的用户动作触发一个连接到Web服务器的H1vrP请求，服务器完成一些处理如接收数据、处理计算，或者访问其它数据库系统，最后返回一个HT 页面到客户端。这是同步请求页面的方式，用户需等待页面刷新而无法进行任何操作。

    然而，在异步通信的模式下，浏览器通过XmlHttpRequest对象异步发出HTTP请求。在服务器处理这一请求时，用户界面不发生变化，用户依然可以对页面进行操作。当服务端将处理结果以Ⅺ 几格式返回浏览器后，浏览器端的AJAX Engine解析数据，并基于CoM用JavaScript脚本语言更新需要变化的页面。两种工作模式的比较如图1所示[3]。

a 传统web应用模型               b AJAX web应用模型
图1 AJAX工作模式和传统Web工作模式的比较

    AJAX技术的优点不言而喻，它可以不对页面进行完整的刷新，从而降低数据传输量，只请求所需要的数据[ 。总之，在网页中使用AJAX技术的最终目标是为了提高用户体验，让用户在浏览该站点时感到更加便捷。

    3 ASP.NET AJAX框架的原理机制

    ASP.NET AJAX框架基于ASP_NET 2.0所开发，如图2所示。加于其上的是ASP.NETM AX的服务端和客户端两个部分。

图2 ASP.NETAJAX组成

    服务端的ASP_NET AJAX Extensions提供了序列化和反序列化的能力，即数据对象和JS0N字符串之间的转换，还提供了客户端访问Web Services的方法以及extender模型，利用此模型能够编写一个控件来对另一个控件提供额外的AJAX功能。

    与服务端平行的是客户端的Microsoft AJAX Library，它提供了JS的基础扩展，拓展了在原生对象中没有的方法，例如Array可以当作栈来使用；提供了浏览器的兼容层，省去了为不同浏览器编写不同JavaScript代码的麻烦，它支持IE、FireFox、Opera和Safari浏览器；提供了面向对象的类型系统，方便写出易于维护、便于扩展的代码；提供了异步通信层，相当于将XmLHttpRequest对象进行封装并扩展了一定的功能，便于服务器交互；提供了客户端基础类库，即在开发时可使用客户端组件模型如component模型、behavior模型和control模型的基础类库。

    ASP_NET AJAX Control toolkit是基于这两套组件开发的另一套组件，它由社区支持，是一个使用服务器端extender模型和客户端behavior模型开发的完全开源的组件包，可以轻松实现相当多的AJAX效果[5 ]。

    如上所述只是ASP.NET AJAX的大体架构，那么其中具体的异步刷新机制如何实现呢?如图3所示，当注册了一个异步提交的按钮时，它和传统提交方式不同，并不是直接被提交到服务端的Init方法，而是被页面中的PageRequestManager所截获，截获之后判断这次是传统提交还是异步提交：如果是传统提交，则正常进入生命周期；

    如果是异步提交，则通过使用XmlHttpRequest来收集页面上的所有信息，之后将Form和自定义的Header发送给服务器端，服务端依然是经历一个完整的生命周期。页面上的ScriptManager通过对H眺R进行检查，之后使用已经准备好的方式替换掉默认的输出方式，因而在页面的周期进行到Render方法时即会输出ScriptManager存在的一个方法，客户端对此进行解析，更换UpdatePanel中的代码，就实现了异步刷新[7]。

图3 ASP.NETAJAX的异步刷新机制

    4 WebGIS三维网页的设计与实现

    ASP.NETAJAX为实现webGIS 3D提供了有力的支持，它的主要控件为UpdatePanel，同时还提供了Timer和UpdatePrOGREss控件，开发者只需在页面中加入这些控件就可以使web UI的设计接近于桌面应用程序的设计。虽然两者实现原理有本质上的区别，但两者所呈现给客户的显示状态已经有了某种程度的相似性。本实验所编写的网页就是利用UpdatePanel和UpdatePrOGREss控件来实现三维图像的动态更新，虽然实现原理和方法步骤并不复杂，但这种方式为Web3D的具体实现提供了新的思路。具体操作步骤如图4所示。

图4 实验步骤流程

    (1)安装成功ASP.NET AJAX扩展框架以后新建一个ASP.NET AJAX—Enabled Web Site。

    (2)在页面上添加一个UpdatePanel控件和up—datePrOGREss控件，四个Button按钮，其Text属性分别设置为up、down、left和right，在UpdatePanel中拖入一个image控件。updatePr0gress控件中的AssociatedUp—datePanelID属性设为UpdatePanell，其中添加“正在生成，请等待⋯”字样。

    (3)客户端单击按钮时，服务器端生成三维图像，并将图像以Jpeg格式保存于硬盘上。服务端的三维图像可通过程序员自己编写3D引擎来完成，根据数据源的格式例如XMI，文件提取坐标数据点生成三维模型，有着较大的自由度，本文以生成单个多边形物体来示意。之后，将im—age控件的ImageURI 属性设置为该图像在服务端的路径，用户在浏览器端就可通过image控件观察到三维图像。

    (4)在页面上加入的按钮用于控制所生成的三维图像。在此实验中，分别添加上、下、左和右四个按钮用于控制三维图形朝四个方向的旋转，每单击一次按钮则服务器生成并回发一幅图像，以达到网页元素与三维显示的交互性；同时，编写代码将服务端所生成的前一幅图像删除，以便释放服务器硬盘空间。实验结果如图5所示。

图5 实验结果

    在实际应用场景中，例如地图网站，如果需要实现三维交通路线图，就可通过用户输入道路的起点和终点位置，之后通过服务器在线生成道路场景的三维图像，从起始点场景逐步过渡到目的地，给用户以三维体验。针对web3D的显示方式，Cult3D、Viewpoint、GI 4Java和Flatland等繁多的公司都提出了自己的解决方案。要在互联网上观看三维效果，都需要下载不同大小、种类繁多的插件。那么，使用ASP.NET AJAX技术的优势就是Flash、Java Applet和ActiveX等需要下载，是安装插件的技术所无法比拟的。

    与JAVA3D相比，JAVA3D需要JVM 的支持。不同平台有它自己的3VM，只要支持JVM，即可运行JAVA Applet。

    Netscape和IE都支持，而ASP.NET AJAx支持四种浏览器，提升了用户体验。国内目前的WebGIS应用多数处于2D应用阶段，而三维webGIS的实现方式又过多地限制于插件。因此，利用AJAX技术可以较好地克服这些不足之处，是实现三维webGIS的一种新方法。

    5 结束语

    本实验可以成功地在客户端通过运行测试，通过图像的动态刷新提高其客户端的浏览效果，有着较好的应用前景。但是，该方法在实际使用中仍将产生某些问题。由于该B/S模式中采用服务端进行图像即时生成的模式，那么对服务器所造成的压力会相当大；因为客户端不断需要显示三维图像，那么IE缓存中所保存的图片数目将会随着动态显示的时间增加而增大，即使图片以JPEG格式存储，它们所占据的IE缓存空间仍会很大，用户在多次操作之后可能需要手动清空IE缓存；以图像不断刷新的方式呈现将会减少与用户的交互性。该方法所存在的以上问题相信随着研究的深入将会得到解决。

    参考文献：

    [1] 侯静，魏连雨.WebGIS在路面管理系统中的应用EJ].交通与计算机，2004，22(2)：78—80

    [2] Garrett J J.hJAX：A New Approach to Web Applications[EB/OL]、[2006—02—12].http://www.Adaptivepath.corn/publlcations/essays/archives/000385.php.

    [3] 徐卓揆，刘德钦，林宗坚.AJAx技术在WebGIS中的应用[J].测绘信息与工程，2007，32(1)：3-5.

    [4] 杨华.AJAx及在ASP.NET中的实现[J].现代电子技术，2006(12)：79—82.

    [5] Esposito n Introducing Microsoft ASP.NET AJAX[M].Microsoft Press，2007.

    [6] Gibbs M，Wahlin n Professional ASP.NET 2.0 AJAX[M].W rox，2007.

    [7] 赵勘.深入浅出ASP.NET AJAX系列[EB/()L].[2007—03一os].http://jeffreyzhao.cnblogs.corn/.