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本书主要介绍WebGIS的开发基础和方法，以OpenLayers技术为开发框架，详细介绍了空间数据处理与存储、GeoServer地图发布、地图服务访问、OpenLayers组件与开发入门，以及多源数据加载、图形绘制、OGC服务、WebGIS三维开发基础，并给出了典型的项目应用开发案例。本书内容由浅入深，配以丰富的开发示例，能够迅速提高读者开发WebGIS的技术水平和动手能力。本书适合作为高等学校地理信息系统相关专业的教材或教学参考书，也可供从事相关领域的工作人员参考。

目    录 
入门篇
第1章  WebGIS概述    3  
1.1  Web的发展    3  
1.1.1  互联网和移动网    3  
1.1.2  从Web站点发展为Web服务    5  
1.1.3  从SOAP发展为REST    6  
1.1.4  从Web1.0到Web2.0、Web3.0    6  
1.2  GIS简介和发展历程    8  
1.2.1  GIS简介    8  
1.2.2  GIS发展历程    10  
1.3  WebGIS的起源和概念    11  
1.3.1  WebGIS的起源    11  
1.3.2  WebGIS的概念    13  
1.4  WebGIS的功能和应用    14  
1.4.1  WebGIS的功能    14  
1.4.2  WebGIS的应用    15  
1.5  WebGIS的优点、挑战和发展机遇    17  
1.5.1  WebGIS的优点    17  
1.5.2  WebGIS的挑战    18  
1.5.3  WebGIS的发展机遇    18  
1.6  常用的GIS软件    19  
第2章  WebGIS基础技术    23  
2.1  计算机网络基础    23  
2.1.1  计算机网络概述    23  
2.1.2  计算机网络的分类    25  
2.1.3  基本的网络互联设备    27  
2.2  TCP/IP协议    29  
2.2.1  TCP/IP模型    29  
2.2.2  IP地址的原理    30  
2.2.3  IP端口    33  
2.2.4  域名系统    34  
2.2.5  URL    35  
2.3  HTTP、HTTPS、WebSocket    37  
2.3.1  HTTP    37  
2.3.2  HTTPS    38  
2.3.3  WebSocket    39  
2.4  WebGIS的体系结构    40  
2.5  Web服务器    42  
2.6  实现Web的主要技术方案    44  
2.7  Ajax简介    46  
2.8  HTML、CSS、JS简介    50  
2.9  JSON、XML简介    51  
第3章  WebGIS技术原理    55  
3.1  参考椭球体与坐标系    55  
3.1.1  大地水准面    55  
3.1.2  参考椭球体    56  
3.1.3  坐标系    57  
3.2  地图投影    60  
3.2.1  地图投影的概念    60  
3.2.2  地图投影的分类    60  
3.2.3  墨卡托投影    62  
3.2.4  Web墨卡托投影    63  
3.2.5  EPSG    65  
3.2.6  投影库Proj4js    66  
3.3  地图坐标系与屏幕坐标系的映射    67  
3.3.1  屏幕坐标系    67  
3.3.2  逻辑坐标与屏幕坐标的映射    67  
3.4  WebGIS的地图渲染    68  
3.4.1  基于SVG的地图渲染    68  
3.4.2  Canvas地图渲染    75  
3.4.3  WebGL渲染技术    77  
3.5  WebGIS空间数据组织    80  
3.5.1  WebGIS空间数据的特点    80  
3.5.2  基于GeoJSON的空间数据表达    81  
3.5.3  基于GML的空间数据表达    86  
3.5.4  基于KML的空间数据表达    89  
3.6  地图切片    90  
3.6.1  地图栅格切片    90  
3.6.2  地图矢量切片    91  
3.6.3  地图栅格切片与地图矢量切片的对比    99  
第4章  WebGIS的Web服务    101  
4.1  从Web站点到Web服务    101  
4.1.1  Web服务的产生及优势    101  
4.1.2  Web服务对地理空间产业的影响    103  
4.2  地理Web服务的功能    104  
4.2.1  地图和要素服务    104  
4.2.2  分析服务    105  
4.2.3  数据目录服务    106  
4.3  Web服务的接口类型    106  
4.3.1  SOAP风格的Web服务    106  
4.3.2  REST风格的Web服务    107  
4.3.3  SOAP和REST的对比    108  
4.4  互操作和地理Web服务标准    109  
4.4.1  基于Web服务的互操作    109  
4.4.2  Web服务的标准    110  
4.4.3  标准化机构面临的挑战    116  
4.4.4  Web服务的优化    116  
第5章  地图发布    119  
5.1  地图发布的常用工具    119  
5.1.1  常用工具简介    119  
5.1.2  QGIS的安装    120  
5.1.3  GeoServer的安装    120  
5.2  地图数据的获取    121  
5.2.1  矢量数据的获取    121  
5.2.2  栅格数据的获取    122  
5.3  地图投影与地图校正    122  
5.3.1  地图投影    122  
5.3.2  地图校正    123  
5.4  使用QGIS编辑地图    123  
5.4.1  QGIS使用设置    123  
5.4.2  添加数据    124  
5.4.3  编辑数据    124  
5.5  使用QGIS定制地图样式    125  
5.5.1  符号化配置    125  
5.5.2  颜色修改    126  
5.5.3  注记配置    126  
5.5.4  比例尺配置    127  
5.5.5  样式导出    128  
5.6  使用GeoServer发布地图    129  
5.6.1  启动GeoServer服务    129  
5.6.2  编写样式文件    130  
5.6.3  发布地图    130  
5.7  使用GeoServer实现地图切片    133  
5.7.1  地图栅格切片的实现    133  
5.7.2  地图矢量切片的实现    134  
5.8  地图服务的调用    136  
5.8.1  Web地图服务（WMS）的调用    136  
5.8.2  Web要素服务（WFS）的调用    136  
5.8.3  Web切片服务（WMTS）的调用    137  
5.8.4  地图矢量切片服务的调用    138  
第6章  WebGIS客户端开发    139  
6.1  OpenLayers简介    139  
6.2  OpenLayers体系架构    140  
6.3  OpenLayers常用接口    141  
6.4  OpenLayers开发方式    142  
6.4.1  通过HTML的Script标签引入ol.js文件    142  
6.4.2  模块加载    144  
6.5  OpenLayers入门    145  
6.5.1  开发环境准备    145  
6.5.2  地图控件    150  
第7章  OpenLayers多源数据汇聚    161  
7.1  公共地图数据    161  
7.1.1  天地图    161  
7.1.2  高德地图    163  
7.1.3  百度地图    163  
7.1.4  OpenStreetMap    164  
7.1.5  必应地图    165  
7.1.6  ArcGIS地图    166  
7.2  OGC地图数据加载    167  
7.2.1  WMS数据    167  
7.2.2  WMTS数据    168  
7.2.3  WFS数据    170  
7.3  开放格式数据加载    171  
7.3.1  GeoJSON数据    171  
7.3.2  KML数据    172  
7.3.3  GPX数据    173  
7.3.4  矢量切片数据    174  
提高篇  
第8章  OpenLayers进阶    179  
8.1  图形绘制    179  
8.1.1  点的绘制    179  
8.1.2  线的绘制    180  
8.1.3  面的绘制    181  
8.1.4  贝塞尔曲线的绘制    181  
8.1.5  图形样式的定制    183  
8.2  图形交互编辑    185  
8.2.1  图形选中    186  
8.2.2  图形平移    188  
8.2.3  图形旋转    189  
8.3  标注功能    193  
8.3.1  标注基本原理    193  
8.3.2  文本标注    194  
8.3.3  Popup标注    195  
8.3.4  聚合标注    197  
8.4  地图制图    199  
8.4.1  热力图    199  
8.4.2  统计图    201  
8.4.3  分级着色专题图    205  
8.4.4  自定义切片地图颜色    207  
8.5  地图特效    209  
8.5.1  分屏效果    209  
8.5.2  卷帘效果    211  
8.5.3  动画特效    213  
8.5.4  WebGL渲染海量数据    217  
8.6  图层动态投影    218  
第9章  移动GIS    221  
9.1  移动GIS概述    221  
9.1.1  什么是移动GIS    221  
9.1.2  移动GIS的特点与优势    223  
9.1.3  移动GIS的体系架构    224  
9.1.4  移动GIS的功能与应用    226  
9.2  移动GIS的支撑技术    228  
9.2.1  移动终端技术    228  
9.2.2  移动通信技术    230  
9.2.3  移动定位技术    232  
9.2.4  移动互联网技术    234  
9.3  移动GIS的开发基础    235  
9.3.1  移动GIS的开发模式    235  
9.3.2  跨平台移动GIS开发框架    237  
9.3.3  离线地图方案    237  
9.3.4  常用的移动GIS开发平台    239  
9.4  移动GIS展望    239  
9.4.1  移动GIS的发展趋势    239  
9.4.2  移动GIS面临的挑战    240  
第10章  三维WebGIS    243  
10.1  三维WebGIS概述    243  
10.2  三维WebGIS的起源和发展    243  
10.2.1  三维GIS的兴起    243  
10.2.2  二三维一体化GIS    244  
10.2.3  Web3D技术的国内外发展现状    244  
10.2.4  三维WebGIS的国内外发展现状    245  
10.3  三维WebGIS引擎    245  
10.3.1  Cesium    245  
10.3.2  Three.js    246  
10.3.3  Cesium和Three.js的对比    247  
10.4  Cesium开发入门    247  
10.4.1  建立第一个Cesium应用程序    247  
10.4.2  Cesium的常用功能    250  
第11章  WebGIS应用案例    275  
11.1  概述    275  
11.2  项目需求分析    276  
11.2.1  用户需求分析    276  
11.2.2  业务功能需求分析    276  
11.3  项目总体设计    277  
11.4  效果展示    279  
11.4.1  数据资源管理    279  
11.4.2  二三维一体化展示    281  
11.4.3  二维空间分析及辅助制图    283  
11.4.4  三维空间分析    285  
第12章  未来展望与研究热点    289  
12.1  未来展望    289  
12.2  研究热点    290  
12.2.1  大数据与GIS    290  
12.2.2  AI与GIS    291  
12.2.3  元宇宙与GIS    291  
12.2.4  AR、VR与GIS    292  
12.2.5  BIM、CIM与GIS    292  
12.2.6  传感器网络、物联网与GIS    294  
12.2.7  云计算与GIS    295  
12.2.8  游戏引擎与GIS    296  
12.3  无处不在的WebGIS    296  
12.4  大模型助力WebGIS    297  
附录A  缩略词    299  
参考文献    302

前    言
互联网的广泛应用使WebGIS由GIS的一个普通分支迅速成为GIS领域最有活力、最具前景的发展方向。特别是近些年来，随着计算机、互联网等相关领域的飞速发展，WebGIS的发展也日新月异。WebGIS的概念、内涵、结构、功能、应用模型、开发技术、标准体系等一直处于不断更新中。
本书以介绍基本概念、基本原理、基本技术为导向，系统地介绍了WebGIS的基础技术与开发方法，旨在授人以渔，通过开源GIS与开发方法引领读者全面掌握WebGIS开发方法。本书首先对WebGIS基本概念进行阐述，由浅入深地依次介绍了WebGIS的基础技术、地图学基础、Web服务、地图发布；然后按照WebGIS客户端开发主线逐层展开，分别介绍了OpenLayers入门、OpenLayers多源数据汇聚、OpenLayers进阶；最后介绍了移动GIS、三维WebGIS，并通过典型案例深入到应用实践之中。
本书由张发勇、张清、韩宁主编，由张发勇统稿并提出全书的结构与框架体系。各章执笔人分别为：第1章张发勇和罗津，第2章韩宁、周琪和刘袁缘，第3章张发勇，第4章叶玉强，第5章毛飞，第6章、第7章和第8章张清，第9章于国华，第10章韩宁，第11章许荔娜，第12章张发勇、任利民和余国宏。
本书在编写过程中，得到了李才仙老师的帮助，以及电子工业出版社田宏峰编辑的大力支持，在此表示衷心的感谢。
由于篇幅有限，本书不可能对WebGIS的每一项技术都进行深入分析，更不可能对每一类应用都进行详细介绍，在内容上难免会挂一漏万。由于作者水平，在认识深度上难免浅薄，甚至出现偏颇，敬请读者批评指正。

编者    
2023年10月

张发勇，博士，密歇根大学访问学者，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院副教授，中国测绘学会智慧城市工作委员会委员，中国地质学会会员、中国地理信息产业协会会员、中国测绘协会实景三维工作委员会委员，CPGIS协会(国际华人地理信息科学协会)终生会员，曾担任武汉中地数码副总裁，现任武汉智博创享科技股份有限公司董事长、智博研究院院长、技术委员会首席专家，拥有丰富的研发管理及团队建设管理工作经验。先后荣获武汉东湖高新区第九批“3551光谷人才计划”、南昌洪城计划高层次科技人才、南京紫金山英才先锋计划高层次创新创业人才等荣誉称号。2019年荣获武汉十大科技创新企业家，先后获得国家科技进步二等奖2次、湖北省科技进步一等奖2次、测绘科技进步二等奖2次。从事时空大数据、城市地下管线、城市地质、GIS技术研究及应用、地质大数据与人工智能研究与教学工作。在国内外发表学术论文近40篇。1996年获中国地质大学（武汉）计算机科学与技术学士学位，并留校从事科研教学工作至今；2003年获地图制图学与地理信息工程硕士学位；2009年获地图制图学及地理信息工程专业博士学位。

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