2.3. 瘦客户端和胖客户端架构

如何在客户端与服务器间进行功能分配？这是在设计客户端/服务器架构产品或项目时必须考虑的一个问题。根据不同的功能分配模式,WebGIS系统可以划分为瘦客户端和胖客户端两种架构（龚健雅,1999)。本节将结合具体实例来介绍一种最佳分配方案。

2.3.1. 瘦客户端架构 #

在通常的瘦客户端架构中，客户端一般承担较少的任务，主要负责向服务器发送请求；而服务器承担大部分的处理工作，如生成地图和执行相关分析等，以HTML等方式把文字、表格、GIF、PNG或JPEG格式的地图返回给客户端显示。例如，世界上第一个WebGIS应用PARC Map Viewer(图1.6)，就是一个典型的瘦客户端架构。这种架构主要优点是：

除Web浏览器外,用户不需要安装任何GIS软件和插件；
绝大部分的地理操作由GIS服务器解释执行，客户端不需配置功能强大的计算机，在低端计算机上也可以正常运行。

这种架构的主要缺点如下：

服务器的负担重。绝大部分地理操作依赖于GIS服务器完成；
交互性弱。用户界面往往使用普通HTML和部分简单的JavaScript构建，表现力一般欠佳。

2.3.2. 胖客户端架构 #

与瘦客户端正好相反，胖客户端把较多的任务分配给了客户端。这种架构主要是通过在客户端计算机上安装相应的Web浏览器插件（如Flash和Silver-light 等），或通过采用客户端本地（或嵌入式）应用程序来实现。这种架构的主要优点有：

用户交互速度快。很多数据和程序都是在客户端，不需要把所有请求都发送到服务器。
服务器负担轻。

这种架构也存在以下缺点：

需要事先完成相应安装。用户需要下载安装GIS插件或本地程序。在一些政府、军队等安全要求较高的单位，安装插件和本地程序往往通常需要经过事先批准，使用这种架构是受限制的。
面临网络带宽和客户机计算能力的限制。通常情况下，在互联网上传输百兆或千兆字节的数据，或在客户端执行高强度的地理分析计算，往往是不可行的。

2.3.3. 最佳模式 #

近年来,客户端技术日益强大，如插件、JavaScript和HTML5等，已经能够承担越来越多的工作任务。目前，一种应用广泛的最佳模式是把一个项目中的功能划分为基础底图、操作图层和任务三大组成部分，如公式2. 1和图2. 9所示(Quinn，2008 ; Brown et al. ,2008)。

WebGIS应用=基础底图+操作图层+任务（2. 1)

其中

基础底图:展示一个项目的地理位置和环境基础，通常应该在服务器生成。基础底图往往是相对静态的，更新频率比较低，所以应该尽量预先制作成瓦块地图，以提高浏览速度（见第3.5.1节）。
操作图层:绘制在基础底图之上，是最终用户浏览、查询或编辑操作的主题图层。通常情况下，操作图层的坐标和属性信息被下载到客户端，由客户端负责管理和渲染表达。这种方法的优点是用户可以快速地与之进行交互，如通过点击鼠标来显示其要素属性或相关报告。当操作图层数据量过大、客户端难以全部显示时，可以考虑采用比例尺依赖，即只在地图放大到较大比例尺时才显示该操作图层。在一些情况下，也可以利用服务器端动态或瓦块地图的方式来制作和显示操作图层。
任务:WebGIS应用通常提供多种工具,如寻址、导航和查询等通用工具以及用户机构的专用工具。如果一个功能所需的数据在客户端，或该工具所需的计算相对简单，可以把该任务分配给客户端完成;如果一项功能所依赖的数据量庞大，数据都在服务器端，或所需的计算相对复杂，这样的任务应该交给服务器来完成。

Fig. 2.9 根据目前最佳的分工模式，底图一般在服务器端制作，操作层通常在客户端显示，简单的分析任务可以在客户端完成，而复杂或涉及较大数据量的任务则需要在服务器端完成 #

波士顿太阳能项目（Solar Boston)就采用了上述最佳分工模式（图2. 10)。该项目是由美国能源部发起和支持的，其目的是为推广太阳能,减少温室气体排放，帮助波士顿居民和有关部门实现在2015年之前安装总计25 MW太阳能发电设施的目标。为让公众了解和跟踪太阳能设施的进展情况,让用户估算自家房顶上的太阳能潜力，波士顿重建局在2008年使用ArcGIS Server及早期的ArcGIS Flex接口，开发了波士顿太阳能项目WebGIS应用（Knight,2009)，应用了基础底图、操作图层和任务这一最佳应用分工模式。

基础底图:波士顿太阳能项目WebGIS应用提供了三种类型的底图，分别是街道底图、地形底图和航空影像底图，是根据波士顿市的权威数据资料绘制的，包括了每座建筑的屋顶信息。这些底图主要帮助用户了解波士顿市的基本情况，理解绿色能源项目的选址，了解这些项目与周围地形和建筑等的关系。底图在服务器端被预先创建了多级缓存，比例尺范围从 1:80 000到 1:1 250。
操作图层:在波士顿太阳能项目WebGIS应用中，绿色能源项目是操作图层，其中项目的坐标和属性信息是从服务器端抽取后传输到浏览器。浏览器端使用ArcGIS API for Flex对每个项目进行动态分类，用不同的图标来显示不同类型的属性项（太阳能、生物质能、水能或风能）。当鼠标停留在每个绿色能源项目上时,将立即弹出信息窗口，显示其发电瓦数和照片。

Fig. 2.10 波士顿太阳能项目WebGIS应用由基础底图、操作图层和任务组成，展示了一种最佳的服务器和客户端分工模式。（致谢:波士顿重建局） #

Fig. 2.11 在波士顿太阳能项目WebGIS中，房顶或地面所接受的太阳能潜力计算复杂，所需的数据量庞大，所以该任务被分配到服务器端执行。（致谢:波士顿重建局） #

任务:在波士顿太阳能项目WebGIS应用中，用户可以选择某栋建筑的屋顶或在地图上画一个多边形，估算出在该区域安装太阳能板可能产生的电力。地面太阳能潜力计算属于密集型操作，需要用到数字高层模型、建筑物高度等大量数据，而且这些数据不便传输到浏览器端，难以在浏览器中高效执行。因此，这个功能被分配到服务器端运行。计算结果被发送到浏览器，以图表的形式显示给最终用户（图2. 11)。