world wind

Goole Earth和World Wind比较研究

1 引言

在空间数据不断丰富的今天，如何充分开发利用已有数据并为公众提供空间信息服务是目前面临的重要问题。Internet和网络技术的不断发展为网络空间信息服务提供了技术支撑。但是传统的WebGIS模式，要求GIS服务器根据用户请求实时动态生成数据返回给客户端，这种模式，对服务器性能以及网络带宽的要求高，不能满足大规模网络并发访问快速反应要求，已经成为困扰空间信息共享的技术瓶颈。Coog1P Earth和World Wind是两款优秀的网络维地球影像浏览器，它们的出现，打破了传统Web GIS的数据发布模式，为空间信息的快速发布提供了新的解决思路和技术手段。采用这种技术，客户端和服务器之间不是直接传输空问数据，而是传输影像图片和 XML ( KML—Keyhole Markup Language KML）文档。影像数据被预先按照不同比例尺分层分块生成图片，当用户请求数据时，服务器不需要实时生成数据，而是根据用户请求的范围和尺度，在服务器端选择顶先生成好的图片，拼接成满足用户要求的范围，返回给用户。这种模式可以极大的降低服务器和网络带宽的负担，为较少发生变化的空间数据发布提供了一种新的思路和解决方案。同时，这种技术使人们和空间信急的交互方式发生着深刻的变革。从World Wide Web到Web Wide World的变化反映了人们同空间信息的交互方式正从的单间信息服务模式到互动式、协同式探索的方向发展。

Google Earth和World Wind已经被大众广泛接受并逐渐开始应用在各个领域，两个软件既有共同之处，也各有特点，本文在分析这两款软件的技术特点之上，对二者进行了比较研究。

2 Google Earth技术分析

2004年10月27日GOOGLE宣布收购了Key-hole公司，并于2005年6月推出了Google Earth系列软件。Google Earth以三维地球的形式把大量卫星图片、航拍照片和模拟三维图像组织在一起，使用户从一个个新的角度浏览地球。Google Earth的数据来源于商业卫遥感卫星影像和航片，包括DigitelGlobe公司的QuickBird ,美IKOONOS及法国SPOTS。全球地貌影像的有效分辨率至少为100米，通常为30米，视角海拔高度（Eye alt）为15公单左右，针对大城市、著名风景区、建筑物区域会提供分辨率为1m和0.6m左右的高精度影像，视角高度（Eye alt）分别约为500米和35O米。目前提供高精度影像的城市集中在北美和欧洲，以及其他地区的重要城市。

Google Earth客户端软件提供了三个版本:个人免费版、Plus版、Pro版。个人免费版提供了全球的地貌影像、3D数据和重点城市的高精度卫星拍摄的影像，具有查询餐馆、旅馆和行车线路的功能，还能将建筑物进行精确的模拟3D演示,能够实现多图层灵活查询功能，并保存搜索结果〔提供地点书签记录功能，并且允许导入和导出。Plus版除终有个人免费版的功能外，还支持GPS数据接口导入、影像高精度打印、Email客户服务、注释提供草图简绘、csv文件数据输入等功能。Pro版支持视频电影生成、高精度打印、GIS数据导入、GDT交通计量数据导入、NRB商务信息数据等功能。

Google Earth还提供了一个企业级的解决方案，用于在企业内部部署Google Earth应用。Google Earth企业解决方案包含一个主要部分:一是Google Earth Fusion，负责将用户的矢量数据、栅格数据、影像数据以及GIS常用的数据格式集成到Google Earth二是Google Earth Server，负责将用户请求的数据使用流传输技术发送给客户端软件三是Google Earth企业客户端（EC-Enterprise Client），负责向客户展现、打印地球影像，创建和共享地标(placemarks).

Google Earth包含全球大部分地区的真彩色遥感影像，并根据用户观察视角不同即时发送给用户不同分辨率的图像。用户可以通过鼠标点击、拖拽来控制飞行高度、方向、角度，也可以通过点击导航板或键盘控制。Google Earth除了浏览的功能外，还具有量测功能包括位置星测、高程量测、距离量测和垂直跨大率(vertical exaggeration)调整。

Google Earth具有三个突出特点，一是可以显示矢最数据地标，包括点、线、面等几何类型；二是具有栅格图象叠加的功能，允许用户将本机上或从网上下载下来的地图图片叠加到Google Earth上,并且可以调整祥加图片的透明度，此功能可以方便用户进行深入的观察和分析；三是具有三维虚拟模型，提供了一些城市的三维模型，允许用户使用三维对象。但三维模型的表示能为远没有Google Earth地标灵活，Google Earth地标是Google Earth最吸引人的地方。

用户可以创建和分享地标，这给Google Earth带了很大的灵话性，也给Google Earth带来了更多的信息。每个人都可以在Coogle Earth 上某个地点、线段、区域上定义自己的地标，加入自己的知识，并且用户可以发布和共享地标信息，这样，Google Earth就成为一个具有空间标识的信息载体，大量信息、以地标的形式集成到Google Earth上，这些地标内容丰富，包含文字解说、照片等信息。目前网络上已经有很多共享地标，用户可以直接下载，加入到自己的Google Earth软件。Google Earth 4已经支持中文地标。

Google Earth地标使用KML描述。KML全称是Keyhole Markup Language KML， 是一个基于KML语法和文件格式的文件，用来描述和保存地理信息并在Google Earth客户端之中显示。

KML 2.0提供以下功能:

(1)指定一个地点的图标和标注

(2)为每个视图指定明确的视角

（3）指定屏幕或地理位置的图片标注

(4)指定标注显示样式

(5)使用简单HTML语法的描述，支持超级链接和图片的显示

(6)使用文件夹(folders)对标注进行树形的分类管理

(7)动态播放基于时间戳记的标注

(8)从本地或远程的网络地址动态的加载KML文件

(9)当Google Earth客户端视图变化时，自动将视图信息发送给指定的源服务器并从服务器获取相关的标注信息

KML定义了大量的标记，提供了丰富的描述能力。<FOLDER>标记用来以树型方式组织地标，相当于管理地标的资源管理器。<Placemark>标记用来描述一个地名标注，例如，可以用来描述一个地理坐标点，坐标必须以[经度，纬度，高度]来指定，也可以描述线和面对象，指定地名标注的视点、名称和描述等信息。<NetworkLink>标记用来定义一个引用本地或远程的KML文件，保证了KML标记的共享能力。图片标注(Image Overlays)也可以用KML描述，通过图片标注,可以将用户的栅格数据叠加到Google Earth客户端。图片标记包含地理图片标注<Gronrrd0verlay>和屏幕图片标注<ScreenOverlay>两种，其中屏幕图片标注不需要关注摄取图片的照相机位置。KML提供了简单的几何标记，包括点( Point)、线(LineString)和面（Polygon)。 KML的几何标记与GML1.0和GML2.0相同，但是GML3.0对GML2.0的几何模型进行了扩展，KML与GML 3.0的几何标记不同。

3 World Wind技术分析

World Wind是由NASA阿莫斯研究中心的科研人员开发的开放源代码(Open Source)。NXASA World Wind可以利用Landsat 7、SRTM、MODIS、GLOBE , Landmark Set等多颗卫星的数据，将Landsat卫星的图像和航天飞机雷达遥感数据结合在一起，让用户体验三维地球遨游的感觉。在浏览地球的同时，还提供了月球数据，可以对月球进行虚拟的巡航。用户可在所观察的行星上随意地旋转、放大、缩小，同时可以看到地名和行政区划。World Wind能够浏览由Internet上的WMS ( Weh Mapping Service )提供的图像。World Wind正在发布着数以千兆的全球MASA 卫星数据，这是数年来对降水量、温度、大气压和其他许多数据每天观测的结果。World Wind还为公众提供美国地质助测局的航拍照片和地形地图，以及航天飞机雷达地形勘测任务和Landsat卫星的数据。

World Wind是个开放软件，允许用户修改World Wind软件本身。软件用C#编写，调用微软SQL Server影像库Terrain Server来进行全球地形三维显示，低分辩率的Blue marble数据包含的初始安装内，当用户放大到特定区域时，附加的高分辩率数据将会自动从NASA服务器上下载。它通过将遥感影像与SRTM高程(航天飞机雷达地形阁数据库）叠加生成三维地形在功能方面，软件终有长度测量(仅能测星两点间直线即离)、坐标和高程查询、屏幕裁图、添加标注及三维动态显示等功能。

World Wind最大的特性是卫星数据的自动更新能力。这种能力使得World Wind具有在世界范围内跟踪近期事件、天气变化、火灾等情况的能力。NASA已经提供了一系列演示动画，模拟全球飓风动态、季节变迁等全球活动。 World Wind可以通过软件接口直接播放动画，也可以显示GOLOBE（www.globe.gov）数据，例如用户指定时间范围的气温、云量、降水等数据。World Wind包含全部的国界、城市、交通、经纬线和其他参考测层，还具有接受来自GPS接收机的数据并将其坐标显示在三维地球上的能力。

World Wind允许用户设置缓存大小并且允许用户改变图像存储位置。同一个缓存可以被多个计算机共享，局域网上的用户可以从缓存内的提取信息，减少局域网到Internet上的流量。World wind提供直接下载DDS和JPEG卫星图片的能力。

World Wind软件对系统的要求校高:Windnws 2000, XP Home或XP Professional操作系统、PⅢ 1GB以上CPU、256MB内存、3D显卡、宽带网络、2GB硬盘空间、.NET环境和DirectX.

4 Google Earth 与 World Wind比较分析

Google Earth和 World Wind是两款可视化的三维地球浏览器，二者功能强大，具有三维可视化的能力，采用了先进的流传输技术，但是二者又具有很多不同之处。

（1)背景和目标不同。Google Earth的开发者-Google是一个商业公司，具有强的商业性，它的客户端是面向大众的World Wind的开发者是NASA(美国国家航空航天局)，NASA是1个科学组织，World Wind是面向科货家、研究工作者和学生群体。

(2 )费用不同。World Wind是完全免费的，Google Earth具有三个版本，其中包括免费的个人版，Plus版和Pro版。Plus版和Pro 版每年分别要付20美元和400美元。Google 的免费版本被授权为个人使用，不能用于工作环境，而World Wind没有任何限制。另外World Wind是完全开放的，用户可以修改World Wind软件本身，Google Earth目前只开放了API(应用程序接口)。

(3）数据源不同。Google Earth使用商业卫星，主要来自DigitalGlobe公司的(QuickBird、美国IKONOS及法国SPOTS,高分辨率高。Google Earth只有地球的真彩色数据，但图层多而详细、如地势、边界、道路、铁路、水道、地震、火山、学校、教会、公园、加油站、高尔夫球场、犯罪统计…等，北美地区数据比较全。World Wind不仅具有地球的影像数据，还包括月球、火星、金星、木星的数据，并且还具有集成其他星球数据的能力。World Wind内建的l}l层有Blue Marble、Landsat 7、SRTM、NASA SVS、MODIS、GLOBE、USGS…等。每个图层的用途不同、所含的信息、分辨率也不同。另外只要是符合OGC WMS（Open GIS consortium web map service）即可成为World Wind的资料来源。World Wind支持导入Google Earth KML文件的插件。World Wind具有科学可视化、动画浏览器以及其他类型的卫星影像，其中有些数据每天更新。相比Google Earth，World Wind的数据更全面，结构更开放。

(4)初始大小不同。Google Earth软件下载大小为13MB, World Wind为62MB，这是因为Google Earth初始化为地球全景视图，用户浏览的高分辨率数据通过网络实时传输，而World Wind带有50M初始化数据，包括43个不同的地球视图、3个月球视图以及下载地区的地名数据。Google Earth地球视图是由不同时间的影像组合而成的，看上去有些斑块的感觉，但是Google 尽量让用户感觉这个虚拟的地球与地球的真实场景一致。World Wind具有不同的视图。这些视图具有不同的目标，例如Blue Marble提供了不同季节的地球浏览，Landset提供了地球的假彩色图像。World Wind的不同视图可以单独使用也可以合并在一起使用。

(5)缓存策略不同。World Wind把浏览的影像从NASA的服务器上按需要下载下来，缓存在本地，缓存文件可以直接看到，可以共享缓存。同时NASA已经有些打了包的数据供下载。一旦有了缓存数据，断开网络也可以使用World Wind，Google Earth相对来说缺乏缓存策略，这意味着它不断的更新用户想要获得的动态数据。虽然Google Earth共亨缓存在技术上是可以实现的，但它的缓存最大限制为2GB ,有限的缓存限制了共享缓存的能力。虽然Google Earth KML2.1引入了使用Google Earth图像流传输技术和动态修改和缓存结果的元素，但是Google Earth的缓存仍然太小。

(6)处理图片不同。Google Earth可以处理PNC, JPeg, tiff和gif图片，其中PNG 包括24bit和8bit以及透明彩色图片。World Wind对PNG图片的透明管理不如Google Earth完善，对于所有图像的透明度设置为开和关两项。基于KML 的(Google Earth图层管理系统存储显示参数，包括显示顺序、透明度等，较之World Wind更加灵活。

(7)操作系统支持的不同。Google Earth支持Windows 2000、XP、Mac OS X (10.4)、Linux操作系统，目前World Wind只支持Windows操作系统。

5 结束语

Google Earth是一款面向大众的商业软件，侧重满足大众的浏览、导航、量测的要求World Wind面向科学研究工作者，提供了一个开放的地理信息框架，可以在此基础上进行进一步的开发。仔细分析二者，具有相同的技术特点，包括影像分层分块切片组织管理、图片数据流传输、缓存机制等技术。Google Earth技术思想已经被广泛认可，类似的产品也逐渐推出，例如ESRI即将推出的免费客户端软件 AreG1S explore,具有和Google Earth相似的功能，支持来自ArcGIS Server、GML、WMS、Google Earth(KML) 的数据。在国内，武汉古奥公司开发出的Googlelobe具有和World Wind相似的功能，加入了实时三维量测等功能。Google Earth技术思想，为不需要经常更新的空间数据发布

提供了新的思路，也为国土资源空间信息的快速发布提供了新的技术，目前正在进行的国上资源共享平台建设工作中也引入了这种技术。

三、什么是NTP

为了实现时间同步，我们就需要用户NTP(Network Time Protocol)这个协议。如图1所示。简单地说，NTP是用来使系统和一个精确的时间源保持时间同步的协议。笔者建议管理员最好在自己管理的网络中建立至少一台时间服务器来同步本地时间。

如 果在一个公司的局域网中，如果让每个员工通过手动的方式每隔一段时间去校准时间，不但不利于管理，而且校准目标时间源也不一定准确。公司局域网络中不同计 算机的时间偏差尤其是客户机/服务器之间的时间偏差，就会对一些要求时间同步的服务产生影响。比如，为了管理方便，服务器设置了一到下班时间便 账号过期，用户无法访问Internet网络。而如果你的电脑时间与服务器的时间不同步，当你为你下班时间未到，正准备发送邮件时，或许在服务器的时间 上，你的账号便过期了，从而导到无法发送邮件。解决这种问题的方法很简单，就是建立一个能提供精确时间的服务器，局域网内的所有电脑统一通过这台时间服务 器进行时间同步、校准。

四、NTP服务器安装

现在，我们就来介绍一下，如何在Linux系统下，建立一个NTP服务器吧。在本文中，我们采用的是Fedora 2操作系统作为例子 (其它版本Linux也可以，系统的配置类似)。

使用 RPM 安装

首先输入如下指令

rpm -q ntp

查询本机是否安装了NTP软件包。如果没有安装的话，找到您的 Linux 的安装光盘，mount 上后，查找以NTP开头的软件包名，然后安装上去，就可以了！

rpm –ivh ntp-4.1.2-5.i386.rpm

五、NTP服务的设置

1．NTP软件包的结构

NTP服务的配置文件：

/etc/ntp.conf ：这个是 NTP 服务的主要配置文件，不同的Linux版本文件所在的目录可能会不同！

与NTP服务有关的Linux 系统文件及目录：

/usr/share/zoneinfo：这是个目录，在这个目录下是规定了各主要时区的时间设定文件，例如中国大陆地区的时区设置文件是 /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai 。

/etc /sysconfig/clock：这个文件是Linux 的主要时区设定文件。每次启动后，Linux 会自动读取这个文件来设定系统预设要显示的时间！比如这个文件内容为“ZONE=Asia/Shanghai”，这表示我们的时间设定使用 /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai 这个文件！

/etc/localtime：这个文件是本地系 统的时间设定文件！ 假设clock 文件里面规定了使用的时间设定文件为 /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai， Linux 系统就会将 Shanghai那个文件复制一份为 /etc/localtime ，所以系统的时间显示就会以 Shanghai 那个时间设定文件为准。假设这台主机到了美国纽约，您只要将 /etc/sysconfig/clock 里面的ZONE 设定成为ZONE="America/New_York" 并且将/usr/share/zoneinfo/America/New_York复制成为 /etc/localtime ，其它什么设置都不需要改动，系统的显示时间就是美国纽约当地的时间了！

与 NTP 及系统时间有关的执行文件：

/bin/date： Linux 系统上面的日期与时间修改及输出命令。

/sbin /hwclock：因为主机的 BIOS 时间与 Linux 系统时间是分开的，所以使用 date 这个指令调整了时间之后，只是调整了linux的系统时间，还需要使用 hwclock 才能将修改过后的时间写入 BIOS。这个命令必须root用户才能执行 。

/usr/sbin/ntpd：NTP服务的守护进程文件，需要启动它才能提供NTP服务。

/usr/sbin/ntpdate：NTP客户端用来连接NTP服务器命令文件。

2．NTP服务端的设置

编辑 /etc/ntp.conf 文件

关于权限设定部分

权限的设定主要以 restrict 这个参数来设定，主要的语法为：

restrict IP地址 mask 子网掩码 参数

其中 IP 可以是IP地址，也可以是 default ，default 就是指所有的IP

参数有以下几个：

ignore　：关闭所有的 NTP 联机服务

nomodify：客户端不能更改服务端的时间参数，但是客户端可以通过服务端进行网络校时。

notrust ：客户端除非通过认证，否则该客户端来源将被视为不信任子网

noquery ：不提供客户端的时间查询

注意：如果参数没有设定，那就表示该 IP (或子网)没有任何限制！

上级时间服务器的设定

由于我们配置的NTP 服务器需要网络上面时间比较准确的NTP服务器来更新自己的时间，所以在我们的 NTP 服务器上面要配置一部上级时间服务器来进行校准！在 Internet 上面提供了许多时间服务器，从下面地址找一个离你最近的

http://www.eecis.udel.edu/~mills/ntp/clock1a.html

用server这个参数设定上级时间服务器，语法为：

server IP地址或域名 [prefer]

IP地址或域名就是我们指定的上级时间服务器，如果 Server 参数最后加上 prefer，表示我们的 NTP 服务器主要以该部主机时间进行校准。

解决NTP服务器校准时间时的传送延迟

使用driftfile参数设置:

driftfile 文件名

在与上级时间服务器联系时所花费的时间，记录在driftfile参数后面的文件内。

注意: driftfile 后面接的文件需要使用完整的路径文件名，不能是链接文件，并且文件的权限需要设定成 ntpd守护进程可以写入。

ntp.conf文件举例：

设置要求：不对 Internet 提供服务，仅对内部子网 192.168.0.0/24 提供服务，NTP 服务器的上级时间主机为：clock.nc.fukuoka-u.ac.jp和ntp.nasa.gov，内部子网的客户端不能修改NTP服务器的时间参数。

在ntp.conf中增加以下内容：

restrict default ignore　# 关闭所有的 NTP 要求封包

restrict 127.0.0.1 # 开启内部递归网络接口 lo

restrict 192.168.0.0 mask 255.255.255.0 nomodify #在内部子网里面的客户端可以进行网络校时，但不能修改NTP服务器的时间参数。

server 133.100.9.2 prefer #用133.100.9.2做上级时间服务器

server 198.123.30.132 #198.123.30.132作为上级时间服务器参考

restrict 133.100.9.2 #开放server 访问我们ntp服务的权限

restrict 198.123.30.132

driftfile /var/lib/ntp/drift

保存退出后。启动NTP服务

service ntpd start

如果想每次系统启动，NTP服务自动启动,请输入下面命令： chkconfig -level 35 ntpd on 注意：

1.NTP服务的端口是123,使用的是udp协议，所以NTP服务器的防火墙必须对外开放udp 123这个端口。

2.Ntpd启动的时候通常需要一段时间进行时间同步，所以在ntpd刚刚启动的时候还不能正常提供时钟服务，最长大概有5分钟吧，如果超过了这个时间请检查一下您的配置文件。

六、NTP客户端的使用

Linux系统

在Linux 上面进行网络校时非常简单，执行 ntpdate 即可：

ntpdate 192.168.0.1 #192.168.0.1是NTP服务器的IP

不要忘了使用hwclock命令，把时间写入bios

hwclock -w

如果想定时进行时间校准，可以使用crond服务来定时执行。

编辑 /etc/crontab 文件

加入下面一行：

30 8 * * * root /usr/sbin/ntpdate 192.168.0.1/sbin/hwclock -w #192.168.0.1是NTP服务器的IP地址

然后重启crond服务

service crond restart

这样，每天 8:30 Linux 系统就会自动的进行网络时间校准。

Windows 系统

在 Windows XP上面使用NTP进行时间校准也很简单：

双击桌面任务栏上的时间，弹出“日期和时间”属性窗口，如图所示：

选择Internet时间，在服务器中填入你的NTP服务器的IP地址或者域名，然后点击立即更新，您的系统时间就会立即更新。如果想定时更新，把左上角的自动与Internet时间服务器同步选中，然后点击右下角的应用即可。

yy-2-3.tif

如 果不是Windows XP系统，但是NTP服务器同时也是samba服务器的话，则对Windows来说，不需要安装任何时间同步软件，因为Windows客户端可以用net time\\时间服务器IP或服务器netbios名/set/yes来同步。可以把该命令放在开始菜单的启动项中，启动windows时自动同步。

由于net time命令是利用Netbios over TCP/IP协议来同步时间，所以NTP服务器不同时是samba 服务器的话，就需要Windows客户端安装时间同步软件。这方面的软件很多，使用也很简单，读者可以上网查找一下。

需要安装一个文件同步软件，然后设置源文件夹和目标文件夹，并且设置同步周期。

比如说，你经常需要在C盘的“固定资产”文件夹和D盘的“财务管理”文件夹同时保存文件，那么可以在设置源文件夹时选择C盘的“固定资产”文件夹，设置目标文件夹时选择D盘的“财务管理”；同步周期可以设置成一小时同步一次、每天同步一次、每四天同步一次或随时同步（检测到源文件夹发生变更即可）。这样，你每次向C盘的“固定资产”文件夹存入文件，同步软件就会将新存入的文件自动备份复制到D盘的“财务管理”文件夹。

希望我的回答能够帮助到你。敬请采纳。

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