- 1.概述
- 2.GetCapabilities
- 3.GetMap
- 4.GetFeatureInfo
閱讀本文之前可參考前文：《地圖伺服器GeoServer的安裝與配置》與《GeoServer釋出地圖服務（WMS、WFS）》。
1.概述
經過前文的介紹，相信我們對WMS/WFS服務已經有了一個非常直觀的認識，最起碼我們知道了地圖服務的資料從何而來，又是如何釋出出去的。更進一步的說，OGC給WMS/WFS分別定義了非常詳盡的標準規範，其主要內容是透過HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文字傳輸協議 ）實現的各種操作。在這裡，我們要介紹的WMS支援標準HTTP的Get和Post請求，不過通常情況下基於GET方式（將引數以鍵值對的形式放置在URL中）進行服務請求較為方便。
HTTP協議用於客戶端和伺服器之間的通訊，為了滿足各種各樣的通訊需求，HTTP協議規定了多種不同的請求方法，其中Get和Post是最基礎的兩種。Get用於請求已被URI識別的資源，Post則用來傳輸實體的主體，兩者的功能比較相近，但其實有著不小的區別。不過在本文中，我們將會主要看到這個區別：Get請求是將引數拼接到URL上進行引數傳遞的，而POST是將引數寫入到請求正文中傳遞的；因此，Get請求有URL長度的限制，通常用於查詢；Post請求則沒有長度限制，通常用於增添、刪除和修改。
根據《OpenGIS Web Map Server Implementation Specification》的1.3.0版本，WMS主要支援如下幾種操作，如下表1所示所示：
【表1 WMS支援的操作】
| 操作 | 必要性 | 描述 |
|---|---|---|
| GetCapabilities | 必要 | 查詢服務的後設資料，包括支援的操作、引數、以及圖層列表等 |
| GetMap | 必要 | 檢查詢指定區域和內容的地圖影像 |
| GetFeatureInfo | 可選 | 查詢地圖上畫素位置的基礎資料，包括幾何和屬性值 |
2.GetCapabilities
GetCapabilities操作的目的是獲取服務的後設資料，主要包括WMS伺服器提供的操作、請求引數等資訊。GetCapabilities請求的引數如下表2所示：
【表2 WMS GetCapabilities請求引數】
| 請求引數 | 必要性 | 描述 |
|---|---|---|
| VERSION=version | 可選 | 請求的版本：值是1.1.0，1.1.1，1.3.0三者之一。 |
| SERVICE=WMS | 必要 | 服務的型別。 |
| REQUEST=GetCapabilities | 必要 | 請求操作的名稱。 |
| FORMAT=MIME_type | 可選 | 服務後設資料的格式。 |
| UPDATESEQUENCE=string | 可選 | 用於快取控制的序列號或字串。 |
根據表2所示的引數，我們在瀏覽器中輸入如下地址：
http://localhost:8080/geoserver/ows?service=WMS&version=1.3.0&request=GetCapabilities
瀏覽器響應的結果如下圖所示。可以看到返回的結果其實是一個XML檔案，這個檔案中描述的就是WMS服務具體的後設資料資訊。
3.GetMap
GetMap操作用於請求伺服器生成地圖並返回，這個操作也是WMS服務最主要的功能。不難想象，為了保證正確的輸出結果，我們必須配置足夠多的引數，比如地理範圍，空間參考、輸出寬高以及格式等。具體的請求引數如下表3所示：
【表3 WMS GetMap請求引數】
| 請求引數 | 必要性 | 描述 |
|---|---|---|
| VERSION=1.3.0 | 必要 | 請求的版本。 |
| REQUEST=GetMap | 必要 | 請求操作的名稱。 |
| LAYERS=layer_list | 必要 | 一個或多個地圖圖層列表，使用逗號分隔。 |
| STYLES=style_list | 必要 | 渲染樣式列表，使用逗號分隔。 |
| CRS=namespace:identifier | 必要 | 座標參考系統。 |
| BBOX=minx,miny,maxx,maxy | 必要 | 邊界框包圍盒（從左下到右上，使用CRS的單位）。 |
| WIDTH=output_width | 必要 | 地圖影像的寬度。 |
| HEIGHT=output_height | 必要 | 地圖影像的高度。 |
| FORMAT=output_format | 必要 | 地圖的輸出格式。 |
| TRANSPARENT=TRUE|FALSE | 可選 | 地圖背景透明度（預設不透明）。 |
| BGCOLOR=color_value | 可選 | 背景顏色的十六進位制紅綠藍顏色值（預設白色）。 |
| EXCEPTIONS=exception_format | 可選 | WMS報告異常的格式（預設為XML）。 |
| TIME=time | 可選 | 圖層需要的時間值。 |
| ELEVATION=elevation | 可選 | 圖層需要的高程值。 |
| Other sample dimension(s) | 可選 | 其他維度的值，備用。 |
這些引數具體的引數值可以參考GetCapabilities操作返回的XML檔案。例如，我們填充好所有的必要引數，在瀏覽器中輸入如下地址來訪問前文中配置好的向量資料集：
http://localhost:8080/geoserver/wms?
VERSION=1.3.0
&REQUEST=GetMap
&LAYERS=test:multipolygons
&STYLES
&CRS=EPSG:4326
&BBOX=38.8920794,-77.0495419,38.9096339,-77.0199063
&WIDTH=768
&HEIGHT=454
&FORMAT=image/png
這時，瀏覽器就會返回一個PNG格式的影像地圖檔案，如下圖所示。GetMap響應的地圖影像大小、格式等並不是固定的，具體取決於請求的引數。如果我們對向量和柵格足夠熟悉的話，我們能大概猜出WMS服務返回地圖檔案大概的處理演算法流程：
- 由於資料來源是向量資料，所以我們關鍵是向量柵格化的演算法。
- 根據傳遞的引數座標參考系統CRS、地理範圍BBox、寬WIDTH以及高HEIGHT足夠幫助我們確定一個柵格資料集。
- 透過向量柵格化演算法對柵格資料集填充畫素值，這中間涉及到影像的重取樣操作。
- 最後將柵格資料集的檔案流傳輸到瀏覽器端。
如果我們想訪問前文中配置好的柵格資料集，URL請求引數大致相同，如下所示：
http://localhost:8080/geoserver/wms?
VERSION=1.3.0
&REQUEST=GetMap
&LAYERS=test:japan_tmo_2011057_geo
&STYLES
&CRS=EPSG:4326
&BBOX=23.034667983398435,120.15380860839844,52.990722641601565,153.88916014160156
&WIDTH=768
&HEIGHT=682
&FORMAT=image/png
此時，瀏覽器也會返回一張PNG格式的影像地圖，如下圖所示：
有一點要注意的是在WMS另一個廣泛使用的版本1.1.1中，邊界框包圍盒的引數BBOX的x、y座標順序是與1.3.0版本是相反的，WMS版本1.1.1的請求URL如下所示：
http://localhost:8080/geoserver/wms?
VERSION=1.1.1
&REQUEST=GetMap
&LAYERS=test:multipolygons
&STYLES
&CRS=EPSG:4326
&BBOX=-77.0495419,38.8920794,-77.0199063,38.9096339
&WIDTH=768
&HEIGHT=454
&FORMAT=image/png
這個問題與GDAL2.0升級3.0版本時地理座標系相關引數x和y需要進行調換有點類似，經過查閱相關資料才知道，原因是要保證x和y的順序要與座標參考系定義的軸順序保持一致。但是在筆者看來，這種設計多少有點破壞向下相容的原則。
4.GetFeatureInfo
GetFeatureInfo是可選操作，用於查詢地圖上給定位置的空間和屬性資訊。這個操作有點類似於滑鼠在數字地圖上拾取一點，高亮顯示該點位置的要素並顯示該要素關聯的屬性。不難理解，由於WMS使用的HTTP協議是無狀態的，所以GetFeatureInfo請求引數包含了GetMap請求的大部分引數（除VERSION和REQUEST之外的所有引數）。畢竟，要獲取地圖某一點的要素資訊，就先得把地圖給獲取了。GetFeatureInfo操作的標準請求引數如下表4所示：
【表4 WMS GetFeatureInfo請求引數】
| 請求引數 | 必要性 | 描述 |
|---|---|---|
| VERSION=1.3.0 | 必要 | 請求的版本。 |
| REQUEST=GetFeatureInfo | 必要 | 請求操作的名稱。 |
| map request part | 必要 | GetMap請求的大部分引數。 |
| QUERY_LAYERS=layer_list | 必要 | 要查詢的層級列表，以逗號分隔。 |
| INFO_FORMAT=output_format | 必要 | 特徵資訊返回格式（MIME型別）。 |
| FEATURE_COUNT=number | 可選 | 返回的特徵數目 (預設為1)。 |
| I=pixel_column | 必要 | x方向畫素座標。 |
| J=pixel_row | 必要 | y方向畫素座標。 |
| EXCEPTIONS=exception_format | 可選 | WMS 報告異常的格式（預設為XML）。 |
我們按照表4所示的引數來查詢前文中配置好的基於向量資料集的地圖，具體在某個畫素位置的要素資訊，可以在瀏覽器中輸入如下地址：
http://localhost:8080/geoserver/wms?
VERSION=1.3.0
&REQUEST=GetFeatureInfo
&LAYERS=test:multipolygons
&STYLES
&CRS=EPSG:4326
&BBOX=38.8920794,-77.0495419,38.9096339,-77.0199063
&WIDTH=768
&HEIGHT=454
&FORMAT=image/png
&QUERY_LAYERS=test:multipolygons
&INFO_FORMAT=application/json
&I=384
&J=227
此時，瀏覽器會返回一個JSON，描述了該畫素位置的幾何資訊，其關聯的屬性資訊，以及一些後設資料資訊。如下圖所示：
同樣的，如果使用類似的引數來查詢前文中配置好的基於柵格資料集的地圖，在瀏覽器中輸入如下地址：
http://localhost:8080/geoserver/wms?
VERSION=1.3.0
&REQUEST=GetFeatureInfo
&LAYERS=test:japan_tmo_2011057_geo
&STYLES
&CRS=EPSG:4326
&BBOX=23.034667983398435,120.15380860839844,52.990722641601565,153.88916014160156
&WIDTH=768
&HEIGHT=682
&FORMAT=image/png
&QUERY_LAYERS=test:japan_tmo_2011057_geo
&INFO_FORMAT=application/json
&I=384
&J=341
此時，瀏覽器會返回一個JSON，不過內容就簡單多了，返回的是該地圖在指定畫素位置的包含RGB三個波段的畫素值。如下圖所示。這其實也不難理解，如果把柵格資料當作是點要素的集合，那麼點的畫素值自然就是其關聯的屬性資料了。
