Web服务与OGC标准

第十七章 Web服务与OGC标准

17.1 OGC标准概述

17.1.1 什么是OGC

OGC（Open Geospatial Consortium）是制定地理空间数据标准的国际组织。

17.1.2 主要OGC服务标准

标准	全称	用途
WMS	Web Map Service	地图图片服务
WMTS	Web Map Tile Service	瓦片地图服务
WFS	Web Feature Service	矢量要素服务
WCS	Web Coverage Service	栅格覆盖服务
WPS	Web Processing Service	空间处理服务
CSW	Catalogue Service for Web	元数据目录服务

17.2 WMS服务

17.2.1 添加WMS图层

GUI方式：

图层 > 数据源管理器 > WMS/WMTS
新建连接 > 输入服务URL

PyQGIS：

from qgis.core import QgsRasterLayer, QgsProject

# WMS URL参数
uri = "url=https://example.com/wms&layers=layer_name&format=image/png&crs=EPSG:4326&styles="

layer = QgsRasterLayer(uri, "WMS Layer", "wms")
if layer.isValid():
    QgsProject.instance().addMapLayer(layer)

17.2.2 WMS请求参数

参数	说明	示例
url	服务地址	https://example.com/wms
layers	图层名称	layer1,layer2
format	图像格式	image/png
crs	坐标系	EPSG:4326
styles	样式	default
transparent	透明背景	true

17.2.3 常用WMS服务

# 天地图WMS
tdl_url = "url=https://t0.tianditu.gov.cn/img_w/wmts?SERVICE=WMTS&REQUEST=GetTile&VERSION=1.0.0&LAYER=img&STYLE=default&TILEMATRIXSET=w&FORMAT=tiles&TILECOL={x}&TILEROW={y}&TILEMATRIX={z}&tk=YOUR_TOKEN"

# 中国国家地理信息公共服务平台
# 需要申请密钥

17.3 WMTS服务

17.3.1 添加WMTS图层

# WMTS连接
uri = "url=https://example.com/wmts&layer=layer_name&tilematrixset=GoogleMapsCompatible&format=image/png&crs=EPSG:3857"

layer = QgsRasterLayer(uri, "WMTS Layer", "wms")

17.3.2 WMTS参数

参数	说明
url	服务地址
layer	图层名称
tilematrixset	瓦片矩阵集
format	图片格式
style	样式名称

17.4 XYZ瓦片

17.4.1 添加XYZ瓦片

# XYZ瓦片服务
uri = "type=xyz&url=https://tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png"
layer = QgsRasterLayer(uri, "OpenStreetMap", "wms")

17.4.2 常用瓦片服务

# OpenStreetMap
osm = "type=xyz&url=https://tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png&zmax=19&zmin=0"

# Google卫星图
google_sat = "type=xyz&url=https://mt1.google.com/vt/lyrs=s&x={x}&y={y}&z={z}"

# Esri卫星图
esri_sat = "type=xyz&url=https://server.arcgisonline.com/ArcGIS/rest/services/World_Imagery/MapServer/tile/{z}/{y}/{x}"

# 高德地图
amap = "type=xyz&url=https://webst01.is.autonavi.com/appmaptile?style=6&x={x}&y={y}&z={z}"

17.4.3 添加自定义瓦片源

# 通过连接添加XYZ源
from qgis.core import QgsProject, QgsRasterLayer

# 方法1：直接添加
uri = "type=xyz&url=https://your-server.com/tiles/{z}/{x}/{y}.png"
layer = QgsRasterLayer(uri, "Custom Tiles", "wms")
QgsProject.instance().addMapLayer(layer)

# 方法2：保存到浏览器
# 在浏览器面板中右键XYZ Tiles > 新建连接

17.5 WFS服务

17.5.1 添加WFS图层

from qgis.core import QgsVectorLayer

# WFS URL
uri = "https://example.com/wfs?service=WFS&version=2.0.0&request=GetFeature&typename=namespace:layername"

layer = QgsVectorLayer(uri, "WFS Layer", "WFS")
if layer.isValid():
    QgsProject.instance().addMapLayer(layer)

17.5.2 WFS参数

参数	说明
service	WFS
version	1.0.0/1.1.0/2.0.0
request	GetFeature
typename	图层类型名
srsname	坐标系
bbox	边界框过滤
filter	CQL/OGC过滤
maxFeatures	最大要素数

17.5.3 WFS过滤

# 使用边界框过滤
uri = "https://example.com/wfs?service=WFS&version=2.0.0&request=GetFeature&typename=layer&bbox=100,30,120,45,EPSG:4326"

# 使用CQL过滤
uri = "https://example.com/wfs?service=WFS&version=2.0.0&request=GetFeature&typename=layer&CQL_FILTER=population>1000000"

17.6 WCS服务

17.6.1 添加WCS图层

# WCS连接
uri = "url=https://example.com/wcs&coverage=coverage_name"
layer = QgsRasterLayer(uri, "WCS Layer", "wcs")

17.6.2 WCS操作

操作	说明
GetCapabilities	获取服务能力
DescribeCoverage	描述覆盖范围
GetCoverage	获取覆盖数据

17.7 ArcGIS REST服务

17.7.1 Feature Service

# ArcGIS Feature Service
uri = "crs='EPSG:4326' url='https://services.arcgis.com/.../FeatureServer/0'"
layer = QgsVectorLayer(uri, "ArcGIS FS", "arcgisfeatureserver")

17.7.2 Map Service

# ArcGIS Map Service
uri = "crs='EPSG:3857' format='PNG32' url='https://services.arcgis.com/.../MapServer'"
layer = QgsRasterLayer(uri, "ArcGIS MS", "arcgismapserver")

17.8 矢量瓦片

17.8.1 添加矢量瓦片

from qgis.core import QgsVectorTileLayer

# MVT服务
uri = "type=xyz&url=https://example.com/tiles/{z}/{x}/{y}.pbf"
layer = QgsVectorTileLayer(uri, "Vector Tiles")

# 设置样式
layer.loadDefaultStyle()

17.8.2 矢量瓦片样式

# 加载MapBox GL样式
style_url = "https://example.com/style.json"
# 需要插件支持或手动转换

17.9 QGIS Server

17.9.1 QGIS Server简介

QGIS Server是基于QGIS核心库的OGC服务器，支持：

• WMS 1.3.0
• WFS 1.0.0/1.1.0
• WCS 1.1.1
• WMTS 1.0.0
• OGC API - Features

17.9.2 项目发布

准备QGIS项目用于发布：

项目 > 属性 > QGIS Server

设置:
- 服务能力（标题、摘要、关键词）
- WMS能力（CRS列表、范围）
- WFS能力（已发布图层）

17.9.3 服务配置

# Apache配置示例
<VirtualHost *:80>
    ScriptAlias /qgis/ /usr/lib/cgi-bin/qgis_mapserv.fcgi
    
    <Directory "/usr/lib/cgi-bin/">
        SetEnv QGIS_PROJECT_FILE /path/to/project.qgz
        SetEnv QGIS_SERVER_LOG_FILE /var/log/qgis/server.log
        SetEnv QGIS_SERVER_LOG_LEVEL 0
    </Directory>
</VirtualHost>

17.9.4 访问服务

# WMS GetCapabilities
http://server/qgis/?SERVICE=WMS&REQUEST=GetCapabilities

# WMS GetMap
http://server/qgis/?SERVICE=WMS&VERSION=1.3.0&REQUEST=GetMap&LAYERS=layer&STYLES=&CRS=EPSG:4326&BBOX=100,30,120,45&WIDTH=800&HEIGHT=600&FORMAT=image/png

# WFS GetFeature
http://server/qgis/?SERVICE=WFS&VERSION=2.0.0&REQUEST=GetFeature&TYPENAME=layer

17.10 云存储

17.10.1 支持的云存储

QGIS通过GDAL支持多种云存储：

• Amazon S3
• Google Cloud Storage
• Microsoft Azure
• HTTP/HTTPS

17.10.2 访问云数据

# 访问S3上的数据
uri = "/vsicurl/https://s3.amazonaws.com/bucket/file.tif"
layer = QgsRasterLayer(uri, "S3 Raster", "gdal")

# 使用认证的S3
# 需要设置环境变量 AWS_ACCESS_KEY_ID, AWS_SECRET_ACCESS_KEY
uri = "/vsis3/bucket/file.tif"

17.10.3 Cloud Optimized GeoTIFF

# 加载COG
uri = "/vsicurl/https://example.com/cog.tif"
layer = QgsRasterLayer(uri, "COG", "gdal")

# COG支持范围请求，只下载需要的部分

17.11 缓存管理

17.11.1 WMS缓存

设置 > 选项 > 网络 > 缓存

设置:
- 缓存目录
- 缓存大小
- 过期时间

17.11.2 清除缓存

from qgis.core import QgsNetworkAccessManager

# 清除网络缓存
nam = QgsNetworkAccessManager.instance()
nam.cache().clear()

17.12 网络配置

17.12.1 代理设置

设置 > 选项 > 网络 > 代理

配置:
- 代理类型（HTTP/Socks5）
- 主机/端口
- 认证
- 排除列表

17.12.2 超时设置

from qgis.core import QgsSettings

settings = QgsSettings()
settings.setValue("qgis/networkAndProxy/networkTimeout", 30000)  # 毫秒

17.13 小结

本章详细介绍了QGIS的Web服务集成：

关键要点：

1. 理解各种OGC服务标准
2. 掌握WMS/WMTS/XYZ瓦片使用
3. 了解WFS矢量服务
4. 熟悉ArcGIS REST服务
5. 了解QGIS Server发布
6. 掌握云存储访问

Web服务是现代GIS数据共享的重要方式。

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