Thành phần đầu tiên của hệ thống WebGIS chính là CSDL. Hiện nay có một số hệ quản trị CSDL có hỗ trợ kiểu dữ liệu không gian địa lý như PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Oracle.
2.1.1. Microsoft SQL Server
Microsoft SQL Server là hệ thống quản trị CSDL quan hệ (Relational Database Management System – RDBMS) do Microsoft phát triển, nó sử dụng ngôn ngữ lập trình và truy vấn CSDL Transact-SQL (T-SQL) để trao đổi dữ liệu giữa máy trạm (Client) và máy chủ (Server).
Trong phiên bản Microsoft SQL Server 2008 trở lên bắt đầu hỗ trợ kiểu dữ liệu không gian đó là kiểu dữ liệu hình học (geometry) và dữ liệu địa lý (geography). Các đối tượng hình học trên bản đồ được mô tả bởi Well-Know Text (WKT) hoặc Well-Know Binary (WKB). Với sự hỗ trợ làm việc với các đối tượng không gian, người sử dụng SQL Server có thể thực hiện việc lưu trữ dữ liệu không gian cũng như thực hiện truy vấn không gian mà các hệ quả trị CSDL truyền thống (không chứa thành phần không gian) không thể thực hiện được.
Tuy nhiên, đây là 1 sản phẩm thương mại có bản quyền từ Microsoft và nhược điểm lớn nhất chính là chỉ cài đặt và chạy được trên môi trường Window.
2.1.2. Oracle
Giống như Microsoft SQL Server, Oracle cũng là hệ thống quản trị CSDL quan hệ, với độ ổn định cao, bảo mật tốt và nhưng lại có khả năng hoạt động được trên đa nền tảng. Oracle truy vấn CSDL qua việc sử dụng ngôn ngữ Procedural Language/SQL (PL/SQL) có khả năng nhóm thành gói từ các thủ tục. Oracle sử dụng Schema để tập hợp toàn bộ những đối tượng CSDL. Trong đó tất cả người dùng và Schema sẽ được chia sẻ các đối tượng CSDL.
Oracle Spatial and Graph, trước đây là Oracle Spatial là 1 thành phần không gian cho CSDL Oracle. Các tính năng không gian trong Oracle Spatial and Graph hỗ trợ người dùng quản lý dữ liệu địa lý và vị trí theo kiểu gốc trong CSDL Oracle, có khả năng hỗ trợ nhiều loại ứng dụng - từ lập bản đồ tự động, quản lý cơ sở vật chất và hệ thống thông tin địa lý (AM / FM / GIS), đến các dịch vụ định vị không dây và kinh doanh điện tử hỗ trợ vị trí . Các tính năng đồ thị trong Oracle Spatial and Graph bao gồm đồ thị Mô hình Dữ liệu Mạng Oracle (NDM) được sử dụng trong các ứng dụng mạng truyền thống trong giao thông vận tải lớn, các tổ chức viễn thông, tiện ích và năng lượng và đồ thị ngữ nghĩa RDF được sử dụng trong mạng xã hội và các tương tác xã hội và trong việc liên kết các tập dữ liệu khác nhau để giải quyết các yêu cầu từ cộng đồng nghiên cứu, khoa học sức khỏe, tài chính, truyền thông và trí tuệ.
Tính năng không gian địa lý của Oracle Spatial and Graph cung cấp 1 lược đồ SQL và các chức năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc lưu trữ, truy xuất, cập nhật và truy vấn các bộ sưu tập các tính năng không gian trong CSDL Oracle.
Tuy nhiên, Oracle Spatial and Graph là 1 tùy chọn chỉ có trong Oracle Enterprise Edition, không có trong Oracle Standard Edition hoặc Oracle Standard Edition One. Ngoài ra, để triển khai được Oracle cần có 1 chi phí bản quyền cũng như quản trị khá lớn, ngôn ngữ sử dụng là Java nên cũng khó khăn trong việc tiếp cận các công cụ thiết kế, lập trình.
2.1.3. PostgreSQL
PostgreSQL là 1 hệ quản trị CSDL nguồn mở, chạy trên đa nền tảng, hỗ trợ đa dạng các kiểu dữ liệu, đặc biệt là kiểu geometry cho dữ liệu hình học. PostGIS được Refraction Research Inc phát triển như 1 dự án nghiên cứu công nghệ CSDL không gian. PostGIS hỗ trợ đối tượng địa lý cho CSDL đối tượng quan hệ PostgreSQL, tích hợp tool import dữ liệu không gian trực tiếp từ Shapefile. PostGIS kích hoạt khả năng không gian cho PostgreSQL, cho phép PostgreSQL sử dụng như 1 CSDL không gian phụ trợ cho các hệ thống thông tin địa lý (GIS), truy vấn, thống kê hoặc xử lý dữ liệu không gian.
Với rất nhiều tính năng hỗ trợ truy vấn không gian mạnh cả 2D lẫn 3D trên kiểu dữ liệu hình học (geometry) và dữ liệu địa lý (geography). PostGIS là 1 phần mở rộng không thể thiếu được của hệ quản trị CSDL PostgreSQL khi xây dựng hệ thống GIS. Các kỹ thuật được nêu ở đây là các kỹ thuật cơ bản nhất và từ đó người sử dụng có thể nghiên cứu các hàm khác của PostGIS để tạo nên các câu truy vấn phức tạp và khó hơn.
Công cụ giúp việc kết nối và trực quan hóa tạo lập truy vấn, dữ liệu tới PostgreSQL tên là PgAdmin phiên bản IV. Là 1 công cụ miễn phí và dễ dàng cài đặt trên nhiều hệ điều hành: Windows, Linux, Mac OS,...Thay vì phải nhập từng dòng lệnh SQL trên
Linux Shell thì có thể dùng giao diện đồ họa tạo lập database, các bảng, các trường dữ liệu,...rất nhanh chóng. Việc này giúp giảm nhiều thời gian khi mà chỉ cần tập trung vào việc tìm hiểu cách tổ chức và truy vấn dữ liệu không gian, các hàm PostGIS và khả năng của chúng để sử dụng.
2.2. Công nghệ bản đồ số
2.2.1. Máy chủ GIS
Máy chủ GIS với vai trò trung tâm của hệ thống WebGIS thì đây là thành phần cần được đầu tư và phát triển nghiêm túc. Nó cho phép xử lý các yêu cầu từ client và trả về các dạng hình ảnh, thuộc tính, tham chiếu địa lý, dữ liệu không gian,…Tùy theo mục đích sử dụng thì việc tạo lập và phát triển WebGIS có thể sử dụng các công nghệ phổ biến nhất hiện nay như: Map Server, Geo Server, ArcGIS Server
Map Server: là sản phẩm được phát triển qua nhiều năm của Đại học Minosita – Hoa Kỳ trên nền tảng ngôn ngữ C, hỗ trợ đa dạng các ngôn ngữ lập trình như PHP, Python, Java, C#, Ruby,…Map Server phát triển theo chuẩn của tổ chức OGC về trao đổi dữ liệu, thông tin, sẵn sàng kết nối với nhiều hệ quản trị CSDL không gian: PostGIS, Oracle Spatial,…Ngoài ra, nó còn hỗ trợ đa hệ điều hành: Windows, Linux, Unix, MacOS,…và là 1 công nghệ phát triển đã khẳng định vị thế từ khi WebGIS mới phát triển cho đến hiện nay, có nhiều ứng dụng, API được cung cấp.
Geo Server: ra đời muộn từ 1 dự án cộng đồng bắt đầu từ năm 2001, phát triển bởi ngôn ngữ Java, tuân theo các chuẩn về bản đồ của OGC. Geo Server hỗ trợ nhập, xuất nhiều định dạng dữ liệu raster và vector, dư liệu hình ảnh, kết nối nhiều hệ quản trị CSDL,…Geo Server có ưu điểm so với Map Server là có giao diện tùy biến, cấu hình thân thiện và đơn giản hơn so với thiết lập các thông số trên mapfile của Map Server. Nó ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống WebGIS nguồn mở và được cộng đồng phát triển mở rộng các tính năng.
ArcGIS Server:
− Là nền tảng để xây dựng hệ thống thông tin địa lý (GIS) có quy mô lớn, trong đó các ứng dụng GIS được quản lý tập trung, hỗ trợ đa người dùng, tích hợp nhiều chức năng GIS mạnh và được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn công nghiệp. ArcGIS Server quản lý các nguồn dữ liệu địa lý như bản đồ, số liệu không gian cho phép tạo, quản lý và phân phối các dịch vụ GIS trên nền Web để hỗ trợ cho các máy tính để bàn, thiết bị di động và cả các ứng dụng bản đồ Web.
− ArcGIS Server có sẵn cho Microsoft Windows .NET Framework và Java Platform. ArcGIS Server có ba phiên bản chức năng: Basic, Standard và
Advanced, với phiên bản Nâng cao cung cấp nhiều chức năng nhất. Phiên bản ArcGIS Server Basic được sử dụng chủ yếu để quản lý CSDL địa lý đa người dùng và dịch vụ dữ liệu địa lý. Cả phiên bản ArcGIS Server Standard và Advanced đều hỗ trợ các loại dịch vụ Web sau: Feature (để chỉnh sửa Web), GeoData (để sao chép CSDL địa lý), GeoCode (để tìm và hiển thị địa chỉ / vị trí trên bản đồ), Geometry (để tính toán hình học như tính toán diện tích và độ dài), Geoprocessing (để lập mô hình khoa học và phân tích dữ liệu không gian), Quả địa cầu (để kết xuất 3D và toàn cầu), Image (để cung cấp dữ liệu raster và cung cấp quyền kiểm soát việc phân phối hình ảnh, chẳng hạn như hình ảnh vệ tinh hoặc chỉnh hình), Ngôn ngữ đánh dấu lỗ khóa (KML), Map (cho các dịch vụ bản đồ được lưu trong bộ nhớ cache và được tối ưu hóa), Mobile (để chạy các dịch vụ trên thiết bị hiện trường), Network Analyst (để định tuyến, vị trí cơ sở gần nhất hoặc phân tích khu vực dịch vụ), Search (để tìm kiếm nội dung GIS của doanh nghiệp), Web Coverage Service (WCS), Web Feature (WFS) và Transactional Web Feature Service (WFS-T) và Web Map Service (WMS).