WebGIS是Web技术和GIS技术相结合的产物，它在地理信息系统平台基础上嵌入HTTP和TCP/IP协议，实现互联网环境下的GIS服务共享功能。WebGIS因为其本身表现方式的优雅、多样性、便利性得到了广泛的使用。但由于空间信息和用户需求的不断增加，GIS应用服务器的负担越来越重，单一服务器已经无法满足空间信息大运算量和多用户并发访问的要求，必须通过多个分布的GIS应用服务器协同工作来提供服务。而GIS应用服务器间的负载均衡是提高整体GIS服务集群的支撑能力、提高GIS服务响应速度的有效机制，通过有效的负载策略，可以实现多用户并发请求在多个GIS应用服务器间协同工作，甚至实现单用户的请求分散在多个GIS应用服务器间并行执行。因此，如何能够保证服务器在稳定、快速的为用户提供空间信息服务，并在此前提下，完成多个服务器之间任务合理分配，提高整个GIS服务器集群系统的服务支撑能力，这就成为了GIS服务器集群系统迫切需要解决的问题。 本文首先以MAPGIS-IMS7.1为例，简单介绍了WebGIS的特点、体系结构，而后提出WebGIS所面临的单负载瓶颈，在分析和总结分布式WebGIS与负载均衡算法的基础上，提出了一种分布式WebGIS应用服务器集群的负载均衡算法，研究、探讨分布式WebGIS负载均衡器的设计与实现的关键问题，由此提出基于MAPGIS-IMS7.1的GIS应用服务器集群的整体架构，并考虑了该集群系统对于容错方面的支持。该GIS服务器集群系统具有单一系统镜像，通过负载均衡器提供唯一的GIS服务入口，根据后端GIS服务器组中各节点的运行状态均衡组内的GIS服务器之间的负载；在特殊情况下，也可以抛除负载均衡器独立体，直接由GIS应用服务器自身的负载信息收集模块和任务迁移模块来充当负载均衡器。 论文研究主要包括以下三方面： 1)研究适合MAPGIS-IMS7.1应用服务器集群的负载均衡算法： 在分析和总结MAPGIS-IMS7.1应用服务器和负载均衡算法的基础上，结合动态负载均衡策略，提出了一种适合MAPGIS-IMS7.1应用服务器集群负载均衡的算法，并深入探讨该动态负载均衡算法中负载指标的选取、阂值确定、定位策略和算法的实现流程。 2)研究基于TCP、UDP的信息传递机制： 分析TCP、UDP两种通信协议对于WEB服务器与GIS应用服务器、GIS应用服务器间相互通信的利弊点，利用以太网对于IP组播的支持，制定合适的通信协议来实现客户端请求的传递、节点服务器临界负载情况下的任务迁移、GIS应用服务器的自我注册以及活动状态的侦测。 3)集群系统容错策略： 考虑GIS应用服务进程崩溃情况下，该节点在负载均衡器中临时剔除以及程序的自我启动。在负载均衡器单点故障情况下，守护进程及时重启负载均衡管理进程，并将该临界段内的客户连接请求直接转移给后端GIS应用服务器。 4)基于MAPGIS-IMS7.1的负载与容错的设计与实现： 在上述研究的基础上，结合MAPGIA-IMS7.1平台所提供的具体GIS服务的特点，设计、实现了一个具有负载均衡与容错的原型系统。