基于XML的WebGIS的研究与开发

科技信息　专题论述　

基于ＸＭＬ昀ＷｅｂＧＩＳ硇研究与开发　

石家庄东方龙供水有限责任公司　韩清元　

［摘要】本文首先介绍了近年来飞速发展的ＷｅｂＧＩＳ技术的现状及自身特点，分析了传统ＷｅｂＧＩＳ当前面临的技术难点，然后论述　

了Ｗｅｂ的新兴语言——ｘＭＬ的概念和ＸＭＬ语言在ＷｅｂＧＩＳ研究与开发中的作用，说明了在ＷｅｂＧＩＳ中应用ＸＭＬ的优势和良好　

的发展前景，论文最后以ＷｅｂＧＩＳ的三层结构解决方案为例，简述了ＸＭＬ在ＷｅｂＧＩＳ中的应用概要。　

【关键词］地理信息系￣（ＧＩＳ）ＷｅｂＧＩＳ　ＸＭＬｉｆ￣－（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅＭｃｈｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）　

１、引言　

有人说：“ｌ９世纪是铁路的时代，２Ｏ世纪是高速公路的时代，２１世　

易见的，在ＷｅｂＧＩＳ中引进ＸＭＬ，其优越性和作用是十分巨大的：　

（１）有助于实现地理空间数据的标准化、结构化。地理数据可被ＸＭＬ　

纪是网络的时代”。随着Ｉｎｔｅｍｅｔ技术的不断发展和人们对地理信息系　

统（ＧｌＳ）的需求，利用Ｉｎｔｅｍｅｔ在Ｗｅｂ上发布和出版空间数据，为用户　

提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为ＧＩＳ发展的必然趋　

势。　

ＷｅｂＧＩＳ是Ｉｎｔｅｍｅｔ技术应用于ＧＩＳ开发的产物。ＧＩＳ通过ＷｗＷ　

功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。Ｉｎｔｅｍｅｔ用户从ｗｗｗ　

的任意一个节点进人，可以浏览ＷｅｂＧＩＳ站点中的空间数据、专题地　

图，进行各种空间查询和空间分析，从而使ＧＩＳ进入千家万户。　

２、ＷｅｂＧＩＳ的特点及传统ＷｅｂＧＩＳ面临的技术难点　

（１）ＷｅｂＧＩＳ的特点　

全球化的应用：全球范围内任意一个ｗｗｗ节点的Ｉｎｔｅｍｅｔ用户都　

可以访问ＷｅｂＧＩＳ服务器提供的各种ＧＩＳ服务，甚至还可以进行全球　

范围内的ＧＩＳ数据更新。　

真正大众化的ＧＩＳ：以往的ＧＩＳ由于成本高和技术难度大，往往成　

为少数专家拥有的专业工具，很难推广。由于Ｉｎｔｅｍｅｔ爆炸性的发展，　

Ｉｎｔｅｍｅｔ服务正在进入千家万户，ＷｅｂＧＩＳ给更多用户提供了使用ＧＩＳ　

的机会。终端用户的经济和技术负担的降低更加扩大了ＧＩＳ的潜在用　

户范围。　

巨大的扩展空间：Ｉｎｔｅｍｅｔ技术基于的标准是开放的、非专用的，是　

经过标准化组织ＩＥＴＦ和Ｗ３Ｃ为Ｉｎｔｅｍｅｔ制定的，这就为ＷｅｂＧＩＳ的进　

一

步扩展提供了极大的发挥空间，使得ＷｅｂＧＩＳ很容易与Ｗｅｂ中的其　

他信息服务进行无缝集成，建立功能丰富的具体ＧＩＳ应用。　

跨平台特性：过去，尽管一些厂商为不同的操作系统（如：Ｗｉｎｄｏｗｓ、　

ＵＮＩＸ、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ）分别提供了相应的ＧＩＳ软件版本，但是没有一个ＧＩＳ　

软件真正具有跨平台的特性。而主流的ＷｅｂＧＩＳ则能做到“一次编成，　

到处运行”，实现真正的跨平台运行，不需要考虑最终用户的运行环境。　

（２）传统ＷｅｂＧＩＳ面临的技术难点　

传统的ｗｅｂ语言是被广泛使用的ＨＴＭＬ（ＨｙｐｅＴｅｘｔＭａｒｋＵｐＬａｎｇｕａｇｅ，　

超文本标识语言），其实质是一种文本显示语言。随着Ｗｅｂ上信息类型　

的日益增多，其不利于表现地理空间数据的弊端也逐渐暴露出来，Ｗｅ—　

ｂＧＩＳ由此而面临的一些技术难点也不易解决：　

１）由于ＨＴＭＬ页面仅仅擅长于数据表现，缺乏描述数据的内部结　

构和联系，不利于结构复杂的空问地理信息数据的查询和整合。　

２）组成数字地球的数据将由数以千计的不同组织来维护，要对传　

统ＧＩＳ数据库中大量的地理信息数据进行适应于Ｗｅｂ表达的高效率、　

低成本的转换，各个ＷｅｂＧＩＳ需要资源和信息共享，真正地做到ＧＩＳ数　

据的物理分散而逻辑集中。　

３）按照数字地球的要求，ＷｅｂＧＩＳ需要一定层次上的互操作性，使得　

ＧＩＳ数据参与多方面的应用，但ＨＴＭＬ页面一旦生成，信息便处于静　

态，不能根据客户端的实际情况进行动态变化。　

４）由于ＧＩＳ处理海量的数据，而又受Ｉｎｔｅｍｅｔ的网路带宽以及其它　

路由限制，因此要建立快速的响应和传输机制，在满足用户交互操作需　

求的基础上。向ＷｅｂＧＩＳ用户提供快速的地理信息服务。　

５）ＷｅｂＧＩＳ需要向用户提供多样化的、直观易懂的图形用户界面，　

预测客户的请求，动态地、客户化地表现数据。　ｔ　

面对着上述的技术难点和国际信息化融合的潮流，ＸＭＬ将是Ｗｅ—　

ｂＧＩＳ适应数字地球的发展和要求、提高自身实际应用能力的解决之道。　

３、ＸＭＬ概述及ＸＭＬ在ＷｅｂＧＩＳ中的作用　

ＸＭＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ，可扩展标识语言）是Ｗ３Ｃ（Ｗｏｒｄ　

Ｗｉｄｅ　Ｗｅｂ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）为适应Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的发展，解决上述技术难点而推出　

的新型Ｗｅｂ语言，是ｉｓｏ（国际标准化组织）所制订的ＳＧＭＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ　

Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ，通用语言标识标准）的一个精简集。它并　

不是类似于ＨＴＭＬ的预定义的标识语言，而是用于定义其它标识语言　

的一种元语言。与ＨＴＭＬ中有固定数量的标识不同，ＸＭＬ用于描述信　

息的各种标识都可以由设计者自行建立，以强化特定专业数据的结构　

和关联。　

从以上的介绍我们不难看出ＸＭＬ正是解决之前提出的当今Ｗｅ—　

ｂＧＩＳ遇到的技术难题的关键技术，其表现地理信息数据的能力是显而　

．．．——

３８６．．———　

唯一地标识，便于网上查询和搜索，便于信息参与数字地球的资源共　

享，提高ＷｅｂＧＩＳ服务的互操作性，减少了服务器和客户之间的频繁交　

互，从而提高ＧＩＳ用户的互操作速度。　

（２）ｘＭＬ具有数据来源的多样性和多种应用的灵活性、柔韧性和适　

应性。ＸＭＬ可以将不同来源的结构化的ＧＩＳ数据进行合并、集成，同时，　

大多数ＧＩＳ厂家也已经提供自身的文件格式装换为ＸＭＬ格式的接口。　

（３）由于内容与形式的分离，ＸＭＬ只描述ＧＩＳ数据本身，数据的具　

体表现形式可利用样式表语言进行转换，使地理信息能根据客户的配　

置和实际情况动态地表现。　

（４）用ＸＭＬ在现有的Ｗｅｂ上传输ＧＩＳ数据具有可行性，不需要改　

变网络基础，利用原有的｝ｆｒｒＰ协议，成本低，而且文件小，传输的速度　

加快。　

（５）ＸＭＬ具有开放的标准和众多软件公司的支持。由Ｗ３Ｃ制订的　

ＸＭＬＩ．０版已经发布，与处理ＸＭＬ相关的语言、接口等部件也由Ｗ３Ｃ　

统一提供标准。微软、网景和众多数据库软件国际企业已经并将继续为　

ＸＭＬ提供支持和服务。　

ＯＧＣ（ＯｐｅｎＧＩＳ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）也制订了用于ＷｅｂＧＩＳ的一个基于ｘＭＬ　

的语言：ＧＭＬ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ，地理标识语言）。　

还有一种基于ＸＭＬ的用来描述二维矢量图形和矢量／点阵混合图　

形的置标语言——ｓＶＧ（ｓｃａｌａｂｌｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ），它是一种全新的矢量　

图形规范。ＳＶＧ规范定义了ＳＶＧ的特征、语法和显示效果，包括模块化　

的ＸＭＬ命名空间（ｉｌａｎｌｅ　ｓｐａｃｅ）和ＳＶＧ文档对象模型（ＤＯＭ）。ＳＶＧ的绘　

图可以通过动态和交互式方式进行，在实际操作中，则是以嵌入方式或　

脚本方式来实现的。　

瓣～

４、ＸＭＬ在ＷｅｂＧＩＳ中的应用　

ＸＭＬ是针对于数据内容和结构的分析和描述，所以ＸＭＬ原则上可　

以被应用于任何ＷｅｂＧＩＳ的解决方案。由于ＸＭＬ功能强大，其实现和被　

利用的过程也就比ＨＴＭＬ复杂，现以建立ＷｅｂＧＩＳ的比较普遍的三层　

服务解决方案为例，简要叙述ＸＭＬ的具体应用。　

李芦端　…………　……　

业用户　

肌扩展　

（ＷｅｂＧＩＳ　

程序）　

基础服　

地理信息ｌ服务请求Ｉ　

务器端　

亭　

募器集畏盟ｌｉ愚　ｊ　

藤　查　数据库Ｉ｝（ＭＬ查堀　

Ｘ数Ｍ

翟

据Ｌ　数据库查　

提供ＤＴＤ和ＮｕｍｅＳｐａｃｅ　

服务的Ｗｅｂ服务器　

内部进　

程调用　

图１　ＸＭＬ实现ＷｅｂＧＩＳ的三层服务结构　

三层服务结构即以ＧＩＳ基础数据库、中间层、Ｗｅｂ客户端浏览器为　

架构基础的ＷｅｂＧＩＳ解决方案。无论这三层结构如何具体实施，ＸＭＬ都　

可以在其中发挥数据存储、交换和表现的重要作用，见图ｌ。　

（１）基础服务器端　

底端的地理信息服务器和基础数据库是ＷｅｂＧＩＳ的数据源，存储　

着原始的大量非ＸＭＬ的ＧＩＳ数据，这些数据要么被全部转换并存储为　

ＸＭＬ格式的数据，要么保持原有的数据形态，通过中间层根据客户请求　

而将之转换为ＸＭＬ数据供Ｗｅｂ使用。随着众多数据库提供商增强了　

对ＸＭＬ的支持，未来的主流数据库可以直接存贮和交互查询ＸＭＬ数　

据。在数据服务器端使用ＸＭＬ数据应注意以下几个方面：　

确保ＸＭＬ文件的结构良好性和合法性：按照Ｗ３Ｃ制订的ＸＭＬ标　

准和ＯＧＣ的规范严谨地书写和交换ＸＭＬ文件，　（下转第３８８页）　

科技信息　专题论述　

教学，我们发现这种教学方式，大大调动了留学生的学习兴趣和主动　

性，也加深了留学生对相关理论知识的理解和记忆，学生反映较好。　

此外，留学生由于中文水平较低，存在的问题较多，必须及时进行辅　

导，解决他们学习中存在的问题，对于重点和难点，最好在下一次上课时　

简要地再讲解一次或根据他们提出的问题，进行以章为单位有重点地集　

体辅导，使学生对病理生理学学习理解和掌握得更好一些。为了更好地　

督促学生学习，我们在进行了一个阶段授课后，都要组织阶段小考。每一　

阶段的小考成绩都在期末总成绩中占有一定比例，改变了期末考试一纸　

定乾坤的方式。这种考核方式一方面对学生的日常学习起到督促作用，　

促使学生在平时遇到问题要及时解决，使得专业课知识得以消化和巩　

固。另一方面也让教师在授课过程中能够及时发现问题，解决问题，起到　

全面衡量学生学习效果的目的。　

五、小结　

总之，留学生全英文教学是我校医学教学工作者在新形式下面临　

的一个新领域，不能简单地套用国内的传统医学教学模式。必须根据医　

留学生观看一段尿毒症患者从发病到治疗的录像，让学生们对肾功能不　

全有一个直观认识；使用Ｆｌａｓｈ动画对休克三期微循环变化的全过程进　

行完整清晰的展示，既增加教学的趣味性，又增强了学生的记忆，帮助　

留学生顺利完成对休克理论知识的理解。　

四、注重实验课的教学。定期安排专业课辅导　

病理生理学是一门研究疾病发生发展规律和机制的学科，是沟通　

临床医学与基础医学的“桥梁性”学科，学生在校期间能否学好该课程　

对日后的医疗实践具有重要的作用。同时，它还是一门实验性学科，为　

了探讨疾病发生发展的一般规律以及疾病时体内功能代谢的变化，病　

理生理学工作者必须从事科学研究，因此在病理生理学的教学内容中　

我们安排了一些相应的实验，目的在于通过具体操作和观察以及对实　

验结果的分析，提高学生的动手能力、独立思考和分析综合能力肩　更好　

的理解相关的理论知识。为了提高教学质量，教研室精心组织实验课的　

教学。首先，我们根据自身特点及教学需求，为留学生编写了专门的实　

验教材。由于目前国内还没有统一、规范的留学生病理生理学实验教　

材，本教研室全体教师根据我校机能实验室教学的实际情况和实验学时　学留学生的特点，积极探索和完善适合留学生的教材，采用适宜的教学　

的安排　行编写了《Ｌａｂ　ｍｅｎｕ　ｏｆ　Ｐａｔｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ｝教材。此教材共含有６　

方法和教学模式，才能逐渐达到最佳的教学效果。通过授课前对教师进　

个病理生理学的经典实验内容，图文并茂，实验目的清晰、基本概念明　行一定的英语培训提高其英语能力，采用启发、互动式的ＰＢＬ教学方式　

确、实验过程简明扼要、语言表述简洁准确，并在前言部分系统介绍了病　

及灵活直观的教学手段克服教学实践中的困难，将有助于留学生教学　

理生理学实验所需的基本技能和注意事项，如实验动物和基本操作、实　

质量的稳步上升。　

验仪器、溶液配制等，大大提高了实验教学的效果。这既是教师备课时　

的参照依据，也为学生课前预习和课后书写实验报告提供了有力的保　

参考文献　

障。其次，为了保证实验教学的顺利实施和提供足够的教学资源，我们有　

［１］周晶，刘鹏飞，魏庆堂浅谈对留学生影像学教学的感悟［Ｊ］．中国　

针对性地在每个实验室加派１－２位熟悉实验操作、富有经验的教师，作　医学物理学杂志，２００９，２６（１）：１０３８—１０３９．　

为留学生实验课的辅助教师参与到实验教学过程中。这些辅助教师利　

［２］邓昌明，黄晶，刘地川留学生内科学教学体会和思考［Ｉｊ．重庆医　

用熟练的技术来引导和帮助留学生顺利完成实验操作，有效缓解了留学　学，２００９，３８（５）：６１０－６１１　

生在实验过程中对老师的频繁呼叫问题，从而保证了教学秩序并帮助留　

［３］邓建川，娄世锋．留学生血液内科学教学实践体会［Ｉｊ１现代医药　

学生取得了较好的实验结果，教学效果良好。每次实验课后，要求留学生　

卫生．２００８　２４（２）：６２４—６２５．　

完成实验报告，并作为平时成绩计入学期末总成绩。经过两届留学生的　

（上接第３８５页）　求干扰机的侦收和引导部分能够对这些雷达信号　

２．从技术角度出发，在技术设计上采取措施来提高电子装备的反探　

迅速截获、分选、识别、排列出威胁次序，并能立即把干扰机的发射引导　

测、反侦察、抗干扰和抗摧毁能力　

到正确的频率和方位上，在如此复杂密集信号环境中使用单波束干扰　例如：在频域上，采用新频段（毫米波、光波段），扩展信号频谱（大带　

机同时干扰几十部雷达是很困难的，因此多波束技术已成为今后干扰　宽），使用频率捷变（快速变频、跳频）；在空域上，发射窄波束，波束零点　

技术的发展方向。美国发展的多波束干扰技术主要有以下三种：相控阵　自适应指向干扰源，使用极化捷变；在功率上，增大有效辐射功率，提高　

干扰系统、透镜馈电干扰系统和固态阵干扰系统。预计２ｌ世纪初这些　

接收机的信噪比；在信号形式上，采用编码、加密技术，使对方侦察不到　

系统将得到广泛应用和迅速发展。　

有用信息；在体制上，开发各种新体制电子装备等。总之，反对抗战术和　

四、美国电子防御装备作战能力与发展特点　技术结合，才能达到“保护己方电子系统、攻击敌方电子系统”的目的。　

电子防御，是为了保障己方电子设备正常工作而采取的反侦察、反　美国对发展各种电子防御措施极为重视，抗干扰能力已成为现代武器　

干扰和反摧毁技术措施。电子防御装备能大大地提高武器作战系统的　

系统设计必不可少的重要指标。　

生存能力，能隐藏目标、保护目标和化解攻击。其特点是广泛运用隐形　

技术和伪装技术，技术与战术紧密结合。　参考文献　

电子防御不像电子对抗装备那样有独立的电子设备和系统，而是　

［１］朱和平等．《２ｌ世纪综合电子战系统》．军事谊文出版社，２００３年　

将各种措施附设在电子系统（武器系统和平台）中或战术运用中，且在不　

３月第１版　

断变化和发展。　

［２］全寿文．《外军电子战动态年度发展报告（２００１－２００５）５５．解放军　

美国电子防御装备的发展特点是：　

出版社，２００６年１１月第１版　

１．从战术角度出发，在电子设备的配置和操作使用上采取一系列措　

［３］全寿文｛２０２０年前世界主要国家电子信息装备发展趋势和特点》　

施　

解放军出版社，２０００年８月第１版　

例如：在规定的时间和地区内禁止无线电通信，避免过早地暴露己　

［４］宋诗平等．《关军综合电子信息系统综合集成研究》．海潮出版社，　

方电台位置；各种不同频率的雷达交错配置，结合使用，使敌方难以对　

２０００年８月第１版　

整个雷达网进行干扰，或几部雷达轮流开机和关机以对付反辐射导弹　［５］李辉光等．《美军信息作战与信息化建设》．军事科学出版社，２００４　

等。反对抗技术措施是在武器系统实际使用中和实战中摸索和积累而　

年１月第１版　

成的。　

（上接第３８６页）　用ＤＴＤ（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｔｙｐｅ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，文件类型定义）　

５、结论　

或Ｓｃｈｅｍａ描述和定义ＸＭＬ中使用的所有标识符，使得处理器获知　

通过对近年来飞速发展的ＷｅｂＧＩＳ技术的现状、自身特点及当前　

ＸＭＬ的来源以及其中的空间数据类型、属性和相互关系等有关地理信　面临的技术难点的分析和对ｗｅｂ的新兴语言——ＸＭＬ的研究，得出了　

息。　

利用ＸＭＬ技术解决问题的方法。通过研究分析后认为，ＸＭＬ为ＷｅｂＧＩＳ　

保持ＧＩＳ数据格式的统一：尽管ＸＭＬ允许设计者自行定义自己的　提供了图形数据的表达和存储方式，并能融合现今各种ＧＩＳ数据，而且　

ＸＭＬ标识，但保持ｗｅｂＧＩｓ～ｘＭＬ定义的一致性是有利于数据处理和　

易于传输，使网上浏览地图的速度加快，说明了在ＷｅｂＧＩＳ中应用ＸＭＬ　

交互的。　

的优势和良好的发展前景，论文最后以ＷｅｂＧＩＳ的三层结构解决方案　

（２）中阔层　

为例，简述了ＸＭＬ在ｗｅｂＧＩｓ中的应用概要。　

ＷｅｂＧ｜Ｓ的中间层用于响应客户端的请求，进行ＸＭＬ数据的识别　

和转换工作，它从底层数据库中申请空间和属性数据，与用户直接进行　

参考文献　

对话。如果从底层数据库申请到的是ＧＩＳ的矢量和栅格数据，就需要将　［１］黄杏元地理信息系统概论．高等教育出版社，１９８９．　

其转换为符合规范的ＸＭＬ格式；如果底层支持ＸＭＬ的存储和查询，中　

［２］刘南，刘仁义ＷｅｂＧＩＳ原理及其应用［Ｍ］科学出版社，１９９９　

间层就需要向底层递交从客户端发送来的数据申请，归纳和整理数据　［３］［美］ＳｔｅｖｅｎＨｏｌｚｎｅｒＸＭＬ使用详解［Ｍ］．机械－￣．３ｋ出版社，１９９９．　

库的响应数据，统一地向客户端例览器进行数据调度和分配。　［４］朱渭宁．ｘＭＬ——ｗｅｂＧＩｓ发展的解决之道［Ｉ］．南京大学学报，　

（３）客户端　

２０００，９（２）：１７—２Ｏ　

ＷｅｂＧＩＳ服务在客户端需要根据客户实际的网络处境，对响应的数　

［５］林恩德．用ＳＶＧ技术实现基于Ｗｅｂ的ＧＩＳ［１］计算机世界，　

据进行个性化和多样化的展示，ＸＭＬ具备这样的能力　显示ＸＭＬ数据的　

２００３，８（１）：１４—１８．　

主要工作由ＸＭＬ解析器来完成，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的ＩＥ６、Ｎｅｔｓｃａｐｅ的Ｎａ　ｔ击　

１　６　ｊＧｅｏｇｒａｐｈｙ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＧＭＬ）１　０，ＯｐｅｎＧＩＳ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　

６．０等浏览器已经可以对ＸＭＬ进行解析。随着ＸＭＬ的发展，更多的网　

Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ　Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ．　

络应用软件支持ＸＭＬ将是必然的趋势。　

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