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第９卷第７期
２０１０年７月
软件导刊
ＳｏｆｔｗａｒｅＧｕｉｄｅ
ＶＯ１．９ ＮＯ．７
Ｊｕ１．２０１０
纯ＸＭ Ｌ数据库在ＷＥ ＢＧＩＳ中的应用研究
刘 权．汤大立
（湖南大学软件学院，湖南长沙４１００８２）
摘 要：概述Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ数据库的研究与发展现状，详细叙述Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ数据库的基本概念、设计思路及技术特
点。在此基础上提出基于纯ＸＭＬ数据库建立ＷｅｂＧＩＳ的体系结构方案，并基于该体系结构实现了一个原型系统。
关键词：纯ＸＭＬ数据库；ＧＭＬ；ＷｅｂＧＩＳ
中图分类号：ＴＰ３１１．５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７８００（２０１０）０７－０１４８－０２
刃而解。ＧＭＬ是ＯＧＣ为了解决不同来源、不同内容、不同数据
０引言
在当今信息技术和互联网快速发展的时代下，ＧＩＳ应用也
从传统的桌面ＧＩＳ向网络ＧＩＳ发展。在ＧＩＳ不断发展的过程
模型以及不同数据格式的空间数据之间的共享与互操作，主要
用于空间数据的存储和传输。
１．１ ＧＭＬ介绍
中，积累了大量宝贵的空间信息资源。由于历史的原因，这些空
间信息资源大多是面向行业的，存在于特定的ＧＩＳ系统中和运
行环境中。而这些系统大多是各自独立、相对封闭、无法相互沟
通和协作。缺乏统一标准的ＧＩＳ数据，使得宝贵的数据资源无
法得到充分的共享。
ＧＭＬ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）即地理标识语言，它由
ＯＧＣ（开放式地理信息系统协会）于１９９９年提出，并得到了许
多公司的大力支持，如Ｏｒａｃｌｅ、Ｇａｌｄｏｓ、Ｍａｐｌｎｆｏ、ＣｕｂｅＷｅｒｘ等。
ＧＭＬ能够表示地理空间对象的空间数据和非空间属性数据。
２０００年５月，ＯＧＣ推出了基于ＸＭＬ ＤＴＤ（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｔｙｐｅ
Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ，文档类型定义）和ＲＤＦ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｆｒａｍｅ－
本文针对当前ＷｅｂＧＩＳ面临的问题：
（Ｉ）不同的数据格式使得数据的互操作和管理困难，宝贵
的数据资源得不到充分的共享利用。
ｗｏｒｋｓ，资源描述框架）的ＧＭＬ １．０版；２００１年２月，ＯＧＣ又推出
了完全基于ＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａ的ＧＭＬ ２．０版；２００３年２月，ＧＭＬ
３．０版正式发布。
０ＧＣ推出ＧＭＬ的目的如下：
（２）数据资源采用什么样的格式来进行统一描述。
（３）对于这些数据资源选择什么样的底层存储。
（４）系统的可移植性差。
（１）提供适用于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ环境的空间信息编码方式，用于数
据传输和存储。
提出了一种基于纯ＸＭＬ数据库的ＷｅｂＧＩＳ构架，能较好
地解决上述的问题。
（２）能够扩展，用以支持对空间信息的多样化需求，不管是
用于对空间信息的单纯描述，还是进行更深层次的分析使用。
１ 纯ＸＭＬ数据库和ＧＭＬ在ＷｅｂＧＩＳ中的研究
可扩展标记语言（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＸＭＬ）语言
一
（３）以一种可扩展和标准化的方式为基于Ｗｅｂ的ＧＩＳ建
立良好的基础。
（４）允许对地理空间数据进行高效率编码。
出现，就以良好的数据存储格式、可扩展性、跨平台、开放性、
结构化、交互性、自描述性和便于传输等特点获得迅速发展。
１９９９年开放地理信息系统组织（Ｔｈｅ Ｏｐｅｎ Ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ Ｃｏｎｓｏｒ—
ｔｉｕｍ，简称ＯＧＣ）提出了基于ＸＭＬ的地理标记语言（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ
Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ。简称ＧＭＬ），ＧＭＬ是ＸＭＬ的子集，是一种能
够用ＸＭＬ文件格式来表示地理空间对象的空间数据和非空间
属性数据。ＧＭＬ的特性就使得ＷＥＢＧＩＳ面临的大部分问题迎
来
（５）提供了一种容易理解的空间信息和空间关联的编码方
式。
（６）实现空间和非空间数据的内容和表现形式的分离。
（７）易于将空间信息和非空间信息进行整合。
（８）易于将空间几何元素与其它空间或非空间元素连结起
作者简介：刘权（１９８０一），男，湖南汨罗人，湖南大学软件学院硕士研究生，研究方向为ＷｅｂＧＩＳ应用；汤大立（１９５８～），男，湖南长沙人，湖南大学软
件学院教授．硕士生导师．研究方向为城市应急联动系统、防汛指挥系统、智能交通系统及其它ＧＩＳ应用。
第７期 刘权，汤大立：纯ＸＭＬ数据库在ＷＥＢＧＩＳ中的应用研究 ．１４９．
（９）提供一系列公共地理建模对象，从而使各自独立开发
的应用之间互操作成为可能。
１．２纯ＸＭＬ数据库
２．３表示层
表示层通过浏览器以二维的形式显示、查询和分析地理信
息。根据应用层传输过来的数据，分别选用不同的表示层选择
所对应的控件进行显示，比如传输过来的是ＧＭＬ数据，就交山
ＯｐｅｎＬａｙｅｒ框架来进行显示，同样对地图的交互操作也利用这
纯ＸＭＬ数据库（Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ Ｄａｔａｂａｓｅ ＮＸＤ）是一种专门为
存储和处理ＸＭＬ文档而设计的数据库。它专门针对ＸＭＬ数据
的特点设计其存储与索引方式，既不需要将一个完整的ＸＭＬ
文档拆散存储，也能够实现小粒度的查询和修改，还兼有一般
数据库所具有的特性。
纯ＸＭＬ一般具有以下几个特性：文档集合（Ｄｏｃｕｍｅｎｔ
Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）、查询、更新、事务锁和并发控制、应用程序接口等。
个框架完成；如果传输过来的是ＳＶＧ数据，就交由ＳＶＧ
Ｖｉｅｗｅｒ或者和ＳＶＧ类似的软件，对于ＳＶＧ数据也可以交由
ＯｐｅｎＬａｙｅｒ框架来进行显示和交互操作。
３基于纯ＸＭＬ数据库ＷｅｂＧＩＳ系统的工作流程
２基于纯ＸＭＬ数据库的ＷｅｂＧＩＳ体系结构设计
目前实现ＷｅｂＧＩＳ一般有３种构架：服务器端构架、客户
端构架以及将两者｝昆合的构架。服务器端构架允许客户端用户
向服务器端提交数据和分析请求，服务器端处理请求并将处理
结果返回给客户端，而客户端只是用来展示处理的结果不涉及
数据的加工处理。客户端构架允许用户对数据进行本地操作或
加工、分析。混合构架则根据不同的操作采取服务器和客户端
相结合的处理办法，充分发挥服务器和客户端的长处以实现性
能的最优化。
通过对常见的ＷｅｂＧＩＳ构架的分析研究，综合他们的特
点。本文采用服务器和客户端的混合架构提出基于纯ＸＭＬ的
ＷｅｂＧＩＳ体系结构，如图１所示。
表
一
不
层
应
用
层
数据访问引擎
数
据
层
图１基于纯ＸＭＬ数据库的ＷｅｂＧＩＳ体系结构
２．１数据层
ＷｅｂＧＩＳ的数据层是ＷｅｂＧＩＳ的数据源．存储着地理空间
数据，这些数据是经过ＧＭＬ编码存储在ＮＸＤ中的。同时也用
来保存用户编辑后的地理空间数据。对于这些地理空间数据可
以用ＸＭＬ的查询语言ＸＱｕｅｒｙ对所需要的数据进行查询，并以
ＸＭＬ文档的形式返回给应用层。也可以用ＸＵｐｄａｔｅ对其进行
增加、删除、修改地理空间数据的操作，
２．２应用层
ＷｅｂＧＩＳ的应用层用于响应表现层传过来的请求，它从数
据层里面取得以ＧＭＬ格式编码的数据，并将数据转换成其它
矢量格式（如ＶＭＬ，ＳＶＧ）或栅格图像。也可以直接将ＧＭＬ数据
输出到表示层，由表示层对ＧＭＬ数据直接进行解析显示。
在基于ＮＸＤ／ＧＭＬ的ＷｅｂＧＩＳ系统中，ＷｅｂＧＩＳ的工作流
程如图２所示。
图２基于纯ＸＭＬ数据库ＷｅｂＧＩＳ的工作流程
（１）查询或保存ＧＭＬ数据：用户在客户端模块触发一个查
询或者是保存ＧＭＬ数据的事件后，客户端模块发出一个请求
给Ｗｅｂ服务模块。
（２）转发请求：Ｗｅｂ服务模块收到请求后，转发给数据处理
加工模块。
（３）数据处理加工模块收到请求后，分析是查询还是保存
数据，如果是保存数据就将数据加工处理，然后将加工好的数
据提交给数据引擎模块：如果是查询数据的请求则分析需要查
询的内容，然后向数据引擎模块发出一个或者多个查询数据的
请求。
（４）数据引擎模块将负责连接好数据源后，再将数据加工
处理模块的命令交予数据源。
（５）数据源处理好命令后将查询的内容或保存数据的结果
返回给数据引擎模块。
（６）转发结果：数据引擎模块将数据源处理的结果转发给
数据处理加工模块。
（７）数据处理加工模块收到结果后，如果是查询数据就将
数据加工处理成客户端需要的数据，然后把数据交给Ｗｅｂ服
务模块；如果是保存数据则把状态结果转发给Ｗｅｂ服务模块。
（８）Ｗｅｂ服务模块收到请求后，转发给客户端。
（９）当客户端触发某个事件后，如果不需要向数据源提出
请求，则由客户端的程序自行完成这个请求，如测量面积、测量
长度等
４原型系统实现
基于以上分析．笔者设计了了一个原型系统，后台数据库
采用的是ｅＸｉｓｔ的数据库，中间的应用服务器是用Ｔｏｍｃａｔ与
Ｇｅｏｔｏｏｌｓ整合构建的，前台是采用ＯｐｅｎＬａｙｅｒ的框架开发的。主
要实现的ＷｅｂＧＩＳ功能包括地图浏览、属性查询、鹰眼、测量距
离、测量面积等。图３是原型系统的效果。
第９卷第７期
２０１０年７月
软件导刊
Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｇｕｉｄｅ
Ｖ０１．９ Ｎｏ．７
Ｊｕ１．２０１０
基于特征点匹配的视频图像实时拼接系统
肖青青 ，李 婕
（１．武汉理工大学自动化学院，湖北武汉４３００７０；２．武汉大学电子信息学院，湖北武汉４３００７９）
摘要：提出了一种基于尺度不变特征变换算法的视频图像实时拼接方法。首先，用等焦距柱面变换对待拼接的图
像进行处理，使相邻摄像机所拍摄的图像帧投影在同一柱面上；然后，优化ｋ－ｄ树的最近邻算法提高了特征点匹配
的速度；最后，随机采样一致性算法剔除了错误的匹配点，提高了匹配的准确性，并得到投影变换矩阵进行多摄像机
图像帧拼接。实验结果表明，与传统的图像拼接算法相比，该方法极大地提高了视频图像拼接的鲁棒性，实现了视频
图像的实时拼接。
关键词：柱面变换；ＳＩＦＩ＂；ｋ—ｄ树；ＲＡＮＳＡＣ；ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２；实时
中图分类号：ＴＰ７５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７８００（２０１０）０７—０１５０—０４
基于空间像素的方法运算量大，且不能解决图像旋转和缩
０ 引言
视频图像拼接主要是根据相邻摄像机图像帧重叠区域的相
似度来实现的。目前已经有了很多的图像拼接算法，主要分为三
放后匹配的问题。基于频域的方法计算速度快。对小的平移量、
旋转及尺度缩放后的匹配拼接比较适合，但在两幅图重叠区域
不大的情况下结果较差。基于特征的方法通过像素的值导出符
号特征来匹配，比如：角点检测方法计算量小，匹配精度较高，
大类：基于空间像素的方法、基于频域的方法、基于特征的方法。
纯ＸＭＬ数据库技术一直是一个研究的热点，是一门新兴
技术．本文的设计为实现基于纯ＸＭＬ数据库的ＷｅｂＧＩＳ提供
了一条可行的解决之道。对促进ＷｅｂＧＩＳ的发展具有积极意
义。
参考文献
图３原型系统效果
［１］孟小峰，周龙骧，王珊．数据库技术发展趋势［Ｊ］．软件学报，２００４
５结束语
本文分析了目前ＷｅｂＧＩＳ系统的一些难点，介绍了开放技
术ＧＭＬ的优势，在此基础上设计了一个基于纯ＸＭＬ数据库的
ＷｅｂＧＩＳ系统，并详细介绍了系统的体系结构和工作流程。
（１２）．
［２］ 田宇民．ＧＭＬ：地理信息管理的飞跃［Ｊ］．中国计算机用户，２００４（６）．
［３］李骥，陈福生．Ｎａｔｉｖｅ—ＸＭＬ数据库综述［Ｊ】．计算机工程与设计，
２００４（６）．
（责任编辑：余晓）
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＷｅｂＧＩＳ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ Ｄａｔａｂａｓｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ Ｄａｔａｂａｓｅ，ａｎｄ ａｍｐｌｙ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｃｅｐ—
ｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎ ａｒｔｉｉｃｅ ａｎｄ ｔｆｅｃｈｎｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ Ｄａｔａｂａｓｅ．Ａｎｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ ｄａｔａｂａｓｅｓ
ＷＥＢＧＩＳ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｐｒｏｇｒａｍ，ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ｔｈｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｎａｔｉｖｅ ＸＭＬ Ｄａｔａｂａｓｅ；ＧＭＬ；ＷｅｂＧＩＳ
作者简介：肖青青（１９８４一），女，湖北荆门人，武汉理工大学硕士研究生，研究方向为嵌入式系统开发与应用；李婕（１９８４一），女，湖北宜昌人，武汉大
学博士研究生，研究方向为空间图像处理、片上系统。
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