基于XML、GML和SVG的WebGIS应用研究

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２００６年第１　１期　福　建　电脑　７９　

基于ＸＭＬ、ＧＭＬ和ＳＶＧ　的ＷｅｂＧＩＳ应用研究　

李秀芳　，刘红彦ｚ，张忠磊・　

（１．鲁东大学山东烟台２６４０２５　２．西安工程大学陕西西安７１Ｏｏ４８）　

【摘　要】：主要讲述了ＷｅｂＧＩＳ所面临的技术问题及其解决思路，分析了ＸＭＬ、ＧＭＬ和ＳＶＧ各自的特点，并提出了以　

ＸＭＬ为标准、以ＧＭＬ为数据传输格式、以ＳＶＧ为显示格式的ＷｅｂＧＩＳ四层结构。　

【关键词】　ＷｅｂＧＩＳ，ＸＭＬ，ＧＭＬ，ＳＶＧ　

１．ＷｅｂＧＩＳ简介　

互联网络０ｎｔｅｍｅｔ１的迅速崛起和在全球范围内的飞速发　

展，使万维网成为高效的全球性信息发布渠道。随着Ｉｎｔｅｍｅｔ技　

术的不断发展和人们对地理信息系统（ＧＩＳ）￣Ｊ需求．利用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　

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Ｉｎｔｅｒａｃｔ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　从ＷＷＷ　

的任意一个节点．Ｉｎｔｅｒａｃｔ用户可以浏览ＷｅｂＧＩＳ站点中的空间　

数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析．从而使　

ＧＩＳ进人千家万户。与传统的ＧＩＳ系统相比．ＷｅｂＧＩＳ具有以下　

特点：ｆ１１全球化的客户／服务器应用。全球范围内任意一个　

ＷＷＷ节点的Ｉｎｔｅｒａｃｔ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　

ｆ２１更加广泛的访问范围。由于Ｉｎｔｅｒａｃｔ的爆炸性发展．Ｗｅｂ服务　

正在进人千家万户．ＷｅｂＧＩＳ给更多用户提供了使用ＧＩＳ的机　

会。ｆ３）良好的可扩展性。ＷｅｂＧＩＳ比较容易同Ｗｅｂ中的其他信　

息服务进行无缝集成．建立灵活多变的ＧＩＳ应用　ｆ４１跨平台特　

性。（５）可以大规模地降低系统成本和减少重复劳动『ｌ　＇

ＷｅｂＧＩＳ基于Ｗｅｂ计算平台．运行于Ｉｎｔｅｒａｃｔ多用户并发访　

问的分布式环境．是ＧＩＳ发展与组件技术、互操作技术和分布式　

技术的集成。随着地理信息互操作和Ｗｅｂ服务技术的发展．　

ＷｅｂＧＩＳ技术已经从初始的在Ｗｅｂ上简单地发布地理信息转换　

成为实现地理信息互操作和地理信息Ｗｅｂ服务的关键技术　

２．ＷｅｂＧＩＳ面临的技术问题及其解决思路　

２．１　ＷｅｂＧＩＳ面临的技术问题　

空间数据的管理在ＧＩＳ系统中占有重要地位　由于空间数　

据具有多源性、多语义性、多时空性、多尺度和获取数据的复杂　

性等等，从而使得空间数据的表达更为复杂　在传统的ＷｅｂＧＩＳ　

系统中比较常用的数据显示方法是采用ＨＴＭＬ页面．文字表示　

地理图元的属性数据．图片表示空间数据　但随着ＷｅｂＧＩＳ的发　

展，ＨＴＭＬ并不能满足需求，主要表现在以下几个方面：ｆ１）　

ＨＴＭＬ页面主要擅长于数据表现．缺乏描述数据的内部结构和　

联系，不利于结构复杂的空间地理信息数据的查询和整合　（２）　

ＨＴＭＬ页面显示的静态信息不能根据客户端的实际情况进行动　

态变化，影响了ＧＩＳ系统的互操作性。（３）ＨＴＭＬ仅给出所处理　

对象的显示信息，而没有给出其属性信息．大量可在本地完成的　

处理工作不得不交由服务器处理．大大增加了网络负担．再加上　

海量的ＧＩＳ数据以及Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络的各种限制，使得这种形式不　

能构建复杂的空间操作请求　

针对ＨＴＭＬ存在的问题，目前的解决方法是通过Ｊａｖａ　Ａｐ—　

ｐｌｅｔ或ＡｃｆｉｖｅＸ控件扩充浏览器的功能．并为用户提供了相应的　

工具来构建复杂的请求，通过内部制订的协议在客户端和服务　

器端传输请求和响应　这种方式高效，但比较封闭，不能满足互　

操作的需求，并且需要采用专门的端口来实现．这种方式容易受　

到防火墙的阻隔　

２．２解决思路　

ＸＭＬ和ＳＯＡＰ技术的发展为以上技术问题提供了解决方　

案。ＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ．可扩展标记语言１是一种　

用于描述其它语言的元语言．用来定义其它与特定领域有关的、　

语义的、结构化的标记语言的句法语言。而ＳＯＡＰ（Ｓｉｍｐｌｅ　０ｂｉｅｃｔ　

Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１．简单对象访问协议）则提供了一种基于ＸＭＬ的　

应用程序间数据通信的机制。目前研究者已经在这个方面进行　

了大量的工作．如ＥＳ砌的ＡｒｃＩＭＳ３．０中就已经采用ＸＭＬ技术　

制订了请求／响应协议ＡｒｃＸＭＬ　另外．ＯｐｅｎＧＩＳ联盟发布的一系　

列空间信息服务实现规范中．亦采用ＸＭＬ来描述请求与响应　

在传统的ＧＩＳ中．基于网络传输的数据格式一般是各ＧＩＳ　

厂商自定义的格式．这就造成客户端的功能模块只处理特定的　

数据格式，通用性不强，并且也不符合用户操作的要求　而当前．　

Ｗ３Ｃ组织发布了ＳＶＧ标准，可以用来描述矢量图形。ＯｐｅｎＧＩＳ　

联盟也制定了地理标记语言ＧＭＬ．主要用于传输、交换和存储　

地理信息。ＳＶＧ和ＧＭＬ的出现．为基于网络的数据传输提供了　

规范的空间数据传输标准　

面对着上述的技术难点和国际信息化融合的潮流．ＸＭＬ、　

ＳＶＧ和ＧＭＬ的应用将是ＷｅｂＧＩＳ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、ＳＶＧ和ＧＭＬ　

３．１　ＸＭＬ　

ＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ），是ＳＧＭＬ的一个子集．　

其目标是能够以目前ＨＴＭＬ可能实现的方式在Ｗｅｂ上使用接　

受和处理通用ＳＧＭＬ：ＸＭＬ的设计目标是实现简便并且能与　

ＳＧＭＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）和ＨＴＭＬ共同操　

作。事实上，ＸＭＬ１规范宣称ＸＭＬ是ＳＧＭＬ（ＩＳＯ　８８７９）的一个应　

用程序规范或限制形式、　

ＸＭＬ具有良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化和　

便于网络传输四大主要的特点，这些也决定了其卓越的性能表　

现。由于ＸＭＬ能针对特定的应用定义自己的标记语言．ＸＭＬ可　

以在电子商务、政府文档、报表、司法、出版、联合、ＣＡＤ／ＣＡＭ、保　

险机构、厂商和中介组织信息交换等领域中一展身手．根据不同　

的系统厂商提供各具特色的独立解决方案　

建立一个ＸＭＬ应用通常需要遵循以下主要步骤：（１）选择　

或编写一个ＤＴＤ或Ｓｃｈｅｍａ。微软提出的Ｂｉｚｔａｌｋ就是一个运用　

于电子商务的ＸＭＬ框架：目前许多公司都提交了ｓｃｈｅｍａ．它们　

一

旦被验证通过就可供人们下载使用。（２）生成ＸＭＬ文档　可以　

将ＤＴＤ或Ｓｃｈｅｍａ看成模板，填入需要的数据。（３）解析ＸＭＬ文　

档。解析是ＸＭＬ应用的第一步．可以选择ＳＡＸ或ＤＯＭ标准．目　

前已有各种语言的多种Ｐａｒｓｅｒ提供。（４）显示ＸＭＬ文档。如果你　

的浏览器可以显示ＸＭＬ．那么可以直接将ＸＭＬ文档发送给浏　

览器，或者使用ＸＳＬ将ＸＭＬ翻译成你的浏览器可处理的内容　

如果还想作更复杂的排序和重排结构．你可以使用ＤＯＭＰ１　

３．２　ＧＭＬ　

ＧＭＬ是ＯＧＣ（Ｏｐｅｎ　ＧＩＳ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ，开放式地理信息系统联　

盟）为了解决不同来源、不同内容、不同数据模型以及不同数据　

格式的空间数据之间的共享与互操作，推出的一个基于０Ｄｅｎ　

Ｇ１Ｓ据模型和ＸＭＬ的空间数据交换格式，主要用于数据的存储　

和传输［４１。　

ＧＭＬ是基于ＸＭＬ１．０的一个表达地理特征的应用标准．它　

具有ＸＭＬ的一切特点。这些特点使得ＧＭＬ具有良好的可扩展　

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福　建　电

性、描述复杂地物的能力．能够提供图形的多种显示方式等等．　

脑　２００６年第１　１期　

根据上述分析．我们可以建立一个ＷｅｂＧＩＳ的四层结构．分　

主要表现在以下几个方面：（１）基于文本表示地理信息：（２）对几　别是数据层、应用服务层、Ｗｅｂ服务层和客户层．如图１所示　

何特征及其属性进行编码；（３）对空间参考系统（ＳＲＳ）进行编码；　

（１）数据层：数据层主要用来提供数据。除了传统的关系数　

（４）数据完整性的自动化校验：（５）可以实现地理数据的分布式　

据库之外．还包括用于存储ＸＭＩＪＧＭＬ文档形式数据的数据库。　

存储；（６）可以用公共工具浏览和编辑：（７）可以与非空间数据集　数据库转换引擎可以将传统数据转换成ＸＭＩＪＧＭＬ文档．并根　

成：（８）可以进行数据转换。ＧＭＬ的这些特征使它成为ＷｅｂＧＩＳ　据变化的ＧＭＬ文档修改数据库内的相应数据　

中数据传输与存储的首选格式。　（２）应用服务层：主要根据Ｗｅｂ服务层发送的数据请求，　

３＿３　ＳＶＧ　

向数据层请求数据．并将得到的ＧＭＬ文档进行存储。ＧＭＬ数据　

ＳＶＧ．全称是可扩展矢量图形格式（Ｓｃａｌａｂｌｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｇｒａｐｈ．　

控制组件可以根据客户层传来的编辑数据．与数据库中的数据　

ｉｃ）．是由Ｗ３Ｃ组织于２００ｏ年８月２日正式发布的用于矢量图　

进行比较．生成新的ＧＭＬ文档后　

形显示与传输的标准ｆ５１。２００１年７月，Ｗ３Ｃ正式发布了ＳＶＧ图　交给数据层。　

像格式建议书．这就是ＳＶＧ１．０规范。由于该规范在图形图像描　

（３）Ｗｅｂ服务层：主要用于　

ｌＩ　Ｉ　ｌ　Ｉ　ｌＩｌ　

＿Ｊ　ｌ　　ｌ１．．．．．．　一　

●ｓ一日Ｉ　

述方面的卓越表现．再加上Ｗ３Ｃ的特殊地位．使该规范一经推　数据的发布　其中的接口组　

　ｌ０　ｓｖ　＾ｔ＾ｌ　Ｉ：：　

出．就在业界引起了强烈的反响．众多知名厂商纷纷宣布了对　

件是根据两个Ｗｅｆｔ服务实现规　

　ｆ／＊ｌｔｌｔｌｌ４ｍｍｉｌｅ＊　｛　

ＳＶＧ的支持。　

范ＷＭＳ和ＷＦＳ定义．转换组件　

作为一种通用的二维图形文件格式．ＳＶＧ可以构造３种类　主要实现ＧＭＬ文档转换成ＳＶＧ　

一－一　。　警　

型的图形对象：矢量图形、位图图像和文字。图形对象可以被样　文档格式．然后传给客户层。　

：兰！　

式化、变形和重新组合。ＳＶＧ还提供了一组丰富的图形功能，包　

（４）客户层：主要用于空间　

ｌ＊ｔ　■ｔＩ　Ｊ　Ｌ甩　Ｌ■■●　

括嵌套变换、剪辑路径、Ａｌｐｈａ蒙版、变形处理、滤镜特效和模板　数据的显示．将最终得到的ＳＶＧ　

对象。ＳＶＧ不但可以表示图形、图像和文字．还可以表现音频等　文档通过浏览器显示　

图１基于ＸＭＵＳＶＧ／ＧＭＬ　

其他信息。ＳＶＧ规范定义了ＳＶＧ的特征、语法和显示效果，包括　

５．结束语　

的ＷｅｂＧＪＳ框架　

模块化的ＸＭＬ命名空间和ＳＶＧ文档对象模型（ＤＯＭ）。ＳＶＧ规　

ＸＭＬ是基本标准．在数据的表示、存储和传输等方面性能　

定了１７类８０多种元素．它涉及基本图形、文字、图像的显示，图　

优越：ＧＭＬ作为网络传输的空间矢量数据格式．其读取和处理　

形元素动画、超链接、颜色渐变、透明效果、滤镜效果、剪辑处理、　简单．通用性强，已经逐步被采纳；而ＳＶＧ可以方便地用来对空　

蒙板、合成以及模式填充等诸多方面。这样．通过ＳＶＧ就可设计　

间地理数据进行浏览　基于ＸＭＵＳＶＧ／ＧＭＬ三者的结合可以互　

出各种精美的、具有互动性的Ｗｅｂ矢量图形。　

相补充．可以满足当前ＷｅｂＧＩＳ的需要。随着ＧＭＬ和ＳＶＧ的进　

与Ｗｅｂ上常采用的诸如ＧＩＦ、ＪＰＥＧ等传统的图像格式相　

一

步完善．基于ＸＭＩ＿／ＳＶＧ／ＧＭＬ的ＷｅｂＧＩＳ必定有更为广阔的应　

比．ＳＶＧ具有许多优点：　用前景　

（１）文件小，下载速度快；（２）高质量的图像；（３）交互性强；　

（４）图片可检索；（５）开放性；（６）平台独立性；（７）广泛的多媒体　

参考文献：　

兼容性等等　这些优点使得ＳＶＧ在ＷｅｂＧＩＳ系统中有着十分广　１．刘南、刘仁义著，Ｗｌｅｂ　ＧＩＳ原理及其应用［Ｍ】，北京：科学出版　

阔的应用前景　

社．２００２：２－４．　

４．基于ＸＭ【／ＳＶＧ／ＧＭＬ的ＷｅｂＧＩＳ框架　

２．王行风、徐寿成，ＸＭＬ与ＷｅｂＧＩＳ的空间数据管理技术ｆＪ１，计　

ＸＭＬ作为一个统一的标准．在数据的表示、存储和传输等　

算机应用研究．２０ｏ１．　

方面性能优越。而ＳＶＧ、ＧＭＬ也是基于ＸＭＬ．实际上是ＸＭＬ的　３．董向晖，构建ＸＭＬ应用ｆＪ１，计算机世界Ｉ产品与技术版，２０００．　

子集。ＸＭＬ是基本标准，ＧＭＬ是地理空间数据Ｗｅｂ发布架构中　４．梁明，鲍艳，黄朝华，ＧＭＬ地理标记语言特征与分析［Ｊ】，西安　

进行数据交换和存储的媒介．而ＳＶＧ可以方便地用来对空间地　

科技学院学报，２００２，２２（４）：４２９－４３１．　

理数据进行浏览。三者的结合可以互相补充．使地图数据在　

５．Ｓｃａｌａｂｌｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎｅｓｅ．ａｄｏｂｅ．　

ＷｅｂＧＩＳ中的传送更为有效　

ｃｏｍ／ｓｖｇ／ｍａｉｎ．ｈｔｍｌ　

（上接第５９页）　

富的信息和知识．如某个产品的制造技术．但其采用的方式则是　协同。企业通过本电子商务平台，将内部的信息与外部的供应链　

以协作互动为基础的商业流程。协同电子商务的应用．将实际而　各节点企业联系起来．在Ｉｎｔｅｒａｃｔ上实现网上浏览、网上询价、网　

有效地降低企业的开发成本。利用协同电子商务可使企业能轻　上出样、网上签约、网上交易等活动．以实现降低外部成本、以销　

易透过互联网．进行企业内外部及合作伙伴供应的信息管理机　

定产、实时监控等目的：　

制．进而达成协同知识管理、协同设计、协同制造及信息整合共　

第三．企业与社会相关部门的协同。协同电子商务并非只　

享的概念　协同电子商务的发展将会在整个供应链甚至在全球　是企业和客户之间的事．还涉及到社会的很多部门和机构．如银　

网络供应链上全面拓展．并将造就高度灵活、快速反映的虚拟企　

行、税收部门等．只有以全社会的电子化为基础．才能实现真正　

业，亦蒋在全球范围内对原材料的生产和开采、加工、产品设计、　

意义上的完全的电子商务　

生产制造、分销、运输、配送、零售、市场及服务等商务模型和商　

协同电子商务是一种崭新的商务模式．包括所有可扩展的　

务运作带来变革　

合作伙伴主动地达到在具体管理中步调一致．实时把内部和外　

协同电子商务平台内容主要分三部分：　

部的资源进行最优的整合　协同电子商务集成Ｗｅｂ前端和企业　

第一．企业内部的协同即企业内部的电子化．企业的各部　后端系统．从企业内部出发，利用集成化、价值化、智能化、网络　

门和员工可以在本平台上实现采购、销售、考勤、预算、人力资源　

化的管理．借助信息技术实现企业管理集成．以电子商务跨越企　

管理等方面的协同，有效地降低生产、库存、销售、国内外概况。　

业边界．实现真正意义上的客户、企业内部和供应商之间的供应　

人力等成本．提高企业经营效率和效益．并为企业与供应链的协　

链管理．充分挖掘企业大环境中每一个经济元素的潜存价值以　

ｌ司做好基础：　

实现盈利　协同电子商务将真正实现以电子商务为商业平台．以　

第二．企业与供应链的协同。本电子商务平台可以实现企　区域经济环境为对象．为企业建立适合其发展的业务模式．使其　

业的产品在从原材料到最终用户的供应链上的所有环节．包括　

能充分利用全球网络化所带来的新环境．获得新的机会和价值。　

企业与供应商、企业与配送中心、企业与分销商与零售商之间的