一个基于SVG的空间分析技术的研究

MicrocomputerApplicationsVol.27,No.1,2011

文章编号：1007-757X(2011)01-0018-03

研究与设计微型电脑应用2011年第27卷第1期

一个基于

SVG

的空间分析技术的研究

范磬亚，鞠海燕

摘要：SVG是互联网联盟（W3C）的正式推荐标准。如何在SVG格式的矢量地图中，实现复杂空间分析，是一个有待研

究的问题，借助空间数据管理产品实现SVG图形的空间分析，是一个很好的解决方案。该方案解决的核心问题，是如何实

现SVG和空间数据管理产品定义的空间数据类型的相互转换，就此对SVG和OracleSpatial的空间数据的表达方式做了深

入的分析，并给出了具体的转换流程和空间分析的实现过程。

关键词：SVG；OracleSpatial；WebGIS；空间分析

中图分类号：TP311文献标志码：A

0引言

WebGIS是在Internet或Intranet网络环境下的一种获

取、存储、传输、分析和显示地理信息的计算机信息系统。

目前在WebGIS应用中，地图数据的显示一般采用两种方

式：栅格地图或者矢量地图。显示栅格地图，用户不需要安

装插件，但不能对图像进行进一步的操作和交互。而矢量图

形的显示是计算机软件通过一定算法，将矢量对象的描述信

息在显示终端上重绘的结果，但是速度和可重用性等方面仍

然存在很多障碍。SVG是互联网联盟（W3C）的正式推荐

标准，是一种基于XML的描述2D可容纳矢量图形、点阵

图像和文本图像的语言。SVG的出现可以说对WebGIS空

间数据发布提供了一个开放的解决方案。目前，如何在SVG

格式的矢量地图中实现复杂空间分析是一个有待研究的问

题。空间数据管理产品提供了丰富的空间分析函数，可以借

助它来实现SVG图形的空间分析。但是空间数据管理产品

只支持其定义的空间数据的格式，因此问题的关键是如何实

现SVG和空间数据管理产品定义的空间数据类型的相互转

换。

1OracleSpatial

目前空间数据管理产品主要有2种：一种是ESRI推出

的ArcSDE，另一种是Oracle公司推出的空间数据管理组件

OracleSpatial，本文的研究选择了OracleSpatial。在Oracle

Spatial的对象——关系模型中，一个空间实体的空间信息是

存在用户定义的数据表中的一个字段，类型为

SDO_GEOMETRY。OracleSpatial这样定义

SDO_GEOMETRY这个字段：

CREATETYPESDO_GEOMETRYASOBJECT(

SDO_GYTPENUMBER,

SDO_SRIDNUMBER,

SDO_POINTSDO_POINT_TYPE,

SDO_ELEM_INFO

_ELEM_INFO_ARRY,

SDO__ORDINATE_ARRY);

SDO_GYTPE：说明该空间实体的类型。是一个4个数

字的整数，其格式为dltt，其中d表示几何对象的维数；l

表示三维线性参考系统中的线性参考值，tt为几何对象的类

型。

SDO_SRID：一个预留属性，OracleSpatial计划将它作

为空间引用的外键。

SDO_POINT：由X、Y、Z3个NUMBER型的属性构

成，如果SDO_ELEM_INFO和SDO_ORDINATES都是

NULL的话，该对象便是非空的，X、Y两个值用来表示点

实体的坐标。否则，SDO_POINT这个属性将被忽略。

SDO_ELEM_INFO：定义为一个可变长的数组。每3

个数作为一个元素单位，用于解释坐标是如何存储在

SDO_ORDINATES数组中的。本文把组成一个元素的3个

数称为3元组。一个3元组包含以下3部分的内容：

a)SDO_STARTING_OFFSET表明每个几何元素的第一

个坐标在SDO_ORDINATES数组中的存储位置。它的值从

1开始，逐渐增加。

b)SDO_ETYPE用于表示几何对象中每个组成元素的

几何类型。

c)SDO_INTERPRETATION具有两层含义，具体的作用

由SDO_ETYPE是否为复杂元素决定。

具体见表1

表1

SDO_ETYPE

0

1

1

2

SDO_ELEM_INFO的值及含义

含义

用于为OracleSpatail不支

持的几何类型建模

点

具有n个点的点集

由直线段组成的线串，一

个直线段有起点和终点组

成

由弧线段组成的线串，一

个弧线段由起点、弧上任

意一点以及终点组成。相

邻两段弧的接点不需要重

复存储。

由直线段组成的多边形，

起点与终点必须相同

SDO_INTERPRETATION

任意值

1

n>1

1

22

1003或20031

———————————

作者简介：范磬亚（1978-），女，江苏扬州人，南京农业大学工学院，工程师，主要研究方向：WebGIS、计算机网络、数据库，南京

鞠海燕（1977-），女，江苏泰兴，南京农业大学工学院，助理馆员，主要研究方向：计算机网络，南京210031

210031

18

MicrocomputerApplicationsVol.27,No.1,2011研究与设计微型电脑应用2011年第27卷第1期

1003或20032

1003或2003

1003或2003

3

4

由弧线段组成的多边形，

起点与终点必须相同。一

个弧线段由起点、弧上任

意一点以及终点组成。相

邻两段弧的接点不需要重

复存储。

矩形，由左下角和右上角

两点确定

圆，由圆周上的不同三点

确定

由直线段和弧线段连成的

复合线,n表示组成复合线

的相邻子元素的个数，子

元素的SDO_ETYPE必须

为2，一个子元素的最后一

点是下一个子元素的第一

个点，并且该点不能重复。

由直线段和弧线段连成的

复合多边形，n表示组成复

合多边形的相邻子元素的

个数，子元素的

SDO_ETYPE必须为2，一

个子元素的最后一点是下

一个子元素的第一个点，

并且该点不能重复。多边

形的起点和终点必须相

同。

4n>1

1005或2005n>1

SDO_ORDINATES：定义为一个可变长的数组，数组元

素类型为NUMBER。用来存储组成空间实体边界的点的坐

标值。

2SVG

SVG是由国际WWW委员会（W3C）组织为适应Internet

Web应用的飞速发展需要而制定的一套基于XML语言的可

缩放矢量图形语言描述规范，用来描述二维矢量图形和矢量

/点阵混合图形的置标语言，其全称是可扩展矢量图形规范

（ScalableVectorGraphics）。SVG与目前因特网上常用的

JPEG、GIF等网络上广泛使用的图形格式相比较具有许多

优点：（1）任意缩放性、文件尺寸小。（2）能加快下载浏览

速度。（3）能实现方便的图形定位与检索。（4）具有丰富的

表现效果。（5）具有良好的可重用性。（6）具有跨平台功能。

由于W3C组织制定SVG规范是面向通用图形图像的

网上发布，而空间数据则具有特殊的和复杂的数据结构，则

需要了解基于矢量格式的空间数据如何在SVG文档中进行

T、Z，并区分大小写，小写表示的是相对坐标。

2.2基于SVG空间数据组织方法设计

对于空间信息地物的分类，在GIS界有很多的研究。

通常，人们将地物按其几何形态分为5类，即：点状实体、

线状实体、面状实体、注记体，以及栅格体。

目前，对于空间数据的组织主要有两种方法：分层组织

法和分要素组织法。其中，分层组织法来源于制图学中的专

题分层和CAD中的实体分层。考虑到SVG数据格式的特点，

地理空间数据的组织则采用简单的同类要素分层组织模式，

这样既考虑到数据管理的便捷和易操作，又可使每个图层只

包含一类几何特征要素的地物。在SVG文档中，每个图层通

过一分组元素g来表示，该元素的ID属性表示图层的标识符，

对于图层的显示样式，不同类型的图层有不同的定义规则。

SVG本身就定义了一些与图形相关的元素，如矩形

，圆，椭圆，线段，多条线

，多边型。这些元素只能表达一些简单

的图形对象，对于复杂的空间数据类型如线和面不是很适

合，这里可以考虑用SVG的Path来设计表达。各图层的设计

如下：

1)点图层

对于点图层，包含Point,MultiPoint几何类型，各种点状

地物是通过SVG中的Circle元素进行表达，而x,y坐标则分别

以变量的形式赋给Circle元素的cx和cy属性，并为Circle元素

的半径r属性赋与一个较小的值。下面就是点图层的实例：

属2….>

其中UserlD是用户自定义的ID等等，这些信息可从提

供源数据的软件获得。

2)线图层

在SVG中，对于传统的线状实体是以path定义，并对其

赋予相应的属性函数，以下是线图层的例子。

py[0]，Lpx[1]，py[1]…."/>

同时利用分组标志确定线层，对整个线图层用

stoke，stroke_width等定义线段的属性。

3)面图层

在SVG文档中，面状实体可通过多边形构成，用path元

素来表达。以下是一个面图层的例子。

组织或表达。这包含两方面的内容：一是空间数据所表示的

地物是如何进行分类；二是表示各种地物的图形数据是如何

在文档中进行组织和表达。

2.1SVGPath的图形表达分析

SVG的路径（Path）可以是一个形状的外框，也可以是

用来剪裁的路径线条，总之就是“一根线”。这根线可以被

描边，可以用来表达空间，如果封闭的话又可以被填充。路

径是用点的集合来描述的，路径所使用的描绘方式有

moveto、lineto、curveto、arc和closepath等。一个复合路径

中还可以含有子路径，形式相当灵活。

d="….">其显示样式的定义与线图层一样多在分组标

志中定义。

以下是一个多边形图层的实例，在SVG文档中完整的文

本描述如下：

id=mainviewn>

0989486.76716408.63"

"black"stroke_width="941．247127475211">

Path元素的几何坐标信息定义在d=”……”属性里,由命

令和数据参数组成，命令包括M、L、H、V、A、C、S、Q、

19

PERIMETER="42"

UserID="54"AREA

d="M282121．89

="4625"

560725.63

MicrocomputerApplicationsVol.27,No.1,2011研究与设计微型电脑应用2011年第27卷第1期

356485.62672029.45…….321904.39

="M383314.64673545.46

392318.19

4)标记层

412910.26Z”/>

423819.22

572561.23Z"／>

682345.23……

空间数据类型对应转换模块，其相互关系是由SVGPath数

据解析处理模块调用其他两个模块。

从SVGPath中读取到的数据有可能是空间坐标数据，

也有可能是Path里的M、A、L、Z参数，针对不同的数据

相应的解析处理过程也不一样。同时要注意的是每个Path

里实际上可以由多对“M”和“Z”来表示多个环。SVGPath

数据解析处理模块的“画直线处理部分”和“画圆弧线处理

部分”只是解析出直线和圆弧线的SDO_GEOMETRY形式

的表达，而要对环线、复合线、复合环线的完全地解析就要

在“初始化处理”和“转换结束处理”部分调用空间数据类

型对应转换模块做进一步实现。SVGPath数据解析处理模

对于地图中的标记，也直接通过或表

示。

3

3.1

转换的设计与实现

SDO_GEOMETRY转换成SVG

从SDO_GEOMETRY转换为SVG模块分为点、线、面

块的流程如图2：

的转换。从SDO_GEOMETRY转换为SVGPath起关键作用

的是SDO_GEOMETRY数据类型中的SDO_ELEM_INFO和

SDO_ORDINATES,前者决定了我们要转换的空间几何类型

中每个组成元素的几何类型以及每个几何元素的第一个坐

标在SDO_ORDINATES中的存储位置，后者存放的是相关

的坐标信息。对于读取到的三元组分别用SVGPath绘制相

应的几何类型。转换流程图如下图1所示：

图2SVGPath数据解析处理模块

4应用举例

图1SVGPath转换成SDO_GEOMETRY

3.2SVG转换成SDO_GEOMETRY

SVG对于点图层直接用Circle元素进行表达，其转换

直接将Circle元素坐标信息写到SDO_ORDINATES数组

中，相对复杂的是SVG从SVGPath转换为

SDO_GEOMETRY，本文为此设计了3个子模块：SVGPath

OracleSpatial提供的空间分析功能很多，在这里通过研

究距离测量的具体实现过程,找出其他空间分析功能的执行

的过程。在界面输入要测量的两点具体坐标值。用户点击“距

离测量”按钮，由客户端封装成距离测量的XML格式的命

令，再向服务器端发出请求。数据库的业务逻辑层将距离测

量命令解析，调用从SVG到SDO_GEOMETRY模块,得出

两点的SDO_GEOMETRY形式的编码并执行空间分析函数

SDO__DISTANCE，调用从SDO_GEOMETRY

转换到SVG模块将结果转成SVG形式编码，再将结果封装

到命令里，并将结果返回到客户端，在客户端显示出距离值。

如图3。

的指令及空间数据读取模块、SVGPath数据解析处理模块、

（下转第

23

页）

20

MicrocomputerApplicationsVol.27,No.1,2011研究与设计微型电脑应用2011年第27卷第1期

为了验证所建模型在系统大范围变负荷下的动态性能

以及模型的精度，选取机组在2009年4月14日早上5:00至中

午11:00大范围变负荷共6个小时的实际运行数据用于模型

验证，采样时间为5s。且模型的输入量均采用实测数据，未

做滤波处理，以验证模型在有扰数据下的仿真效果及精度。

仿真的结果与相应实际运行数据的对比如图3所示，各个仿

真变量的相对误差如图4所示。

本文利用某电厂300MW锅炉机组的运行数据，采用机

理分析法建立了锅炉过热器系统的集总参数模型。该模型能

够描述过热器出口的主蒸汽压力、温度和流量的动态特性。

本文通过多项式和最小二乘法拟合了一定范围内水和水蒸

气的物理性质计算公式，方便了模型仿真。最后，通过锅炉

机组的实际运行数据对模型进行验证，表明该模型在机组变

负荷的条件下，仍能够反映系统输出的变化趋势，具有较好

的仿真精度。并且，由于采用的输入数据均取自实际测量值，

故该模型可以用于在线实时仿真，以跟踪系统的输出变化。

参考文献

[1]modelsforsystemdynamic

performancesstudies[J].IEEETransactionsonPower

Systems,1991,6(1):66-74.

[2]陈晓东,王子才.锅炉过热器系统的动态仿真模型[J].热

能动力工程,2000,15(87):276-277.

[3]张小桃,王爱军,倪维斗.基于现场数据和神经网络火电

机组汽压动态模型的建立及仿真[J].汽轮机技术,2007,

49(3):208-209.

[4]张小桃,倪维斗,李政,郑松.基于主元分析与现场数据的

过热汽温动态建模研究[J].中国电机工程学

报,2005,25(5):131-135.

[5]卓旭升,周怀春,文忠林等.火电机组过热器压力和温度

的动态研究[J].中国电机工程学报,2007,27(14):72-76.

[6]章臣樾.锅炉动态特性及其数学模型[M].北京：水利水

电出版社,1987.6.

图3实测数据与模型仿真输出的结果对比

图4模型仿真输出的相对误差

由图3和图4可以看出，在锅炉机组变负荷的条件下，模

型的输出基本与实际运行数据趋势一致，较好的反映了系统

的动态特性。

4结论

（收稿日期：

2010-03-01

）

（上接第20页）

SVG/OracleSpatial应用模型还有许多工作值得继续研究，

比如使用异步方式传输模式解决大数据量下载的问题，多用

户数据更新等。相信不久将来，SVG将在WebGIS领域中

得到越来越广泛的应用。

参考文献

[1]刘啸,毕永年.基于XML的SVG应用指南[M].北京:北京

科海集体公司出品,2001.

[2]袁满,于春生,聂晶.基于ArcSDE/SVG的分布式WebGIS

模型[J].计算机应用研究,2009,26(3):939~941.

[3]袁家政,须德,鲍泓.基于XML矢量图形SVG应用的软件

体系结构研究[J].中国图象图形学报,2007,12(4):

718~725.

[4]赵军,翟裕忠.一个基于SVG的GIS及其空间分析技术

[J].计算机工程与应用,2004,(1):109~111.

[5]谢亦才,玄立超.基于SVG的网络GIS图形编辑系统设

图3应用举例

5总结

目前，基于SVG的WebGIS是一个全新的研究领域，

但是鉴于空间分析功能在GIS的重要性和OracleSpatial的

丰富的空间分析管理功能，本文就此实现了SVG和Oracle

Spatial两者的转换，详细阐述了其转换过程。但是基于

23

计与实现[J].计算机技术与发展,2009,19(4):213~216.

（收稿日期：

2010-03-23

）

MicrocomputerApplicationsVol.27,No.1,2011ABSTRACTS&KEYWORDS微型电脑应用2011年第27卷第1期

ISSN1007-757XZhuZhongying

Editor-in-Chief

Vol.27,No.1(GeneralNo.213)

January2011

CONTENTS

MicrocomputerApplications

Monthly(Since1985)

EXPERTFORUM

SurveyonNewTrendsofSoftwareTechnologyofInternetofThings………………………………………………………………（1）

LiGuangya(ShanghaiWondersInformationCompanyLimited,Shanghai201112,China）

Abstract:ThispapersurveysthedefinitionsofCPS,InternetofThings,RFID,SmarterPlanet,WSN,CloudComputingandsofar,introducingthe

definitions,motivations,y,combinedwiththestatusofShanghai,thepaper

analyzesthepracticalstrategyandpolicyonthedevelopmentofInternetofThingsandSmarterPlanetduringtheTwelfthFive-Yearperiod.

Keywords:CPS;InternetofThings(IoT);RFID;SmarterPlanet;WSN;CloudComputing

RESEARCHANDDESIGN

DesignandImplementationofRAID6HardwareAcceleratorBasedonFPGA……………………………………………………（5）

DongChun,ShiLiang(DepartmentofAutomationDepartment,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)

Abstract:Inthispaper,ahardwareacceleratorbasedonFPGAforRAID6paritygenerationisintroduced，softwareparitycalculationisreplacedby

hardwaremeansandinterfaceisdesignesreleasestheCPUfrom

intensivecalculations,processingandrespondingspeedofthesystemaregreatlyimproved.

Keywords:RAID6;FPGAGalois;FieldReed-SolomnCodec

ResearchonAcceleratingXMLProcessingwithHardware…………………………………………………………………………（7）

YanWei,ShiLiang（DepartmentofAutomation,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China）

Abstract:ThispaperfirstlyintroducessomebasicprinciplesofXMLaccelerator,andthenfocusesonthediscussionofthepivotalstepofaccelerating

rastwithDOMandSAX,thepaperelaboratesonanewparsingtechniquenamedVTD-XML,including

aworkchartisgiventoillustratethesystem.

Keywords:XMLAccelerator;Parse;VTD;Non-extractive

ResearchonSecurityModelofGridComputing……………………………………………………………………………………（10）

ShiJiming(ShanghaiYIKEInformationTechniqueCompanyLimited,Shanghai200127,China)

Abstract:GridComputingisanewstylecomputingpntyears,more

unately,mostclassicmethodsfailtodowellinauthoritymanagement,

perresearchesandusessomeexistingsecurityframeworkasasourceof

referencebasedondeepanalysisofthesecuritydemandofgridcomputingsystems,andproposesanewsecurityarchitecturemodelinrespectofdesign

andimplementation,whichisoffavorableexpansibility,rmore,implementarystrategiesofinteraction

betweendifferententitiesandcorrespondingsecuritypoliciesarestudiedanddiscussedindetail.

Keywords:Grid;GridComputingSystem;GridSecurityFrameworkGIS;GridComputingSystemSecurityArchitectureModel

WebApplicationArchitectureAnalysisandApplication……………………………………………………………………………（13）

ZhangFan,LiuSong(CollegeofInformationScienceandTechnology,JinanUniversity,Guangzhou510632,China)

Abstract:ThispaperanalyzesthelimitationsoftraditionalWebMVC,summarizesthemodernWebMVCapplicationframeworkasadevelopment

lydiscussestheadvantagesofmodernWebMVCandcharacteristicswiththeAjaxandComet,andalsocomparestheeffectivenessofthe

rovidetheoreticalreferencemodelandunifiedframeworkforWebdevelopersandsystem

architectstobuildWebapplicationsandhigh-quality,effectiveapplicationsystemrapidly.

Keywords:Ajax;Comet;ApplicationFramework;ReferenceModel;UnifiedFramework

ResearchonMulti-pointTemperatureDetectionSystemBasedonT89C51AC2…………………………………………………（16）

MaYan,WangZhen,LiuHuabo(CollegeofAutomationEnginnering,QingdaoUniversity,Qingdao266071,China)

Abstract:Host-slaingtothetemperaturecharacteristicofplatinum

resistorPT100,evariableswhichareoutputfromthebridgeoutputare

amplifiedbythepreciseamplifyingcircuitcomposedofTL064fromthemeasurepoint,andtransferredtothecontrollerbyA/

temperatureofcurrentmeasurepointisconvertedanddisplayedbythecontroller,tstationuse

pollingmodetolookoverthetemperaturemeasureconditionofeveryslavestation,andthencorrectacquireddata.

Keywords:Host-slaveArchitecture;PT100;SerialCommunication

StudyofSpatialAnalysisTechnologyBasedonSVG………………………………………………………………………………（18）

FanQingya,JuHaiyan(SchoolofTechnology,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210031,China)

Abstract:tproperlyresolvedthathowtorealizethecomplexspatialanalysisofSVGvector

oeproblemishowtorealizethetwo-way

peranalysisesdeeplythespatialdataexpressionwayofSVGand

OracleSpatial,atthesametimegivetheconversionprocessandspatialanalysisprocessindetail.

Keywords:SVG;OracleSpatial;WebGIS;Spatial;Analysis

II