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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
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 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 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 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
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