（地图学与地理信息系统专业论文）基于gml和svg的webgis数据的存储、交换和显示研究.pdf

基于g m l , 和s v g 的w e b g i s 数据 的存储、交换和显示研究 地图学与地理信息系统专业硕士研究生兰华 指导教师况明生教授 摘要 信息高速公路的建立。为全社会的信息共享创造了条件互联网与地理信息系统的结合， 改善了地理空间信息的获取、共享，发布与分析状况。w e b g i s 以其独特的优势。成为当今6 i s 研究的热点。由于传统的g i s 系统中数据格式未统一，使得各个系统之间难以实现数据的共 事，难以实现同上互操作不能满足w e b g i s 发展的需求。 本文认为可以用) 咖技术解决这些问题。首先从地理数据格式入手，对0 g c 发布的g m l 3 o 白皮书进行了详细的模式分析研究，阐述了主要模式的结构、特点。在此基础上，部分实现 了基于g n 的地理数据编码方案，证明了基于g 虬的数据结构的可行性。 其次，本文从地理数据的储存方式入手，主要分析了纯l 数据库的特点，比较了现有 的) 蛐文档树编码方案，提出了一种基于定深定宽子树的前缀编码方案。该方案不仅查询语 义简单，而且处理删除和更新操作方便并能有效的解决传统前缀编码方案中的节点深度和 广度问题，从而实现用定长数据的统一编码。本文也说明了基于该编码方案的物理上) 叫。数 据的记录结构。 再者，本文从地理数据的显示入手，主要分析了从g 札到s y g 的转换方式，用) 【s l t 技术 实现了一个g 扎文档到s v 6 的转换，从而证明了建立基于g m l 的地理数据储存、交换和基于 s v g 的地理数据显示的w e b g i s 模趔的可行性。 最后，本文得出以下结论：基于g 虬的g i s 将成为下一代g i s 的主流；基于s v g 的绘图 技术将成为网络图像显示的土流；g 札与s v g 的结合将促成w e b g i s 的快速发展 基于纯) 叫， 数据库的w e b g l s 系统仍待完善提高。 关键词：w e b g i s g b ls v gx s l t t h e s t u d yo f w e b g i s sd a t ai ns t o r i n ga n de x c h a n g i n g a n dd i s p l a y i n gb a s eo ng m la n ds v g a b s t r a c t t h eb u i l d i n g - u po fh f o r m a t i o n 。p h i g h w a yh a v ec r e a t e dc o n d i t i o nf o rt h ei l l f o l l n a f i o n s h a r eo f e n t i r es o c i e t y w h e ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i n ns y s t e ma n dt h ei n t e m e tt m i o n , i th a v eb e e n i m p r o v e di ns a i n t n 窖ie n j o y i n g , 8 1 l l o u i t a n da n a l y s e so fg e o g r a p h i c a lf c a m r cs p a c ei n f o r m a t i o n w g b g i sb e o ( y m e $ t h eh o ts p o tt h a tg i ss t u d i e sn o w a d a y sw i t hw h o s eu n i q u ea d v a n t a g e r e n l i z m g t h ed a t as h a r eo b yo mb e t w e e t ls y s t e mi sd i f f i e o l l a l i z a f i o ni sh a n d l e dm u t u a l l yo nt h en e t b t ：i n ga l s od i f f i c u l ts i n c et h ed a t af o r mh a sd o tu n i t e di nt h et r a d i t i o ng i ss y s t e m , 岫c a r ln o ts a r i s f y t h er e q u e s tt h a tw e b g i sd e v e l o p s t h i st h e s i st h i n k st h a tu s i n gx m lt e c h n o l o g yt or e s o l v et h e s ep r o b l e m si sf e a s i b l e w es t a r t w i 吐ig e o g r a p h i c a lf e a t u r ed a t af o r mf i r s t t h ed e t a i l e da n a l y s i sh a v i n gb e e ni np r o g r e s st op a t t e r ni n t h eg m l 3 0w h i t eb o o km m c i n gf i x ) mo g cs t u d i e s ，e x p o u n d e dt h em a i np a t t e r ns t r u c t u r ea n d c h a r a c t e r i s t i c o nt h i sb a s i s ，h a v i n gr e a l i z e dg l v l l - i m s e dg e o g r a p h i c a lf e a t u r ed a t ac o d es c h e m e ， h a v i n gt e s t i f i e dg m l - b a s e dd a t as t n l c t t w a lm o d e li sf e a s i b l e s e c o n d l y , t h i st h e s i sh a ss t u d i e dg e o g r a p h i c a lf e a a t r ed a t as t o r i n gu pw a y ，t h ec l m - a c t c r i s t i c h a v i n ga n a l y s e dt h ep u r ex m l d a t ab a s em a i n l y , t h en o wa v a i l a b l ec o d es c h h a v i n ge o m p a t e d 仳t h e s i sh a v eb r o u g h tf o r w a r do n ek i n do ft h ep r e f i xc o d ew b w i t ht h ef i x i n gd e p t h sa n d w i d t hs u bt r e e a c c o r d i n g m i s h e f n e t h eo p e r a t i o no f s e e k i n ga n dd e l e t i n ga n dr e n e w i n ga l l 扭 s i m p l e ，t h ep r o b l e ms o l v i n ga b o u tn o d ed e p t ha n de x t e i l ti nt r a d i t i o np m t xc e d e h e m ch a se f f e c t , h a v er e a l i z e dt h eu n i f i e dc o d eb e i n gi np r o g l e w i t hf i x e d1 a i g c l ld a t & t h i st h e s i sh a sa l s o e x p l a i n e d x m l d a t a p h y s i c ss t l r l l c t l l l t o w i n g t o b e i n g t h e c o d es e h e m e * s t u r n m o r e o v e r , t h i st h e s i sh a ss t u d i e dg e o g r a p h i c a lf e a t o r ed a md i s # a y ，h a sa n a l y s e dt h e c o n v e r s i o nm o d ef r o mg m lt os v gm a i n l y , h a v er e a l i z e dag m ld o c u m e n tc h a n g i n gt os v g d o c u m e n tw i t hx s l tt e c h n o l o g y , h a v ea s c e r t a i n e dt h ef e a s i b i l i t yb u i l d i n gt h ew e b g i sm o d e l j u d g i n g b y g m l a n d s v g t e c h n o l o g y f i n a l l y , t h i st h e s i sr e a c h e st h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n ：t h eg i sb a s eo ng m l w i l lb e c o m e y o u n g e rg e n e r a t i o ng i s ；t h es v gt e c h n o l o g yw i l lb e c o m et h em a i nc u n - e o tmt h en e t w o r ki m a g e p r o c e s s e s ；u n d e rt h ec o n d i t i o nt h a tg m l a n ds v gc o m b m e ，w e b g i sw i l lb ed e v e l o p e dr a p i d l y ； o w m g t o p u r e x m l d a t a b a s e ，t h e w e b g i ss y s t e ms t i l l w a i t s f o r p e r f e c t i n gr i s e ， k e y w o r d s ：w e b g i s g m ls v gx s l t i l 独创性声明 学位论文题目：基王型l 塑曼监数坠竖! 墨熬据殴在篮：銮捶独显 丞婴窥 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者： 薹缉签字日期：。? 叩 年9 月巧日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：i 荟，唪导师签名：z 鬏 签字日期：反卯7 年参月西日签字日期：a 叫年p 月缪日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址：邮编： 第一章导论 1 1 课题研究背景及其意义 信息高速公路的建立。为全社会的信息共享创造了条件。互联网与地理信息系统的结合 改善了地理空间信息的获取、共享，发布与分析的状况。w e b g i s 成为研究的热点，各大公司 都推出了自己的w e b g i s 系统。 传统g i s 软件由于数据格式不统一，系统间数据的相互转化很困难。或者需要使用第三 方的工具或者需要自己编写针对性软件来实现。随着空间数据w e b 发布的发展，各个系统 之间不仅仅在数据层上进行数据的共享，而且在应用程序层也要进行相互的交互。异构空间 数据的集成问题成为w e b g i s 发展的瓶颈，园而需要一个可以被各个系统所访问的中间数据格 式”1 目前的w e b g i s 服务器一般有三种传输地图数据到用户的方法”1 ： ( 1 ) 转换地图矢量文件到栅格图像文件地雷信息被转换为铡览器可以支持的格式( g i f , j p e g 等) 。然后送给浏览器提供显示。 ( 2 ) 第二种方法是把地幽数据读到j a v aa p p l e t 中，然后在客户端显示a p p l e t ( 3 ) 第三种方法是在客户端安装a c t i v e x 控件，然后读取服务器端的数据进行显示。 以上各个传输的方法各有自己的特点，但是也有一定的局限性。 为了适应网络技术的发展，扩展标记语言技术应运而生。扩展标记语言( e x t e n d e dm a r k u p l a n g u a g e ，简称x 札) 是世界万维网协会( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ，简称w 3 0 为适应网络发 展而制定的用于描述复杂信息的结构化标记语言。尽管它的发展时间不长，但具有很强的生命 力已经逐步成为网络应用中取代超文本标记语言( h y p e r t e x t m a r k u pl a n g u a g e ，简称h t m l ) 的 新标准。x m l 作为数据交互和网络计算的基础，无疑会成为网络通用的语言 在此基础上0 g c 提出了两个方案，一个是用于统- - w e b g i s 数据交换格式的地理标记语言 ( 6 e o g r a p h ym a r k u pl a n g u a g e ，简称g m l ) g m l 是专门用于g i s 数据描述的) 眦子集，它把主要 精力集中于地理信息数据的内容表达。并且建立在w 3 c 系列标准之上，可成为互联网上共享的 表达地理信息的格式另一个是用于互联网上显示高质量的矢量图形的可升级矢量图形规范 ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ，简称s v 6 ) s v g 是一种开放标准的文本式矢量图形描述语言。 使用s v g 可以在网页上显示出各种各样的高质量矢量图形，包括图像处理中常见的许多功能， 如图形，文字动画，色彩、滤镜效果等。最关键的是：s v g 完全用普通文本来描述。也就是 说，这是一种专门为网络而设计的、基于文本的图像格式。并且s v g 是基于l 的语言所以 可扩展性很强，并能够描述任意复杂的图像。这两个方案虽然侧重点不同，但两者的结合为 m e b g i s 提供了统一的地理信息存储，表达以及显示的基础。同时由于两者实质上都是) 叫，文档， 所以可以用x s l t ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a n g u a g e ：t r a n s f o r m a t i o n s ， 即可扩展样式单 语言：转换) 进行方便的转换。 基于以上的背景，本研究确定咀。基于g m l 和s v g 的w e b g i s 数据的存储、交换和显示研 究”为研究濠题，以期通过这项研究对w e b g i s 中地理数据的通用性和简洁性有所改进，并提 出了一个基于6 札和s v g 的转换模型，使之具有理论和实际的意义。同时能把在研究过程 西甫丈学殛十掌氇论文第一辜导论 中总结出的关键技术和开发思想也应用到需要使用w e b 6 i s 的其他项目中去。 1 2 国内外发展动态 国内外众多学者对基于g 札的数据集成进行了大量的研究1 t a n c o t t r te ta 1 ( 2 0 0 1 ) 将 g 虬与先前所定义的空问标准进行比较，得出g m l 能有效的满足空问数据交换标准的要求的 结论并预测g 札将在行业应用中占据士导地位。z h a n ge ta 1 ( 2 0 0 3 ) 在网络环境下以g 虬 的作为异构空同数据库交换共事空问效据的格式，成功实现数据静互撵f # z h a n ge t8 i ( 2 0 0 2 ) 提出了一种基于g 扎的开放结构框架，以便在i n t e r n e t 上建立地理信息搜索引擎 朱前飞等( 2 0 0 4 ) 提出了一种新的基于g 札的数据共享解决方案，并初步探讨了方案的实施 步骤。崔希民等( 2 0 0 3 ) 提出了6 i s 数据集成和互操作的系统架构并在该架构中采用o m l 作 为多源异构6 1 5 数据的统一描述格式，在数据层次上实现g i s 数据的集成和互操作。张霞等 ( 2 0 0 3 ) 提出一种基于g 札构造w e b o i $ 的框架结构，给出实现框架技术，其中采用g 札作为 空间数据集成格式。所有这些研究多处于试验研究阶段，实际集成应用方案较少，需进一步 进行深入研究。” 从国内外的研究现状来看，基于吖g 扎的w e b 6 1 s 应用的研究才刚刚起步，还没有成 熟的产品出现，因此要实现基于) 。g 札的w e b 6 i s 全面应用还需要一个根长的时间，还有很 多进一步的工作要完成随着空问数据模型不断的完善和成熟，基于g m l 的空间数据存储将 是一个很重要的研究课题。完全的儿g 虬数据库必将是b g i s 的重要的研究与发展方向。 在以后的工作中。要进一步加强的研究主要有以下三个方面； 继续进行基于g 札的空间数据建模的研究 继续进行g m l 的数据库存储的研究 继续进行g m l 与s v g 相结合的地理信息数据显示的研究 1 3 研究综述 1 3 1g 札概述 g 虬是由o o c 制定的以儿s c h e a a 写的用于对地理信息进行数据编码、传输和存储的 x m l 语法。通过定义一系列v t d 或) 0 几s c h e m a ，6 札为地理信息提供基本的敏据类型和标准的 语法表达形式，支持网络环境下的空间数据和属性数据在不同的系统之同自由移动。g 札建立 在w 3 c 系列标准之上。以一种互联网上容易麸享的方式来描述表达地理信息，是第一个被6 i $ 界广泛接受的元标记语言，同时它也作为标准交换语言担负描述交换数据的作用。 g m l 的设计目标。作为一种通用的地理数据描述语言，其设计目标为：为空间数据的传输 和存储( 特别是在i n t e r n e t 环境下) 提供一种编码工具；具有足够的扩展能力以便支持从地 理空间数据的显示到地理空间分析等各种空间任务；为i n t e r n e t6 i s 的进一步发展打下坚实 的基础；对地理空问儿何体进行有效的编码；对空间信息和空间关系提供易于读懂的编码方 法：从数据的表达中能够将空间和非空何内容进行分离：能够将空同和非空同数据( 特别是 以) n 也编码的非空间数据) 很容易地集成起来；便于将空问或几何要素与其他空问或非空同 元素进行链接i 提供一套公共的地理建模对象以便各独立开发的应用系统问的相互操作成 为可能。” 2 西南大学硕士学位论文 第一章导论 g 虬的特点觚是) 咖的子集，c n 的特点除了基于) 。的特点以外，还包括： ( 1 ) g 地是基于0 g c 创建的公共地理模型( 0 g c 的0 p e n g i s 抽象规范) 基础上的，已经被大 多数的g i s 开发商所接受井得到进一步的开发 ( 2 ) 正如儿语言将w e b 页面的内容及其表现分离一样，g m l 所关注的是地理数据的内容因 此a 雌 装的地理信息数据和图形解释是清熊分离的。 ( 3 ) g 虬以瑚l 为基础，可确保数据的完整性0 1 0 或几s c h e m a 用来定义) 咂，文件的 结构，g 扎通过m 或儿s c h e m a 可以在数据编辑和传输时验证其规格是否正确。g m l 严格 地按照被广泛采用的x m l 标准制定。这就确保了g 虬数据可以被广泛的商业或者免费工具所 浏览、编辑、转换，从而真正地实现开放的空间信息。 “) g m l 对地理数据的分发是非常方便的技术手段。其同样可以利用x l i n k 和x p o i n t e r 成为地理数据分布式存储的重要手段 ( 5 ) g 儿可以方便地与非空问数据集成。二进制数据与其他数据的集成是非常困难的必 须理解数据结构或数据库设计。而g 札不仅能非常方便的同用儿表达的数据进行集成，更可 以借助x l i n k 和x p o i n t e r 灵活实现同其他数据的集成。 ( 6 ) g 札以一般文字对g i s 图形编码，因此使用一般的文字编辑程序就可阅读和编辑。 1 3 2 纯x m l 数据库概述 为儿数据量身定做的数据库即纯) 咖，数据库，充分考虑到儿数据的特点，以一种自 然的方式处理撇数据，能够从各个方面很好地支持) o 札的存储和查询，并且能够选到较好 的效果。 关于纯舭数据库。r b o u l t e t 给出了一个定义。即只有满足以下3 个条件的妯儿数据库 才能称之为线札数据库： 。 ( 1 ) 为) 叫，文档定义了一个逻辑模型，x m l 数据的存储和查询都基于这个模型这个模 型至少要包含元素，属性以及p c i ) a t a 等，并保持文档顺序。 ( 2 ) 将n 几文档作为逻辑存储的基本单位，正如关系数据库将行( 元组) 作为存储的基 本单位一样。 ( 3 ) 不要求只能使用某一特定的底层物理模型或某处专有的存储格式。 从上述定义中可以看出纯m 数据库与x m l 使能数据库的本质区别是其逻辑模式不同， 而不是其底层的存储方式不同。一般认为。纯瑚l 数据库应该具有以下几个特性：文档集合， 查询、更新、事务、锁和并发控制、二次开发接口等。 “文档集合”的概念比文档更高一层。一个“文档集合”把一类文档聚集在一起，方便 用户操作。“文档集合”与“文档”的关系类似于关系数据库中“关系模式”和“关系”的关 系，即同一文档集合中的所有文档的组织模式相同，只有符合文档集合横式的文档才可以加 入到该文档集台中。 纯瑚l 数据库至少要支持某种或几种查询语言，这些语言可以是专有的也可以是由标 准化组织制定的。目前x p a t h 是主流的查询语言，各种产品都提供了或多或少的支持；正在 制定并完善的x ( ) u e r y 比x p a t h 功能更强丈，支持循环、分组、排序、连接等。 相对于查询，更新和删除在目前的x m l 中考虑的井不多，没有权威的更新语言。因而， 西南大学厩 学盘沧文 第一童导跨 纯舭数据库产品在更新及技术支持方面都很弱。 纯儿数据库都支持事务处理和并发控制。目前x m l 数据库产品虽然也提供了一定程度 的支持，但是，镇的粒度通常比较大所以对多用户并发性的支持相对较低。这方面远不像 关系数据库那样令人满意 良好的编程接口是一个数据库系统成熟的重要标志一个好的纯x m l 数据库系统应该提 供类似于0 d 日c 或皿8 c 那样的数据库的接口还应提供浏览元数据、执行查询和返回结果的 方法对于以c l i n e t s e r v e r 模式运行的数据库产品，还应可以将结果通过网络协议回传给 客户端。 1 3 2s v g 概述 s v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ，可升级矢量图像) 是一种开放标准的文本式矢量图形描 述语言使用s v 6 可以在网页上显示出各种各样的高质量矢量图形，包括图像处理中常见的 许多功能。如图形、文字、动画、色彩，滤镜效果等。最关键的是；s v g 完全用普通文本来描 述。也就是说，这是一种专门为两络而设计的基于文本的图像格式并且$ v g 是基于) 嘶 的语言，所以可扩展性很强。并能够描述任意复杂的图像。 s v g 的特点“o ： ( 1 ) 基于瑚l 标准。s v g 开始设计时就以瑚l 为基础，这使得它能同盯虬、c s s 、d o m 、 x s l ，j a v a s c r i p t 、c g i 一样成为一种新的标准。 ( 2 ) 矢量翻形。矢量图形由线框和填充物等组成，它由计算机根据矢量数据进行计算。 然后绘制而成矢量图形相对于位图有以下特点：文件的大小与图形的复杂程度有关，而与 图形的具体尺寸无关 图形的显示尺寸可以无级缩放，变化后不影响图形的质量。所以在图 形复杂程度不大的情况下矢量图形具有文件量小、可无级缩放的优点。 ( 3 ) 由文本构成的图像。s v g 最奇妙之处在于它是一种文本格式的图像也就是说，可 以不用任何图像处理工具，仅仅用记事本就可以生成一个s v g 图像。矢量图形一般是以算法 指令来描述，例如一个实心圆的矢量图形可以这样来生成：以坐标( 5 0 8 0 ) 为圆心画个半 径为1 0 个像素的回用红色填充而s v g 就是采用了这样的指令方式 ( 4 ) 灵括的文件格式在以前的图像中，文本是作为位图保存于图像中。图像形成以后 不能单独对文本进行修改；在p n g 格式中这一点有所改进，文本可作为一个独立的层存在 s v g 则更灵活地扩展了图像的文件格式，它由3 个部分组成：矢量图形、文字和点阵图像。这 样，s v g 不仅仅可以应用矢量图形和文字对象，同样可以引入点阵图像而制作出任何其他格式 图像所能达到的效果。由于文件格式是文本形式的，因此可以很容易地在以后任何时候进行 修改。而且在页面的运行过程中，也可以对很多部分馓即时的修改，并且其中的图形描述还 可以重复使用。 ( 5 ) 支持交互性。图片和交互在以前是两个分开的概念。例如在一个网页中，按钮仅仅 是一个图片，按钮的交互部分是由删贝中的s c r i p 语句来实现。s v c 的出现实破了这个限制， 它支持s m i l ，使得在图片内进行交互成为可能，这是以前的图像所不能做到的。 s m i l 是) 凸几的一种应用，w e b 开发者只要使用类似于h t i , l l 的标记方式，并借助于一个简 单的文本编辑器即可很容易地安排网页上的视频、声音及文字各部分的时序，而不需要通晓 4 西南大学硬士学何论文第一章导论 任何编程知识同时，使用s m i l 也可显著节省带宽，在同一网页中只有被使用的资科才会下 载因此许多人认为s m i l 是通向更接近于电视的万维网桥梁 ( 6 ) 内嵌字型数据有过d h t 札( 动念盯札) 使用经验的用户都知道，在阴n 也中可使用 用户系统中设有的字体，该字体在用户浏览需要时，可通过w e b 即时下载这对于英文系统 来说是可以理解的因为英文字体的文件大小一股在几十邸左右而对于中文系统来说，这 种方法不可取因为任何一种中文字体的文件大小都在2 昭或3 m b 以上，用户不可能为了几 个汉字而浪费大量的时间和精力。 s v g 采用了一种科学的方法来解决动态字体的问题，它内嵌了图像中所出现的文字字型数 据，用户不需耍下裁所有的字体文件，这对于中文用户来说是相当便利的 1 4 本文研究内容、所做的主要工作和研究思路 由于g 札是0 p e n g l s 组织提出的地理空间数据w e b , 黼架构中进行数据交换和存储的媒 介而s v g 可以方便地用来对空间地理数据进行浏览两者的结合可以互相补充，蜘e b g i s 中 地图数据的传送变得有效。 s v g 和g m l 都是眦的子集，因而可以应用x l s t 实现互相转化】( s l t ( e x t e n s i b l e s t y l e s h e e tl a n g u a g et r a n s f o r m a t i o n s ) 是把一种瑚格式的数据转化为另外一种也格式 的数据的语言。源x i l 数据的元素被分析、过滤、记录，新的元素根据转化要求被创建，这样 就得到一个新的) 眦文件。用g i f t 表示的空间地理数据可以方便转化为s 、g 格式 本文在w e b g i s 的基础理论引导下，从数据模型三个核心部分( 结构，存储、显示) 入手。 分别选择g m l 数据模型，g m l 数据库模型、g m l 到s v g 的x s l t 转换对其论述研究，力 图建立；基于龇的空间数据模型，使其能解决w e b g i s 的数据交流和数据统一问题； 基于x m l 的纯g m l 数据库模型，使其能解决w e b g i s 的数据存储问题； 基于x s l t 的g m l 到s v g 的转换模型，使其能解决w e b g i s 的数据显示问题。最终构建一个以g m l 为地理信 息数据交换和存储标准，以s v g 为显示标准的一个w e b g i s 框架结构1 1 1 研究具体思路如 图1 , 4 j 铲一 匦圭卜一 论文中对g 札的主要应用模式进行了详细的分析井进行了部分地理数据的编码实现；结 合肌数据库的理论与实践，提出了g i l l 数据库的部分建设方案；对g m l 到s v g 转换进行了详细地 分析；在论文最后，得出结论。展望g l i l 和s v g 的发展前景。 第二章g m l 3 0 数据建模技术的研究 2 1 不断发展的g m l 数据模型 g l 的数据模型基于o g c 制定的0 d e n g i s 抽象规范，它定义地理特征( f e a t u r e ) 作为现 实世界现象( 如果它与地球位置相关) 的一个抽象。采用一系列的f e a t u r e 和f e a t u r e 集台作 为插述现实世界里各种实体的基本元素。 。 6 扎从出现以来就不断强化建模能力早期的g m l l 0 关注的是一般只有简单的几何属性 ( 通常是二维的几何信息或通过线性插值得到的曲线) 和非空间属性的对象，被称为。s i m p l e f e a t u r e s ”( 简单地理特征) 的对象。6 扎2 0 通过扩展基本的几何标签集，应用一个通用的数 据模型( 0 p e n c i s 简单特征模型) 和一个创建及共事应用模式的机制在不同系统之间实现地 理信息的互操作 g m l 3 0 ( 6 e o g r a p h y _ m a r k u p _ l a n g u a g e0 2 - 0 2 3 r 4 。也称g 虬白皮 书h t t p ；p o r t a l o p e n g i o s p a t i a l o r g f i l e ) 新增加的主要内容包括：陈述了具有二维线性 和非线性地理特征，二维拓扑特性，时问参数特性，动态特性覆盖特性和观察特性的地理 环境；支持复杂地理特征和复杂地理实体；陈述了时空参数系统测量单位和测量标准信息； 在地理空间环境，观察特性和值类型中使用参数系统、统一单位和标准信息；陈述了地理特 征和覆盖特性的可视化缺省格式；遵守i s o 关于空间特性，时间特性和覆盖特性的标准规范。 因而，和g m l 2 不同，g m l 3 0 具备了储存拓扑关系、几何曲线和时间信息的能力；g m l 3 0 中 的f e a t u r e 并不总是几何对象而是真正成为一个有实际意义的地理对象( 实体或现象) 的抽 象。g l g 3 o 中的f e a t u r e 既可以描述具体实在的对象，也可以表达抽象的或是概念上的对象 还可以描述变化中的与空间位置相关联的现象。 2 2g m l 3 0 中的对象层次 在o g c 的c 扎3 0 标准中，通过对g 札对象的分层，g m l 定义了许多实体，如地理特征。 几何特性、拓扑特性等。这个对象层次图的u 虬表示如图2 2 g m l 3 0 中的对象部是蛐l ：o b j e c t 对象的继承和扩展。g m l ：o i l 对象是个抽象对象，它 有4 个元素l 田1 ：m e t a d a t a p r o p e r t y ，g m l ：d e s c r i p t i o n ，鲫i ：n e ， g m l ：i d ，如元素名称含义它们分别包含了对象的元数据描述，对象的语义描述，对象的名字 和对象的i d 类身份识别标志。这四个元素提供了一个地理对象实体的最基本信息。g m l ：_ g i l l 的直接子类，如g m l ：f e a t u r e ，鲫l ：- g e o m e t r y 、p l ：_ t o p o l o g y 等也都是抽象类，它们同时 又在个各自表选的域中充当首类，域中的其它类都是它们各自的子类。 2 3g m l 3 0 中的主要模式分析 在前人所傲的基础上。我们对g 札3 0 中的主要模式进行了详细分析。惜”1 g m l 提供了一套棱心模式和一个基于对象属性( o b j e c t s p r o p e r t i e s ) 或要素属性 ( f e a t u r e s p r o p e r t i e s ) 的简单语义模型。6 札3 0 的基本模式文档提供了书写应用模式文 档的模式组件。例如：特征( f e a t u r e s ) ，几何( g e o m e t r y ) ，拓扑( t o p o l o g y ) ，时间( t e m p o r a l ) 等：也提供了一种简单的语义模型来描述对象和属性之间的关系，这种模型键供的袁达方式类 6 西南大学硕士学位论文第二章g m l 3 0 数据建模技术的研究 似于w 3 c 的r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) 标准中对一个类和它的属性之问关系的 描述。利用g n l 的语义模型和模式组件，就可以定义针对某个具体应用的符合o g c 标准的地理 信息应用模式文档。和以前版本相比，c 4 9 3 0 版本有3 2 个核心模式，可以简单分类为： 图2 2g u l 类继承图 ( 1 ) 基础模式( b a s i c t y p e s x s d g m l b a s e x s d ) ( 2 ) 要素模式( f e a t u r e x s d ) ( 3 ) 几何模式( g e o m e t r y b a s i c o d l d x s d ，g e o m e t r y b a s i c 2 d x s d g e o m e t r y p r i m i t i v e s x s d ，g e o m e t r y g g r e g a t e s x s d ，g e o m e t r y c o m p l e x e s x s d ) ( 4 ) 拓扑模式( t o p o l o g y x s d ) ( 5 ) c o v e r a g e 模式( g r i d s x s d c o v e r a g e x s d ) 7 西南大学硕士学位论文第二章g 虬30 数据建模技术的研究 ( 6 ) 坐标参考系模式( d a t a q u a l i t y x s d 。d a t u m s x s d r e f e r e n c e s y s t e m & x s d 。 c o o r d i n a t e s ；y s t e m s x s d ，c o o r d i n a t e o p e r a t i o n s x s d ，c o o r d i n a t e r e f e r e n o e s y s t e m s x s d ) ( 7 ) 时态、动态要素模式( t e m p o r a l x s d t e m p o r a l c o m pl e x e s x s d ，d y n a m i c f e a t u r e x s d ) ( 8 ) 定义，字典模式( d i c t i o n a r y x s d ) ( 9 ) 单位、测量和值模式( u n i ts x s d ，f l l e a s u r e s x s d v a l u e o b j e c t s x s d ) ( 1 0 ) 定向模式( d i r e c t i o n x s d ) ( 1 1 ) 观测模式( o b s e r v 8 t i o n x s d ) c 1 2 ) 缺省样式模式( d e f a u l t s w l e x s d ) ( i 3 ) 鲫1 x s d 通过 包含相对独立的六个模式：o b s e r v a t i o n x s d d y n a m i c f e a t u r e x s d 。 c o v e r a g e x s d t o p o l o g y x s d 。, d e f a u l t s w l e x s d , c o o r d i n a t e r e f e r e n c e s y s t e m s x s d 0 4 ) 3 c 模式 g m l 模式中使用了w 3 c 定义的四个模式：x l i n k x s d 。 s m i l 2 0 x s d 。s m i1 2 0 2 l a n g u a g e x s d ，x m l 2 m ( o d x s d 2 3 1g m l b a s e 模式 模式文挡g m l b n s e x s d 定义了用于建立g n 模型的组件和特别的语法：所有的c 札对象都应 从一个瑚l 根类型派生；提供g m l 属性的样式和组件- 提供集合和数组的样式，及普通集合和 样式的组件；提供关联g 虬对象的原数据组件；提供构建定义和字赡的组件 g m l b a s e 匿式定义了叫l 类型分层结构的根类型( r o o tt y p e ) 鲫l ：a b s t r a c t g m l t y p e 并提 供了公共的g 札对象即l ：_ g m l 。印l ：a b s t r a c t g m l t y p e 二类型有下列属性：g m l ：n a m e ( 表示对象 的一个描述名勒0 ：鲫1 ：d e s c r i p t i o n ( 表示关于对象的一种自由文本形式的描述) ： g m l ：m e t a l ) a t a p r o p e r y ( 包括一个元数据属性包( p a c k a g e ) ，它包括元数据属性，此元数据数 据包的默认名是鲫1 ：j i e t a l n f o ) 所有的g 札对象都足从脚l ：a b s t r a c t g l 旺t y p e 派生而来的， 这就意味着：所有这样的对象必须服从g 札类属性模型。这就是说g m l 类通过简单或复杂的) 弧 模式用相关类型的全局元素声明来表示，这个全局元素的名称是一种语义类型名。在g 札中语 义类型名包括鲫l ：札，鲫l ：一f e a t u r e ，鲫1 ：- v a l u e , g m l ：_ c o v e r a g e ，s s l ：t o p o l o g y 和 即l ：_ c 瞄。大部分g 札应用模式是由和这些全局元素相关的复杂类型衍生而来的，任何g 札对 象的子元素常常是那种g 虬对象的属性。 g m l b a s e 模式定义了删l 属性( p r o p e r ) 它是g m l 对象的任意特性的表示，同时它也是 珊巴对象的元素e 札对象除了从口】：a b s t r a c x g m l t y p e 中继承的属性外。还可有不跟量的属 性。每个属性的含义可以能过实例化的元素名来表示。属性内容有简单和复杂两种模式。简 单内容模式直接包含基本数据类型，复杂内容模式包含复杂数据类型或自定义类型。属性的 值可通过值类型或参数( x l i n k ；h r e f ) 表示。g m l b a s e j 膜式为属性定义了模扳 ( g m l ：_ a s s o c i s t i o n ) ，但是g 扎属性的创建也可不依照模板。 g m l b a s e 模式定义了描述g m l 对象的原数据类型( 鲫l ：a b s t r a c t m e t a o a t a t y p e ) 及对象 邸l ：j e t a d a t a 定义了原数据属性类型( m e t a d a t a l ) r o p e r t y t y p e ) 及对象 8 西南大学硕士学位论文第二章a 儿3 0 数据建模技术的研究 鲫l ：m e t a d a t a p r o p e r t y 原数据模式必须是定义一个简单根元素，该元素必须是从 鲫l ： b s t r a c t m e t a d a t a t 阳e 的扩展中派生，是对象e m l ：- m e t a d a t a 的子组中的元素，该元素的 内容由s m l ：m e t a d a t a p r o p e r t y 对象组组成。在应用中，可直接连接原数据类型实例，也可用 ( p o i n t e r 的s m l ：a b o u t 属性连接。 2 3 2 要素模式 要素模式f e a t u r e x s d ，提供了创建g 札要素和要素集的框架，它定义了抽象的根要素元