（地图学与地理信息系统专业论文）基于gml的空间信息共享研究.pdf

中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息共享研究 基于g m l 的空间信息共享研究 专业：地图学与地理信息系统 姓名：熊立林 导师；张新长教授 摘要 空间信息共享是g i s 的发展趋势。 g m l ( g e o g r a p h y m a r k u pl a n g u a g e ) 是一种基于x m l 的编码语言，用于建 模、传输和存储地理及与地理相关的空间信息和非空间信息它提供一个用于 定义地理空间应用模式和对象的开放的、中立的框架，允许创建和维护网络上 的地理空间应用模式和数据集。 本丈研究如何利用g m l 实现不同空间信息的共享，其中主要探讨了信息 共享模型及其设计。在此基础上，进一步探讨了g m l 数据的数据库存储以及 g m l 数据的可视化表现这将为构建基于g m l 的桌面g i s 、w e b g i s 提供 新的思路，为g i s 数据的标准化提供新的途径。 关键词：x m l ，g m l ，g i s ，空间信息共享 生生查兰! 唑兰堡主望些鎏壅! 苎王堡坚兰塑皇塑焦星苎兰里窒 s t u d yo nt h es p a t i a li n f o r m a t i o ns h a r i n gb a s e do ng m l m 曩l o eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m n a m e ：x l o n gi a - i l n s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h a n gx l n c h a n g t h ed e l v e i o p m e n to fi n t c r n e th a sb o o s t e dt h ei n t e r l i n k a g eo fm u c ho fv a r i o u s d i s t r i b u t e di n f o r m a t i o n h o w e v e r , s p a t i a li n f o r m a t i o no i ! i n t e r a c ti si s o l a t e ds p a t i a l i n f o r m a t i o nr e s o u r c ew h i c hc a n n o tu n d e r s t a n da n dc o o p e r a t ew i t he a c ho t h e r w i t h t h eg r e a td e l v e l o p m e n to fg i s i t 讧m o r ei m p o r t a n tt os h a r es p a t i a li n f o r m a t i o n b e t w e e nd i f f e r e n to r g a n i z a t i o n s t h eg e o g r a p h ym a r k u pi a n g u a g e ( g m l ) i sa nx m le n c o d i n gf o rt h em o d e l i n g ， t r a n s p o r ta n ds t o r a g eo fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ni n c l u d i n gb o t ht h es p a t i a la n d f l o n s p a t i a lp r o p e r t i e so fg e o g r a p h i cf e a t u r e s g m lp r o v i d ea no p e n ，v e n d o r - n e u t r a l f r a m e w o r kf o rt h ed e f i n i t i o no fg e o s p a t i a la p p l i c a t i o ns c h e m a sa n do b i e c t s ；e n a b l e t h ec r e a t i o na n dm a i n t e f l a n c 撸o fl i n k e dg e o g r a p h i ca p p l i c a t i o ns c h e m a sa n dd a t a s e t s i nt h i sp a p e r , i td e s c r i b e sam o d e lo fm u l t i d a t a s o u r c es p a t i a li n 向r m a t i o ns h a r i n g b a s e do ng m la n dd i s c u s s e st h ed e s i g na n ds t r u c l l l | eo ft h em o d e lf u n h e r m o r e , i t d i s c u s s e st h es t o r a g eo fg m li i ld a t a b a s ea n dt h ev i s u a lr e p r e s e n t a t i o no fg m l i nt h e e n d ，t h ea u t h o rh n p l e m e n t sas i m p l es y s t e mp r o t o t y p eo nt h ef o u n d a t i o no ft h e m o d e l l tw i l lb eo fb e n e f i tt oc o n s t r u c t i o no f0 i sa p p l i c a t i o n sa n ds t a n d a r d i z a t i o no f o f g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n k e yw o r d s ：x m l ，g m l ，g l s ，s p a t i a li n f o r m a t i o ns h a r i n g 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息若享研究 第l 章引言 1 1 空间信息共享的必然性 这是一个数字时代，从“数字地球”( a i g o r e ，1 9 9 8 ) n 数字城市、数字小 区、数字家庭，数字的概念已经渗透到了人们生活的各个角落。数字的本质是 什么? 数字代表着数据与信息。这又是一个信息爆炸的时代，每时每刻都有成 百上千g b 的数据通过i n t e r a c t 传输与处理，有无数新的数据产生，无数旧的数 据消亡。在这过程中，有许多刚产生的数据甚至来不及处理就已过时或者消亡， 这就使得如何提高数据的利用率，如何从浩如烟海的数据中提取或者挖掘有用 信息成了一个亟待解决的闯题。在这样的背景下，有人提出了“数据挖掘”、“数 据融合”等概念。信息共享是数据挖掘和数据融合的前提和基础。通过信息共 享，把不同数据源的数据统- - n 某一标准体系之下，在此基础上可以对数据进 行进一步的信息提取与挖掘。 据统计，人们周围8 0 的信息都与空间信息有关。g i s 作为2 0 世纪6 0 年 代提出并逐步发展起来的一种采集、存贮、管理、分析和处理空间和地理分布 有关的数据的空间信息系统，最初主要应用于城市和土地利用领域，历经了几 十年的发展，如今已经逐渐走向社会化与大众化，其应用也深入到了各纾各业 ( 陈述彭，2 0 0 1 ) 。在这期间，以数字化的方式采榘、积累了大量的g i s 数据。 近年来，随着r s 和g p s 等技术的发展应用，g i s 数据采集速度遮速增长。g i s 数据的大量积累为实现空间信息共享提供了充足的数据贮备。但数据格式的不 一致性以及不可互操作性严重阻碍着共享的实现。目前，g i s 界还没有完全应 用一种完整和统的空间信息的表达格式，许多公司从满足某个特定业务领域 需求的角度出发，都定义了专有的数据格式，如e s r i 的s h p 格式、c o v e r a g e 格式、e 0 0 格式，m a p i n f o 的m i f 格式等，这些数据格式多采用二进制流存储， 数据结构不一致，从数据流本身无法获知其结构，不易为不同领域的使用者所 利用，不利于从时闻、媳域等不同层次对数据进行横向、纵向的综合对比分析。 近年来，网络地理信息信息系统( w e b g i s ) 取得了长足的发展，网络上如 中山大学2 0 0 5 年磺士毕业论文：基于g m l 的空闯信息关享研究 雨后春笋般涌现出了许多采用w e b g i s 技术的站点。w e b g i s 中g i s 数据在 地理位置上以分布的方式存在，这些数据可以局部地进行生产、更新、维护和 管理倡s 伦，2 0 0 t ) 。如果能使这些数据相互阔连接并共享使用，那么将给g i s 数据在更大范围内的发布、出版、获取和查询提供有效可行的途径。但遗憾的 是，由于行业管理和数据安全等原因，这些g i s 数据大多是面向行业的、格式 各异、依赖于特定的支撑环境和运行环境，各自独立、相对封闭、无法互相沟 通和协作，形成一个个的空间信息孤岛，难以满足与空间信息相关的综合决策 的需要。总之，w e b g i s 的广泛应用在使得g i s 越来越走向大众化的同时，对 g i s 技术、数据本身也提出了更多的要求：技术方面，希望g i s 更加简单实用； 数据方瓦，希望能更加方便的获取所需的空间信息。 正是在这样一个背景下，提出了空问信息共享的概念，希望能建立一种开 放的、能让使用双方都方便理解其含义的空间数据格式。进一步在统一数据格 式的基础上，提供标准系统接口，实现空间数据交换，并在网络环境下协作运 行空间数据操作软件，从而实现空间数据的互操作。这样就能在统一空间数据 模型和空间服务模型的基础上实现空间数据共享，从而加强空间信息的高效管 理、维护、重复利用和有效增值；为使用空间信息的社会各部门节省大薰的人 才、时间和金钱；为决镱全球化问题提供大量的科学地理数据。空间信息共享 是现代g i s 发展的必然趋势( 刘春2 0 0 3 ) 。 1 2 空间信息共享的困难 空间信息共享的最终目的是实现空间信息在应用层次上的共享。从技术层 面来说，就是要使终查询、浏览、获取、交换、使用和再热工空间信息能够做 到方便、快捷、准确、安全。空间信息共享强调空间数据之间的相互透明访问 秘用户对数据的透明访闯与使用，注重从空阀信息的语义层次、数据模型层次 和数据结构层次消除空间信息描述方法上的差异性以及表示方法上的差异性， 对空阀信息给出统一的描述和表示，达到空间信息本质上和形式上豹共享( 陈韫 敏，2 0 0 1 ) 。 空间信息共享存在三个问题： 1 可达性( a c c c s s m i l i t y ) 问题，即用户难以获取空间信息。 2 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息共享研究 现存有许多不能在i n t e r a c t 上直接访问的空间信息资源。其中部分是以往 单机和局域网时代遗留下来的，部分是出于安全考虑而不让通过i n t e r n e t 直接 访问。需要设计一个中介软件来连接这些信息资源和i n t e r a c t 网络，并且用户 应当能够容易地在i n t e r a c t 上找到该软件，通过该软件用户可以得到所需的空 间信息。 2 互操作性( i n t e r o p e r a b i l i t y ) 问题，不同的g i s 软件和数据之间难以甄操 作。 不同的g i s 软件和数据之间泾渭分明，用户难以理解和使用异构的空间信 息。从信息角度出发，空间信息的异构性体现在语法和语义两个层次。 语法上的差异：不同的空间信息资源采用不同存储格式，而同一类 存储格式也可能有版本的差异。 语义上的差异：不同的空间信息资源采用不同的概念体系表示，而 同一个概念体系中的概念也可能有同型异义或同义异型的现象。 不同的g i s 软件和数据之间具有互操作性才能处理异构的空间信息。 i s o r r c 2 1 1 给出了互操作的定义，认为若两个实体x 和y 能相互操作，则 x 和y 对处理请求r i 具有共同理解。并且如果x 向y 提出处理请求r i ，y 能 对瞄作出正确反应，并将结果s i 返回给x ( i s o t c 2 1 1 ，w g 4 ) 。 o p e n g i s 互操作性的定义是指系统或系统的构件的可扩充性，以及相互应 用瓢协终处理能力。 从应用的角度出发，互操作性从本质上可以归纳为技术、应用和企业三个 层次。地理信息系统的互操作性应当强调语义层次上的互操作，印用户对数据 和处理资源方法的访问是实时的，并且所获得的结果是可以预测的( 陈述彭。 2 0 0 1 ) 。 3 易用性( u s e r - f r i e n d l y ) 问题，即用户难以方便地使用并处理空间信息。 不同的用户在使用空间信息时有各式各样的需求。有些特定的应用服务不 是一个通用的g i s 平台或一种空阍数据源所能提供，这些应用服务可能需要组 合不同g i s 平台所提供的服务并且利用多个空间数据源。这就需要一种开放的 空间信息共享平台，平台包含多个信息源并能提供多种空闻信息服务，用户通 过信息与服务之问的组合完成任务。 3 中出大学2 0 0 5 年硕士毕业论文t 基于g m l 的空闻信息共享研究 1 3 研究现状 空间信息共享首先要建立空间信息共享的规范与标准，为此，许多组织机 构、公司等都致力于这方面的工作，并取得了不少成果。其中最具影响力的是 o g c 推出的o p e n g i s 规范和l s o f r c 2 1 1 地理信息标准。o p c n g j s 规范与 i s o i t c 2 1 1 地理信息标准般是互补的，重叠部分并不互相冲突。许多o p e n o l s 规范已经是i s o 的标准( o g c ，f a q ) 。 o g c 的全称是o p e ng e o s p a t i a lc o n s o r t i u m ( w w w o p c n g c o s p a t i a l o r g ) ， 它成立于1 9 9 4 年。o g c 致力于促进采用新技术和商业方式来提高空间信息处 理和位置技术的互操作性。o g c 提出了0 p e n g i s ( 0 p e ng e o d a t a i n t e r o p e r a t i o ns p e c i f i c a t i o n ) 规范，定义了一个在分布式环境下访问空间 数据和空间操作资源的软件框架。o g c 会员包括g i s 相关的计算机硬件和软件 制造商( 包括e s r i ，i n t e r g r a p h ，m a p i n f o 等知名g i s 软件开发商) 、数据生产 商、高等院校、政府部门等。o g c 的积极成员从成立之初的z o 个己经增加到目 前的2 7 9 个( 0 g c ，2 0 0 5 ) 。0 p e n g i s 规范在工业界和学术界都具有缀强的代袭 性和影响力。值得一提的是，0 l g c 于2 0 0 0 年推出了地理标记语言( g 札) 。这是 一种基于x m l 的标记语言，主要用于地理信息的编鹳、存储、传输等，这也是本 文研究的基础，第二章有比较详细的介绍。 i s o t c 2 l l 是国际标准纯组织缝理信息标准化技术委爱会 ( 聃霄i s o t c 2 1 1 c o m ) ，它成立予1 9 9 4 年。其主要任务是制订一套地理信息标准， 以满足地理信息数据采集、处理、分析、查询、表示、转换需要，促进信息共 享。i s 0 t c2 1 1 已经制定了将近4 0 个工作条款，范匿从标准到报告，参考模 型，指南，其它工作条款指导方针。 专业g i s 厂商也作了不少的工作，如e s m 。e s r i 是o p e ng i s 协会的主簧 成员之一，也参与了l s o 1 2 1 1 。2 0 0 5 年2 月2 4 日，e s r i 发布a r c g i s 数据 互操作扩展模块( a r c g i sd a t ai n t e r o p e m b i l i t y ) ，该模块能直接读驭7 0 多种空 间数据格式，包括g m l 、x m l 、d w g d x f , m i c r 0 & a l i 咖d e s i 9 1 1 、 i a p i m m m i d m i f 、t a b 、o r a c l e 和o r a c l es p a t i a l 及i n t e r g r a p hg e o m e d i a 弛托h o u s e ， 输出5 0 多种空问数据格式( e s 对，2 0 0 5 ) 。 国内方面，许多有识之士多年前就呼吁建立国家空间数据标准f 龚健雅， 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息菸享研究 1 9 9 7 ) ，统一基础平台，实现数据兴享( 龚健雅，1 9 9 7 ) 。陈爱军等更是在1 9 9 7 年就开始设计g e o m l ，在1 9 9 9 年研究并设计了可在i n t e m e t 上传输、显示和 共享电子地图的g e o m l 标准规范内容，并设计实现了检验该标准规范的原型 系统，给出了示范。g m l 的思想与g e o m l 类似( 陈爱军，2 0 0 2 ) 。此外，还 有不少关于g m l 的应用研究，如研究利用g m l 在数据层次上实现g i s 数据 的集成和互操作( 崔希民，2 0 0 3 ) ：研究如何设计符合o g c 标准的g m l 应用 模式( a p p l i c a t i o ns c h e m a ) 并生成对应的g m l 文档数据等( 袁梅，2 0 0 4 ) 。 1 4 文章结构 论文共分八章，具体如下： 第1 章：引言本章介绍了空间信息共享的必然性与困难，并对当前国际国内的 研究现状作了简要描述。 第2 章：基础理论本章首先介绍了o p e n g i s 规范和x m l 技术的基本知识，然 后对g m l 作了比较详细的介绍。 第3 章：基于g m l 的开放式空间信息共享模型本章基于g m l ，设计了模型 的结构，并对模型结构进行了具体的分析。 第4 章：模型具体设计主要探讨空间元数据、服务元数据以及底层通信机制的 设计。 第5 章：g m l 与数据库本章探讨g m l 的存储问题，重点讨论了如何利用数 据库存镶g m l 。 第6 章：g m l 的可视化g m l 本身存储的只是g i s 数据，需要借助其他一些 手段才能以图形的方式表现出来。本章主要研究关于g m l 可视化的些问题。 第7 章：系统原型实现简单介绍了系统的原型实现。 第8 章：结论和展望总结了全文，并且说明了进一步的工作方向。 5 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息麸享研究 第2 章基础理论 前章提到了g m l 是o g c 提出的以x m l 为基础的主要用于地理信息的编码、 存储、传输等的一种标记语言，它是研究空间信息共享的基础。本章首先介绍 g m l 的两个基础：o p e n g i s 规范和x m l 语言，然后对g m l 本身进行一些介绍。 2 1 o p e n g i s 规范 为了把空间数据和空间操作资源集成到主流计算中，实现遍布全球信息基础 设施的可互操作的空间数据操作软件的广泛使用，o p e n g t s 规范定义了下面三个 模型( b u e h l e r 1 9 9 8 ) ； 开放的地理数据模型( o p e e lg e o d a t am o d e l ，o g m ) ：定义了一个通用 的方法，分别在数学上和概念上描述地球和与地球相关的现象； 开放的服务模型( 0 p e ns e r v i c e sm o d e l ) ：定义了一个通用的模型， 实现空间数据在不同信息群体之间的访问、管理、操作、表示和共享； 信息群体模型( i n f o r m a t i o nc o m m u n i t i e sm o d e l ) ：利用开放的空间 数据模型和空间服务模型，解决在同一信息群体( 即共享数据的用户 群) 内实现互操作的技术问题，同时也实现不同信息群体之闯的互操 作，即使不同信息群体采用不同的地理要素定义。 o p e n g i s 规范包括抽象规范( a b s t r a c ts e p c i f i c a t i o n ) 和实施规范 ( i m p l e m e m t a t i o ns p e c i f i c a t i o n ) 。抽象规范的目的是建立一个概念上的模型， 然后根据这个模型来建立实旅规范。实施规范针对某一个具体的分布式计算平台 ( d c p ) ，例如c o r b a ，o l e c 0 m 和j a v a 等，用来作为应用程序编程接口的工业 标准。 o p e n g i s 抽象规范目前包括1 7 个主题，由o g c 技术委员会的不同专业组并 行研究。这1 7 个主题分别为： 1 综述( o v e r v i e w ) 2 特征几何( f e a t u r eg e o m e t r y ) 3 空间参照系( s p a t i a lr e f e r e n c es y s t e m ) 4 位置几何结构( l o c a t i o n a lg e o m e t r ys t r u c t u r e s ) 6 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空问信息共事研究 5 存储功能与插值( s t o r e df u n c t i o n sa n di n t e r p o l a t i o n ) 6 特征( f e a t u r e ) 7 层类型( t h ec o v e r a g et y p e ) 8 地球影像( e a r t hi m a g e r yc a s e ) 9 空间对象问关系( r e l a t i o n sb e t w e e nf e a t u r e s ) l o 质量( o u a l i t y ) 1 1 特征集合( f e a t u r ec o t l e c t i o n ) 1 2 ，元数据( m e t a d a t a ) 1 3 o p e n g i s 服务体系结构( 0 p e n g i ss e r v i c ea r c h i t e c t u r e ) 1 4 目录服务( c a t a l o gs e r v i c e ) 1 5 语义和信息群体( s e r a a n t i c sa n di n f o r m a t i o nc o m m u n i t i e s ) 1 6 影像利用服务( i m a g ee x p l o i t a t i o ns e r v i c e ) 1 7 影像坐标转换服务( i m a g ec o o r d i n a t et r a n s f o r m a t i o ns e r v i c e ) 这1 7 个主题围绕两个中心主题：共享空间信息和提供空间服务。主题1 3 定义了套全面的空间服务。主题1 4 ，1 6 和1 7 分别描述一种具体的空间服务。 其他主题都是围绕空间信息共享。主题6 ，7 ，8 讨论空间信息表示，主题2 ， 3 、4 、9 、1 2 是对这3 个主题的支持。主题5 是对主题9 的支持。主题1 0 ，1 1 ， 1 5 与空间事务关联不大，但却是理解和访问空间信息所必需的，因此仍在o g c 讨论范围内。如图2 - 1 所示： 图2 - 1 ：o t m n g i s 抽象规范各个主题之间的依赖关系 7 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息共享研究 o p e n g i s 的目标是，制定一个规范，使得应用系统开发者可以在单一的环 境和单一的工作流中，使用分布于网上的任何地理数据和地理处理。它致力于消 除地理信息应用之间以及地理应用与其它信息技术应用之间豹藩篱，建立一个无 “边界”的、分布的、基于构件的地理数据互操作环境。与传统的g i s 软件相比， 基于该规范的g i s 软件将具有很好的可扩展性、可升级性、可移植性、开放性、 互操作性和易用性。o p e n g i s 规范基本、全面地讨论空间数据操作和空间数据共 享。目前己经有大量的商业软件实现了部分o p e n g i s 实施规范。 2 2 埘l 技术介绍 目前，空间数据管理恧临严峻的挑战，如不统一的数据格式、遗漏的数据、 失效的数据、来历不清的数据、不同代码体系的数据、不同比例尺、不同精度、 不同时序、不同分辩率等。这些都使目前的数据管理方法无所适从。要解决这些 问题，必须发挥元数据( m e t a d a t a ) 的作用，元数据是关于数据的数据，即数据的 说明。为解决地理信息领域的各种技术矛盾，元数据的标准化尤为重要。地理信 息标准化是信息共享的基础，在不同部门、不同系统、不同地区之间传输数据， 离不开地理信息标准化。而x m l 是最适合支持元数据的技术手段，适合定义国 际认同的地理信息编码规则。 x m l 技术在近几年获得了很大的发展。x m l 技术体系涵盖的内容也越来 越多，这里介绍最基本的些内容。 2 2 1x m l 的产生背景及英特点 x m l ( e x t e n s i b l em t t k t t pi a m g e a g e l ，也即可扩展标记语言，阉h t m l 一样 都来自s g m l ( s t a n d a r dg e m n d i z e dm a r k u pl a n g u a g e ，标准通用标记语言) ，是 s g m l 的一个子集。s g m l 功能强大，但特别庞大与复杂，甚至很难缩写针对这 种语言的普通解释器( d i d i e rm a r t i n ，2 0 0 0 ) 。h t m l 则简单易用，是流行的w e b 标记语言。h t m l 的特点是同时注重数据以及数据的表现方式。这一特点使得它 对些简单的应用非常合适。但随着应用的不断深入，人们越来越希望数据与数 据表现分离，相同的数据可以呈现不同的表现方式，h t m l 难以满足这一方面 的需求。于是，1 9 9 8 年2 月，w 3 c 推出了x m l 。x m l 只注重数据本身，数据 墨 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文；基于o m l 的空间信息共享研究 表现则交由样式表负责，同样的样式表可以应用于不同的x m l 数据，这样就实 现了数据与数据表现相分离。 x m l 的目的是刨建一种简单而又强有力的信息存储、处理和分发机制。x m l 是可扩展的，它通过定义数量不限的标记来描述文档中的资料。允许嵌套的信息 结构，是一种存储结构化和半结构化信息的理想数据格式。 x m l 文件是文本形式的，合适于在不同平台，不同程序之间交换数据；同 时，它又能通过有意义的标记进行自我描述，有利于在交换数据的过程中保持原 数据的含义和结构。 x m l 是一种元语言，是种用于描述其它语言的语言。x m l 的最大特性是 它天生的可扩展性。x 嗽力于简便而快速的，根据企业、科学规范或者其他 方面的需要来构造定制的标志集( 词汇表) ，如化学标记语言( c m l ) 、数学标记语 言( m a t h m l ) 、无线标记语言( w m l ) 、语言标记语言( v o i c ex m l ) 等。同时，每个 人都可以选择定义自己的) ( 1 咀标志集。x m l 能够共享这类标志集，它们都使用 同样的基本语法、分析程序以及其他工具。可共享的讧l 标志集不仅使得查询 更加容易，而且为不同的组织和计算机应用程序之间交换信息提供了一条途径。 x m l 技术应用于地理信息方面所产生的标志集就是地理标记语言f g m l ) 。 2 2 2x m l 技术要点 1 、x m ls c h e m a 与d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ) x m l 通过s c h e m a 或者d t d 来定义一类x m l 文档。用d t d 来定义x m l 文档存在很多缺点，目前大部分应用都使用s c h e m a 来定义x m l 文档。x m l s c h e m a 与x m l 实例文档的关系类似于面向对象编程语言中类与对象的关系。 2 、n a m e s p a c c ( 名称空间) x m l 通过n a m e s p a c e 来确保多种x m l 文件交互时不会出现命名冲突。 n a m e s p a c e 用u r i 加以区别。 3 、x 嗽 x l i n k 为在x m l 文档中定义链接提供一种灵活的机制，使不同的资源链接 到一起。它比h t m i 的链接功能更为强大。 3 、x s i t 9 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息菇享研究 x s l t ，全称e x t e n s m l es 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 ，用于将某一个 x m l 转换为其它结构的x m l 。x s l t 处理器把x s l t 风格表单的规则应用到 x m l 文档，输出其他x m l 格式的文档。对特定的一个x m l 源数据文件丽言， 应用不同的x s l t 风格表单将会生成不同的x m l 输出。 4 、x p a t h 与x p o i n t e r x p o i n t e r 用于在资源内定位片断( f r a g e m e n t ) ，它支持在x m l 文件中定位 元素、属性、字符串等内部结构。x p a t h 是用作x s l t 和x p o i n t e r 的对x m l 文 档各部分进行定位的语言。它给x s l t 和x p o i n t e r 提供一个共同、整合的定位语 法，用来定位x m l 文件中各个部位。x p a t h 除了提供一套定位语法之外，还包 括一些函数，它们提供基本的数字运算、布尔运算和字符串处理功能。 2 3 地理标记语言g m l 通过x m l 进行空间数据的x m l 编码有利于在不同平台、不同系统之间交 换空间数据。g m l 正是这样一种基于x m l 的对空阿信息进行编码的语言。 2 3 1g m l 的定义 简单的说，g m l ( g e o g r a p h ym a r k u ph n g l l a g e ) 是一种基于x m l 的编码语 言，用于建模、传输和存储地理及与地理相关的信息，包括空间信息和非空间信 息。g m l 可以描述多种多样的遗理对象，包括缝理特征、空间坐标系统、几何 关系、拓扑关系、时间、单位和一般值等( o c , c ，2 0 0 4 ) 。g m l 实现了数据内容 和表现形式的分离。g m l 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。 o g c 推出g 舢目的在于： 1 提供一个开放豹、中立静梃檠，用_ 手定义缝理空阊应用模式( a p p l i c a t i o n s c h e m a ) 和对象。 2 允许使用g m l 框架描述能力定义专用标准( p r o m e s ) 。 3 支持描述特定领域或信息社群的地理空间应用模式。 4 允许创建和维护网络上的地理空闯应用模式和数据集( d a t a s e t s ) 。 5 支持存储和传输应用模式和数据集。 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息共享研究 6 增加组织共享地理空间应用模式和信息的能力。 总之，g m l 以一种可扩展和标准化的方式为空间信息共享和互操作提供了 的基础。从这个意义上讲，g m l 的出现第一次使得实现真正的w e b g i s 成为可 能。 2 3 2 g m l 的主要特征 1 g m l 基于文本表示地理信息。 与x m l 编码类似，g m l 也是用文本的形式来进行地理信息的表达。文本 比较简单、直观，容易理解、编辑、检查和转换。 2 g m l 对几何特征及其属性进行编码 g m l 是基于o g c 的地理信息抽象模型基础之上的，它用地理实体来描述 世界。地理特征( f e a t u r e ) 包括一系列的属性和相应的几何信息。 3 g m l 对空间参照系统进行编码 空间参照系统是地理信息系统数据处理的基础。g m l 封装了空间地理参考 系统、主要的投影关系等，保证分布式处理的扩展性和灵活性。 4 g m l 可以实现地理数据的分布式存储 g m l 对地理数据的发布是非常方便的技术手段，但其作用不只局限于此， 同样可以成为地理数据分布式存储的重要手段。主要的技术工具是x l i n k 和 x p o i n t e r 。 5 g m l 可以用公共工具浏览和编辑 g m l 可以由文本编辑器打开和编辑，由于g m l 是x m l 文档，可以由许 多x m l 解析器打开，可以用文本编辑器进行查看和编辑。 6 g m l 可以与非空间数据集成 二进制数据与其它数据的集成是非常困难的，对于二进制数据结构，必须了 解其文件结构和数据库设计才能对其进行修改。g m l 是文本形式的数据，借助 于x l i n k 和x p o i n t e r ，容易实现与非空间数据集成。 2 3 3g m l 的发展历程 g m l 是由o g c 制定的。o g c 在2 0 0 0 年4 月推出它的1 o 版本；在2 0 0 1 1 1 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息共享研究 年2 月发布了2 0 版本；在2 0 0 3 年1 月2 9 日发布g m l 3 0 版本( 可以通过以下 网址获取p d f 格式的规范全文：h t l p s ：p o n a l o p e n g e o s p a t i a l o r g f i l e v ? a r t l f a c ti d = 7 1 7 4 ) 。2 0 0 4 年2 月7 日发布g m l 3 1 0 征求意见稿( o p , n g i sr e c o m m e n d a t i o n p a p e r ) 。 2 0 3 1g m l l o g m l1 0 版是基于x m ld t d 和r d f ( 资源描述框架) ，这是一种虽然笨拙 但很有用的结合。d t d 历史悠久并被广泛采用，但不支持类型继承、基本语义 模型和名字空间。r d f 则较少使用，却支持名字空间、分布式s c h e m a 的综合、 类型继承和一个简单的语义模型。g m l1 0 版以三个p r o f i l e 的形式发布。p r o f i l e 1 ：适用于单纯基于d t d 的解决方案，而不准备开发自己的应用d t d ，或期望 获得的数据依赖于已有的d t d 集的情况。p r o f i l e1 需要用到g m l 特征和g m l 凡何d t d 。p r o f i l e2 ：适用于单纯基于d t d 豹解决方案，但准备开发自已的应 用d t d ，或期望获得用参考d t d 编码的数据情况。p r o f i l e2 要求使用者利用g m l 的几何d t d 创建个专用的特征d t d 。p r o f i l e3 ：适用于那些准备使用r d f 和r d fs c h e m a 的开发者。这些开发者需要对地理空间类型结构有更强控制。 p r o f i l e3 要求使用者利用g m lr d fs c h e m a 的定义创建一个专用的r i ) fs c h e m a 说明，同时也允许用户使用以某种方式从r d f s c h e m a 导出的d t d 或d t d 元素。 g m l l 0 是过去版本，并且g m l 2 0 较之g m l l 0 有较大改动，因此不作详 细介绍。 2 3 3 2 g m l 2 0 g m l2 0 版本是o g c 在2 0 0 1 年的3 月发布的，它完全基于x m ls c h e m a 。 较之1 0 版是一个很大的进步。近年来，x m ls c h e m a 已发展得非常成熟，它同 时支持名字空间、分布式s c h e m a 的综合、类型继承，并已出现大量支持x m l s c h e m a 的工具和解译器。s c h e m a 使g m l 技术更加灵活，越来越多的用户已开 始使用g m l 2 0 版。 g m l2 0 提供了以下三个基本x m ls c h e m a ，任何基于g m l 的应用都在这 三个s c h e m a 的基础上进行扩展。 g e o r r 地t r y x s d 提供了详细的基本空间几何组件定义。g m l 的g e o m e t r y s c h e m a 既包含了甩于抽象几何元索和具体点、线、多边形空间几何元素的类型 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息共享研究 定义，也包含了用于基础地物类型的复杂类型定义。 f e a t u r e x s d 定义了基本的地物特征，属性模型。g m l 以地物特征( f e r t u r e ) 为 描述空间地理数据的基本单位，而地物特征又由非空间属性和空间属性组成。 x l i o k s x s d 提供了用于实现链接功能的x l i n k 属性。该s c h e m a 中定义了前两 个基本s c h e m a 中要用到的链接属性。通过这些链接属性，g m l 能够将位于不 同数据源的地物特征，通过链接的方式组织在一个文件中。 上述三个s c h e m a 文档并不适于单独使用。它们互相配合，为g m l 的扩展 应用提供了基本类型和结构。其中g e o m e t r y x s d 和f e a t u r e x s d 都属于g m l 名字 空间，x l i o k s x s d 则属于x l i n k 名字空间。 g m l 的三个基础s c h e m a 实际上提供了一套基础类。通过它们，用户可以 声明或定义自己的类型，用以命名和区分重要的地物特征和地物集合特征。 g m l 2 0 和g m l l 0 比较，它有如下的一些改变： 1 g e o m e t r ys c h e m a 和f e a t u r es c h e n m 分别替代了1 0 中的d t d 。 2 f e a t u r es c h e m a 增加了f e a t u r ec o l l e c t i o n 。 3 增加了f e a t u r e 的一些属性，如r i d ，d e s c r i p t i o n 。 4 x n r i ks c h e m a 支持l i n k 功能。 总的来说，新版本的最大改变就是使用s c h e m a 取代了d t d d t d 由于使 用自己特殊的语法，本身并不符合x m l ，不利于学习和使用；而且d t d 只提供 有限的几种数据类型，不能表达元素中字符数据的数据类型；d t d 不支持名字 空间( n a m e s p a c e ) ，这将会使基于d t d 定义的x m l 的继承性和重用性受到限 制；同时i y l t ) 的扩展机糊复杂丽脆弱，不易使用。 x m ls c h e m a 也是一种用来描述信息结构的模型。它本身就是规范的x m l 文档，正是基于这个本质的交化，它提供了一系列新的特色：它支持更为丰富的 数据类型；可以由用户自定义数据类型；支持属性分组；支持名字空间等等。这 些特点让它大大的弥补了d t d 的不足。使用x m l s c h e m a ，将使人们缝够更精 确统一地描述和解释相互交互的数据。而且s c h e m a 本身是遵从x m l 规范的， 比d t d 更为简单易用，对应用s c h e m a 的系统来说，也不需要因为啪和x m l 的语法不同而开发两种解析器。s c h e m a 将更利于数据的机器自动化处理、集成 和重用。 中山大学2 0 0 5 年硕士毕业论文：基于g m l 的空间信息共享研究 2 3 3 3 g m l 3 x g m l 3 0 于2 0 0 3 年1 月2 9 日发布，它是对g m l2 0 版的扩充，并且向后 兼容。g m l 3 0 用x m l 定义了数据编码，使地理数据和属性数据能够在不同 的系统之间自由移动。g m l 3 0 的s c h e m a 集合的组织具有了摸块化特点，即 用户能够选择必要的部分使用，减化和缩小了执行的尺寸。g m l 3 0 新增加的 内容包括支持复杂的几何实体、空间参照系统、拓扑、元数据、栅格数据等多个 方面，使其更加适合描述现实世界问题，如基于位置服务的行程安排和尚速公路 设计等。g m l 3 0 几乎完全和g m l 2 0 兼容，所以熟悉g m l 2 0 的开发商和用 户可以立即使用g m l 3 0 。和g m l 2 0 一样，g m i 3 0 不论在空间数据编码和 传输方面，还是在地理对象的描述方面都为地理信息w e b 服务起到了关键的作 用。 同以往版本比较，以前的g m l 版本主要