（控制理论与控制工程专业论文）基于svg的webgis的研究与应用.pdf

硕士论文 基于s vg的we b gi s的研究与应用 ab s t r a c t w e b g i s , a p r o d u c t c o m b i n e d w i t h t e c h n o l o g i e s o f g i s a n d i n t e rn e t , i s a c o m p u t e r s y s t e m u s e d t o s t o r e , a n a l y z e , a p p l y a n d d e a l w i t h g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n . t h o u g h e x p e r i e n c e d a s u b s t a n ti a l d e v e l o p m e n t i n t h e p a s t t w o d e c a d e s , it s t i ll h a s i t s w e a k n e s s e s , s u c h a s i n t h e s h a r in g a n d i n t e r o p e r a b i li t y o f s p a t i a l d a t e , t h e o u t - o f - f a s h i o n m a p f o r m, t h e h e a v y w e b t r a n s m i s s i o n a n d t h e s l o w r e s p o n s e o f s e r v e r . s v q a x m l b a s e d d e s c r i p t i o n l a n g u a g e o f v e c t o r g r a p h i c p u t f o r w a r d b y w3 c , c a n s o l v e t h e p r o b l e m s a b o v e . t h e v e c t o r m a p b a s e d o n s v q h a s m a n y a d v a n t a g e s o v e r r a s t e r ma p ( j p e q e t . ) , s u c h a s s m a ll f i l e , h i g h q u a li ty g r a p h i c , s t ro n g i n t e r a c t i v i t y , s e a r c h a b l e g r a p h i c c o n t e n t a n d s o o n . t h e a d v a n ta g e s a b o v e c a n m e a t t h e r e q u i r e m e n t o f g r a p h i c d i s p l a y i n g o f s p a t i a l d a t a f o r g i s w e ll , w h i c h m a k e s i t p o s s i b l e t o b e a n e f f i c i e n t f o r m a t f o r t h e v i s u a li z a t i o n o f s p a t i a l d a t a . t h i s p a p e r a n a l y z e d t h e f e a t u r e s a n d g r a m m a r o f s v qs t u d i e d t h e i m p l e m e n ta t i o n t e c h n i q u e s o f s v g b a s e d w e b g i s , a n d t h e n d e s i g n e d a b u s q u e ry s y s t e m b a s e d o n s v g t h e s y s t e m t o o k t h e m a p o f n a n j i n g f o r e x a m p l e , a d o p t e d o r a c l e s s p a t i a l d a t a b a s e c o m p o n e n t , o r a c l e s p a t i a l , t o s t o r e s p a t i a l d a t a , r e a l i z i n g i n t e g r a t e d m a n a g e m e n t o f s p a t i a l d a t a a n d f e a t u r e d a t a , b u i l t u p a g i s a p p l i c a t i o n s e r v e r a n d s v g b a s e d g r a p h i c i n t e r f a c e a t u s e r s e n d f o r t h e i n t e r a c t i v i ty b e t w e e n u s e r s a n d d a t a b a s e s w i t h s v qj s p , j a v a s c r i p t , a n d j d b c , r e a li z e d f u n c t i o n s s u c h a s m a p d i s p l a y i n g , m a p c o n t r o l , b u s q u e ry e t c , a n d o b t a i n e d i d e a l r e s u l t . k e y w o r d : s v q we b g i s , o r a c l e s p a t i a l , v e c t o r ma p , b u s q u e ry 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果， 尽我所知， 在本 学 位 论 文中， 除了 加以 标 注和 致 谢的 部 分 外， 不 包 含 其 他 人已 经 发表或 公 布过的 研究成果， 也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。 与我一同工作的同 事对本学位论文做出的贡献均已 在论文 中 作了明 确的说明。 研究生签名: 年月日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电 子和纸质文档， 可以 借阅或 上网 公布本学位论文的部分或全部内容， 可以向 有关部门或机构送交并 授 权其保存、 借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。 对于保密 论 文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名:年月日 硕士论文 基于s v g的we b o i s的研究与应用 1绪论 1 .1裸题的背景及意义 地理 信 息系 统 (g e o g r a p h i c a l in fo r m a t io n s y s te m , g i s ) 是2 0 世 纪6 0 年 代 提出 并 逐渐发展起来的 一种采集、 处理、 存 贮、管理、 分 析、 输出 地理空 间数据及其属性 信息的计算机信息 系统。 它 集计算 机、测绘、 遥感、地理 学、空间 科学、 信息科学 和管理科学于一身， 是多种学科交 叉的产物1 1 1 。自 诞生以 来， g b 迅速发展， 其应 用也日 趋深化和广 泛， 逐步融入 信息 技术的主 流， 正在成 为信息 产业新的增长点， 是发展潜力巨大的 地理信息产业的 主要组成部 分之一。 如 今g i s 的 应用已 经成为我 国国民 经济和社会信息 化建设的亮点， 日益 深入到 各个专 业领域和百 姓日 常生活之 中 2 l 随 着 i n t e r n e t 技术的不断发展 和人 们对g i s 的 需求， 在网 络上 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g i s发 展的 必然趋 势。于是，基于 i n t e rne t 技术的地理信息系统we b g i 5应运而生。 we b g i s是在 w e b 网 络环境下的一 种兼容、存储、 分析、处 理和应用 地理信息的 计算机系统1 3 1 它是i n t e m e t 技术和g i s 技术相结合的 产物， 其基本出发点 是利用 互联网发 布地 理 信息 ， 让 用 户 通 过 浏 览 器 浏 览 和 获 取 地理 信息 系 统 中 的 数 据 和 功 能 服务 41 , in te rn e t 用户从网络上的任意一个 节点 都可以 浏览w e b g i s 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。 w e b g i s 的出 现， 使得g i s 进入了千 家万户， 真正成为一种大众使用的工具。 在过去的 十年中 ， w e b g i s 取得了 长足的 进步。 众多g i s 公司都 研究 开发了自 己的 w e b g i s软件平台，在它们的 平台上提供发 送矢量数 据到 客户端的 功能，如 m a p in f o 公 司的m a p x tr e m e , e s r i 公 司 的a r c i m s , in t e r g r a p h 公 司的 g e o m e d ia w e b m a p 和a u to d e sk 公 司 的m a p g u id e 等 等 。 网 上 著 名 的 搜 索 引 擎g o o 乡 e , b a id u 等 公 司也 提供了强大的w e b g i s 服务。 虽然w e b g i s 极大的 方便了 用户的 使用， 但是 它在发展过程中 也存 在着一些技 术上的瓶颈， 主要体现在以下 几方面: ( 1 ) 异构的空间 数据源 难以共 享和 互操作。 要对传统的g i s 数据库中大量的地 理信息数据进行适应于w e b 表达的 转换， 就需要共 享资 源和信息。 但是在目 前的情 况 下， 空间 数据通 常与特定的g i s 产品 绑定， 依赖于 特定的 支撑 环境和 运行平台， 它们互不兼容、相 对封闭 ， 无法相互 沟通和协作， 难以 真正 地实 现异 构空间数据源 的共享和互操作。 ( 2 )结构复杂的地理空间数据难以查询和整合。h t ml是目 前 we b g i s最主要 第一章 绪论 硕士论文 的信息传 输和表达的工具， 但由于h t ml 采用的 标记固定、 有限且无内 涵， 无 法描 述数 据的内部结构和联系， 且 不支持矢量图 形， 因此它 们在复 杂的地 理空间数 据的 查 询 和 整 合 方面 显 得 力 不 从 心 c i ( 3 ) 客户端数据表现形 式落后。当前主流w e b g i s 客户端的数 据无论是栅 格图 像还是矢 量数据， 都是以 二 进制 流进行传输， 这 样的图 像或图 形没有自 我描述的特 性， 尽管地图中 包含丰富的空间 信息和属性信息， 但都以点阵 或封装的 矢量格式存 在， 搜索弓 1 擎无法 搜索到 这些信息。另外，像j p e g , p n g等格式的 栅格图像 表现 形 式单调， 无法与 用户很好地交 互，且放大后图 像失真严重， 不 利于 地理信息的展 不。 ( 4 ) 图形信息的传输 速度受限。 受i n t e rn e t 的网 络带宽以 及其 它路由限 制， 海量 的空间 数据的 传输及图 形图 像的 表达问题一 直是w e b g i s 的 技术瓶颈。 在现 有的网 络和硬件条件下， 我们希望w e b 地图既有较高的图 形品质， 又有较小的 文件尺寸， 以 便于网 络传输。 如何建立 快速的响应和传输机 制， 如何向用 户提供多 样化的、 直 观易 懂的图 形界面， 这也是目 前w e b g i s 所面临 的一大 难题。 为了 解 决 异 构 空间 数 据 源之 间 的 共 享 与 互 操 作问 题 ， o g c (o p e n g is c o n s o r t iu m , 开 放式地理信息 系统联盟) 建立了 开放式地理数 据互操作规范， 推出了 一个q p e n g i s 数据模型 和x m l的空间数 据交换格式g ml . g ml 是用于地理 信息和地 理参考信 息的 传输和存储的 一种x m l编 码语言， 这些信息 包括 地理要素 覆盖区 和非空 间属 性信息c s l 。但是， g m l 是一种 存储数据的 格式， 而不是为表现图 形信息而 设计的， 浏览器不能以图形 形式显示 g m l文件中 描述的 空间数 据，因 此g m l 仍然不能解 决客户端数据表现形式落后的问 题。 而s v g的出 现则为这一问 题带来了 解决方案. s v g是为了适应i n t e r n e t 应用的飞 速发展而 制定的 一套 基于x m l的可 伸缩矢量图 形描述规范( 9 1 。 与许多其它 格式的 图形相比 ， s v g 格式的图形 具 有开 放性 好、 交互 性强、 文件较小、 传输 速度快、 对 客户端的 软硬 件要求 不高等 优点， 具备了 提供高 质量w e b g i s 服务 和更大 范围 普及w e b g i s 服务 的条件。同时由 于它的易 用性和平 台 无关性， 任何组织机构或是个 人都可以 根据规 范参与 s v g的应用和开 发。 很多 大 公司己 经开 始涉足s v g的 研究， 不 久的 将来主 流浏览器将 会内 置s v g文件的功 能插件。 将 s v g应 用于w e b g i s 可以克服传统w e b g i s 的缺点， 使 地理空间 信息得到充 分的共享，并且为数 据的 互操作提 供了可能. 此 外， 基于 s v g的w e b g i s可以向 用户提供多样化的、 直观易懂的 、动态的图 形用户界面， 使得展 现在用户 面前的电 子地图更具有表现力。由 此可见，将s v g应 用于w e b g i s有 着很高 的研 究价值， s v g将给 we b g i s的发展带来光明的前景。 硕士论文 基于 s v g的w e b g i s的研究与应用 1 . 2田内 外研究 现状 1 . 2 . 1 w e b g l s 的 研究现状 随 着 i n t e r n e t 的发展， w e b g i s 逐渐成为g i s 研究的热点。国内 外g i s厂商 纷 纷开展了对w e b g i s 的 研究和开发， 并推出了 各自 的产品。目 前比 较有代表性的有 m a p in f o 公 司 的m a p x tre m e , e s iz i 公司 的a r c i m s 和m a p o b j e c ts i m s , in te rg ra p h 公 司 的g e o m e d i a w e b m a p , a u to d e s k 公 司 的m a p g u id e 等 等 。 下 面 介 绍 几 种 主 流 的 产品。 ma p x t r e m e m a p x tr e m e 是 用 于i n te rn e t 和in t ra n e t 的 应 用 服 务 器 级 产 品 。 通 过m a p x tr e rn e , 用户可以 在i n t e r n e t l i n tr a n e t 上发布基于电 子地图的 应用系统。 所 有的 最终用户只需 在自 己 的机器上安装浏 览器即 可访问 存放在服务 器端的空间数 据， 用户可以 很方便 地 对 地 图 进 行 缩 放 、 漫 游、 查 询、 统 计 等 操 作 rn 。 此 外， m a p x tr e rn e 还 提 供了 许 多 强大的功能 满足用户的不同 层次的需 要， 包括: 绘 制专题图 、 缓冲区 分析、 对象 ( 地 图 ) 编辑、查找、 直接读取l o t u s n o t e s .图层 控制、空间 选择、 访问 各种数据源等。 使 用m a p x tr e m e ， 开 发 人员 能 集中 地 控 制 和 维 护 地图 和 数 据 库 数 据， 并 集中 实 现 应 用程序功能，避免了以往系统的维护和同步困难的问题，尤其适合信息量大、用户 多的 单位。 另外， 由 于 使用w e b 浏览器作为 客户端， 使开发人员 可以 将地图 信息系 统紧 密地与 其他系统结合，为 用户提供统 一、 完 整的 综合信息系统. ar c l ms a r c i m s 是a r c g i s 家 族中的w e b g i s 服务 器平台， 包括了客户端 和服务 器端两 方面的技术，它 扩展了 普通站点，使其能 提供g l s 数 据和应用服务. a r c l m s 可以 把多个数据元集合 到一 起，用a r c s d e来管 理数 据。 a r c s d e是个通 道， 可以 很方 便 地 管 理 存 在 数 据 库管 理 系 统 中 的 空间 数 据 ta t。 它 可 以 管 理四 种 商 业 数 据库 的 地 理 信息: d b 2 , i n f o r m i x , s q l s e r v e r 和o r a c l e ， 也 可以 用a r c s d e f o r c o v e r a g e s 管理 文 件 形 式 数 据。 a r c s d e 为a r r g i s d e s k to p 提 供 空 间 数 据， 并 可 通 过a r c i m s 发 布 到i n t e rn e t 上， 它 是管理多用户空间数 据库的 主要 组成部分。 a r c s d e 还 采用了 所谓 的 “ 黑 箱” 方式来管理数 据， 客户端不 能直接在 数据库表 一级直接操作 底层数据。 a r c g i 5 8 中 还引 入了 一种 全新的 、 开放的空间 数 据模型 一 一 - g e o d a t a h a s e ， 它是建 立 在d b ms 之上的 统一的、 智能 化的 空间 数据库。 卜 we b ma p g e o m e d ia w e b m a p 是 第 一个 基 于w e b 的 地 图 可 视 化 和 分 析 工 具， 极 大 地 推 动 了g i s 的发展，使得 每个用户都成为地 理信息专 家。 基于w eb 的g is的 设计思想 是很直接的: 在线实 时获 取地理空间数 据库， 为用 户提供g is查询、 分 析和可 视化 第一章 绪论 硕士论文 工具， 使得用 户能够方便地制 作地图 、提 取有用信息， 并把更新 信息传回数 据库。 用户不需 要接 受任何g i s 培训， 只 需要一个标准的w e b 浏览器就能 完成 上述任务。 m a p g u i d e a u to d e s k 公 司 的m a p g u id e 是 基 于 客 户 端为 满 足。 l 5 用 户 的 数 据 发 布 需 要而 设 计的， 通过i n t e m e t 和i n t r a n e t 发 布实时、 内 容丰富而详实的 地图 和地理数 据的 交互 式 解 决 方 案。 a u to d e s k m a p g u id e 为w e b g i s 提 供了 一 种 新的 二 维 矢 量 格 式d w p 及 p lu g 一 的 浏 览 工 具， 借 助 这 些 新 技 术 ， 用 户 可以 查 询 二 维 矢 量 数 据， 并 可 利 用 缩放 和平移功能迅速快捷地浏览内容复杂而详尽的图形文件， 特别是图形矢量化处理技 术的 应用， 从根本上 解决了 大量数 据、 图形 传输中网 络瓶颈的问题， 大大 地提高了 信息交 流和数据查询的速 度 2 1 1 。 它 可以 转换目 前各 种c 巧平台 的数 据， 信息 可以在 互 联网 上 发 布 ， 用 户 通 过目 前的i e 或n e ts c a p e 浏 览 器 就 可 以 很 方 便 地 获 取 到 发布 的 地 理 信息 。 另 外， m a p g u i d e 能 对 本 地 的 多 种 格 式的 数 据 库 进 行 操 作 挂 接 ， 包括 d b a s e , e x c e l , a c c e s s , l o t u s l - 2 - 3 ， 并能同时 访问多 个远 程数据库， 诸如o r a c l e , i n f o r m i x , s y b a s e , s q l s e r v e r , d b 2 等。 以 上这些软件平台为 大型的w e b g i s 的 开发提供了 功能强大的 工具， 适合开发 专用的 大型系统， 但是它们也存在 着一些 缺陷， 比如平台 的结构复 杂、 平台 独立性 不够好、空间数据难以共享和互操作等，因此不适合开发小型、通用的系统。 1 . 2 . 3基于s v g的w e b g i s 的研究 现状 目 前国内 外 对 s v g在w e b g i s中的应用 研究 正逐步 深入，国 外己 有把空间数 据 转 换 成s v g的 工 具 。 如 把s v g m a p m a k e r 嵌 入m a p h t fo 中 ， 可 以 转出 图 例 和图 层; o p e n s v g m a p s er v er 可 以 实 现s h a p e 格 式 数 据 的 转 换 5 1。 但 它 们 只 能 实 现一 些 基本的地图操作， 如放缩、 漫游、 图 层控制等， 对于查询或者动画 效果等高级操作 需 要再 开发。 在国内 ， s v g的 研究虽然起 步较晚， 但经过一段时 间的发展， 也取得了 一定的 成果。国内 学者也开始 研究 s v g在w e b g i s中 的应用，同 时，国内 许多高校、科 研单位和公司也开发了 一些 s v g应用于w e b g i s 的实例系统。 这些应用 研究集中 在空间 数据表现、 统计数据 表达、 实时监 测、 空间 分析、 多比 例 尺空间 数据 表达等 方面。 总的 来说 ， s v g在w e b g i s 中的应 用还处于研究探索阶段， 技术尚 不 成熟， 但 是考虑到s v g所具有的 优点， 相信在不久的 将来， 基于s v g的w e b g i s 会有较大 的突破和迅速的发展. 硕士论文 基于s vg的we b gi s的研究与应用 1 3本文的研究内 容和章节 安排 本论文深入研究了s v g的 特征和语法， 并结合 w e b g i s 的 特点，设 计和实 现 了一个基于s v g的公交 查询系统。该系统以 南京市 地图 为 例， 使 用o r a c l e 数据库 的空间数据库组件o r a c l e s p a t i a l 来存储空间 数据， 实 现了 对地理空间数据 和属性 数 据的 一 体 化 管 理， 并 结 合s v g . j s p , j a v a s c tip t , j d b c等 技 术 构 建 了 客 户端 与 数 据库进行交互的g i s 应用 服务器和基于s v g的 客户 端图 形 界面， 实现了 地图显示、 地图控制、 公交查 询和动态 显示路线等功能。 本论文的章节安排如下: 第一章 绪论， 简略地 介绍了 课题的 研究背景、 国内 外研究 现状和本文的主要内 容以及论文的组织结构。 第二章 s v g技术简介， 介绍了s v g技术的 基础知 识以 及 s v g的应用和发展 趋势。 第 三章 基于s v g的 公交查询系统的 设计， 首先论述了 传 统的w e b g i s 体系结 构， 然后分析了 基于 s v g的 公交查询系 统的功能，设 计了该 系统的体系结构，并 给出了该系统的具体设计方案。 第四章 基于s v g的公 交查询系统的 技术实 现， 从s v g 地图的生成、 客户端地 图 控制功能 和公交查 询功能等方面 分析了 基于 s v g的公 交查 询系统的关键技术及 其实现. 第五章 基于s v g的 公 交查 询系统实 例及演示，介绍了 本 文所设计的实例系统 的 运行环境和开发工具， 井演示了 实例系 统的运行结果。 第六章 总结 与展望 ，总结了 本文所做的工作，并 提出 了 进一步改 进的方向。 硕 士 论 文荃于s v g的we b g i s的研究与应用 2 s v g技术简介 2 . 1 s v g橄 述 s v g ( s c a l a b l e v ec t o r g r a p h i c s ，可缩放矢量图形) 是 w 3 c ( w o r l d w i d e w e b c o n s o r ti u m ， 万维网 联盟) 为 适应i n t e r n e t w e b 应用的 飞速发 展需要而 制定的一 套基 于x m l ( e x te n s ib le m a r k u p l a n g u a g e ， 可 扩 展 标 记 语言 ) 的 可 缩 放 矢 量 图 形 语言 描 述 规范ib l o wk 对 s v g的 解释是:s v g是一 种使用x m l 来描述二维图形的 语言。 它允许 三种形 式的图 形对象存 在: 矢 量图形、 栅格图 像和文本。 实际 上， s v g就是 x m l的 一种具体应用， 是x m l 应用的 一个分支。 近 年来， h t m 工作为在i n t e r n e d i n t r a n e t 网上进行数 据浏览和数 据交换的 主要文 件格式， 为网络技术的蓬 勃发 展发挥了 不可磨 灭的作 用， 但是随着 其应用的 不断 深 入， 它的不足之处也逐 渐暴露 出来， 主 要有两点: ( 1 ) 采用的 标记固 定、 有限， 且无 内涵; ( 2 ) 不支 持矢量图 形。 这两大 缺陷 越来越成为 限制w e b 应用的 障碍 w 1 。 为了 解决这 个问 题， w k 于1 9 9 8 年2 月 发 布了x m l 1 .0 规 范. x m l以 其元标记的特性 解决了h t ml在标记上的不足， 使得 in t e r n e t 技术大大前进了一步，但它仍不支持 矢量图 形。 与此同 时， 各 大软 件厂商和 组织纷纷推出自 己 的矢量图 形规范。 1 9 9 8 年 4 月 ， 来自 a d o b e , i b m . n e t s c a p e 、 以 及s u n 公 司 的 几 支 队 伍向w 3 c 提 交 了 基 于 x m l 的p g m l ( p re c i si o n gr a p h i c s m a rk u p l a n g u a g e ， 精 确图 形 标 记 语 言 ) 的 语 言 规 范;同 年5 月， h p , m i c r o s o ft , m i c ro m e d i a 和v i s i 。 等公 司也向wk 提交了同 样 基于x m l 的v m l .(v e c t o r m a r k u p l a n g u a g e ， 矢 量 标 记 语 言 ) 规 范 。 w k 综 合 二 者 之长， 于1 9 9 8 年8 月 专门 成立了s v g 工作组，致力 于图 形标 准的 制定工作，并于 1 9 9 9 年2 月 发布了 第 一个讨 论草案， 后 几经修订， 于2 0 0 0 年8 月正 式公布了s v g 图像格 式建议书， 即s v g 1 . 0 规范a。 由于 该规范在图形描 述方面的 卓越表现， 再 加上wk 的 特殊地位， 使该 规范一经 推出， 就在业界引 起了 强烈的 反响， 众多知 名 厂 商 纷 纷 宣 布了 对s v g的 支 持 ， 如a p p le , a u to d e s k , b itf la s h , c o r e 1 , b p , ib m, i l o g , ins o , m a c r o m e d i a , mi c r o s o f t , n e t s c a p e , o a s i s , q u a r k , r a l ( c c l r c ) , s u n , v i s i o , x e r o x 等公司 7 1 . 目 前， s v g 1 .2 草 案已经出 台， 2 . 0 草 案正在分析之中。 p g m l是由a d o b e 创建 的x ml 词 表， 它基于a d o b e 的p o s t s c r i p t 映射技术。 p o s ts c ri p t 是 一 种 用 于 打印 的 与具 体 设 备 无 关 的 可 编 程 语 言 。 s v g 与p o s ts c ri p t 类 似， 都 是 基 于 文 本 形 式， 能 够 很好 的 描 述 可 缩 放的 文 字 和图 像 ， 只 是 用p o s t s c ri p t 形 成 的 文件很大， 不适合在网 络上 传输。 v b ii . 是由m i c r o s o f t 创建的x m l 词表，它支 持格式化和样 式化的 矢量图形， 但是其当 前版本不能直 接支持 动画。 s v g是p g m l 和 v m l思想的合 并， 它提供了 有关矢 量图形的更为 现代的 表达方法， 直接支持动 第 2 章 s v g技术简介 硕士论文 画 、 填充 、 高 级 排 版 等， s v g 将会 成 为w e b 上 的 矢 量图 形 标 准 t3lflt 2 . 2 s v g规范 s v g 是一 种基于7 m l 的 用来描 述二维 矢量图 形和矢量栅格混 合图 形的 标记语 言，是图 形、图 像和文字的统一， 它提供了6种 类型的 对象， 其中包括 矢量图形 ( v ec to r ) , 图 像 (im a g e ) 、 渐 变 填 充 ( g ra d ie n t fi llin g ) 、 过 滤 器 操 作 ( f ilte r ) 、 可 重 用 单 元 (r e u s a b le c o m p o n e n t s ) 和 文 本 ( te x t) . 它 对图 形 对 象 可 进 行 成 组 、 添 加 样 式 、 几 何 变换、 复 合等 操 作 。 s v g的 主 要 对 象 可以 归 为 基 本 要 素 对 象 和 页 面 描 述 对 象 两 大 类 is ， 如 图2 - 1 , 2 - 2所示。 图 2 - 1基本要素对象 图2 . 2页面描 述功能对 象 硕 士论 文 基于s vg的we b gs的研究与应用 s v g规范定义了s v g的 特征、语 法和 显示效果， 其中 包括模块 化的x m l名 字空 间 (n a m e s p a c e ) 和s v g 文 档 对 象 模 型 (d o m )3s . 在 以 前的 草 案 中， 仅为s v g 定 义了一个d t d ， 而且这个d t d支持样式表的引 用。 但是这样一来， s v g就不再是 一个自 定义的全 包容的 语言规范， 而是要求浏 览器额外具 有对样式表文 件的处理能 力. 基于 这种考虑， 在 新近出台的 第八个s v g 草案中， 就为s v g提 供了两 种不同 的 形式，即样式 化s v g和 交换型s v g ，而且 它们各自 有不同的d t d及m i m e 类 型。由于 样式化 s v g允许对图形对象进行 样式添加，即它 可以 通过 采用外部样式 文件、 在 文件头中 预先进行 样式声明和 通过属 性为元素定 义样式等3 种方式来使用 样式表，因此是 s v g用于网络环境的推荐存储格式;而交换型 s v g则取消了对样 式表的支持，完全使用元素属性来描述各个图形对象的显示效果，而且在未来的网 络传输中， 交换型 s v g将会充当现在印刷 业广泛使用的图形 格式 一 一 一 -e p s 格式的 网 络版， 另 外， 由 于所有显示信息都封装到x m l的属性中， 因 此交换型s v g还可 以 作为x s l t 转换后所得到的结果文件 格式， 广泛应用于x m l文 档显示效果的 描 述中 71 s v g文件可以 单独使 用， 也可以 在x m l 文件中作为 名字空间 引 入， 或者用作 h t ml文件中的特殊对象。同样，s v g作为一种基于 x ml的语言规范，也具有 x ml的可扩展性，即可在 s v g文件中引入其它标记语言的名字空间。 2 3 s v g的 特征和 优势 s v g作为一种开 放的 矢量图 形语言描述规范， 主要有如下 几个特征和优势9 1 , ( 1 ) 基于x m l 标准 ) c m l是公 认的 拥有无穷生命力的下一 代网 络标记语言。 与h t m l一 样， x m l 也 源自s g m l ( s ta n d a r d g e n e r a li z e m a r k u p l a n g u a g e ，标 准 通 用 标 记 语 言 ) ， 它拥 有 h t ml 语言所缺乏的巨 大的伸缩性和灵活性。 x m l 不再像h t m l 一样有 着一成不 变的格式， 它实际 上是一 种元标记语言， 使用 者可以 定义无限个 标记来描述文件中 的 任何数据元素， 从 而突 破h t m l固定 标记集合的约束， 使文件的内 容更丰富、 更 复杂、 更容易组成一个 完整的 信息体系。 ( 2 )由文本构成的图形 s v g是一种纯文本格式的图 形。 换句话说，仅仅用记事本， 就可以 生成一个 s v g图形。这是因为 矢量图 形一般是由 算法指令来描述的， 而s v g正是 采用了这 样的 指令来描述图形， 所以 可以由 编程来得到图形。 例如要生成一 个以 ( 2 0 , 2 0 ) 为 左 上角顶点、 宽6 0 像素、 高8 0 像素、 用红色填 充的 实心矩形， s v g采用的指令如 下: 第2章 s v g技术简介 硕 士论 文 k s v g s v g图形中 所有的 描述语 句都可以 在文本中 直接观察 到， 所以也非常 容易进行 二次修改。 同时， s v g图形中的 文字还 可以 直接被网 络搜索引擎搜索到， 从而使对 图形检索成为可能。 ( 3 ) 灵活的 文件格式 在以前的图 像中， 文本都作 为位图 保存于图 像中， 因而图像形成以 后不能单独 进行修改。 在p n g格 式中 这一点 有所改 进， 文本可以作为一 个独立的 层存在。 s v g 更灵活地 扩展了 图像的文 件格式，由 三个部分组成:矢量图形、 图像和文字。 这样 s v g不仅 仅可以 应用于矢量图 形、 文字 对象， 同 样可以 制作出 其它 任何图 像格式能 表达的效果。 由于 文件格式是文本形 式的 ， 可以 很容易地 在以后 任何时 候进行修改。 而且在 页 面运行的 过程中， 也可以 对很 多部分做 及时的 修改， 其中的图形 描述还可以重复 使用。 ( ) 支持交互 性 s v g 支 持s m il ( s y n c h r o n iw d m u l tim e d ia in te g r a t io n l a n g u a g e ， 异 步 多 媒 体集 成 语言 ) ， 使得在图片内进 行交互 成为可能， 而以前的图像格 式是无法做到这一 点的。 由于 s v g 基于 x ml ，所以它完全支持 d o m。利用预定义的 d o m 接口，通过 j a v a s c r ip t 等 脚 本 语 言 可以 很 方 便 的 操 纵 s v g文 档中 的 对 象 。 大量 的 事 件 句 柄如 o n c l i c k , o n m o u s e o v e r 等， 都可以 用于 任何一 个 s v g元素， 实现强大的 动态交互 功能。 ( 5 ) 内嵌动态 字体 有过d h t m l ( 动 态h t m l ) 经验的 用户都知道， d h t m l中 可以使用用 户系统中 没有的 字体， 在用 户浏览 时， 根据需要 通过w e b 及时下载。 这对于英文系 统来说是 可以理 解的， 因为 一种英文 字体的文 件大 小一般在几十k左右。 而对于中 文系统来 说， 这种 方法不可取，因 为任何 种类的中文字体的文 件量都在2 - 3 m以 上， 用户不 可能为了 观看几个汉字而 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 文字的字体形 状，用户不需 要完全下载 所以 的 字体文件。这 对于中文 用户来说是相当 便利的。 ( 6 )矢量图形 矢量图形 是由 线框和 填充构成， 它是由计算机根据 矢量数据计算后绘 制而成。 作为矢量图形的s v g相 对于位图图 像有以 下特点: 任意 缩放。图 形的 显示尺 寸可以 无级缩放，同时不 影响图 形的质 量。 1 0 硕士论文 基于s v g的we b g i s的研究与应用 较小的 文件尺寸文 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。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. 超 强 显 示 效 果 。 s v g 图 形 的 清 晰 度 适 合 任 何 屏 幕 分 辨 率 或 打 印 分 辨 率 但 p i) , 无 论 是3 0 0 d p i , 6 0 0 d 功 甚至 更 高， 都 不会 产 生 位 图 图 形的 马 赛 克 现 象。 超强色彩控制。 s v g图形具 有一个 1 6 0 0 万色彩的调 色板， 支持i c c标准、 r g b ,线 性填充和滤 镜。 2 .4 s v g的应用和发展 趋势 作为w 3 c的 推荐标 准， s v g与现有的其它开放标准能 够很好地兼容。 这些 标 准包括d o m, c s s , x m l , x p o i n t e r , x s l t , x s l . h t m l , x h t m l等。 相比 起 其它的网络图形图 像格式， 如g i f . j p e g , s wf 等， s v g更适 合网络 发展的 需求， 所以自 从s v g诞生以 来， 就得到 很多 大公司的支持， 发展 得很迅速。 目 前， 有不少的商 业软件都 加入了 对s v g的支持， 如: a d o b e 公司的i l l u s t r a t o r 已 经支持创建s v g格式的图形; c o r e l 公司在c o r e l d r a w中 增加了对s v g的 支持， 用于生成数据驱动的 动态图 形; j a s c 公司的 w e b d r a w己 经可以 用可视化的方式 创 建s v g格式的图 像， 这是一个 本地s v g编辑器，支持 动画、 可视化滤镜 特效编 辑 和源 代 码 编 辑 ， 等 等 14 1 。 在 开 源 软 件 方 面 ， 最 重 要 的 一 个 项目 就 是a p a c h e 组 织开 发 的b a t i k . b a t i k 是一 个基于j a v a 技 术的s v g工具包， 它适 用于使用s v g格式的 各 种应用。b a t i k s v g 工具包包括s v g浏览器、 s v g图 形生 成器、 s v g渲 染引擎、 s v g字体转换器。 b a t ik 是一个能 够开发具有s v g文档浏 览、 建立、 转换 等强大 功 能且跨平台 应用软件的理想 开发工具. 在应用领域， s v g可以非 常方便地应用在数据表格 或图 表的 制作中。 比 较常 用 的 方法就是 通过高级语言来 连接和访问 数据库， 得到 所需要的 数据， 传给x m l 解 析器， 动态地生成s v g图形。 今后， 越来越多的数 据会以x m l 格式 存储， 那么， 大量的数据 可以 用x s l t自 动 可视化， s v g将为基于x m l 的 应用提供数据可视化 的简单可行的方法。 另外， 制作地图 也是s v g的一大 应用。 虽然s v g 不是为了 地理空间数据发布 而制定的标准， 但是 它的很多 特性 都满足w e b g i s 对地图的 要求， 主要表现在以 下 几点: 首先， s v g提供了 丰富的 图形 对象， 可以 有效地表现空 间信息。 地图 中的线状 实 体、 面 状实 体 可以 分 别 用s v g 中 的 基 本图 形 元 素直 线 ( ) 、 折 线 ( ) . 多 边 形 ( ) 或 路 径 ( )来 表 示， 点状 实 体 可 以 用s v g中 的 圆 ( ) 来表示。 w e b g i s 中的 标注信息， 可以 用s v g中的文本 ( ) 来表示。 此外， s v g 第2 章$ v g技术简介 硕士论文 支持各种字体和字号。 这些 s v g标注可以 被复 制、粘贴，并 且可以 被 查找 搜索， 通过搜索这些标注， 可以 发现被 标注的 地理特征。 这些图形 对象可以 通过设置不同 的属性、显示样式来 达到 不同 的显示效果。 其次， s v g提供了d o m接口 ， 支持脚本语言， 并 提供了 丰富的消 息触发 及事 件响应函数以 获取用 户信息，实 现w e b g i s 所需 要的交互性。 事件的响 应可以 定义 到整个文档对象中， 也 可以 定义在单个的图 形对象上。 同 样， s v g也提 供了 丰富的 状态事件，如数据装 载完毕， 就可以 触发 o n l o a d事 件，完成 初始化处 理。 基于以 上 特点 ， 用 户 只 要 编 写s c ri p t 程 序 就 可以 完 成 与 地 图 的 交 互， 如 地图 的 缩 放， 漫游 、 搜索、图层控制等。 再次， s v