（地图制图学与地理信息工程专业论文）煤矿空间信息系统的svg规范与应用.pdf

论文题目：专业：硕士生：指导老师：煤矿空间信息系统的s v g 规范与应用地图制图学与地理信息工程王玉亮萨贤春摘要( 签名)( 签名)煤矿空间信息系统是地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 简称g i s ) 在煤矿安全生产和管理上的具体应用，是由西安集灵信息技术有限公司开发。随着计算机网络技术的快速发展和g i s 应用领域不断地扩展，煤矿空间信息系统也向着煤矿生产管理的信息化、网络化和标准化的方向发展。论文重点在煤矿空间信息系统中引入s v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ) 技术，探讨s v g 规范在煤矿空间信息系统二维矿山图件中，应用的技术优势和实际价值。本文研究了煤矿空间信息系统中，二维矿山图件( 简称为矿图) 的数据组织及结构；通过自主开发的s v g 二维矢量图形编辑器，制定了矿图的s v g 标准符号库；给出矿图的标准d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ) 文档定义；利用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 et r a n s f o r m a t i o n ) 技术，实现了矿图的x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 文档到s v g 文档的转化，并对矿图文件s v g 格式化过程中出现的相关问题，提出了解决方案；为方便用户，实现了矿图s v g 数据格式的输出。从而完成煤矿空间信息系统二维矿图数据格式的s v g 规范化。在此基础上，根据s v g 的特点和矿图网络化、标准化的需要，进一步提出煤矿空间信息系统s v g 规范的基本要求，规范了煤矿空间信息系统二维矿山图件的数据格式和w e b g i s 发布格式，为矿图的网络化发展提供了必要的准备，为其它煤矿软件的设计开发提供了参考。煤矿空间信息系统s v g 规范化，可解决矿山图形的缩放失真、网络传输缓慢、数据格式非标准、难共享、不易网络发布、跨平台性差及其内容表现缺乏交互性等问题。最后，论文以淮北矿业集团下属的涡北煤矿为例，实现了其地质图件的s v g 规范化，说明了煤矿空间信息系统s v g 规范化的应用，从而验证了论文最初设计要求。关键词：煤矿空间信息系统；矿图；s v g ；d t d ；规范化研究类型：应用研究s u b j e c t：s v gs p e c i f i c a t i o na n da p p l i c a t i o n so fc o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e ms p e c i a l t y ：m a pc a r t o g r a p h ya n dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n gn a m e：w a n gy u l i a n gi n s t r u c t o r ：s ax i a n c h u na b s t r a c t( s i g 聃t u r e ) 呜烨( s i g n a t u r e )c o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e mi sam a t e r i a la p p l i c a t i o no fg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) i nt h ef i e l do fc o a lm i n ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts a f e l y , i sd e v e l o p e db yx i a l lc o m p o s e di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yl t d w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kf l e e t l y , m e a n i n g sa n da p p l i c a t i o no fg i s se x t e n s i o nc o n t i n u o u s l y ,d e v e l o p m e n td i r e c t i o no ft h ec o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e mn i e n dt oi n f o r m a t i o n 、n e t w o r ka n ds t a n d a r d i z a t i o nt o o e m p h a s i so ft h ep a p e ri si n t r o d u c i n gs c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ( s v g ) t e c h n o l o g yi n t ot h ec o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e m a n dp r o b e si n t ot e c h n i q u ea d v a n t a g e sa n dp r a c t i c a l i t yw o r t ho fs v gs t a n d a r d i z a t i o nu s ei nt w o d i m e n s i o n a lv e c t o rg r a p h i c so fm i n e t h i sp a p e rr e s e 扣c 1 1 ss e r i o u s l yd a t as t r u c t u r ea n do r g a n i z a t i o no ft w o d i m e n s i o n a lv e c t o rm i n eg r a p h i c si nc g i s ；i nu s eo f t w o - d i m e n s i o n a lv e c t o rg r a p h i c se d i t o rt h a td e v e l o p e d sa n dd e s i g n sb ym y s e l fal o to fs i g n so fm i n eg r a p h i c s ；p r o v i d e ss t a n d a r d i z a t i o nd o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o nd e f i n i t i o n so fm i n eg r a p h i c s ；i m p l e m e n t sx m ld o c u m e n t si n t os v gd o c m e n t sb yx s l t ；a n dp u t sf o r w a r dr e s o l v es c h e m e sf o rk e yt e c h n i q u et h a tt r a n s f o r m i n gm i n ed r a w i n g si n t os v gf i l e sf o r m a t ；i no r d e rt oc o n v e n i e n c eo fu s e r , a c h i e v ep r o g r a md e s i g nf u n c t i o n a lo fm i n ed r a w i n gt r a n s f o r m a t i o ni n t os v g ；t r a n s f o r m sm i n ed r a w i n gf i l e si n t os v gf i l ef o r m a t ；a n dt h e nc a r r yo u tm i n ed r a w i n gf i l e ss v gs t a n d a r d i z a t i o n o nt h i sb a s i s ，r e f e r st os v gc h a r a c t e r i s t i ca n dn e t w o r k 、s t a n d a r d i z a t i o nn e e do fm i n ed r a w i n g , t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r ds v gs p e c i f i c a t i o nb a s i sr e q u e s t so fc o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，s t a n d a r d sm i n eg r a p h i c sf i l e sd a t au n i f o r ms t a n d a r d sf o r m a to fc o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，p r o v i d e sn e c e s s a r yp r e p a r a t i o nf o rn e t w o r kd e v e l o p m e n to fm i n ed r a w i n g s i tu n i f o r m ss t a n d a r d i z a t i o nf o r m a to fm i n ed r a w i n gw e b g i si s s u a n c e ，p r o v i d e sr e f e r e n c eo fm i n es o r w a r ef o rt h er e s ts o f t w a r ed e v e l o p e r c o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e ms v gs t a n d a r d i z a t i o nc a nr e s o l v eal o to fp r o b l e m si nt h ed e v e l o p m e n to fc o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e m ：z o o md i s t o r t i o n 、n e t w o r kt r a n s p o r ts l o w n e s s ，n o n s t a n d a r dd a t af o r m a t ，p o o rs h a r e ，d i f f i c u l t yn e t w o r ki s s u a n c e ，p o o rc r o s s - p l a t f o r ma n dc o n t e n tr e p r e s e n t a t i o na b s e n c ei n t e r a c t i v ea n ds oo n i nt h el a s t ，t a k em i n eg e o l o g yd r a w i n gs v gs t a n d a r d i z a t i o no ft h eg u o b e im i n ei sp a r to ft h eh u a i b e im i n i n gg r o u pf o ra l le x a m p l e ，s h o w sa p p l i c a t i o no fc o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e ms v gs t a n d a r d i z a t i o n ，v a l i d a t e st h ep a p e ra c h i e v eo r i g i n a l l yp r o j e c ta i m k e yw o r d s ：c o a lm i n es p a t i a li n f o r m a t i o ns y s t e mm i n eg r a p h i c ss v gd t ds t a n d a r d i z a t i o nt h e s i s：a p p l i c a t i o nr e s e a r c h要料技大学学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究- t 作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同t 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：刀妙京日期：乒移7学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本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和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：函沙秒指导狮签名：多缓年占只7e 11 绪论1 1 煤矿空间信息系统的发展1 绪论地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 是6 0 年代被提出的，集测绘、计算机、遥感、地理学、空间科学、信息科学和管理科学于一身的，并逐渐发展起来的种采集、存储、管理、分析和输出各种地理信息的系统。在过去的几十年内，随着空间分析理论和计算机等相关技术的发展及实际应用的需要，地理信息系统将向着数据的标准化、多维化、系统智能化、平台网络化、应用社会化的方向发展1 1 1 。煤矿空间信息系统( 简称为c g i s ) 是西安集灵信息技术有限公司运用g i s 和其他相关技术相结合，为满足煤矿生产管理的信息化、网络化和标准化需求而开发的一款“数字矿山 产品，为煤矿现代化企业提供的一个专业的数字矿山解决方案。随着计算机网络技术的飞速发展，“数字矿山以及地理信息系统含义与应用的不断扩大，煤矿空间信息系统体系结构正从单机环境转变为浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ，简称b s ) 结构，从为单用户提供一般的煤矿空间信息数据访问，转变到为大量用户提供并发的实时空间查询服务。结果是：基于w r e b g i s 分布式煤矿空间信息系统的发展正成为g i s 发展的新一轮的热点【2 】。目前，基于w e b g i s 的分布式煤矿空间信息系统，以现有的计算机和通信技术为手段，成功建立了能覆盖整个矿井的矿山图件网络办公系统，可以实现煤矿矿山图件的数据管理，工程制图，报表网络传输与查询等；同时可为各级管理人员，提供简洁易懂的报表和动态的数据获取功能。但是，随着生产管理和技术的不断升级，现有管理系统面临许多困难。1 2 煤矿空间信息系统所面临的问题1 2 1 矿图缩放失真及网络传输缓慢现有数字矿山图件( 简称为矿图) 若在浏览器中以光栅格式存储和显示，则存在以下问题：光栅图形亦称为点阵图像或位图图像，其基本单位是像素。像素点可以进行不同的排列和染色以构成图样。当位图放大时，可以看见构成整个图像的单个像素方块。扩大位图尺寸的方式是增多单个像素，为了显示清晰，浏览器不得不为那些在原始的图形图像中，插入不存在的像素或猜测数值，从而导致线条显得参差不齐。西安科技大学硕士学位论文光栅文件格式是二迸制保存的，其性质难以实现基于数据库信息的动态地创建图形图像。另外，由于光栅图形的尺寸都比较大，其图形数据量也大，在网络中要迅速传送到用户的系统上，尤其是远程传输中的应用，必须使用压缩和调色板技术【3 】。即使为减少数据量而设计出一些压缩格式来压缩图形，但由于图形文件的大小，下载图形的速度仍然较慢。并且如果没有图形工具的支持，是很难实现徒手作图的【4 1 。由此可见，煤矿空间信息系统中应用点阵图形，无论在图形质量上还是网络图形传输上都成为发展的障碍。在这种问题下，我们迫切需要一种文件量小，缩放自由且不失真，适合网络传输的矢量图形格式。1 2 2 数据格式非标准在煤矿安全生产领域，矿山图形支持系统的实现方式各异。有些采用了完全独立开发的图形模块；有些则基于g i s 等现有图形平台；有些采用基于文件的图形数据存储方式；有些采用关系数据库来存储图形数据，导致其数据格式各异。煤矿空间信息系统也定义了一套矿山图形数据格式，产生二维矿图文件的扩展名为s a s ，这种数据格式与其它数据文件之间没有一致的数据格式，即不是公认的统一标准数据格式，数据交换和共享比较困难。另外，煤矿空间信息系统和其它商家的应用软件相互独立，保存的文件格式亦不相同，图形文件只能在一定的平台支持下才能使用，跨平台的操作显得比较困难。不兼容的数据格式将阻碍煤矿空间数据的流通、共享，影响数据传递的发展。虽然可通过一些专门工具进行转换，但地理数据转换所需要的时间、费用和特定需求降低了地理信息资源的利用率，而且，传统的地理数据转换方法通常会丢失地理数据的语义。更重要是，对同一种数据格式也有数种版本，高版本保存的数据文件有时很难在低版本环境下打开，由于数据格式的不统一，影响了数据文件的存储和交换，甚至失去了文件保存的价值。当前，煤矿g i s 已步入由传统的技术驱动转向应用驱动的发展阶段，虽然煤矿g i s在项目级、部门级应用中已取得巨大效益，但在继续深入到企业化、社会化的过程中，煤矿g i s 遇到了要急需解决的数据共享难题。即一个煤矿g i s 系统中的数据怎样与另一个系统中的数据相互集成、融合、重组和转换【5 l ，数据转换以后，其地理信息的语义保证不出现丢失，为此需要建立统一标准化的煤矿g i s 数据描述语言。21 绪论1 2 3 内容表现缺乏交互性煤矿空间信息系统同其他的地理信息系统一样，要管理和快速处理海量的空间数据，网络传输大量信息的图形文件，交互地处理空间数据。目前，煤矿g i s 系统大都采用h t m l ( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ) 网络表达语言实现w e b 技术，即w e b 发展的第一个阶段，这是一种静态的信息发布。服务器只提供信息的存储和发布功能，用户通过浏览器被动地获取信息，与后台的数据库不能直接的交互，功能单一，缺乏交互性；另外对发布的图形文件几乎不能二次编辑。这给煤矿图形在网络发布，传输和交互操作方面带来了很多不利因素。1 3 课题研究目标及具体工作本文针对现有煤矿空间信息系统发展中，出现的矿图缩放失真、网络传输缓慢、数据格式非标准、数据难共、w e b 内容表现缺乏交互性、不能跨平台操作等问题进行了深入的分析，并通过对当前相关的最新技术的认真研究，结合其实际的应用价值，提出本课题的研究目标：定义标准的矿山图件d t d 文档，利用x s l t 技术，将矿图的x m l 文档转化为s v g文档；设计开发s v g 二维矢量图形编辑器，制定矿图s v g 标准符号库；实现矿图文件的s v g 数据格式输出；规范煤矿空间信息系统中的二维矢量矿图文件的存储和发布格式；解决原先只能通过特定的软件才能打开的问题，使矿图数据互操作和数据共享成为现实；结合实际应用，提出煤矿空间信息系统s v g 规范的基本要求。本文研究与设计工作主要体现了以下几个方面：( 1 ) 分析了煤矿w e b g i s 发展的动态和特点，探讨了基于s v g 的w e b g i s 矿图发布平台，并给出了其框架结构图；( 2 ) 深入研究w 3 c 组织提出的开放、统一标准的s v g 规范，并分析了当前常用矢量图形文件格式，与s v g 矢量图形格式的相比较，得出他们的优缺点；( 3 ) 根据s v g 特点，探讨了s v g 在煤矿空间信息系统矿山图形的应用价值和相对的技术优势；( 4 ) 研究了现有煤矿空间信息系统矿山图形的数据组织及结构，系统功能和技术要素，分析了其数据存储和发布格式；( 5 ) 根据s v g 框架元素和基本图形元素的特点，采用m v c 软件开发设计模式，利用c 群语言，设计开发s v g 矢量图形编辑器，制定了矿图s v g 标准符号；定义标准的矿图d t d 文档，利用x s l t 技术，将矿图x m l 文档转换为s v g 文档格式；并完成了煤矿空间信息系统中二维矿图s v g 数据格式输出的程序设计；( 6 ) 给出二维矿山图形的s v g 规范化的过程，结合煤矿生产管理的网络化信息化3西安科技大学硕士学位论文需求和发展趋势，提出煤矿空间信息系统的s v g 规范基本要求。1 4 课题研究的意义本论文把s v g 技术引入煤矿空间信息系统的建设中，有着十分重要的实际意义：( 1 ) 定义了标准的矿图d t d 文档，标记了x m l 文档、加强标记参数内部的一致性，确保x m l 语法分析器能够识别文档及图形文件的保值性。为矿图文件的保存和共享提供了标准的标记说明；( 2 ) 将矿图文件非标准的格式转换成统一标准的s v g 文本格式的文件，便于文件的快速传输和共享，有利于实现煤矿空间信息系统的国际标准格式；( 3 ) 可实现矿图网络发布和快速传输。s v g 矿图可在i e 中浏览、放大、缩小、任意拖动和查找。其文件量较小，节约带宽流量，为矿图的网络发布及发展提供了必要的准备；( 4 ) 提高了矿图文件的保值性和跨平台功能。矿图保存为s v g 文档格式，不会因软件开发的平台和版本的不同，出现保存的文档不能使用的现象；也不会因使用不同的煤矿软件，而导致矿图文件打不开或格式不支持的现象。便于图形文件的二次编辑、修改和保存，可实现自由缩放且不失真；( 5 ) 规范了煤矿空间信息系统矿山图形的数据格式和网络发布格式。当前，煤矿空间信息系统矿山图形的图形数据格式非标准，图件的打开和浏览必须在特定的平台下，给矿务局与下属的煤矿之间的交流带来不便，不易矿图数据流通和共享。矿山图形数据s v g 格式化，规范了矿图的格式的存储和发布，克服了矿图流通和共享的困难；1 5 论文的组织结构本文在煤矿空间信息系统中引入s v g 的概念和规范，规范了现有煤矿空间信息系统中二维矿山图形的数据格式；解决了矢量图形的文件的大小由具体尺寸决定的问题；将矿图文件以文本形式保存，编辑方便，文件量小，自由缩放且不失真，有利于矿图的网络快速传输和共享。本文的章节安排如下：第一章：绪论。分析了当前煤矿空间信息系统发展现状和所面临的问题，给出本文的研究方向和目标，简单介绍了本文的主要工作，阐明了本课题研究的意义。第二章：w e b g i s 和煤矿空间信息系统。对w e b g i s 的发展及实现技术进行了介绍和分析，研究了煤矿空间信息系统的功能和技术特点，并构建了基于s v g 的煤矿空间信息系统w - e b g i s 框架结构，为以后标准格式矿图的发布搭建了平台。第三章：基于x m l 的s v g 技术。比较了h t m l 和x m l 置标语言；研究了s v g基本的数据类型、d t d 描述和s v g 的特点；分析了j a v a s c r i p t ，x s l t ，d o m 接口等技术与s v g 的关系；探讨了它在煤矿空间信息系统矿图中应用的价值。比较分析常用矢41 绪论量图形的文件格式标准的优缺点；引入统一标准的s v g 矢量图形规范，剖析了这一图形规范在二维矿山图形中应用的优势。第四章：煤矿空间信息系统s v g 规范化。实现了s v g 二维矢量图形编辑器的设计开发，制定了s v g 标准的矿图符号库；定义了规范的矿图d t d 文档，利用x s l t 技术，将矿图x m l 文档转换为s v g 文档；并通过编程实现了煤矿空间信息系统矿图s v g 格式的输出，从而完成了煤矿空间信息系统的s v g 规范化。第五章：煤矿空间信息系统图形的s v g 规范化应用。以涡北煤矿二维矢量地质图件s v g 标准化为例，证明了本文研究达到了目标计划；在此基础上，进一步提出了煤矿空间信息系统的s v g 规范基本要求。第六章：结论。总结全文，提出该课题的后续工作。5西安科技大学硕士学位论文2w e b g i s 和煤矿空间信息系统i n t e m e t i n t r a n e t 和w e b 技术的发展开创了以“分布式 计算为核心的计算机网络时代，为g i s 的发展和广泛应用带来新的机遇，w e b g i s 技术相应产生。煤矿空间信息系统为满足用户的网络需求，在原来技术的基础上，融入了w e b g i s 技术，构建了系统的w e b g i s 框架，使得煤矿空间信息系统矿山图形数据的共享和标准化成为可能。2 1w e b g i s 的发展2 0 世纪9 0 年代，g i s 技术得到了前所未有的发展和应用。从桌面g i s 系统( d e s k t o pg i s y s t e m ) 到桌面g i s 服务( d e s k t o p g i s e r v i c e s ) 扩展了g i s 在其他领域的应用【6 】。一方面，地理信息系统己成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上受g i s 发展的影响，改变了原有的运行方式、设置和工作计划等；另一方面，社会对g i s 认识普遍提高，对其需求大幅度增加，从而导致了地理信息系统应用的扩大与深化【7 】o随着地理信息系统与各种新技术的结合，网络化的思想也得到了迅速的发展，人们希望能够在互联网上提供地理信息，让用户通过浏览器获得地理信息系统中的数据和功能服务。这促使了w e b g i s ( 网络地理信息系统) 的诞生。网络地理信息系统利用网络拓展了g i s 的使用群体，整合了空间信息资源与社会生产、城市建设、日常生活的关系，加快了地理信息产业的社会化进程【8 】。通过万维网g i s 功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从万维网的任意一个终端，i n t e r n e t 用户可以浏览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，从而使g i s 进入千家万户。实际上，w e b g i s 概念从发展来说，可以分为w e b g i s y s t e m ( 网络g i s 系统) 和w e b g i s e r v i c e s ( 网络g i s 服务) 两个阶段。前者主要研究了网络上构建空间模型的方法，目的是实现网络空间信息获取、编辑、处理和其它专业的g i s 功能。可以说是桌面g i s 的网络化，但能够提供了绝大部分的g i s 功能。后者，主要解决g i s 用户除了获取空间数据，利用系统提供的功能处理远程数据，并表达为可理解的地理信息外，还要在网络上进行频繁的空间数据交互、多种空间分析和处理功能问题。可以说w e b g i s e r v i c e s主要是突出网络地理信息服务这个主题。w e b g i s e r v i c e s 可以将数据附加作为地理信息服务的一种类型在w e b 上发布，且所有的数据都是x m l ( 或其扩展) 格式的。这样，对不同类型的空间数据不仅可以在用户中实现价值，而且统一转化为s o a p 协议下标准开放的x m l 文件，实现了最大限度的空间数据共享和增值。从而克服了分布在不同空间数据提供者中的信息资源很难甚至62w e b g i s 扣煤矿空间信息系统不能共享，空间信息资源的整体利用率较低问题【9 1 。以下的w e b g i s 是w e b g i s e r v i c e s的简写。w e b g i s 概念的发展如图2 1 所示。习萍桌面的地理信息服务( d c s k t o pg l s e r v i e e s )二二网络地理信息系统( w e bg i s y s m m )二二网络地理信息服务( w e bg i s e r v i e e s )图2 1w e b g i s 概念的发展2 2w e b g i s 技术特点从技术的角度分析，w e b g i s 具备网络化信息系统的3 个基本条件【l o 】：支持t c p 1 p网络协议和b s 体系结构。支持分布式体系结构，实现了在客户端和服务器端之间计算和数据的负载平衡；服务器端的数据集中式处理；客户端完成数据处理请求、空间查询、专题图生成等进程，充分发挥网络体系结构的优势。实现了跨平台运行环境、软硬件资源共享、数据多重应用、多层次的系统集成组合。w e b g i s 是传统g i s 技术和i n t e m e t 技术相结合的产物，与传统的g i s 在技术上有明显的优势【1 1 】：( 1 ) 易于操作。传统的地理信息系统用户局限于少数受过专业培训的用户，w e b g i s降低了系统的操作难度，有利于g i s 系统被广大普通用户所接受。( 2 ) 适于在i n t e m e t 上运行。w e b g i s 是将g i s 系统和w e b 服务器集成，用户通过浏览器可以在任何地方操作w e b g i s 享受空间信息服务，从而将g i s 扩展为公众服务系统，降低了地理数据的发布成本和提高了数据的共享程度。( 3 ) 客户端平台的独立性。用户通过w r e b 浏览器访问w e b g i s 数据，而与客户端使用的何种g i s 系统无关。2 3 煤矿空间信息系统煤矿空间信息系统( c g i s ) 是由西安集灵信息技术有限公司专门为煤矿地测部门安全生产管理而开发的，适用于层状和层控矿床地测部门的生产管理和设计的专业软件包。煤矿空间信息系统具有强大智能的绘图工具及2 d 与3 d 图形的任意转化等，为煤矿生产和系统化管理提供了有力支持。7皇塞坌釜奎茎垄圭耋些兰圭2 3 1 煤矿空间信息系统的组成和主要功能煤矿空间信息系统是具有自主知讨 产权的煤矿地测信息管理软件，自研发使用至今有已经历二f 多年，己形成功能比较完善的煤矿地测信息管理软件。该系统主要包括测量数据库管理子系统，地质数据库管理子系统，水文数据库管理子系统，储量数据库管理子系统和煤矿空间信息系统维和三维制图平台( 矿山图形子系统) 。测量数据库管理予系统，主要完成对矿井巷道测量数据，工业广场和井底车场实测数据信息，导线和水准数据等管理。该子系统的主要功能有导线测量数据的导入和导出，导线速成图，导线生成巷道，坐标转换，方位角正反算，高斯正反算和换带，巷道贯通计算和导线计算报表查询和输出等。地质数据库管理子系统，主要完成对钻孔基础数据管理，地层、岩层、标志层信息管理钻探、物探、综合数据的管理，煤质化验成果数据的管理，井巷见煤点信息管理等，系统计算功能包括煤厚计算，央矸统计煤质煤岩等直线绘图数据等，系统还具有数据的导入导出和报表查询打印输出等功能。矿井水文管理子系统，主要实现矿井水文的数据资料的录入、编辑、查询、历史资料的分析、水文相关数据的计算及报表输出等。根据用户的需求，系统设计为四大模块：数据库管理模块，查询分析模块，报表管理模块和水灾预报管理模块【l “。系统计算包括矿井涌水量计算，底板突水量计算，抽放水涌水量计算等。矿井水文管理子系统主界面( 如图2 2 ) 。凹2 2 矿井水文管理于系统储量数据库管理子系统，主要完成煤矿按采区和工作面的煤量计算和统计管理。主要功能有采区工作面信息管理，三量( 回采量、准备煤量、开采煤量) ，五量( 回采量、2w e b o i s 和自e 矿空间信息系统准备煤量、开采煤量、保护煤量、复采量) ，计算和传输上报，生成6 9 表和7 0 表信息管理，块段管理等。矿山图形子系统，主要针对煤矿工程设计而专门开发的自动成图系统，包括自动生成煤矿图件、巷道断面图，自动生成平巷交叉点，自动生成硐室，自动标注等，常用的功能有图层管理，栅格点网，线段断开合并，图形对象分裂t 对象属性拷贝、平移、旋转等。下面是利用煤矿空间信息系统矿山图形子系统绘制的巷道。如图2 3 所示：图23 c g i s 系统的c a d 平台绘制的巷道圈2 3 2 煤矿空间信息系统的特点煤矿空间信息系统涵盖的应用领域包括矿井地质测量、数字矿山建设、生产安全调度、矿井生产设计、通风安全分析、三维地测空间模型等。该软件的矿山图形子系统总体上具有以下特点l l m ：( 1 ) 系统具备完善的点、线、图案、图式和图例符号库及其自定义功能。用户所需的各种类型和各种比例尺( 1 ：1 0 0 0 ，l ：2 0 0 0 ，1 ；5 0 0 0 ，1 ：1 0 0 0 0 等) 的基本符号、线型和图案均已定义完好。目前以定义各种符号和图案约5 5 0 多种，可很好地满足用户的日常需求。对于非常规比例尺( 如1 ：1 5 0 0 等) ，可通过图素比例尺自动得到满足要求的图形。这里以1 ：1 0 0 0 0 的地形地质图为例，如图24 所示( 2 ) 集成度高，功能全面，涵盖了地测部门的全部日常工作内容。( 3 ) 专用的地质曲线、地质曲面、巷道线图形对象，为用户生成和编辑地测图纸中的地质和生产巷道内容提供了极大的方便。如：巷道中的躲避洞、钻机和绞车窝；巷道的单、双线自动转换；地质曲线中的图案符号；地质曲面中某点的厚度、倾向和倾角92 耋坌兰：罂圭茎竺兰圭；一等。( 4 ) 系统可直接根据原始测量导线点数据生成巷道初步模型，由系统的专有巷道生成和编辑命令构造矿区的网状巷道模型从而直接生成采掘工程平面图，并可在1 ：1 0 0 0 、l ：2 0 0 0 、i ：5 0 0 0 之间直接转换，同时单、双线可以自由设置( 5 ) 三维可编辑模型。三维模型中各空间点参数、断层、轴或脊线、边界可任意添加、删除、定义和编辑。可切割出任意方向的地层剖面及过剖面上的巷道。( 6 ) = 维和三维的自由切换。在二维制作的平面图件可以自由切换到三维立体景j 睨，从而更加形象的描述矿图中的各个部分。( 7 ) 发好的界面、精心的设计和面向对象的图形系统保证了用户对基本操作达到一看就会，学习掌握十分轻松。卜7 ：卜 陬f夕耷i 鞠缓拶罗”了j 菇t 二旅，) 6扩丁f，fm 冀。，+ ，”。”弋，鬈一一一么图2 4 i ：1 0 0 0 0 储量图2 4 煤矿空间信息系统w e i “3 i s 总框架结构煤矿空间信息系统的矿山图件通过w e b o i s 可实现网络传输和发布，论文根据需要设计了基于s v g 的煤矿空问信息系统w e b g i s 框架结构( 如图2 5 所示) 。w e j b g i s 系统一般由浏览器、w e b 服务器、数据库服务器和o l s 服务器4 部分组成。其中浏览器用于支持客户端的在线处理，如信息查询和空间分析，负责提供空间和属性数据信息的显示功能；w e b 服务器主要实现信息网络化，解决网络负载均衡矛盾。数据库服务器接受客户端用户的任务请求，完成后台空间数据库的进程处理：g i s 服务器提供空叫数据的导入功能，组台完整的g i s 对象、g i s 模型和g i s 数据2w e b g l s 和煤矿空问信息系统的编辑和显示环境。煤矿空间信息系统采用基于b s 架构的三层网络结构，即包括数据库服务器层、w e b g i s 应用服务器层和终端浏览器层三个层次。基于b s 架构解决了胖客户端的问题；使用三层网络结构代替简单的c s ( 客户端服务器) 结构，将应用与数据服务分离解决了服务器端任务繁重、效能下降和维护困难的问题。但由于网络发布将是s v g 标准化的二维矿图，所以在终端浏览器上要支持s v g 图形的显示，i e 浏览器不能直接支持s v g 的显示，只需下载安装a d o b es v gv i e w e r 插件即可【1 4 1 ，另外还有c o r e l 也提供s v g 浏览器c o r e ls v gv i e w e r 插件。不过，目前以有很多浏览器可以直接支持s v g 的显示，如m o z i l l a 、f i r e f o x 、o p e r a 等浏览器，客户端无须再做其他配置。数据库服务端w e b g i s 应用服务器终端浏览器图2 5 基于s v g 的煤矿空间信息系统w e b g i s 框架结构2 5 本章小结本章在绪论的基础上进一步研究了w e b g i s 发展、技术特点及优势，简要介绍了煤矿空间信息系统的组成和功能，分析了煤矿空间信息系统软件的特点，为矿山图形的s v g 规范化做必要准备。根据w e b g i s 的特点构建了煤矿空间信息系统w e b g i s 总框架结构，为实现基于s v g 技术的矿山图件网络传输及发布提供了框架平台。西安科技大学硕士学位论文3 基于x m l 的s v g 技术煤矿空间信息系统矿图可通过基于s v g 的w e b g i s 框架平台实现图件发布及共享。本章根据技术的需要，首先认真研究了x m l 技术的特点，并与h t m l 标记语言相比较，突出x m l 技术的优势。接着，在煤矿空间信息系统中引入基于x m l 的s v g 技术，研究了s v g 技术特点，s v g 与其他相关技术的融合关系，进而提出s v g 在煤矿空间信息系统二维矿图的应用，在此基础上，分析了s v g 在矿图发布和数据共享等方面的应用价值。最后，通过比较分析常用二维矢量图形标准，突出了s v g 技术在煤矿空间信息系统中，表现出其他矢量图形标准无法替代的优势。3 1 可扩展标识语言x m l3 1 1x m l 与h t m lx m l 是可扩展标识语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 的简称，1 9 8 6 年国际标准组织( i s o ) 公布的一个名为“标准通用标识语”( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ，简称s g m l ) 的子集，它定义了结构化表达数据的标准格式。它是由成立于1 9 9 4 年1 0月的w 3 c ( w r o r l dw i d ew e bc o n s o u t i u m ) 所开发研制的。1 9 9 8 年2 月，w 3 c 正式公布了x m l 的r e c o m m e n d m i o n l 0 版语法标准。x m l 掌握了s g m l 的扩展性，文件自我描述特性，以及强大的文件结构化功能，但摒除了s g m l 过于庞大复杂以及不易普及化的缺点。x m l 语言是描述性标识语言( d e s c r i p t i v em a r k u pl a n g u a g e ) ，也称为通用标识语言【1 5 】，所描述的是文件的内容或结构，而不是文件的显示。虽然h t m l 简单易用，但也正是因为h t m l 过于简单无法表达复杂的形式；h t m l没有扩展性，只用预先定义的元素来表示文本、栅格图片和其他链接，而且它表达的是静态的数据。h t m l 自身的局限性使得它在传输和表达g i s 信息的工作上力不从心，主要表现在：( 1 ) h t m l 是面向描述的，而非面向对象的。h t m l 标记不会给出内容的含义；( 2 ) h t m l 在客户端产生的是静态页面，与用户的交互性差；( 3 ) h t m l 采用的标记固定、有限且无内涵，不利于表达空间信息，它不支持矢量图形。在其他行业中，h t m l 也同样表现出的一些局限性。与h t m l 中有固定数量的标识不同，x m l 用于描述信息的各种标识都可以由设计者自行建立，以强化特定专业数据的结构和关联。1 23 基于x m l 的s v g 技术虽然x m l 与h t m l 都来自s g m l ，但x m l 是被公认拥有无穷生命力的下一代网络标记语言【阍。h t m l 是一种固定格式的超文本标识语言，因格式固定标识有限，故难以扩展；而x m l 保留了s g m l 的可扩展功能，可以定义其他语言，同时x m l 的标识，用户可以自己定义。x m l 与h t m l 标记语言相比，它具有一定点的技术优势如3 1 表：表3 1x m l 与h t m l 比较x m l 提供了一个直接“处理”w e b 数据的通用方法，而h t m l 只是w e b “显示数据的通用方法；x m l 着重描述的是w e b 页面的“内容 ，而h t m l 着重页面“显示格式 ；x m l 使机器能交谈，h t m l 方便了人与人的交流；x m l 具有良好的交互性，它可以在客户机上进行数据操作，不需与服务器交互，极大地减轻了服务器的负担；h t m l 不支持深层的结构描述，而x m l 的文件结构嵌套可以复杂到任何程度。3 1 2x m l 技术基本要素一个完整的x m l 主要包括四个要素：x m l 文档、文档类型定义d t d ( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ) 或x m l 大纲( s c h e m a ) 、层叠样式表c s s ( c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ) 或可扩展的样式语言x s l ( e x t e n s i b l es t y l el a n g u a g e ) 、可扩展链接语言x l i n k ( e x t e n s i b l el i n kl a n g u a g e ) 或x m l 指针语言x p o i n t e r ( x m lp o i n t el a n g u a g e ) 0 7 1 其中d t d s c h e m a 规定了x m l 文件的逻辑结构，