（地图学与地理信息系统专业论文）基于xml的webgis若干问题研究.pdf

摘 本文对当前国内外w e b g i s 实现技术进行了比较，列举了各自优 缺点，对阻碍w e b g i s 的发展所存在的问题进行了剖析，重点对基于 x m l 的w e b g i s 研究意义及国内外现状进行了综述。在此基础上，笔 者对基于x m l 的w e b g i s 构建中，仍需完善和解决的若干问题进行了 研究和探讨。 本论文所涉及的研究问题及内容如下： ( 1 ) 、考虑到构建我国基础空间信息设施( n s i i ) 之需，为解决 国内各个地理信息系统平台的网络互操作性难的问题，急需制定适合 我国国家地理空间数据交换格式的网络传输标准。笔者采用以国家标 准地球空间数据交换格式( c n s d t f ) 作为国内各个地理信息系统平台 的中间数据交换格式。并以c n s d t f - v c t 格式为蓝本，运用s c h e m a 技 术进行构模，使其固定为适合网络传输的x m l 数据格式，又使其兼顾 g i s 独有的数据特征。 ( 2 ) 、当前主流g i s 平台软件获取基于x m l 或6 m l 的空间数据格 式更多集中于数据格式的转换上，而对基于x m l 的空间数据在自然状 态下，图形数据可视化读取和编辑，还没有完全支持。笔者集结数据 格式转换方式，自我开发了基于v m l 的i e 绘图模式，并对其进行了实 现。 ( 3 ) 、为解决大量基于) ( j l l 空间数据的数据库存储和访问问题， 构建了基于m ss q ls e r v e r2 0 0 0 的空间数据库映射模型。同时对导 入和导出基于x m l 的空间数据进行了实现，并对基于x m l 表达的空间 数据在客户端的安全性进行了探讨。 ( 4 ) 、目前基于x m l 或g m l 图形数据之可视化的研究，多基于 s v g 来实现，笔者提出了基于v m l 的空间数据可视化模式。在此模式 下，用户无需下载插件就可直接浏览和操作矢量图形。 ( 5 ) 、最后，笔者开发了一个简单的基于x m l v m l 的校园房产 w e b g i s 应用系统，此系统完全脱离传统w e b g i s 技术实现软件平台， 运用已有技术，降低了构建成本，此方案有较大的应用价值。 关键字w e b g i s ，x m l v m l ，空间数据库模型 a b s t r a c t t h i sp a p e rc o m p a r e dt h er e a l i z e dt e c h n o l o g i e so ft h eo v e r s e a sa n d d o m e s t i cw 曲g i s s p e c i a l i z e dt h e i rd i s a d v a n t a g ea n da d v a n t a g e m e n t , a n da n a t o m i z e dt h ee x i s t e n tp r o b l e m so ft h ew e b g i s ，a n ds u mu pt h e r e s e a r c hs i t u a t i o no f w e b g i st e c h n o l o g yb a s e do nx m l b a s e do nw h i c h 。 t h ea u t h o rh a sr e s e a r c h e da n dm o o c h e dt h es o m eo fq u e s t i o n e sa b o u tt h e w e b g i ss o l u t i o nb a s e do nx m 巴a l s ob ep e r f e c ta n ds o l v e d l e tm ei n t r o d u c em y p a p e r sr e s e a r c hc o n t e n t sa sf o l l o w s ： t o o ka c c o u n to nt h ee s t a b l i s h m e n to ft h en a t i o n a ls p a t i a ld a t a i n f r a s t r u c t u r ea n dd i g i t a lc h i n a , t os o l v et h ep r o b l e mo ft h ei s o l a t i o na n d c o m p l e x i t yo fg e o d a t af o r m a tw h i c hb r i n g st h er e s u l t o ft h eh a r d i n t e r o p e m t i o n , s t a n d a r d i z i n gt h en a t i o n a lg e o s p a t i a ld a t ab ef i tf o rt h e n e t w o r kt r a n s m i s s i o ni si nd i r en e e do f t h ea u t h o rh a sc o n s t r u c t e dt h e m o d e lo ft h es c h e m at e c h n o l o g yb a s e d0 nt h ec n s d t f v c t , w h i c hn o t o n l yb e c o m e st h e ) 眦d a t af o r m a tf o ra d a p t i n gt on e t w o r kt r a n s m i s s i o n b u ta l s oh a st h ec h a r a c t e r i s t i co f t h eg i s i th a saq u e s t i o nn o wt h a tt h em a i ng i ss o f t w a r eg e tt h es p a t i a ld a t a b a s e do nx m io rg m 吐m o r eb yt h et r a n s f o r mo fd a t af o r m a t y e tn o tb y t h ef o r mo ft h ev i s u a l i z e dr e a da n de d i to nn a t u r a ls t a t e t h ea u t h o rh a s i n t e g r a t e dt h et r a n s f o r mo fg e o d a t af o r m a t ，a n dd e v e l o p e d t h ei ed r a w i n g s o f t w a r eb a s e dv m a i ma tt h ep r o b l e mt h a tt h es p a t i a ld a t u mb a s e dx 儿o rg m 吐a r e h a r d l ys t o r e d ，t h es p a t i a ld a t a b a s eb a s e do nm ss q ls e r v e r2 0 0 0h a s b e e nc o n s t r u c t e d i tc a r r i e do u tt h ei r e p o r ta n de x p o r to fg e o d a t u mb a s e d o nt h ex 匝，a n dt h ea u t h o rh a sm o o d e dt h es a f e t yo ft h eg e o s p a t i a ld a t a b a s e do nx n 皿o l lt h ec l i e n t a i ma tt h ei s s u et h a ts p a t i a ld a t u mb a s e do nx 几o rg 儿a r e d i s p l a y e dm o r eb ys v go nb r o w s e ，t h ea u t h o rb r o u g h tf o r w a r dt h e v i s u a l i z es o l u t i o no ft h es p a t i a ld a t ab a s e do nt h ev m 吐w h i c hi s e m b e d d e dt h ei eb r o w s e ；t h eu s e rc a nd i r e c t l yb r o w s et h ev e c t o r f i n a l l y , t h ea u t h o rh a se x p l o i t e dt h es i m p l es c h o o lh o u s ep r o p e r t y a p p l i c a t i o ns y s t e mo fw e b g i sb a s e do nt h ex m l v m l ，w h i c hi s c o m p l e t e l y d e v i a t e df r o mt h et r a d i t i o n a ls o f t w a r e p l a t f o r mo ft h e w e b g i st e c h n o l o g y , w h i c hi sg r e a t l yr e d u c e dt h ec o s to fc o n s t r u c t i o nb y t h eu s eo ff r e et e c h n o l o g y , w h i c hh a sg r e a ta p p l i c a t i o nv a l u e k e y w o r d sw e b g i s ，x m l v m l ，t h em o d e lo f s p a t i a ld a t a b a s e l l i 原创性声明 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。尽我所知，除了论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 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名：上照丛塾日期：出月笪日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文； 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者躲塑生翩签名掣嗍生年月竺日 中南大学硕士学付论文 第一章绪论 1 1 研究背景及动机 1 1 1w e b g i s 的定义与功用 第一章绪论 w e b g i s l p 万维网地理信息系统，指基于i n t e r n e t 平台、客户端应用软件采用 w w w 协议，运行在互联网上的地理信息系统嘲。它是利用w e b 技术来扩展和完善 地理信息系统的一项新技术，是地理信息系统和交互网技术相结合的一种新的技 术方法( 袁相儒，1 9 9 7 ) 。 w e b g i s 的基本思想是通过网络人们可以方便地从w w w 的任意一个节点浏览或 获取w e b 上的各种分布式地理空间数据以及进行各种在线的地理空间分析。它的 出现使g i s 能够真正走向社会，为更广泛的社会群体服务“。 w e b g i s 的功用主要体现在以下几个方面： 空间数据发布：能够以图形方式显示空间数据，较之与单纯的f t p 方式， w e b g i s 使用户更容易找到需要的数据。 空间查询检索：利用浏览器提供的交互能力，进行图形及属性数据库的 查询检索。 空间模型服务：在服务器端提供各种空间模型的实现方法，接受用户通 过浏览器输入的模型参数后，将计算结果返回。 w e b 资源的组织：在w e b 上存在着大量的信息，这些信息多数具有空间 分布特征，如分销商数据往往有其所在位置属性，利用地图对这些信息 进行组织和管理，并为用户提供基于空间的检索服务，无疑也可以通过 w e b g i s 实现。 总之，w e b g i s 是涉及在网络( i n t e r n e t i n t r a n e t ) 环境下，地理信息( 图 像、图形和与此相关的文本数据) 的模型，传输、管理、分析、应用的理论与技 术。作为地理信息系统的一种新形式，w e b g i s 无论是在理论研究，还是在应用 方面都还处于方兴未艾阶段。 1 1 2 当前w e b g i s 的技术难点与x m l 的提出 从w e b g i s 实现技术的发展现状及趋势来看，w e b g i s f l j 最初的c g i 技术，经历 中南大学硕十学位论文 第一章绪论 了s e r v e r a p i 技术、p l u g i n 技术、a c t i v e xc o n t r o l 以及现在国内外开发用得多 且目i ； f 比较流行的j a v aa p p l e t 技术。我们可以对它们的优缺点进行比较： c g i 技术，其优点是对客户端要求低，能处理大型g i s 操作分析的功能强， 能充分利用服务器现有资源。其缺点是网络传输和服务器的负担重：同 步多请求问题；作为静态图像，j p e g 和g i f 是客户端操作的唯一形式。 s e r v e r a p i 技术，其优点是不像c g i 那样每次都要重新启动，其速度较 c g i 快得多。其缺点是需要依附于特定的w 曲服务器和计算机平台。 p l u g - i n 技术，其优点为是服务器和网络传输的负担轻；可直接操作g i s 数据，速度快。其缺点是需要先下载安装到客户机上；与平台和操作系统 相关：对于不同的g i s 数据类型，需要有相应的g i sp l u g - i n 来支持。 a c t i v e xc o n t r o l 技术，其优点足执行速度快；具有动态可重用代码模块。 其缺点是与操作系统相关；需要下载、安装，占用存储空间渡全性较差； 对于不同的g i s 数据类型，需要有相应的g i sa c f i v e x 控件来支持。 j a v a a p p l a 技术，其优点是与平台和操作系统无关；实时下载运行，无 需预先安装；g i s 操作速度快；服务器和网络传输的负担轻。其缺点是 g i s 数据的保存，分析结果的存储和网络资源的使用能力有限：处理较 大的g i s 分析任务的能力有限。 w e b g i s 经过近几年的发展无论是从理论、技术、产品以及应用上都取得了长 足的的进步。无疑w e b g i s 的发展有力地促进了g i s 的社会化，也推动了地理空间 数据的广泛应用。 w e b g i s 是i n t e r n e t 与g i s 结合的产物。但i n t e r n e t 毕竟不是6 i s 的专用网，g i s 最初的应用也不是以i n t e r n e t 为网络基础，所以，新旧事物在结合时必然面临着 一些困难。随着w e b 上信息类型的日益增多，其不利于w e b g i s 发展的弊端也逐渐 暴露出来，w e b g i s 由此而面临的一些技术难点也不易解决。其体现如下： ( 1 ) 、异构空间数据和功能互操作性问题 w e b g i s 正成为大众化的信息工具，越来越多的w e b 站点提供空间数据服务。 但我们不得不面对这样的一个现实：数以万计的w e b 站点之间无法很好地沟通和 协作，很难通过浏览器访问、处理这些分布于w e b 的海量空间数据；而且由于行 业政策和数据安全的方面考虑，这些空日j 资源大多是存于特定的6 i s 系统和桌面 应用中，各自独立、相对封闭，从而形成了所谓的空间“信息孤岛”，形成了不 同系统间的壁垒。难以满足i n t e r n e t 上空间信息决策所需的共享的需要“1 。 所谓互操作，就是指异构环境下两个或两个以上的实体，尽管它们实现的语 言，执行的环境和基于的模型不同，但它们可以相互通讯和协作，以完成某一特 定的任务。这些实体包括应用程序、对象、系统运行环境等。而w e b g i s 的互操作 2 中南大学硕十学位论文 第一章绪论 主要是指分布式异构数据源的互操作( 简称数据互操作) 以及异构地理信息处理 环境下的功能互操作( 简称功能互操作或服务互操作) 。 因此研究w e b 环境下地理空自j 数据的开放式表达方法，则是解决目i i i w e b g i s 空间数据互操作的根本手段。 ( 2 ) 、空间数据的复杂性问题 w e b g i s 是将g i s 信息发布到i n t e r n e t 网上的一种技术。6 i s 信息具有数据量 大、分散、异构和非结构化等特点，这就使得它在i n t e r n e t 网上的传输、表达和 存储上具有一定的特殊性”1 。其具体体现在： 传输上：g i s 信息是空间数据和属性数据的结合，它可表现为栅格图或 矢量图。栅格图的数据量都较大，在网络传输瓶颈问题一直得不到较好 解决的情况下，这样较大的数据量，再加上可能过多的访问，必将会加 重网络的负担，降低网络传输的效率； 表达上：6 i s 信息位置分散，且由不同的组织来维护，采用的格式也是 多种多样，这就需要采用统一的表达方式来组织这些数据，并使其在w e b 浏览器中得到最大限度的表现，向客户传递尽量多的信息。 存储上：空间数据的坐标数据不定长，造成字段非结构化，不易被关系 型数据库所表达和存储，这就导致了空间数据在存储上很困难。当前大 多数g i s 软件都是以文件形式来存储和表达图形数据。 ( 3 ) 、h t m l 的缺陷问题 超文本链接标记语言( h t m l ) 是目前w e b 通用的标记语言，它的出现使i n t e r n e t 跨简单的文本，进入图文并茂的阶段，但是h t m l 并不完美。首先h t 虬只是一种数 据表现的技术，它无法揭示f f f m l 标记中所揭示的含义。其次是标准的h t m l 规定了 固定数据的标签集合，不允许用户定义自己的扩展标签。这也就同时导致了h t m l 语言在几个重要方面如可扩展性、结构性和有效性等方面的严重不足m 。 目前通用的w e b 语言标准是h t m l ，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，具体表现为： h t m l 仅仅擅长于数据的表现，采用的标记固定、有限且无内涵，不利于 表达空间信息，缺乏描述数据的内部结构和联系；不支持矢量图形，因 此不利于结构复杂的空间地理信息数据的查询和整合。 h t m l 在客户端产生的是静态页面，所支持的栅格图( 如j p e g 格式) ，不 利于用户进行g i s 的简单操作，如缩放或查询地图信息。它不支持矢量 图形在基于8 s 的客户端显示。 总之，空间数据具有多源性、多语义性、多时空性、多尺度和非结构等特点， 这就决定了空间数据的复杂性。尤其是在网络环境下如何对空间数据采用规范化 3 中南大学硕士学位论文第一章绪论 的编码使得分南在网络下的所在用户都可以无缝地获取、访问、浏览空间数据还 存在着很大的问题。 针对这些问题，可扩展标记语舌z - ( e x t e n s i b l e m a r k u p l a n g u a g e ，x m l ) 应运 而生。x m l 所拥有的良好的扩展性、自描述性、自相容性以及跨语种等优点，使 得它非常适合于g i s 数据在w e b 中的表达、交换与发布。 1 1 3 x m l 在w e b q i s 中的应用及意义 作为g i s 与w e b 结合的产物w e b g i s ，x m l 的引进无疑会对其产生巨大的影响， 从数据的表达、存储、访问及表现，) 【m l 贯穿始终，它使w e b g i s 的实现方式发生了 根本变化。其影响有以下几个方面： ( 1 ) 、便于网上查询和搜索 当地理空间数据以x m l 格式编码后就可以方便地在网上进行查询和搜索，从 而使地理信息的共享变得更加容易，异构系统间的互操作更容易”1 。将来我们可 以通过搜索引擎( 如百度) 那样搜索到任意的图形数据块及显示其所对应的属性 数据。 ( 2 ) 、便于分存式异构地理空间数据的集成 对于分存式异构地理空间数据，x m l 能够很容易地将它们集成在一起进行处 理，这只需要通过中日j 层中的数据集成器将分存在异构地理空间数据中所需要的 数据进行提取，并由客户端或其它服务器做进一步的集成处理或分发嘲。 ( 3 ) 、便于地理空日j 数据与非空间数据的集成 随着x m l 研究和应用的深入，以x m l 编码的数据源将更加丰富，应用范围也将 更加广泛，同时由于x m l 具有将不同来源的数据进行有效事例化的能力，因此， 我们就可以将地理空问信息与其它领域的信息进行集成，从而可以大大扩展地理 空间数据的应用领域”1 。如我们可以单击地图上的一个酒吧，就可以欣赏到该酒 吧的音乐主题曲。 ( 4 ) 、便于地理空日j 数据在客户端的多样表现 w e b g i s 的应用越来越广泛，w e b g i s 的终端呈现多元化。随着p d a 、手机、w a p 等终端w e b g i s 用户的出现，w e b g i s 必须解决同一数据的多样显示问题。由于内容 和形式的分离，) ( m l 只描述地理空间数据的本身，数据的具体表现形式可利用样 式表语言( x s l ) 来进行转换，可使地理宅间数据能根据客户端用户的要求来动态 地进行表现。如一个想了解天气的用户访问时，当前的地理数据就只显示天气相 关的图层，而不相关的图层就不显示。 ( 5 ) 、便于地理空间数据在网上的传输 4 中南大学硕士学位论文第一章绪论 由于地理空间数据进行x m l 编码时，用于地理空间数据的标签可以重复使用， 这将使得经过x m l 编码的地理空间数据具有很好的可压缩性，并且以x m l 编码的地 理空间数据可以直接利用现有的h t t p 协议在i n t e r n e t 上进行传输，因此可以大大 降低数据传输的空间”1 。 ( 6 ) 、便于实现地理空间数据的处理 由于x m l 是一个开放的标准，并得到了众多的软件厂商( 如微软，n e t s c a p e 以 及大多数数据库厂商) 的支持，因此也就出现各自通用的处理x m l 数据的工具，如 各种x m l 数据解析器：有微软公司的m s x m l 。i m b 的x m l 4 j 和x m l 数据编辑器x m l s p y i d e 9 1 。这就为处理x m l 编码的地理空间数据提供了极大的方便。 1 4 当前国内外对基于x 札的w e b g i s 研究现状 ( 一) 、国外基于x m l 的w e b g i s 研究现状 国外，把x m l 应用于w e b g i s 的研究大体如下： o g c 已制定了基于x m l 的互联网地理模型语言g m l ( g e o g r a p h i cm o d e l l a n g u a g e ) ，用于描述互联网上的地理空间数据。这一开创性的语言使得地 理空间数据的真正共享成为可能。g m l 已经在o g c 的w e bm a p p i n gt e s tb e d ( 删t ) 计划中进行了一系列的试验( 1 9 9 9 年9 月) 。这些试验包括g m l 地图 客户端( m a p p i n gc i i e n t s ) 与g m l 的数据服务器( d a t as e r v e r s ) 与服务提 供者( s e r v i c ep r o v i d e r s ) 之间的交互。( 崔希民，2 0 0 3 ) g m l 以o g c 的简 单特征模型( 0 6 cs i m p l ef e a t u r em o d e l ) 为基础，对地理特征的几何和属 性进行基于x m l 格式的编码。其中几何体一般包括点、线、曲线、面等；属 性则一般由名称、类型、属性值组成。 e s r i 公司的a r c i m s ，它建立了基于x m l 的a r c x m l ，用于地图的配置、空间数 据的表达和系统部件之间的通讯等。即地图服务( m a p s e r v i c e ) 的配置文件。 其主要描述地图如何显示，包括图层清单及图层的显示符号等内容。a r c x m l 设置地图服务内容，并且在客户、中间层和服务器之间处理请求和应答。请 求是指可以在一个已经存在的地图服务配置文件上设置一个过滤器，指定地 图上的哪一部分及相关的数据将会被处理。应答则是向客户端返回信息( 顾 留碗，2 0 0 4 ) 。 i n t e r g r a p h 公司在新近推出的产品中声称完全支持o g c 的g m l 标准。资料显示 该公司的g e o m e d i a 和g e o m e d i ap r o f e s s i o n a l 能够读写g m l 格式的空间数据， 而它的新版本的g e o m e d i aw e b m a p 和g e o m e d i aw e b e n t e r p r i s e 则能根据g m l 规 范生成符合该规范的空间特征数据( 顾留碗，2 0 0 4 ) 。 中南大学硕七学位论文 第一章绪论 ( 二) 、国内基于x m l 的w e b g i s 研究现状 国内研究基于x m l 的w e b g i s 研究，可谓众多，可综述如下： 解决地理空间数据共享与互操作问题，更多集中研究对g m l 的问题探讨上。 而对我国国家标准地理空间交换数据格式适合网络传输标准研究较少。根据 文献 1 3 介绍，国内空间互操作的研究大体可分三个阶段。以何建邦、杜道 生教授等为主的标准立法、标准引入和地理空间数据交换标准的制定为第一 阶段；以黄裕霞、易善桢等为代表的互操作技术和框架研究为第二阶段；第 三阶段则是以龚建雅教授为主的正在实施的8 6 3 课题“网络空间信息杯准与 共享应用服务关键技术”，也是基于g m l 的研究。在互操作实现和应用实施 上，目前主要以空间数据转换和对g m l 的读取为主。到目前为此，适合国内 g i s 平台交换的空间数据交换格式的网络化传输标准还没有。 当前获取基于x 札或g m l 的空间数据格式上更多集中于数据格式的转换上，而 对基于x m l 的空日j 数据在自然状态下，图形数据可视化读取和编辑软件较少。 基于珊l 或g 札的图形数据可视化，过多集中于s v g 的研究上，对基于v m l 的可 视化方案研究较少。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占。使用s v g ，可以在网页上显示出 各种各样的高质量的矢量图形。在文献 9 中针对g m l 的可视化提出了3 种解 决方案，在这3 种方案中，作者主要基于s v g 的解决方案进行了阐述。在文献 1 0 中，研究了矢量标记语占( l ) 的特点，使用可扩展样式语占x s l t ，将 g m l 点状要素、线状要素、面状要素的空日】对象转换成v m l 图形，实现了在i e 浏览器中矢量地图的直接显示。但是c n s t d f v c t 的瑚l 表征空间数据，基于 w l 的可视化并未涉及。 基于x m l 或g m l 的空日j 数据的数据库存储问题的研究。在文献 1 1 中，分析了 现有x m l 数据存储技术，根据g m l 的特征，提出了伽l 数据存储策略以及实现 技术，重点分析和讲解了基于n x d 技术来存储g m l 数据策略。文献 1 2 提出了 一种将g m l 文档存储到空间数据库的存储映射模型g 2 s d b 。但是基于c n s d t f - - v c t 的) ( m l 网络空间交换数据格式的存储技术还没有相关文献的研究。毕竟基 于x m l 或g m l 的空间数据的数据库存储还属于一个崭新的领域，目前还没有一 个比较完好的技术方法，来实现如同关系数据库功能的基于x m l 或g m l 数据库 系统。 基于蹦l 或g m l 的地理空间数据的安全性研究较少。当前国内外研究者更多的 是探讨存储于数据库服务器端的安全性，认为基于煳l 的空间数据的关系数 据库存储方式，在成熟关系数据库存储下，安全性肯定高。而忽略了基于s v g 6 中南大学硕十学伊论文 第一章绪论 或l 的空间数据可视化策略，在客户端矢量化显示时空间数据暴露的安全 性问题。从当前文献参考中，对客户端以基于v m l 或s v 6 显示的空间数据的安 全性研究很少。 在基于互操作标准的x m l 、g m l 等格式传输的w e b g i s 中，由于标志码以及文本 格式本身占用的空间较大，数据的冗余很大，从而出现了对数据的压缩问题 探讨，在此方面的研究文献中研究涉及较少。 总之，从国内外的研究现状来看，基于x m l 的w e b g i s 应用的研究才刚刚起步、 还没有成熟的产品出现、还有很多问题急需解决。因此要实现基于x m l 的w e b g i s 全面应用还需要一段的时间，还有很多进一步的工作要完成。笔者就是基于上述 问题的研究现状及存在的问题，进行了较深的探讨和实现，并展开了本论文的实 施和撰写。 1 2 研究流程与思路 研究思路及流程如图1 - 1 所示： o 1 、研究初期主要对当前国内外现行的w e b g i s 的相关技术进行了调研和取 证，查阅了相关文献资料，并对其进行了比较分析，找出了w e b g i s 技 术的发展瓶颈，同时查阅了大量的x m l 技术资料，提出了基于x m l 的 w e b 6 i s 解决方案。并对当前基于x m l 的w e b g i s 的研究现状进行了综述， 找出不足，这也是本论文研究的出发点与根源。， 2 、针对当前国内g i s 平台的互操作难的问题，同时又要考虑到能被当前网 络技术所支持，提出了基于x m l 来表征我国国家空间数据交换格式 ( c n s d t f ) ，用x m ls c h e m a 技术实现地理信息数据建模。 3 、针对当前大多数g i s 软件获取x m l 格式数据，采用的是数据转换的方式， 笔者分情况探讨，对已有的矢量化数据格式自我开发了数据格式转换软 件，对基于x m l 的空间数据在自然状态下的矢量化编辑，自我开发了基 于v m l 的i e 绘图软件，极大方便了用户对表征地理数据的x m l 格式的 采集、获取和编辑。 4 、考虑到表征地理数据的x m l 格式存储问题，提出了基于m ss q l2 0 0 0 关 系数据库的存储方式，构建了空间数据库的映射模型，解决了当前基于 x m l 的空间数据，在关系数据库中存储难的问题。 5 、针对当前h t m l 超文本链接标记语言不支持矢量图显示的问题，提出了 基于v 札矢量图显示方式，并在此基础上实现了客户端图形缩放、全屏、 链接和查询等功能。 7 中南大学硕七学伊论文第一章绪论 阅读和收集相关文献和资料 阅读、分析当前国 整理和分析 从网上和图 内外w e b g i s 的现肌、l 和书馆查阅相 状。找出不足 c d s d t f 等资料 关地理资料 i ) c m l 资料之诠释 上 基于c n s t d f - v c t 的x 札s c h e m a 规则，并验 证表征地理数据的y j a l 文件 上 获取表征地理数据的x m l 数据格式的方法 上上 数据格式转换；基于l 的i e 绘图软件 的设计与实现 l j 探讨基于s q l 2 0 0 0x m l 的空间数 据存储方式 l 基于b s 构架所表征地理数据的x m l 数 据格式的矢量图形显示与图形操作 j 基于上述理论，创建基于x 札的 w e b g i s 应用实例中南大学 w e b g i s 系统 图i - i 研究思路图 6 、基于上述理论，创建基于l m l 的w e b g i s 应用实例中南大学房产管 理w e b g i s 系统。 1 3 论文架构及内容 8 中南大学硕士学位论文第一章绪论 本论文共分成八个章节，对于章节描述主题安排分别如下： 1 ) 、第一章绪论，主要对论文的研究目的、研究流程和思路进行了介绍。在 此章节比较了当前w e b g i s 的实现技术自各的优缺点，及分析了w e b g i s 发展的瓶 颈，综述了当前基于x m l 的w e b g i s 研究现状。 ， 2 ) 、第二章x m l 及s c h e m a 技术之简述，主要对x m l 及s c h e m a 技术加以剖析 及对各个模块的功能进行分析。从而为后面的章节做好铺垫。 3 ) 、第三章基于捌l 的e n s d t f - - v c t 之构模，主要内容有：地理信息建模的 概念，基于x m l 的空间数据表达，用) 6 1 l s c h e m a 技术建模的必要性及对其建模的 具体实现，从而使c n s d t f - v c t 成为适合网络传输的x m l 格式。 4 ) 、第四章基于x m l 的空间数据之获取，主要讲述基于x m l 的空间数据的获 取问题，由于目前6 i s 平台还没有支持或完全支持生成和编辑基于x m l 格式的地 理空间数据格式。笔者集结两种方法，即编程实现数据格式转换软件和基于v 虬 的i e 绘图软件。 5 ) 、第五章基于l 的空间数据之可视化，主要讲述了基于v m l 的空间数据 可视化的问题。由于当前客户端浏览器如i e 还不能支持矢量图形的显示，而l 是微软公司i e 浏览器内嵌的一个能显示矢量图的插件。笔者基于当前现状，实 现了基于m i f 数据格式和基于x 札的空间数据在i e 浏览器的可视化。 6 ) 、第六章主要对基于x 札的空间数据的数据库存储、访问与安全性进行了 探讨。笔者构架了基于m ss e r v e r 2 0 0 0 的空间数据的关系数据库存储模型，能很 好解决此问题。 7 ) 、第七章主要基于前面章节的讲述，实现了基于x m l v 儿的w e b g i s 解决 方案的校园房产管理系统的简单应用，从应用实践的角度，验证了其可行性。 8 ) 、第八章总论与展望，主要总结论文所取得的成果，并对今后论文研究内 容及基于煳l v 札的w e b g i s 理论及应用实践提出了笔者的想法和展望。 1 4 本章小结 本章主要简述本论文的研究背景及动机，从实现技术的角度，说明了当前国 内外w e b g i s 的发展现状，并进行比较，罗列了各自不足。根据当前w e b g i s 技术 所存在的问题，阐述了基于x m l 的w e b g i s 研究意义，重点对基于x m l 的w e b g i s 国内外研究现状进行了综述，最后叙述了论文的研究流程及研究内容。 9 中南大学硕士学位论文 第二章x m l 及s c h e m a 技术简述 2 1x m l 简述 第二章x m l 及s c h e m a 技术简述 2 1 1 x u l 起源与定义 x m l w 3 c ( 1 9 9 8 ) 是e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( 可扩展标记语言) 的缩写， 它是一套规范，允许各行业自行定义适合本行业的标记语言，以方便数据存取、 处理、交换，转换等。w 3 c 组织制定x m l 杯准的初衷足，定义一种互联网上能 交换数据的标准。w 3 c 采取了简化s g m l 的策略，在s g m l 基础上，去掉语法定 义部分，适当简化d t d 部分，并增加了部分互联网的特殊成分。因此，x m l 也 是一种置标语言，基本上是s g m l 的一个子集。因为x m l 也有d t d ，所以x m l 也可以作为派生其它置标语占的元语占。因此在互联网世界x m l 的用途主要有 两个，一是作为元置标语言，定义各种实例置标语占标准；二是作为标准交换语 言，担负起描述交换数据的作用。x m l 在近两年获得了迅猛发展。它对i n t e r n e t 乃至工商界都造成了极大的震撼，有人甚至将其称为下一代互联网的基石“”。 2 1 2x m l 的主要特点与优越性 由于h t m l 难以扩展、交互性差、语义性差以及单向的超链接等特点，使 其在电子数据交换、数据搜索引擎等领域的应用存在着障碍，而v 几的出现就 是为了解决这些问题。x m l 语言可以让信息根据需要，自行定义标i 己及属性名， 也可以包含描述法，从而使x m l 文件的结构可复杂到任意程度。良好的数据描 述方法、可扩展性、半结构化、跨平台是x m l 主要的特点。这是因为“l 是 用s g m l ( 通用标记语言) 所书写的。因此，x m l 的优势性主要体现如下以个 方面【1 4 】： ( 1 ) 、异质系统日j 的通信 由于计算机世界的无政府性、盲目性，造成了当今不同企业之间，甚至企业 内部的不同的部门之间存在诸多不同的系统。要想在这蝗异质系统之间进行通信 或交换数据，通常需要使用相应的专门软件。x m l 的出现，哪些必须依靠特殊 软件才能进行通信的系统之间，可以方便地通过x m l 来做信息交流。x m l 格 式非常简单易读，对于各种类型的资料，不论文本数据还是关系数据库数据，都 中南大学硕士学付论文第二章x m l 及s c h e m a 技术简述 能标注。在商务来往的公司之间，只要他们都用x m l 做中介格式，用不担心看 不懂彼此所传输的资料格式，部可以准确无误地进行通信。 ( 2 ) 、结构化和集成不同来源数据 x m l 是处理大型和复杂的文档的首选，因为数据是结构化的这不仅使用 户可以指定一个定义了文档中的元素的词汇表，而且还可以指定元素之间的关 系。可以根据多种来源集成数据并将其作为一个文档来显示。数据还可以马上进 行重新排列。数据的各个部分可以根据用户的操作显示或隐藏。当处理大型的信 息仓库，比如关系型数据库时是极为有用的。 ( 3 ) 、可自设计特定领域的标记语言和自描述数据 x m l 使个别的行业( 如音乐、化学等) 可以随意定义自己领域的标记语言。 有了这些语言，这个领域的实践者可以相互交换短文、数据和信息，而不必担心 接收方是否有特殊的、专用的软件来创建数据。另外，为不同的领域创建单独的 标记语言不会导致软件很庞大，或者变得没有必要的复杂。可能读者对电子工程 图表不感兴趣，但是这对于电子工程师却不然。x m l 可以让电子工程师绘制电 路图，同时让作曲家标记乐谱，并且互不冲突。任何领域都不需要注意浏览器厂。 商的特殊支持或增加复杂的插件。 2 1 37 j i l 标准体系 虽然x m l 标准本身简单，但与x m l 相关的标准却各类繁多，w 3 c 制定的 相关标准就在二十多个，采用x m l 制定的重要的电子商务标准就有十多个、这 一方面说明x m l 确实是一种非常实用的结构化语言，并且已经得到广泛应用； 另一方面，这又为学习了解这些标准带来一定的困难，除了标准种类繁多外，标 准之间通常还互相引用，特别是应用标准，它们的制定不仅仅使用的是x m l 标 准本身，还常常用到了其他很多标准。对某一特定的应用领域哪些标准是重要的 昵? 哪些标准是基础的，被其他标准广泛引用呢? 这些标准之间的相互关系如何 呢? x m l 标准的体系是怎样的呢? x l l l 标准体系分为元语言标准、基础标准、 应用标准三个层次“，如图2 - 1 所示。 随着x m l 成为数据表示和数据交换格式的标准，许多的研究机构和组织都纷 纷以x m l 为基础来建构通用的或行业的x m l 相关标准，这股浪潮已经势不可挡。 我们相信x 札相关技术与标准将在电子商务、电子政务及产业电子化方面扮演越 来越重要的角色。 中南大学硕士学伊论文第二章x m l 及s c h e m a 技术简述 2 2s c h e m a 技术简述 x m ls c h e m a w 3 c ( 2 0 0 0 a 一2 0 0 0 c ) 是一种描述信息结构的模型。它是用来定义 x m l 文件的文本结构、数据类型等x m l 文件描述规则的。它为一类文档建立了一个 模式，规范了文档中的元素( t a g ) 和文本( t e x t ) 可能的组合形式它不仅包括了 d t d 能实现的所有功能，而且它本身就是规范的x m l 文档基于这个本质的变化， x m ls c h e m a 提供了一系列的新特色。大大弥补了d t d 的不足，与d t d 相比x m l s c h e m a 具有以下显著的优点： 元语言 标准 基 础 标 准 应 用 标 准 s g m l i7 i x m l f 一 一 工 一 回 s c h e m a li n a m e s p a c e i 围困回回 回 回国固甲 上 回 l x h t m l il c c p p ll m p a yl | nf i s v g ll h d m il b i z t a l k l i c e b l i s m i l i i w a p l i e b x m ll iw a i i 园 l m a t h m ll l v x m l il p m i i v m l i 图2 1x m l 标准体系结构 丰富的数据类型。x m ls c h e m a 支持的数据类型包括：数字型、布尔型、 整型、日期时间、u r i 、十进制数等等。而且它还支持由这些简单的类 型生成更复杂的类型。 可以由用户自定义数据类型，称为a