（计算机应用技术专业论文）基于xml的万维网地理信息系统的研究.pdf

摘要 随着w e b g i s 广泛的应用，不可避免地出现地理信息孤岛，特别是在实施数 字地球战略计划中，这一问题越来越突出。因此，实现异构地理信息系统之间的 数据共享、分布、互操作以及标准化的任务成为新的挑战，它需要寻求新的技本 来解决w e b g i s 开放性的思路，克服传统互联网上固有的障碍。) 几技术被称 为是互联网领域的一次革新，它将创造性地发展w e b g i s 。 论文是在作者近两年来的理论学习和实践应用的基础上形成的，其主要内容 有以下几个方面： 首先讨论了x m l 的基础知识，包括w e b 语言的发展，x m l 的特点和主要 应用。其次在对w e b g i s 体系特点、发展现状进行深入分析的基础上，剖析了目 前w e b g i s 开发面临的网上数据发布、数据互操作、数据挖掘和数据管理等方面 的问题，提出了地理信息孤岛数据模型，以及指出w e b g i s 要想有长足的发展则 必须走开放的道路，符合o p e n g i s 规程。 论文对基于x m l 的w e b g i s 进行了深入地研究。伴随x m l 发展起来的地理 空间模型标记语言g m l ，为空问数据表达奠定了基础。在此基础上，本研究实 现了x m l 描述复杂的空间数据结构；实现了利用x m l 的应用标准资源描述框 架( r d f ) 表达地理空间元数据：提出了利用基于x m l 的万维网接口定义语言 ( w i d l ) 技术，实现异构w e b g i s 系统之间互操作模型的构建；创造性地构建了 基于g m l 的w e b g i s 应用系统的层体系结构模型，实现了w e b g i s 应用系统比 较完善的建设方案，对客户端和服务器端的关键技术进行了深入的研究，通过实 例展示了w e b g i s 应用系统中浏览器图形的显示，对服务器端应用层给出了使用 移动代理模型，使得w e b g i s 应用系统具有扩展性、开放性。 关键宇：x m l ，w e b g i s ，元数据，互操作，层模型 a b s t r a c t w i t ht h ew i d e ra n dw i d e r a p p l i c a t i o n o fg i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o n s y s t e m ) ，i s o l a t e dg i si s l a n d sc o m ei n t ob e i n gi n e v i t a b l y t h e s es i t u a t i o n sb e c o m e w o r s ei nt h ep r o c e s so f i m p l e m e n t i n gg l o b a ls t r a t e g i cp l a n o f d i g i t a le a r t hi ti sa n e w c h a l l e n g ef o rw e b g l s t od e a lw i t h g e o s p a t i a ld a t as h a r i n g ，d i s t r i b u t i o n ，i n t e r o p e r a t i o n a n ds t a n d a r d i z a t i o ni ti sp e r f e c t l ye s s e n t i a lf o rw e b g i st o e x p l o r eak i n do fn e w t e c h n o l o g y ，w h i c h c a nr e s o l v et h e o p e n i n gp r o b l e mo fw e b g i s ，a n da l s o c a r l o v e r c o m et h ei m p l i c i tl i m i t a t i o no f i n t e r n e t x m li si n i t i a l e dar e v o l u t i o ni nw w w f i e l di tw i l lr e m o d e lw e b g i si nac r e a t i v ew a y a f t e ro v e rt w oy e a r st h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o n , ig o ts u c h a c h i e v e m e n ta sb e l o w ： d i s c u s sx m lb a s i ck n o w l e d g e , i n c l u d i n gt h ed e v e l o p m e n to fw e bl a n g u a g e , c h a r a c t e r i s t i ca n d m o s t l ya p p l i c a t i o n o fx m l t h et e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f w e b g i sa n di t s d e v e l o p i n gs t a t u sa r ea n a l y z e di nt h ed i s s e r t a t i o n o nt h eb a s i s ，i t p o i n t so u t t h en e w c h a l l e n g e sw e b g i s i sf a c i n go fo nd a t ai s s u a n c eo ni n t e r n e t ，d a t a i n t e r o p e r a t i o n d a t am i n i n ga n dd a t am a n a g e m e n ta n ds oo n i tp r o p o s e sam o d e lo f i s o l a t e dg i si s l a n d si ta l s oi n d i c a t e st h a tw e b g i sm u s tt r a c kt h eo p e n i n gw a y ， m e a s u r i n gu po p e n g i s r e g u l a t i o n s i nt h ed i s s e r t a t i o n , w e b g i sb a s e do nx m li sd e e p l ys t u d i e d i ti n d i c a t e st h a ti t i s f u l l yp o s s i b l e f o rx m lt od e s c r i b e c o m p l i c a t e dg e o s p a t i a l d a t as t r u c t u r e g e o s p a t i a lm o d e ll a n g u a g e ( g m l ) b a s e d o nx m li st h ef o u n d a t i o no f g e o s p a t i a ld a t a e x p r e s s i o n ；i tp r o p o s e san o v e li d e aa b o u th o w t oe x p r e s sg e o s p a t i a lm e t a d a t aw i t h r d f ；a na p p l i c a t i o n s t a n d a r do fx m lw l d lt e c h n i c a lm a k e si t p o s s i b l e t o i n t e r o p e r a t ea m o n gd i f f e r e n tw e b g i ss y s t e m s t h ed i s s e r t a t i o nc o n s t r u c t sas y s t e m s t r u c t u r em o d e lo fw e b g i sa p p l i c a t i o nb a s e do ng m l ，i tp r e s e n t sar o u n d e da n d c o n s t r u c t i v e “l a y e r s c h e m e o fw e b g i s a p p l i c a t i o ns y s t e m , e m p h a s i z e s t u d i e d p r i m a r yt e c h n o l o g y i nt h ec l i e n t sa n ds e r v e r s ；i ts e t so u ti n s t a n c e s ，t os h o wt h e c o n s t r u c t i v e p r o c e s sa n dt e c h n i c a l m e t h o da b o u tg r a p h i c s d i s p l a yo nb r o w s e ro f w e b g i sa p p l i c a t i o n i tm a k e st h ea p p l i c a t i o ns y s t e me x t e n s i b i l i t ya n de x o t e r i cw i t h m i d d l em o b i l e a g e n t ， j i ns h i s h u a n g ( c o m p u t e rs c i e n c ea n da p p l i c a t i o n ) d i r e c t e db y p r o f c h e n gj i n g y u n k e yw o r d s ：x m l w e b g i s m e t a d a t a ，i n t e r o p e r a t e tl a y e rm o d e l 论文独创性声明 y6 、4 0 8 9 1 本论文是我个人在导师指导下进行的影f 究工作及取得的研究成 溧。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他 机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名：日期 论文使用授权声明 本人同意上海海运学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以上网 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段 保存论：之。保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名： 导师签名日期 基于叽的万维网地理信息系统的研究 第一章绪论 1 1 地理信息系统发展概述 g i s ( g e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m 地理信息系统) 是一门集计 算机科学、信息科学、现代地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空 间科学和管理科学为体的新兴边缘学科。它是以地理空间数据为基础，采 用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究 和地理决策服务的计算机技术系统。 g i s 最早起源于2 0 世纪6 0 年代“要把地图变成数字形式的地图，便于 计算机处理分析”这样的目的。1 9 6 3 年，加拿大测量学家r ft o m l i a s o n 首 先提出了g i s 这一术语，并建成世界上第一个c g i s ( 加拿大地理信息系统 c g i s ) ，用于自然资源的管理和规划。那时的g i s 注重于空间数据的地学处 理。2 0 世纪7 0 年代以后，随着计算机软硬件水平的提高，以及政府部门在 自然资源管理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求， g i s 得到了巩固和发展。进入2 0 世纪8 0 年代，g i s 的应用领域迅速扩大， 商业化的软件开始进入市场，其应用从基础信息管理与规划转向空间决策支 持分析，地理信息产业的雏形开始形成。2 0 世纪9 0 年代以后，伴髓着计算 机技术和网络技术的迅猛发展，g i s 的应用也目趋深化和广泛，在国土资源、 农业、气象、环境、城市规划等领域成为常见的工作平台。尤其是t 9 9 8 年 前美国副总统戈尔提出“数字地球”的概念以来，g i s 在全球得到了空前迅 速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。 我国g i s 的发展自2 0 世纪8 0 年代初开始，以1 9 8 0 年中国科学院遥感 应用研究所成立全国第一个g i s 研究室为标志，经历了准备( 1 9 8 0 1 9 8 5 年) 、发展( 1 9 8 5 1 9 9 5 年) 、产业化( 1 9 9 6 年以后) 3 个阶段。尤其是近年来， 国内出现了不少优秀的国产g i s 软件。 近年来随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展，g i s 技术也得 到了迅速的发展和更广泛应用，并日趋与主流i t 技术融合，成为信息技术 发展的一个新方向。利用i n t e r a c t 技术，在w e b 上发布空间数据，供用户浏 览和使用，是g i s 发展的必然趋势。i n t e r n e t 用户可以从w w w 的任意一 个节点，浏览网络g i s 站点上的空闻数据、制作专题图、进行各种空间检索 和空间分析，这就是基于、 ，、 n 的地理信息系统( w e b g l s ) 1 1 1 。w e b g i s 显 然要求支持i n t e r n e t i n t r a n e t 标准，具有分布式应用体系结构。它可以看 做是由多个主机、多数据库与多台终端通过i n t e r n e t i n t r a n e t 技术组成的 网络，其中网络c l i e n t 端为g i s 功能层和数据管理层，用以获取信息和实施 莲子x m l 的万维网地理信息系统的研宄 各种应用，网络s e r v e r 端为数据维护层，提供数据信息和系统服务。体系 上的革新与发展使得w e b g i s 具有以下的特点f 2 1 ： ( 1 ) 超空间的信息共享：客户可以同时访问多个位于不同地方的服务 器上的最新数据，而i n t e r n e t i n t r a n e t 所具有的技术优势极大的方便g i s 的数据管理，使得分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。 ( 2 ) 平台独立性：无论服务器客户机是何种机器，无论w e b g i s 服务 器使用何种g i s 软件，由于使用通用的w e b 浏览器，用户就可以透明地访问 w e b g i s 数据，在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据 的协同处理与分析，实现远程异构数据的共享。 ( 3 ) 降低系统成本：普通g i s 在每个客户端都要配备昂贵的专业g i s 软件，而用户使用的经常只是一些最基本的功能，这实际上造成了较大的资 源浪费。w e b g l s 在客户端通常只需使用w e b 浏览器( 有时要加一些插件) ， 其软件成本与全套专业g i s 相比明显要节省得多。 ( 4 ) 用户操作简单：要广泛推广g i s ，使g i s 系统为广大的普通用户 所接受，就要降低对系统操作的要求。通用的w e b 浏览器无疑是降低操作复 杂度的最好选择。 ( 5 ) 平衡高效的计算负载：传统的g i s 大都使用c s 结构的处理方式， 其处理能力完全依赖于客户端，效率较低。当今一些高级的w e b g i s 能充分利 用网络资源，将基础性、全局性的处理交由服务器执行，而对数据量较小的简 单操作则由客户端直接完成。 ( 6 ) 良好的功能扩展：w e b g i s 很容易跟w e b 中的其它信息服务进行无 缝集成，可以建立灵活多变的g i s 应用。 ( 7 ) 提高社会生产力：将企业成员的交流合作与g i s 专业操作有机结 合，构成企业群体生产力。 由于w e b g i s 的优点和互联网日益成熟和普及，人们越来越关注w e b g i s 的研究、开发和应用，目前已有多家g i s 软件开发商推出了他们的w e b g i s 产品f 2 l ，如：美国e s r i 公司的m a po b j e c t s i n t e r n e tm a ps e r v e r ( i m s 军玎 a r c v i e wi n t e r n e tm a ps e r v e r ；美国m a pi n f o 公司的m a pi n f op r e s e r v e r ： 美国a u t o d e s k 公司的a u t o d e s km a pg u i d e ；美国i n t e r g r a p h 公司的 g e o m e d i aw e bm a p ：中国武汉大学的i n t e r n e t g e o s t a r 等等。 w e b g i s 产品市场竞争激烈。目前，这些w 曲g i s 软件都以界面、操作 等方面吸引用户，改变了只有专业人员才能操作g i s 软件的局面，有力的促 进了g i s 的大众化。w e b g i s 的体系结构图如图l l 所示。 基丁- x 儿的万维网地理信息系统的研究 图1 1w e b g i s 体系结构图 目前，面向i n t e m e t 开发的后台服务器几乎都采用原有的g i s 软件，附 加一些调度和监控程序完成，而不是重新开发一套服务器程序。i n t e m e t 网 络数据存取主要使c g i 方式、s e r v e r a p i 、基于j a v a 编程等方式。由于这些 方式的效率不高，因而限制了其应用范围，下面是主要g i s 厂商网络化解决 方案比较图1 - 2 3 1 。随着w e b g i s 应用的普及，人们对空间数据在w e b 上的 共享及交互提出了更高的要求，社会化g i s 的呼声则要求g i s 厂商必须放弃 各自为阵的w e b g i s 框架，使g i s 能真正成为开放性的系统。现有互联网上 已有的障碍，也使得w e b g i s 暴露出它构建在现有i n t e m e t 上的局限性。 i e s 砌 i n t e r g r a p hb e n t l ym a p i n f 0 lg i s 产品厂商 图形属性图形属性图形属性图形属性 组大型主机网络 网工怍组网络 模 客户德务器 式i n t e r n e t 访文件共享 问数据服务器 模远程自动化 式 分布式对象 j a v a 访独立服务器 问c g i 方式 接n s a p i 口 玛a p i a s p a t ) o j a v a 图【2 主要g i s 厂商的w e b g i s 疗案 基于x v l l 的万维网地理信息系统的研究 现有w e b g i s 存在的局限性主要体现在以下几个方面【5 i ： ( 1 ) 网络语言h t m l 数据的显示样式是静态的，缺乏数据语义描述和 可扩展性。对多源性、多语义性和获取数据手段的复杂性特点的空间数据而 言，h t m l 则显得无能为力，更不用说w w w 空间数据的查询和整合。 ( 2 ) 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，数据共享成为w e b g i s 开发的瓶颈。 ( 3 ) 现有的w e b g i s 各自为阵，空间数据表达和系统体系存在异同，数 据处理、共享等不畅通，违背了o p e ng i s 规程，抛弃“数字地球”等数字 化观念的构想。 ( 4 ) 空间数据的组织与管理需要数以千计的部门共同来协调，而空间元 数据则是解决这一问题的关键，现有的w e b g i s 缺乏对元数据的有力支持。 因此，w e b g i s 必须凭借新的技术以适应w e b g i s 的发展。这种新的技术 则要以w e b 空间数据的表达为目标，寻求更能适合空间数据表达的互联网语 言。x m l 的出现则为w e b g s 开创了新的局面。 1 - 2 基于x m l 的w 曲g i s 研究现状 x m l 是可扩展标记语言【4 i ( 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。它提 供了半结构化数据的格式，可以通过独立运行程序的方式来共享数据。同时， x m l 又是一种自动描述信息的标准语言，它能够使计算机通过i n t e m e t 的强 大功能把信息传递到各种应用系统。 x m l 继承了s g l v 儿具有的可扩展性、结构性及可校验性，同时有具有 自己的特征，与h t m l 语言相比，主要优势表现在以下几个方面【6 j ： ( 1 ) 内容与形式的分离：在h t m l 中数据内容和形式混合在一起，这 样，当数据的表现形式需要改变时，整个结构、内容也随之改变。对于x m l 文档而言，标记是包含信息的，比如关键字，继承关系等，这些信息对数据 的检索、描述将起到极大的简化作用。利用x m l 的这一特性，当数据的表 现形式有所改变时，仅需要修改从x m l 文档中分离出的、用于描述数据表 现形式的样式单就可以。 ( 2 ) 可扩展性：h t m l 不允许用户自行定义它们自己的标识或属性， 而在x m l 中，允许程序员制定自己的标记集，允许一个行业或某一特定的 领域制定通用的标记集。这样x m l 就比较容易的适应每一个领域而不需 要对语言本身内容做较多的修改。 ( 3 ) 跨平台移植性：x m l 语言可以定义备种数据如文本、图像、声 基于x d l 的万维网地理信息系统的研究 音等。虽然这些数据的格式不同，但x m l 能够通过一种用于交换数据格式 的文件，来处理有x m l 标注的各种数据，从而实现不同格式数据的跨平台 交换。 ( 4 ) 自描述性：x m l 良好的自描述性使得数据能够在不同的应用程序 中进行分析处理。并且，人们可以通过标记以及元素之间的关系，很清楚的 看出数据要表达的内容。 正是由于x m l 这些在i n t e r n e t 上的优势，使得x m l 在各行各业得到广 泛研究与应用。各大软件商也将x m l 应用于自己的产品中。开放式地理信 息协会o c _ r c ( o p e n g i sc o n s o r t i u m ) 也制订了用于w e b g i s 的一个基于x m l 的语言：g m l ( g e o g r a p h i cm a r k u pl a n g u a g e ) 。 在w e b g i s 中引进x m l ，其优越性和作用是十分巨大的，主要表现在 以下几个方面p 1 ： ( 1 ) 有助于实现地理空间数据的标准化、结构化。地理数据可被x m l 唯一地标识，便于网上查询和搜索，便于信息参与数字地球的资源共享，提 高w e b g i s 服务的互操作性，减少了服务器和客户之间的频繁交互，从而提 高g i s 用户的互操作速度。 ( 2 ) x m l 具有数据来源的多样性和多种应用的灵活性、柔韧性和适 应性。x m l 可以将不同来源的结构化的g i s 数据进行合并、集成，客户获 得x m l 数据后，可以用以开发多种形式的w a l l g i s 应用软件，也可用于测 量、制图、空间分析和地理建模等本地地理计算和二次处理，扩展x m l 与 g i s 数据的多方面应用。 ( 3 ) 由于内容与形式的分离，x m l 只描述g i s 数据本身，数据的具体 表现形式可利用样式表语言进行转换，使地理信息能根据客户的配置和实际 情况动态地表现。 ( 4 ) 用x m l 在现有的w e b 上传输g i s 数据具有可行性，不需要改变 网络基础，利用原有的h t t p 协议，成本低。 ( 5 ) x m l 具有开放的标准和众多软件公司的支持。由w 3 c 制订的 x m l l 0 版已经发布，与处理x m l 相关的语言、接口等部件也由w 3 c 统一 提供标准。微软、网景和众多数据库软件国际企业已经并将继续为x m l 提 供支持和服务。o g c 也制订了用于w e b g i s 的一个基于x m l 的语言：g m l ( g e o g r a p h y m a r k u p l a n g u a g e 地理标识语言) 。 国外基于x m l 的w e b g i s 研究已取得较好的成果】。比较突出的是 o g c 己制定了互联网地理模型语言g m l ，用于描述互联网上的地理空问数 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。国外g i s 软 件厂商也抓住这一机会，推出自己基于x m l 的w e b g i s 产品。如e s r i 公司 基于x m l 的万维阿地理信息系统的研究 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。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0 g c 的g m l 标准。资料表明该公司的g e o m e d i a 和g e o m e d i a p 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 a w 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。 在国外应用平台方面，也取得可喜的成效。g i s 软件开发商都推出了他 们的w e b g i s 产品，如：美国e s r i 公司的m a po b j e c t s i n t e r n e tm a ps e r v e r ( i m s ) 和a r c v i e wi n t e r n e tm a ps e r v e r ：美国pi n f o 公司的m a p n f o p r o s e r v e r ；美国a u t o d e s k 公司的a u t o d e s k 帅g u i d e ；美国i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i aw e bm a p 等等。在各行各业中开始应用，开发了众多的 w e b g i s 系统。如：美国纽约州应用w e b g i s 系统通过电视有线网，向公众发 布城市和土地等信息。 国内基于x m l 的w e b g i s 研究处于起步阶段【2 3 】。目前，构建在x m l 上的w e b g i s 产品不多。 在国内应用平台方面，w e b g i s 产品初见成效，如中国武汉大学的 i n t e r n e t g e o s t a r ；国家遥感应用工程技术研究中心推出的地网( g e o b e a n s ) 。 这些民族软件大力的推动我国w e b g i s 的发展。在行业应用方面也初显轮廓。 如：国家水利部水文局w e b 环境防汛会商系统，香港旅游饮食地理资讯系统 等等。 1 3 论文研究的应用价值 随着i m e m e t i n t r a n e t 应用的迅速普及和技术的日益发展，特别是国际上 “数字地球”研究的兴起，以及建立“国家空间数据基础设施”方案的提出， 原先基于c s 结构的g i s 面临着丰富的、具有无限潜力的崭新空间。顺应这 一趋势的w e b g i s 必然是g i s 能充分施展才能、提供更为有效服务的发展方 向。以现有的i n t e r n e t i n t r a n e t 架构为基础，建立基于b s 的w e b g i s 服 务能够充分利用大量的w e b 资源，向更为广大的g i s 用户提供更为广泛、方 便的地理空间信息服务，这己经成为目前国内外g i s 发展的潮流。尤其针对 现有网络的特点而提出的利用x m l 技术，己被包括e s r i 、i n e r g r a p h 和 m a p l n f o 等在内的主要g i s 软件提供商所普遍接受，并正成为新一代g i s 关 键的研究技术，成为他们抢占市场的动力。 在w e b g i s 中使用x m l ，是i n t e r n e t 和w e b g l s 面临的一些技术难点解决 最佳途径。w e b g i s 不仅受到g i s 技术的制约，它的发展还受到i n t e m e t 的 6 基于x m l 的万维网地理信息系统的研究 制约，如带宽限制、i n t e r n e t 相关技术的束缚等。所以w e b 技术的发展势必 会在某些程度上带动w e b g i s 的发展，特别是作为半结构化的元语言x m l ， 它在解决w 曲g i s 现有问题上则更是顺理成章。 使用x m l 作为空间数据表达、传输、存储的规范，空间数据编码的统 一以及数据互操作和共享成为现实，从而真正实现开放的空问地理信息共 享。w e b g i s 与x m l 结合优势明显，适应数字地球的潮流与中国的g i s 国 情，特别是当前大力发展中国的数字地球之际，意义尤其重大。这既是发展 的方向，也是机遇挑战，前景光明，必将进一步地推动我国g i s 产业的前进。 这些正是论文研究的应用价值。 1 4 论文研究的技术路线和主要内容 1 a 1 论文研究的技术路线 本文共分为5 个章节，主要对w e b g i s 现状的剖析，指出了其当前存在 的弊端，并从互联网技术m m l 的角度，对基于x m l 的w e b g i s 做了深入 的分析，提出了基于x m l 的w e b g i s 应用系统的体系框架，给出了整个系 统比较完善的建设方案，对关键的技术进行了研究。 第一章为“绪论”。简单介绍了g i s 的发展历程、局限性以及x m l 技术 应用于w e b g i s 的优点等等。接着描述了我们的工作目标、所作工作和论文 的组织情况。 第二章为“j g m l 技术理论”。本章主要研究了x m i 相关技术：文档类 型定义d t d 、x m ls c h e m a 、可扩展标识语言x s l 、x v i l 链接和查询、x m l p a r s e r 和x m l 与数据库技术的融合等等。 第三章为“w e b g i s 的概述”。本章首先对w 曲g i s 做了一般性阐述。接 着提出w e b g i s 信息孤岛数据模型，即现有w e b g i s 存在的问题，进而指出 了解决的途径，即提出了基于x 帆数据通讯的层服务模型，为下一章做了铺 垫。 第四章为“基于x m l 的w e b g i s 研究与实现”。这是本文的核心部分。 本章从五个方面对w e b g i s 的构建进行了研究与实现。首先阐述了基于x m l 的地理标记语言g m l ：接着从地理空间数据模型表达、地理空间元数据表 达、w e b g i s 软件互操作等方面，分析它们在基于x m l 技术上的实现；随 后利用这些技术，给出了基于g m l 的、b g i s 分布式体系模型以及相应的 客户端、服务器端的关键技术设计方案，重点研究了客户端浏览器的实现和 服务器端应用层移动代理的实现。 第五章“结论与展洹”。总结了本文的工作。就系统还没有考虑或做得不 7 基tx m l 的万维网地理信息系统的研究 完善的一些问题提出来做了相关的探讨，并对w e b g i s 系统发展进行了展望。 4 2 论文研究的主要内容 论文的主要工作如下： ( 1 ) 基于，x o c l l 的空间数据表达的研究。) g m l 的可扩展性赋予x i v l l 能 描述复杂的空间数据结构，实现了) g v i l 在空间数据的表达和非空间数据的集 成。 ( 2 ) 基于x m l 的空间元数据研究。v 皿是一种元语言，这一特性使得 它适合表达地理数据的元数据。w 3 c 己推出了元数据标准框架语法r d f ， 利用r d f 固定的模式和语法，实现了利用r d f 表达元数据。 ( 3 ) 基于x v l l 的w e b g i s 互操作的研究。互联网接口语言w l d l 是一种 元数据l m l 应用，利用w i d l , 设计了w e b 应用体系，实现了基于w l d l 的 w e b g i s 软件互操作。 f 4 ) 基于m 。的w e b g i s 体系模型的设计。构建了基于g m l 的w e b g i s 分布式体系模型。体系模型采用“联邦型”体系结构组织以g m l 表达的分 布式产品数据，既保证g m l 格式空间数据的分布式存储，又保持g m l 数 据服务器的自主性。每个g m l 数据服务器独立地维护全局的数据目录，以 建立产品信息在分布式环境里的联系，并动态保持存储在各个数据服务器中 数据的一致性。重点研究了客户端浏览器的实现和服务器端应用层移动代理 的实现，给出了设计方案。 论文期间发表相关的论文有：金世双，程景云基于x m l 的数据交 换系统的研究与实现计算机辅助工程，2 0 0 3 ，( 4 ) ：金世双，程景云基 于移动a g e n t 的w e b g i s 体系设计与开发上海海运学院学报，已投稿。 参与相关课题的项目有：皖南旅游资源开发管理信息系统，安徽省自然基金 项目，课题编号为2 0 0 0 j 1 0 8 9 ；地理信息系统课程建设研究，安徽省自然基 金项目，课题编号为1 0 0 3 6 5 ：上海必特信息技术有限公司承担的项目一一 福建省地质灾害应急管理信息系统的开发工作。 基于x 沌的万维同地理信息系统的研宄 2 1 ) 饥也概述 21 l x m l 发展历程 第二章x m l 技术理论 ) o 皿和h t m l 一样都是来自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 ，即 标准通用标记语言，简称s g m l 。早在w e b 出现之前s g m l 就已经存在。 它是一种用来标记描述文档资料的通用语言，它包含一系列的文档类型定义 ( d o c u m e mt y p ed e f i n i t i o n 简称d t d ) ，d t d 中定义了标记的含义，因而 s g m l 的语法是可以扩展的。s g m l 十分庞大，既不容易学，又不容易使用， 在计算机上使用十分困难。因此作为s g m l 一个子集h t m l 成为流行的w e b 标记语言 4 1 。 然而随着w e b 的应用越来越广泛和深入，h t m l 逐渐不胜大任，h t m l 简单的语法严重的阻碍了用它来表现复杂的形式。尽管h t m l 推出了一个个 新的版本，已有了脚本( j a v a s c r i p t 等) 、表格、c s s 等等表达功能，但始终 满足不了不断增长的需求，开发一种新的w e b 标记语言显得十分必要。由于 s g m l 过于庞大和复杂，不适于作为w e b 语言，作为s g m l 的一个子集讧l 就这样诞生了。 x m l 真正产生的标志是1 9 9 8 年2 月l o 日瑚l 1 0 标准正式发布为w 3 c 的建议( r e c o m m e n d a t i o n ) 。在x m l l 0 规范中对x m l 的概念和基本语法有 了完整的描述。更重要的是，它奠定了) 。j 【l 技术稳定的基石。有了l i l l 0 的标准，业界就可以推出支持x m l 的应用了。比如，最早的x m l 解析器是i b m 提供的x m l 4 j ，它在l 标准发布的第二天就同时推出，并在网络中免费下 载。该解析器一发布后就立刻得到了人们的极大关注，同时推动了x m l 的实 际应用和技术的发展。因此可以说，x m l l 0 标准是x m l 核心技术的核心。 x m l i 0 建议标准正式成为w 3 c 的建议已经有几年的历史了，在2 0 0 0 年1 0 月6 日经历了一次修改，成为了x m l l 0 第二版，它主要是修改了第一版中 的错误，同时成为了w 3 c 的标准。 2 i2 ) q d l 的内涵 x m l 是一种界定文本数据的标记语言。它曾经被人称作“w e b 上的 a s c i i 码”就像你可以使用自己喜欢的编程语言来创建任一种数据结构， 然后同其他人在其它计算机平台l 使用其他语言一样来共享。x m l 的标记 基于x m l 的万维同地理信息系统的研究 用来说明你所要描写的概念，而属性则是用来控制它们的结构。所以你可以 定义自己所设计的语法并同他人共享。从下面程序中可以体会它的含义。 上海海运学院 上海市浦东大道1 5 5 0 号 2 0 0 1 3 5 ( 0 2 1 ) 5 8 8 5 5 2 0 0 h t t p ：s h m t u ，e d uc n x m l 具有如下的特点： 自描述性，x m l 允许自定义标签( t a g ) ，因此标签可以包含丰富的 语义信息。 独立于平台和应用，x m l 的文档内容是基于u n i c o d e 的文本，适于网 络的传输。 半结构化( s e m i s t r u c t u r e ) ，不同纯文本中的数据，x m l 数据可以用 d t d 或者s c h e m a 来规范；但同时x v l l 表示的是一种层次型的数据， 因此比数据库更适合描述现实中的数据。 机器可处理的：相对完全无规则的文本，计算机容易处理x m l 文档。 同时相对无法表示语义的h t m l 文档，计算机比较容易理解x m l 文档 的语义，并且这种可读性对人同样适用。 可扩展性，等等。 2l3x m l 相关标准 有了x m l l 0 的标准，业界就可以推出支持z d l 的应用行业标准。可以 说，煳l 1 0 标准是x m l 技术的核心。x m l 作为一种元语言，提供的是描述 具体应用语言的基本方法。针对具体的应用领域需要制定相应的应用标准。 例如，具体的地理标记语言g m l 表示的语义，附加的语法约束等等。同时， 针对x m l 应用中的公用特征、方法或规则，w 3 c 制定了一些x m l 的基础标准。 基础标准规定了采用x m l 制定标准时的一些公用特征、方法或规则。如 x m ls c h e m a 描述了更加严格地定义x m l 文档的方法，以便可以更自动化的处 理勰l 文档。x m ln a f n e s p a c e 用于保证x m ld t d 中名字的一致性，以便不同 的d t d 中的名字在需要时可以合并到一个文档中。d o m 定义了一组与平台和 语言无关的接口，以便程序和脚本能够动态访问和修改x m l 文档内容、结构 及样式。x q u e r y 的目的是为了从w e b 文档中提取数据，提供一种灵活的查询 1 0 基y - x i v l l 的万维用地理信息系统的研究 机制。x p a t h 描述如何识别、选择、匹配x m l 文件中的各个构成元件，包括 元素、属性、文字内容等。x p o i n t e r 和x l i n k 标准，规定了有关定位、链接 方面的内容。c s s 被用来作为x m l 文档显示的样式标准。 x m l 已被广泛接受，大量的应用标准，特别是针对i n t e r n e t 的应用标准， 纷纷采用x m l 进行制定。在i n t e r n e t 时代，几乎所有的行业领域都与 i n t e r n e t 有关。而这些行业一旦在i n t e r n e t 上进行商业运作，都必然要有 其行业标准。这些应用标准往往采用x m l 来制定。当前较为重要的应用标准 主要包括：用于x m l 显示的标准：x h t m l ( 采用x m l 对h t m l 的重新定义) 、 s v g ( 有关矢量图形的) 、s m i l ( 有关多媒体同步显示的) 、a t h m l ( 有关数 学公式符号的) ：用于电子商务领域的标准：m i c r o p a y m e n t s ( w 3 c 制定的) 、 b i z t a l k ( m i c r o s o f t 发起的电子商务的s c h e m a 库) 、e b x m l ( 联合国u n c e f a c t 小组和o a s i s 共同发起的) 、p i p ( 由诸多i t 业的巨子组成的一个标准化组 织r o s e t t a n e t 的应用网络标准。) ，c y u m l 、x c b l 、t p a l t l 等等。涉及到各个应 用领域。 2 14m 应用技术 ( 1 ) 煳l 应用概述 数据存储格式的灵活性、可扩展性、高度结构化、便于网络传输是x m l 主要的四大特点，决定了其优势所在。由于x m l 能针对特定的应用定义自己 的标记语言，这一特征使得x m l 可以在电子商务、政府文档、报表、司法、 出版、联合、c a d c a m 、保险机构、厂商和信息交换等领域中广泛采用，根 据不同的系统、厂商提供各具特色的解决方案。 x m l 其实是原始数据供应商不需要考虑以后这些数据具体会有哪些用 途，只是尽量全面地考虑今后有可能会