（计算机应用技术专业论文）基于xml的电力系统图形信息表示的应用研究.pdf

华北电力大学硕士：学位论文摘要 摘要 目前，电力系统的图形信息表示的格式还没有统一的标准，不能实现不通系统问的 兼容和共享。针对图形模块构建过程中的种种难题，本文把目光转向了可扩展标记语言 x m l 和s v g ，其中s v g 是一种基于x m l 的描述矢量图形的文本格式语言。文中提出 了基于x m l 和s v g 的电力系统图形信息表示的方法，研究了s v g 在电力系统设备【刘 形化描述中的应用，并和i e c 6 18 5 0 的系统图结构模型结合起来，实现图形信息的标准 化。在次基础上，设计了基于b s 结构的电力系统图形发布系统模型的结构和工作流程， 实现了该系统与用户的交互查询功能，对客户端实时数据的动态展示进行了研究。 关键字：可缩放矢量图形s v g ，图形表示，实时数据，交互 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h eg r a p he x p r e s sf o r m a to fp o w e rs y s t e mh a sn o tb e e ns t a n d a r d i z e d i ti s n t c o m p a t i b l e ，a n dc a n n o tb es h a r e d t os o l v et h eq u e s t i o n si nt h ep r o c e s so f t h eg r a p hm o d u l e c o n s t r u c t i o n ，w ec h a n g e dt h ev i s i o nt oe x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e x m la n ds c a l a b l e v e c t o rg r a p h i c s s v gw h i c hi sb a s e do nt h ex m la n di su s e dt od e s c r i p tv e c t o rg r a p hi n t h ef o r mo ft h et e x t i nt h ep a p e r , am e t h o dt oe x p r e s st h eg r a p hi n f o r m a t i o no fp o w e rs y s t e m b a s e do nx m la n ds v gi sp r o p o s e d w ed i s c u s sh o wt ou s es v g t oe x p r e s st h ep o w e r s y s t e md e v i c e s g r a p hi n f o r m a t i o n ，t h e nr e s e a r c hh o et ou n i f yw i t h t i r ei e c 618 5 0d i a g r a m s t r u c t u r a lm o d e lt or e a l i z eg r a p hi n f o r m a t i o ns t a n d a r d i z e d o nt h eb a s eo ft h er e s e a r c h ，t h e p a p e rd e s i g n sam o d e lb a s e do nt h eb ss t r u c t u r e ，w h i c hi su s e dt oi s s u et h ep o w e rs y s t e m g r a p ht h r o u g hn e t w o r k t h es t r u c t u r ea n dt h ew o r kf l o wo ft h em o d e l a r ed i s c u s s e df i n a l l y ， t h em o d e lf u n c t i o ni sp a r t i a l l yr e a l i z e d ，f o ri n s t a n c et h ei n q u i r yo fe q u i p m e n ts i m p l ea t t r i b u t e i n f o r m a t i o n a tl a s t ，t h ep a p e ra n a l y s e sd y n a m i cd e m o n s t r a t i o no fr e a l t i m ed a t ai nt h ec l i e n t s b r o w s e r k e yw o r d s ：s v g ，g r a p he x p r e s s i o n ，r e a l t i m ed a t a ，i n t e r a c t i o n x i ey a k u n ( c o m p u t e ra p p l i e dt e c h n o l o g y ) d i r e c t e db yp r o f z h a ix u e m i n g 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于x m l 的电力系统图形信息表示 的应用研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工 作和取得的研究成果。掘本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名 日 期 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位硷文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名导师签名： 日 华北电力人学硕? 卜学位论文 1 1 背景 第一章绪论 应用软件的图形化是近十年来各领域计算机应用中的重要理论和丌发实践问 题之一，除了通常的计算机与用户交互操作的可视化以外，往往还包括对各专业领 域特殊需要的可视化。具体到电力系统中的应用，电力网局中心从下属各个厂站以 几次秒的速率收集数据，这些数据是实时变化的。为了能够及时了解电网系统的 运行状态，工作人员就需要及时对这些数据进行高效和正确的分析，以便做出相应 f 确的操作来h 向应电网状态的变化。但是面对枯燥和繁琐的数据，工作人员往往无 从下手，以致不能及时反应或做出错误的决定。图形相比于数据，有更强的直观性 和更好地针对性，因此对电力系统的图形化表示以及各利t 数据的图形化输出就成为 电力系统应用中可视化的重要内容。 步入信息时代，网络技术得到了迅猛的发展和广泛的应用，互联网不仅成为高 效的信息发稚渠道，同时也是人们获取信息的重要工具，尤为可喜的是它为电力系 统的信息网络传输与发布提供了一种崭新而有效的载体。由于人们对各种信息的需 求在不断增长，网络信息发柿逐渐成为互联网上最重要也是发展最为迅速的应用。 在电力系统中，通过互联网实时的获取各厂站图形化的信息显示也成为人们的需求 之一。 超文本标记语言( h t m l ，h y p e rt e x tm a r k u pl a n g u a g e ) 是目前互联网上应用 最广泛的语言，它是用于创建网页和进行信息发布的通用语言，它因简单、易学、 容易使用而流行至今。但是近年来，随着网络技术的应用越来越广泛和深入，、m l 表现过于简单、链路容易断、搜索不方便、可扩展性差、语义性差等缺点也越来越 明显，特别是其不利于表达矢量图形的缺点，使得电力系统中以矢量数据为主的图 元信息表示和与实际设备相关联的遥信、遥测等实时变化数据的显示面临许多难以 克服的技术难点。为了更好的适应网络发展应用的需要，万维网联盟( w 3 c ，w o r ld w id ew e bc o n s o r tiu m ) 专门设计了可扩展标记语言。x m i 。( e x t e n sibl e m a r k u p l a n g u a g e ) 。x m l 以其良好的数据存储格式、可扩展性、便于网络信息组织和网络传 输等优势，在很多领域得到了广泛的应用。x m l 不仅能够满足不断增长的网络应用 的需要，而且还能够确保数据在进行网络传输与交互时具有良好的可靠性和互操作 性。x m l 很好的解决了h t m l 在结构化文档描述上的缺陷，基于x m l 标准的可僻i 缩矢 量图形s v g ( s c a l a b lev e c t o rg r a p h ic s ) 标准的推出使得x m l 可以基于文本格式 描述矢量图形。 华北电力人学顶十! 学位论文 为了实现电力系统的无缝通信系统体系，国际电工委员会第5 7 技术委员会制 定了一个新的主要应用于变电站通信领域的协议i e c 6 1 8 5 0 ，即变电站通信网络和系 统协议1 1 1 。该协议提出了一个新型的变电站自动化体系结构，指出了变电站自动化 系统的发展方向。在采用i e c 6 1 8 5 0 的变电站自动化系统中运用了先进的网络通信 技术【2 】和语言，其中x m l 在变电站自动化通信系统中发挥着重要的作用，可以参考文 献 2 5 。变电站配置描述语言s c l ( s u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o nd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ，s c l ) 是一种基于x m l 的对变电站装置进行描述的语言 6 1 ，其中包括了变 电站所使用的主设备、相应的功能丌关及其拓扑连接等变电站主要系统功能模型， 但是没有并没有怼銮鱼塑虫的圣堡垒圈垂笪图型焦：垦塑塑羞垫堡焦：垦鲨堑地鲨：鎏 亘鲨壁图垄塞鲑的迸绁囱查：因此我们把x m l 和s v g 用于s c l 扩展，实现变r h ) , ! i j y j 线图和i g c 6 1 8 5 0 的信息模型结合，实现基于x m l 的电力系统可视化图形盟示。 鉴于电力系统图形化表示面临的难题以及x m l 技术和基于x m l 标准的s v c 技术 的优势，笔者提出了萎毛茎坠窖继坠蛰丕筮堡匮缅封匙蠡丞翌哩型旦堕塑堂虚螬鳓 的解决方案。1 丽_ 技术在电力系统图形化中的应用可以充分发挥其在数据表达、存 储和交换等方面的优势，解决目i 仃电力系统图形化过程中面临的问题。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 电力系统图形化发展的现状 目自，j ，国内很多监控系统图形模块的构建，或使用建立自己的组念软件，或从 国外引进全套监控系统平台1 7 】。使用自己建立的组念软件一般都是建立自己的图形 格式，大都不是很成熟，用起来很不方便，而且在兼容方面存在问题。从国外引进 监控系统平台，核心技术都不在自己，出了问题自己不能很好地解决，而且在移植 性和兼容性方面也很困难。 图元信息的描述方法是工业自动化生产过程中对生产现场进行图形监控的关 键部分，国内外的学者对这一领域进行了广泛的研究，并提出了许多图元描述信息 【8 j 。常见的图元描述方法主要有：a 采用面向对象的编程语言描述：b 采用类似 a u t o c a d 等绘图工具所使用的矢量图形格式描述；c 采用x m l 文件格式描述。这几 种图元描述方法都有各自的优点和缺点。 1 2 2x m l 的发展现状 国外对x m l 的研究起步较早，基于x m l 的应用研究也很多，推出了许多相关的 x m l 标准【9 1 ，例如x m l 在电子商务方面的应用标准e b m l 、在语音方面的应用标准 v o i c e m l 、在无线电方面的应用标准w m l 、在数学方面的应用标准m a t h m l 、在化学 华北电力人学硕十学位论文 方面的应用标准c m l 等。其中，与矢量图形表示相关的有g m l 、v m l 、s v g 等几种格 式，比较突出的是w 3 c 推出的基于x m l 的可f i _ | = 1 缩矢量图形s v g 。 地理标记语言g m l l l 0 1 ( g e o g r a p h ym a r k u pl a n g u a g e ) 是由丌放式地理信息系统 协会( o p e ng i sc o n s o r t iu m ，简称o g c ) 提出的基于x m l 的空问信息编码标准，得 到了许多公司的大力支持，如o r a c i e 、g a l d o s 、m a p i n f o 、c u b e w e r x 等。运用g m i 。， 封装的地理数据和图形解释是清楚分离的。g m l 基于x m l 用文本表示地理信息。山 于g m l 可看成是x m l 的一个具体的词表。g m l 封装了地理信息及其属性。g m l 基于 地理信息抽象模型，即空间实体特征及属性封装。g m l 封装了空间地理参考系统。 g m l 可以实现地理数据的分布式存储。g m l 只能描述空l 、白j 实体的矢量信息和属性， 具体显示的时候可采用两种不同的途径：第一种途径需要直接操作g m l 数据进行分 析并显示；第二种途径是把g m l 数据转换成相应的图形格式的数据，例如s v g 、v m i 及x 3 d 。然后由已经存在的支持这几种图形格式的软件进行显示。 向量标记语言v m l 【l oj ( v e c t o rm a r k u pl a n g u a g e ，简称v m i 。) 是由m i c r o s o f t 丌发的x m l 词表，i e 5 o 以上版本对v m l 提供支持。使用v m i 可以在i e 中绘制矢量 图形。v m l 具有以下优点：1 、基于x m l 标准。2 、支持高质量的矢量图形显示。3 、 由文本构成的图像，并可集成到| _ j t m l 。4 、支持交互与动画。 可缩放矢量图形s v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ，简称s v g ) 是w 3 c 组织正 式推荐的图形文件格式。s v g 是一种焦旦墨丛生塞描述三维图像的适壹? 它允许3 种 一一 一 形式的图像对象存在：矢量图形、点阵图像和文本。各种图像对象能够组合、变换， 并且修改其样式，也能够定义成预处理对象。文本是x m l 名字空间中的有效字符， 这些字符能被作为s v g 图像的关键字而存留在搜索引擎中。s v g 的功能包括嵌套变 换、路径剪裁、透明度处理、滤镜效果以及其他扩展，同时，s v g 图像支持动画和 交互，也支持完整的x m l 的d o m 接口。任何一种s v g 图像元素都能使用脚本来处理 类似于鼠标单击、双击以及键盘输入等事件。并且因为同w e b 标准兼容的缘故，s v g 还能够在同一个w e b 页面早凭着继承自x m l 的名字空间等特性来完成一系列交：互操 作。可以说，s v g 是g m l 和v m l 的一种综合，具有这两者的优点，在矢量图形的表 示中具有得天独厚的优势。此外，它是基于x m l 的一种文本格式的矢量图形格式， 因此也就继承了x m l 的跨平台的传输特性，可以用于网络图形传输。 电力系统中对图形处理的传统做法是采用j a v a 的a p p l e t 来完成j 。但是，由 于a p p l e t 的装载很慢，实时更新电力系统中遥测遥信的数据较复杂，而且a p i l e l 、 面这些图形的文件很大，传输起来要占用很大的带宽，这就给网络图形实时传输带 来了很大的难题。随着x m l 技术的不断发展，它在网络传输方面的应用得到了很大 的发展。但是，目前国内基于x m l 以及s v g 的图形表示方法的研究和构建在x m l 和 s v g 技术上的网络图形发布系统目前还很少见，其在电力系统中的实际应用也有待 进一步研究丌发。 1 华北电力大学硕+ 学位论文 1 3 研究的目的和意义 在电力系统中要涉及大量的接线图、潮流图等，同时存在着大量的遥测遥信数 据，这些数据和接线图中的电力设备图元相关联，并且是实时变化的，动态反应系 统中个设备状态的变化。在电力系统的监控系统中，客户端的o t j i ( 图形用户接口) 显示电厂的运行状态，所以客户端的图形界面是重要的人机信息交互窗口。如何有 效、快速、友好的在客户端显示电厂的运行：状态，解决电力系统图形监控系统面临 的难点问题，是监控系统要解决的关键问题之一。这些难点问题包括电力系统图元 基于矢量图形的表示、图元的属性数据和图元图形对象的统一、图元在浏览器中的 显示和交互操作、遥测遥信数据的网络传输以及系统平台的可移植性、兼容性等。 目前，由于其相比于c s ( 客户端n 务器结构) 系统机构具有的各种优点，b s ( 浏览器n 务器结构) 系统结构的管理系统得到了普遍关注。b s 系统结构的管理 系统具有以下鲜明的特点： ( 1 ) 更广泛的客户访问范围。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 所特有的优势大大扩展了对电力系统图形数 据和属性数据的管理。 ( 2 ) 客户端平台独立性。无论客户机是何种操作系统，只要支持通用的w e b 浏 览器，用户就可以访问电力系统接线图的图形数据和j 实时数据中的实时数据，实现 平台无关性。 ( 3 ) 更简单的操作。要想使电力运行情况能够被广大的普通用户接收和使用， 而不仅仅局限于少数受过专业培训的专业用户，就要降低对系统的操作难度。通用 的w e b 浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。 ( 4 ) 平衡高效的计算负载。传统的基于c s 结构的电力图形监控系统都是片面 的强调依赖服务器一端或者依赖客户端用户，这就造成了服务器端或用户端的二 作 负担，降低了系统的性能。而采用b s 结构后，将复杂的处理交山服务器执行，而 对简单的操作则由客户端直接完成。这种计算模式能灵活在服务器端和客户，端之问 合理分配处理任务，从而提高网络计算资源的利用效率。 s v g 是基于文本格式的矢量图形描述格式，相比于点位图，就有可无级缩放、 文件小、图形表现力强、便于进行二次修改、适于进行网络传输等优点，因此可以 被用来用于对变电站接线图中的各图元进行图形信息的描述，和变电站配筒描述语 言s c l 有机的结合起来，构建变电站图形监控系统。 在电力系统的图形表示中引入x m l s v g 的优越性主要有： ( 1 ) 数据管理性能好。因为x m l 本身具有数掘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 可以对不同来源的图形数据和实时数据进行合并、集成。 客户获得x m i 数据后，就可以在客户端进行相应的操作。 华北电力人! 学硕j 卜! 学位论文 ( 2 ) 方便电力系统图形数据标准化的实砚。通过和i e c 6 l8 5 0 标准的结合，便 于实现信息资源的共享。由于图形数据可被x m l 唯一的标示，减少了服务器和客户 端之间的频繁交互，提高电力系统各应用之问对图形信息的互操作能力。 ( 3 ) 由于内容与显示形式的分离，x m l 只拙述数据本身，数据的具体表现形式 可利用样式表语言进行转换，使数据信息能够动态的展现。 ( 4 ) x m l 具有丌放的标准，同时也得到众多软件公司的支持。 s v g 作为种全新的网络矢量图形，具有种种适合于电力系统图形信息表示和网 络发布的优势。可以预见，在不久的将来，s v g 会广泛的应用于电力系统各应用的 图形表示中。 1 4 本文的研究内容 本文从x m l 的特点及其在电力系统图形显示中的应用入手，提出了基于x m l 的 电力系统图形信息表示方法的解决方案，并对构建基于x m l 的电力图形信息网络发 布系统进行探索与实践。本文着重于x m l 技术在电力系统图形表示中的应用研究， 由于时| 、白关系，本文只对x m l 在图形表示方面的应用、用户基于浏览器服务器方 式下的图形交互操作和图形系统中实时数据的显示三个方面进行了研究。 论文工作体现在以下的几方面： ( 1 ) 提出了基于s v g 的电力系统图元的描述方法； ( 2 ) 提出了基于b s 结构的图形监控系统，简单实现了用户和图形的交互，如 图元设备相关属性的显示、图形的放大和i 缩小等； ( 3 ) 对与变电站图元相关联的实时数据的动态显示方法进行了研究。 本论文共分5 章，论文的组织和主要内容如下： 第一章是绪论，分析了电力系统实时图形监控系统中面临的难题，介绍了x m i 。 和s v g 的优越性及其给电力系统图形显示领域中带来的机遇，阐述了基于x m l 和s v g 的电力系统网络图形发布系统的可行性，并介绍和分析了国内外相关领域的研究现 状，最后说明了论文的目的和意义。 第二章是基于x m l 的s v g 规范分析，介绍了x m i 。技术产生的背景、概念和特点， 重点介绍了s v g 文档的格式、s v g 中用于图形显示的元索标记及该元素内的一些重 要属性标记，最后通过和其它的图形图像格式进行比较，归纳了s v g 图形格式的特 点和优越性。 第三章是基于s v g 的电力图形信息表示研究，在这章中，分析了电力系统接线 图中需要考虑的进行图形显示的信息的内容，对s v g 在这些信息图形表示中的应用 进行了阐述，并研究了s v g 对i 【e c 6 1 8 5 0 规范中的变电站配置描述语言s c i 。进行扩 华北电力火学硕? 卜! 学位论文 展进行了研究。 第四章是基于b s 结构的图形发砸系统的设计，提出了一个基于b s 体系结构 的电力系统图形网络发布系统的结构模型，介绍了系统的目标、系统的结构和系统 的主要功能，以及客户端图形显示和交互功能的实现，重点阐述了实时数据的动态 显示功能的实现。 第五章是结论与展望，对本论文的研究进行了总结，指出了今后有待进一步研 究的问题，对s v g 在电力系统中的应用进行了展望。 1 5 本章小结 本章主要介绍了本课题展丌的背景和国内外的研究现状，并对本论文研究内容 的目的和意义进行了阐述，对本论文内容的整体思路和布局进行了说明。 6 卜 a 华北电力人! 学硕十学1 ：寺：论文 第二章基于x m l 的s v g 规范分析 x m l 技术作为新的网络技术，在近几年获得了很大的发展，x m l 技术涵盖的内 容也越来越多，这里只介绍最基本的以及与本文相关的一些内容。 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 ，可扩展标记语言) 是由w 3 c ( w o r l dw i d e w e bc o n s o r t i u m ，万维网联盟) 制定的第二代翱络语言+ ，它和h t m l 一样，都是山 s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ，标准通用标记语言) 发展而来。虽 然x m l 和h 1 m l 都源自s g m l ，但它们有本质的区别【9 j ，i 订m l 拙述数据的外观，而 x m l 描述数据本身；j i t m l 提供了查看数据的通用方怯，x m l 则提供了直接在数据上 工作的通用方法；x m l 突破了h t m l 固定标记集合的约束，允许 t 发人员定义各种标 记来描述文档中的数据，从而获得了更大的灵活性和更强的功能。从数据描述语言 的角度看，x m l 是灵活的、可扩展的，有良好的结构和约束；从数据处理的角度看， 它足够简单且易于阅读，同时又易于被应用程序处理。 本章在分析基于xm 【，的s v g 规范的基础上，重点介绍了s v g 文档的格式、$ v g 中用于图形显示的元素标记及该元素内的一些重要属性标记，最后通过和其它的图 形图像格式进行比较，归纳。 2 1s v g 规范 s v g 是山国际w w w 委员会( w 3 c ) 组织为适应i n t e r n e tw e b 应用的飞速发展需 要而制定的一套基于x m l 语言的可缩放矢量图形语言描述规范，用来描述- - t t 矢量 图形和矢量点阵混合图形的置标语言，其全称是可扩展矢量图形规范( s e a a b l e v e c t o rg r a d h ic s ) 。其中，“可扩展”( $ c a l a b l e ) 一词在图形图像技木上指的是 它不局限于一个固定的分辨率和大小，譬如可在不同分辨率的屏幕上以相同的大小 显示，也可以在同一个网页中以不同的大小，或观全局，或观细节；而在网络技术 上，则指的是这一规范能够与其它规范相融合，从而能满足更广泛的用户需求，并 适合于更广泛的应用方式。“矢量”( v e c t o r ) 是指规范中描述了直线、曲线、形状 等几何图形，而无须像p n g 、 p e g 等图像格式那样逐象素进行描述。“图形” ( g r a p h i c s ) 是指它提供了对矢量和矢量栅格混合图形的描述，因而它填补了大 多数基于x m l 的置标语言剥+ 复杂图形拙述的空白。 w 3 c 对s v g 的解释是：“s v g 是一种使用x m l 来拙述二维图像的语言，它允许3 种形式的图像对象存在：矢量图形、点阵图像和文本。各种图像对象能够组合、变 换，并且修改其样式，也能够定义成预处理对象。文本是x m l 名字空f 刚中的有效字 1 兰! ! 生垄奎望堡主堂垡丝茎一 符，这些字符能被作为s v g 图像的关键字而存留在搜索引擎中【1 。s v g 的功能包括 嵌套变换、路径剪裁、透明度处理、滤镜效果以及其他扩展，同时，s v g 图像支持 动画和交互，也支持完整的x m l 的d o m 接口。任何一种s v g 图像元素都能使用脚本 来处理类似于鼠标单击、双击以及键盘输入等事件。并且因为同w e b 标准兼容的缘 故，s v g 还能够在同一个w e b 页面里凭着继承自x m l 的名字空间等特性来完成一系 列交互操作。” 根据功能不同，s v o 的主要对象可归为基本要素对象和页面描述功能对象两大 类p3 1 ，如图2 1 所示。 图2 1s v f i 对象 华北电力大学硕一i 学位论文 2 2s v 6 图形的绘制 2 2 1s v g 文件结构 让我们从s v g 的文件结构开始对s v g 有一个整体的印象。一个b v g 片段由任意 个包含在 标签中的s v g 段组成，这些段可以嵌套。s v g 片段可以以单独的“s v g 文件”形式存在，也可以嵌入到x m l 文档中。 下面是一个s v g 片段嵌入x m l 文档的例子： 这个独立的s v g 文件要复杂一点： 1 2 3 4 5 下面我们对上面的代码做一个晚明： 第一行：由于s v g 是x m l 的一个应用分支，因此，它也必须符合x m l 的标准， 必须包含x m l 的声明 。 第二行：s v g 必须遵循一定的标准或规则，这些标准或规则保存在一个被称为 d o c u m e n tt y p ed e c l a r a t i o n 或d t d 的独立文件，来验证s v g 文档结构的正确性， d t d 精确描述s v g 中允许使用的语言和语法规则。 第三行： 标记告诉浏览器，这是一个s v g 文档，s v g 文档的作用范田( 或 u 做s v g 的画布大小) 用i n e i g h t 和w jd t h 属性来定义，如果不定义h e i g h t 和w 】d t h 属性的话，面布的范围将是整个浏览器，x 、y 属性告诉浏览器将s v g 画和放到什么 位置( 即画雨i 的最左上边界点的位置) 。x 属性与我们平常所用t o p 属性相同，指浏 华：l 匕i 乜力人! 学硕j 卜! 学位论文 览器的t o p 位簧，y 属性等同于浏览器的ie f t 位簧，当然，这里也可以使用棚剥位 置来定位，即百分比。 。 第四行：所有的s v g 内容，都被放到 标记之问。 第五行：由于s v g 是x m l 的一个应用，因此，必须有结束标记 来结束文档。 2 2 2 样式 样式属性是s v g 的重要参数。样式定义了s v g 图元怎样被渲染。它被用来： ( 1 ) 描述一个对象怎样被绘制，是勾边、还是填色，用多粗的线画、或者用虚 线画； ( 2 ) 定义文本参数，如字体，字号； ( 3 ) 对图元的渲染结果产生影晌，如加上剪切路径、蒙板、滤镜。 s v g 的样式属性在很大程度上与c s s 和x s l 类似。 以下例子中样式属性“f i ll ”和“s t r o k e ”定义了红色填充，蓝色勾边。 2 2 3 坐标系统 一个s v g 图形应该在一个有限的区域内绘制，这个区域就是s v g 视区。视区的 尺寸由s v g 文件和它的父文档共同决定。一个视区具有以下参数：用像素表示的高 度和宽度，每一个像素是多少厘米。 视区有两个坐标系：视区坐标系和用户坐标系。初始化时，这两个坐标系原点 与视区原点重合，一个单位长度就是一个像素。但用户可以任意定义新的用户坐标 玄 j 、o 2 2 4 路径 路径是一个图形的轮廓，可以对路径描述的图形进行勾边、填色、或把它作为 剪切路径使用，也可以把这三者进行组合。 路径是通过“当前点”的概念来描述的。这很像是用笔在纸上画图，当6 订点就 是笔的位置。随着笔在纸上移动，一条“路径”就被面出来了。使用路径，可以定 义任何想要的图形，就像有了支笔和张纸，可随便面。 华北电力人：学硕十学位论文 用来定义路径的动作有： ( 1 ) m o v e t o ：设定一个新的当前点( 把笔放到纸上某位置) ； ( 2 ) lil i e t o ：画一条直线； ( 3 ) c u r v e t o ：画一条b e z i e r 曲线； ( 4 ) a r c ：画圆弧或椭圆弧； ( 5 ) c l o s e p a t h ：从当前点连一条直线到起始点，闭合当前路径。 1 4 - 多条独立的路径组合起来，就形成了组合路径，可以描述更加复杂的 图形。 一个简单的路径例子： 、 2 2 5 基本图元 s v g 提供了以下几种基本图元：矩形( 包括圆角矩形) 、圆、椭圆、直 线、多线和多边形。 实际上用路径来画这些图形也是完全等效的，只是要麻烦一点( 有现成的就不 用自己画了) 。这些基本图元也可以进行勾边、填色或作为剪切路径使用，具有与 路径相同的特性。 一个最简单的画矩形的例子。 2 2 ：6 文本 s v g 中，文本是作为图形处理的。本文和其它图形元素没什么区别，用法也差 不多，因此也没有自动换行，大小写变化等文本编辑特性，需要自己处理。 一行文本可以被渲染成普通的直线形，也可以按照某一路径渲染，比如把一行 文本写成一个圈，或写成波浪状等。s v g 支持各种字体和字号，也支持文本的横排 或竖排，从左到右、从右到左( 如阿拉伯语或希伯来语) 或双向混合的排列。 另一方面，s v g 文本同时也是x m l 数据：因此具有以下特性： ( 1 ) 可以通过某种方式( 如转换为语音) 被有：观觉障碍的人阅读： ( 2 ) 在大多数情况下，可以选中，通过系统剪贴板复制； ( 3 ) x m l 的搜索引擎可以像对其它x m i 。数据样对s v 6 文本起作用。 一个文本的示例： l l 华：f 匕l ：_ ! 力人：学颐? h 学位论文 g o o dm o r n in g 2 2 7 关于颜色 s v g 支持用几种不同的模式对图形和文本进u 。- j - ，g 、色或勾边： ( 1 ) 单一色； ( 2 ) 变色( 线性渐变和放射状渐变) ； ( 3 ) 图案填充( 用矢量图或图像平铺填色) 。 2 2 8 剪切、蒙板和混合 剪切是以路径、文本和基本图元或任何它们的组合作为剪切路径，“覆盖”到 待处理图形上，在剪切路径内部的图形将被完全显示，外部的则不显示。 蒙板是将两副图形按任意透明度进行叠加，融合。 两者的区别在于：剪切是一种“硬”蒙板，覆盖在上方图形的像素只分为透明 和不透明两种( 剪切路径内部的像素透明，外部的不透明) ：而蒙板图形的像素的 透明度可以在透明和不透明之间任意取值，因而达到渐变或融合的效果。 而混合可以达到更好的融合效果，也更复杂。s v g 支持简单a 】_ p h a 混合。 简单的说，剪切控制图形像素的透明和不透明：蒙板控制图形的每个像素透i 州 到什么程度：而混合除了控制透明度外，还可以控制上下掰剐图形剥应像素的颜包 该怎样融合。 2 2 9 滤镜 滤镜效果是对所给图形进行一系列的处理而达到的最终效果。滤镜效果要用 定义。实际上，一个滤镜是由一系列基本滤镜组合而成的，每一个基本滤 镜都对一副或几副图形进行一项简单处理( 如模糊、加亮) 而得到一个结果，这个 结果又可以被下一个滤镜进一步处理。 当一系列滤镜用 标签组合起来，这些滤镜就成了一个整体。一组滤镜中单个 滤镜的处理效果不会显示出来，而被临时保存起来。 2 2 1o 动画 正如你所期望的，s v g 也支持动画。可以通过以下几种方法获得动画效果： ( 1 ) 使用s v g 动画元素。s v g 可以描述随时问变化的图形对象，使用不同的动画 元素可以定义运动路径，淡入淡出效果和对象的膨胀、收缩、旋转和变换颜 色。 ( 2 ) 使用s v gd o m 。s v gd o m 兼容ml 币d o ! , 1 2 ，而s v g 又定义了一套附加的d o m 华北电力人学硕j - ! 学位论文 接e l ，支持脚本动画。通过这个方法可以获得各种动画效果。脚本语扣：m 勺 定时器对象可以用来启动和控制动面。 ( 3 ) s v g 被设计为支持未来版本的s m il 。s m i i ，：静被模块化而与s v g 及其它基于x m l 的语言连接，产生动画效果。 2 3s v g 的特殊功能 2 3 1s v g 对图形图像的特殊支持 2 4 1 1 与位图的比较 s v g 克服了位图格式的不足，是一种可伸缩、可查询、平台无关、基于文本的 图像格式。s v g 利用样式来定义图形的显示方式。这种方法使对于简单或复杂的图 像，都只使用很小的文件。相比当今的图像格式，大大节省了空间。 s v g 较位图( g i f 、j p e g ) 有很多独特的优势： ( 1 ) 具有很高的图像品质。因为是矢量图像，分辨率独立，用户可以自由的放 缩图像而不会破坏图像的清晰度。这列于查看某些图像细节例如数据图像中的数 字，非常的有用。 ( 2 ) 图像中的文字独立。s v g 图像中的文字独立于图像，可以进行文本编辑和 查询。 ( 3 ) 较小文件尺寸。因为基于矢量格式，k i _ ；| 语句完成图像的保存，s v g 图像相 比较( ；i f 和j p e g 具有更小的文件大小，下载更加j 迅速。 ( 4 ) 色彩适应性更强。s v g 图像具有一个16 0 0 万色彩的渊色板，支持i c c ( 吲 际色彩协会) 色彩标准，支持r g b 色彩模式。 ( 5 ) 可交互性。s v g 基于x m l ，因而能轻：易的制作强大的动态交互。s v g 图像能 对用户动作做出不同响应，例如高亮、声效、特效、动画等，体现了网络互动的本 质。而g i f ，j p e g 都不可以产生交互。 2 3 1 2 与矢量图的比较 从某种意义上，s w f 与s v g 有很多惊人的相似之处。但是，尽管f 1 a s h 凭借其 优越的表现形式和便利的创作工具成为目前网络动画设计的首选，s w f 同益在网络 中普及，但s v g 较s w f 有如下的优势【1 4 】： ( 1 ) 可修改性 f 1 a s h 一旦输出成s w f 文件就无法修改了，除非拥有原始的f l a 文件虽然现在 己经有一些工具可以从s w f 中提取出各种元素，但仍不能进行完全的修改。这样虽 然可以保护著作权，但对于重用和更新s w f 就显得困难了。如果你觉得某个s w f 中 华北电力人! 学硕? 卜学位论文 场景很好想借用，或者你想更改s w f 里某一段，可是你没有原始f l a ，对不起，没 有任何办法。可是s v g 就不一样，它是文本格式，只要你用记事本扣) _ 芭，_ r t ：t 面所 有的秘密你就可以看得一清二楚，就像阅读h t m 源码一样。你可以很容易的从中 学习别入制作s v g 的技巧，如果你想偷懒的话，也可以直接c o p y 段你想要的s v g 源码放到你的作品中去，至于修改什么，更是不在话下，用记事本就行了，当然随 着s v g 的流行，会有更多更好用的修改s v g 的软件出现的。不过由于s v g 的这种特 性，使得它和h t m l 一样，源码很难保密，这点可能有些重视知识产权的人会感到 不满的。 ( 2 ) 公开性和支持度 s w f 是半公开的文件格式，其标准的制定权在m a c r o m e d ia 公司。所以对s w i ： 的第三方支持比较少，到目前只有s w i s h 、s w i f t3 d 等少数几个软件。而s v o 是w 3 c 制定的公丌格式，任何公司都可以参与该s v g 标准的制定，因此使得该标准更加科 学和强大，同时参加制定标准的公司也都会很乐意支持s v g 格式。任何公司也都可 以采用该格式设计自己的s v g 软件，因此就像现在的h t m l 软件一样，未来也会有 相当多的软件去支持s v o 格式，有竞争才有发展，在激烈的竞争下，s v o 软件的易 用性一定会大大超过f l a s h 。由于s v g 的完全公开性，我相信它未来的发展潜力和 支持度应该会大大超过s w f 。使用s v g 并不意味着我们将从此放弃现在的网络图像 技术如g i f ，j p e g ，s w f 。相比较这些目前有普遍应用的文件格式，s v g 更适合网络 发展的需求，丌发和应用s v g 意味着获得一个更优秀的工具和方法。 2 3 1 3 与基于x m l 的矢量图的比较 为统一标准，结束目前的混乱局面，w 3 c 组织于1 9 9 8 年8 月专门成立了$ v g 工 作组，致力于图形标准的制定工作，s v g 从p g m l 、v m l 中吸取思想，并于1 9 9 9 年2 月1 同发布了第一个讨论草案，后几经修订，于1 9 9 9 年8 月l2 同发布了最终草案， 于2 0 0 1 年9 月4 日，w 3 c 下式发布s 、i g 图像格式建议书，就是目前的s v g l o 规范。 又由于s v g 标准制定较晚，所以较完整的集成了x m l 家族规范。因此$ v g 作到了真 f 灵活、丌放标准。 2 3 1 4s v g 对图形图像的特殊支持 s v g 除了支持h t m l 中常用的标记，如文本、图像、链接、交互性、c s s 的使用、 脚本( s c r i p t ) ，还提供了大量针对图形、图像、动画的特定标记。 ( 1 ) s v g 中对矢量图形的支持 众撕周知，一般矢量图形用点和线来描述，这可以大大减小文件的长度，从而 提高传输效率。更重要的是，它将对图形效果的显示! 妇服务器端移到客户端，这样 将可以充分利用客户端的资源，以减轻服务器端的负担。上述g v g 中还有专门用于 华：i 匕电力大学硕士：学位论文 矢量图形描述的标记，包括矩形 、圆 、椭圆 、直线 、 折线 和多边形 。此外，s v g 还支持在图形绘制中常用的i - i ：i b e z ie r 曲线定义的路径描述和操作，其元素标记为 。有了以上定义，就可对 相应路径进行勾勒、填充、裁剪、蒙版和合成等一系列操作。对于 、 元素和自，j 述形状元素，可以利用s t r o k e 和f i1 l 属性来进行勾勒和填充，其中填充 可以使用某种颜色，或使用 、 定义的渐变色， 或是使用 定义的底纹填充模式。而对于 、 、 、 等元素，只要将其放入 标记对中，即可按所定义的路径绘制箭 头。同样，对于 、 元素和各种形状元素，也可对其轮廓内的区域作裁 剪、蒙版和合成操作。这里， 可利用上述各种元素来描述裁剪路径， 而 标记则支持单通道、三通道和a l p h a 通道操作。最后，s v g 还支持图形中 成组的概念，即以上操作均可以对一组图形进行操作。 ( 2 ) s v g 中对图像过滤操作的支待 目6 ，j 网上传输的图像主要采用g if 、 p e g 和p n g i 、等3 种图像文件格式进行传 输。尽管它们具有高压缩比、低容量的优点，但即便要将其做一点微小改动，也必 须利用图像软件将其重新制作，重新存储? 因此非常繁琐。而s v g 则支持对于图像 的一系列常用过滤器操作，因而使得图像效果调整的任务可以在客户端进行。在s v g 中，使用标记 可定义过滤器效果，并可按照要施加的过滤器操作的顺序依 次罗列相应的标汜，例如，要定义一个阴影过滤操作，在 标汜 对中，应依次写入 一高斯滤波、 一一平移、 一一扩散和 一合成。 ( 3 ) s v g 中对动画的支持 目前，网页中播放的动画多为g i f 格式；它也存在着与网上传输的图像格式相 同的问题，即修改需在服务器端实现，而不是在客户端实现。而在s v g 则中提供了 专门的动画效果，从而可以描述一个图形图像元素的实时变化。在s v g 中，可用标 记 来描述元素的移动效果；用 来拙述元素的 弹跳效果；用 来描述元素的放缩、旋转、偏斜等变换效果， 用 来描述元素颜色的改变，还可以用 来描述元素的淡入、 淡出效果。 2 3 2 s v g 中的脚本和交互 s