（地图学与地理信息系统专业论文）基于web+service的gis符号共享交互机制研究.pdf

中文摘要 2 1 世纪是网络的时代，然而目前g i s 地图符号的共享仍处在孤立平台之闻的共事的阶 段，人们尝试了多种方法，从数据格式转换、符号格式转换、t r u e t y p e 字体到建立符号对 应表，虽然这些地图符号共享成果或多或少地解决了g i s 应用领域的地图符号共享阀题， 但并没有和当今时代的网络化趋势相结合，从网络平台上实现地图符号的共享。 鉴于此，本文通过对以往g i s 符号共享方法的研究和比较，结合基于m s d t 引擎的地 图符号互操作的通用符号库共享方法，提出了基于w e bs e r v i c e 的地图符号共享框架一 s i b w ，由u d d i 、s o a p 技术组成的由b s 架构体系支撑的通用g i s 地图符号中心的网络 共享交互方案。它屏蔽了各g i s 软件内置地图符号系统这个阻碍地图符号共享的最大障碍， 支持各g i s 软件空间数据符号化，通过网络提交共享和交互申请，并由服务器的响应机制 完成整个共享及交互过程，实现了通用地图符号库的“一库多用”和网络环境下地理信息共 享中地图符号信息的同步共享。该地图符号共享框架还提供了通用地图符号库与其它多种地 图符号库的交互与共享机制，扩展了通用地图符号库的共享范围。 最后在本文在g i s 符号共享交互框架与及技术路线的基础上，设计了s i b w 符号的系 统框架并实现了该框架下的部分系统功能。 【关键字 g i s ，符号共享与交互，符号库，符号编辑器，符号跨平台显示，s i b w a b s 仃a c t 21 s tc e n t u r yi san e t w o r kt i m e ，n o w a d a y sg i sm a ps y m b o ls h a r i n gi ss t i l li nt h es t e po f s h a r i n gb e t w e e ni s o l a t e dp l a t f o r m s ，p e o p l eh a v et r i e dm a n yw a y s ，s u c ha sd a t af o r m mt r a n s l a t i o n , s y m b o lf o r m a tt r a n s l a t i o n ，t r u e t y p ef o n ta n ds y m b o lc o r r e s p o n d i n gt a b l e t os o m ee x t e n t ，m o s t o f t h e mh a v es o l v e dg 1 sm a ps y m b o ls h a r i n gp r o b l e m ，b u tt h e yd i d n tb a n di tt o g e t h e rc l o s e l yi n t h et r e n d so f n e t w o r kt or e a l i z eg i sm a ps y m b o ls h a r i n go nw e b a c c o r d i n gt ot h ea b o v ea n a l y s e s a f t e rm a k i n gs c i e n t i f i cr e s e a r c h e sa n dc o m p a r i n gw i t h g e n e r a lm e t h o d so fm a ps y m b o ls h a r i n gb a s e do nc o m m o nm a ps y m b o ll i b r a r y ( c m s l ) , t h i s d i s s e r t a t i o np u tf o r w a r daf r a m e w o r ko f c o m m o ng i sm a ps h a r i n ga n da l t e r n a t i o nb a s e do nw e b s e r v i c e - - s i b ww h i c hi sc o m p o s e do fu d d ia n ds o a pi nt h ew e bp l a t f o r m t h ef r a m e w o r k s h i e l d sm a ps y m b o ls y s t e mf r o mg i ss o f t w a r e si n s i d eo n e s ，t h eb i g g e s to b s t a c l eo fm a ps y m b o l s h a r i n g ，a n ds u p p o r ts p a t i a ld a t a ss y m b o l i z a t i o ni nv a r i o u sg i ss o f t w a r e ，t h r o u g hw h i c hm a p s y m b o ll i b r a r y s o n ef o rm a n ym e c h a n i s ma n dm a ps y m b o l s s y n c h r o n o u ss h a r i n gw i t h g e o i n f o r m a t i o ns h a r i n gi nt h en e t w o r kc a r lb ei m p l e m e n t e d b e s i d e s ，i tp r o v i d e st h ec m s l s c o m m u n i c a t i o nm e c h a n i s mw i t hm a n yo t h e rm a ps y m b o ll i b r a r i e s ，w h i c he x p a n d st h es h a r i n g r a n g eo f c m s l t h i sp a p e rt a k e sg e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y m b o ls h a r i n ga n da l t e r n a t i o nc e n t r eb a s e do n w e bs e r v i c ef o re x a m p l e ，d e p i c t si t sk e yt e c h n o l o g ya n df r a m e w o r ka sw e l la st h ei d i o g r a p h i e a p p l i c a t i o n so f t h es h a r i n gm e c h a n i s ma n dm e t h o dm e n t i o n e da b o v e k e yw o r d s ：g i s ，s y m b o ls h a r i n ga n da l l e m a t i o n ，c m s l ，c m s e ，m s d p ，s i b w 2 图表目录 图1 1 技术路线7 图2 1 符号格式转换示意图9 图2 2 基于t r u e t y p e 字体库的地图符号苁享。1 l 图2 3 地图符号多平台显示技术的体系框架1 2 圈3 1 s i b w 符号共享交互框架1 5 图3 2 符号w e b 服务框架系统流程图1 6 图3 3 独立的g i s 数据操作体系和g i s 地图符号操作体系1 8 图3 - 4 通用符号库共享框架1 8 图3 5 u d d i 的分层w e b 服务协议栈1 9 图3 6 符号应用服务框架2 0 图3 7 元数据体系的u d d i 搜索。2 1 图3 8 转换服务的接口定义，2 1 图3 - 9 符号转换响应流程2 3 图3 1 0 在线绘制服务的绘制接口定义2 4 图3 1 1 在线绘制响应流程2 6 图3 1 3 离线上传响应流程2 7 图3 1 2 符号使用的响应流程2 9 图4 1 s i b w 系统框架3 1 图4 2 s i b w 的应用开发技术架构3 2 图4 3 符号的门户网站界面3 3 图4 4 通用符号库界面3 4 图4 5 u d d l 的功能结构图3 4 图4 6 符号注册中心发布界砸3 6 圈4 7 符号在线绘制服务s o a p 消息传递机制3 7 图4 8 下载中心数据下载界面3 9 表l 一1 国际上与地图符号主要标准在符号共享方面比较。3 表1 2 南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室在符号共享上的研究成果4 3 果。 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 ，坚持以。求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已 经发表或撰写过的研究成果。 6 、其他同志对本研究所傲的贡献均已在论文中作了声明并表示了 谢意。 作者签名： 匆忡r 日期：迎111 ：丛 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质舨；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查圄：有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 作者签名：立业坠 日期：垃! ：j 兰三一 第1 章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 地图符号是地图的语言，地图符号传输地理空间分布，描述人们对地学现象的解释、推 测及其发展趋势的主要方式。规范、灵活、开放的地图符号库的建立，将直接影响空间信息 表达的效果及g i s 产品的成图质量，以及地图信息的网络共享和交互式分析服务。随着g i s 应用的普及和深入，g i s 软件厂商和二次开发商都逐步认识到地图符号在g i s 中的重要作 用，加大了其产品对符号的支持力度，并都开发了针对自身软件的地图符号系统。而各g i s 软件地图符号系统之间的独立性和差异性成为地图符号共享最大的障碍。过去g i s 工作者 对地理信息共享的研究主要集中在空间数据转换与互操作上，不公开的符号格式使转换后的 地图符号都用简单点线面代替，地图符号蕴涵的地理信息全部丢失，这己成为地理信息共享 的一大障碍，也是g i s 数据语义共享的一大难题。造成这种现状主要有以下三个原因：一 是各个g i s 软件平台都有自己封闭的符号设计和绘制模块，实现地图符号信息共享的技术 难度较大；二是空间数据和地图符号数据在g i s 操作系统里一直都是两个相对独立的单元， 所以在共享空间数据时很少考虑地图符号信息的麸享；三是地图符号在g i s 地图表达中的 重要作用还没有被充分认识。 为了实现g i s 地图符号的共享，人们尝试了多种方法，如数据格式转换、符号格式转 换、t r u e t y p e 字体和建立符号对应表。虽然这些地图符号共享成果或多或少地解决了g 1 s 应用领域的地图符号共享问题，但并没有根除g i s 软件平台之间地图符号系统的差异。虽 然o g c 制定的“符号模式”为地图符号共享带来了一丝曜光，希望通过各g i s 软件产品支 持读写基于该“符号模式”地图符号库的接口实现对地图符号库信息的共享。但由于“符号 模式”的结构混乱和图素单一，以及人们对g i s 领域地图符号共享的重要性认识不够，使 得基于“符号模式”的共享研究成果微乎其微。 目前，g i s 软件厂商除了提供相应的图元编辑工具之外，还为用户开放了图元调用显示 的接r n 。用户可以利用这些接口，编制相应的模块，实现图元符号的自定义和存储真正意义 上圈元符号的用户自定义扩展。基于图元多接口显示技术符号库也已实现，任何其他g i s 软件都可以直接访问m s d t 符号接口库提供的不同接口，从数据库读取图元信息，调用相 第1 章绪论 应的接口方法直接进行绘制，从而实现了不同g l i b 软件的跨平台共享图元。如果能够应用 这个优势而搭建出一个基于w e bs e r v i c e 的g 1 s 符号共享交互转换中心，那最基本的核心技 术就已经为我们铺好了道路。因此只要建立起相应的完善而清晰的符号共享交互框架和方 法，符号载网络上的共享将变为现实。 综上所述现有的地图符号共享方法虽然能够解决一些地图符号共享问题，但它们存在共 享效果差、操作繁琐或实现难度大、只限于在孤立g i s 平台之问的共享等不足。因此，有 必要从g i s 地图符号的共享框架机制入手，提出一个解决g i s 地图符号信息共享的系统方 案。本论文在该项目互操作符号研究成果的基础上对g i s 地图符号共享的原理与框架进行 了更深入细致的研究，旨在解决g i s 地图符号在网络共享上的实施方法，提出基于w e b s e r v i c e 的地图符号共享交互机制。 1 2g i s 地图符号共享研究进展 现在的国内外知名的g i s 软件厂商除了提供相应的地图符号编辑工具之外，还为用户 开放了地图符号调用显示的接口，用户可以利用这些接口，实现地图符号的自定义和存储， 从真正意义上实现了地图符号的用户自定义扩展。如m a p o b j e c l s 和a r c o b j e c t s 可以按照图 层的某个字段值进行地图渲染，开放了s e t u p d c ，d r a w 和r e s e t d c 三个地图刷新接口，支 持对地图符号系统的自定义f l l ，【“。然而，这种半开放式的符号共享的理念，只是相对于各类 软件平台架构上由于符号配置接口的差异以及符号设计途径差异应运而生组件接口的开发 解决途径。未来的地图符号库共享是依托统一的地图符号标准和规范来实现的，只有大家都 遵循一个g i s 地图符号标准才能最终消除g i s 地图符号共享的障碍，实现符号的互操作。 因此，国际上g i s 地图符号共享研究的一个重要内容就是地图符号标准的制定。 1 2 1 国外地图符号共享标准的现状 国外很多地理信息标准研究部门( o g c 、i s o t c 2 11 、f g d c ) 和专门制图机构( 美国 国防部影像制图局、国际电工委员会、美国地质调查局) 针对通用的地图符号和行业专用符 号的标准或规范进行了研发和制定，产生了大量与地图符号有关的标准和文献( 见表1 ，1 ) 。 建立科学合理的g i s 地图符号体系及地图符号库标准，对促进地理空间信息共享和g i s 地 图的应用都是非常必要的f 1 8 1 1 ”l 2 0 l 。 2 第1 章绪论 以下这些就使当前主流的地图符号标准规范的研究进程 表1 1 国际上与地图符号主要标准在符号共享方面比较 文献名称研制单位 提供符号共享的可行性 发布时甸 g e o g r a p h ym a r k u po g c 通过默认式样规范定义的s t y l e 式样属 2 0 0 2 0 9 0 6 l a n g u a g e ( g m l ) v 3 0 性，具有普遍的共享特性 i m p l e m e n t a t i o n s p e c i f i c a t i o n ：d e f a u l t s t y l e ( 默认式样) e 6 】 g e o g r a p h i c i s o 厂r c 2 1 l 将地理信息表述为人们能够理解的图 2 0 0 2 0 2 1 4 i n f o r m a t i o n - - - p o r t r a y a l像，提供一个公共接口，以支持标准符 ( 图示表达) 1 5 】 号集。它不包括制图符号的标准化，但 提供这类标准符号集的标准接口。 s t y l e dl a y e rd e s c r i p t o r o g c 通过s l d 文档的符号化，将网络地图 2 0 0 2 - 0 8 1 9 i m p l e m e n t a t i o n服务规范扩展为允许用户自定义特征 s p e c i f i c a t i o n1 , 0 0 【7 1 1 8 】数据的地图符号体系。 w e b m a p s e r v i c eo g c 用调用具有地理空间位置信息的图层 2 0 0 2 0 1 1 6 i m p l e m e n t a t i o n样式参数实现共享 s p e c i f i c a t i o n r 9 l o g cs t y l em a n a g e m e n t0 g c 对于同样的符号不同式样，或者同样的 2 0 0 2 - 0 l 一2 0 s e r v i c e 4 】式样表示不同对象的符号库进行管理， 通过用客户端发布。 g e o s p a t i a ls y m b o l sf o rn 1 m a基于一定软硬件平台下的数字地图符 2 0 0 0 0 6 0 5 d i g i t a ld i s p l a y ( g e o s y m ) ( 美回固防部号的显示，不具有共享特性 影像制倒局】 f c g x x ：s y m b o l o g ) a n d j s o i e c l 2 0 7 l定义了数字影像产品符号元数据编制 2 0 0 0 - 0 6 一0 5 a n n o t a t i o nf o rm a p sa n d( 国际电工委 的规范实现共享 i m a g e f y ( s a m i ) 员会1 可见这些标准都是从符号自身的规范、符号的显示、定义、描述以方便各个平台及软件 厂商符号的存储、查询、追加以及实现去解决问题，但是由于标准制定的目标和方向的差异， 就像起初大量对数据格式描述的规范标准，最终的发展走向还是向数据的互操作问题上靠 拢，所以我们不难看出今后符号共享的要走的一条必经之路架构一个全球性的符号共享 中心，通过建立一套完整的符号体系，在平台中心使用统一格式的符号进行转换和传输，以 避免由于不同平台符号数据格式的转换而造成的语义及信息的缺失，并可直接通过中间格式 的交互，实现符号痒的同步迁移及共享。这个符号共享平台也同时具有自己设计及修改统一 格式的符号库系统的能力。 3 第1 章绪论 1 2 2 国内g i s 地图符号共享的现状 国内g i s 研究人员主要是通过实际项目研究和开发过程中提出了一些共享模式，从某 个角度解决了g i s 地图符号共享的难题。 由南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室这几年在符号共享研究这块的成绩是 有目共睹的，先后解决了符号方面一系列实质性的雅邈，这也为我这次提出建立基于w e b s e r v i c e 的符号共享交互体制铺垫了坚实而有力的基础。 表1 - 2 南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室在符号共享上的研究成果 符号共享的成解决的符号共享问题共享的意义 果 提出地理信息根据当前实现地理信息共享和互操作的途在架构上为地图符号的共 共享与互操作径和方法。最后提出地理信息共享与互操作享提供交撑。 框架框架。提出数据网格是数据共享与互操作的 基础和保障互操作规范是数据共享和互操 作的核心和关键m s d t 、e s m l 等其他共享 和互操作技术是数据共享和互操作的必要 补充。 基于蚓元多接m s d t 提供图元编辑器以o l e 自动化服务本论文在其成果上进行了 口显示技术的器形式，任何g i s 软件都可以使用，绘制图升华和完善，提出并详细阐 实现( 基于元直接存储在数据库的二维表中，任何其他述了基于w e b 的通用地图 m s d t l 7 1 引擎g i s 软件都可以直接访问m s d t 符号接口库符号库的地图符号共享框 的地图符号互提供的不同接口，从数据库读取图元信息，架，对该框架在实现g i s 操作)调用相应的接口方法直接进行绘制，从而实地图符号共享的可行性和 现了不同g i s 软件的跨平台共享图元。有效性进行了深入的分析。 通用图元编辑通用地图符号编辑器从底层开发，独立于任 这项技术的实现为基于 器与通用地图何g 1 s 平台，地图符号在设计利绘制时参数m s d t 引擎的地图符号互 符号库的实现 都基于像素坐标。只要获取g i s 开发环境中操作提供了独立于g i s 环 m a p 的绘图句柄，就可以在m a p 上将地图符境的地图符号操作系统，是 号库中的符号绘制出来。 对数据操作和符号操作体 为了保证对地图符号库资源的共享，需提供系的统一。 地图符号库信息的公开输出方式，如x m l 文本输出。另外可提供符号的s v g 浏览输 出引擎，可将符号直接发布到浏览器上，使 更多的人可以在网络上共享符号资源，为符 号的设计和存储提供一个通用的平台和界 面，它是面向用户的，而通用地图符号库则 在后台，是符号存储的场所。 此外，其他一些支持o l s 地图符号共享的研究 ( 1 ) 基于组件的服务器端共享地图符号库 4 第1 章绪论 通过对某种特定g i s 组件如基于a r c o b j e c t l ”1 组件开发一个分布于服务器端的共享地图符 号库系统原型。这种共享其实只能称作内部的符号共享，对于不同平台没有可取之处 ( 2 ) 基于图元的符号共享 用面向对象的方法对g i s 地图符号进行了特征分析和分类，提出了基于图元的符号绘制方 法。采h j 系统提供的二次开发语言编程，如a r c h n f o 的a m l 语言、m g e 的m d l 等， 该方法主要应用于特殊符号的绘制；同时提供符号设计界面，用户可将系统本身提供的基本 符号与自定义的简单符号进行某种组合，位移、缩放后待到制图输出所需要的复杂符号( 如 符合线型和面状填充符号) 。这种方法己在大型国产g i s 软件e 织女星地理信息系统 v e g a g i s 2 q 中得到实现。在南京师范大学张书亮老师的多元符号显示中的图元编辑器也有 使用。符号库系统的管理机制、存储机制、编码设计以及参数表建立等四个方面技术已经都 实现。 ( 3 ) 基于s v g 的地图符号描述模型的符号共享 s v g 是w 3 c t 3 1 制定的基于x m l 开放标准的文本式标记语言。根据功能不同，s v g 的 主要对象可归为基本要素对象和描述功能对象两大类。基本要素对象不仅支持文字、图像和 基本图形，而且对于贝塞尔曲线也同样支持，并引入路径的概念。描述功能包括字体描述、 坐标变换、填充、透明、链接、描边、动画、显示方式、剪切路径、组合对象以及箭头等。 武汉大学尹章才等人提出：标记语言是使用“记号”来表示格式或数据信息的语言，地 图符号由图形构成，可以用图形标记语言s v g 来标记。按照图示表达规范的要求构建一种 基于s v g 的地图符号描述模型，包括概念模型、逻辑模型和物理模型。用s v g 标记语言描 述地图符号，为地图符号的结构化描述和网络共享和互操作提供了理论基础和基本解决方 案。 严格地说，s v g 并不是一种g i s 数据格式，因为它可以表达多种矢量图形而被有些g 1 s 应用研究人员用作g i s 空间数据的一种浏览方式。所以，可以将一个g i s 空间数据描述为 由一系列s v g 图形组成的符号集合用于数据( 包括符号信息) 的浏览，但这种s v g 数据是 不能当作g i s 数据使用的。因为，这种符号共享方式与c a d 数据转为其它g i s 数据格式时 图块信息解析为多个几何要素的性质相同，它只能用于符号信息的浏览，而不能看做是共享 了地图符号信息的g i s 数据。此外，s v g 只能乍h 来描述一些简单地图符号的几何信息，而 一些复杂的和特殊的地图符号的显示还存在困难。 当然，在o g c 制定的s l d 规范中可以将s v g 格式的图形数据引用为点符号、线符号 5 第1 章绪论 和面符号的组成元素，所以将点、线、面符号制作为s v g 格式用于地图要素的渲染也将是 实现地图符号( 网络) 共享的途径之一。 1 。3 论文研究的目的和意义 本论文的研究目的和意义主要表现在以f 几个方面： ( 1 ) 明确g i s 地图符号的共享内容和共享目标：地图符号库在不同g i s 环境下的显示； 地图符号库在w e b 上的共享。 ( 2 ) 通过分析现有c l s 地图符号共享方法的特点与不足，结合建立地图符号共享交互 框架，通过w e bs e r v i c e 的模式建立符号共享交互平台。 ( 3 ) 构建符号u d d i 为符号服务提供数据和功能的注册服务，消除由于不同g i s 地图 符号共享交互的障碍，实现对地图符号应用服务的完全共享。 1 4 论文的研究思路、方法和技术路线 1 4 1 研究目标 ( 】) 提出基于w e b 的通用地图符号库地图符号共享框架。通过网络平台建立一个的通 用的g i s 地图符号系统使g i s 数据的符号化从原来g i s 内置符号系统中独立出来，从而实 现通用地图符号库的信息共享。 ( 2 ) 提出新的共享交互方法。使用符号u d d i ，以w e bs e r v i c e 的共享模式向所有平台 软件供应南及个人提供从符号数据共享到功能共享以及符号设计共享交互。具有存储与调用 地图符号的通用性，可以将地图符号存储为文件形式，利用多平台显示技术，为不同g i s 应用系统开发提供统一的地图符号库支持。 1 4 2 研究内容 本文主要研究基于基w e bs e r v i c e 的通用地图符号库的地图符号共享中一i i , 框架及其应用 实现，研究内容包括以下几个方面： ( 1 ) 基于w e bs e r v i c e 的g i s 符号共享交互框架。地图符号共享框架从本质上讲是通过 建立一套通用的g i s 地图符号系统使g i s 数据的符号化从原来g i s 内置符号系统中独立出 来，从而实现对各娄地图符号痒信息的共享： 6 第1 章绪论 。( 2 ) 建立基于w e bs e r v i c e 的通用地图符号库，通过通用符号库为基础完成符号的共享 与交互： ( 3 ) 通过u d d ! 和s o a p 技术来实现网络上符号服务的共享与交互。 1 4 3 研究的方法 本文在积累大量理论资料的基础上运用比较分析与理论探讨相结合、宏观认识与微观分 析相结合的方法将传统的地图符号共享方法与现有的g i g 地图符号共享方法相比较，提出 了基于w e bs e r v i c e 的g i s 符号共享交互体制，并通过符号应用服务的功能共享、通用地图 符号库数据服务共享证明了该途径是解决g i s 地图符号库共享的最优途径，地例符号在编 辑、存储和绘制等方面表现出更多的通用性和共享性。与现有g i s 软件和研究人员提出的 地图符号共享框架相比，基于w e bs e r v i c e 的g i s 符号共享框架在共事程度、共享范围平共 享效果上都表现出较大的优越性。 1 4 4 技术路线 图1 1 技术路线 7 第1 章绪论 1 5 研究内容与论文组织 主要章节 第】章绪论主要提出了研究的背景和研究意义，国内外在g i s 地图符号共享方面的研 究现状和进展，描述了g i s 符号共享有关的技术以及论文的研究目的、研究内容、技术路 线和论文组织。 第2 章传统g i s 符号共享方法系统阐述传统g i s 符号共享的模式现状，比较其自身特 点和不足，引入基于w e bs e r v i c e 符号共享的优点。 第3 章基于w e b 服务的符号共享交互体制s i b w ，建立基于w e bs e r v i c e 的g i s 符号 共享交互框架，提出网络模式下符号共享和交互的新方法。 第4 章s i b w 的系统实现从构建系统框架到平台内部各子系统的设计和实现，是 本论文提及的s i b w 共享交互框架与方法平台的具体实现。 第5 章结论和展望通过对全文的研究型工作，研究成果进行总结和归纳，指出论文的创 新点，对今后的研究工作进行展。 8 第2 章g i s 地图符号共享的研究 第二章传统的符号共享方法 2 。1 基于符号格式转换的共享 目前主流的大型g i s 平台软什如a r c g t s 、m a p l n f o 、s u p e r m a p 和g e o s t a r 等都使用文 件方式来存储和管理地罔符号库数据，点符号库、线符号库和面符号库分别或一起存储在符 号文件中。 地图符号格式转换模式就是把其它格式的地图符号通过专门的转换程序转换成该系统 格式的地图符号，并复制到当前系统的地图符号库中。在地图符号格式转换程序中，根据两 种地图符号库中符号组织结构的对比机制将地图符号库中的信息进行转换，从而实现将a 格式的地图符号库内容写入b 格式的地图符号库中f 1 1 。 2 1 1 符号格式转换的共享框架 地图符号格式转换比较常见的方式是通过间接格式转换，印通过公开的地图符号交换 格式来实现地图符号的交换。部分地理信息系统软件厂商为了增强地图符号库的通用性，实 现与其它系统符号的交换，除了定义了内部符号数据格式外，还定义了明码的外部符号交换 文件格式，这种格式一般为文本型的a s c i i 码文件，如s u p e r m a p 的点符号库交换格式* s m i 等。这样，地图符号库之间的数据转换一般要通过2 - 3 次的转换才能实现信息共享( 如图2 - 1 ) 。 图2 - 1 符号格式转换示意图 2 1 2 符号格式转换的闯题与不足 采用这种方式实现系统间的符号共享比较困难。首先，要实现系统间的地图符号共享， 就必须知道源系统地圈符号库与目标系统地图符号库的数据格式。而这些数据格式一般都是 g i s 软件所特有的内部格式，数据格式不公开，冈此很难在现有的各个系统之间提供相应的 9 第2 章g i s 地图符号共享的研究 转换模块。其次，采用这种模式需要针对不同的数据格式编写针对性的程序，工作量大。而 且，一旦某个地图符号库在存储格式上发生变化，所有与它有关的格式转换程序都需要修改。 这种符号格式转换般只针对点符号库，因为各种g i s 软件对点符号的结构定义、绘 制与存储方式基本一致，即将点符号看作由很多基本的几何图形( 直线，圆、矩形等) 叠加 而成，所以只要开放了点符号库的存储机制就可以实现对点符号格式的转换。而对于线符号 和面符号的结构，各g i s 软件的定义千差万别，设计、绘制与存储方式也各不相同。所以 在线符号和面符号的结构定义没有形成共识以前，要想通过符号格式转换实现对线符号库和 面符号库的共享是很不现实的。 这种符号共享框架共享的只是地图符号的语法结构信息，即地图符号的几何形状，而 忽略了地图符号的语义特征，如符号的分组分类与描述信息。当前大多数g i s 软件对符号 都没进行分组管理，如a r c g i s 的地图符号库将所有的点符号、线符号和面符号都放到相应 的文件夹里，井没对符号进行分组存放。s u p e r m a p 对符号实行了分组存放：地图符号庠一 符号组一符号，每个地图符号库里包括一个到多个符号组。因此，由于有些g i s 软件地图 符号库进行了分组，有些却没有，而且即使分组管理也存在由于分组层次多少不一的差异， 这些都会造成符号格式转换过程中语义信息的丢失，影响地图符号使用者对符号含义的理 解。 2 2 基于t r u e t y p e 字体库的共享 按照t r u e t y p e 格式制作的t r u e t y p e 字体符号库因为遵循统一标准，所以符号数据结构、 符号编码、数据存储方式、接口函数、操作系统和软件平台等影响矢量符号共享的闶素将不 再是不同系统间t r u e t y p e 符号共享的障碍，从而给g i s 系统间的地图符号信息的直接无损 共享提供了可能性1 1 , 2 1 。与传统矢量符号相比，t r u e t y p e 点符号具有以下优点：( 1 ) 高分辨 率，可以在任意输出设备( 屏幕，打印杌等) 上高分辨率输出地图符号：( 2 ) 绘制速度快， 用复线和变化曲线来描述符号，省去许多角点坐标，从而能够高速绘制；( 3 ) 跨平台使用， 真正实现与系统、设备的无关性；( 4 ) 支持无级缩放。达到真正的矢量效果，无级缩放不发 生变形吼 2 2 1 t r u e b , p e 字体库的共享框架 几乎所有的专业g i s 软件都支持对t r u e t y p e 符号的显示，t r u e t y p e 字体符号库可以解 1 0 第2 章g i s 地图符号共享的研究 决在不同g i s 环境下的共享问题( 如图2 - 2 其中，对t r u e t y p e 符号支持得较好的是m a p l n f o 和a r c g i s 。m a p l n f o 可以直接将注册过的t m e t y p e 字体符号库作为它的点符号库，或者直 接作为字体库以文本方式输出。a r c g i s 提供了将t r u e t y p e 字体符号库直接转为系统地图符 号库的功能，也可单独将t r u e t y p e 字体符号库中的某个字体符号导入现有地图符号库中。 露2 2 基于t r u e t y p e 字体库的地图符号共享 2 2 2 t r u e t y p e 字体库的共享的特点与不足 由于地图符号共享方式基于同一个地图符号库，操作简便，不必进行地图符号格式转 换就可实现对地图符号的共享，所以这个共享过程基本上没有符号信息的丢失，使其成为人 们共享点符号的首选方案。 但这种共享方式也存在不足： ( 1 ) t m e b p e 字体符号库只能设计点符号，因而不能实现对线符号和面符号的共享。 ( 2 jt m e t y p e 点符号只能有一种颜色信息，不能为不同的符号组成部分设置不同的颜 色。所以采用t r u e t y p e 字体符号库，其共享程度和地图表现能力都是有限的。 ( 3 ) t r u e t y p e 符号缺乏基本的符号描述信息。因为在字体符号显示的过程中，字体符 号的键值和索引值是最重要的。键值是在计算机键盘上的输入值。即当我们输入某个字符或 字符集时屏幕上就会显示与之对应的字体符号。索引值是该字体符号在该字体库中的索引。 通常情况下，字体库进入g i s 系统后，这两种符号信息只保留一种：如果是以文本方式使 用t r u e r y p e 字体库就只有符号的键值，如果以点符号方式使用t r u e t y p e 字体库就只有符号 的索引。在g i s 环境下，字体符号没有符号名称这种符号的基本信息，显然这极不利于对 符号含义的理解。 ( 4 ) 另外，t r u e t y p e 字体文件将所有的字体符号并列存储，所以，符号的分组分层信息也 是无法体现的。 第2 章g i s 地图符号共享的研究 2 3 基于m s d t 引擎的地图符号共享 - 基于m s d t 引擎的地图符号互操作是南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室地图 符号共享的早期研究成果之一，提出运用图元多接口显示技术引擎来实现地图符号互操作 【7 l o m s d t 就是以通用地图符号库、渲染组件、通用符号编辑器等技术完成多接口显示的。 2 2 1 m s d t 引擎的地图符号的共享框架 地图符号多平台显示技术是以符号渲染绘制组件为核心，将通用地图符号库中的点线面 符号读出，并利用符号渲染绘制组件实现地图符号在多种g i s 地图上的绘制。当在不同的 g i s 环境里( m a p o b j e c t s 、a r c m a p 、s u p e r m a p 、m a p g i s 、g e o s t a r ) 进行地图符号化时， 分别调用相应的渲染组件和绘制组件，实现通用地图符号库在不同g i s 地图上的显示和符 号信息的共享( 如图2 - 3 ) 。 图2 3 地图符号多平台显示技术的体系框架 2 3 2m s d t 引擎的地图符号共享的特点与不足 基于通用地图符号库的地图符号多平台显示技术与其它地图符号共享方法相比，不仅 简化了共享的过程，而且改善了共享的效果。体现在：一、与数据格式转换相比，m s d t 仍然保留了g i s 数据与地图符号的概念。二、与地图符号数据格式转换相比，m s d t 无需 1 2 第2 章g t s 地图符号共享的研究 进行地图符号数据格式转换，而是基于统一的地图符号数据模型，消除了由于地图符号数据 格式转换带来的信息丢失，直接对通用地图符号库进行共享和显示。三、与t m e t y p e 字体 库共享模式相比，m s d t 不仅可以实现对点符号的共享、而且可以实现对线符号和面符号的 共享，符号可以由多种颜色、多种图形组合而成，增强了符号的地图表现效果。四、与符号 对应表模式相比，m s d t 不需建符号对应表，不需要重建地图符号库，消除了由于两种g i s 地圈符号数据模型不一致带来的符号差异，简化了符号共享的流程。 虽然有诸多好处但是该地图符号共享框架如果脱离了存储在数据库中的符号渲染机制 的组件，不同g i s 平台就无法对符号数据进行渲染。此外，这种共享方式也不能支持网络 环境下地图符号的共享。今后的符号共享必然是要往网络方向前进，所以这种基于m s d t 的通用符号库共享方法还需要加以改进，以适应未来符号共享发展的趋势。 2 4g i s 符号共享的发展方向 除了上节所提到的g i s 符号共享的几种方法，还有基于“符号模式”的共享等方式等 等，这里就不作一一介绍了，综上所述传g i s 符号共享方式都存在着这样或者那样的共享 障碍，符号共享的规则体系也不够完善，虽然m s d t 引擎的地图符号互操作的有一些不足， 但我们可以应用其共享理论和体系，使用通用符号库的基础，架构网络上符号共享，提出在 线模式下的共享交互机制对符号共享发展有极为重要的意义，本文应用通用符号库的理论框 架，结合w e b 服务机制，构造符号u d d i ，完成服务商与平台之间的技术共享提出了新的 g i s 符号共享交互模式。 第3 章基于w e bs e r v i c e 的符号共享交互机制s i b w 第三章基于w e bs e r v i c e 的符号共享交互机制s i b w 3 1s i b w 共享交互体系 基于w e b 服务的符号共享交互模式的构建是基于w e bs e r v i c e 的g i s 符号共享交 换平台中最重要的部分。如何在网络平台上建立满足不同层次、不同需求的地理信息符号共 享交换方法是本论文构建共享交互服务框架的主要目的。本文提出了一套的基于w e b 服务 的符号共享交互机制( s y m b o l i n t e rm e c h a n i s mb a s eo i lw e bs e r v c r 喝1 b w ) 来实现g i s 符号在w e b 服务上的共享和交互。 3 1 1s i b w 共享交互框架 1 s i b w 共享交互体系框架 s 1 b w 的共享交互以i e 客户端的应用服务终端、符号u d d i 和符号应用服务提供者提 供功能和数据符号服务，通过h r r p 协议作为底层通讯协议、s o a p 的分布式计算机制来实 现的共享交互机制如图3 - 1 。 符号应用服务提供者是整个框架中的核心部分，整个框架所能提供了符号共享交换功能 由各个服务提供者提供。框架中的应用服务者不限地域、不限平台、不限功能，只要在符号 应用服务中心发布有效的应用服务即成为此符号共享交互应用服务框架中的服务提供者。此 符号服务提供者应用技术可分为符号的在线格式转换、平台符号的下载及浏览、符号的在线 绘制等。 第3 章基于w e bs e r v i c e 的符号共享交互机制s i b w 图3 1 s i b w 符号共享交互框架 ( 1 ) 基于浏览器的符号共享交互应用表现层； ( 2 ) 基于i i s 的符号共享交互w e b 应j 服务层： 以上两层组成了符号共享交互应用服务框架中的符号中，t l , 服务使用者，本文所设计的 符号中心应用平台是一个基于b s 架构的在线应用系统，主要目的是使用符号共享交互应用 服务所提供的功能完成指定的操作，验证此框架的可用性。 ( 3 ) 基于w i n d o ws e r v e r2 0 0 3 的符号应用服务注册中心，对外提供基本的服务发布与 搜索功能： ( 4 ) 符号服务提供商是本框架所能提供的功能来源，在本文中服务提供商仅代表g i s 符号共享交互应用