（大地测量学与测量工程专业论文）基于xml的webgis研究.pdf

摘要 摘要 本文首先系统地探讨了w 曲g i s 的概念 特征 系统分类 系统构造技术等问 题 并对目前w 曲g i s 中所存在的问题进行了深入分析 指出目前的w 曲g i s 是一 种封闭 独立的系统 各系统间无法共享数据 这种状况严重地影响了w 曲g i s 的发展 之后对w 3 c 制定的扩展标记语言 咀 基于 l 的可升级矢量图形 s v g 和国际o g c 组织所提出的基于 v i l 的地理空间数据编码标准g m l 进行了 分析研究 并基于它们设计了w 曲环境下基于 订l 的地理空间数据三层表达体 系 基于x m l 的地理元数据表达 基于g m l 的实体地图表达以及基于s v g 的 可视化地图表达 在该体系中 由于地理空间数据的表达完全是基于x m l 的开 放式技术 它使得地理空间数据的共享及异构地理数据的集成更为方便 自然 该体系的建立为w 曲g i s 的数据的开放式表达和组织奠定了基础 在上述研究的基 础上 设计了一个基于x m l 的w 曲g i s 解决方案 该方案采用上述的基于 沮 的地理空间数据三层表达体系来组织数据 基于该方案所构建的w 幻g i s 的数据具 有开放性并可以方便的与其他系统共享数据 在总体设计的基础上 详细设计了 系统服务器端的各功能模块 并对部分模块的实现进行了研究 论文还提出了客 户端的两种实现方案一浏览器模式和桌面浏览 编辑模式 最后 设计并实现了 一个原型系统来对方案的可行性和正确性进行验证 关键词 w 曲g i s数据共享 lg m ls v g a b 蚰a c t r e s e a r c ho nw e b g i sb a s e do nx m l a b s t r a c t f i r s t l y t h ec o n c e p t t e d m o l o g yc h a r a c t e r i s t i c a n dd e v e l o p m e n ts c h e m e so f w e b g i sa r ed i s c u s s e ds y s t e m a t i c a l l yi nt l l i sd i s s e r t a t i o n n 1 b ya n a l y z i n gn l e p m b l e m sc i s t e di i lw e b g i s 也a tt r a d m o n a lw 曲g i si si n d 印e n d e n ta l l di s o l a t e da n d c a nn o ts h a r eda t aa m o n gd i 丘毫r e n ts y s t e m s s oi sd i s a d v a 士1 t a g et om ed e v e l o p m e n to f w 曲0 i s t h e nt l l ed i s s e n a d o na r l a l y z e sm ee x t e n s i b l em a r k u pl 觚毋l a g e x m l t h e s c a l a b l ev e c t o rg m p l l i c s s v g d l i c hp r o p o s e db yw 3 ca n dt b o 乒a p h ym a r k u p l a l l g l l a g e g m l b yo g ca n dp r o p o s e s 吐l e 也r e e t i e r 丘a m ef b rr 印r e s e i l t a t i o n o f g e o s p a d a ld a t ai nw e bb 嬲e do nt h e m n a m e l yt h eg e o g m p h j c a lm e t a d a t ar 印r e s e n t a t i o n b 踮e do nx m l t l l ee n d t ym 印r e p s e n t a t i o nb e do ng m la 1 1 dt h cv i s u a im a p r e d r c s e n 诅t i o nb 船e do ns v gb e c a u t h e 丘锄ei sc o m p l e t e l yb a s e do no p e n t e c l l i l o l o 酎e s 山e e 伍c i e n ts l l 撕n gf o rd i g 岫b u t c d h e t e r o g e n c o u sg e o s p a t i a l d a 诅 b e c o m e se 8 s i e r nl a y st h ef o u n d a t i o nf o ro p e nr e p r e s e n t a t i o na 1 1 do 唱a i i z a t i o no f 协e d a t ao fw e b g i s 1 1 1 r o u 曲a b o v er e s e a r c h as c h e m ef o rw 曲g i sb a s e do n m i s d e s i g n e d t h es c h e m eo r g a n i z e sg e o s p a t i a ld a t a b a s e do n 也ea b o v em r e e t i e r 丘锄ef o r r e 掣e s e n t a t i o no fg e o s p a t i a ld a t a t h ed a t ao f w 曲g i sb 船c d 0 n 血es c h e m e 诚i lb e 叩e n a n d 吐屺w 曲g i sc a ns l m e sd a c aw i 也o t l l e rs y s t e me 船i l y b a s e do no v e r a j ld c s i 盟o f t h e s c h e m e m em o d u l e so ft 圮s e e ro fs y s t e ma r ed e s i 髓e d 锄dp a r to f 也em o d i l l e s r e a i i z a t i o ni sr e s e a r c h e d a n dt w os c h e m e so fr e a i i z i i 喀t l l ec l i e n t0 fs y s t e ma r e p r o p o s e d n 锄e l ye x p l o r e rp a 肚哪姐db r o w s i n ga n de d i t i n gi nd e s k t o pp a t t e m f i n a l l y ap r o t 啊p es y s t e mi sd e s i 鲷e da i l dr e a l i z e da n di tp r o v e st 1 1 ea b o v es c h e m ei sc o 玎e c ta i l d 南a s i b l e 1 e y w o r d s w 曲g i s d a t as h a r i n gx m l g m ls v o 河南理工大学 学位论文原创性声明 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 究工作及取得的研究成果 论文中除了特别加以标注和致谢的地方外 不 包含任何其他个人或集体己经公开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 本人学位论文与资料若有不实 愿意承担一切相关的法律责任 学位论文作者签名 至堑 虱 2 掣岁年岁月2 罗日 河南理工大学 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河南理工大学 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 保密论文待解密后适用本声明 学位论文作者签名 瑙团 2 嘶岁月2 男目 指导教师签名 扣厂年 l 绪论 1 1g ls 与w e b g ls l 绪论 地理信息系统 g e o g f 印h i ci i l f o 册a t i o ns y s t e m g i s 是以地理空间数据库为 基础 在计算机软硬件的支持下 对空间相关数据进行采集 管理 操作 分析 模拟和显示 并采用地理模型分析方法 适时提供多种空间和动态的地理信息 为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统 它是集当今地理学 测绘学 空间科学 制图学和计算机科学等学科为一体的边沿科学 g i s 自诞生至 今 已经历了4 0 余年的发展 传统g i s 技术逐步成熟 并日益广泛应用于国土资源 城市规划 水利电力 人口统计 交通能源 自然灾害等与人民生活息息相关的 各个方面 随着互联网 h t e m e t 的迅速崛起和全球范围内的飞速发展 万维网 w j r l d w i d ew 曲 w w w 或w 曲 成了高效的信息发布渠道 随着网络技术的不断发展 和人们对g i s 的需求 利用h l t e m e t 在w 曲上发布空间数据 为用户提供空间数 据浏览 查询和分析的功能 已经成为g i s 发展的必然趋势 2 于是 基于i n t e m e t 或i i l 咖e t 技术的地理信息系统 w 曲g i s 就应运而生 网络地理信息系统 w 曲g i s 是在i n t e m e t 或i n 仃a i l e t 网络环境下的一种兼容 存储 处理 分析 显示与应用地理信息的计算机信息系统 3 通过它人们可以方 便地从w w w 的任意一个节点浏览或获取w 曲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 g i s 的信息处理模式先后经历了集中式 分布式和客户朋民务器模式三个阶段 w 曲g i s 是一种典型的客户 服务器模式的系统 它通过利用网络 p c 机 图形用 户界面和关系数据库把传统的庞大的集中系统分解成为较小的单元 大大简化了 复杂信息系统的开发和管理 同时 由于w e b g i s 是基于i m e m e t 或i n t r a l l e t 的运 行环境和分布式的生存平台 使其在数据管理和组织方面具有支持超大型数据集 引入大型数据库管理系统 高性能的空间数据提取 分布式的数据管理 数据和 系统紧密结合的特点 1 2w e b g i s 的原理与相关技术 河南理工大学硕士学位论文 1 2 1w e b g i s 的特征 与传统的基于桌面或局域网的g i s 相比 w 如 讧s 具有以下几个显著特征m 1 w 曲g s 是一个集成的客户 服务器网络系统 具有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 2 w 曲g i s 是一个交互的系统 操作简易 不仅仅局限于少数受过专业培 训的专业用户 所以w 曲g i s 常把通用的w 曲浏览器作为系统的客户端 3 w 曲0 i s 是一个动态的系统 地理信息具有动态特性 w e b g i s 必须能够 反趺这些动态的地理信息量 4 w 曲g i s 是跨平台的系统 具有客户端平台独立性 无论客户机是何种 操作系统 只要支持通用的w 曲浏览器 用户就可以访问w 曲g i s 数据 5 w 曲g i s 可以在异质网络环境下获取多种g i s 数据和功能 6 w 曲g i s 是一个图形化的超文本信息系统 1 2 2w e b g i s 的实现策略 目前实现w 曲g i s 的策略有三种 服务器端策略 客户端策略以及混合策略 服务器端策略允许客户端用户向服务器端提交数据和分析请求 服务器端处理请 求并将处理结果返回给客户端 客户端策略允许用户进行数据的本地操作或分析 混合策略则可根据用户请求和网络状况来合理地分配数据处理的位置 4 6 表1 1 为 三种实现策略的综合比较 表l 1w e b g i s 实现策略的比较 t a b 1 lc o m p a r i s o n so f 啦a l e g yi nc o 枷c t i n gw 曲g i s g i s 分析输出在服务器g i s 分析输出在客户构造模式 实现策略 上完成机上完成 工作方式 1 2 3w e b g l s 的实现技术及评价 w e b g i s 的构建涉及很多技术 常用的有通用网关接口c g i 服务器应用程序 接口 s e e r a p i a s p p l u 争i n a c t i v e x 以及j a v a 等 目前采用较多的是j a v a a p p l e t 小程序和a c t i v e x 控件方式 a p p l e t 小程序和a c t i v e x 控件方式 2 河南理工大学硕士学位论文 1 2 1w e b g l s 的特征 与传统的基于桌面或局域网的g i s 相比 w 曲g i s 具有以下几个显著特征 1 w 曲g i s 是一个集成的客户 服务器网络系统 具有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 2 w 曲g i s 是一个交互的系统 操作简易 不仅仅局限于少数受过专业培 训的专业用户 所以w 曲g i s 常把通用的w e b 浏览器作为系统的客户端 3 w 曲g i s 是一个动态的系统 地理信息具有动态特性 w e b g i s 必须能够 反映这些动态的地理信息量 4 w 曲g i s 是跨平台的系统 具有客户端平台独立性 无论客户机是何种 操作系统 只要支持通用的w 曲浏览器 用户就可以访问w 曲g i s 数据 5 w 曲g i s 可以在异质网络环境下获取多种g i s 数据和功能 6 w 曲g i s 是一个图形化的超文本信息系统 1 2 2w e b g i s 的实现策略 目前实现w 曲g i s 的策略有三种 服务器端策略 客户端策略以及混合策略 服务器端策略允许客户端用户向服务器端提交数据和分析请求 服务器端处理请 求并将处理结果返回给客户端 客户端策略允许用户进行数据的本地操作或分析 混合策略则可根据用户请求和网络状况来合理地分配数据处理的位置h 州 表1 1 为 三种实现策略的综合比较 表l 1w 曲g i s 实现策略的比较 些 曼竺型 竺 唑型垫竺型 g 坠型 g i s 分析输出在服务器g i s 分析输出在客户 构造模式 实现策略 上完成机上完成 工作方式 上完成机上完成 工作方式 1 2 3w e b g i s 的实现技术及评价 w 曲g i s 的构建涉及很多技术 常用的有通用网关接口c g i 服务器应用程序 接口 s e r v e r a p i a s p p l u g i n a c t i v e x 以及j a v a 等 目前采用较多的是j a v a a p p l c t 小程序和a c 廿v e x 控件方式 2 1 绪论 表1 2w 曲g i s 构建技术方法的比较 璺 婴型 墅 业 塑也 塑塾坐盟 g 些堕 技术名称优点 缺点 c g i客户端小 能够进行大规模 的g i s 分析操作 能够充分 利用现有资源 服务器 网络的负担重 当有大量的 请求时 系统的响应速度急剧下降 s e r v e r a p i客户端小 能够进行大规模服务器 网络的负担重 的g i s 分析操作 能够充分 利用现有资源 对于各用户 请求不需要创建新的进程 a s p p i u 争i n a c t i v e x 客户端小 能够进行大规模服务器 网络的负担重 只能在 的g i s 分析操作 w i n d o w s 环境中运行 客户端小 能够进行大规模服务器 网络的负担重 的g i s 分析操作 不受平台 限制 服务器和网络的负担小 对需事先进行安装 与平台和操作系统有 用户的响应速度快关 服务器和网络的负担小 用户的响应速度快 与平台和操作系统无关 全性好 对 安 安全性差 只能在w i n d o s 环境中运 行 处理较复杂任务的能力有限 不能进行 本地数据处理 对于上述的w 曲g i s 构建技术方法 可划分为服务器端技术和客户端技术 其 中c g i s e r v e ra p i 和a s p 技术是一种服务器端技术 采用这些技术来构建w e b g i s 时 在服务器和客户端间通常只能以栅格图像 如j p e g 或g i f 的形式进行空间 3 河南理工大学硕士学位论文 数据的传输 这不但影响了系统的响应速度 而且还增加了服务器和网络的负担 而p l u g i n a c t i v e x 控件以及j a v a 技术则为客户端技术 这类技术的显著特点就 是服务器和网络的负担较轻 考虑到网络目前的现状 基于该技术构建w 曲g i s 是比较合适的 表1 2 为上述技术的比较结果表 1 3w e b g i s 的国内外研究进展 目前 国内外对w 曲g i s 的研究主要集中在空间数据模型 空间数据结构 空 间数据传输协议 分布策略 网络环境下的空间信息组织等方面 开发的产品原 则比较一致 研究的内容主要体现在基于i i l t e m e t 采用w 曲技术 利用多层 b r o w s e r s e r v e r 体系结构 采用分布式对象技术或j a v a 技术来构建w 曲g i s 国外方面 几个著名的国外g i s 厂商争相发布各自的w 曲g i s 产品 如 m 印i n f 0 公司的m a p x 仃e m e f o rn t 和f o rj a v a 两种版本 i 哪a p h 公司的 g e o m e d i aw 曲m a p e s i u 的心c i m s b e n t l y 的m o d e l s e r v e r d i s c o v e r y 著名的 c a d 厂商a u t o d e s k 公司也推出了m a p g u i d e 9 国内方面 国内的w 曲g i s 起步较晚 但发展迅速 目前已经有1 0 多种商业 化的w 曲g i s 软件 如国家遥感工程中心研制开发的g e o b e a i l s 万维网地理信息系 统 武汉大学开发的g e o s u r f 万维网地理信息系统 北京超图地理信息技术有限公 司的s u p e n 印i s 等产品 1 4w e b g l s 存在的问题 从以上的讨论可以看出w 曲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很大的进步 无疑 w 曲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 然而我们应该看到 由于目前的w 曲g i s 产品是在不同的环境中独立开发的 各w 曲g i s 系统都有自己的数据格式 如 m 印i n f o 公司的t a b 文件 e s 融的s h a p e 或c o v e r a g e 文件 o r a c l e 的空间数据等 因为这些系统都与一种特定的g i s 数据绑定 如果用户想使用一个w e b g i s 系统 访问另外的异构数据库或浏览另一个系统中的数据时 是非常困难的 甚至几乎 是不可能的 而地理数据本身就具有多源的 分布的等复杂的特点陋n 正是这些 w 曲g i s 系统采用各自独特的数据存储和表达方式 使得各系统对数据的处理也不 同 从而决定了w e b g i s 系统的封闭性 这种w e b g i s 缺乏开放性带来的直接后果 就是非常困难 甚至于无法从异构系统中或异构数据库中取得相关数据 w 曲g i s 4 1 绪论 的数据难以共享 这种状况严重地影响了w 曲g i s 的发展 由于数据缺乏开放性 给数据共享和数据访问带来了极大的不便 研究数据 的开放式表达及其在w 曲g i s 中的实现 从而解决w 曲g i s 数据难以共享的问题是 w 曲g i s 中要解决的问题 1 5 解决问题的思路和研究目标 本文 基于 v 工l 的w e b g i s 研究 意图解决上述问题 扩展标记语言 e x t e n d e dm a r k u pl a i l g u a g e x m l 是世界万维网协会 w j r l d w i d ew e bc o l l s o r t i u m w 3 c 为适应网络发展而制定的用于描述复杂信息的结构 化标记语言m l 尽管它的发展时间不长 但现在已经没有人怀疑它给信息社会带来 的革命性影响了 x m l 作为数据交互和网络计算的基础 无疑会成为网络通用的 语言 通过x m l 来表达知识 传递数据 不仅跨越了平台 x m l 具有天然的与 平台无关性 还跨越了空间 i n t e m e t 的范围扩展到无线 更跨越了设备 x m l 的数据与表现的分离可以成为不同终端间交换信息的载体 由于 1 啦 包含了大量 自我解释 型的标识文本 每个标识文本又由若干规则 组成 这些规则可用于创建标识 并能通过解析器 如微软的m s x m l 处理所新 创建的标识 这样 x m l 就能够让不同的应用系统理解相同的语义 从而创建一 种任何系统都能读出和写入的世界语 正是由于这些标识的存在是x m l 能够有效 地表达网上的各种知识 为信息的交换和计算提供新的载体 可以这样说 l 相对于网络计算的作用 完全可以与a s c i i 码的作用相提并论 x m l 可以说是网 络信息的标准代码 它所表示的不是符号信息 而是知识化的块状内容 m 通过以上的分析 x m l 可以作为解决数据开放式表达和w 曲g i s 数据难以共 享问题的一把利器 g i s 领域在这方面己取得了一些研究成果 如开放式地理信息 协会 o p e n g i sc o n s o r t i u n l o g c 先后推出了基于x m l 的地理标记语言 g e o g r 印h ym a r k 叩l a n g u a g e g m l 的三个版本 g m l l o g m l 2 0 和 g m l 3 o 用于地理信息的传输与存储 它是根据o g c 的空间数据模型定义一种 公共的编码规范 是统一数据交换格式 具有天然的开放性m 此外 国外一 些g i s 软件厂商也推出的w 曲g i s 产品也应用了x m l 如e s i u 公司的心c x m l 它被用来完成地图的配置 空间数据的表达和系统部件之间的通信等任务 1 1 1 t c r g r a p h 公司则在其新版的产品g e o m e d i a 和g e o m e d i ap m f e s s i o n a l 中能够直接 读取g m l 格式的空间数据 5 河南理工大学硕士学位论文 国内在这方面的研究起步也较晚m 北京大学的陈爱军博士在这方面做了一些 研究 提出并设计了地理空间信息标识语言 g e o m l 标准规范 并用j a v a 实现 了符合该标准规范的一个原型系统m 武汉大学的周文生博士和中科院遥感应用研 究所的王兴玲博士在这方面也做了一些探索性的工作 他们在各自研究中探讨了 利用应用 a l 技术的简单对象访问协议s o a p s i m p l eo b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 统一描述 发现和集成协议u d d i u n i v e r s a ld i s c o v e r yd e s c r i p t i o na n d i n 钯g r a t i o n w 曲s e i c e 的描述语言w s d l w e bs e r v i c ed e s 甜p t i o nl a n g l l a g e 实现w e b 信息服务和解决异构系统资源共享 取得了一定的成果h m 一 国内的软 件厂商方面 北京超图的s u p e r m a p o b j e c t s5 0 支持与o p e n g i s 的g m l 规范3 o 交 换数据 支持点 线 面 文本 网络 纯属性表和复合等七种数据集的导出与 导入1 2 5 然而就目前的研究状况来看 x m l 在w 曲g i s 中的研究仅是局部性的 没有 一个细致 系统的w 曲g i s 解决方案 本文的研究目标是 针对当前流行的w 曲g i s 存在的数据难以共享的问题 利用x m l 自身的特点 对如何利用 订l 进行空间数据的开放式表达进行深入研 究 在此基础上提出一个全面的 系统的基于 儿的w 曲g i s 解决方案 并基于 该方案设计实现一套的原型系统 以验证该方案的理论正确性和技术可行性 1 6 论文的研究内容 意义和特色及创新之处 1 6 1 研究内容和意义 本文主要研究内容包括以下几个方面 1 研究w 曲g i s 的特点 实现策略 构建技术等问题并分析目前w e b g i s 所存在的问题 针对所出现的问题提出解决问题的方法和研究目标 2 探讨和分析x m l 技术 并对 订l 在g i s 中的应用状况进行介绍 3 分析o g c 所提出的g m l 空间数据编码标准 研究利用g m l 进行地理 信息建模的方法和g m l 空间数据的存储方法 4 分析由w 3 c 所提出的可升级矢量图形 s c a l a b l ev e c t o rg r 印h i c s s v g 对其在w 曲g i s 应用的意义进行分析 5 探讨适于w e b 环境的分布式异构地理空间数据表达的方法 着重就x m l g m l 以及s v g 在空间数据表达的方法进行研究 设计w 曲环境下基于x m l 的 地理空间数据三层表达体系 基于 叫l 的地理元数据表达 基于g m l 的实体地 6 1 绪论 图表达以及基于s v g 的可视化地图表达 6 基于上述研究成果 详细设计一个基于x m l 的w 曲g i s 的解决方案 解决w e b g i s 存在的数据难于共享的问题 7 基于上面的解决方案 设计并实现一个原型系统对方案的正确性和可行 性进行验证 本文研究基于x m l 技术来解决w 曲g i s 数据难以共享的问题 研究具有一定 的意义 1 本文试图通过x m l 技术在w 曲g i s 中的综合应用来解决w 曲g i s 数据 难于共享的问题 对g i s 中的数据共享 集成 融合有一定的参考价值 2 本文所设计的w 曲g i s 完全可以脱离了g i s 商业平台软件 对于开发自 主的w 曲g i s 软件提供了很好的参考价值 1 6 2 特色及创新之处 1 对 订l g m l 和s v g 进行了深入研究 并在此基础上设计了w 曲环 境下基于 订l 的地理空间数据三层表达体系 2 基于上述数据表达体系 设计了基于x m l 的w e b g i s 的解决方案 根 据该方案实现的w 曲g i s 系统可以方便的实现分布式异构地理空间数据的共享及 集成处理 而且其数据具有开放性 便于数据的共享 1 7 论文的组织安排 本文共分为五章 各章内容安排如下 第一章对w 曲g i s 原理及相关技术进行了介绍 对w 曲g i s 的目前国内外研究 现状进行了分析 指出目前w 曲g i s 所存在的问题并给出解决问题的思路 在此基 础提出本文的研究目标 第二章研究了x m l 技术的有关内容 包括x m l 的概念 特征 x m l 的体系 结构以及 订l 的相关技术等 最后分析x m l 在g i s 中的应用状况 第三章研究基于x m l 的地理空间数据表达方法 首先分析o g c 所提出的 g m l 空间数据编码标准 研究了利用其进行地理信息建模的方法及其储存方法 之后对w 3 c 所提出的基于x m l 的矢量标记语言s v g 进行了研究并分析了它在 w 曲g i s 中的应用前景 并在此基础上设计了w e b 环境下基于x m l 的地理空间数 据三层表达体系 本章的研究内容为w 曲g i s 的数据的开放式表达和组织奠定了基 础 7 河南理工大学硕士学位论文 第四章在前面各章研究成果的基础上 设计了一个基于 订l 的w 曲g i s 的解 决方案 根据该方案构建的w 曲g i s 可以实现异构空间数据的访问 获取 转换 并将异构数据统一为g m l 格式的数据 便于空间数据的共享 详细设计了系统服 务器端的各功能模块的接口 并对部分模块的实现进行了研究 提出了客户端的 两种实现方案一浏览器模式和桌面浏览 编辑模式 设计并实现了一个原型系统 来对方案的可行性和正确性进行验证 第五章对全文进行总结 并为以后的工作给出一些建议 8 2x m l 技术及其在g i s 中的应用 2 x m l 技术及其在g is 中的应用 2 1 x m l 的产生 概念及特点 2 1 1 产生背景 传统的w 曲语言是超文本标识语言 h p 怕r t e x tm 酞u p l a l l g u a g e h t m l 由于h t m l 非常简单 易用 使其随着w 曲的爆炸性增长迅速在w 曲 上流行起来 但是随着w e b 应用得越来越广泛 h t m l 过于简单的弱点也越来越 明显了 正是因为h t m l 过于简单使它无法用来表达复杂的形式 同时 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 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 2 6 1 1 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 2 在客户端产生的是静态页面 与用户的交互性差 在其他行业中 h t m l 也同样表现出的一些局限性 因此x m l 就应运而生了 世界万维网协会于1 9 9 6 年授权编制扩展标记语言 e x t e n s i b l em 列k i l 口 l a i l g l l a g e 1 v i l 1 9 9 8 年2 月1 0 日 w 3 c 正式公布了 l 1 0 的规格说明 作 为关于扩展标记语言的第一份推荐标准 x m l 是一套开放的规范 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 转换等口1 x m l 在近几年获得了迅猛发展 有人将其称为下一代互联网的基石 2 1 2 概念 总的来讲 x m l 是一种中介标识语言 m e t a m a r k u pl a i l g u a g e 可提供描述结 构化资料的格式 详细来说 x m l 是一种类似于h 1 m l 被设计用来描述数据的 语言 以l 提供了一种独立的运行程序的方法来共享数据 它是用来自动描述信 息的一种新的标准语言 它能使计算机通信把i n t e m e t 的功能由信息传递扩大到人 类其他多种多样的活动中去 x m l 由若干规则组成 这些规则可用于创建标记语 言 并能用一种被称作分析程序的简明程序处理所有新创建的标记语言 x m l 创建了一种任何人都能读出和写入的世界语 x m l 能增加结构和语义信息 可使 计算机和服务器即时处理多种形式的信息 因此 运用x m l 的扩展功能不仅能从 w 曲服务器下载大量的信息 还能大大减少网络业务量 9 河南理工大学硕士学位论文 下面就是一个x m l 的关于通讯录的例子 张三叫姓名 0 0 1 郇d z t i a n g 啪 c o m e m a p 0 1o 6 2 3 4 5 6 7 8 街道 五街1 2 3 4 号 北京市 硼 址 叫联系人 2 1 3 特点 作为一种开放的数据表达语言 x m l 具有很多特性 具体可总结为以下几点 h 5 2 叼 1 简单 x m l 经过精心设计 整个规范简单明了 它由若干规则组成 这些规则可用于创建标记语言 并能用一种常常称作分析程序的简明程序处理所 有新创建的标记语言 x m l 能创建一种任何人都能读出和写入的世界语 这种创 建世界语的功能叫做统一性功能 如x m l 创建的标记总是成对出现 以及依靠称 作统一代码的新的编码标准 2 开放 l 在市场上有许多成熟的软件可用来帮助编写 管理等 开放 式标准x m l 的基础是经过验证的标准技术 并针对网络做最佳化 众多业界顶 尖公司 与w 3 c 的工作群组并肩合作 协助确保交互作业性 支持各式系统和浏 览器上的开发人员 作者和使用者 以及改进x m l 标准 l 解释器可以使用 编程的方法来载入一个 l 的文档 当这个文档被载入以后 用户就可以通过 1 订l 文件对象模型来获取和操纵整个文档的信息 加快了网络运行速度 3 高效且可扩充 支持复用文档片断 使用者可以发明和使用自己的元素 也可与他人共享 可延伸性大 在x m l 中 可以定义无限量的一组标注 订l 提供了一个标示结构化资料的架构 一个 儿组件可以宣告与其相关的资料为 零售价 营业税 书名 数量或其它任何数据元素 随着世界范围内的许多机构 逐渐采用 l 标准 将会有更多的相关功能出现 一旦锁定资料 便可以使用任 何方式透过电缆线传递 并在浏览器中呈现 或者转交到其他应用程序做进一步 1 0 2x m l 技术及其在g i s 中的应用 的处理 4 国际化 标准国际化 且支持世界上大多数文字 这源于依靠它的统一 代码的新的编码标准 这种编码标准支持世界上所有以主要语言编写的混合文本 在h t m l 中 就大多数字处理而言 一个文档一般是用一种特殊语言写成的 不 管是英语 还是日语或阿拉伯语 如果用户的软件不能阅读特殊语言的字符 那 么他就不能使用该文档 但是能阅读x m l 语言的软件就能顺利处理这些不同语言 字符的任意组合 因此 l 不仅能在不同的计算机系统之间交换信息 而且能 跨国界和超越不同文化疆界交换信息 5 容易使用 x m l 只比h t m l 稍微复杂一些 随着越来越多的浏览器支 持x m l 和越来越多的x m l 支持的工具可以得到 越来越多的开发者将得益于 x m l 2 2x 札相关技术 2 2 1d t d 与s c h e m a 文档类型定义 d o c u l l l e m1 押ed e f i i l i t i o n d t d 和s c h e m a 是用来对文档 格式进行定义的语言 就相当于数据库中我们需要定义数据库模式一样 d t d 和 s c h e m a 决定了文档的内容应该是些什么类型的东西 其中d t d 是从s g m l 继承 下来的 而s c h e m a 是专门为定义x m l 文档的格式而设计的 它们都规定了x m l 文件的逻辑结构 定义了x m l 文件中的元素 元素的属性以及元素和元素属性之 间的关系 相比而言x m ls c h e m a 具有支持更丰富的数据类型 其格式与x m l 文档结构保持一致 可以对数据类型进行扩展和限制 具有极强的数据结构定义 功能 同命名空间更紧密的结合等优点 由于上述的种种优点 s c h e m a 将逐渐取 代d t d 成为 l 体系中正式的类型语言m 每一个完整的s c h e m a 代表着一个x m la p p l i c a t i o n 即一个x m l 应用 如 a 订l 和s v g 都是x m l 的应用 因此s c h e m a 的 实例文档 常用来表示一个与特 定x m ls c h e m a 相一致的x m l 文档 2 2 2x p a t h x p o in t e r 与x ii n k x l i i l l 是x m l 标准的一部分 用于定义对 l 的链接 x l i n k 与h t m l 中的 标记的功能很类似 x l i n k 可在x m l 文档中插入元素 用于创建不同资源间的 链接 x l i n k 同样也有附加的各种特性 x p a 廿l 是一门语言 用于把x m l 文档作 为带有各种节点的树来查看 使用x p a m 可以定位x m l 文档树的任意节点 河南理工大学硕士学位论文 x p o i n t e r 提供了一种方式用于确定 v i l 文档内部结构地址 x p o i n t e r 是对x p a m 的扩展 它可以确定节点的位置和范围 通过字符串匹配查找信息 在u i u 引用 中使用寻址表达式作为段标识符 x l i n k 必须与x p a t h 或x p o i m e r 配合工作 x p a 也 或x p o i n t e r 用于定义 v f i 文档链接的位置 x l i l l k 提供文档中链接位置上的实际 链接 1 1 x p a m x p a t l l 规范设计的目的是 通过使用定位路径 1 0 c a t i o np a m s 来定位x m l 文档的不同部分 定位路径提供了许多指令用于在x m l 文档内部定位 用户可以 使用x p o i n t e r 确定一个绝对位置 a b s o i u t el o c 撕o n 或相对位置 r e l a t i v ei o c 撕o n 绝对位置指向文档结构的一个特定位置 相对位置则指向相对于开始位置的位置 x p a 也建立在重复模式的思想上 v f l 文档提供按序排列各种元素的方式来建 立与众不同的模式 2 x l i n k x l i n k 能够定义从一份文档到另一份文档的关联 而且能定义与多个文档的关 联 x l i n k 含有白 p e h r e f r o i e t i t l e s h o w 以及a c t u a t e 等属性 在x l i n k 中定义 了两种不同的链接方法 即简单链接 s i i n p l el i n k s 和扩展链接 e x t c n d e dl i l l k s 简单链接提供了快速而容易的链接方法 就如同h t m l 超链接一样 也因为简单 链接的目的是简单易用 所以并没有提供更多的其它功能 扩展链接则提供了完 整的 i n k 功能 它允许链接多个链接 扩展链接由一套链接资源和资源之间的一 套连接组成 链接资源可以是本地的 也可以是异地 如果所有资源都是异地的 这个链接是离线链接 o u t o s l i n el i i 姻 如果所有的资源都是本地的 这个链接是 在线链接 i nl i n cl i n k 本地资源包含在扩充链接元素中 异地资源在扩充链接元 素之外 3 x p o i n t e r 如果x l i n k 中的链接只能从文档到文档 那么x l i n k 的作用将会受到大大的限 制 x l i n k 的显著特点就是它能够链接到任何x m l 文档中的任何一个部分 这主 要得益于w 3 c 组织的另一个规范一x 口0 i n t e r x m l 中的x l i l l k 用x p o i n t e r 详细表明链接所对应x m l 中的位置 x p o i n t e r 可以通过一段语法来寻址到x m l 文档中的节点 该节点可以是单一的一个节点 也可以是一个属性或者是一组节点 需要说明的是在被寻址的x m l 文档中不需要 加上任何标记 h t m l 的锚元素可以通过记号来达到类似的效果 但这需要修改 1 2 2x m l 技术及其在g i s 中的应用 被寻址的文档 x p o i n t e r 规范主要是基于x p a n l 规范而来 当然它对x p 础进行 了必要的扩充 它可以针对u 砌来寻址任何的文档片断 以下就是一个简单的范 例 m p 肌n v w e x 砌p l e c o m c n s h o wx m x p o i n t e r c h 们 p o s i t j o n 3 3 c h i l d p o s n i o n f i r s t 2 2 3x s l t 扩展样式语言变换 扩展样式语言变换 e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a l l g u a g et r a i l s f o n a t i o 璐 x s l t 的 最初目的是将信息内容于w 曲显示分离 它被定义为包含有一套元素集的 儿 语法规范 该语法规范用来将 v i l 文件转换成h t m l x m l 或其它格式的文档 雄r 2 9 1 x s l t 语言的特性主要表现在以下两个方面 1 x s u 样式表是一个x m l 文档 通过使用x m l 的尖括号标记语法来表示文档的结构 它可以自动使用x m l 的所有词汇准备 可以很容易使x s l t 样式表变成转换的输入或输出 使该语言可 以作用于自身 实际上 许多简单的样式表基本上可以写作期望输出文档的模板 并且可以将一些特殊指令嵌入到文本中 以便插入输入中的变量数据或计算某个 值 这就使x s u 在这个简单的级别上非常类似于许多现有的专用h 刑l 模板语 一 口d 2 基于处理范例的模式匹配 x s i t 样式表包括一组模板规则 每条规则都使用以下方式 如果在输出中遇 到此条件 则生成下列输出 规则的顺序是无关紧要的 当有几条规则匹配同一 个输入时 将应用冲突解决算法跚 x s l t 将输入 帆文档视为树状结构 每条 模板规则都适用于树中的一个节点 模板规则本身可以决定下一个些处理哪些节 点 因此不必按输入文档的原始顺序来扫描输入 x s l t 对 i l 的转换作用可以通过x s l t 处理器完成 x s l t 处理器使用树状 结构作为其输入 并生成另一个树状结构作为输出 如图2 1 所示 可以通过对x m l 文档进行语法分析来生成输入树状结构 而输出树状结构通 常被串行化到另一个x m l 文档中 但x s l t 处理器本身操作的是树状结构 而不 是x m l 字符流 它表示x s l t 处理器可以理解源文档中与树状结构无关的特殊之 处 更深入的看 它表示处理输入元素或输出元素是一个原子操作 不可能将处 理元素的开始标记和结束标记分成单独的操作 因为一个元素会自动表示成树模 1 3 河南理工大学硕士学位论文 型的单节点 图2 1x s u 应用示意图 f i g2 1a p p l i c a 廿o no f x s l t x s l t 使用x p 柚来引用输入树中的节点 x p a t l l 表达式用于选择要进行处理 的输入节