基于KML的地理数据表示.pdf

第 l 期 2 0 0 8年 3月 四川林勘设计 S I C HUAN F ORES TRY EX P L0R ATI ON AND DES I GN NO 1 M a r 2 0 0 8 基 于 KML的地理数据表 示 漆 明生 徐 家清 四川省林业调查规划院 成都 6 1 0 0 8 1 摘 要 基 于 X ML 的地 理信 息编码规范 KML 随着 G o o g l e E a r t h的 巨大成功 已得到 一 些组 织和机 构的支持 逐 渐成 为标 准 文章通过 分析研 究基 于 KML的地 理信 息的建模 方 法 应用 实例给 出 了基 于 KML的建模方案和具体 实现方法 关 键 词 Go o g l e Ea r t h KML GM L XML 1 KML概 述 KML 全 称 Ke y h o l e Ma r k u p L a n g u a g e 是 一 种 G o o g l e公 司 开 发 的 基 于 X ML e X t e n s i b l e Ma r k u p L a n g u a g e 可扩展标记语 言 语法和文件 格式 的 用来描述和保存 地理信息 如点 线 面 3 D模 型 等 的编码 规范 KML 在吸 收和借 鉴 OG C Op e n Ge o s p a t i a l C o n s o r t i u m 制 定 的 GMI G e o g r a p h y Ma r k u p L a n g u a g e 标 准 的基 础 上 舍 弃地理模型中拓扑关系的描述 精简描述元素 使 用一种基 于标签 t a g s 的语法格式来描述地理信 息 使 KML 文 件 在 Go o g l e E a r t h的 显 示 过 程 与 HTML 网 页 被 浏 览 器 处 理 过 程 类 似 即 利 用 KML 标 准形 成 的 KMI 文件 是 通 过 Go o g l e E a r t h 浏 览 器 解 释 并 在 Go o g l e E a r t h浏 览 器 表 现 出 来 的 1 1 K ML的特 点 K ML 是 基 于 XML 的 XML 是 W 3 C Wo r d Wd e We b C o n s o r t i u m 为 了 适 应 I n t e r n e t 的发展 解决传统的 We b语言 HTM Hy p e T e x t Ma r k Up L a n g u a g e 超 文本 标识 语 言 的诸 多 不足 与限制 实现复杂数 据结构 的标准化 结构化 满 足 B S网络架构下的数据 的多样性 应用的灵活 性 信息 的共享性 与互操作性 的一种数据描述元 语言 KML是 由G o o g l e 公司开发的基于 X ML的 地理信息编码规范 是严格遵守 XMI 标准的 这 就确保了 K MI 数据可 以被广泛的商业或者免费 工具浏览 编辑 转换等 真正实现开放 的地理信 收稿 日期 2 0 0 8 0 1 0 8 息的共享和互操作 K ML是基 于文本的 传统 的空间信息通 常与特定的 G I S产品绑定 空间信息具有各种各 样的结构 用户只能使用特定 的 GI S来访 问某个 空间信息 而 KMI 文件是一个描述地理信息结 构化数据且简单易用容易理解的文本文件 可 以 使用简单的文本编辑程序或 X MI 编辑程序进行 读写和编辑 K MI 是基于网络的 KML是在计算机技 术 网络通信技术 地球空间技术特别是网络技术 迅速发展的情况下 为了适应 we b GI S的需求 实 现多种地理数据 网络共享 满足互操作性要求 制 定 的 编码 规 范 KML通 过 Ne t wo r k L i n k元 素 实 现网络传递与共享 KML是面向对象 的 在 KML中 O b j e c t 是 一 个抽象 根元素 其他元素都源 自于对它 的派生 与继承 体现面向对象 的继承性和层次性 KML是 面 向 G o o g l e E a r t h的 虽然 KMI 得 到 了一 些 组 织 和 机 构 的支 持 但 KML 的应 用 是 为 了 增 强 Go o g l e E a r t h的 功 能 实 现 与 用 户 的 互 操作性 但它缺乏独立的坐标系描述元素 依赖于 Go o g l e E a r t h实现外 在表 示 1 2 KML实现 的功 能 使用图标和标注来 区分每一个地点 为每 视图创建不 同的视点 使用屏幕或地理位置的贴图 在具体地理位置使用具有特定结构的三维 维普资讯 7 8 四川林勘设计2 0 0 8年第 1期 模型 为特定种类 的要 素 F e a t u r e 定 义显示样 式 为要素 F e a t u r e 指定基于简单 HTMI 语 法的描述 支持超级链接和图片嵌入 使用层叠夹 F o l d e r 对要素进行层次性 的 分组 管理 动态加载本地或远程 网络地址的 KML文 件 当 G o o g l e E a r t h客户端 视图变化 时 自动 将视图信息发送给指定的源服务器并从服务器获 取相关的信息 2地 理对 象 的 KMI 模 型 客 观 世 界 各 种 复 杂 的地 理 对 象 可 以抽 象 为 点 线 多边形 面 等几种空 间几何类型 K ML 通过 G e o me t r y抽象元素定义 了几种基本 的几何 图形 元素 提供 了点 p o i n t 线 I i n e S t r i n g 环 L i n e a r R i n g 多 边 形 p o l y g o n 三 维 模 型 Mo d e 1 等 基 本 几 何 图 形 还 可 以 通 过 Mu l t i G e o me t r y聚合不 同形态 的基本几何图形形 成复合的几何图形从而定义复杂的几何实体 见 图 1 Po i n t Li n e S t r i n g Li n e a r Ri n g Po l y g o n Mu h l Ge o me t r y Mo d e l 圈 1 KML几 何 对 象 KML提供的常用的地理元素有 1 C o o r d i n a t e s 元 素 即坐标序列元素 一个 地理坐标对定义为 经度 纬度 高度 坐标序列 的 坐标对之间用 以空格为分隔符 2 P o i n t 元素 即点元 素 用来 编码几何 点 类 每一个 P o i n t 元素包括一个 c o o r d i n a t e s元素 包括一个而且仅仅一个坐标对 3 L i n e S t r i n g元 素 即折 线元素 是 由一 序 列的坐标对所组成的直线段连接起来的折线 4 L i n e a r Ri n g元素 即环元素 是一个简单 的线形闭合环 是由起点坐标 与终点坐标相同的 一 序列的坐标对所组成 的直线段连接起来 的折线 环 5 P o l y g o n元 素 即多 边形 元 素 是 一 个 连 接的平面 按面域之间的包 含关 系可分为无岛面 域 有岛面域 其外边界 由 o u t e r B o u n d a r y I s 定义 内边界由 i n n e r B o u n d a r y l s 定义 6 Mu l t i Ge o me t r y元素 即复合对 象元素 作为包含任意几何元素 点 线 面等几何 图形 的 容器 一个 Mu l t i G e o me t r y元素可以包含基本的 几何 元素 如 P o i n t L i n e S t r i n g P o l y g o n等 甚 至 包括其它 Mu l t i Ge o me t r y元素 2 1 点对 象模 型 在 KMI 规 范 中 一 个 点对 象 几 何 描述 的 D T D 文 档 类 型 定 义 d o c u me n t t y p e d e f i n i t i o n 为 相应 的 KMI 语 法结 构为 E 0 E 0 F 高度模式 经度 纬度 高度 其 中 是 在 r e l a t i v e To G r o u n d a b s o l u t e高度模式下的的空间点是否通过线扩展 延伸到相应的地面点 指定几何对象是否随地形起伏 变化 指 定 为 c l a mp To G r o u n d r e l a t i v e To G r o u n d a b s o l u t e 三种高度模式之一 在 c l a mp T o G r o u n d模 式 下 点 对 象 紧 贴 地 面 忽 略中的高度值 在 r e l a t i v e T o Gr o u n d模 式下 中的高度值 为相对地面的高 度 在 a b s o l u t e 模式下 中的高度值 为相 对海 平面 的高度 即海 拔 维普资讯 漆 明生等 基于 KML的地理数据表示 7 9 2 2 线对 象模 型 KML标准 中定义 了两 种线 一种 是多段线 L i n e S t r i n g 另 一 种 是 环 即 闭 合 多 段 线 L i n e a r Ri n g 两者语法结构是一样 的 区别仅 在 于环 的起点坐标和终点坐标相 同 亦即 经度 1 一 经度 n 纬度 1 一纬度 n 高度 1 一高度 n 在 KML规范 中 一 个 线 对 象几 何 描 述 的 D T D 为 c o o r di n a t e s 经度 1 纬度 1 高度 1 经度 n 纬度 n 高度 n c o o r d i n a t e s Li n e S t r i n g 2 3 面对 象模 型 K ML中能表示 的面对象 为多边形 面域 其 外边界都 由 o u t e r B o u n d a r y I s 定义 有岛面域的内 边界 由 i n n e r B o u n d a r y I s 定义 可以看出无岛面域 是有 岛 面域 的特例 在 KML规 范 中 一 个 面对 象 几 何描 述 的 D T D为 o u t e r Bo u n da r y I s I i n e a r Ri n g c o o r d i na t e s 经度 1 纬度 1 高度 1 经度 n 纬度 n 高度 n c o o r d i n a t e s L i n e a r Ri n g o u t e r Bo u n d a r y l s i n n e r B o u n d a r y l s Li n e a r Ri n g c o o r d i n a t e s 经度 1 纬度 1 高度 1 经度 n 纬度 n 高度 n c o o r d i n a t e s Li n e a r Ri n g i n n e r B o u n d a r y l s P o l y g o n 2 4 复合 对 象模 型 KML通过 Mu l t i Ge o me t r y元素 实现对简单 几何元素的的聚合 形成复杂的几何图形 在 K ML规范中 一个复合对象描述 的 D TD 为 相应的 KMI 语法结构为 Mu l t i G e o me t r y l i d I D P o i n t 元素 L i n e S t r i n g元素 L i n e a r Ri n g元素 P o l y g o n元素 Mu l t i Ge o me t r y元素 3 地理 信息 的组 织 地理空间数据模型只是对现实实体和对 c 象 的编码或计算机化 的表现和抽象 建立模型的 目 的是为了以一种结构化 数字化 的格式表示与显 示地理信息 而具体的地理实体除几何信息外 还 应包含一 系列的属性 如名称 类型 值以及各地 理对象的外在表现等 在 KMI 中 运 用 k ml D o c u me n t F o l d e r P l a c e ma r k四个 元素作 为 KMI 文件 的根标签进 行信息的组织 F e a t u r e 抽象元素的各实元素实现 地理信息 的封装与管理 Ne t wo r k L i n k元素实现 本地的或网络的 KML共享 P l a c e ma r k元素实现 维普资讯 8 0 四川林 勘设 计2 0 0 8 年第 1 期 地理对象 的封装与可视化 F o l d e r 元素实现对地 理对象 的层 次化管理 Do c u me n t元素实现 各类 F e a t u r e元 素 S t y l e元 素 S c h e ma元 素 的封 装 与 管理 Ov e r l a y元 素实现屏幕 帖图与地面 帖图功 能 KML通 过 S t y l e 元 素 实现地 理 对象 的外在 样 式 表示 通 过 S c h e ma 元 素 对 P l a c e ma r k元 素 的继 承 实现 地理 对象 属性 值扩 展 4 实例 应 用 利用上述的地理对象的 K MI 模型与地理信 息组 织 方法 我 们 对 四川省 行 政 区划 图进行 地理 信息的建模 首先 是地 理数 据 的准备 充 分利用 现 有地形 资料 测 量 资料 G P S设 备 和 网络 收集 地 理数 据 如行政驻地等点状信息 河流 道路 行政 区划等 线状信息以及行政区划面状信息 由于 KML没 有提供 相应 的坐标 系描 述元素 而使用 统一 的 wGS 8 4基 准面 的地理 坐标 所 以需 要通 过坐 标 转 换程序把收集的各类数据统一到 wGs 8 4基准面 的地 理坐标 系 经 纬度坐 标 系 其 次是 利 用第 三 方 软 件 或 自编 程 序 按 照 KML的 地理 模型 和文 件 组织 的要 求 以及 相 应要 素 类 的 外 在 表 示 要 求 生 成 K ML 文 件 用 P l a c e ma r k元 素 对 地理 对 象 如 行政 驻 地 河 流 道 路 行 政区划线 行政区划面进行分类封装 实现 地 理 对 象 的 可 视 化 利 用 F o l d e r元 素 对 P l a c e ma r k元 素 封装 的各类 地理 对 象 进 行层 次化 管 理 用 D o c u me n t 元 素 对各 地理 对 象 共 享 样 式 进行管理 一般情况下 各类数据单独形成 KML 文件 便于管理 维护 简单的 少量的点类数据 线 类 数 据 面类 数 据 可 以 直 接 在 G o o g l e E a r t h绘 制并存 为 KMI 文件 最 后 利用 G o o g l e E a r t h载 入各类 KML文件 从 而 实现 四川 省行 政 区划 图在 Go o g l e E a r t h中的 展示 5 结束 语 KMI 因 G o o g l e E a r t h的 成 功 受 到 人 们 的关 注