一种解决完全解决Web绘图的W3C绘图规范-SVG新技术

1、一种解决完全解决Web绘图的W3C绘图规范SVG新技术摘要：随着Internet技术的发展，分布式计算技术也得到了长足的发展。特别是其于Web的绘图技术已经提到日程上来，众所周知，在Web实现图形功能是可以实现的，但是必须借助与第三方提供的一些工具来实现这些图形的绘制，像微软的.NET、SUN的Java等实现Web上的图形功能，但是采用这些工具实现的Web图形，基本上是一个“死图”，所以很难让这些图形“活”起来，即实现与用户的有效交互。此外，更重要的一点是，这些图形很难在Interne上实现真正的数据交换功能，因此，W3C基于XML等技术提出了基于Web的二维图形绘制规范，即SVG规范。这个规

2、范不仅适合于Internet上的图形的展示，而且还适合于移动终端上的图形绘制，如基于手机的图形绘制等功能。通过W3C的这一规范，真正实现了用“数据”表达“图形”的时代，在XML中将要绘制的图形的命令及其数据按照规范进行描述，那么就可以实现在Web的丰富的图形展示功能。下面，我们针对在科研中对SVG的使用的一些体会，整理出一些关于SVG的材料，有些也是从相关技术文章引用的。一、SVG是基于 XML专业的 Web 图像标1. SVG是 基于 XML 格式，Web 发布、传输以及跨平台性十分强SVG，是可缩放矢量图像格式(Scalable Vector Graphics)的简称，SVG 标准由权威的

3、 W3C 组织制定并推荐，它基于 XML(可扩展标识语言)，是一个全新的标准开放的矢量图像和动画格式。SVG 通过使用简单的文本语句完成矢量图像，以及诸如色彩填充、对象运动、动态交互、滤镜效果、音效等各式媒体效果，成为未来的 Web 图形图像标准。SVG 兼容 XML、HTML4、XHTML 等语言并符合 CSS、XSL、DOM 等规范。这就意味着 SVG 将是可扩展、可样式化、可脚本化和易于集成的。SVG 可以很好的跨平台工作，解决外部输出、色彩、带宽等相关问题。在 SVG 中，地理数据可被唯一地标识，便于信息查询和搜索，便于网上参与数字地球的资源共享，提高 WebGIS 服务的互操作性，减

4、少了服务器和客户之间的频繁交互，从而提高 GIS 用户的互操作速度。XML 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。XML 可以对不同来源的结构化的 GIS数据进行合并、集成，客户获得 XML 数据后，可以用以开发多种形式的 WebGIS 应用软件，也可用于测量、制图、空间分析和空间建模等空间数据计算和数据处理，扩展 XML 与 GIS 数据的多方面应用。利用 XSLT技术，可以非常容易的将各种 XML 空间数据转换为 SVG 的图像格式，因而可以说，正因为 XML 标准的开放性，SVG 才成为了 OpenGIS 的新宠2.交互性强，支持各种先进的网页交互技术；SVG 支持 S

5、MIL（synchronized multimedia integration language），使得用户可以自由的同 SVG 中的元素完成一些交互的动作，从而完成既定的目标，这一点在目前单独依靠图片是完成不了的，需要由网页中的脚本语句来实现。SVG 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，SVG 图像中的命令语句可以自由的和脚本程序，JavaScript 或 XML 进行交互，完全通过代码来实现。SVG 图像可以方便的由程序语言来动态的生成，例如用 JavaScript，Perl，Java 甚至是 XSLT，这对于一些数据库制表是非常实用的，图像可以根据数据库中的关系量

6、实时的改变。下面这个图就是我们为采用SVG技术为采油厂研究的一个WebGIS交互的实例，见图1。图1基于SVG技术实现的油田对象的交互4.SVG 是一种文本描述格式，易于查询地理信息的属性数据与相关联对象的动态数据图2 很容易实现对地图上对象的定位作为基于文本的格式，SVG 图像中的文字可以被网络搜索引擎所搜寻(这样可以制作自由的图像搜索引擎)，或被用户浏览器查找和编辑，这种基于文本的格式的另一个好处是可以进行二次修改，因此 SVG 是一种可升级的图像文件格式。SVG 的这一特性非常适合表述复杂而海量的空间数据，这不仅是因为它的存储容量小，结构性强，更重要的是它可以方便的对这些空间数据进行维护

7、与升级。SVG 基于对像与组合对像，结构性强，数据具有直观可读性，容易对系统进行维护与升级。SVG 既可以对空间数据进行查询，也可以对属性数据进行查询。SVG 支持的是一种精确查询，实现简单，查询效率高，是栅格图像中像模式识别所进行的复杂的概似查询所无法比拟的。见图2，是我们利用SVG以及.NET等技术实现的对油田WebGIS上的对象的查询与定位功能。5 数据量少，传输效率高与传统图形图像格式相比，SVG 文档的文件尺寸小得令人吃惊(如上面图 2A 的大小只有 850k 字节)。这个优点缘自于 SVG 与 SMIL1.0（Synchronized Multimedia Integration

8、Language，同步多媒体集成语言）规范的部分结合，同时也是 SVG 相关的设计机构和人员共同努力的结果。SVG 压缩文件尺寸的技术主要包括：SVG 制作人员可以使用滤镜效果通过客户端图形操作来构造图形，另外，当同一个图形在一个文档中多次出现时可以使用符号来替代。SVG 阅读器可以使用 HTTP 1.1 的数据压缩功能以及采用逐级渲染的方法来大幅降低用户浏览和交互的时间。高效的 SVG 词汇表大大缩减了图像文件的尺寸，从而减少了下载时间。同时，在编辑 SVG 文档时，可以充分利用基本图元定义来组合新的复杂图元7 渲染与滤镜处理能力强，电子地图质量高；SVG 图像的清晰度适合于任何屏幕分辨率或

9、打印分辨率(dpi), 支持 ICC 标准，RGB，线性填充、图案填充和遮罩。增强的色彩精度（1600 万种颜色）使得屏幕显示的图像与打印输出的图像色彩保持一致。SVG的矢量滤镜并不直接针对像素进行操作，而是作为某一个对象的独立属性保存在文件中。修改图像效果只需要重新调整这些属性，就可以完成对滤镜的修改、替换和删除，非常的便捷。SVG 的矢量滤镜为远程协作和二次编辑提供了极大的自由度。SVG 符号库填充更是胜人一筹，由于 SVG 支持引入栅格图像填充，也可以自己定义矢量图元进行填充，SVG 还能够引入透明栅格图像，无论什么样的地图符号都可以根据需要填充到相应的方位上。与其它相关语言相比，SVG

10、 是专业的图像标准，在图像处理方面有着独特的优势。见图3，就是利用SVG丰富的渲演等功能实现的丰富多彩的图形绘制功能。图3丰富的图形功能二、与其它矢量描述语言的比较1. 与 GML、VML、PGML 的比较矢量标识语言(VML),精度图像标识语言(PGML)都是作为 W3C 的矢量图像初始标准在 1998 年提出的。VML 和 PGML 在很多地方非常的类似，但 VML 比较适合一些普通矢量图像，而 PGML 可以做出更加丰富多彩，适合专业设计和公众出版的图像。为了进一步促进图像标准的发展，W3C 成立了 SVG 工作组。SVG工作组将 VML 和 PGML 的优势结合在了一起，重新推出了新的

11、标准矢量格式，这就是 SVG。GML、SVG、VML 都与矢量图形有着密切的关系：GML 在表示实体的空间信息的同时加入了实体的其他属性信息，是表示实体的空间信息和属性的编码标准，但它并不支持直接显示图形。而 VML 和 SVG是在表示图形的矢量信息同时加入了图形的显示信息（即以什么样的样式显示矢量图形），是显示矢量图形的两种比较好的格式。相比之下，SVG 是综合了 VML 的优点后推出的，是国际标准，它比 VML 具有更多的优点，也有更广阔的前景。2.与 VRML 的比较虚拟现实建模语言是用来描述三维交互场景和实体的一种文件格式。用于联接全球网（WWW）。它可以用于创建复杂场景的三维表示，如

12、装饰图像，产品设计和虚拟现实实现。同 Java 3D 一样，VRML 也是遵循 OpenGL 标准的。OpenGL 是近年来发展起来的一个性能卓越的三维图形标准，它是在 SGI 等多家世界闻名的计算机公司的倡导下，以 SGI 的 GL 三维图形库为基础制定的一个通用共享的开放式三维图形标准。VRML 在其描述中也采用了节点树的表达方式。与 VRML 不同的是，SVG 是专门针对二维场景而推出的一种基于是 XML 标准的标记言语，对三维场景它显然无能为力。另一方面，VRML 并不是基于 XML标准的，这对我们实现三维 OpenGIS 也是一个不利因素。3.与 SWF 比较从某种意义上，SWF 与

13、 SVG 有很多惊人的相似之处。Flash 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，SWF 日益在网络中普及，但与 SVG 相比较，SWF 存在着以下的不足： SWF 是一个非开放标准。这就意味着该技术掌握在个体手中，技术的发展受到方方面面的限制。同时，SWF 与其他的开放标准也没有完整的融合方案。尽管 SWF 目前已经提供了对 XML 的支持，但这种支持是单方面的。随着 XML 及其他开放标准的发展，SWF 的不协调性将日益显著。* SWF 的可编辑性不如 SVG。SWF 作为最终的动画生成格式，其创作过程封装在 SWF 文件中，几乎无法再进行二次编辑。同时，SWF

14、也不提供对文本格式的支持，因此，无法获得类似 SVG 的查询图像中文字的功能。三、应用实例下面，是我们利用SVG技术实现的油田上的一些地质专业图幅的绘制与展示，图4利用SVG技术实现的油田等值线图见图4。图5是利用SVG技术实现的油田多井连通关系图。图5油田上的多井间的层间连通关系图四、总结SVG技术是一个成熟悉的技术，建议大家要实现基于Web的绘图功能时可以大胆地采用。经过我们对SVG技术的两年多的应用经验表明，这个技术是国际标准，能够满足油田以及其它行业对Web绘图的要求。此外，SVG技术也正在制定在Web上实现动画以及虚拟现实等的图形化规范。我们课题组采用SVG技术实现了油田地面工程的WebGIS中的各种对象的展示功能，除些之外，还实现了基于GIS的油田信息集成功能。参考文献：1 Scalable Vector Graphics (SVG) 1.1 Specification R, W3C Working Draft，2003；2 Christophe Jolif, Software Architect，Comparison between XML to SVG Transformation Mechanisms- The GraphML use case，SVG Open 2003 Conference ,2003-7；3 Mr. Ron Lake