基于ＳＶＧ技術的考古探測ＷｅｂＧＩＳ研究

摘要：在傳統考古領域中利用現代探測和信息技術輔助考古發掘，詳細闡述了利用SVG技術和Java技術實現考古探測Web GIS的基本功能，包括地圖的縮放、平移、查詢以及交互等基本的GIS圖層操作。首先介紹了SVG技術，分析了考古探測Web GIS的系統結構，研究了基于SVG技術的交互式圖層管理，最后建立了系統的模擬結果。

關鍵詞：可升級矢量圖像； 考古探測； 網絡地理信息系統； Java

中圖分類號：TP311文獻標志碼：A

文章編號：1001－3695(2007)07－0055－03

金沙遺址位于成都市區西郊。該遺址的發現是繼三星堆遺址后四川最重大的考古發現，它將古蜀青銅文明的歷史追溯至3 000年前，被譽為2001年全國十大考古新發現。要使金沙遺址為更多的人所了解和熟悉，通過互聯網的宣傳費用是最低的，而影響范圍最廣。此外，為了讓更多的考古專家更為詳細地了解金沙遺址考古發掘情況，有可能利用互聯網進行協同考古研究，這都需要對金沙遺址建立一套網絡瀏覽展示分析的Web GIS。本文利用SVG技術實現了對金沙遺址考古探測的基本圖層管理功能，以及地圖的縮放、平移、查詢、交互操作等功能。

1SVG技術

SVG(Scalable Vector Graphics，可升級矢量圖像)是一種基于XML的開放的矢量圖形描述語言。SVG圖像是與XML 1．0兼容的文檔，SVG元素是指示如何繪制圖像的一些指令，閱讀器（Viewer）解釋這些指令，把SVG圖像在指定設備上顯示出來。使用SVG可以在網頁上顯示各種各樣高質量的矢量圖形，包括許多圖像處理中常見的功能，如圖形、文字、動畫、色彩、濾鏡效果等。最關鍵的是，SVG完全用普通文本來描述，也就是說，這是一種專門為網絡而設計的基于文本的圖像格式。SVG基于XML，可擴展性很強，能夠描述任意復雜的圖像。

1999年2月，SVG草案出臺，經過不斷地修改更新，最終形成了第一份實驗性的實現規范。2001年7月，W3C正式發布了SVG圖像格式建議書，這就是SVG 1．0規范。W3C對SVG的解釋是：“SVG是一種使用XML來描述二維圖像的語言。它允許三種形式的圖像對象存在，分別是矢量圖形、點陣圖像和文本。各種圖像對象能夠組合、變換，并且能修改其樣式，也能夠定義成預處理對象。文本是XML名字空間中的有效字符，這些字符能被作為SVG圖像的關鍵字而存留在搜索引擎中。SVG的功能包括嵌套變換、路徑剪裁、透明度處理、濾鏡效果以及其他擴展；同時，SVG支持動畫和交互，也支持完整的XML的DOM接口。任何一種SVG圖像元素都能使用腳本來處理類似于鼠標單擊、雙擊以及鍵盤輸入等事件。因為與Web標準兼容的緣故，SVG還能夠在同一個Web頁面中憑著繼承自XML的名字空間等特性來完成一系列交互操作?！豹?/p>

本文的考古探測GIS模型在圖層顯示上可以有VML、SVG等多種格式選擇。其中矢量標記語言（Vector Markup Language，VML）是微軟提供的一種矢量圖形編輯和顯示的技術，基于XML技術。但這個格式為微軟自己開發，并不是W3C推薦的標準，只在IE5上得到了支持。SVG也是一種基于XML的技術，并且是W3C推薦的國際標準。相比之下，它比VML具有更多的優點，如支持字符查找、支持Xlink和Xpointer等，因此具有更為廣闊的應用開發前景。本文的考古探測Web GIS實驗模型采用了SVG技術來實現圖層的顯示和管理。

2考古探測Web GIS實驗模型

按照國際文物保護的發展趨勢，保護將以現場保護和埋藏保護為主。由于許多文化遺存一旦暴露在氧化環境下或離開原有的存放環境，將迅速被風化破壞。現有的文物保護措施不能有效地對其實施保護，往往使古文物遺存遭受破壞，損失慘重。利用物理探測結果在GIS中進行空間數據和屬性數據的管理以及利用GIS進行空間分析和緩沖區分析，盡可能地實現在不開挖的情況下進行考古研究。

筆者在金沙遺址進行了多種無損探測方法的試驗，包括高密度電阻率法、高精度磁法、地質雷達等。這些探測數據有空間數據和屬性數據，數據量特別大。在對數據的管理中，本文采用GIS進行管理和展示。作為研究，筆者僅利用GIS軟件對高密度電阻率法的探測數據進行管理，如圖1所示。其中管理了電阻率法的測點、測線以及電阻率法的反演圖等。

對每種方法進行GIS管理后，可以利用GIS的分析功能分析出異常區，以及作一些緩沖區分析，為考古提供科學的指導。高密度電阻率法數據主要包括測線數據和測點數據，以及反映探測結果的地下電性結構圖形剖面等。測點數據結構如表1所示。本文主要關心空間坐標（X、Y、Z）以及每個測點的屬性值。

2．1系統結構模型

系統主要由Web服務、GIS服務和數據存儲三部分的關鍵技術構成，采用基于B/S方式的三層體系結構，如圖2所示。

整個工作流程如下：

（1）客戶端向Web服務器發出服務請求；Web服務器接收到請求后，分析調用請求。如果只是普通的網頁服務就由Web服務器直接處理；如果是GIS服務請求，則向下連接GIS服務器。

（2）在GIS服務器中，根據調用請求，在其中完成空間數據到GML文件的格式轉換，以及GML文件到SVG文件的轉換，并轉回Web服務器。

（3）Web服務器把GIS服務器傳回的SVG文件發送給客戶端，在客戶端的瀏覽器中進行顯示，利用JavaScript腳本語言實現地圖的操作和交互功能。

整個系統功能的實現主要分為服務器端和客戶端的技術實現，在服務器端主要由Web服務器和GIS服務器組成。其中，Web服務器主要負責與客戶端的連接，并提供普通的Web服務，當客戶端需要GIS服務時才連接GIS服務器；GIS服務器主要負責與空間數據的連接與管理。對于多源異構的空間數據，在GIS服務器中進行數據格式的轉換，最終生成SVG文件并傳回給Web服務器，由Web服務器再傳回到客戶端進行顯示。本文主要討論了客戶端的SVG圖像展示和交互操作的實現。

2．2交互式GIS圖層管理

在客戶端安裝Adobe公司的SVG插件，在客戶端使用SVG技術，結合JavaScript腳本語言實現基本的Web GIS功能，包括地圖平移、放大、縮小、圖層的管理、地圖的交互性顯示以及對圖層屬性的查詢等。整個系統基于矢量圖形，在放大和縮小的情況下，圖形顯示質量好；能無級放大和縮小，實現了對測線屬性和測線二維反演圖的查詢；能分別管理各個圖層的顯示與隱藏，并實現了對工作區的交互顯示。

2．2．1地圖的平移

地圖向左平移功能的實現代碼，與其他平移方法代碼類似，主要是利用currentPosition變量的增加和減少進行平移操作。

function hori－move(evt){

viewBox=SVGRoot.getAttribute(′viewBox′);

var viewVals=viewBox.split(′ ′);

currentPosition=parseFloat(viewVals[0]);

if (goLeft==true){//地圖向左移動

if (currentPosition＜0．1){

currentPosition=currentPosition+0.1;

}

goLeft=1;

}

viewVals[1]=currentPosition;

SVGRoot.setAttribute(′viewBox′，viewVals.join(′ ′));

}

2．2．2地圖的縮放

地圖放大/縮小的實現代碼，主要利用currentScale變量進行圖形的擴大和縮小變化。

function zoomIn(){

if (SVGRoot.currentScale＜5){ //地圖放大

SVGRoot.currentScale=SVGRoot.currentScale*1.5;

}

}

function zoomOut(){

if (SVGRoot.currentScale>0.3){ //地圖縮小

SVGRoot.currentScale=SVGRoot.currentScale*0.5;

}

}

2．2．3圖層的人機交互

SVG采用基于XML的DOM文檔管理結構可以很方便地實現層次管理?！磄〉〈/g〉代表一個組， GIS中的一個專題圖層存儲在一個組中，每個組都有一個唯一標志ID屬性。根據這個ID屬性就可以通過JavaScript控制不同圖層的顯示和隱藏，并且SVG圖形支持事件編程，可以很容易地實現對onclick()或onmouseover()等事件的編程。

圖層的隱藏和顯示功能主要是利用setAttribute函數對visibility參數賦予hidden屬性或visible屬性。部分實現代碼如下：

function vis_hid(id){ //顯示或隱藏圖層獲得所選圖層對象

var SVGstyle=SVGDoc.getElementById(id);

if(SVGstyle.getAttribute(\"visibility\")==\"visible\")

{

//隱藏該圖層

SVGstyle.setAttribute(\"visibility\"，\"hidden\");

} else {

//顯示該圖層

SVGstyle.setAttribute(\"visibility\"，\"visible\");

}

}

2．2．4查詢功能的實現

該模塊主要對金沙遺址的測線編號進行查詢，輸出該測線的電性結構剖面圖或描述字段信息，以方便探測人員利用該Web GIS平臺進行考古探測數據的管理。

查詢測線的屬性字段主要根據測線的ID號，利用getElementById()函數進行查詢；利用getAttribute ()函數得到測線的屬性字段內容。結果如圖3和4所示，分別為查詢測線的反演圖和測線的數據說明。

//從表單中獲得要查詢的ID號

function showattrib(value){

//獲得符合ID號內容的對象

var SVGid=SVGDoc.getElementById(value)

var new_window=window.open(\"\"，\"query\" ，\"height=133，

width=450\");

//顯示該對象的describe字段內容

new_window.document.writeln(SVGid.getAttribute(\"describe\"));

new_window.focus();

}

3結束語

本文首先介紹了SVG技術，分析了WebGIS的系統結構，探討了在探測GIS中利用SVG技術和Java技術實現WebGIS的圖層管理和顯示功能，實現了對探測圖層的基本操作，方便了探測人員和考古人員對探測成果的管理。SVG技術不僅用于地圖的展示，任何矢量圖形都可以使用該技術?；谠摷夹g的圖像具有圖形美觀、文件標準統一、可讀性強、靈活易用等特點。SVG技術在WebGIS及互聯網上的矢量圖形發布中將具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]劉南，劉仁義. WebGIS原理及其應用——主要WebGIS平臺開發實例[M].北京:科學出版社，2002.

[2]SVG規范[EB/OL].http://www.w3.org/Graphics/SVG/.

[3]但正剛，李順.XML高級網絡應用[M].北京:清華大學出版社，2002.

[4]McLAUGHLIN B.Java與XML[M].孫兆林，等譯.北京:中國電力出版社，2001.

[5]BIRBECK M.XML高級編程[M].裴劍鋒，等譯.北京:機械工業出版社，2002.

[6]朱渭寧，黃杏元，馬勁松.XML——Web GIS發展的解決之道[J].現代測繪，2000(3):3－6.

[7]鄔倫，劉瑜，張晶，等.地理信息系統——原理、方法和應用[M].北京:科學出版社，2004.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”