基于XML Web服務的地圖增量更新模型研究

陳勝林,方 鵬,高玉榮

(武漢市勘測設計研究院,湖北 武漢 430022)

基于XML Web服務的地圖增量更新模型研究

陳勝林,方 鵬,高玉榮

(武漢市勘測設計研究院,湖北 武漢 430022)

從地圖表達數據可持續利用的角度,提出基于XML Web服務的地圖增量更新模型。分析基于Web服務的地圖增量更新的原理、關鍵技術以及實現過程,并結合 GML、XSL T表達規則、SVG地圖符號及JavaScrip t設計,實現基于XML的地圖表達數據增量更新的原型系統。

地圖增量更新;XML;Web服務;地圖表達數據可持續利用

空間數據庫是某一區域內關于一定地理要素特征的數據集合,其所描述的地物、地形、地貌及人文要素的不斷變化,對基于地理數據庫驅動的地圖制圖有著直接的影響。當前全球地形圖的更新速度遠遠落后于其生產速度[1],增量式更新成為地圖制圖領域研究的熱點。在基于地理數據庫驅動的地圖增量更新中,為保證未變地圖數據質量在重新制圖編輯時的穩定性,用戶不希望完全丟棄或覆蓋原地圖的制圖編輯成果,對于添加在原地圖上的空間信息、專題屬性及個性化界面配置等地圖增值服務,用戶更希望能重復使用,從而產生了地圖增量更新中地圖表達數據可持續利用問題。本文在綜合分析基于Web服務的地圖制圖機制基礎上,以地圖制圖信息的顯式表達與循環利用為中心,整合GIS制圖模型與基于Web服務的地圖符號化,提出基于XML Web服務的地圖增量更新模型,并設計與實現了基于XML的地圖表達數據增量更新地圖的原型系統。

1 地理數據庫驅動下的地圖表達機制

1.1 基于 GIS的地圖制圖

GIS是地圖學在信息時代的擴展與延伸,并于20世紀90年代形成了“地圖制圖學(地圖學)與地理信息工程”這一新興學科[2]。DLM/DCM矛盾不斷協調推動GIS中地圖學由邊緣化向地球科學橫斷型學科回歸發展,并可分為3個基本階段(見圖1)。

1)GIS可視化,忽略DCM。為了適合地圖制圖,DLM需要進一步的抽象,但是任何的抽象都會降低DLM的分析功效[3],當前 GIS應用研究中通常回避空間分析與地圖表達、地理信息表達與地圖圖形表達的矛盾,忽略地圖表達的重要性,造成 GIS可視化生成的類地圖在制圖學家眼里缺乏說服力[4]。

2)GIS與地圖制圖系統分離,DLM/DCM兩套數據。當前地圖學理論與方法研究遠遠落后于技術應用進展[5],GIS在可視化方面代替地圖的趨勢導致地圖理論意義的下滑。因此,出現了 GIS與地圖制圖系統相分離的制圖應用結合,但 GIS中的DLM更新難以快速、高效地向DCM傳遞。

3)GIS制圖一體化,DLM/DCM相協調。劉海硯[6]從地圖制圖系統角度、許多公司則從 GIS系統角度分別提出了DLM/DCM的協調模型,便于地理數據庫驅動的地圖制圖及增量更新[7]。

圖1 GIS可視化面向制圖及服務的發展模式

1.2 基于Web服務的地圖符號化

近年來,ISO/TC211和OGC等國際組織對地理信息Web服務進行了大量的基礎研究[8],通過成熟的GIS可視化理論與Web服務技術結合,推動地理信息系統向地理信息服務不斷發展,并在邏輯上可以分為3個重要階段。

1)圖示表達規范,是 GIS可視化的抽象與標準化定義;

2)WM S(網絡地圖服務)/SLD(樣式化圖層描述),是圖示表達在基于 XML的 Web服務框架下的實現模型;

3)符號表示管理服務(SM S Symbology Management Service OGC 05-112r1)是WM S數據與功能的進一步分離及基于Web服務鏈的集成。

廉價的生產方法、廣泛可得的桌面制圖工具和新的諸如Web的分布式通道,降低了測量、編輯、分類和制圖真正的技能,基于網絡服務(如 Google Map等)的制圖更強調吸引廣告收入,而不是地圖質量,因而不可避免地引起地圖質量與實踐的下滑,大量的研究已經開始將地圖帶回到地理科學的中心。對Web地圖服務發展起支撐作用的 GIS可視化在地圖表達及增量更新理論上的飛躍,將勢必觸發GIS制圖系統沿 GISystem向 GIService的軌跡發展,以 GIS可視化對 GIS地圖制圖系統與網絡地圖服務支撐為框架,以面向服務的地圖增量更新為紐帶,形成基于XML Web服務的地圖增量更新模型。

2 基于XML Web服務的地圖增量更新模型

地圖表達數據用于顯式保存制圖過程中所應用的地圖制圖知識,包括要素應用的規則鏈及其特例的制圖編輯信息,以便于地圖更新時能重復使用。地圖表達數據不是一個新的概念,GIS可視化中的關聯表或對照表、GIS地圖制圖系統中的地圖表達信息、地圖制圖系統中的符號化控制表、地理信息圖示表達規范中的表達信息等都是地圖表達數據適應于具體應用的特定形式。地圖表達數據是地理數據驅動下地圖表達過程中的重要環節,形成基于地理數據-地圖表達數據-地圖數據的地圖表達與更新模型(見圖2)。其中,地理數據通過樣式化、模型綜合等過程生產地圖表達數據,并通過地圖表達生成地圖數據。地圖表達過程是對地圖表達數據所包含信息的符號化表達,包括基于制圖規則的地圖符號化,以及基于特例的人工制圖編輯成果的重用。這種制圖編輯成果是制圖人員通過圖形綜合對地圖符號與圖形所進行的修改,是制圖規則的特例。地圖表達數據的生成、初始化、符號化、更新等一系列過程包含了地圖信息的復雜轉換。

圖2 地理信息地圖表達服務概念與邏輯模型

基于XML Web服務的地圖增量更新模型是在SM S的基礎上融入 GIS制圖模型的地圖表達數據的概念,并以地圖表達數據的顯式描述與重復利用為中心,實現地理數據驅動下地圖的增量更新為目標。SM S采用W FS提供 GML數據;CS-W(OGC Catalog Service for Web)管理與提供基于SE(Symbology Encoding OGC 05-077)的樣式(Styles)及對應的由符號提供者(Symbol Provider)通過網絡提供的符號(Symbols);FPS(Feature Po rtrayal Service OGC 05-110)提供符號化服務以生成類地圖(map-like),降低了數據與功能的耦合度,實踐GIService到 GIS服務鏈的轉變。

從數據與功能分離的視角,SM S=GIS可視化+Web服務=W FS+CS-W(樣式與符號)+FPS。基于XML Web服務的地圖增量更新=GIS地圖制圖+Web服務=W FS+CS-W(樣式與符號)+CSW(地圖表達數據)+CRS(地圖表達服務)+客戶端制圖編輯,是在SM S基礎上將 FPS擴展為CRS以及基于地圖表達數據的生成、初始化、符號化、構造、更新與注冊等環節。

3 原型系統

地圖表達數據的處理過程:

1)生成。根據地圖表達數據定義[9-10],利用基于XML的地圖表達標記語言(CRM L Cartographic Rep resentation M arkup Language)模式,采用 Feature ID、Geometry、Symbol ID、Override分別表示CRML與地理數據之間派生關系、模型綜合的要素幾何、樣式化引用的符號、保存制圖編輯信息的結構。通過基于XSL T制圖規則[11]對 GML的抽象,生成CRML數據,新生成的CRML數據無Override內容。例如,圖3中與埋石點符號發生共位沖突的鐵路符號的CRML實例為:＜Feature symid=“even-line-railway”featureId=“00003”name=“鐵路000”d=“M 1000 4000 3994 2987 5000 2700”/ ＞ 。

2)初始化。對于歷史CRML數據中同時具有Feature ID、Geometry與Symbol ID值相同的表達實例,采用其Override內容對現勢對應表達實例進行初始化,實現原地圖制圖編輯信息共享。例如,要素標識符feature Id=“00003”的鐵路符號的CRML經初始化后,增加了修改鐵路符號位置的Override值,即 ＜ Feature symid=“even-line-railway”feature Id=“00003”name=“鐵路 000”d=“M 1000 4000 3994 2987 5000 2700”overrid_d=“M 1000 4000 3991 2963 5000 2700”/＞。對于新地理要素的產生與歷史地理要素的刪除部分,歷史CRML中不能提供Override內容;對于歷史地理要素的屬性更新,則歷史CRML可以提供參考Override信息,這里將更新操作視為歷史要素的刪除、新要素的產生。

圖3 初始CRML數據的符號化

圖4 初始化后CRML數據的符號化

3)符號化。對初始化后的CRML數據進行符號化(見圖4),實現歷史制圖編輯信息在現勢地圖表達中的重用。例如,與埋石點符號共位沖突的鐵路符號在現勢地圖中自動發生了移位,避免了不必要的重復制圖編輯,從而達到制圖編輯信息的有效繼承,實現地理數據庫驅動的未變地理要素地圖表達信息的增量更新。同時,將CRML的 Feature ID傳遞給所生成的SVG地圖符號對象,為制圖編輯階段提供查詢地理要素屬性的關鍵字。

4)制圖編輯。通過制圖編輯[10-12],構建以O-verride內容定義為基礎以 Feature ID為關鍵字的CRML數據,實施原CRML數據的更新及基于CSW(C這里指用于CRML)的注冊,為后繼地圖表達的增量更新提供歷史 CRML數據。例如,在圖3中,制圖人員對要素標識符feature Id=“00003”的鐵路符號進行節點移位操作,從而生成了對應的“overrid_d=“M 1000 4000 3991 2963 5000 2700””。

4 結束語

本文提出了基于XML Web服務的地圖增量更新模型,分析了基于Web服務的地圖增量更新原理、關鍵技術以及實現過程;最后設計并實現了地圖表達實例,驗證了本文提出的 GM L驅動下、XSL T表示樣式規則、SVG表示地圖符號、JavaScrip t實現表達操作的模型正確、可行。本文對進一步擴展地圖表達數據的應用領域、提高地圖表達數據可持續利用能力,對地理信息分布式存儲與計算環境下地圖可持續更新具有一定的理論指導意義,而關于Web Service與地圖增量服務集成實現技術方面的許多問題尚需深入研究。

[1]陳軍,李志林,蔣捷,等.基礎地理數據庫的持續更新問題[J].地理信息世界,2004,2(5):1-5.

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Research on cartographic incremental updating model based on XML Web service

CHEN Sheng-lin,FANG Peng,GAO Yu-rong
(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Institute,Wuhan 430022,Ch ina)

The paper puts forward a cartographic incremental updating model based on XML web service from the perspective of sustainable utilization of cartographic rep resentation data,and analyses the p rincip le,go rdian technique and imp lementation p rocess of cartographic incremental updating model based on Web Service,and develop s an incremental updating p roto type system of cartographic rep resentation data based on XML by using GM L,XSL T rep resentation rules,SV Gmap sym bol and JavaScrip t.

cartographic incremental updating;XML;Web service;sustainable utilization of cartographic rep resentation data

P28

A

1006-7949(2010)06-0053-04

2010-08-23

陳勝林(1966-),男,工程師.

[責任編輯張德福]