基于XML的網絡專題地圖集設計與實現

曾興國，趙 飛

（武漢大學資源與環境科學學院，湖北武漢 430072）

基于XML的網絡專題地圖集設計與實現

曾興國，趙 飛

（武漢大學資源與環境科學學院，湖北武漢 430072）

專題地圖集是關于某一區域自然資源、社會經濟、發展規劃等方面的專題信息的地圖圖幅集合。將專題地圖集在網絡環境下進行發布，使專題地圖信息服務于大眾具有很強的現實意義。針對網絡環境下的專題地圖集存在結構組織不統一、地圖表達不夠美觀、專題數據更新滯后等問題，引入網絡動態專題地圖集的概念，設計使用 xm l（Extended mark-up language，可擴展標記語言）組織地圖集結構，采用專家定制圖幅、實時專題地圖生成等方法加以實現。實驗表明，該方案是可行的。

專題地圖集;專題地圖更新;專家定制;網絡動態地圖集;網絡地圖表達

隨著互聯網技術的日益進步與迅猛發展，通過網絡傳播空間信息成本低而且效率高，許多地圖用戶都由傳統的使用紙質地圖、單機地圖轉而從網絡來獲取地圖信息[1]。一些發達國家如美國、瑞典等在開展本國社會經濟、人口普查和統計的同時，編制相應的專題地圖集，并在網絡上進行發布，取得了良好的效果。本文發現這些網絡地圖集存在以下幾個問題：①圖集數據更新困難，在眾多的網絡地圖集中，只提供以柵格圖片的形式進行發布已經繪制好的專題地圖，是一種靜態形式的地圖服務，數據更新后，不能保證專題圖幅信息的及時發布；②圖集風格單一，現有的網絡地圖集，按照以往紙質版地圖的方式設計的，發布出來的圖幅都是制圖者已經設計好專題符號、版面、風格的地圖，風格單一；③多尺度表達能力弱，現有的網絡地圖集在表達和區域相關的專題圖幅沒有很好地將尺度信息融入其中，由于其靜態圖幅的表達形式，在表達國家--省份--市區類似這樣不同等級的同一專題信息往往需要多個圖幅，用戶需要觀看多個圖幅才能獲得信息，在網絡中操作不變而且不利于用戶提取有用信息。因此，現有的靜態圖幅的網絡專題地圖集需要在動態化、交互式方面進行更大地改進。本文從網絡地圖集結構、表達、動態更新機制等方面開展研究，基于XML的技術進行網絡動態專題圖集的設計和實現，以解決上述問題。

1 基于XML的網絡專題地圖集設計

1.1 網絡專題地圖集結構設計

1.1.1 專題地圖集結構設計

傳統的專題地圖集結構一般為圖集—圖組—圖幅3層[2]。本文設計的邏輯結構組織方式大致為：圖集—圖組—邏輯圖幅—圖幅—主圖、插圖，圖集由若干個圖組組成，圖組包含若干個邏輯圖幅，邏輯圖幅下是具體的若干幅專題地圖圖幅，圖幅由主圖、插圖、文字描述等構成。

1.1.2 網絡動態專題地圖集結構組織形式

網絡環境下的專題地圖集采用超媒體鏈接模式[3]，但需要在動態化、個性化、表現形式上進行改進。在動態化方面，主要表現在邏輯圖幅、圖幅這兩個單元，可以根據數據來源的變化，動態的增加和修改新的邏輯圖幅、圖幅，刪去已沒有價值的邏輯圖幅、圖幅；個性化則指的是，專題地圖圖幅的樣式、風格是可以進行定制的，用戶可以根據自身的愛好，進行風格的定制。據此，在設計該專題地圖集結構時，本文采用基于XML(可擴展標記語言，extendedmark-up language)的方式進行組織。XML具有良好的可擴充性，而且適于網絡傳輸，用于設計和組織動態專題地圖集的結構優點很明顯，本文根據XML設計的專題地圖集結構在邏輯上參考傳統的電子地圖集結構，但在形式上具有動態、個性化的特征，具體設計如圖1所示。

圖集使用atlas標簽表示，其下有3個圖組，分別為自然資源、社會經濟、發展規劃，使用group標簽表示，以社會經濟圖組為例進行進一步說明，其下包括若干個邏輯圖幅（logicMap標簽表示），且該標簽是動態可變更的，邏輯圖幅下包含若干個圖幅（map標簽表示），該標簽也是可以變更的，在map標簽下由一個樣式標簽（style），代表該圖幅采用的風格（如春、夏、秋、冬），用戶可以自行定制。所有圖集單元都有一個唯一的ID標識符。在操縱XML的同時，可以動態定制、更新圖集的內容，實時生成，成為用戶自定義的圖集。

圖1 圖集xm l結構設計

1.2 動態圖幅設計

1.2.1 專題圖表示方法及符號設計

1）專題圖表示方法選擇。黃仁濤等人總結了十余種專題地圖表示方法[4]。其中，最適用表達統計信息的有定位圖表法、分級統計圖法、分區統計圖法、定點符號法和點數法[5]。因此本文設計以這 5類符號為主，其他符號為輔。專題圖常用表示方法與專題統計信息的關系如表1所示。

表1 專題圖常用表示方法與專題統計信息的關系

2）符號設計。地圖的符號設計主要針對符號視覺變量的設計,不能脫離人們已有的制圖概念任意進行的，必須以人們普遍的視覺心理為依據[6]。馬耀峰等人研究了專題地圖符號元素構成[7]，一般認為符號的視覺變量包括形狀、尺寸、方向、明度、密度、顏色、結構這7個。網絡地圖集中最值得考慮的應該為位置、形狀、尺寸、顏色這幾個要素。由于符號是根據專題數據自動生成的，因此需要做一些控制，例如某個地區的數據過大，則需要對數據做相對比例的變換，以防止出現符號的不協調，保持圖幅的協調性[8]。

1.2.2 圖面設計

1）圖例設計。網絡專題圖的圖例是動態生成的，并且隨著符號的變化而變化。在表示定性特征的個體符號，只需將其生成好的圖內個體符號按照一定順序放置在圖例中，添加簡單標注即可。在表示組合指標時，先按單一系列單獨生成，然后按照組合狀況，動態組合，生成圖例。

2）圖面視覺效果設計。圖面視覺效果設計包括圖面視覺層次設計、視覺平衡設計、構圖與定位設計。網絡動態圖在同一圖幅當中比例尺是允許變化的，不同比例尺下，可以展現不同等級的專題信息，在圖面視覺效果設計時需要充分考慮這點。由于不同比例尺下表達的專題信息內容的豐富程度是不一樣的，因此需要充分考慮圖面的空間，防止出現圖面內容過于繁雜或過于稀疏。同時要考慮整個頁面的布置，包括鷹眼圖、圖層控制、工具條等其他要素的設置，設計時應充分利用網頁的有效空間，使整個圖面乃至整個頁面達到視覺平衡。

1.3 圖幅動態表達設計

1.3.1 圖幅動態生成與更新

本文設計的網絡動態專題圖將一個圖幅劃分為：地理地圖、專題符號、插圖（獨立圖表、說明文字）、圖例這樣幾個獨立的部分，默認情況下，地圖要素以XML文件配置好，用戶進入在線專題圖集網站即可看到這樣的圖幅。但圖幅動態表現的關鍵在于在網站的后臺有著控制地理地圖、專題符號等這些要素的實時生成系統，用戶在客戶端改變XML文件進行定制地理底圖的范圍，選擇要表達專題信息的指標、比例尺、專題地圖的表示方法等，操作完成之后則可以形成具有用戶個性信息的專題圖。專題圖動態表達的關鍵在于給用戶分配了制圖者所擁有的能力。

1.3.2 圖幅樣式的定制（專家定制）

圖幅動態表達的關鍵在于給與用戶以制圖的能力，然而專題圖制圖是一個專業性很強的工作，賦予無制圖知識的用戶以制圖能力，可能造成意料之外的困境。解決這一問題的方法在于設計專題地圖的專家定制系統。在賦予用戶制圖能力之前，確定專題數據與其適宜的符號表示方法之間的聯系、確定某種比例尺下適宜顯示哪些內容、地理地圖風格與專題符號、專題分級之間的搭配關系等。默認情況的圖幅都是經過專家設計好，最為適宜展現的專題圖圖幅。而用戶進行交互，定制圖幅，同樣也處于專家設計的表現方法之內，避免用戶自定義圖幅出現不符合專題圖制圖規范的要素。

2 基于XML的動態專題地圖集實現

本文設計采用Java平臺進行系統開發，以servlet+ jsp的方案實現所有網絡動態圖功能，Web服務器采用Weblogic9，數據庫使用Oracle10g，分專題底圖渲染系統、符號渲染系統、獨立圖表渲染系統、客戶端系統和數據庫系統、專題圖維護和定制系統幾大模塊進行開發。其中專題圖符號渲染系統使用JFreeChart軟件開發，數據采用XML文件組織。

圖2、圖3、圖4（不同風格、不同符號定制后得到的專題圖）為系統原型。

圖2 人口勞動力子專題圖

圖3 旅游專題圖

圖4 人口與勞動力子專題圖

3結語

本文設計并實現了一個基于網絡的動態專題地圖集系統，提出以XML來組織網絡專題地圖結構，實現對專題地圖集圖幅的管理和動態更新，以適于網絡環境下對專題地圖集進行發布、管理、共享；討論了網絡專題圖集設計時應遵循的符號設計、圖面設計的主要方法和應遵循的相應原則；提出網絡專題圖集的動態表達機制，專題底圖符號、專題符號的實時生成來代替原有的靜態成圖方法，實現專題圖的動態生成和更新，以專家定制的形式同用戶個性化定義相結合實現用戶的自定義圖幅設計。當然，本文所設計的專題地圖集的不足之處在于其表達方式種類還不夠豐富，在這方面值得進一步去開展研究。

[1] 杜清運，鄔國峰.萬維網電子地圖[J].測繪與信息工程，2000（3）:17-19

[2] 蔡忠亮，毋河海，鄔國峰，等.基于電子地圖的超媒體數據模型研究[J].武漢大學學報:信息科學版，2001（5）:459-463

[3] 劉紀平.電子地圖超媒體模式研究[J].測繪科技與動態，1994（4）:7-10

[4] 黃仁濤，龐小平，馬晨燕.專題地圖編制[M].武漢：武漢大學出版社，2003

[5] 周巨鎖.網絡統計地圖制圖系統的設計與實現[D].武漢:武漢大學，2005

[6] 廖小韻.專題地圖表示方法的研究[J].測繪通報,2005(12):52-55

[7] 馬耀峰.專題地圖符號構成元素的研究[J].地理研究，1997（3）:23-31

[8] 鄧康偉，曾旭紅.專題地圖配色中顏色的平衡與協調[J].地圖，1998（1）：39

Design and Implemention ofWeb Thematic Atlas Based on XML

by ZENG Xingguo

Thematicatlasisa collectionof relativemapswhich reflectthestatistic data aboutnatural resources,social economy,develop planning etc of a specific area.Publishing thematic atlas inweb Environmentw illacquaint themassesgetmore information from the thematic atlas services,whichmeansa lot.However,thereexisted some problems in online thematic atlas such as the organization of structure,the representation ofmaps,and the retardationof thematic dataupdate.To solve theseproblems,this papercreated the conceptof dynamic onlineatlas,takinguseof the technology asxm l, experts designing,real timemap producing and the resultisapproved by experiment.

thematic atlas,thematicmap update,experts design,online dynamic atlas,onlinemap representation （Page:150）

P295

B

1672-4623(2011)02-0150-03

2010-01-14

項目來源：武漢大學2008年博士研究生（含1+4）自主科研資助項目（20082050101000023）。

曾興國，博士生，研究方向為地理信息科學理論與方法。