采用SVG技術(shù)在WebGIS系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用

引言

隨著Internet 技術(shù)與GIS 技術(shù)的發(fā)展，WebGIS 為GIS的發(fā)展開辟了新的空間，這有助于GIS信息的高度社會化共享盡早實現(xiàn)。不僅如此，也為GIS信息的提供者和使用者提供了便利，從而更加促進了GIS的快速發(fā)展。Internet技術(shù)的支持也使WebGIS的優(yōu)勢更加明顯，比如WebGIS的信息更新頻率更快使得消息到達更加及時、發(fā)布速度更快并且范圍更廣，這些優(yōu)點使得WebGIS明顯優(yōu)于其他傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)。

由于地圖數(shù)據(jù)復(fù)雜且數(shù)量大，為了保證在客戶端能夠通過瀏覽器快捷并高效地查看地圖數(shù)據(jù)，必須在地圖數(shù)據(jù)的處理及顯示發(fā)布方法上做更多的改進，這為WebGIS的實現(xiàn)帶來了更大的挑戰(zhàn)。XML技術(shù)為Web地圖矢量數(shù)據(jù)的顯示發(fā)布提供了新的方法，即可縮放矢量圖形SVG,它很好地解決了地圖數(shù)據(jù)共享及互操作的關(guān)鍵問題。

SVG在WebGIS應(yīng)用中最顯著的優(yōu)點是地圖圖像縮放不失真，且地圖數(shù)據(jù)存儲文件小。此外，通過結(jié)合分布式體系結(jié)構(gòu)，很好地平衡了服務(wù)器負(fù)載，并充分應(yīng)用了客戶端的處理功能，從而提高了地圖數(shù)據(jù)處理的效率。

1 SVG與WebGIS 技術(shù)介紹

1.1 WebGIS優(yōu)勢及關(guān)鍵技術(shù)

WebGIS訪問范圍很廣泛，這是與較為傳統(tǒng)的基于桌面的GIS 相比較為明顯的優(yōu)勢。即使是多個位于不同位置服務(wù)器的最新數(shù)據(jù)，客戶也能夠同時訪問到。這種Internet/Intranet所特有的優(yōu)勢使得GIS的數(shù)據(jù)管理避免了不必要的操作，更為便利；除此之外，其軟件成本與維護成本均較低；并且操作簡單，只需瀏覽器操作即可。

分布式系統(tǒng)服務(wù)器可分散安裝于多臺機器上，且不受空間限制，只要能通過互聯(lián)便可。這種方式的優(yōu)點是分散單個服務(wù)器負(fù)載，優(yōu)化了訪問速度，這便是基于分布式的WebGIS 系統(tǒng)。分布式服務(wù)體系結(jié)構(gòu)可以很好地使客戶端和服務(wù)器端之間的處理負(fù)載保持平衡。

WebGIS的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

分布式體系結(jié)構(gòu)在一定程度上很好地分擔(dān)了服務(wù)器的數(shù)據(jù)承載量，但是服務(wù)器端的數(shù)據(jù)量仍沒有變化，而基于SVG 的WebGIS 設(shè)計模型則很好地利用了客戶端資源，減少了服務(wù)器端的數(shù)據(jù)量，提高了GIS數(shù)據(jù)的顯示與發(fā)布效率。

1.2 SVG技術(shù)

SVG 運用XML 語言來描述矢量圖形、位圖圖像和文字，它是按照W3C 標(biāo)準(zhǔn)基于XML 的成像模型，它使Web 開發(fā)人員、設(shè)計人員和用戶能夠擺脫HTML 的限制，并通過一個簡單的說明性編程模型創(chuàng)建豐富的視覺內(nèi)容和交互功能。SVG完全支持文檔對象模型，且由程序語言動態(tài)生成，并且可以跨平臺作業(yè)。

SVG提供了大量針對圖形、圖像、動畫的特定標(biāo)記，大大豐富了網(wǎng)頁顯示效果，同時減小了文件長度，縮短了傳輸時間。它還支持腳本語言，尤其是可以創(chuàng)建具有動態(tài)的、數(shù)據(jù)驅(qū)動的、交互式圖形、圖像。它將對圖形效果的編輯和顯示任務(wù)由服務(wù)器端移到客戶端，可充分利用客戶端的資源，從而減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。SVG的諸多優(yōu)點使其非常適合運用于WebGIS.

SVG文檔結(jié)構(gòu)樣式定義了SVG圖元怎樣被渲染，描述了一個對象怎樣被繪制，以及定義了文本參數(shù)、坐標(biāo)系統(tǒng)、SVG視區(qū)、視區(qū)坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系。圖形對象有直線（line）、路徑（path）、圓（circle）、圖標(biāo)（symbol）、文字（text）、圖像（image）等。路徑是一個圖形的輪廓，它的動作有Moveto、lineto、arc等，其交互性通過腳本控制，腳本可以修改對象屬性。

SVG 瀏覽器的上下文環(huán)境包含的對象有SVG本身作為XML 文檔所包含的DOM 對象，還有因瀏覽器差異而產(chǎn)生的其他對象.具體對象結(jié)構(gòu)如圖2所示。

SVG主要使用的對象變量共有5個，分別是Window、Document、rootElement、contextMunu、element.Window顧名思義，指的是WebGIS 瀏覽器運行窗口，Document主要負(fù)責(zé)對SVG 文檔的操作與處理，通過腳本來完成。contextMenu 變量的作用與Document類似，只是擴展了鼠標(biāo)右鍵操作彈出菜單功能。rootElement和element均是對SVG 元素進行操作，只是前者是對根元素進行操作，而后者是對節(jié)點元素進行操作。

2 基于SVG的WebGIS 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計模型

基于SVG 的WebGIS 系統(tǒng)主要由基于服務(wù)器端的WebService和基于客戶端的SVG 腳本文件及Web頁面兩部分構(gòu)成。系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

服務(wù)器端WebService 的主要作用是：從地圖基本信息庫中取得一副圖指定層的數(shù)據(jù)，然后取得指定圖幅中的層列表、指定圖幅的范圍及元數(shù)據(jù)，同時可根據(jù)地名查找到圖幅位置。地圖基本信息庫數(shù)據(jù)的主要是SVG地圖數(shù)據(jù)文件和SGY源數(shù)據(jù)文件?？蛻舳四_本文件的主要作用是：地圖圖像的顯示控制、圖層控制、地圖數(shù)據(jù)的下載以及圖幅拼湊。服務(wù)器端和客戶端的通信協(xié)議主要是HTTP,本地的JSP程序通過HTTP協(xié)議向服務(wù)器發(fā)送請求元數(shù)據(jù)信息，獲得元數(shù)據(jù)信息后生成元數(shù)據(jù)顯示界面，客戶端直接請求元數(shù)據(jù)頁面并顯示地圖圖像。

由于地圖數(shù)據(jù)信息量大，因此必須得到GIS數(shù)據(jù)庫的支持。本文采用的GIS 數(shù)據(jù)庫并不是常用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，而是SVG文檔?？蛻舳伺c服務(wù)器端通過HTTP協(xié)議連接后，服務(wù)器端解析客戶端的數(shù)據(jù)請求，并通過讀取SVG 文檔獲得地圖矢量數(shù)據(jù)，然后服務(wù)器端將客戶端請求的矢量地圖輸入嵌入式Web 頁面，最后回復(fù)給客戶端瀏覽器。

2.2 腳本動態(tài)操作SVG

采用腳本動態(tài)操作SVG 文檔是開發(fā)基于SVG 的WebGIS 系統(tǒng)需要重點解決的問題。對于SVG 文檔的DOM 對象，主要有兩種操作方法[5]:使用JavaScript 在SVG 文檔內(nèi)部處理；在Batik 環(huán)境下，首先通過相關(guān)接口獲取當(dāng)前顯示SVG 視圖的DOM 對象，然后引用使用Java 語言對SVG 文檔進行處理。本文采用前一種方式。下面對腳本動態(tài)操作SVG的主要函數(shù)做簡單介紹。

在JavaScript 環(huán)境下，通過DOM 定義的接口，在SVG 的XML 樹中漫游，可以對找到的節(jié)點屬性重新賦值，還可以在當(dāng)前文檔中刪除節(jié)點或添加新創(chuàng)建的節(jié)點。

getURL 函數(shù)是window 對象提供的方法，該方法可以實現(xiàn)從指定的URL路徑實時加載數(shù)據(jù)。getURL方法是由Adobo實現(xiàn)的，在加載文件的時候，該方法可以判斷所加載文件的文件類型和編碼方式，對于gzip壓縮的xml文件，用戶也可以加載。又比如對于壓縮存儲格式的。svgz文件，用戶加載后會自動進行必要的解壓操作；加載文本文件時，還能根據(jù)加載文件的編碼格式（ASCII,UTF-8,UTF-16）進行自動識別。這些都在很大程度上提供了便利。

處理實時加載的文件調(diào)用函數(shù)fileLoaded,實現(xiàn)方式如下：

代碼中的data 參數(shù)表示的是一個關(guān)于指定URL文件信息的對象，該對象的success 屬性可以標(biāo)識是否成功加載了用戶指定的文件；content 屬性記錄了所加載文件的文本內(nèi)容；contentType 屬性用于標(biāo)識文件類型。

2.3 應(yīng)用拓展

基于SVG 的WebGIS 系統(tǒng)的實現(xiàn)為智能交通及物流信息化發(fā)展提供了契機。WebGIS系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合，再加上云計算服務(wù)，可制定動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)。用戶能在Web頁面查看到當(dāng)前的交通狀況，根據(jù)WebGIS界面做出預(yù)測，選擇交通暢通的道路行駛，這將為智能交通行業(yè)的發(fā)展起到很大的促進作用?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多科研機構(gòu)開始著手研究WebGIS在城市交通中的應(yīng)用，比如同濟大學(xué)研究了WebGIS 下的城市智能交通實時發(fā)布系統(tǒng)。同時在物流行業(yè)，WebGIS 方便的監(jiān)測物流配送情況為信息化物流提供了技術(shù)保證。

3 結(jié)語

SVG 作為WebGIS實現(xiàn)的新方法，很好地平衡了服務(wù)器負(fù)載，并充分地利用了客戶端資源，相比于傳統(tǒng)WebGIS 的實現(xiàn)方式有著明顯的優(yōu)勢?；赟VG 的WebGIS 系統(tǒng)將在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在智能交通及物流行業(yè)，將會迎來新的發(fā)展機遇。