基于XML的網(wǎng)絡(luò)專題地圖集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曾興國，趙 飛

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430072）

基于XML的網(wǎng)絡(luò)專題地圖集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曾興國，趙 飛

（武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430072）

專題地圖集是關(guān)于某一區(qū)域自然資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、發(fā)展規(guī)劃等方面的專題信息的地圖圖幅集合。將專題地圖集在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行發(fā)布，使專題地圖信息服務(wù)于大眾具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的專題地圖集存在結(jié)構(gòu)組織不統(tǒng)一、地圖表達(dá)不夠美觀、專題數(shù)據(jù)更新滯后等問題，引入網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)專題地圖集的概念，設(shè)計(jì)使用 xm l（Extended mark-up language，可擴(kuò)展標(biāo)記語言）組織地圖集結(jié)構(gòu)，采用專家定制圖幅、實(shí)時(shí)專題地圖生成等方法加以實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)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(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)地圖集;網(wǎng)絡(luò)地圖表達(dá)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益進(jìn)步與迅猛發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)傳播空間信息成本低而且效率高，許多地圖用戶都由傳統(tǒng)的使用紙質(zhì)地圖、單機(jī)地圖轉(zhuǎn)而從網(wǎng)絡(luò)來獲取地圖信息[1]。一些發(fā)達(dá)國家如美國、瑞典等在開展本國社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口普查和統(tǒng)計(jì)的同時(shí)，編制相應(yīng)的專題地圖集，并在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行發(fā)布，取得了良好的效果。本文發(fā)現(xiàn)這些網(wǎng)絡(luò)地圖集存在以下幾個(gè)問題：①圖集數(shù)據(jù)更新困難，在眾多的網(wǎng)絡(luò)地圖集中，只提供以柵格圖片的形式進(jìn)行發(fā)布已經(jīng)繪制好的專題地圖，是一種靜態(tài)形式的地圖服務(wù)，數(shù)據(jù)更新后，不能保證專題圖幅信息的及時(shí)發(fā)布；②圖集風(fēng)格單一，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)地圖集，按照以往紙質(zhì)版地圖的方式設(shè)計(jì)的，發(fā)布出來的圖幅都是制圖者已經(jīng)設(shè)計(jì)好專題符號(hào)、版面、風(fēng)格的地圖，風(fēng)格單一；③多尺度表達(dá)能力弱，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)地圖集在表達(dá)和區(qū)域相關(guān)的專題圖幅沒有很好地將尺度信息融入其中，由于其靜態(tài)圖幅的表達(dá)形式，在表達(dá)國家--省份--市區(qū)類似這樣不同等級(jí)的同一專題信息往往需要多個(gè)圖幅，用戶需要觀看多個(gè)圖幅才能獲得信息，在網(wǎng)絡(luò)中操作不變而且不利于用戶提取有用信息。因此，現(xiàn)有的靜態(tài)圖幅的網(wǎng)絡(luò)專題地圖集需要在動(dòng)態(tài)化、交互式方面進(jìn)行更大地改進(jìn)。本文從網(wǎng)絡(luò)地圖集結(jié)構(gòu)、表達(dá)、動(dòng)態(tài)更新機(jī)制等方面開展研究，基于XML的技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)專題圖集的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，以解決上述問題。

1 基于XML的網(wǎng)絡(luò)專題地圖集設(shè)計(jì)

1.1 網(wǎng)絡(luò)專題地圖集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1.1 專題地圖集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的專題地圖集結(jié)構(gòu)一般為圖集—圖組—圖幅3層[2]。本文設(shè)計(jì)的邏輯結(jié)構(gòu)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(gè)圖組組成，圖組包含若干個(gè)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(gòu)成。

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)專題地圖集結(jié)構(gòu)組織形式

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的專題地圖集采用超媒體鏈接模式[3]，但需要在動(dòng)態(tài)化、個(gè)性化、表現(xiàn)形式上進(jìn)行改進(jìn)。在動(dòng)態(tài)化方面，主要表現(xiàn)在邏輯圖幅、圖幅這兩個(gè)單元，可以根據(jù)數(shù)據(jù)來源的變化，動(dòng)態(tài)的增加和修改新的邏輯圖幅、圖幅，刪去已沒有價(jià)值的邏輯圖幅、圖幅；個(gè)性化則指的是，專題地圖圖幅的樣式、風(fēng)格是可以進(jìn)行定制的，用戶可以根據(jù)自身的愛好，進(jìn)行風(fēng)格的定制。據(jù)此，在設(shè)計(jì)該專題地圖集結(jié)構(gòu)時(shí)，本文采用基于XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語言，extendedmark-up language)的方式進(jìn)行組織。XML具有良好的可擴(kuò)充性，而且適于網(wǎng)絡(luò)傳輸，用于設(shè)計(jì)和組織動(dòng)態(tài)專題地圖集的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)很明顯，本文根據(jù)XML設(shè)計(jì)的專題地圖集結(jié)構(gòu)在邏輯上參考傳統(tǒng)的電子地圖集結(jié)構(gòu)，但在形式上具有動(dòng)態(tài)、個(gè)性化的特征，具體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖集使用atlas標(biāo)簽表示，其下有3個(gè)圖組，分別為自然資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、發(fā)展規(guī)劃，使用group標(biāo)簽表示，以社會(huì)經(jīng)濟(jì)圖組為例進(jìn)行進(jìn)一步說明，其下包括若干個(gè)邏輯圖幅（logicMap標(biāo)簽表示），且該標(biāo)簽是動(dòng)態(tài)可變更的，邏輯圖幅下包含若干個(gè)圖幅（map標(biāo)簽表示），該標(biāo)簽也是可以變更的，在map標(biāo)簽下由一個(gè)樣式標(biāo)簽（style），代表該圖幅采用的風(fēng)格（如春、夏、秋、冬），用戶可以自行定制。所有圖集單元都有一個(gè)唯一的ID標(biāo)識(shí)符。在操縱XML的同時(shí)，可以動(dòng)態(tài)定制、更新圖集的內(nèi)容，實(shí)時(shí)生成，成為用戶自定義的圖集。

圖1 圖集xm l結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2 動(dòng)態(tài)圖幅設(shè)計(jì)

1.2.1 專題圖表示方法及符號(hào)設(shè)計(jì)

1）專題圖表示方法選擇。黃仁濤等人總結(jié)了十余種專題地圖表示方法[4]。其中，最適用表達(dá)統(tǒng)計(jì)信息的有定位圖表法、分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖法、分區(qū)統(tǒng)計(jì)圖法、定點(diǎn)符號(hào)法和點(diǎn)數(shù)法[5]。因此本文設(shè)計(jì)以這 5類符號(hào)為主，其他符號(hào)為輔。專題圖常用表示方法與專題統(tǒng)計(jì)信息的關(guān)系如表1所示。

表1 專題圖常用表示方法與專題統(tǒng)計(jì)信息的關(guān)系

2）符號(hào)設(shè)計(jì)。地圖的符號(hào)設(shè)計(jì)主要針對(duì)符號(hào)視覺變量的設(shè)計(jì),不能脫離人們已有的制圖概念任意進(jìn)行的，必須以人們普遍的視覺心理為依據(jù)[6]。馬耀峰等人研究了專題地圖符號(hào)元素構(gòu)成[7]，一般認(rèn)為符號(hào)的視覺變量包括形狀、尺寸、方向、明度、密度、顏色、結(jié)構(gòu)這7個(gè)。網(wǎng)絡(luò)地圖集中最值得考慮的應(yīng)該為位置、形狀、尺寸、顏色這幾個(gè)要素。由于符號(hào)是根據(jù)專題數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的，因此需要做一些控制，例如某個(gè)地區(qū)的數(shù)據(jù)過大，則需要對(duì)數(shù)據(jù)做相對(duì)比例的變換，以防止出現(xiàn)符號(hào)的不協(xié)調(diào)，保持圖幅的協(xié)調(diào)性[8]。

1.2.2 圖面設(shè)計(jì)

1）圖例設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)專題圖的圖例是動(dòng)態(tài)生成的，并且隨著符號(hào)的變化而變化。在表示定性特征的個(gè)體符號(hào)，只需將其生成好的圖內(nèi)個(gè)體符號(hào)按照一定順序放置在圖例中，添加簡(jiǎn)單標(biāo)注即可。在表示組合指標(biāo)時(shí)，先按單一系列單獨(dú)生成，然后按照組合狀況，動(dòng)態(tài)組合，生成圖例。

2）圖面視覺效果設(shè)計(jì)。圖面視覺效果設(shè)計(jì)包括圖面視覺層次設(shè)計(jì)、視覺平衡設(shè)計(jì)、構(gòu)圖與定位設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)圖在同一圖幅當(dāng)中比例尺是允許變化的，不同比例尺下，可以展現(xiàn)不同等級(jí)的專題信息，在圖面視覺效果設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮這點(diǎn)。由于不同比例尺下表達(dá)的專題信息內(nèi)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(xiàn)圖面內(nèi)容過于繁雜或過于稀疏。同時(shí)要考慮整個(gè)頁面的布置，包括鷹眼圖、圖層控制、工具條等其他要素的設(shè)置，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分利用網(wǎng)頁的有效空間，使整個(gè)圖面乃至整個(gè)頁面達(dá)到視覺平衡。

1.3 圖幅動(dòng)態(tài)表達(dá)設(shè)計(jì)

1.3.1 圖幅動(dòng)態(tài)生成與更新

本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)專題圖將一個(gè)圖幅劃分為：地理地圖、專題符號(hào)、插圖（獨(dú)立圖表、說明文字）、圖例這樣幾個(gè)獨(dú)立的部分，默認(rèn)情況下，地圖要素以XML文件配置好，用戶進(jìn)入在線專題圖集網(wǎng)站即可看到這樣的圖幅。但圖幅動(dòng)態(tài)表現(xiàn)的關(guān)鍵在于在網(wǎng)站的后臺(tái)有著控制地理地圖、專題符號(hào)等這些要素的實(shí)時(shí)生成系統(tǒng)，用戶在客戶端改變XML文件進(jìn)行定制地理底圖的范圍，選擇要表達(dá)專題信息的指標(biāo)、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(gè)性信息的專題圖。專題圖動(dòng)態(tài)表達(dá)的關(guān)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(dòng)態(tài)表達(dá)的關(guān)鍵在于給與用戶以制圖的能力，然而專題圖制圖是一個(gè)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，賦予無制圖知識(shí)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(shè)計(jì)專題地圖的專家定制系統(tǒng)。在賦予用戶制圖能力之前，確定專題數(shù)據(jù)與其適宜的符號(hào)表示方法之間的聯(lián)系、確定某種比例尺下適宜顯示哪些內(nèi)容、地理地圖風(fēng)格與專題符號(hào)、專題分級(jí)之間的搭配關(guān)系等。默認(rèn)情況的圖幅都是經(jīng)過專家設(shè)計(jì)好，最為適宜展現(xiàn)的專題圖圖幅。而用戶進(jìn)行交互，定制圖幅，同樣也處于專家設(shè)計(jì)的表現(xiàn)方法之內(nèi)，避免用戶自定義圖幅出現(xiàn)不符合專題圖制圖規(guī)范的要素。

2 基于XML的動(dòng)態(tài)專題地圖集實(shí)現(xiàn)

本文設(shè)計(jì)采用Java平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，以servlet+ jsp的方案實(shí)現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)圖功能，Web服務(wù)器采用Weblogic9，數(shù)據(jù)庫使用Oracle10g，分專題底圖渲染系統(tǒng)、符號(hào)渲染系統(tǒng)、獨(dú)立圖表渲染系統(tǒng)、客戶端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、專題圖維護(hù)和定制系統(tǒng)幾大模塊進(jìn)行開發(fā)。其中專題圖符號(hào)渲染系統(tǒng)使用JFreeChart軟件開發(fā)，數(shù)據(jù)采用XML文件組織。

圖2、圖3、圖4（不同風(fēng)格、不同符號(hào)定制后得到的專題圖）為系統(tǒng)原型。

圖2 人口勞動(dòng)力子專題圖

圖3 旅游專題圖

圖4 人口與勞動(dòng)力子專題圖

3結(jié)語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)專題地圖集系統(tǒng)，提出以XML來組織網(wǎng)絡(luò)專題地圖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)專題地圖集圖幅的管理和動(dòng)態(tài)更新，以適于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)專題地圖集進(jìn)行發(fā)布、管理、共享；討論了網(wǎng)絡(luò)專題圖集設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的符號(hào)設(shè)計(jì)、圖面設(shè)計(jì)的主要方法和應(yīng)遵循的相應(yīng)原則；提出網(wǎng)絡(luò)專題圖集的動(dòng)態(tài)表達(dá)機(jī)制，專題底圖符號(hào)、專題符號(hào)的實(shí)時(shí)生成來代替原有的靜態(tài)成圖方法，實(shí)現(xiàn)專題圖的動(dòng)態(tài)生成和更新，以專家定制的形式同用戶個(gè)性化定義相結(jié)合實(shí)現(xiàn)用戶的自定義圖幅設(shè)計(jì)。當(dāng)然，本文所設(shè)計(jì)的專題地圖集的不足之處在于其表達(dá)方式種類還不夠豐富，在這方面值得進(jìn)一步去開展研究。

[1] 杜清運(yùn)，鄔國峰.萬維網(wǎng)電子地圖[J].測(cè)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(shù)據(jù)模型研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):信息科學(xué)版，2001（5）:459-463

[3] 劉紀(jì)平.電子地圖超媒體模式研究[J].測(cè)繪科技與動(dòng)態(tài)，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(xué)出版社，2003

[5] 周巨鎖.網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)地圖制圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].武漢:武漢大學(xué)，2005

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

[7] 馬耀峰.專題地圖符號(hào)構(gòu)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(xié)調(diào)[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(xiàng)目來源：武漢大學(xué)2008年博士研究生（含1+4）自主科研資助項(xiàng)目（20082050101000023）。

曾興國，博士生，研究方向?yàn)榈乩硇畔⒖茖W(xué)理論與方法。