SVG格式地圖的應(yīng)用發(fā)展研究

同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院 姚 堯

0 引言

近年來(lái)，以研究空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)為主的傳統(tǒng)GIS技術(shù)得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。然而，傳統(tǒng)GIS在發(fā)展的過(guò)程中，也面臨著許多新的挑戰(zhàn)。諸如地貌變更、環(huán)境監(jiān)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)、交通管理、搶險(xiǎn)救災(zāi)等數(shù)據(jù)都是隨著時(shí)間的變化而變化的。顯然，傳統(tǒng)的GIS已經(jīng)無(wú)法滿足這種需求，需要一個(gè)能在時(shí)間與空間兩方面全面處理地理信息的系統(tǒng)。因此，“時(shí)空GIS”的概念便應(yīng)運(yùn)而生[1]。

時(shí)空GIS是建立在時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS、人工智能等基礎(chǔ)上的一種綜合型應(yīng)用性技術(shù)，其研究對(duì)象是時(shí)空世界中遵循著誕生、成長(zhǎng)、生存，直至死亡等自然規(guī)律的事物和現(xiàn)象的時(shí)空信息。時(shí)空GIS通過(guò)存儲(chǔ)和查詢時(shí)空數(shù)據(jù)，不僅能反映事物和現(xiàn)象的現(xiàn)狀，而且能反映其發(fā)展變化的過(guò)程及規(guī)律。時(shí)空GIS的研究已經(jīng)成為了GIS研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)，是未來(lái)GIS發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。

1 時(shí)空GIS的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

1992年，Gail Langr an首先從時(shí)變空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的角度，提出了文件系統(tǒng)支撐下的四種時(shí)空數(shù)據(jù)模型:時(shí)空立方體模型、基態(tài)修正模型、快照序列模型、和時(shí)空復(fù)合模型[2]。隨后，Michael F.Wor boys于1994年提出了使用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持的時(shí)空數(shù)據(jù)建模的想法，通過(guò)引入雙時(shí)態(tài)理論提出了時(shí)空聯(lián)合模型。從時(shí)空語(yǔ)義理解的角度，DonnaJ.Peuquet和NiuDua于1995年提出了一種基于事件的時(shí)空數(shù)據(jù)模型ESTDM，其基本想法是將所有造成改變的事件依照時(shí)間的次序排成一個(gè)事件列表，此事件列表中最早的時(shí)間點(diǎn)記錄完整的基本地圖，其后則記錄改變。此后，更多的學(xué)者相繼參與TGIS的研究，并取得了大量卓有成效的成果。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

雖然國(guó)內(nèi)時(shí)空GIS的研究起步較晚，但是在時(shí)空數(shù)據(jù)模型的完善和應(yīng)用中作了大量的工作。1996年，張祖勛和黃明智提出了時(shí)空過(guò)程分類和時(shí)空目標(biāo)標(biāo)識(shí)，總結(jié)了時(shí)空數(shù)據(jù)和屬數(shù)據(jù)組織方式，分析比較了它們的特點(diǎn)和存在的問(wèn)題，對(duì)今后的研究方法提出了建議[3]。1997年，龔健雅以文件結(jié)構(gòu)的方式，提出了一個(gè)基于對(duì)象版本標(biāo)識(shí)的時(shí)空數(shù)據(jù)模型。同年，杜道生提出了基于同步數(shù)據(jù)項(xiàng)和碎分拓?fù)浠《螘r(shí)間標(biāo)記的時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)模型，將屬性狀態(tài)里同步變化的若干數(shù)據(jù)項(xiàng)歸為一組同步數(shù)據(jù)項(xiàng)組，空間狀態(tài)里一定時(shí)間范圍里同步變化的若干坐標(biāo)點(diǎn)歸為一組碎分拓?fù)浠《螘r(shí)間標(biāo)記，可以達(dá)到既體現(xiàn)地理狀態(tài)的局部變化又最大限度避免不變狀態(tài)數(shù)據(jù)冗余存儲(chǔ)的效果。另外，如馬勁松、王曉棟、尹章才等也提出了一些數(shù)據(jù)模型或?qū)δＰ瓦M(jìn)行了修正，大大推進(jìn)了TGIS與時(shí)空數(shù)據(jù)模型在中國(guó)的應(yīng)用和進(jìn)展。

2 SVG技術(shù)介紹

2.1 SVG的特點(diǎn)

2.1.1 SVG是基于XML的

XML全稱可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(Ext ensibl eMar kupLangua ge)，是一種允許用戶自定義的可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言，主要用于結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)的處理，具有可讀性、跨平臺(tái)性和可擴(kuò)展性的特性，是目前web上廣泛使用的數(shù)據(jù)傳輸格式[4]。SVG是完全遵循XML的語(yǔ)法規(guī)則的，所以SVG繼承了XML的所有特點(diǎn)。

2.1.2 SVG是可編輯的

一般的圖片格式，如JPEG、PNG、BMP等都需要特定的圖像編輯軟件(如Phot oshop)才能對(duì)其進(jìn)行編輯。而SVG格式的圖片，只需要支持文本編輯功能的軟件，即可以對(duì)SVG進(jìn)行編輯。SVG定義了一些基本圖形的標(biāo)簽和屬性，通過(guò)直接編輯這些標(biāo)簽和屬性，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形圖像的修改。此外，正因?yàn)镾VG是文本格式，所以SVG文件中的內(nèi)容是可以被搜索和索引。

2.1.3 SVG是可交互的

SVG較之其他圖像格式，具有強(qiáng)大的交互功能。SVG支持ECMAScr ipt，通過(guò)編輯腳本可以實(shí)現(xiàn)諸如放大、縮小和高亮等一些簡(jiǎn)單的功能。此外，SVG還定義了一組動(dòng)畫元素，通過(guò)在SVG中嵌入這些動(dòng)畫元素，可以使SVG圖片”動(dòng)起來(lái)”，提升了用戶體驗(yàn)。

2.2 SVG元素

SVG由三大類圖形元素組成:圖形元素、圖片元素以及文本元素。

2.2.1 圖形元素

圖形元素分為基礎(chǔ)圖形和路徑兩種?；A(chǔ)圖形包含了一些SVG預(yù)定義的基礎(chǔ)圖形，如＜Line>、＜Rect>、＜Cir cl e>等標(biāo)簽。這些標(biāo)簽都有一些公共的屬性，用于定義圖形的樣式，如f i l l、st r oke、st r oke-wi dt h、opacit y等。

2.2.2 圖片元素

在SVG中，可以通過(guò)使用＜image>標(biāo)簽來(lái)導(dǎo)入二維的光柵圖片。目前只支持導(dǎo)入的圖片格式為PNG和JPG。

2.2.3 文本元素

在SVG中，可以用＜t ext>標(biāo)簽來(lái)顯示文本信息。SVG圖片中所有的文本內(nèi)容均可以被選擇和復(fù)制。除了＜t ext>標(biāo)簽外，W3C還制定了＜t span>、＜t ext Pat h>等標(biāo)簽來(lái)豐富文本元素，使得SVG中的文字豐富多樣。

2.3 SVG分層顯示及應(yīng)用

SVG格式地圖是由一個(gè)個(gè)圖形元素組成的，不同的圖形元素?fù)碛胁煌奶卣鳌?duì)這些圖形元素按照其特征進(jìn)行劃分，將特征類似的元素劃分到同一個(gè)組中，即構(gòu)成了“層”的概念。常見的地圖圖層有:河流層、道路層、行政區(qū)規(guī)劃層、綠地層等[5]。

圖層控制的意義就在于通過(guò)對(duì)地圖上元素可見性的控制，從而使在不同縮放效果下能夠顯示所需的地理元素，使地圖顯得詳略得當(dāng)。比如一般WebGIS中的地圖，在不同的放大比例下，顯示的行政區(qū)劃級(jí)別不同。當(dāng)?shù)貓D放大得比較大時(shí)，可以把鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)的點(diǎn)顯示出來(lái);縮小時(shí)就可以把鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)的點(diǎn)隱藏起來(lái)。

在SVG中，提供了＜g>元素，用來(lái)將一批特征類似的圖像元素定義為一個(gè)集合，這與地圖圖層管理的概念可謂是不謀而合。＜g>元素并非是圖形元素，而是一個(gè)容器?？梢詫⑷我獾膱D形元素放在＜g>元素下，使他們成為一組。正是由于在SVG中有組元素＜g>的存在，所以在進(jìn)行地理元素分層的時(shí)候，我們可以將同一個(gè)層的元素放在一個(gè)＜g>元素中，形成某個(gè)特定圖層。

在實(shí)際應(yīng)用中完整SVG地圖的大小往往達(dá)到數(shù)十M，如果在打開SVG地圖是完全加載，對(duì)于內(nèi)存以及處理器資源消耗較大?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)地圖進(jìn)行分層，分為基礎(chǔ)圖層和功能性圖層，在打開地圖時(shí)，先只加載基礎(chǔ)圖層，在需要時(shí)在加載功能性圖層再進(jìn)行加載，可以大大提高SVG加載效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

SVG地圖綜合了矢量圖形位，圖圖像和純文本的優(yōu)點(diǎn)，具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和開放性，SVG與分辨率無(wú)關(guān)的矢量型，讓SVG技術(shù)越來(lái)越多的被使用到地理信息系統(tǒng)中。但是大規(guī)模SVG地圖還存在這處理效率底下，傳輸時(shí)延大等缺點(diǎn)需要解決。

[1]WangJiayao,WeiHaiping,ChenYi,etal.Researchand Development of spatio-temporal GIS[J].Hydrographic Surveyingand Charting,2004,24(5):1-4.

[2]WorboysMF.Aunifiedmodelforspatialandtemporalinfor mation[J].TheComputerJournal,1994,37(1):26-34.

[3]王家耀,魏海平,成毅,等.時(shí)空GIS的研究與進(jìn)展[J].海洋測(cè)繪,2004,24(5):1-4.

[4]萬(wàn)九香.GIS技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展前景[J].江西通信科技,2008,1.

[5]杜慶峰,徐家偉.DWG地圖到改進(jìn)規(guī)則SVG地圖的轉(zhuǎn)換方法[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,09.