移动GIS的地理空间信息分发和可视化

2010，46（3）
1引言
移动通信技术的进步和社会需求的双重驱动，导致无线互联网和地理信息系统（GIS）的整合，即所谓的移动GIS。

利用移动计算机环境人们可以从互联网上随时随地获得任何信息，浏览、下载空间数据到移动终端设备（例如PDA等）正被越来越多的人所使用。

但是，移动GIS的客户终端具有多样性，其中包括移动电话、掌上电脑和车载终端等等。

这些移动设备的制造商不是唯一的，制造技术也是不统一的，从而造成移动终端环境的异构性。

因此，采用标准化的技术手段，设计一种通用的移动GIS地理空间信息分发与可视化方法具有重要的意义[1-2]。

2移动GIS
移动GIS（Mobile GIS）就是建立在移动计算环境、有限处
理能力的移动终端条件下，提供移动集中的、分布式的、随遇性的移动地理信息服务的GIS。

它是一个集GIS、GPS和移动通信（GSM/GPRS/CD2MA）三大技术于一体的系统。

与传统GIS相比，移动GIS的体系结构略微复杂些，因为它要求实时地将空间信息传输给服务器。

移动GIS的体系结构主要由三部分组成：客户端部分、服务器部分和数据源部分，分别承载在表现层、中间层和数据层。

表现层是客户端的承载层，直接与用户打交道，是向用户提供GIS服务的窗口。

该层支持各种终端，包括手机、PDA、车载终端，还包括PC机，为移动GIS提供更新支持。

数据层是移动GIS各类数据的集散地，确保GIS功能实现的基础和支撑。

中间层是移动GIS的核心部分，系统的服务器都集中在该层，主要负责传输和处理空间数据信息，执行移动GIS的功能等。

移动GIS的地理空间信息分发和可视化
张海涛1，2
ZHANG Hai-tao1，2
1.南京邮电大学通信与信息工程学院，南京210003
2.南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室，南京210097
1.College of Telecommunication and Information Engineering，Nanjing University of Posts and Communications，Nanjing210003，China
2.Jiangsu Provincial Key Lab of GISC，Nanjing Normal University，Nanjing210097，China
E-mail：007hailonglong@
ZHANG Hai-tao.Distribution and visualization of geospatial information based on mobile puter Engineering and Applications，2010，46（3）：67-68.
Abstract：With the development of mobile communications and wireless Internet technology，people can get information needed at any time and any where from mobile Internet.As the mobile devices including cell phone，PDA，as well as in-vehicle terminals，etc，which are heterogeneous，then the standard methods to describe mobile GIS information on expression must be developed. Presently，Scalable Vector Graphics（SVG）is an important standard to express spatial information，and compressed version of SVG （Mobile SVG）can be used in mobile GIS systems.Based on the analysis of mapping of spatial information and SVG tags，the paper designs the generation and rendering method of SVG based on pull mode.Experimental results show that the method pre－sented in the paper has better performance on expression spatial information，and solve the issue of diversification mobile infor－mation services.
Key words：mobile Geographic Information System（GIS）；scalable vector graphics；visualization
摘要：随着移动通讯以及无线互联网技术的发展，人们可以随时随地从移动互联网得到任何信息。

移动客户端（蜂窝电话，PDA 以及车载终端等）的异构，要求移动GIS在空间信息的表达上必须采用开发的标准描述形式。

可缩放矢量图形（SVG）是目前表达空间信息的一个重要标准，Mobile SVG可用于移动GIS系统中空间信息的表达。

在分析空间信息和SVG标记之间映射关系的基础上，设计了SVG表达的空间信息的生成方法以及利用拉模式的解析与渲染方法。

实验结果表明：采用SVG表达空间信息的方法具有较好性能，能够解决移动空间信息服务多样化的问题。

关键词：移动地理信息系统；可缩放向量图形；可视化
DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2010.03.020文章编号：1002－8331（2010）03-0067-02文献标识码：A中图分类号：P208
基金项目：南京邮电大学攀登计划项目（No.NY206074）；虚拟地理环境教育部重点实验室开放基金项目（No.NS206001）；江苏省测绘科研项目（No.
JSCHKY200707）。

作者简介：张海涛（1978-），男，博士，讲师，主要研究方向为GML数据共享集成机制研究、移动GIS等。

收稿日期：2008-10-23修回日期：2008-12-29
Computer Engineering and Applications计算机工程与应用67
SpatialReferenceSystem
GeometryCollection
Feature
1..*
0..*
FeatureSet
1..*
Layer
1..*
Block
1..*
Map
Rendition
Attribute
Geometry
0..1
Point 0..1Curve
1..*
2..*
Surface LineString
Polygon
MultiSurface
MultiCurve MultiPoint
MultiLineString
MultiPolygon
LineRing
Line
represent
<text>
<path>
represent
represent
represent <polygon><g>
represent
<svg>
1..*
1..*
1*
图1几何对象和SVG 标签的映射关系
3SVG 和Mobile SVG
SVG 一种基于XML 的描述二维图形的标记语言[3]。

SVG
可以为坐标系统提供很好的控制权，其图形对象是在系统中被定义，在渲染过程中转换。

SVG 继承XML 的特性，可以简化异构系统中的信息沟通，方便数据的存储或读取。

SVG 能够直接
利用CSS 、DOM 和Java 脚本等技术，
获得动画的动态效果并支持数据的单关联和多关联[4]。

由于SVG 的大部分特性也非常适合于无线领域的图形应用，无线领域要求开发更适合于移动设备上应用的SVG 形式。

为了满足业界的需求，互联网联盟（W3C ）SVG 工作小组制订了适合于移动应用领域的专用标准
Mobile SVG [5]。

由于移动设备在CPU 速度、内存大小、支持的显示颜色等各个参数上有很大的不同，单一的专业标准很难满足所有移动设备的要求。

所以，为了覆盖不同移动设备家族的需求，SVG 工作小组最终制订了两个级别的MOBILE SVG 专业标准。

第一级别的专业标准是SVGTiny （SVGT ），适用于资源高度受限的移动设备，如手机；第二级别的专业标准是SVGBasic （SVGB ），适用于高端的移动设备，如PDA 等。

相对于SVG 、
Mobile SVG 在支持的内容、
属性、功能等方面作了限制。

为了保持内容和处理软件的兼容性，在制订标准时，把SVGT 列入
SVGB 的子集，
把SVGB 列入SVG 的子集。

按SVG 格式制作的图像在保持图像线条等不变的同时，通过降低精度、省略线条的粗细和浓淡等信息标记可以将其转换成SVGBasic 和SVGTiny 格式。

4几何对象与SVG 标签之间的映射关系
地图中对象之间的包容性和继承性关系如图1所示。

在一
个地理空间中，一张地图被分解成许多块，每块又由不同的层构成。

层被视为功能集来描述功能的共同点。

每个功能伴随着一个与之相对应的地理实体，地理实体具有空间属性和非空间属性。

空间属性则可以分为点、线、多边形和复杂几何对象。

图
1中点、
线、多边形和复杂几何对象在MobileSVG 中分别被描述为<text>，<path>和<polygon>。

同样在MobileSVG 标签中也可以增加其他属性信息。

标签<g>是SVG 的标记组，可以用来描述层。

为了避免歧义，在遍历DOM 树时，标签<g>通常作为起始点，并利用标签<g>的属性描绘层的相关信息，例如层控制信息和层渲染的信息。

一个SVG 文件中根元素<svg>是唯一的，
空间数据的参照体系和渲染方式由<svg>属性来定义。

在SVG 中的<path>是一个很特别的元素，主要用于描述帧的形状或切割的路线，其描述方法由moveto 、lineto 、curveto （映射Bezier 曲线）、弧（映射圆形或椭圆形弧）和closepath 等构成。

复合路径可以非常灵活地包括多种形式的子路线。

例如用<path>来描述了一条名叫北江的河流与嵌入岛：
<path id =“15”style =“fill ：none ；stroke ：rgb （160，224，255）；”At －tribute =“name ：Beijiang ”d =“M392657220L393157175L393356979L396766848392657220M398136594L401706478L40388
6292L405136249L405986129398136594”/>
5SVG 文件的解析和渲染
目前，由于传输矢量空间数据量通常非常大而且大小往往根据特征几何的复杂程度不可预料地增加，因此在移动网络上传输矢量空间数据是具有挑战性的一个难题。

为了迅速处理SVG 的文件与可视化空间信息，必须采用高效率的XML 解析器和SVG 渲染技术。

5.1XML 解析器
XML 查询系统主要针对文档的内容与结构，当在程序中
处理XML 时，
必须首先获取解析器。

目前典型的XML 解析器：（1）基于事件（SAX ）的XML 解析器；（2）基于文件结构（DOM ）
的XML 解析器；
（3）基于拉模式的XML 解析器（XML 的拉解析器，XPP ）。

根据丹尼斯对XML 解析器的评估结果，XPP 的性能最好，比较适合运行在有限内存条件下的应用程序。

kXML 是一种压缩模式的拉解析器[6]，把它用作MobileSVG 的解析。

这里选择了DOM 解析器的一些包来解析XML 文件，用于描述地图和块之间的关系、产生图形块的索引树。

5.2SVG 的渲染模型
SVG 数据经过解析，
内存中产生一个优化的树结构（由于采用的kXML 解析器，DOM 树只是根据用户的需求，对SVG 文件的部分解析结果），利用SVG 的渲染引擎即可从DOM 树
获取空间数据。

但利用kXML 解析生成的树结构时，
并不区分图形元素节点和非图形元素节点。

这样如果SVG 渲染引擎直接从DOM 树获取数据，将要花费大量时间去搜寻那些与映射要求数据无关的节点。

为提高系统的性能，在DOM 树和SVG 绘制引擎之间建立一个缓冲区，只记录了当前矢量图形的节
（下转108页）
Optimized DOM tree
SVG document
DOM View for
SVG Graph
SVGDraw
SVG Graph
BufferImage
Canvas 图2SVG 的渲染流程图
图3SVG 绘制的结果
点，从而提高SVG 的渲染速度。

图2是SVG 渲染空间数据的基本流程。

6实验与结论
该文实验数据是某城市的基础地理空间数据，数据存放在
Oracle 数据库中。

移动终端和数据库服务器的数据交互规范采用OGC 定义的WFS 标准。

数据库服务器负责Mobile SVG 数据的转换和生成，移动终端实现Mobile SVG 数据的解析和渲
染。

硬件与通信网络：嵌入式硬件HP iPAQ rw6828（Intel PXA272处理器416MHz
），嵌入式操作系统Windows Mobile5.0for Pocket PC 。

后台数据库系统配置：
笔记本电脑Dell LATI －TUDE D620（Intel 酷睿双核T5600 1.83GHz ，512MB 内存）
，操作系统WindowsXP Professional Service Pack2。

移动通信网络采用中国移动的GPRS 通信标准协议。

图3是在移动终端设备解析与渲染Mobile SVG 格式地理空间数据的界面。

由于采用了图层控制的策略，可视化操作具有相对理想的性能。

目前，通用的SVG 浏览器已经出现，主要后台数据库系统具有强大的Mobile SVG 数据的处理和分析功能，移动终端
的多样化、异构的问题就能得以解决。

因此，可以设想SVG 作为一个通用的数据格式，在今后的空间信息服务系统中尤其是移动空间信息服务系统中将成为主流模式。

参考文献：
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[6]XMLPull.kXML2is a common XML pull API[EB/OL].（2002）.http ：
//.
（上接68页）
图5改进前后UDT 的传输效率比较
以及拥塞控制策略的改进，并将改进后的UDT 应用于视频监
控的网络摄像机数据传输。

实验结果表明，使用UDT 实现数据传输比使用UDP 实现时可靠性更高；改进后UDT 与改进前UDT 相比，
传输效率更高，有效地利用了网络的带宽，保证了共享链路的公平性，实现了对网络带宽很好的自适应能力。

对于UDT 在网络视频监控领域里的成功应用，将对其他在实时性和可靠性方面都有要求的业务应用提供了参考依据。

在
UDT 中加入数据加密技术，
实现网络数据可靠传输的同时，也实现数据传输的安全性，给更多的网络传输应用提供协议支持，这可以作为下一个很好的研究课题。

参考文献：
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