第四讲 网络空间信息可视化

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GML的特点



对几何特征及属性进行编码 基于文本表示地理信息 数据的完整性自动校验 可与非空间数据集成 可方便地与其他数据格式转换 实现了空间数据互操作 数据传输的便利 拥有广泛的支持
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GML3.0的数据模型
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GML的框架结构

GML框架结构由3个基本XML Schama构成 Feature.xsd定义抽象地理特征模型， geometry.xsd定义具体的几何形状信息， XLinks.xsd定义各种功能链接
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基于网络的空间信息可视化

服务器方式
– Web服务器通过ASP,CGI等接口与GIS应用程序通 信，GIS服务器将地图生成为图像发送至客户端， 如：ArcView Internet Server

中间数据转换方式
– 将数据库检索结果生成中间图形，客户端获得图形 数据后进行可视化表现，如：WebMap

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <!—网络地理信息系统教学丛书--> <booklist xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="book.xsd"> <book> <ISBN>7-03-015122-4</ISBN> <title>网络地理信息系统原理与技术</title> <authorlist> <author>孟令奎</author> <author>史文中</author> <author>张鹏林</author> </authorlist> <price>30</price> </book> book.xml文档 <book> <ISBN>7-03-010315-7</ISBN> <title>WebGIS原理及应用</title> <authorlist> <author>刘南</author> </authorlist> <price>27</price> </book> </booklist>
第四讲 空间信息共享及空间 信息可视化
中南大学地学与环境工程学院GIS中心
1
空间数据的特征
异构性 空间分布性 时间动态性 多源性 数据的海量性 存储格式的多样性 共享性

2
空间数据互操作

指不同的空间数据集合之间采用能够相 互转换的格式，而且建立在相同数据模 型上，对于同类的空间实体采用相同的 表达方法，采用相同的坐标系统和符号 系统 为实现不同GIS系统间资源的交换和组合， 需要在不同层次上的互操作
6
空间信息可视化的本质特征

位置特征
– 所有空间对象和现象均与地理位置紧密相关
交互性
– 用户可以方便地调整可视化变量，获得空间信息的不同表现 效果

多维性
– 除空间三维外，对空间对象或事件的多个属性或变量维，可 按其每一维的值，将其分类、排序、组合和显示

可视化多样性
– 数据可用图形符号、图像、图表、三维实体和动画来组合展 示空间信息
3
机构层 语义层 应用服务层
政策，文化 价值等 语义转换 分布式对象 转换标准成 开放模型 资源描述 及其目录
机构层 语义层 应用服务层
资源转换层 资源发现层
资源转换层 资源发现层
GIS互操作层次模型
4
异构空间数据互操作的方法

数据格式转换与直接访问
– 通过专门的数据转换程序把其他数据格式进行格式 转换 – GIS软件直接访问多种数据格式
– 应用模式不能改变固定的名称、定义和数据 类型 – 抽象类型定义可以自由地扩展或限定 – 应用模式必须可以被任何接收到依据该模式 组织的数据的人接受 – 相关的模式必须指定目标名称空间
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基于GML的通用数据模型建立

交换数据格式使用通用数据模型，旨在 实现空间信息要素语义层次上的共享
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GML3.0的重要模式
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XML的使用
DTD/Schema
XML
?ML 具体行业 ?ML文档
解析 DOM/SAX
显示 CSS/XSLT
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GML规范
GML（地理标记语言）是用于地理信息 和相关参考信息的传输与存储的一种 XML编码语言 包括地理要素以及层的空间与非空间特 征 为开发商和用户提供了一种开放的，中 立于任何厂商的地理数据建模框架

几何模式（geometry.xsd）
– 利用geomety.xsd提供的基本几何图形，可进行空 间信息的几何建模
<Polygon srsName=“EPSG:4326”> <outerBoudaryis> <LinearRing> <coordinates>0.0,0.0 100.0,0.0 100.0,100.0 0.0,100.0 0.0,0.0</coordinates> </LinearRing> </outerBoudaryis> <innerBoudaryis> <LinearRing> <coordinates>10.0,10.0 40.0,10.0 40.0,40.0 10.0,10.0</coordinates> </Point> </PointMember> </MultiPoint>
Feature <<include>> Geometry <<import>>

Xlinks
3个Schama不单独使用，而是互相配合 通过对3个基本Schama的继承和扩展，可定义 自己的“应用Schama”
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GML对空间信息的表达

GML建立通用的空间数据模型实际是创 建GML应用模式的过程
n1
e1
n2
e2
n3
SVG规范
SVG（可缩放矢量图形）是用来描述二 维矢量图形和矢量/栅格混合图形的符合 XML标准的标记语言 允许3种形式的图形对象：矢量图形、栅 格图像和文本

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SVG的特征
基于XML标准 由文本构成的图形 灵活的文件格式 支持交互性 内嵌动态字体 矢量图形

客户端方式
– 通过HTTP直接获得数据，然后采用插件等技术进 行可视化表现
8
基于XML的空间信息可视化
XML（可扩展标记语言）是W3C（世界 万维网协会）为适应网络发展而制定的 用于描述复杂信息的结构化标记语言 由于XML具有很强的描述复杂数据的能 力，而地理空间数据作为结构复杂的数 据类型，适合用XML来进行描述
图形渲染
尺寸样式
Patern
Filter Market
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地图对象与SVG元素间的对应关系
<svg xml:space="preserve" width="300px" height="300px"> <g id="c1"> <polygon style="fill:#F0DFD5;stroke:black;stoke-width:2" points="160,82 88,97 12,111 30,170 48,230 135,252 223,275 259,230 294,183 229,132"/> <circle style="fill:black" cx="76.8" cy="118.4" r="4.5"/> <rect x="120" y="210" width="40" height="20" style="fill:none;stroke:black;stroke-width:4"/> <text style="font-family:AvantGrade BK BT;font size:36" x="151" y="128">Block A</text> <text style="font-family:AvantGrade BK BT;font size:36" x="84" y="133">City B</text> <text style="font-family:AvantGrade BK BT;font size:36" x="120" y="200">Building C</text> </g> </svg>

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空间数据对象 图形对象 圆
SVG文档元素 形态元素 Circle Line Ellipse Rect
பைடு நூலகம்直线
椭圆 圆弧 椭圆弧 多边形 折线 注记
Polygon
多边形 Polyline Path Text
图层对象
非图形对象 用户坐标系 填充 视窗 线型
g
图形描述元素 Transform
Fill
ViewBox Stroke
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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"> <xs:element name="booklist"> <xs:complexType> <xs:element name="book" maxOccurs="unbounded"> <xs:complexType> <xs:sequence> <xs:element name="ISBN" type="xs:string"/> <xs:element name="title" type="xs:string"/> <xs:element name="authorlist"> <xs:complexType> <xs:element name="author" type="xs:string" maxOccurs="unbounded"/> </xs:complexType> </xs:element> <xs:element name="price" type="xs:decimal"/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:element> book.xsd文档 </xs:complexType> </xs:schema>

9
XML规范

XML并不是用来表现数据，而是用来描 述数据，它并没有如同HTML一般的预设 标签，使用者需要自己定义描述数据所 需的各种标签
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XML特点
结构化 自描述 可扩展性

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XML文档的逻辑结构
XML文档通常以一个XML声明开始 通过XML元素来组织XML数据 XML元素包括标签、属性和字符数据 为组织数据更方便、清晰，在字符数据 中引入CDATA数据块 在文档中引入注释 需要给XML处理程序提供一些指示信息， XML文档中可以包含处理指令
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特征模式（feature.xsd）
– feature.xsd中定义的空间属性元素以geometry.xsd 定义的空间地物类型为基础，非空间属性除了 feature Schama中事先已经定义的，还可以是任意 其他类型的，只要符合XML语法的属性信息
<featureMember typeName="modelMember"> <Feature typeName="River"> <name> Cam </name> <description> The river that runs through Cambridge. </description> <geometricProperty typeName="centerLineOf"> <LineString srsName="EPSG:4326"> <coordinates> 0.0,50.0 100.0,50.0 </coordinates> </LineString> </geometricProperty> </Feature> </featureMember>

地理数据互操作
– 通过规范接口自由处理所有种类空间数据的能力
基于GML的共享
– 将GML作为网络上空间数据格式的交换标准
网格与数据网格
– 通过数据网格提供的元数据库进行简单查询，就能 得到所需的空间信息
5
空间信息可视化

运用计算机图形学和图像处理技术，将 数据转换为图形或图像在屏幕上显示出 来，并进行交互处理的理论、方法和技 术
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拓扑模型
– GML3.0提供 xlink.xsd为基 础的机制来表 达对象间的关 联（xlink:herf）
<Topology> <gml:Node gml:id=“n1”> <gml:pointProProperty> <gml:Point> <coordinates>10,10</coordinates> </gml:Point> </gml:pointProProperty > </gml:Node > <gml:Node gml:id=“n2”> ··· ··· <gml:Node gml:id=“n3”> ··· ··· <gml:Edge gml:id=“e1”> <gml:directedNode orientation=“”xlink:herf=“#n1”/> <gml:directedNode orientation=“+”xlink:herf=“#n2”/> <gml:centerLineOf><gml:LineString> <gml:Point>10,10 20,10</gml:Point> </gml:LineString></gml:centerLineOf> </gml:Edge> <gml:Edge gml:id=“e2”> ··· ··· 24 </Topology>