摘　要：

摘　要：近年來，網(wǎng)絡(luò)地圖的發(fā)展非常迅速。網(wǎng)絡(luò)地圖已經(jīng)成為人們獲取空間信息重要工具，可以有效進行地理信息的傳輸和發(fā)布。目前，地圖表達在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用仍存在一些不足。筆者針對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中地圖表達描述中的問題，從基于XML的地圖表達、網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)和地理數(shù)據(jù)可視化服務(wù)三個方面分析了各自的地圖表達機制的特點，并為地理信息的共享和可視化提供方法。

關(guān)鍵詞：

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)　地圖表達　可視化服務(wù)

     近年來，網(wǎng)絡(luò)地圖發(fā)展非常迅速，越來越多的用戶通過網(wǎng)絡(luò)來獲取空間信息。網(wǎng)絡(luò)地圖已成為一種有效的地理信息傳輸途徑。地圖表達是地理信息表達最直接最重要的表達方式，但目前地圖表達在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用還存在著一些問題：首先，一些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的地圖表達只能提供瀏覽、查詢等功能，在地圖制圖方面有很大的局限性；其次，地圖表達數(shù)據(jù)格式規(guī)范不夠統(tǒng)一。本文從地理信息的地圖表達描述分析入手，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中地圖表達的特點和不同進行比較和分析。

1　地理信息的地圖表達

1.1　圖示規(guī)范與圖示表達

　　圖示規(guī)范由地圖符號的使用規(guī)范和圖形規(guī)范兩部分組成(如圖1)，兩者分別對應(yīng)于圖示表達中的表達規(guī)則和表達規(guī)范。符號使用規(guī)范對地圖符號所對應(yīng)的地理要素特征進行分析，，符號圖形規(guī)范則用于表示符號的圖形參數(shù)和幾何類型。

　　圖示表達是一個抽象的文檔，它向開發(fā)者提供一般性指導(dǎo)，描述一些使用圖示表達要素實例的方法。符號標準(ISO19117)定義了一個以要素為中心基于幾何信息和屬性信息的規(guī)則描述要素實例的地圖表達規(guī)則。表達信息能夠根據(jù)圖示表達規(guī)則的不同使用相應(yīng)的圖示表達規(guī)范。圖示表達方法使得在同一數(shù)據(jù)集下用不同方式表達相同要素信息成為了可能[1]。

1.2　樣式化圖層描述（Styled Layer Descriptor，SLD）

　　在網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)（Web Map Service）規(guī)范中，數(shù)據(jù)集會發(fā)布一組預(yù)先定義的可視化繪圖方案。但是WMS只能告訴用戶每個樣式的名字，無法讓用戶知道地圖會繪制成什么樣，并且用戶無法定義自己的樣式規(guī)則。為了讓客戶端或用戶能夠自定義自己的樣式規(guī)則，需要制定一個樣式語言，以方便客戶端和服務(wù)器端之間的交流和理解。WMS的樣式化圖層描述規(guī)范定義了符號編碼如何與WMS進行關(guān)聯(lián)來定義數(shù)據(jù)集的繪制[2]。

　　SLD中描述的是相似的樣式信息，類似于GML的缺省樣式，但是二者又有區(qū)別，區(qū)別如下[3]：不是以SVG（Scalable Vector Graphics，可縮放矢量圖形）為基礎(chǔ)，但是基于修改后的SVG語法的樣式；不支持圖形樣式化；建立在地圖圖層概念的基礎(chǔ)之上，而GML的缺省樣式是建立在要素的基礎(chǔ)上的；不支持動畫效果；主要是應(yīng)用于地圖服務(wù)，而不是GML的地圖要素顯示。

　　SLD是地圖表達的基礎(chǔ)，是對圖示規(guī)范的形式化描述，通過對數(shù)據(jù)集的繪制來完成表現(xiàn)服務(wù)，最終生成地圖。

1.3　地圖表達模型

　　對地理世界的描述分成內(nèi)容和樣式兩種。內(nèi)容描述的是地理要素信息，樣式對應(yīng)的是地圖要素。地圖要素算是地理要素的視覺表達。地圖表達模型包含了圖示表達和地圖制圖兩個部分。

　　圖示表達模塊的主要功能是實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)的符號化，結(jié)果表現(xiàn)形式為地圖，他的主要過程包括表達目錄、地圖制圖數(shù)據(jù)、表達規(guī)范以及表達服務(wù)這四個相互聯(lián)系的部分[4]。地圖制圖模塊則是使用人機交互的方式，對符號化后的地圖進行相應(yīng)的編輯。

2　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的地圖表達研究

　　基于網(wǎng)絡(luò)的地圖制圖可以動態(tài)的整合和顯示在線數(shù)據(jù)，不用受數(shù)據(jù)模型、軟件商家的限制�；诰W(wǎng)絡(luò)的圖示表示是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)地理信息的在線地圖表達。

2.1　基于XML的地圖表達

　　可擴展標準語言XML在地理信息科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，專門針對地理數(shù)據(jù)描述形成了一種特殊語言——地理標識語言（GML，Geographical Markup Language）。GML以一種可以在網(wǎng)絡(luò)上共享的方式表達地理信息。并且GML可用于描述地圖圖形的矢量圖形標記語言（SVG，Scalable Vector Graphics），以及能夠在SVG和GML之間相互轉(zhuǎn)換的可擴展樣式單語言（XSLT，Extensible Stylesheet Language Transformations）。

　　可擴展標準語言XML在地圖制圖中的應(yīng)用包含兩種類型：

　　一種是基于SVG的地圖制圖結(jié)果——地圖表達。這又分成三種表現(xiàn)形式。一是利用XSTL把GML轉(zhuǎn)換為SVG格式，對GML進行可視化，從而將符號庫和表達規(guī)則融為一體。這種方法對地圖符號規(guī)范有很強的依賴性，更新困難。二是現(xiàn)有的GIS軟件與圖形軟件將地理信息的可視化采用SVG格式發(fā)布。三是開放地理信息聯(lián)盟OGC提供的Web服務(wù)WMS，這種方法只可以對現(xiàn)有的地圖進行查詢，無法用于地圖制圖。

　　另外一種類型則是基于XML的地圖制圖過程的表達，這種類型也分成兩種表現(xiàn)形式：一是XSLT，它能夠?qū)崿F(xiàn)不同XML語言之間的轉(zhuǎn)換；二是地圖制圖數(shù)據(jù)標記語言MapML（Mapping Markup Language），便于地圖制圖[4]。

　　基于XML的地圖表達模型是對圖示表達機制的創(chuàng)新，是基于地圖服務(wù)器的交互式地圖發(fā)布方式的進一步發(fā)展，同時也為面向服務(wù)架構(gòu)SOA的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的信息傳遞提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式。

2.2　網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)WMS

　　網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)WMS是根據(jù)地理信息動態(tài)生成具有空間參考數(shù)據(jù)的地圖的服務(wù)。WMS所代表的并不是地理數(shù)據(jù)本身，而是對數(shù)據(jù)繪制后的圖片，可以是PNG、GIF或JPEG格式，還可以是基于矢量圖形元素的格式（SVG）。

　　WMS請求的內(nèi)容包括地圖顯示的信息、窗口顯示的區(qū)域、地圖所選擇的坐標參考系統(tǒng)、輸出圖片的高度和寬度，以及多源數(shù)據(jù)地圖圖片疊加等。如圖3所示，WMS通過Http Get方式發(fā)送GetMap操作請求的結(jié)果。

　　WMS可以劃分為基本W(wǎng)MS和可查詢WMS，基本W(wǎng)MS提供了GetCapabilities和GetMap操作，可查詢WMS是在基本W(wǎng)MS的基礎(chǔ)上提供GetFeatureInfo操作[5]。為了提高地圖服務(wù)的性能，OGC還提出了網(wǎng)絡(luò)地圖瓦片服務(wù)（Web Map Tile Service，WMTS），定義了GetCapabilities，GetTile和GetFeatureInfo等操作，通過在服務(wù)器端預(yù)先生產(chǎn)地理數(shù)據(jù)瓦片提高服務(wù)響應(yīng)速度。

　　網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)也是一種基于XML的地圖表達模型，并且具有OGC指定的標準服務(wù)規(guī)范，是開源地理信息發(fā)展所采用的主流形式。同時，WMS為網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)（WCS，Web Coverage Service）和網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)（WFS，Web Feature Service）提供前端數(shù)據(jù)可視化服務(wù)。但網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)只能提供瀏覽、查詢功能，不能完成對制圖數(shù)據(jù)的編輯操作，所以不能用于地圖制圖。

2.3　地理數(shù)據(jù)可視化服務(wù)

　　地理數(shù)據(jù)可視化服務(wù)主要針對的是地理要素的符號化服務(wù)。它不僅包括WMS所提供的二維可視化地圖表達服務(wù)，也包括基于虛擬地球技術(shù)的三維可視化服務(wù)。針對地圖符號可視化共享的需求，ISO/TC211制定了ISO19117標準。該標準定義了基于可視化描述規(guī)則的地理信息可視化機制。

　　ISO19117地理信息圖示標準定義了一種地理信息繪制模式，主要包括描述符號的方法和從通用模式到應(yīng)用模式的映射。但它只提供了地圖符號的標準化，并沒有詳細描述地理符號編碼的具體實現(xiàn)。一般而言，一個繪制模式包括三個主要部分來定義基本的繪制操作，即繪制服務(wù)、繪制目錄包合繪制規(guī)范包。繪制服務(wù)主要用來對要素實例進行符號化；繪制目錄包定義繪制規(guī)則，規(guī)則對繪制服務(wù)如何調(diào)用繪制操作的行為進行了定義；繪制規(guī)范包則定義了符號化所需要的參數(shù)[6]。OGC也對網(wǎng)絡(luò)地圖接口實現(xiàn)規(guī)范進行了定義。根據(jù)OGC給出的定義，這種空間信息可視化方式主要包含四個基本過程——查詢、生成、擴展和顯示。查詢是指根據(jù)用戶的請求從原始數(shù)據(jù)集中獲取需要的數(shù)據(jù)；生成，是指把查詢得到的數(shù)據(jù)結(jié)果組合生成一個顯示元素序列；擴展，又稱為成形，是將得到的顯示元素序列聲稱得到最終的地圖結(jié)果；最后的顯示部分則是將地圖呈現(xiàn)到數(shù)據(jù)終端進行實現(xiàn)地圖顯示。

　　地理數(shù)據(jù)可視化服務(wù)的可視化形式多種多樣，包括柵格地圖、矢量地圖、三維地圖和虛擬地理環(huán)境等，它可以根據(jù)用戶的顯屬需求，通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)即時呈像。整個流程囊括了數(shù)據(jù)選取、組織、可視化等一系列流程，能夠滿足用戶的綜合需求。比較成功的數(shù)據(jù)可視化服務(wù)有Google地圖服務(wù)、國家地理信息公共服務(wù)平臺“天地圖”等。

3　總結(jié)

　　本文主要從圖示規(guī)范與圖式表達、樣式化圖層描述和地圖表達三個方面，引出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中地圖表達的幾種方式�；赬ML的地圖表達主要是采用國際通用標準，實現(xiàn)地理信息的分布式共享和互操作，為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中地理數(shù)據(jù)傳輸提供基礎(chǔ)支撐。網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)是最常見的地圖表達方式，根據(jù)用戶的請求返回所需的地圖，但受于其功能的局限性，只能瀏覽、查詢，不符合常見的地圖表達模式（圖式表達+地圖制圖）。地理數(shù)據(jù)可視化服務(wù)是對網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)的進一步擴充，不僅實現(xiàn)柵格地圖和矢量地圖的可視化，還能提供三維模型和虛擬地理環(huán)境的可視化，豐富了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中地圖表達的描述方式。