SVG格式地图的应用发展研究

2015-03-25同济大学软件学院

电子世界 2015年20期

同济大学软件学院姚尧

0 引言

近年来，以研究空间数据和属性数据为主的传统GIS技术得到了广泛关注和迅猛发展。然而，传统GIS在发展的过程中，也面临着许多新的挑战。诸如地貌变更、环境监测、天气预报监测、交通管理、抢险救灾等数据都是随着时间的变化而变化的。显然，传统的GIS已经无法满足这种需求，需要一个能在时间与空间两方面全面处理地理信息的系统。因此，“时空GIS”的概念便应运而生[1]。

时空GIS是建立在时态数据库、GIS、人工智能等基础上的一种综合型应用性技术，其研究对象是时空世界中遵循着诞生、成长、生存，直至死亡等自然规律的事物和现象的时空信息。时空GIS通过存储和查询时空数据，不仅能反映事物和现象的现状，而且能反映其发展变化的过程及规律。时空GIS的研究已经成为了GIS研究领域的一个热点和难点，是未来GIS发展的一个必然趋势。

1 时空GIS的发展现状

1.1 国外研究现状

1992年，Gail Langr an首先从时变空间数据存储管理的角度，提出了文件系统支撑下的四种时空数据模型:时空立方体模型、基态修正模型、快照序列模型、和时空复合模型[2]。随后，Michael F.Wor boys于1994年提出了使用面向对象数据库技术支持的时空数据建模的想法，通过引入双时态理论提出了时空联合模型。从时空语义理解的角度，DonnaJ.Peuquet和NiuDua于1995年提出了一种基于事件的时空数据模型ESTDM，其基本想法是将所有造成改变的事件依照时间的次序排成一个事件列表，此事件列表中最早的时间点记录完整的基本地图，其后则记录改变。此后，更多的学者相继参与TGIS的研究，并取得了大量卓有成效的成果。

1.2 国内研究现状

虽然国内时空GIS的研究起步较晚，但是在时空数据模型的完善和应用中作了大量的工作。1996年，张祖勋和黄明智提出了时空过程分类和时空目标标识，总结了时空数据和属数据组织方式，分析比较了它们的特点和存在的问题，对今后的研究方法提出了建议[3]。1997年，龚健雅以文件结构的方式，提出了一个基于对象版本标识的时空数据模型。同年，杜道生提出了基于同步数据项和碎分拓扑弧段时间标记的时态空间数据模型，将属性状态里同步变化的若干数据项归为一组同步数据项组，空间状态里一定时间范围里同步变化的若干坐标点归为一组碎分拓扑弧段时间标记，可以达到既体现地理状态的局部变化又最大限度避免不变状态数据冗余存储的效果。另外，如马劲松、王晓栋、尹章才等也提出了一些数据模型或对模型进行了修正，大大推进了TGIS与时空数据模型在中国的应用和进展。

2 SVG技术介绍

2.1 SVG的特点

2.1.1 SVG是基于XML的

XML全称可扩展标记语言(Ext ensibl eMar kupLangua ge)，是一种允许用户自定义的可扩展标记语言，主要用于结构化的数据的处理，具有可读性、跨平台性和可扩展性的特性，是目前web上广泛使用的数据传输格式[4]。SVG是完全遵循XML的语法规则的，所以SVG继承了XML的所有特点。

2.1.2 SVG是可编辑的

一般的图片格式，如JPEG、PNG、BMP等都需要特定的图像编辑软件(如Phot oshop)才能对其进行编辑。而SVG格式的图片，只需要支持文本编辑功能的软件，即可以对SVG进行编辑。SVG定义了一些基本图形的标签和属性，通过直接编辑这些标签和属性，即可实现对图形图像的修改。此外，正因为SVG是文本格式，所以SVG文件中的内容是可以被搜索和索引。

2.1.3 SVG是可交互的

SVG较之其他图像格式，具有强大的交互功能。SVG支持ECMAScr ipt，通过编辑脚本可以实现诸如放大、缩小和高亮等一些简单的功能。此外，SVG还定义了一组动画元素，通过在SVG中嵌入这些动画元素，可以使SVG图片”动起来”，提升了用户体验。

2.2 SVG元素

SVG由三大类图形元素组成:图形元素、图片元素以及文本元素。

2.2.1 图形元素

图形元素分为基础图形和路径两种。基础图形包含了一些SVG预定义的基础图形，如＜Line>、＜Rect>、＜Cir cl e>等标签。这些标签都有一些公共的属性，用于定义图形的样式，如f i l l、st r oke、st r oke-wi dt h、opacit y等。

2.2.2 图片元素

在SVG中，可以通过使用＜image>标签来导入二维的光栅图片。目前只支持导入的图片格式为PNG和JPG。

2.2.3 文本元素

在SVG中，可以用＜t ext>标签来显示文本信息。SVG图片中所有的文本内容均可以被选择和复制。除了＜t ext>标签外，W3C还制定了＜t span>、＜t ext Pat h>等标签来丰富文本元素，使得SVG中的文字丰富多样。

2.3 SVG分层显示及应用

SVG格式地图是由一个个图形元素组成的，不同的图形元素拥有不同的特征。对这些图形元素按照其特征进行划分，将特征类似的元素划分到同一个组中，即构成了“层”的概念。常见的地图图层有:河流层、道路层、行政区规划层、绿地层等[5]。

图层控制的意义就在于通过对地图上元素可见性的控制，从而使在不同缩放效果下能够显示所需的地理元素，使地图显得详略得当。比如一般WebGIS中的地图，在不同的放大比例下，显示的行政区划级别不同。当地图放大得比较大时，可以把乡镇一级的点显示出来;缩小时就可以把乡镇一级的点隐藏起来。

在SVG中，提供了＜g>元素，用来将一批特征类似的图像元素定义为一个集合，这与地图图层管理的概念可谓是不谋而合。＜g>元素并非是图形元素，而是一个容器。可以将任意的图形元素放在＜g>元素下，使他们成为一组。正是由于在SVG中有组元素＜g>的存在，所以在进行地理元素分层的时候，我们可以将同一个层的元素放在一个＜g>元素中，形成某个特定图层。

在实际应用中完整SVG地图的大小往往达到数十M，如果在打开SVG地图是完全加载，对于内存以及处理器资源消耗较大。可以通过对地图进行分层，分为基础图层和功能性图层，在打开地图时，先只加载基础图层，在需要时在加载功能性图层再进行加载，可以大大提高SVG加载效率。