Visualization Research of Disaster Information based on GML and SVG

Remote Sensing Science November 2015, Volume 3, Issue 4, PP.53-58

Visualization Research of Disaster Information based on GML and SVG Yao Li1, Chen Chen 2† 1. College of Computer Science, Neijiang Normal University, 641100, China 2. School of Resources and Environment, University of Electronic Science and Technology of China, 611731, China †

Email: 1158909117@qq.com

Abstract Internet as GIS provides a new and effective geographic information carrier, contemporary GIS technology with the rapid development of the Internet and the rapid updating and development, and their combination produces the WEB-GIS (network geographic Information System) fully concerned by computer and GIS areas, which also improves the obtaining geospatial information sharing, dissemination and analysis of the situation. However, with the growing demand for geospatial information, the traditional network geographic information system highlights its limitations, mainly reflecting in the different geospatial information sharing limited amount of data and geospatial information in two ways. For traditional geographic limitations of information technology, the appeared GML network effectively solves the traditional problems of geographic information systems, its main task is to promote the exchange and manipulate the data, the GML format files into SVG format file, and finally through the Web Posted to achieve data visualization.

Keywords: GML; SVG; Visual

基于 GML 和 SVG 的灾情信息可视化研究 李尧 1，陈晨 2 1. 内江师范学院，四川 内江 641112 2. 电子科技大学 资源与环境学院，四川 成都 611731 摘 要：跟随 Internet 的迅速发展的步伐，当代 GIS 技术也在进行着快速的更新和发展，它们的结合产生了备受计算机领 域和 GIS 领域关注的 WEB-GIS（网络地理信息系统），改善了地理空间信息在网络上实现数据之间的获取、共享、发布 与分析状况。然而随着人们对地理空间信息的需求与日俱增，传统网络地理信息系统凸显了其局限性，主要体现在不同 地理空间信息的共享性受到限制以及地理空间信息数据量大两个方面。针对传统的地理信息的局限性，GML 技术的出现 有效的解决传统网络地理信息系统出现的问题，它主要的任务就是促进数据的交换和操作，将 GML 格式文件转换为 SVG 格式文件，最后通过 Web 发布来实现数据的可视化。 关键词：GML；SVG；可视化

引言 频发的自然灾害对人类造成大量的生命和财产损失，为了减少相应的损失并做好防灾工作，不同部门 之间的协同工作变得非常重要。在灾情信息中，灾情信息数据复杂多样，涉及的相关部门针对具体的灾情 信息会建立自己的灾情系统，然而灾情信息数据作为地理空间对象，具有很强的时空特性，相关部门获取 数据的手段复杂多样，这样形成的数据格式也很多，由于每个部门设计的 GIS 应用系统具有很强的针对 性，甚至以具体项目为中心的孤立发展状态，导致形成“信息孤岛”的局面，这样同样造成了人力、财力 - 53 http://www.ivypub.org/RSS

的浪费，信息资源也不能有效的利用。在这高速发展的信息时代，实现不同的 GIS 系统之间的资源共享， 是刻不容缓要解决的问题。针对这一局面，开放式地理信息系统联盟(OGC)提出了地理图形标记语言(GML, Geography Markup Language)。 GML 的前世今生，OGC（Open GIS Consortium 开放式地理信息系统联盟）在 2000 年 5 月根据需求推 出了 GML1.0 版。为了更好的满足用户的需求，GML 的版本不断升级, 2001 年 2 月，OGC 推出了完全基于 XML Schema 的 GML 2.0 版。将近两年时间，GML 3.0 版发布在 2003 年 2 月。2004 年 2 月发布了 GML3.1。目前许多浏览器都提供了显示 GML 文件文本的功能，但是这些浏览器只能以文本的形式显示， 不能以图形的方式显示 GML 文件中描述的空间数据，因此 W3C 提出来一种 SVG（Scalable Vector Graphics，可伸缩的矢量图形）技术来解决浏览器将 GML 描述的图形数据以图形的形势可视化。SVG 是开 放标准的文本式矢量图形描述语言，具有一些优点可以满足 GIS 对空间数据图形显示的要求，如 SVG 是标 准的 XML，具有普遍的适用性；是矢量图形；是由文本构成的图像；支持交换性。正是因为以上优点，选 择它为空间数据可视化的首选格式。

1

灾情信息可视化系统的关键技术

1.1 多源异构数据的结合 多源异构数据的结合主要就是实现空间数据的共享，数据交换和 GIS 的互操作是实现空间数据共享的 方法。GIS 技术发展阶段的主要特点就是以单机、数据集中式管理。 在 GIS 系统中实现数据格式转换的主要目的是实现在各个系统之间数据的共享。根据地震信息系统需 求，把其他地方获取的其他格式的数据通过特殊手段如专门的数据转换程序转换成需要的数据格式。然而 由于不同部门采用的不同数据格式描述空间对象时采用的数据模型不同，转换模式缺乏对空间对象统一的 描述方法，导致转换后不能完全准确表达原数据信息，造成信息的丢失以及数据不能自动同步更新。 在 GIS 系统中还可以通过直接访问其他软件数据格式，用户可以使单个 GIS 软件存取多种数据格式。 这种直接数据访问模式存在一定的弊端，如果要访问的数据格式不公开，用户就无法进行访问，如果访问 对象的数据格式发生改变，对集成软件必须升级，对数据处理也存在滞后性。 OGC 制定的数据共享规定是数据互操作模式，实现了在同一个系统下同时支持多种的空间数据。本系 统通过定义一个标准的数据编码格式（即 GML Schema），通过该标准将主流数据格式的 GIS 数据无损转换 成 GML 标准格式。（如图 1）

SHP文件

TAB文件

安装GML Schema标准转换

GML数据

图 1 多源异构数据转换为 GML - 54 http://www.ivypub.org/RSS

……(等等)

1.2 GML到SVG的转换 基 于 XML 的 GML 和 SVG 相 互 之 间 的 转 换 实 现 主 要 是 通 过 XLST （ Extensible Stylesheet Transformations，扩展样式表语言）。它主要负责将一种 XML 文档转换为另外一种文本形式。主要转换结 构如图 2 所示： 元数据样 式表库

样式表集成

XSLT样式表

GML

GML节点树

XSLT处理器

SVG

SVG节点树

图 2 GML 转化为 SVG

本系统通过建立一个 WebAgent 来实现 GML 与 SVG 之间的转换，WebAgent 负责将各个资源节点获取 的 GML 文档进行融合，最后转成 SVG 文档。具体实现过程就是定义各种空间信息的描述模板，WebAgent 上需要一个元数据数据库，相应对于每一个元数据，我们根据 GML 与 SVG 之间的对应关系建立相应的样 式表。如点元数据对应的颜色值设置可以通过直接通过 color 属性，而在点样式表中设置颜色值是通过 stroke（确定点的描边颜色）或者 fill（点的填充色）。在 GML 中点数据只包括 x,y 坐标，而在 SVG 表示的 点数据是通过圆来表示，根据 GML 的 x,y 坐标，给圆的 cx 和 cy 赋相同值，将 GML 中的点数据的坐标(x,y) 相当于圆的圆心坐标(cx,cy)，再根据设置很小的圆半径来进行点的可视化。实现 GML 向 SVG 之间的转换， 主要先遍历 GML，集成出现的元数据所对应的样式表，从而生成新的样式表，根据新的样式表将 GML 文 档通过 XSLT 转换成 SVG 文档，最后返回给用户的是 SVG 格式的图形。如图 3： Web Agent 资源 资源节点1

资源节点2

。。。。。

资源节点n

GML文档1

GML文档2

。。。。。

GML文档n

元数据数据库 元数据1

元数据2

。。。。。

元数据n

样式表1

样式表2

。。。。。

样式表n

SVG图像

图 3 Web Agent 构建图 - 55 http://www.ivypub.org/RSS

基于GML/SVG的灾情可视化系统

2

2.1 灾情可视化系统体系结构 本文中主要讨论基于 GML、SVG 关键技术，并验证以上技术的可行性。开发了一个灾情可视化系统。 该系统原理如下：从不同节点获取的地理信息数据存放在数据库中，转化为 GML 格式。用户请求数据时， 将从服务器获取相关的数据，通过 SVG 等相关技术展现给客户端。 本系统主要技术路线，如图 4：

灾情信息可视化系统技术路线 数据模块

GML

共享模块

检索模块

WebService 服务

GSQL

可视化模块

SVG

图 4 灾情信息可视化系统技术路线图

针对本地震系统，我们采用了 GML 空间信息编码模型对灾情信息的空间特征进行有效的描述，主要包 括灾情类型，发生时间，地点，持续时间、影响范围等。同样我们对 GML 的编码模型进行了有效的扩展， 主要是为了了解其他信息特征如道路损害程度、房屋倒塌情况，安置人口信息等社会经济信息能够进行很 好的描述。 各部门对应急灾情信息的管理已有一定的规模，在这规模之上通过 web Service 服务来实现各部门数据 的共享。 对于空间信息的检索，主要采用 GSQL 来实现。由于灾情信息包含的数据复杂多样，需要将 GSQL 进 行扩展。 通过 XLST 将 GML 格式文件转换为 SVG 格式文件。根据请求的数据在客户端显示，用户的体验性更 好。通过 SVG 在浏览器中展示数据，给用户提供了很大的方便以及直观，根据这个可以很好的做好防灾工 作。

2.2 灾情可视化系统

图 5 汶川地震分布 - 56 http://www.ivypub.org/RSS

图 5 是展示汶川地震分布，通过本系统可以查看地震覆盖范围以及各个地方的地震级别，也可以显示地 震发生的具体地点以及相关情况，如受灾人数、区域经济损失、道路损毁程度等信息。 通过获取交通部门数据，在地图上可以直观的显示该道路受损程度，用户可以直观的看出道路受损情 况。如图 6：

图 6 震后道路受损图

结论

3

GML 是 XML 的地理领域上的应用。GML 已成为 GIS 领域真正通用的交流语言，对于 GML 数据的解 析和可视化就显得尤为重要。OGC 制定的 GML 为地理信息数据之间的共享，存储等提供了标准。WebGIS 的强大工具就是 GML 和 SVG，GML 的主要任务可以是数据之间的转换，SVG 的主要任务可以是数据的可 视化，二者之间的结合，使得 WebGIS 的功能强大，方便实用。数据的可视化，给用户也带来了极大的方 面，简单易懂。 本文对目前普遍存在的空间数据交换、共享困难、无法实现跨部门、跨行业整合等问题，做了一定的 探索和研究，旨在寻求多源异构数据整合的解决方案。其实验系统以 OGC 发布的 GML 作为标准空间数据 描述格式，在通过 GML 转化为 SVG 格式，运用 Web 服务技术，实现了多源异构空间数据在一个平台操 作，为用户提供空间数据的可视化，方便用户查询与检索。

致谢 感谢省教育厅给我提供很好的平台以及资助，也需要感谢和我一起共同完成项目的老师。感谢四川内 江师范学院和电子科技大学给我提供很多的帮助。

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【作者简介】 1

李尧（1965），男，汉族，理学学士，

2

陈晨（1991），女，汉族，理学硕士，无，测绘科学与技

教授，计算机信息系统，1986 年 07 月

术，2011 年 09 月~2015 年 06 月毕业于四川师范大学地理与

毕业于四川师范大学数学专业，1989 年

资源科学学院地理信息系统专业，2015 年 09 月至今在读与

9 月~1990 年 06 月在重庆大学进修学

电子科技大学资源与环境学院。

习，1999 年 09 月~2000 年 06 月在电子

Email: 1158909117@qq.com

科技大学进修学习。 Email: ly00@njtc.edu.cn

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