CN101320371A

CN101320371A - 一种基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法

Info

Publication number: CN101320371A
Application number: CNA2008100292396A
Authority: CN
Inventors: 温健婷; 李岩; 龚海峰
Original assignee: South China Normal University
Current assignee: South China Normal University
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2008-12-10

Abstract

一种基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，实施步骤为：建立SVG空间数据图层和拓扑关系表达规范模型；添加空间拓扑算子、空间属性访问算子、空间度量算子和空间分析算子等4类空间操作算子的标准范式；根据已建立的SVG空间数据图层和拓扑关系表达规范模型对SVG文档进行空间表达规范化处理；用户根据需要确定空间分析的目的与评价标准；将空间分析的目的与评价标准转化位基于SVG的空间分析查询语言(SSESQL)的查询条件；按照用户设定的方式显示结果。借助本发明的分析方法，当使用SVG进行网络化空间矢量信息动态发布和在线分析时，能够支持用户对空间信息的查询、分析，数据分析简单有效，以支持用户的决策。

Description

一种基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法

技术领域

本发明涉及一种信息分析方法，特别涉及一种在空间信息领域中，基于可放缩矢量图形(简称SVG)的空间信息分析方法。

背景技术

随着计算机网络的普及应用，基于网络的空间信息资源正日益丰富，其应用领域也在快速地拓展，以满足全社会各行各业对空间信息的需求。然而，各种应用通常与特定的空间信息处理软件产品密切相关，这类软件产品的种类繁多，各自又在接口、数据格式等方面存在差异和限定，使网络空间信息资源与用户间形成了两大鸿沟：信息鸿沟和信息理解鸿沟，成为空间信息共享服务难的重要技术因素之一。研究表明，基于可扩展标记语言(XML)/地理标识语言(GML)/可放缩的矢量图形(SVG)的技术方案是解决空间信息共享与集成问题的可行方案。在该方案中，GML作为空间信息传输、存储编码的标准，而在客户端采用SVG进行空间信息的显示。

虽然，XML+GML+SVG等标准中的大部分技术已经处于建议中，表明它们已经非常稳定，并且已经获得业界的广泛支持。但是，它们作为XML架构通用应用标准仍处于发展中，其应用开发更是处于的初始阶段。目前，基于SVG的空间信息系统都只提供了空间数据的存取(Access)、传输(Transmission)、简单的检索(simple retrieval)和绘图(mapping)，无法实现空间信息分析，如：地图叠加(map overlay)、缓冲(buffer)、特征融合(feature fusion)等空间信息系统的关键技术特性。究其根本，主要原因在于基于SVG的空间信息查询、分析与处理的基础功能函数不足，不能有效地支持用户对模拟分析、辅助决策的需求。由于空间信息分析和处理的能力是区别空间信息系统和计算机辅助设计系统或其它信息系统的关键特征之一，它体现了空间信息系统的本质。

因此，在基于XML+GML+SVG的空间信息系统的推广应用中，基于SVG的空间分析、查询技术成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种支持用户进行空间分析和查询的基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法。本发明数据分析简单有效，以支持用户的决策。

本发明根据上述需解决的问题设计了一种基于可放缩的矢量图形的空间信息分析方法，其包括如下实施步骤：

(1)建立可放缩矢量图形的空间数据图层和拓扑关系表达规范模型；

(2)添加空间拓扑算子、空间属性访问算子、空间度量算子和空间分析算子4类空间操作算子的标准范式；

(3)根据已建立的可放缩矢量图形的空间数据图层和拓扑关系表达规范模型对SVG文档进行空间表达规范化处理；

(4)用户根据需要确定空间分析的目的与评价标准；

(5)将空间分析的目的与评价标准转化为基于可放缩矢量图形的空间分析查询语言的查询条件；

(6)按照用户设定的方式显示结果。

所述可放缩矢量图形的空间数据图层和拓扑关系表达规范模型的表达如下：

(1)可放缩矢量图形的空间对象作为一个整体类由子图层成员类组成；

(2)子图层由点状空间对象、线状空间对象、面状空间对象、由上述三元素构成的复杂几何对象和非几何属性对象组成；

(3)点状空间对象可以表达接触、内部两种拓扑关系；线状空间对象和面状空间对象都可以表达内部、接触、重叠和交叉四种拓扑关系。

所述4类空间操作算子是通过基于可放缩矢量图形的空间分析查询语言的扩展巴科斯-诺尔范式(EBNF)描述形式定义。

所述空间拓扑算子的功能是判断两个对象之间的拓扑关系。

所述空间属性访问算子的功能是计算长度、面积和寻找质心。

所述空间度量算子的功能是计算空间对象的距离。

所述空间分析算子的功能是创建缓冲区、判断空间对象之间的交集和并集。

借助本发明的分析方法，当使用SVG进行网络化空间矢量信息动态发布和在线分析时，能够支持用户对空间信息的查询、分析，数据分析简单有效，以支持用户的决策。

附图说明

图1为本发明的SVG空间数据图层和拓扑关系表达规范模型；

图2为本发明的SSESQL语言运行的三层体系结构；

图3为本发明的实施流程图。

具体实施方式

本发明的主旨是设计一个技术方案以使在基于可放缩矢量图形(简称SVG)的空间信息领域中，对空间信息进行查询、分析和处理。下面参照附图进行详细说明，以便对本发明方法的技术特征及优点进行更深入的诠释。

本发明基于SVG的空间信息分析方法的具体实施步骤为：其一，建立SVG空间数据图层和拓扑关系表达规范模型；其二，添加空间拓扑算子、空间属性访问算子、空间度量算子和空间分析算子等4类空间操作算子的标准范式；其三，根据已建立的SVG空间数据图层和拓扑关系表达规范模型对SVG文档进行空间表达规范化处理；其四，用户根据需要确定空间分析的目的与评价标准；其五，将空间分析的目的与评价标准转化为基于SVG的空间分析查询语言(SSESQL)的查询条件；其六，按照用户设定的方式显示结果，如图3所示。

本发明的理论依据是：根据国际互联网标准组织W3C针对网络矢量图形可视化发布所制定的SVG标准，若利用该标准进行空间信息可视化和空间分析需完善其空间信息表达模型，定义相关的基础拓扑算法和空间操作算子，即：对其进行了四种基本空间操作算子的扩展，使其能利用关系数据库结构化查询语言SQL92，进行空间查询与分析处理应用。

具体地讲，本发明的分析方法是在上述SVG标准的基础上，进一步规范了SVG空间图层表达结构和拓扑关系表达模型和文档结构。图1中，地图作为包含各类的“整体”类(逻辑模型中的组合关系)，其成员类则作为“整体”类的子图层进行表达，图层的定义则根据空间图形的抽象特征定义为：点、线、面，或点群、线群和面群，而空间图形的拓扑逻辑关系则由点、线和面所需的拓扑表达关系补充基本SVG表达模型。

在此基础上，采用扩展巴科斯-诺尔范式(EBNF)描述形式定义了基于SVG的空间分析查询语言(简称SSESQL)；建立了可供SSESQL语言运行的三层体系结构，如图2所示。

所述SVG空间数据图层和拓扑关系表达规范模型的表达如下：

(1)SVG空间对象作为一个整体类由子图层成员类组成；

(3)点状空间对象可以表达接触(Touch)、内部(Within)等两种拓扑关系；线状空间对象和面状空间对象都可以表达内部、接触、重叠(Overlap)和交叉(Crosses)等四种拓扑关系。

如图一所示，地图以SVG中<实体>元素作为综合性表达；图层以SVG中<图层>元素进行分层表达；点状空间实体采用SVG中的<点>元素进行表达，线状和面状空间实体采用SVG中的<线>元素进行表达；点群、线群、面群和复杂几何对象等也采用SVG中的<组>元素进行表达；空间实体的非几何属性作为对应元素的属性进行表达。进而，定义空间抽象对象点、线和面相互间多存在的固有关系；本发明研究结果表明，点状空间对象仅需要表达内部、接触二种拓扑关系；线状空间对象需要表达内部、接触、重叠、交叉四种拓扑关系；而面状空间对象也需要表达内部、接触、重叠、交叉四种拓扑关系。

本发明SSESQL采用EBNF描述形式，主要为空间查询而设计，增加下述4类空间操作算子。它们是：

1、空间拓扑算子：主要功能是判断两个空间对象之间的拓扑关系，包括：断开(Disjoint)、接触(Touch)、交叉(Crosses)、内部(Within)、重叠(Overlap)、包含(Contain)算子等。

2、空间属性访问算子：主要功能是计算长度、面积、找出质心，包括：几何类型(GeometryType)、质量中心(Centroid)、长度(Length)、面积(Area)算子等。

3、空间度量算子：主要功能是计算空间对象之间的距离，包括：最大距离(Max_Distance)、最小距离(Min_Distance)、平均距离(Ave_Distance)算子等。

4、空间分析算子：主要功能是创建缓冲区、或判断空间对象之间的交集和并集，包括：创建缓冲区(Buffer)、判断交集(Intersection)、判断并集(Union)算子等。

其中，空间拓扑算子和空间分析算子是在对SVG空间信息表达标准化文档的基础上新扩展的功能。

本发明分析方法对四类空间分析查询操作算子进行了集成设计，各种算子采用ActiveX技术实现；它们可以中间件——空间数据处理引擎负责接收前台以SSESQL语句形式提交的各种用户请求，在后台对SSESQL语句的语法、词法、语义进行分析，实现对SSESQL语句进行解释、执行的过程。

本发明的主要创新之处在于：

1)方法上：采用开放式地理信息系统协会OGC空间数据模型规范完善了SVG空间信息表达模型和文档；

2)参考传统的关系数据库结构化查询语言SQL92，创建出基于SVG的上述四类空间操作算子作为空间应用扩展，并编译出查询语言，以便在编译器中实施解释和执行的功能，支持空间数据的查询与分析处理；

3)通过对SSESQL语句的语法、词法、语义分析，调用相应的空间操作算子(函数)，完成相应的数据查询和数据操作。

Claims

1、一种基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，其特征在于包括如下实施步骤：

(4)用户根据需要确定空间分析的目的与评价标准；

(6)按照用户设定的方式显示结果。

2、根据权利要求1所述的基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，其特征在于：所述可放缩矢量图形的空间数据图层和拓扑关系表达规范模型的表达如下：

3、根据权利要求1或2所述的基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，其特征在于：所述4类空间操作算子是通过基于可放缩矢量图形的空间分析查询语言的扩展巴科斯-诺尔范式(EBNF)描述形式定义。

4、根据权利要求3所述的基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，其特征在于：所述空间拓扑算子的功能是判断两个对象之间的拓扑关系。

5、根据权利要求4所述的基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，其特征在于：所述空间属性访问算子的功能是计算长度、面积和寻找质心。

6、根据权利要求5所述的基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，其特征在于：所述空间度量算子的功能是计算空间对象的距离。

7、根据权利要求6所述的基于可放缩矢量图形的空间信息分析方法，其特征在于：所述空间分析算子的功能是创建缓冲区、判断空间对象之间的交集和并集。