CN108197316A - 支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，包括：MapPDF编辑器，其用于将从ArcGIS导出的MXD成图嵌入至PDF文件中并制作成Map PDF地图文件；MapPDF阅读器，其用于浏览所述Map PDF地图文件；其中，所述技术平台以Geospatial PDF规范建立数据模型，并采用GeoPackage标准建立地图信息包，所述地图信息包用于存储多尺度的异构空间数据。本发明采用了Geospatial PDF规范与GeoPackage标准，利用PDF跨媒介特性，集空间数据、应用程序逻辑、制图信息、印刷出版信息于一体，较好的解决了传统电子地图在易用性、便携性和可读性方面的局限性。

Description

支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台

技术领域

本发明涉及一种地图可视化工具。更具体地说，本发明涉及一种支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台。

背景技术

随着可视化技术以及网络技术的快速发展，地图可视化无论是所借助的媒介还是应用的领域都发生了很大的拓展，电子地图、动态地图、网络地图、赛博地图(Cybermap)即虚拟环境等新的地图形式纷纷出现，地图的功能也得到极大的扩展。同时，数字地图的可视化技术也促进了地图表示方法的深化，在描述地理环境以及解释客观规律上比传统地图都有重大的突破。

不同形式的地图所借助的传播媒介也是不同的，概括来说，地图传播的媒介可以分为三类：印刷媒介(主要指平面纸张)、电子媒介(主要指计算机等各种电子设备)以及网络媒介(主要指Internet互联网)。随着用户需求日益多元化，单独的媒介已经很难同时满足所有人的需要，甚至同一用户在不同的情况下也会需要借助不同的媒介，无论是传统印刷媒介，还是电子媒介或网络媒介，都不得不面对分众化时代带来的市场碎片化的现实。

传统地理信息系统存储地图数据的方式十分复杂，当用户需要浏览地图时，必须得借助专门的工具，所以存在一些限制与不足。电子文档作为信息传输的重要方式在易用性、便携性、可读性方面具备明显的优势，如微软的Office系列产品、Adobe的PDF等。将地图作为地理信息数据源嵌入到电子文档中，可以借助电子文档的固有特点，使地理信息一定程度上脱离专业的制图软件与GIS软件，更加便于分发、保存与共享。

总体来说，电子文档分文在线文档和离线文档。在线电子文档承载地图是在网页中嵌入电子地图，例如Google Map、Baidu Map和天地图等在线地图应用；离线电子文档如PDF、DOC、TEXT等更多是以图片与文字描述空间信息的方式嵌入到电子文档中，并没有真正的将空间数据存储在文档内部，也没有提供任何GIS相关功能。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，包括：

MapPDF编辑器，其用于将从ArcGIS导出的MXD成图嵌入至PDF文件中并制作成MapPDF地图文件；

MapPDF阅读器，其用于浏览所述Map PDF地图文件；

其中，所述技术平台以Geospatial PDF规范建立数据模型，并采用GeoPackage标准建立地图信息包，所述地图信息包用于存储多尺度的异构空间数据。

优选的是，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述MapPDF编辑器包括用于导入MXD成图的导入模块，用于在所述MXD成图上选定制图区域和设定地图比例尺的设定模块，用于进行制图修饰的修饰模块，用于进行导出设置的导出设置模块，以及用于根据所述导出设置将所述MXD成图导出成MapPDF地图文件的导出模块，其中，所述导出设置包括选择背景图层、选择矢量图层、选择查询字段以及将背景图层、矢量图层和查询字段存储于所述地图信息包中，被选中为背景的所有图层将合并在一起并分层导出为地图瓦片，被选中为矢量的图层按照矢量要素的形式分层存储，被选中为查询字段的属性作为所述MapPDF阅读器的数据源。

优选的是，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述导入模块用于同时导入多个MXD成图，所述导出模块用于将所有MXD成图导出至PDF页面的同一区域，从而制作成纵向地图集，或者，用于将所述所有MXD成图导出至PDF页面的不同区域或不同的PDF页面，从而制作成横向地图集。

优选的是，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述制图修饰包括添加或修改制图要素。

优选的是，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述MapPDF阅读器采用免安装模式，属于数据驱动的GIS程序。

优选的是，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述MapPDF阅读器用于对所述Map PDF地图文件进行查看、查询、坐标定位和量测操作。

优选的是，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述制图区域代表最终可见的空间范围，所述地图比例尺代表地图最佳显示比例尺。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明综合Geospatial PDF规范与GeoPackage标准，利用PDF跨媒介特性，设计出支持空间数据的、自描述的、跨媒介电子文档MapPDF，集空间数据、应用程序逻辑、制图信息、印刷出版信息于一体，实现数据驱动的GIS程序，研发出支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，可以较好的解决传统电子地图在易用性、便携性和可读性方面的局限性，填补国内市场在这一方向的空白，为应急测绘、地理国情普查、领导用图等专题应用提供有力的技术支撑。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台的总体结构图；

图2为本发明的一个实施例中MapPDF与其他软件的关系图；

图3为本发明的一个实施例中系统架构图；

图4为本发明的另一个实施例中MapPDF地图文件的输出流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，包括：MapPDF编辑器，其用于将从ArcGIS导出的MXD成图嵌入至PDF文件中并制作成Map PDF地图文件；MapPDF阅读器，其用于浏览所述Map PDF地图文件；其中，所述技术平台以GeospatialPDF规范建立数据模型，并采用GeoPackage标准建立地图信息包，所述地图信息包用于存储多尺度的异构空间数据。

Geospatial PDF是PDF1.7规范的地理空间扩展，是一种新型的地图数据存储方式，它以PDF文件为基础，额外存储了空间参考等地图相关的地理信息，包括将文档页面中的区域与地理空间中的区域相关联的信息，点、线和多边形等几何信息等。Geospatial PDF将地图图像数据，地图要素信息，要素属性信息等全部存储到PDF文件内，在任意的PDF阅读器上都可以浏览地图。Geospatial PDF在有效利用电子文档固有优点的同时，将空间数据和电子地图无缝的整合到PDF文件结构中，相比其它电子文档中嵌入地图的方式，Geospatial PDF在数据存储结构、可视化效果和应用方面具备明显的优势，而且为实现弱GIS功能提供了数据基础。

PDF是一种以独立于应用程序、硬件、操作系统的方式呈现文档的文件格式，PDF文件包含固定布局的平面文档的完整描述，包括文本、字形、图形及其他需要显示的信息，以上特点使PDF具备了跨媒介展示的特性。印刷媒介方面，作为印刷行业的印前标准，PDF是版式文件，支持内嵌字体，无需使用PostScript输出系统，可直接打印，能够保证不同的软硬件环境下打印效果一致；电子媒介方面，PDF具备跨平台特点，任何支持PDF的设备都可以打开，排版和样式保持一致，如Adobe Reader、福晰阅读器等；网络媒介方面，PDF文件体积小，方便网络传输，绝大多数浏览器支持直接解析渲染PDF文件，如Chrome、IE、360浏览器等。Geospatial PDF作为PDF的一种特殊形式，也具备跨媒介特性，属于支持空间数据的跨媒介电子文档范畴。

GeoPackage是OGC(Open Geospatial Consortium)发布的开放地理信息格式标准，是一种独立于平台的、便携式的、自描述的、紧凑的格式，用于传输地理空间信息。GeoPackage使用SQLite数据库作为容器，定义了完整的编码标准以及数据存储内容与规则，包括表定义、格式限制、内容约束和扩展机制等。由于GeoPackage是一个数据库容器，它支持直接使用，这意味着GeoPackage中的数据可以以“本地”存储格式被访问和更新，而不需要中间格式的转换。GeoPackage结合了空间数据库功能和应用逻辑，直接提供地图和数据驱动的GIS程序，便于地理信息的传输。

本发明综合利用Geospatial PDF规范与GeoPackage标准，设计出了MapPDF。MapPDF是一种以PDF文件为主要载体的、支持空间数据的、自描述的、跨媒介电子文档，MapPDF集空间数据、应用程序逻辑、制图信息、印刷出版信息于一体，是实现数据驱动GIS程序的基础。

MapPDF主要由两部分构成，分别为Geospatial PDF文件与地图信息包，如图1所示。Geospatial PDF文件的核心是跨媒介电子文档地图数据模型，该模型融合了制图信息、地理空间信息以及印刷出版信息，克服了目前空间数据存储格式侧重于某一方面信息的缺点，帮助实现MapPDF跨媒介特性。地图信息包存储了多尺度的异构空间数据，是MapPDF多尺度空间信息表达的基础，地图信息包基于GeoPackage思想设计，支持扩展GIS功能，帮助实现MapPDF自描述特性。

持空间数据的跨媒介电子文档技术平台分为MapPDF编辑器与MapPDF阅读器两部分。MapPDF编辑器负责创建MapPDF、地图集制作、分发等功能，配合ArcGIS、AdobeAcrobatPro软件可制作完整的MapPDF地图与地图集。MapPDF阅读器是轻量级、免安装的MapPDF地图与地图集浏览软件，提供基本地图操作、查询检索等弱GIS功能。各软件之间的关系如图2所示。

MapPDF从制作、分发到使用的整套流程，主要涉及MapPDF编辑器、ArcGIS、AdobeAcrobat Pro、MapPDF阅读器、Adobe Reader、浏览器、打印媒介等。制作阶段，ArcGIS制作的MXD格式成图可以直接导入到MapPDF编辑器中，MapPDF编辑器支持将电子地图嵌入到PDF文件中；分发阶段，基于PDF文件体量小的优势，MapPDF具有较强的便携性，能够解决网络环境较差时电子地图的传输问题，比如灾害现场空间信息的传输，便于测绘地理信息成果的快速分发；使用阶段，任何支持PDF的软件都可以打开MapPDF文件，比如Adobe Reader、浏览器等，另外，MapPDF继承了PDF的打印特性，无需使用PostScript输出系统，可直接打印，能够保证不同的软硬件环境下打印效果一致，使用MapPDF阅读器打开MapPDF文件，除具有PDF页面查看与单尺度电子地图查看、全文检索等功能外，还拥有多尺度电子地图查看、要素查询、测距、侧面等弱GIS功能。

在一个优选的实施例中，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述MapPDF编辑器包括用于导入MXD成图的导入模块，用于在所述MXD成图上选定制图区域和设定地图比例尺的设定模块，用于进行制图修饰的修饰模块，用于进行导出设置的导出设置模块，以及用于根据所述导出设置将所述MXD成图导出成MapPDF地图文件的导出模块，其中，所述导出设置包括选择背景图层、选择矢量图层、选择查询字段以及将背景图层、矢量图层和查询字段存储于所述地图信息包中，被选中为背景的所有图层将合并在一起并分层导出为地图瓦片，被选中为矢量的图层按照矢量要素的形式分层存储，被选中为查询字段的属性作为所述MapPDF阅读器的数据源。

在一个优选的实施例中，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述导入模块用于同时导入多个MXD成图，所述导出模块用于将所有MXD成图导出至PDF页面的同一区域，从而制作成纵向地图集，或者，用于将所述所有MXD成图导出至PDF页面的不同区域或不同的PDF页面，从而制作成横向地图集。

优选地，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述制图修饰包括添加或修改制图要素。

优选地，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述MapPDF阅读器采用免安装模式，属于数据驱动的GIS程序。

优选地，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述MapPDF阅读器用于对所述Map PDF地图文件进行查看、查询、坐标定位和量测操作。

优选地，所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台中，所述制图区域代表最终可见的空间范围，所述地图比例尺代表地图最佳显示比例尺。

本发明所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台的系统架构图如图3所示。技术平台包括编辑模块、符号化模块、渲染模块以及输出模块，可通过GDAL类库、PDFium类库、QGIS类库等工具实现，可以对矢量数据、栅格数据以及多媒体数据等多种类型的数据进行导入和处理。图层管理模块可以对图层进行管理，编辑模块可以实现编辑器的各种编辑功能，符号化模块用于实现地图的符号化处理，渲染模块可以实现对地图的渲染任务，输出模块实现对地图文件的输出功能，插件模块用于对程序进行扩展。

MapPDF地图输出流程包括从地图数据到MapPDF地图输出的整个过程，如图4所示。ArcGIS导出的MXD成图可直接导入到MapPDF编辑器，并且支持多个MXD文件的导入，对于每一个MXD成图，首先选定制图区域与地图比例尺，制图区域代表最终可见的空间范围，地图比例尺代表地图最佳显示比例尺；下一步进行制图修饰，比如添加或修改图名、图例、指北针等制图要素；接下来进行导出设置，主要包括选择背景图层、选择矢量图层、选择查询字段，被选中为背景的所有图层将合并在一起，并分层导出为地图瓦片，被选中为矢量的图层，将按照矢量要素的形式分层存储，被选中为查询字段的属性，将作为MapPDF阅读器中要素查询、要素识别等功能的数据源，以上三类数据都会按照GeoPackage标准存储在地图信息包中；最后进行MapPDF文件导出，如果所有地图导出到PDF页面的同一区域，则构成纵向地图集，可以实现地图内容的缩放，如果所有地图导出到PDF页面的不同区域或者不同的PDF页面，则构成横向地图集，两种方式都可以进行空间数据的多尺度表达，各有特点，互为补充。

随着经济的发展与社会生产力的提高，地理信息的用户需求日益多元化，单一媒介已经很难同时满足所有人的需要。本课题通过研究支持空间数据的电子文档技术，实现了空间数据在不同媒介中的可视化输出，能够满足不同层次用户的需求。

本发明采用Geospatial PDF规范与GeoPackage标准，以PDF与地图信息包为载体，实现了自描述的、集空间数据、应用程序逻辑、制图信息于一体地理空间数据模型，有效继承了PDF电子文档的固有特点，具备了跨媒介、便携性、易用性等有点，便于测绘地理信息成果的传输与认知，具有较高的科研价值。

本发明所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，包括MapPDF编辑器与MapPDF阅读器两大部分，前者在传统制图流程的基础上实现了MapPDF地图的制图输出，后者实现了轻量级、免安装、数据驱动的GIS程序，具有极强的现实意义。

(1)本发明构建了支持跨媒介电子文档的技术体系，提出了支持空间数据的跨媒介电子文档MapPDF的概念，MapPDF独立于软硬件平台，支持跨媒介输出，具备自描述能力，是一种集空间数据、应用程序逻辑、制图信息、印刷出版信息于一体的完整的GIS数据格式，对空间数据、电子地图、电子文档进行了有效的整合利用；

(2)本发明以PDF文件载体，将地图与GIS程序逻辑嵌入到电子文档中，有效地利用了电子文档易用性、便携性与可读性等特点，降低了非专业用户使用地理信息成果的技术门槛，便于地理信息成果的分发和共享，填补了国内市场在这一方向的空白；

(3)本发明设计了既能向平面媒介出版印刷又能面向电子媒介和网络媒介的地图数据模型，该模型同时包含地理空间信息、制图信息以及印刷出版信息，支持多种媒介地图产品的输出，可以在一个生产流程中同时得到支持印刷、电子与网络三种不同媒介传输和展示地理信息的能力，能够保证不同媒介地图可视化的一致性，减少重复劳动，满足用户日益多元化的需求；

(4)本发明设计了MapPDF编辑器，设计了MapPDF地图与地图集制图流程，实现了PDF文档中横向地图集与纵向地图集两种空间数据的多尺度表达方法，解决了GeospatialPDF只能表达单一尺度静态地图的问题；

(5)本发明设计了轻量级、免安装模式、数据驱动的GIS程序MapPDF阅读器，实现了MapPDF文件的解析展示以及弱GIS功能，便于用户对地理信息成果的解读与地理信息知识的传输。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，其特征在于，包括：

MapPDF编辑器，其用于将从ArcGIS导出的MXD成图嵌入至PDF文件中并制作成Map PDF地图文件；

MapPDF阅读器，其用于浏览所述Map PDF地图文件；

其中，所述技术平台以Geospatial PDF规范建立数据模型，并采用GeoPackage标准建立地图信息包，所述地图信息包用于存储多尺度的异构空间数据。

2.如权利要求1所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，其特征在于，所述MapPDF编辑器包括用于导入MXD成图的导入模块，用于在所述MXD成图上选定制图区域和设定地图比例尺的设定模块，用于进行制图修饰的修饰模块，用于进行导出设置的导出设置模块，以及用于根据所述导出设置将所述MXD成图导出成MapPDF地图文件的导出模块，其中，所述导出设置包括选择背景图层、选择矢量图层、选择查询字段以及将背景图层、矢量图层和查询字段存储于所述地图信息包中，被选中为背景的所有图层将合并在一起并分层导出为地图瓦片，被选中为矢量的图层按照矢量要素的形式分层存储，被选中为查询字段的属性作为所述MapPDF阅读器的数据源。

3.如权利要求2所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，其特征在于，所述导入模块用于同时导入多个MXD成图，所述导出模块用于将所有MXD成图导出至PDF页面的同一区域，从而制作成纵向地图集，或者，用于将所述所有MXD成图导出至PDF页面的不同区域或不同的PDF页面，从而制作成横向地图集。

4.如权利要求2所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，其特征在于，所述制图修饰包括添加或修改制图要素。

5.如权利要求1所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，其特征在于，所述MapPDF阅读器采用免安装模式，属于数据驱动的GIS程序。

6.如权利要求2所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，其特征在于，所述MapPDF阅读器用于对所述Map PDF地图文件进行查看、查询、坐标定位和量测操作。

7.如权利要求2所述的支持空间数据的跨媒介电子文档技术平台，其特征在于，所述制图区域代表最终可见的空间范围，所述地图比例尺代表地图最佳显示比例尺。