專利名稱：一種基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息分析方法，特別涉及一種在空間信息領(lǐng)域中，基
于可放縮矢量圖形(簡稱SVG)的空間信息分析方法。
背景技術(shù)：
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)的空間信息資源正日益豐富， 其應(yīng)用領(lǐng)域也在快速地拓展，以滿足全社會各行各業(yè)對空間信息的需求。 然而，各種應(yīng)用通常與特定的空間信息處理軟件產(chǎn)品密切相關(guān)，這類軟件 產(chǎn)品的種類繁多，各自又在接口、數(shù)據(jù)格式等方面存在差異和限定，使網(wǎng)
絡(luò)空間信息資源與用戶間形成了兩大鴻溝信息鴻溝和信息理解鴻溝，成 為空間信息共享服務(wù)難的重要技術(shù)因素之一。研究表明，基于可擴展標(biāo)記
語言(XML) /地理標(biāo)識語言(GML) /可放縮的矢量圖形(SVG)的技術(shù)方 案是解決空間信息共享與集成問題的可行方案。在該方案中，GML作為空 間信息傳輸、存儲編碼的標(biāo)準(zhǔn)，而在客戶端采用SVG進行空間信息的顯示。
雖然，XML+GML+SVG等標(biāo)準(zhǔn)中的大部分技術(shù)已經(jīng)處于建議中，表明它 們已經(jīng)非常穩(wěn)定，并且已經(jīng)獲得業(yè)界的廣泛支持。但是，它們作為XML架 構(gòu)通用應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)仍處于發(fā)展中，其應(yīng)用開發(fā)更是處于的初始階段。目前， 基于SVG的空間信息系統(tǒng)都只提供了空間數(shù)據(jù)的存取(Access)、傳輸 (Transmission)、簡單的檢索(simple retrieval)禾口繪圖(mapping)，無 法實現(xiàn)空間信息分析，如地圖疊加(map overlay)、緩沖(buffer)、特 征融合(feature fusion)等空間信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)特性。究其根本， 主要原因在于基于SVG的空間信息査詢、分析與處理的基礎(chǔ)功能函數(shù)不足， 不能有效地支持用戶對模擬分析、輔助決策的需求。由于空間信息分析和 處理的能力是區(qū)別空間信息系統(tǒng)和計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)或其它信息系統(tǒng) 的關(guān)鍵特征之一，它體現(xiàn)了空間信息系統(tǒng)的本質(zhì)。
因此，在基于XML+GML+SVG的空間信息系統(tǒng)的推廣應(yīng)用中，基于SVG 的空間分析、查詢技術(shù)成為急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種支持用戶進行空間分析和査詢的基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法。本發(fā)明數(shù)據(jù) 分析簡單有效，以支持用戶的決策。
本發(fā)明根據(jù)上述需解決的問題設(shè)計了一種基于可放縮的矢量圖形的 空間信息分析方法，其包括如下實施步驟
(1) 建立可放縮矢量圖形的空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型；
(2) 添加空間拓?fù)渌阕?、空間屬性訪問算子、空間度量算子和空間分 析算子4類空間操作算子的標(biāo)準(zhǔn)范式；
(3) 根據(jù)己建立的可放縮矢量圖形的空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī) 范模型對SVG文檔進行空間表達規(guī)范化處理；
(4) 用戶根據(jù)需要確定空間分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)；
(5) 將空間分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為基于可放縮矢量圖形的空間 分析査詢語言的查詢條件；
(6) 按照用戶設(shè)定的方式顯示結(jié)果。
所述可放縮矢量圖形的空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型的表 達如下
(1) 可放縮矢量圖形的空間對象作為一個整體類由子圖層成員類組
成；
(2) 子圖層由點狀空間對象、線狀空間對象、面狀空間對象、由上述 三元素構(gòu)成的復(fù)雜幾何對象和非幾何屬性對象組成；
(3) 點狀空間對象可以表達接觸、內(nèi)部兩種拓?fù)潢P(guān)系；線狀空間對象 和面狀空間對象都可以表達內(nèi)部、接觸、重疊和交叉四種拓?fù)潢P(guān)系。
所述4類空間操作算子是通過基于可放縮矢量圖形的空間分析査詢語 言的擴展巴科斯-諾爾范式(EBNF)描述形式定義。
所述空間拓?fù)渌阕拥墓δ苁桥袛鄡蓚€對象之間的拓?fù)潢P(guān)系。
所述空間屬性訪問算子的功能是計算長度、面積和尋找質(zhì)心。
所述空間度量算子的功能是計算空間對象的距離。
所述空間分析算子的功能是創(chuàng)建緩沖區(qū)、判斷空間對象之間的交集和 并集。
借助本發(fā)明的分析方法，當(dāng)使用SVG進行網(wǎng)絡(luò)化空間矢量信息動態(tài)發(fā) 布和在線分析時，能夠支持用戶對空間信息的查詢、分析，數(shù)據(jù)分析簡單 有效，以支持用戶的決策。


圖1為本發(fā)明的SVG空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型； 圖2為本發(fā)明的SSESQL語言運行的三層體系結(jié)構(gòu)； 圖3為本發(fā)明的實施流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的主旨是設(shè)計一個技術(shù)方案以使在基于可放縮矢量圖形(簡稱 SVG)的空間信息領(lǐng)域中，對空間信息進行查詢、分析和處理。下面參照 附圖進行詳細(xì)說明，以便對本發(fā)明方法的技術(shù)特征及優(yōu)點進行更深入的詮 釋。
本發(fā)明基于SVG的空間信息分析方法的具體實施歩驟為其一，建立 SVG空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型；其二，添加空間拓?fù)渌阕印?空間屬性訪問算子、空間度量算子和空間分析算子等4類空間操作算子的 標(biāo)準(zhǔn)范式；其三，根據(jù)已建立的SVG空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模 型對SVG文檔進行空間表達規(guī)范化處理；其四，用戶根據(jù)需要確定空間 分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)；其五，將空間分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為基于 SVG的空間分析查詢語言(SSESQL)的查詢條件；其六，按照用戶設(shè)定的 方式顯示結(jié)果，如圖3所示。
本發(fā)明的理論依據(jù)是根據(jù)國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織W3C針對網(wǎng)絡(luò)矢量圖 形可視化發(fā)布所制定的SVG標(biāo)準(zhǔn)，若利用該標(biāo)準(zhǔn)進行空間信息可視化和空 間分析需完善其空間信息表達模型，定義相關(guān)的基礎(chǔ)拓?fù)渌惴ê涂臻g操作 算子，即對其進行了四種基本空間操作算子的擴展，使其能利用關(guān)系數(shù) 據(jù)庫結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL92，進行空間査詢與分析處理應(yīng)用。
具體地講，本發(fā)明的分析方法是在上述SVG標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，進一步規(guī) 范了 SVG空間圖層表達結(jié)構(gòu)和拓?fù)潢P(guān)系表達模型和文檔結(jié)構(gòu)。圖1中，地 圖作為包含各類的"整體"類(邏輯模型中的組合關(guān)系)，其成員類則作 為"整體"類的子圖層進行表達，圖層的定義則根據(jù)空間圖形的抽象特征 定義為點、線、面，或點群、線群和面群，而空間圖形的拓?fù)溥壿嬯P(guān)系 則由點、線和面所需的拓?fù)浔磉_關(guān)系補充基本SVG表達模型。
在此基礎(chǔ)上，采用擴展巴科斯-諾爾范式(EBNF)描述形式定義了基 于SVG的空間分析査詢語言(簡稱SSESQL);建立了可供SSESQL語言運行 的三層體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。所述SVG空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型的表達如下
(1) SVG空間對象作為一個整體類由子圖層成員類組成；
(2) 子圖層由點狀空間對象、線狀空間對象、面狀空間對象、由上述
三元素構(gòu)成的復(fù)雜幾何對象和非幾何屬性對象組成；
(3) 點狀空間對象可以表達接觸(Touch)、內(nèi)部(Within)等兩種拓?fù)潢P(guān) 系；線狀空間對象和面狀空間對象都可以表達內(nèi)部、接觸、重疊(Overlap) 和交叉(Crosses)等四種拓?fù)潢P(guān)系。
如圖一所示，地圖以SVG中〈實體〉元素作為綜合性表達；圖層以SVG 中〈圖層〉元素進行分層表達；點狀空間實體采用SVG中的〈點〉元素進行表 達，線狀和面狀空間實體采用SVG中的〈線〉元素進行表達；點群、線群、 面群和復(fù)雜幾何對象等也采用SVG中的〈組〉元素進行表達；空間實體的非 幾何屬性作為對應(yīng)元素的屬性進行表達。進而，定義空間抽象對象點、線 和面相互間多存在的固有關(guān)系；本發(fā)明研究結(jié)果表明，點狀空間對象僅需 要表達內(nèi)部、接觸二種拓?fù)潢P(guān)系；線狀空間對象需要表達內(nèi)部、接觸、重 疊、交叉四種拓?fù)潢P(guān)系；而面狀空間對象也需要表達內(nèi)部、接觸、重疊、 交叉四種拓?fù)潢P(guān)系。
本發(fā)明SSESQL采用EBNF描述形式，主要為空間查詢而設(shè)計，增加下 述4類空間操作算子。它們是
1、 空間拓?fù)渌阕又饕δ苁桥袛鄡蓚€空間對象之間的拓?fù)潢P(guān)系， 包括斷開(Disjoint)、接觸(Touch)、交叉(Crosses)、內(nèi)部(Within)、 重疊(Overlap)、包含(Contain)算子等。
2、 空間屬性訪問算子主要功能是計算長度、面積、找出質(zhì)心，包 括幾何類型(GeometryType)、質(zhì)量中心(Centroid)、長度(Length)、 面積(Area)算子等。
3、 空間度量算子主要功能是計算空間對象之間的距離，包括最 大足巨離(Max—Distance )、最/J、足巨離(Min一Distance )、平均足巨離
(Ave—Distance)算子等。
4、 空間分析算子主要功能是創(chuàng)建緩沖區(qū)、或判斷空間對象之間的 交集和并集，包括創(chuàng)建緩沖區(qū)(Buffer)、判斷交集(Intersection)、 判斷并集(Union)算子等。
其中，空間拓?fù)渌阕雍涂臻g分析算子是在對SVG空間信息表達標(biāo)準(zhǔn)化文檔的基礎(chǔ)上新擴展的功能。
本發(fā)明分析方法對四類空間分析查詢操作算子進行了集成設(shè)計，各種
算子采用ActiveX技術(shù)實現(xiàn)；它們可以中間件——空間數(shù)據(jù)處理引擎負(fù)責(zé) 接收前臺以SSESQL語句形式提交的各種用戶請求，在后臺對SSESQL語句 的語法、詞法、語義進行分析，實現(xiàn)對SSESQL語句進行解釋、執(zhí)行的過 程。
本發(fā)明的主要創(chuàng)新之處在于
1) 方法上采用開放式地理信息系統(tǒng)協(xié)會OGC空間數(shù)據(jù)模型規(guī)范完 善了 SVG空間信息表達模型和文檔；
2) 參考傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化査詢語言SQL92，創(chuàng)建出基于SVG的 上述四類空間操作算子作為空間應(yīng)用擴展，并編譯出查詢語言，以便在編 譯器中實施解釋和執(zhí)行的功能，支持空間數(shù)據(jù)的查詢與分析處理；
3) 通過對SSESQL語句的語法、詞法、語義分析，調(diào)用相應(yīng)的空間操 作算子(函數(shù))，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)操作。
權(quán)利要求
1、一種基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法，其特征在于包括如下實施步驟(1)建立可放縮矢量圖形的空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型；(2)添加空間拓?fù)渌阕?、空間屬性訪問算子、空間度量算子和空間分析算子4類空間操作算子的標(biāo)準(zhǔn)范式；(3)根據(jù)已建立的可放縮矢量圖形的空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型對SVG文檔進行空間表達規(guī)范化處理；(4)用戶根據(jù)需要確定空間分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)；(5)將空間分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為基于可放縮矢量圖形的空間分析查詢語言的查詢條件；(6)按照用戶設(shè)定的方式顯示結(jié)果。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法， 其特征在于所述可放縮矢量圖形的空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型的表達如下(1) 可放縮矢量圖形的空間對象作為一個整體類由子圖層成員類組成；(2) 子圖層由點狀空間對象、線狀空間對象、面狀空間對象、由上述 三元素構(gòu)成的復(fù)雜幾何對象和非幾何屬性對象組成；(3) 點狀空間對象可以表達接觸、內(nèi)部兩種拓?fù)潢P(guān)系；線狀空間對象 和面狀空間對象都可以表達內(nèi)部、接觸、重疊和交叉四種拓?fù)潢P(guān)系。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于可放縮矢量圖形的空間信息分析 方法，其特征在于所述4類空間操作算子是通過基于可放縮矢量圖形的 空間分析查詢語言的擴展巴科斯-諾爾范式(EBNF)描述形式定義。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法， 其特征在于所述空間拓?fù)渌阕拥墓δ苁桥袛鄡蓚€對象之間的拓?fù)潢P(guān)系。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法， 其特征在于所述空間屬性訪問算子的功能是計算長度、面積和尋找質(zhì)心。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法，其特征在于所述空間度量算子的功能是計算空間對象的距離。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法，其特征在于所述空間分析算子的功能是創(chuàng)建緩沖區(qū)、判斷空間對象之間 的交集和并集。
全文摘要
一種基于可放縮矢量圖形的空間信息分析方法，實施步驟為建立SVG空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型；添加空間拓?fù)渌阕印⒖臻g屬性訪問算子、空間度量算子和空間分析算子等4類空間操作算子的標(biāo)準(zhǔn)范式；根據(jù)已建立的SVG空間數(shù)據(jù)圖層和拓?fù)潢P(guān)系表達規(guī)范模型對SVG文檔進行空間表達規(guī)范化處理；用戶根據(jù)需要確定空間分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)；將空間分析的目的與評價標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化位基于SVG的空間分析查詢語言(SSESQL)的查詢條件；按照用戶設(shè)定的方式顯示結(jié)果。借助本發(fā)明的分析方法，當(dāng)使用SVG進行網(wǎng)絡(luò)化空間矢量信息動態(tài)發(fā)布和在線分析時，能夠支持用戶對空間信息的查詢、分析，數(shù)據(jù)分析簡單有效，以支持用戶的決策。
文檔編號G06F17/30GK101320371SQ200810029239
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者巖 李, 溫健婷, 龔海峰 申請人:華南師范大學(xué)