基于GML空间数据库的开放式WebGIS关键技术研究

　　1　引言

　　WebGIS在近年的发展中,无论从理论、技术、产品及应用上,都取得了很大的进步。有力地推动了社会的信息化建设,极大地促进了地理空间数据的广泛应用。但大多数WebGIS产品都是在不同的平台下独立开发的,具有自己特有的数据模型和数据组织形式[1]。虽然它们实现的功能相近,但实际操作上有很大差别。这种独立的封闭的系统给系统相互之间的访问造成了很大的困难,具体表现为:一是系统之间不能实现数据共享,各自有其独立的数据格式;二是系统的操作不能共享,也各自有自己的空间数据处理方法。

　　开放地理信息系统协会(open GIS consortium,OGC)研究并制定了一套支持open GIS的规范OGIS,提供了可被任何应用者使用的通用接口、交换协议和服务。OGC提倡的WebGIS具有互操作、可扩展、分布式以及良好的交互性特点[2]。互联网技术的快速发展为实现系统的互操作提供了可能。随着地理建模语言GML的兴起,近年来许多学者提出了用GML作为中间数据格式解决数据模型差异造成的问题,对地理数据源的访问通过一抽象接口实现,针对一种特定类型的数据源,只需根据抽象接口设计该数据源的Web Service通过地理元数据信息实现对数据源的访问[1],在此基础上构建开放式WebGIS,对多源、异构的数据源进行访问

　　科技部在“十五”和“十一五”初期相继推出了一系列“863”项目,如“网络空间信息标准与共享应用服务关键技术”、“基于移动Agent和GML的分布式空间信息集成研究与实现”、“GML-GIS及其关键

　　技术研究”等。这些课题都围绕GML直接、间接开展了相关研究[3]。我们在国家自然科学基金的支持下,对GML解析、存储、查询、索引等若干关键技术进行了研究,提出构建GML空间数据库框架机制,并实现了原型系统,为利用GML空间数据库构建开放式WebGIS奠定了基础。随着GML应用的日益广泛,越来越多的用户用GML对空间数据编码并进行数据的发布,基于GML空间数据库的管理也将具有广阔的发展前景。如果用统一建模语言GML对空间数据进行编码,空间数据的互操作便能很容易实现。本文主要依据XML、GML技术解决数据的互操作问题,基于网络和Web服务标准解决系统互操作问题。

　　2　空间数据的组织

　　在网络环境下,空间数据从属于不同厂商的GIS软件,GIS空间数据查询检索功能的实现也是针对自身的数据格式设计,造成了查询操作只能对其内定义的格式进行。因此要实现一个完全开放的WebGIS系统,必须用统一的格式对空间数据进行组织[4]。

　　2. 1　GML编码规范

　　GML是OGC制定的基于XML的中立于任何厂商、任何平台的地理信息编码规范,用于地理信息的传输、存储和发布。它建立在W3C系列标准之上,对空间和非空间数据属性进行统一的描述、表达[5, 6]。最新版本GML3. 1. 1提供了各种不同类型的对象来描述地理现象,包括要素(Feature)、几何(Geometry)、拓扑(Topology)、坐标参考系(CRS)、时态动态要素(Dynamic Features)、测量单位(Val-ueObject)、缺省样式(DefaultStyles)等。