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1、硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 基于 XML 的空间数据共享技术与应 用示范研究 研究生姓名研究生姓名： 李志刚李志刚 指导教师：指导教师： 张登荣 副教授张登荣 副教授 学科专业：学科专业： 地球探测与信息技术地球探测与信息技术 所在学院：所在学院： 理学院理学院 提交日期：2005 年 5 月 20 日提交日期：2005 年 5 月 20 日 分类号： 密 级： 公开 UDC： 学 号： 20206286 浙江大学 硕 浙江大学 硕 士 学 位 论 文士 学 位 论 文 基于 XML 的空间数据共享技术 与应用示范研究 研究生姓名： 李志刚 导师姓名： 张登荣 副教授 申请学位级别：工
2、学硕士 学科专业名称：地球探测与信息技术 所在院系：理学院地科系 论文答辩日期： 2005 年 6 月 9 日 2005 年 5 月 20 日 RESEARCH ON SPATIAL DATA SHARING TECHNOLOGY BASED ON XML AND ITS DEMONSTRATION A Dissertation Submitted to Zhejiang University For the Master Degree of Technology BY Li Zhi-gang Supervised by Associate Professor Zhang Deng-rong
3、Earth Science Department of Zhejiang University May 2005 浙江大学学位论文独创性声明 浙江大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得浙江大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 日 期： 浙江大学学位论文使用授权声明 浙江大学学位论文使用授权声明 浙江大学、中国科学技
4、术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅， 可以公布 （包括刊登） 论文的全部或部分内容。 论文的公布 （包 括刊登）授权浙江大学研究生部办理。 研究生签名： 导师签名： 日 期： 浙江大学硕士学位论文 基于 XML 的空间数据共享技术与应用示范研究 I 摘 要 空间数据的管理、访问与表现始终是 GIS 要解决的关键问题。当前，GIS 已 进入移动互联时代。 构建移动 WebGIS 对系统的空间数据管理与综合应用能力提 出了更高的
5、要求。主要表现为： (1) 空间数据的共享与互操作问题, 这实际上是指多源异构的空间数据如 何融合，如何以统一的方式互相访问的问题。 (2) 数据层与业务逻辑层交互空间数据的过程中要面对的对象关系转换 以及可能发生的对象对象转换的问题。 (3) 移动终端设备上数据表现的多样性问题。 第一个问题的解决主要涉及三个方面的工作：元数据的标准化；建立开放统 一的空间数据模型；访问方式的统一。这三个方面的最新研究进展均显示出 XML 技术的关键作用。而后面两个问题的解决，同样可以应用 XML 及相关技术。 本文对已有的理论进行了深入的研究与总结， 在此基础上基于 XML 及相关技 术设计了一个空间数据适
6、配层的框架结构。然后基于 Oracle Spatial 与.NET 开 发平台构建了一个示范性的 WebGIS 原型系统， 设计并实现了新的数据访问方式， 验证了基于 XML 技术能够方便的实现数据库与开发环境中空间数据对象的相互 转化，并且指出基于这种访问方式可以实现统一的访问对象关系数据库的接口。 然后本文设计了支持多种移动终端设备显示格式的转换器模型。 最后要指出的是XML能够解决这些问题的本质原因在于XML文档是带有结构 的文档，XML 文档是自描述的，而且 XML 文档可以自由的扩展。 关键词：XML，XSLT，空间数据，数据共享，元数据，WebGIS 浙江大学硕士学位论文 基于 X
7、ML 的空间数据共享技术与应用示范研究 II ABSTRACT The spatial data management, the visit and the performance are the key problems in the GIS field. Currently, GIS has entered a new era in which WebGIS and mobile GIS become an inevitable trend of GIS. Higher ability of the spatial data management and the data synthesi
8、s application is requested in constructing WebGIS or mobileGIS. To get the ability, three problems must be solved: (1) How to integrate heterogeneous spatial data and how to access them in a general method? (2) How to transform the spatial data structure between the data tier and the application tie
9、r in B/S three tiers model? (3) How various mobile terminal devices can support different communcation protocols and display styles? To solve the first problem, three jobs should be done which are the standardization of metadata, defining an open and accordant spatial data model and a uniform method
10、 to access spatial data. The newest research progress of those three aspects demonstrates that the XML technology is the key. Based on XML technology, the other two problems can also be solved. This dissertation not only summarizes the theory about XML, but also creates a framework of spatial data a
11、dapter using XML technology. To demonstrate the idea of the framework design, a WebGIS prototype is provided using VS.NET and Oracle Spatial. In the prototype, a new method based on XML is provided to access the data stored in Oracle spatial. This method can not only achieve the object-relation or o
12、bject-object transform conveniently, but also implement a uniform open method to access spatial data. At last, a translator model which supports various display styles of different mobile devices is designed. The reason why XML can solve all the three questions is that XML document can save structur
13、e of the data, describe the document itself and be extended conveniently. Keywords: XML, XSLT, Spatial Data, Data Sharing, Metadata, WebGIS 浙江大学硕士学位论文 基于 XML 的空间数据共享技术与应用示范研究 III 目 录 摘 要 . I ABSTRACT II 第一章 绪论 .1 1.1 空间数据是 GIS 的根基.1 1.2 空间数据的管理、访问与表现面临新问题.1 1.3 论文的研究方案.2 1.3.1 论文研究目标.2 1.3.2 论文的研究重点
14、.2 1.3.3 论文的组织.2 第二章 主流空间数据管理方案实例研究.4 2.1 Oracle 空间数据管理5 2.1.1 Oracle Spatial 矢量数据管理5 2.1.1.1 Spatial 模型与体系5 2.1.1.2 Spatial 对象剖析6 2.1.1.3 Spatial 索引与接口8 2.1.2 Oracle Spatial 栅格数据管理(GeoRaster)9 2.1.2.1 GeoRaster 数据模型9 2.1.2.2 GeoRaster 体系结构10 2.1.2.3 GeoRaster 对象剖析11 2.1.2.4 GeoRaster 索引与基本访问函数13 2.
15、2 ArcSDE 空间数据管理17 2.2.1 ArcSDE 矢量数据管理17 2.2.1.1 ArcSDE 的存储机理17 2.2.1.2 ArcSDE 矢量索引19 2.2.1.3 ArcSDE 矢量数据操作接口20 2.2.2 ArcSDE 栅格数据管理21 2.2.2.1 ArcSDE 栅格数据组织与存储21 2.2.2.2 ArcSDE 栅格数据索引22 2.2.2.3 ArcSDE 栅格数据接口对象23 2.3 小结.23 第三章 空间数据共享与互操作技术研究.25 3.1 数据共享方式的发展.25 3.1.1 数据格式转换模式.25 3.1.2 直接数据访问模式.25 3.1.3
16、 SIMS 技术25 3.1.4 制定数据转换标准.26 3.1.5 开放地理数据共享与互操作规范.26 3.2 空间数据互操作关键问题.26 3.2.1 元数据标准.27 3.2.1.1 元数据概念.27 浙江大学硕士学位论文 基于 XML 的空间数据共享技术与应用示范研究 IV 3.2.1.2 元数据作用.27 3.2.1.3 元数据标准介绍.27 3.2.1.4 Oracle Spatial 中元数据的管理简介30 3.2.2 空间数据模型.30 3.2.2.1 空间数据模型概念与分类30 3.2.2.2 ESRI 空间数据模型 Geodatabase.31 3.2.2.3 OGC 开放地理数据模型32 3.2.3 访问方式的标准化34 第四章 基于 XML 的空间数据共享技术框架设计36 4.1 XML 及其相关技术36 4.1.1 XML 的发展36 4.1.2 XML Parser.37 4.1.3
