專利名稱：基于Web地圖服務(wù)的Web要素服務(wù)坐標(biāo)配準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù)系統(tǒng)，具體涉及地理信息Web服務(wù)技術(shù)交叉領(lǐng)域，特別是實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的地理信息服務(wù)間的共享與集成的方法。
背景技術(shù)：
可以預(yù)見，隨著地理信息服務(wù)的發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的地理信息服務(wù)間的共享與集成將成為地理信息領(lǐng)域迫切需要解決的問題。
目前，OGC Web服務(wù)工作小組正致力于建立開放地理信息的Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，目的是希望提出一個(gè)可進(jìn)化、基于各種標(biāo)準(zhǔn)的、能夠無縫集成各種在線空間處理和位置服務(wù)的框架，即OWS(OGC Web Services)，使得分布式空間處理系統(tǒng)能夠通過XML和HTTP技術(shù)進(jìn)行交互，并為各種在線空間數(shù)據(jù)資源、來自傳感器的空間信息處理服務(wù)和位置服務(wù)、基于Web的發(fā)現(xiàn)、訪問、整合、分析、利用和可視化提供互操作框架。其提出的三個(gè)地理信息服務(wù)Web地圖服務(wù)(WMS)、Web要素服務(wù)(WFS)、Web覆蓋服務(wù)(WCS)的接口定義比較成熟，可以實(shí)現(xiàn)Web環(huán)境下GIS空間數(shù)據(jù)的共享。Web地圖服務(wù)利用具有地理空間位置信息的數(shù)據(jù)生成地圖。Web要素服務(wù)返回地理要素級(jí)的GML編碼，并提供對(duì)地理要素的增加、更新、刪除等事務(wù)操作。Web覆蓋服務(wù)能提供多尺度、不同時(shí)間段的覆蓋數(shù)據(jù)。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外許多GIS軟件廠商紛紛在其產(chǎn)品中提供對(duì)WMS的支持，用戶可以方便地建立各種Web地圖服務(wù)，例如MapXtreme4.5.7把地圖定義文件中管理的圖層作為資源可以發(fā)布為WMS，ArcIMS9.0通過WMSConnector連接器可以把ImageServer發(fā)布為WMS服務(wù)、通過WFSConnector連接器可以把FeatureServer發(fā)布為WFS服務(wù)，但缺少多個(gè)產(chǎn)商之間的服務(wù)協(xié)作集成的客戶端，并且對(duì)WFS和WCS服務(wù)的支持力度不夠，這是因?yàn)檫@三者的集成還存在一些技術(shù)問題，主要表現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一的服務(wù)抽象規(guī)范；沒有統(tǒng)一的接口實(shí)現(xiàn)；不同服務(wù)在疊加時(shí)，缺乏有效的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)制；不同產(chǎn)商實(shí)現(xiàn)的WFS服務(wù)由于GML應(yīng)用模式的不同無法互相理解與融合；缺乏有效的數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制，服務(wù)的效率較為低下；不同廠商數(shù)據(jù)服務(wù)的表現(xiàn)機(jī)制千差萬(wàn)別。
服務(wù)集成的解決方案有基于服務(wù)器端的集成和基于客戶端的集成兩種方式，基于服務(wù)器端的集成由于涉及到服務(wù)的智能查找、服務(wù)的自動(dòng)調(diào)用、結(jié)果的自動(dòng)合并和服務(wù)器端可視化表現(xiàn)等一系列尚未解決的難題，目前基于客戶端的集成研究的比較多，但大多數(shù)均為基于桌面應(yīng)用的集成。對(duì)于基于Web瀏覽器客戶端的服務(wù)集成，尚沒有成熟的報(bào)道。
目前，多協(xié)議地理信息服務(wù)的集成技術(shù)還很不成熟，主要原因包括在各種地理信息服務(wù)沒有共同的參考坐標(biāo)系的情況下，無法將不同參考系下的WFS服務(wù)數(shù)據(jù)、WCS服務(wù)數(shù)據(jù)、WMS服務(wù)數(shù)據(jù)等轉(zhuǎn)化到相同的參考坐標(biāo)系下，因此，如何將不同的參考坐標(biāo)系下的服務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到相同的參考坐標(biāo)系下，并且考慮到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的效率與精度，是多協(xié)議地理信息服務(wù)集成的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于Web地圖服務(wù)的Web要素服務(wù)坐標(biāo)配準(zhǔn)方法，該方法以WMS服務(wù)端支持的參考坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，將不同參考系下的WFS服務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到與WMS服務(wù)數(shù)據(jù)的相同的參考坐標(biāo)系下，為實(shí)現(xiàn)在Web瀏覽器上集成來自于不同站點(diǎn)、不同廠商、不同服務(wù)、不同數(shù)據(jù)源、不同空間參考系的多協(xié)議地理信息服務(wù)創(chuàng)造條件。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是基于Web地圖服務(wù)的Web要素服務(wù)坐標(biāo)配準(zhǔn)方法，它包括(1)用于將Web地圖服務(wù)的空間參考的值作為源坐標(biāo)系參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟；(2)用于將從Web要素服務(wù)的能力描述中獲取某一層的空間參考的值作為目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟；(3)用三參數(shù)法或七參法對(duì)進(jìn)行參數(shù)解算，輸出坐標(biāo)的改正值；(4)用于從Web要素服務(wù)獲取的地理標(biāo)注語(yǔ)言格式的數(shù)據(jù)中，取出該層上的某一離散點(diǎn)的坐標(biāo)值作為輸入，在加上坐標(biāo)的改正值后，得到該點(diǎn)的新坐標(biāo)值并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟；(5)對(duì)該層上的每個(gè)離散點(diǎn)依次循環(huán)步驟(4)；(6)對(duì)Web要素服務(wù)的每層依次循環(huán)步驟(2)；(7)輸出配準(zhǔn)后的地理標(biāo)注語(yǔ)言格式數(shù)據(jù)。
空間參考的值包括投影名稱、投影參數(shù)的個(gè)數(shù)、投影參數(shù)的名稱和投影參數(shù)的值。
上述方案中，在步驟(2)和步驟(3)之間還包括用于對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)進(jìn)行比較的步驟，該步驟可對(duì)以下動(dòng)作進(jìn)行選擇目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)匹配，執(zhí)行步驟(6)；或目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)不匹配，執(zhí)行步驟(3)。
因?yàn)閃MS的GetMap請(qǐng)求返回的是指定了參考坐標(biāo)系JPEG、PNG、GIF等格式的圖片，不能進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；而WFS的GetFeature請(qǐng)求時(shí)返回的GML文檔中對(duì)地理要素的幾何信息描述中具有參考坐標(biāo)系信息，可以進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，消除參考坐標(biāo)系間的差異，實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的無縫集成。因此，在各種地理信息服務(wù)沒有共同的參考坐標(biāo)系的情況下，本發(fā)明以WMS服務(wù)端支持的參考坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，將不同參考系下的WFS服務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到與WMS服務(wù)數(shù)據(jù)的相同的參考坐標(biāo)系下，WFS服務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)過變換地理要素類型的范圍框以及坐標(biāo)值信息，然后可按照柵格與柵格、矢量與矢量、柵格與矢量的疊加方法完成異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成。
根據(jù)OGC開放地理信息服務(wù)的接口，本發(fā)明提出基于WMS的空間參考的配準(zhǔn)方法，采用離散點(diǎn)的坐標(biāo)變換模式，以WMS服務(wù)端支持的參考坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，將不同參考系下的WFS服務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到與WMS服務(wù)數(shù)據(jù)的相同的參考坐標(biāo)系下，將從不同協(xié)議的地理信息服務(wù)獲取的地理數(shù)據(jù)納入統(tǒng)一的參考框架，為實(shí)現(xiàn)在Web瀏覽器上集成來自于不同站點(diǎn)、不同廠商、不同服務(wù)、不同數(shù)據(jù)源、不同空間參考系的多協(xié)議地理信息服務(wù)創(chuàng)造條件。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)還包括(1)通過采用WMS的空間參考、坐標(biāo)變換和離散點(diǎn)的解算，實(shí)現(xiàn)了WFS的地理標(biāo)注語(yǔ)言格式(GML)數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)；(2)可實(shí)現(xiàn)不同地理空間參考的變換參數(shù)解算和實(shí)時(shí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；(3)本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、執(zhí)行效率高。


圖1為Web要素服務(wù)基于WMS的空間參考配準(zhǔn)流程2多協(xié)議地理信息服務(wù)數(shù)據(jù)模型圖具體實(shí)施方式
如圖2所示的本發(fā)明方法實(shí)施例，它包括(1)用于將WMS的空間參考的值作為源坐標(biāo)系參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟。
WMS的空間參考的值從WMS的能力描述中獲取。
(2)用于將從Web要素服務(wù)的能力描述中獲取某一層的空間參考的值作為目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟。
用于對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)進(jìn)行比較的步驟，該步驟可對(duì)以下動(dòng)作進(jìn)行選擇目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)匹配，執(zhí)行步驟(6)；或目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)不匹配，執(zhí)行步驟(3)。
(3)用三參數(shù)法或七參法對(duì)進(jìn)行參數(shù)解算，輸出x、y、z坐標(biāo)的改正值dx、dy和dz。
(4)用于從Web要素服務(wù)獲取的GML的數(shù)據(jù)中，取出該層上的某一離散點(diǎn)的坐標(biāo)值x、y、z作為輸入，在加上坐標(biāo)的改正值dx、dy、dz后，得到該點(diǎn)的新坐標(biāo)值x’＝x+dx、y’＝y(tǒng)+dy、z’＝z+dz并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟；(5)對(duì)該層上的每個(gè)離散點(diǎn)依次循環(huán)步驟(4)；(6)對(duì)Web要素服務(wù)的每層依次循環(huán)步驟(2)；(7)輸出配準(zhǔn)后的地理標(biāo)注語(yǔ)言格式數(shù)據(jù)。
空間參考的值包括投影名稱、投影參數(shù)的個(gè)數(shù)、投影參數(shù)的名稱和投影參數(shù)的值。
本實(shí)施例可通過專門的硬件卡實(shí)現(xiàn)。
通過GetCapabilties方法從服務(wù)端獲得地理信息服務(wù)的描述信息，目的是從描述信息中提取中對(duì)服務(wù)所提供了哪些圖層，各圖層的范圍框、坐標(biāo)參考系信息以及服務(wù)支持的響應(yīng)格式等。WMSBean的GetObject方法根據(jù)用戶選擇發(fā)送GetMap請(qǐng)求到WMS服務(wù)端，得到一個(gè)指定范圍框、坐標(biāo)參考系、格式、背景色和透明度等信息的柵格圖片。WFSBean的GetObject方法發(fā)送所需的要素類型的DescribeFeatureType請(qǐng)求，服務(wù)端返回要素類型結(jié)構(gòu)的Schema文檔，主要描述了要素類型屬性數(shù)據(jù)的名稱和類型；然后發(fā)送GetFeature請(qǐng)求，服務(wù)端以GML的形式返回所請(qǐng)求圖層內(nèi)要素的幾何和屬性數(shù)據(jù)，通過DescribeFeatureType請(qǐng)求得到的Schema來完成對(duì)地理要素的解析。
WFS規(guī)范中并沒用給出統(tǒng)一的GML應(yīng)用模式的定義，WFS返回的GML數(shù)據(jù)結(jié)果只要滿足DescribeFeatureType操作返回的應(yīng)用模式定義即可，而這個(gè)應(yīng)用模式定義可以由具體的Web要素服務(wù)實(shí)現(xiàn)者定義。由于服務(wù)提供者往往采用不同的GML應(yīng)用模式，可用GML3.0的基本元素為基準(zhǔn)在客戶端設(shè)計(jì)了GML數(shù)據(jù)的通用解析器和特定服務(wù)的解析器模塊來處理，實(shí)現(xiàn)了不同廠商WFS提供的GML數(shù)據(jù)的統(tǒng)一解析。在GML數(shù)據(jù)解析中是建立GML中基本幾何類型描述和GeoSurf中的空間模型中點(diǎn)、線、面狀模型間的映射，讀取點(diǎn)、線、面狀要素的幾何信息、屬性信息和參考坐標(biāo)系信息，生成相對(duì)應(yīng)要素類型的內(nèi)存結(jié)構(gòu)WFSLayer。
通過本發(fā)明方法的坐標(biāo)配準(zhǔn)后，可把從WMS、WFS服務(wù)獲得的數(shù)據(jù)作為具體的圖層(WMSLayer和WFSLayer)進(jìn)行統(tǒng)一操作。數(shù)據(jù)模型如圖2所示，分別從抽象圖層AbstractLayer中繼承過來，在MapBean中建立一個(gè)向量結(jié)構(gòu)對(duì)抽象圖層集合中進(jìn)行統(tǒng)一的管理。每一個(gè)AbstractLayer中包含一個(gè)Service接口的實(shí)現(xiàn)(如WMSBean)，用來作為數(shù)據(jù)提供者使用，通過Service接口的GetObject的方法獲取數(shù)據(jù)。從而在MapBean中生成了一幅含有矢量和影像圖層的地圖，并對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制實(shí)現(xiàn)在客戶端的顯示。
在對(duì)WMS、WFS服務(wù)獲得的具體圖層進(jìn)行進(jìn)行放大、縮小、漫游操作時(shí)通過各圖層的Service接口的實(shí)現(xiàn)類發(fā)送GetObject請(qǐng)求，改變請(qǐng)求數(shù)據(jù)的范圍框，得到新的數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)在MapBean中納入統(tǒng)一的參考框架集成顯示。對(duì)于WFS服務(wù)數(shù)據(jù)在客戶端在放大、縮小、漫游時(shí)為了避免頻繁地訪問WFS服務(wù)端，服務(wù)器端同時(shí)要對(duì)每一操作都去生成GML文檔并傳輸給客戶端，這將大大影響響應(yīng)的速度，因此可在客戶端設(shè)計(jì)緩沖機(jī)制，把GML數(shù)據(jù)緩存下來，添加到相應(yīng)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)WFSLayer中去，只在需要獲取新的數(shù)據(jù)時(shí)才與WFS服務(wù)端進(jìn)行通信。
對(duì)WMS服務(wù)的柵格圖層進(jìn)行點(diǎn)查詢操作是通過向服務(wù)端發(fā)送GetFeatureInfo請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)的，在請(qǐng)求中指定要查詢的層名、用像素表達(dá)的要素的X、Y坐標(biāo)和返回的要素個(gè)數(shù)，服務(wù)端返回的是查詢到的要素的屬性名和屬性值的GML文檔。可對(duì)GetFeatureInfo響應(yīng)進(jìn)行解析生成相應(yīng)的要素集結(jié)構(gòu)GeoSurfFeatureCollection，建立了要素的屬性名值對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了WMS服務(wù)數(shù)據(jù)的點(diǎn)查詢功能。
從WFS服務(wù)返回的要素結(jié)構(gòu)的GML描述并生成相應(yīng)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)WFSLayer，就能夠?qū)FS服務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)、線、折線、矩形、圓形和多邊形查詢，查詢的方法是先建立一個(gè)空的要素集GeoSurfFeatureCollection實(shí)例，通過對(duì)圖層中所有要素進(jìn)行遍歷，將在查詢范圍內(nèi)的要素加入到要素集中，并對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行顯示。同時(shí)可方便地實(shí)現(xiàn)了對(duì)WFS數(shù)據(jù)進(jìn)行按某一屬性值進(jìn)行分級(jí)或階梯顯示，改變要素的顯示顏色，符號(hào)庫(kù)等功能。
權(quán)利要求
1.基于Web地圖服務(wù)的Web要素服務(wù)坐標(biāo)配準(zhǔn)方法，其特征在于它包括(1)用于將Web地圖服務(wù)的空間參考的值作為源坐標(biāo)系參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟；(2)用于將從Web要素服務(wù)的能力描述中獲取某一層的空間參考的值作為目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟；(3)用三參數(shù)法或七參法對(duì)進(jìn)行參數(shù)解算，輸出坐標(biāo)的改正值；(4)用于從Web要素服務(wù)獲取的地理標(biāo)注語(yǔ)言格式的數(shù)據(jù)中，取出該層上的某一離散點(diǎn)的坐標(biāo)值作為輸入，在加上坐標(biāo)的改正值后，得到該點(diǎn)的新坐標(biāo)值并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的步驟；(5)對(duì)該層上的每個(gè)離散點(diǎn)依次循環(huán)步驟(4)；(6)對(duì)Web要素服務(wù)的每層依次循環(huán)步驟(2)；(7)輸出配準(zhǔn)后的地理標(biāo)注語(yǔ)言格式數(shù)據(jù)?？臻g參考的值包括投影名稱、投影參數(shù)的個(gè)數(shù)、投影參數(shù)的名稱和投影參數(shù)的值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟(2)和步驟(3)之間還包括用于對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)進(jìn)行比較的步驟，該步驟可對(duì)以下動(dòng)作進(jìn)行選擇目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)匹配，執(zhí)行步驟(6)；或目標(biāo)坐標(biāo)系參數(shù)和源坐標(biāo)系參數(shù)不匹配，執(zhí)行步驟(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于Web地圖服務(wù)的Web要素服務(wù)坐標(biāo)配準(zhǔn)方法，該方法采用離散點(diǎn)的坐標(biāo)變換模式，以WMS服務(wù)端支持的參考坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，將不同參考系下的WFS服務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到與WMS服務(wù)數(shù)據(jù)的相同的參考坐標(biāo)系下，將從不同協(xié)議的地理信息服務(wù)獲取的地理數(shù)據(jù)納入統(tǒng)一的參考框架，為實(shí)現(xiàn)在Web瀏覽器上集成來自于不同站點(diǎn)、不同廠商、不同服務(wù)、不同數(shù)據(jù)源、不同空間參考系的多協(xié)議地理信息服務(wù)創(chuàng)造條件。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1787522SQ20051002001
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者陳能成, 龔健雅, 高升, 吳德福 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)