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1、以VML呈现Web-GIS之可行性研究The Feasibility Study of Web-GIS by VML摘要地理信息的特性之一是可以将空间数据图像化，例如电子地图就是其较为人知的应用之一。而随着因特网的普及，愈来愈多的讯息透过WWW(World Wide Web)流通，因此在WWW之中如何呈现地理信息，是相当有趣的课题。WWW以HTTP标记语言所构成的网页为主要的沟通桥梁，HTTP以呈现文字与图形文件信息为早期的主要需求。在图形的部分，随着浏览器版本的演进，已经能解读愈来愈多种的图档格式，但是都以支持点阵形式图档为主，例如jpg或gif格式，这样的功能不能满足地理信息的基本需求，就
2、以电子地图应用为例，缩放、平移、属性搜寻等需求，都很难以图档的概念来解决。VML是1998年提出的HTTP延伸标记，主要的目的在于描述网页上呈现的向量图形，例如圆形、矩形、多边形，可以明确定义各种向量图形元素在浏览器上的位置与方位，这样的延伸标记恰巧符合电子地图在图面表现的需求。这份研究主要在于透过街道点位数据库，以及ASP(Active Server Pages)语言，将地图数字数据以VML呈现于浏览器中，结果显示不论在Server端的计算负荷，或Client端的显示能力，在执行速度上有不错的表现，适合各地理信息系统做为网页图形呈现之技术参考。关键词：因特网地理信息系统、VML、全球信息网、
3、ASPABSTRACTThe most important character of GIS (Geographic Information System) is mapping the spatial data. Electronic map is the well-known application of GIS. For the popularity of WWW, more and more information are transforming on web. The method of displaying map on web is valuable study.VML is
4、the extend markup language of HTTP. The main purpose of VML is describing the vector graph on browser, such as circle, rectangle, and polygon. The function of VML is suitable for electronic map.This study shows how to get the spatial data from database by ASP (Active Server Pages) language, and tran
5、sfer these data to vector graph by VML.Keywords：WWW、VML、WebGIS目录摘要iABSTRACTii目錄iii一、前言1二、地理資訊系統現況2三、技術探討33.1 ASP與Access資料庫33.2 VML簡介3四、系統設計與實作54.1 系統需求54.2 資料庫規劃54.3 實作介面6五、結論9參考文獻10參考網站11一、前言地理信息的应用相当广泛，现今最容易接触到的地理信息应用为电子地图。透过电子地图，使用者可以更容易的找到适合的交通路线、确认目的地的位置、或者是合适的租屋地点、最近的加油站等。除了熟知的电子地图之外，地理信息还有许多的
6、应用：广义的解释地理信息系统，可以指任何有关空间数据定义的信息库系统，这样的数据库系统可以分析不同位置之间的各种不同属性数据的空间特性。例如人口密度、传染疾病散布、沙漠化趋势、动植物生态范围、政治区域界线、管线、交通运输行为、巡弋飞弹弹道等等，都是与空间相关的数据。如今因特网与无线网络的迅速发展，地理信息更可以随之有更进一步的运用，我们相信不仅是政府机构有对于GIS的需求，一般中小型企业都可以透过GIS来协助信息的有效运用。而在GIS的系统仍相当昂贵的情况之下，如何能有效运用数据库，并透过因特网呈现或控制图资，是一个相当有用的课题。缘于网页的数据以HTML描述，附加的非文字数据如影像，则以影像
7、档案型态存在，这样的限制导致GIS的基本需求如图资搜寻、平移缩放等需求均很难达成。于是有很多利用诸如ActiveX等技术的内嵌式GIS组件出现，这样的做法也是目前Web-GIS的主流。优点是互动性强，能超脱浏览器本身功能的限制，但缺点是下载不明组件仍会造成网络使用者的忧虑。本研究透过HTML的延伸语言VML(Vector Markup Language)，将所有图资以向量数据定义于网页中，无需外挂组件，也无需由服务器以实时的方式产生图档，每一个图素也都能有超级链接的功能，因此能符合相当程度的互动需求，而在使用者端的显示速度上也有非常良好的表现。二、地理信息系统现况地理信息系统(GIS)一直不是
8、信息领域很主流的学问，原因有以下几点：(1)GIS的特性，在于庞大的数据库与大量的图像处理，而这些都需要相当快速的运算能力的计算机，与大容量的储存装置。大约1990年以前，需要工作站级以上的计算机来执行这样的系统，但是设备与人力都相对过于昂贵。(2)GIS因为早期开发不易，但政府部门却又对之需求甚切，于是分别有ArcInfo、MapInfo等不同特色与功能的著名的地理信息系统，不过产品上的差异，造成政府部门之间，垂直与水平的整合困难，政府与民间或学术机构之间的图资也分享不易。(3)建立GIS最困难之处，莫过于图资的取得。愈是要求详尽、精确的系统，其数据取得成本可能会是天文数字。因为GIS有以上
9、这些难以亲近的特性，这个领域一直是特定机构在钻研的学问，尤其是政府机构、学术单位、或相关的大型企业。但是GIS的应用却是日益迫切，而在因特网盛行之后，Web-GIS更是展现空间图像的重要技术，因此各GIS大厂均非常重视网络技术的演进，以及研发如何在网络上能迅速经济的提供GIS服务。从技术角度来看，Web-GIS在目前常见的主流系统上，有两种主要的差异，其一是依赖强大的服务器，让所有的查询计算、分析等作业，都在服务器上完成。并制作成地图影像，供使用者端接收后，由浏览器呈现。另一种则是透过嵌入组件，以执行某种程度的分析或图形转换的工作，或提供使用者端较为丰富的输入功能，这样的方式可大量减轻服务器的
10、负担。目前这两种方式各有优劣，前者服务器负担重，图像的传输也大量占用频宽资源；后者则有外挂程序的不便。台湾目前的网络上的GIS应用，仍以民间较为活跃，电子地图网站如EasyMap、蕃薯藤电子地图、圣诠科技、TeleMap、TaiwanNet、台湾漫游网等，许多网络电子地图都有不错的表现。而在官方机构，则以地政单位因为地藉图申请与民众较有接触而广为人知，其它如林业水利、营建署等单位的GIS比较不为一般民众所熟悉。三、技术探讨本研究的实作，以微软的ASP为主要系统开发工具，数据库则采用Access2000，网页向量图形以VML标记呈现。3.1 ASP与Access数据库ASP是一种网页数据处理程序
11、，可嵌合于HTML标记之中。ASP程序存在服务器端，当使用者要求执行后，ASP程序即在服务器执行，最后将执行后的结果以网页数据传递给客户端。ASP并不在客户端直译，间接有原始码保护，以及联机信息保护的特性。Access是数据库管理系统，其数据库是扩展名为mdb的档案，属于关系型数据库。Access2000以上的mdb数据库能配合Windows2000操作系统，提供系统管理者许多不同等级的读写控管。相较于SQL Server、Oracle等大型数据库，Access具有经济、简单、小型化、容易移动等好处。3.2 VML简介VML(Vector Markup Language)，是基于XML语法发展
12、出来的向量式绘图指令。其特性是可以内嵌于HTML标记之中，用以标示向量图形，以弥补HTML于此功能之限制，不需要另外开发Plug-In的程序。VML标示向量图形，可以显示基本几何图形如圆形、矩形，也可显示多边型或贝兹曲线这种较为复杂的图形元素，透过X、Y坐标以定义其位置与各点之确实位置，然后以浏览器的水平与垂直方向分别为X、Y轴，藉以显示图形于正确的位置与正确的形状。除此之外，VML搭配CSS2(Cascading Style Sheets, Level2)可以定义多边型之边线形式，与封闭区域之内部颜色，以及透明度，这样的功能可以提供更多元的视觉选择。VML于1998年由Autodesk、He
13、wlett-Packard、Macromedia、Microsoft、Visio公司所共同草拟，Microsoft Internet Explorer 5.0 Beta2浏览器版本以后开始支持。其处理向量图形的方式可以由图一与以下标记看出其对映方式. 多边形为呈现GIS相当重要的图素之一, 不论是电子地图的街廓, 等高线, 都可以透过多边形呈现, 图一显示之多边形由以下path标记所定义, path=M,L0,100,100,100,100,0,50,-50XEX坐标正向为屏幕右方, Y坐标正向为屏幕下方. 以上path的多边形点位各分别为左上角原点(0,0), (0,100), (100,1
14、00), (100,0), (50,-50); 依此共定义五个点位, IE解译后呈现如图一的五角多边形.图一 VML定义多边形网页向量图形Sample06v:* behavior: url(#default#VML) o:* behavior: url(#default#VML) .shape behavior: url(#default#VML) 透过VML，所有准备在网页上呈现的向量多边形，都可以由数字定义，而这些数字，即可透过适当的工具，如ASP语言，由数据库中取得，依此即可显示数据库中的数字地图，或者地图中其它的属性数据。四、系统设计与实作4.1 系统需求本研究主要目标为透过浏览器，将
15、数据库中的街道的数字数据，以电子地图的型态呈现。以往网页上显示图形数据，最常见的是图形文件，图形文件多半是点阵概念的档案格式，例如jpg、gif、bmp等,这份研究完全舍弃图形档案的概念，转而将街道的数字数据以VML的向量标记，呈现在网页上。系统需求除了必须能成功的将数据库中的街道数据呈现之外，也能提供图面平移、缩放功能。此外，系统需能提供道路查询接口，能将查询而得的街道以不同的颜色区分。4.2 数据库规划GIS的数据类型一般为空间数据与属性数据，在本研究中，空间数据以三种方式呈现，分别为点数据、线数据、以及面数据。超商位置、加油站位置为点数据；街道位置为线数据；街廓、湖泊、公园等多边形封闭区
16、域者为面数据。除了空间数据之外，包括街道名称、街廓名称等数据则属于属性数据。以下即为针对上述需求之关系型数据库分析：(1)TblPoint(PointID, PointX, PointY, ZoomFactor)点数据表(点位编号、X坐标、Y坐标、缩放因子)(2)TblLine(LineID, LineNameID, PointID1, PointID2, LineAtt, ZoomFactor)线数据表(线编号、线名代号、起始点位、终端点位、线形式、缩放因子)(3)TblLineName(LineNameID, LineName, LNX, LNY)线名资料表(线名代号、线名、显示位置X、显
17、示位置Y)(4)TblPicture(PictureID, PictureFN, PointLineID)影像数据表(影像编号、影像文件名称、对映街道编号)(5)TblPoly(PolyID, AreaX1, AreaX2, AreaY1, AreaY2, PolyName, ZoomFactor)多边形数据表(多边形代号、区域左缘、区域右缘、区域上缘、区域下缘、区域名称、缩放因子)(6)TblPolyPoint(PolyID, PointID, Order)多边形点位表(多边形代码、点位代码、点位次序)4.3 实作界面本研究以提供点、线、面三种空间数据型态之查询为主要目标，当输入正确的数据名
18、称时，系统将显示以该标的为中心的区域街道图。实作中以一虚拟城市的街道为数据库内容，在不同的缩放比例，以及不同的平移条件下，系统必须能找出适当的点、线、面数据，也因此在点、线、面数据表中，皆必须包含缩放比例因子的数据，以决定在何种比例之下必须呈现。系统将缩放比例分为三个不同等级，当缩放因子在该等级时，则显示该等级之图资。如此可以在放大的条件下，显示细部的数据、而在缩小的条件下、显示大范围的数据。图二展示以VML呈现电子地图的多边形街廓的功能。其作法是根据目前的中心点位的X、Y值，配合目前的缩放比例，计算出本次显示所带选出的街廓资料(PolyID)，再将这些街廓数据由原先数据库中的经纬度，转换成本
19、次显示画面中，屏幕的X、Y值。显示时、可以自动给予查询对象以不同颜色，以凸显查询结果。街名是比较难以处理的部分，困难处在于VML中的文字尚无法旋转，因此无法如一般纸本地图，可以将街名依街道方位排列。而在缩放平移过程中，街名的位置可能会出现在画面边缘，而使得文字显示不全，这些现象都必须在系统中加入更多的判断，而增加系统执行上的负担。图二 以VML呈现电子地图之街廓图三是以登革热发生地点作为点资料。当以登革热作为查询对象时，可以将此地区中，登革热发生的位置以点数据显示。本例中点资料以红色圆形表示，圆心位置为点数据坐标，取适当半径以显示。藉由这样的画面可以清楚看出疫情密集的区域，作为公卫决策参考。图
20、三 以VML呈现流行病地图图四以超商为点数据，作为查询对象。可以看到超商分布的位置，若辅以更多的情资加入，例如人口密度、不动产价位或租赁信息，可以作为超商选址的重要参考。图四 以VML呈现超商位置图图五则是以街道街名查询为例，此为线数据的查询。查询而得的街道以红色标示，而该街道因为在数据库中有街景相片档案的纪录，因此可以搭配显示街景，以丰富接口的视觉效果。图五 以VML搭配影像图呈现街道搜寻结果五、结论本系统VML以的实作为主题，结果显示VML的标记之中，所有的图形讯息，都可以透过ASP程序与数据库的空间信息，而得以成功呈现。在浏览器的多媒体特性中，摆脱只能以图文件呈现图案的困境，是这份报告中
21、所强调的结论。当然透过这样的方式，我们必须重新建立一套处理所有点、线、面、甚至相位等概念数据的系统，以及最基本的平移、缩放、文字处理、影像展示等功能，等于是实作一套GIS系统，而其实目前稍具知名度之GIS早已经经历这些过程。因此这份研究的主要价值，仍在于针对区域性的地理信息需求者，提供无法架设昂贵GIS系统，而又对于GIS有所需求的机构，一个较为经济的选择。这份系统仍有三个领域尚待加强。一是图资的分享与转换，希望后续能建立图资转换的机制，得以将政府开放的地理数据，经数据转换后，能直接成为本系统可用的信息，以节省基本图资重复建置的庞大人力成本。二为数据新建修改接口的建立，例如新开设的超商、新发生的疫情，能让有权限的使用者自行建立新的图资。三是查询接口的加强，透过其它方式例如选单选取的功能，以减低输入文字数据的困难。相信藉由以上功能的加强，这样的图形呈现方式能应用在更多的领域，使得因特网的视觉表达有更丰富的运用。参考文献1W3C，Vector Markup Language，W3C，19982施保旭，地理信息系统，儒林图书有限公司，2001参考网站1 .tw2 3 .tw4 .tw5 T.tw6 .tw
