基于Web地图服务的Web要素服务坐标配准方法

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基于Web地图服务的Web要素服务坐标配准方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及网络地理信息服务系统，具体涉及地理信息Web服务技术交叉领域，特别是实现不同协议的地理信息服务间的共享与集成的方法。\n背景技术\n[0002] 可以预见，随着地理信息服务的发展，如何实现不同协议的地理信息服务间的共享与集成将成为地理信息领域迫切需要解决的问题。\n[0003] 目前，OGC Web服务工作小组正致力于建立开放地理信息的Web服务标准，目的是希望提出一个可进化、基于各种标准的、能够无缝集成各种在线空间处理和位置服务的框架，即OWS(OGC Web Services)，使得分布式空间处理系统能够通过XML和HTTP技术进行交互，并为各种在线空间数据资源、来自传感器的空间信息处理服务和位置服务、基于Web的发现、访问、整合、分析、利用和可视化提供互操作框架。其提出的三个地理信息服务Web地图服务(WMS)、Web要素服务(WFS)、Web覆盖服务(WCS)的接口定义比较成熟，可以实现Web环境下GIS空间数据的共享。Web地图服务利用具有地理空间位置信息的数据生成地图。Web要素服务返回地理要素级的GML编码，并提供对地理要素的增加、更新、删除等事务操作。Web覆盖服务能提供多尺度、不同时间段的覆盖数据。\n[0004] 当前国内外许多GIS软件厂商纷纷在其产品中提供对WMS的支持，用户可以方便地建立各种Web地图服务，例如MapXtreme4.5.7把地图定义文件中管理的图层作为资源可以发布为WMS，ArcIMS9.0通过WMSConnector连接器可以把ImageServer发布为WMS服务、通过WFSConnector连接器可以把FeatureServer发布为WFS服务，但缺少多个产商之间的服务协作集成的客户端，并且对WFS和WCS服务的支持力度不够，这是因为这三者的集成还存在一些技术问题，主要表现在：还没有统一的服务抽象规范；没有统一的接口实现；不同服务在叠加时，缺乏有效的坐标转换机制；不同产商实现的WFS服务由于GML应用模式的不同无法互相理解与融合；缺乏有效的数据压缩机制，服务的效率较为低下；不同厂商数据服务的表现机制千差万别。\n[0005] 服务集成的解决方案有基于服务器端的集成和基于客户端的集成两种方式，基于服务器端的集成由于涉及到服务的智能查找、服务的自动调用、结果的自动合并和服务器端可视化表现等一系列尚未解决的难题，目前基于客户端的集成研究的比较多，但大多数均为基于桌面应用的集成。对于基于Web浏览器客户端的服务集成，尚没有成熟的报道。\n[0006] 目前，多协议地理信息服务的集成技术还很不成熟，主要原因包括：在各种地理信息服务没有共同的参考坐标系的情况下，无法将不同参考系下的WFS服务数据、WCS服务数据、WMS服务数据等转化到相同的参考坐标系下，因此，如何将不同的参考坐标系下的服务数据转化到相同的参考坐标系下，并且考虑到坐标转换的效率与精度，是多协议地理信息服务集成的关键技术之一。\n发明内容\n[0007] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于Web地图服务的Web要素服务坐标配准方法，该方法以WMS服务端支持的参考坐标系为基准，将不同参考系下的WFS服务数据转换到与WMS服务数据的相同的参考坐标系下，为实现在Web浏览器上集成来自于不同站点、不同厂商、不同服务、不同数据源、不同空间参考系的多协议地理信息服务创造条件。\n[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：\n[0009] 基于Web地图服务的Web要素服务坐标配准方法，它包括：\n[0010] (1)用于将Web地图服务的空间参考的值作为源坐标系参数存储在存储器中的步骤；\n[0011] (2)用于将从Web要素服务的能力描述中获取某一层的空间参考的值作为目标坐标系参数存储在存储器中的步骤；\n[0012] (3)用三参数法或七参法对目标坐标系参数和源坐标系参数进行参数解算，输出坐标的改正值；\n[0013] (4)用于从Web要素服务获取的地理标注语言格式的数据中，取出该层上的某一离散点的坐标值作为输入，在加上坐标的改正值后，得到该点的新坐标值并存储在存储器中的步骤；\n[0014] (5)对该层上的每个离散点依次循环步骤(4)；\n[0015] (6)对Web要素服务的每层依次循环步骤(2)；\n[0016] (7)输出配准后的地理标注语言格式数据。\n[0017] 空间参考的值包括：投影名称、投影参数的个数、投影参数的名称和投影参数的值。\n[0018] 上述方案中，在步骤(2)和步骤(3)之间还包括：\n[0019] 用于对目标坐标系参数和源坐标系参数进行比较的步骤，该步骤可对以下动作进行选择：\n[0020] 目标坐标系参数和源坐标系参数匹配，执行步骤(6)；\n[0021] 或目标坐标系参数和源坐标系参数不匹配，执行步骤(3)。\n[0022] 因为WMS的GetMap请求返回的是指定了参考坐标系JPEG、PNG、GIF等格式的图片，不能进行坐标系转换；而WFS的GetFeature请求时返回的GML文档中对地理要素的几何信息描述中具有参考坐标系信息，可以进行坐标系转换，消除参考坐标系间的差异，实现地理数据的无缝集成。因此，在各种地理信息服务没有共同的参考坐标系的情况下，本发明以WMS服务端支持的参考坐标系为基准，将不同参考系下的WFS服务数据转换到与WMS服务数据的相同的参考坐标系下，WFS服务数据经过变换地理要素类型的范围框以及坐标值信息，然后可按照栅格与栅格、矢量与矢量、栅格与矢量的叠加方法完成异构数据的集成。\n[0023] 根据OGC开放地理信息服务的接口，本发明提出基于WMS的空间参考的配准方法，采用离散点的坐标变换模式，以WMS服务端支持的参考坐标系为基准，将不同参考系下的WFS服务数据转换到与WMS服务数据的相同的参考坐标系下，将从不同协议的地理信息服务获取的地理数据纳入统一的参考框架，为实现在Web浏览器上集成来自于不同站点、不同厂商、不同服务、不同数据源、不同空间参考系的多协议地理信息服务创造条件。\n[0024] 本发明方法的优点还包括：\n[0025] (1)通过采用WMS的空间参考、坐标变换和离散点的解算，实现了WFS的地理标注语言格式(GML)数据的配准；\n[0026] (2)可实现不同地理空间参考的变换参数解算和实时坐标转换；\n[0027] (3)本发明方法简单、执行效率高。\n附图说明\n[0028] 图1为Web要素服务基于WMS的空间参考配准流程图\n[0029] 图2多协议地理信息服务数据模型图\n具体实施方式\n[0030] 如图1所示的本发明方法实施例，它包括：\n[0031] (1)用于将WMS的空间参考的值作为源坐标系参数存储在存储器中的步骤。\n[0032] WMS的空间参考的值从WMS的能力描述中获取。\n[0033] (2)用于将从Web要素服务的能力描述中获取某一层的空间参考的值作为目标坐标系参数存储在存储器中的步骤。\n[0034] 用于对目标坐标系参数和源坐标系参数进行比较的步骤，该步骤可对以下动作进行选择：\n[0035] 目标坐标系参数和源坐标系参数匹配，执行步骤(6)；\n[0036] 或目标坐标系参数和源坐标系参数不匹配，执行步骤(3)。\n[0037] (3)用三参数法或七参法对目标坐标系参数和源坐标系参数进行参数解算，输出x、y、z坐标的改正值dx、dy和dz。\n[0038] (4)用于从Web要素服务获取的GML的数据中，取出该层上的某一离散点的坐标值x、y、z作为输入，在加上坐标的改正值dx、dy、dz后，得到该点的新坐标值x’＝x+dx、y’＝y+dy、z’＝z+dz并存储在存储器中的步骤；\n[0039] (5)对该层上的每个离散点依次循环步骤(4)；\n[0040] (6)对Web要素服务的每层依次循环步骤(2)；\n[0041] (7)输出配准后的地理标注语言格式数据。\n[0042] 空间参考的值包括：投影名称、投影参数的个数、投影参数的名称和投影参数的值。\n[0043] 本实施例可通过专门的硬件卡实现。\n[0044] 通过GetCapabilties方法从服务端获得地理信息服务的描述信息，目的是从描述信息中提取中对服务所提供了哪些图层，各图层的范围框、坐标参考系信息以及服务支持的响应格式等。WMSBean的GetObject方法根据用户选择发送GetMap请求到WMS服务端，得到一个指定范围框、坐标参考系、格式、背景色和透明度等信息的栅格图片。\nWFSBean的GetOb ject方法发送所需的要素类型的DescribeFeatureType请求，服务端返回要素类型结构的Schema文档，主要描述了要素类型属性数据的名称和类型；然后发送GetFeature请求，服务端以GML的形式返回所请求图层内要素的几何和属性数据，通过DescribeFeatureType请求得到的Schema来完成对地理要素的解析。\n[0045] WFS规范中并没用给出统一的GML应用模式的定义，WFS返回的GML数据结果只要满足DescribeFeatureType操作返回的应用模式定义即可，而这个应用模式定义可以由具体的Web要素服务实现者定义。由于服务提供者往往采用不同的GML应用模式，可用GML3.0的基本元素为基准在客户端设计了GML数据的通用解析器和特定服务的解析器模块来处理，实现了不同厂商WFS提供的GML数据的统一解析。在GML数据解析中是建立GML中基本几何类型描述和GeoSurf中的空间模型中点、线、面状模型间的映射，读取点、线、面状要素的几何信息、属性信息和参考坐标系信息，生成相对应要素类型的内存结构WFSLayer。\n[0046] 通过本发明方法的坐标配准后，可把从WMS、WFS服务获得的数据作为具体的图层(WMSLayer和WFSLayer)进行统一操作。数据模型如图2所示，分别从抽象图层AbstractLayer中继承过来，在MapBean中建立一个向量结构对抽象图层集合中进行统一的管理。每一个AbstractLayer中包含一个Service接口的实现(如WMSBean)，用来作为数据提供者使用，通过Service接口的GetObject的方法获取数据。从而在MapBean中生成了一幅含有矢量和影像图层的地图，并对各种数据进行绘制实现在客户端的显示。\n[0047] 在对WMS、WFS服务获得的具体图层进行进行放大、缩小、漫游操作时通过各图层的Service接口的实现类发送GetObject请求，改变请求数据的范围框，得到新的数据，再将数据在MapBean中纳入统一的参考框架集成显示。对于WFS服务数据在客户端在放大、缩小、漫游时为了避免频繁地访问WFS服务端，服务器端同时要对每一操作都去生成GML文档并传输给客户端，这将大大影响响应的速度，因此可在客户端设计缓冲机制，把GML数据缓存下来，添加到相应的内存结构WFSLayer中去，只在需要获取新的数据时才与WFS服务端进行通信。\n[0048] 对WMS服务的栅格图层进行点查询操作是通过向服务端发送GetFeatureInfo请求实现的，在请求中指定要查询的层名、用像素表达的要素的X、Y坐标和返回的要素个数，服务端返回的是查询到的要素的属性名和属性值的GML文档。可对GetFeatureInfo响应进行解析生成相应的要素集结构GeoSurfFeatureCollection，建立了要素的属性名值对的对应关系，实现了WMS服务数据的点查询功能。\n[0049] 从WFS服务返回的要素结构的GML描述并生成相应的内存结构WFSLayer，就能够对WFS服务数据进行点、线、折线、矩形、圆形和多边形查询，查询的方法是先建立一个空的要素集GeoSurfFeatureCollection实例，通过对图层中所有要素进行遍历，将在查询范围内的要素加入到要素集中，并对查询结果进行显示。同时可方便地实现了对WFS数据进行按某一属性值进行分级或阶梯显示，改变要素的显示颜色，符号库等功能。