地圖API在網絡GIS應用的發展潛力

胡丹桂

摘要：地圖API的成功很大程度上在于它的開源性、全球數據覆蓋性、動態導航性、可查詢性和易實現性。盡管它具有在線地理數據動態瀏覽的多功能性，但是相對于其他網絡地圖服務而言，現存的API缺乏地理信息系統的空間功能。本文是為了評論地圖API在網絡GIS應用方面的潛力，通過使用谷歌地圖API來開發了一個網絡原型，用于散布美國密歇根州芒迪小鎮城市蔓延的空間信息。實驗表明了矢量和柵格數據都能很好的展現在地圖API上。而且地理標記語言（GML）在開發開放性能的網絡GIS時具有巨大的潛力。提出了幾種具有潛力的解決性方案去擴大地圖API中 GIS操作范圍，如：合并有關的可擴展標記語言以及擴充JavaScript的類庫。

關鍵詞：地圖API 網絡GIS 數據

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0077-02

1 簡介

自19世紀九十年代互聯網出現以來，地理信息系統的各個方面都經歷了顯著的轉變，GIS的概念模式從一個孤立的體系轉變成為一個互操作的體系，從單機模式轉變為到分布式的解決方案，從個人所有的數據形式轉變到開放的規范轉換數據形式，從桌面平臺到互聯網環境。本體論的改變和科技的進步增強了公眾對GIS的發展潛力的認識，同時也激勵了科研人員去探索更強大的GIS技術。地圖API指的是地圖應用程序編程接口，在2005年被提出，它是一種可產生巨大網絡應用的免費適用工具，受到了許多網頁開發者、地理學者甚至是非相關地理人員的稱贊。

最新網絡服務的發展，如三維可視化工具（Google Earth和World Wind），地圖應用程序編程接口（API）有助于網絡分布式GIS的實現和發展。在互聯網技術中的最新成果和著作使得人們漸漸地意識到網絡服務和三維可視化工具在GIS中的重要性，2005年Smiatek將網絡服務的實施描述成氣候模型訪問GIS數據庫時的一個中間平臺，基于網絡服務技術，2005年Tait在開發分布式GIS應用時，引入了入口和網關的概念來發現和發布地理目錄。

Nourbakhsh和Pearce等人在06和07年就高度贊揚了三維可視化是一個非常有價值的工具，特別是研究三維空間和開發全球最新的網絡GIS應用方面，Lisle在2006年就給出了一系列使用谷歌地球可視化和開發許多地質平臺的好例子。然而，不像網絡服務和三維可視化工具，地圖API并沒有受到科學者們同等的關注，盡管地圖API受到了網絡開發者的熱捧，但是很少有人指出地圖API在網絡GIS應用方面的巨大潛力。

本文研究了地圖API在網絡GIS開發應用方面的潛力。研究提出了一個概念模式用于去開發和擴展API現有空間功能，如：瀏覽和處理矢量和柵格數據的功能等。特別的是，谷歌API被采用去開發一個網絡原型，用于散布美國密歇根州芒迪小鎮城市蔓延的空間信息，該網絡原型表明一個空間數據庫的空間和屬性信息有可能使用谷歌API通過地理標記語言得到高效地顯示。通過使用谷歌API，地理標記語言（GML）在開放性的網絡GIS開發中表現出了巨大的潛力，本項研究對于未來使用地圖API開發網絡GIS應用具有重大的意義。

2 方法論

為了去挖掘地圖API在網絡GIS應用方面的巨大潛力，這篇文章提出了一個框架，用于處理和可視化地理標記語言數據以及使用地圖API的通用遙感影像。提出的概念模型由三步組成。

（1）將GIS數據庫轉換為地理標記語言或者任何一種網絡兼容的遙感影像；

（2）通過解析地理標記語言或者下載網絡兼容的遙感影像來查詢空間數據；

（3）將空間數據和相應可視化的地圖API類進行疊加。圖1描繪了概念模型的概覽和相關的技術。基于需要利用本地網絡服務器存儲的空間數據，提出的框架也需要通過地圖API和一個外部網絡地圖服務器連接起來，該外部地圖服務器提供了分布式的GIS服務和輔助空間數據。

2.1 數據的轉換

存儲在GIS數據庫中的空間數據首先被轉換為地理標記語言，地理標記語言是一種數據描述語言，編碼和整合地理特性，如空間和屬性信息。在GML 3.x編碼規范中，為了支持幾何基元（如點、線串和多邊形）、集合復合體（如封閉的幾何基元集合）和幾何聚集（如多點、多線、多多邊形、多幾何等），之前版本的核心模塊被擴展。因此地理標記語言能夠用來編碼復雜的數據模型和展現真實世界的幾何體。通過使用網格地理標記語言和改正的網格標記語言元素，地理標記語言就可以用于去編碼遙感影像。

2.2 數據查詢

當空間數據被轉換為合適的格式后，地理標記語言文件和網絡兼容圖像在網絡瀏覽器上被下載為單獨的數據圖層。為了提高處理的速度和用戶的交互能力，本研究采用了一種異步IavaScript和XML的網絡開發技術來解析和查詢地理標記語言文件。該技術只支持和服務器之間小量信息的交換，避免用戶發出請求的時候，重復下載整個頁面造成停機狀態。

一旦web服務器得到地理標記語言文件，各個元素和標記就可能經由XML文檔對象模型被查詢。每個數據圖層將會產生一個數組，去存儲來自XML數據的所有地理要素的空間幾何和屬性信息。基于這種方法可以實現一個屬性查詢，利用X查詢和X路徑，將一個具有特殊屬性的小子集從整個數據庫中提取出來。

2.3 數據的疊加

大多數地圖API在地圖目錄中都具有一些疊加通用幾何要素的空間功能，然而并不是所有的地圖API都含有能可視化多種數據模型和它們的幾何體（如點、線、面）的內嵌類庫。在某些情況下，網絡開發者需要去開發通用的類庫或者使用第三方類庫去疊加多種幾何地物和數據模型。

本實驗采用的是谷歌API，它提供了多余點、線、多邊形的支持。一旦單個圖層的地理要素從地理標記數據中查詢出來，就立即存儲到一個數組中，通過使用相應的類庫，存儲的空間信息和屬性信息可能作為一個參數去創建地圖目錄中自定義的疊加圖層。類似的可以使用地圖API來將柵格圖層疊加到地圖上。

本實驗采用的谷歌API來實現的，然而概念模型可能還可以使用于其他的地圖API中，假設選擇的地圖API支持以上所述的技術。本研究開發了一個網絡原型用于散布美國密歇根州芒迪小鎮城市蔓延的空間信息。

3 結語

本研究提出了一個使用地圖API來可視化、瀏覽地理信息的框架， 該地理信息包含了矢量和柵格數據。基于本研究產生了一個網絡原型，研究證明該原型能夠在數據挖掘方面給用戶提供高效的動態交互。開放性的地圖API源代碼、靈活性的規范數據標準展現了地圖API在新互聯網GIS應用開發中具有的巨大潛力。能夠在未來GIS的發展中提供強大的推動力。

4 評論

本文主要研究地圖API在網絡GIS應用開發中的巨大潛力，雖然地圖API具有源代碼開放性、全球數據覆蓋性、動態導航性、可查詢性和易實現性。但是現存的API缺乏地理信息系統的空間功能，很少有人發覺地圖API在網絡GIS應用方面的巨大潛力。而本文指出了地圖API在網絡GIS應用方面的潛力，通過使用谷歌地圖API來開發了一個網絡原型，用于散布美國密歇根州芒迪小鎮城市蔓延的空間信息。并且提出了一個概念模型框架來可視化和瀏覽矢量柵格數據等地理信息。基于本研究產生的網絡原型，研究證明該原型能夠在數據挖掘方面給用戶提供高效的動態交互。

地圖API的開放性和易實現性，使得人們現在越來越關注它和GIS的結合，使得分布式GIS的應用成為可能，為不同地區的人們提供網絡GIS服務，實現了GIS的全覆蓋性。開放性的地圖API源代碼、靈活性的規范數據標準展現了地圖API在新互聯網GIS應用開發中具有巨大的潛力，能夠在未來分布式GIS的應用發展中提供強大的支持和推動力。目前研究中提出的框架還需要不斷地試驗驗和改進，不斷地完善和進步，使得地圖API能夠和GIS完美結合，實現基于地圖API的網絡GIS服務，實現分布式的互操作，使得網絡GIS的發展更進一步，推動網絡GIS服務，為人們的生活和工作提供更為方便的服務，為災害預警提供更為精準的決策支持。