地图API在网络GIS应用的发展潜力

胡丹桂

摘要：地图API的成功很大程度上在于它的开源性、全球数据覆盖性、动态导航性、可查询性和易实现性。尽管它具有在线地理数据动态浏览的多功能性，但是相对于其他网络地图服务而言，现存的API缺乏地理信息系统的空间功能。本文是为了评论地图API在网络GIS应用方面的潜力，通过使用谷歌地图API来开发了一个网络原型，用于散布美国密歇根州芒迪小镇城市蔓延的空间信息。实验表明了矢量和栅格数据都能很好的展现在地图API上。而且地理标记语言（GML）在开发开放性能的网络GIS时具有巨大的潜力。提出了几种具有潜力的解决性方案去扩大地图API中 GIS操作范围，如：合并有关的可扩展标记语言以及扩充JavaScript的类库。

关键词：地图API 网络GIS 数据

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0077-02

1 简介

自19世纪九十年代互联网出现以来，地理信息系统的各个方面都经历了显著的转变，GIS的概念模式从一个孤立的体系转变成为一个互操作的体系，从单机模式转变为到分布式的解决方案，从个人所有的数据形式转变到开放的规范转换数据形式，从桌面平台到互联网环境。本体论的改变和科技的进步增强了公众对GIS的发展潜力的认识，同时也激励了科研人员去探索更强大的GIS技术。地图API指的是地图应用程序编程接口，在2005年被提出，它是一种可产生巨大网络应用的免费适用工具，受到了许多网页开发者、地理学者甚至是非相关地理人员的称赞。

最新网络服务的发展，如三维可视化工具（Google Earth和World Wind），地图应用程序编程接口（API）有助于网络分布式GIS的实现和发展。在互联网技术中的最新成果和著作使得人们渐渐地意识到网络服务和三维可视化工具在GIS中的重要性，2005年Smiatek将网络服务的实施描述成气候模型访问GIS数据库时的一个中间平台，基于网络服务技术，2005年Tait在开发分布式GIS应用时，引入了入口和网关的概念来发现和发布地理目录。

Nourbakhsh和Pearce等人在06和07年就高度赞扬了三维可视化是一个非常有价值的工具，特别是研究三维空间和开发全球最新的网络GIS应用方面，Lisle在2006年就给出了一系列使用谷歌地球可视化和开发许多地质平台的好例子。然而，不像网络服务和三维可视化工具，地图API并没有受到科学者们同等的关注，尽管地图API受到了网络开发者的热捧，但是很少有人指出地图API在网络GIS应用方面的巨大潜力。

本文研究了地图API在网络GIS开发应用方面的潜力。研究提出了一个概念模式用于去开发和扩展API现有空间功能，如：浏览和处理矢量和栅格数据的功能等。特别的是，谷歌API被采用去开发一个网络原型，用于散布美国密歇根州芒迪小镇城市蔓延的空间信息，该网络原型表明一个空间数据库的空间和属性信息有可能使用谷歌API通过地理标记语言得到高效地显示。通过使用谷歌API，地理标记语言（GML）在开放性的网络GIS开发中表现出了巨大的潜力，本项研究对于未来使用地图API开发网络GIS应用具有重大的意义。

2 方法论

为了去挖掘地图API在网络GIS应用方面的巨大潜力，这篇文章提出了一个框架，用于处理和可视化地理标记语言数据以及使用地图API的通用遥感影像。提出的概念模型由三步组成。

（1）将GIS数据库转换为地理标记语言或者任何一种网络兼容的遥感影像；

（2）通过解析地理标记语言或者下载网络兼容的遥感影像来查询空间数据；

（3）将空间数据和相应可视化的地图API类进行叠加。图1描绘了概念模型的概览和相关的技术。基于需要利用本地网络服务器存储的空间数据，提出的框架也需要通过地图API和一个外部网络地图服务器连接起来，该外部地图服务器提供了分布式的GIS服务和辅助空间数据。

2.1 数据的转换

存储在GIS数据库中的空间数据首先被转换为地理标记语言，地理标记语言是一种数据描述语言，编码和整合地理特性，如空间和属性信息。在GML 3.x编码规范中，为了支持几何基元（如点、线串和多边形）、集合复合体（如封闭的几何基元集合）和几何聚集（如多点、多线、多多边形、多几何等），之前版本的核心模块被扩展。因此地理标记语言能够用来编码复杂的数据模型和展现真实世界的几何体。通过使用网格地理标记语言和改正的网格标记语言元素，地理标记语言就可以用于去编码遥感影像。

2.2 数据查询

当空间数据被转换为合适的格式后，地理标记语言文件和网络兼容图像在网络浏览器上被下载为单独的数据图层。为了提高处理的速度和用户的交互能力，本研究采用了一种异步IavaScript和XML的网络开发技术来解析和查询地理标记语言文件。该技术只支持和服务器之间小量信息的交换，避免用户发出请求的时候，重复下载整个页面造成停机状态。

一旦web服务器得到地理标记语言文件，各个元素和标记就可能经由XML文档对象模型被查询。每个数据图层将会产生一个数组，去存储来自XML数据的所有地理要素的空间几何和属性信息。基于这种方法可以实现一个属性查询，利用X查询和X路径，将一个具有特殊属性的小子集从整个数据库中提取出来。

2.3 数据的叠加

大多数地图API在地图目录中都具有一些叠加通用几何要素的空间功能，然而并不是所有的地图API都含有能可视化多种数据模型和它们的几何体（如点、线、面）的内嵌类库。在某些情况下，网络开发者需要去开发通用的类库或者使用第三方类库去叠加多种几何地物和数据模型。

本实验采用的是谷歌API，它提供了多余点、线、多边形的支持。一旦单个图层的地理要素从地理标记数据中查询出来，就立即存储到一个数组中，通过使用相应的类库，存储的空间信息和属性信息可能作为一个参数去创建地图目录中自定义的叠加图层。类似的可以使用地图API来将栅格图层叠加到地图上。

本实验采用的谷歌API来实现的，然而概念模型可能还可以使用于其他的地图API中，假设选择的地图API支持以上所述的技术。本研究开发了一个网络原型用于散布美国密歇根州芒迪小镇城市蔓延的空间信息。

3 结语

本研究提出了一个使用地图API来可视化、浏览地理信息的框架， 该地理信息包含了矢量和栅格数据。基于本研究产生了一个网络原型，研究证明该原型能够在数据挖掘方面给用户提供高效的动态交互。开放性的地图API源代码、灵活性的规范数据标准展现了地图API在新互联网GIS应用开发中具有的巨大潜力。能够在未来GIS的发展中提供强大的推动力。

4 评论

本文主要研究地图API在网络GIS应用开发中的巨大潜力，虽然地图API具有源代码开放性、全球数据覆盖性、动态导航性、可查询性和易实现性。但是现存的API缺乏地理信息系统的空间功能，很少有人发觉地图API在网络GIS应用方面的巨大潜力。而本文指出了地图API在网络GIS应用方面的潜力，通过使用谷歌地图API来开发了一个网络原型，用于散布美国密歇根州芒迪小镇城市蔓延的空间信息。并且提出了一个概念模型框架来可视化和浏览矢量栅格数据等地理信息。基于本研究产生的网络原型，研究证明该原型能够在数据挖掘方面给用户提供高效的动态交互。

地图API的开放性和易实现性，使得人们现在越来越关注它和GIS的结合，使得分布式GIS的应用成为可能，为不同地区的人们提供网络GIS服务，实现了GIS的全覆盖性。开放性的地图API源代码、灵活性的规范数据标准展现了地图API在新互联网GIS应用开发中具有巨大的潜力，能够在未来分布式GIS的应用发展中提供强大的支持和推动力。目前研究中提出的框架还需要不断地试验验和改进，不断地完善和进步，使得地图API能够和GIS完美结合，实现基于地图API的网络GIS服务，实现分布式的互操作，使得网络GIS的发展更进一步，推动网络GIS服务，为人们的生活和工作提供更为方便的服务，为灾害预警提供更为精准的决策支持。