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XML-basierte Visualisierung von Geodaten mittels SVG

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Präsentation zum Thema: "XML-basierte Visualisierung von Geodaten mittels SVG"—  Präsentation transkript:

1 XML-basierte Visualisierung von Geodaten mittels SVG
Prof. Dr.-Ing. Franz-Josef Behr Prof. Franz-Josef Behr

2 Gliederung Einleitung: Entwicklung, Übersicht einige Grundlagen
Beispiele Dokumentstruktur, Aufbau einer einfachen SVG-basierten Karte Zusammenfassung Prof. Franz-Josef Behr

3 Entwicklung SGML GML HTML XML XSL XHTML SVG World Wide Web Internet
1970 1986 1992 1998 SGML GML 2000 Internet World Wide Web HTML XML XSL XHTML SVG Sprachfamilie Sprache IBM: Charles Goldfarb Edward Mosher Raymond Lorie Quelle: unbekannt Prof. Franz-Josef Behr

4 World Wide Web Consortium
Prof. Franz-Josef Behr

5 Grundsätze von XML eXtensible Markup Language
Dient der Definition von Sprachen (Grammatik und Vokabular) -> Auszeichnungselemente selbst schaffen Sätze von Auszeichnungen wiederverwendbar Strenge Syntaxregeln Trennung der Präsentation vom Inhalt -> GML / SVG Prof. Franz-Josef Behr

6 Die Basis: Elemente <person wohnort="Karlsruhe">Franz-Josef Behr</person> Start-Tag mit Attribut End-Tag Elementinhalt Elementname Attributname Attributwert <person>Franz-Josef Behr</person> Start-Tag End-Tag Elementinhalt Elementname, frei wählbar Prof. Franz-Josef Behr

7 Aufbau eines XML-Dokuments
XML-Deklaration <?xml version="1.0" encoding="ISO " standalone="yes"?> <!DOCTYPE punktliste [ <!ELEMENT punktliste (datum,punkt)> <!ELEMENT datum(#PCDATA)> <!ELEMENT punkt (x,y)> <!ELEMENT x (#PCDATA)> <!ELEMENT y (#PCDATA)> ]> <punktliste> <datum> </datum> <punkt id='1000'> <x> </x> <y> </y> </punkt> <punkt id='1001'> <x> </x> <y> </y> </punktliste> Dokumententyp-Deklaration Wurzelelement / Dokument- inhalt Kind- elemente Prof. Franz-Josef Behr

8 Document Object Model (DOM)
Knotentypen: Document DocumentFragment DocumentType EntityReference Element Attr ProcessingInstruction Comment Text CDATASection Entity Notation punktliste DTD datum punkt punkt x y x y id id Prof. Franz-Josef Behr

9 Document Object Model (DOM)
Strukturierung von XML-Dokumenten Sprach- und plattformneutrale Schnittstelle var Knoten = punktliste.getElementById(1000); ... var Kinderknoten = Knoten.getChildNodes(); In SVG: Unterstützung DOM  Grafiken können per JavaScript und anderen Programmiersprache manipuliert werden. Prof. Franz-Josef Behr

10 XML-Namensräume Eindeutige Benennung von Elementnamen
Namensräumen, durch URI-Verweise identifiziert <TKFD xmlns:tkfd="http://www.lv-bw.de/tkfd" xmlns:gml="http://www.opengis.net/gml" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.lv-bw.de/tkfd"> <tkfd:Bahnhof> <tkfd:oar tkfd:id="EZ00VPK">9201</tkfd:oar> <gml:centerOf> <gml:Point> <gml:pos> </gml:pos> </gml:Point> </gml:centerOf> </tkfd:Bahnhof> GML Prof. Franz-Josef Behr

11 GML-Visualisierung mittels Scalable Vector Graphics (SVG)
XSL GML SVG XSLT-Prozessor Prof. Franz-Josef Behr

12 SVG XML-Sprache, lesbar Dateien oft sehr klein, da reiner Text.
Hochauflösende Grafiken möglich, die auch bei Skalierung nicht an Qualität verlieren. Gute Qualität bei Rasterdaten (Resampling) hohe Farbtiefe Animationen ohne signifikanten Overhead Unterstützung DOM (Document Object Model)  Grafiken können per JavaScript und anderen Programmiersprache manipuliert werden. Filter und Schatten. Prof. Franz-Josef Behr

13 Beispiele (offline) Landesvermessungsamt Baden-Württemberg: Thematische Kartenfachdaten Tuerlersee Prof. Franz-Josef Behr

14 Landesvermessungsamt Baden-Württemberg: Thematische Kartenfachdaten (TKFD)
Zielsystem: Adobe Illustrator, geringfügige Änderungen / Aktualisierungen, dann Ausgabe Mit SVG: neuer Workflow Vorteil: wesentlich schneller "in letzter Sekunde" Änderungen im Vektordatensatz Keine Einschränkung wie bei der Bearbeitung von Rasterdaten. Prof. Franz-Josef Behr

15 Landesvermessungsamt Baden-Württemberg: Thematische Kartenfachdaten in SVG
Prof. Franz-Josef Behr

16 Tuerlersee http://www.carto.net/papers/svg/tuerlersee/
Prof. Franz-Josef Behr

17 Schummerung http://www.carto.net/papers/svg/tuerlersee/
Prof. Franz-Josef Behr

18 Tuerlersee: Höhenprofil
Prof. Franz-Josef Behr

19 SVG-Dokumentaufbau Koordinatensystem, Canvas, Viewport
Wurzelelement, Grundstruktur Aufbau eines Beispiels aus Geometrieelemente Effekte Prof. Franz-Josef Behr

20 Koordinatensystem, Canvas und Viewport
+x View- port +y Prof. Franz-Josef Behr

21 Erstellung eines SVG-Dokuments
XML-Prolog <?xml version="1.0" standalone="no"?> DTD einfügen <!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN" <rect>, <circle>, <line>, ... Stileigenschaften Filter Verläufe Animation SVG-Wurzelelement mit Größenangaben einfügen <svg id="map" width="600px" height="400px" viewBox="0cm 0cm 240cm 160cm" > </svg> Prof. Franz-Josef Behr

22 Geometrische Grundelemente
Rechteck <rect ... Kreis: <circle ... Ellipse: <ellipse cx="200" cy="135" rx="50" ry="20" /> Linie: <line ... Polyline : <polyline points="160, , , ,220" /> Polygon: <polygon points="350,75 379, , , , , ,301" /> Path: <path... Text <text... Prof. Franz-Josef Behr

23 Rechteck als Kartenrahmen
<rect x="10" y="20" width="150" height="120"/> Koordinaten linke obere Ecke Breite Höhe <rect ... fill="#eeeeff" stroke="red" stroke-width="1" /> Füllfarbe Farbe Umrandung Linienbreite Umrandung Prof. Franz-Josef Behr

24 Linie <line x1="10" y1="120" x2="50" y2="80"/>
Koordinaten Anfangspunkt Koordinaten Endspunkt Prof. Franz-Josef Behr

25 Unser Beispiel... Gruppe von Straßen
<g id="streets" stroke="yellow" stroke-width="0.9"> <line x1="10" y1="120" x2="50" y2="80"/> <line x1="50" y1="80" x2="150" y2="80"/> <line x1="60" y1="40" x2="60" y2="80"/> <line x1="100" y1="40" x2="100" y2="80"/> <line x1="140" y1="40" x2="140" y2="80"/> <line x1="80" y1="80" x2="80" y2="130"/> <line x1="135" y1="80" x2="135" y2="130"/> <line x1="40" y1="90" x2="20" y2="70"/> </g> Prof. Franz-Josef Behr

26 Koordinaten Mittelpunkt
Kreise <circle cx="30" cy="30" r="3"/> Koordinaten Mittelpunkt Radius Prof. Franz-Josef Behr

27 Unser Beispiel... Gruppe von Bäumen
<g id="trees" stroke="#009900" fill="#99FF99" stroke-width="0.4"> <circle cx="30" cy="30" r="3"/> <circle cx="40" cy="30" r="3"/> <circle cx="50" cy="30" r="3"/> <circle cx="60" cy="30" r="3"/> <circle cx="70" cy="30" r="3"/> <circle cx="80" cy="30" r="3"/> </g> Prof. Franz-Josef Behr

28 Pfade <path d="M 120,130L 130,120L 130, , , , ,125 z"/> Parameter: moveto(m,M) + x,y lineto (l,L) + x,y horizontalLineTo(h,H) + x, verticalLineTo(v,V) + y closePath(z,Z), beendet die Darstellung des Pfades, mit m kann an einer anderen Stelle nach Unterbrechung fortgesetzt werden. kubische Bezierkurven (c,C; s,S), übernimmt je nach Kurventyp sechs oder vier Parameter quadratische Bezierkurven (q,Q; t,T) übernimmt je nach Kurventyp vier oder zwei Parameter elliptische Kurven (a,A), zeichnet eine Ausschnitt einer Ellipse, inklusive der Rotation: sieben Parameter Prof. Franz-Josef Behr

29 Unser Beispiel... Vielleicht ein See ... Farbe folgt später!
<path d="M 120,130L 130,120L 130, , , , ,125 z"/> Prof. Franz-Josef Behr

30 Text <text x="15" y="135">AbcDef</text>
End-Tag Start-Tag <text x="15" y="135">AbcDef</text> Position Textinhalt <text ... style="font-family:Arial;font-size:6>...</text> Schriftart Größe Prof. Franz-Josef Behr

31 Text: Weitere Möglickeiten
gedrehter Text: <text x="32" y="66" transform="rotate(20)">Strasse</text> Mehrzeiliger Text und Untergrupen <text x="140" y="73">Mehrzeilig: <tspan x="140" y="98">erste Zeile</tspan> <tspan x="140" y="123">zweite Zeile</tspan> </text> Farben: Wechselnde tspan-Elemente werden mit unterschiedlichen Farben belegt: <text class="cafl">Die Farbe <tspan class="yel">gelb</tspan>, schlecht!</text> Zeichenabstand und -versetzung <text x="44" y="255" class="cafl"> Ein <tspan dy="-9"> hohes </tspan> <tspan rotate=" " dx=" "> Wort! </tspan> </text> Text längs Linie Prof. Franz-Josef Behr

32 Unser Beispiel... ... <text x="15" y="135" style="font-family:Arial;font-size:6">SVG Map</text> ... Prof. Franz-Josef Behr

33 Definitionen: das <defs>-Element
Container-Element Darin: Definitionen von Objekten, die in der Grafik von anderen Objekten referenziert (verwendet) werden können (einzelne Elemente, Gruppen, Symbole, Farbverläufe oder Filtereffekte). Elemente nur sichtbar, wenn sie innerhalb der Grafik von anderen Elementen referenziert werden.  Elemente, die Referenzen darstellen, immer innerhalb des defs-Container platzieren! <defs> <rect id="house" width="5" height="5"/> </defs> Prof. Franz-Josef Behr

34 Das <use>-Element
Mit dem use-Element wird eine Instanz einer bereits bestehenden Vorlage erzeugt, d.h. sie können mit dem Element use andere Elemente bzw. Objekte referenzieren. Die Attribute x und y verlegen den Standort der Instanz, dabei ist der Nullpunkt der Nullpunkt des Elements und nicht der gesamten SVG-Grafik. <use xlink:href="#house" x="105" y="50" /> ! Prof. Franz-Josef Behr

35 Transformationen Allgemeine Syntax: <g transform=command (parameter)"> scale (zum Skalieren) rotate (zum Rotieren) translate (zum Verschieben) skewX | skewY (zum Neigen in x- oder y-Richtung) matrix (zum allgemeinen Verzerren einschließlich Skalieren, Rotieren, Verschieben und Neigen). Prof. Franz-Josef Behr

36 Unser Beispiel... Reihenfolge der Transformationen beachten!
<!-- bottom left road, left side --> <g transform="translate(65,90)"> <use xlink:href="#house" x="0" y="0„ transform="scale(1.5)"/> </g> Prof. Franz-Josef Behr

37 Hyperlinks Anchor-Tag, vergleichbar HTML,
Jedoch: href entstammt hier dem xlink-Namensraum. <a xlink:href="http://www.fewo-wuerzburg.de/">... </a> URL ‘a‘-Element Namensraum xlink href-Attribut Prof. Franz-Josef Behr

38 Filter Quelle: w3.org Prof. Franz-Josef Behr

39 Unser Beispiel... <defs> <rect id="house" width="5" height="5"/> <filter id="schatten"> <feGaussianBlur stdDeviation="5" /> </filter> <rect x="10" y="20" width="150" height="120„ transform="translate(3, 3)„ style="filter:url(#schatten); fill='#999999' stroke='#999999‚ stroke-width='1'„ /> Prof. Franz-Josef Behr

40 Verlauf (Gradienten) gleichmässige Abstufung von einer Quell- hin zu einer Zielfarbe. Unterscheidung lineare Verläufe radiale Verläufe jeweils durch Form und Richtung des Verlaufsmusters charakterisiert. Prof. Franz-Josef Behr

41 Unser Beispiel... Im ‚defs‘-Abschnitt Um den "See" herum:
<radialGradient id="radial" cx="50%" cy="90%" r="60%" fx="60%" fy="80%"> <stop offset="0%" style="stop-color:rgb(0,15,150);stop-opacity:1"/> <stop offset="1%" style="stop-color:rgb(128,128,255);stop-opacity:1"/> <stop offset="50%" style="stop-color:rgb(0,0,255);stop-opacity:1"/> </radialGradient> Um den "See" herum: <g id="lake" stroke="#0000FF" fill="url(#radial)" stroke-width="0.4"> <path d="M L L z"/> </g> Prof. Franz-Josef Behr

42 Animation Im defs-Abschnitt
<symbol id="car" overflow="visible"> <rect x="-1" y="-1" width="4" height="2" style="fill: rgb(240,65,25); fill-opacity: 0.8; stroke: rgb(55,0,0); stroke-width:0.1" /> </symbol> <path id="carpath" d="M " /> <g id="AnimationPaths"> <use xlink:href="#car"> <animateMotion id="animMotionCar" dur="10s;" repeatCount="indefinite" rotate="auto-reverse"> <mpath xlink:href="#carpath"/> </animateMotion> </use> </g> Prof. Franz-Josef Behr

43 Zusammenfassung Prof. Franz-Josef Behr

44 Zusammenfassung XML: Metasprache
Grundlage einer Vielzahl von Sprachen und Einsatzmöglichkeiten in allen Bereichen der IT Von Mensch und Maschine gleichermaßen gut lesbar International und plattformunabhängig einsetzbar Prof. Franz-Josef Behr

45 Relevanz von XML im GI-Bereich
Geography Markup Language (GML) NAS – künftiges Austauschformat der AdV häufig zur Beschreibung von Metadaten genutzt XML-based messaging: WMS GetCapabilities, GetFeature... für GetMap-Ergebnisse ist SVG optionales Ausgabeformat LandXML.org ESRI: Arc Extensible Markup Language (ArcXML), the file format ArcIMS uses for communication between ArcIMS components Scalable Vector Graphics (SVG) Prof. Franz-Josef Behr

46 Résumée SVG Integration von vektor- und rasterbasierten raumbezogenen Daten einschließlich Sachdaten, exzellente Darstellung, hohes Maß an Interaktivität (Zoom, Verschieben des Bildaussschnittes, …), Kopplung zwischen verschiedenen Elementen bzw. Gruppen (Übersichtskarte / Detailkarte, Karte / Attribute), interaktive Analyse / Abfrage der Daten Prof. Franz-Josef Behr

47 GI-Systeme und SVG Direkte Unterstützung: SVG-Erzeugung über Add-ons:
MicroImages TNTmips, SVG-Erzeugung über Add-ons: ArcView (Shape2SVG, ...) MapInfo (Map2SVG, SVGMapMaker, ...) Manifold (Master Thesis P&GI) FME, Prof. Franz-Josef Behr

48 Links Die SVG-Website für Kartographie / GIS: http://www.carto.net/
SVG-Tutorials: Der Spezialist für SVG / PDF, PostScript: Linkslisten: für “Verspielte” unter den Zuhörern: Prof. Franz-Josef Behr

49 <message>Viel Spaß!</message>
SVG <message>Viel Spaß!</message> Prof. Franz-Josef Behr

50 Bereitstellung von SVG-Dokumenten im Internet
Client "User Agent" Webserver Document root SVG Dokumente http http Internet Adobe SVG Viewer CGI-Protokoll CGI-Programme Ggf. dynam. Generierung von SVG-Dokumenten Prof. Franz-Josef Behr


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