Visualisierung von Geodaten mittels SVG

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

2 Gliederung Einleitung: Entwicklung, Übersicht einige Grundlagen Beispiele Dokumentstruktur, Aufbau einer einfachen SVG-basierten Karte Zusammenfassung

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

4 World Wide Web Consortium http://w3.org

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

6 Die Basis: Elemente Elementname Attributname Elementname, Attributwertfrei wählbar <person wohnort="karlsruhe">franz-josef <person>franz-josef Behr</person> Start-Tag mit Attribut Start-Tag Elementinhalt End-Tag

7 Aufbau eines XML-Dokuments <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1" standalone="yes"?> <!DOCTYPE punktliste [ <!ELEMENT punktliste (datum,punkt)> <!ELEMENT datum(#pcdata)> <!ELEMENT punkt (x,y)> <!ELEMENT x (#PCDATA)> <!ELEMENT y (#PCDATA)> ]> <punktliste> <datum>18.03.2005</datum> <punkt id='1000'> <x>3500000.0</x> <y>5400000.0</y> </punkt> <punkt id='1001'> <x>3500001.0</x> <y>5400001.0</y> </punkt> </punktliste> Wurzelelement / Dokumentinhalt Kindelemente XML-Deklaration Dokumententyp-Deklaration

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

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.

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>3515955.37 5409276.28</gml:pos> </gml:point> </gml:centerof> </tkfd:bahnhof> GML

11 GML-Visualisierung mittels Scalable Vector Graphics (SVG) XSL GML XSLT- Prozessor SVG

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.

13 Beispiele (offline) Landesvermessungsamt Baden-Württemberg: Thematische Kartenfachdaten Tuerlersee

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.

15 Landesvermessungsamt Baden-Württemberg: Thematische Kartenfachdaten in SVG

SVG http://www.carto.net/papers/svg/tuerlersee/ 16 Tuerlersee

SVG http://www.carto.net/papers/svg/tuerlersee/ 17 Schummerung

http://www.carto.net/papers/svg/tuerlersee/ 18 Tuerlersee: : Höhenprofil

19 SVG-Dokumentaufbau Koordinatensystem, Canvas, Viewport Wurzelelement, Grundstruktur Aufbau eines Beispiels aus Geometrieelemente Effekte

20 Koordinatensystem, Canvas und Viewport Canvas Viewport +x +y

21 Erstellung eines SVG-Dokuments XML-Prolog <?xml version="1.0" standalone="no"?> DTD einfügen <!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN" http://www.w3.org/graphics/svg/1.1/dtd/svg11.dtd> <rect>, <circle>, <line>,... <rect>, <circle>, <line>,... Stileigenschaften Stileigenschaften Filter Filter Verläufe SVG-Wurzelelement mit Größenangaben Verläufe Animation einfügen Animation <svg id="map" width="600px" height="400px" viewbox="0cm 0cm 240cm 160cm" > </svg>

22 Geometrische Grundelemente Rechteck <rect... Kreis: <circle... Ellipse: <ellipse cx="200" cy="135" rx="50" ry="20" /> Linie: <line... Polyline : <polyline points="160,200 180,230 200,210 234,220" /> Polygon: <polygon points="350,75 379,161 569,111 397,215 423,301 350,250 277,301" /> Path: <path... Text <text...

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

24 Linie <line x1="10" y1="120" x2="50" y2="80"/> Koordinaten Anfangspunkt Koordinaten Endspunkt

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>

26 Kreise <circle cx="30" cy="30" r="3"/> Koordinaten Mittelpunkt Radius

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>

28 <path d="m 120,130L 130,120L 130,110 125,105 Pfade 115,100 110,115 110,125 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

29 Unser Beispiel... Vielleicht ein See... Farbe folgt später! <path d="m 120,130L 130,120L 130,110 125,105 115,100 110,115 110,125 z"/>

30 Text Start-Tag End-Tag <text x="15" y="135">abcdef</text> Position Textinhalt <text... style="font-family:arial;font-size:6>...</text> Schriftart Größe

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="10 35 50 65 80" dx="0 5 9 9 12"> Wort! </tspan> </text> Text längs Linie

32 Unser Beispiel...... <text x="15" y="135" style="font-family:arial;fontsize:6">svg Map</text>...

33 Definitionen: das <defs> < 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>

34 Das <use> < 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" />!

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).

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>

37 Hyperlinks Anchor-Tag, vergleichbar HTML, Jedoch: href entstammt hier dem xlink-namensraum. <a xlink:href="http://www.fewo-wuerzburg.de/">... </a> a -Element Namensraum xlink href-attribut URL

38 Filter Quelle: w3.org

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' />

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

41 Unser Beispiel... Im defs -Abschnitt <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 120 130L 130 120L 130 110 125 105 115 100 110 115 110 125z"/> </g>

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 10 120 50 80 150 80" /> <g id="animationpaths"> <use xlink:href="#car"> <animatemotion id="animmotioncar" dur="10s;" repeatcount="indefinite" rotate="auto-reverse"> <mpath xlink:href="#carpath"/> </animatemotion> </use> </g>

43 Zusammenfassung

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

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)

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

47 GI-Systeme und SVG Direkte Unterstützung: MicroImages TNTmips, http://www.microimages.com/documentation/svg.h tm SVG-Erzeugung über Add-ons: ArcView(Shape2SVG,...) MapInfo(Map2SVG, SVGMapMaker,...) Manifold (Master Thesis P&GI) FME, http://www.safe.com/reader_writerpdf/svg.pdf

48 Links Die SVG-Website für Kartographie / GIS: http://www.carto.net/ SVG-Tutorials: http://svg.tutorial.aptico.de/ http://www.datenverdrahten.de/ http://www.scale-a-vector.de/ http://www.s-v-g.net/faq.htm Der Spezialist für SVG / PDF, PostScript: http://www.adobe.com/svg/ http://www.siliconpublishing.org/svgfaq/core.asp Linkslisten: http://www.carto.net/papers/svg/links/ http://www.gis-news.de/svg/svg.htm für Verspielte unter den Zuhörern: http://www.battlebots.com/

49 SVG <message>viel Spaß!</message>

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