2024年5月30日发(作者：养听荷)
倌阳师范学院学报：自然科学版
第２３卷第２期２０１０年４月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．２ Ａｐｒ。２０１０
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－０９７２．２０１０．０２．０３３
扩展ＸＭＬ查询实现ＧＭＬ查询
陈淑婷 ，李云浩
（江西理工大学８．建筑与测绘工程学院．ｂ．信息工程学院，江西赣州３４１０００）
摘要：ＧＭＬ（地理标记语言）是基于ＸＭＬ发展而来的行业标记语言，具有ＸＭＬ的所有特征，同时还具有
ＸＭＬ没有的空间特征。目前，对ＸＭＬ的查询有比较成熟壹询规范－－Ｘｑｕｅｒｙ，扩展ＸＭＬ查询是实现ＧＭＬ查询的
最佳途径，在分析现有开放源码ＸＭＬ查询引擎的基础上，选择ＸＱＥｎｓｉｎｅ进行扩展，实现了对ＧＭＬ空间数据的
本原查询。
关奠词：ＸＭＬ／ＧＭＬ；空间扩展；本原查询
中圈分类号：Ｐ２０８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０９７２（２０１０）０２－０２８８－０４
Ｆｕｒｔｈｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＸＭＬ Ｑｕｅｒｙ ｔｏ Ｒｅａｌｉｓｅ ＧＭＬ Ｑｕｅｒｙ
ＣＨＥＮ Ｓｈｕ－ｒｉｎｇ‘．ＬＩ Ｙｕｎ－ｈａｏ。
（ａ，Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｓｕｒｖｅｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｈ．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｊｉａｎｇｘｉ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｇａｎｚｈｏｕ ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＭＬ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｍａｒｋｕｐ ｌａｎｇｕａｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐ・
ｍｅｎｔ ｏｆ ＸＭＬ．Ｉｔ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｆｅａｔｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ａｌ１ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＸＭＬ．ｂｕｔ ａｌｓｏ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｏｗｎ ｕｎｉｑｕｅ ｃｈａｒ－
ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，Ｘｑｕｅｒｙ ｓｅｒｖｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｍａｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＸＭＬ ｑｕｅｒｙ．Ｂｙ ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ＸＭＬ ｑｕｅｒｙ
ｅｎ￣ｎｅ，ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ＸＱ Ｅｎｇｉｎｅ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ＸＭＬ ｑｕｅｒｙ，ｔｈｅ ＧＭＬ ｑｕｅｒｙ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＸＭＬ／ＧＭＬ；ｓｐａｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ；ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｑｕｅｒｉｅｓ
Ｏ 引言
ＧＭＬ是由ＯＧＣ推出地理标记语育（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ
Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＧＭＬ）实施规范．目前，ＧＭＬ已经
成为事实上的空间数据编码、传输、存储、发布的国
际标准．随着ＧＭＬ数据不断涌现，对ＧＭＬ数据的
管理与维护越来越显得紧迫，如何快速地从大量
ＧＭＬ数据中检索出所需地理信息数据，这是本文
所要解决的问题．由于ＧＭＬ是从ＸＭＬ扩展而来，
这样可以借鉴对ＸＭＬ的查询来处理对ＧＭＬ的查
询，但是ＸＭＬ不具有ＧＭＬ所具有的空问特征。所
以需要对ＸＭＬ查询语言扩展空间功能，实现对
ＧＭＬ数据的空间查询和空间运算．
ＸＱｕｅｒｙ草案，目前最新ＸＱｕｅｒｙ草案是２００５年２
月１１目的版本，它还在不断的修订和完善之中．目
前基于ＸＱｕｅｒｙ的开源ＸＭＬ查询引擎很多，通过对
这些开源引擎的分析，本研究选择ＸＱＥｎｇｉｎｅ进行
扩展来实现对ＧＭＬ的查询．
ＸＱＥｎｇｉｎｅ是一个使用ＸＱｕｅｒｙ规范的免费的
开源的Ｊａｖａ组件用来查询ＸＭＬ文档的ＸＭＬ查询
引擎．这个引擎有两个主要优点：１）有一个简单易
行的ＡＰＩ，它可以很方便地嵌入到终端用户应用程
序中；２）可以对它进行扩充，加入用户化功能，实
现其他用途．正因这两点，本文采用了ＸＱＥｎｇｉｎｅ作
为基础平台来实现ＧＭＬ查询引擎．下面就
１ 开源ＸＭＬ查询引擎分析
为了规范ＸＭＬ查询语言，Ｗ３Ｃ于１９９９年９
月正式成立了ＸＱｕｅｒｙ工作组，先后颁布了多个
ＸＱＥｎｇｉｎｅ的应用和扩展进行分析：
（１）ＸＱＥｎｇｉｎｅ嵌入式开发
创建一个Ｊａｖａ文档，命名为ｔｅｓｔｘｑｅｎｇｉｎｅ．ｊａｖａ，
分别引入相应开发包，操作如下：
收稿日期：２００９・１２－３０；修订日期：２０１０－０１－２５；’．通讯联系人．Ｅ－ｍａｉｌ：１＿ｙｈ８５５６＠１６３．ＣＯｎｒ
基金项目：江西省教育厅科技研究项目（ＧＩＪ０９２５１）
作者简介：陈淑婷（１９７８－）．女，河南商丘人，硕士。讲师，主要从事ＧＭＬ数据存储与索引的研究
２８８・
・
陈淑婷，等：扩展ＸＭＬ查询实现ＧＭＬ查询
ｉｍｐｏ￣ｃｏｍ．ｆａｔｄｏｇ．ｘｍｌＥｎｇｉｎｅ．ＸＱＥｎｇｉｎｅ；
ｉｍｐｏ￣ｃｏｍ．ｆａｔｄｏｇ．ｘｍｌＥｎｇｉｎｅ．ＲｅｓｕｌｔＬｉｓｔ；
ｉｍｐｏｒｔ ｏｒｇ．ｘｍ１．ｓａｘ．ｈｅｌｐｅｒｓ．ＸＭＬＲｅａｄｅｒＦａｃｔｏ・
ｒｙ；
ｉｍｐｏ￣ｊａｖａ．ｉｏ．ＰｒｉｎｔＷｒｉｔｅｒ；
ｐｕｂｌｉｃ ｃｌａｓｓ ｔｅｓｔｘｑｅｎｇｉｎｅ｛
ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ［］ａｒｇｓ）
｛ＸＱＥｎｇｉｎｅ ｍｙｅｎｇｉｎｅ＝ｎｅｗ ＸＱＥｎｇｉｎｅ（）；／／对
ＸＱＥｎｇｉｎｅ实例化
ｎｙ｛／／设置ＸＱＥｎｇｉｎｅ的解析器为ｘｅｒｃｅｓ解
析器
ｍｙｅｎ￣ｎｅ．ｓｅｔＸＭＬＲｅａｄｅｒ（ＸＭＬＲｅａｄｅｒＦａｃｔｏｒｙ．
ｃｒｅａｔｅＸＭＬＲｅａｄｅｒ（”ｏｒｇ．ａｐａｃｈｅ．ｘｅｒｃｅｓ．ｐａｒｓｅｒｓ．
ＳＡＸＰａｒｓｅｒ”））；
／／输人要查询的ＸＭＬ文档名（包含路径）
ｍｙｅｎｇｉｎｅ．ｓｅｔＤｏｃｕｍｅｎｔ（ＸＭＬＦｉｌｅｎａｍｅ）；
／／输入按照ＸＱｕｅｒｙ规范写的查询语文件名
（包含路径）
／／并返回查询结果
ＲｅｓｕｌｔＬｉｓｔ ｒｌ＝ｍｙｅｎｇｉｎｅ．ｓｅｔＱｕｅｒｙＦｒｏｍＦｉｌｅ（ＸＭ－
ＬＱｕｅｒｙＦｉｌｅｎａｍｅ）；
／／这个ｔｒｕｅ是让输出的ｘｍｌ符合一般格式的
Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（ｒ１．ｅｍｉｔＸｍｌ（ｔｒｕｅ））；
ｌ
ｃａｔｃｈ（Ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｅ）
｛ｅ．ｐｒｉｎｔＳｔａｃｋＴｒａｃｅ（）；｝
｝
｛
（２）ＸＱＥｎｇｉｎｅ用户扩展
主要扩展工作是在ＸＱＥｎｇｉｎｅ类ＦａｎｄＯ．ｊａｖａ
中进行．具体实现以空间交叉查询函数ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ
为例，过程如下：
①创建函数
ＲｅｓｕｈＬｉｓｔ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ（ＳｉｍｐｌｅＮｏｄｅ ａｒｇｌ，Ｓｉｅｒ—
ｐｌｅＮｏｄｅ ａｒｓ２）
ｔｈｒｏｗｓ ＩｎｖａｌｉｄＱｕｅｒｙＥｘｃｅｐｔｉｏｎ
｛Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｇｌ；Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ；
Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｇ３；
ｇ３。ｇ１．ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ（ｓ２）；
ｒｅｔｕｒｎ
ＲｅｓｕｈＬｉｓｔ（ｍ—ｔｒｅｅＷａｌｋｅｒ）．ｎｅｗＳｔｒｉｎｇ（”ＧＡ ｉｎ－
ｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ＧＢ：”＋ｇ３．ｔｏＳｔｒｉｎｇ（））；｝
②注册函数
在Ｆａｎｄ０．ｊａｖａ的ｄｉｓｐａｔｃｈＮａｍｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎ方法
中注册函数．
２ ＸＭＬ查询扩展内容
本文主要针对ＯＧＣ简单要素规范ＳＦＳ（Ｓｉｍｐｌｅ
Ｆｅａｔｕｒｅｓ Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ Ｆｏｒ ＳＱＬ）中定义的基本的空
间数据类型（Ｓｐａｔｉａｌ Ｄａｔａ Ｔｙｐｅｓ）和空间操作算子
（Ｓｐａｔｉｌａ Ｏｐｅｒａｔｏｒｓ）以及ＧＭＬ３．Ｘ对ＸＱｕｅｒｙ进行了
扩展．
２．１ 空间数据类型的扩展
ＯＧＣ的ＳＦＳ中定义的基本空间数据类型包
括：Ｐｏｉｎｔ、ＬｉｎｅＳｔｒｉｎｇ、ＬｉｎｅａｒＲｉｎｇ、Ｐｏｌｙｇｏｎ、Ｇｅｏｍｅｔｒｙ—
Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ、ＭｕｈｉＬｉｎｅＳｔｒｉｎｇ、ＭｕｈｉＰｏｌｙ—
ｇｏｎ）．ＳＦＳ中的空间数据类型只限于２Ｄ、线性几何
对象（Ｌｉｎｅａｒ ｅＧｏｍｅｔｒｉｅｓ），ＧＭＬ ２中的空间数据类
型与ＳＦＳ中定义的数据类型一致，但ＧＭＬ ３．ｘ中
的空间数据类型已超出ＳＦＳ中定义的数据类型，除
了简单要素之外，还支持３Ｄ、非线性几何对象
（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅＧｏｍｅｔｒｉｅｓ），需要对ＳＦｓ中的空间数据
类型进行扩展，使其支持ＧＭＩ＿３．ｘ．
２．２空间操作算子的扩展
空间操作算子的扩展包括：空间关系运算和空
间分析操作．空间关系运算包括：Ｅｑｕａｌｓ、Ｄｉｓｊｏｉｎｔ、
Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｓ Ｔｏｕｃｈｅｓ、Ｃｒｏｓｓｅｓ，Ｗｉｔｈｉｎ、Ｃｏｎｔａｉｎｓ１ ｃｏｎ—
ｔａｉｎｓ、ｗｉｔｈｉｎ、Ｏｖｅｒｌａｐｓ、Ｒｅｌａｔｅ；空间分析操作包括：
Ｄｉｓｔａｎｃｅ、Ｂｕｆｆｅｒ、ＣｏｎｖｅｘＨｕｌｌ、Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ、Ｕｎｉｏｎ、
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ、ＳｙｍＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．
２．３空间索引扩展
引入空间索引主要是为了提高查询速度，空问
索引采用Ｒ－Ｔｒｅｅ索引，空间索引和ＧＭＬ文档独立
存储，通过唯一标识符相互联系．实现步骤：①利用
ＳＡＸ遍历ＧＭＬ文档获取每个要素的外包矩形，重
新设置要素标识ＦＩＤ；②调用Ｒ－Ｔｒｅｅ索引算法，生
成Ｒ．Ｔｒｅｅ索引，索引ＩＤ的值和ＦＩＤ对应，这样就
可以在查询的时候将索引定位到对应要素；③将生
成的索引存储到磁盘空间，这样可以避免每次查询
相同文档都要重新生成索引．
２．４空间扩展的具体实现
首先对ＪＴＳ提供的空间数据类型和空间操作
算子进行扩展，使其支持ＧＭＬ ３．ｘ中定义的非线
性几何类型；然后对ＸＱＥｎｇｉｎｅ扩展空间数据类型
和空间操作算子，使其支持ＧＭＬ空间数据的本原
查询．
・
２８９・
第２３卷第２期 信阳师范学院学报：自然科学版ｈａｐ：／／ｊｏｕｒｎａ１．ｘｙｔｅ．ｅｄｕ．ｃｎ ２０１０年４月
３基于ＸＭＬ查询的ＧＭＬ查询实现
３．１ ＧＭＬ查询流程
ＧＭＬ本原查询系统流程如图１所示，ＧＭＬ查
询引擎ＧＭＬＱＥｎｇｉｎｅ主要对ＸＱＥｎｇｉｎｅ查询引擎添
加ＧＭＬ查询语句解析器、ＸＭＬ／ＧＭＬ文档解析器、
Ｒ—Ｔｒｅｅ索引和空间扩展．一个完整的ＧＭＬ本原查
询流程是：
①首先将一个ＧＭＬ查询以文本的形式传送到
查询引擎的查询解析器，经处理从输入流获得记号
序列；
＠ＧＭＬ文档解析器对ＧＭＬ文档进行解析；
③对ＧＭＬ文档建立空间索引，并存储为独立
文件（如果已经建立索引，则只需装载索引）；
④然后经语法分析器处理生成查询语法树，判
断该查询是否存在语义错误，如果存在这样的错
误，则系统报告错误，查询不再往下执行；
⑤对查询计划进行求值和各种空间运算；
⑥最后通过查询输出构造器输出查询结果并
以文本显示．
０
霍
作霸夺问搽ｌ
：子Ｉ
匝 Ｇ搬类型ＩＭＩ 数ｌ
Ｉ
ＭＩ
审问扩展
，
杏询ｇｊ擎
图１ ＧＭＬ查询系统流程
Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｏｆ ＧＭＬ ｑｕｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ
３．２ ＧＭＬ查询具体实现
ＧＭＬ查询的实现主要内容包括５个方面：①
查询解析器的开发；②ＧＭＬ文档解析器的开发；③
空间索引；④空间扩展；⑤查询结果的处理．查询系
统界面如图２所示，该系统将所有功能都集成到一
个界面．
（１）查询解析器的开发
依据ＪａｖａＣＣ的文法规则，本文创建了ＧＭＬ查
询的语法描述文件ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．ｊａｖａ，解析器
名为ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．接下来使用ＪａｖａＣＣ编译语
．
２９０－
法描述文件，自动生成ＧＭＬ查询解析器．ＪａｖａＣＣ
在编译过程中，如果没有发现文法错误，则生成相
应的Ｊａｖａ源程序，ＧＭＬ查询解析器的７个Ｊａｖａ源
程序是：ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．ｊａｖａ——解析类；ＧＭＬＸ—
ＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒＴｏｋｅｎＭａｎａｇｅｒ．ｊａｖａ——记号管理类；
ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒＣｏｎｓｔａｎｔｓ．ｊａｖａ——记号与其代表
的符号名称联系接口．ＳｉｍｐｌｅＣｈａｒＳｔｒｅａｍ．ｊａｖｒ
代表输入字符流；Ｔｏｋｅｎ．ｊａｖａ——代表输入的记号
（ｔｏｋｅｎ）；ＴｏｋｅｎＭｇｒＥｒｒｏｒ．ｊａｖａ——记号处理错误；
ＰａｒｓｅＥｘｃｅｐｔｉｏｎ．ｊａｖａ——语法解析错误．
图２ ＧＭＬ查询系统
Ｆｉｇ．２ ＧＭＬ ｑｕｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ
其中前３个是根据用户定义的解析器名生成
的Ｊａｖａ类，后４个是公共的Ｊａｖａ类．ＪａｖａＣＣ的输入
为语法描述文件（ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．ｊａｖａ）、输出为
查询解析器相关的７个Ｊａｖａ源文件．
查询解析器生成以后，在ＧＭＬ查询引擎ＧＭ—
ＬＱＥｎｇｉｎｅ中可以通过以下方式：
ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ ｐａｒｓｅｒ ＝ ｎｅｗ ＧＭＬＸ—
ＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ（ｆｌｅｗ ＳｔｒｉｎｇＲｅａｄｅｒ（ｑｕｅｒｙ））；
调用，其中ｑｕｅｒｙ为ＧＭＬＸＱｕｅｒｙ查询语句字符流．
ＧＭＬ查询解析器对查询语句ｑｕｅｒｙ进行词法、语法
分析，若查询语句巾存在错误，则报告错误类型及
有关信息．
（２）ＧＭＬ文档解析器的开发
在ＳＡＸ基础上设计了ＧＭＬＳＡＸＨａｎｄｌｅｒ．ｊａｖａ
解析器，能够完成对ＸＭＬ／ＧＭＬ数据的解析工作．
通过继承ｏｒｇ．ｘｍ１．ｓａｘ．ＣｏｎｔｅｎｔＨａｎｄｌｅｒ接口，对其
提供的儿个主要构造进行扩展实现．
ＧＭＬＳＡＸＨａｎｄＩｅｒ．ｉａｖａ类主要对以下构造进行
扩展：（￣）ｓｔａｒｔＤｏｃｕｍｅｎｔ（）：开始解析文档②ｓｔａｒｔＥｌｅ．
ｍｅｒｉｔ（…）：开始解析元素；③ｅｎｄＥｔｅｍｅｎｔ（・）：元素
解析结束；（￣）ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ（・・）：获取元素内容；⑤ｅｎｄ－
Ｄｏｃｕｍｅｎｔ（）：文档解析结束．
陈淑婷，等：扩展ＸＭＬ查洵实现ＧＭＬ查询
（３）空间扩展
ｗｈｅｒｅ Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ（￥ｃ，”６１８５０ ５２１５０ ６１９５０
５２３５０”）ａｎｄ￥ｃ／／ｔｙｐｅ＝”Ｌａｎｄ”
ｒｅｔｕｒｎ￥Ｃ
具体见３．２ ＧＭＬ查询语言的空间扩展．
（４）空间索引
具体见３．２ ＧＭＬ查询语言的空间索引扩展．
（５）查询结果的处理
对查询结果的处理提供了两种方式：ＧＭＬ格
式和ＳＶＧ格式．
实验中的每个查询对每个文档大小都运行ｌ０
次，且分别进行了属性查询实验、空间查询实验及
属性和空间相结合的查询实验，所有实验都得到了
预期结果，实验结果如表１至表５所示．从查询结
果可以看出查询时间随文件增大而增加，随查询结
４ ＧＭＬ查询测试
本文对１Ｏ个１～５０ ＭＢ不等的ＧＭＬ文档进行
果个数增加而增加；同时，要素的复杂程度也会影
响查询时间．这些结果表明了本文提出的基于
ＸＱＥｎｇｉｎｅ来开发ＧＭＬ本原查询系统是可行的，同
时也显示出了本文开发的ＧＭＬ本原查询系统的稳
定性良好．
各种查询测试，查询语句的写法，以空间交叉和属
性混合查询为例：
ｆｏｒ￥Ｃ ｉｎ ｄｏｃ（，ｅ：＼ｔｅｓｔ＼ｔｅｓｔ．ｘｍｌ ３／／Ｆｅａｔｕｒｅ．
Ｍｅｍｂｅｒ
表１属性查询测试
Ｔａｂ．１ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大小／ＭＢ
Ｏ．５
ｌ
１．５
查询时间／ｍｓ
６３
７８
１４０
结果个数
９１
３０３
５５４
文档大ｓＪ￣／Ｍ
１０
１５
２０
查询时间／ｍｓ
５ ２６６
１Ｏ ８３１
２２ ４９２
结果个数
５ ５６１
８ ３１ｌ
ｌ１ ９７４
２．５
５
３９Ｏ
ｌ ５００
１ １３１
２ ６６４
２５
５Ｏ
内存溢出错误
内存溢出错误
表２包含查询测试
Ｔａｂ．２ Ｃｏｎｔａｉｎ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大ｔＪ￣／ＭＢ
０．５
ｌ
１．５
２．５
查询时问／ｍｓ
３Ｏ
４０
５５
７Ｏ
结果个数
２３
２６
２６
３６
文档大４，／Ｍ
１０
１５
２０
２５
查询时间／ｍｓ
１ｌ０
１７５
２２２
２４３
结果个数
３６
３６
２９
２９
５ ９０ ２８ ５０ ２７１ ８７
表３相交查询测试
Ｔａｂ．３ Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大小／ＭＢ 查询时问／ｍｓ 候选几何对象个数最终结果个数 文档大小／ＭＢ 查询Ｕ￣１ｑ／．ｍ￣ 候选几何对象个数最终结果个数
Ｏ．５
１
１．５
２．５
５
１６０
１７５
２４６
２８０
３２０
２６
５２
４３
８Ｏ
６７
９
９
１９
１２
２２
１０
１５
２０
２５
５０
４４ｌ
５６１
８５０
９６２
１ ３５２
７７
９６
１０９
ｌ０９
１０９
６４
２５
ｌ０５
１０５
２７
表４ ｋ－邻近查询测试
Ｔａｂ．４ Ｋ－ｎｅａｒｅｓｔ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大ｄ￣／ＭＢ
０．５
ｌ
１．５
２．５
查询时间／ｍｓ
１４１
１４０
１７２
１８７
结果个数
２０
２０
２０
２０
文档大ｄｘ／Ｍ
１０
１５
２０
２５
查询时间／ｍｓ
２１８
２１９
２１８
２３４
结果个数
２Ｏ
２０
２Ｏ
２０
５ ２０３ ２０ ５０ ２８２ ２０
（下转第３０３页）
・
２９１・
周增国，等：基于ＡＮＳＹＳ的大跨度拱桥拱肋吊装过程稳定性分析
（２）通过设置下拉索或通过多点下锚张拉控
线张拉的松紧程度不同，有可能使某些扣索的自振
制拱肋（箱）的纵向稳定．下拉索布置如考虑到拱 频率恰巧与风的脉动频率相同而发生风振现象．如
肋接头可能发生骨架变形，所以可在其下方设置拉
果有多根扣索发生风振现象，可能会对拱肋的稳定
索并通过改变拉索索力的大小来控制拱轴的变形． 产生不利的影啊所以应采取安装临时减振器的措
（３）安装临时减振器．在安装钢绞线扣索时， 施，以消除扣索的风振现象．
由于接线器的安装误差，导致其中一根或几根钢绞
参考文献：
［１］孟凡强．拱段吊装过程中的索力优化及拱肋稳定性研究［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００８．
［２］项海帆，刘光栋．拱结构稳定与振动［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９１．
［３］庞大彬．大跨度钢筋混凝土箱型拱桥缆索吊装施工技术研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２００３（３）：３０３－３０４．
［４］席红星．１５０ ｍ钢筋混凝土拱桥单箱悬臂吊装施工技术［Ｊ］．铁道建筑，２００２（４）：９－１１．
［５］李国豪．桥梁结构稳定与振动［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９２．
［６］叶裕明，刘春山，沈火明，等．ＡＮＳＹＳ在土木工程中的应用实例［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００５：１４９－２１４
［７］钱莲萍，项海帆．空间拱桥结构侧倾稳定性的实用计算［Ｊ］．同济大学学报，１９８９，１７（２）：１６１・１７２．
［８］赵雷， 一之．大跨度拱桥施工稳定性的时变力学分析［Ｊ］．铁道学报，２０００，２２（５）：５５－５９．
责任编辑：郭红建
（上接第２９１页）
表５属性和空间联合查询测试
Ｔａｂ．５ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大ｄｘ／ＭＢ 查询时间／ｍｓ 候选几何对象个数最终结果个数 文档大／ｂ／ＭＢ 查询时ＩＷｍｓ 候选几何对象个数最终结果个数
Ｏ．５ ５３１ ２６ ６ １０ １ ３７５ ４３ １１
１ ５６３ ５２ ６ １５ １ ４２２ ４３ ｌ１
１．５ １ ０３２ ４３ １１ ２Ｏ １ ７１９ ４４ １２
２．５ ｌ ｏ４７ ４３ ｌｌ ２５ ３ ０６２ ｌ２５ ６１
５ １ １７２ ４３ １１ ５０ ４ ５７５ ｌ７２ ３５
５ 结论
果表明了本文提出的基于ＸＭＬ查询扩展思路是可
本文在开源软件ＸＭＬ查询引擎ＸＱＥｎｇｉｎｅ的基
行的，同时将空问索引技术作为查询的空间过滤条
础上扩充了ＧＭＬ空间数据类型、空间操作算子和空
件，大大缩减了查询时问，提高了查询效率．
间索引，实现了对ＧＭＬ的查询，从研究查询实验结
参考文献：
［１］高军，杨冬青，唐世渭，等．基于树自动机的ＸＰａｔｈ在ＸＭＬ数据流上的高效执行［Ｊ］．软件学报，２００５，１６（２）：２２３￣３２．
［２］於荔，鲍培明，张书 ．ＧＭＬ空间数据的对象化存储研究［Ｊ］．南京师范大学学报：工程技术版，２００６，６（１）：６７－７１．
［３］兰小机，间国年，刘德儿，等．基于ＸＱｕｅｒｙ的ＧＭＬ查询语言研究［Ｊ］．测绘科学，２００５，３０（６）：９９—１０２．
［４］Ｆｅｇａｒａｓ Ｌ．Ｔｈｅ ｏｆＳＡＸ［ｃ］／／Ｐｒｏｃ ｏｆｔｈｅ１ ｓｔｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎＸＱｕｅｒｙｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ．Ｐａｒｉｓ：Ｍａｉｓｏｎ
ｄｅ ａｌ Ｃｈｉｍｉｅ，２００４：６１－６６．
［５］Ｌｉ Ｘ Ｇ，Ａｇｒａｗａｌ Ｇ．Ｅｆｆｗｉｅｎｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆＸＱｕｅｒｙ ｏｖｅｒ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｄａｔａ［ｃ］／／Ｐｍｃ ｏｆｔｈｅ ３１ ｓｔ ＶＬＤＢ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒ，ｓａｙ，２００５：
２６５．２７６．
［６］Ｂｏｓｅ Ｓ，ＦｅｇａｒａｓＩ ．Ｄａｔａ ｓｔｒｅａｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆｏｒ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌＸＭＬ ｄａｔａ［ｃ］／／Ｐｒｏｃ ｏｆ ＳＩＧＭＯＤ，ＮｅｗＹｏｒｋ：ＡＣＭ Ｐｒｅｓｓ，２００４：２３９￣５０．
［７］Ｇｕａｎ Ｊ Ｈ＿ＧＱＬ：ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ＸＱｕｅｒｙ ｔｏ ｑｕｅｒｙ ＧＭＬ ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｓ１００９￣０２０），２００６，９（２）：１１８・１２６．
责任编辑：郭红建
・
３０３・
ｔ
2024年5月30日发(作者：养听荷)
倌阳师范学院学报：自然科学版
第２３卷第２期２０１０年４月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．２ Ａｐｒ。２０１０
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－０９７２．２０１０．０２．０３３
扩展ＸＭＬ查询实现ＧＭＬ查询
陈淑婷 ，李云浩
（江西理工大学８．建筑与测绘工程学院．ｂ．信息工程学院，江西赣州３４１０００）
摘要：ＧＭＬ（地理标记语言）是基于ＸＭＬ发展而来的行业标记语言，具有ＸＭＬ的所有特征，同时还具有
ＸＭＬ没有的空间特征。目前，对ＸＭＬ的查询有比较成熟壹询规范－－Ｘｑｕｅｒｙ，扩展ＸＭＬ查询是实现ＧＭＬ查询的
最佳途径，在分析现有开放源码ＸＭＬ查询引擎的基础上，选择ＸＱＥｎｓｉｎｅ进行扩展，实现了对ＧＭＬ空间数据的
本原查询。
关奠词：ＸＭＬ／ＧＭＬ；空间扩展；本原查询
中圈分类号：Ｐ２０８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０９７２（２０１０）０２－０２８８－０４
Ｆｕｒｔｈｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＸＭＬ Ｑｕｅｒｙ ｔｏ Ｒｅａｌｉｓｅ ＧＭＬ Ｑｕｅｒｙ
ＣＨＥＮ Ｓｈｕ－ｒｉｎｇ‘．ＬＩ Ｙｕｎ－ｈａｏ。
（ａ，Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｓｕｒｖｅｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｈ．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｊｉａｎｇｘｉ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｇａｎｚｈｏｕ ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＭＬ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｍａｒｋｕｐ ｌａｎｇｕａｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐ・
ｍｅｎｔ ｏｆ ＸＭＬ．Ｉｔ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｆｅａｔｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ａｌ１ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＸＭＬ．ｂｕｔ ａｌｓｏ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｏｗｎ ｕｎｉｑｕｅ ｃｈａｒ－
ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，Ｘｑｕｅｒｙ ｓｅｒｖｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｍａｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＸＭＬ ｑｕｅｒｙ．Ｂｙ ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ＸＭＬ ｑｕｅｒｙ
ｅｎ￣ｎｅ，ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ＸＱ Ｅｎｇｉｎｅ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ＸＭＬ ｑｕｅｒｙ，ｔｈｅ ＧＭＬ ｑｕｅｒｙ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＸＭＬ／ＧＭＬ；ｓｐａｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ；ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｑｕｅｒｉｅｓ
Ｏ 引言
ＧＭＬ是由ＯＧＣ推出地理标记语育（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ
Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＧＭＬ）实施规范．目前，ＧＭＬ已经
成为事实上的空间数据编码、传输、存储、发布的国
际标准．随着ＧＭＬ数据不断涌现，对ＧＭＬ数据的
管理与维护越来越显得紧迫，如何快速地从大量
ＧＭＬ数据中检索出所需地理信息数据，这是本文
所要解决的问题．由于ＧＭＬ是从ＸＭＬ扩展而来，
这样可以借鉴对ＸＭＬ的查询来处理对ＧＭＬ的查
询，但是ＸＭＬ不具有ＧＭＬ所具有的空问特征。所
以需要对ＸＭＬ查询语言扩展空间功能，实现对
ＧＭＬ数据的空间查询和空间运算．
ＸＱｕｅｒｙ草案，目前最新ＸＱｕｅｒｙ草案是２００５年２
月１１目的版本，它还在不断的修订和完善之中．目
前基于ＸＱｕｅｒｙ的开源ＸＭＬ查询引擎很多，通过对
这些开源引擎的分析，本研究选择ＸＱＥｎｇｉｎｅ进行
扩展来实现对ＧＭＬ的查询．
ＸＱＥｎｇｉｎｅ是一个使用ＸＱｕｅｒｙ规范的免费的
开源的Ｊａｖａ组件用来查询ＸＭＬ文档的ＸＭＬ查询
引擎．这个引擎有两个主要优点：１）有一个简单易
行的ＡＰＩ，它可以很方便地嵌入到终端用户应用程
序中；２）可以对它进行扩充，加入用户化功能，实
现其他用途．正因这两点，本文采用了ＸＱＥｎｇｉｎｅ作
为基础平台来实现ＧＭＬ查询引擎．下面就
１ 开源ＸＭＬ查询引擎分析
为了规范ＸＭＬ查询语言，Ｗ３Ｃ于１９９９年９
月正式成立了ＸＱｕｅｒｙ工作组，先后颁布了多个
ＸＱＥｎｇｉｎｅ的应用和扩展进行分析：
（１）ＸＱＥｎｇｉｎｅ嵌入式开发
创建一个Ｊａｖａ文档，命名为ｔｅｓｔｘｑｅｎｇｉｎｅ．ｊａｖａ，
分别引入相应开发包，操作如下：
收稿日期：２００９・１２－３０；修订日期：２０１０－０１－２５；’．通讯联系人．Ｅ－ｍａｉｌ：１＿ｙｈ８５５６＠１６３．ＣＯｎｒ
基金项目：江西省教育厅科技研究项目（ＧＩＪ０９２５１）
作者简介：陈淑婷（１９７８－）．女，河南商丘人，硕士。讲师，主要从事ＧＭＬ数据存储与索引的研究
２８８・
・
陈淑婷，等：扩展ＸＭＬ查询实现ＧＭＬ查询
ｉｍｐｏ￣ｃｏｍ．ｆａｔｄｏｇ．ｘｍｌＥｎｇｉｎｅ．ＸＱＥｎｇｉｎｅ；
ｉｍｐｏ￣ｃｏｍ．ｆａｔｄｏｇ．ｘｍｌＥｎｇｉｎｅ．ＲｅｓｕｌｔＬｉｓｔ；
ｉｍｐｏｒｔ ｏｒｇ．ｘｍ１．ｓａｘ．ｈｅｌｐｅｒｓ．ＸＭＬＲｅａｄｅｒＦａｃｔｏ・
ｒｙ；
ｉｍｐｏ￣ｊａｖａ．ｉｏ．ＰｒｉｎｔＷｒｉｔｅｒ；
ｐｕｂｌｉｃ ｃｌａｓｓ ｔｅｓｔｘｑｅｎｇｉｎｅ｛
ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（Ｓｔｒｉｎｇ［］ａｒｇｓ）
｛ＸＱＥｎｇｉｎｅ ｍｙｅｎｇｉｎｅ＝ｎｅｗ ＸＱＥｎｇｉｎｅ（）；／／对
ＸＱＥｎｇｉｎｅ实例化
ｎｙ｛／／设置ＸＱＥｎｇｉｎｅ的解析器为ｘｅｒｃｅｓ解
析器
ｍｙｅｎ￣ｎｅ．ｓｅｔＸＭＬＲｅａｄｅｒ（ＸＭＬＲｅａｄｅｒＦａｃｔｏｒｙ．
ｃｒｅａｔｅＸＭＬＲｅａｄｅｒ（”ｏｒｇ．ａｐａｃｈｅ．ｘｅｒｃｅｓ．ｐａｒｓｅｒｓ．
ＳＡＸＰａｒｓｅｒ”））；
／／输人要查询的ＸＭＬ文档名（包含路径）
ｍｙｅｎｇｉｎｅ．ｓｅｔＤｏｃｕｍｅｎｔ（ＸＭＬＦｉｌｅｎａｍｅ）；
／／输入按照ＸＱｕｅｒｙ规范写的查询语文件名
（包含路径）
／／并返回查询结果
ＲｅｓｕｌｔＬｉｓｔ ｒｌ＝ｍｙｅｎｇｉｎｅ．ｓｅｔＱｕｅｒｙＦｒｏｍＦｉｌｅ（ＸＭ－
ＬＱｕｅｒｙＦｉｌｅｎａｍｅ）；
／／这个ｔｒｕｅ是让输出的ｘｍｌ符合一般格式的
Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（ｒ１．ｅｍｉｔＸｍｌ（ｔｒｕｅ））；
ｌ
ｃａｔｃｈ（Ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｅ）
｛ｅ．ｐｒｉｎｔＳｔａｃｋＴｒａｃｅ（）；｝
｝
｛
（２）ＸＱＥｎｇｉｎｅ用户扩展
主要扩展工作是在ＸＱＥｎｇｉｎｅ类ＦａｎｄＯ．ｊａｖａ
中进行．具体实现以空间交叉查询函数ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ
为例，过程如下：
①创建函数
ＲｅｓｕｈＬｉｓｔ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ（ＳｉｍｐｌｅＮｏｄｅ ａｒｇｌ，Ｓｉｅｒ—
ｐｌｅＮｏｄｅ ａｒｓ２）
ｔｈｒｏｗｓ ＩｎｖａｌｉｄＱｕｅｒｙＥｘｃｅｐｔｉｏｎ
｛Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｇｌ；Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ；
Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｇ３；
ｇ３。ｇ１．ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ（ｓ２）；
ｒｅｔｕｒｎ
ＲｅｓｕｈＬｉｓｔ（ｍ—ｔｒｅｅＷａｌｋｅｒ）．ｎｅｗＳｔｒｉｎｇ（”ＧＡ ｉｎ－
ｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ＧＢ：”＋ｇ３．ｔｏＳｔｒｉｎｇ（））；｝
②注册函数
在Ｆａｎｄ０．ｊａｖａ的ｄｉｓｐａｔｃｈＮａｍｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎ方法
中注册函数．
２ ＸＭＬ查询扩展内容
本文主要针对ＯＧＣ简单要素规范ＳＦＳ（Ｓｉｍｐｌｅ
Ｆｅａｔｕｒｅｓ Ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ Ｆｏｒ ＳＱＬ）中定义的基本的空
间数据类型（Ｓｐａｔｉａｌ Ｄａｔａ Ｔｙｐｅｓ）和空间操作算子
（Ｓｐａｔｉｌａ Ｏｐｅｒａｔｏｒｓ）以及ＧＭＬ３．Ｘ对ＸＱｕｅｒｙ进行了
扩展．
２．１ 空间数据类型的扩展
ＯＧＣ的ＳＦＳ中定义的基本空间数据类型包
括：Ｐｏｉｎｔ、ＬｉｎｅＳｔｒｉｎｇ、ＬｉｎｅａｒＲｉｎｇ、Ｐｏｌｙｇｏｎ、Ｇｅｏｍｅｔｒｙ—
Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ、ＭｕｈｉＬｉｎｅＳｔｒｉｎｇ、ＭｕｈｉＰｏｌｙ—
ｇｏｎ）．ＳＦＳ中的空间数据类型只限于２Ｄ、线性几何
对象（Ｌｉｎｅａｒ ｅＧｏｍｅｔｒｉｅｓ），ＧＭＬ ２中的空间数据类
型与ＳＦＳ中定义的数据类型一致，但ＧＭＬ ３．ｘ中
的空间数据类型已超出ＳＦＳ中定义的数据类型，除
了简单要素之外，还支持３Ｄ、非线性几何对象
（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅＧｏｍｅｔｒｉｅｓ），需要对ＳＦｓ中的空间数据
类型进行扩展，使其支持ＧＭＩ＿３．ｘ．
２．２空间操作算子的扩展
空间操作算子的扩展包括：空间关系运算和空
间分析操作．空间关系运算包括：Ｅｑｕａｌｓ、Ｄｉｓｊｏｉｎｔ、
Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｓ Ｔｏｕｃｈｅｓ、Ｃｒｏｓｓｅｓ，Ｗｉｔｈｉｎ、Ｃｏｎｔａｉｎｓ１ ｃｏｎ—
ｔａｉｎｓ、ｗｉｔｈｉｎ、Ｏｖｅｒｌａｐｓ、Ｒｅｌａｔｅ；空间分析操作包括：
Ｄｉｓｔａｎｃｅ、Ｂｕｆｆｅｒ、ＣｏｎｖｅｘＨｕｌｌ、Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ、Ｕｎｉｏｎ、
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ、ＳｙｍＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．
２．３空间索引扩展
引入空间索引主要是为了提高查询速度，空问
索引采用Ｒ－Ｔｒｅｅ索引，空间索引和ＧＭＬ文档独立
存储，通过唯一标识符相互联系．实现步骤：①利用
ＳＡＸ遍历ＧＭＬ文档获取每个要素的外包矩形，重
新设置要素标识ＦＩＤ；②调用Ｒ－Ｔｒｅｅ索引算法，生
成Ｒ．Ｔｒｅｅ索引，索引ＩＤ的值和ＦＩＤ对应，这样就
可以在查询的时候将索引定位到对应要素；③将生
成的索引存储到磁盘空间，这样可以避免每次查询
相同文档都要重新生成索引．
２．４空间扩展的具体实现
首先对ＪＴＳ提供的空间数据类型和空间操作
算子进行扩展，使其支持ＧＭＬ ３．ｘ中定义的非线
性几何类型；然后对ＸＱＥｎｇｉｎｅ扩展空间数据类型
和空间操作算子，使其支持ＧＭＬ空间数据的本原
查询．
・
２８９・
第２３卷第２期 信阳师范学院学报：自然科学版ｈａｐ：／／ｊｏｕｒｎａ１．ｘｙｔｅ．ｅｄｕ．ｃｎ ２０１０年４月
３基于ＸＭＬ查询的ＧＭＬ查询实现
３．１ ＧＭＬ查询流程
ＧＭＬ本原查询系统流程如图１所示，ＧＭＬ查
询引擎ＧＭＬＱＥｎｇｉｎｅ主要对ＸＱＥｎｇｉｎｅ查询引擎添
加ＧＭＬ查询语句解析器、ＸＭＬ／ＧＭＬ文档解析器、
Ｒ—Ｔｒｅｅ索引和空间扩展．一个完整的ＧＭＬ本原查
询流程是：
①首先将一个ＧＭＬ查询以文本的形式传送到
查询引擎的查询解析器，经处理从输入流获得记号
序列；
＠ＧＭＬ文档解析器对ＧＭＬ文档进行解析；
③对ＧＭＬ文档建立空间索引，并存储为独立
文件（如果已经建立索引，则只需装载索引）；
④然后经语法分析器处理生成查询语法树，判
断该查询是否存在语义错误，如果存在这样的错
误，则系统报告错误，查询不再往下执行；
⑤对查询计划进行求值和各种空间运算；
⑥最后通过查询输出构造器输出查询结果并
以文本显示．
０
霍
作霸夺问搽ｌ
：子Ｉ
匝 Ｇ搬类型ＩＭＩ 数ｌ
Ｉ
ＭＩ
审问扩展
，
杏询ｇｊ擎
图１ ＧＭＬ查询系统流程
Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｏｆ ＧＭＬ ｑｕｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ
３．２ ＧＭＬ查询具体实现
ＧＭＬ查询的实现主要内容包括５个方面：①
查询解析器的开发；②ＧＭＬ文档解析器的开发；③
空间索引；④空间扩展；⑤查询结果的处理．查询系
统界面如图２所示，该系统将所有功能都集成到一
个界面．
（１）查询解析器的开发
依据ＪａｖａＣＣ的文法规则，本文创建了ＧＭＬ查
询的语法描述文件ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．ｊａｖａ，解析器
名为ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．接下来使用ＪａｖａＣＣ编译语
．
２９０－
法描述文件，自动生成ＧＭＬ查询解析器．ＪａｖａＣＣ
在编译过程中，如果没有发现文法错误，则生成相
应的Ｊａｖａ源程序，ＧＭＬ查询解析器的７个Ｊａｖａ源
程序是：ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．ｊａｖａ——解析类；ＧＭＬＸ—
ＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒＴｏｋｅｎＭａｎａｇｅｒ．ｊａｖａ——记号管理类；
ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒＣｏｎｓｔａｎｔｓ．ｊａｖａ——记号与其代表
的符号名称联系接口．ＳｉｍｐｌｅＣｈａｒＳｔｒｅａｍ．ｊａｖｒ
代表输入字符流；Ｔｏｋｅｎ．ｊａｖａ——代表输入的记号
（ｔｏｋｅｎ）；ＴｏｋｅｎＭｇｒＥｒｒｏｒ．ｊａｖａ——记号处理错误；
ＰａｒｓｅＥｘｃｅｐｔｉｏｎ．ｊａｖａ——语法解析错误．
图２ ＧＭＬ查询系统
Ｆｉｇ．２ ＧＭＬ ｑｕｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ
其中前３个是根据用户定义的解析器名生成
的Ｊａｖａ类，后４个是公共的Ｊａｖａ类．ＪａｖａＣＣ的输入
为语法描述文件（ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ．ｊａｖａ）、输出为
查询解析器相关的７个Ｊａｖａ源文件．
查询解析器生成以后，在ＧＭＬ查询引擎ＧＭ—
ＬＱＥｎｇｉｎｅ中可以通过以下方式：
ＧＭＬＸＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ ｐａｒｓｅｒ ＝ ｎｅｗ ＧＭＬＸ—
ＱｕｅｒｙＰａｒｓｅｒ（ｆｌｅｗ ＳｔｒｉｎｇＲｅａｄｅｒ（ｑｕｅｒｙ））；
调用，其中ｑｕｅｒｙ为ＧＭＬＸＱｕｅｒｙ查询语句字符流．
ＧＭＬ查询解析器对查询语句ｑｕｅｒｙ进行词法、语法
分析，若查询语句巾存在错误，则报告错误类型及
有关信息．
（２）ＧＭＬ文档解析器的开发
在ＳＡＸ基础上设计了ＧＭＬＳＡＸＨａｎｄｌｅｒ．ｊａｖａ
解析器，能够完成对ＸＭＬ／ＧＭＬ数据的解析工作．
通过继承ｏｒｇ．ｘｍ１．ｓａｘ．ＣｏｎｔｅｎｔＨａｎｄｌｅｒ接口，对其
提供的儿个主要构造进行扩展实现．
ＧＭＬＳＡＸＨａｎｄＩｅｒ．ｉａｖａ类主要对以下构造进行
扩展：（￣）ｓｔａｒｔＤｏｃｕｍｅｎｔ（）：开始解析文档②ｓｔａｒｔＥｌｅ．
ｍｅｒｉｔ（…）：开始解析元素；③ｅｎｄＥｔｅｍｅｎｔ（・）：元素
解析结束；（￣）ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ（・・）：获取元素内容；⑤ｅｎｄ－
Ｄｏｃｕｍｅｎｔ（）：文档解析结束．
陈淑婷，等：扩展ＸＭＬ查洵实现ＧＭＬ查询
（３）空间扩展
ｗｈｅｒｅ Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ（￥ｃ，”６１８５０ ５２１５０ ６１９５０
５２３５０”）ａｎｄ￥ｃ／／ｔｙｐｅ＝”Ｌａｎｄ”
ｒｅｔｕｒｎ￥Ｃ
具体见３．２ ＧＭＬ查询语言的空间扩展．
（４）空间索引
具体见３．２ ＧＭＬ查询语言的空间索引扩展．
（５）查询结果的处理
对查询结果的处理提供了两种方式：ＧＭＬ格
式和ＳＶＧ格式．
实验中的每个查询对每个文档大小都运行ｌ０
次，且分别进行了属性查询实验、空间查询实验及
属性和空间相结合的查询实验，所有实验都得到了
预期结果，实验结果如表１至表５所示．从查询结
果可以看出查询时间随文件增大而增加，随查询结
４ ＧＭＬ查询测试
本文对１Ｏ个１～５０ ＭＢ不等的ＧＭＬ文档进行
果个数增加而增加；同时，要素的复杂程度也会影
响查询时间．这些结果表明了本文提出的基于
ＸＱＥｎｇｉｎｅ来开发ＧＭＬ本原查询系统是可行的，同
时也显示出了本文开发的ＧＭＬ本原查询系统的稳
定性良好．
各种查询测试，查询语句的写法，以空间交叉和属
性混合查询为例：
ｆｏｒ￥Ｃ ｉｎ ｄｏｃ（，ｅ：＼ｔｅｓｔ＼ｔｅｓｔ．ｘｍｌ ３／／Ｆｅａｔｕｒｅ．
Ｍｅｍｂｅｒ
表１属性查询测试
Ｔａｂ．１ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大小／ＭＢ
Ｏ．５
ｌ
１．５
查询时间／ｍｓ
６３
７８
１４０
结果个数
９１
３０３
５５４
文档大ｓＪ￣／Ｍ
１０
１５
２０
查询时间／ｍｓ
５ ２６６
１Ｏ ８３１
２２ ４９２
结果个数
５ ５６１
８ ３１ｌ
ｌ１ ９７４
２．５
５
３９Ｏ
ｌ ５００
１ １３１
２ ６６４
２５
５Ｏ
内存溢出错误
内存溢出错误
表２包含查询测试
Ｔａｂ．２ Ｃｏｎｔａｉｎ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大ｔＪ￣／ＭＢ
０．５
ｌ
１．５
２．５
查询时问／ｍｓ
３Ｏ
４０
５５
７Ｏ
结果个数
２３
２６
２６
３６
文档大４，／Ｍ
１０
１５
２０
２５
查询时间／ｍｓ
１ｌ０
１７５
２２２
２４３
结果个数
３６
３６
２９
２９
５ ９０ ２８ ５０ ２７１ ８７
表３相交查询测试
Ｔａｂ．３ Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大小／ＭＢ 查询时问／ｍｓ 候选几何对象个数最终结果个数 文档大小／ＭＢ 查询Ｕ￣１ｑ／．ｍ￣ 候选几何对象个数最终结果个数
Ｏ．５
１
１．５
２．５
５
１６０
１７５
２４６
２８０
３２０
２６
５２
４３
８Ｏ
６７
９
９
１９
１２
２２
１０
１５
２０
２５
５０
４４ｌ
５６１
８５０
９６２
１ ３５２
７７
９６
１０９
ｌ０９
１０９
６４
２５
ｌ０５
１０５
２７
表４ ｋ－邻近查询测试
Ｔａｂ．４ Ｋ－ｎｅａｒｅｓｔ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大ｄ￣／ＭＢ
０．５
ｌ
１．５
２．５
查询时间／ｍｓ
１４１
１４０
１７２
１８７
结果个数
２０
２０
２０
２０
文档大ｄｘ／Ｍ
１０
１５
２０
２５
查询时间／ｍｓ
２１８
２１９
２１８
２３４
结果个数
２Ｏ
２０
２Ｏ
２０
５ ２０３ ２０ ５０ ２８２ ２０
（下转第３０３页）
・
２９１・
周增国，等：基于ＡＮＳＹＳ的大跨度拱桥拱肋吊装过程稳定性分析
（２）通过设置下拉索或通过多点下锚张拉控
线张拉的松紧程度不同，有可能使某些扣索的自振
制拱肋（箱）的纵向稳定．下拉索布置如考虑到拱 频率恰巧与风的脉动频率相同而发生风振现象．如
肋接头可能发生骨架变形，所以可在其下方设置拉
果有多根扣索发生风振现象，可能会对拱肋的稳定
索并通过改变拉索索力的大小来控制拱轴的变形． 产生不利的影啊所以应采取安装临时减振器的措
（３）安装临时减振器．在安装钢绞线扣索时， 施，以消除扣索的风振现象．
由于接线器的安装误差，导致其中一根或几根钢绞
参考文献：
［１］孟凡强．拱段吊装过程中的索力优化及拱肋稳定性研究［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００８．
［２］项海帆，刘光栋．拱结构稳定与振动［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９１．
［３］庞大彬．大跨度钢筋混凝土箱型拱桥缆索吊装施工技术研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２００３（３）：３０３－３０４．
［４］席红星．１５０ ｍ钢筋混凝土拱桥单箱悬臂吊装施工技术［Ｊ］．铁道建筑，２００２（４）：９－１１．
［５］李国豪．桥梁结构稳定与振动［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９２．
［６］叶裕明，刘春山，沈火明，等．ＡＮＳＹＳ在土木工程中的应用实例［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００５：１４９－２１４
［７］钱莲萍，项海帆．空间拱桥结构侧倾稳定性的实用计算［Ｊ］．同济大学学报，１９８９，１７（２）：１６１・１７２．
［８］赵雷， 一之．大跨度拱桥施工稳定性的时变力学分析［Ｊ］．铁道学报，２０００，２２（５）：５５－５９．
责任编辑：郭红建
（上接第２９１页）
表５属性和空间联合查询测试
Ｔａｂ．５ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｑｕｅｒｙ ｔｅｓｔ
文档大ｄｘ／ＭＢ 查询时间／ｍｓ 候选几何对象个数最终结果个数 文档大／ｂ／ＭＢ 查询时ＩＷｍｓ 候选几何对象个数最终结果个数
Ｏ．５ ５３１ ２６ ６ １０ １ ３７５ ４３ １１
１ ５６３ ５２ ６ １５ １ ４２２ ４３ ｌ１
１．５ １ ０３２ ４３ １１ ２Ｏ １ ７１９ ４４ １２
２．５ ｌ ｏ４７ ４３ ｌｌ ２５ ３ ０６２ ｌ２５ ６１
５ １ １７２ ４３ １１ ５０ ４ ５７５ ｌ７２ ３５
５ 结论
果表明了本文提出的基于ＸＭＬ查询扩展思路是可
本文在开源软件ＸＭＬ查询引擎ＸＱＥｎｇｉｎｅ的基
行的，同时将空问索引技术作为查询的空间过滤条
础上扩充了ＧＭＬ空间数据类型、空间操作算子和空
件，大大缩减了查询时问，提高了查询效率．
间索引，实现了对ＧＭＬ的查询，从研究查询实验结
参考文献：
［１］高军，杨冬青，唐世渭，等．基于树自动机的ＸＰａｔｈ在ＸＭＬ数据流上的高效执行［Ｊ］．软件学报，２００５，１６（２）：２２３￣３２．
［２］於荔，鲍培明，张书 ．ＧＭＬ空间数据的对象化存储研究［Ｊ］．南京师范大学学报：工程技术版，２００６，６（１）：６７－７１．
［３］兰小机，间国年，刘德儿，等．基于ＸＱｕｅｒｙ的ＧＭＬ查询语言研究［Ｊ］．测绘科学，２００５，３０（６）：９９—１０２．
［４］Ｆｅｇａｒａｓ Ｌ．Ｔｈｅ ｏｆＳＡＸ［ｃ］／／Ｐｒｏｃ ｏｆｔｈｅ１ ｓｔｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎＸＱｕｅｒｙｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ．Ｐａｒｉｓ：Ｍａｉｓｏｎ
ｄｅ ａｌ Ｃｈｉｍｉｅ，２００４：６１－６６．
［５］Ｌｉ Ｘ Ｇ，Ａｇｒａｗａｌ Ｇ．Ｅｆｆｗｉｅｎｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆＸＱｕｅｒｙ ｏｖｅｒ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｄａｔａ［ｃ］／／Ｐｍｃ ｏｆｔｈｅ ３１ ｓｔ ＶＬＤＢ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒ，ｓａｙ，２００５：
２６５．２７６．
［６］Ｂｏｓｅ Ｓ，ＦｅｇａｒａｓＩ ．Ｄａｔａ ｓｔｒｅａｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆｏｒ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌＸＭＬ ｄａｔａ［ｃ］／／Ｐｒｏｃ ｏｆ ＳＩＧＭＯＤ，ＮｅｗＹｏｒｋ：ＡＣＭ Ｐｒｅｓｓ，２００４：２３９￣５０．
［７］Ｇｕａｎ Ｊ Ｈ＿ＧＱＬ：ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ＸＱｕｅｒｙ ｔｏ ｑｕｅｒｙ ＧＭＬ ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｓ１００９￣０２０），２００６，９（２）：１１８・１２６．
责任编辑：郭红建
・
３０３・
ｔ