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环境信息是指“来自环境保护和社会相关部门，采用一定的技术手段或方法采集的反映环境空间系统质量状况、污染物排放、自然生态和环境保护工作等各种数据资料的总体集合”。环境信息是关系到社会各行各业生产活动、公众生活的重要信息。传统的环境信息管理和处理通常在单机或者局域网内进行，大量的信息资源也只能在局域网内部使用，无法实现环境信息真正的社会化共享和应用。互联网的广泛普及和网络地理信息系统(WebGIS)的出现，使环境信息在大范围内实现共享和应用成为了可能。这将使更多人可以方便地了解环境相关信息，从而有力地推动环境保护、监控、管理及辅助决策等工作。目前，绝大多数基于WebGIS的环境信息应用都基于GIS商业平台如ArcIMS、MapXtreme或SuperMapIS.NET等进行二次开发。这类平台的价格都较为昂贵。更为重要的是，这些产品通常采用不同的数据模型和分析模型，数据处理分析功能相对封闭。随着环境信息应用的深入，这难以满足互联网环境下多源、异构环境信息的集成和服务互操作的需要。
研究表明，基于Web开放标准，特别是XML(eXtensible Markup Language)/GML(Geography Markup Language)/SVG(Scalable Vector Graphics)的WebGIS是解决以上问题的可行方案。但是，目前这方面的研究和应用还处于初始阶段。基于XML/GML/SVG的WebGIS还存在许多关键技术问题需要解决。例如，目前基于SVG的环境信息表达还存在着结构混乱，未能准确地表达各种环境空间对象及它们之间逻辑关系等问题。另一方面，现有基于XML/GML/SVG的WebGIS都只提供了空间信息的互联网可视化发布和简单查询，而忽略了被认为是GIS核心和特色的空间分析功能等。这些问题严重制约了互联网上环境信息应用的深入和发展。
在分析了面向环境信息应用的WebGIS研究现状和存在问题后，本文对基于XML/GML/SVG的环境空间信息表达与分析等关键技术问题进行了深入地探讨和分析。
首先，在详细分析环境空间信息特点的基础上，基于空间数据建模理论，探讨了基于GML和SVG的各种环境空间对象及其逻辑关系的表达方法，并建立了相应的环境空间信息表达模型，实现了互联网环境下基于XML/GML/SVG的环境空间信息的共享、发布和可视化，并为其它应用(如空间分析)提供基础。
在此基础上，设计和实现了六类空间操作算子(spatial operators)，并将它们与结构化查询语言SQL集成，形成空间扩展SQL(Spatially Extended SQL，SESQL)，实现了互联网环境下在浏览器端对SVG所表达的环境信息进行查询和分析。这改变了目前基于XML/GML/SVG的WebGIS只提供空间信息可视化和简单查询等功能的现状。
为了提高互联网环境下空间分析的效率，本文进一步提出了基于浏览器端和服务器端负载均衡的空间分析方法。在负载均衡方法中，每个空间查询和分析可以在服务器端或浏览器端执行，而具体在哪里执行取决于在哪一端执行的代价较低。我们探讨了负载均衡空间分析方法的原理、策略和实现框架。
为了评价所提出的理论和方法的可行性，我们设计并分析了五个环境信息应用方面的案例。结果表明:1)空间数据建模理论能够用于探讨和设计基于GML/SVG的环境空间信息表达模型;2)结构化查询语言SQL通过空间扩展，能够有效地提供环境信息WebGIS应用中常用的各种空间分析方法，如一般查询、拓扑查询、缓冲区分析、叠加分析和专题图生成等;3)与基于浏览器端的方法及其它现有的空间分析方法(通常采用GIS平台进行二次开发，并采用基于服务器端的策略)相比，基于浏览器端和服务器端负载均衡的空间分析方法能优化空间分析的执行，从而更有效地减少浏览器端和服务器端之间的数据交换，并提高了空间分析的效率。
综上所述，本文所提出的理论和方法能够有效地解决互联网环境下基于XML/GML/SVG的环境空间信息表达和分析等关键技术问题。这些关键技术的解决有效地完善了基于XML/GML/SVG WebGIS的环境空间信息应用，实现了环境信息在互联网上的管理、发布、共享和分析，从而为环保部门提供更好的管理和决策支持，并满足公众对环境信息的广泛需求。