基于SuperMap的亞運地圖網站開發及關鍵技術研究

張鵬程，杜劍光

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060)

1 背景及目標

近年來，開發并建設地圖服務網站已成為大型賽事主辦單位宣傳賽事、服務賽事的一項重要舉措，并取得了顯著成效，如北京2008年奧運地圖網站、2009年十一運地理信息服務網站、上海2010年世博會園區地圖服務網站等。

第16屆亞運會于2010年11月12日～27日在中國廣州進行，亞運地圖網站作為廣州亞運會官方網站的一個鏈接，通過互聯網提供動態電子地圖服務，網站以“服務亞運·展示廣州”為目標，緊緊圍繞亞運主題，全方位反映亞運場館、賽事、交通、旅游景點、美食及商業導購信息，向來自海內外的亞運參與者展示廣州的面貌、活力、文化和發展。

2 網站數據內容及組成

網站的數據編輯、入庫及地圖制圖采用SuperMap Desktop 6.0軟件，數據庫采用Oracle 10g及SuperMap SDX+進行管理，數據內容包括三個部分:網絡電子地圖底圖數據、亞運專題數據以及其他專題數據三大類。

2.1 網絡電子地圖底圖

網絡電子地圖包括二維和三維(2.5維)電子地圖數據。

二維電子地圖采用9級固定比例尺，不同比例尺下地物的詳細程度不同，其中下一級比例尺的要素包含了上一級的要素，9級電子地圖的比例尺大小及內容如下:

①第1級(1∶60萬):行政區劃及名稱;

②第2級(1∶30萬):高速路，國道;

③第3級(1∶15萬):大水系，鄉鎮名，山峰，城市間道路;

④第4級(1∶6萬):城市框架路，郊區的村名，城區的重要地名，大湖泊，水庫;

⑤第5級(1∶3萬):政府機關，鐵路網，城市主干道，五星級以上酒店，城區內的大湖泊，面積大的綠化塊，著名的花園小區，飛機場，火車站，客運汽車站，著名公園景區，重點學校，重點醫院，著名大廈;

⑥第6級(1∶1.5萬):重要地名，城市次干道，溪流，街道辦，科技園，工業園，學校，科研機構，大型企事業單位，重要文化設施，大型體育館;

⑦第7級(1∶6千):地名，寺廟，地鐵線路，地鐵站，街區內部道路(但不顯示內部道路名)，公園景區內部主要道路，星級以上酒店，景區內的著名景點;

⑧第8級(1∶3千):城市街區面，顯示街區內部主要道路名，街區內部綠化塊和湖泊，景點;

⑨第9級(1∶1500):街區內部的房屋、綠地和水系等。

三維電子地圖是利用3ds Max三維建模工具，首先導入二維電子地圖中的居民地、道路、水系等主要地物要素，其次建立城市的空間幾何模型，貼上真實美觀的紋理后，渲染并輸出為圖片，將圖片調入到Photoshop等圖形處理軟件后進一步的美化，最后利用SuperMap Desktop6.0軟件將渲染后的三維(2.5維)景觀數據導入到數據庫中。

2.2 亞運專題數據

亞運專題數據包括亞運場館、簽約酒店、定點醫療醫院、特許經營商店、票務待售點以及亞運贊助商等，這部分數據以空間圖形和屬性一體化的形式存儲在數據庫中，大多數以點的形式存在。如亞運場館包括名稱、地址、場館介紹、賽事安排等信息。

2.3 其他專題數據

其他專題數據包括興趣點(POI)、公交站點/線、用于支持自駕導航分析的路網數據等。其中興趣點數據主要是為用戶提供查詢、定位和瀏覽服務，涉及用戶所關心的“衣、食、住、行、娛、游、購”等方面的信息，分為14大類，61小類。

3 網站主要功能

網站采用Visual Studio 2008開發語言，發布利用SuperMap IS.NET 6.0平臺，功能主要包括網絡電子地圖服務、亞運場館服務、亞運專題展示服務、交通指引服務和興趣點查詢服務等。

3.1 網絡電子地圖服務

網站采用公眾熟悉，類似Goolge Map等常用地圖網站［1～3］的風格，提供二維、三維(2.5 維)電子地圖服務，支持地圖的放大、縮小、移動等功能，如圖1所示。

圖1 網站二三維網絡電子地圖服務

3.2 亞運場館服務

亞運場館的查詢、瀏覽、定位服務等功能是整個網站的核心，網站首頁以列表的形式向用戶展示了所有的亞運場館，選取任一場館，網站將在地圖窗口中居中顯示該場館，同時提供場館介紹、賽事安排、全息圖片、駕車指引、公交指引、周邊信息查詢等與場館有關的服務。如場館介紹以圖文的形式，介紹場館的基本情況、平面位置、交通設施等，如圖2所示。

圖2 場館的賽事安排

3.3 交通指引服務

交通指引服務主要包括自駕導航和公交指引兩項功能。

自駕導航支持用戶在地圖上任意指定兩點(起點和終點)或者輸入兩點的名稱，網站自動給出兩點的行車路線，同時在地圖上示意行車路線，如圖3所示。

圖3 網站自駕導航功能示意圖

公交指引提供公交站點和公交線路的查詢以及公交換乘查詢功能。公交站點查詢提供輸入任意一站點名稱(支持模糊查詢)，網站自動給出經過該站點的所有公交線路;公交線路查詢提供輸入任意一線路名稱(支持模糊查詢)，網站自動包含該名稱的所有公交線路;公交換乘支持在地圖上任意選取兩點或輸入任意兩個地名，網站給出公交換乘路線及方案。

對于任意一條公交線路，網站不僅詳細列出該線路的所有站點，同時在地圖上標繪出該線路及所有站點，如圖4所示。

圖4 網站公交指引功能示意圖

3.4 興趣點查詢服務

興趣點查詢服務主要基于超圖平臺提供的緩沖區分析功能，基于用戶查詢、選定的場館或其他空間位置點，查詢給定距離范圍內的興趣點，通過興趣點查詢服務，用戶可以方便地找到周邊的郵局、銀行、飯店、公園、醫院等的位置及路線，從而為其提供便利服務。

3.5 亞運專題展示服務

亞運專題服務包括與亞運組織委員會簽約的酒店、定點醫療機構、特許商店以及贊助商的查詢、瀏覽和定位等服務。

4 部分關鍵技術

4.1 二三維聯動技術

三維(2.5維)數據的特點是直觀，而二維數據的優勢是公眾已經習慣。目前已有眾多網站(如都市圈、MapABC等)利用二維地圖作為鷹眼或采用二維/三維地圖切換的方式來實現二三維聯動，但從技術的角度出發詳細介紹如何實現聯動的論述還比較少。根據前文2.1節中的論述，經由PhotoShop等圖像軟件處理后的三維(2.5維)圖片，本質上仍然是采用像素坐標，如果要實現與二維地圖聯動，必須建立像素坐標與地理坐標的對應關系。一般的做法是在桌面軟件(如SuperMap Desktop)中，選取幾個關鍵控制點后進行配準，但這種方法將導致配準后的三維圖片嚴重變形，這是由于三維(2.5維)圖片在制作過程中，已經在三維建模軟件中做了一定角度的旋轉。

本網站的解決方法為:仍然在桌面軟件中選取幾個控制點，利用配準工具，只是生成二者聯動的函數關系式，并不對三維圖片進行事實上的配準，然后將函數關系式編寫成程序代碼，采用同一個地圖控件，以地圖中心坐標和比例尺為基礎進行動態切換，從而實現二者的聯動。如圖1所示，用戶在瀏覽二維地圖時(如天河體育中心場館附近)，當單擊網站界面右上角的“三維”按鈕，網站取得二維地圖中該場館附近的中心坐標及當前比例尺，并調用相應的函數關系式，得到三維地圖中的中心坐標及當前比例尺并顯示出來，由此實現二三維聯動。

以本網站為例，當由二維地圖切換到三維地圖時，系統通過地圖控件獲取二維圖的地理坐標wx、wy，調用下面的函數TransformCoor，得到像素坐標px、py，從而根據像素坐標在三維地圖上進行定位。

其中，參數 A，B，C，D，E，F，H，I，J，K，L，M 的值在桌面軟件中配準時自動得到。由三維地圖切換到二維地圖時，方法類似，不再贅述。

4.2 公交網絡模型的改進

網站的公交換乘分析功能主要基于SuperMap平臺提供的城市公交網絡模型來實現的，該模型的主體是基于組件式技術構建的公交網絡組件(SMISBusNetwork.dll)，該組件模型的核心思路是:首先采集并數字化公交站點、公交站線數據集，其次利用建模入庫工具BusNetwokManager.exe，自動生成公交網絡拓撲數據集，最后通過組件提供的對象或接口，使用通用開發語言集成到應用系統中。

然而，該城市公交網絡模型在本網站實際應用中存在如下兩個問題:①模型的坐標系統缺省使用城市大比例尺制圖標準，單位為m，即采用平面坐標系，但由于網絡上發布的電子地圖一般采用經過加密后的地理坐標系，在生成公交網絡拓撲數據集時，換乘容限難以確定(默認為100 m);②模型數字化公交線路時，在拐點處增加坐標對點，同時利用自動捕捉功能，沿線捕捉站點對象，這種將站點和拐點混合在一起存儲的公交線路數據，非常不適合數據的更新。例如經常存在如下的情形:公交線路上相鄰的兩個站點位置沒有改變，但由于城市道路的動態更新，兩個站點間的線路走向發生了改變，此時需要增加、修改或刪除相應的拐點，導致此條公交線路需要重新數字化，進而需要利用建模工具重新生成網絡拓撲數據集。

針對上述兩個問題，本網站的解決思路分別是:①將基于地理坐標的公交站點/線路數據進行坐標轉換(基本上每個城市基礎測繪部門都建立了城市地方獨立坐標系與地理坐標系的轉換關系)，并轉換成城市公交網絡模型默認的平面坐標系(地方獨立坐標系)，然后利用建模工具生成公交網絡數據集，最后將已參與建模的公交站點/線路數據重新轉換成地理坐標系;②將實際的站點數據與拐點分開存貯，增加公交線路與拐點表，該表存貯給定線路的所有拐點，這樣便于公交數據的動態更新［4］。

4.3 集群及緩存技術

系統的穩定性與快速的用戶響應是網站的核心。為了提高穩定性，網站采用了服務器集群技術;為了在現有的軟硬件環境和網絡帶寬條件下，盡量提高用戶響應的速度，網站采用了智能緩存技術。

服務器集群方面，網站采用三臺服務器:一臺數據庫服務器，兩臺WebGIS應用服務器。利用集群技術，將兩臺WebGIS應用服務器組合起來，即其中一臺服務器出現故障時，另外一臺服務器仍可確保網站的正常運行，如此不僅獲得更好的可伸縮性和可用性，而且可以有效地適應負載和高峰通信量的變化，為網站的穩定性奠定了堅實的基礎。

緩存技術基于柵格服務器的思想，通過預先生成各個固定比例尺(本網站為9個比例尺系列)的圖片，使得地圖瀏覽的性能有了極大提高。地圖預緩存的方式雖然解決了網站地圖瀏覽的性能問題，但亞運網站應用的需求不僅要滿足地圖瀏覽，還需要高性能的空間分析功能(如興趣點查詢服務中用到的空間緩沖分析功能)。為此，基于智能緩存功能，緩存可以根據應用的需要而進行設置，并可以智能的更新。使得訪問網站的用戶在享受緩存帶來的極高性能體驗的同時，又可以使用高級的GIS功能，如查詢統計，空間分析等功能。

4.4 自駕導航分析技術

自駕導航分析的前提是用于導航的電子地圖必須具有極高的精確性和現勢性，包括地理位置數據和實際地物信息的準確性，如地圖數據中需要有表達交通禁則的信息，以說明哪些路口禁止左轉、禁止直行、只許單行等。

我們與擁有甲級導航地圖測繪資質的瑞圖萬方公司合作，網站基于WebService技術［5］，將瑞圖萬方提供的自駕導航接口集成到了網站功能中，如圖3所示，從技術上解決了網站電子地圖分布式數據發布與自駕導航的鏈接的功能，實現了導航數據的采集、更新、建模等數據工作與自駕導航分析功能服務的分離，從而極大地縮短了網站的建設周期。

5 結語

采用國產超圖系列軟件，開發并建設了亞運地圖網站，通過對網站的數據、功能以及部分關鍵技術進行闡述，得出如下主要結論:

(1)采用國產GIS軟件，開發并實現類似Google Map等地圖網站的功能(如二三維聯動、自駕導航、公交換乘、興趣點查詢等)是可行的;

(2)根據不同的顯示比例尺，將網絡電子地圖進行離散分級顯示，并采用智能緩存技術提高網站用戶響應速度的重要保障;

(3)經過三維建模軟件渲染并用于網絡上發布的三維電子圖片數據，一般已經按照一定的角度進行了旋轉，因此，并不能采用預先將該圖片的像素坐標配準成實際地理坐標的方式，而需要采用程序代碼的方法動態地實現二三維的聯動。

［1］張鵬程.類似Google Maps的地圖網站設計及實現［J］.城市勘測，2009(2):69～71

［2］毛耘喆，於新國，徐漢卿.Ajax技術在湖北省動態電子地圖網站中的應用［J］.測繪通報，2009(8):64～66

［3］吳增紅，陳毓芬.河南省旅游地圖網站的設計與實現［J］.測繪科學，2008，33(1):232 ～236

［4］李英遠，譚建軍，陳少沛.公交數據更新機制研究［J］.測繪科學，2010(35增刊):224～226

［5］董志，胡傳文，邱新貴.基于Web Service的電子地圖分布式數據發布與多級鏈接［J］.測繪通報，2010(5):57～59