基于ArcMap配圖的地圖預生成技術在WebGIS中的應用

王永紅,王 政

(1.湖南城市學院信息科學與工程學院,湖南益陽413000；2.廣州奧格智能科技有限公司,廣東廣州510663)

基于ArcMap配圖的地圖預生成技術在WebGIS中的應用

王永紅1,王 政2

(1.湖南城市學院信息科學與工程學院,湖南益陽413000；2.廣州奧格智能科技有限公司,廣東廣州510663)

論述了在基于 ArcMap配圖的情況下，應用地圖預生成技術原理實現地圖的分級切割，并借助圖片的緩存機制，解決了WebGIS系統中動態生成圖片速率慢、數據傳輸量大的問題，有效地增強了地圖的發布、顯示和瀏覽功能。

ArcMap；地圖預生成；WebGIS

隨著Internet技術的不斷發展，利用Internet在Web上發布和出版空間數據，為用戶提供空間數據瀏覽、查詢和分析功能，已經成為GIS發展的必然趨勢。當前的WebGIS系統無論是采用服務器應用程序接口方法、插入法、Java互聯網編程語言、ActiveX技術、或是CGI方法，都還存在一些缺陷。地圖預生成技術是指應用某種機制預先將指定范圍的地圖按照指定尺寸（如256×256、512×512等）和指定格式 (如 gif、png等)切成若干行及列的圖片的技術。此技術于2006年已經被廣泛應用于公共地圖服務領域，國內有名的地圖網站如 51ditu、Mapbar、Mapabc、SogouMap等的WebGIS應用都是運用地圖預生成技術。

1 理論基礎

1.1 WebGIS概述

基于Internet的GIS，我們常稱為WebGIS，這主要是由于大多數的客戶端采用了WWW協議。隨著技術的進步，客戶端可能會采用新的應用協議，因此也被認為是Internet GIS[1]。

與傳統的GIS相比，WebGIS具有的優點為[2]：

1）有利于信息共享。擴大了數據的使用范圍和利用效率；

2）信息實時性。用戶可以通過瀏覽器實時地訪問最新的數據；

3）平臺無關性。無論客戶端／服務器是何種機器，用戶都可以對WebGIS服務器進行訪問，實現遠程異構數據的共享；

4）系統成本降低。WebGIS利用通用的瀏覽器(有的還需要一些免費的插件)進行信息發布，這樣就降低了用戶的經濟負擔，同時也使得客戶端不需要維護，減少了系統的維護費用。

1.2 地圖切圖和地圖配圖

切圖，是一種網頁制作技術，它是將美工效果圖轉換為頁面效果圖的重要技術。切片，是切圖的直接結果，切圖實際上就是將圖切分為一系列的切片。

地圖配圖，是針對在線瀏覽和專題標圖的需要，對矢量數據、影像數據進行內容選取組合所形成的數據集，經符號化處理、圖面整飾、分級緩存后形成重點突出、色彩協調、符號形象、圖面美觀的視屏顯示地圖[3]。

1.3 基于“預生成”技術的WebGIS設計

首先將部分GIS數據預先制作成靜態圖片，把地圖矢量數據按照一定的分幅方法分割輸出成PNG或者GIF圖片，同時將圖片方式及命名規則存儲于存儲介質中。當客戶端用戶進行地圖顯示查詢時，可按照同樣的方式到服務器上找到相應圖片傳輸到客戶端并顯示在Internet瀏覽器上。而另一部分數據如POI，則需要按客戶端請求進行動態顯示[4]。

2 基于ArcMap的配圖方式

ArcMap是ArcGIS Desktop中一個主要的應用程序，具有地圖的所有功能，包括制圖、地圖分析和編輯[5]。與其他配圖方式切圖相比，使用此配圖方式切圖的優點為：

1）它提供了一體化的完整地圖繪制、顯示、編輯和輸出的集成環境，不僅可以按照要素屬性編輯和表現圖形，而且可以在數據視圖中按照特定的符號瀏覽地理要素；

2）它有全面的地圖符號、線形、填充和字體庫，支持多種輸出格式，能夠進行多種方式的地圖標注；

3）基于“所見即所得”的模式，與基于GeoServer配圖方式相比，其符號樣式配置無須再依賴于樣式代碼；

4）基于C/S模式切圖，與基于ArcIMS(B/S)方式切圖相比，其充分利用了客戶端的硬件資源，提高了切圖的工作效率；

5）實現了統一的配圖規范，避免二次配圖。

3 地圖預生成技術的切圖原理

3.1 設定條件[6]

1）以地圖左上角為起始點，采取從左至右、從上到下的方式進行切圖；

2）地圖等級從 1開始、行（y）數與列 (x)數為從0開始的整數；

3）地圖范圍的極值用MapXmin、MapXmax、MapYm in、MapYmax表示；

4）輸出范圍的極值用OutXm in、OutXmax、OutYmin、OutYmax表示；

5）用XAvg表示橫坐標差，YAvg表示縱坐標差；

6）用PicWidth表示圖片的寬度，PicHeight表示圖片的高度；

7）地圖切片的命名一般采用包含地圖等級、行列數的方式，如“x-y-z.gif”，其中，x和y分別表示當前切片所處的列數和行數，z表示地圖等級。

3.2 地圖的分級切割算法流程圖

圖1 分級切割算法流程圖

3.3 地圖分級行列數的計算

輸入：地圖縮放比例尺 scale，地圖范圍（xMin，xMax，yMin，YMax）和圖片尺寸(tileWidth、tileHeight)。

輸出：地圖的行數rows與列數cols

式中，dpi為環境變量，即顯示器的分辨率大小設置，正常情況下為96 dpi。

3.4 圖片坐標文件的生成

輸入：當前圖片的行列對（i，j），并已知當前切割級別下的圖片尺寸（tileWidth，tileHeight）。

輸出：當前圖片的左上角坐標（xUpLeft、yUpLeft）、X、Y方向圖片像素分辨率（A、E）。

計算公式如下：

生成坐標文件如圖2所示（默認旋轉系數為0）。

圖2 坐標記錄

4 地圖預生成技術在WebGIS中的應用

基于地圖預生成技術的WebGIS設計模式，是當前Web地圖服務商采用的主流技術。它的原理是將預先生成的地圖切片放置于服務器的虛擬目錄中以方便訪問。在需要顯示某個范圍的地圖時，根據坐標與圖片的對應關系計算出需要哪些圖片，然后借助客戶端技術將需要顯示的圖片無縫地拼接在一起，如圖3所示。

運用地圖預生成技術，減少了地圖實時生成的時間，提高了地圖瀏覽的速度，在視覺上增加了用戶體驗，而且由于有客戶端瀏覽器的圖片緩存技術的支持，很好地緩解了中心地圖服務器的壓力，其商業模式與應用市場十分廣闊[7]。

圖3 基于切片技術的地圖數據發布

5 結 語

WebGIS是Internet技術應用于GIS開發的產物，是實現GIS互操作的一條最佳路徑。利用基于ArcMap配圖的地圖預生成技術可以更靈活方便地為用戶服務，降低了服務商在經濟與技術上的負擔，很大程度上擴大了GIS的潛在用戶范圍，使更多用戶有了使用GIS的機會，為GIS大眾化創造了條件。

[1] 鄔倫.地理信息系統——方法、原理和應用[M].北京：科學出版社，2001

[2] 黃杏元,馬勁松,湯勤.地理信息系統概論[M].北京：高等教育出版社，2001

[3] 國家地理信息公共服務平臺公.共地理框架數據[G].電子地圖數據規范

[4] 何正興,王衛安.基于“預生成”技術的WebGIS開發研究[J].軟件導刊，2009（1）:178-181

[5] 徐愛俊.WebGIS理論與實現方法淺析[J].城市勘測，2003（4）：8-12

[6] Tom Xu.基于ArcIMS的地圖切圖原理[J].中國地質大學（北京）土地學院，2007(1)：1-12

[7] 王永紅.市(縣)級地理空間信息共享服務平臺研究與設計[D].昆明：昆明理工大學

Application of the Generated Map Technology in WebGIS Based on ArcMap Pictures

by WANG Yonghong

This article used the principle of the generated map technology based on ArcMap pictures to grading cut image.It used cache mechanism of pictures to solve some problems that the rate of dynamic generating picture was slower and data transmission rate was the big problems in WebGIS.This technology can improve the map issued,display and browsing.

ArcMap，the generated map，WebGIS

2011-10-09

項目來源：湖南省教育廳科技計劃資助項目 (11C0252)。

P208

B

1672-4623(2012)03-0166-02

王永紅，碩士，主要從事地圖學與地理信息系統研究。