基于GIS的地圖瓦片生成方法的設計與實現

【摘要】針對傳統地圖調用模式效率低、時效性差等問題，本文提出了一種基于GIS的地圖瓦片生成方法，可將生成的瓦片地圖作為背景底圖，提高了地圖的瀏覽、查詢、地理分析等出圖效率。經測試，該方法可實現對地圖分塊切割，達到了以“空間換取時間”的目標。

【關鍵詞】地圖瓦片 GIS 時效性

0引言

隨著智慧城市快速推進，城市基礎地理信息服務的重要性日益突出，政府相關部門非常重視地理空間信息服務工作。傳統的Web GIS系統采用實時請求地圖服務器工作模式，該模式極大地消耗了網絡負載和服務器負載，導致時效性差、工作效率低，無法滿足多用戶、高并發的地理空間信息資源共享服務需求。然而，Google Maps的出現打破了人們對傳統Web GIS工作模式的看法，同時也給大家提供了研究思路和解決方法。Google Maps將全球地圖和影像采用特定的預切割方式進行切片，并將切好的地圖圖像存儲在服務器上，當用戶訪問地圖時，將從Google Maps的服務器上請求圖片到本機緩存，這樣就很大程度上減輕服務器壓力，提高了請求數量和訪問速度。鑒于此，為了提高公眾服務平臺空間信息資源共享的服務效率和能力，開發基于基于GIS的地圖瓦片生成方法十分必要。

1地圖瓦片生成方法機理

地圖切片技術是目前大多數電子地圖網站使用的技術，地圖分塊切割后將地圖若干不同的瓦片組合劃分不同的等級顯示，再由客戶端呈現出無縫拼接地圖的瀏覽技術。地圖瓦片技術將配置好的一定坐標范圍的地圖，按照固定的若干個瓦片級別和指定圖片尺寸（如128，256像素），切成若干行及列的正方形圖片，以指定的格式保存成圖像文件，按一定的命名規則和組織方式存儲到目錄系統中或是數據庫系統里，形成金字塔模型的靜態地圖緩存，地圖切圖所獲得的地圖切片也叫瓦片。對每個地圖切片所表示的地理范圍，進行下一個縮放級別的地圖切片生成，直至所要表示地圖的最大比例尺，形成地圖切片的金字塔結構，地圖切片的數量呈指數級別的增長。瓦片式地圖采用金字塔結構模型如下圖1所示。瓦片式地圖采用多分辨率層次模型的結構，從瓦片金字塔的第一層到最后一層，地圖顯示的細節越來越清晰，但是地圖表示的地理范圍是不變的。

為了實現對GIS系統的圖層信息的提取處理，首先需要參考Google Maps地圖瓦片預生成技術對地圖按照Google Maps標準進行切割。本文對提取的圖層信息進行標準化處理后，統一存儲為Google Maps格式（每個tile為256× 256像素的.png格式的圖像）。本文采用預切割方式對地圖進行切片，并將切好的地圖圖像存儲在服務器上，當用戶訪問地圖時，將從服務器上請求圖片到本機緩存，這樣很大程度上提高請求數量和訪問速度。采用的地圖轉換參數標準如表1所示。

2地圖瓦片生成方法設計與實現

2.1地圖瓦片生成算法流程

參考GoogleMaps標準，地圖瓦片生成算法流程如圖2所示。

2.2地圖瓦片生成方法實現結果

2.2.1代碼實現

private void getWorkspace（） //建立一個工作空間

private void createDatasource（）//得到數據源

ds=workspace.getDatasources（）.open（info）//在工作空間中打開數據源。

public OneLevelMapTilesGet（int layerId，int maxLayerId，Vector v）{}//單層切圖

public OneLevelMapTilesGet（int layerId，int maxLayerId，Vector v，int tag）

private void getMap（）{}從數據源中得到地圖，包括加上背景圖層。

DatasetVector dv =（DatasetVector）ds.getDatasets（）.get（"backColor_1"）;

name=ds.getDatasets（）.getAvailableDatasetName（"backColor"）;

dv=ds.getDatasets（）.create（newDatasetVectorInfo（name，DatasetType.REGION））;

dv為數據集向量，以上為畫背景圖層圖形所需的必要設置。

rs.addNew（（Geometry）gr）;

rs.refresh（）;

map.getLayers（）.add（dv， true）;

將背景圖層加到map中。

if（layer.getName（）.equals（"房屋@pbn-catv"））

{

GeoStyle g=new GeoStyle（）;

g.setLineColor（Color.GRAY）;

g.setLineWidth（0.1）;

LayerSettingVector lsv=new LayerSettingVector（）;

lsv.setStyle（g）;

layer.setAdditionalSetting（lsv）;

}

map.open（mapName）;//打開地圖

Dimension d=newDimension（cib.getMapTileWidth（），cib.getMapTileHeight（））;

map.setImageSize（d）;

double scale=cib.getInitMapScale（）;

map.setScale（scale）;

Rectangle2D r=new Rectangle2D（cib.getMapInitPosition_Left（），cib.getMapInitPosition_Bottom（），cib.getMapInitPosition_Right（），cib.getMapInitPosition_Top（））;

map.setViewBounds（r）;

public void maptoTiles（）{}//切圖。

String path=cib.getMapOutputPath（）;//圖片存儲路徑

{map.outputMapToPNG（path+"＼＼＼＼1＼＼＼＼"+"1_0_0"， true）;//輸為PNG圖片

logger.info（"The 1 layer has been completed！"）;//切圖完成

private void close（）{}//使用完數據源，工作空間，地圖后，進行釋放。

2.2.2實現結果

根據SuperMap GIS中的沈陽市地圖信息，對其進行標準圖片的生成，根據本文地理信息標準圖片生成算法可知：當切圖等級為n時，輸出的圖片數量是2n-1×2n-1，即當切圖等級設置為3時輸出的圖片數量16張，以此類推。

3結論

立足有線電視網絡管理中的地圖調用效率低下問題，提出了一種基于GIS的地圖瓦片生成算法，采用該算法可實現對地圖的精細化切割，自由度較大，同時基于該算法生成的地圖具有瀏覽、查詢、地理分析等功能，極大地提高了網絡管理效率，測試效果良好，能夠滿足有線電視網絡管理需求。

參考文獻：

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基金項目：徐州市科技計劃項目（No. KC16GX038）。

作者簡介：張鐵（1970.12-），男，高級工程師，研究方向為網絡管理.