基于GIS的地圖瓦片生成方法的設(shè)計與實現(xiàn)

【摘要】針對傳統(tǒng)地圖調(diào)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(jīng)測試，該方法可實現(xiàn)對地圖分塊切割，達到了以“空間換取時間”的目標(biāo)。

【關(guān)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(chǔ)地理信息服務(wù)的重要性日益突出，政府相關(guān)部門非常重視地理空間信息服務(wù)工作。傳統(tǒng)的Web GIS系統(tǒng)采用實時請求地圖服務(wù)器工作模式，該模式極大地消耗了網(wǎng)絡(luò)負載和服務(wù)器負載，導(dǎo)致時效性差、工作效率低，無法滿足多用戶、高并發(fā)的地理空間信息資源共享服務(wù)需求。然而，Google Maps的出現(xiàn)打破了人們對傳統(tǒng)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(yù)切割方式進行切片，并將切好的地圖圖像存儲在服務(wù)器上，當(dāng)用戶訪問地圖時，將從Google Maps的服務(wù)器上請求圖片到本機緩存，這樣就很大程度上減輕服務(wù)器壓力，提高了請求數(shù)量和訪問速度。鑒于此，為了提高公眾服務(wù)平臺空間信息資源共享的服務(wù)效率和能力，開發(fā)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(shù)是目前大多數(shù)電子地圖網(wǎng)站使用的技術(shù)，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(xiàn)出無縫拼接地圖的瀏覽技術(shù)。地圖瓦片技術(shù)將配置好的一定坐標(biāo)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(guī)則和組織方式存儲到目錄系統(tǒng)中或是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)里，形成金字塔模型的靜態(tài)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(jié)構(gòu)，地圖切片的數(shù)量呈指數(shù)級別的增長。瓦片式地圖采用金字塔結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，從瓦片金字塔的第一層到最后一層，地圖顯示的細節(jié)越來越清晰，但是地圖表示的地理范圍是不變的。

為了實現(xiàn)對GIS系統(tǒng)的圖層信息的提取處理，首先需要參考Google Maps地圖瓦片預(yù)生成技術(shù)對地圖按照Google Maps標(biāo)準(zhǔn)進行切割。本文對提取的圖層信息進行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，統(tǒng)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(yù)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(wù)器上，當(dāng)用戶訪問地圖時，將從服務(wù)器上請求圖片到本機緩存，這樣很大程度上提高請求數(shù)量和訪問速度。采用的地圖轉(zhuǎn)換參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2地圖瓦片生成方法設(shè)計與實現(xiàn)

2.1地圖瓦片生成算法流程

參考GoogleMaps標(biāo)準(zhǔn)，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(xiàn)結(jié)果

2.2.1代碼實現(xiàn)

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

private void createDatasource（）//得到數(shù)據(jù)源

ds=workspace.getDatasources（）.open（info）//在工作空間中打開數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)集向量，以上為畫背景圖層圖形所需的必要設(shè)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(shù)據(jù)源，工作空間，地圖后，進行釋放。

2.2.2實現(xiàn)結(jié)果

根據(jù)SuperMap GIS中的沈陽市地圖信息，對其進行標(biāo)準(zhǔn)圖片的生成，根據(jù)本文地理信息標(biāo)準(zhǔn)圖片生成算法可知：當(dāng)切圖等級為n時，輸出的圖片數(shù)量是2n-1×2n-1，即當(dāng)切圖等級設(shè)置為3時輸出的圖片數(shù)量16張，以此類推。

3結(jié)論

立足有線電視網(wǎng)絡(luò)管理中的地圖調(diào)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(xiàn)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(wǎng)絡(luò)管理效率，測試效果良好，能夠滿足有線電視網(wǎng)絡(luò)管理需求。

參考文獻：

[1]巫細波，胡偉平.Google Maps運行機制以及應(yīng)用研究[J].華南師范大學(xué)（自然科學(xué)版），2009（2）：106-110 .

[2]張康壽，等.基于RIA和Web Services的WebGIS系統(tǒng)的開發(fā)[J].地理空間信息：2009.

[3]耿慶齋，繆綸，段媛媛，等.基于Google Maps API的地圖服務(wù)系統(tǒng)研究及應(yīng)用[J].中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報，2009（3）：62-66.

[4]劉冰，謝軻，陳小樂，等.基于GIS的瓦片式地圖切圖算法的設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技信息，2011（7）：60-61.

[5]王小軍，劉璐.基于ArcGIS Engine進行瓦片式切圖的技術(shù)研究[J].測繪與空間地理信息， 2010（8）.

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(wǎng)絡(luò)管理.