基于SuperMap的亞運(yùn)地圖網(wǎng)站開發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)研究

張鵬程，杜劍光

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060)

1 背景及目標(biāo)

近年來，開發(fā)并建設(shè)地圖服務(wù)網(wǎng)站已成為大型賽事主辦單位宣傳賽事、服務(wù)賽事的一項(xiàng)重要舉措，并取得了顯著成效，如北京2008年奧運(yùn)地圖網(wǎng)站、2009年十一運(yùn)地理信息服務(wù)網(wǎng)站、上海2010年世博會(huì)園區(qū)地圖服務(wù)網(wǎng)站等。

第16屆亞運(yùn)會(huì)于2010年11月12日～27日在中國廣州進(jìn)行，亞運(yùn)地圖網(wǎng)站作為廣州亞運(yùn)會(huì)官方網(wǎng)站的一個(gè)鏈接，通過互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)電子地圖服務(wù)，網(wǎng)站以“服務(wù)亞運(yùn)·展示廣州”為目標(biāo)，緊緊圍繞亞運(yùn)主題，全方位反映亞運(yùn)場館、賽事、交通、旅游景點(diǎn)、美食及商業(yè)導(dǎo)購信息，向來自海內(nèi)外的亞運(yùn)參與者展示廣州的面貌、活力、文化和發(fā)展。

2 網(wǎng)站數(shù)據(jù)內(nèi)容及組成

網(wǎng)站的數(shù)據(jù)編輯、入庫及地圖制圖采用SuperMap Desktop 6.0軟件，數(shù)據(jù)庫采用Oracle 10g及SuperMap SDX+進(jìn)行管理，數(shù)據(jù)內(nèi)容包括三個(gè)部分:網(wǎng)絡(luò)電子地圖底圖數(shù)據(jù)、亞運(yùn)專題數(shù)據(jù)以及其他專題數(shù)據(jù)三大類。

2.1 網(wǎng)絡(luò)電子地圖底圖

網(wǎng)絡(luò)電子地圖包括二維和三維(2.5維)電子地圖數(shù)據(jù)。

二維電子地圖采用9級(jí)固定比例尺，不同比例尺下地物的詳細(xì)程度不同，其中下一級(jí)比例尺的要素包含了上一級(jí)的要素，9級(jí)電子地圖的比例尺大小及內(nèi)容如下:

①第1級(jí)(1∶60萬):行政區(qū)劃及名稱;

②第2級(jí)(1∶30萬):高速路，國道;

③第3級(jí)(1∶15萬):大水系，鄉(xiāng)鎮(zhèn)名，山峰，城市間道路;

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

⑤第5級(jí)(1∶3萬):政府機(jī)關(guān)，鐵路網(wǎng)，城市主干道，五星級(jí)以上酒店，城區(qū)內(nèi)的大湖泊，面積大的綠化塊，著名的花園小區(qū)，飛機(jī)場，火車站，客運(yùn)汽車站，著名公園景區(qū)，重點(diǎn)學(xué)校，重點(diǎn)醫(yī)院，著名大廈;

⑥第6級(jí)(1∶1.5萬):重要地名，城市次干道，溪流，街道辦，科技園，工業(yè)園，學(xué)校，科研機(jī)構(gòu)，大型企事業(yè)單位，重要文化設(shè)施，大型體育館;

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

⑧第8級(jí)(1∶3千):城市街區(qū)面，顯示街區(qū)內(nèi)部主要道路名，街區(qū)內(nèi)部綠化塊和湖泊，景點(diǎn);

⑨第9級(jí)(1∶1500):街區(qū)內(nèi)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(dǎo)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(shí)美觀的紋理后，渲染并輸出為圖片，將圖片調(diào)入到Photoshop等圖形處理軟件后進(jìn)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(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。

2.2 亞運(yùn)專題數(shù)據(jù)

亞運(yùn)專題數(shù)據(jù)包括亞運(yùn)場館、簽約酒店、定點(diǎn)醫(yī)療醫(yī)院、特許經(jīng)營商店、票務(wù)待售點(diǎn)以及亞運(yùn)贊助商等，這部分?jǐn)?shù)據(jù)以空間圖形和屬性一體化的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，大多數(shù)以點(diǎn)的形式存在。如亞運(yùn)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(shù)據(jù)

其他專題數(shù)據(jù)包括興趣點(diǎn)(POI)、公交站點(diǎn)/線、用于支持自駕導(dǎo)航分析的路網(wǎng)數(shù)據(jù)等。其中興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)主要是為用戶提供查詢、定位和瀏覽服務(wù)，涉及用戶所關(guān)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(wǎng)站主要功能

網(wǎng)站采用Visual Studio 2008開發(fā)語言，發(fā)布利用SuperMap IS.NET 6.0平臺(tái)，功能主要包括網(wǎng)絡(luò)電子地圖服務(wù)、亞運(yùn)場館服務(wù)、亞運(yùn)專題展示服務(wù)、交通指引服務(wù)和興趣點(diǎn)查詢服務(wù)等。

3.1 網(wǎng)絡(luò)電子地圖服務(wù)

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

圖1 網(wǎng)站二三維網(wǎng)絡(luò)電子地圖服務(wù)

3.2 亞運(yùn)場館服務(wù)

亞運(yùn)場館的查詢、瀏覽、定位服務(wù)等功能是整個(gè)網(wǎng)站的核心，網(wǎng)站首頁以列表的形式向用戶展示了所有的亞運(yùn)場館，選取任一場館，網(wǎng)站將在地圖窗口中居中顯示該場館，同時(shí)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(guān)的服務(wù)。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(shè)施等，如圖2所示。

圖2 場館的賽事安排

3.3 交通指引服務(wù)

交通指引服務(wù)主要包括自駕導(dǎo)航和公交指引兩項(xiàng)功能。

自駕導(dǎo)航支持用戶在地圖上任意指定兩點(diǎn)(起點(diǎn)和終點(diǎn))或者輸入兩點(diǎn)的名稱，網(wǎng)站自動(dòng)給出兩點(diǎn)的行車路線，同時(shí)在地圖上示意行車路線，如圖3所示。

圖3 網(wǎng)站自駕導(dǎo)航功能示意圖

公交指引提供公交站點(diǎn)和公交線路的查詢以及公交換乘查詢功能。公交站點(diǎn)查詢提供輸入任意一站點(diǎn)名稱(支持模糊查詢)，網(wǎng)站自動(dòng)給出經(jīng)過該站點(diǎn)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(wǎng)站自動(dòng)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(diǎn)或輸入任意兩個(gè)地名，網(wǎng)站給出公交換乘路線及方案。

對(duì)于任意一條公交線路，網(wǎng)站不僅詳細(xì)列出該線路的所有站點(diǎn)，同時(shí)在地圖上標(biāo)繪出該線路及所有站點(diǎn)，如圖4所示。

圖4 網(wǎng)站公交指引功能示意圖

3.4 興趣點(diǎn)查詢服務(wù)

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

3.5 亞運(yùn)專題展示服務(wù)

亞運(yùn)專題服務(wù)包括與亞運(yùn)組織委員會(huì)簽約的酒店、定點(diǎn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、特許商店以及贊助商的查詢、瀏覽和定位等服務(wù)。

4 部分關(guān)鍵技術(shù)

4.1 二三維聯(lián)動(dòng)技術(shù)

三維(2.5維)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是直觀，而二維數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)是公眾已經(jīng)習(xí)慣。目前已有眾多網(wǎng)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(shí)現(xiàn)二三維聯(lián)動(dòng)，但從技術(shù)的角度出發(fā)詳細(xì)介紹如何實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)的論述還比較少。根據(jù)前文2.1節(jié)中的論述，經(jīng)由PhotoShop等圖像軟件處理后的三維(2.5維)圖片，本質(zhì)上仍然是采用像素坐標(biāo)，如果要實(shí)現(xiàn)與二維地圖聯(lián)動(dòng)，必須建立像素坐標(biāo)與地理坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一般的做法是在桌面軟件(如SuperMap Desktop)中，選取幾個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)后進(jìn)行配準(zhǔn)，但這種方法將導(dǎo)致配準(zhǔn)后的三維圖片嚴(yán)重變形，這是由于三維(2.5維)圖片在制作過程中，已經(jīng)在三維建模軟件中做了一定角度的旋轉(zhuǎn)。

本網(wǎng)站的解決方法為:仍然在桌面軟件中選取幾個(gè)控制點(diǎn)，利用配準(zhǔn)工具，只是生成二者聯(lián)動(dòng)的函數(shù)關(guān)系式，并不對(duì)三維圖片進(jìn)行事實(shí)上的配準(zhǔn)，然后將函數(shù)關(guān)系式編寫成程序代碼，采用同一個(gè)地圖控件，以地圖中心坐標(biāo)和比例尺為基礎(chǔ)進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，從而實(shí)現(xiàn)二者的聯(lián)動(dòng)。如圖1所示，用戶在瀏覽二維地圖時(shí)(如天河體育中心場館附近)，當(dāng)單擊網(wǎng)站界面右上角的“三維”按鈕，網(wǎng)站取得二維地圖中該場館附近的中心坐標(biāo)及當(dāng)前比例尺，并調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式，得到三維地圖中的中心坐標(biāo)及當(dāng)前比例尺并顯示出來，由此實(shí)現(xiàn)二三維聯(lián)動(dòng)。

以本網(wǎng)站為例，當(dāng)由二維地圖切換到三維地圖時(shí)，系統(tǒng)通過地圖控件獲取二維圖的地理坐標(biāo)wx、wy，調(diào)用下面的函數(shù)TransformCoor，得到像素坐標(biāo)px、py，從而根據(jù)像素坐標(biāo)在三維地圖上進(jìn)行定位。

其中，參數(shù) A，B，C，D，E，F(xiàn)，H，I，J，K，L，M 的值在桌面軟件中配準(zhǔn)時(shí)自動(dòng)得到。由三維地圖切換到二維地圖時(shí)，方法類似，不再贅述。

4.2 公交網(wǎng)絡(luò)模型的改進(jìn)

網(wǎng)站的公交換乘分析功能主要基于SuperMap平臺(tái)提供的城市公交網(wǎng)絡(luò)模型來實(shí)現(xiàn)的，該模型的主體是基于組件式技術(shù)構(gòu)建的公交網(wǎng)絡(luò)組件(SMISBusNetwork.dll)，該組件模型的核心思路是:首先采集并數(shù)字化公交站點(diǎn)、公交站線數(shù)據(jù)集，其次利用建模入庫工具BusNetwokManager.exe，自動(dòng)生成公交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)集，最后通過組件提供的對(duì)象或接口，使用通用開發(fā)語言集成到應(yīng)用系統(tǒng)中。

然而，該城市公交網(wǎng)絡(luò)模型在本網(wǎng)站實(shí)際應(yīng)用中存在如下兩個(gè)問題:①模型的坐標(biāo)系統(tǒng)缺省使用城市大比例尺制圖標(biāo)準(zhǔn)，單位為m，即采用平面坐標(biāo)系，但由于網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布的電子地圖一般采用經(jīng)過加密后的地理坐標(biāo)系，在生成公交網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)集時(shí)，換乘容限難以確定(默認(rèn)為100 m);②模型數(shù)字化公交線路時(shí)，在拐點(diǎn)處增加坐標(biāo)對(duì)點(diǎn)，同時(shí)利用自動(dòng)捕捉功能，沿線捕捉站點(diǎn)對(duì)象，這種將站點(diǎn)和拐點(diǎn)混合在一起存儲(chǔ)的公交線路數(shù)據(jù)，非常不適合數(shù)據(jù)的更新。例如經(jīng)常存在如下的情形:公交線路上相鄰的兩個(gè)站點(diǎn)位置沒有改變，但由于城市道路的動(dòng)態(tài)更新，兩個(gè)站點(diǎn)間的線路走向發(fā)生了改變，此時(shí)需要增加、修改或刪除相應(yīng)的拐點(diǎn)，導(dǎo)致此條公交線路需要重新數(shù)字化，進(jìn)而需要利用建模工具重新生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)集。

針對(duì)上述兩個(gè)問題，本網(wǎng)站的解決思路分別是:①將基于地理坐標(biāo)的公交站點(diǎn)/線路數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(基本上每個(gè)城市基礎(chǔ)測(cè)繪部門都建立了城市地方獨(dú)立坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系)，并轉(zhuǎn)換成城市公交網(wǎng)絡(luò)模型默認(rèn)的平面坐標(biāo)系(地方獨(dú)立坐標(biāo)系)，然后利用建模工具生成公交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，最后將已參與建模的公交站點(diǎn)/線路數(shù)據(jù)重新轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)系;②將實(shí)際的站點(diǎn)數(shù)據(jù)與拐點(diǎn)分開存貯，增加公交線路與拐點(diǎn)表，該表存貯給定線路的所有拐點(diǎn)，這樣便于公交數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新［4］。

4.3 集群及緩存技術(shù)

系統(tǒng)的穩(wěn)定性與快速的用戶響應(yīng)是網(wǎng)站的核心。為了提高穩(wěn)定性，網(wǎng)站采用了服務(wù)器集群技術(shù);為了在現(xiàn)有的軟硬件環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下，盡量提高用戶響應(yīng)的速度，網(wǎng)站采用了智能緩存技術(shù)。

服務(wù)器集群方面，網(wǎng)站采用三臺(tái)服務(wù)器:一臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，兩臺(tái)WebGIS應(yīng)用服務(wù)器。利用集群技術(shù)，將兩臺(tái)WebGIS應(yīng)用服務(wù)器組合起來，即其中一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，另外一臺(tái)服務(wù)器仍可確保網(wǎng)站的正常運(yùn)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(yīng)負(fù)載和高峰通信量的變化，為網(wǎng)站的穩(wěn)定性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

緩存技術(shù)基于柵格服務(wù)器的思想，通過預(yù)先生成各個(gè)固定比例尺(本網(wǎng)站為9個(gè)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(yù)緩存的方式雖然解決了網(wǎng)站地圖瀏覽的性能問題，但亞運(yùn)網(wǎng)站應(yīng)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(diǎn)查詢服務(wù)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(jù)應(yīng)用的需要而進(jìn)行設(shè)置，并可以智能的更新。使得訪問網(wǎng)站的用戶在享受緩存帶來的極高性能體驗(yàn)的同時(shí)，又可以使用高級(jí)的GIS功能，如查詢統(tǒng)計(jì)，空間分析等功能。

4.4 自駕導(dǎo)航分析技術(shù)

自駕導(dǎo)航分析的前提是用于導(dǎo)航的電子地圖必須具有極高的精確性和現(xiàn)勢(shì)性，包括地理位置數(shù)據(jù)和實(shí)際地物信息的準(zhǔn)確性，如地圖數(shù)據(jù)中需要有表達(dá)交通禁則的信息，以說明哪些路口禁止左轉(zhuǎn)、禁止直行、只許單行等。

我們與擁有甲級(jí)導(dǎo)航地圖測(cè)繪資質(zhì)的瑞圖萬方公司合作，網(wǎng)站基于WebService技術(shù)［5］，將瑞圖萬方提供的自駕導(dǎo)航接口集成到了網(wǎng)站功能中，如圖3所示，從技術(shù)上解決了網(wǎng)站電子地圖分布式數(shù)據(jù)發(fā)布與自駕導(dǎo)航的鏈接的功能，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航數(shù)據(jù)的采集、更新、建模等數(shù)據(jù)工作與自駕導(dǎo)航分析功能服務(wù)的分離，從而極大地縮短了網(wǎng)站的建設(shè)周期。

5 結(jié)語

采用國產(chǎn)超圖系列軟件，開發(fā)并建設(shè)了亞運(yùn)地圖網(wǎng)站，通過對(duì)網(wǎng)站的數(shù)據(jù)、功能以及部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，得出如下主要結(jié)論:

(1)采用國產(chǎn)GIS軟件，開發(fā)并實(shí)現(xiàn)類似Google Map等地圖網(wǎng)站的功能(如二三維聯(lián)動(dòng)、自駕導(dǎo)航、公交換乘、興趣點(diǎn)查詢等)是可行的;

(2)根據(jù)不同的顯示比例尺，將網(wǎng)絡(luò)電子地圖進(jìn)行離散分級(jí)顯示，并采用智能緩存技術(shù)提高網(wǎng)站用戶響應(yīng)速度的重要保障;

(3)經(jīng)過三維建模軟件渲染并用于網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布的三維電子圖片數(shù)據(jù)，一般已經(jīng)按照一定的角度進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)，因此，并不能采用預(yù)先將該圖片的像素坐標(biāo)配準(zhǔn)成實(shí)際地理坐標(biāo)的方式，而需要采用程序代碼的方法動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)二三維的聯(lián)動(dòng)。

［1］張鵬程.類似Google Maps的地圖網(wǎng)站設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)［J］.城市勘測(cè)，2009(2):69～71

［2］毛耘喆，於新國，徐漢卿.Ajax技術(shù)在湖北省動(dòng)態(tài)電子地圖網(wǎng)站中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪通報(bào)，2009(8):64～66

［3］吳增紅，陳毓芬.河南省旅游地圖網(wǎng)站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測(cè)繪科學(xué)，2008，33(1):232 ～236

［4］李英遠(yuǎn)，譚建軍，陳少沛.公交數(shù)據(jù)更新機(jī)制研究［J］.測(cè)繪科學(xué)，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(shù)據(jù)發(fā)布與多級(jí)鏈接［J］.測(cè)繪通報(bào)，2010(5):57～59