AutoCAD數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)的方法研究

洪　濤，譚仁春，李　寧

(昆明市測(cè)繪研究院，云南 昆明 650051)

Study on the Creating Tile Caches of ArcGIS Based on the Geo-spatial

Data from AutoCAD

HONG Tao，TAN Renchun，LI Ning

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AutoCAD數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)的方法研究

洪濤，譚仁春，李寧

(昆明市測(cè)繪研究院，云南 昆明 650051)

Study on the Creating Tile Caches of ArcGIS Based on the Geo-spatial

Data from AutoCAD

HONG Tao，TAN Renchun，LI Ning

摘要：隨著AutoCAD在各行各業(yè)應(yīng)用的普及及WebGIS應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)大，將DWG等格式的地理空間數(shù)據(jù)處理成WebGIS常用的ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)已成為GIS開發(fā)及數(shù)據(jù)處理人員經(jīng)常遇到的一項(xiàng)任務(wù)。傳統(tǒng)的處理方式不僅過(guò)程復(fù)雜，需要花費(fèi)大量的人力和物力，而且常常存在符號(hào)丟失等問(wèn)題。本文根據(jù)ArcGIS“地圖瓦片”創(chuàng)建與文件存儲(chǔ)組織規(guī)則，通過(guò)AutoCAD二次開發(fā)語(yǔ)言O(shè)bjectARX進(jìn)行了二次開發(fā)，直接在AutoCAD下實(shí)現(xiàn)了“地圖瓦片”的創(chuàng)建，極大提高了AutoCAD格式的地理空間數(shù)據(jù)創(chuàng)建“地圖瓦片”服務(wù)的效率，節(jié)省了人力和物力。應(yīng)用實(shí)踐表明，本文中的方法具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地圖瓦片；地圖緩存；ArcGIS；DWG數(shù)據(jù)

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)的快速發(fā)展，WebGIS已經(jīng)成為目前GIS系統(tǒng)的主要形式。傳統(tǒng)的WebGIS對(duì)于客戶端提交的請(qǐng)求，通常利用實(shí)時(shí)計(jì)算模式向客戶端反饋數(shù)據(jù)，如在ArcIMS地圖發(fā)布平臺(tái)下，由客戶端提交地圖請(qǐng)求，通過(guò)ArcXML與服務(wù)器端通信，服務(wù)器端接收客戶端提交的各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算生成客戶端用戶請(qǐng)求的圖形，再通過(guò)ArcXML反饋給客戶端[1]。但由于GIS中需要訪問(wèn)或處理的地理空間數(shù)據(jù)通常是海量的，即使是采用目前的高速寬帶網(wǎng)絡(luò)，上述數(shù)據(jù)處理與傳輸方式也常常需要客戶每次對(duì)自己的“地圖平移”“地圖縮放”等操作請(qǐng)求等待較長(zhǎng)甚至難以忍受的響應(yīng)時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸與瀏覽速度較慢曾一度成了WebGIS推廣應(yīng)用的重要瓶頸。

為了解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下WebGIS訪問(wèn)海量地理空間數(shù)據(jù)速度十分緩慢的問(wèn)題，地圖緩存技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。地圖緩存技術(shù)(通俗的說(shuō)法為“瓦片”技術(shù))，就是按照一定的數(shù)學(xué)規(guī)則，把地圖切成一定規(guī)格的小圖片集保存到服務(wù)器上。當(dāng)用戶通過(guò)客戶端瀏覽器訪問(wèn)地圖服務(wù)時(shí)，不是由服務(wù)器實(shí)時(shí)創(chuàng)建一幅圖片來(lái)送到客戶端，而是服務(wù)器直接返回當(dāng)前地圖坐標(biāo)區(qū)域所對(duì)應(yīng)的小“瓦片”后在客戶端拼接成地圖，這樣就可以通過(guò)降低服務(wù)器負(fù)擔(dān)來(lái)極大提升地圖瀏覽的速度[2-3]。目前，越來(lái)越多的地圖服務(wù)網(wǎng)站(如Google Maps、Microsoft Live Map、Mapbar、SogouMap、MapABC 等)都采用了這種技術(shù)來(lái)提高地圖訪問(wèn)的速度。ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)就是采用地圖緩存技術(shù)的一種空間數(shù)據(jù)服務(wù)方式，其支持的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)有WMS、WCS等。目前，它已成為WebGIS中最為常用的一種地圖服務(wù)形式。

AutoCAD以其功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，早已成為國(guó)內(nèi)外各設(shè)計(jì)領(lǐng)域采用最為廣泛的一種圖形設(shè)計(jì)軟件。這也使得目前大量需要在WebGIS下發(fā)布共享的地理空間數(shù)據(jù)(如城市總規(guī)、控規(guī)、詳規(guī)、專項(xiàng)規(guī)劃等數(shù)據(jù))是以AutoCAD的DWG文件的形式存在。由于數(shù)據(jù)格式與符號(hào)化的差異，為了保證信息不丟失，目前，由DWG數(shù)據(jù)創(chuàng)建地圖服務(wù)需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與符號(hào)化處理等工作，即需要先將DWG數(shù)據(jù)按圖層進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成ArcGIS的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，然后再對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行符號(hào)化。當(dāng)DWG數(shù)據(jù)量較大時(shí)，這種處理方式效率極低，而且還有可能存在信息丟失的可能。

為了解決AutoCAD形式的地理空間數(shù)據(jù)生成ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)所面臨的轉(zhuǎn)換處理較復(fù)雜的問(wèn)題，本文基于AutoCAD二次開發(fā)語(yǔ)言O(shè)bjectARX進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)AutoCAD下由地理空間數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)。實(shí)踐表明，本文中的方法無(wú)須進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)規(guī)范化處理與復(fù)雜的符號(hào)化過(guò)程，可以由AutoCAD數(shù)據(jù)一步自動(dòng)完成ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)的創(chuàng)建。

二、ArcGIS“地圖瓦片”創(chuàng)建與文件存儲(chǔ)組織規(guī)則

ArcGIS地圖“瓦片”創(chuàng)建與文件存儲(chǔ)組織規(guī)則為：無(wú)論哪一級(jí)ArcGIS地圖“瓦片”切片，每張小圖片都是長(zhǎng)寬相同，且大小為2N像素的正方形網(wǎng)格；每一級(jí)切片都有一個(gè)相同的切片起始點(diǎn)(該起始點(diǎn)被簡(jiǎn)稱TSO，即為圖1中的A點(diǎn))；由于每一級(jí)切圖比例尺不同，因此不同級(jí)別的瓦片對(duì)應(yīng)的實(shí)地大小范圍不同；每一級(jí)切片都以TSO為起點(diǎn)，按照該級(jí)圖片對(duì)應(yīng)的實(shí)地長(zhǎng)寬進(jìn)行行列編號(hào)，但地圖實(shí)際切片范圍為空間數(shù)據(jù)的最大范圍(切片原理如圖1所示)；所有的切片文件都以文件的方式存儲(chǔ)，一個(gè)切片服務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)文件夾(簡(jiǎn)稱“服務(wù)總文件夾”)，文件夾以地圖服務(wù)名命名；“服務(wù)總文件夾”下存放一個(gè)子文件夾(簡(jiǎn)稱“地圖文檔框架文件夾”)，該文件夾命名與地圖服務(wù)對(duì)應(yīng)的地圖文檔框架名一致；“地圖文檔框架文件夾”下存放一個(gè)命名為“_allayers” 的子文件夾和一個(gè)名為conf.xml的配置文件；conf.xml文件記錄該切片服務(wù)的切片信息，主要包括：切圖的起始點(diǎn)坐標(biāo)、各級(jí)切片的比例尺、瓦片的圖片格式、瓦片大像素大小、地圖數(shù)據(jù)的空間參考系，如地圖投影、坐標(biāo)系等[4-5]。

圖1　ArcGIS瓦片切片原理

“_allayers”文件夾下存放一系列子文件夾，每個(gè)子文件夾對(duì)應(yīng)一級(jí)切片，每個(gè)子文件夾的命名為“LXX”，第1級(jí)切片對(duì)應(yīng)的子文件夾為L(zhǎng)00，第2級(jí)切片對(duì)應(yīng)的子文件夾為L(zhǎng)01，依次類推；每個(gè)LXX文件夾下還包含一系列子文件夾，每個(gè)子文件夾對(duì)應(yīng)一行的切片，文件夾命名以“R”開頭，后面加上一個(gè)8位長(zhǎng)度的數(shù)字字符串。該8位長(zhǎng)的字符串是對(duì)應(yīng)的瓦片行號(hào)的16進(jìn)制數(shù)值。如果不足8位，左邊加0補(bǔ)齊，如第29行對(duì)應(yīng)的子文件夾命名為R0000001d。每個(gè)R文件夾下存放該行切片的瓦片文件。每個(gè)瓦片文件以字母C開頭，后面加上一個(gè)8位長(zhǎng)度的數(shù)字字符串。該8位長(zhǎng)的字符串是對(duì)應(yīng)的瓦片列號(hào)的16進(jìn)制數(shù)值。如果不足8位，左邊加0補(bǔ)齊。如第26行第29列瓦片為“...R0000001aC0000001d.png”。地圖瓦片的數(shù)據(jù)組織與命名方式如圖2所示。

圖2　ArcGIS瓦片文件組織與命名方式

三、AutoCAD下自動(dòng)創(chuàng)建ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)的方法

1. 主要實(shí)現(xiàn)原理與思路

本文提出的AutoCAD下地理空間數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)的方法主要基于AutoCAD二次開發(fā)語(yǔ)言O(shè)bjectARX進(jìn)行二次開發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其主要思路是：用戶首先指定創(chuàng)建地圖瓦片服務(wù)的坐標(biāo)原點(diǎn)TSO(x0,y0)、切圖級(jí)數(shù)N及每一級(jí)的切圖比例尺(1∶M0)、圖片的大小L0×L0(單位為像素)、圖片的屏幕分辨率d0(單位DPI)；然后基于ArcGIS“地圖瓦片”存儲(chǔ)組織規(guī)則，在AutoCAD下按照切圖比例尺從小到大的順序自動(dòng)為每個(gè)級(jí)別建立一個(gè)瓦片文件夾，第1級(jí)文件夾命名L00，第2級(jí)文件夾命名L01，依次類推。計(jì)算每一個(gè)切圖級(jí)別下所有圖片的左下角坐標(biāo)點(diǎn)Pl與右上角坐標(biāo)點(diǎn)Pr，采用AutoCAD的圖片打印輸出功能，將(Pl,Pr)對(duì)應(yīng)的矩形框范圍打印成小圖片，按照?qǐng)D片所在的行列號(hào)及ArcGIS瓦片文件組織與命名方式進(jìn)行命名。最后將生成的小圖片保存到其對(duì)應(yīng)級(jí)別的緩存文件夾中即可。

如果切圖比例尺為1∶M0、每個(gè)圖片的大小L0×L0(單位為像素)、圖片的屏幕分辨率d0(單位DPI)，則該切圖比例尺下，每個(gè)圖片對(duì)應(yīng)的實(shí)地大小為L(zhǎng)1×L1，L1(單位為m)為

L1=(0.025 4 M0·L0)/d0

則第i行第j(行列號(hào)從0開始編號(hào))圖片的左下角點(diǎn)的坐標(biāo)P1(X1,Y1)與右上角點(diǎn)的坐標(biāo)P2(X2,Y2)分別為

式中，(x0,y0)為創(chuàng)建地圖瓦片服務(wù)的起始坐標(biāo)原點(diǎn)TS0，如圖1的左上角點(diǎn)A。

2. 主要實(shí)現(xiàn)代碼

(1) 判斷當(dāng)前待打印圖片范圍內(nèi)有無(wú)圖形要素

由于程序創(chuàng)建地圖瓦片是從點(diǎn)TS0開始的，為了提高地圖瓦片生成的效率，并減少空白圖片。當(dāng)生成每個(gè)小瓦片時(shí)，需要判斷該瓦片范圍內(nèi)有無(wú)要素，如果沒(méi)有，就不生成，否則就生成。部分代碼如下：

ads_point pt1,pt2;

ads_name ssnamefilter;

long length;

pt1[X] = X1;pt1[Y] = Y1;

pt2[X] = X2;pt2[Y] = Y2;

acedSSGet(_T("C"),pt1,pt2,NULL,ssnamefilter);

acedSSLength(ssnamefilter,&length);

(2) 設(shè)置打印窗口

如果當(dāng)前范圍內(nèi)有要素，則設(shè)置打印窗口，打印生成對(duì)應(yīng)的小瓦片。

AcDbObjectId layoutId;

layoutId=pBTR->getLayoutId();

AcDbLayout*pLayout=NULL;

acdbOpenObject(pLayout,layoutId,AcDb::kForRead);

AcDbPlotSettingsValidator*pPSV;

pPSV=(AcDbPlotSettingsValidator*)acdbHostApplicationServices()->plotSettingsValidator();

AcDbPlotSettings *pPlotSettings;

pPlotSettings=newAcDbPlotSettings(pLayout->modelType());

pPlotSettings->copyFrom(pLayout);

……

pPSV->setPlotWindowArea(pPlotSettings,X1, Y1, X2, Y2);

pPSV->setPlotType(pPlotSettings,PlotType::kWindow);

pPSV->setPlotOrigin(pPlotSettings,X1, Y1);

(3) 驅(qū)動(dòng)打印，生成小瓦片

AcPlPlotEngine*pEngine=NULL;

……

const TCHAR*szDocName=acDocManager->curDocument()->fileName();

pEngine->beginDocument(plotInfo, szDocName, NULL, 1, true, goalFile);

……

pEngine->beginPage(pageInfo, plotInfo, true);

pEngine->beginGenerateGraphics();

pEngine->endGenerateGraphics();

(4) 小瓦片命名保存

根據(jù)當(dāng)前小瓦片所在的行列號(hào)，以及ArcGIS瓦片文件組織與命名方式對(duì)當(dāng)前小瓦片進(jìn)行命名。最后將生成的小瓦片保存到其對(duì)應(yīng)級(jí)別的緩存文件夾中。

當(dāng)所有級(jí)別的瓦片全部生成完畢后，就可以通過(guò)ArcGIS創(chuàng)建一個(gè)空的“地圖瓦片”服務(wù)，最后將AutoCAD下生成的地圖瓦片文件拷貝到ArcGIS Server緩存目錄下替換這個(gè)空的“地圖瓦片”緩存文件夾，這樣就實(shí)現(xiàn)了AutoCAD格式的地理空間數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

目前，在GIS開發(fā)及數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，經(jīng)常需要將AutoCAD格式的地理空間數(shù)據(jù)處理成ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)。本文針對(duì)這一需求及傳統(tǒng)處理方式存在的問(wèn)題，同時(shí)結(jié)合ArcGIS“地圖瓦片”創(chuàng)建與文件存儲(chǔ)組織規(guī)則，提出了在AutoCAD中直接由AutoCAD格式的地理空間數(shù)據(jù)創(chuàng)建“地圖瓦片”服務(wù)的方法。應(yīng)用實(shí)踐表明，本文方法極大提高了AutoCAD格式的地理空間數(shù)據(jù)創(chuàng)建“地圖瓦片”服務(wù)的效率，節(jié)省了人力和物力，值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]李海亭，費(fèi)立凡，彭清山，等.預(yù)生成思想在地理信息服務(wù)中的應(yīng)用研究[J]. 測(cè)繪信息與工程,2009，34(1)：31-32.

[2]王強(qiáng).分布式WebGIS地圖緩存策略的應(yīng)用研究[J].軟件導(dǎo)刊,2008(5)：16-18.

[3]馬維峰,王曉蕊,高松峰,等.基于服務(wù)器動(dòng)態(tài)緩存和Ajax技術(shù)的WebGIS開發(fā)[J].測(cè)繪科學(xué),2008，33(5)：204-205.

[4]郭明武,彭清山,李黎.ArcGIS Server中地圖瓦片實(shí)時(shí)在線局部更新方法研究[J]. 測(cè)繪通報(bào),2012(2)：35-38.

[5]ArcGIS Server大數(shù)據(jù)量地圖服務(wù)影像緩存建立方法初探[EB/OL].[2015-01-28].http:∥www.cnblogs.com/lovekitty/archive/2009/03/27/1423279.html.

[6]周婷婷.電子地圖局部更新方法研究[J]. 地理空間信息,2014,12(4)：162-163.

[7]孫偉，李志慶，焦孟凱，等. 瓦片地圖動(dòng)態(tài)緩存中間件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2014(1): 37-40.

[8]周沛.智能交通系統(tǒng)中的瓦片地圖技術(shù)研究與應(yīng)用[D].上海:同濟(jì)大學(xué), 2008.引文格式： 胡應(yīng)龍，陳杰. NoSQL空間數(shù)據(jù)管理在省級(jí)水利數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(12)：88-92.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.387

作者簡(jiǎn)介：洪濤(1971—)，女，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)。E-mail: 940857079@qq.com

收稿日期：2015-01-28

中圖分類號(hào)：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2015)12-0085-03

引文格式： 洪濤，譚仁春，李寧. AutoCAD數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建ArcGIS“地圖瓦片”服務(wù)的方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(12)：85-87.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.386