兼容多GIS平臺(tái)的瓦片生成引擎關(guān)鍵技術(shù)研究

張曉曉+龐婷

摘要：通過(guò)對(duì)現(xiàn)有廣電系統(tǒng)內(nèi)各地區(qū)網(wǎng)管系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)兼容多GIS平臺(tái)的瓦片生成引擎系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)各地區(qū)網(wǎng)管系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行服務(wù)設(shè)計(jì)，通過(guò)Web Service方式向外發(fā)布，將各地區(qū)網(wǎng)管系統(tǒng)內(nèi)GIS平臺(tái)的圖層數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS平臺(tái)使用的透明性，為上層網(wǎng)管系統(tǒng)及其他服務(wù)提供統(tǒng)一的接口。

關(guān)鍵詞：地圖切片；Web Service；多GIS平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）29-0229-02

Abstract： Based on the analysis of the network management system in the existing radio and television system， the tile generation engine system compatible with multi GIS platform is designed and implemented. The system is designed according to the actual situation of network management system in all regions， through the Web Service publication， the layer data of the GIS platform in each area network management system is integrated to achieve the transparency of the GIS platform， which provides a unifiled interface for the upper network management system and other sevices.

Key words： Map tiles；Web Service； multi GIS platform

1 背景

GIS具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理與分析能力、信息可視化的巨大優(yōu)勢(shì)。廣電領(lǐng)域中，大量的數(shù)據(jù)包含有地理的成分[1]。因此，廣電資源管理中GIS的需求非常大。而廣電領(lǐng)域所使用的GIS是用SuperMap、ArcGIS等平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)的，地圖背景信息動(dòng)態(tài)加載，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)。為提高加載性能，本文設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了兼容多GIS平臺(tái)的瓦片生成引擎。通過(guò)該引擎可以將第三方地圖供應(yīng)商的圖形資源轉(zhuǎn)換成可在業(yè)務(wù)保障系統(tǒng)范圍內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，提高地圖資源的利用率。

2 瓦片生成引擎的設(shè)計(jì)

2.1 瓦片生成引擎的結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)環(huán)境

根據(jù)引擎開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)用程序?qū)ο鄳?yīng)數(shù)據(jù)信息的處理過(guò)程，把整個(gè)引擎分為兩個(gè)部分：接口部分和核心部分，如圖1所示，這兩部分是上下層的關(guān)系，即通過(guò)接口部分輸入的數(shù)據(jù)信息，需要通過(guò)核心部分的處理，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)特定GIS系統(tǒng)的圖層信息標(biāo)準(zhǔn)化處理。其中，多GIS平臺(tái)接口模塊實(shí)現(xiàn)了總控系統(tǒng)與不同GIS平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)通信功能。

瓦片生成引擎以開(kāi)源軟件Eclipse為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用 Supermap、ArcGIS、Microstation的開(kāi)發(fā)包并采用OSGi架構(gòu)來(lái)開(kāi)發(fā)，同時(shí)運(yùn)用Java相關(guān)知識(shí)構(gòu)建開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，客戶端用Flex語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)。

2.2 瓦片切割引擎的功能設(shè)計(jì)

本文以SuperMap和ArcGIS等平臺(tái)為樣本，對(duì)現(xiàn)有廣電系統(tǒng)使用的各種GIS平臺(tái)軟件進(jìn)行分析，通過(guò)分析各GIS平臺(tái)提供的API接口，實(shí)現(xiàn)圖層信息標(biāo)準(zhǔn)化處理模塊。通過(guò)API接口函數(shù)訪問(wèn)各平臺(tái)，輸出Googel Map格式的圖像文件資源，客戶端使用。瓦片生成引擎主要分為三個(gè)模塊： 切圖模塊、切圖配置模塊和瓦片資源庫(kù)模塊。詳細(xì)功能如下：

1） 輸入模塊：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS平臺(tái)現(xiàn)有的API進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的對(duì)外接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)各GIS平臺(tái)使用的透明性；該模塊為背景地理圖片信息的輸入模塊。

2） 切圖模塊：是主要的模塊，可以通過(guò)此模塊與已有不同GIS服務(wù)器進(jìn)行連接，從GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)出地圖切片文件；并將地圖切片文件存儲(chǔ)到服務(wù)器上供客戶端使用。本模塊只從GIS系統(tǒng)中獲得數(shù)據(jù)，不對(duì)GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)修改。

3） 切圖配置模塊：該模塊為用戶提供管理和同步GIS信息的界面。該界面采用Flex設(shè)計(jì)，可選擇各種切圖所需的地圖信息，并能實(shí)時(shí)追蹤瓦片生成和上傳過(guò)程中的各種信息，在瓦片生成后自動(dòng)調(diào)用上傳功能。

4） 瓦片資源庫(kù)模塊：以資源服務(wù)方式對(duì)外提供基礎(chǔ)地理信息圖片服務(wù)，本模塊以簡(jiǎn)單的接口提供圖層資源信息，避免在瀏覽器端或客戶端作過(guò)于復(fù)雜的圖層繪制工作。該模塊把切圖模塊經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理過(guò)的切片信息通過(guò)FTP協(xié)議并采用斷點(diǎn)續(xù)傳方式上傳至瓦片存儲(chǔ)服務(wù)器中，保證了圖片上傳的準(zhǔn)確性。

3 地圖瓦片參數(shù)解析

3.1 瓦片大小及命名規(guī)則

在不同的地圖分辨率下，通過(guò)切割的方式將地圖劃分為像素為256*256的地圖單元，劃分成的每一塊地圖單元稱為地圖瓦片。實(shí)現(xiàn)地圖切片與其真實(shí)地理坐標(biāo)之間的相互換算是其他方面工作的前提和基礎(chǔ)[2]。為了組織如此多的地圖瓦片，地圖是用來(lái)一個(gè)簡(jiǎn)單的坐標(biāo)系統(tǒng)。每個(gè)瓦片都有一個(gè)level來(lái)表示其縮放級(jí)別，還有一個(gè)row和一個(gè)column來(lái)表示該瓦片在當(dāng)前縮放級(jí)別下的網(wǎng)格內(nèi)的位置。因此，瓦片的命名采用level_row_column的形式命名，并且生成的瓦片會(huì)放在level命名的文件夾中。其中，level表示地圖的級(jí)別， row表示瓦片的橫向索引，起始位置為最左邊，數(shù)值為0，向右+1遞增。column表示瓦片的縱向索引，起始位置為最上面，數(shù)值為0，向下+1遞增。

3.2 瓦片存儲(chǔ)格式endprint

由于瓦片數(shù)量是隨縮放級(jí)別按指數(shù)增長(zhǎng)的，因此每提高一個(gè)縮放級(jí)別會(huì)增加大量的地圖細(xì)節(jié)，同時(shí)為了應(yīng)付越來(lái)越多的瓦片，對(duì)帶寬和存儲(chǔ)空間的需求也會(huì)相應(yīng)增加。對(duì)圖像進(jìn)行壓縮是一種節(jié)省空間開(kāi)支的有效方法 [3]。

常用的地圖瓦片格式有JPEG和PNG兩種。PNG是目前保證最不失真的格式，它能把圖像文件壓縮到極限以利于網(wǎng)絡(luò)傳輸，但又能保留所有與圖像品質(zhì)有關(guān)的信息。同時(shí)PNG支持透明圖像的制作，可讓圖像和網(wǎng)頁(yè)背景和諧地融合在一起。

根據(jù)透明度和色度PNG圖片分為PNG8、PNG24、PNG32三種格式。通過(guò)表對(duì)圖片格式的比較，選擇地圖切片保存為PNG32格式，滿足地圖切片壓縮質(zhì)量、瀏覽器兼容等條件，達(dá)到地圖顯示的良好效果[4]。瓦片存儲(chǔ)格式比較如表1所示。

4 瓦片生成引擎測(cè)試與分析

配置模塊采用FLex設(shè)計(jì)了界面友好的Flex客戶端界面如圖2所示，可以選擇切圖所需的地圖信息并可對(duì)切圖參數(shù)進(jìn)行配置。該模塊通過(guò)Web Service方式調(diào)用切圖模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)配置信息的瀏覽及修改、初始圖預(yù)覽及運(yùn)行狀態(tài)查看等操作。同時(shí)該模塊對(duì)外提供圖層管理的功能，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行添加和刪除圖層以控制地圖圖層的顯示與隱藏。

基于FLex的客戶端將切圖等級(jí)為2的請(qǐng)求寫入配置文件中，點(diǎn)擊開(kāi)始切圖調(diào)用瓦片生成引擎，利用瓦片生成算法將生成的瓦片上傳至指定的目錄下。由算法可知，生成的瓦片數(shù)量為4張。切圖等級(jí)2時(shí)的結(jié)果如圖3所示。

圖4是一張完整的地圖，圖3是切圖等級(jí)為2時(shí)GIS Map Service模塊生成的4張瓦片，通過(guò)4張瓦片的拼合對(duì)比驗(yàn)證了輸出瓦片的正確性。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用GIS系統(tǒng)管理廣電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源，可以提高用戶的滿意度。針對(duì)各地廣電系統(tǒng)所應(yīng)用不同的GIS平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行整合兼容，使得不同地區(qū)、不同GIS平臺(tái)的有線電視部門可以統(tǒng)一使用本系統(tǒng)。本文利用瓦片生成引擎生成地圖瓦片，提高了圖片資源的訪問(wèn)速度。

參考文獻(xiàn)：

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