王永紅,王 政

(1.湖南城市學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院,湖南益陽413000；2.廣州奧格智能科技有限公司,廣東廣州510663)

基于ArcMap配圖的地圖預(yù)生成技術(shù)在WebGIS中的應(yīng)用

王永紅1,王 政2

(1.湖南城市學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院,湖南益陽413000；2.廣州奧格智能科技有限公司,廣東廣州510663)

論述了在基于 ArcMap配圖的情況下，應(yīng)用地圖預(yù)生成技術(shù)原理實現(xiàn)地圖的分級切割，并借助圖片的緩存機制，解決了WebGIS系統(tǒng)中動態(tài)生成圖片速率慢、數(shù)據(jù)傳輸量大的問題，有效地增強了地圖的發(fā)布、顯示和瀏覽功能。

ArcMap；地圖預(yù)生成；WebGIS

隨著Internet技術(shù)的不斷發(fā)展，利用Internet在Web上發(fā)布和出版空間數(shù)據(jù)，為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析功能，已經(jīng)成為GIS發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前的WebGIS系統(tǒng)無論是采用服務(wù)器應(yīng)用程序接口方法、插入法、Java互聯(lián)網(wǎng)編程語言、ActiveX技術(shù)、或是CGI方法，都還存在一些缺陷。地圖預(yù)生成技術(shù)是指應(yīng)用某種機制預(yù)先將指定范圍的地圖按照指定尺寸（如256×256、512×512等）和指定格式 (如 gif、png等)切成若干行及列的圖片的技術(shù)。此技術(shù)于2006年已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于公共地圖服務(wù)領(lǐng)域，國內(nèi)有名的地圖網(wǎng)站如 51ditu、Mapbar、Mapabc、SogouMap等的WebGIS應(yīng)用都是運用地圖預(yù)生成技術(shù)。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 WebGIS概述

基于Internet的GIS，我們常稱為WebGIS，這主要是由于大多數(shù)的客戶端采用了WWW協(xié)議。隨著技術(shù)的進(jìn)步，客戶端可能會采用新的應(yīng)用協(xié)議，因此也被認(rèn)為是Internet GIS[1]。

與傳統(tǒng)的GIS相比，WebGIS具有的優(yōu)點為[2]：

1）有利于信息共享。擴(kuò)大了數(shù)據(jù)的使用范圍和利用效率；

2）信息實時性。用戶可以通過瀏覽器實時地訪問最新的數(shù)據(jù)；

3）平臺無關(guān)性。無論客戶端／服務(wù)器是何種機器，用戶都可以對WebGIS服務(wù)器進(jìn)行訪問，實現(xiàn)遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享；

4）系統(tǒng)成本降低。WebGIS利用通用的瀏覽器(有的還需要一些免費的插件)進(jìn)行信息發(fā)布，這樣就降低了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時也使得客戶端不需要維護(hù)，減少了系統(tǒng)的維護(hù)費用。

1.2 地圖切圖和地圖配圖

切圖，是一種網(wǎng)頁制作技術(shù)，它是將美工效果圖轉(zhuǎn)換為頁面效果圖的重要技術(shù)。切片，是切圖的直接結(jié)果，切圖實際上就是將圖切分為一系列的切片。

地圖配圖，是針對在線瀏覽和專題標(biāo)圖的需要，對矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)容選取組合所形成的數(shù)據(jù)集，經(jīng)符號化處理、圖面整飾、分級緩存后形成重點突出、色彩協(xié)調(diào)、符號形象、圖面美觀的視屏顯示地圖[3]。

1.3 基于“預(yù)生成”技術(shù)的WebGIS設(shè)計

首先將部分GIS數(shù)據(jù)預(yù)先制作成靜態(tài)圖片，把地圖矢量數(shù)據(jù)按照一定的分幅方法分割輸出成PNG或者GIF圖片，同時將圖片方式及命名規(guī)則存儲于存儲介質(zhì)中。當(dāng)客戶端用戶進(jìn)行地圖顯示查詢時，可按照同樣的方式到服務(wù)器上找到相應(yīng)圖片傳輸?shù)娇蛻舳瞬@示在Internet瀏覽器上。而另一部分?jǐn)?shù)據(jù)如POI，則需要按客戶端請求進(jìn)行動態(tài)顯示[4]。

2 基于ArcMap的配圖方式

ArcMap是ArcGIS Desktop中一個主要的應(yīng)用程序，具有地圖的所有功能，包括制圖、地圖分析和編輯[5]。與其他配圖方式切圖相比，使用此配圖方式切圖的優(yōu)點為：

1）它提供了一體化的完整地圖繪制、顯示、編輯和輸出的集成環(huán)境，不僅可以按照要素屬性編輯和表現(xiàn)圖形，而且可以在數(shù)據(jù)視圖中按照特定的符號瀏覽地理要素；

2）它有全面的地圖符號、線形、填充和字體庫，支持多種輸出格式，能夠進(jìn)行多種方式的地圖標(biāo)注；

3）基于“所見即所得”的模式，與基于GeoServer配圖方式相比，其符號樣式配置無須再依賴于樣式代碼；

4）基于C/S模式切圖，與基于ArcIMS(B/S)方式切圖相比，其充分利用了客戶端的硬件資源，提高了切圖的工作效率；

5）實現(xiàn)了統(tǒng)一的配圖規(guī)范，避免二次配圖。

3 地圖預(yù)生成技術(shù)的切圖原理

3.1 設(shè)定條件[6]

1）以地圖左上角為起始點，采取從左至右、從上到下的方式進(jìn)行切圖；

2）地圖等級從 1開始、行（y）數(shù)與列 (x)數(shù)為從0開始的整數(shù)；

3）地圖范圍的極值用MapXmin、MapXmax、MapYm in、MapYmax表示；

4）輸出范圍的極值用OutXm in、OutXmax、OutYmin、OutYmax表示；

5）用XAvg表示橫坐標(biāo)差，YAvg表示縱坐標(biāo)差；

6）用PicWidth表示圖片的寬度，PicHeight表示圖片的高度；

7）地圖切片的命名一般采用包含地圖等級、行列數(shù)的方式，如“x-y-z.gif”，其中，x和y分別表示當(dāng)前切片所處的列數(shù)和行數(shù)，z表示地圖等級。

3.2 地圖的分級切割算法流程圖

圖1 分級切割算法流程圖

3.3 地圖分級行列數(shù)的計算

輸入：地圖縮放比例尺 scale，地圖范圍（xMin，xMax，yMin，YMax）和圖片尺寸(tileWidth、tileHeight)。

輸出：地圖的行數(shù)rows與列數(shù)cols

式中，dpi為環(huán)境變量，即顯示器的分辨率大小設(shè)置，正常情況下為96 dpi。

3.4 圖片坐標(biāo)文件的生成

輸入：當(dāng)前圖片的行列對（i，j），并已知當(dāng)前切割級別下的圖片尺寸（tileWidth，tileHeight）。

輸出：當(dāng)前圖片的左上角坐標(biāo)（xUpLeft、yUpLeft）、X、Y方向圖片像素分辨率（A、E）。

計算公式如下：

生成坐標(biāo)文件如圖2所示（默認(rèn)旋轉(zhuǎn)系數(shù)為0）。

圖2 坐標(biāo)記錄

4 地圖預(yù)生成技術(shù)在WebGIS中的應(yīng)用

基于地圖預(yù)生成技術(shù)的WebGIS設(shè)計模式，是當(dāng)前Web地圖服務(wù)商采用的主流技術(shù)。它的原理是將預(yù)先生成的地圖切片放置于服務(wù)器的虛擬目錄中以方便訪問。在需要顯示某個范圍的地圖時，根據(jù)坐標(biāo)與圖片的對應(yīng)關(guān)系計算出需要哪些圖片，然后借助客戶端技術(shù)將需要顯示的圖片無縫地拼接在一起，如圖3所示。

運用地圖預(yù)生成技術(shù)，減少了地圖實時生成的時間，提高了地圖瀏覽的速度，在視覺上增加了用戶體驗，而且由于有客戶端瀏覽器的圖片緩存技術(shù)的支持，很好地緩解了中心地圖服務(wù)器的壓力，其商業(yè)模式與應(yīng)用市場十分廣闊[7]。

圖3 基于切片技術(shù)的地圖數(shù)據(jù)發(fā)布

5 結(jié) 語

WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物，是實現(xiàn)GIS互操作的一條最佳路徑。利用基于ArcMap配圖的地圖預(yù)生成技術(shù)可以更靈活方便地為用戶服務(wù)，降低了服務(wù)商在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)上的負(fù)擔(dān)，很大程度上擴(kuò)大了GIS的潛在用戶范圍，使更多用戶有了使用GIS的機會，為GIS大眾化創(chuàng)造了條件。

[1] 鄔倫.地理信息系統(tǒng)——方法、原理和應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2001

[2] 黃杏元,馬勁松,湯勤.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京：高等教育出版社，2001

[3] 國家地理信息公共服務(wù)平臺公.共地理框架數(shù)據(jù)[G].電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)范

[4] 何正興,王衛(wèi)安.基于“預(yù)生成”技術(shù)的WebGIS開發(fā)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2009（1）:178-181

[5] 徐愛俊.WebGIS理論與實現(xiàn)方法淺析[J].城市勘測，2003（4）：8-12

[6] Tom Xu.基于ArcIMS的地圖切圖原理[J].中國地質(zhì)大學(xué)（北京）土地學(xué)院，2007(1)：1-12

[7] 王永紅.市(縣)級地理空間信息共享服務(wù)平臺研究與設(shè)計[D].昆明：昆明理工大學(xué)

Application of the Generated Map Technology in WebGIS Based on ArcMap Pictures

by WANG Yonghong

This article used the principle of the generated map technology based on ArcMap pictures to grading cut image.It used cache mechanism of pictures to solve some problems that the rate of dynamic generating picture was slower and data transmission rate was the big problems in WebGIS.This technology can improve the map issued,display and browsing.

ArcMap，the generated map，WebGIS

2011-10-09

項目來源：湖南省教育廳科技計劃資助項目 (11C0252)。

P208

B

1672-4623(2012)03-0166-02

王永紅，碩士，主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)研究。