張廣春，仲偉政

(濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東 濟(jì)南 250013)

Study on the Application of Tile Map Technology Based on ArcGIS Engine

ZHANG Guangchun,ZHONG Weizheng

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基于ArcGIS Engine組件實(shí)現(xiàn)瓦片地圖的應(yīng)用

張廣春，仲偉政

(濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東 濟(jì)南 250013)

Study on the Application of Tile Map Technology Based on ArcGIS Engine

ZHANG Guangchun,ZHONG Weizheng

摘要：在桌面端，針對瓦片地圖數(shù)據(jù)存儲特點(diǎn)，采用ArcGIS Engine的自定義圖層，實(shí)現(xiàn)了瓦片地圖的動(dòng)態(tài)加載與投影；利用異步訪問技術(shù)、線程池技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器瓦片數(shù)據(jù)的訪問和本地緩存；并在濟(jì)南高新區(qū)綜合地下管線信息管理系統(tǒng)建設(shè)中進(jìn)行了具體的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：瓦片地圖；ArcGIS Engine；WebGIS

一、引言

瓦片地圖是將配置好的一定坐標(biāo)范圍的矢量地圖，按照固定的若干比例尺(瓦片級別)和指定圖片尺寸，切成若干行及列的正方形圖片，并以指定的格式保存成圖像文件，按照統(tǒng)一的命名規(guī)則和組織方式進(jìn)行存儲，形成金字塔模型的地圖圖片靜態(tài)緩存。瓦片地圖結(jié)構(gòu)如圖1所示。目前國內(nèi)對矢量地圖的切圖研究比較多[1-3]。

瓦片地圖切圖規(guī)則參考具體如下[4]：

1) 地圖瓦片分塊的起始點(diǎn)從西經(jīng)180°、北緯90°開始，向東、向南行列遞增。

2) 地圖瓦片分塊大小為256像素×256像素。

3) 地圖瓦片數(shù)據(jù)采用PNG格式。

圖1　瓦片地圖結(jié)構(gòu)

在單機(jī)運(yùn)行或局域網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)行GIS系統(tǒng)，采用地圖瓦片技術(shù)比較少。但是，隨著GIS技術(shù)的推廣，以及天地圖在全國各省市級節(jié)點(diǎn)的建立及應(yīng)用，基于GIS來實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)的系統(tǒng)越來越多，如何降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)中地理信息數(shù)據(jù)采集制作的成本，同時(shí)解決數(shù)據(jù)的安全保密及版權(quán)等問題，已經(jīng)成為目前亟須解決的問題[5-6]。

在具體的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用中，與WebGIS相比，桌面端GIS具有更豐富的功能和強(qiáng)大的分析處理能力。WebGIS盡管可以調(diào)用服務(wù)器端上的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)一定的分析功能，但是更加復(fù)雜的、專業(yè)性的分析處理，尤其是針對一些大數(shù)據(jù)量的訪問或本身具有保密性質(zhì)的業(yè)務(wù)需求應(yīng)用，還需要在本地機(jī)器處理運(yùn)行。

瓦片地圖數(shù)據(jù)在對公眾使用或應(yīng)用到具體的業(yè)務(wù)過程中時(shí)，可以先期進(jìn)行一些必要的脫密處理，把矢量地圖中一些涉及國家秘密的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和過濾。另外，瓦片地圖可以采用數(shù)字水印技術(shù)[7-9]，實(shí)現(xiàn)瓦片地圖數(shù)據(jù)版權(quán)信息的保護(hù)，在地理信息資源共享的同時(shí)，對地理信息數(shù)據(jù)的版權(quán)進(jìn)行有效的保護(hù)。

把WebGIS的瓦片地圖技術(shù)應(yīng)用到桌面端的GIS系統(tǒng)中，一方面解決了地圖數(shù)據(jù)安全保密問題，另一方面解決了業(yè)務(wù)系統(tǒng)只能運(yùn)行于局域網(wǎng)或單機(jī)上導(dǎo)致業(yè)務(wù)系統(tǒng)的底圖數(shù)據(jù)無法獲取的問題。因此，基于ArcGIS Engine組件在桌面端采用瓦片地圖技術(shù)，可以有效解決地圖數(shù)據(jù)成本和地圖數(shù)據(jù)版權(quán)保護(hù)的問題，有利于地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的推廣，且對地理信息資源的共享使用起到積極推動(dòng)作用。

二、基于瓦片地圖數(shù)據(jù)訪問設(shè)計(jì)

目前，開源社區(qū)CodePlex里的ArcBruTile項(xiàng)目，解決了在ArcMap里面實(shí)現(xiàn)OpenStreetMap、Bing、SpatialCloud等在線地圖的瀏覽，但是該開源項(xiàng)目是基于ArcMap設(shè)計(jì)的，采用的是ArcMap工具菜單的形式。本文在ArcBruTile開源項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，采用ArcGIS Engine組件實(shí)現(xiàn)了瓦片數(shù)據(jù)在線及離線模式下的訪問加載，同時(shí)支持天地圖網(wǎng)站數(shù)據(jù)訪問加載。

ArcGIS Engine中數(shù)據(jù)的加載是以圖層的方式組織的[10]，包括矢量數(shù)據(jù)圖層、柵格數(shù)據(jù)圖層等，放到地圖容器MapControl控件中。瓦片地圖數(shù)據(jù)是以PNG或JPG格式保存的柵格圖像，在地圖的繪制過程中可以按照柵格數(shù)據(jù)處理。瓦片大小以像素為單位，沒有具體的空間參照系。但在桌面GIS系統(tǒng)中，必須具有空間參照系才能和其他的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加顯示。因此瓦片地圖在加載的同時(shí)需計(jì)算瓦片柵格圖像的空間位置。本文以C#語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了TileMapLayer 類，該類繼承于ILayer、ILayer Effect等接口。TileMapLayer 類結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　TileMapLayer 類結(jié)構(gòu)

定義TileMapHelper類，實(shí)現(xiàn)依據(jù)瓦片地圖數(shù)據(jù)配置文件，結(jié)合當(dāng)前地圖訪問的MapControl空間視圖大小，計(jì)算當(dāng)前顯示的地圖瓦片數(shù)據(jù)，并從服務(wù)器端采用異步多線程方式，緩存所需要的瓦片數(shù)據(jù)。在緩存瓦片數(shù)據(jù)之前，依據(jù)當(dāng)前瓦片數(shù)據(jù)更新周期設(shè)置，更新當(dāng)前的瓦片數(shù)據(jù)，并保存到本地硬盤中。TileMapHelper類定義如圖3所示。

圖3　TileMapHelper 類結(jié)構(gòu)

TileMapLayer 類重寫了ILayer接口的Draw方法，繪制了由TileMapHelper實(shí)例返回的當(dāng)前MapControl窗口大小和地圖圖層的級數(shù)的瓦片數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了瓦片數(shù)據(jù)的加載和瀏覽。

采用ArcGIS Engine組件訪問流程如圖4所示。

圖4　ArcGIS Engine組件訪問流程

三、濟(jì)南高新區(qū)綜合地下管線信息管理系統(tǒng)建設(shè)

濟(jì)南高新區(qū)綜合地下管線信息管理系統(tǒng)建設(shè)要求系統(tǒng)運(yùn)行在用戶單位的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ArcGIS Engine組件、C#開發(fā)語言。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了濟(jì)南市瓦片地圖數(shù)據(jù)的離線加載和瀏覽，以及瓦片數(shù)據(jù)的定期更新；并在此基礎(chǔ)之上疊加了高新區(qū)綜合地下管線數(shù)據(jù)和高新區(qū)興趣點(diǎn)(POI)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)高新區(qū)綜合地下管線的管理工作，提高了高新區(qū)地下管線管理的信息化水平。

四、結(jié)束語

本文采用ArcGIS Engine組件，實(shí)現(xiàn)了桌面GIS對濟(jì)南天地圖瓦片數(shù)據(jù)的加載和瀏覽，并應(yīng)用到具體的綜合管線業(yè)務(wù)環(huán)境中，同時(shí)在系統(tǒng)中加載了興趣點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)了道路、單位和地名的查詢定位。桌面GIS實(shí)現(xiàn)瓦片地圖數(shù)據(jù)的運(yùn)用，降低了業(yè)務(wù)系統(tǒng)地理空間數(shù)據(jù)的建設(shè)成本；同時(shí)可以利用桌面GIS的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和分析能力，實(shí)現(xiàn)用戶的業(yè)務(wù)需求，具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[10]劉仁義，劉南.ArcGIS 開發(fā)寶典-從入門到精通[M].北京：科學(xué)出版社，2006：35-37.

引文格式： 張廣春，仲偉政. 基于ArcGIS Engine組件實(shí)現(xiàn)瓦片地圖的應(yīng)用[J].測繪通報(bào)，2015(3)：115-116.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0092

作者簡介：張廣春(1977—)，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)應(yīng)用開發(fā)。E-mail：zgc08@163.com

基金項(xiàng)目：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(2012-K8-17)

收稿日期：2014-02-17

中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)03-0115-02