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基于WebGIS的網(wǎng)絡(luò)地理信息資源獲取與坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換技術(shù)研究：以天地圖為例

2015-12-26 06:15:08左偉,王俊友,趙海云等

測(cè)繪通報(bào) 2015年4期

引文格式：左偉，王俊友，趙海云，等. 基于WebGIS的網(wǎng)絡(luò)地理信息資源獲取與坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換技術(shù)研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(4)：122-124.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0127

基于WebGIS的網(wǎng)絡(luò)地理信息資源獲取與坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換技術(shù)研究——以天地圖為例

左偉1，2，王俊友2，趙海云3，劉曉曼4，王曉艷1

(1. 測(cè)繪出版社，北京 100045； 2. 中國(guó)地圖出版社，北京 100054； 3. 江西師范

大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，江西南昌 330022； 4. 環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心，北京 100000)

On Network Geoinformation Resources Acquisition and Coordinate Projection

Transformation Technology Based on WebGIS

——Taking Tianditu as an Example

ZUO Wei，WANG Junyou，ZHAO Haiyun，LIU Xiaoman，WANG Xiaoyan

摘要：以豐富的網(wǎng)絡(luò)地理信息資源為參考，利用WebGIS無(wú)參數(shù)投影轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過模擬—試驗(yàn)—再模擬—再試驗(yàn)，較好地解決了網(wǎng)絡(luò)地理信息資源無(wú)參數(shù)地圖投影轉(zhuǎn)換這一難題，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)地理信息的疊加解讀，為大數(shù)據(jù)時(shí)代在多源數(shù)據(jù)集成條件下獲取有用的海量地理信息提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：WebGIS；網(wǎng)絡(luò)地理信息資源；無(wú)參數(shù)地圖投影轉(zhuǎn)換；多源數(shù)據(jù)集成

中圖分類號(hào)：P208

收稿日期：2014-03-02

作者簡(jiǎn)介：左偉(1963—)，男，博士，編審，研究方向?yàn)榈貓D學(xué)理論與實(shí)踐、3S技術(shù)應(yīng)用。E-mail：zuowei@sinomaps.com

一、引言

隨著我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)地理信息資源越來(lái)越豐富，為社會(huì)各領(lǐng)域提供著精準(zhǔn)、實(shí)用、便捷的服務(wù)。但在地理信息的專業(yè)領(lǐng)域，各相關(guān)的從業(yè)部門、企事業(yè)單位不僅需要基于WebGIS的瀏覽、查詢操作，更需要獲取帶有空間地理信息的數(shù)據(jù)或其他資源，以便更好地服務(wù)于社會(huì)。然而，WebGIS的開發(fā)商往往為了自身利益的最大化，一般不向同行業(yè)的機(jī)構(gòu)開放其帶有空間地理信息的數(shù)據(jù)資源，只是提供簡(jiǎn)單瀏覽和查詢服務(wù)，這在一定程度上制約著整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。本文以天地圖WebGIS瀏覽器為例，通過制定網(wǎng)絡(luò)地理信息算法、測(cè)算大地坐標(biāo)信息、試驗(yàn)投影參數(shù)等一系列研究，并利用Java開發(fā)出一套基于WebGIS瀏覽器獲取地理信息多源數(shù)據(jù)的系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱WebGIS資源獲取器)。在天地圖范圍內(nèi)，利用WebGIS資源獲取器可以獲取任何位置、任意比例尺，且?guī)в型队皡?shù)的圖片地理信息資源，包括地圖資源、影像資源、地形資源、實(shí)時(shí)地理信息資源等。

二、網(wǎng)絡(luò)地理信息資源獲取

天地圖是國(guó)家測(cè)繪地理信息局主導(dǎo)建設(shè)的國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，是“數(shù)字中國(guó)”的重要組成部分。各類用戶可以通過天地圖的門戶網(wǎng)站進(jìn)行基于地理位置的信息瀏覽、查詢、搜索、量算，以及路線規(guī)劃等各類應(yīng)用；也可以利用服務(wù)接口調(diào)用天地圖的地理信息服務(wù)，并利用編程接口將天地圖的服務(wù)資源嵌入到已有的各類應(yīng)用系統(tǒng)(網(wǎng)站)中，以天地圖的服務(wù)為支撐開展各類增值服務(wù)與應(yīng)用，從而有效緩解地理信息資源開發(fā)利用中技術(shù)難度大、建設(shè)成本高、動(dòng)態(tài)更新難等突出問題。天地圖WebGIS瀏覽器是基于互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器使用的，無(wú)可參考的具體投影參數(shù)，如圖1所示。

圖1　天地圖Web界面

三、WebGIS資源獲取器程序開發(fā)

以筆者主持《國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)遙感監(jiān)測(cè)圖集》的編制實(shí)踐為例，圖集中的自然保護(hù)區(qū)都是大比例尺的區(qū)域，要加入相應(yīng)的基礎(chǔ)地理信息(如居民地、道路、河流、地理單元注記等)，則需要大比例尺的地圖數(shù)據(jù)。但如此大的區(qū)域目前無(wú)法得到相應(yīng)的大比例尺地圖數(shù)據(jù)，即使花費(fèi)高額的成本來(lái)購(gòu)買，某些數(shù)據(jù)也無(wú)法買到。為了解決這一難題，在過去已有Web地圖技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，筆者開發(fā)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)獲取大比例尺地圖的程序，可以實(shí)現(xiàn)GIS投影轉(zhuǎn)換和自動(dòng)匹配功能，既解決了圖集的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)源問題，也大大減少了工作量。其步驟如下：

1) 此程序應(yīng)用Java設(shè)計(jì)。

2) Java Web應(yīng)用程序中加入動(dòng)態(tài)的交互式地圖功能，以天地圖和Google Maps API實(shí)現(xiàn)Web接口，以Ajax提供與服務(wù)器端的實(shí)時(shí)交互。

3) 網(wǎng)絡(luò)地圖運(yùn)營(yíng)商服務(wù)器取圖截屏的部分JavaScript代碼如下：

!DOCTYPE HTML PUBLIC "-∥W3C∥DTD HTML 4.01

id="map" style="width: 420px; height: 420px">

四、基于WebGIS資源獲取器的網(wǎng)絡(luò)地理信息資源獲取技術(shù)分析

使用WebGIS資源獲取器，首先應(yīng)明確軟件的功能定位。大幅面截取天地圖上的地圖、衛(wèi)星影像、地形圖，拼接并存儲(chǔ)為TIF格式的圖像，同時(shí)賦予精確的投影與坐標(biāo)，并且無(wú)幅面大小限制、海量下載、無(wú)縫拼接，拼出的圖像坐標(biāo)精度很高，可滿足專業(yè)需求。經(jīng)多次試驗(yàn)查詢得知，天地圖等網(wǎng)絡(luò)地圖所使用的地圖投影被稱作Web Mercator，它與常規(guī)墨卡托投影的主要區(qū)別就是把地球模擬為球體而非橢球體，因此橢球扁率需要設(shè)置為0,坐標(biāo)系為WGS-84坐標(biāo)系。

天地圖所采用的投影是編號(hào)為EPSG:3785 的投影，該投影類似于Web Mercator投影。經(jīng)過筆者多次試驗(yàn)和分析，其代碼內(nèi)容如下：

PROJCS["Popular Visualisation CRS/Mercator",GEOGCS["Popular Visualisation CRS",DATUM；

["D_Popular_Visualisation_Datum",SPHEROID["Popular_Visualisation_Sphere",6378137,0]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT；

["Degree",0.017453292519943295]],PROJECTION["Mercator"],PARAMETER["central_meridian",0],PARAMETER["scale_factor",1],PARAMETER；

["false_easting",0],PARAMETER["false_northing",0],UNIT["Meter",1]

WebGIS資源獲取器就是利用以上程序開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)地圖實(shí)時(shí)獲取軟件，利用此軟件獲取大比例尺的綜合地理要素，并可以任意改變投影和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，極其方便出版應(yīng)用。

1) 設(shè)定截取地圖的級(jí)別，共計(jì)20個(gè)級(jí)別，級(jí)別越高，地圖信息越詳細(xì)，如圖2所示。

圖2　WebGIS資源獲取器截取網(wǎng)絡(luò)地圖(帶投影信息，設(shè)定級(jí)別 6)

2) 設(shè)定截取的范圍，有兩種方法：一種是輸入經(jīng)緯度值，另一種是在屏幕上拾取地圖范圍。

3) 開始截取和拼接工作(如果設(shè)定級(jí)別較大，則時(shí)間會(huì)較長(zhǎng))。

4) 生成GeoTIFF文件和投影文件，默認(rèn)為Web Mercator投影。

5) 在ArcGIS中加載GeoTIFF文件，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行任意投影變換，如圖3所示。

6) 在ArcGIS中加載SHP格式數(shù)據(jù)，如圖4所示，說(shuō)明WebGIS資源獲取器截取的網(wǎng)絡(luò)地圖與現(xiàn)有的帶有坐標(biāo)信息的SHP格式數(shù)據(jù)可完全匹配。

五、結(jié)論與討論

本文利用WebGIS 無(wú)參數(shù)投影轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過模擬—試驗(yàn)—再模擬—再試驗(yàn)，較好地解決了網(wǎng)絡(luò)地理信息資源無(wú)參數(shù)地圖投影轉(zhuǎn)換這一難題，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)地理信息資源帶有投影信息的獲取，研究成果在行業(yè)內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用前景。

圖3　ArcGIS中對(duì)GeoTIFF文件進(jìn)行投影變換

圖4　ArcGIS中對(duì)加載SHP數(shù)據(jù)后的疊加顯示

本文以天地圖WebGIS瀏覽器為基礎(chǔ)，通過測(cè)算大地坐標(biāo)信息、試驗(yàn)投影參數(shù)等一系列研究，利用Java開發(fā)出WebGIS資源獲取器，可以獲取任何位置、任意比例尺，且?guī)в型队皡?shù)的網(wǎng)絡(luò)地理信息資源，為大數(shù)據(jù)時(shí)代在多源數(shù)據(jù)集成條件下獲取有用的海量地理信息提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

在地理信息行業(yè)內(nèi)，由于多種因素，存在很多廣泛使用的無(wú)參數(shù)地圖投影，需要與現(xiàn)代GIS技術(shù)及數(shù)據(jù)作整合使用。本文在此方面的研究屬于試驗(yàn)性的，有一定的推廣意義，有待于理論上作進(jìn)一步的提升。

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