王銀花

（1.福建省基礎(chǔ)地理信息中心，福建 福州 350003）

矢量切片技術(shù)是當(dāng)前研究如何實(shí)現(xiàn)電子地圖快速切圖，同時(shí)又能實(shí)時(shí)更換多種符號(hào)樣式，減小數(shù)據(jù)量以及提升電子地圖交互能力的熱門技術(shù)。國(guó)內(nèi)外很多地理信息企業(yè)都開展了相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)，現(xiàn)階段比較成熟的產(chǎn)品有北京超圖股份有限公司基于MapBox MVT規(guī)范的矢量切片（.mvt）和ESRI公司研發(fā)的矢量切片包（.vptk）[1-2]。

本文詳細(xì)介紹如何利用ArcGISPro生產(chǎn)天地圖·福建電子地圖矢量切片包，通過(guò)ArcGIS Portal發(fā)布矢量切片服務(wù)，對(duì)比分析柵格瓦片和矢量切片的生產(chǎn)性能，總結(jié)電子地圖矢量切片包（.vptk）生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決辦法。

1 矢量切片技術(shù)

ArcGIS矢量切片技術(shù)原理是基于四叉樹金字塔模型，對(duì)矢量數(shù)據(jù)的描述性文件進(jìn)行切割，將用于傳輸?shù)氖噶繑?shù)據(jù)切分成小的數(shù)據(jù)單元，每個(gè)數(shù)據(jù)單元只包含一定范圍內(nèi)的要素信息，瓦片攜帶的是用于繪制的數(shù)據(jù)，而不是已經(jīng)繪制出的固定樣式的圖片[3-4]，客戶端根據(jù)地圖顯示范圍從服務(wù)器獲取相應(yīng)的矢量信息，通過(guò)讀取圖層的樣式文件在客戶端實(shí)時(shí)渲染地圖[5]，用戶可以對(duì)矢量切片做進(jìn)一步交互操作。柵格瓦片技術(shù)原理同樣是基于四叉樹金字塔模型，不同的是其將矢量數(shù)據(jù)切成不帶屬性的柵格圖片。柵格格式地圖瓦片缺乏靈活性，切片執(zhí)行后，樣式更改復(fù)雜，缺乏實(shí)時(shí)性。當(dāng)矢量數(shù)據(jù)源更新變化后，需要重新進(jìn)行電子地圖切片。柵格瓦片還缺乏交互性，用戶不能直接在地圖上點(diǎn)擊查詢數(shù)據(jù)屬性。相對(duì)于柵格地圖瓦片，矢量切片具有明顯的優(yōu)勢(shì)，包括地圖符號(hào)樣式靈活，用戶可以根據(jù)應(yīng)用需求在客戶端定制符號(hào)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)量小、切片時(shí)間短，反應(yīng)速度快，當(dāng)數(shù)據(jù)源發(fā)生變化后，可對(duì)地圖進(jìn)行快速更新。地圖可進(jìn)行無(wú)極縮放顯示，在任一顯示比例尺下都無(wú)鋸齒，顯示清晰[6]。

2 電子地圖矢量切片包的制作和服務(wù)發(fā)布流程

電子地圖矢量切片包的制作和服務(wù)發(fā)布主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、地圖符號(hào)化、地圖圖面優(yōu)化、創(chuàng)建地圖索引文件、創(chuàng)建矢量切片包和服務(wù)發(fā)布等，具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 電子地圖矢量切片制作和發(fā)布流程圖

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理是指將原始數(shù)據(jù)按類別進(jìn)行數(shù)據(jù)的分級(jí)抽稀、圖形簡(jiǎn)化、制圖綜合等處理。ArcGISPro創(chuàng)建矢量切片包的過(guò)程中，不支持點(diǎn)狀數(shù)據(jù)的自動(dòng)避讓，因此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)符號(hào)化之前，興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)需根據(jù)重要度優(yōu)先級(jí)順序按級(jí)別抽稀。另外，ArcGISPro創(chuàng)建矢量切片包的過(guò)程中，僅支持相對(duì)簡(jiǎn)單的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)，對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)過(guò)多，或者過(guò)窄的面狀數(shù)據(jù)，在創(chuàng)建矢量切片包的過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)會(huì)被抽稀，造成面狀數(shù)據(jù)不連續(xù)或者變形等問(wèn)題，因此面狀數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖綜合，節(jié)點(diǎn)過(guò)多的地方進(jìn)行簡(jiǎn)化，輪廓過(guò)窄的地方進(jìn)行適當(dāng)夸大處理。

2.2 地圖符號(hào)化

地圖符號(hào)化是地理數(shù)據(jù)符號(hào)化表達(dá)的過(guò)程。一種方式是可以利用ArcMap進(jìn)行地圖符號(hào)化，生成MXD文件，并導(dǎo)入到ArcGISPro中，導(dǎo)入以后，由于Arc-Map和ArcGISPro之間存在很多兼容性問(wèn)題，如興趣點(diǎn)符號(hào)和注記之間的距離，在ArcMap下顯示正常，在ArcGISPro顯示會(huì)出現(xiàn)符號(hào)和注記之間距離過(guò)大的問(wèn)題。因此，需要在ArcGISPro中進(jìn)行圖面顯示效果調(diào)整，并保存為aprx工程文件；另外一種方式是直接將地理數(shù)據(jù)加載到ArcGISPro進(jìn)行符號(hào)化表達(dá)。

2.3 創(chuàng)建索引文件

索引文件是矢量切片技術(shù)的關(guān)鍵，用于存儲(chǔ)圖形和原始要素的屬性信息。索引文件利用ArcGISPro工具箱中的Create Vector Tile Index生成。打開工具后如圖2所示，選擇地圖圖層，輸入索引存放地址和名稱，選擇切片方案，點(diǎn)擊運(yùn)行即可。ArcGISPro 2.2以后的版本，將生成索引文件功能嵌入至創(chuàng)建矢量切片包工具中，索引文件可以不用單獨(dú)建立，在創(chuàng)建矢量切片包的時(shí)候選擇索引模式即可。

圖2 創(chuàng)建矢量切片索引

2.4 創(chuàng)建矢量切片包

創(chuàng)建矢量切片包之前，必須給地圖填上摘要信息，否則將無(wú)法創(chuàng)建矢量切片包，填寫摘要的位置如圖3所示。摘要填寫完后，利用Create Vector Tile Package工具，如圖4所示，選擇地圖圖層，輸入索引存放地址和名稱，選擇切片方案，選擇切片比例尺范圍，選擇上一步生成的索引文件，最后填上摘要信息后點(diǎn)擊運(yùn)行即可。

圖3 地圖圖層摘要信息

圖4 創(chuàng)建矢量切片包

2.5 服務(wù)發(fā)布

矢量切片服務(wù)發(fā)布的方式比較簡(jiǎn)單，通常有2種，第一種方式只適用于vtpk包數(shù)據(jù)量小于2 G時(shí)，可以將矢量切片包拷貝至portal門戶并發(fā)布矢量切片圖層；第二種方式是使用ArcGISPro的sharepackage工具將矢量vtpk包上傳到Portal門戶中并發(fā)布矢量切片圖層[7]。

3 福建省政務(wù)版矢量切片電子地圖的制作和分析

通過(guò)對(duì)福建全省面狀數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，POI數(shù)據(jù)分層抽稀，在ArcMap中符號(hào)化后導(dǎo)入至ArcGIS Pro進(jìn)行地圖圖面調(diào)整后，按照矢量切片流程進(jìn)行地圖切片，最后發(fā)布成矢量切片圖層，如圖5所示。

圖5 福建省矢量切片電子地圖成果

對(duì)比分析相同區(qū)域內(nèi)的矢量切片成果和柵格瓦片成果，得出如表1所示的對(duì)比結(jié)果，可以看出矢量切片緩存時(shí)間少，成果數(shù)據(jù)量小，數(shù)據(jù)更新效率得到顯著提高。由于ArcGISPro軟件不支持注記的自動(dòng)避讓，因此矢量切片成果圖面注記壓蓋較多，如圖5所示。而由于ArcMap帶有注記自動(dòng)避讓規(guī)則，注記壓蓋較少，如圖6所示。綜合考慮政務(wù)版電子地圖服務(wù)對(duì)象、應(yīng)用需求、數(shù)據(jù)更新效率、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)交互功能等方面，矢量切片技術(shù)能夠達(dá)到政務(wù)版電子地圖的應(yīng)用需求，為自然資源管理工作提供最新的工作底圖數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖5 無(wú)人機(jī)影像反演LAI結(jié)果驗(yàn)證圖及精度表

圖6 福建省柵格瓦片電子地圖成果

表1 柵格瓦片與矢量切片對(duì)比分析

4 結(jié)語(yǔ)

柵格地圖瓦片雖然生產(chǎn)技術(shù)成熟，地圖圖面效果好，但是其緩存時(shí)間長(zhǎng)，存儲(chǔ)量大，更新速度已滿足不了政務(wù)服務(wù)需求，特別對(duì)于某些應(yīng)急應(yīng)用需求。矢量切片雖然在圖面效果上欠佳，但不影響使用要求，更新速度快、存儲(chǔ)要求低等明顯優(yōu)勢(shì)更能適應(yīng)政務(wù)服務(wù)需求[8]。