WebGIS中矢量切图的初步研究

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1.背景

在GIS领域，金字塔技术一直是一个基础性技术,WMTS规范专门制定了针对切片请求的格式。利用这种技术，前端能够快速展现出指定级别的地图或影像。

可是，因为切图自己是一张图片，图片上看似是兴趣点的要素根本没法进行前端交互。因而，针对兴趣点等矢量数据的展现，基本原理都是先获取到矢量的地理信息（好比GeoJson），在前端绘制（内核为一个element），因而该element便能进行鼠标响应等交互了。

2.矢量数据的通常展现方法

2.1 矢量数据按需请求

根据须要，每次向服务器（好比根据地理范围、属性信息）进行请求，将请求返回的数据绘制在前端。

优势是，按需请求，数据返回量有限，单个请求效率较高。

缺点是，频繁和服务器交互，在给服务器形成巨大压力的同时，多个请求，甚至某些重复请求，都会增大前端交互耗时，下降用户体验。

2.2 矢量数据一次请求，按需展现

随着前端技术愈来愈成熟，电脑内存愈来愈大，RIA技术对矢量数据的展现作了更多的优化，其中一种经常使用方式就是矢量数据一次请求，按需展现方式。

好比如下使用LeafLet开发的例子：http://demo.qunee.com/map/LeafLet+MapABC.html

                       

查看后端请求：

 

能够看见，在页面初始化时就将全部矢量信息读取到前端，而后根据需求进行分级别聚类展现。

优势是：减小与服务端的交互，下降服务端的压力，提升用户体验。

缺点是：第一次请求返回的数据量过大，网络耗时较多，服务器在迎接第一次请求时也有至关压力，而且对客户端电脑配置有必定的依赖。

3.换一种解决思路——矢量切图

3.1 何为矢量切图

何为矢量切图呢？说直白点，就是将矢量数据以创建金字塔的方式，切割成一个一个描述性文件，好比以GeoJson格式组织或者以自定义格式组织。

这是一份矢量数据切图完后的截图：

 

文件中具体内容为geojson格式组织：

 

3.2切图工具

3.2.1商业切图工具

在最近召开的esri大会上公布的esri的一个新的亮点即是他们的arcgispro产品在支持遥感数据处理、三维高效展现外，着重强调了对矢量切图的支持。可是，目前该产品为beta版。

早前接触过苏州超擎公司，对方的产品也能支持矢量切图，而且在此基础上，对方还支持影像数据不切图压缩为流方式前端实时展现。

3.2.2 开源切图软件

目前支持矢量切图的开源软件，在网上你们比较推崇的是TileStache工具，安装这个工具比较耗费精力，如下均是该工具须要依赖的其余软件环境：

 

 

简单点说，须要配置好GDAL环境，python环境，均配置好后才可以使用。而且目前只测试了在win7上运行，在win8上便不能够。

3.3 前端支持矢量瓦片展现

目前支持矢量瓦片展现的前端有leaflet，openlayers,arcgis js4.0。

3.3.1 arcgis js4.0中的解决方案

展现例子地址为：http://basemapsbeta.arcgis.com/preview/app/index.html

 

 

其支持的矢量瓦片格式为知足Mapbox图片存储的格式（https://www.mapbox.com/）。

3.3.2leaflet中的解决方案

展现例子地址为：http://basemapsbeta.arcgis.com/preview/app/index.html

 

 

这里支持的是GeoJson格式的矢量瓦片。

4. 目前研究中发现的缺点

a.矢量切图工具只能切WGS84坐标系下的矢量图层。

b.leaflet只能加载显示能够转换为WGS84坐标系的矢量瓦片数据。

5. 优化

5.1前端支持任何坐标系下的矢量瓦片

继承已有GIS框架中的canvastilelayer，利用开源的pbf解析库，重写gettile并解析重绘。摆脱leaflet对矢量瓦片坐标系的限制。利用该方式，矢量瓦片为任何坐标系均能支持。

 

 

 

5.2前端缓存优化

将读取过的矢量瓦片以必定的缓存机制缓存至内存中，使用缓存调度算法进行调度。

6.使用场景

a.根据范围查询展现矢量数据时，能够彻底使用矢量切图。

b.根据范围和属性展现矢量数据时，能够先根据范围返回数据，在前端根据属性数据进行过滤，最后展现。

7.有待解决的地方

开源矢量切图工具目前只能切WGS84的矢量数据，将任何格式数据转换成WGS84的数据是不现实的。针对这种问题，本身开发矢量切图工具不失为一种选择。开发能够支持点数据的矢量切图工具难度不大，可是开发可以支持线和面数据的矢量切图工具则存在不小的难度。后续还需继续研究。

 

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