基于GIS的地图瓦片生成方法的设计与实现

【摘要】针对传统地图调用模式效率低、时效性差等问题，本文提出了一种基于GIS的地图瓦片生成方法，可将生成的瓦片地图作为背景底图，提高了地图的浏览、查询、地理分析等出图效率。经测试，该方法可实现对地图分块切割，达到了以“空间换取时间”的目标。

【关键词】地图瓦片 GIS 时效性

0引言

随着智慧城市快速推进，城市基础地理信息服务的重要性日益突出，政府相关部门非常重视地理空间信息服务工作。传统的Web GIS系统采用实时请求地图服务器工作模式，该模式极大地消耗了网络负载和服务器负载，导致时效性差、工作效率低，无法满足多用户、高并发的地理空间信息资源共享服务需求。然而，Google Maps的出现打破了人们对传统Web GIS工作模式的看法，同时也给大家提供了研究思路和解决方法。Google Maps将全球地图和影像采用特定的预切割方式进行切片，并将切好的地图图像存储在服务器上，当用户访问地图时，将从Google Maps的服务器上请求图片到本机缓存，这样就很大程度上减轻服务器压力，提高了请求数量和访问速度。鉴于此，为了提高公众服务平台空间信息资源共享的服务效率和能力，开发基于基于GIS的地图瓦片生成方法十分必要。

1地图瓦片生成方法机理

地图切片技术是目前大多数电子地图网站使用的技术，地图分块切割后将地图若干不同的瓦片组合划分不同的等级显示，再由客户端呈现出无缝拼接地图的浏览技术。地图瓦片技术将配置好的一定坐标范围的地图，按照固定的若干个瓦片级别和指定图片尺寸（如128，256像素），切成若干行及列的正方形图片，以指定的格式保存成图像文件，按一定的命名规则和组织方式存储到目录系统中或是数据库系统里，形成金字塔模型的静态地图缓存，地图切图所获得的地图切片也叫瓦片。对每个地图切片所表示的地理范围，进行下一个缩放级别的地图切片生成，直至所要表示地图的最大比例尺，形成地图切片的金字塔结构，地图切片的数量呈指数级别的增长。瓦片式地图采用金字塔结构模型如下图1所示。瓦片式地图采用多分辨率层次模型的结构，从瓦片金字塔的第一层到最后一层，地图显示的细节越来越清晰，但是地图表示的地理范围是不变的。

为了实现对GIS系统的图层信息的提取处理，首先需要参考Google Maps地图瓦片预生成技术对地图按照Google Maps标准进行切割。本文对提取的图层信息进行标准化处理后，统一存储为Google Maps格式（每个tile为256× 256像素的.png格式的图像）。本文采用预切割方式对地图进行切片，并将切好的地图图像存储在服务器上，当用户访问地图时，将从服务器上请求图片到本机缓存，这样很大程度上提高请求数量和访问速度。采用的地图转换参数标准如表1所示。

2地图瓦片生成方法设计与实现

2.1地图瓦片生成算法流程

参考GoogleMaps标准，地图瓦片生成算法流程如图2所示。

2.2地图瓦片生成方法实现结果

2.2.1代码实现

private void getWorkspace（） //建立一个工作空间

private void createDatasource（）//得到数据源

ds=workspace.getDatasources（）.open（info）//在工作空间中打开数据源。

public OneLevelMapTilesGet（int layerId，int maxLayerId，Vector v）{}//单层切图

public OneLevelMapTilesGet（int layerId，int maxLayerId，Vector v，int tag）

private void getMap（）{}从数据源中得到地图，包括加上背景图层。

DatasetVector dv =（DatasetVector）ds.getDatasets（）.get（"backColor_1"）;

name=ds.getDatasets（）.getAvailableDatasetName（"backColor"）;

dv=ds.getDatasets（）.create（newDatasetVectorInfo（name，DatasetType.REGION））;

dv為数据集向量，以上为画背景图层图形所需的必要设置。

rs.addNew（（Geometry）gr）;

rs.refresh（）;

map.getLayers（）.add（dv， true）;

将背景图层加到map中。

if（layer.getName（）.equals（"房屋@pbn-catv"））

{

GeoStyle g=new GeoStyle（）;

g.setLineColor（Color.GRAY）;

g.setLineWidth（0.1）;

LayerSettingVector lsv=new LayerSettingVector（）;

lsv.setStyle（g）;

layer.setAdditionalSetting（lsv）;

}

map.open（mapName）;//打开地图

Dimension d=newDimension（cib.getMapTileWidth（），cib.getMapTileHeight（））;

map.setImageSize（d）;

double scale=cib.getInitMapScale（）;

map.setScale（scale）;

Rectangle2D r=new Rectangle2D（cib.getMapInitPosition_Left（），cib.getMapInitPosition_Bottom（），cib.getMapInitPosition_Right（），cib.getMapInitPosition_Top（））;

map.setViewBounds（r）;

public void maptoTiles（）{}//切图。

String path=cib.getMapOutputPath（）;//图片存储路径

{map.outputMapToPNG（path+"＼＼＼＼1＼＼＼＼"+"1_0_0"， true）;//输为PNG图片

logger.info（"The 1 layer has been completed！"）;//切图完成

private void close（）{}//使用完数据源，工作空间，地图后，进行释放。

2.2.2实现结果

根据SuperMap GIS中的沈阳市地图信息，对其进行标准图片的生成，根据本文地理信息标准图片生成算法可知：当切图等级为n时，输出的图片数量是2n-1×2n-1，即当切图等级设置为3时输出的图片数量16张，以此类推。

3结论

立足有线电视网络管理中的地图调用效率低下问题，提出了一种基于GIS的地图瓦片生成算法，采用该算法可实现对地图的精细化切割，自由度较大，同时基于该算法生成的地图具有浏览、查询、地理分析等功能，极大地提高了网络管理效率，测试效果良好，能够满足有线电视网络管理需求。

参考文献：

[1]巫细波，胡伟平.Google Maps运行机制以及应用研究[J].华南师范大学（自然科学版），2009（2）：106-110 .

[2]张康寿，等.基于RIA和Web Services的WebGIS系統的开发[J].地理空间信息：2009.

[3]耿庆斋，缪纶，段媛媛，等.基于Google Maps API的地图服务系统研究及应用[J].中国水利水电科学研究院学报，2009（3）：62-66.

[4]刘冰，谢轲，陈小乐，等.基于GIS的瓦片式地图切图算法的设计与实现[J].科技信息，2011（7）：60-61.

[5]王小军，刘璐.基于ArcGIS Engine进行瓦片式切图的技术研究[J].测绘与空间地理信息， 2010（8）.

基金项目：徐州市科技计划项目（No. KC16GX038）。

作者简介：张铁（1970.12-），男，高级工程师，研究方向为网络管理.