移动地图中的矢量瓦片组织方法研究

针对矢量数据地图发布,提出移动地图中矢量瓦片的组织方法,阐述了矢量数据的组织与管理、LOD技术和瓦片的构建、矢量瓦片地图的索引和显示.根据矢量数据的特点,确定矢量瓦片构建和存储方式,采用文件分层分级进行存储.     

分级瓦片地图自动渲染制图规则设计与实现

目前瓦片地图是最普遍的网络地图形式,该技术用金字塔模型组织的地图瓦片模式代替了传统的Web GIS地图模式,大大提高了网络地图的响应速度。网络地图现势性要求高、比例尺跨度大,这些对瓦片地图制作和更新效率提出了更高的要求。本文研究了以多比例尺矢量基础地理信息数据库为数据源,通过自动渲染技术制作分级地图瓦片的方法。该方法已在不同区域导航图瓦片试生产中得到验证和完善,形成了一整套分级瓦片地图自动渲染制图规则,实现了矢量数据到瓦片地图的自动成图,减少了人工作业量90%以上,人工作业主要用于完成数据原始错误修改、现势性更新和瓦片地图质量检查等工作。此套规则不但适用于各图种瓦片地图要素的自动渲染,其他矢量电子地图数据可视化也可参照。     

基于ArcGIS Engine的矢量数据分层分块技术研究

分层分块是当前电子地图的主要数据处理和组织方法,这种方法主要基于TMS和Google地图系列的标准对数据进行组织管理。但是基于这两种标准的瓦片模式的分层分块都是以栅格或图片的方式进行组织,缺乏对矢量数据进行分层分块的研究。在C#开发环境下,给出了基于Arc GIS Engine,按照TMS标准,对矢量数据进行分层分块的方法和步骤,并在实际项目中开发了矢量数据分层分块功能模块。     

基于矢量瓦片的矢量数据组织方法研究

针对当前矢量数据组织方法在显示效率和效果方面存在的不足,提出了一种基于矢量瓦片的矢量数据组织方法。通过建立矢量瓦片的逻辑模型和物理模型,实现了基于瓦片的矢量数据表达;结合金字塔思想,实现了基于LOD的矢量瓦片调度。应用Open Street Map路网数据进行了相关实验,结果表明,该方法在保证矢量数据精度、便于制图和交互操作特性的同时,提高了数据调度效率,是行之有效的。     

基于提升型小波变换的矢量数据渐进式传输的研究

根据网络环境下矢量数据的存储及显示特点和人们由粗到细、由总体到局部的空间信息认知规律,利用小波分析的特性,对原数据采用小波变换的方法进行分层、分块处理,然后根据用户需求,按顺序进行分块传输、分块显示,提高用户的作业响应时间,同时使用户在不增加网络流量的前提下,得到多尺度的空间矢量数据。实现空间矢量数据的渐进式网络传输。     

移动环境下基于Voronoi图的居民地自动选取研究

目前主流的移动地图多尺度表达多采用的是分级瓦片的存储方式。该方式存储数据数据结构简单,但是存在数据量大、数据冗余度高的问题。本文尝试采用一种基于矢量移动地图的多尺度表达方式,该方式采用移动终端下加载的矢量地图结合基于Voronoi图的居民地选取算法,实现移动环境下的多尺度表达。研究表明,基于矢量地图的选取算法,在减少移动地图的数据量以及数据冗余方面有一定优势。     

基于JPEG2000无损压缩的DEM网络渐进传输方法

针对网络GIS海量DEM数据与有限带宽之间的矛盾,根据DEM数据特点和网络多分辨率渐进的应用需求,提出了一种在DEM各级分辨率具有良好精度性能、基于改进的JPEG2000高效无损压缩的DEM网络渐进传输方法.选用2/6整数小波分解DEM数据,利用辖区渐进压缩方法、压缩码流的索引文件检索码流实现了DEM的渐进传输.实验证明,2/6小波比标准中的5/3小波能够更好地在每级分辨率保持原始地形精度,相比传统方法,网络渐进传输时每级分辨率传榆的数据量平均减少了90.29%.     

视觉显著性特征的矢量对象多尺度表达

针对矢量数据在网络上渐进传输中的多尺度组织问题,该文提出一种基于视觉显著性特征的多尺度增量组织和表达方法。根据人类视觉机制和矢量地图的多尺度表达特征,提出了基于视觉显著性的多尺度矢量模型,实现矢量空间要素的多尺度表达和线性序列组织。以线要素为例,讨论多尺度空间下矢量空间要素的视觉显著性和视觉信息增量变化。实验表明,本文提出的方法可以较好地改进渐进传输时矢量数据的可视化效果。     

静态多分辨率层次模型技术的研究与实践

在研究瓦片金字塔与图像压缩技术的前提下,基于线性四叉树结构,采用重采样、分层分块的方法构建了海量栅格静态多分辨率层次模型,并以该模型为基础设计实现了一个Web3DGIS平台。实验证明,该平台能够满足海量地形及影像数据的实时三维可视化要求。     

基于二叉树的矢量线状要素多分辨率表达与传输

针对目前空间数据网络传输存在用户等待时间长的问题,文章提出了一种改进的道格拉斯-普克(D-P)算法来进行线状要素的化筒方法.为了支持数据的快速导出,使用二叉树存储D-P算法的中间结果,并对二叉树进行线性化,以保证空间数据在服务器端得到有效的多分辨率组织;在此结构的基础上,设计并实现了矢量数据多分辨率渐进传输模型和策略;最后通过真实的线状道路数据,分别开展了PC客户端和移动客户端与数据服务器之间的渐进式传输实验,并引进信息熵度量开展了网络数据传输过程中地图信息量的保持分析.试验结果表明该方法能有效地改善用户的体验效果和传输效率.     

网络地图缓存技术研究与应用进展

随着网络地图服务应用的延伸及并发访问数不断增加,网络地图服务平台的性能需求越来越高。地图缓存技术有效地减轻了服务器计算负载和网络传输负担,极大地改进了客户端和服务器端的交互效率,提升了网络地图服务应用水平,改善了客户端用户体验,是网络地图服务领域的研究热点之一。但其仍存在地图缓存制作时间长、占用空间大以及瓦片数据更新困难等技术难点。本文通过对目前主流的研究成果进行整理与归纳,重点分析了地图缓存技术各个环节的研究内容和现状以及分布式环境下的地图缓存技术研究进展,挖掘出了地图缓存技术在静态缓存瓦片数据更新、静动相结合的缓存策略切换、按需切图响应效率优化、文件系统与数据库组织模型同步、混合模式存储设计、大范围瓦片数据更新以及分布式环境下的地图瓦片数据弹性存储等方面可进一步提升的研究内容和技术环节,期望为后续的研究提供参考。     

A comprehensive optimization strategy for real-time spatial feature sharing and visual analytics in cyberinfrastructure

For geospatial cyberinfrastructure-enabled web services, the ability of rapidly transmitting and sharing spatial data over the Internet plays a critical role to meet the demands of real-time change detection, response and decision-making. Especially for vector datasets which serve as irreplaceable and concrete material in data-driven geospatial applications, their rich geometry and property information facilitates the development of interactive, efficient and intelligent data analysis and visualization applications. However, the big-data issues of vector datasets have hindered their wide adoption in web services. In this research, we propose a comprehensive optimization strategy to enhance the performance of vector data transmitting and processing. This strategy combines: (1) pre- and on-the-fly generalization, which automatically determines proper simplification level through the introduction of appropriate distance tolerance speed up simplification efficiency; (2) a progressive attribute transmission method to reduce data size and, therefore, the service response time; (3) compressed data transmission and dynamic adoption of a compression method to maximize the service efficiency under different computing and network environments. A cyberinfrastructure web portal was developed for implementing the proposed technologies. After applying our optimization strategies, substantial performance enhancement is achieved. We expect this work to facilitate real-time spatial feature sharing, visual analytics and decision-making.     

面向流媒体传输的空间数据变化累积模型

将流媒体技术引入到以矢量数据为主的网络GIS传输中,其关键是建立逐级精细化的多层次表达模型,并在服务器端数据预组织上建立线性索引结构.本研究针对该目标建立一种矢量数据多重表达的新模型,即变化累积模型,认为尺度空间中从粗到细的数据表达过程是一些"变化"的累积,"变化"表现为两个连续尺度表达间的差别,通过"变化"元素的逐渐增加或减少来实现渐进传输.基于该模型对面状数据渐进式传输进行研究,将多边形分级剖分为一系列凸壳或外接矩形的基础上建立变化累积模型,通过剖分元素的组合完成渐进式流媒体传输.

Abstract：

The streaming transfer method which makes data immediately available application during the progress of transfer becomes a welcome transfer way over Web. The progressive transmission of map data provides the users witha self-adaptive strategy to access remote data. It not only speeds up the Web transfer but also offers an efficient navigation guide in information acquisition. The key technology in this transmission is the efficient multiple representation of spatial data and pre-organization on server site. This paper aims at vector data offering a new multiple representation model called changes accumulation model, which considers the spatial representation from one scale to another scale as an accumulation of set of changes. The difference between two consecutive representations is recorded in a linear index and through gradually addition or subtraction realizes the progressive transmission. As an example, the progressive transmission of area feature based on changes accumulation model is investigated in the paper. The model is built by hierarchical decomposition of polygon into series of convex hulls or bounding rectangles and through component of the decomposed elements to accomplish the progressive transmission.     

顾及地理矢量场空间变化特征的多分辨率纹理可视化方法

网络环境下海量、高维、动态、多尺度地理空间矢量场数据的在线高效可视化,一直是大规模密集矢量场数据集成与综合应用分析亟须解决的关键问题。地理矢量场数据蕴含大量非规则、多尺度、时空异质的变化特征与结构,传统矢量场纹理可视化方法,受全局统一采样密度的限制,存在典型的稠密遮挡、特征模糊的问题。针对上述问题,本文提出了一种顾及地理矢量场空间变化特征的多分辨率纹理可视化方法,引入复合信息熵定量显式描述矢量场的空间变化,以此驱动图像空间内多频噪声纹理生成、矢量场多分辨率纹理的构建与增强表达,有效克服传统纹理可视化方法的技术瓶颈。最后采用风场数据进行试验,验证了本文方法的可靠性与有效性。     

面向虚拟地球的海陆地形多尺度TIN建模及可视化方法

提出了一种面向虚拟地球的海陆地形多尺度不规则三角网（triangulated irregular network,TIN）建模及球面快速可视化方法。利用贪心插入TIN表面简化算法构建海陆地形的离线TIN金字塔,并设计了一种高效的虚拟节点结构,对各级TIN构网实施无缝分割和分层分块存储。在利用离线TIN地形金字塔实现多尺度海陆TIN地形的快速检索和三维场景生成的基础上,通过一种接边关系编解码方案实时消除TIN地形渲染时的裂缝,最终实现多尺度海陆TIN地形场景的高效可视化。实验结果表明,该方法能显著减少海面渲染所需的面片数,并实现岛礁、海岸等破碎地形的高保真度表达,有效改善了传统虚拟地球系统采用规则格网（Gird）模式绘制海陆地形导致大量几何冗余和表达失真等缺陷。     

一种网络地图风格化滤镜与中间件技术

为满足如今网络地图服务中多样化用户群对定制地图的个性化需求，弥补当前矢量绘图方法中制图表达与符号设计的局限性，本文提出了一种基于图像技术的地图风格化滤镜方法，通过图像处理管线实现用户个性化定制地图，同时该滤镜也可作为网络中间件服务于各商业地图。本文探讨了交互式地图风格化从预处理、风格化处理到输出存储的具体流程，并以水彩画风格地图的实现为例，验证了风格化滤镜对促进网络地图多样化设计的有效性。     

基于地形数据的瓦片金字塔构建与组织

首先介绍了多分辨率金字塔模型,为了实现海量地形数据的实时绘制性和多分辨率处理,提出了一种改进的瓦片金字塔构建算法,然后分析了瓦片的索引和瓦片间的拓扑关系,并对论文中算法的可行性进行了实验证明。     

Possibilities of using raster data in client‐side web maps

Companies and individual developers have recently put serious effort into improving web mapping libraries. A significant front in this development is hardware‐accelerated vector graphics. Owing to those efforts, and the continuously evolving World Wide Web, users can visualize large vector layers, and even animate them. On the other hand, this rapid development cannot be observed with raster data. There are some data abstraction libraries for reading raster files, although web mapping libraries do not use them to offer raster capabilities. Since there are no mature raster management pipelines on the web, this study explores two inherently different techniques for handling raster data. One of them uses the traditional, texture‐based method. The other is a hybrid technique rendering raster layers as vectors, overcoming some limitations of the raster model. While the traditional technique gives a smooth user experience, the hybrid method shows promising results for rendering hexagonal coverages.     

在线制图矢量数据组织模型

为了实现交互性强的实时按需在线制图,该文提出了一个基于矢量瓦片的矢量数据组织模型。依据矢量瓦片格式规范组织已有的矢量数据并生成配置文件,然后按照配置文件生成矢量瓦片并存储,为在线制图提供数据服务。实验表明,运用该模型可以实现实时按需在线制图,且渲染速度较快,渲染效果良好。