网络矢量地图瓦片技术研究

随着WebGIS越来越深入人们的生活,人们对WebGIS的响应效率、交互性、渲染效果等方面的要求越来越高。现有的网络地图瓦片服务已不能完全满足人们的需求,矢量地图瓦片技术应运而生。本文主要研究了矢量瓦片的图形数据和要素数据的编码、矢量瓦片的组织存储方式并实现了对矢量瓦片的实时渲染,表明矢量地图瓦片技术克服了传统栅格瓦片的缺陷,在交互性、渲染效果及属性查询等方面具有很大的优势和很高的应用价值。     

矢量瓦片地图关键技术研究

针对栅格瓦片地图在高清屏显示、数据更新、与用户互交等方面存在的性能瓶颈,引入能解决上述问题的矢量瓦片地图。介绍矢量瓦片地图技术实现原理、数据标准,对矢量瓦片的数据组织模型、数据编码规则和地图渲染引擎的关键技术进行阐述,提出天地图·珠海提供矢量瓦片地图服务的技术思路。     

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。     

基于矢量瓦片技术的国土资源数据快速更新服务研究

互联网技术的不断发展和完善使得网络电子地图得以迅速普及。但随着地图的移动化和应用的逐渐深入,栅格地图瓦片已不能完全满足人们的需求,矢量地图瓦片技术应运而生。本文从高性能矢量数据索引、分布式瓦片服务数据存储、分级索引调度的高效渲染、数据服务联动更新4个方面展示了基于矢量地图瓦片技术的数据快速更新服务研究成果,并以广东省国土资源数据为例,验证了本文技术方法的有效性和可行性。     

矢量地图渲染技术研究

地图栅格瓦片具有更新周期长、地图风格固定、无法查询检索等缺点,为丰富地图风格、实现数据快速更新,采用基于WebGL的矢量地图服务渲染引擎,在客户端快速渲染矢量地图数据,实现了矢量地图数据的实时加载和渲染绘制,提高了地图显示效率,降低了系统响应时间,提供了风格多样的地图样式.主要从矢量地图数据组织与配置、矢量地图服务引擎和矢量地图前端渲染技术等方面展开研究,在"天地图·江苏"移动端已取得了应用成效.     

区域瓦片地图服务构建方法研究

利用开源地图渲染引擎Mapnik对四川省行政区划边界矢量数据实现了动态配图与切片,并将动态切片数据与现有四川省瓦片地图服务数据进行融合,构建了不同区域的独立瓦片地图服务,避免了重复切片并减少了瓦片冗余程度,方便了用户对不同区域地图瓦片的调用。研究成果在地质灾害管理部门得到实际应用,取得了良好效果。     

基于ArcGIS的珠海市矢量瓦片地图制作

针对栅格瓦片地图在高分辨率屏幕显示效果不佳等的问题,本文介绍了矢量瓦片地图的背景、ArcGIS矢量瓦片文件结构以及基于ArcGIS软件制作发布矢量瓦片地图技术流程,通过对比天地图珠海矢量数据制作的矢量瓦片地图和栅格瓦片地图,总结了矢量瓦片地图的特点及应用前景。     

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.     

矢量Web网络地图应用研究

矢量数据的分块组织和渐进传输是解决海量矢量数据Web应用的重要手段。针对当前大数据背景下,单一的渐进传输方法对减少数据量的效果有限,且不能满足根据可视区域进行数据传输,提出了分块渐进传输的方法,结合Google Maps瓦片切分方案对数据进行分级分块处理,得到多分辨率矢量瓦片数据,结合矢量要素的属性意义这一因子,对其进行重要性排序,分批次选取传输,然后考虑显示窗口大小的因素,在数据调用中最大限度地减少瓦片数据的拼接,提高可视化渲染效率。最后通过实验实现服务器端矢量数据的分级分块组织以及选取操作,建立数据的多分辨率表达模型,在客户端进行调度显示,形成一套矢量数据分块渐进传输体系,为矢量地图数据的Web应用提供了可借鉴方法。     

一种矢量瓦片的时序InSAR形变可视化方法

针对InSAR地面沉降数据在网络环境下实时可视化渲染速度缓慢、空间分析交互性差、时序演变难度大的问题,提出了适用于地面沉降数据空间分析和时序表达的矢量瓦片制作方法并运用矢量瓦片技术在网页端实现快速可视化:①在传统抽稀算法的基础上对矢量瓦片层级间的抽稀算法进行改进;②以时间为尺度对累计沉降量数据进行分割存储,便于多尺度、多时序对InSAR数据进行表达和分析;③以抚顺市采煤沉陷区时序InSAR累计沉降量数据为实验数据进行验证.实验表明,网页端可快速、高效、灵活地加载矢量瓦片来展示地面沉降的空间分布情况和时空变化特征.     

矢量瓦片支持下的在线交互可视化工具设计与实现

针对在线地图制图过程中不仅注重成图速度,而且兼顾可视化效果的特点,本文提出了一种面向用户的网络地图在线交互可视化方法。该方法基于矢量瓦片技术,通过WFS发布GeoJSON格式矢量数据,将数据以渐进传输的方式缓存在客户端,用户在浏览器端编辑地图符号,确定地图符号与图层参数,将矢量数据转换成地图表达。基于该方法设计的在线交互可视化工具,充分利用WebGIS系统中客户端的CPU和GPU计算资源,通过脚本语言解析用户设置的样式信息,采用WebGL技术将内存中的矢量数据渲染成图并进行动态展示,降低了数据渲染对服务器的依赖,丰富了地图表达方式。     

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。     

一种稠稀矢量瓦片的构建方法

针对矢量瓦片之间的数据不均衡影响浏览器加载与渲染效率的问题,提出了一种顾及矢量数据空间分布的矢量瓦片构建算法。首先利用平衡树的思想进行数据分割;其次构建顾及要素空间分布的稠稀瓦片并对瓦片进行编号;然后构建四维Kd树索引模型;最后开展稠稀矢量瓦片构建与可视化对比试验。试验表明,与传统格网矢量瓦片相比,稠稀矢量瓦片之间的数据量标准差较低,具有瓦片数据均衡性好、响应时间快、加载效率高等优点。     

矢量电子地图瓦片制作性能评估与应用

针对大众GIS应用与服务对在线地图表达和性能要求越来越高,矢量瓦片成为地图引擎的首选,该文从地图矢量切片模型、编码规则、技术流程与跨平台应用研究等多角度,以主流的切片工具Mapbox Studio、GeoServer、ArcGIS Pro为例,对不同的地图矢量切片方案,从自定义矢量制图、切片环境、切片机制等方面进行了定性定量对比分析。结果表明:不同切片工具由于其切片环境和机制的不同,切片效率各有不同,适用于各自不同的应用场景,为在线网络地图引擎设计、开发和应用提供了技术参考。同时,该文提出通过自定义微服务网关的方式实现多套矢量瓦片服务对应多客户端调用需求,实现矢量瓦片跨平台应用。     

基于Hadoop的地图瓦片云存储系统的设计与实现

针对集中式存储方案无法对海量地图瓦片进行有效存储和管理这一问题,基于Hadoop云计算框架,结合HBase分布式数据库、MapReduce并行计算框架和Hilbert空间填充曲线,设计实现了一种地图瓦片云存储系统。该系统在对地图瓦片提供海量存储能力的同时,还可以对瓦片数据进行快速入库和高效查询,为海量瓦片数据的存储提供了新方案。     

面向移动终端的电子地图应用框架研究

针对移动终端中在线电子地图展示不稳定、流量消耗大和离线电子地图更新难、数据无法加密等问题,提出一种基于金字塔模型的在离线一体化电子地图应用框架。通过构建在线离线的无缝切换方法,实现了在线地图的流畅浏览、离线数据的自动更新,并降低了对移动数据流量的消耗。借助SQLCipher技术实现对离线数据的加密,通过实验与Arc GIS等相关地图框架对比,所提出的框架有效降低了移动端的数据流量,提高了数据安全性,同时在网络不稳定条件下保证了地图的稳定浏览及离线数据的及时更新。     

一种矢量瓦片零水印算法

针对栅格瓦片和矢量地图的零水印算法不能完全应用于矢量瓦片的问题,提出了一种基于色彩特征的SVG矢量瓦片零水印算法:以SVG矢量瓦片的色彩分布概率为重要特征,利用变换和特定的运算将该特征嵌入原始水印图像中形成零水印。由于该算法未对矢量瓦片数据进行任何修改,常见的几何编辑、几何变换、数据压缩、坐标精度约减等不影响水印的提取;因对各色彩特征进行了一定的约简,少量实体的删减也不影响水印的提取。实验结果表明该零水印算法对矢量瓦片生成效率的影响甚少,可以为矢量瓦片版权保护相关研究提供参考。     

网络环境下矢量数据高效并行可视化方法

针对网络环境下传统的矢量地图可视化模型中矢量数据可视化效率低,地图服务器集群并行处理能力弱的难题,提出一种基于矢量数据要素空间分布的矢量数据高效并行可视化方法。研究了矢量数据空间分布信息的采集、检索和分析原理,重点阐述了矢量数据实时可视化任务的分解与并行处理流程,最终实现了矢量数据的高效并行可视化,达到了充分利用地图服务器集群中并行计算资源的目的。仿真实验结果证明,矢量数据高效并行可视化方法可以提升网络地图服务集群的并行处理能力,满足大用户量并发访问的需求。     

基于矢量瓦片的电子地图显示范围控制方法

提出一种电子地图在客户端按空间范围定制显示的方法。该方法首先对矢量数据按最小空间单元分割并赋予空间单元的代码值,客户端在进行地图渲染时,在渲染样式中添加数据过滤器,过滤器按显示范围设置空间单元编码,即可实现一套电子地图支持按多种空间范围显示的效果。以安康市矢量瓦片综合电子地图为实验数据,对该方法进行了验证,能够正确实现一套电子地图按多级、多种空间范围（如市、县/区、乡/镇）定制显示,该方法流程简单,不增加额外服务端实时运算时间。     

嵌入式Web服务器的Android空间数据离线解决方法

针对移动GIS应用商业开发组件难以进行自由定制与分发的问题,该文提出一种基于嵌入式Web服务器的Android移动端空间数据离线解决方法,该方法通过在Android设备中移植开源的NanoHTTPD服务器实现了地图瓦片服务和矢量要素服务,并通过编码读取bundle切片数据包和扩展Spatialite空间数据库的方式,解决了切片数据和矢量要素数据的存储,然后利用Webview控件内嵌HTML5页面加Leaflet地图库完成了前端功能实现,并进行了实际应用展示。该方案的实现可节省Android端移动GIS应用开发成本,具有推广意义。