基于ArcMap配图的地图预生成技术在WebGIS中的应用

王永红,王 政

(1.湖南城市学院信息科学与工程学院,湖南益阳413000；2.广州奥格智能科技有限公司,广东广州510663)

基于ArcMap配图的地图预生成技术在WebGIS中的应用

王永红1,王 政2

(1.湖南城市学院信息科学与工程学院,湖南益阳413000；2.广州奥格智能科技有限公司,广东广州510663)

论述了在基于 ArcMap配图的情况下，应用地图预生成技术原理实现地图的分级切割，并借助图片的缓存机制，解决了WebGIS系统中动态生成图片速率慢、数据传输量大的问题，有效地增强了地图的发布、显示和浏览功能。

ArcMap；地图预生成；WebGIS

随着Internet技术的不断发展，利用Internet在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析功能，已经成为GIS发展的必然趋势。当前的WebGIS系统无论是采用服务器应用程序接口方法、插入法、Java互联网编程语言、ActiveX技术、或是CGI方法，都还存在一些缺陷。地图预生成技术是指应用某种机制预先将指定范围的地图按照指定尺寸（如256×256、512×512等）和指定格式 (如 gif、png等)切成若干行及列的图片的技术。此技术于2006年已经被广泛应用于公共地图服务领域，国内有名的地图网站如 51ditu、Mapbar、Mapabc、SogouMap等的WebGIS应用都是运用地图预生成技术。

1 理论基础

1.1 WebGIS概述

基于Internet的GIS，我们常称为WebGIS，这主要是由于大多数的客户端采用了WWW协议。随着技术的进步，客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是Internet GIS[1]。

与传统的GIS相比，WebGIS具有的优点为[2]：

1）有利于信息共享。扩大了数据的使用范围和利用效率；

2）信息实时性。用户可以通过浏览器实时地访问最新的数据；

3）平台无关性。无论客户端／服务器是何种机器，用户都可以对WebGIS服务器进行访问，实现远程异构数据的共享；

4）系统成本降低。WebGIS利用通用的浏览器(有的还需要一些免费的插件)进行信息发布，这样就降低了用户的经济负担，同时也使得客户端不需要维护，减少了系统的维护费用。

1.2 地图切图和地图配图

切图，是一种网页制作技术，它是将美工效果图转换为页面效果图的重要技术。切片，是切图的直接结果，切图实际上就是将图切分为一系列的切片。

地图配图，是针对在线浏览和专题标图的需要，对矢量数据、影像数据进行内容选取组合所形成的数据集，经符号化处理、图面整饰、分级缓存后形成重点突出、色彩协调、符号形象、图面美观的视屏显示地图[3]。

1.3 基于“预生成”技术的WebGIS设计

首先将部分GIS数据预先制作成静态图片，把地图矢量数据按照一定的分幅方法分割输出成PNG或者GIF图片，同时将图片方式及命名规则存储于存储介质中。当客户端用户进行地图显示查询时，可按照同样的方式到服务器上找到相应图片传输到客户端并显示在Internet浏览器上。而另一部分数据如POI，则需要按客户端请求进行动态显示[4]。

2 基于ArcMap的配图方式

ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的应用程序，具有地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑[5]。与其他配图方式切图相比，使用此配图方式切图的优点为：

1）它提供了一体化的完整地图绘制、显示、编辑和输出的集成环境，不仅可以按照要素属性编辑和表现图形，而且可以在数据视图中按照特定的符号浏览地理要素；

2）它有全面的地图符号、线形、填充和字体库，支持多种输出格式，能够进行多种方式的地图标注；

3）基于“所见即所得”的模式，与基于GeoServer配图方式相比，其符号样式配置无须再依赖于样式代码；

4）基于C/S模式切图，与基于ArcIMS(B/S)方式切图相比，其充分利用了客户端的硬件资源，提高了切图的工作效率；

5）实现了统一的配图规范，避免二次配图。

3 地图预生成技术的切图原理

3.1 设定条件[6]

1）以地图左上角为起始点，采取从左至右、从上到下的方式进行切图；

2）地图等级从 1开始、行（y）数与列 (x)数为从0开始的整数；

3）地图范围的极值用MapXmin、MapXmax、MapYm in、MapYmax表示；

4）输出范围的极值用OutXm in、OutXmax、OutYmin、OutYmax表示；

5）用XAvg表示横坐标差，YAvg表示纵坐标差；

6）用PicWidth表示图片的宽度，PicHeight表示图片的高度；

7）地图切片的命名一般采用包含地图等级、行列数的方式，如“x-y-z.gif”，其中，x和y分别表示当前切片所处的列数和行数，z表示地图等级。

3.2 地图的分级切割算法流程图

图1 分级切割算法流程图

3.3 地图分级行列数的计算

输入：地图缩放比例尺 scale，地图范围（xMin，xMax，yMin，YMax）和图片尺寸(tileWidth、tileHeight)。

输出：地图的行数rows与列数cols

式中，dpi为环境变量，即显示器的分辨率大小设置，正常情况下为96 dpi。

3.4 图片坐标文件的生成

输入：当前图片的行列对（i，j），并已知当前切割级别下的图片尺寸（tileWidth，tileHeight）。

输出：当前图片的左上角坐标（xUpLeft、yUpLeft）、X、Y方向图片像素分辨率（A、E）。

计算公式如下：

生成坐标文件如图2所示（默认旋转系数为0）。

图2 坐标记录

4 地图预生成技术在WebGIS中的应用

基于地图预生成技术的WebGIS设计模式，是当前Web地图服务商采用的主流技术。它的原理是将预先生成的地图切片放置于服务器的虚拟目录中以方便访问。在需要显示某个范围的地图时，根据坐标与图片的对应关系计算出需要哪些图片，然后借助客户端技术将需要显示的图片无缝地拼接在一起，如图3所示。

运用地图预生成技术，减少了地图实时生成的时间，提高了地图浏览的速度，在视觉上增加了用户体验，而且由于有客户端浏览器的图片缓存技术的支持，很好地缓解了中心地图服务器的压力，其商业模式与应用市场十分广阔[7]。

图3 基于切片技术的地图数据发布

5 结 语

WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最佳路径。利用基于ArcMap配图的地图预生成技术可以更灵活方便地为用户服务，降低了服务商在经济与技术上的负担，很大程度上扩大了GIS的潜在用户范围，使更多用户有了使用GIS的机会，为GIS大众化创造了条件。

[1] 邬伦.地理信息系统——方法、原理和应用[M].北京：科学出版社，2001

[2] 黄杏元,马劲松,汤勤.地理信息系统概论[M].北京：高等教育出版社，2001

[3] 国家地理信息公共服务平台公.共地理框架数据[G].电子地图数据规范

[4] 何正兴,王卫安.基于“预生成”技术的WebGIS开发研究[J].软件导刊，2009（1）:178-181

[5] 徐爱俊.WebGIS理论与实现方法浅析[J].城市勘测，2003（4）：8-12

[6] Tom Xu.基于ArcIMS的地图切图原理[J].中国地质大学（北京）土地学院，2007(1)：1-12

[7] 王永红.市(县)级地理空间信息共享服务平台研究与设计[D].昆明：昆明理工大学

Application of the Generated Map Technology in WebGIS Based on ArcMap Pictures

by WANG Yonghong

This article used the principle of the generated map technology based on ArcMap pictures to grading cut image.It used cache mechanism of pictures to solve some problems that the rate of dynamic generating picture was slower and data transmission rate was the big problems in WebGIS.This technology can improve the map issued,display and browsing.

ArcMap，the generated map，WebGIS

2011-10-09

项目来源：湖南省教育厅科技计划资助项目 (11C0252)。

P208

B

1672-4623(2012)03-0166-02

王永红，硕士，主要从事地图学与地理信息系统研究。