

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文檔簡(jiǎn)介
1、Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()基于 ArcIMS 的地圖切圖原理(定范圍)一、說明此切圖原理服務(wù)于基于預(yù)生成技術(shù)的Web地圖顯示系統(tǒng),這種技術(shù)在 2006 年已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公共地圖服務(wù)領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)用戶使用較多的GoogleMaps、Microsoft Live Map、YahooMaps、51ditu、Mapbar、SogouMap等;上述系統(tǒng)的地圖固定范圍切一級(jí)一級(jí)的圖片,對(duì)于切圖之后的數(shù)據(jù)源,相應(yīng)的客戶端顯示也已經(jīng)有很多開源可用的系統(tǒng),MapEasy、OpenLayer等,這些系統(tǒng)大同小異,大多基于Javascript或Flash技術(shù),服務(wù)端系統(tǒng)則隨應(yīng)
2、用內(nèi)容千差萬別,但主要集中在位置服務(wù)(LBS),目前較為典型的應(yīng)用是路徑分析、點(diǎn)(POI)、GPS定位等。地圖的預(yù)生成將指定范圍的地圖按照指定(如 256,300等)和指定格式(如JPEG,PNG等)切成若干行及列的正方形圖片,切圖所獲得的地圖切片也叫瓦片(Tile),瓦片的獲取由ArcXML請(qǐng)求與響應(yīng)來實(shí)現(xiàn),流程如圖 1 所示。切圖只能得到二維矢量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的柵格圖,三維矢量地圖的切圖需要借助AutoCAD、3DMax等工具實(shí)現(xiàn),另有文章詳細(xì)說明。第 1 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()圖 1 ArcXML 請(qǐng)求示意切圖之前需要對(duì)某一范圍的
3、原始值進(jìn)行(借助經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)數(shù)學(xué)如進(jìn)行計(jì)算),使其長(zhǎng)高比為某一便于切圖的比例(如 3:2,2:1 等),然后從左上角(西北)開始對(duì)此固定范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),第 level 級(jí)上的切圖,后續(xù)的不同等級(jí)地圖之間采用四一張瓦片(Tile)到第 level+1 級(jí)將裂變成 4 張,這種結(jié)構(gòu)有助于切圖和顯示,但得出的地圖沒有固定的比例尺,比例尺隨地理縱坐標(biāo)變化,因此進(jìn)行地理量算時(shí)不是根據(jù)比例尺而是根據(jù)地理坐標(biāo)直接計(jì)算。切圖地圖數(shù)據(jù)源根據(jù)地理范圍采用不同的地圖投影,對(duì)于世界地圖,主要采用正圓柱、偽圓柱和多圓錐投影;對(duì)于東西延伸的中緯度地區(qū)(如與),主要采用正軸圓錐投影,如圖 2 所示。第 2 頁 共 13 頁
4、Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()圖 2 采用等距圓錐投影的地圖示意這樣使用投影的地圖數(shù)據(jù)隨著位置向兩極延伸,角度、長(zhǎng)度或面積的變形越來越大,但對(duì)于表現(xiàn)某一區(qū)域的形狀卻很有利。這也是Google、Yahoo及國(guó)內(nèi)眾多在線地圖服務(wù)的數(shù)據(jù)源投影選擇的依據(jù),如圖 3 和圖 4 所示。圖3 GoogleMaps全圖時(shí)的世界地圖第 3 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()圖 4 ArcMap 中選用 World_Mercator 投影時(shí)的世界地圖GoogleMaps即采用Mercator投影,最終的世界全圖兩極變形較大
5、,但考慮到世界上的主要都位于赤道兩側(cè)的中低緯地區(qū),所以采用這種投影是可行的。Yahoo也是如此,兩者的數(shù)據(jù)由同一家公司提供。二、約定:1、地圖等級(jí)為從 1 開始、行列數(shù)為從 0 開始的整數(shù);2、地圖范圍的極值用XMin,XMax,YMin,YMax 表示;第 4 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()用Dx 表示橫坐標(biāo)差, Dy 表示縱坐標(biāo)差;3、4、讀者具備 ArcIMS 及 ADF 的基本知識(shí)和一定的 OOP 經(jīng)驗(yàn);5、地圖瓦片名采用包含地圖等級(jí)、行列數(shù)的方式,如“zoomx_row_column”,其中 x 表示地圖等級(jí),row 和 col
6、umn 分析表示當(dāng)前瓦片所處的行數(shù)和列數(shù);6、該切圖借助MapEasy測(cè)試。三、算法流程圖 5 用于表示切某一指定級(jí)別地圖的流程。第 5 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()圖 5 地圖切圖流程第 6 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()四、地圖切片數(shù)量和比例尺1、地圖切處數(shù)量設(shè)第一個(gè)等級(jí)地圖切片的為 m 行 n 列,則第 level 級(jí)地圖切片行列數(shù)如下:行數(shù): m ´ 2 level-1 , level³ 1列數(shù): n ´ 2level-1, level
7、79; 12、比例尺設(shè) width 為根據(jù)當(dāng)前可視范圍中點(diǎn)處的緯度計(jì)算的全圖地理寬度:m),tileSize 為地圖瓦片像素大?。ㄈ?256,300 等),dpi(Dot(Per Inch)監(jiān)視器參數(shù)值(為 96),當(dāng)前級(jí)別地圖的列數(shù)為columns,則當(dāng)前可視范圍中點(diǎn)處的比例尺分母為:widthcolumns ´ tileSize ´ 2.54 ¸100dpi上式中的 2.54 表示1inch = 2.54cm ,100 表示1m = 100cm 。在較小地理范圍內(nèi)可用此比例尺代表當(dāng)前等級(jí)地圖的比例尺;而較大范圍、同一等級(jí)地圖中,比例尺隨緯度變化,此時(shí),該計(jì)算的
8、比例尺只代表當(dāng)前可視地理范圍內(nèi)的比例尺。五、地理坐標(biāo)與圖片位置正反算1、正算輸入:行列對(duì)(i , j)第 7 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January ,2 007 地質(zhì)大學(xué)()輸出 : Extent 范 圍 currentXMin, currentXMax, currentYMin,currentYMax第 level 級(jí)下第 i 行 j 列位置切片的坐標(biāo)范圍計(jì)算公式如下:Dxn ´ 2level -1currentXMin = XMin + j ´currentXMavel -1Dym ´ 2level -1currentYMin = YM
9、ax - (i + 1) ´DycurrentYMax = YMax - i ´m ´ 2level -12、反算輸入:x,y(坐標(biāo)值)輸出: i , j(圖片的行列數(shù))i = Math.FloorYMax - y ´ n ´ 2level-1 Dyj = Math.Floor x - XMin ´ m ´ 2level-1 Dx六、ArcXML請(qǐng)求內(nèi)容示例在 ArcXML 請(qǐng)求中,最基本的條件是地理范圍(ENVELOPE)和圖片(IMAGESIZE),如圖 5 所示。第 8 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom J
10、anuary, 2007 地質(zhì)大學(xué)()圖 5 ArcXML 請(qǐng)求示例服務(wù)器接收到請(qǐng)求及驗(yàn)證后會(huì)根據(jù)矢量圖生成相應(yīng)的柵格圖片,并返回生成的圖片的范圍(ENVELOPE)及文件的位置(OUTPUT),如圖 6 所示,但通過對(duì)比會(huì)發(fā)現(xiàn)返回結(jié)果中的地圖范圍與原始請(qǐng)求的范圍不同,這是因?yàn)檎?qǐng)求的地理范圍橫坐標(biāo)差與縱坐標(biāo)差比例與圖片長(zhǎng)寬比例不一致,這樣在默認(rèn)情況下服務(wù)器會(huì)根據(jù)原請(qǐng)求范圍的中心點(diǎn)進(jìn)行取舍以適應(yīng)圖片長(zhǎng)寬比(在 ArcXML 請(qǐng)求中將 reaspect 屬性設(shè)置成 false 將不必遵從這種比例,服務(wù)器將會(huì)拉伸實(shí)際的地理范圍)。第 9 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January,
11、 2007 地質(zhì)大學(xué)()圖 6ArcXML 響應(yīng)示例七、地圖切片(瓦片)顯示機(jī)制簡(jiǎn)介地圖切畢之后可將其放置于本地或服務(wù)器的虛擬目錄中以方便訪問,圖 7、圖 8 和圖 9 分別是某城市地圖切圖的結(jié)果文件列表。圖 7 地圖切片示例 1第 10 頁 共 13 頁Tom Xu:gis.tom January, 2007 地質(zhì)大學(xué)()圖 8地圖切片示例 2圖 9地圖切片示例 3在需要顯示某個(gè)范圍(Extent)的地圖時(shí),根據(jù)前述坐標(biāo)與圖片位置正反算公式即可計(jì)算出需要哪些圖片,然后借助客戶端技術(shù)將這些圖片無縫地拼接在一起,即可得到用戶所需要的地圖,如圖 10 所示。目前最主要的 Web 地圖服務(wù)商都是采用這種辦法顯示地圖,視覺上感覺是連續(xù)的地圖在都是一張張命名規(guī)則的相同的預(yù)先切圖片,雖然格式各不相同(如Jpeg、PNG 等),客戶端顯示各不相同(有基于 Javascript,有基于 Flash),但都借助預(yù)生成技術(shù)和界面友客戶端提高了地圖瀏覽速度,增加了用戶體
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