CN102609517A

CN102609517A - 一种矢量地图在线式综合服务方法及其系统

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Publication number: CN102609517A
Application number: CN2012100279769A
Authority: CN
Inventors: 艾廷华; 成晓强; 张翔; 李精忠; 周启
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: CN102609517B

Abstract

本发明涉及一种矢量地图在线式综合服务方法及其系统。系统采取B/S架构，分为客户端和服务器端两部分，客户端主要包括的功能：数据上传，综合参数设置，综合结果评价，综合数据下载，综合图层管理，地图浏览等。服务器端主要是三个组成模块：数据分析服务，地图综合服务和地图绘制服务。本发明具有如下优点：拥有适宜在线式处理具有快速响应的图形综合算法，并且能够实现矢量地图点、线、面目标的化简、光滑、聚合、融合、降维、夸大、移位等操作，可精确控制综合程度实现综合操作效果的即时可视化并有对应的综合结果评价，能够接纳业界主流GIS数据格式的数据引擎，并建立了一种高效的Web空间数据可视化技术架构。

Description

一种矢量地图在线式综合服务方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种地图在线式综合服务方法及其系统，尤其是涉及一种矢量地图在线式综合服务方法及其系统。

背景技术

传统的地图综合是将大比例尺地图缩编为小比例尺地图的过程，是地图学的核心问题。在数字环境下，地图综合的自动实现技术（地图自动综合）一直是GIS和地图制图领域的研究热点。地图自动综合隶属于空间数据处理和变换，是GIS数据处理、空间分析、可视化以及地图生产中不可或缺的部分，其不但改进了传统地图的制作流程和工艺，也在多尺度数据库建库和更新，空间数据挖掘等中扮演重要角色。

国内外已有许多提供地图综合功能的专业制图软件，如ASTRA，CHANGE和GenTool等，ESRI和Intergraph的GIS平台软件中也有简单的地图综合模块。虽然这些软件和模块功能强大，但仅仅适合专业用户使用：其中的地图综合功能较为专业，界面设计复杂，操作过程繁琐，要求具备相应的背景知识和操作经验，普通的GIS用户难以胜任；同时软件的购置、安装、培训、维护和更新都需专业人员完成，成本高，周期长。一般用户只能望而却步。对于偶尔需要借助地图综合处理数据或进行空间分析的非专业用户而言，不可能去购买相应软件模块并花费大量时间去学习地图综合知识和软件使用技术。各个领域部门应用GIS的侧重点有所不同，对地图综合的需求也不一致，要求每个部门都购买地图综合软件和培养专业人员既不现实也不合理。所以，需要一种可以简单，方便，快捷的提供地图综合功能的方法，来满足不同层次的需求。

Web程序有着按需服务，无需部署，永久在线，自动更新的优点，可以解决桌面软件安装、部署和更新中存在的问题。客户端（RIA）和服务器端（云计算）技术逐渐成熟，越来越多的应用被部署在云端，用户通过RIA客户端即可轻松快捷的访问到所需服务。空间信息领域已有许多服务应用基于此模式实现，如网络地图服务（WMS）、网络要素服务（WFS）及网络处理服务（WPS）。地图综合本质上是空间数据处理，也可以同网络处理服务（Web Processing Service）一样，以服务的形式放在服务器端，让用户通过Web直接访问地图综合功能。但地图综合与Web的无缝集成还有一系列问题需要解决。

Web环境的分布式特征及网络传输中不可预见的各种问题，使得Web应用的设计和实现较桌面软件要复杂许多。离线环境下的地图综合，空间数据和综合软件均在本地，综合软件直接访问本地磁盘上的空间数据，速度快且较为稳定。而Web环境下，软件界面同功能分离，功能同数据分离，地图综合功能在服务器，界面和数据在客户端，要实现地图综合功能，需要解决以下关键问题：

1．专业性强的地图综合功能要在Web环境下找到适宜用户使用的操作

形式

2．何种地图综合算法可通过Web发布，不同算法的操作形式是否一致，

如何在网络平台下构建适于进行地图综合操作的环境

3．如何解决客户端上传数据的不确定性。

4．如何避开大数据量的矢量数据传输。

5．怎样提高地图综合功能的互操作性。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种拥有适宜在线式处理具有快速响应的图形综合算法，并且能够实现矢量地图点、线、面目标的化简、光滑、聚合、融合、降维、夸大、移位等操作，可精确控制综合程度的一种矢量地图在线式综合服务方法及其系统。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的等的技术问题；提供了一种实现综合操作效果的即时可视化并有对应的综合结果评价，能够接纳业界主流GIS数据格式的数据引擎，并建立了一种高效的Web空间数据可视化技术架构的一种矢量地图在线式综合服务方法及其系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，用户通过客户端的数据上传以及请求在线数据服务模块将数据上传至服务器端的数据库；

步骤2，服务器端的数据分析服务模块分析用户提交的数据，进行数据质量检查，若满足条件则进行数据预处理，并执行步骤3，否则直接返回，不予处理；

步骤3，客户端的综合参数设置模块收到数据分析服务模块的数据预处理结束信号，通知用户进行综合参数设置，用户通过综合参数设置模块设定综合参数；

步骤4，服务器端的地图综合服务模块接收到综合参数设置模块发送的综合参数，并根据用户设定的综合参数进行地图综合操作；

步骤5，服务器端的地图绘制服务模块将步骤4完成的数据进行绘制，生成地图服务或者要素服务。

本发明创造性的借助COM，WebService技术及开源软件OGR，MapServer和OpenLayers实现了上述步骤，并解决了背景技术中的关键问题：

1.使用COM组件封装地图综合算法，算法执行效率高，其优点更在于

可以将基础的几何图形处理，普通的空间数据诊断预处理，面向对象的地理实体操作，顾及上下文的数据处理流程等不同层次的地图综合算法集成整合起来，为复杂地图综合算法在网络的发布打下了坚实基础。

2.以WebService的形式发布地图综合服务API，实现了系统中核心的地图综合功能，也解决了不同平台调用地图综合功能的互操作问题

3.利用MapServer + Openlayers搭建了一个高效的网络地图架构，解决了在线地图综合中的动态可视化问题，将矢量数据的传输限制在数据上传下载两个步骤。通过传输服务器端动态绘制的地图切片，既满足用户地图综合操作交互过程中需反复尝试不同参数并查看综合结果的需求，也极大减少了往来传输的数据量，提升了用户体验。

4.在网络平台下构建了适宜进行地图综合操作的环境。

1）区分资料层与综合图层。只有位于综合层上的目标才能实施化简合并等综合操作，资料层可见不可操作，作为综合图层提取数据的来源，两层之间的图形数据可反复的提上提下，多次的选取与删除。两层数据的存在，可让作业员根据综合前后的差异判断综合的程度是否合适，目标选取是否体现地理分布特征。注记、符号可以根据综合前后比例尺设置大小差异的显示，可表达出空间的拥挤，辅助决策，正确反映密度对比。

2）简单综合指标控制综合操作。地图综合是尺度相关的，综合结果应该是特定比例尺的数据。服务器端的综合功能要提供尽可能少，意义明确，易于理解的综合指标，客户端可以通过调整该些指标来控制地图综合的程度，生成不同尺度的空间数据。实时修改指标后，对综合结果即刻产生影响。系统综合操作可反复进行，对某个综合指标得到结果不满意时，删除综合结果，重新从底图层选取目标重新进行综合。用户若需处理数据，则通过Web浏览器上传数据至服务器，经过简单的在线交互操作，下载处理完成的数据即可。用户若要在其他应用中集成尺度变换功能，在客户端调用系统开放的Web API即可通

过这种方式，有望推进网络地图自适应显示与渐进式传输问题的解决。

在上述的一种矢量地图在线式综合服务方法，所述步骤2中，数据质量检查，包括数据的精度以及正确性，具体是：数据图属一致性、数据拓扑一致性、数据完备性、数据完备性、数学精度、属性精度以及元数据信息。

在上述的一种矢量地图在线式综合服务方法，所述的步骤3中，综合参数设置模块设定综合参数包括以下步骤：

步骤3.1，指定地理语义，包括水系包括海洋和陆地水系、地貌、土质与植被、居民点、交通与通讯网、政治与行政区划及其中心，所述水系包括海洋和陆地水系；

步骤3.2，指定源比例尺、目标比例尺；根据源/目标比例尺以及图层语义，给出推荐的综合算法列表以及每个算法对应的参数列表；

步骤3.3，从资料层选取待综合目标到当前操作的综合层上，并选定综

合算法，设定综合参量，并向服务器端提交综合资料层名称、选取条件、综合算法、综合参量信息。

在上述的一种矢量地图在线式综合服务方法，所述的步骤4中，服务器端的地图综合服务模块包括：地图综合服务发布单元、综合服务发现单元、以及综合服务绑定与交互单元；

所述地图综合服务发布单元包括：

一地图综合算法组件：集成若干供用户实时调用地图综合算法，并能扩充综合算法，算法组件能够被主流编程语言调用；

一地图综合服务API组件：基于.net框架的Web Service，将上述算法组件功能在Web层面上实现平台、组件模型和编程语言的独立。

在上述的一种矢量地图在线式综合服务方法，所述服务器端的地图综合服务模块包括以下操作步骤：

地图综合服务发布单元进行的地图综合服务发布步骤：

步骤A1,生成接口描述：用WSDL来描述组件中封装的地图综合算法的调用接口，包括地图综合算法的参数和服务的访问地址及相关参数；

步骤A2,Web地图综合服务发布：地图综合服务API组件服务提供者将服务注册到中心注册服务器上，用户能够集中访问服务列表；

综合服务发现单元进行的综合服务的发现步骤：

步骤B1,用户通过数据上传以及请求在线数据服务模块向注册服务器提出请求，获得服务列表；

步骤B2,查找特定的地图综合服务；

步骤B3,获得WSDL 规范的接口描述，在客户端插件自动生成综合

服务的调用接口；

以及综合服务绑定与交互单元进行的综合服务的绑定与交互步骤：

步骤C1,通过注册服务自动定位地图综合服务终端，进行绑定；

步骤C2,向服务方传输参数和待处理的数据，等待其返回处理结果。

在上述的一种矢量地图在线式综合服务方法，所述服务器端还包括一个综合评价步骤，即由地图综合服务模块对完成步骤4的综合结果后进行相邻协调关系处理，包括要素体系内的关系处理，和与其他要素类的关系处理，并计算综合结果的评价指标，并将该指标生成临时层，放入数据库供用户调用查看；所述客户端还包括一个综合结果评价查看步骤，即用户通过客户端的综合结果评价模块查看综合结果的评价指标。

在上述的一种矢量地图在线式综合服务方法，更包括一个数据下载步骤以及地图浏览步骤；所述数据下载步骤包括用户通过客户端的综合数据下载模块将步骤5完成的地图数据下载至用户客户端；所述地图浏览步骤包括用户通过客户端的地图浏览模块浏览已经下载的地图数据。

在上述的一种矢量地图在线式综合服务方法，更包括由客户端的综合图层管理模块完成的图层管理步骤：即

在所述步骤3中：用户设置地图综合参数时，

步骤8.11，从候选资料图层中选择待处理的图层；

步骤8.12，建立与资料层对应的综合层；

步骤8.13，用户将待处理要素从资料层提取到综合层中；

步骤8.14，在用户提交设置信息时，将综合层中的要素发送至服务器

端；

在所述步骤4中：在地图综合结果返回之后：

步骤8.21，将地图综合结果绘制在综合层中；

步骤8.22，综合层与地图层叠加显示，并可以调节透明度，符号表达等信息，方便用户对比处理之前数据和处理之后的结果。

一种使用矢量地图在线式综合服务方法的系统，其特征在于，包括服务器端以及客户端；所述服务器端包括依次相连的数据分析服务模块、地图综合服务模块以及地图绘制服务模块；所述地图综合服务模块包括地图综合服务发布单元、综合服务发现单元、以及综合服务绑定与交互单元；所述地图综合服务发布单元包括地图综合算法-封装组件以及地图综合服务API组件；所述客户端包括依次相连的数据上传以及请求在线数据服务模块、综合参数设置模块、综合结果评价模块、综合数据下载模块、综合图层管理模块以及地图浏览模块。

因此，本发明具有如下优点：1.既可以实现为数据处理的工具，也可以集成到网络地图和空间信息服务中，服务于地图自适应缩放与矢量数据渐进式传输；2.通过Web浏览器就能直接访问到地图综合功能，且Web软件按需服务，付费即用，永久在线，持续更新；3.拥有适宜在线式处理具有快速响应的图形综合算法，并且能够实现矢量地图点、线、面目标的化简、光滑、聚合、融合、降维、夸大、移位等操作，可精确控制综合程度实现综合操作效果的即时可视化并有对应的综合结果评价，4.能够接纳业界主流GIS数据格式的数据引擎，并建立了一种高效的Web空间数据可视化技术架构。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是图1中地图综合服务模块的结构示意图。

图3是本发明中地图综合服务模块的内部结构示意图。

图4是本发明中WebService与地图综合算法结合技术路线示意图。

图5是本发明工作流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，本发明借鉴桌面地图综合软件的操作流程，设计了Web环境下实现地图自动综合的技术流程。该流程基于客户端/服务器（B/S）架构。首先需要介绍的是：本发明分为客户端和服务器端两部分，客户端是系统的用户界面，主要负责用户与系统的交互操作。客户端首先建立起了完整的综合环境，包括综合层，资料层的区分，综合方法的选取，综合参数设置等。采用服务器端地图绘制，客户端贴图模式，小数据量可在客户端动态绘制，可以实现图层动态生成，透明叠置，切片缓存的功能，且效果较好，达到辅助用户决策的目的。

服务器端主要是三个组成模块：数据分析服务，地图综合服务和地图绘制服务。数据分析服务是对用户上传或请求的网络数据进行格式、坐标、文件大小、要素数量、要素间关系等方面的诊断分析并进行相应的预处理。地图综合服务是将地图综合算法封装成基于SOAP的web服务。地图可视化服务是对综合前后数据按照用户请求进行动态的地图绘制。系统用开源的地图服务器MapServer实现地图可视化服务。系统包含多种高质量地图综合算法，且能满足实时响应的要求。基于WebService将地图综合算法发布为开放的地图综合服务，可集成到其他系统中。RIA技术则保证了终端用户拥有良好的操作体验。

本发明的工作流程包括以下步骤：

步骤2，服务器端的数据分析服务模块将数据从数据库中提出并分析用户提交的数据，进行数据质量检查，若满足条件则进行数据预处理，并执行步骤3，否则直接返回，不予处理；数据质量检查，包括数据的精度以及正确性，具体是：数据图属一致性、数据拓扑一致性、数据完备性、数据完备性、数学精度、属性精度以及元数据信息；

步骤3，客户端的综合参数设置模块收到数据分析服务模块的数据预处理结束信号，通知用户进行综合参数设置，用户通过综合参数设置模块设定综合参数；综合参数设置模块设定综合参数包括以下步骤：

步骤3.1，指定地理语义，包括水系、居民地、道路、地貌、植被；

步骤4，服务器端的地图综合服务模块接收到综合参数设置模块发送的综合参数，并根据用户设定的综合参数进行地图综合操作；服务器端的地图综合服务模块包括：地图综合服务发布单元、综合服务发现单元、以及综合服务绑定与交互单元；地图综合服务发布单元包括：

一地图综合算法COM封装组件（在本实施例中，地图综合算法封装组件采用COM封装的方式）：集成若干供用户实时调用地图综合算法，并能扩充综合算法，算法封装在COM组件封装单元内，并能够被主流编程语言调用；

一地图综合服务API组件：基于.net框架的Web Service，将上述COM组件功能在Web层面上实现平台、组件模型和编程语言的独立。

地图综合服务模块包括以下操作步骤：

地图综合服务发布单元进行的地图综合服务发布步骤：

步骤A1,生成接口描述：地图综合算法COM封装组件用WSDL来描述COM组件中封装的地图综合算法的调用接口，包括地图综合算法的参数和服务的访问地址及相关参数；

综合服务发现单元进行的综合服务的发现步骤：

步骤B2,查找特定的地图综合服务；

服务的调用接口；

步骤5，服务器端的地图绘制服务模块将步骤4完成的数据进行绘制，服务器端的地图综合服务模块包括：地图综合服务发布单元、综合服务发现单元、以及综合服务绑定与交互单元；

步骤6，地图综合服务模块对完成步骤4的综合结果后进行相邻协调关系处理，包括要素体系内的关系处理，和与其他要素类的关系处理，并计算综合结果的评价指标，并将该指标生成临时层，放入数据库工用户调用查看；所述客户端还包括一个综合结果评价查看步骤，即用户通过客户端的综合结果评价模块查看综合结果的评价指标。

步骤7，数据下载步骤以及地图浏览步骤；所述数据下载步骤包括用户通过客户端的综合数据下载模块将步骤5完成的地图数据下载至用户客户端；所述地图浏览步骤包括用户通过客户端的地图浏览模块浏览已经下载的地图数据。

另外，客户端更包括由的综合图层管理模块完成的图层管理步骤：即在所述步骤3中：用户设置地图综合参数时，

步骤8.11，从候选资料图层中选择待处理的图层；

步骤8.12，建立与资料层对应的综合层；

步骤8.13，用户将待处理要素从资料层提取到综合层中；

端；

在所述步骤4中：在地图综合结果返回之后：

步骤8.21，将地图综合结果绘制在综合层中；

步骤8.22，综合层与地图层叠加显示，并可以调节透明度，符号表达等信息，方便用户对比处理之前数据和处理之后的结果

资料层，即待处理的数据层，并将资料层复制了一份作为综合层，数据处理后的结果就放入综合层，即综合层为结果层，资料层为原图层。

本发明使用的与使用矢量地图在线式综合服务方法配套的系统，包括服务器端以及客户端；所述服务器端包括依次相连的数据分析服务模块、地图综合服务模块以及地图绘制服务模块；所述地图综合服务模块包括地图综合服务发布单元、综合服务发现单元、以及综合服务绑定与交互单元；所述地图综合服务发布单元包括地图综合算法COM封装组件以及地图综合服务API组件；所述客户端包括依次相连的数据上传以及请求在线数据服务模块、综合参数设置模块、综合结果评价模块、综合数据下载模块、综合图层管理模块以及地图浏览模块。

本发明中创造性的使用了以下集成了COM组件封装和基于WebService发布地图综合服务API的地图综合服务操作模式：

1、用COM组件封装地图综合算法

利用COM（Component Object Model）技术，将地图综合操作涉及到的基本数据类型、基本几何算子、面向应用的地图综合算子等封装为COM组件。若要使用组件中的综合功能，只需同组件内部的数据类型对接，找到相应的算法接口传输合适的算法参量即可。组件中的算法经过严格的过滤选择，不仅响应速度快，而且均可以通过简单参量设置来实现综合程度的控制。同时用COM封装算法还具备如下优点：

A.可将地图综合算法在不同语言，不同平台下移植。

B.对客户端屏蔽了实现细节，功能调用简单。

C.在服务器端应用时，COM中算法的执行效率要比服务器端脚本语言高。COM组件中数据结构与综合算法的层次组织见附图。

2、基于WebService发布地图综合服务API

基于.net框架的Web Service实现技术将COM组件中的地图综合算法进行更高层次的封装，实现组件功能在Web层面上平台、组件模型和编程语言的独立，在Internet发布和注册后，使地图综合功能可以被任何软件轻易的集成与应用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征在于，所述步骤2中，数据质量检查，包括数据的精度以及正确性，具体是：数据图属一致性、数据拓扑一致性、数据完备性、数据完备性、数学精度、属性精度以及元数据信息。

3.根据权利要求1所述的一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征

在于，所述的步骤3中，综合参数设置模块设定综合参数包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征在于，所述的步骤4中，服务器端的地图综合服务模块包括：地图综合服务发布单元、综合服务发现单元、以及综合服务绑定与交互单元；

所述地图综合服务发布单元包括：

5.根据权利要求1所述的一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征在于，所述服务器端的地图综合服务模块包括以下操作步骤：

地图综合服务发布单元进行的地图综合服务发布步骤：

综合服务发现单元进行的综合服务的发现步骤：

步骤B2,查找特定的地图综合服务；

服务的调用接口；

6.根据权利要求1所述的一种矢量地图在线式综合服务方法，其特

征在于，所述服务器端还包括一个综合评价步骤，即由地图综合服务模块对完成步骤4的综合结果后进行相邻协调关系处理，包括要素体系内的关系处理，和与其他要素类的关系处理，并计算综合结果的评价指标，并将该指标生成临时层，放入数据库供用户调用查看；所述客户端还包括一个综合结果评价查看步骤，即用户通过客户端的综合结果评价模块查看综合结果的评价指标。

7.根据权利要求1所述的一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征在于，更包括一个数据下载步骤以及地图浏览步骤；所述数据下载步骤包括用户通过客户端的综合数据下载模块将步骤5完成的地图数据下载至用户客户端；所述地图浏览步骤包括用户通过客户端的地图浏览模块浏览已经下载的地图数据。

8.根据权利要求1所述的一种矢量地图在线式综合服务方法，其特征在于，更包括由客户端的综合图层管理模块完成的图层管理步骤：即

在所述步骤3中：用户设置地图综合参数时，

步骤8.11，从候选资料图层中选择待处理的图层；

步骤8.12，建立与资料层对应的综合层；

步骤8.13，用户将待处理要素从资料层提取到综合层中；

端；

在所述步骤4中：在地图综合结果返回之后：

步骤8.21，将地图综合结果绘制在综合层中；

9.一种使用权利要求1所述的矢量地图在线式综合服务方法的系统，其特征在于，包括服务器端以及客户端；所述服务器端包括依次相连的数据分析服务模块、地图综合服务模块以及地图绘制服务模块；所述地图综合服务模块包括地图综合服务发布单元、综合服务发现单元、以及综合服务绑定与交互单元；所述地图综合服务发布单元包括地图综合算法-封装组件以及地图综合服务API组件；所述客户端包括依次相连的数据上传以及请求在线数据服务模块、综合参数设置模块、综合结果评价模块、综合数据下载模块、综合图层管理模块以及地图浏览模块。