CN105022731B

CN105022731B - 一种地图矢量瓦片缓存的方法

Info

Publication number: CN105022731B
Application number: CN201410152151.9A
Authority: CN
Inventors: 吴泳锋
Original assignee: Beijing Jihai Aspect Information Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Jihai Aspect Information Technology Co Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: CN105022731A

Abstract

本申请提供一种地图矢量瓦片缓存的方法，包括：计算地图数据的分辨率范围；将每个分辨率下的地图进行线性分块，确定每个地图数据在某分辨率下的分块序号；移除冗余数据；确定所有分辨率下每个分块中需要缓存的数据，将所有数据打包为地图矢量瓦片缓存数据。本发明提供的地图矢量瓦片缓存方法可以在任何地图比例尺下进行很好的渲染，比图片缓存体积更小、渲染更灵活，从而保证用户有较好的用户体验。

Description

一种地图矢量瓦片缓存的方法

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，尤其涉及地图矢量瓦片缓存的方法。

背景技术

目前大量的互联网地图都使用瓦片缓存来进行地图显示的优化，一般意义的瓦片缓存是指将矢量的地图数据按固定大小的分块，预先渲染成图片，用于在各种终端（如浏览器、移动设备）应用中显示。

上述方法的目的是提升系统性能，将原先需要动态进行的绘制计算先行在服务端统一处理，在用户的终端中将对地图的显示转变为只需进行图片显示的场景，提升显示效率的同时，也降低了地图在各种不同终端中的实现难度。

但是，目前的技术生成的是有限比例尺下的图片，因此带来若干显示效率上的缺点。如：地图缩放过程不连续，地图只能在有限的几个比例尺下进行显示，用户体验较差。

公开号CN101466082所公开的发明，将地图比例尺分为n级，也就是只能显示这n级比例尺下的地图，用户不能随心所欲地掌控地图的大小，用户体验不很理想，同时，如果n很大，用户体验会提高，但生成的缓存过大，服务器的压力会大增

公开号CN103593861A所公开的发明，地图服务模块根据地图视窗俯仰、旋转变化，通过瓦片扫描算法计算请求的最小瓦片集，并向服务器端发送加载瓦片服务请求，由服务器返回瓦片服务响应。但此发明最后返回的瓦片中，并没有对其中的文字等不需要旋转的对象进行处理，而是同时进行旋转，这样得到的地图显示时，其上的文字是变形的，不够清晰。对于背景技术和具体实施方式，要从多度描述，多细节描述，丰富扩展，找资料，要在总体架构清楚的前提下，尽量丰富。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种地图矢量瓦片缓存的方法。

该方法包括以下步骤：A步骤：计算地图数据的分辨率范围；B步骤：将每个分辨率下的地图进行线性分块，确定每个地图数据在各分辨率下的分块序号；C步骤：移除冗余数据；D步骤:确定所有分辨率下每个分块中需要缓存的数据，将所有数据打包为地图矢量瓦片缓存数据。

本发明提供一种地图矢量瓦片缓存的方法，生成基于分块的、存储有矢量数据的瓦片缓存，不仅解决了用户只能在若干比例尺下观看地图的问题，还解决了如果文字固定在了地图上，那么对地图进行旋转时文字也会旋转，导致用户无法识别的问题，而且生成的缓存比图片缓存体积更小、渲染更灵活，从而保证用户有较好的用户体验。

附图说明

图1是本发明所提出的地图矢量瓦片缓存方法的示意图；

图2是数据与分块相交的示意图；

图3是地图数据中点、线、多边形等几何数据的矢量描述；

图4是地图数据中文字标注的矢量描述；

图5是地图数据中图标标注数据的矢量描述。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的地图矢量瓦片缓存方法进行详细描述。

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。

本发明提供一种地图矢量瓦片缓存的方法，生成基于分块的、存储有矢量数据的瓦片缓存,如图1所示，包括：A步骤：计算地图数据的分辨率范围；B步骤：将每个分辨率下的地图进行线性分块，确定每个地图数据在各分辨率下的分块序号；C步骤：移除冗余数据；D步骤:确定所有分辨率下每个分块中需要缓存的数据，将所有数据打包为地图矢量瓦片缓存数据。

本发明中需要将地图数据进行分块划分。矢量数据的分块和现有的图片瓦片分块有所不同。现有从地理数据转化到图片瓦片的方法中，地图的分块以四叉树的算法进行，如第一级有一个瓦片，第二级则有四个瓦片，第n级有4^n-1个瓦片，每下一级的瓦片覆盖的地图范围为上一级瓦片的四分之一。如果不采用这样的分级方法，不同来源的地图瓦片将不能相互匹配并同时显示。

本发明中矢量分块的目的是让矢量数据在各种地图比例尺下均可以很好地和其他数据相结合，因此，分块并不遵循现有的一般约定。

在步骤A中先考察所有进行缓存的地图数据，每个数据都根据其数据精度和最后需要显示的比例尺范围，计算其应该存在的分辨率值范围，分辨率=地图单位/屏幕像素单位。

例如某地图数据中，其中一行政分界数据精度为1比400万，以96DPI的屏幕作为标准值，则该数据最适合显示的分辨率为400万×0.0254÷96=1058.33，其中0.0254代表每英寸对应的米数。因此可以选择附近的值1000为地图的分级分辨率之一。由于矢量数据可以在任何分辨率下绘制，故地图分辨率的划分无需和数据本身的精度完全一致。整个地图根据数据选取若干个适合显示的分辨率，一般来说每两个分辨率值之间的倍数需大于或等于2倍，结果为Res₁、Res₂…、Res_i、…Res_n。

在步骤Ｂ中，首先，需要将地图数据进行分块划分。矢量数据的分块和现有的图片瓦片分块有所不同。现有从地理数据转化到图片瓦片的方法中，地图的分块以四叉树的算法进行，如第一级有一个瓦片，第二级则有四个瓦片，第n级有4^n-1个瓦片，每下一级的瓦片覆盖的地图范围为上一级瓦片的四分之一。如果不采用这样的分级方法，不同来源的地图瓦片将不能相互匹配并同时显示。

本发明中矢量分块的目的是让矢量数据在各种地图比例尺下均可以很好地和其他数据相结合，因此，分块并不遵循现有的一般约定，而采用基于分辨率的方法，分辨率=地图单位/屏幕像素单位，分辨率越小地图越详细。在进行分块前，需要考察所有进行缓存的地图数据，每个数据都根据其数据精度和最后需要显示的比例尺范围，计算其应该存在的分辨率值范围，如下：

在步骤B中，将每个分辨率下的地图进行线性分块。分块的前提是定义分块基准点Po和分块尺寸S。任意一个点P处的分块序号为：

I_x=(Int)((P.x-Po.x)÷Res_i÷S)

I_y=(Int)((Po.y-P.y)÷Res_i÷S)

至此，可以确定每个数据在某分辨率下可能出现的分块序号，从而可以确定在每个地图分辨率Res_i下的分块索引范围，如下所示，其中Xmin、Xmax、Ymin、Ymax分别为分辨率Res_i下的数据坐标边界值：

I_xmin=(Int)((Xmin-Po.x)÷Res_i÷S)

I_xmax=(Int)((Xmax-Po.x)÷Res_i÷S)

I_ymmin=(Int)((Po.y-Ymax)÷Res_i÷S)

I_ymax=(Int)((Po.y-Ymin)÷Res_i÷S)

在步骤Ｃ中，对分块中每个数据进行处理，在保证该分辨率下数据的显示质量的前提下，移除对数据显示没有影响的冗余数据。如对于线状几何对象，其数据结构为[P1,P2…,Pi,…Pn]，Pi为线上的节点。

对于除首尾以外的所有节点P2、…、Pn-1，均需进行判断该节点是否影响最终的显示效果，方法如下：

（1）计算该分辨率下的地图容差：t=Resi×0.5。

（2）去除冗余后的新的对象为[NP1,NP2,…,NPm]。

（3）记录第一个节点P1为NP1。

（4）对P2和Pn-1间的任意点Pi，计算其和已记录的最后一个NPj的ｘ和ｙ方向的距离绝对值dx、dy，如dx和dy都小于t，则舍弃该点；否则，记录该点为NPj+1。

（5）记录最后一个节点Pn为NPm。

对于多边形几何对象，对其内部每个构成多边形的环数据，也采用上述方法进行处理。最后缓存的结果中都使用不同地图分辨率下处理后的新的几何对象。

在步骤D中，确定所有分辨率下每个分块中需要缓存的数据，并进行缓存。方法如下：

（1）遍历所有的分辨率Res1、Res2…、Resi、…Resn，对每个分辨率Resi，计算地图所有的分块，并进行遍历；

（2）对每个分块，查询所有与该分块相交的数据，在地图上，对每个地理数据都赋予一个唯一的标识符，如图2中的对象ID_1、ID_2、ID_3；

（3）对该分块内的所有数据，进行缓存处理。

在进行数据的缓存处理时，还需要将地图数据进行分类：（1）点、线、面等几何数据（2）带文字的标注数据（3）可能重复出现的图标等数据。对不同类型的数据进行不同的处理：

（1）对于点、线、多边形等几何数据，图3所示需要根据几何数据的类型不同提供相应的矢量格式描述，其中包括地图数据和地图渲染样式两部分。在地图上，如城市、地点等对象用点状几何对象表达，如河流、公路等对象用线状几何对象表达，如湖泊、农田等对象用多边形几何对象表达；不同的对象还有不同的显示方式，如湖泊需要用蓝色多边形显示、而农田需要用绿色多边形显示。因此，在缓存数据中需要包含数据和样式两部分内容。在每个分块缓存的数据都以对象的唯一标识符ID_i作为键，每个对象作为值保存在这个键中，每个分块的缓存数据就是一个键-值对。将每个几何数据应该进行渲染的样式（如颜色、线性等），作为附加属性存储在每个数据对象中。这样，最终客户端就可以直接使用分块中的矢量数据绘制出几何对象。

（2）对于带文字的标注数据，需要考虑在最终用户的终端设备上并不存在配置的字体等情况。因此，本发明将标注数据的位置点提取出来，作为矢量数据进行存储；而将具体的标注内容渲染到一张小图片上，将此图片以BASE64算法进行编码后和位置点数据一起分发。图4是一个文字标注数据的例子，其中矢量数据包括坐标点、标注偏移、标注类型、图片索引等信息。其中图片索引对应图片数据中每个图片在缓存数据中的位置索引，通过该索引可以提取每个标注对应的图片数据。

（3）对于图标数据，提供一个包含图标位置点、图标名称、图标偏移等信息的矢量数据，图5所示是一个图标标注数据的例子，根据图标名称可以获得相应的图片数据用于终端的绘制。图标可能重复的，如地图上的停车场，统一用一个“P”图标显示。

最终，将以上的各种不同数据类型的缓存包装成一个矢量瓦片缓存数据，提供给各种终端使用。如下是一个缓存数据的JSON格式示例：

进一步地，该矢量瓦片缓存数据被传输到终端后，不同的终端就可以选择各自最适合的绘制方法。绘制的方法如下：

（1）根据当前地图的范围和显示的尺寸，计算当前地图的分辨率，然后计算比地图分辨率小且最邻近的缓存分辨率。

（2）根据当前地图的范围，计算需要获取的缓存的索引，随后获取所有缓存数据。

（3）解析缓存数据，从中提取每个瓦片范围内的缓存数据，将其中每个数据对象都添加到地图上。

（4）如果地图上已经存在有相同标识符的对象，无需重复添加，这样可以确保缓存数据的冗余不会重复显示。

比如在浏览器中，根据地图范围计算得到需要获取的缓存索引，然后分别获取到如上面示例所示的缓存数据后，提取到若干对象ID_1、ID_2、…、ID_7。其中ID_1、ID_2、ID_3分别为点、线、多边形数据；ID_4、ID_5为标注数据；ID_6、ID_7为图标数据。对这些对象分别调用不同的浏览器方法进行绘制：

ID_1：context.beginPath();context.arc(x+offsetX,y+offsetY,size,0,2*Math.PI);

ID_2：context.beginPath();context.moveTo(x₀,y₀);context.lineTo(x_n,y_n);context.stroke();

ID_3：context.beginPath();context.moveTo(x₀,y₀);context.lineTo(x_n,y_n);context.fill();

ID_4，ID_5，ID_6，ID_7：context.drawImage(img);

其中某些对象可能在其他缓存数据中也存在，如ID_2可能跨越多个切片缓存数据，但是浏览器根据ID_2这个唯一标识符，可以将重复的数据排除，最终只会进行一次显示。

Claims

1.一种地图矢量瓦片缓存的方法，包括：

A步骤：计算地图数据的分辨率范围；

B步骤：将每个分辨率下的地图进行线性分块，确定每个地图数据在各分辨率下的分块序号；

C步骤：移除线状几何对象冗余数据；

D步骤:确定所有分辨率下每个分块中需要缓存的数据，将所有数据打包为地图矢量瓦片缓存数据；

所述步骤B中，包括：

B1步骤：定义分块基准点Po和分块尺寸S，确定每个数据在各分辨率下出现的分块序号；其中，任意一个点P处的分块序号为：

I_x＝(Int)((P.x-Po.x)÷Res_i÷S)，

I_y＝(Int)((Po.y-P.y)÷Res_i÷S)；

B2步骤：确定在每个地图分辨率Res_i下的分块索引范围，Xmin、Xmax、Ymin、Ymax分别为分辨率Res_i下的数据坐标边界值：

I_xmin＝(Int)((Xmin-Po.x)÷Res_i÷S)，

I_xmax＝(Int)((Xmax-Po.x)÷Res_i÷S)，

I_ymmin＝(Int)((Po.y-Ymax)÷Res_i÷S)，

I_ymax＝(Int)((Po.y-Ymin)÷Res_i÷S)。

2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤A中，分辨率Res＝地图单位/屏幕像素单位，根据地图数据选取若干分辨率Res₁、Res₂…Res_i…Res_n，每个分辨率之间的倍数大于等于2。

3.根据权利要求1所述的方法，所述步骤C中，去除线状几何对象冗余数据的步骤包括：

C1步骤：线状几何对象的数据结构为：[P1,P2…,Pi,…Pn]，去除冗余后的数据结构为：[NP1,NP2,…,NPi,…,NPm]，Pi、NPi为线状几何对象上的节点，计算某分辨率下的地图容差t＝Res_i×0.5，记录第一个节点P1为NP1；

C2步骤：对P2和Pn-1间的任意点Pi，计算其和已记录的最后一个NPj的x和y方向的距离绝对值dx、dy，如dx和dy都小于t，则舍弃该点；否则，记录该点为NPj+1；

C3步骤：记录最后一个节点Pn为NPm。

4.根据权利要求1所述的方法，所述步骤D中，包括步骤：

D1步骤：遍历所有的分辨率，对各分辨率，计算地图所有的分块，并进行遍历；

D2步骤：对每个分块，查询所有与该分块相交的数据，在地图上，对每个地理数据都赋予一个唯一的标识符；

D3步骤：对该分块内的所有数据，进行分类处理。

5.根据权利要求4所述的方法，所述步骤D3包括：

(1)对于点、线、多边形的几何数据，矢量格式描述包括数据和样式两部分内容；

(2)对于带文字的标注数据，矢量格式描述包括矢量数据和图片两部分内容，矢量数据包括坐标点、标注偏移、标注类型、图片索引信息，图片是渲染的标注内容，通过图片索引提取标注对应的图片；

(3)对于图标数据，矢量格式描述包含图标位置点、图标名称、图标偏移信息，根据图标名称获得图片数据。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括在终端显示地图，步骤为：

E1.根据当前地图的范围和显示的尺寸，计算当前地图的分辨率，然后计算比地图分辨率小且最邻近的缓存分辨率；

E2.根据当前地图的范围，计算需要获取的缓存的索引，随后获取所有缓存数据；

E3.解析缓存数据，从中提取每个瓦片范围内的缓存数据，将其中每个数据对象都添加到地图上；

E4.如果地图上已经存在有相同标识符的对象，无需重复添加，以确保缓存数据不会重复显示。