CN105227646A - 一种html5富客户端行政区划地图制图方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种HTML5富客户端行政区划地图制图方法。本方法基于分级简化存储策略，解决行政区划坐标数据互联网压缩传输问题，极大降低客户端坐标绘制数量；基于面向服务的思想解决了多来源、多尺度、多业务数据与空间数据实时融合；利用四色图着色模板方法，解决了全国3000多个行政区划(包括省、市、县三级)在客户端动态配色问题。基于本发明成功研发定制化教育地理信息系统，在“金教工程”多个业务系统中得到集成，实现了不同来源、多行政级别业务数据动态化、模板化、定制化统计制图，系统于2015年在全国32个省区开展推广应用。

Description

一种HTML5富客户端行政区划地图制图方法

技术领域

本发明属地图可视化与统计分析领域。

背景技术

知识经济时代，统计信息的现代化建设、信息共享、信息分析己成为社会发展的必然。一方面，国家宏观调控和宏观决策，面向突发公共事件、面向社会资源数据、面向自然资源的统计地图需求日益强烈；另一方面各类商品生产者、国内外投资者、科学研究机构以及广大社会公众，为了满足管理、研究、分析、投资抉择以及消费选择的需求，对区域统计信息也产生了日益增长的多元化、全方位的需求。

近年来，统计数据的多维化、多样化、复杂化带来了对数据的探索、分析、理解和呈现的巨大挑战。统计地图可视化能够在空间维度形象呈现数据的空间分布情况，进而模拟、分析、发现事物发展过程和规律，使用者可以在观察过程中发现数据中隐藏的信息，交互式地图也可以让作者方便与地图互动，帮助作者理解地图信息。同时，地图可集成图表、文本、图像、视频、符号于一体，从而以多形式、多角度描述空间环境信息，极大地丰富统计地图的可视化效果。

客户端地图统计制图方面，国内外学者认为统计数据地图可视化是统计数据在空间上的形象再现与规律展现,通过空间数据来实现对于复杂系统的组成结构、相互关系和发展演化规律的认识和知识的发现及获取,在统计信息分析中占有重要的地位。国外HTML5客户端制图应用已经取得较好效果，多侧重于制图渲染效果可视化，其中对于交互式、分层级政务统计地图可视化方面缺少具体技术研究。在国外WebGIS系统中，政区地图一般预先在服务器上制作静态图片，四色图底图为服务器瓦片，客户端不能根据需求定制化修改，不能灵活的集成应用。国内地图统计制图仍然停留在专业制图、出图阶段，依赖传统专业制图软件，制图成果传播方式单一，应用模式简单，用户参与度低。在众多国内WebGIS系统(高德地图汇、超图SuperMap等)，统计制图大多使用Flex、SeverLight等插件，主要为分级着色统计地图，缺少客户端四色地图模板，缺少多层级上卷、下钻交互。

总的来说，国内外地图统计制图领域，主要侧重面向地图制图专业技术人员的制图算法、制图综合、服务器端制图方法研究。面向弱GIS用户定制化需求，缺乏涉及多领域、多来源数据整合方法研究，缺少客户端四色图制图表达技术研究，HTML5客户端WebGIS统计制图技术研究尚处于起步阶段。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种HTML5富客户端行政区划地图制图方法。基于分级简化存储的策略，解决行政区划坐标数据互联网压缩传输问题；基于面向服务的思想解决了多来源、多尺度、多业务的数据与地图数据实时融合；利用四色图着色模板解决了3000多个县级以上行政区划在客户端动态配色问题。

利用在线与离线的空间信息数据、嵌入式的政区统计规范、模板化地图样式动态配置，依据HTML5富客户端存储、网络传输、图形渲染方面性能优势，将多来源、多粒度、多级别行政统计数据动态制作统计地图。在统计地图制作中，主要有三种数据来源：政区统计数据、影像数据和矢量数据，基于三类数据生成瓦片地图底图、政区统计地图两类可视化服务，通过服务聚合的方式形成多样式、多图层的统计地图。

在统计地图制作中，需要地图底图作为背景场景支撑，对基础性、非统计核心、用户关系的地图要素进行提取、制图发布。①瓦片地图制作中，矢量数据通过符号化、分层切片形成矢量瓦片地图，影像数据通过构建影像金字塔形成瓦片影像地图，通过数据库或文件索引的方式存储在后台服务器上，在客户端实现异步请求并显示地图底图。②政区统计图制作中，通过省、市、县分层矢量数据的不同程度的简化，形成分层矢量数据集合存储在后台服务器，在不同尺度的统计地图客户端制作中，可通过HTTP请求获取后台分层简化的矢量数据，动态转化为GeoJson格式数据到客户端。同时基于GeoJson中存储的行政区划编码获取该行政区划内统计业务Json数据，利用Javascript函数进行解析，根据政务数据、着色模板确定政区地图符号化方式，实现政务统计地图客户端渲染。

本发明在瓦片地图底图、多层政区地图服务基础上，通过多尺度矢量政区地图数据组织、政区地图和政务数据服务聚合、制作客户端四色政区地图着色模板、精细可配置的统计地图渲染等步骤，利用了多级政区统计地图动态制图方法和HTML5富客户端传输和渲染优势，设计实现客户端交互式统计制图方案。

有益效果：

本发明在地图制图技术、空间统计技术以及与HTML5富客户端技术的支持下，设计并实现了以下技术和内容：(1)依据HTML5富客户端存储、网络传输、图形渲染方面性能优势，将多来源、多粒度、多级别行政统计数据动态制作统计地图，实现多级行政区划上卷、下钻交互操作，客户端四色政区地图着色模板渲染等方法。(2)基于空间统计、页面交互、可视挖掘技术，快速呈现用户关心区域业务主题，提取并构建多层次、可配置、交互呈现的统计地图，揭示统计数据在空间维度上的格局、关联、趋势关系。(3)基于本发明成功研发定制化教育地理信息系统，在“金教工程”多个业务系统中集成，实现了不同业务数据动态化、模板化、定制化统计制图，依托各业务系统将在32个省区开展推广应用。

具体实施方式

本发明充分利用了多级政区统计地图动态制图方法、客户端四色政区地图着色模板方法、HTML5富客户端传输和渲染优势，参照常用统计制图软件，设计客户端交互式统计制图方法。其主要实现步骤包括以下几步骤：

(1)多尺度矢量政区地图数据组织(2)政区地图和政务数据服务聚合(3)制作客户端四色政区地图着色模板(4)精细可配置的统计地图渲染(5)多类型统计图与政区地图交互呈现。主要实施步骤具体如下：

步骤一、多尺度政区矢量地图数据组织。

客户端地图制图具有实时渲染、动态加载数据等特点。由于全国政务矢量数据冗余量大，尤其是全国政区地图中每个省份的原始多边形点高达几千个，在客户端制图时，必须将所有点坐标传输到前端，这样严重影响到制图效果效率。为了降低存储空间以及加快网络传输，加快客户端渲染速度，需要对矢量数据进行分层组织，针对冗余坐标信息进行简化压缩。

1)准备省、市、县三级行政区划边界数据，通过拓扑检查，保证数据在空间上的一致性。

2)对于每一级别数据，基于Douglas-Peuker算法按照指定参数将矢量数据简化。

3)数据简化后，为提高政区地图整体可视效果，进行适度平滑处理。

4)对各级政区多边形数据进一步拓扑检查，排除重叠、空隙，存储为分层级矢量数据集。

步骤二、政区地图和政务数据服务聚合。

客户端的统计图的实时渲染可以实现动态加载数据、自定义配置符号样式，达到实时显示的效果。本发明采用服务端渲染地图底图，客户端渲染统计地图的方式，基于行政区划编码的关联聚合技术，将政区地图和行政统计数据整合解析，通过整合表格、图形、专题报告等各类资料，利用地理信息技术承载各类统计信息。在政务统计数据、地理数据融合处理中，主要由三种数据来源：政区统计数据、影像数据和矢量数据，基于三类数据生成瓦片地图底图、政区统计地图两类可视化服务，通过服务聚合的方式形成多样式、多图层的统计地图。

1)瓦片地图底图制作，矢量数据通过符号化、分层切片形成矢量瓦片地图，通过数据库或文件索引的方式存储在后台服务器上。

2)将不同尺度的政区矢量数据动态转化为GeoJson数据，以行政区划编码对各数据文件进行命名。

3)集成统计业务数据服务，根据目标统计区域，通过HTTP协议获取业务统计数据。

4)在客户端解析政区多边形矢量数据，融合统计业务数据。

步骤三、制作客户端四色政区地图着色模板。

在数据处理阶段，预先将政区数据按照四色图着色算法生成颜色代码，每一个代码代表一个颜色值。在客户端实时绘制中，设定颜色代码对应的颜色模板，实现颜色代码与颜色模板的对应。通过每一个政区的颜色代码得到着色颜色。

1)针对客户端四色图，在后台利用四色图算法，将第二步骤中生产的GeoJson数据进行颜色编码，例如A、B、C、D、E表示五种颜色。

2)四色图中每一个行政区划赋值颜色代码，并且保证相邻的边界不能重复，其中E表示类似台湾的岛屿颜色。

3)在客户端指定A、B、C、D、E分别对应的颜色值。

4)利用每一个行政区划颜色编码，提取模板颜色，进而确定行政区划的着色颜色。

步骤四、精细可配置的统计地图渲染。

基于GeoJson中存储的行政区划编码获取该行政区划内统计业务Json数据，利用Javascript函数进行解析，根据政务数据、着色模板确定政区地图符号化方式，实现政务统计图的客户端渲染。

1)客户端发出统计地图初始化请求，将当前制图类型和窗口四至坐标传递到服务器。

2)客户端地图底图服务请求区域内瓦片地图，同时根据行政区划编码请求该政区GeoJson数据以及业务统计数据。

3)根据HTML客户端配置的多边形填充颜色模板、透明度、线宽等样式，渲染四色图。

4)根据统计地图类型，在客户端配置渲染不同类型图，主要包括四色图与饼图、柱图、折线图、仪表盘、警示灯等统计图结合显示，以及分级图、热度图、聚类图。

5)对于分级图和聚类图，根据特定算法，实现客户端实时渲染制图。

步骤五、多类型统计图与政区地图交互呈现。

在客户端统计地图应用中，政区地图与各类型统计图叠加显示。基于传统统计图可视化方式，在四色政区地图、分级地图上叠加显示柱状图、饼状图、折线图、面积图、散点图、泡状图、仪表盘、点密度图等。形成从全国到省、地市、区县、乡镇的逐级下钻分析技术，实现政区地图与常规统计图交互数据可视化。

1)开放用户接口实现鼠标点击钻取、双击钻取、鼠标滚轮缩放钻取等开放式交互集成接口，达到用户交互方式用户定制。

2)定制客户端交互钻取接口，从全国到省、地市、区县的逐级下钻分析。

定制常规统计图与地图联动接口，在多层次、多维度上形成统计地图交互可视化和制图表达。

定制化教育地理信息应用平台中，通过客户端统计地图将不同业务系统中数据进行了统一图形化表达，实现精细化、可配置的地理统计表达。该软件能够方便快捷与业务统计信息进行集成整合，满足平台通用性的功能，提供灵活丰富的功能接口、模板化的专题图和便捷的管理功能，即通过阅读手册和简单培训，业务系统开发人员通过少量开发工作即可实现业务统计与GIS的集成和使用。在地图统计制图方面主要包括以下：

1)支持各类形式的统计图表在四色地图、分级地图上叠加显示，包括柱状图、饼状图、折线图、面积图、散点图、泡状图、仪表盘、点密度图等。

2)四色地图支持用户自定义颜色、透明度、线宽等样式配置；分级着色图须支持分级着色、分级符号用户自定义配置。

3)支持从全国到省、地市、区县的逐级下钻分析数据，开放用户接口实现鼠标点击钻取、双击钻取、鼠标滚轮缩放钻取等开放式交互集成接口。

基于客户端地图制图，支持金教工程中“中小学校舍管理系统”、“学校资助系统”等6个系统统计地图个性化定制。

Claims (3)

1.HTML5富客户端行政区划地图制图方法，其特征在于，在数据处理阶段，预先将行政区划按照四色图算法生成颜色代码，每一个代码代表一个颜色值。在客户端实时绘制中，设定颜色代码对应的颜色模板，通过颜色模板实现3000多个县级以上政区客户端动态着色。

2.如权利要求1所述的HTML5富客户端行政区划地图制图方法，其特征在于，HTML5富客户端统计地图制作分以下步骤完成：(1)行政区划多边形简化和拓扑检查；(2)客户端异步请求政区地图和业务数据；(3)政区地图和统计数据客户端聚合；(4)设定统计地图可视化模式进行客户端制图。

3.如权利要求1所述的HTML5富客户端行政区划地图制图方法，其特征在于，拥有精准一体化的地图统计坐标系：所有统计地图、矢量、影像均基于统一的坐标系统，符合开放式空间坐标描述规范，统计地图可集成实时GPS等经纬度坐标数据。基于一体化坐标系统可叠加多个图层实现多业务数据空间比较和呈现。