CN106021436A - 一种矢量瓦片地图的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矢量瓦片地图的制作方法，首先根据待瓦片化的矢量地图的范围、输出瓦片的宽度和高度以及输出瓦片的地图比例尺，确定瓦片的总数目、瓦片地图对应的知识库和符号库以及输出瓦片的空间分辨率；然后根据矢量地图的左上角坐标和瓦片的地理宽度和地理高度，以及瓦片的行列号，求得某块瓦片的地理范围，并以该瓦片范围为裁剪框，对矢量地图要素进行裁剪和处理；最后根据瓦片的地理范围为裁剪框对矢量地图进行要素处理及处理后要素的存储；本发明既能够实现对生成的矢量瓦片地图内的地理要素进行交互式访问，同时能够保持瓦片地理要素整体符号表达的正确性和连贯性。

Description

一种矢量瓦片地图的制作方法

技术领域

本发明属于地图制图技术领域，特别涉及一种矢量瓦片地图的制作方法。

背景技术

伴随着无线通信、计算机技术和地理空间信息技术的高速发展，网络电子地图已经成为人们日常生活和工作活动中不可缺少的一部分。从简单的位置查询，到各种导航定位服务以及最新的街景地图和室内地图等，电子地图无时无刻地都在影响和改善着人们的生活。

由于地图数据量比较大，顾及网络传输效率以及用户体验，Google Map，Yahoo Maps，Virtual Earth等电子地图率先使用了地图“瓦片技术”，其主要方式是将地图分比例尺(分层次)处理好之后，以图片的方式分割成空间上相关邻接覆盖整个制图区域的瓦片集，根据客户端浏览地图范围，分批将相关层次的一部分瓦片传送到客户端，地图“瓦片技术”是迄今解决互联网地图传输效率问题的主要途径，目前主流的网络地图都采用这种栅格“瓦片”的形式将地图图片发布在客户端。

除了在屏幕上显示地图外，网络地图服务更重要的功能是对地图承载的地理要素的访问，用户交互能力是评判地图适用性的一个重要指标。利用地图数据进行空间分析，获得更多有用的信息。在线交互能够很好地增强地图的表现力，提高地图的可用性。特别是在以云架构为信息服务的发展趋势下，对呈现在客户端地图内容的交互式访问成为网络电子地图不可绕开、不可忽视的功能。但是传统的栅格瓦片地图的交互只能体现在地图范围和预订细节层次上，不能对呈现在客户端的地理要素进行交互，而且在栅格瓦片的传输过程中，会损失地图所承载的地理信息的重要内容，诸如：地理要素以及相关的语义信息都被淹没在地图图片中。

考虑到基于栅格数据的瓦片地图的不足，基于矢量数据的网络地图的研究逐渐成为热点问题。矢量数据地图的基本组织形式是以地理要素几何属性(坐标)作为核心，以相应要素类型的地图符号为渲染的图形实现。这种结构组织是实现地图展示的地理信息图示表达标准框架。这种以要素整体为单位的矢量数据模型，不能用于矢量瓦片地图，因为要素被“瓦片”分割后，分别独立对分段的地理要素地图符号化，其符号图形在“瓦片”拼接处产生图形冲突或断裂等视觉不连贯，而图形冲突会破坏空间相对分布特征，使得地图信息的表达效果很差，从而造成阅读者的认知障碍，使地图十分不便于阅读和使用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明根据地理要素、符号表达和地图渲染的关系，提供了一种矢量瓦片地图的制作方法，既能够实现对生成的矢量瓦片地图内的地理要素进行交互式访问，同时能够保持瓦片地理要素整体符号表达的正确性和连贯性。

本发明所采用的技术方案是：一种矢量瓦片地图的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据待瓦片化的矢量地图的范围、输出瓦片的宽度和高度以及输出瓦片的地图比例尺，确定瓦片的总数目、瓦片地图对应的知识库和符号库以及输出瓦片的空间分辨率；

步骤2：根据矢量地图的左上角坐标和瓦片的地理宽度和地理高度，以及瓦片的行列号，求得某块瓦片的地理范围，并以该瓦片范围为裁剪框，在接下来的步骤对矢量地图要素进行裁剪和处理；

步骤3：根据步骤2中得到的瓦片的地理范围为裁剪框对矢量地图进行要素处理及处理后要素的存储，其具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：根据待处理要素的要素代码，从知识库中读取要素对应的符号代码，再根据符号代码从符号库中读取要素的符号信息；

步骤3.2：根据步骤3.1得到的符号信息对要素进行缓冲区处理，得到要素符号化后的范围，再判断其与瓦片的空间关系；

步骤3.3：根据瓦片与符号化后的要素范围的空间关系，结合要素的符号信息，对要素进行处理；然后将处理后的要素保存到该瓦片要素集合中；重复进入步骤3.1，直到所有要素均完成了瓦片裁剪和存储；

步骤3.4：重复进入步骤2，直至所有瓦片都完成了步骤3的全部过程。

作为优选，步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：根据待瓦片化的矢量地图的范围、输出瓦片的宽度和高度以及输出瓦片的地图比例尺，计算出输出瓦片的空间分辨率和瓦片的行列总数；

计算过程是：设地图的地理宽度为Mapwidth，地理高度为Mapheight，输出瓦片的像素宽度为Pixelwidth，瓦片的像素高度为Pixelheight，输出比例尺为scale；则输出瓦片的空间分辨率resolution＝(scale*2.54)/(100*DPI)，瓦片的总列数columns＝Mapwidth/(Pixelwidth*resolution)的整数部分加上1，瓦片的总行数为rows＝Mapheight/(Pixelheight*resolution)的整数部分加上1；

步骤1.2：根据瓦片的地图比例尺，确定瓦片地图对应的知识库和符号库；一个比例尺的地图能输出成多个比例尺的瓦片地图，不同的输出比例尺使用不同的知识库和符号库。

作为优选，步骤2中求某块瓦片的地理范围，设瓦片的左上角点为P，其坐标为(x,y)，则第n行第m列的瓦片的左上角点为(x+(m-1)*Pixelwidth*resolution,y+(n-1)*Pixelheight*resolution),右下角点为(x+m*Pixelwidth*resolution,y+n*Pixelheight*resolution)；这两个点即可确定瓦片的地理范围。

作为优选，步骤3.1中，如果要素是点要素，则读取的符号信息为点符号的半径；如果要素是线要素，则读取的符号信息为线符号的线宽和线符号的单位长度；如果要素是面要素，则读取的符号信息是轮廓线的线型和填充符号的填充类型。

作为优选，步骤3.2中，如果要素是点要素或线要素，则根据步骤3.1读取的符号信息对要素进行缓冲区操作；如果要素是面要素，则不进行缓冲区操作，将面要素的范围当作符号化后的要素范围；瓦片与符号化后的要素范围主要有三种空间关系：瓦片包含了符号化后的要素范围、瓦片与符号化后的要素范围相交和瓦片与符号化后的要素范围相离。

作为优选，步骤3.3所述的根据瓦片与符号化后的要素范围的空间关系，对要素进行处理；其处理原则为：

当要素是点要素时，如果瓦片与符号化后的要素有交集，则将该点要素加入到瓦片要素集中，否则舍去该点要素；

当要素是面要素时，如果瓦片与符号化后的要素没有交集，则舍去该要素；如果有交集，则需要根据要素的符号信息进行处理；处理过程是：如果要素符号不存在轮廓线且填充类型是单色填充，则直接用瓦片为裁剪框对面要素进行裁剪，并将裁剪后的要素存储到瓦片的要素集中；如果面要素的符号存在轮廓线，或不是单色填充时，则将整个面要素都加入到与要素相交的瓦片的要素集中；

当要素是线要素时，如果瓦片与符号化后的要素没有交集，则舍去该要素；如果有交集，则根据线要素符号的符号单元将线要素分成N份，并将裁剪线段扩展为整数个符号单元组成的线段。

依照本发明所提供的矢量瓦片制作方法，在利用瓦片对要素进行处理时考虑到了要素符号的信息，使得制作的瓦片能够实现对生成的矢量瓦片地图内的地理要素进行交互式访问，同时能够保持地理要素整体符号表达的正确性和连贯性。同栅格瓦片电子地图相比，大大提高了地图数据的交互能力，提高了地图的精度，使得在线地图拥有更广泛的用途，实现矢量数据的价值和意义。

附图说明

图1为本发明实施例中矢量瓦片地图制作的流程图；

图2为本发明实施例中点要素处理的流程图；

图3为本发明实施例中点要素处理的示意图；

图4为本发明实施例中面要素处理的流程图；

图5为本发明实施例中线要素处理的示意图。

具体实施方法

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明根据不同类型的地理要素，结合要素自身的符号，提出一套针对不同类型的地理要要素的处理和裁剪算法，实现矢量瓦片内的要素整体符号表达的正确性和连贯性。

请见图1，本发明提供的一种矢量瓦片地图的制作方法，包括以下步骤：

步骤1，根据待瓦片化的矢量地图的范围，输出瓦片的宽度和高度以及输出瓦片的地图比例尺等属性内容，可以确定瓦片的总数目，对应的知识库和符号库以及输出瓦片的空间分辨率。具体包括以下子步骤。

步骤1.1，根据当前地图的范围以及输出瓦片的地图比例尺，输出瓦片的宽度和高度，计算出输出瓦片的空间分辨率和瓦片的行列总数。

设地图的地理宽度为Mapwidth，地理高度为Mapheight，输出瓦片的像素宽度为Pixelwidth，瓦片的像素高度为Pixelheight，输出比例尺为scale。本发明首先可以得到输出瓦片的空间分辨率resolution＝(scale*2.54)/(100*DPI)，一般来讲，DPI默认为96，那么瓦片的总列数columns＝Mapwidth/(Pixelwidth*resolution)的整数部分加上1，瓦片的总行数为rows＝Mapheight/(Pixelheight*resolution)的整数部分加上1。

步骤1.2，根据瓦片的输出比例尺，确定瓦片地图对应的知识库和符号库。一个比例尺的地图可以输出成多个比例尺的瓦片地图，不同的输出比例尺使用不同的知识库和符号库。

一般来讲，不同比例尺的数据都会有对应的符号库，因为同一个数据在不同比例尺下它的符号表达可能是不一样的。输出1：10000比例尺的地图就选择1：10000比例尺的符号库和知识库，想要输出1：50000比例尺的地图就选择1：50000比例尺的符号库和知识库。特殊情况下，如果没有完全对应的符号库和知识库，选择比例尺相近的符号库和知识库也是可以的。

步骤2：根据矢量地图的左上角坐标和瓦片的地理宽度和地理高度，以及该瓦片的行列号，可以求得某块瓦片的地理范围，并以瓦片范围为裁剪框，对矢量地图要素进行处理。

设瓦片的左上角点为P，其坐标为(x,y)根据步骤1.1中的Pixelwidth，Pixelheight和resolution，本发明可以求得第n行第m列的瓦片的左上角点为(x+(m-1)*Pixelwidth*resolution,y+(n-1)*Pixelheight*resolution),右下角点为(x+m*Pixelwidth*resolution,y+n*Pixelheight*resolution)。这两个点即可确定瓦片的地理范围。

步骤3，根据步骤2得到的瓦片的地理范围为裁剪框对矢量地图进行要素处理及处理后要素的存储。包括以下子步骤。

步骤3.1，根据待裁剪要素的要素代码，从知识库中读取要素对应的符号代码，再根据符号代码从符号库中读取要素的符号信息。

如果要素是点要素，那么需要读取的符号信息为点符号的半径；如果要素是线要素，需要读取的符号信息为线符号的线宽和线符号的单位长度；如果要素是面要素，需要读取的符号信息是轮廓线的线型和填充符号的填充类型。

步骤3.2，根据步骤3.1得到的符号信息对要素进行缓冲区处理，可以得到要素符号化后的范围，再判断其与瓦片的空间关系。

如果要素是点要素或线要素，则根据步骤3.1读取的符号信息对要素进行缓冲区操作；如果要素是面要素，则不进行缓冲区操作，将面要素的范围当作符号化后的要素范围。瓦片与符号化后的要素范围主要有三种空间关系：瓦片包含了符号化后的要素范围、瓦片与符号化后的要素范围相交和瓦片与符号化后的要素范围相离。

步骤3.3，根据瓦片与符号化后的要素范围的空间关系，对要素进行处理，然后将处理后的要素保存到该瓦片要素集合中。重复进入步骤3.1，直到所有要素均完成了瓦片裁剪和存储。要素处理原则为：

当要素是点要素时，如果瓦片与符号化后的要素有交集，则将该点要素加入到瓦片要素集中，否则舍去该点要素。点要素的处理流程如图2所示，处理示意图如图3所示，圆形虚线框是点要素A的符号化结果的范围，从图3可以看到，该符号化结果与周围的1、2、3、4号瓦片都相交，则将要素A分别加入到在瓦片1、2、3、4中的瓦片要素集中。

当要素是面要素时，如果瓦片与符号化后的要素没有交集，则舍去该要素。如果有交集，则需要根据要素的符号信息进行处理，如果要素符号不存在轮廓线且填充类型是单色填充，则直接用瓦片为裁剪框对面要素进行裁剪，并将裁剪后的要素存储到瓦片的要素集中。如果面要素的符号存在轮廓线，或不是单色填充时，则将整个面要素都加入到与要素相交的瓦片的要素集中。处理流程图如图4所示。

当要素是线要素时，如果瓦片与符号化后的要素没有交集，则舍去该要素。如果有交集，则根据线要素符号的符号单元将线要素分成N份，并将裁剪线段扩展为整数个符号单元组成的线段。

图5是线要素的处理示意图，首先根据符号单位长度将要素分为n等份，其等分点如图5中的空心点，再求得的线段与裁剪框的交点V1和V2，将V1和V2所在的区域扩展到相应的等分节点，最终加入瓦片要素集中的直线为A-V1-V2-B。

步骤3.4，重复进入步骤2，直到所有瓦片都完成了步骤3的所有过程。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种矢量瓦片地图的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据待瓦片化的矢量地图的范围、输出瓦片的宽度和高度以及输出瓦片的地图比例尺，确定瓦片的总数目、瓦片地图对应的知识库和符号库以及输出瓦片的空间分辨率；

步骤2：根据矢量地图的左上角坐标和瓦片的地理宽度和地理高度，以及瓦片的行列号，求得某块瓦片的地理范围，并以该瓦片范围为裁剪框，在接下来的步骤对矢量地图要素进行裁剪和处理；

步骤3：根据步骤2中得到的瓦片的地理范围为裁剪框对矢量地图进行要素处理及处理后要素的存储，其具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：根据待处理要素的要素代码，从知识库中读取要素对应的符号代码，再根据符号代码从符号库中读取要素的符号信息；

步骤3.2：根据步骤3.1得到的符号信息对要素进行缓冲区处理，得到要素符号化后的范围，再判断其与瓦片的空间关系；

步骤3.3：根据瓦片与符号化后的要素范围的空间关系，结合要素的符号信息，对要素进行处理；然后将处理后的要素保存到该瓦片要素集合中；重复进入步骤3.1，直到所有要素均完成了瓦片裁剪和存储；

步骤3.4：重复进入步骤2，直至所有瓦片都完成了步骤3的全部过程。

2.根据权利要求1所述的矢量瓦片地图的制作方法，其特征在于，步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：根据待瓦片化的矢量地图的范围、输出瓦片的宽度和高度以及输出瓦片的地图比例尺，计算出输出瓦片的空间分辨率和瓦片的行列总数；

计算过程是：设地图的地理宽度为Mapwidth，地理高度为Mapheight，输出瓦片的像素宽度为Pixelwidth，瓦片的像素高度为Pixelheight，输出比例尺为scale；则输出瓦片的空间分辨率resolution＝(scale*2.54)/(100*DPI)，瓦片的总列数columns＝Mapwidth/(Pixelwidth*resolution)的整数部分加上1，瓦片的总行数为rows＝Mapheight/(Pixelheight*resolution)的整数部分加上1；

步骤1.2：根据瓦片的地图比例尺，确定瓦片地图对应的知识库和符号库；一个比例尺的地图能输出成多个比例尺的瓦片地图，不同的输出比例尺使用不同的知识库和符号库。

3.根据权利要求2所述的矢量瓦片地图的制作方法，其特征在于，步骤2中求某块瓦片的地理范围，设瓦片的左上角点为P，其坐标为(x,y)，则第n行第m列的瓦片的左上角点为(x+(m-1)*Pixelwidth*resolution,y+(n-1)*Pixelheight*resolution),右下角点为(x+m*Pixelwidth*resolution,y+n*Pixelheight*resolution)；这两个点即可确定瓦片的地理范围。

4.根据权利要求1所述的矢量瓦片地图的制作方法，其特征在于，步骤3.1中，如果要素是点要素，则读取的符号信息为点符号的半径；如果要素是线要素，则读取的符号信息为线符号的线宽和线符号的单位长度；如果要素是面要素，则读取的符号信息是轮廓线的线型和填充符号的填充类型。

5.根据权利要求1所述的矢量瓦片地图的制作方法，其特征在于，步骤3.2中，如果要素是点要素或线要素，则根据步骤3.1读取的符号信息对要素进行缓冲区操作；如果要素是面要素，则不进行缓冲区操作，将面要素的范围当作符号化后的要素范围；瓦片与符号化后的要素范围主要有三种空间关系：瓦片包含了符号化后的要素范围、瓦片与符号化后的要素范围相交和瓦片与符号化后的要素范围相离。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的矢量瓦片地图的制作方法，其特征在于，步骤3.3中所述根据瓦片与符号化后的要素范围的空间关系，对要素进行处理；其处理原则为：

当要素是点要素时，如果瓦片与符号化后的要素有交集，则将该点要素加入到瓦片要素集中，否则舍去该点要素；

当要素是面要素时，如果瓦片与符号化后的要素没有交集，则舍去该要素；如果有交集，则需要根据要素的符号信息进行处理；处理过程是：如果要素符号不存在轮廓线且填充类型是单色填充，则直接用瓦片为裁剪框对面要素进行裁剪，并将裁剪后的要素存储到瓦片的要素集中；如果面要素的符号存在轮廓线，或不是单色填充时，则将整个面要素都加入到与要素相交的瓦片的要素集中；

当要素是线要素时，如果瓦片与符号化后的要素没有交集，则舍去该要素；如果有交集，则根据线要素符号的符号单元将线要素分成N份，并将裁剪线段扩展为整数个符号单元组成的线段。