CN109829021A - 一种地图展示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地图展示方法，包括通过接收客户端发送的数据请求；根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。请求的数据以预定文本格式发送给客户端，由客户端进行动态渲染，大大减少了服务器的压力，提高了渲染速度，增加了用户的使用体验。

Description

一种地图展示方法及装置

技术领域

本发明涉及电子地图技术领域，尤其涉及一种地图展示方法及装置。

背景技术

地理信息系统(GIS)是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域。它计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。具体来说，GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起。通常GIS所处理的数据有两种格式，一种是栅格数据，栅格数据就是将空间分割成有规律的网格，给网格赋予不同的属性，然后用有限的网格逼近某个图形；另外一种是矢量数据，矢量数据是将点线面按照要素以及相应格式(例如GeoJson)进行描述的字符串。

目前，GIS应用的底图一直使用金字塔技术进行切图，使用户能够快速访问指定级别的地图或者影像。但是切图结果本身是图片，虽然满足了用户浏览的需要，但无法满足用户实时查询、实时渲染的需要。于是又引入了矢量数据用来显示矢量点、线、面，这通常需要先获取矢量地理数据，然后通过前端渲染，用户便能通过鼠标进行响应交互。这种GIS组织方式在数据量比较小的时候并没有什么大问题，但是在数据量比较大时(例如全国的详细街区数据)至少存在以下问题：矢量数据的请求如果是按需请求的话，每次都向服务器请求数据，当矢量数据过大时(例如全国的水系数据)，将会加重服务器的压力。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种地图展示方法及装置，能大大减少服务器的压力，提高渲染速度，增加用户使用体验。

第一方面，本发明提供了一种地图展示方法，包括以下步骤：

接收客户端发送的数据请求；

根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。

在第一方面的第一种可能实现方式中，所述根据所述数据请求生成预定文本格式的数据，包括：

根据所述数据请求获取相应的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配；

将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加；

根据WKB标准，将叠加后的所述矢量数据和所述栅格数据进行重新组织，以获得所述预定文本格式的数据。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配包括：

获取所述矢量数据的比例尺；

根据所述比例尺对所述栅格数据进行处理，以使得处理后的所述栅格数据与所述矢量数据能准确叠加；其中，所述处理包括对所述栅格数据的图像进行拉伸或是对所述栅格数据的原始数据进行插值。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加包括：

根据直线相交内插方法将匹配后的所述矢量数据进行栅格化；

将栅格化后的所述矢量数据与匹配后的所述栅格数据进行叠加。

第二方面，本发明实施例提供了一种地图展示装置，包括：

接收模块，用于接收客户端发送的数据请求；

生成模块，用于根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

反馈模块，用于将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。

在第二方面的第一种可能实现方式中，所述生成模块包括：

获取单元，用于根据所述数据请求获取相应的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

匹配单元，用于将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配；

叠加单元，用于将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加；

组织单元，用于根据WKB标准，将叠加后的所述矢量数据和所述栅格数据进行重新组织，以获得所述预定文本格式的数据。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述匹配单元包括：

获取所述矢量数据的比例尺；

根据所述比例尺对所述栅格数据进行处理，以使得处理后的所述栅格数据与所述矢量数据能准确叠加；其中，所述处理包括对所述栅格数据的图像进行拉伸或是对所述栅格数据的原始数据进行插值。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述叠加单元包括：根据直线相交内插方法将匹配后的所述矢量数据进行栅格化；

将栅格化后的所述矢量数据与匹配后的所述栅格数据进行叠加。

实施本实施例具有如下有益效果：

通过接收客户端发送的数据请求；根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。请求的数据以预定文本格式发送给客户端，由客户端进行动态渲染，大大减少了服务器的压力，提高了渲染速度，增加了用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种地图展示方法流程示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种地图展示装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于对本发明的理解，下面将对本发明的一些优选实施例做更进一步的描述。

现有的GIS应用的底图一直使用金字塔技术进行切图，在数据量比较大时(例如全国的详细街区数据)则至少会存在以下问题：首先，同一套数据的展示在不同的需求下可能需要不同的样式(例如，白天和夜间模式)，而传统栅格切片的模式需要重新进行切片；第二，由于切片的分辨率固定，分辨率过高切片体积过大，分辨率过低高清屏无法清晰显示；第三，矢量数据的请求如果是按需请求的话，每次都向服务器请求数据，将会加重服务器的压力，如果一次请求按需展示，当矢量数据过大时(例如全国的水系数据)，对于前端客户端的压力过大。

实施例一

参见图1，本发明实施例一提供的一种地图展示方法流程示意图。

本发明提供了一种地图展示方法，包括以下步骤：

S11、接收客户端发送的数据请求；

S12、根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

S13、将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。

在本发明实施例中，客户端响应用户的操作，将用户的请求范围发送给服务器端，由服务器根据客户端发送用户请求范围将栅格和矢量以一种指定文本格式(例如Json)发送给客户端，由客户端进行动态渲染，相比较于传统切片方法，可以大大减少服务器的压力，并提高渲染速度。

在本发明实施例中，发明人发现矢量数据和栅格数据由于数据结构的差异,在表示不同形式的地理信息方面各有千秋，将它们结合起来，可以达到以下几个目的：1)在信息表达方面，使用户对地理信息的了解不再受数据结构、数据组织形式的限制，从而对整个地区的地理信息有整体认识和了解；2)在检索分析方面，将矢量和栅格数据结合起来能够使一些统计分析结果更为高效、准确；3)在数据更新方面，根据栅格数据(尤其是遥感数据)实时性强的特点，以它作为数据更新的信息源可以大大缩短数据更新周期，是未来GIS数据更新的发展方向。

进一步地，所述步骤S12、根据所述数据请求生成预定文本格式的数据，包括：

根据所述数据请求获取相应的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配；

将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加；

根据WKB标准，将叠加后的所述矢量数据和所述栅格数据进行重新组织，以获得所述预定文本格式的数据。

需要说明的是，传统的矢量数据与栅格数据一体化，是服务器端分开对矢量数据和栅格数据分别进行切片，这样往往会造成时间过长，数据量较大，增加了对宽带的消耗，因为我们采用混合切片的方式，将矢量数据融合到栅格数据中，往往传统的栅格数据是只有像元值，因此参考WEB地图瓦片格式，使用WKB标准，将栅格和矢量数据重新组织。切片生成过程，实际是空间数据到图片数据的转换过程，空间坐标消失了，转而形成屏幕坐标，图片没有空间参考(geotiff除外，但其体积过大，一般不用于切片格式)，并通过编号来表示排列次序。

在本发明实施例中，矢量切片也是类似的，且因其为原始数据，体积较大，并且矢量切片的设计初衷是便于存储在体积方面没有做优化，使得有冗余信息，不利于网络传输，因此需要进行组织数据结构。矢量数据一般分为空间坐标和属性数据，因此组织数据结构分为空间坐标和属性数据两部分，组织数据结构的中心思想就是在不损失元数据细节的情况下，尽量减小数据冗余，缩小数据体积。在基于REST服务的WEB地图瓦片是参照的z/x/y形式坐标，磁盘存储中通常文件格式存储在以z、x、y为名字的目录中,这样就有一个瓦片文件路径是0/0/0.png，通过这样一个模式可以很快的定位到某个层级，某个坐标的瓦片。

在本发明实施例中，GeoJSON、TopoJSON和MVT格式其实都是对数据的重新组织，一般来说MVT压缩率更高，体积更小，GeoJSON可读性强，TopoJSON的可读性比较差，现实中根据实际需求选取矢量切片的格式。目前常用的适量切片是MapBox的MVT格式，其空间坐标数据涉及到从地理坐标到屏幕坐标的映射，MapBox矢量切片规范采用的屏幕坐标是右方向+x，向下+y，左上角为坐标原点，在对数据进行重新组织的过程中还会考虑简化要素坐标；对数据属性进行重新组织过程类似，将所有属性key记录，所有的value记录，分别编号，原数据中相应的key和value用编号代替。在组织数据结构过程中，MapBox会进行坐标简化，根据不同的缩放级别和细节，适当调节简化的程度，类似GIS算法之道格拉斯-普克算法中提到的阈值，根据阈值来决定简化的程度。这就是矢量切片技术相对于WMS的优势，如果有10000个点距离很近，而且地图缩放级别很小，WMS服务会把所有数据都返回，不仅耗时，也会影响渲染效率，矢量切片则会首先在服务器端进行抽稀，再将数据返回给用户，大大减小了服务器以及客户端的压力。服务器端计算完成后使用WKB格式传输给客户端，客户端按照对应的协议进行读取，渲染。

进一步地，所述将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配包括：

获取所述矢量数据的比例尺；

根据所述比例尺对所述栅格数据进行处理，以使得处理后的所述栅格数据与所述矢量数据能准确叠加；其中，所述处理包括对所述栅格数据的图像进行拉伸或是对所述栅格数据的原始数据进行插值。

需要说明的是，对于生产过程中获得的栅格数据以及矢量数据比例尺是不匹配的，往往需要进行比例尺匹配步骤。比例尺匹配主要用于屏幕显示和输出图形、图象，问题的提出源于在一般情况下，矢量数据严格按给定坐标系和比例尺显示,图形显示与物理显示设备像元点实际大小无关，其在X、Y方向的比例尺相同。而栅格数据图象显示比例尺要求不太严格，通常按象素(数据点)显示,一般图象显示时数据象元与物理显示设备(如屏幕)的象素点一一对应，即栅格图象显示比例尺与物理显示设备象素点实际大小相关,由此所造成的失真通常可以忽略。基于上述原因，矢量与栅格数据在叠加之前必须进行匹配，否则会出现两种数据套合偏差。

在本发明实施例中，对栅格数据进行处理,使之与矢量数据匹配主要是匹配比例尺。我们假设矢量数据在X、Y方向的比例尺分别为S_x和S_y,,一般S_x＝S_y；栅格数据X、Y方向的显示比例尺分别为G_x和G_y，客户端的显示，即计算机显示器X,Y方向象素宽度分别为W_x、W_y，计算机显示器X,Y方向象素数为N_x、N_y,栅格数据X,Y方向格网间距为D_x、D_y，屏幕内数据象元数为P_x、P_y,有P_x＝N_x,P_y＝N_y,则:

G_x＝W_x·N_x/D_x·P_x＝W_x/D_x

G_y＝W_y·N_y/D_y·P_y＝W_y/D_y

为使矢量与栅格数据准确叠合，必须对所述栅格数据的图象进行拉伸，或对所述栅格数据的原始数据进行插值，使之与所述矢量数据匹配，设其拉伸比例(或插值系数)分别为K_x、K_y,则有:G_x·K_x＝G_y·K_y＝S_x·S_y，从而：K_x＝S_x/G_x·K_y＝S_y/G_y。在显示时对栅格数据依照上述参数进行拉伸或插值后,矢量栅格数据即可准确叠合。

进一步地，所述将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加包括：

根据直线相交内插方法将匹配后的所述矢量数据进行栅格化；

将栅格化后的所述矢量数据与匹配后的所述栅格数据进行叠加。

在本发明实施例中，所述矢量数据与所述栅格数据经过处理后准确匹配，接下来进行矢量数据与栅格数据一体化，矢量栅格一体化分析可以采取两条技术路线,其一是将矢量数据栅格化，采用栅格叠加分析的方法；其二是将栅格数据矢量化,采用矢量叠加分析的方法。但就多层叠加分析而言,发明人发现栅格叠加分析运算效率大大高于矢量叠加分析,因此这里我们将矢量数据栅格化与栅格数据进行叠加分析。矢量数据向栅格转化采用直线相交内插的方法,即:

I＝1+INT[(y₀-y₁)/D_y]

J＝1+INT[(x₀-x₁)/D_x]

其中,I，J为行、列号,D_x、D_y为栅格数据的X与Y方向的格网间距,(X₀,Y₀)、(X₁,Y₁)分别为直线端点坐标,为确定多边形栅格化后内部的关系,首先判断栅格数据是否为左、右边界以及奇数点，并按从左到右的顺序逐行进行匹配，遇到奇数点直接确认为有效栅格点，最后填满整个区域，最后对栅格点进行统计代数运算,完成叠加分析。

在本发明实施例中，矢量数据结构和栅格数据结构的优缺点是互补的，为了有效地实现GIS中的各项功能(如与遥感数据的结合，有效的空间分析等)需要同时使用两种数据结构，并在GIS中实现两种数据结构的高效转换。在GIS建立过程中，应根据应用目的和应用特点、可能获得的数据精度以及地理信息系统软件和硬件配置情况，选择合适的数据结构。一般来讲，栅格结构可用于大范围小比例尺的自然资源、环境、农林业等区域问题的研究。矢量结构用于城市分区或详细规划、土地管理、公用事业管理等方面的应用。

在本发明实施例中，实现海量数据矢量与栅格数据的一体化管理、显示、分析，它以表示地表形态的栅格数据为背景，叠加上矢量和其它空间、专题信息，二者同步显示、分析，使用户在查看所关心区域的基本信息的同时，对该区域的地形或地理背景有总体感性认识,对于领导决策，制订各种与地形、地貌相关的规划、政策时起辅助决策的作用。例如对于全国1∶100万基础地理信息系统中全国1∶100万基础地理数据库中的矢量和DEM数据；矢量数据采用双标准纬线等角圆锥投影,DEM数据按地理坐标采集、存放。按照1:100万比例尺进行显示、分析，操作过程中先栅格数据进行投影转换、插值处理，使其格网间距为500×500米，屏幕显示时对图象进行拉伸，使之与矢量数据匹配。

实施本实施例具有如下有益效果：

通过接收客户端发送的数据请求；根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。请求的数据以预定文本格式发送给客户端，由客户端进行动态渲染，大大减少了服务器的压力，提高了渲染速度，增加了用户的使用体验。

实施例二

参见图2，本发明实施例二提供的一种地图展示装置结构示意图。

本发明实施例提供了一种地图展示装置，包括：

接收模块21，用于接收客户端发送的数据请求；

生成模块22，用于根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

反馈模块23，用于将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。

进一步地，所述生成模块22包括：

获取单元，用于根据所述数据请求获取相应的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

匹配单元，用于将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配；

叠加单元，用于将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加；

组织单元，用于根据WKB标准，将叠加后的所述矢量数据和所述栅格数据进行重新组织，以获得所述预定文本格式的数据。

进一步地，所述匹配单元包括：

获取所述矢量数据的比例尺；

根据所述比例尺对所述栅格数据进行处理，以使得处理后的所述栅格数据与所述矢量数据能准确叠加；其中，所述处理包括对所述栅格数据的图像进行拉伸或是对所述栅格数据的原始数据进行插值。

进一步地，所述叠加单元包括：根据直线相交内插方法将匹配后的所述矢量数据进行栅格化；

将栅格化后的所述矢量数据与匹配后的所述栅格数据进行叠加。

实施本实施例具有如下有益效果：

通过接收客户端发送的数据请求；根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。请求的数据以预定文本格式发送给客户端，由客户端进行动态渲染，大大减少了服务器的压力，提高了渲染速度，增加了用户的使用体验。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种地图展示方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收客户端发送的数据请求；

根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。

2.根据权利要求1所述的地图展示方法，其特征在于，所述根据所述数据请求生成预定文本格式的数据，包括：

根据所述数据请求获取相应的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配；

将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加；

根据WKB标准，将叠加后的所述矢量数据和所述栅格数据进行重新组织，以获得所述预定文本格式的数据。

3.根据权利要求2所述的地图展示方法，其特征在于，所述将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配包括：

获取所述矢量数据的比例尺；

根据所述比例尺对所述栅格数据进行处理，以使得处理后的所述栅格数据与所述矢量数据能准确叠加；其中，所述处理包括对所述栅格数据的图像进行拉伸或是对所述栅格数据的原始数据进行插值。

4.根据权利要求2所述的地图展示方法，其特征在于，所述将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加包括：

根据直线相交内插方法将匹配后的所述矢量数据进行栅格化；

将栅格化后的所述矢量数据与匹配后的所述栅格数据进行叠加。

5.一种地图展示装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收客户端发送的数据请求；

生成模块，用于根据所述数据请求生成预定文本格式的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

反馈模块，用于将所述预定文本格式的数据反馈给所述客户端，以使所述客户端读取所述预定文本格式的数据，并进行渲染，展示相应的地图画面。

6.根据权利要求5所述的地图展示装置，其特征在于，所述生成模块包括：

获取单元，用于根据所述数据请求获取相应的数据；其中，所述数据包括矢量数据和栅格数据；

匹配单元，用于将所述矢量数据和所述栅格数据进行比例尺匹配；

叠加单元，用于将匹配后的所述矢量数据和所述栅格数据进行叠加；

组织单元，用于根据WKB标准，将叠加后的所述矢量数据和所述栅格数据进行重新组织，以获得所述预定文本格式的数据。

7.根据权利要求6所述的地图展示装置，其特征在于，所述匹配单元包括：

获取所述矢量数据的比例尺；

根据所述比例尺对所述栅格数据进行处理，以使得处理后的所述栅格数据与所述矢量数据能准确叠加；其中，所述处理包括对所述栅格数据的图像进行拉伸或是对所述栅格数据的原始数据进行插值。

8.根据权利要求6所述的地图展示装置，其特征在于，所述叠加单元包括：根据直线相交内插方法将匹配后的所述矢量数据进行栅格化；

将栅格化后的所述矢量数据与匹配后的所述栅格数据进行叠加。