CN111666365B - 电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法。本发明包括以下步骤：获取一个由瓦片构成的电子地图服务，用于授权过滤显示；生成授权过滤文件；将上述授权过滤文件与获取的电子地图服务叠加显示。本发明解决了电子地图服务根据授权区域快速过滤显示问题，使在线地图类的应用可以根据用户所属的地区范围精确的控制其地图可视区域，且运行效率极高，计算消耗的时间比重几乎可忽略，能够满足地图高并发场景的应用需求。

Description

电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法

技术领域

本发明涉及电子地图技术领域，具体的说是一种电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法。

背景技术

从古至今，地图一直在人们的生产生活中扮演者重要角色。如今电子地图的出现，使得人们能够方便的在手机、电脑上查看全国、以至全球的最新、展示不同内容的电子地图服务。

当前流行的电子地图服务显示技术，称为瓦片地图服务。由于电子地图服务的数据量非常大，无法通过网络传到客户端，为了解决这个问题，电子地图服务将数据在服务器上绘制成一个个小图片(即瓦片)，再将瓦片通过网络传到客户端拼接显示，如图1所示。

由于电子地图服务的信息保密重要性和分级用户授权管理的要求，一些敏感区域需要对其进行授权过滤显示，这样只有经过区域授权的用户才能看到相应的地图区域。现有的过滤显示方法主要包括：

1)根据授权区域不同，发布多个电子地图服务，拥有不同授权的人可以查看相应授权区域的电子地图服务。该方案的缺点是授权非常灵活时，发布的电子地图服务会成几何倍增长，非常不便于后期维护。

2)对于同一个电子地图服务进行过滤显示时，将用户授权区域传入，动态实时的将授权区域内的数据进行过滤加工处理，返回给用户显示。该方案的缺点是计算量巨大，效率慢，服务器压力大，用户体验差。

3)为电子地图数据增加额外属性，作为授权过滤显示条件。该方案的缺点是授权非常灵活时，对电子地图数据增加的属性也会越复杂，不便于后期维护。

上述的常规方法对于目前数以亿级的电子地图数据进行过滤显示，处理效率非常慢非常复杂，使得用户体验非常差，所以急需一种方案可以方便、高效的进行电子地图服务授权过滤显示。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，包括以下步骤：

获取一个由瓦片构成的电子地图服务，用于授权过滤显示；

根据不同地区的空间范围图形数据生成一组授权过滤文件；

将上述授权过滤文件与电子地图服务进行动态混合叠加，用于提供对外显示。

所述获取一个由瓦片构成的电子地图服务为发布一个新的电子地图服务或获取现有电子地图服务。

所述发布一个新的电子地图服务，包括以下步骤：

将电子地图服务所需要的数据进行预处理后，导入到数据库中，并建立空间索引；

对数据库中不同的数据配置不同的展示样式；

发布电子地图服务。

所述预处理包括矢量化、归类、分层、清洗和整理。

所述根据不同地区的空间范围图形数据生成一组授权过滤文件，具体为：首先计算出被授权区域所覆盖的所有瓦片序号及范围，然后依次比较各个瓦片和授权区域的空间位置关系，如果瓦片在授权区域内，则将该瓦片绘制为白色；如果瓦片在授权区域边界上，则使用授权区域生成过滤瓦片，使需要过滤掉的部分绘制为透明，需要显示的部分绘制为白色。

所述计算出被授权区域所覆盖的所有瓦片序号及范围，具体为：根据授权区域最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标、最大纵坐标，即可计算出授权区域在每一级中的瓦片行列号跨度，通过下式计算被授权区域覆盖的瓦片；

其中，X为最小横坐标/最大横坐标，Y为最小纵坐标/最大纵坐标纵，X₀为原点横坐标，Y₀为原点纵坐标，N为瓦片级数。

所述依次比较各个瓦片和授权区域的空间位置关系，对各个瓦片执行以下步骤：

依次获取瓦片相邻两点组成的线段，授权区域相邻两点组成的线段，判断两线段是否相交，如果相交，则该瓦片在授权区域边界上；

如果瓦片边界与授权区域边界不相交，则获取瓦片中点，判断瓦片中点是否在授权区域内，如果在授权区域内，则瓦片在授权区域内，否则瓦片在授权区域外。

所述将上述授权过滤文件与单独电子地图服务叠加显示，具体为：

根据电子地图服务要显示的瓦片，到授权过滤文件中查询该瓦片与授权区域的空间位置关系信息，所述瓦片如果在授权区域内，则该瓦片全部显示；如果在授权区域外，则该瓦片显示为透明；如果在授权区域边界上，则查找其对应的过滤瓦片，进行瓦片动态混合叠加显示。

本发明具有以下优点及有益效果：

1、本发明解决了电子地图服务根据授权区域快速过滤显示问题，使在线地图类的应用可以根据用户所属的地区范围精确的控制其地图可视区域，且运行效率极高，计算消耗的时间比重几乎可忽略，能够满足地图高并发场景的应用需求。

2、本发明可以在同一个电子地图服务上进行灵活的授权区域过滤显示，也可以在不同的电子地图服务上重复利用，减少运维成本。

3、本发明可以对现有的标准瓦片式地图服务都能使用，包括但不限于常用的互联网地图、测绘部门地图、行业专用地图等，可以将这些地图快速赋能，使其支持按不同地区分级授权，按授权区域快速过滤显示。

附图说明

图1为瓦片显示电子地图的示意图；

图2为本发明方法流程图；

图3为本发明的瓦片叠加示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图2所示，电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，其一个实施例包括如下步骤：

步骤1：电子地图服务数据整理入库

将电子地图服务所需要的数据，经过矢量化、归类、分层、清洗、整理后，导入到数据库中，并建立空间索引，方便生成瓦片时快速查询所需数据。

步骤2：配置电子地图服务展示样式

对于不同的数据配置不同的展示样式，例如水系配置成蓝色，将县乡村名称利用文字符号显示出来等。

步骤3：发布一个新的电子地图服务

根据电子地图服务标准，将电子地图服务数据和展示样式，发布成电子地图服务。

上述步骤也可以使用现有互联网公共的电子地图服务(例如百度地图、高德地图、谷歌地图、天地图等)或各行业专用的地图服务进行替代。

步骤4：生成授权过滤文件

根据授权区域计算并生成授权过滤文件，首先计算所有被授权区域覆盖的瓦片，然后计算这些瓦片哪些是在授权区域的边界上，哪些是在授权区域的内部：1)电子地图服务瓦片相对于该授权区域的位置，例如瓦片在授权区域内、瓦片在授权区域外、瓦片在授权区域边界上；2)如果瓦片在授权区域边界上，则会使用授权区域生成过滤瓦片，需要过滤掉的部分为透明，需要显示的部分为白色。

常规的电子地图服务定义有以下几个参数：

1)源点，即电子地图服务起始点，一般为东经-180度，北纬90度；

2)电子地图服务中一张瓦片大小，一般为宽256像素、高256像素；

3)各级分辨率，分辨率即瓦片上的每个像素代表的度数，例如全球宽360度绘制到一张宽256像素的瓦片上，这样可以计算出来0级分辨率是360/256＝1.40625；第1级电子地图服务绘制到4个瓦片上(参考图1)，所以1级分辨率是180/256＝0.703125，以此类推，可以得到各级分辨率计算公式：

这样就可以得到计算横坐标为X，纵坐标为Y的点，基于原点横坐标X₀、纵坐标Y₀，在N级上的瓦片行列号：

通过如上公式，根据授权区域最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标、最大纵坐标，即可计算出授权区域在每一级中的瓦片行列号跨度，即得到了被授权区域覆盖的瓦片。

上述计算过程可以认为是粗判断过程，得到的瓦片有可能是授权区域外部，缩小后面精细判断的瓦片范围，因为精细判断算法执行的比较慢，进而达到缩小所用时间的效果。以下是精细判断过程。

依次比较粗判断所得的各个瓦片和授权区域的空间位置关系，计算这些瓦片哪些是在授权区域的边界上，哪些是在授权区域的内部，哪些是在授权区域的外部，通过以下方式进行：在二维地理信息系统领域，使用横坐标和纵坐标描述一个点，一组有序点构成一条线，一条首尾闭合的线构成一个环，相互嵌套的环构成一个单面。其中最外侧的环称为外环，内部的环被称为内环，外环和内环中间定义为面内部，外环外部和内环内部定义为面外部，一个单面只有一个外环，有一个或多个内环。多个单面构成一个多面。除此之外，还有一个特殊的几何类型，称之为正矩形，描述一个正矩形只需要四个值：最小横坐标、最小纵坐标、最大横坐标和最大纵坐标。授权区域一般情况下是多面，瓦片是单面。

判断瓦片单面与授权区域多面的空间关系算法：依次获取瓦片单面相邻两点组成的线段，授权区域多面相邻两点组成的线段，根据子算法2，判断两线段是否相交，如果相交，则瓦片在授权区域边界上。如果瓦片边界与授权区域边界不相交，则获取瓦片中点，根据子算法5判断是否在授权区域多面内，如果在授权区域多面内，则瓦片在授权区域内，否则瓦片在授权区域外。

子算法1，求点11(X₁₁，Y₁₁)，点12(X₁₂，Y₁₂)所在的直线与点21(X₂₁，Y₂₁)，点22(X₂₂，Y₂₂)所在直线的交点：

根据直线方程：Y＝k×X+b，代入两点XY，得到两个直线方程的k和b：

子算法2，判断点11(X₁₁，Y₁₁)，点12(X₁₂，Y₁₂)组成的线段是否与点21(X₂₁，Y₂₁)，点22(X₂₂，Y₂₂)组成的线段是否相交：

根据子算法1，求得X_交与Y_交，如果X_交大于X₁₁和X₁₂的最小值，小于X₁₁和X₁₂的最大值，并且Y_交大于Y₁₁和Y₁₂的最小值，小于Y₁₁和Y₁₂的最大值，并且X_交大于X₂₁和X₂₂的最小值，小于X₂₁和X₂₂的最大值，并且Y_交大于Y₂₁和Y₂₂的最小值，小于Y₂₁和Y₂₂的最大值，即两线段相交，否则不相交。

子算法3，判断点0(X₀，Y₀)在点1(X₁，Y₁)，点2(X₂，Y₂)所在的直线的左侧还是右侧：

根据直线方程：Y＝k×X+b，代入两点XY，得到直线方程的k和b：

根据X₀求得直线上所在点纵坐标Y′：

Y′＝k×X₀+b

如果k大于0，Y′大于Y₀，则点在线右侧，Y′小于Y₀，则点在线左侧，如果Y′等于Y₀，则点在线上。如果k小于0，Y′小于Y₀，则点在线右侧，Y′大于Y₀，则点在线左侧，如果Y′等于Y₀，则点在线上。

子算法4，判断点0(X₀，Y₀)是否在单面内：

依次获取单面外、内环上的相邻两点(X₁，Y₁)和(X₂，Y₂)，构成线段，如果点0的纵坐标Y₀大于Y₁和Y₂的最小值，小于Y₁和Y₂的最大值，则根据子算法3判断点是否在线段右侧，并记录点在线段右侧次数。当单面上所有线段都判断完成，判断点在线段右侧次数是否能被2整除，如果不能整除，则点在单面内，如果能整除，则点在单面外。

子算法5，判断点是否在多面内：

依次获取多面中的每个单面，根据子算法4，判断点是否在单面内，如果点在一个单面内，则点在多面内，否则点在多面外。

步骤5：授权过滤文件与电子地图服务叠加显示

根据显示的瓦片，到授权过滤文件查询位置信息，如果在授权区域内，则该瓦片全部显示；如果在授权区域外，则该瓦片显示为透明；如果在授权区域边界上，则查找其对应的过滤瓦片，进行瓦片叠加显示，如图3所示。如果通过授权文件判断原始地图服务瓦片在授权区域外，就直接把一个透明的瓦片返回给客户端，这样就看不到授权区域外的电子地图服务内容了，提高了显示效率。权限过滤过程是在服务端进行的，服务端将准备好的授权过滤文件，与原始电子地图服务通过快速图像处理方式进行叠加显示，将授权区域外的部分抹掉，再并处理结果发送给客户端显示，这个处理过程很快，基本上和直接显示原始电子地图服务消耗时间相同。图3中的第一个图是原始电子地图服务瓦片，第二个图是授权过滤瓦片，第三个图是两者叠加显示后的结果，可以看到有部分电子地图被抹掉，即授权区域外部分不可见。

由于授权区域内部的瓦片在后面处理原始电子地图服务瓦片时，不需要做叠加处理，直接显示就可以了，加快显示效率。只有在授权区域边界上的瓦片，也就是一部分在区域内、一部分在区域外的，才需要做叠加处理。

Claims (6)

1.一种电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取一个由瓦片构成的电子地图服务，用于授权过滤显示；

根据不同地区的空间范围图形数据生成一组授权过滤文件；

将上述授权过滤文件与电子地图服务进行动态混合叠加，用于提供对外显示；

所述根据不同地区的空间范围图形数据生成一组授权过滤文件，具体为：首先计算出被授权区域所覆盖的所有瓦片序号及范围，然后依次比较各个瓦片和授权区域的空间位置关系，如果瓦片在授权区域内，则将该瓦片绘制为白色；如果瓦片在授权区域边界上，则使用授权区域生成过滤瓦片，使需要过滤掉的部分绘制为透明，需要显示的部分绘制为白色；

所述计算出被授权区域所覆盖的所有瓦片序号及范围，具体为：根据授权区域最小横坐标、最大横坐标、最小纵坐标、最大纵坐标，即可计算出授权区域在每一级中的瓦片行列号跨度，通过下式计算被授权区域覆盖的瓦片；

其中，X为最小横坐标/最大横坐标，Y为最小纵坐标/最大纵坐标纵，X₀为原点横坐标，Y₀为原点纵坐标，N为瓦片级数。

2.根据权利要求1所述的电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，其特征在于，所述获取一个由瓦片构成的电子地图服务为发布一个新的电子地图服务或获取现有电子地图服务。

3.根据权利要求2所述的电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，其特征在于，所述发布一个新的电子地图服务，包括以下步骤：

将电子地图服务所需要的数据进行预处理后，导入到数据库中，并建立空间索引；

对数据库中不同的数据配置不同的展示样式；

发布电子地图服务。

4.根据权利要求3所述的电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，其特征在于，所述预处理包括矢量化、归类、分层、清洗和整理。

5.根据权利要求1所述的电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，其特征在于，所述依次比较各个瓦片和授权区域的空间位置关系，对各个瓦片执行以下步骤：

依次获取瓦片相邻两点组成的线段，授权区域相邻两点组成的线段，判断两线段是否相交，如果相交，则该瓦片在授权区域边界上；

如果瓦片边界与授权区域边界不相交，则获取瓦片中点，判断瓦片中点是否在授权区域内，如果在授权区域内，则瓦片在授权区域内，否则瓦片在授权区域外。

6.根据权利要求1所述的电子地图服务根据授权区域快速过滤显示的方法，其特征在于，所述将上述授权过滤文件与单独电子地图服务叠加显示，具体为：

根据电子地图服务要显示的瓦片，到授权过滤文件中查询该瓦片与授权区域的空间位置关系信息，所述瓦片如果在授权区域内，则该瓦片全部显示；如果在授权区域外，则该瓦片显示为透明；如果在授权区域边界上，则查找其对应的过滤瓦片，进行瓦片动态混合叠加显示。

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