CN115984499A - 一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，包括数据层、业务层和展示层；所述数据层用于存储三维数据和二维数据，所述业务层包括GeoServer模块、GeoNode模块、模型三维服务模块、GeoMesa模块、三维模型发布模块、GeoTrellis模块和SpringBootGIS微服务模块；所述展示层包括Maptalks二三维一体化渲染引擎；渲染时Maptalks通过TileLayer层调用所发布的服务加载二维数据和/或三维数据。本发明基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，实现更优的渲染性能，减少了前端框架冗余，改进了渲染方式，优化了流程，且使前端二三维代码更易维护，极大的减少开发人员的工作量，员工不在需要去学两种前端框架，提高了系统开发效率。同时还可以兼容很多三方GIS前端插件，也能为业务增加更多的三维呈现选择。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息显示和处理技术领域，特别指一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统。
背景技术
三维GIS以其独有的直观可视化效果迅速扩展到城市建设、军事仿真、公安消防、智慧交通等领域。而2D地图具备简单性，可获得更多用于映射、可视化和分析的维度的优点。基于二维和三维GIS各自的优势﹐最优的方案是构建一套二三维一体化GIS平台,在一个系统中同时包含二维和三维的功能，使得二维GIS与三维GIS进行集成并实现联动。
例如中国专利申请号CN202210762792.0提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，包括：渲染层、平台层和接口层，渲染层包括渲染引擎，平台层包括二三维一体化数据组织存储模块、数据配置模块及数据渲染模块，接口层包括二三维实时联动模块、二三维标绘模块、图层管理模块、目标加载模块、空间分析模块及场景管理模块；渲染层对应平台渲染对象，平台层对应图层的数据对象和样式对象，将图层的数据对象、样式对象与平台渲染对象分离并采用空间数据缓存机制。
在该专利中，其前端数据联动渲染使用了两种渲染框架实现，其二维使用了Openlayer渲染和三维使用了Cesium渲染，导致前端框架冗余，流程复杂，加载速度较慢，且使前端二三维代码不易维护。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，减少了前端框架冗余，优化了流程，提高渲染流畅度，提高加载速度。
本发明是这样实现的：一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，包括数据层、业务层和展示层；
所述数据层用于存储三维数据和二维数据；
所述业务层包括GeoServer模块、GeoNode模块、模型三维服务模块、GeoMesa模块、三维模型发布模块、GeoTrellis模块和Spring Boot GIS微服务模块；所述GeoServer模块用于OGC服务的发布；所述GeoNode模块用于管理和发布地理空间数据；所述模型三维服务模块用于根据服务器的资源情况做分布式三维数据存储，发布三维服务；所述GeoMesa模块和GeoTrellis模块用于处理空间大数据；所述三维模型发布模块用于发布三维模型；所述Spring Boot GIS微服务模块用于根据业务的不同，增删查改地理数据库中的内容，并将各个功能部分都单独做成微服务或接口供前端调用，以及将后端处理的结果返回给前端做渲染和数据显示；
所述展示层包括Maptalks二三维一体化渲染引擎；渲染时Maptalks通过TileLayer层调用所发布的服务加载二维数据和/或三维数据；
在需要呈现二维地图时，通过业务逻辑解析和读取预先导入的二维数据，并存入到数据层中；随后，触发业务逻辑中自动发布二维数据的逻辑，将二维数据发布成GeoServer服务，并生成一个服务地址；Maptalks根据所述服务地址加载二维数据到前端呈现；
在需要呈现三维地图时，将三维数据转换成3DTils的数据格式，将转换后的三维数据存储在三维模型发布模块中发布，并生成一个服务地址，Maptalks根据所述服务地址使用THREE.js Layer层将三维数据呈现到前端。
进一步的，所述三维模型发布模块为Minio模块或ngnix模块，所述Minio模块还用于对非结构化数据进行分布式存储。
进一步的，所述Spring Boot GIS微服务模块包括有GeoTools模块、JTS模块、TerraLib模块以及Proj.4模块；
所述GeoTools模块用于提供标准类以处理空间数据；
所述JTS模块用于提供处理地理数据的API；
所述TerraLib模块用于提供地理信息系统的类和函数库，供协作环境和多个GIS开发工具的使用；
所述Proj.4模块用于提供地图投影库供地图投影的表达以及转换。
进一步的，所述二维数据包括矢量数据和栅格数据，所述三维数据包括人工模型和倾斜摄影。
进一步的，所述数据层使用文件系统或者数据库MongoDB存储人工模型、倾斜摄影或者栅格数据，使用Oracle、PostgreSQL+PostGIS或者Hbase等类型的数据库存储矢量地理数据。
进一步的，所述GeoMesa模块用于处理地理矢量的大数据，GeoTrellis模块用于处理地理栅格大数据。
本发明的优点在于：减少了前端框架冗余，改进了渲染方式，优化了流程，且使前端二三维代码更易维护，最重要的是渲染效果比两种渲染方式更加流畅，加载速度更快。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，包括数据层、业务层和展示层；
所述数据层用于存储三维数据和二维数据；
所述业务层包括GeoServer模块、GeoNode模块、模型三维服务模块、GeoMesa模块、三维模型发布模块、GeoTrellis模块和Spring Boot GIS微服务模块；所述GeoServer模块用于OGC服务的发布；所述GeoNode模块用于管理和发布地理空间数据；所述模型三维服务模块用于根据服务器的资源情况做分布式三维数据存储，发布三维服务；所述GeoMesa模块和GeoTrellis模块用于处理空间大数据；所述三维模型发布模块用于发布三维模型；所述Spring Boot GIS微服务模块用于根据业务的不同，增删查改地理数据库中的内容，并将各个功能部分都单独做成微服务或接口供前端调用，以及将后端处理的结果返回给前端做渲染和数据显示；
所述展示层包括Maptalks二三维一体化渲染引擎；渲染时Maptalks通过TileLayer层调用所发布的服务加载二维数据和/或三维数据；
在需要呈现二维地图时，通过业务逻辑解析和读取预先导入的二维数据，并存入到数据层中；随后，触发业务逻辑中自动发布二维数据的逻辑，将二维数据发布成GeoServer服务，并生成一个服务地址；Maptalks根据所述服务地址加载二维数据到前端呈现；利用GeoServer可以方便地发布地图数据(发布前提就是要连接到数据层，将数据层的数据发布)，允许用户对要素数据进行更新、删除、插入操作，通过GeoServer也可以比较容易地在用户之间迅速共享空间地理信息，前端Maptalks中的API就可以处理和加载这些地理数据。
在需要呈现三维地图时，将三维数据转换成3DTils的数据格式，将转换后的三维数据存储在三维模型发布模块中发布，并生成一个服务地址，Maptalks根据所述服务地址使用THREE.js Layer层将三维数据呈现到前端。
Maptalks是前端统一的二三维框架，它里面包含了很多的API，其中TileLayer层和THREE.js Layer层都是它所属的，TileLayer是基础层，THREE.js Layer是扩展，Tilelayer可用加载三维图像数据，但有些特殊得三维数据就需要使用THREE.js Layer来加载，THREE.js Layer是对TileLayer得补充。Maptalks可通过俯仰和旋转2D地图将2D/3D地图集成在一起，通过简单的2D地图，映射、可视化和分析获得另一个维度。
较佳的，所述三维模型发布模块为Minio模块或ngnix模块，所述Minio模块还用于对非结构化数据进行分布式存储，若采用ngnix模块进行三维模型发布，则需要另外设计用于存储的服务器。
较佳的，所述Spring Boot GIS微服务模块包括有GeoTools模块、JTS模块、TerraLib模块以及Proj.4模块；
所述GeoTools模块用于提供标准类以处理空间数据，是一个符合OGC标准(也称为OpenGIS标准)的Java类库；
所述JTS模块(Java拓扑套件)用于提供处理地理数据的API；
所述TerraLib模块用于提供地理信息系统的类和函数库，供协作环境和多个GIS开发工具的使用；
所述Proj.4模块用于提供地图投影库供地图投影的表达以及转换。
Spring Boot GIS微服务模块可通过GeoTools写代码自动发布GeoServer服务来实现与GeoServer的交互，从而可以使数据库中的矢量数据在前端导入后自动发布GeoServer服务。所述Spring Boot GIS微服务模块还通过GeoTools连接到数据库，以及通过GeoTools写代码查数据库等，实现对矢量数据进行增删查改；例如缓冲区分析，这里就可以将前端传递的参数，在GeoTools中处理逻辑，将缓冲区相关的地理数据返回，然后前端Maptalks造图层中加载后端服务返回的地理数据，并二三维呈现。不同的业务用到的技术点不同，根据实际业务需求可能用到TerraLib，JTS和Proj.4模块中的之一或多个。
Spring Boot GIS微服务模块是贯穿整个业务线，根据不同业务进行增删查改地理数据库中的内容，并将各个功能单独做成微服务，包括地理数据的解析、格式转换、数据质检等逻辑处理。
较佳的，所述二维数据包括矢量数据和栅格数据，所述三维数据包括人工模型和倾斜摄影，所述数据层使用文件系统或者数据库MongoDB存储人工模型、倾斜摄影或者栅格数据，使用Oracle、PostgreSQL+PostGIS或者Hbase等类型的数据库存储矢量地理数据。
较佳的，所述GeoMesa模块用于处理地理矢量的大数据，GeoTrellis模块用于处理地理栅格大数据；GeoMesa是一款开源的基于分布式计算系统的面面向海海量时空数据查询与分析的工具包，主要是处理矢量数据；GeoTrellis是一个基于spark的高性能栅格数据计算框架，主要是处理栅格数据；GeoMesa模块和GeoTrellis模块是和GIS大数据相关；
本发明利用以上技术点组合成各项GIS业务，以服务和接口的形式提供给前端呈现，使用Maptalks前端这一种前端框架，同时满足二三维一体化呈现，解决了现有的前端地图开发中通过开源的二维Leaflet、OpenLayers，三维Cesium以及需要获取key，调用的相应的API的框架，例如Mapbox、ArcGIS、超图、高德、百度、腾讯等等，才能进行地图的相关操作的问题。现有的二维和三维都有分开的不同的框架，而本申请采用Maptalks可以自定义我们的地图资源、不用第三方支持，同时又可以集成Three.js(三维)、Turf.js(数据分析)；heatmap.js(热力图),Echarts(各种图表)；Mapbox-gl等各种前端框架，提供了更多数据呈现的可能性，且在本申请中可以实现二三维共用一套代码，对开发人员友好，利于项目的开发和维护。本发明系统可实现更优的渲染性能，减少前端框架冗余，员工不在需要去学两种前端框架，改进了渲染方式，优化了流程，且使前端二三维代码更易维护，极大的减少开发人员的工作量，提高了系统开发效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (6)
1.一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，其特征在于：包括数据层、业务层和展示层；
所述数据层用于存储三维数据和二维数据；
所述业务层包括GeoServer模块、GeoNode模块、模型三维服务模块、GeoMesa模块、三维模型发布模块、GeoTrellis模块和Spring Boot GIS微服务模块；所述GeoServer模块用于OGC服务的发布；所述GeoNode模块用于管理和发布地理空间数据；所述模型三维服务模块用于根据服务器的资源情况做分布式三维数据存储，发布三维服务；所述GeoMesa模块和GeoTrellis模块用于处理空间大数据；所述三维模型发布模块用于发布三维模型；所述Spring Boot GIS微服务模块用于根据业务的不同，增删查改地理数据库中的内容，并将各个功能部分都单独做成微服务或接口供前端调用，以及将后端处理的结果返回给前端做渲染和数据显示；
所述展示层包括Maptalks二三维一体化渲染引擎；渲染时Maptalks通过TileLayer层调用所发布的服务加载二维数据和/或三维数据；
在需要呈现二维地图时，通过业务逻辑解析和读取预先导入的二维数据，并存入到数据层中；随后，触发业务逻辑中自动发布二维数据的逻辑，将二维数据发布成GeoServer服务，并生成一个服务地址；Maptalks根据所述服务地址加载二维数据到前端呈现；
在需要呈现三维地图时，将三维数据转换成3DTils的数据格式，将转换后的三维数据存储在三维模型发布模块中发布，并生成一个服务地址，Maptalks根据所述服务地址使用THREE.js Layer层将三维数据呈现到前端。
2.如权利要求1所述的一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，其特征在于：所述三维模型发布模块为Minio模块或ngnix模块，所述Minio模块还用于对非结构化数据进行分布式存储。
3.如权利要求1所述的一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，其特征在于：所述Spring Boot GIS微服务模块包括有GeoTools模块、JTS模块、TerraLib模块以及Proj.4模块；
所述GeoTools模块用于提供标准类以处理空间数据；
所述JTS模块用于提供处理地理数据的API；
所述TerraLib模块用于提供地理信息系统的类和函数库，供协作环境和多个GIS开发工具的使用；
所述Proj.4模块用于提供地图投影库供地图投影的表达以及转换。
4.如权利要求1所述的一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，其特征在于：所述二维数据包括矢量数据和栅格数据，所述三维数据包括人工模型和倾斜摄影。
5.如权利要求4所述的一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，其特征在于：所述数据层使用文件系统或者数据库MongoDB存储人工模型、倾斜摄影或者栅格数据，使用Oracle、PostgreSQL+PostGIS或者Hbase类型的数据库存储矢量地理数据。
6.如权利要求4所述的一种基于Maptalks的二三维一体化GIS系统，其特征在于：所述GeoMesa模块用于处理地理矢量的大数据，GeoTrellis模块用于处理地理栅格大数据。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117608542A (zh) * | 2023-11-21 | 2024-02-27 | 北京时代凌宇科技股份有限公司 | 一种WebGIS开发框架的构建方法和系统 |
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