CN117573785A - 一种机载栅格地图的服务架构 - Google Patents

Abstract

本发明属于机载栅格地图微服务构建技术领域，特别涉及一种机载栅格地图的服务架构。包括：瓦片地图存储模块，用于将栅格瓦片地图数据进行瓦片化处理并按一定组织方式存储在服务器端，瓦片数据解析模块，用于根据微服务标准接口模块构建的各种微服务接口以及数据存储规则推算文件位置并解析瓦片数据；微服务标准接口模块，用于将栅格地图功能分解为栅格地图微服务、目录微服务、服务启停微服务，分别根据客户端的请求，响应相应的路由并调用数据解析模块；路由构建模块，用于基于SpringMVC库，分别构建栅格地图路由、服务启停路由、服务目录路由，并且响应于客户端的请求，通过构建的路由调用相应的微服务，通过微服务接口调用相应的数据解析模块。

Description

一种机载栅格地图的服务架构

技术领域

本发明属于机载栅格地图微服务构建技术领域，特别涉及一种机载栅格地图的服务架构。

背景技术

目前GIS地图软件大部分是单机版的，地图数据和GIS引擎完全耦合在一起。但随着互联网技术、计算机技术的发展，特别是面向多客户端的应用，如果每个客户端均部署同样的地图数据，将带来大量地图冗余，地图数据维护和更新成本显著上升；另一方面，随着全球大范围和影像精细度提高，地图数据量由GB往TB级增长，单机存储无法满足日益增长的存储需求，影响了用户使用体验。

发明内容

发明目的：提供一种机载栅格地图的服务架构，实现地图数据与GIS引擎解耦。

技术方案：

一种机载栅格地图的服务架构，包括：

瓦片地图存储模块，用于将栅格瓦片地图数据进行瓦片化处理并按一定组织方式存储在服务器端，其中，瓦片遵循OGC的WTMS标准，瓦片格式为JPG或PNG，投影方式均为经纬度投影；

瓦片数据解析模块，用于根据微服务标准接口模块构建的各种微服务接口以及数据存储规则推算文件位置并解析瓦片数据；

微服务标准接口模块，用于将栅格地图功能分解为栅格地图微服务、目录微服务、服务启停微服务，分别根据客户端的请求，响应相应的路由并调用数据解析模块；

路由构建模块，用于基于SpringMVC库，分别构建栅格地图路由、服务启停路由、服务目录路由，并且响应于客户端的请求，通过构建的路由调用相应的微服务，通过微服务接口调用相应的数据解析模块。

进一步地，瓦片地图存储模块中的栅格瓦片地图数据包括卫星影像、地形，其中，影像瓦片大小一般为256*256，格式为tqt；地形瓦片大小为32*32，格式为ter。

进一步地，瓦片地图存储模块，具体用于采用基于经纬度坐标系全球剖分的规则，对影像/地形数据进行分层分块形成一种金字塔瓦片化的结构数据，其中，每一层数据的基本组织单元为多个四叉树数据集，每个四叉树数据集中则必须完整地包含一套互匹配的，描述同一个四叉树信息的元数据文件(*inf)、影像树文件(*.tqt)、地形树文件(*.ter)，它们的文件名相同，仅以后缀名区分。

进一步地，瓦片地图存储模块，具体用于进行数据分层时，以“层号_行号_列号”的命名形式进行编码和唯一确定。

进一步地，微服务标准接口模块中服务请求地址格式为{z}/{x}/{y}.jpg或{z}/{x}/{y}.png，其中z表示地图缩放层级，x表示地图所在行，y表示地图所在列。

进一步地，瓦片数据解析模块，具体用于根据卫星影像路由、地形路由以及数据存储规则推算文件位置；读取对应位置的文件块，获取瓦片长度和偏移；获取对应瓦片长度和偏移的瓦片字节数组；对获取的瓦片字节数组进行大小端转换得到瓦片数据。

进一步地，微服务标准接口模块中的栅格地图微服务包括卫星影像微服务、地形微服务。

进一步地，微服务标准接口模块中，服务启停微服务用于实现服务端栅格地图微服务的启动和停止；目录微服务用于实现服务端查看栅格地图微服务的列表和调用方法；栅格地图微服务用于实现地图瓦片的请求响应。

有益效果：

本发明实现了服务端机载地图数据微服务，遵循标准的WTMS接口，可为异构GIS引擎提供地图瓦片访问服务，由于是标准Restful接口，C/S、B/S架构的GIS系统均可访问，可在GIS相关的信息系统中广泛使用，具有广泛推广和应用价值。

附图说明

图1是机载栅格地图的服务架构示意图；

图2是第1层全球瓦片剖分示意图。

具体实施方式

本发明是针对现有的机载栅格地图数据，提出了一种机载栅格地图的服务架构，将栅格地图数据存储在服务器端，并基于此架构实现了栅格地图数据的解析和网络路由的发送，从而实现了卫星影像、地形高程等地理数据与GIS引擎端分离，实现了地图远程网络化分发服务。

本发明通过设置瓦片服务存储标准，构建路由，设计微服务接口标准，实现瓦片数据解析和服务启停。

瓦片服务存储标准:针对机载地图应用显示需求，地图以瓦片方式存储和服务，地图类型包括卫星影像和地形。卫星影像的瓦片格式可为JPG或PNG，影像瓦片大小为256*256，地形瓦片大小为32*32，投影方式为经纬度投影。为实现瓦片服务通用性，服务标准参考OGC的WTMS服务，定义GetTile操作响应。

瓦片数据解析:客户端通过发送url请求，获取瓦片数据。首先通过请求url解析层行列号:根据瓦片文件文件命名规则和存储规则，通过二进制打开机载地图文件并读取，获取对应层行列号的瓦片内容，并转换为byte数组。

路由构建:包括服务目录、卫星影像地形、服务启停四个路由。软件根据客户端发送的请求URL,将不同的服务请求分配到对应的接口函数。采用SpringMVC处理请求，统一接受客户端的请求，再根据指定的URL匹配规则，将请求映射到最终的Controller中的方法中。

微服务标准接口设计:路由对应四个接口,即卫星影像接口、地形接口、目录接口、服务启停接口。卫星影像接口实现卫星影像瓦片的请求和返回，地形接口实现地形瓦片的请求和返回,目录接口实现服务的完整列表及描述，服务启停接口实现卫星影像和地形服务的启动、停止远程控制。

服务启停:客户端通过服务调用,可实现服务端的地图服务启动和停止。在服务端设计一个服务启动停止驻留软件，状态控制通过脚本命令实现，如果服务端进程已启动则返回状态,否则服务端进程不存在则启动该服务进程，并通过REST接口暴露给客户端。

为了更好地理解本发明，下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1，一种机载栅格地图的服务架构，其特征在于，包括：瓦片地图存储模块，用于将栅格瓦片地图数据进行瓦片化处理并按一定组织方式存储在服务器端，其中，瓦片遵循OGC的WTMS标准，瓦片格式为JPG或PNG，投影方式均为经纬度投影；瓦片数据解析模块，用于根据微服务标准接口模块构建的各种微服务接口以及数据存储规则推算文件位置并解析瓦片数据；微服务标准接口模块，用于将栅格地图功能分解为栅格地图微服务、目录微服务、服务启停微服务，分别根据客户端的请求，响应相应的路由调用数据解析模块；路由构建模块，用于基于SpringMVC库，分别构建栅格地图路由、服务启停路由、服务目录路由，并且响应于客户端的请求，通过构建的路由调用相应的微服务，通过微服务接口调用相应的数据解析模块。

瓦片服务存储标准:栅格瓦片地图数据包括卫星影像、地形，是一种机载常用的地图格式。为满足LOD加载需求，需要将栅格地图经过瓦片化处理，瓦片遵循OGC的WTMS(WebTile Map Service)标准，瓦片格式可为JPG或PNG，影像瓦片大小一般为256*256，格式为tqt；地形瓦片大小为32*32，格式为ter。投影方式均为经纬度投影。将处理好的栅格地图瓦片以文件块按一定组织方式存储在服务器端，并启动本文构建的地图REST微服务。客户端按需访问瓦片地图，异构GIS系统均可进行互操作。

瓦片数据解析:栅格瓦片地图数据是为处理和渲染海量三维地理空间数据而设计的，比如卫星影像、地形等，它定义了一种数据分层结构和一组切片格式，用于渲染数据内容。它是一种金字塔瓦片化的结构数据，每一层数据的基本组织单元为多个四叉树数据集(Quadtree Dataset)，每个四叉树数据集中则必须完整地包含一套互匹配的，描述同一个四叉树信息的元数据文件(*inf)、影像树文件(*.tqt)、地形树文件(*.ter)，它们的文件名相同，仅以后缀名区分。对影像/地形数据进行分层分块时，采用基于经纬度坐标系全球剖分的规则，该规则建立了全球统一的格网剖分模型，全球尺度的数据和区域尺度的数据都采用这个统一的规则进行分层分块。即建立了一个对数据进行分割的标准体系。根据这个规则体系，也可以很容易地确定某个范围的影像/地形数据属于哪个分层分块范围。具体分层规则如图2所示,第0层全球地图共划分8个根节点，以“层号_行号_列号”(Level RowCol)的命名形式进行编码和唯一确定。数据解析是一个逆向过程,通过文件块寻址找到对应的瓦片数据。大致过程如下(1)根据层行列推算文件位置；(2)读取文件块，获取瓦片长度和偏移(3)获取瓦片字节数组；(4)瓦片字节数组进行大小端转换。

路由构建:基于SpringMVC库，实现多个服务接口的路由设置，分别构建卫星影像、地形、服务启停、服务目录路由，将不同的路由分别映射到对应的处理方法中，为获取数据和控制服务做准备。

微服务标准接口设计:微服务采用模块化思想,一个服务即是一个系统。将栅格地图功能分解到多个独立的服务，实现对解决方案的解耦。本专利设计的微服务包括:卫星影像微服务、地形微服务、目录微服务、服务启停微服务，后续将扩展更多的地图数据种类。服务请求地址url:{z}/{x}/{y}jpg,其中z表示地图缩放层级，x表示地图所在行，y表示地图所在列，起始位置从左上角(0，0)开始。使用REST可以更高效地利用缓存来提高响应速度，同时REST中的通讯会话状态由客户端来维护。

服务启停:客户端通过服务调用,可实现服务端的地图服务启动和停止。在服务端设计一个服务启动停止驻留软件，状态控制通过脚本命令实现，如果服务端进程已启动则返回状态,否则服务端进程不存在则启动该服务进程，并通过REST接口暴露给客户端。

Claims (8)

1.一种机载栅格地图的服务架构，其特征在于，包括：

瓦片地图存储模块，用于将栅格瓦片地图数据进行瓦片化处理并按一定组织方式存储在服务器端，其中，瓦片遵循OGC的WTMS标准，瓦片格式为JPG或PNG，投影方式均为经纬度投影；

瓦片数据解析模块，用于根据微服务标准接口模块构建的各种微服务接口以及数据存储规则推算文件位置并解析瓦片数据；

微服务标准接口模块，用于将栅格地图功能分解为栅格地图微服务、目录微服务、服务启停微服务，分别根据客户端的请求，响应相应的路由并调用数据解析模块；

路由构建模块，用于基于SpringMVC库，分别构建栅格地图路由、服务启停路由、服务目录路由，并且响应于客户端的请求，通过构建的路由调用相应的微服务，通过微服务接口调用相应的数据解析模块。

2.根据权利要求1所述的机载栅格地图的服务架构，其特征在于，瓦片地图存储模块中的栅格瓦片地图数据包括卫星影像、地形，其中，影像瓦片大小一般为256*256，格式为tqt；地形瓦片大小为32*32，格式为ter。

3.根据权利要求1所述的机载栅格地图的服务架构，其特征在于，瓦片地图存储模块，具体用于采用基于经纬度坐标系全球剖分的规则，对影像/地形数据进行分层分块形成一种金字塔瓦片化的结构数据，其中，每一层数据的基本组织单元为多个四叉树数据集，每个四叉树数据集中则必须完整地包含一套互匹配的，描述同一个四叉树信息的元数据文件(*inf)、影像树文件(*.tqt)、地形树文件(*.ter)，它们的文件名相同，仅以后缀名区分。

4.根据权利要求1所述的机载栅格地图的服务架构，其特征在于，瓦片地图存储模块，具体用于进行数据分层时，以“层号_行号_列号”的命名形式进行编码和唯一确定。

5.根据权利要求1所述的机载栅格地图的服务架构，其特征在于，微服务标准接口模块中服务请求地址格式为{z}/{x}/{y}.jpg或{z}/{x}/{y}.png，其中z表示地图缩放层级，x表示地图所在行，y表示地图所在列。

6.根据权利要求1所述的机载栅格地图的服务架构，其特征在于，瓦片数据解析模块，具体用于根据卫星影像路由、地形路由以及数据存储规则推算文件位置；读取对应位置的文件块，获取瓦片长度和偏移；获取对应瓦片长度和偏移的瓦片字节数组；对获取的瓦片字节数组进行大小端转换得到瓦片数据。

7.根据权利要求1所述的机载栅格地图的服务架构，其特征在于，微服务标准接口模块中的栅格地图微服务包括卫星影像微服务、地形微服务。

8.根据权利要求1所述的机载栅格地图的服务架构，其特征在于，微服务标准接口模块中，服务启停微服务用于实现服务端栅格地图微服务的启动和停止；目录微服务用于实现服务端查看栅格地图微服务的列表和调用方法；栅格地图微服务用于实现地图瓦片的请求响应。