在線電子地圖海量標注與表面注記的研究

陳興華

（1.福建省基礎地理信息中心，福建 福州 350003）

目前，數字城市和天地圖的建設集成了大量的地名和興趣點數據，分類復雜、內容豐富、數據量大。隨著基于公共服務平臺應用的深入，所采集的地名和興趣點數據將更加豐富，在地圖查詢、瀏覽、顯示中存在的問題將愈加突出，主要表現在以下方面：電子地圖提供的查詢瀏覽方式較為簡單，僅支持基于單個屬性的查詢方式，即輸入條件或點擊類別進行查詢，并且查詢結果以翻頁形式展示，只顯示當前頁的結果，查詢結果的分布情況不能一目了然；當地圖移動時，對當前視野數據動態查詢效率較低，查詢結果無法根據當前顯示級別和重要性進行合理的優化展示；電子地圖表面注記不支持屬性查詢，無法做到“所見即所得”。這些問題的存在使得用戶查找地圖信息的需求得不到滿足，以致對電子地圖網站的依賴性下降。因此，研究海量數據智能顯示技術和電子地圖表面注記交互查詢技術，為用戶提供高效、準確的地理信息查詢瀏覽服務，以更好的用戶體驗留住更多的用戶，增強電子地圖的競爭力和優勢,是非常必要的。

1 關鍵技術

1.1 地圖標注空間位置的快速判斷

客戶端實時向服務器端請求數據，服務器端實時大批量地向客戶端發送數據，客戶端要從眾多的空間數據中通過空間位置實時判斷當前位置是否有地圖標注數據。對空間數據作分塊處理，建立空間索引，減少每次鼠標位置判斷的空間數據量，提升客戶端空間位置判斷的效率。

1.2 高并發地圖標注API查詢

首先，在底層數據建立高效的空間索引和關聯字段索引，增強空間數據查找效率；其次，使用Oracle Spatial空間數據引擎，開發地圖標注查詢功能，提高運算效率。WebAPI功能服務按集群方式部署，通過幾個方面的組合使用，可極大地提高WebAPI的查詢效率和并發訪問量。

1.3 客戶端空間數據的存儲機制

客戶端向服務器端實時請求大量數據，請求后的數據存儲到客戶端，能有效地提高數據查詢的效率，但大量數據同時堆積到客戶端，會增加客戶端的存儲負擔。本文采取先存儲的數據先出棧的原則，另外，判斷數據是否在當前范圍的附近，在當前視野范圍附近的后出棧，在客戶端始終保持著合理的存儲量，可有效提高客戶端的查詢效率。

2 技術研究

2.1 技術路線

技術路線主要包括“數據處理、功能開發、成果整理與應用”3個階段。

1）數據處理。在現有興趣點數據的基礎上，提取具有代表性的興趣點數據作為研究對象，對興趣點進行一定的空間分析和融合處理，根據處理的結果設置興趣點數據在不同級別顯示的權重；根據興趣點數據，在電子地圖中計算數據、符號在電子地圖中的位置；將數據錄入到數據庫后建立空間索引和關聯字段索引，以提高查詢效率。

2）功能開發。在OpenLayers2.13基礎上，擴展現有圖層類的功能，使之能更好地適應在線地圖標注的瀏覽。開發地圖標注查詢服務，提供在線地圖標注瀏覽、海量地圖標注分類查詢以及地圖標注詳細信息查詢等功能。

3）成果應用。把開發的項目整理為文檔和軟件，可應用到“天地圖·福建”及相關的系統中。

2.2 技術架構設計

本課題采用B/S結構，其技術架構如圖1所示。

1）數據層。數據層是項目研究的基礎，在本課題中，把興趣點數據分為2個部分：表面注記興趣點數據和海量分類興趣點數據。

2）服務層。基礎地圖使用“天地圖·福建”的2種基礎底圖服務，分別是矢量地圖服務和影像地圖服務；另外一類服務為功能服務，根據需求開發相應的功能服務接口，通過地址和參數供系統調用。

3）應用層。以OpenLayers地圖引擎為基礎，開發在線地圖標注顯示和海量地圖標注分類顯示功能。

圖1 技術架構

2.3 技術實現

2.3.1 地圖標注數據的處理

1）分級控制地圖標注數據顯示數量。按照地圖標注數據的類別特征，根據標注數據的重要性分別設置不同的權重，及在電子地圖上顯示的級別范圍，控制不同級別地圖顯示的標注數量。在小比例尺電子地圖上，顯示的地圖標注數量相對較少，但地圖標注的權重相對較高。隨著比例尺的增大，顯示的地圖標注數量隨之增多。

2）分級獲取電子地圖表面標注信息。電子地圖有多個比例尺，在地圖符號化時，不同比例尺顯示的地圖標注種類是不一樣的，對于同一種類的地圖標注數據在不同比例尺地圖上顯示的數量也是不相同的。實現電子地圖表面注記交互式查詢時，計算表面注記數據在不同比例尺電子地圖的符號和文字的空間范圍，并把計算后的范圍數據導入到數據庫中，供表面注記的空間位置判斷和查詢使用。

3）計算地圖表面注記的空間范圍信息。在電子地圖配置時已確定要顯示的地圖表面注記，且地圖注記有固定的空間位置，獲取不同級別表面注記的空間位置信息，根據符號大小計算符號在電子地圖上的空間范圍，根據注記文字的數量、是否轉行、文字方向等信息，計算表面注記的文字在電子地圖上的空間范圍信息，并把表面注記的空間位置信息和計算后的空間范圍等存儲到數據庫中。

2.3.2 海量標注分類查詢和顯示

1）客戶端功能實現。以OpenLayers地圖引擎庫為基礎，擴展地圖標注圖層，使擴展后的地圖標注圖層能快速、動態地顯示地圖標注信息，封裝和改寫地圖標注顯示類，類庫能顯示地圖標注和一些附屬信息。設計地圖表面注記請求和處理類庫，研究電子地圖鼠標機制，在更換電子地圖視窗范圍時，獲取當前的視窗范圍，根據空間范圍實時通過接口向服務器請求數據，請求完畢后接收服務器端返回的信息，對信息進行一定處理和分析，把當前數據按照級別、行、列等方式臨時存儲。以當前視窗中心點為原點，清除當前視窗范圍1.5倍以外的數據，減少數據的存儲量。根據鼠標移動的空間位置，獲取當前空間位置所在的瓦片，獲取瓦片中的數據信息，根據索引快速查找到當前空間位置對應的信息。在此空間位置若有相應的標注信息，提示地圖標注的名稱信息，點擊地圖標注，顯示注記的詳細信息。

2）服務器端功能開發。對分級地圖標注信息建立空間和屬性索引信息，設計服務器端功能，以WebAPI的方式編寫代碼，添加JSONP處理代碼，根據請求的視野范圍、地圖級別、瓦片行號、瓦片列號等多項信息，通過服務器端的計算和處理，把獲取的數據按照對象封裝，以JSON方式把信息返回到客戶端。另外，通過興趣點ID值的請求，從數據庫中查詢該興趣點，把該興趣點的詳細信息以JSON方式返回到客戶端，實現了客戶端與服務器端跨域查詢。

2.3.3 電子地圖表面注記交互式查詢

1）客戶端功能實現。客戶端地圖涉及2個事件，分別是鼠標移動事件和視野范圍變化事件。鼠標移動事件判斷鼠標位置是否落入興趣點區域范圍，同時觸發視野范圍變化事件，實時向服務器請求當前視野范圍內的興趣點數據。根據不同比例尺電子地圖顯示的興趣點，設計不同比例尺興趣點數據的符號和樣式表，當鼠標移動到興趣點區域時，在此位置高亮顯示興趣點的符號，并提醒用戶點擊查詢。以OpenLayers地圖引擎庫為基礎，擴展地圖標注圖層，擴展后的地圖標注圖層能動態顯示興趣點數據。編寫和封裝數據請求和處理類，實現數據的實時請求和臨時存儲，結合地圖標注圖層實現標注的動態實時高亮顯示和查詢。

2）服務器端功能開發。客戶端通過計算獲取當前視野范圍的坐標信息，根據坐標范圍向服務器端請求數據，通過電子地圖級別、視野范圍等多項信息，計算當前范圍內興趣點數據，把視野范圍內的興趣點數據以JSON方式返回客戶端。

3 應用實例

該技術成果已初步應用到“天地圖·福建”的電子地圖模塊中，解決了地圖標注大批量加載慢的難題，可在海量地圖標注中快速查找所需結果，改變了電子地圖僅僅作為一張背景地圖的功能，實現了所見即所得的效果。成果將會逐步應用到更多、更廣的領域，進一步改善用戶的用圖體驗。

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