切片地圖技術在地理信息公眾服務中的應用

王春光　孫琦　袁金

摘 要：WMTS，切片地圖技術是開放地理空間聯盟（OGC）提出的一種空間數據發布的方法，提供了一種采用預定義圖塊方法發布數字地圖服務的標準化解決方案。該文圍繞切片地圖技術在省級地理信息公眾服務平臺建設中的應用，詳細闡述了地理地理信息公眾服務平臺的建設中，切片地圖數據的制作技術，實現了影像數據、矢量數據在WMTS環境下的發布和調用顯示。

關鍵詞：WMTS服務 OGC 地理信息公共服務

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0033-04

隨著政府管理決策科學化、經濟與社會發展信息化以及和諧社會建設的不斷推進，政府部門、企業和社會公眾對地理信息服務的需求與日俱增。但是，目前地理信息服務的方式和手段仍以離線提供基礎地理數據為主，環節多、周期長，應用系統構建技術復雜、成本高，用戶無法獲取持續更新的數據，不能滿足大規模業務化應用的需要。隨著信息化建設的不斷深入，網絡化地理信息應用如雨后春筍，政府部門、企事業單位和社會公眾對地理信息公共服務提出了服務途徑網絡化、服務方式個性化、服務內容多元化、服務主體協同化的一系列新要求。

地理信息公共服務平以由基礎地理信息數據體系中面向服務的產品數據、目錄與交換體系為基礎，以網絡化的地理信息服務為表現形式，以政務網、因特網為依托，針對地方、部門、行業特色，在電子政務、公共安全、位置服務等方面，滿足政府、企業以及人民生活等方面對基礎地理信息公共產品服務的需要。

目前，地理信息公共服務平臺在線數據提供的服務方式主要有網絡要素服務（WFS）、網絡地圖服務（WMS）、網絡覆蓋服務（WCS）和切片地圖服務（WMTS）。該文比較了幾種網絡地圖服務方式的特點，結合地理信息公共服務平臺提供服務網的內容以及服務對象的需求，探討了WMTS在地理信息公共服務平臺數據提供方式的應用。

1 幾種數據服務比較

基于網絡的數據服務包括符合OGC標準的網絡地圖服務（WMS）、網絡要素服務（WFS）、網絡覆蓋服務（WCS）、基于Web的地圖圖塊服務接口標準（WMTS）。

WMS服務

網絡地圖服務根據客戶的請求，直接提供地圖服務。網絡地圖服務符合OGC WMS1.1.1標準，常規功能接口如下：

GetCapabilities：返回描述web要素服務性能的XML文檔；

GetMap：根據請求參數返回一個地圖影像，返回的地圖影像格式包括GIF、JPEG、PNG、BMP等；

GetFeatureInfo：返回顯示在地圖上的某些特殊要素的信息。操作結果返回符合GML規范。

通俗的講，GetMap獲得的就是在桌面程序中畫在控件上的結果，是數據的表現。

WFS服務

網絡要素服務可根據屬性或范圍進行數據檢索，將數據查詢結果以GML的方式返回給客戶。網絡要素服務符合OGC WFS1.0.0標準，主要提供以下的功能接口：

GetCapabilities：返回描述web要素服務性能的XML文檔；

DescribeFeatureType：返回描述web要素服務的要素類型的模式（Schema）；

GetFeature：返回一個包括要素實例的GML文檔，客戶端可以規定獲取要素的那些屬性，并且可以使用空間或非空間的查詢限制條件。

Transaction：不僅能提供要素讀取，同時支持要素在線編輯和事務處理。

在Web上，WFS的請求不是以SQL實現的，而是通過Filter XML來實現，可擴展性更強。WFS所返回的是查詢的結果集，從某種程度上說，區別于WMS“數據的表現”，WFS的結果集是由完整的Schema定義和約束的結果集，以GML為載體。這個結果集，類似于桌面程序查詢結果的數據表。

WCS服務

網絡覆蓋服務根據客戶的請求，直接提供數據服務。常規功能接口如下：

GetCapabilities：返回描述服務和數據集的XML文檔。

GetCoverage：本操作是在GetCapabilities確定什么樣的查詢可以執行、什么樣的數據能夠獲取之后執行的，它使用通用的覆蓋格式返回地理位置的值或屬性。

DescribeCoverageType：允許客戶端請求由具體的WCS服務器提供的任一覆蓋層的完全描述。

WCS對應基于柵格數據的功能，與WMS基于矢量數據的特點相對應。

WMTS服務

切片地圖服務符合OGC WMTS 1.0.0標準，主要提供以下的功能接口：

GetCapabilities：返回描述服務元數據信息的XML文檔；

GetTile：返回客戶端請求的圖塊（瓦片）。

WMTS服務的目的是把地圖以若干圖塊的形式提供服務。

通過比較可以發現每種服務網針對不同的數據源都有各自的特點和優勢：WCS適合柵格數據服務，WFS數據服務更加的靈活，可以動態的調用或查詢數據的屬性，實現分析等；WMTS是一種靜態地圖的調用，但是可以按需要分塊調用數據。客戶端通過緩沖技術保證了數據的傳輸速度，同時大大的減輕了服務器的壓力。對服務器的依賴恰恰是前幾種服務的特點，當有很多用戶調用同一數據時，會對服務器的運算造成很大壓力。而WMTS服務正好是彌補了前幾種服務的不足。

3 電子地圖數據制作流程

見圖1。矢量配圖

參照《地理信息公共服務平臺電子地圖規范》對矢量數據（點、線、面）進行符號化處理，文字標注，設定不同顯示比例下要素的顯示符號（包括要素及注記的樣式、規格、顏色等）。本文主要介紹利用ArcMap進行矢量配圖。endprint

要素分層、分級

由于瓦片緩存生產中，對金字塔進行了定義，對每一級金字塔的地圖中的要素、符號、注記效果都有所不同。因此在矢量配圖過程中，實際上要針對不同的金字塔進行配圖，形成多級的配圖效果。

配圖方案中圖層的最小可見比例尺、最大可見比例尺需依據瓦片緩存的金字塔比例尺進行定義。需保證當前級別的金字塔比例尺在圖層的可見比例尺中，并保證每一級的可見比例尺能夠保持連續。本文提供一個金字塔分級參數，供作業時參考。

如圖2所示，為第10-17級的金字塔分級組織的形式，每一級創建一個group邏輯組進行管理。

只需要對每一個邏輯組設置可見比例尺，即可實現在不同的比例尺（金字塔級別）下，達到不同的視圖效果，如圖3所示：

要素符號化

在進行點要素符號化時，由于需要按照興趣點的不同類別進行區分符號化，因此要使用到“Unique values，many fileds”的符號化方式。具體操作如圖4所示：

選中圖層，右鍵，單擊Properties。

在Layer Properties中選擇Symbology選項卡，在左邊的目錄樹中選擇Categories——Unique values，many fileds，在Value Fields中依次選擇ORDERBY、PLAYER、PCODE三個字段。（見圖5）

將的符號關閉，然后點擊Add All Values。（見圖6）

單擊【確定】。這樣，就按照ORDERBY、PLAYER、PCODE三個字段組合條件形成了不同的類別。接下來就可以按不同類別進行符號化處理。

配圖效果檢查

電子地圖矢量配圖效果檢查，是數據作業的一道必不可少的工序。作業人員需對配圖效果進行自檢，只有保證矢量配圖效果無誤，才能生產出符合質量要求的電子地圖，否則在電子地圖質檢、地圖審圖、與國家主節點進行地圖接入測試時，都會存在問題，導致返工，造成更多的工作量。

地圖瓦片切片

電子地圖瓦片數據集切片，是利用GeoGlobe DataManager工具來實現的。由于源數據類型的不同，在GeoGlobe DataManager中定義了矢量數據集、影像數據集、三維地形數據集等多種數據集。在實際的數據生產中，我們用到了矢量數據集和影像數據集兩種。

3 數據服務的發布和調用

目前比較流行的公共服務平臺多外采用基于SOA和J2EE體系設計理念，便于實現跨平臺與互操作，利用Web Services方法實現一種松散耦合的異構式環境的集成，采用OGC標準規范接口，構建面向服務的、融共享服務提供方、使用方和管理方為一體的地理信息數據共享框架體系結構，實現基于統一注冊和分級授權的服務組織模式與運行管理機制，達到地理信息共享交換的持續擴展。地理信息公共服務平臺作為一種分布式的服務提供形式，其目的是使分布在網絡上的不同地理位置和不同平臺的用戶可以獲得公眾地圖服務。

數據服務的發布

首先，用GeoGlobe DataManager軟件連接平臺數據庫，創建數據集然后選擇數據文件夾將瓦片數據導入地理平臺數據庫中。（見圖7）

其次，利用平臺管理系統軟件發布瓦片地圖服務。

數據服務的調用

用戶可以采用任意一個支持OGC規范的GIS平臺開發自身的GIS應用系統，當需要調用除自身外其他的空間地理信息數據和相關服務時，可以通過平臺提供的服務地址，直接將該服務提供的數據集成到自身的GIS系統中，完成所有應用開發。

1）JS調用WMTS服務的語法，以影像瓦片為例：

http：//110.249.157.236/QinHuan gdao_dom/wmts？

SERVICE=WMTS&

REQUEST=GetTile&

VERSION=1.0.0&

LAYER=QinHuangDao_DOM&

STYLE=default&

TILEMATRIXSET=Matrix_0&

TILEMATRIX=19&

TILEROW=145792&

TILECOL=872597&

FORMAT=image%2Ftile

2）吉奧平臺下調用瓦片的過程：

Service”： [

{

“ServiceId”： “aa306e00-ba70-4fce-8078-fda312ab73a2”，

“ServiceIdentifer”：“aa306e00-ba70-4fce-8078-fda312ab73a2”，

“ServiceName”： “中文注記”，

“ServiceTitle”： “中文注記”，

"ServiceType"： "WMTS"，

"ServiceUrl"："http：//t0.tianditu.com/cva_c/wmts"，

"ServiceVersion"： "1.0.0"，

"ServiceSort"： 113，

"ServiceMirrorUrls"： {

"MirrorUrl"： []

}，

"LayerList"： {

"Layer"： [

{

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"alias"： "cva"，

"opacity"： "1"，

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{

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"tileWidth"： 256

}

]

}

]

}

}，

4 結語

地理信息公共服務平臺是建立適宜網絡化應用的公共平臺數據集，利用政務網或者互聯網像政府和社會公眾提供快捷方便的地理信息服務。數據提供的過程中快速無障礙的數據服務響應是關鍵。WMTS服務的方式很好的解決了數據響應速度慢的問題。現有主流的互聯網電子地圖無不采用這種模式，當然WMST在數據提供的靈活性也因此受到限制。由于WMTS只能以有限的坐標系統和比例尺提供服務，WMTS客戶端把來自一個服務器的圖塊疊加到來自另一個服務器的圖塊之上的能力是有限的。因此，要要在WMTS客戶端疊加不同服務器的數據時，需要約定一個共同的坐標參照系統和一個共同的分級標準。

利用HJ-1A/1B衛星CCD數據進行黃河凌汛監測，提出了利用相關向量機的檢測冰凌，并對比了不同核函數的冰凌檢測效果。實驗結果顯示利用RVM和HJ-1A/1B衛星CCD數據能有效提取出黃河冰凌范圍，RBF核函數的穩定性和精度要高于改進型RBF核函數，但改進型RBF核函數的相關向量的個數要明顯少于RBF核函數，因此測試速度要高于RBF數。

1、WMTS，切片地圖Web服務（OpenGIS Web Map Tile Service）當前版本是1.0.0。WMTS標準定義了一些操作，這些操作允許用戶訪問切片地圖。WMTS可能是OGC首個支持RESTful訪問的服務標準。

WMTS提供了一種采用預定義圖塊方法發布數字地圖服務的標準化解決方案。WMTS彌補了WMS不能提供分塊地圖的不足。WMS針對提供可定制地圖的服務，是一個動態數據或用戶定制地圖（需結合SLD標準）的理想解決辦法。WMTS犧牲了提供定制地圖的靈活性，代之以通過提供靜態數據（基礎地圖）來增強伸縮性，這些靜態數據的范圍框和比例尺被限定在各個圖塊內。這些固定的圖塊集使得對WMTS服務的實現可以使用一個僅簡單返回已有文件的Web服務器即可，同時使得可以利用一些標準的諸如分布式緩存的網絡機制實現伸縮性。提供了一種采用預定義圖塊方法發布數字地圖服務的標準化解決方案。

參考文獻

[1] 郝平，李瑞麟，應時彥，陳國華.組件式地理信息系統技術[J].浙江工業大學學報.2001，29（3）：301-304.

[2] 宋關福，鐘耳順.組件式地理信息系統研究與開發[J].中國圖象圖形學報.1998，3（4）314-317.

[3] ZeGraph官方網站.ZeGraph相關介紹[EB/OL].[2011-05-09].http：//www.zegraph.com.

[4] 張宏群，史悅，安裕倫.Com GIS技術的資源環境信息系統研究與開發[J].貴州師范大學學報（自然科學版）2004，22（1）：72-84.endprint

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4 結語

地理信息公共服務平臺是建立適宜網絡化應用的公共平臺數據集，利用政務網或者互聯網像政府和社會公眾提供快捷方便的地理信息服務。數據提供的過程中快速無障礙的數據服務響應是關鍵。WMTS服務的方式很好的解決了數據響應速度慢的問題。現有主流的互聯網電子地圖無不采用這種模式，當然WMST在數據提供的靈活性也因此受到限制。由于WMTS只能以有限的坐標系統和比例尺提供服務，WMTS客戶端把來自一個服務器的圖塊疊加到來自另一個服務器的圖塊之上的能力是有限的。因此，要要在WMTS客戶端疊加不同服務器的數據時，需要約定一個共同的坐標參照系統和一個共同的分級標準。

利用HJ-1A/1B衛星CCD數據進行黃河凌汛監測，提出了利用相關向量機的檢測冰凌，并對比了不同核函數的冰凌檢測效果。實驗結果顯示利用RVM和HJ-1A/1B衛星CCD數據能有效提取出黃河冰凌范圍，RBF核函數的穩定性和精度要高于改進型RBF核函數，但改進型RBF核函數的相關向量的個數要明顯少于RBF核函數，因此測試速度要高于RBF數。

1、WMTS，切片地圖Web服務（OpenGIS Web Map Tile Service）當前版本是1.0.0。WMTS標準定義了一些操作，這些操作允許用戶訪問切片地圖。WMTS可能是OGC首個支持RESTful訪問的服務標準。

WMTS提供了一種采用預定義圖塊方法發布數字地圖服務的標準化解決方案。WMTS彌補了WMS不能提供分塊地圖的不足。WMS針對提供可定制地圖的服務，是一個動態數據或用戶定制地圖（需結合SLD標準）的理想解決辦法。WMTS犧牲了提供定制地圖的靈活性，代之以通過提供靜態數據（基礎地圖）來增強伸縮性，這些靜態數據的范圍框和比例尺被限定在各個圖塊內。這些固定的圖塊集使得對WMTS服務的實現可以使用一個僅簡單返回已有文件的Web服務器即可，同時使得可以利用一些標準的諸如分布式緩存的網絡機制實現伸縮性。提供了一種采用預定義圖塊方法發布數字地圖服務的標準化解決方案。

參考文獻

[1] 郝平，李瑞麟，應時彥，陳國華.組件式地理信息系統技術[J].浙江工業大學學報.2001，29（3）：301-304.

[2] 宋關福，鐘耳順.組件式地理信息系統研究與開發[J].中國圖象圖形學報.1998，3（4）314-317.

[3] ZeGraph官方網站.ZeGraph相關介紹[EB/OL].[2011-05-09].http：//www.zegraph.com.

[4] 張宏群，史悅，安裕倫.Com GIS技術的資源環境信息系統研究與開發[J].貴州師范大學學報（自然科學版）2004，22（1）：72-84.endprint

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4 結語

地理信息公共服務平臺是建立適宜網絡化應用的公共平臺數據集，利用政務網或者互聯網像政府和社會公眾提供快捷方便的地理信息服務。數據提供的過程中快速無障礙的數據服務響應是關鍵。WMTS服務的方式很好的解決了數據響應速度慢的問題。現有主流的互聯網電子地圖無不采用這種模式，當然WMST在數據提供的靈活性也因此受到限制。由于WMTS只能以有限的坐標系統和比例尺提供服務，WMTS客戶端把來自一個服務器的圖塊疊加到來自另一個服務器的圖塊之上的能力是有限的。因此，要要在WMTS客戶端疊加不同服務器的數據時，需要約定一個共同的坐標參照系統和一個共同的分級標準。

利用HJ-1A/1B衛星CCD數據進行黃河凌汛監測，提出了利用相關向量機的檢測冰凌，并對比了不同核函數的冰凌檢測效果。實驗結果顯示利用RVM和HJ-1A/1B衛星CCD數據能有效提取出黃河冰凌范圍，RBF核函數的穩定性和精度要高于改進型RBF核函數，但改進型RBF核函數的相關向量的個數要明顯少于RBF核函數，因此測試速度要高于RBF數。

1、WMTS，切片地圖Web服務（OpenGIS Web Map Tile Service）當前版本是1.0.0。WMTS標準定義了一些操作，這些操作允許用戶訪問切片地圖。WMTS可能是OGC首個支持RESTful訪問的服務標準。

WMTS提供了一種采用預定義圖塊方法發布數字地圖服務的標準化解決方案。WMTS彌補了WMS不能提供分塊地圖的不足。WMS針對提供可定制地圖的服務，是一個動態數據或用戶定制地圖（需結合SLD標準）的理想解決辦法。WMTS犧牲了提供定制地圖的靈活性，代之以通過提供靜態數據（基礎地圖）來增強伸縮性，這些靜態數據的范圍框和比例尺被限定在各個圖塊內。這些固定的圖塊集使得對WMTS服務的實現可以使用一個僅簡單返回已有文件的Web服務器即可，同時使得可以利用一些標準的諸如分布式緩存的網絡機制實現伸縮性。提供了一種采用預定義圖塊方法發布數字地圖服務的標準化解決方案。

參考文獻

[1] 郝平，李瑞麟，應時彥，陳國華.組件式地理信息系統技術[J].浙江工業大學學報.2001，29（3）：301-304.

[2] 宋關福，鐘耳順.組件式地理信息系統研究與開發[J].中國圖象圖形學報.1998，3（4）314-317.

[3] ZeGraph官方網站.ZeGraph相關介紹[EB/OL].[2011-05-09].http：//www.zegraph.com.

[4] 張宏群，史悅，安裕倫.Com GIS技術的資源環境信息系統研究與開發[J].貴州師范大學學報（自然科學版）2004，22（1）：72-84.endprint