本發(fā)明涉及空間數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Web的空間數(shù)據(jù)專題圖的動態(tài)定制方法。

背景技術(shù)：

GIS處理的空間數(shù)據(jù)具有多源、異構(gòu)性。隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，GIS所要處理的地理空間數(shù)據(jù)，還具有海量、復(fù)雜、覆蓋范圍廣等特征，地理空間數(shù)據(jù)的這些特性為數(shù)據(jù)綜合利用和地圖網(wǎng)絡(luò)發(fā)布帶來巨大挑戰(zhàn)。

基于web的GIS處理的數(shù)據(jù)一般存儲在集群或者存儲系統(tǒng)，而瀏覽地圖一般在客戶端進行，基于局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地圖是目前顯示服務(wù)端數(shù)據(jù)的主要形式。現(xiàn)階段地圖發(fā)布存在的主要問題有：

（1）數(shù)據(jù)發(fā)布方式不夠智能和開放：目前在線地圖服務(wù)的工作模式都是在服務(wù)端指定好地圖的顯示風(fēng)格，單純地通過網(wǎng)絡(luò)將預(yù)先定制好的地圖發(fā)布出去而已，無法滿足由不具有專業(yè)背景使用者自行定義地圖風(fēng)格，也無法瀏覽用戶任意指定的空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)專題地圖的動態(tài)發(fā)布。

（2）空間數(shù)據(jù)在線瀏覽數(shù)據(jù)處理時間較長，用戶體驗不佳：空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜性導(dǎo)致了空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布存在性能瓶頸，隨著空間數(shù)據(jù)量的增加與空間數(shù)據(jù)類型的增多，這種性能瓶頸更加凸顯出來，空間數(shù)據(jù)可視化流程分為空間數(shù)據(jù)檢索、空間數(shù)據(jù)獲取、空間數(shù)據(jù)繪制生成圖像，這三個步驟均比較耗時，特別對于一些開源地圖服務(wù)器，對每次地圖請求都根據(jù)BOX和相關(guān)的參數(shù)進行重采樣，生成一幅柵格圖像或者矢量圖形并返回給用戶。每次用戶的數(shù)據(jù)請求如果都要生成一次圖片，勢必會影響響應(yīng)的速度。由于整個可視化流程時間較長，導(dǎo)致客戶端用戶交互體驗不佳，且基于OGC協(xié)議發(fā)布的地圖一般都是預(yù)制的，降低了地圖發(fā)布的靈活性。

隨著空間數(shù)據(jù)量的不斷積累以及空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)發(fā)布模式已經(jīng)難以滿足實際的應(yīng)用需求，并對多源空間數(shù)據(jù)的動態(tài)發(fā)布策略提出了新的要求。面對空間數(shù)據(jù)發(fā)布模式存在的問題，人們希望基于OGC協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地圖發(fā)布具有普適、動態(tài)、開放性。如何在可視化性能等方面滿足多源空間數(shù)據(jù)的動態(tài)發(fā)布的要求是一個需要迫切解決的問題，有必要提供一種基于Web的空間數(shù)據(jù)專題圖動態(tài)定制方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于Web的空間數(shù)據(jù)專題圖動態(tài)定制方法，用以解決多源空間數(shù)據(jù)發(fā)布方式不夠智能和開放、在線瀏覽數(shù)據(jù)處理時間較長且地圖發(fā)布缺乏靈活性的問題。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于Web的空間數(shù)據(jù)專題圖動態(tài)定制方法，包括以下步驟：

S1、地圖描述文件動態(tài)生成：從空間數(shù)據(jù)中解析地圖描述文件所需對象，按照用戶指定數(shù)據(jù)生成地圖描述文件；

S2、專題地圖按需定制：通過服務(wù)端定制在線修改地圖描述文件，由地圖服務(wù)器發(fā)布新的地圖；

S3、動靜態(tài)緩存：采用緩存和瓦片預(yù)生成技術(shù)，提前將空間數(shù)據(jù)繪制生成圖像文件，按照某種組織形式存儲到文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫中；

S4、空間數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布：對用戶任意指定的空間數(shù)據(jù)進行動態(tài)發(fā)布。

進一步的，所述步驟S1進一步包括：

S1.1、獲取用戶指定空間數(shù)據(jù)，從空間數(shù)據(jù)中解析地圖描述文件所需對象；

S1.2、獲取空間數(shù)據(jù)的投影信息，將投影信息轉(zhuǎn)換為EPSGCode，構(gòu)建PROJECTION對象；

S1.3、獲取空間范圍，構(gòu)建范圍對象，根據(jù)空間數(shù)據(jù)路徑構(gòu)建涂層對象；

S1.4、解析對象，并生成WMS協(xié)議的底涂描述文件或生成WFS協(xié)議的底涂描述文件。

進一步的，所述步驟S1.2中，將投影信息通過WKT或Proj4方式轉(zhuǎn)換為EPSGCode。

進一步的，采用Proj4字符串轉(zhuǎn)換為EPSGCode包括以下步驟：

S1.2.1、將proj4字符串拆分為+標(biāo)簽=值的形式，形成子串?dāng)?shù)組；

S1.2.2、逐行讀取epsg文件，分別用子串去匹配每一行；

S1.2.3、根據(jù)定義的關(guān)鍵標(biāo)簽，判斷子串是否與該行匹配；

S1.2.4、若該行的內(nèi)容與子串?dāng)?shù)組完全匹配，則返回該行的epsgcode；

S1.2.5、若不完全匹配，則繼續(xù)循環(huán)，看是否有更為匹配的行。

進一步的，所述步驟S2進一步包括：

S2.1、客戶端選定已有空間數(shù)據(jù)；

S2.2、客戶端從地圖服務(wù)器獲取空間數(shù)據(jù)屬性信息；

S2.3、客戶端定制地圖風(fēng)格，構(gòu)建風(fēng)格對象；

S2.4、調(diào)度管理器根據(jù)風(fēng)格對象重新生成新專題地圖；

S2.5、地圖服務(wù)器生成新專題地圖；

S2.6、客戶端重新從地圖服務(wù)器獲取地圖，繪制顯示。

進一步的，所述步驟S2.1中，客戶端通過WFS協(xié)議接口獲取已有空間數(shù)據(jù)。

進一步的，所述步驟S3進一步包括：

S3.1、用戶由瀏覽器發(fā)起請求后，Web服務(wù)器首先獲取指令進而轉(zhuǎn)發(fā)給地圖緩存器中間件；

S3.2、地圖緩存器根據(jù)請求中的縮放比例在緩存目錄下查找是否存在地圖瓦片；

S3.3、若地圖緩存器中存在地圖瓦片，則將地圖瓦片進行瓦片拼接和地圖渲染后返回給Web服務(wù)器；

S3.4、若地圖緩存器中不存在地圖瓦片，則將請求轉(zhuǎn)發(fā)地圖發(fā)布WMS服務(wù)器進行交互獲取地圖圖像；

S3.5、最后由瀏覽器將圖像呈現(xiàn)給用戶。

進一步的，步驟S3.1中，所述地圖緩存器對請求的數(shù)據(jù)進行分塊處理，并以瓦片形式保存于指定緩存目錄下，產(chǎn)生瓦片式 WebGIS 效果。

進一步的，所述步驟S3.3中，返回的地圖數(shù)據(jù)要經(jīng)過地圖緩存器補充緩存后再轉(zhuǎn)發(fā)給Web服務(wù)器。

進一步的，所述步驟S4進一步包括：

S4.1、用戶通過客戶端軟件選擇服務(wù)端數(shù)據(jù)，定制自己的工作空間；

S4.2、客戶端根據(jù)用戶選擇數(shù)據(jù)，調(diào)用Web Service接口，在服務(wù)端生成地圖描述文件；

S4.3、客戶端根據(jù)用戶選擇，生成WMS協(xié)議的URL，向地圖緩存器請求數(shù)據(jù)；

S4.4、如果地圖緩存器緩存中有該數(shù)據(jù)，直接返回；否則，向地圖服務(wù)器請求數(shù)據(jù)；

S4.5、客戶端把請求的內(nèi)容繪制到地圖窗口。

本發(fā)明的有益效果：提出空間數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布策略，實現(xiàn)了基于OGC協(xié)議的地圖按需生成、動靜態(tài)緩存等技術(shù)，進一步解決了多源空間數(shù)據(jù)發(fā)布方式不夠智能、靈活、開放以及空間數(shù)據(jù)在線瀏覽時間較長、用戶體驗不佳的問題，滿足不具有專業(yè)背景使用者自行定義地圖風(fēng)格，也可以瀏覽用戶任意指定的空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)專題地圖的動態(tài)、按需、高效發(fā)布，在可視化層次提高空間數(shù)據(jù)的瀏覽效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的空間數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的地圖描述文件動態(tài)生成流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的空間數(shù)據(jù)專題圖按需定制流程；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的地圖緩存器工作流程圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，一種基于Web的空間數(shù)據(jù)專題圖動態(tài)定制方法，包括以下步驟：

S1、地圖描述文件動態(tài)生成：從空間數(shù)據(jù)中解析地圖描述文件所需對象，按照用戶指定數(shù)據(jù)生成地圖描述文件；

S2、專題地圖按需定制：通過服務(wù)端定制在線修改地圖描述文件，由地圖服務(wù)器發(fā)布新的地圖；

S3、動靜態(tài)緩存：采用緩存和瓦片預(yù)生成技術(shù)，提前將空間數(shù)據(jù)繪制生成圖像文件，按照某種組織形式存儲到文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫中；

S4、空間數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布：對用戶任意指定的空間數(shù)據(jù)進行動態(tài)發(fā)布。

如圖2所示，步驟S1進一步包括：

S1.1、獲取用戶指定空間數(shù)據(jù)，從空間數(shù)據(jù)中解析地圖描述文件所需對象；

S1.2、獲取空間數(shù)據(jù)的投影信息，將投影信息轉(zhuǎn)換為EPSGCode，構(gòu)建PROJECTION對象，將投影信息通過WKT或Proj4方式轉(zhuǎn)換為EPSGCode；

S1.3、獲取空間范圍，構(gòu)建范圍對象，根據(jù)空間數(shù)據(jù)路徑構(gòu)建涂層對象；

S1.4、解析對象，并生成WMS協(xié)議的底涂描述文件或生成WFS協(xié)議的底涂描述文件。

地圖服務(wù)器發(fā)布空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)是按照用戶指定數(shù)據(jù)生成地圖描述文件。地圖描述文件中的PROJECTION對象，有兩種表達方式，一種是EPSGCode編碼，一種是proj4字符串。但客戶端中，需要用EPSGCode來標(biāo)識投影，因此，需要在地圖描述文件中用EPSGCode表示投影信息。

其中，對投影參數(shù)包括投影坐標(biāo)系和基準(zhǔn)面參數(shù)等的標(biāo)準(zhǔn)化表達通常有WKT，Proj4，EPSGcode等方式。WKT (Well-known Text) 是由OGC投影參數(shù)提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的表達與描述方式；Proj4則是最大的開源投影庫，它用"+標(biāo)簽=值"的形式表達坐標(biāo)系統(tǒng)；EPSG(European Petroleum Survey Group)代表特定的橢球體、單位、地理坐標(biāo)系或投影坐標(biāo)系等信息。本發(fā)明用模糊匹配的方法從Proj4庫中epsg文件中進行Proj4字符串到EPSGCode的轉(zhuǎn)換，epsg用ASCII方式存儲，里面的每一行都記錄了一個用proj4字符串表示的EPSGCode，epsg內(nèi)容如下所示：

具體的，Proj4字符串向EPSGCode轉(zhuǎn)換的流程為：

S1.2.1、將proj4字符串拆分為“+標(biāo)簽=值”的形式，形成子串?dāng)?shù)組；

S1.2.2、逐行讀取epsg文件，分別用子串去匹配每一行；

S1.2.3、根據(jù)定義的關(guān)鍵標(biāo)簽，判斷子串是否與該行匹配；

S1.2.4、若該行的內(nèi)容與子串?dāng)?shù)組完全匹配，則返回該行的epsgcode；

S1.2.5、若不完全匹配，則繼續(xù)循環(huán)，看是否有更為匹配的行。

如圖3所示，客戶端定制專題圖，通過調(diào)度管理器在線修改地圖描述文件，由地圖服務(wù)器發(fā)布新的地圖。傳統(tǒng)的在線地圖，地圖風(fēng)格和專題圖風(fēng)格一旦設(shè)定就無法改變。但用戶需求是多樣的，不同的專題應(yīng)用需要繪制不同的專題圖。因此本發(fā)明研究了專題地圖定制策略—服務(wù)端定制，即通過在線修改地圖描述文件，通過地圖服務(wù)器發(fā)布新的地圖，步驟S2進一步包括：

S2.1、客戶端通過WFS協(xié)議接口GetCapabilities，DescribeFeatureType獲取空間數(shù)據(jù)的屬性信息，決定專題地圖繪制方式；

S2.2、客戶端構(gòu)建專題對象，通過Webserive接口更新地圖描述文件中LAYER對象的CLASS和STYLE子對象；

S2.3、客戶端重新獲取地圖對象，瀏覽新的專題圖。

本發(fā)明中生成的專題圖地圖描述文件中的風(fēng)格示意如下，表示按照面積大小來渲染地圖。

如圖4所示，為了避免地圖服務(wù)器頻繁讀取空間數(shù)據(jù)，本發(fā)明釆用緩存和瓦片預(yù)生成技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布空間數(shù)據(jù)之前，提前將空間數(shù)據(jù)繪制生成圖像文件，按照某種組織形式存儲到文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫中，這種方式使得空間數(shù)據(jù)在發(fā)布之前已經(jīng)提前完成了空間數(shù)據(jù)檢索、提取和繪制，在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布后，客戶端請求空間數(shù)據(jù)時只需要檢索并讀取己經(jīng)生成的圖像文件即可，避免了可視化過程中的耗時問題。

地圖緩存器在于客戶端和服務(wù)器之間，它可以支持OGC的多種協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，對請求的數(shù)據(jù)進行分層分塊處理并以瓦片形式保存于指定目錄下，產(chǎn)生瓦片式WebGIS效果。地圖緩存器可以預(yù)緩存一些地圖的瓦片，只有當(dāng)請求的地圖不在緩存目錄時，地圖緩存器才與地圖發(fā)布軟件進行交互獲取地圖圖像，步驟S3地圖緩存器的具體流程為：

當(dāng)用戶由瀏覽器發(fā)起請求后，Web服務(wù)器首先獲取指令進而轉(zhuǎn)發(fā)給地圖緩存器中間件，地圖緩存器根據(jù)請求中的縮放比例在緩存目錄下查找是否存在地圖瓦片，如存在則直接返回給Web服務(wù)器。否則將請求轉(zhuǎn)發(fā)地圖發(fā)布服務(wù)器進行數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理等工作，返回的地圖數(shù)據(jù)需經(jīng)過地圖緩存器補充緩存后再轉(zhuǎn)發(fā)給Web服務(wù)器，最終由瀏覽器將圖像呈現(xiàn)給用戶。

本發(fā)明的靜態(tài)緩存機制，就是針對已有數(shù)據(jù)中的熱點地圖利用地圖緩存器瓦片生成命令手動預(yù)生成地圖瓦片并存放于指定緩存目錄中。當(dāng)客戶端請求地圖時服務(wù)器攔截該請求，在緩存目錄下可查找到該地圖瓦片，隨即進行瓦片拼接和地圖渲染最后將結(jié)果返回給客戶端。

地圖緩存器分層分塊建立緩存，這個模塊的特點是可以配置分塊數(shù)，以加快圖像渲染速度；更新一定時間范圍內(nèi)的舊瓦片；支持對多種源數(shù)據(jù)進行分塊。

本發(fā)明的動態(tài)緩存機制，即由地圖緩存器本身完成，對用戶每次請求的圖片存放到瓦片目錄。當(dāng)?shù)诙握埱髸r，直接返回瓦片。

步驟S4中，空間數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布策略在步驟S1、步驟S2和S3的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)動態(tài)發(fā)布，即對于用戶任意指定的空間數(shù)據(jù)進行動態(tài)發(fā)布。其主要流程為：

S4.1、用戶通過客戶端軟件選擇服務(wù)端數(shù)據(jù)，定制自己的工作空間；

S4.2、客戶端根據(jù)用戶選擇數(shù)據(jù)，調(diào)用Web Service接口，在服務(wù)端生成地圖描述文件；

S4.3、客戶端根據(jù)用戶選擇，生成WMS協(xié)議的URL，向地圖緩存器請求數(shù)據(jù)；

S4.4、如果地圖緩存器緩存中有該數(shù)據(jù)，直接返回；否則，向地圖服務(wù)器請求數(shù)據(jù)；

S4.5、客戶端把請求的內(nèi)容繪制到地圖窗口。

在地圖發(fā)布前期，客戶端調(diào)用Web Service接口生成地圖描述文件，然后由客戶端和地圖緩存器、地圖服務(wù)器直接交互完成；基于Web的空間數(shù)據(jù)專題圖動態(tài)定制方法實現(xiàn)了基于OGC協(xié)議的地圖按需生成、動靜態(tài)緩存等技術(shù)，在可視化層次實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)的動態(tài)發(fā)布。

綜上所述，本發(fā)明針對空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方式不夠智能、開放，空間數(shù)據(jù)在線瀏覽數(shù)據(jù)處理時間較長，用戶體驗不佳等問題，在分析空間數(shù)據(jù)發(fā)布模式與存在問題的基礎(chǔ)上，以地圖服務(wù)器為主，結(jié)合GIS平臺中的調(diào)度管理器，利用地圖描述文件動態(tài)生成技術(shù)、基于地圖緩存器的動靜態(tài)緩存技術(shù)、專題圖按需定制策略等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，研究地圖描述文件的動態(tài)生成機制，使得基于OGC協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地圖發(fā)布具有普適、動態(tài)、開放性。對熱點地圖，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的靜態(tài)與動態(tài)瓦片劃分技術(shù)，服務(wù)端緩存技術(shù)，從而提升服務(wù)端的可視化性能，滿足不具有專業(yè)背景使用者自行定義地圖風(fēng)格，也可以瀏覽用戶任意指定的空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)專題地圖的動態(tài)、按需、高效發(fā)布，在可視化層次提高空間數(shù)據(jù)的瀏覽效率和空間數(shù)據(jù)的動態(tài)發(fā)布。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。