切片地图技术在地理信息公众服务中的应用

王春光　孙琦　袁金

摘 要：WMTS，切片地图技术是开放地理空间联盟（OGC）提出的一种空间数据发布的方法，提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。该文围绕切片地图技术在省级地理信息公众服务平台建设中的应用，详细阐述了地理地理信息公众服务平台的建设中，切片地图数据的制作技术，实现了影像数据、矢量数据在WMTS环境下的发布和调用显示。

关键词：WMTS服务 OGC 地理信息公共服务

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0033-04

随着政府管理决策科学化、经济与社会发展信息化以及和谐社会建设的不断推进，政府部门、企业和社会公众对地理信息服务的需求与日俱增。但是，目前地理信息服务的方式和手段仍以离线提供基础地理数据为主，环节多、周期长，应用系统构建技术复杂、成本高，用户无法获取持续更新的数据，不能满足大规模业务化应用的需要。随着信息化建设的不断深入，网络化地理信息应用如雨后春笋，政府部门、企事业单位和社会公众对地理信息公共服务提出了服务途径网络化、服务方式个性化、服务内容多元化、服务主体协同化的一系列新要求。

地理信息公共服务平以由基础地理信息数据体系中面向服务的产品数据、目录与交换体系为基础，以网络化的地理信息服务为表现形式，以政务网、因特网为依托，针对地方、部门、行业特色，在电子政务、公共安全、位置服务等方面，满足政府、企业以及人民生活等方面对基础地理信息公共产品服务的需要。

目前，地理信息公共服务平台在线数据提供的服务方式主要有网络要素服务（WFS）、网络地图服务（WMS）、网络覆盖服务（WCS）和切片地图服务（WMTS）。该文比较了几种网络地图服务方式的特点，结合地理信息公共服务平台提供服务网的内容以及服务对象的需求，探讨了WMTS在地理信息公共服务平台数据提供方式的应用。

1 几种数据服务比较

基于网络的数据服务包括符合OGC标准的网络地图服务（WMS）、网络要素服务（WFS）、网络覆盖服务（WCS）、基于Web的地图图块服务接口标准（WMTS）。

WMS服务

网络地图服务根据客户的请求，直接提供地图服务。网络地图服务符合OGC WMS1.1.1标准，常规功能接口如下：

GetCapabilities：返回描述web要素服务性能的XML文档；

GetMap：根据请求参数返回一个地图影像，返回的地图影像格式包括GIF、JPEG、PNG、BMP等；

GetFeatureInfo：返回显示在地图上的某些特殊要素的信息。操作结果返回符合GML规范。

通俗的讲，GetMap获得的就是在桌面程序中画在控件上的结果，是数据的表现。

WFS服务

网络要素服务可根据属性或范围进行数据检索，将数据查询结果以GML的方式返回给客户。网络要素服务符合OGC WFS1.0.0标准，主要提供以下的功能接口：

GetCapabilities：返回描述web要素服务性能的XML文档；

DescribeFeatureType：返回描述web要素服务的要素类型的模式（Schema）；

GetFeature：返回一个包括要素实例的GML文档，客户端可以规定获取要素的那些属性，并且可以使用空间或非空间的查询限制条件。

Transaction：不仅能提供要素读取，同时支持要素在线编辑和事务处理。

在Web上，WFS的请求不是以SQL实现的，而是通过Filter XML来实现，可扩展性更强。WFS所返回的是查询的结果集，从某种程度上说，区别于WMS“数据的表现”，WFS的结果集是由完整的Schema定义和约束的结果集，以GML为载体。这个结果集，类似于桌面程序查询结果的数据表。

WCS服务

网络覆盖服务根据客户的请求，直接提供数据服务。常规功能接口如下：

GetCapabilities：返回描述服务和数据集的XML文档。

GetCoverage：本操作是在GetCapabilities确定什么样的查询可以执行、什么样的数据能够获取之后执行的，它使用通用的覆盖格式返回地理位置的值或属性。

DescribeCoverageType：允许客户端请求由具体的WCS服务器提供的任一覆盖层的完全描述。

WCS对应基于栅格数据的功能，与WMS基于矢量数据的特点相对应。

WMTS服务

切片地图服务符合OGC WMTS 1.0.0标准，主要提供以下的功能接口：

GetCapabilities：返回描述服务元数据信息的XML文档；

GetTile：返回客户端请求的图块（瓦片）。

WMTS服务的目的是把地图以若干图块的形式提供服务。

通过比较可以发现每种服务网针对不同的数据源都有各自的特点和优势：WCS适合栅格数据服务，WFS数据服务更加的灵活，可以动态的调用或查询数据的属性，实现分析等；WMTS是一种静态地图的调用，但是可以按需要分块调用数据。客户端通过缓冲技术保证了数据的传输速度，同时大大的减轻了服务器的压力。对服务器的依赖恰恰是前几种服务的特点，当有很多用户调用同一数据时，会对服务器的运算造成很大压力。而WMTS服务正好是弥补了前几种服务的不足。

3 电子地图数据制作流程

见图1。矢量配图

参照《地理信息公共服务平台电子地图规范》对矢量数据（点、线、面）进行符号化处理，文字标注，设定不同显示比例下要素的显示符号（包括要素及注记的样式、规格、颜色等）。本文主要介绍利用ArcMap进行矢量配图。endprint

要素分层、分级

由于瓦片缓存生产中，对金字塔进行了定义，对每一级金字塔的地图中的要素、符号、注记效果都有所不同。因此在矢量配图过程中，实际上要针对不同的金字塔进行配图，形成多级的配图效果。

配图方案中图层的最小可见比例尺、最大可见比例尺需依据瓦片缓存的金字塔比例尺进行定义。需保证当前级别的金字塔比例尺在图层的可见比例尺中，并保证每一级的可见比例尺能够保持连续。本文提供一个金字塔分级参数，供作业时参考。

如图2所示，为第10-17级的金字塔分级组织的形式，每一级创建一个group逻辑组进行管理。

只需要对每一个逻辑组设置可见比例尺，即可实现在不同的比例尺（金字塔级别）下，达到不同的视图效果，如图3所示：

要素符号化

在进行点要素符号化时，由于需要按照兴趣点的不同类别进行区分符号化，因此要使用到“Unique values，many fileds”的符号化方式。具体操作如图4所示：

选中图层，右键，单击Properties。

在Layer Properties中选择Symbology选项卡，在左边的目录树中选择Categories——Unique values，many fileds，在Value Fields中依次选择ORDERBY、PLAYER、PCODE三个字段。（见图5）

将的符号关闭，然后点击Add All Values。（见图6）

单击【确定】。这样，就按照ORDERBY、PLAYER、PCODE三个字段组合条件形成了不同的类别。接下来就可以按不同类别进行符号化处理。

配图效果检查

电子地图矢量配图效果检查，是数据作业的一道必不可少的工序。作业人员需对配图效果进行自检，只有保证矢量配图效果无误，才能生产出符合质量要求的电子地图，否则在电子地图质检、地图审图、与国家主节点进行地图接入测试时，都会存在问题，导致返工，造成更多的工作量。

地图瓦片切片

电子地图瓦片数据集切片，是利用GeoGlobe DataManager工具来实现的。由于源数据类型的不同，在GeoGlobe DataManager中定义了矢量数据集、影像数据集、三维地形数据集等多种数据集。在实际的数据生产中，我们用到了矢量数据集和影像数据集两种。

3 数据服务的发布和调用

目前比较流行的公共服务平台多外采用基于SOA和J2EE体系设计理念，便于实现跨平台与互操作，利用Web Services方法实现一种松散耦合的异构式环境的集成，采用OGC标准规范接口，构建面向服务的、融共享服务提供方、使用方和管理方为一体的地理信息数据共享框架体系结构，实现基于统一注册和分级授权的服务组织模式与运行管理机制，达到地理信息共享交换的持续扩展。地理信息公共服务平台作为一种分布式的服务提供形式，其目的是使分布在网络上的不同地理位置和不同平台的用户可以获得公众地图服务。

数据服务的发布

首先，用GeoGlobe DataManager软件连接平台数据库，创建数据集然后选择数据文件夹将瓦片数据导入地理平台数据库中。（见图7）

其次，利用平台管理系统软件发布瓦片地图服务。

数据服务的调用

用户可以采用任意一个支持OGC规范的GIS平台开发自身的GIS应用系统，当需要调用除自身外其他的空间地理信息数据和相关服务时，可以通过平台提供的服务地址，直接将该服务提供的数据集成到自身的GIS系统中，完成所有应用开发。

1）JS调用WMTS服务的语法，以影像瓦片为例：

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）吉奥平台下调用瓦片的过程：

Service”： [

{

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

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

“ServiceName”： “中文注记”，

“ServiceTitle”： “中文注记”，

"ServiceType"： "WMTS"，

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

"ServiceVersion"： "1.0.0"，

"ServiceSort"： 113，

"ServiceMirrorUrls"： {

"MirrorUrl"： []

}，

"LayerList"： {

"Layer"： [

{

"name"： "cva"，

"alias"： "cva"，

"opacity"： "1"，

"visibility"： "true"，

"transitionEffect"： "resize"，

"zoomOffset"： "0"，

"format"： "tiles"，

"style"： "default"，

"tileFullExtent"： "-180，-90，180，90"，

"matrixSet"： "c"，

"bottomLevel"： 0，

"matrixIds"： [

{

"identifier"： "2"，

"scaleDenominator"：147914677. 727283，

"tileHeight"： 256，

"tileWidth"： 256

}，

{

"identifier"： "3"，

"scaleDenominator"：73957338.8636414，

"tileHeight"： 256，

"tileWidth"： 256

}

]

}

]

}

}，

4 结语

地理信息公共服务平台是建立适宜网络化应用的公共平台数据集，利用政务网或者互联网像政府和社会公众提供快捷方便的地理信息服务。数据提供的过程中快速无障碍的数据服务响应是关键。WMTS服务的方式很好的解决了数据响应速度慢的问题。现有主流的互联网电子地图无不采用这种模式，当然WMST在数据提供的灵活性也因此受到限制。由于WMTS只能以有限的坐标系统和比例尺提供服务，WMTS客户端把来自一个服务器的图块叠加到来自另一个服务器的图块之上的能力是有限的。因此，要要在WMTS客户端叠加不同服务器的数据时，需要约定一个共同的坐标参照系统和一个共同的分级标准。

利用HJ-1A/1B卫星CCD数据进行黄河凌汛监测，提出了利用相关向量机的检测冰凌，并对比了不同核函数的冰凌检测效果。实验结果显示利用RVM和HJ-1A/1B卫星CCD数据能有效提取出黄河冰凌范围，RBF核函数的稳定性和精度要高于改进型RBF核函数，但改进型RBF核函数的相关向量的个数要明显少于RBF核函数，因此测试速度要高于RBF数。

1、WMTS，切片地图Web服务（OpenGIS Web Map Tile Service）当前版本是1.0.0。WMTS标准定义了一些操作，这些操作允许用户访问切片地图。WMTS可能是OGC首个支持RESTful访问的服务标准。

WMTS提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。WMTS弥补了WMS不能提供分块地图的不足。WMS针对提供可定制地图的服务，是一个动态数据或用户定制地图（需结合SLD标准）的理想解决办法。WMTS牺牲了提供定制地图的灵活性，代之以通过提供静态数据（基础地图）来增强伸缩性，这些静态数据的范围框和比例尺被限定在各个图块内。这些固定的图块集使得对WMTS服务的实现可以使用一个仅简单返回已有文件的Web服务器即可，同时使得可以利用一些标准的诸如分布式缓存的网络机制实现伸缩性。提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。

参考文献

[1] 郝平，李瑞麟，应时彦，陈国华.组件式地理信息系统技术[J].浙江工业大学学报.2001，29（3）：301-304.

[2] 宋关福，钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图象图形学报.1998，3（4）314-317.

[3] ZeGraph官方网站.ZeGraph相关介绍[EB/OL].[2011-05-09].http：//www.zegraph.com.

[4] 张宏群，史悦，安裕伦.Com GIS技术的资源环境信息系统研究与开发[J].贵州师范大学学报（自然科学版）2004，22（1）：72-84.endprint

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"transitionEffect"： "resize"，

"zoomOffset"： "0"，

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{

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}，

{

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"tileHeight"： 256，

"tileWidth"： 256

}

]

}

]

}

}，

4 结语

地理信息公共服务平台是建立适宜网络化应用的公共平台数据集，利用政务网或者互联网像政府和社会公众提供快捷方便的地理信息服务。数据提供的过程中快速无障碍的数据服务响应是关键。WMTS服务的方式很好的解决了数据响应速度慢的问题。现有主流的互联网电子地图无不采用这种模式，当然WMST在数据提供的灵活性也因此受到限制。由于WMTS只能以有限的坐标系统和比例尺提供服务，WMTS客户端把来自一个服务器的图块叠加到来自另一个服务器的图块之上的能力是有限的。因此，要要在WMTS客户端叠加不同服务器的数据时，需要约定一个共同的坐标参照系统和一个共同的分级标准。

利用HJ-1A/1B卫星CCD数据进行黄河凌汛监测，提出了利用相关向量机的检测冰凌，并对比了不同核函数的冰凌检测效果。实验结果显示利用RVM和HJ-1A/1B卫星CCD数据能有效提取出黄河冰凌范围，RBF核函数的稳定性和精度要高于改进型RBF核函数，但改进型RBF核函数的相关向量的个数要明显少于RBF核函数，因此测试速度要高于RBF数。

1、WMTS，切片地图Web服务（OpenGIS Web Map Tile Service）当前版本是1.0.0。WMTS标准定义了一些操作，这些操作允许用户访问切片地图。WMTS可能是OGC首个支持RESTful访问的服务标准。

WMTS提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。WMTS弥补了WMS不能提供分块地图的不足。WMS针对提供可定制地图的服务，是一个动态数据或用户定制地图（需结合SLD标准）的理想解决办法。WMTS牺牲了提供定制地图的灵活性，代之以通过提供静态数据（基础地图）来增强伸缩性，这些静态数据的范围框和比例尺被限定在各个图块内。这些固定的图块集使得对WMTS服务的实现可以使用一个仅简单返回已有文件的Web服务器即可，同时使得可以利用一些标准的诸如分布式缓存的网络机制实现伸缩性。提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。

参考文献

[1] 郝平，李瑞麟，应时彦，陈国华.组件式地理信息系统技术[J].浙江工业大学学报.2001，29（3）：301-304.

[2] 宋关福，钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图象图形学报.1998，3（4）314-317.

[3] ZeGraph官方网站.ZeGraph相关介绍[EB/OL].[2011-05-09].http：//www.zegraph.com.

[4] 张宏群，史悦，安裕伦.Com GIS技术的资源环境信息系统研究与开发[J].贵州师范大学学报（自然科学版）2004，22（1）：72-84.endprint

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4 结语

地理信息公共服务平台是建立适宜网络化应用的公共平台数据集，利用政务网或者互联网像政府和社会公众提供快捷方便的地理信息服务。数据提供的过程中快速无障碍的数据服务响应是关键。WMTS服务的方式很好的解决了数据响应速度慢的问题。现有主流的互联网电子地图无不采用这种模式，当然WMST在数据提供的灵活性也因此受到限制。由于WMTS只能以有限的坐标系统和比例尺提供服务，WMTS客户端把来自一个服务器的图块叠加到来自另一个服务器的图块之上的能力是有限的。因此，要要在WMTS客户端叠加不同服务器的数据时，需要约定一个共同的坐标参照系统和一个共同的分级标准。

利用HJ-1A/1B卫星CCD数据进行黄河凌汛监测，提出了利用相关向量机的检测冰凌，并对比了不同核函数的冰凌检测效果。实验结果显示利用RVM和HJ-1A/1B卫星CCD数据能有效提取出黄河冰凌范围，RBF核函数的稳定性和精度要高于改进型RBF核函数，但改进型RBF核函数的相关向量的个数要明显少于RBF核函数，因此测试速度要高于RBF数。

1、WMTS，切片地图Web服务（OpenGIS Web Map Tile Service）当前版本是1.0.0。WMTS标准定义了一些操作，这些操作允许用户访问切片地图。WMTS可能是OGC首个支持RESTful访问的服务标准。

WMTS提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。WMTS弥补了WMS不能提供分块地图的不足。WMS针对提供可定制地图的服务，是一个动态数据或用户定制地图（需结合SLD标准）的理想解决办法。WMTS牺牲了提供定制地图的灵活性，代之以通过提供静态数据（基础地图）来增强伸缩性，这些静态数据的范围框和比例尺被限定在各个图块内。这些固定的图块集使得对WMTS服务的实现可以使用一个仅简单返回已有文件的Web服务器即可，同时使得可以利用一些标准的诸如分布式缓存的网络机制实现伸缩性。提供了一种采用预定义图块方法发布数字地图服务的标准化解决方案。

参考文献

[1] 郝平，李瑞麟，应时彦，陈国华.组件式地理信息系统技术[J].浙江工业大学学报.2001，29（3）：301-304.

[2] 宋关福，钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发[J].中国图象图形学报.1998，3（4）314-317.

[3] ZeGraph官方网站.ZeGraph相关介绍[EB/OL].[2011-05-09].http：//www.zegraph.com.

[4] 张宏群，史悦，安裕伦.Com GIS技术的资源环境信息系统研究与开发[J].贵州师范大学学报（自然科学版）2004，22（1）：72-84.endprint