基于ArcGIS Pro矢量切片技术的电子地图生产研究

王银花

（1.福建省基础地理信息中心，福建 福州 350003）

矢量切片技术是当前研究如何实现电子地图快速切图，同时又能实时更换多种符号样式，减小数据量以及提升电子地图交互能力的热门技术。国内外很多地理信息企业都开展了相关产品研发，现阶段比较成熟的产品有北京超图股份有限公司基于MapBox MVT规范的矢量切片（.mvt）和ESRI公司研发的矢量切片包（.vptk）[1-2]。

本文详细介绍如何利用ArcGISPro生产天地图·福建电子地图矢量切片包，通过ArcGIS Portal发布矢量切片服务，对比分析栅格瓦片和矢量切片的生产性能，总结电子地图矢量切片包（.vptk）生产过程中存在的问题，并提出相应的解决办法。

1 矢量切片技术

ArcGIS矢量切片技术原理是基于四叉树金字塔模型，对矢量数据的描述性文件进行切割，将用于传输的矢量数据切分成小的数据单元，每个数据单元只包含一定范围内的要素信息，瓦片携带的是用于绘制的数据，而不是已经绘制出的固定样式的图片[3-4]，客户端根据地图显示范围从服务器获取相应的矢量信息，通过读取图层的样式文件在客户端实时渲染地图[5]，用户可以对矢量切片做进一步交互操作。栅格瓦片技术原理同样是基于四叉树金字塔模型，不同的是其将矢量数据切成不带属性的栅格图片。栅格格式地图瓦片缺乏灵活性，切片执行后，样式更改复杂，缺乏实时性。当矢量数据源更新变化后，需要重新进行电子地图切片。栅格瓦片还缺乏交互性，用户不能直接在地图上点击查询数据属性。相对于栅格地图瓦片，矢量切片具有明显的优势，包括地图符号样式灵活，用户可以根据应用需求在客户端定制符号系统。数据量小、切片时间短，反应速度快，当数据源发生变化后，可对地图进行快速更新。地图可进行无极缩放显示，在任一显示比例尺下都无锯齿，显示清晰[6]。

2 电子地图矢量切片包的制作和服务发布流程

电子地图矢量切片包的制作和服务发布主要包括数据预处理、地图符号化、地图图面优化、创建地图索引文件、创建矢量切片包和服务发布等，具体技术路线如图1所示。

图1 电子地图矢量切片制作和发布流程图

2.1 数据预处理

数据预处理是指将原始数据按类别进行数据的分级抽稀、图形简化、制图综合等处理。ArcGISPro创建矢量切片包的过程中，不支持点状数据的自动避让，因此，在进行数据符号化之前，兴趣点数据需根据重要度优先级顺序按级别抽稀。另外，ArcGISPro创建矢量切片包的过程中，仅支持相对简单的点、线、面数据，对于节点数过多，或者过窄的面状数据，在创建矢量切片包的过程中，节点会被抽稀，造成面状数据不连续或者变形等问题，因此面状数据进行制图综合，节点过多的地方进行简化，轮廓过窄的地方进行适当夸大处理。

2.2 地图符号化

地图符号化是地理数据符号化表达的过程。一种方式是可以利用ArcMap进行地图符号化，生成MXD文件，并导入到ArcGISPro中，导入以后，由于Arc-Map和ArcGISPro之间存在很多兼容性问题，如兴趣点符号和注记之间的距离，在ArcMap下显示正常，在ArcGISPro显示会出现符号和注记之间距离过大的问题。因此，需要在ArcGISPro中进行图面显示效果调整，并保存为aprx工程文件；另外一种方式是直接将地理数据加载到ArcGISPro进行符号化表达。

2.3 创建索引文件

索引文件是矢量切片技术的关键，用于存储图形和原始要素的属性信息。索引文件利用ArcGISPro工具箱中的Create Vector Tile Index生成。打开工具后如图2所示，选择地图图层，输入索引存放地址和名称，选择切片方案，点击运行即可。ArcGISPro 2.2以后的版本，将生成索引文件功能嵌入至创建矢量切片包工具中，索引文件可以不用单独建立，在创建矢量切片包的时候选择索引模式即可。

图2 创建矢量切片索引

2.4 创建矢量切片包

创建矢量切片包之前，必须给地图填上摘要信息，否则将无法创建矢量切片包，填写摘要的位置如图3所示。摘要填写完后，利用Create Vector Tile Package工具，如图4所示，选择地图图层，输入索引存放地址和名称，选择切片方案，选择切片比例尺范围，选择上一步生成的索引文件，最后填上摘要信息后点击运行即可。

图3 地图图层摘要信息

图4 创建矢量切片包

2.5 服务发布

矢量切片服务发布的方式比较简单，通常有2种，第一种方式只适用于vtpk包数据量小于2 G时，可以将矢量切片包拷贝至portal门户并发布矢量切片图层；第二种方式是使用ArcGISPro的sharepackage工具将矢量vtpk包上传到Portal门户中并发布矢量切片图层[7]。

3 福建省政务版矢量切片电子地图的制作和分析

通过对福建全省面状数据进行数据预处理，POI数据分层抽稀，在ArcMap中符号化后导入至ArcGIS Pro进行地图图面调整后，按照矢量切片流程进行地图切片，最后发布成矢量切片图层，如图5所示。

图5 福建省矢量切片电子地图成果

对比分析相同区域内的矢量切片成果和栅格瓦片成果，得出如表1所示的对比结果，可以看出矢量切片缓存时间少，成果数据量小，数据更新效率得到显著提高。由于ArcGISPro软件不支持注记的自动避让，因此矢量切片成果图面注记压盖较多，如图5所示。而由于ArcMap带有注记自动避让规则，注记压盖较少，如图6所示。综合考虑政务版电子地图服务对象、应用需求、数据更新效率、数据存储和数据交互功能等方面，矢量切片技术能够达到政务版电子地图的应用需求，为自然资源管理工作提供最新的工作底图数据服务。

图5 无人机影像反演LAI结果验证图及精度表

图6 福建省栅格瓦片电子地图成果

表1 栅格瓦片与矢量切片对比分析

4 结语

栅格地图瓦片虽然生产技术成熟，地图图面效果好，但是其缓存时间长，存储量大，更新速度已满足不了政务服务需求，特别对于某些应急应用需求。矢量切片虽然在图面效果上欠佳，但不影响使用要求，更新速度快、存储要求低等明显优势更能适应政务服务需求[8]。