地理信息系统学习笔记——地图开发相关介绍

最近看了一些地图开发的文章，在此做一下记录。
估计很大一部分人认为地图开发就是基于高德地图、百度地图、腾讯地图结合自己的业务进行二次开发，这只是一个方面。在这些地图上做的二次开发仅仅是方便用户导航到自己业务所在的位置，要是再往深层次走的话，做一些定制化的地图的开发则不止力不从心，很多时候也无法实现。比如城市给水排水管网信息管理，这就是定制性开发，也可称行业应用。

本人通过学习Naa（李晓辉） 该博主的博客对WebGIS的实现原理进行讲述，在此推荐给大家，本文将记录一些阅读该博客和其他一些博文的一些心得。

1.WebGIS简介

WEB-GIS（网络地理信息系统）指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。一般由多主机，多数据库和多个客户端以分布式连接在Internet上而组成，包括以下四个部分： WEB-GIS浏览器（browser），WEB-GIS服务器，WEB-GIS编辑器（Editor）,WEB-GIS信息代理(information agent)。

2.WebGIS核心术语

• 投影（Projection）
  把地球体面上的经纬网按照一定的数学法则转绘到平面上的方法及其变形问题。
  地图投影分类：等角投影、等积投影、任意投影；圆锥投影、圆柱投影、方位投影
  
  地图投影具体实现分类：
  ① 墨卡托(Mercator)投影：是一种”等角正切圆柱投影”
  ② 高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影：是一种“等角横切圆柱投影”
  ③ UTM（Universal Transverse Mercator）投影：“通用横轴墨卡托投影”，是一种“等角横轴割圆柱投影”
• 比例（Scale）
  地图上的一厘米代表着实际上的多少厘米
• 层级（level）
  每一个层级包含一组resolution和scale参数，通常用zoom的值指定
• 分辨率（Resolution）
  代表当前地图范围内，1像素代表多少地图单位（X地图单位/像素）

/**
inch2centimeter：英寸转厘米。
dpi：一英寸所包含的像素。
resolution：单位像素所代表的实际单位长度。
**/
resolution=scale*inch2centimeter/dpi；

• 瓦片（Tile）
  整幅地图切片后，每一个子图称为一个瓦片。在GIS中瓦片除了是那幅子图片外，还包括其在整幅地图中的位置信息（层级、行号、列号）。

//地图行列号换算原理
/**
（x0,y0）：地图切图的原点。
tileSize：地图的瓦片大小。
resolution：单位像素所代表的实际单位长度。
**/
//计算坐标点（x,y）所在的瓦片的行列号
row = floor((y0 - y)/( tileSize*resolution));
col = floor((x0 - x)/( tileSize*resolution));

上图是切完地图后，瓦片的存放路径，图中L06表示的是瓦片所在地图的级别，R00001179d表示的瓦片的行号，C0000a24e为瓦片的列号。

• 影像金字塔
  就是首先将原始影像按照用户的需求，比如用户需要显示多少种比例尺下的数据，需要显示的是原始影像中的哪个区域的数据，将原始影像按照这些需求进行划分和提取。
  
  当我们建立好了影像金子塔后，前端再请求地图时，则将只是在切好的瓦片缓存中，找到对应级别里对应的瓦片即可。然后在前端将这些请求到的瓦片拼接出来，便可以得到用户需要的级别下的可视范围内的瓦片了。

2.WebGIS框架

1）商业框架
ArcGIS产品+Oracle+WebLogic/Tomcat/APUSIC/WebShpere
2）开源框架
C/C++的解决方案为：Mapserver（服务器）+QGIS（桌面软件）+Tomcat（中间件）+PostGIS|MySQL空间扩展（数据库）+Openlayers(JS)/ openscale (FLex)(浏览器客户端)

JavaEE的解决方案为：Geoserver（服务器）+uDig（桌面软件）+Tomact（中间件）+PostGIS|MySQL空间扩展（数据库）+Openlayers(JS)/ openscale (FLex)(浏览器客户端)

①底图的整体处理还是用ArcGIS Desktop来进行的配置，然后将配置好的底图用ArcGIS切图。
②虽然利用本地瓦片文件作为底图，绕开了地图的在线服务，但是就切图工具来说，虽然公司有自己的切图软件，但是普遍采用的还是ArcGIS的工具切好图了再给现场实施。
③涉及到空间数据的管理时，依然是用的ArcGIS Catalog+SDE导入到Oracle数据库中。不涉及到大量空间数据库管理时，是采用的直接通过GeoServer来修改shp数据。并没有统一管理，也不利于其他业务组获取数据。
④目前基于GeoServer的项目，空间分析能力不强。部分功能已经探索出来，但是还没有在专门的空间分析产品上做出GeoServer版本。

上面的商业和开源框架也均是摘自Naa（李晓辉） 该博主，后续的文章将会记录Geo系列（GeoServer、GeoTool、GeoCahce等）、Openlayers、ArcGIS Desktop的开发使用。