webGIS开发背景知识索引--瓦片原理与数据规范等
地图的数据采集处理、服务搭建发布、前端交互构建，要全讲下来其实挺复杂，这里仅仅简单介绍一下，并罗列一些资料，如果有兴趣，可以按图索骥，深入了解。
1.OGC
OGC即为Open Geospatial Consortium，开放地理信息联盟，由530多家企业、政府机构、研究组织、大学组成的国际性协会，致力于提供地理信息行业软件和数据及服务的标准化工作，推动地理空间位置信息和服务的公平性、可查性、访问性、交互性、复用性。
简而言之，就是GIS行业，从数据采集制作，到地图位置服务发布，都要遵循OGC定义或公布的规范。
地理信息数据供应商，国外的如TomTom、HERE，国内的如四维图新、高德，数据规格书，一整就大几百页，数据格式也千奇百怪，但其实数据分区与编码规范都是类似的，都遵循OCG对地理空间数据的定义，核心是，几何数据与属性数据分开存储，以唯一ID做关联，数据分比例尺层级与图幅存储。
地图与位置服务提供商，谷歌、OSM（开源）、高德、腾讯、百度、天地图等，地图页面打开，有细微差别，但长得都挺像。WEB API服务，入参与出参，也没有太大差异。原因不外乎，对于规范的遵守。
OGC的规范非常多，但很多规范都是现实中没什么用的水规范，用的最多应该是WMS。
官方网址：https://www.opengeospatial.org/
2.WMS
web map service，网络地图服务。
OGC最重要也最常用的规范就是WMS规范。WMS事无巨细的为网络地图的数据格式、图例样式、地图发布、交互设计等等方面定义了一系列的规范细则。原则上，所有地图数据生产与地图服务提供企业，都要遵循它。
落在地图发布与交互上，WMS=WMTS+WFS。
WMTS就是，web map tile service，网络地图瓦片服务，地图数据量很大，无法直接传到前端显示，会先在后端渲染生成栅格图片，将图片传到前端，用以显示。
瓦片的意思是，后端渲染生成的图片，是一块一块传到前端的，就跟盖房子的瓦片一块一块垒到房顶一样。WMTS服务发布的是栅格图片，栅格内容无法修改。
WFS就是web feature service，网络要素服务，这个服务是矢量的。地图要素即为feature，feature是一个可被操作的对象。通过WFS服务，可以对数据（几何+属性）进行增删改查等操作。
简而言之，WMS服务，其中WMTS，是用来看的，没有办法对数据进行操作，数据操作要通过WFS服务。
规范下载地址：http://www.opengeospatial.org/standards/wms
3.瓦片地图
推动滚轮，修改比例尺，可以将地图放大缩小。因为电脑屏幕大小是一定的，所以比例尺越大，显示的地理范围就越小，而地图内容就越详细，比例尺越小，显示的地理范围就越大，而地图内容就越概要。
瓦片地图就像金字塔一样，每层由一个个小方块平铺而成，以一个小方块为例，当地图被放大的时候，这个小方块所占的实际地理空间被分成2×2的4个小方块，新生成的小方块像素宽度和长度跟原来的小方块一样，原来一个小方块的内容由4个小方块来展示，展示空间大了，就变得详实了，但是电脑屏幕是一定的，之前加载多少小方块，现在还加载多少。
这就是瓦片地图的核心，数据传输量是不变的，随着比例尺的放大缩小，展示的实际地理空间和地图内容会发生变化。
下面两张图，一个是3级比例尺下的内容，一个是13级比例尺下的内容，小方块的像素大小是一样的，但后者地图内容要比前者详细得多，而实际地理空间要小得多。
更多瓦片地图的介绍，可参见两篇写的很清晰的博客：
https://segmentfault.com/a/1190000011276788?utm_source=tag-newest
https://blog.csdn.net/qq_35732147/article/details/81476542
4.坐标系
我们用(x,y)表示二维平面上的一个点，用(x,y,z)表示三维空间中的一个点，这就是数学坐标系。
同样为了抽象表示地球上某个点，还有点与点之间的关系，我们也需要为地球找一个坐标系，这就是大地坐标系。
世界上大概有几千个坐标系，因为地球不是圆的，每个地方最拟合地球表面的椭球肯定也不是同一个，所以各地的坐标系也不一样。
中国最早采用的是苏联的克拉索夫斯基椭球，原点在苏联的普尔科沃的北京54坐标系（1954年规定的）。后来依然采用克拉索夫斯基椭球，但将原点设在了陕西省泾阳县永乐镇，因为这套坐标系在西安确定，1980年颁布，所以叫做西安80坐标系。再后来国家为了发展空间技术，启用了国家大地2000坐标系，这也是北斗系统的坐标系。
世界范围比较常用的坐标系是WGS84坐标系，不搞高精定位的话，WGS84坐标系和CGCS2000坐标系差不了多少，一个地球参考极指向历元1984年，一个指向历元2000年，它俩的差别主要是地壳运动产生的，地壳运动每年2厘米偏移的话，16年也就三米多。
谷歌地图和OSM地图，都是WGS84坐标系。
天地图是CGCS2000坐标系。
高德、腾讯是GCJ02坐标系，GCJ02坐标系是在WGS84基础上加密而成的。
百度是BD09坐标系，是在GCJ02上再次加密而成的。
更多坐标系相关的内容，可参见：http://epsg.io/
EPSG是欧洲石油调查组的缩写，经济推进科技进步，收纳世界全部坐标系的组织是开采石油的。
WGS84（CGCS2000）、GCJ02、BD09之间的转换参见：
https://github.com/wandergis/coordtransform
5.投影
地球是个球，电脑屏幕和手机屏幕都是一个面，如何在平面上显示一个球？
把球拍平了，这就是投影，webGIS最常用的地图投影就是墨卡托投影，墨卡托投影认为地球是一个圆球，把它投影到一个方形上，其投影算法简单高效，适用于平面显示。
更多地图投影的信息可参看：
https://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/10.3/guide-books/map-projections/about-map-projections.htm
6.WKT与WKB
WKT（Well-known text），是一种文本标记语言，用于表示矢量几何对象、空间参照系统及空间参照系统之间的转换。它的二进制表示方式，亦即WKB(well-known binary)则在传输和数据库中存储相同的信息。该格式由开放地理空间联盟（OGC）制定。
简而言之，WKT和WKB，就是要素的几何信息的文本表示。
最常见的要素几何就是点、线、面。
以下是点线面的WKT文本。
POINT(6 10)，一个点。
LINESTRING(3 4,10 50,20 25)，一条线。
POLYGON((1 1,5 1,5 5,1 5,1 1),(2 2,2 3,3 3,3 2,2 2))，一个带孔洞的面。
OCG规范与定义下载路径：https://www.opengeospatial.org/docs/is/
7.geojson
GeoJSON是一种用于编码各种地理数据结构的格式。GeoJSON对象可以表示几何图形，要素或要素集合。GeoJSON支持以下几何类型：点，线串，多边形，多点，多线串，多多边形和几何集合。GeoJSON中的要素包含几何对象和其他属性，要素集合表示要素列表。
简而言之，geojson就是表示地理数据的json，经常用于webGIS工程的前后端数据传递上。
一个简单的geojson串如下，它能表达一个要素集合。
{ "type": "FeatureCollection",
"features": [
{ "type": "Feature",
"geometry": {"type": "Point", "coordinates": [102.0, 0.5]},
"properties": {"prop0": "value0"}
},
{ "type": "Feature",
"geometry": {
"type": "LineString",
"coordinates": [
[102.0, 0.0], [103.0, 1.0], [104.0, 0.0], [105.0, 1.0]
]
},
"properties": {
"prop0": "value0",
"prop1": 0.0
}
},
{ "type": "Feature",
"geometry": {
"type": "Polygon",
"coordinates": [
[ [100.0, 0.0], [101.0, 0.0], [101.0, 1.0],
[100.0, 1.0], [100.0, 0.0] ]
]
},
"properties": {
"prop0": "value0",
"prop1": {"this": "that"}
}
}
]
}
geojson介绍官网：https://geojson.org/，geojson定义在2016年有过大更新。
8.geotool
geotool是OGC提供的一套用于GIS数据处理与服务的JAVA开源库，GDAL是它的python版。
geotool功能强大，涵盖了GIS领域所有底层算法和服务框架，它能进行空间运算、图像处理、地图发布等。最常用的geotool套件是jts，jts主要运用DE-9IM模型，进行矢量数据的空间运算。
因为geotool涵盖太多，jts涉及很多GIS算法，此处就不展开赘述了，有需要的可以去官网瞻仰学习。
geotool的官网是：https://www.geotools.org/
GDAL的官网是：https://gdal.org/
9.geoserver
因为geotool发布WMS服务难度高（地图渲染、瓦片裁切等都要从最底层开始写，还会遇到JVM、JAI性能问题），故geoserver应运而生。
geoserver底层用的也是java+geotool，它构建了一个jetty的web工程。
有了geoserver，我们不用写代码，启动一个页面工具，就能发布地图了。
geoserver官网是：http://geoserver.org/
10.openlayer
openlayer是一个专为webGIS开发提供的JavaScript库包，用以实现标准格式发布的地图数据访问。openlayer是完全依照WMS标准来的，与geoserver有很好的兼容性。
除了openlayer外，各图商也提供基于自身地图的前端脚本，如果仅仅是简单的地图展示与操作，可以使用谷歌、高德、腾讯、百度等地图的JavaScript API。
除了openlayer外，还有比较火的开源JavaScript库包，就是leaflet了，相对来说，leaflet更轻量，使用群体更广，且官方网站提供全部的交互源码的下载，它的开发文档更易读，对非专业人士更友好，上手更快。
但leaflet并没有完全依照WMS规范，不支持单瓦片加载（多瓦片，面注记会冗余），坐标系转换等功能，且绘制功能较弱。
不过实话实说，openlayer比leaflet复杂，且使用人群没有leaflet多，参考资料较少，故如果对GIS和OGC规范，包括坐标系定义、投影定义、GML（带地理空间信息的XML语言）数据格式定义、地图瓦片原理、图层概念、制图风格等，不太了解的话，建议使用leaflet，因为openlayer的交互都是基于wms服务来的。
且leaflet维护的人多，各种插件也很多，做热力图和轨迹图等展示用的demo更多更炫。
openlayer官方网站：https://openlayers.org
leaflet官方网站：https://leafletjs.com
11.postgresql
常用的开源数据库非常多，但对于webGIS来说，postgresql应该是最好的选择。
首先，geoserver与postgresql兼容，其次postgresql有很多很有用的插件，例如空间计算插件postgis、基于postgis的拓扑套件postgis_topology、路径规划插件pgrouting、文本模糊匹配fuzzystrmatch、tiger英文地址编码postgis_tiger_geocoder、地址标准化插件address_standardizer、时空检索插件pg-trajectory等。
依托于这么丰富的扩展性，除了webGIS，postgresql还可以应用在时空数据处理、路径规划、地理编码上，有可能数据库插件自带的成熟算法，要比自己写的好很多。
postgresql官方网站：https://www.postgresql.org/
postgis官方网站：http://www.postgis.org/
12.总结
背景知识讲了很多，但其实还是很少，都是稍稍提了一些，没有详细展开。
我们需要知道有OGC，OGC的WMS规范，地图发布都是依据这个规范来的，遵循地图瓦片的原理。不过各图商在发布的时候，瓦片尺寸、起始坐标、地图风格，会有细微不同。
为什么要发布瓦片地图？就是因为内容多、数据量大，不发布成栅格瓦片，根本没有办法传到前端并渲染。
因为要发布地图，所以我们需要了解geotool和geoserver、发布完成后，要有展示，所以需要知道openlayer前端脚本库，数据是要交互的，所以要了解WKT和WKB、geojson。
数据存在哪里？postgresql。
这是一个全流程，且是需要进行知识扩展的全流程。
要想对一个专业、一项技术，有深入了解，单单看简介是不够的。
买一本书，张康聪老师的《地理信息系统导论》，从头到尾看一遍，看懂50%即可，把原理了解一下。
webGIS没什么太好的书，这个主要靠实践，遇到问题，不断的去查找资料就行，总有一天会达到闭环。
在互联网行业，GIS是很小众的一个方向，主要用于行业交叉应用，它有一定的专业性，但在实践中，更多的是交叉学科的融合。多学点总归没坏处，但是否接触，或者是深耕，还要看个人的职业规划。