GeoServer基础及数据发布

1.GeoServer概述

GeoServer是一个用Java编写的开源软件服务器，允许用户共享和编辑地理空间数据，可以发布任意存储在任何遵守开放标准的空间数据源中的数据。

这句话我翻译的比较拗口，有疑问的可以看[原文]。(https://docs.geoserver.org/stable/en/user/introduction/overview.html)

2.GeoServer安装及相关设置

2.1 安装

各平台的安装方法有所差异，具体参考这里。下面主要说一下Linux安装过程：

1. 系统中必须有JAVA运行环境，GeoServer需要的是JAVA8，不支持JAVA9，其它版本未知，Oracle JRE或Open JDK均可，首先前者。
2. 确定自己需要的版本，选择适合自己平台的安装包，以2.14.1为例wget http://sourceforge.net/projects/geoserver/files/GeoServer/2.14.1/geoserver-2.14.1-bin.zip
3. 添加环境变量
   echo "export GEOSERVER_HOME=/usr/share/geoserver" >> ~/.profile
. ~/.profile
4. 确保GeoServer安装目录的所有者是自己
   sudo chown -R USER_NAME /usr/share/geoserver/
5. 启动GeoServer服务
   cd $GEOSERVER_HOME/bin
sh startup.sh
6. 验证
   打开浏览器输入http://localhost:8080/geoserver/，如果出现如下界面说明安装成功，Geoserver默认用户名和密码分别是admin、geoserver
   

2.2 Data setting

2.2.1 Layer Preview

此页面提供各种输出格式的层视图。图层必须被启用才可以预览。

在这里，可以预览各图层的基本信息，也可以将图层以不同的格式输出，格式太多了，我就不列了，总之，凡是你能用到的格式基本都有了。

2.2.2 Workspace

workspace类似于命名空间，是组织其他项目的容器。在GeoServer中，workspace通常用于将类似的layer分组在一起。layer可以通过它们的workspace名称:layer名称（例如topp:state）来引用。两个不同的layer可以具有相同的名称，只要它们属于不同的workspace（例如，sf:states和topp:state）。

添加一个workspace时通常需要提供两个参数：一是名称，不能超过10个字符，也不能包含空格;二是url，url不必指向一个实际的网络位置，但需要被唯一区分。

2.2.3 Stores

Stores的主要功能是管理Geoserver数据，在这里可以向GeoServer添加数据，或着删除、编辑一个现有数据，GeoServer可以添加的数据源包个文件、文件目录或着数据库表。

2.2.4 Layer

在GeoServer中，Layer指的是一个代表地理特征的栅格或矢量数据集，所有的图层都有一个数据源，也就是上面提到的Store，Layer与在Sore中定义的Workspace相关联。

在这里我们可以添加一个Stores中的数据源作为Layer，可着编辑一个现有的Layer。

2.2.5 Layer Group

Layer Group是一个容器，在它里面的Layer或Layer group可以按一定的层次结构进行组织，在一个WMS请求中，一个Layer group可以用用单个名称进行引用，这使得请求更加简单，Layer group还可以为它包含的层提供一个固定的顺序及备选样式，它具有以下5种模式：

• singel：Layer group被视为单个图层，它的名称相当的于这些layers列表的别名，这些layers仍然作为WMS capabilities document的顶级条目显示。
• opaque container：Layer group被视为单个图层，它的名称相当的于这些layers列表的别名，但是，它包含的层和它的子组不会显示在capabilities document中（除非树组明确地引用），并且在 WMS calls 和 WMS capabilities document不可用，而只能作为组的一部分。
• named tree：Layer group可以通过一个名称来引用，但是也可以在capabilities document中公开其嵌套的层和组。
• container tree：Layer group在capabilities document中公开，但没有名称，因此无法单独呈现。这在WMS规范中称为“包含类别”。
• Earth Observation tree: 为管理WMS对地观测要求而创建的一种特殊类型的组，它不能显现它嵌套的层和组，仅仅呈现一个名为Root Layer的预览层，当选择此模式时，配置UI中将出现一个新字段“根层”

ps：以上信息翻译自GeoServer官网，水平有限，可以有些地方翻译的不太准确，有疑问的请看原文

3.矢量数据发布

GeoServer默认支持4种矢量数据，分别是：

Shapefile
Directory of spatial files
Java Properties
GeoPackage

另外还有两种扩展格式，

GML
Pregeneralized Features

它们需要下载extension才能使用，下载地址https://build.geoserver.org/geoserver/2.14.x/，下载时注意版本匹配。
以shapefile数据发布为例，整个过程如下：

3.1 创建Stores

打开GeoServer Web管理界面，选择Stores ‣ Add a new store ‣ Shapefile.

参数	描述
Workspace	包含store的workspace名称，这将作为从stord创建的layer的前缀
Data Source Name	store的名称，可以与文件名不同，Workspace名称和这个名称的组合将是完整的layer名称
Description	关于这个数据的描述内容
Enabled	启用存储，如果未选中，文件中的数据将不会被保存
Shapefile location	文件的位置，可以是绝对位置，也可以是相对位置
DBF charset	字符串编码方式，如果属性表中有中文请选择GBK，否则会出现乱码
Create spatial index if missing/outdated	是否创建索引
Use memory mapped buffers	是否启用内存映射I/O的使用，从而改进文件在内存中的缓存
Cache and reuse memory maps	缓存和重用内存映射

点击save保存后就可以在stores中找到刚才创建的数据。

3.2 创建Layer并发布

选择Data ‣Layers ‣ Add a new layer，选择刚刚创建的Store

可以看到数据的名称是Workspace Name:Store Name的形式。
选择以后点击Publish，进行图层编辑界面
一共有4个标签，分别是Data、Publishing、Dimentsions、Tile Caching，涉及到的参数很多，官方教程并没有给出详细说明，所以我也弄的不是很清楚，重点说几个重要的参数。
Data标签下需要重点设置的是图层的范围参数

如果shp文件坐标定义正确，Geoserver一般会自动读取其坐标，如果没有读到，可以在Declared SRS中手动选择，Bounding Boxes中包括两种边界，一是投影坐标的边界，单位是米，可以点击Compute from data自动填写，如果发现得到的边界与实际不符，请检查投影是否正确;另一种是经纬度边界，可以点击Compute from native bounds自动填写。这里的边界范围非常重要。

PS：如果填写错误用leaflet或openayers调用的时候可能无法显示。
其它三个标签的参数后面再说，完成以后就可以保存了

3.3 Preview Layer

点击Data ‣ Layer Preview就可以找到刚才发布的地图服务

可以在openlayer中进行预览，也可以以各种格式导出。
可以看到，虽然创建Store的时候设置了gbk编码，但中文还是出现了乱码，不知道什么原因，后面再研究。

4.栅格数据发布

4.1 创建stores

打开GeoServer Web管理界面，选择Stores ‣ Add a new store ‣GeoTiff

URL是Tif数据的路径，可以是绝对路径也可以是相对路径。

4.2 创建Layer并发布

发布过程和shp数据发布差异不大，最重要的仍然是Bounding Boxes参数的设置，有差异的是像元的设置，如果没有特殊需求，这些参数一般可以使用默认值。

4.3 数据预览

在openlayers中预览如下：

4.4瓦片切割

关于什么是瓦片数据、瓦片数据的原理以及为什么要用瓦片数据的问题，请自行查阅相关资料。

• 首先，在Tile Caching下的GridSets中可以自己定义瓦片数据的切割方案，定义方式可以参考GeoServer已经定义好的现有方案，GeoServer默认提供5种切割方案，包括最常见的EPSG:4326和EPSG:900913(EPSG:3857)。
• 选择Tile Caching标签下的Tile Layer，选择要切割的数据点击Seed/Truncate进行切割页面。
  
  设置好下面的参数点击submit后GeoServer就好完成瓦片的切割任务，切割的瓦片数存储在$GEOSERVER_HOME/data_dir/gwc目录下
  
  点击refresh list就可以看到瓦片切割的进程
  

4.5 利用leaflet调用WMTS服务显示地图

leaflet本身不支持wmts服务，需要下载leaftlet-wtms插件
git clone https://github.com/mylen/leaflet.TileLayer.WMTS.git
然后实现代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Geoserver raster tile test</title>
    <script src="../js/leaflet.js"></script>
    <link href="../css/leaflet.css" rel="stylesheet"/>
    <script src="../js/leaflet-tilelayer-wmts.js"></script>
    <style>
        #map-container{
            height: 400px;
            width: 600px;
        }

    </style>
</head>
<body>
<div id="map-container"></div>
    <script type="text/javascript">

        const url='http://localhost:8080/geoserver/gwc/service/wmts/'
        const matrixIds = [];
        for (let i=0; i<22; ++i) {
          matrixIds[i] = {
            identifier : "" + i,
            topLeftCorner : new L.LatLng(20037508.3428,-20037508.3428)
          };
        }
        const dem_tile=new L.TileLayer.WMTS(url,
            {
                layer:'test:China_dem',//图层名称（必须加上workspace的名称）
                tilematrixSet:'EPSG:900913',//切割瓦片时使用的GrdiSet
                format:'image/png',
                matrixIds:matrixIds,//左上角坐标，如果是EPSG3857则不用定义，这里只是为了说明它的用法
                minZoom:3,
                maxZoom:8,
                attribution:'Geoserver raster tile test'

            })


        const m=L.map('map-container',{crs:L.CRS.EPSG3857}).setView([37,104],3)
        dem_tile.addTo(m)
       
    </script>
</body>
</html>

需要注意的是左上角坐标的计算，

	const matrixIds = [];
        for (let i=0; i<22; ++i) {
          matrixIds[i] = {
            identifier : "" + i,
            topLeftCorner : new L.LatLng(20037508.3428,-20037508.3428)
          };
	}

只需要修改new L.LatLng(20037508.3428,-20037508.3428)里面的坐标就行，其它地方不用改，比如EPSG:4326应该是new L.LatLng(90, -180)
最后展示一下最终结果：