ArcGIS 地图切图系列之(一)切片原理解析

一、什么是地图缓存

       地图缓存是一个包含了不同比例尺下整个地图范围的地图切片的目录。即一个缓存的地图服务就是能够利用静态图片来快速的提供地图的服务。ArcGIS Server 缓存服务 由ArcGIS Server 预先生成的一套地图图片/图层,以快速显示,满足用户对地图的请求。

        通常用作地图缓存的数据包括几个特点,比如浏览量大、数据变化小、仅在小比例尺下显示等,这样的地图适合作为底图。优点就是速度之快,预先配色,显示效果佳,满足高并发访问;缺点会占用额外磁盘空间,需要预先生成切片,无法自定义地图。

二、ArcGIS Server提供的切片方式

       有两种:紧凑模式(compact)和松散模式(exploded)
               紧凑型:
- 将切片存储在紧凑,连续的文件流中(“bundles”)
- 每个bundle 中最多有16,384 个切片
- 可以快速复制迁移
- 占用磁盘空间更小
松散型:
- 切片以单独的图片文件的形式存放在磁盘上
- 能够被其他工具直接读取
- 占用磁盘空间较大,难于管理
- 不易于复制和迁移

三、地图切图原理

        如图所示:在进行切图之前首先要确定切图的起点(即Tiling scheme origin Point)、图片宽度(width)和图片高度(height)。设置起点(WGS84下默认是(-400,400))的目的在于保证同一坐标系下的切片地图能够完美的叠加到一起。这样从起点计算,你会发现,有很多地方是空的,没有地图数据,那么这个在切片过程中不会占有任何资源,只会对地图数据进行网格划分。          
ArcGIS 地图切图系列之(一)切片原理解析_第1张图片
       在默认的Tiling scheme origin 和 图片大小的情况下,进行地图切片,就可以根据用户设置的比例尺来计算地图数据所在整个网格中的行列号了。计算公式如下:
            col1 = (int)Math.floor((point.x1 - this.x1) / 256 / plottingResolution );  
   row1 = (int)Math.floor((Math.abs(point.y1 - this.y1)) / 256 /plottingResolution );  

       其中,point是当前点坐标,this指的是origin点(-400,400),plottingResolution是指当前level下的地图分辨率。这里计算要注意两点,一是计算结果只求整数部分;二是要取绝对值。

       那么怎么计算plottingResolution呢,根据用户输入的levelScale就可以得出当前下的地图分辨率:

       Scale = 1 : (96 * 2 * Math.PI * 6378137 * resolution / 360 / 0.0254)

下面我们来阐述一下scale和resolution之间的一个关系:


Scale:地图比例尺,比例尺是表示图上距离比实地距离缩小的程度,也叫缩尺。公式为:比例尺=图上距离/实地距离。用数字的比 例式或分数式表示比例尺的大小。例如地图上1厘米代表实地距离500千米,可写成:1∶50,000,000或写成:1/50,000,000。

Resolution:代表分辨率。表示当前地图范围内,1像素代表多少地图单位(X地图单位/像素),地图单位取决于数据本身的空间参考。代表分辨率。Resolution 的实际含义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),地图单位取决于数据本身的空间参考。Resolution跟dpi(dpi代表每英寸的像素数)有关,跟地图的单位有关。

Resolution和Scale的转换算法 : 

   (一)地图的坐标单位是米,dpi=96    1英寸= 2.54厘米;  1英寸=96像素;  最终换算的单位是米;

     scale=125000000,代表图上1米实地125000000米; 

     米和像素间的换算公式:

           1英寸=0.0254米=96像素 

           1像素=0.0254/96 米 

           Scale = 1 : (96 * Resolution / 0.0254)

           则根据1:125000000比例尺,图上1像素代表实地距离是125000000*0.0254/96 = 33072.9166666667米。我们这个换算结果和切片的结果略微有0.07米的误差。这个误差产生的原因是英寸换算厘米的参数决定 的,server使用的换算参数1英寸约等于0.0254000508米。             

     (二)如果地理坐标系是wgs84,地图的单位是度,dpi为96  

       度和米之间的换算参数:

           1度约等于 111194.872221777米   

      接下来就需要进行度和像素间的换算: 

         当比例尺为1:64000000米时,相当于1像素 = 64000000*0.0254000508/96 = 16933.3672米 ,再将米转换为度 16933.3672/111194.872221777 =0.1522855043731385度 因此当地图单位为度时,近似计算在1:64000000 对应的Resolution为0.1522855043731385度。

     Scale = 1 : (96 * 2 * Math.PI * 6378137 * resolution / 360 / 0.0254);

四、切片结果

        如图所示:生成的松散型切片结果,我们可以看到level、行,下面对应的在这一行存在的切片图片。
ArcGIS 地图切图系列之(一)切片原理解析_第2张图片
       根据配置文件,如下图所示,包含了以上所有的信息:ArcGIS 地图切图系列之(一)切片原理解析_第3张图片

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