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摘要：資源管理系統是運營商綜合運營平臺的重要組成部分，南通廣電資源管理系統主要用于對企業外線資源的可視化呈現與管理。系統通過引入矢量瓦片技術對基礎地圖數據以及資源數據的瓦片分割、分發和顯示，使得空間數據可以在Web端和移動端流暢顯示。該系統已成為企業在網絡設計規劃與管理中不可或缺的重要工具。本文主要介紹了矢量瓦片技術的特點及其在南通資源管理系統中的實現情況。

關鍵詞：矢量瓦片技術；MapboxMVT規范；MVTCache引擎；WebGIS技術

1引言

隨著南通廣電事業的發展以及市政開發建設，外線資源的種類和數量不斷增長，為了對廣電各類資源進行更有效地管控，我們在2010年立項完成了C/S架構的南通廣電資源管理系統的開發。通過系統的應用，解決了一直困擾我們的問題，即在進行網絡設計時，我們的設計人員為了解原有管線資源需要查詢大量圖紙，卻還是不能得到準確信息。由于系統是在公司局域網內運行的，對于網絡運維、現場施工人員來說，大部分情況是需要在現場進行資源的圖像化查詢的，如何能夠提供在線查詢網絡資源，以避免因定位不準確造成施工錯誤、遺漏或不能及時找到對應地點等問題呢？這就需要在線端（包括Web端以及移動端方式）系統的支撐。對于在線資源管理系統的查詢，最核心的問題就是基礎底圖在線端的流暢顯示。目前，南通廣電資源系統中的基礎數據具有海量性、多樣性兩大特點。海量性體現在數據量動輒幾個G；多樣性體現為圖形來源多樣性、格式多樣性、類別多樣性、展示多樣性等。如何高效有序的將這些數據組織起來、應用起來，是我們需要解決的課題。以圖片為介質的柵格瓦片使得在線地圖顯示效果高，傳輸方便，但隨著地圖的移動化和應用的逐漸深入，柵格瓦片占用寬帶和存儲空間都較大，不利于地圖在移動設備上的應用。另外，生成柵格瓦片后無法修改地圖的數據和風格，只能修改原始數據后重新切柵格瓦片，增加了很多工作量。為了彌補柵格瓦片的不足，矢量瓦片應運而生。矢量瓦片數據以矢量形式存在，同一個地圖切矢量瓦片體積小，壓縮度高，占用的存儲空間比柵格瓦片要小上千倍，且數據傳輸體量小，地圖更新的代價小。基于目前有多種GIS軟件可以切矢量瓦片圖，通過比較，最終我們選擇了SuperMapiObject產品來進行南通廣電資源管理系統中基礎數據的生成、入庫、顯示等操作的技術實現。

2矢量瓦片技術的特性

對于實現基礎地圖數據的在線地圖服務，目前市場上通常采用的技術有柵格瓦片技術和矢量瓦片技術。柵格瓦片技術就是預先在服務器端繪制好固定的PNG和JPG圖片集合；矢量瓦片技術則將地圖分割成小塊，以點線面的形式將數據存儲在服務器端，通過不同的描述文件對數據進行組織與定義，客戶端進行解析數據并完成繪制。兩者都是將地圖提前切好成相應的瓦片，這樣可以大大提高在線地圖訪問效率。柵格瓦片技術是以圖片為介質的瓦片呈現技術。在在線地圖應用上，此方法應用較早，優勢在于顯示效率高，方便傳輸。但是隨著地圖Web端、移動端應用的逐漸深入，柵格瓦片占用帶寬較大，存儲容量也較大的特性使其應用受到了限制。矢量瓦片技術的產生稍晚于柵格瓦片技術，而其彌補了柵格瓦片技術的不足。矢量瓦片技術將數據以矢量的形式進行存儲，矢量瓦片體積比較小，壓縮比較高，占用空間較少，數據傳輸數量也少，地圖更新的代價也比較小。目前，國內的高德地圖、百度地圖都是采用的此項技術。柵格瓦片和矢量瓦片的各自特點如表1所示。當然，由于矢量瓦片技術還沒有柵格瓦片成熟，因此還需要研發工作不斷突破和完善，但在此系統部署和應用中，矢量瓦片技術體現了極高的性能優勢，為系統良好運行提供了技術支撐，也為后續擴展打下良好基礎。

3系統分析

3.1基礎地圖數據組成

南通廣電系統基礎數據來源為測繪局提供的市區及鄉鎮基礎數據圖（1:1000的是511幅，1:2000的是345幅，CAD格式），它以覆蓋1400km2的Google影像數據做為參照，如圖1所示。其中測繪局提供的是矢量數據，Google影像數據為柵格數據，兩類數據的入庫、組合、顯示及性能是我們面對的技術挑戰。不只是CS端、BS端，未來手機移動端地使用都要提前做好布局。其中系統WebGIS加載的就是結合瓦片緩存方式進行地圖加載的。

3.2面對問題

面對如此大的數據范圍和數據體量，如何在系統中高效便捷地應用是我們需要面對的問題。柵格瓦片是目前使用最廣、技術成熟的底圖技術，但隨著應用的不斷升級，柵格瓦片的局限性（柵格瓦片體積大、創建效率低、更改配圖方案需要重新創建柵格瓦片、柵格瓦片底圖對高分辨率顯示屏支持不足）越來越凸顯。以往，我們都是用柵格瓦片加本地緩存的方式進行處理，但由于效率低、體量大，我們不得不尋求其他解決方案。矢量瓦片誕生的意義在于彌補柵格瓦片的不足。矢量瓦片具有創建效率高、傳輸和渲染速度快、數據和風格樣式獨立，更改配圖方案無需重新創建瓦片的優勢。同時，矢量瓦片還具有高顯示質量，能夠很好地支持高分辨率顯示屏的優勢。

3.3解決辦法

矢量瓦片底圖是一種結合了柵格瓦片底圖和矢量底圖優勢的底圖技術，具有客戶端靈活繪制、渲染，分塊加載減少請求數量的優點。目前，已經采用矢量瓦片底圖技術的組織有ESRI、Mapbox、Mapzen、OpenStreetMap、百度地圖、SuperMap。SuperMapiDesktop桌面產品支持將矢量地圖生成遵循MapboxMVT規范的矢量瓦片（.mvt），瓦片數據包含要素的幾何形狀與屬性信息，而要素的風格樣式由Mapbox標準樣式文件（style.json）描述。在iDesktop中生成矢量瓦片的步驟如下。（1）配置地圖在iDesktop中將項目中要用到的地圖配置好，并保存。（2）生成地圖瓦片選擇地圖右鍵，可以是單任務切圖，也可以是多任務切圖，根據地圖的數據大小來選擇。（3）參數設置進入“生成地圖瓦片”彈框后，瓦片類型選“矢量瓦片”，并在左側表1柵格瓦片和矢量瓦片特點比對矢量瓦片柵格瓦片瓦片形式MVT文件圖片文件瓦片格式GoogleProtocolBuffers數據序列化格式PNG、JPG、PNG8等瓦片內容瓦片對應范圍的地圖矢量數據的坐標和字段瓦片對應范圍的地圖內容輸基于Mapbox樣式規范的瓦片風格出的圖片瓦片結構瓦片按照層級和行列號分文件夾存儲可自定義層級比例尺創建瓦采用全球剖分層級比例尺創建瓦片片瓦片大小大小與瓦片對應范圍的矢量地圖數據量的大小有關，數據量大，瓦片文件就大，相對較小圖片文件大小，相對較大無極縮放支持不支持生成瓦片效率高低瓦片存儲支持原始緩存、緊湊緩存以及存儲在MongoDB數據庫圖1兩種來源的基礎地圖數據圖2勾選要切矢量瓦片比例尺的級別，其他參數可以默認，設置完后點擊“下一步”，可以設置瓦片切的范圍，沒有特別需求可以默認。（4）生成矢量瓦片點擊確定后會自動生成，生成的快慢取決于瓦片切的范圍和勾選的比例尺級別。范圍越大、勾選的比例尺級別越大，生成矢量瓦片的耗時越久。（5）矢量瓦片結果目錄執行切圖任務完成，在輸出窗口會提示地圖生成平面地圖瓦片成功。在輸出路徑下，將產生如下所示的文件夾和文件。fonts：矢量瓦片使用的字體文件（如果切的地圖中沒有文本則不會生成這個文件夾）。sprites：矢量瓦片圖標相關風格內容資源。styles：矢量瓦片風格描述文件。tiles：矢量瓦片數據（.mvt文件）。在tiles文件夾下，瓦片按照比例尺層級進行分文件夾存儲，文件夾名稱為全球剖分層級，級數從0開始計數。層級文件夾下的子文件夾命名為全球剖分的列號，其下為矢量瓦片文件，格式為.mvt，文件名稱為全球剖分的行號。sci文件：矢量瓦片的元信息描述文件，記錄了數據的投影、地理范圍、層級比例尺等信息。

4系統實現

結合目前南通廣電提供的數據與各種技術辦法，采用矢量瓦片格式進行地圖，步驟如下。（1）打開南通基礎數據全要素，配置各個圖層地圖風格。（2）通過SuperMapiDesktop重新創建矢量瓦片風格，然后將新創建的矢量瓦片風格內容替換到待更新風格的矢量緩存目錄即可。（3）矢量瓦片結果目錄中存在的.sci文件，可以在系統應用中以打開地圖緩存的方式打開加載。（4）矢量瓦片應用在Web端和移動端，所以要成對應的服務，用SuperMapiServer來，然后用SuperMapiClient和iMobileforAndroid對接。（5）SuperMapiMobile也可以離線對接矢量瓦片數據，使用MVTCache引擎打開這個數據，關鍵代碼如圖2所示。（6）后應用處理好的基礎數據瓦片圖即可以WMTS方式加載到CS系統應用中，也可以加載到Web、Mobile中，通過工作空間的風格定義，實現同一數據源多種應用、多樣風格的展示。

5結語

由于引入了矢量瓦片技術，南通廣電資源管理系統可以在電腦桌面端，即C/S客戶端，實現資料的管理，通過矢量瓦片技術實現對基礎地圖數據以及業務數據的瓦片分割、分發和顯示，可以讓我們方便的通過各型瀏覽器實現Web端資料查詢。隨著系統地推廣，一線員工不再需要翻閱大量圖紙，或者通過電話與技術設計人員溝通，只要在線訪問系統就能了解到當下廣電外線資源的地理分布情況。系統滿足了工程設計人員、工程施工人員、工程運維人員、網絡規劃人員等各類技術管理人員的廣泛應用需求,提高了工作效率，優化了工作流程，也提高了資源利用率。特別是對于運維工作，系統起到了突出的輔助作用，保證一旦出現故障，就能立即找到相應位置的影像信息，降低了總體運維時間，實現了為用戶提供高效高質網絡運維服務的目標。如今，該系統已經成為網絡運維、網絡設計規劃、工程管理過程中不可或缺的要工具，也成為了公司運營的重要支撐系統之一。

參考文獻

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作者：陸賀 陳易 邱俊 周建如 單位：江蘇省廣電有線信息網絡股份有限公司南通分公司