(译)Web地图设计模式——ArcGIS Server
Web地图通常包含底图(提供影像和位置信息)和功能性的专题图层(包含业务信息)。例如提供实时交通信息的在线地图服务,其中街道图是底图,一般情况下不会变化,可以作为其他Web地图应用的底图。交通信息是专题图层,在实时动态更新。本文描述了几种在叠加底图和专题层时常用的模式。
底图和专题层在维护和显示的策略上有很大区别。在创建Web地图时,最好的办法是将二者分开处理。底图不需要经常更新,可以事先缓存成图片存在服务器上,而专题层则需要考虑数据实时更新和加快显示速度。将底图和专题层分离需要在ArcMap中创建至少两个地图文档(.mxd),并在ArcGIS Server中发布成独立的地图服务,最后在Web地图中成为叠加的两个地图服务层。地图服务层由于是从地图文档发布来的,所以是包含很多图层的容器。
如果你对Web地图比较陌生,可能理解起来有困难。也许你的公司只有一个包含许多许多图层的地图文档要发布,为了性能和灵活性,最好是将其拆分成目的明确的多个地图文档进行发布,然后针对不同的地图服务采用相应的策略。
显示底图的策略
为了追求最快的地图显示速度,底图应该进行缓存,缓存是预先生成好的图片,当用户请求时直接从服务器读取。底图和它的缓存易于维护,因为它们通常不会变化,即使变化了,也可以更新缓存。底图通常包括影像,街道,地形或者其他为专题图层提供背景的图形(示例)。
你的底图可以来自在线的地图服务,也可以是自己的地图文档,在线的地图服务例如ArcGIS Online。通过ESRI提供的Javascript扩展,你也可以在自己的Web地图中使用Google Maps和Microsoft Virtual Earth提供的地图服务。
如果上述地图服务无法满足需求,你可以将自己的高分辨率地图通过ArcMap制作为地图文档,然后用ArcGIS Server发布并建立缓存。建立缓存时,如果选择将所有图层融合,性能将达到最好。但发布后就无法控制单个图层的显示与隐藏了。处理这部分需要隐藏的图层,你应该将它们发布成单独的地图服务作为底图,或者,专题图层。
在建立缓存时,最佳做法是只对需要显示的区域进行缓存。默认设置下,缓存工具会对整个地图文档的全图区域建立缓存。但ArcGIS Server9.3可以通过一个矢量文件指定需要建立缓存的区域,这在地图显示区域是条带状时尤其有用,不需要为大片空白区域浪费系统资源了。
当你的系统资源更加紧张,而要建立缓存的区域非常大时,可以考虑仅在用户请求时建立缓存。更加灵活的策略是对热点区域通过指定矢量文件预先建立缓存,而其他区域在请求时建立缓存,这样只有在第一个用户访问时会感觉到显示的延迟。
当底图的数据被更改时,需要对缓存进行更新,通过只更新修改了数据的区域,可以节省系统资源。这时要注意那些被设置为请求时建立缓存的区域,它们同样需要更新。最简单的办法是删除这些图片,在请求时重新创建缓存。
还可以将建立缓存工作保存为脚本,在半夜或周末,用户访问量较少时进行,减小对网站的影响。
显示专题图层的策略
将专题图层显示为客户端图形
专题图层上的图形是客户端渲染的,服务器端发回的是图形数据。当用户缩放、漫游或点击地图时,可以查看可视区域内的客户端图形,这种方式有几点好处:
保证了只加载用户需要的图形;
对图形的渲染消耗客户端的CPU,而减轻了服务器的负担;
如果数据被修改过,用户能够马上看到最新的数据;
可以将图层渲染的功能交给客户端的JavaScript,从而提供更好的符号和标注功能(示例),并且能够控制图层的隐藏。
这个例子将地块作为客户端图形叠加在底图上,并且只有在放大到一定范围后才显示,这样避免了回传大量的数据,地块没有标注,但点击后可以立即看到相应信息。
你甚至可以选择在用户点击地图前不显示图形,例如这个地图,只有在用户点击影像上的某个位置时才显示该位置的地块形状。
在客户端图形上标注是一个难题,尽管在图形上显示文字很容易实现,但没有很好的客户端标注引擎来决定文字的显示位置,避免标注信息的重叠。由于图形和属性信息都已经加载到客户端,所以响应用户鼠标点击或停放事件,在弹出的信息窗口中显示标注是一个解决之道。更高级的应用是在信息窗口中通过表格、图表或其他方式展示数据。
采用这种客户端图形的显示策略,你需要特别注意避免用户请求过多的图形。这种情况很可能使浏览器抓狂,并且占用大量的带宽。因此,你需要设计你的程序来应对这种问题。
地图服务有一个MaxRecordCount的选项,决定了每次最多请求的图形数量。默认值为500。根据需要你可以调整这个值,或者设定用户在缩放到某个比例尺时才开始请求这些图形,避免超过上限。
ArcGIS Server REST和SOAP Web服务都提供了查询地图服务的功能,通过QueryFeatures、Identify和Find操作实现。Javascript API和Web ADF框架将这些操作封装在QueryTask中。
动态地图服务
展示专题图层的第二种方式是动态地图服务。在动态地图服务中,服务器端根据请求区域绘制好地图,发送给客户端,在浏览器中叠加动态地图和缓存的地图。(译注:由于叠加时动态地图要透明,所以一般是png格式)。
这个例子展示了这种做法。
动态地图服务是处理专题图层的传统做法,这种方式加重了服务器的负担,为了提高性能,对动态地图要尽量减少显示的图层和采用尽可能简单的符号。
动态地图将当前区域内所有可见图层的数据都进行了展示,包括用户不太需要的图层。没有必要将所有这些图层都展示给用户,因此动态地图往往提供用户隐藏某些图层的功能,例如用户只关心电力网络时,对电力节点设施等图层可以隐藏,减轻服务端动态生成地图的压力。
Javascript API通过ArcGISDynamicMapServiceLayer发布动态地图,ADF通过Map Resouce发布动态服务,REST和SOAP Web服务通过ExportMapImage操作提供动态地图。
将专题图层显示为缓存的地图服务
第三种方式是将专题图层也发布为缓存的地图服务,当你的专题数据更新不是很频繁,或者更新只影响很小范围时比较适用。
这个例子是将专题图层进行缓存,然后与缓存的底图进行叠加的效果。但是这个例子同样展示了这种做法的缺点。当你在地图上缩放时,只能在几个级别上看到缓存的专题图层。因为在比例尺较大时,对专题图层的缓存要耗费相当的系统资源,而且频繁的更新数据和缓存会对程序造成较大的影响。
综观以上三种技术,可知缓存可以满足用户最苛刻的性能要求,因为浏览器只需要从服务器获取现成的图片即可。当你浏览一个缓存地图时,不需要等待地图绘制或者数据传输的过程。同时,缓存保证了最佳的制图效果,尽管制图效果在建立缓存时相当耗费服务器资源。
当你为专题图层建立缓存时,选择与底图相同的切图方案是非常必要的。切图方案设定了建立缓存的比例尺和级别,只有在底图和缓存的专题图层比例尺匹配时,才能进行叠加。相同的切图方案还包括相同的投影方式。只需要地图文档的投影相同即可,而单个图层的投影可以不同。
使用PNG 8格式的图片建立缓存是推荐的做法。PNG 24在IE6和之前版本中不能透明化。JPG则根本不提供透明,当考虑相同的切图方案时,图片的格式不必匹配,也可以进行叠加。
与缓存底图相似,对专题图层的缓存也可以脚本化和定期进行,只是比底图的更新频率更高。当第一次建立专题图层的缓存时,建议记录下所需的时间,做到心中有数。如果专题图层在较大比例尺时才进行显示,可以减少建立缓存的级别,并且采用较尽可能简单的渲染方式和标注。
Javascript API通过ArcGISTiledMapServiceLayer发布缓存后的地图服务,Web ADF使用map resource,REST 和SOAP Web 服务也提供了相应接口访问缓存后的地图服务。