在線地圖及其服務技術(shù)文獻綜述

1、<p>　　在線地圖及其服務技術(shù)</p><p>　　摘要：如今，地理信息系統(tǒng)（GIS）在各種領(lǐng)域都有廣泛的應用，比如軍事、農(nóng)林、國防、交通等。然而以往單機操作的GIS系統(tǒng)已經(jīng)遠遠不能滿足人們的各種需求，需要一個在線的系統(tǒng)能夠進行信息交流，這就產(chǎn)生了在線電子地圖。現(xiàn)今，互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)有了大量的提供地圖服務的網(wǎng)站，這些地圖網(wǎng)站的開發(fā)中涉及了各種各樣的在線地圖服務技術(shù)，為了讓這些技術(shù)能更加容易的讓人理解，本文

2、從在線電子地圖說起，先是概略的講述了電子地圖與傳統(tǒng)地圖的區(qū)別和優(yōu)勢，然后簡要討論了在線地圖的存儲管理和獲取的方法，最后介紹了地圖API的概念。</p><p>　　關(guān)鍵詞：在線地圖；API；服務技術(shù)</p><p>　　1 互聯(lián)網(wǎng)電子地圖服務現(xiàn)狀</p><p>　　傳統(tǒng)的地理信息技術(shù)是專業(yè)性很強的領(lǐng)域, 在地理信息服務發(fā)展的初期階段, 面向的用戶群體狹窄, 更著

3、重于地理信息數(shù)據(jù)管理應用平臺的搭建。如今, 隨著地理信息開發(fā)技術(shù)的日趨成熟, 面向公眾應用與互動功能的不斷擴展, 越來越多的人開始關(guān)注并使用電子地圖服務。</p><p>　　地理信息的應用領(lǐng)域, 也逐漸從嚴格的內(nèi)部應用, 專業(yè)的行業(yè)應用, 逐漸擴展到了無限制的網(wǎng)絡應用。近年來, 互聯(lián)網(wǎng)上的電子地圖, 如雨后春筍, 快速的發(fā)展壯大, 呈現(xiàn)出一種蓬勃的發(fā)展趨勢。我們在谷歌上輸入電子地圖約有15700000項查詢結(jié)果

4、, 在百度上約有27500000項, 在雅虎上約有16200674項,在搜狗上約有24186277項, 在有道上約有11300000項等。根據(jù)2007年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù),國家測繪局通過采用網(wǎng)上搜索和重點抽查的方式檢查出登載地圖的互聯(lián)網(wǎng)站8962個, 互聯(lián)網(wǎng)地理信息服務網(wǎng)站有595個,這個數(shù)字足以顯示當前電子地圖市場的發(fā)展壯大。</p><p>　　2 在線地圖與傳統(tǒng)地圖的區(qū)別和優(yōu)勢</p><p

5、>　　互聯(lián)網(wǎng)在線地圖是以互聯(lián)網(wǎng)為傳播介質(zhì)的一種新型的數(shù)字地圖，與傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖有很大的區(qū)別。</p><p>　　由于傳統(tǒng)觀念根深蒂同，制圖專業(yè)人士常常用紙質(zhì)地圖的思維方式來判斷設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)地圖，結(jié)果往往得不到用戶的認同。在總結(jié)多年互聯(lián)網(wǎng)地圖運作的經(jīng)驗教訓后，作者認真分析了互聯(lián)網(wǎng)地圖與紙質(zhì)地圖的不同，轉(zhuǎn)變了觀念，并由此帶來認識上的創(chuàng)新。</p><p>　　2.1 讀圖方式不同</

6、p><p>　　在線地圖是在電腦屏幕上看圖，用戶可以通過放大來查看細節(jié)，但是它的整體效果差，用戶無法像使用傳統(tǒng)地圖那樣一目了然．把握全局。因此，在設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)地圖時，要充分考慮和適應屏幕方式，不能讓用戶滿屏移動鼠標卻找不到其需要的興趣點，這就要求把用戶關(guān)心的內(nèi)容、事物強化為關(guān)鍵點，并能使其快速搜索到結(jié)果，達到使用的目的。</p><p>　　2.2 比例尺概念不同</p><

7、p>　　對紙質(zhì)地圖而言，比例尺是非常重要的內(nèi)容，讀者首先在紙質(zhì)地圖上測量，再通過比例尺換算，可以得出兩地間的實際距離；而互聯(lián)網(wǎng)地圖可以隨時放大縮小，不像紙質(zhì)地圖有一個固定的比例尺，兩地間的距離也不需要通過比例尺換算，可以通過內(nèi)部程序計算得出來。相同比例尺的紙質(zhì)地圖可以接邊，不同比例尺的紙質(zhì)地圖不存在接邊問題；而互聯(lián)網(wǎng)地圖的屏幕顯示比例是實時變化的，可設(shè)定顯示比例，在不同的屏幕比例顯示不同的地物要素，這就需要數(shù)據(jù)庫內(nèi)不同比例尺底圖之

8、間要接邊和一致，才能在顯示時保持一致。</p><p><b>　　2.3 負載量不同</b></p><p>　　編制紙質(zhì)地圖時。要考慮地圖要素的負載量問題，既要避免編制出的地圖內(nèi)容太少、圖面太空信息量不夠，又要避免地圖內(nèi)容太多、圖面擁擠、讀圖不清晰。而互聯(lián)網(wǎng)地圖不受這樣的限制，地圖數(shù)據(jù)庫存儲海量數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部程序設(shè)定不同的顯示級別，可以將一棟寫字樓內(nèi)的幾百家單位、

9、公司都表示出來，這在紙質(zhì)地圖上是不可想象的。</p><p><b>　　2.4 現(xiàn)勢性更新</b></p><p>　　紙質(zhì)地圖的現(xiàn)勢性更新，一般需要由專業(yè)人士在收集各種最新地圖資料后，統(tǒng)一制作，這樣周期一般都比較長；而網(wǎng)上地圖就可以由各地信息員及網(wǎng)民，在各自所在的區(qū)域?qū)崟r添加自己知道的現(xiàn)勢性信息，從而保持更好的地圖現(xiàn)勢性，當然，對信息員要進行一定的培訓，并且后臺要

10、有地圖審查員把關(guān)。</p><p><b>　　2.5 保密問題</b></p><p>　　對紙質(zhì)地圖而言，國家基本比例尺地形圖和較大比例尺地圖都存在保密問題，重要地理信息數(shù)據(jù)的表示應當以國家依法公布的數(shù)據(jù)為準，互聯(lián)網(wǎng)地圖和傳統(tǒng)地圖同樣適用，不允許隨意公開出版。由于互聯(lián)網(wǎng)地圖顯示受到屏幕尺寸限制，比例尺、經(jīng)緯度、地圖投影等反映數(shù)學精度的信息，都是通過內(nèi)部程序運算的，

11、稍加處理瀏覽者是得不到這些精確信息的，這樣就有利于地圖內(nèi)容的保密。</p><p>　　3 網(wǎng)上電子地圖的種類</p><p>　　網(wǎng)上電子地圖種類繁多，歸納起來主要有二維地圖、影像地圖、偽三維地圖、三維影像地圖、街景地圖集中表現(xiàn)形式。當然，大部分電子地圖網(wǎng)站并不只是單獨提供某種類型的電子地圖，而是提供多種類型的復合電子地圖，用戶可以根據(jù)需要選擇自己適合的方式操作。例如“E都市”地圖網(wǎng)站

12、就提供了偽三維地圖、二維地圖、影像地圖三種方式查看統(tǒng)一地方的地形地貌、周圍環(huán)境、地表建筑等信息。</p><p><b>　　3.1 二維地圖</b></p><p>　　目前，網(wǎng)絡上的電子地圖主要以二維地圖為主，圖吧（MapBar）、GoogleMap、丁丁地圖都是這種類型的電子地圖。它主要是以矢量要素為主，有的可能會疊加背景影像。</p><p

13、>　　3.2 影像地圖 </p><p>　　影像地圖主要以各種衛(wèi)星影像、航空影像為數(shù)據(jù)源，同時也疊加了地名等部分矢量數(shù)據(jù)。此種地圖制作簡單、快捷，但數(shù)據(jù)源更新速度快、現(xiàn)勢性強，在網(wǎng)上也吸引了很大一批用戶。</p><p>　　3.3 偽三維地圖 </p><p>　　偽三維地圖主要是利用人們的視覺效果來獲得三維視覺效果，實質(zhì)上它還是二維地圖，只不過是疊加

14、了制作精美的地面建筑物效果圖，在本報告中稱此種地圖為偽三維地圖，網(wǎng)絡上也把它稱之為三維地圖。此種地圖制作精美、突出重點，有很大的視覺沖擊力，很能吸引用戶的眼球。 </p><p>　　在“E都市”的網(wǎng)站中，大量使用了此種電子地圖。但是由于制作成本和工作量較大，南昌電子地圖主要表示了中心城區(qū)。</p><p>　　3.4 三維影像地圖 </p><p>　　三維影像

15、地圖將矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、地物紋理數(shù)據(jù)等空間信息整合疊加在一起，構(gòu)建一個虛擬現(xiàn)實的數(shù)字區(qū)域模型。它用高程數(shù)據(jù)對地表進行渲染，影像數(shù)據(jù)用作地表紋理，用三維建模數(shù)據(jù)來對地表建筑物建模，是真正的三維地圖。用戶能夠在這個模型上進行三維漫游、查詢統(tǒng)計、位置標注、空間分析等操作。 </p><p>　　Google地球（Google Earth）是此類電子地圖的典型代表。它是由美國Google公司開發(fā)

16、的虛擬地球儀軟件， 把衛(wèi)星照片、航空相片和GIS布置在一個地球的三維模型上，除空間信息外同時還承載了大量的非位置信息。Google Earth 采用C/S（客戶端/服務器）模式設(shè)計，用戶需要在本機上安裝客戶端軟件。</p><p>　　4 在線地圖服務技術(shù)</p><p>　　在線電子地圖服務是現(xiàn)今很多地圖服務公司非常關(guān)注的一個領(lǐng)域，包括地圖的加載，以及在線地圖的存儲、注冊和管理，接下來

17、，我們對此進行一些說明。</p><p>　　4.1 在線電子地圖服務資源的注冊、存儲與管理方法</p><p>　　從過去的十幾年到現(xiàn)在，地圖數(shù)據(jù)或者GIS數(shù)據(jù)的存儲形式一次經(jīng)歷了以下幾個階段的發(fā)展：第一階段，用文件存儲并且管理所有數(shù)據(jù)；第二個階段：用文件存儲空間坐標數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)庫存儲屬性數(shù)據(jù)；第三個階段：用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲并且管理空間坐標數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)，但是空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在在結(jié)

18、構(gòu)上分為多個表存儲[2]；第四個階段：基于對象關(guān)系模型在數(shù)據(jù)庫中按面向?qū)ο蟮姆绞酱鎯臻g坐標數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，顯然，最后一種方式的邏輯性和結(jié)構(gòu)性更強[2]。</p><p>　　地理信息數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)分為地理數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)、空間數(shù)據(jù)存儲方式和制圖輔助數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)[5]。其中，地理數(shù)據(jù)一般來源于地圖或者其他測繪成果的數(shù)字化，不同的比例尺和不同的區(qū)域的數(shù)據(jù)存儲的地方不相同，而同一圖幅中，根據(jù)幾何屬性的不同和地物類型的不同

19、進行分層存儲。</p><p>　　而空間數(shù)據(jù)的存儲方式是按照面向?qū)ο蟮乃枷?，每條記錄存儲的一個地物，都會包括它的一般屬性和空間屬性，即空間坐標[5]。空間數(shù)據(jù)的存儲方式一般有倆種，第一種方法，就是借助軟件Oracle提供的支持空間的數(shù)據(jù)類型的插件Oracle Spatial中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型。而第二種就是利用Oracle軟件所提供的二進制的大對象類型BLOB，它可以把開發(fā)者所制定的規(guī)則按照順序一個一個的存入一個類

20、型為BLOB的字段中，當需要讀取這些數(shù)據(jù)的時候，可以再根據(jù)這些規(guī)則取出。</p><p>　　制圖輔助數(shù)據(jù)包括符號數(shù)據(jù)和字體數(shù)據(jù)，分別表示符號和注記倆部分[5]。其中符號部分包括符號庫和符號配置規(guī)則，而注記部分則包括字體庫和字體配置規(guī)則。</p><p>　　總而言之，地圖數(shù)據(jù)一般都包括四個部分，地理數(shù)據(jù)、地物與符號對應的信息，符號圖形數(shù)據(jù)和注記數(shù)據(jù)。其中，地理數(shù)據(jù)是地圖數(shù)據(jù)最基礎(chǔ)的部分。

21、</p><p>　　4.2 在線電子地圖服務特定區(qū)域地圖元數(shù)據(jù)的獲取方法</p><p>　　目前，互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)存在了很多的地圖網(wǎng)站，這些在線地圖網(wǎng)站的開發(fā)過程中都會涉及到一個最基本也是最重要的問題——如何獲取地圖的數(shù)據(jù)源。根據(jù)目前國內(nèi)外一些情況，一般只有一些國家機構(gòu)或者大公司才設(shè)有專門的機構(gòu)采集地理信息數(shù)據(jù)，制作地圖，但是其中一些主流的地圖網(wǎng)站都會提供開放式的地圖API，如谷歌地圖、

22、百度地圖等等，這些開放的API為開發(fā)人員獲取地圖元數(shù)據(jù)提供了很大的便利，下面，簡單介紹一下API技術(shù)及其在獲取地圖元數(shù)據(jù)中的一些基本應用。</p><p>　　4.2.1 地圖API技術(shù)</p><p>　　近幾年來，基于互聯(lián)網(wǎng)的在線地圖服務越來越得到人們的關(guān)注，通過網(wǎng)絡，人們可以輕松、快捷、方便的使用地圖進行位置或者線路查詢，而API左肋一個通用的網(wǎng)絡編程接口，在各種地圖類軟件或者網(wǎng)站

23、中的開發(fā)得到了非常廣泛的使用。</p><p>　　地圖 API 是一種通過 JavaScript（JSP）將地圖嵌入到網(wǎng)頁的 API。該API提供了大量實用工具用以處理地圖，并通過各種服務向地圖添加內(nèi)容，從而使開發(fā)者能夠在網(wǎng)站上創(chuàng)建功能全面的地圖應用程序[3]。</p><p>　　地圖API為開發(fā)者提供了四種形式的接口，即：iframe、JavaScript、http+xml、Web

24、Service。</p><p>　　這些接口可以滿足各種B/S或者C/S體系框架的基于網(wǎng)絡地圖服務的應用。據(jù)統(tǒng)計，調(diào)用地圖API的網(wǎng)站已經(jīng)超過百萬，當前主流的地圖API服務有Google Map API，Virtual Earth API，51 map API，Map-bar API，等[8]。</p><p>　　每一個地圖API服務商提供的地圖API都有大同小異的差別，但是總的看來地

25、圖API提供的通用功能如下圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 地圖API的基本功能</p><p>　　由上圖可知，地圖API提供了網(wǎng)絡地圖所應該具備的全部服務功能，所以各類用戶可以直接訂制應用中的地理底圖、各種專題要素和查詢要素，這已經(jīng)成為了一種新型的服務共享和數(shù)據(jù)共享的方式。</p><p>　　當前使用比較廣泛的Web3.0技術(shù)具有很強的優(yōu)勢，這種

26、技術(shù)使用地圖API通常以“靜態(tài)瓦片地圖”、網(wǎng)頁緩存和AJAX技術(shù)為基礎(chǔ)，大大提高地圖訪問效率和顯示的效果，給WebGIS帶來了革命性的變化[5]?，F(xiàn)今最常用的地圖API的工作原理圖2-3所示：</p><p>　　圖2-2 地圖API工作原理圖</p><p>　　從上面的圖三可以看出，地圖數(shù)據(jù)的提供、處理和發(fā)布等一些列的服務都是有對應的地圖API所提供的應用服務器和地圖服務器完成地。&

27、lt;/p><p>　　地圖網(wǎng)頁的各種請求的方式都以網(wǎng)頁文件的格式表達，即xml格式，這樣就可以讓第三方的網(wǎng)站通過編程調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的信息，并且在網(wǎng)頁中嵌入一些地圖和網(wǎng)絡服務，而開發(fā)人員只需要使用JSP語言既可以輕松的將地圖API提供的網(wǎng)絡地圖嵌入自己的網(wǎng)頁中。</p><p>　　4.2.2 基于API的在線地圖服務框架</p><p>　　地圖API是按照3層B/S

28、的結(jié)構(gòu)搭建起來的網(wǎng)絡地圖服務平臺。而基于API的在線地圖服務框架可以直接使用谷歌或者百度等地圖API服務提供商所供給的三層架構(gòu)體系，然后根據(jù)自己所設(shè)計的架構(gòu)特點搭建第三方的地理信息數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)了利用地圖API平臺管理第三方的信息，最后需要注意的是，開發(fā)商必須根據(jù)用戶的習慣對地圖數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和其他的應用信息的查詢、標注、疊加顯示和多樣式輸出。具體框架結(jié)構(gòu)如下面的圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3

29、API框架結(jié)構(gòu)</p><p>　　由引用地圖API所制作的在線地圖，一般還需要有一些輔助的功能，為了這些功能的實現(xiàn)，一般提供地圖API的主流的網(wǎng)站都會提供一些附屬的控件。這些基本功能包括：添加標注功能，地圖顯示，標注顯示，屬性查詢、空間查詢等等。</p><p>　　綜上所述，在線電子地圖與傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖相比，有很大的優(yōu)勢，在當今的地圖服務領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，并且在線地圖服務技術(shù)已經(jīng)成為

30、世界各國一些大的地圖服務公司研究的重要技術(shù)。而API技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)地圖的一個服務技術(shù)，不斷推進在線地圖的發(fā)展，在該領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。所以，如果應用好地圖API，成為一個至關(guān)重要的問題。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李哲，姜占華，秦俊等.在線電子地圖服務系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[C].計算機工程與設(shè)計，2011,32（7）：

31、2344-2347</p><p>　　[2] 高峰，談俊忠.JavaScript在基于SVG的網(wǎng)絡地圖中的應用[J].江西師范大學學報，2004,28（3）：262-265</p><p>　　[3] 杜傳明.百度地圖API在小型地理信息系統(tǒng)中的應用[J].測繪與空間地理信息，2011,34（2）：152-156</p><p>　　[4] 胡錢錢，李莉.導航電子

32、地圖的更新機制與技術(shù)方法[J].地理信息世界，2008,6（1）：78-79</p><p>　　[5] 楊勇，李霖，鄭新燕.地圖制圖系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].測繪科學，2008,33（2）:830-833</p><p>　　[6] 毛忠民.互聯(lián)網(wǎng)時代的在線地圖公共服務探討[J].測繪與空間地理信息，2010,33（4）：58-60</p><p>　　[7]

33、 何騰蛟，吳躍.基于JavaScript的消息管理機制[J].計算機應用，2009,29（6）：279-280</p><p>　　[8] 李艷，高揚.基于地圖API的Web地圖服務及應用研究[J].地理信息世界，2010,2（4）：55-57</p><p>　　[9] 李世勝，程步奇，李曉峰等.基于預測JavaScirpt類型系統(tǒng)研究[J].計算機研究與發(fā)展，2012,49（2）：42

34、2-424</p><p>　　[10] 李驍，范沖，鄒崢嶸.空間數(shù)據(jù)存儲模式的比較研究[J].工程計算機應用，2009,54（2）：1-3</p><p>　　[11] 韓敏，戴步成，鄭丹晨等.ArcGIS Server電子地圖研究與應用[J].測繪科學，2011,36（3）：204-206</p><p>　　[12] 劉軍，陳貴美.Google地圖應用之廣東地

35、區(qū)JOPENS地震速報系統(tǒng)[J].華南地震，2011,31（3）：42-44</p><p>　　[13] 楊上影，周濤，盧遠.公眾電子地圖服務網(wǎng)站中的地圖制作研究[J].廣西師范學院學報，2008.25（3）：100-101</p><p>　　[14] 崔洪波，周泉，孫玉亮.互聯(lián)網(wǎng)電子地圖服務現(xiàn)狀與調(diào)查分析[J].測繪與空間地理信息，2009,32（5）：67-68</p>

36、<p>　　[15] 易明華，祝紅英，徐玉玲.網(wǎng)上電子地圖現(xiàn)狀淺析[J].測繪科學，2012,33（2）:393-395</p><p>　　[16] Gao, S.,&Mioc, D., &Anton, F., &Yi, X.,(2007). OnlineGIS services for mapping and sharing disease information. In

37、tern.J. Health Geogr. 64(7),34-37</p><p>　　[17] D.Medyckyj-Scott & H.Hearnshaw (Eds.),(1993) Human actors in Geographical Information Systems. London: Belhaven Press.</p><p>　　[18] Charter,