基于iObjects Java组件实现动态地图服务

本文主要是介绍基于iObjects Java组件实现动态地图服务，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

作者：Neshoir

众所周知超图的iObjects Java组件是面向GIS应用系统开发者的组件式GIS开发平台，具有强大的地理数据管理、编辑、地图显示、分析等功能，适宜快速开发大型GIS应用系统。超图的iDesktop X、iServer产品里的核心GIS功能也都是基于组件SDK开发实现。本文将重点介绍如何基于iObjects Java组件，以XYZ瓦片标准把工作空间里的地图生成瓦片，发布实时动态地图服务，前端openlayer或mapbox均可对接该地图服务进行地图显示。

一. 技术要点

基于iObjects Java组件开发，采用SpringBoot实现动态地图服务。

XYZ标准
地图生成对瓦片
WebP
异步多线程

二. 实现步骤

1. 根据XYZ标准生成瓦片范围

XYZ标准是金字塔模型，前端根据层级、行列号请求瓦片，其参考坐标系是像素坐标系。故而需要根据层级和行列号换算出瓦片对应的地图坐标系范围。我们以3857坐标系和4326坐标系说明：

3857坐标系对应瓦片范围

    public static Geometry xyz2prj3857(int z, int x, int y) {double n = Math.pow(2, z);double lon_min = (x / n) * 40075016.0 - 20037508.0;double lat_min = 20037508.0 - (((y + 1) / n) * 40075016.0);double lon_max = ((x + 1) / n) * 40075016.0 - 20037508.0;double lat_max = 20037508.0 - ((y / n) * 40075016.0);Rectangle2D rectangle2D = new Rectangle2D(lon_min, lat_min, lon_max, lat_max);GeoRectangle rectangle = new GeoRectangle(rectangle2D, 0.0);return rectangle;}

4326坐标系对应瓦片范围

    public static Geometry xyz2prj4326(int z, int x, int y) {double n = Math.pow(2, z);double lon_min = (x / n) * 360.0 - 180.0;double lat_min = 90.0 - (((y + 1) / n) * 360.0);double lon_max = ((x + 1) / n) * 360.0 - 180.0;double lat_max = 90.0 - ((y / n) * 360.0);Rectangle2D rectangle2D = new Rectangle2D(lon_min, lat_min, lon_max, lat_max);GeoRectangle rectangle = new GeoRectangle(rectangle2D, 0.0);return rectangle;}

需要注意：由于瓦片尺寸是正方形，对于3857坐标系的全球范围就是一个正方形，所以计算瓦片范围很方便。但对于4326坐标系的全球范围是一个长方形，所以需要拉伸Y轴，将其变为正方形，方可计算出正确的瓦片范围，故而纬度范围就变为-270到90。

2. 地图生成瓦片对象

配置异步多线程

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncThreadConfiguration implements AsyncConfigurer {@Overridepublic Executor getAsyncExecutor() {ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();executor.setCorePoolSize(SuperMapTool.CorePoolSize);executor.setMaxPoolSize(32);executor.setQueueCapacity(256);executor.setThreadNamePrefix(SuperMapTool.ThreadNamePrefix);executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());executor.initialize();return executor;}@Overridepublic AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {return new SimpleAsyncUncaughtExceptionHandler();}
}

由于Map对象非线程安全，前端每一个瓦片请求，在后端都需要开启一个线程来异步处理Map生成对应瓦片BufferedImage对象，避免线程堵塞。

配置Map线程池
```
    public void initMapPools() {for (int i = 1; i < SuperMapTool.CorePoolSize + 1; i++) {Map map = new Map(m_workspace);boolean isOpen = map.open(mapName);  //open性能高于fromXMLlogger.info(SuperMapTool.ThreadNamePrefix + i + "=" + isOpen);mapPools.put(SuperMapTool.ThreadNamePrefix + i, map);   //以线程名称为key}}
```
如果每一个前端瓦片请求，后端都打开地图，那么特别耗时，影响出图性能。所以设计一个地图的线程池，用线程名称作为key，将map作为value存起来，程序启动时就完成线程池hashmap的初始化。这样前端请求时根据线程名称取map对象，将大大提高处理效率，空间换时间。

Map生成webp瓦片数据

    @Asyncpublic CompletableFuture<byte[]> makeTile(int z,int x,int y) {try {Geometry geometry = SuperMapTool.xyz2prj3857(z,x,y);Map mMap = mapPools.get(Thread.currentThread().getName());  mMap.setScale(initScales().getOrDefault(z, 0.0));   mMap.setCenter(geometry.getInnerPoint());mMap.setCustomBoundsEnabled(true);mMap.setCustomBounds(geometry.getBounds());mMap.setImageSize(new Dimension(256, 256));BufferedImage image = mMap.outputMapToBitmap(true);geometry.dispose();ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();ImageIO.write(image, "webp", out);byte[] bytes = out.toByteArray();image = null;out.close();return CompletableFuture.completedFuture(bytes);} catch (Exception e) {logger.error("makeTile异常=" + e.getMessage());return null;}}

层级Z与比例尺的对应表，可以参考zoom2scale.txt文件。

根据比例尺、范围和中心点就可以确定一个瓦片数据，将Map对应生成BufferedImage对象。

借助于webp-imageio三方库，将BufferedImage写为webp格式二进制数据，可以确保质量不丢失的情况，体积相比png减少了8倍，加快网络传输，减少内存占用。

编写RestController方法

    @ResponseBody()@GetMapping(path = "/testMapTile/{z}/{x}/{y}")public byte[] testMapTile(@PathVariable("z") Integer z, @PathVariable("x") Integer x, @PathVariable("y") Integer y, HttpServletResponse response) {try {response.setContentType("image/webp");response.setHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*");response.setHeader("Cache-Control", "max-age=1800"); CompletableFuture<byte[]> sendTile = tileService.makeTile(z,x,y);byte[] result = sendTile.get();logger.info(z + "-" + x + "-" + y + ".tile="+result.length);return result;} catch (Exception ex) {logger.error("testMapTile异常=" + ex.getMessage());return null;}}

异步多线程处理每一个瓦片请求，前端openlayer或mapbox即可根据该路由访问地图服务。以openlayer为例：

<script>var defaultView = new ol.View({projection: 'EPSG:4326',center: [110.0, 30.0],zoom: 8});var layers = [new ol.layer.Tile({source: new ol.source.XYZ({url: 'http://127.0.0.1:8881/testMapTile/{z}/{x}/{y}',projection: 'EPSG:4326'}),})];var map = new ol.Map({layers: layers,target: 'map',view: defaultView});
</script>