基于SpatialHadoop库实现ArcGIS方案下的地图切片及加载

1、ArcGIS切片原理介绍

    具体的切片原理可以参考这个ArcGIS 地图切图系列之（一）切片原理解析，本文也是研究了这篇文章，进一步学习总结，从而有了这个文的。
    总的来讲ArcGIS基于以下图完成切图实现：

    如果不对世界坐标系进行平移的话就会造成不同范围下，同一个坐标系下的给定坐标范围所在的切片的row，col序号不一致，因此不同的切片不能进行叠加。为了能在地理坐标系（WGS84），投影坐标系（WKID：3857）下切片能完美叠加。分别对坐标系进行了平移处理，将原点固定在了：

    地理坐标系（WGS84）：（-400，400）
    投影坐标系（WKID：3857）：（-20037508.342787001，20037508.342787001）

2、ArcGIS切片的思路

1. 确定数据范围或者查询范围

    数据整体范围为envelop = [(x1,y1),(x2,y2)]，测试下面遍历shape的时候需要全部遍历，如果输入的只是查询范围，则需要根据该范围进行查询，得到切片绘制的矢量数据。

2. 计算当前级别下的切片数量（精度比例尺给定的情况下不参与计算）

$$tileCount=1<<level=2^{level}$$

3. 计算当前图形的像素范围

    思路推导过程是在屏幕坐标系下进行的，屏幕坐标系跟世界坐标系直接除了有缩放比例尺外还有，他们的Y轴不一样。
    当前图形的地理范围，我们可以通过计算他的MBR得到，这里假设为[xMin,yMin,xMax,yMax]。

    计算像素坐标既计算屏幕坐标系中的【x1，y1，x2，y2】。
$$x{1}_{screen}=\Delta x/resolution=(x{1}_{rectgle}-OriginX)/resolution$$

    这里的Δx跟图上标出来的不一样，这里的需要从平移后的坐标原点计算。其他坐标类似，可以计算

这里需要注意，resolution是是跟屏幕的DPI有关的，具体ArcGIS中规定的地理坐标系和投影坐标系下精度和比例尺的关系参考类TileParam

5. 根据坐标范围计算切片序号及宽度、高度

$$x{1}_{tile}=x{1}_{screen}/256$$
    至此可以计算出一个图形的行、列的开始序号，已经宽度、高度（也就是总共占有多少个切片）。

6. 根据当前图形的范围计算所在切片序号及范围创建画布、计算该切片对应的地理范围

    首先根据计算得到一个切片对应的地理范围大小如下：
$$til{e}_{geom}=resolution\ast 256$$
然后计算当前切片下的地理坐标范围：
$$x{1}_{tileMbr}=OriginX+til{e}_{geom}\ast TileNumbe{r}_x$$

$$x{2}_{tileMbr}=OriginX+til{e}_{geom}\ast (TileNumbe{r}_x+1)$$
同理可以得到y的情况，是是这里处理y的时候涉及到y轴反转的问题，在坐标系变换中，镜像变换，其实就是目标系得$$y_{target}=y_{max}-y$$,于是有：
$$y{1}_{tileMbr}=OriginY-til{e}_{geom}\ast TileNumbe{r}_y$$

$$y{2}_{tileMbr}=OriginY-til{e}_{geom}\ast (TileNumbe{r}_y+1)$$

3、屏幕坐标处理

1. 地理坐标到屏幕坐标的计算

上面得到了一个切片得地理坐标范围，由此可以直接得到地理坐标到屏幕坐标的缩放因子。

$$scal{e}_x=(x{2}_{tileMbr}-x{1}_{tileMbr})/256$$
$$scal{e}_y=(y{2}_{tileMbr}-y{1}_{tileMbr})/256$$

则 $$x_{screen}=x_{geom}\ast scal{e}_x$$$$y_{screen}=y_{geom}\ast scal{e}_y$$

2. 画图的处理

画布处理的原因有两个
1、计算出来的屏幕坐标是基于整个屏幕坐标系的，需要转换到对应切片的屏幕坐标系。

    这里通过对graphic的坐标原点进行平移得到，我们使用graphics.translate方法。设置画布绘制的起点为
$$[(int)(-tileMbr.x1\ast scal{e}_x),(int)(-tileMbr.y1\ast scal{e}_y)]$$既，将绘图的原点设置为切片的左上角位置。这为什么是负值，没有搞明白，有清楚的朋友可以留言告诉我。
2、需要处理由于Y轴反转都带来的差异。
    经过上面的步骤得到的图片Y坐标还没有进行反转，因为我们只处理了切片的地理范围的反转，对于图形的坐标没有进行处理。通过以下步骤实现image的y轴反转。

	BufferedImage img;
	//进行一步y轴反转变换
	AffineTransform tx = AffineTransform.getScaleInstance(1.0D, -1.0D);
	//反转结束后，需要对坐标原点进行平移操作。
	tx.translate(0.0D, (double)(-img.getHeight()));
	AffineTransformOp op = new AffineTransformOp(tx, 1);
	img = op.filter(img, (BufferedImage)null);

    完成以上步骤之后，我们应该能切出想要的切片：

接下来就可以使用jsapi加载。

2、切片的加载（arcgis js api）

参见程序：基于SpatialHadoop库的arcgis切片实现。

    最终效果如下：