瓦片、WMS与WMTS

  • 地图服务的诞生

        地图数据通常体量较大,需要充足的带宽和数据渲染能力。地图服务诞生以前,地图多在局域网的桌面软件中使用。互联网的发展,催生了通过浏览器使用地图的需求,于是在1999年,出现了WMS(Web Map Service)这样的解决方案。在浏览器这一端,没有地图的概念,但浏览器天生就是为了显示文本和图片。WMS的设计是,在服务器端把地图渲染成图片,浏览器端显示地图图片。地图图片大小根据浏览器视窗大小来定。

  • 瓦片地图的推动者

       WMS大大推进了互联网地图的进程。 问题是,WMS根据浏览器视窗大小每次生成一大张图片,对于后端渲染和网络传输都是挑战,效率低下。紧接着就有了WMS-C(Cached)的思想,通过缓存地图瓦片提高效率。在工程实践方面更胜一筹的Google成为这一思想的最佳实践者。2005年,Google地图上线,通过高效的瓦片地图技术,让全球用户轻而易举的享受到了地图的福利。 

       Google地图采用的Web Mecator投影和瓦片分级切割方案,也成为目前互联网地图事实上的标准。紧接着,Google地图又新增了路网服务、实时路况、街景地图和Google地球,互联网地图的蓬勃发展就此开始。

  • 瓦片地图原理

       使用瓦片地图时,我们看到的是一张铺满整个屏幕的大的地图图片。实际上,这张大的图片是多个尺寸相同(通常是256*256像素)的小图片按照既定规则无缝拼接而成的,这些小图片就是瓦片。瓦片按照如下图所示的金字塔结构组织,每张瓦片都可通过级别、行列号唯一标记。在平移地图、缩放地图时,浏览器根据金字塔规则,计算出所需的瓦片,从瓦片服务器获取并拼接。

  • 瓦片地图的优势

        由于瓦片是静态的图片,可预先生成,通过缓存和CDN技术,瓦片服务器可提供高效的瓦片读取服务。此外,浏览器并行获取和显示多张小图片,比获取和显示一张大图片要高效的多。显示地图变成和显示图片一样简单,这也是互联网地图能够承载亿级规模用户的原因。

  • WMTS

        Web Map Tile Service(网络地图瓦片服务),简称WMTS,由开放地理信息联盟(Open GeoSpatial Consortium,OGC)制定,是和WMS并列的重要OGC规范之一。WMTS不同于WMS,它最重要的特征是采用缓存技术能够缓解WebGIS服务器端数据处理的压力,提高交互响应速度,大幅改善在线地图应用客户端的用户体验。WMTS是OGC主推的缓存技术规范,是目前各种缓存技术相互兼容的一种方法。

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