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      軟件地圖是怎么繪出來的?

      發布時間: 08-17點擊數:361

        平常我們使用有兩種情景:一種是使用PC或者智能設備上的地圖軟件來;另一種是使用更專業的車載或者手持GPS。不管怎樣,這兩種方式都需要事先繪制好一張地圖。那么問題來了:的地圖究竟是怎么來的?

        兩個概念

        從地圖的采集到最終應用在軟件,整個過程將涉及到地圖學、地理學、遙感技術以及計算機科學等跨學科知識。我們盡量用淺顯的語言解釋整個制圖過程。不過在此之前,我們必須先了解兩個概念。

        GIS:Geographic Information System,即地理信息系統。通俗的說是將實際的地形、建筑等地理信息轉換成數字模式,可以將這些數字化了的信息進行存儲、分析、管理、計算等操作。

        POI:Point of Interest,即興趣點。一個POI可以是一棟房子、一個商鋪、一個郵筒、一個公交站等。傳統的地理信息采集方法需要地圖測繪人員采用精密的測繪儀器去獲取一個興趣點的經緯度,然后再標記下來。

        GIS和POI是構成內地圖不可或缺的兩個信息,這些信息在地圖上以不同圖層顯示出來。經過對圖層的疊加,顯示進行表達的過程。對地圖應用目標不同,疊加圖層也不同。比如你想查看衛星圖,選擇“衛星圖層”就可以直接顯示出來。

        數據來源

        早在春秋戰國時期,地圖就被當做一項極為重要戰略物資?!豆茏?middot;地圖篇》說,凡主兵打仗,必須先看圖,知地形,才不致失利。所以在戰爭前一定要先派出很多間諜去繪制敵方地圖,然后以絕密文件形式傳送回來。這種人肉繪制地圖的方法不僅耗時費力,對繪圖者技術水平要求很高。只要出現一丁點差錯,可能導致全軍覆沒。

        于是,先人創造了許多制圖的方法,最出名的有劉徽的《海島算經》,裴秀的《制圖六體》等著作?,F代制圖更多的是依靠衛星、航拍或者地圖采集車。當然,在某些特殊的地方還是需要靠人背著設備去采集信息。

        數據分類

        地圖數據分為這幾大類:

        1. 底圖數據:

        底圖就是地圖中最基本的圖形數據和一些相關附加信息。底圖數據來源有三個:

        地圖:地圖廠商從測繪局購買其發布的權威地圖。這種地圖比我們日常街上買的地圖更加精確豐富。

        實地外采:實地外采就是測繪人員利用專業儀器,在實地中測繪得到數據。這種實地外采精度高,置信度高,但是缺點是成本高,周期長。所以這種實地外采越來越少的被地圖廠家采用。

        航片衛片:通過自己拍攝或者購買高精度航空照片或者衛星照片,作為底圖數據。這種地圖數據被絕大多數地圖廠商采用。目前航拍或者衛星地圖精度已經可以達到0.05米甚至更精確,這個精度已經足夠所有地圖生產商使用。

        2. POI數據:

        已經解釋了POI數據的概念,我們這里只討論POI數據來源。

        通過數據采集車采集:采集后數據通過手工標注。這種方式適合大規模采集標注,效率高成本低,尤其適合沿街的店面和場所的采集和標注,是目前數據采集供應商的主要采集手段之一。

        通過專職或者兼職人員利用手機等智能設備進行采集:它是對上一種采集方式的補充,比較適合變動頻繁的商戶。

        地址反向編譯:這種方式通過門牌地址號碼,運用算法進行定位標注。這種方法的好處是成本非常低,但是精度和準確度都不高。

        從互聯網或者企業獲?。哼@些POI直接從專業網站抓取或者購買(比如大眾點評,攜程)。一些企業也可以利用這些地圖的API服務為自己互聯網產品服務。

        POI數據不需要很多資質,所以提供POI數據的服務生比底層數據供應商多很多。比如圖吧就是主要的POI數據供應商,很多時候大家互相購買,補充自己的地圖。

        3. 其他數據:

        其他常見數據圖層包括交通狀況圖層、衛星圖層、三維圖層、街景圖。交通狀況圖主要依賴于安裝在出租車上的GPS采集實時數據,或者通過激光測速儀、攝像頭、雷達測速等專業設備采集交通況信息。三維圖層主要依靠激光掃描和手工建模。街景則依賴實地拍攝。

        數據處理

        在我們獲得這些數據后,需要對這些數據需要進行模型化處理。目前有兩種建模方式:矢量模型和柵格模型。

        我們目前在互聯網公開服務中,或者絕大多數手機App里看到的,都是基于柵格(瓦片)模型的地圖服務。其實對于某一塊地方的描述,都是通過10多層甚至20多層不同分辨率的圖片所組成,當用戶進行縮放時,根據縮放的級數,選擇不同分辨率的瓦片圖拼接成一幅完整的地圖(由于一般公開服務,瓦片圖都是從服務器上下載的,當網速慢的時候,用戶其實能夠親眼看到這種不同分辨率圖片的切換和拼接的過程)

        對于矢量模型的電子地圖來說,所有的數據以矢量的方式存放管理,任何地圖元素和數據都可以根據需要分類組成,或者劃分成不同的圖層。各種圖層之間關系可以很復雜,例如可以將所有的道數據做成一個圖層,也可以將主干道做成一個圖層,支做成另外一個圖層。圖層中數據歸類和組合比較。

        而對于柵格模型(瓦片圖)來看,圖層的概念就很重要的,由于圖層是生成制作出來,每個圖層內包含的元素相對是固化的,因此要引入一個底圖的概念。也就是說,這是一個包含了最基本,最常用的地圖數據元素的圖層,例如:道,河流,橋梁,綠地,甚至有些底圖會包含建筑物或者其他地物的輪廓。在底圖的基礎上,可以疊加各種我們需要的圖層,以滿足應用的需要,例如:道堵車狀況的圖層,衛星圖,POI圖層等等。

        底圖通常是通過選取必要地圖矢量數據項,然后通過地圖美工的工作,設定顏色,字體,顯示方式,顯示規則等等,然后渲染得到的(通常會渲染出一整套不同分辨率的瓦片地圖)。

        當然,即便在瓦片圖的服務中,在瓦片底圖之上,依然能夠覆蓋一些簡單的矢量圖層,例如道(和線規劃必用),POI點圖層(找個飯館加油站之類的)。只不過瓦片引擎無法對所有地圖數據構建在同一個空間數據引擎之中,比較難以進行復雜的地圖分析和地圖處理。

        那么既然瓦片圖引擎有那么多的和缺陷,為什么不都直接使用矢量引擎呢?因為瓦片圖引擎有著重大的優勢:

        1. 能夠負載起大規模并發用戶,矢量引擎要耗費大量的服務器運算資源(因為有完整的空間數據引擎),哪怕只是幾十上百的并發用戶,都需要極其夸張的服務器運算能力了。矢量引擎是無法滿足互聯網服務的要求的。

        2. 由于地圖美工介入的渲染工作,瓦片圖可以做得非常好看漂亮和易讀,比較適合普通用戶的瀏覽。

        □編后

        對地圖數據進行加工后,整個地圖制作就基本成型了。地圖廠商需要將做好的地圖進行實地測試,地圖的完整性和可靠性。最后這些原始地圖數據在相關部門做保密技術處理和審查。通過審查后,電子地圖就可以公開的在網上發布或者銷售。至此,整個地圖制作過程基本結束。一般來說,地圖廠家還會進行地圖數據的更新,更新的頻率每家各不相同。只有地圖數據更新,才能用戶在使用地圖時候不會出錯。

        以上便是對整個地圖制作過程做了一個簡單的描述,希望大家能獲得一些地圖制作相關的知識。

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