一种基于EnersunWebCache动态生成缓存电网地图瓦片的方法
【技术领域】：
[0001 ] 本发明是利用EnersunWebCache服务器拦截来至客户端的请求，判断本次请求的 数据是否已经被缓存。如果请求数据已被缓存，则将这些缓存图片直接渲染至客户端;如果 请求数据没有被缓存，则发送请求至WMS ServeH提供网络地图服务的服务器），由服务器 处理请求数据，并返回给EnersunWebCache服务器，EnersunWebCache服务器进过植染及缓 存数据图片后绘制到客户端。
【背景技术】：
[0002] 随着电网规模的不断发展，背景地图所占各类电网GIS系统的比例不断提高，已经 发展到了相当大的规模。手工、纸质的地图已经无法满足"合理规划、科学管理、优质服务" 的要求。在取得发展的同时，地图切片的技术也存在一定的问题。在地图切片的过程中常见 的问题具体表现在以下几个方面，如：切片时间长、地图瓦片的存储容量不断增大、局部更 新繁琐、地图瓦片发布周期长等问题。这些问题的存在给电网GIS系统更新背景地图造成了 很大的困难。其次是地图数据处理入库成本居高不下。随着营配信息集成工作的开展， 0.4kV低压设备的持续录入，对各个供电局所在城区的地图精度和地图详细程度都提出了 更高的要求。同时，在云南电网公司GIS系统的建设过程中，还存在着个别地市无高精度矢 量地图、无高分辨率影像的问题急需解决。为此，云南电网公司针对地图数据处理技术采用 EnersunWebCache动态生成缓存瓦片技术以解决GIS系统建设对地图数据处理的需求。
[0003] EnersunWebCache通过存储（缓存）地图图片或瓦片，当它们被请求时， EnersunWebCache致力于充当客户端（OpenLayer或Google Maps)服务端（GeoWebCache或其 他WMS服务）间的代理。EnersunWebCache(EWC)是一个米用Java实现用于缓存WMS(Web Map Service)Tile的开源项目。当地图客户端请求一张新地图和Tile时，EnersunWebCache将拦 截这些调用然后返回缓存过的Tiles。如果找不到缓存再调用服务器上的Tiles，从而提高 地图展示的速度，实现更好的用户体验。如图1所示，服务器中蓝色的柱体就是瓦片的仓库。 事实上，我们只需直接请求瓦片仓库而不需要咨询WMS服务，就可以拼凑出庞大的地图，因 为EnersunWebCache每秒钟可以应答成百上千的请求。
[0004] (本发明是在满足云南电网GIS平台的需求下，通过EnersunWebCache动态生成缓 存瓦片技术，把云南电网公司下属的所有供电局所有GIS系统的背景地图处理并更新。）
【发明内容】
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[0005] -种基于EnersunWebCache动态生成缓存电网地图瓦片的方法，其特征是，包括三 个模块：由访问控制模块、数据缓存模块、地图切图模块依序连接组成;其中：
[0006] 1)、访问控制模块:访问控制模块是整个程序的入口；当接收到地图访问请求时， 该模块会根据请求中的坐标范围或者指定固定层级、列、行的地图数据到数据缓存模块中 提取数据;如果数据缓存模块中未提取到请求的数据，控制访问模块会通知地图切图模块 对该区域进行地图切片，切片完成后先将地图返回给地图访问请求，然后再将地图存入数 据缓存模块;访问控制模块模块采用java语言开发，部署在apache-tomcat服务器上，支持 负载均衡与集群节点的动态增加与删除，可提供标准的疆1^、￥15、105、1?5服务；
[0007] 2)、数据缓存模块:数据缓存模块是基于Hadoop和Hbase搭建的快速文件访问模 块;可智能将访问量大的地图文件存储于内存中，当再次请求时直接从内存获取文件，访问 量降低后的地图文件会定期从内存中移除；如果内存中没有的地图文件，则会通过倒排索 引机制从磁盘读取；
[0008] 3)、地图切图模块:地图切图模块是基于开源框架OpenLayer通过java语言实现将 全区域(例如云南省）的矢量地图和卫星影片按照金字塔模型切割成固定像素的瓦片;先将 金字塔模型配置固化存储为OpenLayer的配置文件;输入切图的层级、行、列序号以接口形 式提供切图服务;部署在apache-tomcat服务器上，支持负载均衡与集群节点的动态增加与 删除。
[0009] 目前准备测试环境:戴尔T5610塔式服务器共4台，访问控制模块1台，数据缓存模 块1台，地图切图模块2台。对本发明产品进行性能测试，能在0.3秒左右告诉响应地图请求， 在没有全部地图完全切图的情况下能实现更完美的用户体验。见表1。
[0010] 表1
[0011]
[0012] 本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：
[0013] 1.金字塔模型
[0014] 对于WebGIS而言，将矢量图层渲染为栅格数据是一个昂贵的计算过程。如果矢量 图层并不是经常修改，这样一次次重复描绘同样的线条就是在浪费宝贵的CPU。当谷歌地图 推出瓦片地图后，大一些的地图网站纷纷效仿，都是预先渲染好标注得很完美的海量图片， 然后将这些大图片分割为256*256像素的瓦片，这些瓦片很小，以致它们下载很快，它们的 文件名不会改变，以致浏览器能快速缓存起来。研究谷歌地图可以发现，谷歌地图有〇~17 共十八级缩放比例，其瓦片大小为256*256,当0级比例尺为1:10000公里时，是一副循环的 世界地图图片，以后每放大一级，比例尺增大一倍，在上一级的瓦片基础上再一分为四个 256*256的瓦片，分辨率也越来越高，显示的内容越来越丰富，17级最丰富。这就是WebGIS中 常用的金字塔模型，如图1所示。
[0015] 2.地图切割原理
[0016] 创建地图缓存之前先要设计地图，在实际应用中Web地图通常包含底图和功能性 的专题图层，需要对它们分别切割。本专利也可采用自定义的切割方法，切割完的图片按照 l_r_c. png的格式进行编码命名，其命名规则如图2所示;其中，"瓦片数据集"为瓦片数据的 根目录，其下的目录为地图瓦片的金字塔层，目录名命名方式："层号"，1、2、3、……17;金字 塔层目录下以该层的行为目录，目录名命名方式："行号"，1、2、3、……17,行目录下为具体 的瓦片数据文件。
[0017] 3.-致性机制
[0018] -致性维护机制保证Web缓存库中的地图信息与底层空间数据库中的地图信息一 致，各Web缓存数据库之间信息一致。具体的一致性维护是通过并行的两步实现的。
[0019] 第一，客户端修改地图，向服务器发出修改信息，Web服务器在完成修改后，会计算 出此次请求所改动的图片，于是向应用服务器请求并获得更新的图片，然后用新图片替代 缓存中的旧图片，从而使当前缓存数据库与底层空间数据库中的信息一致。
[0020] 第二，Web服务器感知信息，当应用服务器成功响应客户的修改地图请求后，应用 服务器会通知各Web服务器，各Web服务器判断此更改是否影响本地Web缓存，如果不影响就 不处理该消息，否则就向应用服务器发送新的获取地图请求，将缓存中原有地图图片替换。
[0021] 4.部署与访问
[0022]系统部署结构图如图3所示。
[0023] 地图请求访问流程：
[0024] 应用程序需要地图服务时，向EnersunWebCache服务器发出地图请求， EnersunWebCache服务器判断本次请求的数据是否已经被缓存。如果请求数据已被缓存，则 将这些缓存图片直接渲染至客户端;如果请求数据没有被缓存，则发送请求至切图服务器， 由切图服务器处理请求数据，并返回给EnersunWebCache服务器，EnersunWebCache服务器 进过渲染及缓存数据图片后绘制到客户端。图4为访问流程图。
[0025]本发明的有益效果：
[0026] 通过本方法可解决地图瓦片的切片时间以及地图瓦片的存放空间。其次通过本方 法切片时，无需一次性把所有瓦片都切完，可以先把工具部署到切片服务器上，通过客户端 动态浏览时系统就把当前浏览的区域缓存到数据库中，当下次再浏览到相同区域时，系统 就不会再次去缓存，提高地图访问的速度。因此，在电网行业中具有很好的推广使用价值。
[0027] 本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的 普通技术知识和惯用手段对本
【发明内容】
所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在 本发明权利保护范围之内。
【附图说明】
[0028]图1金字塔模型；
[0029] 图2瓦片分割命名规范；
[0030] 图3为系统部署结构图；
[0031] 图4为访问流程图；
[0032]图5为发布后的云南省矢量电子地图；
[0033]图6为发布后的云南省影像电子地图；
[0034]图7为本发明的模块结构图。
【具体实施方式】
[0035] -种基于EnersunWebCache动态生成缓存电网地图瓦片的方法，其特征是，包括三 个模块：由访问控制模块、数据缓存模块、地图切图模块依序连接组成;其中：
[0036] 1)、访问控制模块:访问控制模块是整个程序的入口；当接收到地图访问请求时， 该模块会根据请求中的坐标范围或者指定固定层级、列、行的地图数据到数据缓存模块中 提取数据;如果数据缓存模块中未提取到请求的数据，控制访问模块会通知地图切图模块 对该区域进行地图切片，切片完成后先将地图返回给地图访问请求，然后再将地图存入数 据缓存模块;访问控制模块模块采用java语言开发，部署在apache-tomcat服务器上，支持 负载均衡与集群节点的动态增加与删除，可提供标准的疆1^、￥15、105、1?5服务；
[0037] 2)、数据缓存模块:数据缓存模块是基于Hadoop和Hbase搭建的快速文件访问模 块;可智能将访问量大的地图文