矢量切片——集美貌与才华于一身的底图方案

Esri在2016年2月份推出新ArcGIS 10.4版本以及ArcGIS Pro 1.2，从能力上来讲可以发现ArcGIS一直在拥抱新技术，从时下很热的大数据、实时GIS等，这些方向都是未来的发展趋势并且有着很大的发展空间。在新的GIS技术和时代背景下，Esri也凭借着更加完善产品体系，完成由软件向平台转变。

新的ArcGIS平台为用户打造“新一代WebGIS模式”，即一种以Web为中心的、全新的GIS应用模式，在这种模式中，资源和功能都进一步整合，GIS服务的提供者以Web的方式提供资源和功能，而用户则采用多种终端随时随地访问这些资源和功能。在这种模式下，GIS平台变得更加简单易用、开放和整合，使得GIS为组织机构所有人使用成为现实。

随着ArcGIS 10.4 平台的推出和诸多内容的升级，我们今天就主要从“矢量切片”方面来展示，为何我们将ArcGIS 10.4 称为新一代Web GIS的华丽升级。

一、矢量切片的概念
GIS的底图一直使用金字塔技术进行切图，使用户能够快速访问指定级别的地图或者影像。但是切图本身是一张图片，无法进行交互。于是又引入了矢量图层用来显示矢量点线面，这通常需要先获取矢量地理数据，然后通过前端将其绘制成不同元素便能通过鼠标进行响应交互了。

这种GIS组织方式在数据量比较小的时候并没有什么大问题，但是在数据量比较大时（例如全国的详细街区数据）存在以下几个问题。

同一套数据的展示在不同的需求下可能需要不同的样式（例如，白天和夜间模式）而对于传统栅格切片对此需求必须重新进行切片；

由于切片的分辨率固定，分辨率过高切片体积过大，分辨率过低高清屏无法清晰显示。

矢量数据的请求如果是按需请求每次都向服务器请求数据加重服务器压力，如果一次请求按需展示，当矢量数据过大时（例如全国的水系数据）对于前端的压力过大。

现在，矢量切片利用一些新技术来控制动态的可交互的地图展示方式，新技术可以让个人在移动端或者浏览器端自定义地图样式。矢量切片底图可以将基础底图和工作数据进行融合，扩展了底图的交互性。人们可以动态的赋予基础底图样式以及通过配合可交互的工作数据来设计底图样式，根据内容进行智能制图和实时分析并展示在基础地图上。

矢量切片是一种利用协议缓冲（Protocol Buffers）技术的紧凑的二进制格式用来传递信息。当渲染地图时矢量切片使用一系列储存的内部数据进行制图。被组织到矢量切片的图层（比如道路、水、区域），每一层都有包含几何图形和可变属性的独立要素（例如姓名、类型等等）。通俗的说，就是将矢量数据以建立金字塔的方式，像栅格切片那样分割成一个一个描述性文件，以GeoJson格式或者以pbf等自定义格式组织，然后在前端根据显示需要按需请求不同的矢量瓦片数据进行Web绘图。

矢量切片有切片的优势——成熟的缓存、缩放比例技术，另外还有矢量数据能够快速的提供地图映射的优势。如下图所示传统金字塔方式进行切图时在并没有要素或者要素相同的区域依然需要进行多级切片，而矢量切片只需要设定不同要素显示的级别即可。


传统金字塔方式



矢量切片

二、矢量切片的优势

切图快

体积小

传输快

渲染速度快

文字标注可与底部平行

动态切换不同语言标注

二、ArcGIS的矢量切片方案

ArcGIS的矢量切片是使用一种自定义的新切片格式pbf来进行传递数据的。前端获取切片后通过解析样式来动态的渲染矢量切片并拼接成底图。

那么矢量切片在arcgis平台上是怎样生产并使用的呢，我们通过这个图来了解ArcGIS矢量切片的路线图，以及这个过程中都需要设计那些arcgis的产品。





技术路线图中所有涉及的产品绝大多数已经发布，例如生产切片的arcgis pro1.2 、发布切片用的portal for arcgis10.4。

矢量切片正逐步在ArcGIS的Web GIS平台上得到支持，目前JS API 3.15/4.0beta已经支持矢量切片的调用，ArcGIS Pro1.2增加了创建并可以发布到ArcGIS for Server10.4或者ArcGIS Online的功能，同时在ArcGISOnline上也提供了一套在线的基础矢量底图，可以通过修改样式文件对基础矢量底图样式进行自定义修改。

下一步矢量切片将会更加完善，并且在ArcGIS Runtimes以至于整个WebGIS平台上进行支持。Esri希望未来能够在使用栅格切片的地方都可以使用矢量切片。