ArcGIS客户端API中加载大量数据的几种解决办法

ArcGIS客户端API中加载大量数据的几种解决办法

2011-03-25 18:17

REST风格的一切事物方兴未艾，ArcGIS Server的客户端API(Javascript/Flex/Silverlight API)也逐渐站上了GIS舞台的中央。虽然客户端API给我们带来了更快捷的开发体验，更丰富的展现效果，但有些（奇怪的）需求还不能直接解决。比如要求在客户端API程序中显示大量图形（上万个），乍看之下，受到平台本身的性能制约无法完成，但我们的思维和时间一样，只要挤一挤，总还是有的。本文就来讨论一下如何在客户端API程序中显示大数据量图形的问题。以Silverlight API为例。

要将几何对象显示在客户端程序中，一般我们首先想到的办法就是GraphicsLayer。将服务器端的要素通过查询或者其他方式创建成客户端的Graphic用以显示，从而进一步交互。于是有了下面几种方法。

1、Cluster

比较成熟和理智的做法是，利用Cluster效果来处理大量的Graphic。对于这种办法，ArcGIS Server中的Javascript API，Flex API和Silverlight API均能做到。下图是Silverlight API中300,000个点的展示效果。（忽略数据从服务器到客户端的传输时间）

Google Maps，Bing Maps等也都采取了这种做法。

但是，不论什么原因，就是不想采用Cluster的办法，而要看到大量密密麻麻的点时心里才觉得踏实该怎么办？对于这种需求，也有对应的解决方案。

2、直接在前台绘制Graphic

但这种办法直接受到平台性能的限制。以Flex和Silverlight为例，在不影响地图操作的情况下，视图范围内一次性能够承受的Graphic数量大约是4000-5000个。注意，相对于绘制Graphic对象的操作来说，Geometry节点的个数可以忽略，也就是说这几千个Graphic既可以是点，也可以是面。这时候你的地图看起来是这样的（4000个Graphic）：

3、用ElementLayer（Silverlight API独有）来模拟GraphicsLayer

ElementLayer是Silverlight API中独有的一种图层类型，直接继承自ESRI.ArcGIS.Client.Layer，用来承载Silverlight本身的一些布局控件（Framework Element）。它的最主要的用途是使得Silverlight本身的控件能够随着地图的放大缩小而自动变化。利用它我们可以在一定程度上模拟GraphicsLayer。比如Silverlight API中的InfoWindow。

GraphicsLayer之所以只能承载一定数目的Graphic，就是因为Graphic对象本身封装的内容比较多。如果我们仅需要展示这些点，并只在上面做一些简单查询，那么可以完全用ElementLayer来替代之。直接的好处就是，可以在客户端显示更多的数据。比如一个点，我们可以用更基本的Ellipse来代替Graphic。将Graphic的Attributes存储在Ellipse.Tag中，依然可以用上面提到的InfoWindow做DataBinding。初步做了一下试验，如果用ElementLayer来模拟GraphicsLayer，在不影响地图操作的情况下，视图范围内一次性能承载的图形个数大约是20,000-25,000个。这时候你的地图看起来像是这样（20,000个Ellipse）：

顺便提一下，如果想在ElementLayer中来模拟动态的地图符号，甚至是时态图层也是可以的。对于Graphic，你可以定义Symbol的ControlTemplate；对于ElementLayer，则可以直接将带有任何动画的对象直接加入其中。

上面提到的3种方法都是纯客户端的，尤其第三种办法，再没有更多工作量的情况下已经基本将客户端的性能用到了极致。但对于想看到密密麻麻点的人来说，五位数的数量级很有可能并不能满足要求。要想将展示的图形个数再提高一个或两个数量级，达到几十万甚至上百万，那么只有来借用服务器端的性能了。

4、ArcGISDynamicMapServiceLayer

直接将所要展示的数据在服务器端发布成一个MapService，在客户端通过ArcGISDynamicMapServiceLayer来加载。这样的话客户端需要展示的仅仅是一张图片，没有任何压力。功能上，如果想查询的话可以使用Identify/Find/Query Task来达到目的。下图加载了一个本机的ArcGISDynamicMapServiceLayer（AGS10，msd发布，1个实例，core i7 2.6GHz，4g内存，win7 x64），服务只有一个点图层，记录数大约650,000条：

服务器端生成这张图片的时间大约13s，进行一次IdentifyTask操作时间是0.2s。这里大部分时间都花在了服务器端对数据的绘制上，因此局域网传输图片等因素可以暂不考虑。服务器端的绘制速度受硬件和软件两个方面的影响。以ArcGIS Server 10已经无法改变，理论上只能通过提高硬件配置来达到加快出图速度的目的。

ps：采用ArcGISDynamicMapServiceLayer时可结合服务器端的点抽希办法来一起使用（抽稀方法1，抽稀方法2）。但这样就失去了密密麻麻数据带给我们的“成就感”，不在赘述。

这种办法中，客户端的压力已经完全没有了，功能上也能通过变通来实现，但展现上有两个缺点：1、数据过多的话绘制速度太慢（40w条数据大约是6.7s，12w条数据大约是2.3s，3w条数据大约是0.6s，）；2、出图过程中该服务一片空白，且移动过程中也会出现“白边”的现象。如果硬件配置也无法提高，还有没有更好的办法呢？办法是有的。

5、继承TiledMapServiceLayer来达到“动态切图”的目的

在Google Fusion Tables的例子中，我们可以看到，所有的点数据都是以切片的方式展现，这样的好处是，即使出图速度较慢，用户也能看到切片一个一个的加载过程，不至于长时间一片空白；移动过程中也不会有白边现象；且浏览过的地方都会被客户端缓存，不需要再次向服务器请求，既减少了服务器压力，也加快了显示速度。但明显Google不可能为上传的每张表格都去做切片处理，ArcGIS Server中如何能达到这种效果？

首先想到的是服务切图时的“Cache On Demand”设置。但第一个用户等待的时间就是服务器完成该比例尺下切图的时间，显然太长；并且切图后如果数据有变化，那么看到的切图就和实际数据不一致了。这条路走不通。

通过继承TiledMapServiceLayer，可以利用GetUrl方法来控制如何获取每一个切片。此时如果我们以动态地图服务为资源，利用REST SDK的ExportMap操作来生成每一个切片，就达到了“动态切图”的目的。不仅如此，我们还可以在服务器端发布多个相同的服务，在GetUrl方法中轮询使用这些服务，便可以达到“并行”出图的目的。此时每个服务生成的图片都是256*256大小，所包含的记录数会少很多，速度会明显加快。本机发布3个服务时，同样比例尺下的650,000条记录，所有“切片”加载完成大约需要6s，考虑到缓存服务的加载效果，用户完全可以接受。这种方法相比ArcGISDynamicMapServiceLayer，大大提高了出图的速度和效果。

关于此方法的几点说明：如何利用比例尺、行/列号来计算一个切片的范围，可以参考《ArcGIS Server的切图原理深入》；默认情况下，浏览过的“切片”会缓存在客户端，再次浏览时服务器端就不用动态出图了。如果不想在客户端缓存“切片”，保证服务器端数据发生变化后，客户端也能随时更新，则可以在请求后面加上时间戳，达到DisableClientCache的功能；对于这种数量级的数据展示来说，一般是局域网应用，因此Identify/Find/Query与服务器端的交互完全可以接受；而且通常拥有这种数据量的用户硬件资源一般都是可充分扩展的，因此多发布几个服务来加速出图完全可行。

无图无真相，看看这种办法的效果。别忘了，在服务器端你发布的仅仅是普通的动态地图服务。

好了，这几种方法各有千秋，供各位朋友按需选择。