[原]使用node-mapnik生成openstreetmap-carto风格的瓦片

上回说到如何在CentOS上部署node-mapnik，本想着接下来学习如何使用node-mapnik生成openstreetmap的瓦片图，没想到在接下来的近40天的时间里忙成了狗！好不容易等到元旦终于有两天属于自已的时间了。经过一天时间折腾，终于可以初步实现node-mapnik生成openstreetmap-carto风格的瓦片了。

本文涉及的内容较多，而且要用到很多之前的文章中的内容，如有对其中某一个环节不明白，建议可先看前几篇文章。

现在的情况是：

1. PostgreSQL和PostGis安装好了；

2. 使用osm2pgsql将全中国的数据导入到PostGis中，库名为：gis；

(要下载全中国地图请到这里，如果是测试的话，建议不要下载过大的数据，不然导入到PostGis会非常耗时)

3. 安装了mapnik和open-mapnik；

现在的需求是：

1. 使用node-mapnik渲染地图；

2. 地图样式要和openstreetmap官方的一样；

3. 能够通过web方式获取地图瓦片；

下面详细介绍实现方法

一、配置openstreetmap官方配图样式

openstreetmap官方的样式下载是https://github.com/gravitystorm/openstreetmap-carto

建议下载百度网盘里的文件，因为官方最新(2017年1月1日)的版本有bug

链接：http://pan.baidu.com/s/1jHQwq9o 密码：vgla

下载后先进行必要的配置

1. 在导入osm数据时指定样式文件，请参考CentOS7部署osm2pgsql第六节内容。

2. 建立索引。

psql -d gis -f path/indexes.sql

3. 下载shape文件，这些文件包含世界地图，当地图级别低于9级时就不访问数据库，直接使用shape文件中数据了。

python scripts/get-shapefiles.py

不过不建议使用这个自动化工具下载，因为这些数据都在国外的服务器上，如果没有梯子就直接下，估计你一个周末就黄了，最好的方式是下载下列网盘里面的文件。

world_boundaries-spherical.tgz

链接：http://pan.baidu.com/s/1kVsK7uJ 密码：tdfc

ne_110m_admin_0_boundary_lines_land.zip

链接：http://pan.baidu.com/s/1slOwvvR 密码：z7t0

simplified-land-polygons-complete-3857.zip

链接：http://pan.baidu.com/s/1mhQYmog 密码：5tbz

land-polygons-split-3857.zip

链接：http://pan.baidu.com/s/1c2OgSYO 密码：wdpt

antarctica-icesheet-polygons-3857.zip

链接：http://pan.baidu.com/s/1nvdNvcP 密码：fzjl

antarctica-icesheet-outlines-3857.zip

链接：http://pan.baidu.com/s/1eSifwUA 密码：isdm

下载好后，在openstreetmap-carto目录中手工建一个名为 data 的文件夹，然后将这些文件放进行，一一解压，就OK了。

4. 安装Noto字体，安体下载地址是:https://noto-website-2.storage.googleapis.com/pkgs/Noto-hinted.zip

下载好后，相办法传到CentOS的 /usr/share/fonts 目录中，然后：

cd /usr/share/fonts

sudo mkdir noto && cd noto

sudo mv ../Noto-hinted.zip Noto-hinted.zip

sudo unzip Noto-hinted.zip

sudo yum install fontconfig -y

fc-cache -fv

sudo chmod -R 755 /usr/share/fonts

sudo rm Noto-hinted.zip

这里就把基础工作做好了，现在我们仔细看看这个openstreetmap-carto目录里都有些什么

这里值得注意的是*.mss文件和project.mml文件，这些文件就是传说中的TileMill生成的样式文件，其中mml是项目文件，主要保存地图的基本属性、数据库连接、图层属性等，mss则主要是各个图层的样式。

那我们该如何使用这些样式呢？这就要稍说一下mapnik是如何工作的了。

二、配图工具及准备样式文件

mapnik提供编程的方式向一个Map对象中添加Layer对象，在这个过程中指定每个Layer的数据源以及样式

C++示例

node-mapnik示例

我们思考一下，这样好吗？很显然，如果采用这种方式，那么配置人员就需要具备编程能力，这显然不合理，那好的方法是什么呢？最好是不编程，直接写写样式文件就能配出一张图来。当然，mapnik官方也是这么想的，所以就有了XML方式了。

XML示例

这样看起来像点话了。但是做为一个和颜值有密切关系的工作，使用纯文本开发貌似也挺不合理的，在这种情况下，当...当...当,图形化的IDE就闪亮登场了。

TileMill

MapBox Studio Classic

上面我们提到的*.mss文件就是TileMill设计的样式，project.mml是TileMill的项目文件。这样就对上号了，openstreetmap-carto是TileMill设计出来的。那么这个MapBox Studio Classic又是什么呢？它和TileMill功能基本一致，也是设计CartoCSS样式文件工具。不同的是MapBox Studio Classic生成的项目文件后缀名是yml，而且生成的要素也更齐全点。但是最大的问题是MapBox Studio Classic登录帐户需要Fq！(GFW威武！）。

从网上的资料来看，MapBox Studio Classic逐渐要取代TileMill

有了所见即所得的设计器，再加上表现力丰富、看着顺眼的类CSS语法的CartoCSS，那配图工作简直So easy了！更赞的是MapBox提供了这么多的预置地图样式，是不是看着要流口水了\(^o^)/

好吧，那么现在唯一的问题是，找遍了openstreetmap-carto的文档，就是没有提如何使用！在这里就需要引入另一个工具了：Carto

安装Carto

sudo npm install -g carto --registry=https://registry.npm.taobao.org

Carto可以将mml转换为xml文件,方法如下：

carto project.mml > mapnik.xml

不过在转换之前还有一个小小的事情要做，openstreetmap-carto源码中默认的数据库连接还没有改过来，所以我们先指定PostGis的连接参数，然后再使用上面的命令生成xml样式文件，这里请注意，要先确保openstreetmap-carto目录有写入权限。

修改前：

修改后：

 生成的文件如下：

三、试验生成openstreetmap-carto样式的地图

先在用户目录下生成项目文件夹，然后照着官方示例先来一发

cd ~

mkdir -p demoprojects/nodemapnik && cd demoprojects/nodemapnik

vim demo1.js

输入以下内容，注意，load方法中的路径要改相应的改下啊

var mapnik = require('mapnik');
var fs = require('fs');

// register fonts and datasource plugins
mapnik.register_system_fonts();
mapnik.register_default_input_plugins();

var map = new mapnik.Map(256, 256);
map.load('/home/postgresql_data/openstreetmap-carto/mapnik.xml', function(err,map) {
    if (err) throw err;
    map.zoomAll();
    var im = new mapnik.Image(256, 256);
    map.render(im, function(err,im) {
      if (err) throw err;
      im.encode('png', function(err,buffer) {
          if (err) throw err;
          fs.writeFile('map.png',buffer, function(err) {
              if (err) throw err;
              console.log('saved map image to map.png');
          });
      });
    });
});

然后运行一下

node demo1.js

生成的效果图

Good，说明一切正常没问题，接下来我们使用Web的方式生成瓦片图。

四、创建Web瓦片服务，生成指定索引的地图瓦片

1. 安装必要的nodejs模块

sudo npm install -g connect --registry=https://registry.npm.taobao.org

sudo npm install -g sphericalmercator --registry=https://registry.npm.taobao.org

2. 创建node.js应用程序（才开始接触node.js，高手轻拍）

先进入项目目录

cd ~/demoprojects/nodemapnik

创建服务器程序：app.js

var mapnik = require('mapnik')
  , mercator = require('sphericalmercator')
  , http = require('http')
  , url = require('url')
  , fs = require('fs')
  , path = require('path')
  , connect = require('connect');

mapnik.register_system_fonts();
mapnik.register_default_input_plugins();

var server = http.createServer(function(req, res) {
  console.log('server start...');

  var query = url.parse(req.url.toLowerCase(), true).query;

  res.writeHead(500, {
  'Content-Type': 'text/plain'
  });

  console.log(query);

  if (!query || Object.keys(query).length == 0) {
    console.log('open html');
    try {
        res.writeHead(200, {
        'Content-Type': 'text/html'
        });
        if (req.url == '/') {
            res.end(fs.readFileSync('./index.html'));
        } else {
            res.end(fs.readFileSync('./' + req.url));
        }
      } catch (err) {
            res.end('Not found: ' + req.url);
      }
  } else {

      console.log('validate query');     

      if (query &&
          query.x !== undefined &&
          query.y !== undefined &&
          query.z !== undefined
          ) {

          console.log('x: ' + query.x + ' y: ' + query.y + ' z: ' + query.z); 

          var merc = new mercator({size:256});
          var map = new mapnik.Map(256,256); 

          var bbox = merc.bbox(parseInt(query.x),
                                   parseInt(query.y),
                                   parseInt(query.z),
                                   false,
                                   '900913');

          console.log('begin load mapnik style');          

          map.loadSync('/home/postgresql_data/openstreetmap-carto/mapnik.xml');

          console.log('load mapnik style success');

          console.log('layers length is: ' + map.layers().length);

          map.zoomToBox(bbox);

          var img = new mapnik.Image(256,256);

              map.render(img,  function(err, img) {
                if (err) {
                    res.end(err.message);
                } else {

                    console.log('begin render map');     

                    res.writeHead(200, {
                      'Content-Type': 'image/png'
                  });

                  console.log('x: ' + query.x + ' y: ' + query.y + ' z: '+ query.z);

                  res.end(img.encodeSync('png'));

                  console.log('res end');
                }
             });
      }
  }
});

console.log('start...');

connect()
.use(server)
.listen(3000);

创建前端页面：index.html

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <script src="https://ss0.bdstatic.com/5aV1bjqh_Q23odCf/static/superman/js/lib/jquery-1.10.2_d88366fd.js" type="text/javascript"></script>
        <script type="text/javascript">
            $(function(){
                $('#btn').click(function(){
                    var x = $('#x').val();
                    var y = $('#y').val();
                    var z = $('#z').val();
                    $('#msg').text('x=' + x + ' y=' + y + ' z=' + z);
                    $('#root').empty();
                    $('#root').append('<img style="width:256px;height:256px" src="' + 'http://192.168.1.98:3000?x=' + x + '&y=' + y + '&z=' + z +'" alt="tile image" />');
                });
            });
        </script>
    </head>
    <body>
        <div><span id="msg"></span></div>
        <div id="root" style="height: 256px;">

        </div>
        <div>
            <input id="x" value="12162" style="width:50px"/>
            <input id="y" value="6664" style="width:50px"/>
            <input id="z" value="14" style="width:50px"/>
            <input id="btn" type="button" value="get tile"/>
        </div>
    </body>
</html>

3. 然后在防火墙上打洞，让3000端口可以通过，或者懒点的办法，关了防火墙了事(我懒)。

systemctl stop firewalld

4. 启动服务

node app.js

5. 使用浏览器打开网页，http://服务器ip:端口号，然后点击“get tile”按钮。

初始界面

获得瓦片，完美支持万图语(图上中文左边的文字)

与openstreetmap官网对比

服务器端

至此，使用node-mapnik生成瓦片算是完工了。网上相关资料实在太少了，本文算是解决了有没有的问题，能力提升还要靠大家一起努力！如果大家在照着本文实验的时候出现问题，请留言一起讨论。

下一步的打算是：将openstreetmap-carto应用到生产环境中。架设openstreetmap生产环境的Tile Server。这涉及到node-mapnik切图、瓦片缓存、node.js单机集群等好多问题，不过github上貌似有不少现成的东西可以用，真希望我能有多点时间学习研究。

 

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