基于Python的ArcGIS Server地圖瓦片定時自動更新方法

馬衛(wèi)春，楊友長

（1.安徽省基礎(chǔ)測繪信息中心，安徽 合肥 230031）

隨著互聯(lián)網(wǎng)地圖產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，如何在帶寬有限的情況下，快速、流暢地在客戶端中顯示電子地圖，已成為任何GIS產(chǎn)品都需要解決的核心技術(shù)問題。 目前，國內(nèi)外主要通過地圖緩存技術(shù)解決該問題，即按照一定的數(shù)學(xué)規(guī)則，把地圖切成一定規(guī)格的小圖片集保存到服務(wù)器上，當(dāng)用戶通過客戶端訪問地圖服務(wù)時，不是由服務(wù)器實時創(chuàng)建一個個地圖瓦片反饋給客戶端，而是在服務(wù)器端直接反饋預(yù)存于服務(wù)器上的地圖瓦片數(shù)據(jù)，在客戶端拼接成地圖。這樣，既避免了實時創(chuàng)建地圖瓦片對服務(wù)器帶來的運算負(fù)擔(dān)，也減少了客戶端的等待時間，大大改善了用戶體驗。

Python是一門解釋型語言，因為不需要編譯和鏈接的時間，所以可以節(jié)省開發(fā)時間。解釋器能夠交互式使用，可以很方便地測試語言中的各種功能，便于編寫發(fā)布用的程序。Python屬于腳本編程，能夠使枯燥的數(shù)據(jù)處理工作自動化。地圖瓦片的更新涉及眾多操作步驟，使用Python編寫一個腳本，實現(xiàn)定時自動化執(zhí)行，非常適合。ArcGIS Server是ESRI公司出品的一個基于Web的企業(yè)級GIS解決方案。不僅具備發(fā)布地圖服務(wù)的功能，而且還能提供靈活的編輯和強大的空間分析能力。目前，它已經(jīng)成為地圖服務(wù)發(fā)布與WebGIS開發(fā)的重要平臺之一。本文以ArcGIS Server發(fā)布的地圖服務(wù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行地圖瓦片的定時自動更新方法的研究。

1 Python API與ArcGIS Server發(fā)布地圖服務(wù)的機制

1.1 Python API

ArcGIS從9.0版本開始提供Python API函數(shù)，經(jīng)過多年的不斷完善和擴充，截止到10.0版本，Python已成為了ArcGIS地理處理框架的重要組成部分。用戶可以運用ArcGIS提供的Python API開發(fā)包編寫腳本，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的自動化批量處理，從而簡化工作流程，提高工作的自動化程度。

1.2 ArcGIS Server

ArcGIS Server通過一個服務(wù)器對象管理器和若干個服務(wù)器對象容器，實現(xiàn)對地圖服務(wù)資源的管理。服務(wù)器對象管理器，用來管理分布在一組服務(wù)器容器中的服務(wù)器對象。每個服務(wù)器對象容器中，存放著地圖資源的配置服務(wù)，服務(wù)一旦被服務(wù)器對象管理器啟用，隨即按照服務(wù)中的配置規(guī)則，自動調(diào)用數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)資源，通過服務(wù)器對象管理器向外提供空間數(shù)據(jù)服務(wù)，即由服務(wù)器對象管理器通過服務(wù)器對象容器，實現(xiàn)對地圖服務(wù)運行狀態(tài)的控制。

2 地圖瓦片定時自動更新的實現(xiàn)

地圖瓦片定時自動更新是通過在服務(wù)端制定一個定時執(zhí)行任務(wù)的方式實現(xiàn)的，即每天定時調(diào)用基于Python語言編寫的腳本程序，實現(xiàn)地圖瓦片的自動更新。地圖瓦片實現(xiàn)自動化更新的基礎(chǔ)如圖1所示，具體流程如圖2所示。

圖1 地圖瓦片自動化更新的基礎(chǔ)

圖2 地圖瓦片自動化更新的流程圖

2.1 更新參數(shù)文件庫的建立

新建一個ESRI文件庫，存放更新區(qū)域和更新數(shù)據(jù)2類信息。

更新區(qū)域以面狀FeatureClass的形式存放，同時，輸入與該區(qū)域配套的更新參數(shù)。具體包括：更新數(shù)據(jù)所在的位置、用于更新的圖層名稱、待更新數(shù)據(jù)所在位置、待更新圖層的名稱、是否已更新完成、待更新的服務(wù)名稱、更新的比例尺級別以及更新時需要關(guān)閉的相關(guān)服務(wù)名稱。更新數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)需與待更新數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)一致。

2.2 ArcGIS Server服務(wù)狀態(tài)的控制

ArcGIS提供的Python API中未提供控制ArcGIS Server服務(wù)狀態(tài)的類或函數(shù)， 而在地圖瓦片更新過程中，需要進(jìn)行服務(wù)的終止、啟動操作。為了解決這個問題，我們采用ArcGIS Server提供的AO開發(fā)包，編寫了一個利用ArcGIS Server SOM（服務(wù)對象管理器）控制地圖服務(wù)狀態(tài)的命令行程序。

2.3 地圖瓦片更新的實現(xiàn)

1）讀取更新區(qū)域的狀態(tài)信息。讀取“更新區(qū)域”是否已處理的狀態(tài)標(biāo)記信息，若已處理過，不再進(jìn)行更新操作；否則，繼續(xù)進(jìn)行更新操作。

2）讀取更新區(qū)域的相關(guān)參數(shù)。讀取地圖瓦片更新所需要的更新區(qū)域、更新服務(wù)名稱、更新比例尺、更新數(shù)據(jù)所在位置、更新數(shù)據(jù)所在圖層、待更新數(shù)據(jù)所在位置、待更新數(shù)據(jù)所在圖層、需要關(guān)閉的相關(guān)服務(wù)名稱。

service_name = getUpdateInfo(cacheFeatures,"MapSer viceName")

…

scales = getUpdateInfo(cacheFeatures,"UpdateScales")

3）更新數(shù)據(jù)。首先，調(diào)用控制ArcGIS Server服務(wù)狀態(tài)的命令行程序，停止待更新及相關(guān)地圖服務(wù)；然后，刪除待更新數(shù)據(jù)，用更新數(shù)據(jù)替代待更新數(shù)據(jù)；最后，啟動待更新及相關(guān)地圖服務(wù)。

//停止服務(wù)

tempservicename ="AGSSOM.exe -x " +pname //pname地圖服務(wù)名稱

os.system(tempservicename)

//刪除待更新數(shù)據(jù)

arcpy.Delete_management(OrigncacheFeatures,"")

//更新數(shù)據(jù)替代待更新數(shù)據(jù)

arcpy.CopyFeatures_management(UpdatecacheFeatue s,OrigncacheFeatures)

//啟動服務(wù)

tempservicename ="AGSSOM.exe -s " +pname //pname地圖服務(wù)名稱

os.system(tempservicename)

4）更新地圖瓦片。基于更新參數(shù)，利用ArcGIS Server Python API中提供的UpdateMapServerCache()函數(shù)，實現(xiàn)地圖瓦片的更新操作。

gp.UpdateMapServerCache(server_name, service_name, data_frame, layers, constraining_extent, scales,update_mode, thread_count, antialiasing)

5）設(shè)定已更新標(biāo)記。地圖瓦片更新完成后，將更新區(qū)域中的“是否已處理”字段標(biāo)記為“已處理”，避免在此后執(zhí)行自動更新操作時進(jìn)行重復(fù)更新。

2.4 自動執(zhí)行腳本任務(wù)的制定

以Window 2008 Server操作系統(tǒng)為例，創(chuàng)建一個任務(wù)，在地圖服務(wù)訪問空閑期間，如以夜間1點為條件，觸發(fā)腳本程序，自動執(zhí)行地圖瓦片的更新任務(wù)。

3 地圖瓦片定時自動更新執(zhí)行條件的說明

地圖瓦片更新腳本程序，每天會在設(shè)定的時間點自動執(zhí)行。程序通過訪問參數(shù)文件庫，讀取其中的更新區(qū)域多邊形數(shù)據(jù)文件，遍歷所有更新區(qū)域多邊形的更新標(biāo)識符字段，進(jìn)而判斷是否需要繼續(xù)執(zhí)行瓦片更新程序。更新過的區(qū)域，程序會將該字段的值賦為“Y”，未更新的區(qū)域該字段則為空。對更新標(biāo)識符字段為“Y”的區(qū)域，不作瓦片更新操作；對更新標(biāo)識符字段為空的區(qū)域，執(zhí)行更新操作，并于操作完成后，將對應(yīng)的更新標(biāo)識符字段的值賦為“Y”?；谏鲜鲈瓌t，地圖瓦片更新程序每次自動啟動后，只對新增的更新區(qū)域執(zhí)行更新操作，對更新過的歷史區(qū)域不作任何瓦片更新操作。若未發(fā)現(xiàn)需要更新的區(qū)域，程序不作任何操作，自動予以關(guān)閉。

4 結(jié) 語

地圖瓦片技術(shù)的出現(xiàn)，解決了在帶寬和服務(wù)器性能有限的情況下，客戶端地圖瀏覽效率不高、服務(wù)器負(fù)擔(dān)過重的問題。但是，在進(jìn)行地圖瓦片更新的過程中，一直存在著步驟繁瑣、運算時間長等問題。文中所述的地圖瓦片定時自動更新方法，已在“天地圖·安徽”的數(shù)據(jù)更新過程中應(yīng)用，并顯著簡化了工作步驟，提高了工作效率。但是，對于大區(qū)域的地圖瓦片更新，由于更新周期長，無法在夜間完成，會影響到地圖服務(wù)在白天訪問繁忙期的正常使用，不建議使用文中所述的方法進(jìn)行更新。

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