ArcGIS Server 动态生成缓存

使用ArcGIS Server做地图发布，为了提升浏览性能，通常会使用现时比较流行的地图缓存技术（通俗的说法为“瓦片技术”）。如目前的MapABC和GoogleMap正是使用该技术。
所谓的地图缓存技术，就是按照一定的数学规则，把地图切成一定规格的图片保存到计算机硬盘里，当用户通过客户端浏览器访问地图服务时，服务器直接返回当前地图坐标区域所对应的“瓦片”，从而达到降低服务器负担，提升地图浏览速度的效果。
地图缓存技术一般针对相对稳定的数据，因为地图切为瓦片以后，以图片的形式存在，对于数据的变化（这里指的是数据的几何形状变化）不能及时的反应，这就是地图缓存技术不足之处。要想地图的变化得到及时的反映，那就必须重建地图缓存。而重建地图缓存要视地图的区域范围和缓存的比例尺而定，时间为几分钟到几十个小时不等。因此，缓存的管理是一件相对麻烦的事情。
对实时性要求比较高的系统来说，一般不建议使用地图缓存技术。但地图缓存带来的性能的体验非常良好，因此可以在此基础上进行一些改动，使其适应地图的更新操作十分必要。某些WebGIS系统由于涉及数据的编辑，数据更新频率较大，不适用缓存的方式发布，数据的实时性非常好，但地图的浏览和刷新性能非常差（刷新性能与数据的大小和图层的渲染复杂度有关），大量占用服务器资源，多用户连接的时候导致服务器不稳定等。
经过反复的试验，针对上述的需求，懒羊羊提出了以下的一种方案，以解决数据频繁变动和地图性能低下的问题。方案的基本思路：使用地图缓存技术对地图进行切片；编辑数据的时候获取空间数据对应的瓦片（一张或者几张）；计算这部分瓦片的地图范围，并在后台重新生成这个范围的地图图片；把新生成的图片替换这些旧有的瓦片。
具体的做法如下：
1．
创建一个非池化的服务，并生成地图缓存。
2．
获取编辑的图形所对应的瓦片。一般来说，如果是点图形，对应的是一张瓦片，线、面图形一个图形有可能落在多张瓦片上面。可以使用ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.TileCacheInfo来获取瓦片的相关信息，但具体落在那一张瓦片，那就必须了解地图切片原理。
1）ArcGIS Server切片原理与命名规则   设定一个原点作为地图切片的起始点（默认是（400，-400），这是个经纬度坐标，设这个值可以把其他地区的数据连接进来，使不同服务的数据可以得到有效的拼接，有兴趣的同事可以研究一下），以一定的规格（长宽为2的n次方的像素）把地图切割成若干的小图片，并以科学命名的方式存贮到计算机磁盘。命名的规则是各比例尺的图片放在名为LXX的文件夹里面，第一个比例尺的文件夹名为L00，第二个比例尺的问L01，如此类推。比例尺文件夹（一下统称L文件夹）目录下还会有R开头的文件夹，R表示的ROW，当前比例尺的瓦片每一行对应一个文件夹。R文件夹的命名方式是瓦片的行序列（用rIndex表示），把rIndex转为8位16进制，不足的在左边补0，用代码公式表示FolderName = "R"+rIndex.ToString("x").PadLeft(8, '0') 。R文件夹里面保存的就是瓦片，瓦片的命名方式跟R文件夹的命名方式相似，以字母C开头，后面是瓦片在该行的列序号（用cIndex）表示，后面依然是一个8位16进制FileName = "C"+rIndex.ToString("x").PadLeft(8, '0')+ "."+format.ToString()

2)计算图形对应的瓦片（以点为例）
下面以加入一个点要素为例，说明如何去获取这个点对应的瓦片
首先获取地图服务的相关信息，其中NotPooledServiceUrl是字符串，对应当前服务的URL，地图服务已切片

//获取服务的相关信息

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.MapServerProxy mapserver_dcom = new ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.MapServerProxy(NotPooledServiceUrl);

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.MapServerInfo mapi = mapserver_dcom.GetServerInfo(mapserver_dcom.GetDefaultMapName());

            String defaultMapName = mapserver_dcom.GetDefaultMapName();

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.MapDescription pMapDescription = mapi.DefaultMapDescription;

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.EnvelopeN mape = mapi.FullExtent as ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.EnvelopeN;

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.EnvelopeN mapiExtent = (ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.EnvelopeN)mapi.Extent;

然后获取这个这个地图服务的瓦片信息

//获取瓦片的图片格式

string cacheTileFormat = mapserver_dcom.GetTileImageInfo(defaultMapName).CacheTileFormat;

string imageType = cacheTileFormat.StartsWith("PNG") ? ".png" : ".jpg";

//获取瓦片的相关信息

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.TileCacheInfo tCacheInfo = mapserver_dcom.GetTileCacheInfo(defaultMapName);

//瓦片的原点（ags默认值为(-400,400),在切片的时候可以设定这个值）

PointN originPT = tCacheInfo.TileOrigin as PointN;

接着定义其他相关的信息

double envCenterX = pPoint.X;
//pPoint为新加入的点要素的图形

double envCenterY = pPoint.Y;

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.LODInfo[] lodInfos = tCacheInfo.LODInfos;

int tColCenter, tRowCenter;
//pPoint所在的瓦片对应的列、行

double tileWidth, tileHeight;
//对应瓦片的长度和宽度（计算后为地图单位）

double tileXMin, tileYMin;
//pPoint所在的瓦片的左下角坐标

double tileXMax, tileYMax;
//pPoint所在的瓦片的右上角坐标

通过计算找到这个点对应的各级缓存的瓦片的路径（根据上述所说的切片原理和命名规则算出来）

foreach (ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.LODInfo li in lodInfos)

{

tileWidth = tCacheInfo.TileCols * li.Resolution;

tColCenter = (int)Math.Floor((envCenterX - (double)originPT.X) / tileWidth);

tileXMin = (double)originPT.X + (tColCenter * tileWidth);

tileHeight = tCacheInfo.TileRows * li.Resolution;

tRowCenter = (int)Math.Floor(((double)originPT.Y - envCenterY) / tileHeight);

tileYMin = ((double)originPT.Y - (tRowCenter * tileHeight)) - tileHeight;

tileXMax = tileXMin + tileWidth;

tileYMax = tileYMin + tileHeight;

        string tUrl = cacheDir + "\\Layers\\_alllayers" + "\\L" + li.LevelID.ToString().PadLeft(2, '0')

+ "\\R" + tRowCenter.ToString("x").PadLeft(8, '0')

+ "\\C" + tColCenter.ToString("x").PadLeft(8, '0')

+ imageType;

UpdateTile(tileXMin, tileYMin, tileXMax, tileYMax, tUrl, tCacheInfo, poolService)

//分别更新各个比例尺下的瓦片，其中poolService是一个MapServerProxy

}

计算瓦片行列值的公式完全可以通过切片原理推出来
Column = Floor((Point of interest X – Tile origin X) / Ground width of a tile)
Row = Floor((Tile origin Y – Point of interest Y) / Ground height of a tile)

最后是通过生成新的图片去取代原来的瓦片，以达到局部更新的效果（也就是上面的UpdateTile函数的工作）。实现的思路是通过传入单张瓦片对应的四个角的坐标去定义一个Envelope，输出这个Envelope区域的图片，并替换掉对应url的瓦片。

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.MapServerInfo agsSoapMapServerInfo = mapserver_dcom.GetServerInfo(mapserver_dcom.GetDefaultMapName());

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.MapDescription agsSoapMapDescription = agsSoapMapServerInfo.DefaultMapDescription;

SRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.EnvelopeN pEnv = new ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.EnvelopeN();

pEnv.XMin = xMin;

pEnv.YMin = yMin;

pEnv.XMax = xMax;

pEnv.YMax = yMax;

agsSoapMapDescription.MapArea.Extent = pEnv;

//设定了出图区域

//设定出图图片的格式，dpi，长宽等

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.ImageDescription agsImageDes = new ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.ImageDescription();

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.ImageType agsImageType = new ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.ImageType();

agsImageType.ImageFormat = ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.esriImageFormat.esriImagePNG;

agsImageType.ImageReturnType = ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.esriImageReturnType.esriImageReturnURL;

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.ImageDisplay agsImageDis = new ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.ImageDisplay();

agsImageDis.ImageDPI = tCacheInfo.DPI;

agsImageDis.ImageHeight = tCacheInfo.TileCols;

agsImageDis.ImageWidth = tCacheInfo.TileRows;

agsImageDes.ImageType = agsImageType;

agsImageDes.ImageDisplay = agsImageDis;

//出图和替换瓦片

ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.MapImage agsMapimage = mapserver_dcom.ExportMapImage(agsSoapMapDescription, agsImageDes);

string httpUrl = agsMapimage.ImageURL;//输出图片的虚拟路径

string imgName = httpUrl.Substring(httpUrl.Length - 44, 44);//提取图片的名称

string source = imgName;

//把虚拟路径转换为服务器磁盘驱动器对应的物理路径，其中serviceOutputDir为ags的默认输出位置

source =serviceOutputDir + "\\" + source;

System.IO.File.Copy(source, tileUrl, true);
//复制到瓦片对应目录并将其替换

1．
要注意的几个地方
1）
这种方法更新瓦片，设计到修改服务器端文件的操作，因此必须要给地图缓存所在的文件夹设定IIS用户可控制的权限（NTFS磁盘格式下必须设定）
2）
这里只设计点的更新操作，由于一个点在某一比例下只对应一张瓦片，因此，尽管有十几个级别的缓存，也只是更换十几张图片，出图和替换的时间不长，不会占用服务器太长的时间去处理（包括连接地图服务大约20s左右）。当然，编程人员也可以通过设定缓存的级别，更新不同比例尺下的瓦片，这样更为实在些。如果设计到线和面的更新，那必须限制一下区域范围，因为区域范围很大的话，处理时间会很漫长（如用户不小心把一个与地市相仿的区域的面提交更新了，这就等同于把整个城市的缓存做一次）
3）
上面使用到了池化和非池化两个服务（这两个服务都是使用同一个mxd进行发布，这点值得注意），估计会有些疑惑。池化和非池化服务的区别可以参考一下esri的说明文档，这里不多作介绍。如果使用已经建立缓存的服务作为输出新图片的服务，那么出来的图片就根本没有改变，原原本本是原来的瓦片，因此必须创建一个池化的没有建立缓存的服务作为出图专用的服务，这样数据的更新可以马上反映到服务中去。
4）
缓存的更新操作是在添加要素并保存之后执行的。为了提高用户的体验，可以在后台开辟一个线程去执行瓦片的更新程序，前端使用graphicsLayer把要素绘制出来。这样当前操作用户可以第一时间看到目前的状况，其他用户连接进来的时候，看到的已经是最新的地图缓存了。