基于Hadoop的电子地图快速生成技术研究

摘要

随着计算机技术的飞速发展，卫星遥感和地理测绘技术也在不断进步，由此产生了大量的地理空间数据。在移动设备使用率不断提高的今天，电子地图得到了广泛的应用。其中，对地理空间数据的处理成为电子地图显示过程中的关键过程。如何快速并高效地分析和处理大量的空间数据成为了一个巨大的挑战。预渲染，作为地图显示的重要途径之一，使得用户能够通过轻量级客户端进行浏览；Hadoop，作为云计算平台，通过其MapReduce框架强大的计算能力和HBase数据库快速随机访问的能力，提供了对大数据高性能、易部署的处理方案。
　　因此本文基于 Hadoop，在充分研究地理信息数据的渲染技术和地图瓦片切片算法的基础上，设计实现了基于 MapReduce的电子地图快速生成技术方案。该技术在对地图预渲染的基础上，充分利用 MapReduce的计算能力实现了电子地图的快速生成，并对生成的地图图片进行切片生成瓦片金字塔。
　　本方案实现过程中主要的三个模块包括样式生成模块、地图生成模块和地图切片模块。其中样式生成模块对地图不同层级定制不同的样式，实现地图风格的多样化；地图生成模块研究了地理信息数据的相关空间算法，实现地图要素和图层的构建，并基于 MapReduce实现地图图片的快速生成；地图切片模块研究了切片相关算法，实现地图切片并将瓦片金字塔写入Hadoop。
　　本文具体工作如下：
　　(1)对该技术实现过程中涉及的预渲染技术、地图样式 SLD的实现细节等进行了研究分析，实现了对不同层级的地图生成不同的样式文件。
　　(2)研究了地图生成过程涉及到的地理信息数据的相关空间算法，对点、线、面及文本标签的要素构建方法和图层绘制技术进行了分析，并基于Hadoop实现了电子地图的快速生成。通过实验分析，相比于单机的地图生成过程表现出了更高的性能。
　　(3)深入分析了地图切片过程涉及到的四叉树切片算法和地图条带切片算法，并基于Hadoop实现了分别对每一层级的地图图片切片生成瓦片金字塔的过程。通过实验分析，相比于单机的地图切片过程表现出了更高的性能。
　　综上所述，电子地图快速生成技术能够很好地支持从地图数据文件到地图瓦片金字塔的完整流程，经过初步实验分析，相比于单机在性能上更具优势，在数据量很大的场景下，将进一步体现其优势。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1论文背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文内容及结构

第二章 相关技术分析

2.1地理数据特征结构

2.2分布式计算平台Hadoop

2.3第三方工具和相关库

2.4本章小结

第三章 分布式电子地图总体设计

3.1整体方案设计

3.2地图样式模块设计

3.3数据处理模块设计

3.4地图生成模块设计

3.5地图切片模块设计

3.6瓦片存储模块设计

3.7本章小结

第四章 分布式地图生成技术研究

4.1地图样式处理

4.2原始数据处理

4.3分布式地图生成

4.4本章小结

第五章 分布式地图切片技术研究

5.1切片算法分析

5.2分布式切片实现

5.3瓦片金字塔存储

5.4本章小结

第六章 电子地图快速生成性能测试

6.1性能测试方案概述

6.2测试结果分析

6.3地图风格效果

6.4本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

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