Приведено описание стандарта UTFGrid и рассмотрен пример его использования.

[править] Введение

Основное назначение любого картографического web-приложения - это предоставление клиенту пространственной информации, включающей геометрическую и атрибутивную составляющие. Поэтому, в любом случае, на начальном этапе каждый разработчик должен ответить на вопрос: "Какой формат передачи данных следует использовать в конкретном случае?" Как известно, все форматы передачи пространственной информации можно разделить на векторные и растровые. Использование векторных форматов (KML, GML, GeoJSON и т.д.) с одной стороны очень удобно: в клиентском приложении сразу становятся доступными и геометрическая, и атрибутивная составляющие, что обеспечивает простоту добавления приложению интерактивности. С другой же - область применения векторных форматов довольно ограничена и определяется главным образом объёмом передаваемых данных. Например, если векторный слой содержит несколько миллионов объектов, то во-первых, клиенту придется ждать пока эти данные будут загружены браузером, а во-вторых пока они будут отрисованы. При этом попытка изменения масштабного уровня вновь потребует перерисовки объектов, что также может занять продолжительное время. Естественно, что ни о каком комфорте при работе с таким приложением речи не идёт, что делает использование векторных форматов недопустимым. В этом случае более подходящим решением является использование растров.

Однако как быть с атрибутикой? Допустим, что пользователю нужна возможность получения информации об объекте, на который указывает указатель мыши. Конечно, можно реализовать серверный скрипт, которому будут передаваться текущие координаты, а в ответ возвращаться нужная информация (в случае WMS слоёв можно воспользоваться стандартной возможностью любого WMS-сервера - поддержкой запросов GetFeatureInfo). Однако в данной статье мы рассмотрим другой способ решения этой задачи, предложенный компанией MapBox, известный под именем UTFGrid (спецификация).

UTFGrid представляет собой стандарт, описывающий эффективный с точки зрения объёма передаваемых данных, способ кодирования атрибутивной информации объектов, представленных на растре. Данный стандарт был специально разработан для использования в Веб-браузерах и может использоваться, например, для вывода всплывающих подсказок при перемещении указателя мыши (например как здесь). В качестве контейнера UTFGrid использует формат JSON.

Рассмотрим пример данных, закодированных при помощи UTFGrid. Предположим, у нас есть некоторый растровый слой:

Пример исходного растра

тогда его представление при помощи UTFGrid будет выглядеть следующим образом:

[править] Структура UTFGrid-файла

Представленный файл содержит три основных свойства: data, grid, keys. Свойство keys содержит список идентификаторов всех объектов тайла, в data представлены атрибутивные значения этих объектов. Свойство grid содержит текстовое представление растрового тайла. В нашем примере grid содержит 64 строки по 64 символа в каждой, то есть каждый такой символ соответствует объекту размером 4x4 пиксела в оригинальном растре (согласно спецификации UTFGrid по умолчанию использует шаг дискретизации 2x2 пиксела, но этот размер можно изменять, что соответственным образом скажется на размере UTFGrid-файла).

[править] Как это работает

• Когда пользователь осуществляет некоторые действия (перемещает указатель мыши или кликает по карте) над тайлом, то происходит загрузка UTFGrid-файла, соответствующего этому тайлу;
• Определяется положение указателя мыши внутри тайла и этому положению ставится в соответствие символ из свойства grid загруженного UTFGrid-файла. Предположим, указатель мыши наведён на объект "район Аэропорт". Соответствующий символ грида - "%";
• Согласно спецификации вычисляется порядковый номер идентификатора в списке keys: находим десятичный код символа грида в нашем случае он равен 37, вычитаем из него 1 (так как 37 > 35) и вычитаем 32. Получаем 4 (в Python для выполнения этой операции можно воспользоваться командой ord, обратная операция выполняется при помощи unichr);
• В списке keys находим идентификатор, расположенный по указанному индексу (нумерация начинается с 0). В нашем случае keys[4]="AIR";
• Внутри объекта data по полученному идентификатору находим атрибутивную информацию.

UTFGrid используется, в частности, в таком популярном продукте как TileMil, например. Поддержка UTFGrid также реализована в библиотеке OpenLayers. Ознакомиться в интерактивном режиме с UTFGrid можно на сайте visible map.

[править] Преимущества и недостатки

С одной стороны, при небольшом количестве кликов на тайл, количество запросов будет сопоставимо с GetFeatureInfo для WMS-слоя. Однако объем переданных клиенту данных будет больше, так как веб-браузеру будет "в нагрузку" передана информация о тех объектах, которые не попадают в область его интересов. Так же клиенту будет передана "лишняя" информация в случае если один элемент будет размещен на нескольких тайлах, в том числе на тайлах разного уровня. С другой стороны, задача раздачи статического контента, как правило, куда менее затратна для веб-сервера с точки зрения потребляемых ресурсов и проще поддается масштабированию при росте нагрузки на сервер.

По этой причине, вряд ли будет рационально использовать этот механизм для векторного слоя состоящего из миллионов объектов, в случае если им пользуется полтора пользователя. В проектах же с большой аудиторией, где регулярно происходит обращение к одним и тем же данным, использование UTFGrid видится вполне целесообразным.

Так же, к недостаткам можно отнести то факт, что если растровый тайл построен на базе векторных данных, содержащих перекрывающиеся объекты, то с помощью UTFGrid мы не сможем закодировать информацию о таких объектах, то есть элементы списка keys сами по себе не могут быть списками.

[править] Заключение

Мы рассмотрели лишь описание стандарта UTFGrid, пример создание полноценного сервиса с поддержкой UTFGrid будет рассмотрен в одной из следующих статей. Пример UTFGrid, представленный в статье, был сгенерирован при помощи ogr_renderer.py.