基于PostGIS的mvt动态矢量切片的后台地图服务和前端调用

一、背景

矢量切片技术目前已成为互联网地图的主流技术，无论是Mapbox还是高德地图、百度地图，如今打开F12看到的数据源请求不是当年传统的一张张图片切片，而是一种protobuf格式的压缩的二进制数据，如下图：

矢量切片直接复用了基于XYZ的地图切片技术原理进行数据切片（这一点和栅格切片是一样的思路），切片数据使用谷歌的Protobuf进行数据压缩以优化网络传输效率，然后在客户端结合WebGL技术进行大量地理数据的渲染。Protobuf和WebGL自2015年以来在web地图领域已成为主流技术的核心部分，而在栅格切片的年代，前端还没有进入H5和WebGL的年代，受制于当时的技术用图片直接拼图就成了必然的选择了。

二、矢量切片

矢量切片和栅格切片一样的思路，以金字塔的方式切割矢量数据，只不过切割的不是栅格图片，而是矢量数据的描述性文件，目前矢量切片主要有以下三种格式：

1. GeoJSON
2. TopoJSON
3. MapbBox Vector Tile(MVT)

矢量切片的主要优点有：

• 服务端只关注数据， 无需进行繁琐的配图；
• 网络传输快， 因为只有括矢量数据；
• 客户端渲染， 服务端的一套矢量数据， 在客户端可以有多种的表现形式；
• 充分利用客户端硬件 - 适配客户端屏幕， 根据屏幕解析度进行高精度矢量渲染；- 利用 OpenGL/WebGL 实现海量空间数据渲染；

目前制作矢量切片的方式主要有：

• ArcGIS 系列产品：生成矢量切片包， 上传到 ArcGIS Portal 和 Server ， 这套工具最完善， 但是也最贵；
• 开源的 GeoServer ：在2.11beta版中出现了对矢量切片的支持，主要依赖于开源插件geoserver-2.11-SNAPSHOT-vectortiles-plugin以及内嵌的GeoWebcahce完成切片工作。适合熟悉GeoServer的用户，操作还比较简单，缺点是切片的行列号与一般的XYZ编号不同不容易单独部署，且不同geoserver稳定性不一致，笔者曾在某些版本部署崩溃无法应用。
• 基于tippecanoe的矢量切片工具方案，该工具提供了很多高级功能在数据定制化上有很强的优势，但只能部署在Linux，并不是跨平台，只能读取geojson文件，不能直连数据库，不是很好，如果有幸您是c++开发大神，可以改下库的编译绑定平台，使其支持windows，再更改下数据源底层，使其能支持空间数据库，那么该工具会有更多的应用空间。
• Mapbox，目前已经提出了一套开放的矢量切片标准，并被多个开源团队所接受。

三、Mapbox的矢量切片格式

mvt全称Mapbox Vector Tile，是Mapbox定义的一种矢量瓦片标准，是一种轻量级的数据格式，用于存储地理空间矢量数据，例如点、线和多边形。矢量切片被编码为Google Protobufs (PBF)格式，允许序列化结构化数据。Mapbox 矢量切片使用

.mvt

文件后缀。数据解析原理官方文档中介绍的比较详细。这种方式可以实现数据切片渲染。

mvt矢量切片规则：

Mapbox矢量瓦片标准

Vector tiles standards

四、PostGIS生成矢量切片

PostGIS 是关系数据库 PostgreSQL 的空间扩展， 提供了强大的空间数据查询和处理能力， 对矢量切片也提供了支持， 相关的函数有：

• ST_AsMVTGeom 将数据库存储的空间坐标转换为矢量切片坐标；
• ST_AsMVT 将矢量空间坐标聚合为符合矢量切片格式规范的二进制数据；