ArcGIS Server的切图原理深入

GoogleMap，Virtual Earth，YahooMap等，目前所有的WebGIS都使用了缓存机制以提高地图访问速度。原理都是将地图设定为多个比例尺，对于每个比例尺提前将地图分成若干小图片，存在服务器上，客户端访问时直接获取需要的小图片拼接成地图，而不是由服务器动态创建出一幅图片来送到客户端，极大程度的提高了反问速度。好比外面卖菠萝，和自己买一整个回家吃不同，提前把一个菠萝等分成四份（js可能会分成6份），你只需买一份来吃，体积小，方便吃，而不是对着整个菠萝咬下去，弄一脸菠萝汁。
本文中来详细了解一下ArcGIS Server目前为地图服务建立缓存（切图）的原理。先来了解一个概念：
Tiling Scheme：创建地图缓存时使用的一系列参数的总称。包括比例尺级别，图片格式，图片大小等等。
Tiling Scheme Origin：是tiling scheme grid的左上角。默认情况下就是由mxd文档使用的坐标系的原点。而切图的范围通常是mxd文档中full extent的范围，即从full extent的左上角（map origin）到右下角。注意区分map origin与tiling scheme origin。

对于不同的地图服务（mxd文档），如果使用相同的坐标系，那么就有相同的tiling scheme origin，即使他们的full extent不同（map origin不同），也能处于同一参考系中。如果full extent相同，则可以轻松地叠加在一起，这也是tiling scheme origin设计的初衷。默认情况下，切图的范围是mxd文档的full extent。如果手工设置了tiling scheme origin，那么切图的范围只能是地图范围中tiling scheme origin右下角的部分：如果tiling scheme origin在map origin的左上角，那么切图范围还是full extent；如果tiling scheme origin落在地图中，那么切图的范围就是从tiling scheme origin到full extent的右下角。这也就是为什么建议通过设置特定的矩形范围（92中）或直接使用featureclass（93中）来改变切图范围，而不是利用tiling scheme origin来限制切图范围的原因。
那么地图到底是怎么切出来的？切多少块呢？通过一个例子深入浅出吧。一个中国地图，采用了自定义的坐标系：

切图时设置如下：

看看切图完成后的文件夹结构：

在缓存目录中，首先是地图服务命名的文件夹china；之后是切图的DataFrame命名的文件夹Layers；由于采用的是fused方式，下来就是_alllayers，如果是multi-layer切图，那么就是每个图层的序号文件夹；下来就是切图设置的多个比例尺级别（Level of Detail，LOD），从小到大，对应前面设置的5个比例尺；一个比例尺文件夹下，是切图的“行”文件夹，命名规则是R加上8位行号（16进制），不足补0。比如图中的R0000000a，表示此比例尺中第10行（16进制中的a）；每行文件夹下就是该行的所有tile文件了，命名规则是C加上8位列号（16进制），不足补0。为什么这个比例尺下（L01）中只有8,9,10,11行呢？前面说过切图的范围是full extent，说明在该比例尺下，从tiling scheme origin算起，中国地图的范围只占到了这几行，其余没有，不切。同理，对于上面的第九行文件夹中，只有7，8两列，其余的没有，不切。
再打开和_alllayers文件夹同级的conf.xml看看吧，里面保存了整个tiling scheme参数。

可以看出地图服务使用的坐标系信息，tile图片的DPI（96），每个tile的长度和宽度（512），以及tiling scheme origin。
现在来计算某个比例尺中，地图上一个点所在的tile图片的行列号了。比如计算L01中，乌鲁木齐市所在tile的行列号。需要收集三个信息：
1、获得乌市的地理坐标：在本地图中是x=-1341070，y=5343697；
2、获得tiling scheme：x=-35331700，y=46619300；
3、获得当前比例尺的resolution，即一个像素所占的地图单位长度：在L01比例尺上是8466.68360003387。

乌市所在的行号：(35331700-1341070)/(8466.6836*512)=7.84=8
乌市所在的列号：(46619300-5343697)/(8466.6836*512)=9.52=10
所以乌鲁木齐在切图的第二个比例尺中，处于第10行，第8列的tile。