Mapnik简要介绍
Mapnik
一、 Mapnik 介绍
Mapnik 是一个开源的 Python/C++ 地图渲染引擎,他的功能是把数据形式的地图,包含一些地理对象,如地图、层、数据源、特征和地理几何等,通过 一个样式表的定义,渲染成位图格式,用来提供 WMS 服务。其核心是一个 C++ 的共享库提供空间数据访问和可视化的算法和模式。该共享库支持多种操作系统,可以在多线程环境下很好的运行,主要面向一些提供 GIS 服务的 Web 应用开发。图一为使用 mapnik 渲染出来的街区图:
图一
二、 地图数据组织
Mapnik 数据组织包括地图、图层、风格、规则、符号等,其具体以渲染地图文件的方式或者是编程实现的方式予以提供,其地图文件的组织结构如下图二:
图二
备注:地图中可以包含多个风格( Style )、多个图层( Layer ),图层包含对应一个数据源及多个风格,风格包含多个规则,一个规则可以包含多种符号,不同的符号包含不同的属性设置,以 LineSymbolizer 为例,包含 stroke (颜色)、 stroke-width (宽度)、透明度( stroke-opacity )、线相交处模式( stroke-linejoin )、线头模式( stroke-linecap )、线段绘制迭代间隔( stroke-dasharray )。不同的符号之间也有一些相同的属性如 line_pattern_symbolizer 、polygon_pattern_symbolizer 、point_symbolizer 都需要一个file 属性来作为填充图片!
以下是一个仅有路(Road )表述信息的Mapnik 配置文件,可以对map 文件有初步的了解:
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Map srs="+proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0 +lon_0=0.0 +x_0=0.0 +y_0=0 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +no_defs" bgcolor="rgb(247,239,239)">
<Style name="highway-border">
<Rule>
<Filter>([NR]<=3)</Filter>
<LineSymbolizer stroke="rgb(188,149,28)" stroke-width="7" stroke-linejoin="round" stroke-linecap="round"/>
</Rule>
</Style>
<Style name="highway-fill">
<Rule>
<Filter>([NR]<=3)</Filter>
<LineSymbolizer stroke="rgb(242,191,36)" stroke-width="5" stroke-linejoin="round" stroke-linecap="round"/>
</Rule>
</Style>
<Style name="road-border">
<Rule>
<Filter>(([NR]=4) or ([NR]=5)or ([NR]=6))</Filter>
<LineSymbolizer stroke="rgb(171,158,137)" stroke-width="5" stroke-linejoin="round" stroke-linecap="round"/>
</Rule>
</Style>
<Style name="road-fill">
<Rule>
<Filter>(([NR]=4) or ([NR]=5)or ([NR]=6))</Filter>
<LineSymbolizer stroke="rgb(255,250,115)" stroke-width="3" stroke-linejoin="round" stroke-linecap="round"/>
</Rule>
</Style>
<Style name="highway-label">
<Rule>
<Filter>([NR] = 1)</Filter>
<TextSymbolizer name="[STNAMEC]" face_name="Microsoft YaHei Regular" size="12" fill="rgb(0,0,200)" placement="line" halo_radius="1" max_char_angle_delta="60" halo_fill="rgb(255,255,200)" line_spacing="100" character_spacing="3" avoid_edges="1" allow_overlap="0" min_distance="50" spacing="500" />
</Rule>
<Rule>
<Filter>(([NR]<=6) and ([NR] >= 2))</Filter>
<TextSymbolizer name="[STNAMEC]" face_name="Microsoft YaHei Regular" size="9" fill="rgb(10,10,150)" placement="line" halo_radius="1" halo_fill="rgb(255,255,200)" line_spacing="100" character_spacing="1" avoid_edges="1" allow_overlap="0" min_distance="20"
spacing="300" max_char_angle_delta="35"/>
</Rule>
</Style>
<Layer name="Roads" srs="+proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0 +lon_0=0.0 +x_0=0.0 +y_0=0 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +no_defs">
<StyleName>road-border</StyleName>
<StyleName>road-fill</StyleName>
<StyleName>highway-border</StyleName>
<StyleName>highway-fill</StyleName>
<StyleName>highway-label</StyleName>
<Datasource>
<Parameter name="encoding">GB2312</Parameter>
<Parameter name="file">F:/BeijingM/Pathline1-6</Parameter>
<Parameter name="type">shape</Parameter>
</Datasource>
</Layer>
</Map>
三、 Mapnik 主要架构类关系图
图三
图三右边 feature_type_style 部分,为一系列的参数描述,主要是承载地图渲染所需要的相关绘制参数信息; Map 为组织图层数据及绘制风格的载体; feature_style_processor 为地图渲染的抽象基类, agg_renderer 、 cairo_renderer 就是具体负责渲染绘制的类,在绘制时,需要一个用来绘制的设备,如 agg_renderer 需要一个 image_32 的内存图像缓冲区,来承载最终绘制的图片,然后可以使用 save_to_file<image_data_32>() 函数将内存图片保存成最终文件格式!
四、 Mapnik 使用示例
Mapnik 开发主要流程:
l 定义 Map 对象,设置绘制使用的设备大小,及投影信息
l 加载 Map 的配置信息
l 设置 Map 绘制的地理范围
l 定义绘制使用的设备( agg_renderer 为内存图片缓冲区)
l 使用 agg_renderer 或者 cairo_renderer 渲染
l 保存到文件(可选,对于 cairo_renderer 渲染到 pdf 及 svg 等矢量文件时不需要)
具体示例代码如下:
#include <mapnik/map.hpp>
#include <mapnik/datasource_cache.hpp>
#include <mapnik/font_engine_freetype.hpp>
#include <mapnik/agg_renderer.hpp>
#include <mapnik/image_util.hpp>
#include <mapnik/config_error.hpp>
#include <mapnik/box2d.hpp>
#include <iostream>
#include <mapnik/save_map.hpp>
#include "mapnik/load_map.hpp"
int main ( int argc , char** argv)
{
using namespace mapnik;// 使用 mapnik 命名空间
try {
std::cout << " running demo ... /n";
// 注册数据源插件
datasource_cache::instance()->register_datasources("F:/work/mapnik/trunk/builds/win32/Bin");
// 注册字体
freetype_engine::register_font("F:/work/fonts/simkai.ttf");
freetype_engine::register_font("F:/work/fonts/msyh.ttf");
std::vector<std::string> names = freetype_engine::face_names();
std::cout << "face names size:" << names.size() << "/n";
for (unsigned i = 0; i < names.size(); ++i){
std::cout << names[i] << "/n";
}
// 声明 Map 对象,包括绘制使用的设备大小,及投影信息
Map m(1024,1024,"+proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0 +lon_0=0.0 +x_0=0.0 +y_0=0 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +no_defs");
//m.set_background(color_factory::from_string("white"));
// 加载 Map 配置文件
load_map(m,"mapconfig.xml");
// 设置地图绘制地理范围
m.zoomToBox(box2d<double>(12934400,4862620,12944200,4872400));
// 定义具体绘制的内存图片缓冲区
image_32 buf(m.getWidth(),m.getHeight());
// 使用 agg_renderer 渲染绘制
agg_renderer<image_32> ren(m,buf);
ren.apply();
//save_map(m,"mapconfig.xml");
//save_to_file<image_data_32>(buf.data(),"demo.jpg","jpeg");
//save_to_file<image_data_32>(buf.data(),"demo.png","png");
// 保存到文件
save_to_file<image_data_32>(buf.data(),"demo256.png","png256");
//save_map(m,"map.xml",false);
std::cout << "One maps have been rendered using AGG in the current directory:/n"
"Have a look!/n";
}
catch ( const mapnik::config_error & ex )
{
std::cerr << "### Configuration error: " << ex.what() << std::endl;
return EXIT_FAILURE;
}
catch ( const std::exception & ex )
{
std::cerr << "### std::exception: " << ex.what() << std::endl;
return EXIT_FAILURE;
}
catch ( ... )
{
std::cerr << "### Unknown exception." << std::endl;
return EXIT_FAILURE;
}
return EXIT_SUCCESS;
}
五、 总结
Mapnik 作为一个开源的地图渲染引擎,拥有良好的技术架构,并使用了很多成熟的开源技术如 proj4 、 freetype 、 libxml2 、 GDAL 、 Boost 、 ltdl 等,并使用 AGG 、 Cairo-Graphics 来具体渲染绘制,具有良好的反锯齿效果!大量使用了 Boost 库特有的 C++ 技术,如 variant 、 tuple ,并利用 C++ STL (仿函数等)、泛型编程技术及相关设计模式(单件模式、访问者模式等),使用插件式的数据源开发方式,使 Mapnik 可以灵活扩展出针对自己的数据格式插件!
然而对于开发人员, mapnik 采用的属性与具体渲染操作分开的模式,屏蔽了内部复杂的实现细节,而对外提供的接口确是简单易用!
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