开源GIS（十八）——分辨率与比例尺

地理现象和地理要素的表达通常是多尺度的，尺度表示了地物的综合程度和位置精度，衡量尺度的概念一般用分辨率或比例尺。

分辨率 在GIS中所提到的分辨率，也称地面分辨率（Ground Resolution）或空间分辨率（Spatial Resolution），表示一个像素（pixel）代表的地面实际距离。以谷歌地图为例：在缩放级别为 1 时，图片大小为4个 256*256 的图片，那么赤道上的空间分辨率为：地球赤道周长（实地距离）除以256*2（像素大小）。其他纬度上的分辨率则为：纬度圈长度/512。因此可以看出，分辨率取决于两个参数：纬度和缩放级别。缩放级别决定了像素的多少，纬度决定了地面距离的长短。因此谷歌地图某视图下的分辨率计算公式为（单位：米/像素）：

F(X,Y)：地图分辨率；

X：纬度值；

Y：缩放级别；

R：常量 6378137，表示地球半径，单位：米。

比例尺 比例尺通常以比率(如 1:10000 )来表示，表示图上距离与实地距离之比。例如 1:10000 表示图上 1cm 代表实际距离 10000cm，即100米。由于比例尺起源较早，通常用（纸质）图上的距离衡量实际距离；而分辨率则通常用设备屏幕上的距离来衡量实际距离。而同一个地图视图，尺度是唯一的，比例尺和分辨率只不过是两种表示方法，因此它们是一一对应的。比例尺与分辨率之间的换算公式如下：

Scale：地图比例尺；

Resolution：地图分辨率；

PPI：每英寸的像素点数。

其中 PPI，即 Pixel per Inch，即每英寸的像素点数（在不混淆情况下，也有用 DPI 来表示该参数）；0.0254 为英寸和米的转换常数。

由于比例尺和分辨率一一对应，因此比例尺也取决于纬度和缩放级别两个参数，并且还与 PPI 相关。仍旧以谷歌地图为例：当地图处于全幅状态时，上下移动地图，使得地图中心线处纬度发生变化，因此比例尺随之变化；同理，当地图处于不同的缩放级别时，地图比例尺同样也会发生变化。如图1 和图2分别为纬度和缩放级别的变化引起了比例尺的变化。注意：某一视图下的比例尺一般指地图中心点的比例尺。

图 1 图 2

图3和图4相比，在同一缩放级别下上下移动地图时，地图比例尺并未发生变化。这是由于缩放级别较大时，即地图处在较大比例尺状态，地图上下平移，所造成的纬度变化非常小，因此比例尺就基本相等。

图 3 图 4

那么，在 SueperMap iClient 产品中 Map 和 Layer 对象同时拥有比例尺和分辨率属性，该如何进行选择呢？

如果您选择 SuperMap 系列服务器产品作为地图数据的提供者，在此建议您使用 Map 与 Layer 中的比例尺相关属性（比如 Scale、Scales 等），因为 SuperMap 服务器产品直接提供了相关地图的比例尺功能。如果您选择的服务器产品并没有直接提供比例尺，或者是在 WMS 这类标准服务中未涉及比例尺参数的情况下，建议选择分辨率属性（比如 Resolution、Resolutions 等）。这是因为比例尺可以与用户屏幕相关，而分辨率则是完全无关的。图5 和图1 展示的地图是同一缩放级别，却显示了不同的比例尺（注意图的右下角）。原因就在于两幅图来源的用户电脑屏幕分辨率不同，屏幕分辨率的不同导致了 PPI 的变化，从计算比例尺的公式可以看出，比例尺必然发生变化。但分辨率不会变化，因为在该缩放级别下，赤道周长仍旧没变，图片也仍旧是 512*512 像素，因此可知分辨率与屏幕分辨率没有关系。

图 5 不同屏幕分辨率下的截图

另外，在 WMS 图层参数中有 bbox、height 和 width 这三个参数可唯一确定所请求的地理视图范围与缩放级别。bbox 指可视的地理范围，由4个边界值可确定中心点，而 bbox 的宽度（实地距离）除以 width（图片距离）即是 Resolution（分辨率）。但是没有 PPI，是不能确定 Scale （比例尺）的。换句话说，由 Resolution、Center、Width、Height 可唯一确定可视范围，但 Sclae无法确定。而在利用 SuperMap 服务器提供的服务时，由 Sclae、Center 参数（宽和高一般都有默认值）可确定唯一的可视范围。这其中的原因是，SuperMap 服务器默认使用了 96 PPI(以下称为 DPI)。有经验的用户会发现，在改变了屏幕的分辨率时，用同样的 Sclae、Center 请求的图片显示是相同的。当然也可通过修改 SuperMap 服务器配置文件修改 DPI 大小，或指定 DPI 值是否与用户屏幕分辨率相关。配置文件路径：[SuperMap iServer 7C 安装路径]\support\objectsjava\bin\SuperMap.xml；其中 <CustomDPIEnable>TRUE</CustomDPIEnable>指定 DPI 是否与用户屏幕分辨率相关；当 CustomDPIEnable 为 true 时，<CustomDPIX>96</CustomDPIX>、<CustomDPIY>96</CustomDPIY>用于指定X/Y方向 DPI 的固定大小，默认为 96。

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