ArcGIS移动客户端离线地图的几种解决方案

移动GIS中，通常将数据分为两大类：basemap layer和operational layer。前者是指漫游或导航时起参考作用的图层，这些图层内容通常不会变化，只起到视觉辅助作用，称为底图图层；后者是指存储GIS数据的图层，比如可通过这些图层来提供属性/空间查询操作，或者对其内容进行编辑，然后与服务器端进行同步，称为业务图层。
　　目前ArcGIS移动产品有5种，基于Windows Mobile平台的ArcPad和ArcGIS Mobile，这两个产品已经很成熟了，都有各自的离线缓存格式，其中ArcGIS Mobile从10版本开始，可以直接读取ArcGIS Server缓存地图服务的切片文件做为basemap layer，支持exploded和compact两种格式。
　　相对于以上两个老牌移动产品，三个刚出道的小弟ArcGIS for iOS，ArcGIS for Android和ArcGIS for Windows Phone就走了不同路线：依赖于ArcGIS Server的REST服务。因此几乎所有操作，包括显示地图，都需要用到ArcGIS Server发布的各种服务。这三个产品的离线功能将来肯定是会有的，但具体的时间表还无法确定。
　　针对ArcGIS for iOS/Android/Windows Phone，本文提出3种可行的离线底图（basemap layer）的解决方案，供各位参考。以ArcGIS for Windows Phone为例。

1、ArcGIS Server地图服务的Exploded格式缓存文件

　　ArcGIS API for Windows Phone中，提供了用来加载ArcGIS Server发布的缓存地图服务，它的原理是Map控件计算好需要加载的切片的row，col，level参数，利用ArcGISTiledMapServiceLayer里的方法提供如何获得指定参数的切片文件，最后拼接成完整的地图。
　　因此我们可以通过继承ArcGISTiledMapServiceLayer的父类，或，来实现自己的自定义图层，比如用它来加载，等各种地图。加载这些在线地图都是通过重写GetTileUrl()方法来实现的。
　　对于已经存放在硬盘上的缓存文件，该如何加载呢？这几个图层还有一个方法，。这个方法有一个onComplete action，可以传入ImageSource类型的参数，它比GetTileUrl来的更直接。其实GetTileSource方法中调用了GetTileUrl方法的结果（一个获得tile的url字符串），利用这个字符串向服务器端发送请求，请求回来的结果就是切片图片的二进制流，再将这个二进制流形成ImageSource，通过onComplete方法返回。
　　所以我们可以抛开GetTileUrl，直接重写GetTileSource方法，来根据row，col，level参数，读取地图服务的缓存文件。首先将Exploded格式的地图服务缓存文件拷贝到手机中：

　　包含conf.cdi（ArcGIS Server 10版本中才有，记录了缓存的全图范围）和conf.xml文件的好处是，我们可以在代码中读取这两个文件来动态生成我们的，以完成图层初始化的工作。从配置文件中读取参数后，就可以重写GetTileSource方法了。部分代码如下：

1: protected override void GetTileSource(int level, int row, int col, Action onComplete)

2: {

3: string f = string.Empty;

4: if (_cacheTileFormat.ToLower().Contains("png"))

5: f = ".png";

6: else if (_cacheTileFormat.ToLower().Contains("jpeg") || _cacheTileFormat.ToLower().Contains("jpg"))

7: f = ".jpg";

8: else

9: throw new Exception("切片格式不明:" + _cacheTileFormat);

10: #region Exploded读取

11: if (_storageFormat == StorageFormat.esriMapCacheStorageModeExploded)

12: {

13: string baseUrl = _path;// "/WP_LocalCacheReader;component/Assets/usa_exploded/"

14: baseUrl += @"/_alllayers";

15: string l = "L";

16: l = level.ToString().PadLeft(2, '0');

17: string r = "R";

18: r = String.Format("{0:X}", row).PadLeft(8, '0');

19: string c = "C";

20: c = String.Format("{0:X}", col).PadLeft(8, '0');

21: string str = baseUrl

22: + @"/L" + l

23: + @"/R" + r

24: + @"/C" + c + f;

25: BitmapImage img = new BitmapImage(new Uri(str,UriKind.RelativeOrAbsolute))

26: {

27: CreateOptions = BitmapCreateOptions.DelayCreation

28: };

29: img.ImageFailed += (s, a) =>

30: {

31: string uri = _path + "/missing" + _tileRows.ToString() + f;

32: BitmapImage image = new BitmapImage(new Uri(uri, UriKind.RelativeOrAbsolute))

33: {

34: CreateOptions = BitmapCreateOptions.DelayCreation

35: };

36: onComplete(image);

37: return;

38: };

39: onComplete(img);

40: }

41: #endregion

42: }

　　当指定的切片文件不存在（也许还未创建）时，可以加载事先准备好的missing图片来替换。

2、ArcGIS Server地图服务的Compact格式缓存文件

　　这是ArcGIS Server 10推出的新的缓存格式，缓存图片都保存在.bundle文件中，一个bundle目前可存储128*128张切片。切片文件更少，主要目的是为了迁移方便。文档中并未给出读取这种格式文件的方法，不过牛魔王已经凭空推断出了这种格式的内容，这里就借鉴了他的方法。还是先将缓存文件拷贝到手机中：

　　利用conf.cdi和conf.xml获得tiling scheme，之后重写GetTileSource方法。具体思路牛魔王文中已经给出，感兴趣的同学还是看原文，学习牛牛的思路比较好。
　　下面是读取两种缓存文件的效果：

3、第三方离线地图文件

　　除了ArcGIS Server的缓存切片之外，我们还可以读取第三方的离线地图文件来做为我们的底图。比如以前面介绍过的Mobile Atlas Creator为例，我现在已经有了很多自己下载好的离线地图，如果能在ArcGIS移动客户端使用起步两全其美？其实在目前的离线导航软件中，很多都用sqlite数据库做为地图存储格式，因为它应用广泛，轻巧，紧凑，Android，iOS，Symbian等系统对它都有原生的支持。Mobile Atlas Creator中，RMaps和OruxMaps都用Sqlite保存离线地图。这里以应用较为广泛的RMaps格式为例，进行试验。
创建好的RMaps地图文件如下：

　　我们利用FireFox里的插件先来查看一下数据库的内容：

　　可以看出，我们所需的内容都保存在tiles这张表中，而x，y，z三个参数与我们所需的row，col，level很像。经过试验（保存一个全球范围的地图），很快验证出level=17-z。
　　参数有了，要如何读取切片呢？对于Sqlite，虽然目前Windows Phone还没有提供原生的支持，不过codeplex上已经有不少项目都提供了解决办法。我选择来读取RMaps的地图文件。下面是RMaps离线地图（Bing Maps）和ArcGIS Online上StreetMap叠加的效果：

　　需要说明的是，不论是RMaps还是OruxMaps，都没有在数据库中保存tiling scheme的相关参数，所以我们不能为图层提供诸如FullExtent之类的参数。但这丝毫不影响我们的使用，我们可以为Map控件显示指定Extent，这样就可以直接显示我们的离线地图了。除了自己的地图数据之外，基本上所有数据源都使用一种空间参考，102100或者3857，你懂的。
　　这样即使我们没有ArcGIS Server软件，也能制作自己的底图了。。
　　相对于RMaps之类的离线地图软件，ArcGIS的移动产品的优势除了不仅能够任意叠加地图数据，还有GraphicsLayer和服务器端强大的功能支持，在配合Windows Phone本身的SDK功能，你也可以做出一个功能全面的导航软件来。

　　关于离线地图文件的打包。1、在Silverlight程序中，Build Action的选择决定了文件最后的保存位置，比如你选择Resource，则会嵌入到工程的dll中，如果选择Content，则会保存在dll之外，xap文件之内。以上三种解决方案里，我们可以选择任意的Build Action，这样地图都会通过xap部署到手机里；如果有需要，我们还可以将文件拷贝到程序的IsolatedStorage中去。2、对于Exploded格式的缓存，WP的编程建议中提到，媒体文件Build Action设为Content效率会更高。3、对于Exploded格式的缓存，如果为了拷贝方便，我们也可以将其打包为.zip文件，部署到手机中，在程序加载的时候再将其解压缩来读取。
　　本文以ArcGIS for Windows Phone为例，讨论了3种离线底图的解决方案，文中所涉及的所有功能，ArcGIS for iOS和ArcGIS for Android同样适用。