WebGISdata

WebGISdata 是使用开源GIS技术的地图瓦片生成解决方案.

项目地址

Gitee地址: https://gitee.com/dxnima/WebGISdata.git
Github地址: https://github.com/DXnima/WebGISdata.git

开源技术

开源工具	说明
GDAL	一个栅格数据和矢量数据地理空间数据格式转换库
tippecanoe	大量从 GeoJSON 要素集合构建mbtiles矢量切片
mbutil	用于导入和导出 MBTiles 格式的实用程序
osmium	一个多用途的命令行工具, 用于处理基于OpenStreetMap的数据
rio-rgbify	将DEM地形影像转 Terrain-RGB 格式的影像
dem2terrain	根据 DEM 数据生成地形切片工具, 支持 mapbox 和 terrarium 格式
tilemaker	从OpenStreetMap制作openmaptiles规范的mbtiles矢量瓦片

你将学会

如何开始

1. Docker Hub拉取镜像安装

# 拉取镜像
docker pull dxnima/webgisdata
# 使用容器
docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      你的命令

2. 自行创建镜像并安装

git clone https://gitee.com/dxnima/WebGISdata.git
# git clone https://github.com/DXnima/WebGISdata.git
cd WebGISdata
# 构建镜像
docker build -f Dockerfile -t dxnima/webgisdata .
# 使用容器
docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      你的命令

3. 容器环境说明

软件	版本
GDAL	3.5.2
Python	3.8.10
tippecanoe	1.36.0
mbutil	0.3.0
rio-rgbify	1.3.9
dem2terrain	2.1.0
tilemaker	2.4.0
ogr2osm	1.2.0

4. 使用容器

命令拼接使用容器

# 命令拼接使用容器
docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      你的命令

进入容器使用命令

进入容器后相当于一个linux系统, 可以正常使用linux系统命令进行操作.

# 进入容器内部
docker run -it --rm -v /待处理数据的路径:/data dxnima/webgisdata
# 进入容器后相当于一个linux系统
root@f7865dcb49d0:/data# 你的命令

如何使用

1. 矢量瓦片制作

制作矢量瓦片, 源数据格式要求为EPSG:3857坐标系的geojson格式的矢量数据；因此对其他格式需要先进行坐标系转换和格式转换

1. 坐标系转换

主要使用ogr2ogr命令实现, 详细说明文档: https://www.osgeo.cn/gdal/programs/ogr2ogr.html

将shp文件的EPSG:4326转EPSG:3857命令如下:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      ogr2ogr -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:3857 -f "ESRI Shapefile" /data/output.shp /data/input.shp

将geojson文件的EPSG:4326转EPSG:3857命令如下:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      ogr2ogr -s_srs EPSG:4326 -t_srs EPSG:3857 -f "GeoJSON" /data/output.geojson /data/input.geojson

以此类推, 可以实现任何坐标系的任何格式的矢量数据转到EPSG:3857坐标系下.

2. 矢量数据转geojson

主要使用ogr2ogr命令实现, 详细说明文档: https://www.osgeo.cn/gdal/programs/ogr2ogr.html.

将有中文属性的shp转为geojson

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      ogr2ogr -lco encoding=UTF-8 -f "GeoJSON" /data/output.geojson /data/input.shp

将KML转为geojson

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      ogr2ogr -f "GeoJSON" /data/output.geojson /data/input.kml

将MapInfo转为geojson

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      ogr2ogr -f "GeoJSON" /data/output.geojson /data/input.tab

将postgres指定表数据转geojson

#指定表转GeoJSON
docker run -it --rm -v dxnima/webgisdata ogr2ogr -f "GeoJSON" tablename.geojson PG:"host=localhost dbname=dbname user=postgres password=password" "tablename"

以此类推, 可以实现任何格式的矢量数据转为geojson文件.

3. geojson转mbtiles

要使用tippecanoe实现, 说明文档见: https://github.com/mapbox/tippecanoe

生成0~15级矢量瓦片命令

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      tippecanoe -f -z15 -Z0 -o /data/output.mbtiles /data/input.json

多文件生成矢量瓦片命令

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      sh -c 'find /data -type f \( -name "*.json" -o -name "*.geojson" \) -exec tippecanoe -f -z15 -Z0 -o /data/output.mbtiles {} +'

2. 栅格瓦片制作

1. 坐标系转换

主要使用gdalwarp命令实现, 说明文档见: https://www.osgeo.cn/gdal/programs/gdalwarp.html

将EPSG:4326坐标系的tif格式影像转为EPSG:3857坐标系的影像, 命令如下:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdalwarp -s_srs "EPSG:4326" -t_srs "EPSG:3857" /data/input.tif /data/output.tif

以此类推实现其他坐标系影像的转换.

2. 影像处理

在影像切片之前, 需要确保影像为8bit, 不然GDAL切片会报错; 主要使用gdal_translate命令实现, 说明文档: https://www.osgeo.cn/gdal/programs/gdal_translate.html

例如将某影像转8bit命令

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdal_translate -ot Byte /data/input.tif /data/output.tif

例如转8bit并将像素转为0.1

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdal_translate -ot Byte -tr 0.1 0.1 /data/input.tif /data/output.tif

3. DEM影像处理

清除无数据的负值

MapBox支持的地形瓦片是Terrain-RGB格式, 其无法表示负值, 需要使用gdalwarp进一步处理:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdalwarp -t_srs "EPSG:3857" -r cubic -dstnodata None -co TILED=YES -co COMPRESS=DEFLATE -co BIGTIFF=IF_NEEDED /data/input.tif /data/output.tif

转MaoBox格式地形瓦片

MapBox支持的地形是Terrain-RGB格式, 用3个byte通过rgb三通道来表示高程, 其转换公式为: height = -10000 + ((R * 256 * 256 + G * 256 + B) * 0.1), 使用rio-rgbify实现转换命令如下, 详细说明文档: https://github.com/mapbox/rio-rgbify

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      rio rgbify -b -10000 -i 0.1 /data/input.tif /data/output_rgb.tif

转terrarium格式地形瓦片

terrarium格式是tangram引擎的官方地形格式，tangram是另外一款开源的webgl二三维一体化的引擎, 使用dem2terrain实现, 转换命令如下, 详细说明文档: https://github.com/FreeGIS/dem2terrain

例如: 将input.tif转换256大小、3857坐标系的terrarium格式的mbtiles瓦片

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      dem2terrain -z 4-15 -s 256 -e terrarium -i input.tif -o output.mbtiles -c 1 -g 3857

提示: dem2terrain也支持生成MapBox支持的Terrain-RGB格式地形瓦片

4. 影像切片

影像直接转切片

影像直接转mbtiles主要使用命令gdal_translate, 该方法实际上是构建金字塔, 此方法无法自定义切片zoom范围, zoom范围跟影像的像素大小有关. 说明文档: https://www.osgeo.cn/gdal/programs/gdal_translate.html

影像转mbtiles, 此方法只会构建最大等级的mbtiles切片, 需要第二步向上构建金字塔

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdal_translate -of MBTiles -r nearest /data/input.tif /data/output.mbtiles

提示: DEM生成切片时, -r重采样算法推荐使用bilinear双线性插值法或cubic双三次插值法

mbtiles向上构建金字塔

使用gdaladdo命令完成, 说明文档: https://www.osgeo.cn/gdal/programs/gdaladdo.html

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdaladdo -r nearest /data/output.mbtiles

提示: DEM生成切片时, -r重采样算法推荐使用bilinear双线性插值法或cubic双三次插值法; gdal_translate还可以通过 -co <NAME=VALUE> 控制输出瓦片的格式, 等其他命令操作, 例如生成png8格式的mbtiles栅格瓦片, 命令如下:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdal_translate -of MBTiles -co "TILE_FORMAT=PNG8" /data/input.tif /data/output.mbtiles

影像转切片碎片再转mbtiles

此方法支持自定义切片zoom范围, 但zoom切片越多, 需要时间越长.

影像转碎瓦片

主要使用命令gdal2tiles.py, 详细说明文档: https://www.osgeo.cn/gdal/programs/gdal2tiles.html

例如: 影像生成0~15级的切片命令如下:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      gdal2tiles.py -z 0-15 -r near --xyz /data/input.tif /data/outdir

提示: DEM生成切片时, -r重采样算法推荐使用bilinear双线性插值法或cubic双三次插值法

碎瓦片转mbtiles

第一步生成的碎瓦片都在outdir文件夹内, 使用mb-util工具实现碎瓦片文件转mbtiles, 转换前需要在outdir文件夹下创建metadata.json文件, 详细说明文档: https://github.com/mapbox/mbutil

{
    "name": "tif_tiles", //名称
    "type": "overlay", //图层类型 可选 baselayer、overlay
    "description": " tif_tiles", //别名
    "version": "1.1", //版本
    "format": "png", //瓦片格式, 栅格瓦片可选png、png8、jpeg
    "minzoom": 0, //最小等级, 根据生成的范围填写
    "maxzoom": 15  //最大等级, 根据生成的范围填写
}

运行下面命令生成mbtiles:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      mb-util /data/outdir /data/output.mbtiles

3. OSM矢量瓦片制作

1. 下载OSM数据

OSM数据下载地址: https://download.geofabrik.de/asia

全球海洋数据下载地址: https://osmdata.openstreetmap.de/data/water-polygons.html

2. OSM数据处理

shp转osm

如果需要加入自定义数据, 可以根据需要将自定义shp数据导入osm, 使用ogr2osm实现, 详细说明文档: https://github.com/roelderickx/ogr2osm

转换input.shp为output.osm, 并定义图层为layerName, 且排除字段attribute1,attribute2:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      ogr2osm input.shp -o output.osm -nln layerName -e attribute1,attribute2

OSM数据合并

当并不想使用全球的OSM数据, 请使用osmium进行合并, 详细说明文档: https://osmcode.org/osmium-tool/manual.html

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      osmium merge /data/china-latest.osm.pbf /data/taiwan-latest.osm.pbf -o china.all.pbf

设置数据边界

对OSM设置中国范围的bbox, 使用osmium进行处理:

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      osmium extract --bbox=73.41788,14.27437,134.8559,53.65559 --set-bounds --strategy=smart /data/china.all.pbf --output /data/china.pbf

3. OSM转mbtiles矢量瓦片

使用OSM生成openmaptiles规范的矢量瓦片数据，请前往下载 config-openmaptiles.json 和 process-openmaptiles.lua 两个配置文件.

使用tilemaker进行生成命令, 详细说明文档: https://github.com/systemed/tilemaker

docker run -it --rm \
      -v /待处理数据的路径:/data \
      dxnima/webgisdata \
      tilemaker --store --input /data/china.pbf --output /data/china.mbtiles --config /data/config-openmaptiles.json --process /data/process-openmaptiles.lua

tips

如果要包含全球海洋数据, 请在运行 tilemaker 的同一位置创建一个目录coastline, 既然/待处理数据的路径/coastline; 然后将water-polygons-split-4326.zip中的文件保存在其中, 并重命名为water_polygons.shp, 最终目录如下/待处理数据的路径/coastline/water_polygons.shp.
这种方式生成的mbtiles瓦片数据支持 openmaptiles的样式

托管mbtiles瓦片

TileServer GL: 具有 GL 样式的矢量和栅格地图. 通过MapLibre GL Native进行服务器端渲染. MapLibre GL JS、Android、iOS、Leaflet、OpenLayers、通过WMTS的GIS等的地图瓦片服务器, 请探索.
MapTiler Server: 如果您需要一个设置简单、界面友好的地图服务器请探索.

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1. Docker Hub拉取镜像安装

2. 自行创建镜像并安装

3. 容器环境说明

4. 使用容器

命令拼接使用容器

进入容器使用命令

如何使用

1. 矢量瓦片制作

1. 坐标系转换

2. 矢量数据转geojson

3. geojson转mbtiles

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1. 坐标系转换

2. 影像处理

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4. 影像切片

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