ArcGIS Server地圖服務(wù)性能優(yōu)化策略①

俞亮++周吉金

摘 要：ArcGIS Server是一個用來構(gòu)建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級GIS應(yīng)用平臺。由核心的ArcObjects構(gòu)建，是對ESRI其他兩個應(yīng)用服務(wù)器ArcSDE和ArcIMS的一個補充。數(shù)字城市地理信息公共服務(wù)平臺利用AGS提供的地圖服務(wù)發(fā)布和管理功能，實現(xiàn)了海量空間數(shù)據(jù)的處理、發(fā)布、分享、管理業(yè)務(wù)。ArcGIS Server的性能直接影響公共服務(wù)平臺的使用性能。影響ArcGIS Server地圖服務(wù)性能的因素有很多，該文通過優(yōu)化配置服務(wù)參數(shù)、調(diào)整地圖數(shù)據(jù)顯示、優(yōu)化地圖文檔結(jié)構(gòu)等多種手段對ArcGIS Server的地圖服務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，可以大幅提高地圖服務(wù)的訪問性能。

關(guān)鍵詞：ArcGIS Server 地圖服務(wù) 性能優(yōu)化 地圖緩存

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0018-02

隨著數(shù)字城市建設(shè)的不斷加快，越來越多的行業(yè)部門的應(yīng)用系統(tǒng)通過調(diào)用數(shù)字城市地理信息公共服務(wù)平臺提供的基于ArcGIS Server平臺發(fā)布的地圖服務(wù)實現(xiàn)了和數(shù)字城市的對接。應(yīng)用系統(tǒng)用戶數(shù)量的不斷增加，公共服務(wù)平臺的地圖服務(wù)負(fù)載壓力越來越大，地圖瀏覽速度逐漸變慢、數(shù)據(jù)查詢性能降低。為了提高地圖服務(wù)的性能，筆者通過多種手段對地圖服務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，在一定程度上提高了地圖訪問速度。根據(jù)實踐經(jīng)驗，該文作者對一些優(yōu)化策略進(jìn)行了歸納，和大家一起分析探討。

1 影響ArcGIS Server地圖服務(wù)性能的幾個因素

影響ArcGIS Server地圖服務(wù)性能的因素有很多，主要有以下幾個因素。

1.1 硬件環(huán)境

數(shù)字城市提供的地圖服務(wù)用戶量大，使用頻率高，業(yè)務(wù)依賴性大，不可避免地會對服務(wù)運行性能帶來影響，良好的硬件環(huán)境是解決系統(tǒng)運行性能問題的基礎(chǔ)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

數(shù)字城市提供的地圖服務(wù)運行在政務(wù)外網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對服務(wù)性能影響很大，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬能夠有效提高服務(wù)訪問速度。

1.3 部署方式

ArcGIS Server的部署方式和參數(shù)配置也會影響系統(tǒng)的性能。根據(jù)服務(wù)使用頻率和性能要求，可以選擇采用單層架構(gòu)、2層架構(gòu)、3層架構(gòu)等不同的集群架構(gòu)。

1.4 數(shù)據(jù)性能

地圖服務(wù)背后的數(shù)據(jù)以及地圖文檔也是影響地圖服務(wù)性能的一個關(guān)鍵因素，可以通過多種方式優(yōu)化數(shù)據(jù)源和地圖文檔組織方式，提高地圖服務(wù)性能。

2 地圖服務(wù)性能優(yōu)化

作者以數(shù)字城市地理信息公共服務(wù)平臺發(fā)布的地圖服務(wù)為例，整理了一些地圖服務(wù)優(yōu)化的策略。

2.1 數(shù)據(jù)源優(yōu)化

數(shù)字城市地理信息公共服務(wù)平臺的地圖服務(wù)常用的數(shù)據(jù)類型有兩種：矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的存儲方式一般包括文件存儲（Shape＼Image＼Grid）、FileGDB、ArcSDE三種方式。不同的存儲方式對WMS服務(wù)的性能影響各不相同。表1是低復(fù)雜度的WMS服務(wù)采用不同數(shù)據(jù)源時的出圖效率，單位：kb/S。表2是低復(fù)雜度的WMS服務(wù)采用不同數(shù)據(jù)源時的矢量查詢效率，單位：TPS。表3是高復(fù)雜度的WMS服務(wù)采用本地數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)（UNC）時的出圖效率，單位：kb/S。

通過表1、表2、表3可以清楚發(fā)現(xiàn)以下幾點。

（1）地圖服務(wù)采用FileGDB作為數(shù)據(jù)源，出圖性能較好。

（2）地圖服務(wù)采用ArcSDE+PostgreSQL時查詢效率最高。這是由于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫內(nèi)部優(yōu)化查詢效率的結(jié)果。

（3）地圖服務(wù)采用本地數(shù)據(jù)時的性能明顯強于采用UNC路徑的數(shù)據(jù)。

2.2 地圖文檔優(yōu)化

地圖服務(wù)在發(fā)布之前，需要在ArcMap中對數(shù)據(jù)做一系列的優(yōu)化，如整理圖層、整理屬性字段、比例尺控制、符號渲染等。對地圖文檔進(jìn)行合理的優(yōu)化，能有效提高地圖服務(wù)的訪問速度。

2.2.1 圖層整理

在一個地圖文檔中圖層數(shù)量的多少將會影響到地圖服務(wù)的訪問速度，在組織圖層結(jié)構(gòu)時，根據(jù)應(yīng)用需要刪除不必要的圖層，并對點、線、面圖層進(jìn)行合理的合并處理，減少圖層數(shù)據(jù)量。如果地圖服務(wù)需要在多級比例尺下顯示，那么利用分辨率來組織圖層組，一個圖層組代表一種分辨率，在其下面只包含在該分辨率下顯示的圖層。

2.2.2 屬性整理

組織圖層時，由于圖層對應(yīng)的數(shù)據(jù)源并沒有經(jīng)過顯示優(yōu)化，數(shù)據(jù)中包含了一些冗余的或是與業(yè)務(wù)應(yīng)用無關(guān)的屬性字段或記錄。在發(fā)布服務(wù)之前，將這些不重要的、多余的字段和記錄刪除，可以提高地圖查詢效率。譬如，對一些只要求具備空間圖形信息的圖層，可以將其所有屬性字段都刪除，只保留“FID”、“LENGHT”、“Shape*”等圖形字段。

2.2.3 地圖渲染

WMS服務(wù)的出圖效率和地圖文檔的地圖渲染效果有直接關(guān)系。在制作地圖文檔時，對于地圖中的點、線、面要素應(yīng)避免復(fù)雜的渲染效果，盡量越簡單越好。在地圖渲染時，應(yīng)注意幾個方面。

（1）點的Symbol盡量使用簡單符號和字符型符號，如圓點、方形、三角形等符號，用實色填充，避免使用位圖符號、Halo和Mask效果。在設(shè)置符號化時，使用整型字段作為符號值，提高符號化效率。

（2）線的Symbol盡量使用簡單的線型，不要使用3D類型的線型，寬度在滿足視覺要求的情況下越小越好。面的Symbol最好選用無邊框、無花紋、實色填充的符號，建議采用ESRI_Optimized符號，盡量少用復(fù)雜的填充圖案和3D類的面符號，避免使用位圖填充。

（3）地圖圖層盡量不使用Labels（標(biāo)注），使用Annotation（注記）代替。如果確實需要Labels時，在字體Symbol的選擇中，盡量不選帶陰影和背景色的字體，不選加粗和加下劃線。建議根據(jù)需要，通過Label Expression選擇比較重要的要素顯示Labels，以減少Labels的數(shù)量。

（4）地圖文檔中所有數(shù)據(jù)都采用相同的空間參考，避免進(jìn)行地圖動態(tài)投影。

（5）地圖文檔中的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間圖形簡化處理（Simplify）。

2.3 服務(wù)發(fā)布設(shè)置

從ArcGIS9.3.1開始，ESRI推出了地圖服務(wù)定義文件（MSD），基于MSD發(fā)布的地圖服務(wù)使用一種快速的繪制引擎，其地圖服務(wù)性能比MXD文件更優(yōu)秀。表4是基于MXD和MSD兩種地圖文檔的WMS動態(tài)繪圖響應(yīng)數(shù)據(jù)，單位：s。表5是基于MXD和MSD的緩存瓦片生成性能（數(shù)據(jù)面積約80km2，按1：18056、1：9028、1：4514三種比例尺切圖，瓦片大小256×256，格式PNG24），單位：秒。

通過表4、表5可以發(fā)現(xiàn)以下幾點。

（1）基于MSD方式的地圖服務(wù)在放大、縮小和漫游操作中平均響應(yīng)性能比基于MXD方式提高比例分別為：42.77%、37.6%和41.05%。

（2）基于MSD地圖服務(wù)緩存切片的生成效率相較于MXD提高比例為7.71%。

同時，基于MSD的地圖服務(wù)還對線性光滑和字體邊緣增加了反鋸齒處理，并可同時應(yīng)用于動態(tài)繪制和混村瓦片繪制。

2.4 配置參數(shù)優(yōu)化

合理設(shè)置ArcGIS Server的服務(wù)參數(shù)能夠有效的提高地圖服務(wù)的性能。

（1）采用池化服務(wù)，將服務(wù)對象放在對象池中，有效降低了服務(wù)請求時創(chuàng)建對象的時間成本，提供了更好的伸縮性。

（2）采用高隔離設(shè)置，讓每個Service實例都運行在一個ArcSOC.exe進(jìn)程中，滿足響應(yīng)時間短，吞吐量高的要求。同時，當(dāng)進(jìn)程失敗時，只會影響一個實例。表6是不同隔離機制時的性能數(shù)據(jù)，高隔離的性能優(yōu)勢比較明顯。

（3）合理設(shè)置服務(wù)的實例數(shù)。實例數(shù)太多會導(dǎo)致服務(wù)爭搶CPU資源，實例數(shù)太少會降低服務(wù)創(chuàng)建效率，增加響應(yīng)時間。表7是不同數(shù)據(jù)源類型性能峰值時每個CPU核配置的實例數(shù)。

3 結(jié)語

地圖服務(wù)的訪問速度和性能是制約數(shù)字城市地理信息公共服務(wù)平臺推廣應(yīng)用的一個方面，該文基于ArcGIS Server應(yīng)用平臺，以地圖服務(wù)為例，介紹了一些在日常使用中總結(jié)整理的優(yōu)化方法，供大家參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 張黎娜.基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化技術(shù)研究[D].合肥：安徽大學(xué)，2014.

[2] 趙陽.地理信息公共服務(wù)平臺集群架構(gòu)的研究與設(shè)計[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2013.

[3] 陳昕，張紅軍，戴亮亮，等.基于MSD地圖服務(wù)性能和應(yīng)用策略研究[J].現(xiàn)代測繪，2010（11）.

[4] 王星捷，楊森.ArcGIS Server分布式技術(shù)實現(xiàn)與優(yōu)化[J].計算機工程與設(shè)計，2012（9）.

[5] 張立朝，潘貞，鄭海鷹，等，分布式AGS的性能優(yōu)化研究[J].測繪科學(xué)，2008（4）：187-189.

[6] 宋麗，梁東業(yè)，魏顯棟.ArcGIS Server應(yīng)用開發(fā)中的數(shù)據(jù)優(yōu)化策略[J].長江科學(xué)院院報，2010（1）：42-44.