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近期翻阅博客,看到社区大神一休哥的一篇 《canvas 奇巧淫技(二)绘制箭头路径效果》 文章,同样,该大神还展示过一个使用rbush库如何在前端快速从海量数据进行空间检索的案例: https://alex2wong.github.io/mapbox-plugins/examples/rbush/ ,很有分享精神的前端GIS专家,更多关于前端GIS检索数据的技术可参考搜狐的干货专访: 《深入理解空间搜索算法 ——数百万数据中的瞬时搜索》 。关于轨迹样式带导航箭头这种常见问题,笔者基于兴趣和朋友们的总结,也试着用熟悉的OpenLayers的StyleFunction去实现一个这样的玩具,在此分享给大家。

一 箭头数量

由高德轨迹箭头图可知,每隔固定像素,打上一个箭头。假设当前的线LineString地理长度为length,当前固定像素间隔stpes=n像素,在当前地图比例尺res已知的情况下,n像素地理距离是res n,那么箭头总数count=length/(res n):

let length=line_geom.getLength();//线图形的地理长度
const steps=40;//每隔40像素打一个箭头点
let geo_steps=map_res*steps;//40像素长度在当前地图比例尺下地理长度。
let arrow_count=length*1.0/geo_steps;

多么浅显易懂的道理啊,第一个问题很顺利的解决了。

二 箭头位置

第一步得到了箭头的总数,在获取箭头位置时,一个重要的API是线条LineString的getCoordinateAt,利用它我们在轨迹线上获取箭头点的位置。

fraction:参考点的百分比,如0就是LineString的起点,1就是LineString的终点,0.5就是LineString的中点。 linestring.getCoordinateAt(fraction, opt_dest)

假如箭头总数为arrowsNum,那么arrowsNum个箭头的数量分别是

 for(let i=1;i<arrowsNum;i++){
       let arraw_coor=geometry.getCoordinateAt(i*1.0/arrowsNum);
       console.log(arraw_coor);//输出每个箭头的坐标

得到每个箭头的位置后,我们先可视化下吧,OpenLayers的地图样式完全由StyleFunction实现的,完整样式代码如下:

feature:地图上的要素对象,既有属性,也有坐标图形。 res:当前地图分辨率参数。 return:返回一个定制的渲染样式 var styleFunction = function(feature,res){ //轨迹线图形 var trackLine= feature.getGeometry(); var styles = [ new ol.style.Style({ stroke: new ol.style.Stroke({ color: '#2E8B57', width: 10 //轨迹地理长度 let length=trackLine.getLength(); //像素间隔步长 let stpes=40;//像素步长间隔 //将像素步长转实际地理距离步长 let geo_steps=stpes*res; //箭头总数 let arrowsNum=parseInt(length/geo_steps); for(let i=1;i<arrowsNum;i++){ let arraw_coor=trackLine.getCoordinateAt(i*1.0/arrowsNum); styles.push(new ol.style.Style({ geometry: new ol.geom.Point(arraw_coor), image: new ol.style.Circle({ radius: 7, fill: new ol.style.Fill({ color: '#ffcc33' })); return styles;
  • 一条完整的轨迹由多个连续的segment组成。
  • 通过getCoordinateAt方法计算得到的箭头点,一定是在轨迹线上的某个点。
  • 每个箭头点的方向是由箭头点落在的segment的方向决定的。
    很显然,计算箭头方向其实就是计算每个箭头点到底落在了哪个segment上,将segme方向赋予箭头点。这里我们引入了rbush库构建空间索引,计算轨迹点与segment对应关系。
    之所以我要引入rbush库,是解决循环计算问题,想象下如果不引入rbush库,只能使用如下的伪代码暴力计算了:
  • for(let i=0;i<arrows.length;i++){
          for(let j=0;j<segments.length;j++){
                  if(instersects(arrows[i],segments[j])===true){
                           // arrows[i]对应的segments是segments[j]
                          break;
    

    感觉逻辑很简单啊,这样做难道不可以吗?想象下,箭头数量,segment的数量其实都是不可控的,一个复杂的轨迹线可能由成百上千的近万的segments,这样一个个循环去匹配,效率是不是就有问题了?所以引入了空间索引。这里查询,使用了rbush进行btree查询,查询的结果后再详细比对是否和箭头相交,累了,直接贴代码了,不详述了:

     var styleFunction = function(feature,res){
            //轨迹线图形
           var trackLine= feature.getGeometry();
           var styles = [
              new ol.style.Style({
                stroke: new ol.style.Stroke({
                  color: '#2E8B57',
                  width: 10
            //对segments建立btree索引
            let tree= rbush();//路段数
            trackLine.forEachSegment(function(start, end) {
                var dx = end[0] - start[0];
                var dy = end[1] - start[1];
                //计算每个segment的方向,即箭头旋转方向
                let rotation = Math.atan2(dy, dx);
                let geom=new ol.geom.LineString([start,end]);
                let extent=geom.getExtent();
                var item = {
                  minX: extent[0],
                  minY: extent[1],
                  maxX: extent[2],
                  maxY: extent[3],
                  geom: geom,
                  rotation:rotation
                tree.insert(item);
            });
            //轨迹地理长度
            let length=trackLine.getLength();
            //像素间隔步长
            let stpes=40;//像素步长间隔
            //将像素步长转实际地理距离步长
            let geo_steps=stpes*res;
            //箭头总数
            let arrowsNum=parseInt(length/geo_steps);
            for(let i=1;i<arrowsNum;i++){
                let arraw_coor=trackLine.getCoordinateAt(i*1.0/arrowsNum);
                let tol=10;//查询设置的点的容差,测试地图单位是米。如果是4326坐标系单位为度的话,改成0.0001.
                let arraw_coor_buffer=[arraw_coor[0]-tol,arraw_coor[1]-tol,arraw_coor[0]+tol,arraw_coor[1]+tol];
                //进行btree查询
                var treeSearch = tree.search({
                  minX: arraw_coor_buffer[0],
                  minY: arraw_coor_buffer[1],
                  maxX: arraw_coor_buffer[2],
                  maxY: arraw_coor_buffer[3]
                });
                let arrow_rotation;
                //只查询一个,那么肯定是它了,直接返回
                if(treeSearch.length==1)
                  arrow_rotation=treeSearch[0].rotation;
                else if(treeSearch.length>1){
                    let results=treeSearch.filter(function(item){
                      //箭头点与segment相交,返回结果。该方法实测不是很准,可能是计算中间结果
                      //保存到小数精度导致查询有点问题
                      // if(item.geom.intersectsCoordinate(arraw_coor))
                      //   return true;
                      //换一种方案,设置一个稍小的容差,消除精度问题
                      let _tol=1;//消除精度误差的容差
                      if(item.geom.intersectsExtent([arraw_coor[0]-_tol,arraw_coor[1]-_tol,arraw_coor[0]+_tol,arraw_coor[1]+_tol]))
                        return true;
                    if(results.length>0)
                      arrow_rotation=results[0].rotation;
                styles.push(new ol.style.Style({
                    geometry: new ol.geom.Point(arraw_coor),
                    image: new ol.style.Icon({
                      src: '../static/content/images/arrowright.png',
                      anchor: [0.75, 0.5],
                      rotateWithView: true,
                      rotation: -arrow_rotation
                }));
            return styles;