直至今日,GeoServer 仍在发挥作用,WebGIS 的几大服务标准仍在应用:
WMS
,网络地图服务WMTS
,网络瓦片地图服务WFS
,网络要素服务这三个应该是耳熟能详的了,还有其它的就不列举了,本篇的重点并不是介绍这些现行标准,上面三个标准的速查可参考我往期的文章。
现有标准,有一些共同的特点。比如,请求行为较为依赖 XML —— 原因之于“大前端”还未盛行的年代,后端常用 XML,前端就只能用浏览器 API 解析返还的 XML。譬如,WFS 的修改要素的事务操作(Transaction,一般称之为 WFS-T),那写在请求体中的 XML 使用 JavaScript 来编写,就显得比较枯燥冗长。
而现在,前后端职能分离,前端发展也有目共睹,地图开发中,前端大多数时候更希望发送、得到的是 JS 引擎更容易解析的 JSON,而不是 XML。
今天要介绍的这一套 OGC API,是 OGC 组织在 2 年前就一直在努力、下功夫的,他们把原来的 OGC 官网域名改了,LOGO 换了,甚至为这套 API 开辟了一个新的网站。
本文书写于 2022 年 7 月,这套 API 仍未完全落地,本文仅作为引导作用,并不能作为指导作用,一切以读者所在时间点的情况为准,我介绍这套 API 仅仅是为了这个风气浮躁的行业带来点消息,毕竟 OGC 官网这么大动作,国内竟然找不到一篇文章,哪怕是简单介绍的都好啊。
本文仅保留著作权、解释权,欢迎具名转载。
OGC API 目前有 13 个子类(含一个公共定义),而在去年的时候只有 9 个。只要符合 OGC API 公共定义,就可以为行业中新生的数据需求制定网络请求接口规范。
本文介绍的 API 未来有可能会消失其中某几个,也有可能会新增,一切以你看到的正式发布的版本为准。
最显著的特点可归纳为:
首先,给个官网:OGC API
OGC API 是迎着近十年来前端技术飞速发展的趋势应运而生的,它与上述几个旧标准最大的区别是:
这一系列的 API 标准还对原来的几大服务标准进行了升级改造,以及对其它领域的需求进行了补充。
例如,WFS 3.0
标准被直接改作 OGC Feature API
,WMS
则升级为 OGC Map API
,见下表:
新版 API | 现行 OGC Web 服务标准 | 状态 |
---|---|---|
OGC Features API | WFS | 已发布 Part 1/2,一共 4 Part |
OGC Maps API | WMS | 起草中,可预览 |
OGC Tiles API | WMTS | 起草中,可预览 |
OGC Processes API | WPS | 已发布 1.0,一共 1 Part |
OGC Coverages API | WCS | 起草中,可预览 |
可能有的朋友不太熟悉后面两个,Processes API
即任务 API,最大的特点就是允许你向接口发起一个数据处理任务,旧标准是 WPS,发布这个 API 是对接口层面做了统一;Coverages API
(也即 WCS)可能面向的是遥感应用,这个 API 更感兴趣的是栅格数据的波段信息、栅格像元等数据。
除了升级改造,还补充、完善了其它的标准:
新增的 API | 用途 | 状态 |
---|---|---|
OGC Common API | OGC API 的公共定义 | Part 1/2 起草中,可预览 |
OGC EDR API | 环境数据,与 Features API 很相似 | 已发布 1.0,一共 1 Part |
OGC Records API | 查询数据的数据,即元数据,一般与 Features API 一起搭配用 | Part 1 起草中,可预览 |
OGC Styles API | 可用于需要渲染的数据的样式接口 | Part 1 起草中,可预览 |
OGC DGGS API | 访问格网数据的一种接口 | 起草中,可预览 |
OGC Routes API | 路由数据接口,最直接的应用即网络分析 | Part 1 起草中,可预览 |
OGC Joins API | 提供为空间数据进行连接操作的接口 | 起草中,可预览 |
OGC MovingFeatures API | 时态相关的要素数据接口,Features API 的扩展版 | 起草中,可预览 |
OGC 3DGeoVolumes API | 三维体块数据接口,有望统一 3DTiles 和 I3S 等三维数据格式的访问 | 起草中,可预览 |
这几个 API 比前面 5 个要陌生,所以额外多解释一番:
OGC EDR API
- 环境数据,它查询的结果似乎并不是“空间要素”,而是各种结合了空间信息的环境数据,例如风速、空气温度、湿度、体感温度等;允许使用坐标、半径、范围、定位名称等参数查询环境数据,气象领域、海洋领域的应用可能较广,应该和 NetCDF 等多维数据格式的关系较为紧密OGC Records API
- 在设计上与 Feature API 略有重合,URL 在使用时会有重合,但在 查询过滤的侧重点可能有不同,Feature API 的查询专注于 空间分析型过滤,而这个 API 更专注于描述性质的属性过滤,也就是 非空间分析型过滤,例如 title
、externalIds
等;由于 Features API 的空间过滤章节规范还未发布,且 Records API 的规范也未正式发布、能体验的例子也较少,所以一切以正式为准OGC DGGS API
- DGGS,即 Discrete Global Grid Systems
,它使用比四叉树更一般化的网格划分地球球面,有一些研究在这种特殊的网格几何形状上进行,它一般和 Features API、Processes API 一起使用,毕竟网格也是一种特殊的要素;只不过在 API 的设计上更加倾向于这些“网格”,静等实现OGC Routes API
- 类似 pgRouting 的一种规范,在数据接口层面实现了统一,你可以拿来查询路由(理解为有去由、有方向的路径),返回的是矢量要素,也可以调用与之配套的 Processes API 进行网络分析(最短路径等),这个 API 比较硬核,通常是服务端的实现比较重OGC Joins API
- 空间连接,使得已有的要素数据与新提供的数据能产生连接关系,熟悉后端数据库、ArcGIS 属性表连接等相关操作的应该能大致猜出来这个 API 是干什么的,是一种偏行为型的 API,与 Features API 一起使用,不过当前这个 API 的进程比较缓慢,还没有具体的实现OGC MovingFeatures API
- 是与时间相关矢量要素 API,与 Features API 一起使用,目前尚未看到实现,我认为这也是一个非常考验后端数据库组织能力的 APIOGC 3DGeoVolumes API
- 目的很简单,将各家的三维数据标准统一到一起,目前还没什么内容,但开了个好头;我认为至少把现有的几个标准能合并在一起就很难以实现了,如果要在 API 层面使得各大 3D 数据规范统一,那将是一个非常漫长的过程;目前,社区案例中以简单的 3DTiles 为多,且只能以 REST 接口访问 tileset.json
文件的 JSON 内容;这个 API 的目标很大,希望把 glTF、3DTiles、I3S、CityGML/CityJSON 等一并具备实体数据内容的格式,通过 3DGeoVolumes
的概念在空间上聚合在一起,在 API 层面做到统一,而不是重新提出一个数据规范OGC Styles API
- 比较容易理解,规范化了各种样式信息的增删改查接口,这些样式信息可以用于瓦片、矢量要素的渲染;样式类型包括但不限于 SLD、MapboxStyle 等各个 API 在 GitHub 上基本上都是有独立仓库的,每个仓库基本上都记录了当前 API 的软件实现情况,包括服务端软件、前端库、开发库等,我挨个查阅后,将有记录的 API 实现记录文档列举如下:
其余尚未找到(也有可能是 OGC 还未公开其仓库)。
请注意,这些链接由于 OGC API 仍然在制定过程中,不保证有效性,请自行访问对应的 GitHub 仓库。
介绍几个比较有名的 JavaScript 库实现。
仅在 V4 支持 OGC Feature API,使用 OGCFeatuerLayer
即可。
目前只支持 OGC Tiles API。
ol/source/OGCMapTile
和 ol/layer/Tile
实现ol/source/OGCVectorTile
和 ol/layer/VectorTile
实现但是请注意,目前由于 OGC API 仍然不稳定,所以相关的类仍然没有文档,但是在官方的 Examples 中搜索 OGC 是能看到例子的。
使用扩展支持了 OGC Map API:GitLab - Leaflet.ImageOverlay.OGCAPI
请参考 稳定版文档 / 最新版文档,简单的说,GeoServer 在最新的 2.21 版本已经实现了 Tiles、Coverages、DGGS、Features、Images(这项是请求中的 API,官方网站上还没有记录,更能体现 OGC API 是一个开放的规范族)、Styles、Maps 这几项 API。
更多资源请到 GitHub 上搜索。
目前,仅在 2.18 以上版本看到有 OGC API 的社区扩展包。
https://build.geoserver.org/geoserver/
将对应版本的社区扩展包解压到 WEB-INF/libs/
目录下后(要选择替换),重启 GeoServer 即可在主页右侧看到已经支持的 API
点击你想要进去的 API 的版本号,就可以在界面上看到对应的 API 了。
安装 OGC API 后,GeoServer 的 WMTS 将会失效,原因未知。请勿在生产环境和有重要数据的个人 GeoServer 上实验!!!
安装好 OGC API 插件后,在你的浏览器直接访问如下类似的 URL(注意你的端口、数据参数等):
http://localhost:4800/geoserver/ogc/maps
/collections/spatial_base:guangxi_cities
/styles/polygon
/map
?transparent=true
&f=image%2Fpng
&layers=spatial_base%3Aguangxi_cities
&styles=polygon
&crs=EPSG%3A4326
&width=768
&height=553
&bbox=104.04052734375%2C20.6048583984375%2C112.47802734375%2C26.6802978515625
返回的是与 WMS 的 GetMap
几乎一样的结果:
除此之外,OGC Map API 也有别的操作,可以到 API 体验页面了解:
https://developer.ogc.org/api/maps/index.html (在 2.21 版本的 GeoServer 上还未集成本地 Swagger 供本地测试,否则访问 http://localhost:4800/geoserver/ogc/maps/api 即可本地测试,其余 API 请读者自行测试)
Tiles API 的模板如下:
http://localhost:4800/geoserver/ogc/tiles
/collections/{layerName}
/styles/{style}
/map/tiles
/{tileMatrixSet}/{tileMatrix}/{tileRow}/{tileCol}?f={ImageMIMEType}
所以,发起一张瓦片请求:
http://localhost:4800/geoserver/ogc/tiles
/collections/spatial_base:guangxi_cities
/styles/polygon
/map/tiles
/EPSG:900913/EPSG:900913:7/55/103?f=image/png
得到的瓦片是:
比对 WMTS 的 REST 风格 URL:
http://localhost:4800/geoserver/gwc/service/wmts/rest
/spatial_base:guangxi_cities
/polygon
/EPSG:900913/EPSG:900913:7/55/103?format=image/png
风格相似,升级成本较低。
http://localhost:4800/geoserver/ogc/features
/collections/spatial_base:guangxi_cities
/items
&limit=5
只查单个
http://localhost:4800/geoserver/ogc/features
/collections/spatial_base:guangxi_cities
/items/guangxi_cities.1
或
http://localhost:4800/geoserver/ogc/features
/collections/spatial_base:guangxi_cities
/items/1
查询单个的返回结果:
{
"type": "FeatureCollection",
"features": [
{
"type": "Feature",
"id": "guangxi_cities.1",
"geometry": {/* ... */},
"geometry_name": "geom",
"properties": {/* ... */}
}
],
"numberMatched": 1,
"numberReturned": 1,
"timeStamp": "2022-07-18T16:48:12.381Z",
"links": [/* ... */]
}
比对 WFS 的键值对形式获取简直不要太方便,我认为 Features API 是一个非常不错的升级。
至于 Features API 的第三部分:空间过滤,以及第四部分增删改查(对应 WFS 中的 Transaction),还要等草案稳定和各大社区实现。
你可以直接用 API 请求工具访问你本机上 GeoServer 提供的 Styles API,类似:
http://localhost:4800/geoserver/ogc/styles
/styles
这个双重 styles
可能会让人有点迷惑,即 /styles/styles
,其实后面那个 styles
是 GeoServer 默认的样式集,名字就叫“styles”。这条查询返回的是 GeoServer 上名为“styles”样式集的所有样式。
众所周知,GeoServer 内置的样式很丑,以内置的 polygon
样式为例:
它其实是一个很简单的 SLD 定义:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<StyledLayerDescriptor version="1.0.0"
xsi:schemaLocation="http://www.opengis.net/sld StyledLayerDescriptor.xsd"
xmlns="http://www.opengis.net/sld"
xmlns:ogc="http://www.opengis.net/ogc"
xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
<!-- a Named Layer is the basic building block of an SLD document -->
<NamedLayer>
<Name>default_polygon</Name>
<UserStyle>
<!-- Styles can have names, titles and abstracts -->
<Title>Default Polygon</Title>
<Abstract>A sample style that draws a polygon</Abstract>
<!-- FeatureTypeStyles describe how to render different features -->
<!-- A FeatureTypeStyle for rendering polygons -->
<FeatureTypeStyle>
<Rule>
<Name>rule1</Name>
<Title>Gray Polygon with Black Outline</Title>
<Abstract>A polygon with a gray fill and a 1 pixel black outline</Abstract>
<PolygonSymbolizer>
<Fill>
<CssParameter name="fill">#AAAAAA</CssParameter>
</Fill>
<Stroke>
<CssParameter name="stroke">#000000</CssParameter>
<CssParameter name="stroke-width">1</CssParameter>
</Stroke>
</PolygonSymbolizer>
</Rule>
</FeatureTypeStyle>
</UserStyle>
</NamedLayer>
</StyledLayerDescriptor>
SLD 实际上是一种 XML,是有规范的。上述这份 SLD,你可以这样请求得到:
http://localhost:4800/geoserver/ogc/styles
/styles/polygon
样式 API 其实算是比较简单的一个,包括其增删改查,点到为止。
OGC API
综合看下来,各行各业,方方面面,基本上都有考虑到,而且十分专注地在讨论“地理空间”,即使是来自偏研究领域的 DGGS API
和 EDR API
,仍然认认真真地在写技术规范、参与讨论、实现 OpenAPI 的例子,积极与既有技术合并或直接提供实现的简单案例,而不是国内虚无缥缈的概念。
哀嚎,行业究竟在干什么?沙难聚成塔呀...
其实,对于开发者而言,API
的作用就是请求,OGC API
为开发者或调用者做了约束,大多数地图库并不需要完全支持所有的 OGC API
,譬如 Feature API
就不需要 —— 正如同 WFS 于 CesiumJS/MapboxGL 一样,你需要矢量要素数据,你也知道有个 Features API
的数据源,你就照着规范请求矢量数据就好了。况且,或受制于技术水平,或受制于业务范围,有的接口可能在应用过程中是完全不需要或者实现不了的,比如 Joins API
、Routes API
等,只能等待社区给出封装成果。
我认为客户端可能需要接入的是 Tile API
或者 Map API
,毕竟前端原生支持或扩展支持服务提供出来的地图、瓦片才像是一个地图库。
而像 Routes API
、Joins API
、MovingFeatures API
这几个对后端数据库、算法程序要求比较高的,就需要掂量掂量自己的斤两,看看是等着用别人的成果,还是硬着头皮自己实现了。
不过话说回来,2020 年到现在也才正式公布了寥寥几个 API 的基础部分,等待这套 API 完全发布、落实,我认为靠这行吃饭的朋友,如果没有撬动国内整个行情的力量,还是老老实实用现有成果的好,科研队伍反而更有空跟进了解。
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