MapServer 之 发布网络覆盖数据服务（WCS-Web Coverage Service）

Posted 2020-06-17 庆祝亚运会

今天我们讲一下使用 mapserver 发布 OGC 的三大网络地图服务的最后一个 - WCS，wcs 主要是规定了通过网络提供访问 coverage 数据的标准，那么什么是 coverage 数据呢？ 狭义的说，可以认为 mapserver wcs 中发布的 coverage 数据就是卫星影像 或者 dem。

广义上说，coverage 数据主要是指时空现象的数字表示，可以是多维的，例如一维的传感器时间序列信号，二维的卫星影像，三维的 x/y/t 格式的“图像时间序列”，或者 x/y/z 格式的三维地理断层数据，四维的 x/y/z/t 格式的数据，数据中既包含 x、y、z坐标信息，还包含时刻信息。常见的 coverage 数据有：航拍图、土地覆盖数据、DEM 等，常用的数据格式有：GeoTIFF（扩展名为 .tif）、NetCDF、HDF-EOS 或者 NITF。

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文中名词： openlayers3 === ol3

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本文尝试发布北京地区的 pm10 分布情况，数据下载于“地理空间信息云”，本文的数据经过在软件中重新渲染，并且重新投影到 epsg:3857 坐标系下。发布后的结果如下：

mapserver 发布 WCS 配置

与配置 wms 和 wfs 一样，mapserver 发布 wcs 同样需要修改对应的 mapfile 文件，增加全局的 WEB 对象的 METADATA 子对象的键值对，但是 wms 和 wfs 都是针对矢量数据，如 ESRI 的 shapefile 格式，而 wcs 主要是针对栅格格式，所以 mapfile 中图层 type 需要设置栅格，数据源也要使用栅格格式。所以，mapfile 文件需要满足如下条件，对应的图层服务才会拥有 wcs 的能力：

1. 图层的数据源是栅格（raster）数据（如 GeoTIFF 或者 Erdas Imagine 格式）
2. 图层名（layer name）必须设置，图层类型（layer type）值必须是 RASTER
3. metadata
   
   • WEB metadata 或者 LAYER metadata 的 “wcs_enable_request” 参数必须设置
   • WEB metadata 的 “wcs_label” 参数必须设置
   • LAYER 对象的 metadata 中，”wcs_label” 、”wcs_rangeset_name” 、”wcs_rangeset_label” 必须设置
4. MAP对象、 LAYER对象的 PROJECTION 对象都必须设置，这里LAYER的 PROJECTION 并不会继承 MAP，所以 LAYER 的 PROJECTION 也必须设置
5. LAYER 设置为接受 wcs 的相关请求，这个有点抽象，一般是通过 “wcs_enable_request” 参数设置的

以上就是 mapfile 需要满足的要求，下面我们通过一个例子来实现针对特定图层发布 wcs。

wcs mapfile 例子

以下的例子是发布 wcs，mapfile 需要的最小配置，有这些配置，wcs 就可以发布成功。当然，mapfile 中还规定了很多参数，wcs 的规范中也规定了很多参数，这些参数可以通过查看 mapserver 的 mapfile 文档： http://mapserver.org/mapfile/index.html，和 wcs 规范： http://www.opengeospatial.org/standards/wcs。

# 发布 WCS 的 mapfile 最小配置文件
# 原文地址: http://blog.csdn.net/qingyafan/article/details/50434132
# @author QINGYAFAN
# @date 2016-2-28

MAP
    NAME wcs_sample
    EXTENT 12847916.7660075146704912 4785268.8040398322045803 13079930.6709103845059872 5021045.0965897748246789
    WEB
        METADATA
            "wcs_enable_request"    "*"
            "wcs_label" "tiff wcs"
        END
    END

    LAYER
        NAME "wcs_layer"
        TYPE RASTER
        DATA "geodata/pm10-color-3857.tif"
        METADATA
            "wcs_label" "pm10"
            "wcs_rangeset_name" "pm"
            "wcs_rangeset_label"    "pm10"
        END
        PROJECTION
            "init=epsg:3857"
        END
    END
END

其实，配置文件中的 EXTENT 参数实际上也可以省略，如果省略， mapserver 会计算出其范围，反之，指定这个参数，那么就会省去每次计算的时间。

调用服务（ol3）

我们使用 openlayers3 来测试调用，我们使用切片图层类型来进行调用，原因是这样的加载速度会快一点。代码如下：

/** 
 * 请求 WCS 的 ol3 调用代码
 * 原文地址: http://blog.csdn.net/qingyafan/article/details/50434132
 * @author QINGYAFAN
 * @date 2016-2-28
 * /

var wcs_layer = new ol.layer.Tile({
    title: 'mapserver-geotiff',
    extent: [12847916.7660075146704912,4785268.8040398322045803,13079930.6709103845059872,5021045.0965897748246789],
    source : new ol.source.TileWMS({
        url: "http://127.0.0.1:8081/cgi-bin/mapserv.exe?",
        params: {
            'map':'C:/xxx/mapfile/wcs_sample.map',
            'SERVICE':'WCS',
            'VERSION':'1.0.0',
            'REQUEST':'GetCoverage',
            'coverage': 'wcs_layer',
            'BBOX':'4785268.8040398322045803,12847916.7660075146704912,5021045.0965897748246789,13079930.6709103845059872',
            'CRS':'EPSG:3857',
            'FORMAT':'image/png'
        },
        serverType: 'mapserver'
    })
});
map.addLayer( wcs_layer );

看完代码，有些朋友可能会注意到，我们的 layer source 使用了 TileWMS，为什么不用 wcs，反而用了 wms 相关呢？其实，第一，是因为 ol3 并没有直接关于 wcs 的类；其次，wcs 的请求方式和 wms 请求方式是一致的，一般是通过 http get 方式，而 ol.source.TileWMS 主要是根据指定的参数构造一个 http get 请求 url，使用异步通信的方式发出请求并接收返回的结果，外层的 ol.layer.Tile 进行结果的展示。

需要注意，请求中的 ‘url’ 参数是指定 mapserv.exe 的位置，一般是放置在 httpd 的 cgi-bin 目录； ‘map’ 参数必须要指定绝对地址，因为 mapserver 只接受绝对位置的 mapfile 文件解析。

调用后的结果就是文章开始时的样子。

延伸

wcs 包含三个操作，以上的调用只是利用了 getCoverage，其余两个操作是： GetCapabilities 和 DescribeCoverage，主要是获取 wcs 的元数据， coverage 的描述性数据。而且 wcs 有三个历史版本，这里使用的 1.0.0，也就是最早的版本，其余的两个版本是 1.1.0 和 2.0，这里不再延伸其区别，有兴趣的可以去看看相关规范和文章。

总结

这篇文章里，我主要介绍了使用 mapserver 发布卫星影像（或者说栅格图片-地图，又或者说 coverage data），发布这些数据的网络服务需要 OGC 的 wcs 规范，这个规范就是针对于发布 coverage data 网络服务。因此，需要进一步的配置和调用说明，可以参考 mapserver 和 ogc wcs 规范。

文中的例子，我会更新到我的 GitHub ： https://github.com/QingyaFan。

好的，就写到这里，有什么问题，可以在文章下面留言或者给我发邮件。