Контакты
Блог о картографии и геоинформационных системах
Рекомендации по уменьшению размеров тайлов при работе с ORBISmap
Тайлы — основа растровой формы представления картографических данных. От их размера зависит, как долго пользователи будут ждать загрузки области карты, а также сколько пользователей сможет обслуживать сервер картографии, так как размер исходящего канала сервера не безграничный.

ORBISmap позволяет настроить отображение данных тайлами в формате PNG8 (PNG256) — изображения в формате PNG с фиксированной и ограниченной палитрой. Использование данного формата позволяет, в зависимости от отображаемых данных, уменьшить размер тайлов в среднем в 3–5 раз по сравнению с полноцветным изображением PNG, не создавая дополнительную нагрузку при генерации тайлов на стороне сервера. Этот формат применяется, например, в сервисе Яндекс.Карты.

При разрешении экрана пользователя 1920x1080 пикселей (Full HD) и полноэкранном режиме работы карты, единовременно будет запрашиваться примерно 40 тайлов, что при среднем размере тайла в 20 Кбайт равняется примерно 800 Кбайт. Если считать комфортным время отрисовки карты за 3 секунды, то пользователю необходимо получать данные со скоростью 800 Кбайт за 3 сек = 266 Кбайт/с или 2 Мбит/с (мегабита в секунду), что позволяет серверу с каналом 100 Мбит/c одновременно обслуживать примерно 50 пользователей. Без применения PNG8 сервер с таким же каналом смог бы обслуживать всего 10–15 пользователей.

Для возможности использовать в публичной карте отображение данных в PNG8 необходимо:
  1. Включить режим отображения карты Несколькими слоями.
  2. Поместить данные карты в папку первого уровня со свойствами отображения Растровыми тайлами и выбрать Формат файлаPNG8.
  3. Настроить стили отображения слоев.
  4. Опубликовать настроенные данные как список слоев или базовую карту.

Сравнение размеров тайлов в полноцветном формате PNG и PNG8

PNG, 99.4 Кбайт

PNG8, 33.8 Кбайт

PNG, 115.6 Кбайт

PNG8, 35.1 Кбайт
Особенности PNG8
Фиксированная палитра PNG8 налагает некоторые ограничения на раскраску объектов карты — желательно минимизировать количество различных цветов, попадающих в один тайл, и количество переходов от одного цвета к другому.

Минимизация количества переходов от одного цвета к другому позволит уменьшить количество переходных цветов на стыке разных цветов (градиент), так как переходные цвета занимают место в палитре PNG8, а также позволяет более эффективно использовать встроенное сжатие PNG.

Альтернативный формат
Помимо PNG8 широко используемым форматом для отображения тайлов является JPEG. Формат JPEG хорошо подходит для визуализации данных с большим количеством цветов и отсутствием альфа-канала (прозрачности) — космических снимков земли. При достаточно высоком качестве тайлы имеют гораздо меньший размер, чем в формате PNG или PNG8.

PNG, 124.5 Кбайт

PNG8, 53.6 Кбайт

JPEG, 16.8 Кбайт
JPEG плохо подходит для отображения схематичных данных — при сопоставимых с PNG8 размерах тайлов становятся заметны артефакты JPEG-сжатия в районе текстовых подписей, тонких линий и резких смен цветов.

PNG8, 33.8 Кбайт

JPEG, 32.9 Кбайт
Рекомендации по настройке стилей

Градиент

Не рекомендуется использовать PNG8 для тайлов с данными, подразумевающими плавные переходы цветов (градиент, например, тепловая карта), так как в общем случае потеря и искажение цветов неизбежны.

Обводка данных
Желательно минимизировать количество переходных цветов — отказаться от обводки на тех масштабах и данных, где это возможно, например обводка линий дорог на дальних масштабах.

PNG, 234.4 Кбайт

PNG8, 96.3 Кбайт
CartoCSS
::out {

[zoom = 10] { line-width: 4.5; } // одинаковая толщина внешней (обводки) и внутренней линий на масштабе 10
[zoom = 11] { line-width: 7; }

}
::in {

[zoom = 10] { line-width: 4.5; } // внутренняя линия
[zoom = 11] { line-width: 5; }

}

PNG8, с обводкой, 20.1 Кбайт

PNG8, без обводки, 19.4 Кбайт
Близкие цвета
Не использовать близкие цвета для объектов, где недопустимо их слияние в один цвет. Данный случай возможен при наличии в одном тайле рядом расположенных объектов близких цветов и большого количества объектов разных цветов.

Мелкие объекты
Минимизировать количество незначащих объектов на различных масштабах, например, не отображать части слоя растительности, имеющие небольшие площади для данного масштаба.
CartoCSS
/*[zoom >= 8] { // без ограничений по размеру
polygon-fill: #d0dec7;
}*/
[zoom = 8][area > 10000000] {
polygon-fill: #d0dec7;
}
[zoom = 9][area > 2000000] {
polygon-fill: #d0dec7;
}
[zoom = 10][area > 400000] {
polygon-fill: #d0dec7;
}
[zoom >= 11][area > 200000] {
polygon-fill: #d0dec7;
}


PNG8, без ограничений, 13.2 Кбайт

PNG8, с ограничениями, 11.8 Кбайт
Готовый пример настроенной Базовой карты ORBISmap с выполнением изложенных рекомендаций по уменьшению размера тайлов.

Векторные тайлы
В последние годы помимо классических растровых форматов тайлов (PNG, PNG8 и JPEG) начали появлятся векторные форматы. Наиболее популярным форматом стал Mapbox Vector Tile, основанный на протоколе сериализации данных Protocol Buffers.

Данный формат содержит только координаты пространственных объектов и не содержит информации о их раскраске. Такой подход имеет свои плюсы и минусы, которые мы опишем в отдельной статье.

При грамотном использовании MVT может быть эффективнее растровых форматов тайлов по размеру тайла. Но неправильные настройки и объёмы данных могут привести к тайлам в несколько сотен килобайт.

ORBISmap поддерживает отображение любых векторных данных как в виде растровых форматов тайлов, так и в виде векторных тайлов.
© 2021
Контакты