Vector Tiles hinter den Kulissen - Thomas Skowron FOSSGIS Konferenz 2019, Dresden - pretalx

Vector Tiles hinter den Kulissen
             Thomas Skowron
      FOSSGIS Konferenz 2019, Dresden

Foto von Torsten Maue
https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en

Viel früher

Später dann

Strategien zur Auslieferung
        von Karten

WMS

WMS

Tiles/Slippy Map

Standardisierte Abfragen
   Gute Cachebarkeit

Darstellung zementiert

Cleveres Caching
ermöglicht aber
  mehrere Stile

Nachteile

Recht ressourcenintensiv

Domänenspezifische Darstellung
  möglich, aber Erweiterung
          schwierig

Keine grafische
Skalierbarkeit

Neue Technologie muss her!

Nutzer wollen ihre Karte stylen
     „Ich will, dass alle Gebäude rot sind“

Datenhaltung noch
mehr von Rendering
   entkoppeln

Caching ermöglichen

Web Scale!

Am besten auch
     Austauschformat für
nicht-grafische Anwendungen

Vector Tiles sind
 nichts Neues

Erweiterung von
 bestehenden
 Technologien

Datenbank              Renderer                Cache
            Postgres                Bitmap
                                    Z/X/Y

                                  Web Server

                                    Viewer

Datenbank                Tiler                       Cache
            Postgres                      Vector
                                          Z/X/Y

    Style Server                        Web Server

                       Viewer
                       inkl. Renderer

Optionen

GeoJSON
          Vorteile                   Nachteile

GeoJSON kann jeder,          Nicht optimierbar, großer
insbesondere Browser         Platzbedarf

TopoJSON
                      „Optimiertes GeoJSON“

           Vorteile                           Nachteile

Setzt auf GeoJSON auf, also       Immer noch nur für Karten
gute Kompatibilität               begrenzter Komplexität

Speichereffizienz durch            Übertragungsgröße dennoch
relative Koordinaten              recht hoch

MVT
                      Mapbox Vector Tiles
                  „Aktueller Stand der Technik“

           Vorteile                          Nachteile

Binäres Datenformat,              Nicht menschenlesbar
spezifisch von Grund auf
entwickelt für diesen             Keine Rohdaten, müssen
Nutzungsfall                      spezifisch vorverarbeitet
                                  werden (Rendervorschrift)
Komplexe Karten sind
abbildbar

Entstanden aus
   Bedürfnissen im
hochskalierten Betrieb

Optimierte Datenstrukturen
fürs Rendering mithilfe von
  Grafikkarten und kleine
        Dateigrößen

Basiert auf
    Protocol Buffers
Serialisierungstechnologie von Google

Im Gegensatz zu *JSON
nicht selbstbeschreibend,
 sondern schemabasiert
         .proto

Point

LineString             Key:Value

 Polygon
Geometrien               Tags
             Feature
             Layer

2/1

0/0

      0/-2

Styling kann offen
 gelassen werden

Layerbasiertes Styling

Beispiel
Zeichne alle Elemente auf dem
Layer „Gebäude“ rot mit einer
    Transparenz von 50 %

Kann durch Filter auf Tags
    ergänzt werden

Beispiel
Vom Layer „Straßen“, nur jene
      rendern, die den
       rang=1 haben

Beispiel
Vom Layer „Städte“, jene mit
   Label versehen, die
population>=9000 und
 region=hauptregion
          haben

Clients unterstützen das
Beziehen von mehreren
     Vektorquellen

Sandwiching

                         Layer A

Quelle 1
                         Layer X
Quelle 2

                         Layer B

Zusammenbauen von
Vector Tiles ist eine triviale Operation
     Kann on the fly geschehen!

Dadurch sind WMS-artige
   Abfragen möglich
  bspw. nur bestimmte Layer anfragen

Trotz der hohen
Optimierung gibt es
  Limitierungen

Es bleiben zerschnittene Daten
Geocoder/Router/sonstige Anwendungen haben spezifische
 Strategien zum Assemblieren der aufgetrennten Features

Elementmenge muss
im Rahmen bleiben!

Bei Bitmaps: Jedes   Bei Vektoren: Jedes
Pixel kann nur ein   Pixel kann auf
mal vergeben         mehreren Layern
werden               vergeben sein

Insbesondere in mittleren
   Maßstäben muss aggressiv
vereinfacht/weggelassen werden

Ein paar Tricks und Kniffe

Sehr selektiv Rendern
 Generalisierung muss um Faktor
 „Dateigröße“ erweitert werden

Aggregation von Geometrien
  in wenige Features mit
    gleichen Attributen
Beispiel: Alle Autobahnen kommen in ein Feature,
       Labels werden getrennt serialisiert

Räumliches Clustern von
     Geometrien
   Ziel: Kleine relative Koordinaten

Fazit

• Interessante Technologie
  • Basiert auf Standardtechnologien
• Nicht unbedingt alles neu
  • Sogar MVT ist schon seit 5 Jahren offen
• Styling ist kundenfreundlicher
• Getrieben von den Bedürfnissen des
  hochskalierten Hostings

Thomas Skowron
Software Development & Consulting
thomas.skowron.eu
thomas@skowron.eu