VTM要素渲染流程解析

先看整体流程图

接下来我们以一个交限的渲染流程为例，讲解使用VTM引擎如何渲染显示想要的数据。

数据导入

获取到的OMDB数据源是一个zip包文件，zip包内包含了所有经过上游程序转换来的数据，每一个数据要素都是一个单独的文件，而每个文件内一条数据都是单独的一个json。 zip文件

对应的交限文件的数据格式如下所示：
```
{"angle":154.77928694048447,"flag":0,"geometry":"POINT(116.32239664126244 40.033977905512685 0)","inDirect":2,"linkIn":"84208764957432729","linkOut":"84208515299875817","mesh":"20596467","outDirect":1,"restrictionPid":"109677","sequenceNo":""}
```

该数据在下载完成后，App端会开始导入数据流程。默认情况下，上述数据会按照k-v形式存储在Realm的RenderEntity类中的properties中，而如果因为具体的渲染或业务要求，需要对数据做一定的处理，可以在数据导入阶段进行预处理。

首先关注App端的图层控制配置文件，这个文件配置了当前App可以捕捉、显示的数据类型，以及数据导入的预处理流程，具体的配置如下图。

4006是该要素的分类Code
table是要素对应的表名，需要与图1的文件名保持一致
code码与前述4006保持一致，name为要素名称
transformer为数据导入前的转换函数，对应数据为数组
- k为需要被处理的key
- v为需要被处理的value，该配置支持或“|”语法，可以配置对应的多个value
- klib为转换后的key
- vlib为转换后的value
  注意：数据处理后k-v以及klib-vlib都会保留在数据中
  如果数据转换需要较为复杂的逻辑运算或处理，可以通过对应的函数来处理，只需要配置对应的方法名，以"()"结尾，程序会通过反射找到ImportPreProcess类下对应的方法。如上图所示，普通交限调用了generateRestrictionRerference方法来处理。

接下来进入对应的数据处理方法中。

/**
  * 自动生成普通交限的参考数据
  * */
 fun generateRestrictionRerference(renderEntity: RenderEntity) {
     // 获取当前renderEntity的geometry
     val geometry = renderEntity.wkt
     var radian = 0.0 // geometry的角度，如果是点，获取angle，如果是线，获取最后两个点的方向
     var point = Coordinate(geometry?.coordinate)
     if (Geometry.TYPENAME_POINT == geometry?.geometryType) {
         var angle = if(renderEntity?.properties?.get("angle") == null) 0.0 else renderEntity?.properties?.get("angle")?.toDouble()!!
         radian = Math.toRadians(angle)
     }

     // 计算偏移距离
     val dx: Double = GeometryTools.convertDistanceToDegree(3.0, geometry?.coordinate?.y!!) * Math.sin(radian)
     val dy: Double = GeometryTools.convertDistanceToDegree(3.0, geometry?.coordinate?.y!!) * Math.cos(radian)

     // 计算偏移后的点
     val pointTranS =
         GeoPoint(point.getY() - dx, point.getX() + dy) // 向右偏移的点

     // 计算与原有方向平行的终点坐标
     val pointTranE = GeoPoint(pointTranS.latitude + dy, pointTranS.longitude + dx)

     renderEntity.geometry = GeometryTools.createGeometry(pointTranS).toString()

     // 将这个点记录在数据中
     val startEndReference = ReferenceEntity()
     startEndReference.renderEntityId = renderEntity.id
     startEndReference.name = "普通交限参考线"
     startEndReference.table = renderEntity.table
     // 起终点坐标组成的线
     startEndReference.geometry = GeometryTools.createLineString(listOf(GeoPoint(point.y, point.x), pointTranS)).toString()
     startEndReference.properties["qi_table"] = renderEntity.table
     startEndReference.properties["type"] = "s_2_e"
     Realm.getDefaultInstance().insert(startEndReference)

     val angleReference = ReferenceEntity()
     angleReference.renderEntityId = renderEntity.id
     angleReference.name = "普通交限参考方向"
     angleReference.table = renderEntity.table
     // 与原有方向指向平行的线
     angleReference.geometry = GeometryTools.createLineString(listOf(pointTranS, pointTranE)).toString()
     angleReference.properties["qi_table"] = renderEntity.table
     angleReference.properties["type"] = "angle"
     Realm.getDefaultInstance().insert(angleReference)
 }

如上所述，程序在对数据进行处理，并将对应字段保存在RenderEntity中时，还会保存对应的参考数据ReferenceEntity，参考数据中会记录RenderEntity的Id，在渲染时会自动查询这两类数据。

数据渲染

数据导入完成后，开始进入读取和渲染环节，在VTM中，数据都是通过图层来渲染的，图层主要包括VectorLayer（普通矢量图层，用于绘制指定的矢量数据，主要在数据高亮阶段使用）、VectorBitmapTileLayer（栅格瓦片图层）和VectorTileLayer（矢量瓦片图层），而对于包含大量数据且希望方便地根据地图等级、渲染样式对图层数据进行管理，一般采用VectorTileLayer来显示。
每个VectorTileLayer（事实上是TileLayer，因此BitmapLayer的流程也是一致的）都对应一个VectorTileSource，用以管理每个图层对应的数据源，这个数据源可以是本地的.map文件，可以是本地的数据库，或者对应服务的指定接口。
每个VectorTileSource对应指定的DataSource，DataSource中的query方法是对每个tile获取对应数据的查询方法，具体代码如下（OMDBTileDataSource.java）：

public void query(MapTile tile, ITileDataSink mapDataSink) {
     // 获取tile对应的坐标范围
     if (tile.zoomLevel >= Constant.OMDB_MIN_ZOOM && tile.zoomLevel <= Constant.OVER_ZOOM) {
         int m = Constant.OVER_ZOOM - tile.zoomLevel;
         int xStart = (int) tile.tileX << m;
         int xEnd = (int) ((tile.tileX + 1) << m);
         int yStart = (int) tile.tileY << m;
         int yEnd = (int) ((tile.tileY + 1) << m);

         RealmQuery<RenderEntity> realmQuery = Realm.getDefaultInstance().where(RenderEntity.class).rawPredicate("tileX>=" + xStart + " and tileX<=" + xEnd + " and tileY>=" + yStart + " and tileY<=" + yEnd);
         // 筛选不显示的数据
         if (Constant.HAD_LAYER_INVISIABLE_ARRAY != null && Constant.HAD_LAYER_INVISIABLE_ARRAY.length > 0) {
             realmQuery.beginGroup();
             for (String type : Constant.HAD_LAYER_INVISIABLE_ARRAY) {
                 realmQuery.notEqualTo("table", type);
             }
             realmQuery.endGroup();
         }
         List<RenderEntity> listResult = realmQuery/*.distinct("id")*/.findAll();
         if (!listResult.isEmpty()) {
             mThreadLocalDecoders.get().decode(tile, mapDataSink, listResult);
         }
         mapDataSink.completed(QueryResult.SUCCESS);

     } else {
         mapDataSink.completed(QueryResult.SUCCESS);
     }
 }

如上面代码所示，query查询结束后，会调用对应的OMDBDataDecoder.decode解析指定数据，解析结束后，会将对应的数据全部转换为统一的MapElement对象，MapElement就是渲染引擎渲染数据的输入源类型，此后开始针对不同的MapElement调用对应的解析方法。

接下来调用VectorTileLoader的process方法，如下面代码所示：

public void process(MapElement element) {
     if (isCanceled() || !mTile.state(LOADING))
         return;

     if (mTileLayer.callProcessHooks(mTile, mBuckets, element))
         return;

     TagSet tags = filterTags(element.tags);
     if (tags == null)
         return;

     mElement = element;

     /* get and apply render instructions */
     if (element.type == GeometryType.POINT) {
         renderNode(renderTheme.matchElement(element.type, tags, mTile.zoomLevel));
     } else {
         mCurBucket = getValidLayer(element.layer) * renderTheme.getLevels() * (element.level > 0 ? element.level : 1);
         renderWay(renderTheme.matchElement(element.type, tags, mTile.zoomLevel));
     }
     clearState();
 }

注意上面的renderTheme.matchElement方法，这里会使用初始化地图阶段setTheme设置的Theme规则匹配当前的element要素。
匹配到的要素会返回对应的RenderStyle数组，每个renderStyle会对应不同的渲染。

那么Theme从哪里来的呢？
当前我们是通过map.setTheme方法指定对应的theme文件，将地图上所有的layer都设置为对应文件的theme规则。查VectorTileLoader的上下文，renderTheme对象正是来自于当前layer对应的theme，也就是地图上setTheme方法设置到图层的Theme。而对theme的解析就是在map.setTheme方法调用时执行的。

对于被匹配到的规则，随后会调用style的renderNode或renderWay方法，开始渲染指定marker或线、面数据。

点限速的样式配置

接下来以点限速为例，讲解样式文件xml的具体配置和注意问题。

首先依然以获取到的OMDB数据为例，如下所示，OMDB数据在转换导入到Realm中后，json中的所有字段都会以k-v形式存储在RenderEntity的properties中，而properties将会是渲染引擎用来匹配样式规则的数据依据。

{
 "angle": 154.77928694048447,
 "flag": 0,
 "geometry": "POINT(116.32239664126244 40.033977905512685 0)",
 "inDirect": 2,
 "linkIn": "84208764957432729",
 "linkOut": "84208515299875817",
 "mesh": "20596467",
 "outDirect": 1,
 "restrictionPid": "109677",
 "sequenceNo": ""
 }

同样因为需要渲染方向箭头以及原始坐标和显示坐标的连接线，这条数据还会在辅助渲染表中生成两条辅助渲染数据，1条用来渲染起终点的线，1条用来渲染方向图标

{
 "geometry": "LINESTRING(116.32239664126244 40.033977905512685 0, 116.32239544126244 40.033966905512685 0)",
 "qi_table": "OMDB_RESTRICTION",
 "type": "s_2_e" // 起终点
 }

 {
 "geometry": "LINESTRING(116.32239664126244 40.033977905512685 0, 116.32239544126244 40.033966905512685 0)",
 "qi_table": "OMDB_RESTRICTION",
 "type": "angle" // 角度
 }

需要说明的是，在VTM中，点要素的marker绘制和线、面的marker不尽相同，点要素的marker在修改地图旋转角度、改变地图倾斜角时，不跟随地图旋转或倾斜，而线上的marker则会跟随地图旋转及倾斜。
因此在渲染方向图标时，程序在预处理环节根据数据给出的角度angle计算出一个与显示坐标成angle角度，距离为5米的终点，形成一条line，作为显示方向图标的依据。否则如果直接使用源数据给出的点坐标和angle，会导致方向图标永远保持不变，在旋转地图时方向错误的问题。

接下来进入到theme的xml配置中，查看普通交限的xml配置：

<!--普通交限-->
<m k="qi_table">
     <m v="OMDB_RESTRICTION">
         <m k="angle">
             <symbol src="assets:omdb/icon_4006_0.svg" repeat="false" symbol-width="46" symbol-height="46" ></symbol>
         </m>
         <m k="type" v="angle">
             <symbol src="assets:omdb/icon_arrow_right.svg" repeat-start="0" repeat-gap="2000" symbol-width="46" symbol-height="46" repeat="false" rotate="true"></symbol>
         </m>
         <m k="type" v="s_2_e">
             <line stroke="#14582c" width="0.1" dasharray="1,1" repeat-gap="3" repeat-start="0"/>
         </m>
     </m>
 </m>

如上所示，当数据中的key包含qi_table，且value是OMDB_RESTRICTION，都会适配到这条规则，因此上面三条数据都会被适配。

注意：当k和v分别被定义在两个m标签时，即使有父子关系，数据匹配上并不会将这套k-v关联为一个组合，而是在数据中分别匹配是否存在对应的k和v

接着继续寻找包含key是angle的数据，这样只有主显示表的数据才能匹配到，而下面的k="type" v="angle"则匹配到了参考表中用来绘制方向箭头的数据，最下面的k="type" v="s_2_e"则匹配到了绘制起终点的辅助表中的数据。

然后分析主显示表配置的symbol标签，主显示表geometry是一个点类型的数据，src指定了在这个点上显示的图片资源，repeat指定了该图标是否会重复绘制（点要素类型默认为false），symbol-width和symbol-height指定了图标的像素大小（不指定的话默认为20个像素）。

第二个symbol标签描述了方向箭头的绘制方式，辅助表中该方向箭头的geometry是一条线。repeat-start指定了在线上渲染图标的起始位置（不设置默认是在30%长度后开始渲染），repeat-gap为线上图标的间隔距离，这里设置一个超大的值，则只会渲染1个图标。rotate指定了线上的图标是否要根据线的方向旋转，这个属性在道路方向箭头的绘制上十分有用，多数情况下在线上的图标都应该随线的方向旋转对应的方向（默认向右的图标为角度为0的图标）。

最后的line标签描述了起终点的线的绘制方式。stroke指定了线的主色，width为stroke的宽度，dasharray指定线段的长度渲染方式，它的值是一个由逗号分割的最多4个int类型的字符串，指定了虚线中线段和间隔部分的相对长度对比。

更多的xml配置，还需要参考官方default.xml以及rendertheme.xsd的类型限制和说明来完成。

后续问题 TODOList

目前使用vtm绘制点、线、面的功能可以基本完成大部分的业务需求，然而针对一些特殊渲染要求，以及后续的3D化场景需求，也要求我们可以对VTM引擎做到按需修改。这里整理了目前业务上要求以及后续的修改项：

业务上需要对已有经纬度做定向的偏移，目前是通过数据预处理实现，后续可考虑修改引擎实现配置xml自动偏移的功能。
面要素纹理贴图，目前引擎支持指定src实现贴图，但是图片大小不会随面的大小而改变，导致地图放大后图片出现重复贴图的情况，后续需解决贴图与面大小一致的问题。
3D化渲染，目前引擎在MapElement读取geometry时忽略了Z轴数据，导致后续渲染环节均是在2D上完成，3D building是根据osm数据规格，在2D面上增加楼层信息后对面进行拔高。后续实现全3D化渲染，首先需要解决MapElement读取Z数据的问题，之后对OpenGL ES源码做一定修改。

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