一种基于WEBGIS的第三方地图对接装置和方法

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，具体涉及一种基于WEBGIS的第三方地图对接装置和方法。

背景技术

在城市治理产品中，例如WEBGIS引擎中，经常会使用地图去做大量的可视化业务呈现。其中地图的精度、样式、功能这三点是用户最关注的地方，现在市场上已经有很多地图产品，如高德地图、百度地图、腾讯地图等，还有一些地图引擎如arcgis、openlayer等，这些地图产品各有优劣，在城市治理产品开发的初期往往需要进行地图选型，根据将来的业务方向以及现有的技术积累，选择一款最适合的地图产品。

随着城市治理产品业务的不断丰富，以及应用场景的日益拓展，现有的地图产品的功能可能无法满足客户的某些需求。因此在例如现场项目等的一些项目中，客户不想使用产品中原有的地图，而是要求使用客户自己提供的地图，这种情况下如果针对新的地图进行预研、封装、对接，既耗费大量的人力，又无法确保现有的产品功能能够无缝地对接到新的地图上。

发明内容

本申请提供一种基于WEBGIS的第三方地图对接装置和方法，旨在解决现有WEBGIS引擎无法快速对接第三方地图、与业务功能耦合度较高的问题。

根据第一方面，一种实施例中提供一种基于WEBGIS的第三方地图对接装置，包括：

WEBGIS引擎的前端画布，所述前端画布的层级高于第三方地图；

投影变换单元，用于将所述第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到所述前端画布上，以将第三方地图的元素投影到所述前端画布上；

视窗范围变化监听单元，用于监听所述前端画布的视窗范围变化，捕获视窗范围变化参数；

第三方地图集成单元，用于调用所述第三方地图的视窗变化方法，向所述视窗变化方法传入所述视窗范围变化参数，使所述第三方地图做出适应性调整，从而与所述前端画布重合。

一种实施例中，所述投影变换单元将所述第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到所述前端画布上是通过以下方式实现：

在所述前端画布中以GPS(0，0)点为原点，以自西向东的赤道线为X轴，以自南向北的本初子午线为Y轴，绘制地理平面坐标系；

若所述第三方地图使用了偏移加密算法，则将标准的GPS坐标进行对应算法的偏移得到第三方地图的经纬度坐标，然后通过Web Mercator投影方法将第三方地图的经纬度坐标转换为所述地理平面坐标系的坐标映射到所述前端画布上；

若所述第三方地图没有使用偏移加密算法，则通过Web Mercator投影方法将标准的GPS坐标转换为所述地理平面坐标系的坐标映射到所述前端画布上。

一种实施例中，所述视窗范围变化参数包括当前视窗地理范围、当前视窗缩放等级、当前视窗中心点GPS坐标、当前画布矩阵变换，所述第三方地图的视窗变化方法包括第三方地图的设置中心点和缩放等级的方法。

根据第二方面，一种实施例中提供一种基于WEBGIS的第三方地图对接方法，包括：

绘制WEBGIS引擎的前端画布；

将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到所述前端画布上，以将第三方地图的元素投影到所述前端画布上；

将所述前端画布的层级设置于所述第三方地图之上；

监听所述前端画布的视窗范围变化，捕获视窗范围变化参数；

调用所述第三方地图的视窗变化方法，向所述视窗变化方法传入所述视窗范围变化参数，使所述第三方地图做出适应性调整，从而与所述前端画布重合。

一种实施例中，所述将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到所述前端画布上包括：

在所述前端画布中以GPS(0，0)点为原点，以自西向东的赤道线为X轴，以自南向北的本初子午线为Y轴，绘制地理平面坐标系；

若所述第三方地图使用了偏移加密算法，则将标准的GPS坐标进行对应算法的偏移得到第三方地图的经纬度坐标，然后通过Web Mercator投影方法将第三方地图的经纬度坐标转换为所述地理平面坐标系的坐标映射到所述前端画布上；

若所述第三方地图没有使用偏移加密算法，则通过Web Mercator投影方法将标准的GPS坐标转换为所述地理平面坐标系的坐标映射到所述前端画布上。

一种实施例中，所述视窗范围变化参数包括当前视窗地理范围、当前视窗缩放等级、当前视窗中心点GPS坐标、当前画布矩阵变换，所述第三方地图的视窗变化方法包括第三方地图的设置中心点和缩放等级的方法。

一种实施例中，所述方法还包括当监听到视窗范围变化时进行元素重绘，在进行元素重绘前，先判断当前元素的地理平面坐标是否在视窗可视范围内，若在视窗可视范围内则对该元素进行渲染，否则不对该元素进行渲染。

一种实施例中，所述视窗范围变化包括视窗漫游和视窗缩放，在视窗漫游的过程中，只在监听到鼠标松开事件时进行元素重绘或鼠标每移动预设距离时进行一次元素重绘。

一种实施例中，将所述前端画布中的动态元素和静态元素分开绘制，以使静态元素不跟随动态元素频繁更新。

根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述第二方面所述的方法。

依据上述实施例的基于WEBGIS的第三方地图对接装置、方法和计算机可读存储介质，将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到WEBGIS引擎的前端画布上；将前端画布的层级设置于第三方地图之上；监听前端画布的视窗范围变化，捕获视窗范围变化参数；然后调用第三方地图的视窗变化方法，向其中传入视窗范围变化参数，使第三方地图做出适应性调整，从而与前端画布重合，使得前端画布作为第三方地图和WEBGIS引擎的桥梁，实现将业务功能和地图功能解耦，可以不依赖第三方地图的API进行业务功能开发，使系统具有更强的可移植性；开发人员在进行业务开发时不需要关注地图选型，也不需要去预研地图的API，提高了开发效率；现场交付人员可以根据客户要求快速切换客户想要的地图，提高了客户满意度。

附图说明

图1为一种实施例的基于WEBGIS的第三方地图对接装置的结构示意图；

图2为一种实施例中在前端画布上绘制的地理平面坐标系的示意图；

图3为一种实施例的第三方地图与前端画布重合的效果图；

图4为一种实施例的WEBGIS引擎与第三方地图对接的效果图；

图5为另一种实施例的基于WEBGIS的第三方地图对接装置的结构示意图；

图6为一种实施例的基于WEBGIS的第三方地图对接方法的流程示意图；

图7为一种实施例中WEBGIS引擎支持的功能的示意图；

图8为叠盖冲突检测算法的效果图；

图9为RGBA通道热力图算法的效果图；

图10为Kriging插值算法的效果图；

图11为IDW插值算法的效果图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

GIS(Geographic Information System)又称为地理信息系统，它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，GIS的思想是：通过对空间地理要素进行分层组织来为世界建模。WEBGIS(网络地理信息系统)是指工作在浏览器端的GIS，通过前端界面，在浏览器中以网页的形式来展示界面，与用户进行交互。WEBGIS是传统的GIS在互联网上的延伸和发展，具有传统GIS的特点的同时也具有良好的交互体验和可移植性，在城市治理方面应用广泛。

现有的WEBGIS引擎大都无法快速对接第三方地图，开发人员在开发城市治理产品时需要对第三方地图的API(Application Program Interface，应用程序接口)进行预研，依赖于第三方地图的API进行业务功能开发。当客户不想使用产品预置的地图，而提出使用其他地图时，则需要针对其他的地图进行预研、封装、对接，既耗费大量的人力，又无法确保现有的产品功能能够无缝地对接到新的地图上。因此，申请人提出了一种基于WEBGIS的第三方地图对接装置和方法，以解决现有WEBGIS引擎无法快速对接第三方地图、与业务功能耦合度较高的问题。这里的第三方地图可以是诸如百度地图、高德地图、谷歌地图等电子地图。

请参考图1，一种实施例中，基于WEBGIS的第三方地图对接装置包括WEBGIS引擎的前端画布1、投影变换单元2、视窗范围变化监听单元3和第三方地图集成单元4，下面具体说明。

WEBGIS引擎的前端画布1用于与用户进行交互。在具体的实施方式中，可以采用HTML(Hyper Text Markup Language，超文本标记语言)和JavaScript技术来开发网页，则可以使用Canvas图形容器来绘制WEBGIS引擎的前端画布1。具体的，通过Canvas API，运用基础图形学知识，在Canvas画布上面绘制点线面以及实现画布的平移缩放，前端画布1中两个像素点之间的距离代表地理信息中的1米。用户可以通过前端画布1与WEBGIS引擎进行交互，并通过长按鼠标并拖拽前端画布1实现视窗漫游，通过滚动鼠标滚轮实现视窗缩放，其中视窗漫游是指对前端画布1进行连续的平移，视窗漫游和视窗缩放统称为视窗范围变化。

前端画布1中的动态元素和静态元素可以被分开绘制。动态元素如动画等，为了使人眼观察到流畅的画面，会保证以每秒最少十二帧的帧率进行更新，那就意味着Canvas每秒最少要重绘十二次。为了保证静态元素不跟随动态元素频繁更新，将动态元素和静态元素分开绘制，以减少系统运行负担。

前端画布1的层级高于第三方地图的层级。具体的，可以新建一个DIV容器，使用第三方地图自己的初始化方法将地图在新建的DIV容器中初始化，将DIV容器的z-index层级设置为1，前端画布1的图形容器的z-index层级设置为2。由于前端画布1的层级高于第三方地图，因此，用户在对网页进行操作时，直接操作的是前端画布。

投影变换单元2用于将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到前端画布1上，以将第三方地图的元素投影到前端画布1上。具体的，投影变换单元2先在前端画布1中以GPS(0，0)点为原点，以自西向东的赤道线为X轴，以自南向北的本初子午线为Y轴，绘制地理平面坐标系，如图2所示；然后通过Web Mercator(网络墨卡托)投影方法将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标映射到前端画布1上。

对于国内的第三方地图，由于国家安全规定，它们基本都使用了偏移加密算法，对标准GPS坐标进行了偏移，偏移加密算法主要有GCJ02和BD09。因此在将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标前要先确定第三方地图坐标系有没有偏移，如果有要确定是何种偏移，在对标准的GPS坐标进行对应算法的偏移后得到第三方地图的经纬度坐标，再通过Web Mercator投影方法将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标。例如高德地图是标准GPS坐标经GCJ02加密得到的，那么就需要先对标准GPS坐标进行GCJ02偏移得到高德地图的经纬度坐标，再通过Web Mercator投影方法将得到的高德地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标。又如百度地图是标准GPS坐标经过GCJ02加密后再将结果进行BD09加密得到的，那么就需要先对标准GPS坐标进行GCJ02偏移，将经GCJ02偏移得到的结果再进行BD09偏移得到百度地图的经纬度坐标，再通过Web Mercator投影方法将得到的百度地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标。

对于国外的第三方地图，它们一般都不使用偏移加密算法，因此，可以通过WebMercator投影方法直接将标准的GPS坐标转换为地理平面坐标系的坐标。

将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到前端画布1后，第三方地图上的元素在前端画布1上就有了相应的位置，从而能够投影到前端画布1上。

视窗范围变化监听单元3用于监听前端画布1的视窗范围变化，捕获视窗范围变化参数。用户对前端画布1进行操作，进行视窗漫游和视窗缩放时会使视窗范围发生变化，当监听到视窗范围变化时则视窗范围变化监听单元3向第三方地图抛出事件，事件中包括所捕获的视窗范围变化参数。在一种实施例中，视窗范围变化参数包括当前视窗地理范围、当前视窗缩放等级、当前视窗中心点GPS坐标和当前画布矩阵变换。

第三方地图集成单元4用于调用第三方地图的视窗变化方法，向视窗变化方法传入视窗范围变化参数，使第三方地图做出适应性调整，从而与前端画布1重合。具体的，第三方地图集成单元4调用第三方地图的设置中心点和缩放等级的方法，捕获视窗范围变化监听单元3抛出的事件，将其中的当前视窗地理范围、当前视窗缩放等级、当前视窗中心点GPS坐标和当前画布矩阵变换等参数作为设置中心点和缩放等级的方法的参数，使第三方地图做出适应性调整，从而与前端画布1重合，如图3所示。这样一来，第三方地图的操作就与前端画布1同步。请参考图4，用户可通过前端画布1与WEBGIS引擎进行交互，使用WEBGIS引擎提供的功能进行业务开发，前端画布1将用户的操作传递给第三方地图，用户操作前端画布1就如同操作第三方地图一样，前端画布1相对于用户来说是透明的，从而实现了第三方地图与WEBGIS引擎的无缝对接，实现将业务功能和地图功能解耦。

请参考图5，一种实施例中，基于WEBGIS的第三方地图对接装置还包括元素重绘单元5，元素重绘单元5用于当监听到视窗范围变化时会对地图进行元素重绘，以适应视窗范围的变化。一种实施例中，元素重绘单元5在进行元素重绘前，先判断当前元素的地理平面坐标是否在视窗可视范围内，若在视窗可视范围内则对该元素进行渲染，否则不对该元素进行渲染，如此可以提高系统的性能。

在视窗漫游的过程中，为保证元素位置准确，一般鼠标每移动1px(像素)都会进行元素重绘，这样虽然有较好的交互体验，但是也有明显的性能浪费，在需要绘制的元素量超过一万后卡顿尤为明显。针对这种情况，本申请提出了两种优化方法。第一种方法：元素重绘单元5不在鼠标移动时进行元素重绘，而是只在监听到鼠标松开事件时进行元素重绘，这样的话在每次视窗漫游时元素只会重绘一次，性能得到极大提升，但是牺牲了部分交互体验。第二种方法：采用节流算法的思想，预先设置合适的距离，鼠标每移动该预设距离时元素重绘单元5进行一次元素重绘，比如每移动100px进行一次元素重绘，这样保留了交互体验的同时也提升了部分性能，具体距离的大小可以根据项目实际情况进行选择。

下面对基于WEBGIS的第三方地图对接方法进行介绍。

请参考图6，一种实施例中，基于WEBGIS的第三方地图对接方法包括步骤101～105，下面具体说明。

步骤101：绘制WEBGIS引擎的前端画布。在具体的实施方式中，可以采用HTML和JavaScript技术来开发网页，则可以使用Canvas图形容器来绘制WEBGIS引擎的前端画布。具体的，通过Canvas API，运用基础图形学知识，在Canvas画布上面绘制点线面以及实现画布的平移缩放，前端画布中两个像素点之间的距离代表地理信息中的1米。用户可以通过前端画布与WEBGIS引擎进行交互，并通过长按鼠标并拖拽前端画布实现视窗漫游，通过滚动鼠标滚轮实现视窗缩放，其中视窗漫游是指对前端画布进行连续的平移，视窗漫游和视窗缩放统称为视窗范围变化。

在绘制前端画布时，可以将动态元素和静态元素分开绘制。动态元素如动画等，为了使人眼观察到流畅的画面，会保证以每秒最少十二帧的帧率进行更新，那就意味着Canvas每秒最少要重绘十二次。为了保证静态元素不跟随动态元素频繁更新，将动态元素和静态元素分开绘制，以减少系统运行负担。

步骤102：将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到前端画布上，以将第三方地图的元素投影到前端画布上。具体的，先在前端画布中以GPS(0，0)点为原点，以自西向东的赤道线为X轴，以自南向北的本初子午线为Y轴，绘制地理平面坐标系，如图2所示；然后通过Web Mercator投影方法将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标映射到前端画布上。

对于国内的第三方地图，由于国家安全规定，它们基本都使用了偏移加密算法，对标准GPS坐标进行了偏移，偏移加密算法主要有GCJ02和BD09。因此在将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标前要先确定第三方地图坐标系有没有偏移，如果有要确定是何种偏移，在对标准的GPS坐标进行对应算法的偏移后得到第三方地图的经纬度坐标，再通过Web Mercator投影方法将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标。例如高德地图是标准GPS坐标经GCJ02加密得到的，那么就需要先对标准GPS坐标进行GCJ02偏移得到高德地图的经纬度坐标，再通过Web Mercator投影方法将得到的高德地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标。又如百度地图是标准GPS坐标经过GCJ02加密后再将结果进行BD09加密得到的，那么就需要先对标准GPS坐标进行GCJ02偏移，将经GCJ02偏移得到的结果再进行BD09偏移得到百度地图的经纬度坐标，再通过Web Mercator投影方法将得到的百度地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标系的坐标。

对于国外的第三方地图，它们一般都不使用偏移加密算法，因此，可以通过WebMercator投影方法直接将标准的GPS坐标转换为地理平面坐标系的坐标。

将第三方地图的经纬度坐标转换为地理平面坐标映射到前端画布后，第三方地图上的元素在前端画布上就有了相应的位置，从而能够投影到前端画布上。

步骤103：将前端画布的层级设置于第三方地图之上。具体的，可以新建一个DIV容器，使用第三方地图自己的初始化方法将地图在新建的DIV容器中初始化，将DIV容器的z-index层级设置为1，前端画布的图形容器的z-index层级设置为2。由于前端画布的层级高于第三方地图，因此，用户在对网页进行操作时，直接操作的是前端画布。

步骤104：监听前端画布的视窗范围变化，捕获视窗范围变化参数。用户对前端画布进行操作，进行视窗漫游和视窗缩放时会使视窗范围发生变化，当监听到视窗范围变化时则向第三方地图抛出事件，事件中包括所捕获的视窗范围变化参数。在一种实施例中，视窗范围变化参数包括当前视窗地理范围、当前视窗缩放等级、当前视窗中心点GPS坐标和当前画布矩阵变换。

步骤105：调用第三方地图的视窗变化方法，向视窗变化方法传入视窗范围变化参数，使第三方地图做出适应性调整，从而与前端画布重合。具体的，可以调用第三方地图的设置中心点和缩放等级的方法，捕获步骤104中抛出的事件，将其中的当前视窗地理范围、当前视窗缩放等级、当前视窗中心点GPS坐标和当前画布矩阵变换等参数作为设置中心点和缩放等级的方法的参数，使第三方地图做出适应性调整，从而与前端画布重合，如图3所示。这样一来，第三方地图的操作就与前端画布同步。请参考图4，用户可通过前端画布与WEBGIS引擎进行交互，使用WEBGIS引擎提供的功能进行业务开发，前端画布将用户的操作传递给第三方地图，用户操作前端画布就如同操作第三方地图一样，前端画布相对于用户来说是透明的，从而实现了第三方地图与WEBGIS引擎的无缝对接，实现将业务功能和地图功能解耦。

当监听到视窗范围变化时会对地图进行元素重绘，以适应视窗范围的变化。一种实施例中，在进行元素重绘前，先判断当前元素的地理平面坐标是否在视窗可视范围内，若在视窗可视范围内则对该元素进行渲染，否则不对该元素进行渲染，如此可以提高系统的性能。

在视窗漫游的过程中，为保证元素位置准确，一般鼠标每移动1px(像素)都会进行元素重绘，这样虽然有较好的交互体验，但是也有明显的性能浪费，在需要绘制的元素量超过一万后卡顿尤为明显。针对这种情况，本申请提出了两种优化方法。第一种方法：不在鼠标移动时进行元素重绘，而是只在监听到鼠标松开事件时进行元素重绘，这样的话在每次视窗漫游时元素只会重绘一次，性能得到极大提升，但是牺牲了部分交互体验。第二种方法：采用节流算法的思想，预先设置合适的距离，鼠标每移动该预设距离时进行一次元素重绘，比如每移动100px进行一次元素重绘，这样保留了交互体验的同时也提升了部分性能，具体距离的大小可以根据项目实际情况进行选择。

依据上述实施例的基于WEBGIS的第三方地图对接装置和方法，通过前端画布作为第三方地图和WEBGIS引擎的桥梁，使得用户操作前端画布就如同操作第三方地图一样，前端画布相对于用户来说是透明的，从而实现了第三方地图与WEBGIS引擎的无缝对接，实现将业务功能和地图功能解耦，可以不依赖第三方地图的API进行业务功能开发，使系统具有更强的可移植性；开发人员在进行业务开发时不需要关注地图选型，也不需要去预研地图的API，提高了开发效率；现场交付人员可以根据客户要求快速切换客户想要的地图，提高了客户满意度。

请参考图7，本申请提供的WEBGIS引擎支持的功能包括地图的平移缩放、矢量元素的绘制、地图事件的捕获、海量点位聚合、动画、标注、图层选择、测距测面、图形编辑、热力图、空间插值、静态切片加载等。引擎还内置了如下算法：

1、叠盖冲突检测算法，如需对比较密集的元素添加标注时使用该算法，可以提升系统性能并有较好的用户体验，其效果如图8所示。

2、RGBA通道热力图算法，该算法对海量点位转换为热力图的性能提升较为明显，例如在景区人流量热力图呈现方面表现较好，其效果如图9所示。

3、两种空间插值算法：Kriging插值和IDW插值，常用于将离散点的测量数据转换为连续的数据曲面，可以通过一些已知的点位数据去推测空间内其他点位的分布趋势，Kriging插值的效果如图10所示，IDW插值的效果如图11所示。

本文参照了各种示范实施例进行说明。然而，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本文范围的情况下，可以对示范性实施例做出改变和修正。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的组件，可以根据特定的应用或考虑与系统的操作相关联的任何数量的成本函数以不同的方式实现(例如一个或多个步骤可以被删除、修改或结合到其他步骤中)。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。另外，如本领域技术人员所理解的，本文的原理可以反映在计算机可读存储介质上的计算机程序产品中，该可读存储介质预装有计算机可读程序代码。任何有形的、非暂时性的计算机可读存储介质皆可被使用，包括磁存储设备(硬盘、软盘等)、光学存储设备(CD至ROM、DVD、Blu Ray盘等)、闪存和/或诸如此类。这些计算机程序指令可被加载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备上以形成机器，使得这些在计算机上或其他可编程数据处理装置上执行的指令可以生成实现指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定的方式运行，这样存储在计算机可读存储器中的指令就可以形成一件制造品，包括实现指定功能的实现装置。计算机程序指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，从而在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生一个计算机实现的进程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令可以提供用于实现指定功能的步骤。

虽然在各种实施例中已经示出了本文的原理，但是许多特别适用于特定环境和操作要求的结构、布置、比例、元件、材料和部件的修改可以在不脱离本披露的原则和范围内使用。以上修改和其他改变或修正将被包含在本文的范围之内。

前述具体说明已参照各种实施例进行了描述。然而，本领域技术人员将认识到，可以在不脱离本披露的范围的情况下进行各种修正和改变。因此，对于本披露的考虑将是说明性的而非限制性的意义上的，并且所有这些修改都将被包含在其范围内。同样，有关于各种实施例的优点、其他优点和问题的解决方案已如上所述。然而，益处、优点、问题的解决方案以及任何能产生这些的要素，或使其变得更明确的解决方案都不应被解释为关键的、必需的或必要的。本文中所用的术语“包括”和其任何其他变体，皆属于非排他性包含，这样包括要素列表的过程、方法、文章或设备不仅包括这些要素，还包括未明确列出的或不属于该过程、方法、系统、文章或设备的其他要素。此外，本文中所使用的术语“耦合”和其任何其他变体都是指物理连接、电连接、磁连接、光连接、通信连接、功能连接和/或任何其他连接。

具有本领域技术的人将认识到，在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节进行许多改变。因此，本发明的范围应仅由权利要求确定。