Выжать максимум из Leaflet: создаём интерактивную карту на 200 тысяч объектов

Итак, мы создаем веб-приложение на React для кадастрового учета с детальным отображением 200 000 объектов и их границ на карте.

1. не теряем производительность, чтобы чтобы все было плавно и глаз не дергался;
2. сохраняем интерактивность: нужно выделять объекты, отображать информацию о выбранном объекте, вносить изменения и добавлять новые объекты с привязкой к существующим границам, включать и выключать слои. В общем, полный фарш на клиентской стороне разработки.

По дороге:

И еще одна деталь. Раньше команда не работала с картами. На старте мы знакомимся со всем «ассортиментом» технологий и уже начинаем подозревать, что простого решения не будет. Так и оказалось.

За основу взяли одну из самых популярных опенсорсных библиотек Leaflet и ее версию для React.

Начинаем работать с библиотекой react-leaflet и обнаруживаем, что недавно выкатили стабильную третью версию. Многие нетиповые плагины здесь уже не работают, а значит переписывать их придется самим. Это время. Но есть подозрения, что новая версия лучше старой. Поэтому мы продолжаем.

Разобравшись с новыми расширениями, выгружаем в react-leaflet первые порции данных. Обычно в примерах библиотек максимальное увеличение, где все красиво и плавно, — это страны мира. А когда хочешь отобразить несколько тысяч участков или домов, все уже не так радужно.

И что получается у нас? На тысячах все летает, пробуем 50 тысяч — лежит. Вспоминаем о своих 200 тысячах и идем копать дальше.

import { MapContainer, TileLayer, GeoJSON } from "react-leaflet";
import geoJSONData from "./geoJSON";
import "leaflet/dist/leaflet.css";
import "./styles.css";

export default function App() {
 const position = [55.706415, 37.426097];

 return (
<MapContainer className="map-container" center={position} zoom={16}>
     <TileLayer
       attribution='&copy; <a href="http://osm.org/copyright">OpenStreetMap</a> contributors'
       url="https://{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png"
     />
     <GeoJSON data={geoJSONData} /> // В data грузим весь объем данных
   </MapContainer>);
}

Находим проблему в отображении в формата svg. Они забивают DOM-дерево и тормозят браузер. После исследования решаем уходить на элемент canvas, который как раз придумали для эффективной отрисовки графики в браузере. Здесь процесс вычисления переносится на GPU. А мы выдыхаем: скорость отображения выросла и устраивает нас.

<MapContainer
     className="map-container"
     preferCanvas // рендерит объекты с помощью <canvas>
 
     center={position}
     zoom={16}
   >
     <TileLayer
       attribution='&copy; <a href="http://osm.org/copyright">OpenStreetMap</a> contributors'
       url="https://{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png"
     />
     <GeoJSON data={geoJSONData} />
   </MapContainer>

Но получать 200 тысяч объектов одним куском – все равно идея не очень, потому что весит он ~ 60 Мб.

Для передачи географических структур мы остановились на формате обмена данными GeoJSON. Формат для нас мог быть идеальным, если бы не слишком много кода для одного объекта.

Структура geoJSON

{
 "type": "FeatureCollection",
 "features": [
   { // Данные одного объекта
     "type": "Feature",
     "properties": {
       "shape": "Polygon",
       "name": "My Layer",
       "category": "default"
     },
     "geometry": {
       "type": "Polygon",
       "coordinates": [
         [
           [37.425533, 55.70643],
           [37.425877, 55.706345],
           [37.425957, 55.706445],
           [37.425635, 55.706535],
           [37.425533, 55.70643]
         ]
       ]
     },
     "id": "243256"
   },
   {...},
   {...},
 ]
}

Для большого приближения, когда в зону видимости попадает мало объектов, это не проблема. Нам же для отображения всех 200 тысяч одновременно приходится тянуть слишком большой объем данных. Если такой задачи нет, можно уменьшать количество точек (упрощать объекты) и отключать те, что не видно из-за расстояния. Это сократит объем данных.

А мы снова ищем другой путь.

Дословно это “ограничивающая рамка” (обычно сокращается до bbox). Если просто – это границы области видимости карты. С этим подходом мы грузим и отображаем только те данные, которые попадают в область видимости.

В момент перемещения отлавливаем границы карты.

 map.getBounds();

Как это работает?

На бэк отправляем координаты крайних точек области видимости и обратно получаем данные по этим координатам.

Часть проблемы мы решили. Но дальше 15-го увеличения в область видимости попадает уже много объектов, а их передача занимает все больше времени. А это значит, что мы продолжаем поиск альтернативных вариантов…

Это современный подход в отображении карт c помощью векторных фрагментов в формате pbf. Приходящие объекты можно сделать индивидуальными на клиентской стороне, включая цвет границ и заливку.

Pbf vector tile отображаем с помощью плагина Leaflet Vector Grid. По умолчанию он выдает svg, но мы переходим на сanvas, с которым решили работать раньше. И (ура!) скорость работы клиент-сервер с этим решением нас устраивает.

export default function App() {
 const position = [55.706415, 37.426097];
 
 const options = {
   type: 'protobuf',
   rendererFactory: L.canvas.tile, // рендерит тайлы с помощью <canvas>
   url: 'https://free-{s}.tilehosting.com/data/v3/{z}/{x}/{y}.pbf.pict?key={key}'
   vectorTileLayerStyles: { ... },
   subdomains: 'abcd',
   key: 'abcdefghi01234567890'
 };
 
 return (
   <MapContainer
   className="map-container"
   preferCanvas
   center={position}
   zoom={16}
   >
     <TileLayer
       attribution='&copy; <a href="http://osm.org/copyright">OpenStreetMap</a> contributors'
       url="https://{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png"
     />
     <VectorGrid {...options} />
     <GeoJSON data={geoJSONData} />
   </MapContainer>
 );
}

У PBF Vector Grid появились проблемы с обработкой событий. Нажатие по нужному объекту не распознавались или распознавались на слое, который наложился последним.

Слоев у нас много, а объекты находятся внутри других: внешних границ кварталов, земельных участков. Наши ключевые задачи – дать привязаться к существующим границам, стилизовать объекты и обработать события. PBF Vector Grid слой не дает нам реализовать их полностью. Поэтому продолжаем работать с GeoJSON и bBox.

Для добавления новых объектов с привязкой к существующим границам используем бесплатную версию библиотеки leaflet geoman. У нее есть фича «примагничивать» точки к существующим границам объектов. Если зажать Alt, примагничивание отключается.

export default function Geoman() {
 const map = useMap();
 
 map.pm.addControls();
 
  map.pm.setGlobalOptions({
   snapDistance: 15, // Устанавливаем расстояние примагничивания
 });
 
 return null;
}

Так мы добились точного позиционирования курсора и 100% совмещения границ при отрисовке смежных объектов.