Rasteri- ja vektorikarttatasojen suorituskykyvertailu verkkokarttasovelluksessa

Abstract

Useimmissa verkkokarttasovelluksissa karttatasot ladataan käyttöliittymälle PNG-kuvaformaatissa olevina rasteritiilinä. Tällöin kuvatiedostot prosessoidaan palvelimella ja selaimessa ajettava asiakassovellus renderöi ne kartalle sellaisenaan. Vaihtoehtoisesti paikkatietokohteet voidaan tuoda käyttöliittymälle vektoritiilinä, jolloin näkymän prosessointi on enemmän asiakassovelluksen vastuulla. Tämä asettaa rasteriformaatin käyttöä enemmän vaatimuksia esimerkiksi kartan selaamiseen käytettävälle laitteelle, verkkoyhteyden kaistanleveydelle sekä karttaohjelmiston toteutukseen käytetyille tekniikoille.

Tässä kokeellisessa tapaustutkimuksessa suoritettiin suorituskykytestaus kahdelle rasteri- ja kahdelle vektoritiilitoteutukselle. Vektoritiilitoteutuksista toinen oli GeoJSON- ja toinen Mapbox Vector Tile- eli MVT-formaatissa. Testauksen aikana mitattiin käytön aikana ladatun datan määrää, karttanäkymien ja yksittäisten tiilien latautumisnopeutta sekä tiilien generoimiseen kulunutta aikaa. Testaus suoritettiin kahdella eri tiedonsiirtonopeudella.

Tulosten perusteella rasteritiilet latautuivat vektoritiiliä nopeammin molemmilla tiedonsiirtonopeuksilla. Käytetyllä dataformaatilla puolestaan oli suuri vaikutus vektoritiilien suoriutumiseen. GeoJSON-formaatissa olevat tiilet olivat kooltaan suurimpia ja hitaimpia ladata. MVT-formaatissa olevat tiilet olivat kooltaan keskimäärin pienimpiä, minkä lisäksi ne generoituivat nopeiten. MVT-formaatissa olevien tiilien kokojakauma oli kuitenkin rasteri-tiiliä suurempi, minkä lisäksi MVT-formaatissa olevat tiilet olivat hitaampia renderöidä kartalle.

Most Web maps are rendered using raster tiles in PNG image format. Images are processed on the server side and only displayed by the client. Alternatively servers can publish feature data as vector tiles and let clients take care of data visualization. Client side processing places more demands on bandwidth and performance of devices used to browse maps, as well as on techniques used to implement Web map applications.

In this experimental case study a performance test was conducted on two implementations utilizing raster tiles and two utilizing vector tiles. One of the vector tile implementations published tiles in GeoJSON and the other in Mapbox Vector Tile (MVT) format. Amount of loaded data, loading time and tile generation time were measured during testing. Testing was conducted with two different Internet connection speeds.

According to the results, raster tiles were faster to load than vector tiles on both Internet connections, and used data format had big impact on vector tile performance. Tiles in GeoJSON format we larger and slower to load than tiles in all other tested implementations. On the other hand, vector tiles in MVT format were smaller on average than tiles in raster format. They were also fastest to generate. However, size range of vector tiles in MVT for-mat was larger when compared to raster tiles. They were also slower to render on map.