【Qt-地图】在QGC插入BING、高德、百度地图所需相关知识（一）

在实现插入地图资源之前，先了解一下相关的知识

1、Cesium

Cesium是AGI公司计算机图形开发小组与2011年研发的三维地球和地图可视化开源JavaScript库，Cesium一词来源于化学元素铯，铯是制造原子钟的关键元素，研发小组通过命名强调Cesium产品精益求精，专注时间数据可视化。Cesium为三维GIS提供了一个高效的数据可视化平台。即：
（1）Cesium是一个跨平台、跨浏览器的展示三维地球和地图的JavaScript库
（2）Cesium使用WebGL来进行硬件加速图形，使用时不需要任何插件支持。
（3）Cesium是基于Apache2.0许可的开源程序，可以免费用于商业和非商业用途。

主要的功能有：
（1）使用3d tiles格式流式加载各种不同的3d数据，包含倾斜摄影模型、三维建筑物、CAD和BIM的外部和内部，点云数据。并支持样式配置和用户交互操作。
（2）全球高精度地形数据可视化，支持地形夸张效果、以及可编程实现的等高线和坡度分析效果。
（3）支持多种资源的图像图层，包括WMS，TMS，WMTS以及时序图像。图像支持透明度叠加、亮度、对比度、GAMMA、色调、饱和度都可以动态调整。支持图像的卷帘对比。
（4）支持标准的矢量格式KML、GeoJSON、TopoJSON、以及矢量的贴地效果。
（5）三维模型支持gltf2.0标准的PRB材质、动画、蒙皮和变形效果。贴地以及高亮效果。
（6）使用CZML支持动态时序数据的展示。
（7）支持各种几何体：点、线、面、标注、公告牌、立方体、球体、椭圆体、圆柱体、走廊、管径、墙体。
（8）可视化效果包括：基于太阳位置的阴影、自身阴影、柔和阴影。
（9）支持大气、雾、太阳、阳光、月亮、星星、水面。
（10）粒子特效：烟、火、火花。
（11）地形、模型、3d tiles模型的面裁剪。
（12）对象点选和地形点选。
（13）支持鼠标和触摸操作的缩放、渲染、惯性平移、飞行、任意视角、地形碰撞检测。
（14）支持3d地球、2d地图、2.5d哥伦布模式。3d视图可以使用透视和正视两种投影方式。
支持点、标注、公告牌的聚集效果。

2、瓦片地图图片

两个术语：

• quadkey ——三维地图加载瓦片地图图片的键值，在请求url中可以看到；
• TileXY——瓦片地图图片在整个地图中的坐标，也用作该瓦片图的存储目录；

分片原理

以Cesium默认加载的bing maps tile system为例。其地图以一种四叉树的方式进行存储和加载。每当放大地图时，会根据放大层级以及当前区域加载对应子层级的地图图片，在浏览器进行拼接展示。

官方给的示意图如下：

         

 图中每个区域的红色的数字编码，可以记做TileXY。

QGC的地图在国内某些地方，只能bing可用，其他都不能使用。而bing卫星图也没有道路和标签信息，且bing和谷歌在台湾标识处理上都不正确。

瓦片地图（切片地图）源于一种大地图解决方案，针对一整块非常大的地图进行切片，分成很多相同大小的地图，在用户访问的时候，再一块一块小地图加载，拼接在一起，从而还原成一整块大的地图，如果要提高Web地图的访问速度，使用瓦片地图是非常有效的方法。

瓦片地图采用的是金字塔模型，是一种多分辨率层次模型，从瓦片金字塔的底层到顶层，比例尺越来越小，分辨率越来越低，但是表示的地理范围不变。瓦片地图通常都带有一个级别、行与列编号方案，以便将来自多个瓦片地图服务的瓦片放置到正确的位置。

高德地图使用的是GCJ-02坐标系，也称火星坐标系，由中国国家测绘局在02年发布，是在GPS坐标（WGS-84坐标系）基础上经加密后而来，也就是增加了非线性的偏移，让你摸不准真实位置，为了国家安全，国内地图服务商都需要使用GCJ-02坐标系。

WGS-84坐标系是国际通用的标准，EPSG编号为EPSG:4326，通常GPS设备获取到的原始经纬度和国外的地图厂商使用的都是WGS-84坐标系。

这两种坐标系都是地理坐标系，球面坐标，单位为度，这种坐标方便在地球上定位，但是不方便展示和进行面积距离计算，我们印象中的地图都是平面的，所以就有了另外一种平面坐标系，平面坐标系是通过投影的方式从地理坐标系中转换过来，所以也称为投影坐标系，通常单位为米，投影坐标系根据投影方式的不同存在多种，在Web开发的场景里通常使用的是Web墨卡托投影，编号为EPSG:3857，它基于墨卡托投影，把WGS-84坐标系投影成正方形

墨卡托投影（Mercator）

• 又称正轴等角圆柱投影。

• 投影方法：假设地球被围在一个中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出来的地图。

• 墨卡托投影没有角度变形，由每一点向个方向的长度比相等，它的经纬线都是平行直线，且相交成直角，经线间隔相等，纬线间隔从标准纬线向两级逐渐增大。

• 墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显，但标准纬线无变形，从标准纬线向两级变形逐渐增大，但因为它具有各个方向均等扩大的特性，保持了方向和相互位置关系的正确。

 

3、瓦片地图图片的URL格式

Bing Maps的瓦片地图图片的URL的格式为: 

 http://ecn.t{0}.tiles.virtualearth.net/tiles/{1}{2}.png? g={4}

参数解释

参数	解释	说明
{0}	代表Bing Maps的服务器，平衡负载	现在看来取值可以是0~7，也就是8台服务器
{1}	地图类型	卫星地图：a；普通地图：r；混合地图：h
{2}	瓦片地图图片键值（quadkey ）	通过对应地图区域的位置、显示尺度等计算而来
{3}	地图图片类型	取值为png | jpeg | jpg
{4}	地图版本

在给定level下，把行号Y和列号X转换为2进制，然后行列交叉存储，再转换为4进制，即得到了相应的quadkey。譬如Level 3的第6行第4列的Tile计算：tileY = 5 = 101 ，tileX = 3 = 011；quadkey = 100111 = 213（4进制） = “213”。反过来计算就是quadkey到TileXY的转换。根据此方法，就很容易写quadkey到TileXY之间的转换代码。

注：比较可行的方案是根据url规则，将需要的地图瓦片数据批量下载到本地服务器，并根据quadkey和TileXY的映射关系配置路由，cesium的地图源的请求改成从本地服务器获取。当前有对应脚本工具对瓦片数据进行批量下载，唯一问题是数据量有些大。中国范围内如果地图缩放支持到16级的卫星地图影像，中国的地图数据有图片约1.17亿张。

所以如果使用此方案，需要：

1、根据我们实际需要下载对应区域、对应缩放层级的瓦片数据，如国外区域只下载部分层级，国内下载到16级，避免用到的数据占用太大；

2、有足够空间、有服务器存放瓦片数据，同时在此服务器上部署Maps服务，并配置好请求路由映射；

3、修改cesium对应的配置，改成三维地图图片加载走自己部署的Maps服务器，对应Viewer初始化时候配置imageryProvider参数。