第01章-SharpMap概述与入门

第01章：SharpMap 概述与入门

1.1 SharpMap 简介

SharpMap 是一个功能强大的开源 .NET GIS 库，专为桌面和 Web 应用程序提供易于使用的地图渲染和空间数据处理功能。它是 .NET 平台上最流行的开源 GIS 解决方案之一，特别适合需要快速构建地图应用的开发者。

1.1.1 项目背景

SharpMap 项目最初由 Morten Nielsen 创建，自 2004 年以来一直在持续开发和维护。该项目托管在 GitHub 上，拥有活跃的开发者社区。

项目地址：https://github.com/SharpMap/SharpMap

SharpMap 的设计目标是提供一个简单、高效、可扩展的地图库，让开发者能够快速实现地图显示、空间数据访问和基本的空间分析功能。

1.1.2 核心特性

SharpMap 提供以下核心特性：

多格式数据支持
- 支持 ESRI Shapefile 格式
- 支持 PostGIS 空间数据库
- 支持 GeoJSON、KML、GML 等格式
- 支持 Oracle Spatial、SQL Server Spatial
- 支持 Spatialite 轻量级空间数据库
- 通过 OGR 支持更多数据格式
地图渲染
- 高质量的矢量图层渲染
- 栅格图层支持（通过 GDAL 扩展）
- 瓦片图层支持（通过 BruTile 集成）
- 动态标注和标签渲染
- 主题渲染和符号化
图层系统
- VectorLayer（矢量图层）
- LabelLayer（标注图层）
- TileLayer（瓦片图层）
- GdalRasterLayer（栅格图层）
- WmsLayer（WMS 服务图层）
空间查询
- 空间范围查询
- 属性过滤查询
- 点击查询和要素选择
- 空间关系判断
样式系统
- 简单样式定义
- 主题渲染（基于属性值）
- 唯一值渲染
- 分级渲染
- 自定义符号
坐标转换
- 支持 ProjNet 坐标转换库
- 支持 DotSpatial Projections
- 支持动态投影转换
UI 控件
- WinForms MapBox 控件
- WPF 地图控件支持
- 交互式地图工具

1.1.3 应用场景

SharpMap 广泛应用于以下场景：

桌面 GIS 应用：地图浏览、数据编辑、空间分析
Web GIS 服务：地图图片生成、WMS 服务
数据可视化：专题地图、统计地图
位置服务：定位展示、轨迹显示
资产管理：设备分布图、管网管理
应急指挥：事件标注、资源调度

1.1.4 技术架构概览

SharpMap 采用分层架构设计：

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     UI 层（UI Layer）                        │
│   ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐        │
│   │   MapBox    │  │  MapImage   │  │  WPF Map    │        │
│   │  (WinForms) │  │  (WinForms) │  │   Control   │        │
│   └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    核心层（Core Layer）                       │
│   ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐        │
│   │     Map     │  │   Layers    │  │   Styles    │        │
│   │   (地图)    │  │   (图层)    │  │   (样式)    │        │
│   └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                  数据层（Data Layer）                         │
│   ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐        │
│   │  Providers  │  │ Converters  │  │  Geometry   │        │
│   │ (数据提供者)│  │  (格式转换) │  │   (几何)    │        │
│   └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                 扩展层（Extensions Layer）                    │
│   ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐        │
│   │    GDAL     │  │   BruTile   │  │   ProjNet   │        │
│   │  (栅格支持) │  │  (瓦片支持) │  │  (坐标转换) │        │
│   └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────┘        │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

1.2 SharpMap 项目生态

SharpMap 项目生态包括核心库和多个扩展库，形成完整的 GIS 解决方案。

1.2.1 核心库

SharpMap（核心库）

NuGet 包：SharpMap
功能：提供核心地图对象、图层、样式和渲染功能
当前版本：1.2.0

# 安装核心库
Install-Package SharpMap

SharpMap.UI

NuGet 包：SharpMap.UI
功能：提供 WinForms 地图控件（MapBox、MapImage）

Install-Package SharpMap.UI

1.2.2 扩展库

SharpMap.Extensions

NuGet 包：SharpMap.Extensions
功能：
- GDAL 栅格图层支持
- 更多数据提供者
- 扩展功能

Install-Package SharpMap.Extensions

SharpMap.Layers.BruTile

NuGet 包：SharpMap.Layers.BruTile
功能：
- 支持在线瓦片地图
- OpenStreetMap、Bing Maps 等
- 自定义瓦片源

Install-Package SharpMap.Layers.BruTile

1.2.3 相关依赖库

NetTopologySuite (NTS)

SharpMap 使用 NetTopologySuite 作为几何核心库：

提供几何对象模型
空间关系计算
几何运算

ProjNet

用于坐标系统和投影转换：

支持多种坐标系统定义
坐标转换功能

BruTile

用于瓦片地图支持：

瓦片源管理
瓦片缓存
多种在线地图服务支持

1.2.4 项目依赖关系

SharpMap
├── NetTopologySuite
│   └── NetTopologySuite.Features
├── Common.Logging
└── System.Drawing.Common

SharpMap.UI
├── SharpMap
└── System.Windows.Forms

SharpMap.Extensions
├── SharpMap
├── GDAL/OGR
└── Additional Providers

SharpMap.Layers.BruTile
├── SharpMap
├── BruTile
└── BruTile.Desktop

1.3 安装与配置

1.3.1 环境要求

.NET Framework：4.6.1 或更高版本
.NET Core/.NET 5+：部分功能支持
操作系统：Windows（UI 控件）、Linux/macOS（服务端渲染）
开发工具：
- Visual Studio 2019/2022
- JetBrains Rider
- Visual Studio Code

1.3.2 使用 NuGet 安装

通过 Package Manager Console 安装：

# 安装核心库
Install-Package SharpMap

# 安装 UI 控件（WinForms）
Install-Package SharpMap.UI

# 安装扩展库（可选）
Install-Package SharpMap.Extensions

# 安装瓦片图层支持（可选）
Install-Package SharpMap.Layers.BruTile

通过 .NET CLI 安装：

dotnet add package SharpMap
dotnet add package SharpMap.UI
dotnet add package SharpMap.Extensions
dotnet add package SharpMap.Layers.BruTile

通过 PackageReference 添加：

<ItemGroup>
    <PackageReference Include="SharpMap" Version="1.2.0" />
    <PackageReference Include="SharpMap.UI" Version="1.2.0" />
    <PackageReference Include="SharpMap.Extensions" Version="1.2.0" />
    <PackageReference Include="SharpMap.Layers.BruTile" Version="1.2.0" />
</ItemGroup>

1.3.3 手动安装

如果需要使用最新的开发版本，可以从 GitHub 下载源码编译：

# 克隆仓库
git clone https://github.com/SharpMap/SharpMap.git

# 切换到开发分支
cd SharpMap
git checkout develop

# 编译解决方案
dotnet build SharpMap.sln

1.3.4 验证安装

创建一个简单的控制台应用来验证安装：

using System;
using System.Drawing;
using SharpMap;
using SharpMap.Layers;
using SharpMap.Data.Providers;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建地图对象
        var map = new Map(new Size(800, 600));
        
        // 设置背景色
        map.BackColor = Color.White;
        
        Console.WriteLine($"SharpMap 版本验证成功！");
        Console.WriteLine($"地图大小: {map.Size.Width} x {map.Size.Height}");
        Console.WriteLine($"背景颜色: {map.BackColor}");
        Console.WriteLine($"图层数量: {map.Layers.Count}");
    }
}

1.4 基本概念

1.4.1 Map 对象

Map 是 SharpMap 的核心类，代表一个完整的地图对象：

using SharpMap;
using System.Drawing;

// 创建地图对象
var map = new Map(new Size(800, 600));

// 主要属性
map.BackColor = Color.LightBlue;      // 背景颜色
map.SRID = 4326;                       // 空间参考 ID
map.MinimumZoom = 0.1;                 // 最小缩放比例
map.MaximumZoom = 100000;              // 最大缩放比例

// 图层集合
map.Layers.Add(vectorLayer);           // 添加图层
map.BackgroundLayer.Add(tileLayer);    // 添加背景图层

// 渲染地图
Image mapImage = map.GetMap();

1.4.2 图层（Layer）

SharpMap 支持多种图层类型：

// 1. 矢量图层
var vectorLayer = new VectorLayer("States");
vectorLayer.DataSource = new ShapeFile("states.shp");

// 2. 标注图层
var labelLayer = new LabelLayer("State Labels");
labelLayer.DataSource = vectorLayer.DataSource;
labelLayer.LabelColumn = "STATE_NAME";

// 3. 瓦片图层（需要 BruTile 扩展）
var tileLayer = new TileLayer(tileSource, "OSM");

// 4. 栅格图层（需要 Extensions）
var rasterLayer = new GdalRasterLayer("Raster", "image.tif");

1.4.3 数据提供者（Provider）

数据提供者负责从数据源读取空间数据：

// Shapefile 提供者
var shpProvider = new ShapeFile("data.shp", true);

// PostGIS 提供者
var pgProvider = new PostGIS(connectionString, "tablename", "geom", "gid");

// OGR 提供者（支持多种格式）
var ogrProvider = new Ogr("data.geojson");

// WMS 提供者
var wmsProvider = new WmsClient("http://wms-service-url");

1.4.4 样式（Style）

样式控制图层的可视化效果：

using SharpMap.Styles;
using System.Drawing;

// 矢量样式
var style = new VectorStyle
{
    Fill = new SolidBrush(Color.LightGreen),
    Outline = new Pen(Color.DarkGreen, 1),
    EnableOutline = true
};

// 线样式
var lineStyle = new VectorStyle
{
    Line = new Pen(Color.Blue, 2)
};

// 点样式
var pointStyle = new VectorStyle
{
    PointColor = Brushes.Red,
    PointSize = 10
};

// 应用样式到图层
vectorLayer.Style = style;

1.4.5 坐标系统

SharpMap 使用 SRID（空间参考标识符）标识坐标系统：

// 常用 SRID
// 4326 - WGS84 经纬度
// 3857 - Web Mercator
// 4490 - CGCS2000

// 设置地图坐标系
map.SRID = 4326;

// 设置坐标转换
var ctFactory = new ProjNet.CoordinateSystems.Transformations
    .CoordinateTransformationFactory();
var csFactory = new ProjNet.CoordinateSystems.CoordinateSystemFactory();

// 定义源和目标坐标系
var sourceCS = csFactory.CreateFromWkt(wgs84Wkt);
var targetCS = csFactory.CreateFromWkt(webMercatorWkt);

// 创建转换
var transform = ctFactory.CreateFromCoordinateSystems(sourceCS, targetCS);
vectorLayer.CoordinateTransformation = transform;

1.5 快速开始示例

1.5.1 创建简单地图

using System;
using System.Drawing;
using SharpMap;
using SharpMap.Layers;
using SharpMap.Data.Providers;
using SharpMap.Styles;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 1. 创建地图
        var map = new Map(new Size(800, 600));
        map.BackColor = Color.White;
        
        // 2. 创建矢量图层
        var layer = new VectorLayer("Countries");
        layer.DataSource = new ShapeFile("countries.shp", true);
        
        // 3. 设置样式
        layer.Style = new VectorStyle
        {
            Fill = new SolidBrush(Color.LightYellow),
            Outline = new Pen(Color.Black, 1),
            EnableOutline = true
        };
        
        // 4. 添加图层到地图
        map.Layers.Add(layer);
        
        // 5. 缩放到全图
        map.ZoomToExtents();
        
        // 6. 渲染并保存
        var image = map.GetMap();
        image.Save("output.png");
        
        Console.WriteLine("地图已保存到 output.png");
    }
}

1.5.2 添加多个图层

using System.Drawing;
using SharpMap;
using SharpMap.Layers;
using SharpMap.Data.Providers;
using SharpMap.Styles;

// 创建地图
var map = new Map(new Size(1024, 768));
map.BackColor = Color.LightBlue;

// 添加面图层（底图）
var polygonLayer = new VectorLayer("Countries");
polygonLayer.DataSource = new ShapeFile("countries.shp", true);
polygonLayer.Style = new VectorStyle
{
    Fill = new SolidBrush(Color.FromArgb(200, 144, 238, 144)),
    Outline = new Pen(Color.DarkGreen, 1),
    EnableOutline = true
};

// 添加线图层（道路）
var lineLayer = new VectorLayer("Roads");
lineLayer.DataSource = new ShapeFile("roads.shp", true);
lineLayer.Style = new VectorStyle
{
    Line = new Pen(Color.Gray, 2)
};

// 添加点图层（城市）
var pointLayer = new VectorLayer("Cities");
pointLayer.DataSource = new ShapeFile("cities.shp", true);
pointLayer.Style = new VectorStyle
{
    PointColor = Brushes.Red,
    PointSize = 8
};

// 按顺序添加图层（先添加的在底部）
map.Layers.Add(polygonLayer);
map.Layers.Add(lineLayer);
map.Layers.Add(pointLayer);

// 缩放到全图并渲染
map.ZoomToExtents();
var image = map.GetMap();
image.Save("multi_layers.png");

1.5.3 添加标注

using System.Drawing;
using SharpMap;
using SharpMap.Layers;
using SharpMap.Data.Providers;
using SharpMap.Styles;

var map = new Map(new Size(800, 600));

// 添加矢量图层
var vectorLayer = new VectorLayer("States");
vectorLayer.DataSource = new ShapeFile("states.shp", true);
vectorLayer.Style = new VectorStyle
{
    Fill = new SolidBrush(Color.LightGreen),
    Outline = new Pen(Color.DarkGreen, 1),
    EnableOutline = true
};

// 创建标注图层
var labelLayer = new LabelLayer("State Labels");
labelLayer.DataSource = vectorLayer.DataSource;
labelLayer.LabelColumn = "STATE_NAME";  // 标注字段
labelLayer.Style = new LabelStyle
{
    Font = new Font("Arial", 10, FontStyle.Bold),
    ForeColor = Color.Black,
    BackColor = new SolidBrush(Color.FromArgb(150, 255, 255, 255)),
    HorizontalAlignment = LabelStyle.HorizontalAlignmentEnum.Center,
    VerticalAlignment = LabelStyle.VerticalAlignmentEnum.Middle
};
labelLayer.Enabled = true;

// 添加图层
map.Layers.Add(vectorLayer);
map.Layers.Add(labelLayer);

map.ZoomToExtents();
var image = map.GetMap();
image.Save("labeled_map.png");

1.5.4 主题渲染

using System.Drawing;
using SharpMap;
using SharpMap.Layers;
using SharpMap.Data.Providers;
using SharpMap.Styles;
using SharpMap.Rendering.Thematics;

var map = new Map(new Size(800, 600));

// 创建矢量图层
var layer = new VectorLayer("States");
layer.DataSource = new ShapeFile("states.shp", true);

// 创建唯一值主题
var theme = new UniqueValuesTheme<string>("REGION", 
    new VectorStyle { Fill = new SolidBrush(Color.Gray) });

// 添加不同区域的样式
theme.AddStyle("Northeast", new VectorStyle 
{ 
    Fill = new SolidBrush(Color.LightBlue),
    Outline = new Pen(Color.Blue, 1),
    EnableOutline = true
});
theme.AddStyle("Southeast", new VectorStyle 
{ 
    Fill = new SolidBrush(Color.LightGreen),
    Outline = new Pen(Color.Green, 1),
    EnableOutline = true
});
theme.AddStyle("Midwest", new VectorStyle 
{ 
    Fill = new SolidBrush(Color.LightYellow),
    Outline = new Pen(Color.Orange, 1),
    EnableOutline = true
});
theme.AddStyle("West", new VectorStyle 
{ 
    Fill = new SolidBrush(Color.LightPink),
    Outline = new Pen(Color.Red, 1),
    EnableOutline = true
});

// 应用主题
layer.Theme = theme;

map.Layers.Add(layer);
map.ZoomToExtents();
var image = map.GetMap();
image.Save("themed_map.png");

1.6 与其他 GIS 库的对比

1.6.1 SharpMap vs GeoTools

特性	SharpMap	GeoTools
语言	C# (.NET)	Java
许可证	LGPL	LGPL
数据格式支持	丰富	非常丰富
UI 控件	WinForms/WPF	Swing
学习曲线	平缓	较陡
功能完整度	中等	非常高
社区活跃度	中等	高

1.6.2 SharpMap vs NetTopologySuite

特性	SharpMap	NetTopologySuite
主要用途	地图渲染和展示	几何计算和分析
UI 支持	完整	无
数据读写	通过 Provider	通过 IO 模块
空间分析	基本	完整
互补关系	SharpMap 使用 NTS 作为几何核心

1.6.3 SharpMap vs MapWinGIS

特性	SharpMap	MapWinGIS
架构	纯托管 (.NET)	ActiveX 组件
跨平台	部分支持	仅 Windows
安装复杂度	简单	需要注册组件
功能	地图渲染	地图渲染 + 编辑
性能	良好	优秀

1.6.4 选择建议

选择 SharpMap：
- 需要快速构建地图应用
- 主要进行地图展示和简单交互
- 需要纯 .NET 解决方案
- WinForms 或 WPF 桌面应用
选择 NetTopologySuite：
- 主要进行空间分析和几何计算
- 需要与 Entity Framework 集成
- 不需要 UI 组件
选择 GeoTools：
- Java 技术栈项目
- 需要完整的 GIS 功能

1.7 学习路径建议

1.7.1 初级阶段

基础概念
- 理解 Map、Layer、Provider 的关系
- 掌握基本的地图创建流程
- 学习 Shapefile 数据读取
简单应用
- 创建第一个 WinForms 地图应用
- 添加矢量图层并设置样式
- 实现基本的地图交互（缩放、平移）

1.7.2 中级阶段

图层深入
- 掌握所有图层类型的使用
- 学习标注图层配置
- 了解瓦片图层集成
样式进阶
- 主题渲染实现
- 自定义符号
- 动态样式
数据访问
- 多种数据提供者使用
- 数据库空间数据访问
- WMS 服务集成

1.7.3 高级阶段

坐标系统
- 深入理解投影转换
- 动态坐标转换
性能优化
- 大数据量处理
- 缓存策略
- 渲染优化
扩展开发
- 自定义数据提供者
- 自定义图层类型
- 插件开发

1.8 本章小结

本章介绍了 SharpMap 的基本概念和入门知识：

项目概述：SharpMap 是一个功能强大的开源 .NET GIS 库，专为桌面和 Web 应用提供地图功能
项目生态：了解了 SharpMap 核心库和扩展库的组成
安装配置：学习了如何通过 NuGet 安装和配置 SharpMap
基本概念：理解了 Map、Layer、Provider、Style 等核心概念
快速示例：通过代码示例演示了基本的地图创建和图层操作

在接下来的章节中，我们将深入学习 SharpMap 的各个功能模块。

1.9 参考资源

官方资源

学习资源

社区资源

下一章预告：第02章将详细介绍开发环境配置和项目创建，包括 Visual Studio 项目配置、引用管理和第一个 SharpMap 应用的创建。

posted @ 2026-01-08 14:08 我才是银古阅读(23) 评论(0) 收藏举报

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